CC BY
89
МЕЖКАНАЛЬНОЕ КОДИРОВАНИЕ В СИСТЕМАХ DWDM, КАК НОВЫЙ СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНОЙ
ЭФФЕКТИВНОСТИ
Шестаков Иван Игоревич,
старший преподаватель Уральского технического института связи и информатики (УрТИСИ) ФГБОУ ВО СибГУТИ, г. Екатеринбург, Россия, ivansche2007@rambler.ru
Салифов Ильнур Ильдарович,
к.т.н., доцент, ведущий инженер электросвязи, группы эксплуатации транспортных сетей, отдела организации эксплуатации сетей департамента эксплуатации технической инфраструктуры МРФ "УРАЛ" ПАО "Ростелеком", г. Екатеринбург, Россия, ural@ural.rt.ru
Гниломёдов Ефим Иванович,
доцент Уральского технического института связи и информатики (УрТИСИ) ФГОБУ ВО "СибГУТИ", г. Екатеринбург, Россия, efimi@mail.ru
Ключевые слова: спектральная эффективность, межканальное кодирование, волновое спектральное мультиплексирование.
Многоволновые телекоммуникационные сети, предоставляющие различный спектр услуг связи, направлены по вектору развития в сторону увеличения скорости передачи данных в оптическом канале, что в конечном итоге ведет к улучшению качества связи. Для достижения данного показателя необходимо увеличивать спектральную эффективность за счет внедрения совершенных, технологичных компонентов многоволновых систем передач, а также алгоритмов передачи и приема оптических сигналов (данных). К компонентам относится: источники оптического излучения, фотоприемные устройства, оптические модуляторы и демодуляторы, оптические фильтры; к алгоритму относятся методы и способы модуляции (кодирования). Применение новых компонентов и алгоритмов передачи и приема данных, с экономической и практической точки зрения затруднительно, что в свою очередь ведет к исследованию и разработки новых методов увеличения спектральной эффективности многоволновых систем передач. К одному из таких методов можно отнести межканальное кодирование IC-coding группового DWDM сигнала, суть которого заключается в следующем: для выделения широкой полосы пропускания высокоскоростному оптическому каналу системы DWDM дополнительно отводится полоса соседнего канала на время передачи одного бита. Если в смежном канале передается логическая единица, то она замещается нулем, чтобы приемник смог восстановить инвертированный логический символ, логическая единица первого канала должна передаваться на уровне половины от максимального значения, амплитуда которого является маркером. Разработанный алгоритм межканального кодирования IC-coding позволит увеличить спектральную эффективность многоволновых систем передач как минимум в два раза. Алгоритм IC-coding непосредственно можно интегрировать в приемо-передающие модули (транспондеры) DWDM оборудования с меньшими экономическими затратами, тем самым уменьшить стоимость мультиплексоров DWDM, в отличие от внедрения новых форматов модуляции оптической несущей.
Для цитирования:
Шестаков И.И., Салифов И.И., Гниломёдов Е.И. Межканальное кодирование в системах DWDM, как новый способ улучшения спектральной эффективности // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. - 2016. - Том 10. - №5. - С. 27-31.
For citation:
Shestakov I.I., Salifov I.I., Gnilomyodov E.I. Inter-channel encoding in DWDM systems, as a new way to improve the spectral efficiency. T-Comm. 2016. Vol. 10. No.5, рр. 27-31. (in Russian)
Т-Сотт Том 10. #5-2016
T■Comm Vol.l0. #5-2016
Из рисунка 7 видно, что уровни «маркерных» импульсов отличны на половину от «немаркированного» импульса, что может сказаться на ошибке в процессе декодирования. Дело в том, что если в волоконно-оптической линии связи будет использоваться оптические усилители EDFA, у которых разный динамический диапазон и/или для которых различна длина усилительного участка, то на выходе оптического усилителя уровни всех оптических каналов выровняться (рис. 8).
D = от -20дБм до +5 дБм
омих
■о
Р, дБм
G = 25 дБ ОУ
ODMUX
ОУ « = 23лБ
L. км
50 О
Ü
Рис. 8. Зависимость влияния длины усилительного участка на равномерность АВХ DWDM сигнала
Таким образом, для уменьшения вероятности ошибки при декодировании необходимо чтобы уровень группового сигнала на входе усилителя находился в пределах линейной характеристики зависимости выходной мощности ЕОГА от мощности входного сигнала (точки А и В) (рис. 9).
Рвьк, лЬм
25 20 15 10
5
Л-В - линейный участок
с
Ii sP
Л —W
-50 -30
-10 0 10
30 Рвх, дБм
Рис. 9. Зависимость выходной мощности ЕОРА от мощности входного сигнала
Кош
-50 -30
-10 0 10
30 Г ИХ, лКм
Рис. 10. Зависимость коэффициента ошибокКвш от мощности сигнала на входе ЕОРА усилителя Р,а
Можно предположить, если уровень сигнала на входе усилителя будет в нелинейной области (точки В и С), то амплитуда «маркированного» импульеа будет усиливаться с большим коэффициентом, в отличии от «немаркированного» импульса, тогда график зависимости коэффициента ошибок К„ш от мощности сигнала на входе EDFA усилителя Рю примет вид (рис. 10).
Выводы
Разработанный метод межканального кодирования lC-coding ранее не рассматривался в российских и зарубежных научных публикациях. Данный метод позволит улучшить спектральную эффективность системы DWDM, который ориентирован на «модернизацию» транс попдеров DWDM, и можно предположить, что с технической точки зрения является наиболее перспективным, в отличие от других методов. Однако применение данного метода на практике, целесообразно использовать совместно с современными методами модуляции оптической несущей системы DWDM.
Кроме этого, внедрение метода межканального кодирования IC-coding ограничивается отсутствием данных полученных путем математического и натурного моделирования, что требует дальнейшего исследования, а представленные графики зависимости Каш{у) и диаграммы сигналов DWDM являются аналитическими, К недостатку рассмотренного метода можно отнести:
- зависимость влияния нелинейности АВХ оптического усилителя на коэффициент ошибок при усилении маркера межканального кода iC-coding;
- необходимо использовать амплитудные оптические модуляторы с функцией многоуровневой манипуляцией оптической несущей.
- применение данного алгоритма в разветвительных системах DWDM затруднительно, так как в промежуточных пунктах, оборудование ROADM будет влиять на структуры группового сигнала, что в конечном итоге приведет к потере взаимосвязи между каналами.
Литература
1. Величко М.А.. Наний O.E., Сусьян A.A. Новые форматы модуляции в оптических системах связи. Физический факультет МГУ, кафедра оптики и спектроскопии. Режим доступа: http://t8.ru/wp-content/uploads/2012/01 /20.pdf.
2. Рекомендация ITU-T G.694.1. Режим доступа: https://www.itu.int/rec/T-REC-G.694.1 -201202-1/еп.
3. Довольное Е. А. Кузнецов В В.. Миргород В.F., Шарапгович С.Н. Мультиплексорнос и усилительное оборудование многоволновых оптических систем передачи. Томск: Томск, гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники, 2012. 156 с.
4. Салифов И.И. Методика оценки сквозной задержки на оптической магистральной сети со сложной архитектурой. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Екатеринбург: Казанский технический университет им. А,Н, Туполева, 2012,- 19 с.
5. Салифов И.И. Оценка узловой задержки в оптических системах спектрального уплотнения каналов (WDM) магистральных сетей // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт, 2009. №5. — С.22-24.
T-Comm Том 10. #5-2016
INTER-CHANNEL ENCODING IN DWDM SYSTEMS, AS A NEW WAY TO IMPROVE THE SPECTRAL EFFICIENCY
Salifov I., candidate of technical sciences, docent, macro regional branch "Ural" PJSC "Rostelecom", leading telecommunications engineer, Yekaterinburg, Russia, ural@ural.rt.ru
Gnilomyodov Y., UICCEFSEI HE "SibSUTIS", associate professor, Yekaterinburg, Russia, efimi@mail.ru
Shestakov I., UICCEFSEI HE "SibSUTIS", senior lecturer, Yekaterinburg, Russia, ivansche2007@rambler.ru
Abstract
Multi-wave telecommunications network provides different range of communications services, focused on the development of the vector in the direction of increasing the speed of data transmission in the optical channel, which ultimately leads to improved communication quality. To achieve this figure should be increased spectral efficiency through the introduction of advanced, technologically advanced multi-wavelength components of the transmission systems, as well as algorithms for transmit and receive optical signals (data). The components include: optical radiation sources, photodetectors, optical modulators and demodulators, optical filters; algorithm to include methods and methods of modulating (encoding). Application of new components and algorithms for the transmission and reception of data, from an economic and practical standpoint, difficult, which in turn leads to the study and development of new methods of increasing the spectral efficiency multiwavelength transmission systems. One of such methods may include interchannel encoding of IC-coding group DWDM signal, the essence of which is as follows: to highlight the wide bandwidth high-speed optical channel DWDM system, additionally assigned band of the adjacent channel to the transmission of one bit. If adjacent channel transmitted logical unit, it is replaced by zero, which would restore the receiver can invert the logical symbol logical unit of the first channel to be transmitted at half of the maximum value, the amplitude of which it is a marker. The developed algorithm of inter-channel encoding IC-coding will increase the spectral efficiency of multi-wavelength transmission systems at least twice. IC-coding algorithm can be directly integrated into the transceiver modules (transponders) DWDM equipment with less economic cost, thus reducing the cost of multiplexers DWDM, as opposed to the introduction of new optical carrier modulation formats.
Keywords: spectral efficiency, inter-channel coding, wavelength division multiplexing. References
1. Velichko M.A., Nanii O.E., Susyan A.A. New modulation formats in optical communication systems. Faculty of Physics, Department of Optics and Spectroscopy. Access: http://t8.ru/wp-content/uploads/20l2/0I/20.pdf. (in Russian)
2. Rekomendatsiya ITU-T G.694.1, https://www.itu.int/rec/T-REC-G.694.I-20I202-I/en. (in Russian)
3. Dovolnov E.A., Kuznetsov V.V., Myrgorod V.G., Sharangovich S.N. Multiplex and amplifying equipment multiwavelength optical transmission systems. Tomsk: Tomsk state. Univ systems Ex. and electronics, with 156 in 2012. (in Russian)
4. Salif I.I. Methods of assessing the delay through the optical backbone network with a complex architecture. Abstract of dissertation for the degree of candidate of technical sciences / Kazan Technical University. AN Tupolev. Yekaterinburg, 2012. P.I9. (in Russian)
5. Salif I.I. Evaluation node delay in optical systems, wavelength division multiplexing (WDM) backbone networks // T-Comm. No.5. 2009. Pp. 22-24. (in Russian)
