CC BY
4ОЦЕНКА И КОМПЕНСАЦИЯ ШТРАФА ОТ СЛУЧАЙНОЙ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ЭРБИЕВЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ В ВОЛС
Горбашова М.А. 12, Старых Д.Д. 1, Маний О.Е. 13, Трещиков В.Н. 1
1 ООО "Т8 НТЦ", г. Москва 2Московский Физико-Технический Институт, г. Долгопрудный 3Московский Государственный Университет им. Ломоносова, г. Москва * E-mail: [email protected] DOI 10.24412/2308-6920-2023-6-74-75
Оптимизация мощности сигнала на входе в линию связи чаще всего сводится к поиску значения мощности, обеспечивающего минимальный штраф по величине OSNRber или Margin. В многоканальных системах связи со спектральным мультиплексированием (DWDM - системах) эффекты, приводящие к искажению формы спектра сигнала условно могут быть разделены на две группы - случайные и детерминированные. Из случайных эффектов в линиях без рамановских усилителей наибольшее воздействие на спектр оказывает неравномерность EDFA. Помимо случайного эффекта искажения формы спектра в эрбиевых усилителях, в ВОЛС присутствуют детерминированные источники перекоса спектра, такие как ВКР перекос и неравномерность спектра затухания в телекоммуникационном волокне [1]. Искажение формы спектра приводит к ухудшению качества передаваемого сигнала (QoT - Quality of Transmission). На каналы с наименьшей мощностью сигнала увеличивается влияние усиленных спонтанных шумов (ASE - Amplified Spontaneous Noise) усилителей, что может привести к недопустимому ухудшению качества передаваемого сигнала. В каналах с наибольшей мощностью сигнала возрастает влияние нелинейных эффектов, что также может привести к нарушению работы некоторых спектральных каналов [1].
Для выравнивания спектра сигнала на промежуточных участках в линиях связи устанавливают эквалайзеры (DGE - Dynamic Gain Equalizer). Чаще всего в качестве эквалайзеров применяются реконфигурируемые мультиплексоры ввода-вывода (ROADM).
В данной работе произведен анализ накопления неравномерности EDFA в ВОЛС и выполнена оценка влияния неравномерности на качество сигнала. На основании экспериментальной базы спектров усиления EDFA получены выражения для оценки неравномерности спектра сигнала после каскада усилителей. Проведена численная оценка влияния неравномерности EDFA на качество сигнала при различных потерях в пролётах. В качестве параметра оценки качества сигнала был выбран запас по OSNR, рассчитываемый по формуле:
osnrM = osnrL - osnrR (1)
где osnrR - требуемое значение OSNR на приеме с учётом влияния нелинейных эффектов и
штрафов по хроматической дисперсии, фильтрации, а также штрафа из-за неоптимальности значения мощности сигнала на приемнике транспондера.
Показано, что для исследуемой выборки усилителей при маленьких бюджетах пролётов (< 24 дБ) оптимальным является период расстановки эквалайзеров в 2-6 пролётов. При увеличении бюджета пролётов для сохранения качества сигнала необходимо уменьшить период расстановки эквалайзеров до 1-3 пролётов. Также установлено, что штраф, обусловленный неравномерностью EDFA зависит от статистики накопления неравномерности используемых усилителей и числа пролётов между выравнивающими элементами и слабо зависит от числа секций выравнивания при фиксированном периоде расстановки эквалайзеров, параметров сигнала и длины пролёта (рис. 1). Получены выражения для оценки штрафа, вызванного неравномерностью EDFA, в зависимости от периода расстановки эквалайзеров. Используемый подход к оценке величины штрафа от неравномерности может быть применен для произвольной конфигурации ВОЛС и заданной базы спектров усиления EDFA.
74 №6 2023 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2023vv» [email protected]
2.5 2
Ш
d 1.5
"х
ю 2 <т> Е С 1 Ф Q.
0.5
а)
1Бюджет 19 дБ 1Бюджет 23 дБ ОБюджет 27 дБ X 100G 40ch □ 100G 80ch C400G 40oh - -Аппроксимации
О
о й
-0
.8-
2.5 2
LO
ч
х1.5 о
(Л
8 i 1 с о
а 0.5
Бюджет 19 дБ Бюджет 23 дБ Ш]Бюджет 27 дБ X 100G 40ch □ 100G 80ch O400G 40ch - -Аппроксимации
О
a-i
а
4 6
т
eq
10
б)
2
-И Ф
4 6 Т
eq
10
Рис. 1. Зависимость штрафа от периода расстановки эквалайзеров
Дополнительно была исследована возможность компенсации штрафа, вызванного неравномерностью, при помощи методов, предложенных в работах [2-4].
Литература
1. Капин Ю.А. et al. Прямое экспериментальное измерение ВКР-перекоса спектра в многоканальных многопролетных системах связи //Квантовая Электроника. 2012. Vol. 42, № 9, P. 818-821
2. Savory S.J. et al. Design considerations for low-margin elastic optical networks in the nonlinear regime // Journal of Optical Communications and Networking. 2019., Vol. 11, №. 10, P. 76-85
3. Magalhaes E., Perry P., Barry L. SDN control of optical nodes in metro networks for high capacity inter-datacentre links //Optics Communications. - 2017. - Т. 402. - С. 173-180
4. Wang X et al. Network-wide signal power control strategies in WDM networks //2015 International Conference on Optical Network Design and Modeling (ONDM). - IEEE, 2015. - С. 218-221
№6 2023 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2023»
