ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ОПТОВОЛОКОННЫЕ СИСТЕМЫ OTN/DWDM: ПОВЫШЕНИЕ СПЕКТРАЛЬНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ И УВЕЛИЧЕНИЕ ПРОТЯЖЕННОСТИ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ОПТИЧЕСКИХ КАНАЛОВ

Коган С.С.; Наний О.Е.; Трещиков В.Н.

Коган С.С. 1*i Наний О.Е. 2, Трещиков В.Н. 2

1 ООО Т8, г. Санкт-Петербург 2 ООО Т8, г. Москва

*

E-mail: [email protected] DOI 10.24412/2308-6920-2023-6-47-48

В настоящее время для оптических DWDM каналов на одной несущей с пропускной способностью 100 Гбит/с и более в основном используются стандартные форматы модуляции типа DP-QPSK, DP-8QAM/16QAM/32QAM/64QAM по каждой их двух поляризаций оптического сигнала (DP: Dual Polarization). В этом случае на каждый символ линейного сигнала в формате QAM приходится такое количество передаваемых бит информации, которое является целочисленной степенью числа 2 (рис.1) [1].

laits

4 biK/symlwt

âfciis

* t

з tits

6 biRisymbOI

■t oils

4 4 4

8 bits ' symbol

5 Oils

1Q bitt/£ymboF

б Wis

6 oils

12 bitSSiymbol

Рис.1. Примеры форматов модуляции, используемых для высокоскоростных оптических каналов перспективных оптоволоконных систем OTN/DWDM

При фиксированном количестве служебных байтов (FEC) заголовка линейного OTN сигнала и значении символьной скорости, изменение уровня QAM приводит к ступенчатой зависимости спектральной эффективности SE (Spectral Efficiency) / пропускной способности системы от дальности передачи [1]. Например, при той же символьной скорости порядка 32 ГБод переход от формата модуляции DP-QPSK для канала 100G к формату модуляции DP-16QAM для канала 200G приводит к уменьшению дальности связи для канала 200G примерно в четыре раза (рис.2).

Пропускная способность Спектральная эффективность

-■■ >1 ни

MMW 44 ï-Л-,—L^l

Дальность

Рис.2. Функциональная зависимость пропускной способности и дальности связи без OEO преобразования для разных форматов модуляции QAM в когерентном оптическом канале

Изначально, в силу простоты реализации, гибридная модуляция линейного сигнала во временной области TDHM (Time-Domain Hybrid Modulation) или дробная QAM (Fractional QAM)

№6 2023 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2023»

[email protected] 47

рассматривалась как основной метод улучшение параметров систем OTN/DWDM с высокоскоростными оптическими каналами [2]. Функциональность TDHM предусматривает смешивание символов различных форматов QAM во временной области. Например, функциональность TDHM, при котором чередуются символы форматов модуляции 16QAM и 32QAM, обеспечивает достижение пропускной способности, спектральной эффективности и дальности связи, которые являются средними значениями, достигаемыми для двух отдельных форматов модуляции (рис. 3). Этот результат эквивалентен получению дробного (не кратного степени 2) значения QAM и поэтому получил название Fractional QAM.

Пропускная способность оптического волокна

модм

. Hybrid 220АМ.'&аадм

. 32DAM

м^ьпс! 160ДМ.'320ЛМ 16QAM

Hïtrll

4

6 о ОС G tot tatlfln Modulation IGOAM.EOAM. QPSK only

Hybrid gOAM.'iGOAM

Л 61 SP 1t.UA M

Hybrid OP5K/SP-1EOAM

Дальность

Рис. 3 Функциональная зависимость между пропускной способностью и дальностью связи без OEO преобразования при использовании TDHMв когерентном оптическом QAM канале

Однако функционал PCS (Probabilistic Constellation Shaping) с вероятностным формированием символов звездной диаграммы сигнала QAM для линейного сигнала показал более высокую, чем TDHM, эффективность. В этом случае производится не просто мультиплексирование пары различных форматов модуляции, а синтез вероятностного распределения символов сигнала QAM [3]. Функционал PCS позволяет приблизиться к пределам Шеннона за счет формирования вероятности появления символов передаваемого QAM сигнала таким образом, чтобы была возможность выбора любого произвольного, (а не только целочисленного) формата QAM путем плавной настройки распределения вероятностей символов в созвездии сигнала QAM (рис. 4).

--Предел Шенноне

............PCS

--PCS с фиксированными изменениями параметров вероятности

--Обычные формэты модуляции QAM

Пропускная способность оптического канала

Дальность

Рис. 4 Функциональная зависимость между пропускной способностью и дальностью связи без OEO преобразования при использовании PCS.в когерентном оптическом QAM канале

Литература

1. Infinera. URL: https://www. infinera. com/blog/one-more-reason-to-deploy-600g-generation-coherent-now-fiber-capacity/tag/optical/

2. Fernando P. Guiomar, Luca Bertignono, Dario PiIori!, Antonino NespoIa, Gabriella Bosco,Andrea Carena and Fabrizio Forghier. Comparing Different Options for Flexible Networking: Probabilistic Shaping vs. Hybrid Subcarrier Modulation, IEEE. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/8346048

3. J. Cho and P.J. Winzer (Nokia Bell Labs), Probabilistic Constellation Shaping for Optical Fiber Communications. IEEE. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/8640810

48 №6 2023 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2023vv» [email protected]

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Коган С. С., Наний О. Е., Трещиков В. Н.