ШТРАФ ОТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ С EDFA Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

ВКВО-2023- ВОЛС

ШТРАФ ОТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ С EDFA

Жулидова М.О. 12*, Шихалиев И.И. \ Старых Д.Д. 12, Ремизова А.С. 13, Наний О.Е. 13, Трещиков В.Н. 1

1 ООО «Т8 НТЦ», г. Москва 2Московский физико-технический институт (государственный университет), г. Долгопрудный 3Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, г. Москва * E-mail: [email protected] DOI 10.24412/2308-6920-2023-6-72-73

Продолжающееся развитие информационного общества и цифровизация всех сфер жизни вызывают неуклонный рост потребности в увеличении емкости передачи информации на всех уровнях оптических сетей. С использованием гибких реконфигурируемых оптических мультиплексоров ввода/вывода (FROADM) можно регулировать канальную нагрузку, тем самым изменяя во времени полную емкость DWDM-сетей связи [1]. Такое преднамеренное переключение каналов DWDM-сигнала может привести к изменению общей мощности до 19 дБ (что соответствует изменению количества каналов с 1 до 80 и наоборот). Кроме того, в случае отказа компонентов или обрыва оптоволокна большое количество каналов может быть потеряно за доли миллисекунд. В обоих случаях для остальных каналов должно сохраниться заданное значение коэффициента битовых ошибок (BER) [2].

Для этого в современных телекоммуникационных эрбиевых усилителях (EDFA) реализуются алгоритмы стабилизации коэффициента усиления (AGC), с помощью которых можно за определенное время восстановить канальную мощность оставшихся каналов DWDM-сигнала. Однако в момент включения/выключения каналов DWDM-сигнала, усиливаемого EDFA, который работает в режиме AGC, возникают выбросы в средней интенсивности тех каналов DWDM-сигнала, которые не подвергались переключению. Амплитуда выбросов обычно составляет несколько дБ, а их длительность - несколько сот микросекунд. В многопролетной волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) такие выбросы могут накапливаться и приводить к возникновению дополнительно штрафа по OSNR критическому [2].

На основе скоростных уравнений для населенностей уровней энергии ионов Бг3+ в кварцевом волокне была разработана численная модель EDFA, с помощью которой рассчитывалась деградация значения OSNR на выходе усилителя во времени. Программное обеспечение реализовано в программной среде MATLAB и включает расчет двух каскадов активного волокна, GFF-фильтр, оптический аттенюатор и PID-регулятор. Модель позволяет рассчитать случай попутной и встречной накачки на разных длинах волн, при этом спектр сигнала может быть произвольным, в том числе произвольный набор каналов от 1 до N.

В данной работе с помощью моделирования и экспериментального исследования определялся штраф по OSNR^, вызванный переходными процессами на EDFA, в различных конфигурациях линии связи. Профили переходных процессов при различных входных мощностях сигнала и различном числе изменяющихся каналов, полученные с помощью модели, верифицировались экспериментально. Зависимость выходной мощности EDFA от времени в момент переходного процесса показана на Рис. 1. Пунктирной линией показаны результаты моделирования, сплошной линией - экспериментальные результаты для усилителя с PID-регулятором. С помощью разработанной численной модели определялся штраф по качеству сигнала, обеспечивающий безошибочную работу линии связи в условиях переключения заданного количества каналов.

72 №6 2023 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2023vv» [email protected]

ВКВ0-2023- ВОЛС

Теоретическое и экспериментальное изменение коэффициента усиления ЕОРА для непереключаемых каналов во время переходного процесса

liX. • 1" —эксперимент .....модель

1 \ \ J у' 7v j

Vu Чу f

штраф no OSNR

Y\

Г- и rM

щуг

50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Время, мкс

Рис.1. Зависимость коэффициента усиления EDFA для непереключаемых каналов от времени в момент переходного процесса (сплошная линия -экспериментальные результаты, пунктир - результаты моделирования). Ps = -3.5 дБм (пропадание 39 каналов из 40)

Литература

1. Трещиков В.Н., Горбашова М.А., Жулидова М.О., Конышев В.А., Леонов А.В., Наний О.Е., Старых Д.Д. Убайдуллаев Р.Р, Шихалиев И.И., Фотоника.16(№7), 564-583 (2022)

2. Pachnicke S. Journal of optical networking. 6 (№9), 1129-1137 (2007)

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

[email protected]

73