CC BY
41
20 декабря 2011 г. 12:16
ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЩЕСТВА
Увеличение длины усилительного участка за счет предварительной коррекции ошибки при высоких скоростях передачи
Рассматривается возможности одного из методов увеличения длины усилительного участка за счет предварительной коррекции ошибки при высоких скоростях передачи с учетом влияния хроматической и поляризационной модовой дисперсии.
Портнов ЭЛ.,
д.т.н., профессор, заведующей кафедрой линии связи МТУСИ
Григорьян А.К.,
аспирант кафедры линий связи МТУСИ
Согласно (1] известно, что усиление импульсов гауссовской формы в оптическом волокне определяется выражением:
1д — согласно (1,2) определяется:
, ту,,; ..
8 0.
где с1т — формат модуляции
= 1, 1Я05вт = 0,5, Чт,676т = 0,67, К2033с/т« 0,33 |52 — дисперсия фупповых скоростей Согласно [3] можно записать:
ГЯв Од — О фактор в оптическом канале, отсюда:
I.
(?«'
= -
у;, </.
~Ж°2
(5)
(1)
Проверив полученный результат на вышеприведенном выражении, следует отметить, что в данном решении не учитывается поляризационно-модовая дисперсия, которая может изменить, как пара*
метры Осу О,-
Зависимость вероятности ошибки от 0) представлена в табл. 1. Для ЭКУ данная задача не представляет большой сложности, т.к. рассматривается только дисперсия оптического волокна (ОВ) от передатчика до приемника.
^ ъч.
у. . ................ . (61
где Т6 — битовый период рассмотривоемого сигнала, пс; Т0 - длительность импульса на уровне 0,1 интенсивности, пс; Т,^—длительность импульса на уровне 0,5 интенсивности, пс; Т,;Т2;Тз — соответствующее длительности юлпульсов на рассматриваемых уровнях на приеме элементарного кабельного учостка, (ЭКУ), пс; Z — длина ЭКУ, по дисперсии, км; Ь —дисперсионная длина, км;
2^1 р. г,* та1 г, г.: ‘Ч
(7)
(2)
(р:*п\ц'■)
и О0 требуемое уменьшится.
Известно, чем больше О фактор, тем меньше вероятность ошибки. Однако, при малых скоростях передачи до 10 Гбит/с включительно, для стандартных ОВ можно не считаться с ПМД
Вместе с тем при рассмотрении линии большой протяженности при 1-р^Ч^, например, при 5-8 усилительных участках значение поляризационно-модовой дисперсии изменяется и будет равно:
I г+х (тц,у
та, ■■
(8)
где — длина регенерационного учостка, км, а при наличии компенсаторов дисперсии:
(3)
(4)
Л пмд , г + .V, (пмд ); + л*, пмд: /.
ПМД, - ^-------------------------------------------
ЩКК
(9)
где — число усилительных пунктов — число компенсаторов, ПМД^ — ПМД усилителя ПМДк — ПМД компенсатора дисперсии. В этом случае:
Определив требования по О-факгору на входе в приемник, какой должен быть О-фактор электрическом канале 0э=0^, найдем необходимую длину 1, зная характеристики для оптического волокна и систем передачи:
-------------
* х
О-фактор также изменяется:
(10)
о» = -
2 (р. г,+>пмд2у г,)
Таблица 1
Зависимость СЗэ от вероятности ошибки
0. 1.0 2 3.5 4.5 5.2 5.5 5.8 5.9 6.1 6.5 6.8 7.0 7.4 7.7
Пор Ю'1 10^ 10* ю4 ю* 10* 1<г' 10'* Юч 10|и 10" 10'1г 10"3 10'*
8
10”
Т-Сошт, #8-2011
83
ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЩЕСТВА
Для увеличения длины ЭКУ можно воспользоваться упреждающей коррекцией ошибки передатчик-приемник (РЕС), при которой происходит кодирование усиления на передаче и декодирование на приеме с определенной степенью избыточности передаваемого сигнала.
Скорость сигнала увеличивается на 6,3%. При этом значение О-фактора уменьшается при допуске на его величину 0?=8 и вероятность ошибки 10-15 или 7 при вероятности Ю12. При первом поколении РЕС степень избыточности составляла- 6,3% при кеде Рида-Соломона (255,239) при этом при вероятности ошибки 10 12 О,® 3,5,00* 1,37,т.е. возможность уменьшения О в2 раза за счет возможности декодирования сигналов с помощью кодов Рида-Соломона.
При использовании 2-ого поколения РЕС с последовательными кодами Рида-Соломона возможно увеличить степень избыточности до 10 и увеличить вероятность ошибки до 4-10 3 при 0^2,6, а О0= 1,27. При использовании турбо-кодов избыточность составляет ~20%,и0=2,а00=1,49.
В каждом конкретном случае скорость увеличивается но величину избыточности. Определим какие длины ЭКУ можно в этом случае получить для скорости передачи 10 Гбит/с для стандартного ОВ6-6520 без учета ПМД При первом поколении и избыточности 6,3%: I, *55,3 км
При втором поколении и избыточности 10%:
12®60,2 км
При третьем поколении и избыточности 20%:
13в57,6 км
При отсутствии РЕС получим
1=44,4 км
Используя 1-е поколение РЕС получим увеличение длины по хроматической дисперсии на 11 км. Вместе с тем длина ЭКУ по усилению увеличится на 6 дБ. Рассмотрим в качестве примера еднопро-летную линию без промежуточного усиления с мультиплексором и демультиплексором
Бюджет линии по усилению будет составлял*:
р=р~-р*-р.-р~ <12» где Р^ — выходная мощность, дБм; Р^ — мощность на приеме, дБм; Рм — потери на мультиплексоре, дБ; Р^ — потери на демультиплексоре, дБ;
При скорости передачи 10 Гбит/с Р1ь0(= 0 дБм, Р^* -24 дБм, Р^ составляет 5 дБ. Потери Р^ составляют 4,5 дБ. Другими словами бюажет линии будет составлял» 14,5 дБ с учетом разъемных соединений. 2Рроав2 дБ, получим в линии 12,5 дБ.
Примем затухание стандартного ОВ (3-652 с учетом неразъемных соединений « ш 0,275 дБ/км. В результате длина ЭКУ будет равна 45,45 км — те. это длина по затуханию, а по дисперсии она составила 44,4 км В данном случае компенсация на 1 км длины возможна за счет предусиления. на приеме. Необходило увеличить эту длину.
За счет РЕС первого поколения получаем длину по компенсации дисперсии равную 55,3 км а за счет кодирования усиления, длина увеличится на 6 дБ, т.е.на 21,8 км, т.е. длина одного пролета увеличивается и становится равной 67,3 км без дополнительного усилителя мощности на передаче и предусилителя на приеме.
Учитывая, что
ТЗ/Т6-\ 1+|2/О02)2
Уширение импульса будет равно без упреждающей коррекции ошибки
ТЗДб* 1,25 иО= 1,63
При применении упреждающей коррекц ии ошибки первого поколения допускается вероятность ошибки 103. Это соответствует О^ - 3,5 и О0 = 1,368. В этом случае получим:
ТЗ/Тб" 1,46
При упреждающей коррекции ошибки допускается уширение импульса 46% от битового интервала при кодировании с помощью кодов Рида-Соломона по первому поколению упреждающей коррекции ошибки.
При включении оптических усилителей в аднопролвтную схему на передаче и приеме получим увеличение оптической мощности. Так как оптические усилители являются активными элементами, то они являются источниками помехи. Помеха является главной причиной деградации опп-неского сигнала в оптической линии. Поэтому следует ограничить отношение сигнал/шум:
ИЗ)
OSXR
-+AT-.VF
К — постоянная равная -58 дБм; № — шум усилителя тах 6 дБ;
а£\7? = 58 + Р„ (14)
При расчете ОБЫР с учетом только предусилителя с ЫР = 6 дБ, при выходной мощности Р^® 0 дБм при наличии РЕС и при скорости 10 Гбит/с получим 0$^= 18 дБ и бюджет мощности 34 дБ, что соответствует в идеале длине равной 123,6 км
При 0$М1*= 18 дБ О,=8,а Оо = 1,68, учитывая скорость передачи 10 Гбит/с и избыточность, требуется компенсация дисперсии на длине 123,6-55,3=68,3 км. Однако, при многопролетной схеме следует выбирать длины не больше 80-100 км в зависимости от длины линии
При ЭКУ, равном 80 км, требуется компенсация дисперсии — 24,7 км что может быть реализовано с помощью усилителя типа 21? без дополнительного усилителя мощности на передаче и предусилителя на входе.
Полученные результаты показывают одну из возможностей увеличения росстояню ЭКУ и РТУ за счет упреждающего кодирования усиления без применения новых методов модуляции, что позволяет получить требуемую длину ВОСП без деградации сигнала.
При этом использовался формат модуляции N117.
Литература
1 Г. Афсисп. Нелинейная волоконная оптика, издательство "Мир". —
М. 1996.-325 с
7 Портнов ЭЛ, Зелюпаэв ЕА О дисперсионной длине и отношение ситал/шум. — Т-Comm Телекоммуникации и транспорт, 2008. — №5. — С.37-38.
3 Takoshi Mizuodi Forward enor correckm in optical communication systems, EC ОС 2007, BeHin.
84
T-Comm, #8-2011
