Регистрация / Вход
Прислать материал

Технология суперканалов в волоконных линиях связи

Докладчик: Федорук Михаил Петрович

Должность: ректор, д.ф.-м.н., профессор

Цель проекта:
1. Cоздание программного пакета моделирования современных устройств нелинейной волоконной оптики и цифровой обработки сигналов, ориентированного на исполнение на высокопроизводительных распределённых вычислительных комплексах, для применения в промышленности, науке и образовании. 2. Исследование различных типов усиления сигнала в волоконно-оптических линиях связи с терабитными скоростями на основе суперканалов. 3. Исследование нелинейных воздействий в терабитных волоконно-оптических линиях связи в зависимости от формата модуляции сигнала с акцентом на форматы с поляризационным частотным мультиплексированием. 4. Разработка новых методов обработки оптических сигналов в OFDM-системах, их оптимизация и совместное применение с уже использующимися на практике методами. 5. Вывод на рынок разработанного программного пакета по моделированию современных волоконно- оптических систем. 6. Разработка лазерных источников накачки для распределенного рамановского усиления с подавленными шумами. 7. Разработка параметрических оптоволоконных усилителей с низким уровнем шума (<1.5 дБ).

Основные планируемые результаты проекта:
В рамках проекта будут разработаны прототипы лазерных источников накачки для распределенного рамановского усиления с подавленными шумами (менее чем - 100 дБ/Гц) и параметрические оптоволоконные усилители с низким уровнем шума (<1.5 дБ). Данные работы будут выполнены совместно с индустриальным партнёром по проекту - ООО "Техноскан – Лаб".

К основным задачам, решаемым в рамках проекта, также относится разработка пакета по моделированию волоконно-оптических систем, включая моделирование устройств волоконной оптики - волокон, усилителей различных типов, систем формирования сигнала (разные форматы модуляции, использование суперканалов). С помощью пакета возможны оптимизация терабитных систем, использующих
суперканалы, оптимизация параметров усилителей под конкретные условия работы, а также разработка методов обработки сигнала, состоящего из суперканалов, сформированных с использованием различных форматов модуляции.

Оптимизация терабитных волоконно-оптических систем связи, использующих суперканалы:
1. Определение совокупности параметров формирования сигнала в суперканалах. Акцент будет сделан на суперканалах, состоящих из 100 и более подканалов. Из параметров следует выделить длительность импульсов, формат модуляции на суперканалах, наличие или отсутствие защитной полосы (guard band) в сигнале, мощность импульсов.
2. Адаптация схем распределённого усиления сигнала для терабитных WDM-систем и систем с суперканалами со скоростью в каждом из которых 100 Гбит/с.
3. Оптимизация формирования сигнала в рамках одного частотного канала за счёт использования импульсов, позволяющих наиболее полно использовать имеющуюся полосу пропускания линии. Предметом патентования может быть способ формирования сигнала, при котором достигается максимальное улучшение качества передачи сигнала в заданных условиях.
4. Оптимизация длины пролёта волоконно-оптических линий связи с распределённым усилением и выработка оптимальных характеристик усилителей для увеличения данной длины.

Разработка и усовершенствование методов обработки сигнала в терабитных волоконно-оптических линиях связи:
1. Исследование характера искажения оптического сигнала с ортогональной частотной модуляцией. Предполагается выявить зависимость искажений от расстояния; данные результаты могут служить для разработки методов компенсации искажений, которые, в свою очередь, будут патентоспособны.
2. Разработка методов снижения отношения пиковой мощности к средней (PAPR - Peak-to-Average Power Ratio) в суперканалах, использующих ортогональную частотную модуляцию. Одна из главных целей данных исследований является разработка быстрых способов коррекции PAPR до приемлемых с точки зрения усиления сигнала уровней (какие это уровни - зависит от схемы усиления). Данные методы, в
отличие от наиболее часто применяемых методов, не будут основаны на выборе из нескольких возможных последовательностей с минимальным PAPR, а будут опираться на параметры OFDM-системы.
3. Разработка методов кодирования и детектирования оптического сигнала, позволяющих уменьшить частоту ошибок в линии при большом количестве частотных каналов. Решение данной задачи будет опираться на уже полученные данные об особенностях искажения сигнала в одиночных каналах связи.
4. Исследование зависимостей между мощностью сигнала и свойствами искажения данного сигнала. Важность решения данной задачи обусловлено тем, что при возрастающей мощности сигнала возрастает влияние нелинейностей, которое, как показывают проведённые исследования, ведут к существенному изменению характера искажений относительно искажений с полностью случайным шумом.
5. Построение оптимальных кодов для оптического сигнала, учитывающих особенности передачи данных по каналу. Данная проблема предполагает разработку схем сочетания различных типов кодов и определение областей их применения в зависимости от уровня частоты ошибок на приёмнике, от требований к быстроте передачи информации и от других параметров.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Программная система предназначена для использования промышленными компаниями с целью проведения предварительных экспериментов с проектируемыми системами волоконно-оптической связи и лазерными системами. Ориентация данной системы на постоянное расширение позволяет компаниям-производителям дополнять имеющиеся компоненты системы собственной кодовой базой, реализующей некоторые специфические технологии, которые являются торговыми секретами компании и/или ноу-хау в данной области.

Схемы усиления и оптимизированные схемы волоконно-оптических линий связи представляют интерес
для промышленного применения.

Методы обработки сигналов в суперканалах могут быть востребованы в промышленности на этапе разработки и проектирования устройств обработки информации, поскольку позволяют улучшить качество приёма данных при неизменной остальной инфраструктуре линии.

Текущие результаты проекта:
Основные научные результаты относятся к экспериментальному и численному исследованию максимальной длины многопролётных DP-QPSK-DWDM линий связи с канальной скоростью 100 Гбит/с с однородными и комбинированными пролётами длиной 100 км. Использование комбинированных пролётов, содержащих 50 км волокна SSMF и 50 км волокна NZDSF позволило увеличить максимальную длину линии до 6700 км, что на 60% больше, чем при использовании однородных пролётов на основе волокон SSMF и NZDSF.