Підвищення пропускної здатності транспортних DWDM мереж. Розрахунок впливу завад фізичного рівня на співвідношення сигнал/шум в транспортних DWDM мережах. Компоненти та нелінійні явища, які найбільше погіршують відношення в кожному спектральному каналі.
Аннотация к работе
В сучасних телекомунікаційних системах основні функціональні властивості фізичного рівня моделі ISO/OSI транспортних DWDM мереж, такі як: підсилення, крос-зєднання, комутація, контроль і діагностика забезпечуються за допомогою опто-електронних перетворень в кожному вузлі мережі. Розвиток мереж приводить до введення нових вузлів і компонентів мережі та виникнення явищ, які не завжди можливо передбачити та врахувати в процесі проектування, тому важливо розвинути методи моделювання для удосконалення проектування та підвищення якості результуючих технічних рішень, що забезпечують конфігурування структури мережі та її адаптацію до змін навантаження. В даний час існує ряд програмних пакетів для моделювання DWDM мереж, всі вони забезпечують можливість дослідження роботи фізичного рівня транспортних DWDM мереж для топології “точка-точка” та використовують відомі частотно-часові методи. DWDM тракти на вітчизняних мережах реалізуються часто на основі вже прокладених оптичних волокон, шляхом встановлення апаратних слотів, розрахованих на лінійку канальних частот багатоканальних систем передавання замість або разом із слотами систем старших поколінь ієрархії DWDM, що, по-перше, обумовлює концентрацію відносно високих потужностей оптичного випромінювання у вузьких смугах спектрального діапазону тракту, а по-друге, поряд із високими потужностями утворюється складна спектральна картина, яка підкреслює необхідність врахування розсіювань енергії у спектрах систем передавання та міжканальні впливи. Удосконалити метод розрахунку впливу завад фізичного рівня (шуми підсилювача, паразитна дисперсія, міжканальні перехресні завади, нелінійні явища і поляризаційні ефекти) на співвідношення Рс/Рш в транспортних DWDM мережах, що дозволить визначити компоненти та нелінійні явища, які найбільше погіршують відношення сигнал/шум в кожному спектральному каналі.Проведено аналіз шумових характеристик компонентів транспортних DWDM мереж, параметрів, які обмежують пропускну здатність каналів звязку, нелінійних явищ і їх вплив на відношення Рс/Рш. Представимо завади в транспортній DWDM мережі за допомогою наступної матриці: , (1) де - обернене відношення Рс/Рш на виході k-го компонента системи або після впливу нелінійного явища в і-му каналі, ак,і - визначає рівень завади та шуми k-го компонента системи або впливи нелінійного явища в і-му каналі на оптичний сигнал, , - вектор параметрів k-го компонента або нелінійного явища, xk,і - коефіцієнт, який виражає потужність сигналу на вході в k-ий компонент. Припустивши, що вхідна потужність в кожному каналі рівна (х1,і = х1,і 1), транспортну DWDM мережу можна описати системою рівнянь (3), розвязок якої відносно {х} дозволяє визначити компоненти або нелінійні явища, що найбільше знижують відношення Рс/Рш у каналі. РР як нелінійне явище найбільше проявляться саме в системах із спектральним розділенням каналів і призводить до підсилення довгохвильових каналів за рахунок ослаблення короткохвильових, причому перекачування потужності між каналами, що виникає внаслідок РР зростає із збільшенням відстані між ними в межах ширини спектру комбінаційного підсилення: , , (5) де fj - частота j-го каналу, fi - частота і-го каналу, N - кількість каналів в тракті, Pj - вхідна потужність в j-ий канал, Leff - ефективна довжина волокна, Aeff - ефективна площа серцевини, g - Раманівський коефіцієнт звязку і-го каналу з 0-м каналом. Отримана модель завад транспортної DWDM мережі дозволяє врахувати вплив активних і пасивних компонентів системи, а врахування впливу нелінійних явищ дозволяє точніше визначити відношення Рс/Рш і, відповідно, коефіцієнт помилок кожного каналу при високих швидкостях передавання.Результатом роботи стали модифіковані методи розрахунку і підвищення відношення Рс/Рш в транспортних DWDM мережах, що дало можливість підвищити якість передавання інформації (зменшення коефіцієнта помилок) шляхом оптимізації елементної структури DWDM мережі. Проведено аналіз методів розрахунку, принципів проектування та існуючих способів моделювання повністю оптичних транспортних мереж зі спектральним ущільненням каналів, розроблено модель завад транспортної DWDM мережі на основі вдосконаленого методу розрахунку Рс/Рш, що враховує впливи кожного компонента та нелінійного явища транспортної DWDM мережі. Розроблено математичну модель впливу компонентів та нелінійних явищ оптичного тракту на якість передавання інформації в системі, виведено вирази для розрахунку коефіцієнтів моделі, що дозволяють визначити вплив завад в кожному спектральному каналі транспортної DWDM мережі. Досліджено залежність відношення Рс/Рш від способу обєднання кільцевих структур DWDM мереж, показано, що транспортна структура побудована на основі топології “перетворення кілець, зєднаних через два крос-конектори, в лінійну структуру” - є найбільш оптимальним рішенням з погляду коефіцієнта помилок мережної системи, а використання для побудови транспортних платформ топології “зєднання кілець через виділену оптичну лінію” - внаслідок високого рівня завад