Цифрова волоконно-оптична система передачі

Abstract

В магістерській кваліфікаційній роботі здійснено аналіз сучасних засобів і технологій волоконно-оптичних мереж зв’язку, методів мультиплексування сигналів, а також характеристик оптичних кабелів зв’язку та оптичних волокон для ВОЛЗ. У роботі було виконано розробку та проектування оптичного лінійного тракту для магістральної ділянки цифрової волоконно-оптичної системи передачі даних та його основних компонентів. Виконано розрахунок дисперсії та втрат у магістральному волоконному світловоді, інших активних та пасивних елементах волоконно-оптичної мережі. Проведено аналіз енергетичного балансу системи, виходячи з якого розраховано максимальну довжину регенераційної ділянки (40 км) та кількість необхідних оптичних підсилювачів (2) для заданої довжини корпоративної мережі 120 км з урахуванням технології WDM – мультиплексування. В роботі дістав подальшого розвитку метод організації волоконно-оптичного зв’язку для вузлів ВОСП із синхронною цифровою ієрархією, який базується на аналізі енергетичного балансу системи із урахуванням ресурсу інформаційної ємності (чинників фундаментальних обмежень волокна, лазерів і фотоприймачів), що дозволило підвищити ефективність використання активного мережевого обладнання і ресурсів оптичного кабелю (за рахунок мінімізації потрібної кількості оптичних волокон) з урахуванням запасу для потенційного збільшення пропускної здатності спроектованої ВОСП. Також в магістерській роботі проведено комп’ютерне моделювання для аналізу впливу факторів, що впливають на пропускну здатність цифрової волоконно-оптичної системи. Так, визначено границі інформаційної ємності мережі з урахуванням фундаментальних обмежень, спектральної ефективності та впливу нелінійних оптичних ефектів на пропускну здатність залежно від дальності зв’язку. З урахуванням проведенного модельного аналізу обрано елементну базу для активних елементів ВОСП. Розроблено структурну схему організації цифрової волоконно-оптичної мережі із оптимальним вибором елементів, яка враховує перспективи 4-кратного підвищення пропускної здатності в майбутньому. Удосконалено модель для оцінювання спектральної ефективності хвилевого ущільнення для цифрових систем волоконно-оптичного зв’язку, що дозволяє оптимізувати вибір кількості каналів WDM для ефективного використання ресурсу смуги пропускання оптичного кабелю з урахуванням особливостей цифрової ВОСП. Проведено розрахунки характеристик оптичного волокна та обрано оптичний кабель на його основі. З урахуванням визначеної кількості каналів мультиплексора (Nwdm=24) розроблено структурну схему магістралі ВОСП та проаналізовано її роботу з оптичними підсилювачами EDFA. Також розроблено топологічну схему ВОСП з урахуванням заданої кількості вузлів (подвійне кільце). Проведені розрахунки підтверджують працездатність розробленої цифрової волоконно-оптичної системи передачі STM-16 з урахуванням розроблених апаратних засобів як базової 120 км магістралі передачі інформації із швидкістю до 10 Гбіт/с із кількістю вузлів 150.