RU2572363C1 - Fibre-optic communication system - Google Patents
Fibre-optic communication system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2572363C1 RU2572363C1 RU2014137985/07A RU2014137985A RU2572363C1 RU 2572363 C1 RU2572363 C1 RU 2572363C1 RU 2014137985/07 A RU2014137985/07 A RU 2014137985/07A RU 2014137985 A RU2014137985 A RU 2014137985A RU 2572363 C1 RU2572363 C1 RU 2572363C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transmitters
- receivers
- multiplexer
- demultiplexer
- inputs
- Prior art date
Links
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области волоконно-оптических систем передачи информации, а именно к когерентным системам связи со спектральным мультиплексированием.The invention relates to the field of fiber optic information transmission systems, and in particular to coherent communication systems with spectral multiplexing.
Заявленная волоконно-оптическая система связи может быть использована для передачи информации на расстояние от нескольких километров до нескольких десятков тысяч километров и может входить в состав магистральных межконтинентальных, региональных, межгородских и городских систем связи, может использоваться в общественных и корпоративных сетях связи, а также в сетях связи специального назначения.The claimed fiber-optic communication system can be used to transmit information over distances from several kilometers to several tens of thousands of kilometers and can be part of intercontinental, regional, intercity and city communication systems, can be used in public and corporate communication networks, as well as in communication networks for special purposes.
Известна система связи, предназначенная для передачи информации по линиям связи длиной от нескольких километров до нескольких десятков тысяч километров. Система включает в себя множество m согласованных по частоте пар оптических передатчиков и приемников, спектральный объединитель (мультиплексор), объединяющий спектральные полосы, центры которых образуют фиксированную сетку частот, линию связи, спектральный делитель (демультиплексор), разделяющий спектральные полосы, центры которых образуют фиксированную сетку частот с постоянным периодом ΔΩфт (О.Е. Наний. Основы технологии спектрального мультиплексирования каналов передачи (DWDM). Lightwave Russian Edition, 2004, №2, стр. 47-52).A known communication system designed to transmit information over communication lines with a length of several kilometers to several tens of thousands of kilometers. The system includes a plurality of m frequency-matched pairs of optical transmitters and receivers, a spectral combiner (multiplexer) combining spectral bands whose centers form a fixed frequency grid, a communication line, a spectral divider (demultiplexer) separating spectral bands whose centers form a fixed grid frequencies with a constant period ΔΩft (OE Naniy. Fundamentals of the technology of spectral multiplexing of transmission channels (DWDM). Lightwave Russian Edition, 2004, No. 2, pp. 47-52).
Система обеспечивает увеличение в m раз пропускной способности волоконно-оптической линии связи по сравнению с одноканальными системами связи. Недостатками данной системы связи являются относительно малые спектральная и энергетическая эффективность системы связи.The system provides an increase in m times the bandwidth of the fiber-optic communication line in comparison with single-channel communication systems. The disadvantages of this communication system are the relatively small spectral and energy efficiency of the communication system.
Спектральная эффективность Cf [(бит/с)/Гц] определяет скорость передачи информации в единичном спектральном интервале (скорость передачи информации измеряется в [бит/с], а спектральный интервал измеряется в [Гц]). В рассматриваемом аналоге спектральная эффективность не превышает 1 (бит/с)/Гц. Второй недостаток - ограниченная величина энергетической эффективности, которая определяется требуемым для работы системы связи отношением мощности сигнала на приемнике к мощности шума.The spectral efficiency Cf [(bit / s) / Hz] determines the information transfer rate in a single spectral interval (the information transfer rate is measured in [bit / s], and the spectral interval is measured in [Hz]). In the analogue under consideration, the spectral efficiency does not exceed 1 (bit / s) / Hz. The second disadvantage is the limited amount of energy efficiency, which is determined by the ratio of the signal power at the receiver to the noise power required for the communication system to work.
Известна система связи (Наний О.Е., Новиков А.Г., Плоцкий А.Ю., Трещиков В.Н., Убайдуллаев Р.Р. Характеристики многопролетной системы DWDM с каналами 40 Гбит/с DPSK в сетке 50 ГГц // Электросвязь. 2012. №6. С. 40-43.), в которой используется дифференциальный фазовый формат модуляции (DPSK), обеспечивающий увеличение энергетической эффективности на 3 дБ по сравнению с системами связи на основе амплитудной модуляции и прямого детектирования. Однако спектральная эффективность по-прежнему не превышает 1 бит/Гц.A well-known communication system (Naniy O.E., Novikov A.G., Plotsky A.Yu., Treshchikov V.N., U***llaev R.R. Characteristics of a multi-span DWDM system with 40 Gbit / s DPSK channels in a 50 GHz network // Telecommunications. 2012. No. 6. P. 40-43.), Which uses the differential phase modulation format (DPSK), which provides an increase in energy efficiency by 3 dB compared with communication systems based on amplitude modulation and direct detection. However, the spectral efficiency still does not exceed 1 bit / Hz.
В качестве ближайшего аналога (прототипа) выбрана система связи, содержащая множество согласованных по частоте пар когерентных оптических передатчиков и приемников, спектральный объединитель (мультиплексор), объединяющий спектральные полосы, центры которых образуют фиксированную сетку частот, линию связи, спектральный делитель (демультиплексор), разделяющий спектральные полосы, центры которых образуют фиксированную сетку частот с постоянным периодом ΔΩфт (Наний О.Е., Трещиков В.Н. Новое поколение DWDM-систем связи. Фотон-экспресс. 2014. №4 (116). С. 18-23). За счет использования когерентного приема в прототипе удается существенно увеличить энергетическую эффективность.As the closest analogue (prototype), a communication system was selected that contains many frequency-matched pairs of coherent optical transmitters and receivers, a spectral combiner (multiplexer), combining spectral bands whose centers form a fixed frequency grid, a communication line, a spectral divider (demultiplexer) that separates spectral bands whose centers form a fixed frequency grid with a constant period ΔΩft (Naniy O.E., Treshchikov V.N. New generation of DWDM communication systems. Photon Express. 2014. No. 4 ( 116). S. 18-23). Through the use of coherent reception in the prototype, it is possible to significantly increase energy efficiency.
Недостатком известного устройства (прототипа) является ограниченная величина спектральной эффективности, которая составляет величину порядка 2 бит/Гц при использовании наиболее перспективного по сочетанию энергетической и спектральной эффективности формата - формата DP QPSK с когерентным детектированием.A disadvantage of the known device (prototype) is the limited value of spectral efficiency, which is about 2 bits / Hz when using the most promising format for combining energy and spectral efficiency - DP QPSK format with coherent detection.
Задача изобретения - создание волоконно-оптической системы связи со сбалансированным сочетанием спектральной и энергетической эффективности.The objective of the invention is the creation of a fiber-optic communication system with a balanced combination of spectral and energy efficiency.
Техническим результатом изобретения является повышение спектральной эффективности системы при одновременном упрощении конструкции.The technical result of the invention is to increase the spectral efficiency of the system while simplifying the design.
Поставленная задача и заявленный технический результат при осуществлении изобретения достигаются тем, что в волоконно-оптической системе связи, включающей оптически соединенные линией связи мультиплексор с N входами, предназначенный для спектрального мультиплексирования N спектральных полос, образующих сетку DWDM частот в стандартизованном спектре ITU с расстоянием 100 ГГц, и демультиплексор с N выходами, предназначенный для спектрального демультиплексирования N спектральных полос, образующих идентичную мультиплексору сетку DWDM частот, и набор согласованных пар когерентных оптических передатчиков и приемников с когерентным детектированием, выходы и входы которых соответственно оптически соединены с входами мультиплексора и выходами демультиплексора, оптические соединения передатчиков и приемников с мультиплексором и демультиплексором выполнены в виде N неселективных объединителей с тремя входами и одним выходом, оптически соединенными входами с передатчиками по трое - одному центральному и двум периферийным - с образованием идентичных мультиплексору спектральных полос, и выходами - с соответствующими входами мультиплексора, и N неселективных разъединителей с тремя выходами и одним входом, оптически соединенными выходами с приемниками по трое - одному центральному и двум периферийным - с образованием идентичных демультиплексору спектральных полос, и входами - с соответствующими выходами демультиплексора, а передатчики и приемники выполнены так, что центральные передатчики и приемники образуют сетку DWDM частот, идентичную сетке частот соответственно мультиплексора и демультиплексора, кроме того, в каждой тройке периферийные передатчики и приемники оппозитно сдвинуты по частоте относительно центральных на величину 33, (3) ГГц или в каждой тройке периферийные передатчики и приемники оппозитно сдвинуты по частоте относительно центральных на величину от 28 до 33,3 ГГц, при этом неселективные объединители выполнены с возможностью сохранения поляризации входного излучения, передатчики в тройках, соединенных с ними, ориентированы так, что оси поляризации их излучения расположены под углами 120 градусов относительно друг друга, или неселективные объединители выполнены сохраняющими поляризацию входного излучения, передатчики в соединенных с ними тройках ориентированы так, что оси поляризации их излучения параллельны, а между двумя выходами двух из каждой тройки передатчиков и соответствующими им входами тройников объединителей введены устройства поворота плоскости поляризации на угол ±120 градусов, предпочтительно, что центральные передатчики в каждой тройке выполнены с мощностью излучения меньшей мощности излучения периферийных передатчиков на величину от 0,5 дБ до 3,5 дБ, допускается, что приемники и передатчики выполнены с возможностью кодирования и декодирования сигнала с использованием формата DP QPSK со скоростью передачи полезной информации 100 Гбит/с, предпочтительно, что приемники и передатчики выполнены с возможностью кодирования и декодирования информации с использованием кодов с исправлением ошибок и мягким принятием решений SoftFEC, особенно когда тройки приемников и передатчиков выполнены с обратной связью, предназначенной для осуществления сдвига по частоте соответственно периферийных приемников и передатчиков относительно центральных и сигналом расстройки для которой является разность значений коэффициентов ошибок до момента исправления BER до FEC.The task and the claimed technical result in the implementation of the invention are achieved by the fact that in a fiber-optic communication system, including a multiplexer with N inputs optically connected by a communication line, designed for spectral multiplexing of N spectral bands forming a DWDM frequency grid in a standardized ITU spectrum with a distance of 100 GHz and a N-output demultiplexer for spectrally demultiplexing N spectral bands forming a DWDM frequency network identical to the multiplexer, and a set of matched pairs of coherent optical transmitters and receivers with coherent detection, the outputs and inputs of which are respectively optically connected to the inputs of the multiplexer and the outputs of the demultiplexer, the optical connections of the transmitters and receivers with the multiplexer and demultiplexer are made in the form of N non-selective combiners with three inputs and one output, optically connected inputs with transmitters in three - one central and two peripheral - with the formation of spectral identical to the multiplexer bands, and outputs - with the corresponding inputs of the multiplexer, and N non-selective disconnectors with three outputs and one input, optically connected outputs with three receivers - one central and two peripheral - with the formation of spectral bands identical to the demultiplexer, and inputs - with the corresponding outputs of the demultiplexer, and the transmitters and receivers are designed so that the central transmitters and receivers form a DWDM frequency grid identical to the frequency grid of the multiplexer and demultiplexer, respectively, in addition, each three peripheral transmitters and receivers are oppositely frequency-shifted relative to the central ones by an amount of 33, (3) GHz or in each three peripheral transmitters and receivers are oppositely frequency-shifted relative to the central ones by an amount from 28 to 33.3 GHz, while non-selective combiners are made with the ability to preserve the polarization of the input radiation, the transmitters in triples connected to them are oriented so that the polarization axes of their radiation are located at angles of 120 degrees relative to each other, or non-select The integral combiners are made to preserve the polarization of the input radiation, the transmitters in the triples connected to them are oriented so that the polarization axes of their radiation are parallel, and devices for rotating the polarization plane through an angle of ± 120 degrees are introduced between the two outputs of two of each triple of transmitters and the corresponding inputs of the combiner tees, it is preferable that the central transmitters in each triple are made with a radiation power of lower radiation power of the peripheral transmitters by a value of from 0.5 dB to 3.5 d B, it is assumed that the receivers and transmitters are capable of encoding and decoding a signal using the DP QPSK format with a transmission rate of useful information of 100 Gbit / s, it is preferable that the receivers and transmitters are capable of encoding and decoding information using error correction codes and soft decision-making SoftFEC, especially when the triples of receivers and transmitters are made with feedback, designed to implement a frequency shift of respectively peripheral reception Ikov and transmitters and the signal with respect to the central mismatch for which the difference is the error coefficient values before the correction BER before FEC.
Изобретение иллюстрируется изображением (Фиг.), где показана схема одной из возможных реализаций заявленной волоконно-оптической системы связи.The invention is illustrated by the image (Fig.), Which shows a diagram of one of the possible implementations of the claimed fiber-optic communication system.
Волоконно-оптическая система связи включает в себя множество согласованных по частоте пар когерентных оптических передатчиков (1) и приемников (2). 3N передатчиков объединены в группы по три. Выходы оптических передатчиков каждой группы соединены со входами объединителей 3×1 (3), выходы которых соединены со входами спектрального мультиплексора (4). Спектральный мультиплексор (4), объединяет N входных сигналов со спектрами, соответствующими N спектральным полосам, центры которых образуют фиксированную сетку частот. Выход мультиплексора (4) соединен с входом усилителя мощности (5), выход которого соединен с входом оптической линии связи (6), содержащей один или более усилительных пролетов, каждый из которых содержит отрезок телекоммуникационного волокна (7), и компенсирующий потери в волокне линейный усилитель (8). Выход оптической линии связи (6) соединен с входом демультиплексора (9), разделяющего входное излучение на N спектральных полос, центры которых образуют фиксированную сетку частот с постоянным периодом ΔΩфт, причем сигналы каждой спектральной компоненты подаются на отдельные выходы. Каждый из N выходов спектрального демультиплексора соединен с входом делителя 1×3 (10). Каждый из трех выходов каждого из N делителей соединен с одним из 3N когерентных приемников (2). Рабочие частоты когерентных приемников совпадают с рабочими частотами соответствующих им передатчиков. Ширина полосы электрического фильтра когерентного приемника меньше минимальной разности частот между соседними каналами согласованных пар передатчиков и приемников.A fiber-optic communication system includes a plurality of frequency-coordinated pairs of coherent optical transmitters (1) and receivers (2). 3N transmitters are grouped in groups of three. The outputs of the optical transmitters of each group are connected to the inputs of 3 × 1 combiners (3), the outputs of which are connected to the inputs of the spectral multiplexer (4). The spectral multiplexer (4) combines N input signals with spectra corresponding to N spectral bands whose centers form a fixed frequency grid. The output of the multiplexer (4) is connected to the input of the power amplifier (5), the output of which is connected to the input of the optical communication line (6) containing one or more amplifying spans, each of which contains a piece of telecommunication fiber (7), and linear compensation for the loss in the fiber amplifier (8). The output of the optical communication line (6) is connected to the input of the demultiplexer (9), which divides the input radiation into N spectral bands, the centers of which form a fixed frequency grid with a constant period ΔΩft, and the signals of each spectral component are fed to separate outputs. Each of the N outputs of the spectral demultiplexer is connected to the input of a 1 × 3 divider (10). Each of the three outputs of each of the N dividers is connected to one of 3N coherent receivers (2). The operating frequencies of coherent receivers coincide with the operating frequencies of their respective transmitters. The bandwidth of the electric filter of the coherent receiver is less than the minimum frequency difference between adjacent channels of matched pairs of transmitters and receivers.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
В (3×N) передатчиках (1) формируются (3×Ν) информационных каналов. Группы по трем каналам с соседними частотами объединяются спектрально неселективными объединителями (3×1) (3), выходные волокна которых подаются на спектральный мультиплексор (4). Спектральный мультиплексор (4) объединяет в одном выходном волокне N спектральные полосы, в каждой из которых передаются три информационных канала. На одном волоконном выходе мультиплексора (4), таким образом, объединяются (3×Ν) информационных канала от передатчиков (1), тем самым формируется объединенный оптический информационный сигнал.In (3 × N) transmitters (1), (3 × Ν) information channels are formed. Groups on three channels with adjacent frequencies are combined by spectrally non-selective combiners (3 × 1) (3), the output fibers of which are fed to the spectral multiplexer (4). The spectral multiplexer (4) combines N spectral bands in one output fiber N, in each of which three information channels are transmitted. Thus, at one fiber output of the multiplexer (4), (3 × Ν) information channels from transmitters (1) are combined, thereby forming a combined optical information signal.
Объединенный оптический информационный сигнал, содержащий (3×Ν) информационных каналов от передатчиков (1), после усиления усилителем мощности (5) вводится в волоконно-оптическую линию связи (6).The combined optical information signal containing (3 × Ν) information channels from transmitters (1), after amplification by a power amplifier (5), is input into a fiber-optic communication line (6).
После прохождения волоконно-оптической линии связи (6) объединенный оптический информационный сигнал поступает на демультиплексор (9), который делит его на N спектральных полос, каждая из которых поступает на свой волоконный выход. В каждой спектральной полосе передаются по три информационных канала.After passing through the fiber-optic communication line (6), the combined optical information signal is fed to a demultiplexer (9), which divides it into N spectral bands, each of which arrives at its own fiber output. Three spectral channels are transmitted in each spectral band.
Каждый из N выходов спектрального демультиплексора соединен с входом делителя 1×3 (10). Каждый из трех выходов каждого из N делителей соединен с одним из 3Ν когерентных приемников (2). Таким образом, на каждый из 3Ν когерентных приемников (2) поступают три информационных канала, но поскольку рабочие частоты когерентных приемников совпадают с рабочими частотами соответствующих им передатчиков, а ширина полосы электрического фильтра когерентного приемника меньше минимальной разности частот между соседними каналами согласованных пар передатчиков и приемников, каждый приемник детектирует только один информационный сигнал от согласованного с ним передатчика.Each of the N outputs of the spectral demultiplexer is connected to the input of a 1 × 3 divider (10). Each of the three outputs of each of the N dividers is connected to one of 3Ν coherent receivers (2). Thus, each of the 3Ν coherent receivers (2) receives three information channels, but since the operating frequencies of the coherent receivers coincide with the operating frequencies of the corresponding transmitters, and the bandwidth of the electric filter of the coherent receiver is less than the minimum frequency difference between adjacent channels of the matched pairs of transmitters and receivers , each receiver detects only one information signal from a transmitter matched with it.
Таким образом, 3N когерентных передатчиков (1) передают, a 3N когерентных приемников (2) принимают 3N независимых потоков информации.Thus, 3N coherent transmitters (1) transmit, and 3N coherent receivers (2) receive 3N independent information streams.
Далее приведем ряд сравнений с прототипом для пояснения физического смысла заявленного технического результата.Next, we give a series of comparisons with the prototype to explain the physical meaning of the claimed technical result.
Предложенное устройство отличается от прототипа тем, что оптические соединения передатчиков и приемников с мультиплексором и демультиплексором выполнены в виде 2N неселективных объединителей, из которых N неселективных объединителей выполнены с тремя входами и одним выходом и предназначены для оптического соединения входами с передатчиками по трое с образованием идентичных мультиплексору спектральных полос и выходами - с соответствующими входами мультиплексора, и N неселективных объединителей выполнены с тремя выходами и одним входом и предназначены для оптического соединения выходами с приемниками по трое с образованием идентичных демультиплексору спектральных полос и входами - с соответствующими выходами демультиплексора, а передатчики и приемники выполнены так, что по одному из каждой соединенной общим неселективным объединителем тройки передатчиков и приемников образуют сетку DWDM частот, идентичную сетке частот соответственно мультиплексора и демультиплексора. The proposed device differs from the prototype in that the optical connections of the transmitters and receivers with the multiplexer and demultiplexer are made in the form of 2N non-selective combiners, of which N non-selective combiners are made with three inputs and one output and are designed for optical connection of the inputs with the transmitters in three to form identical multiplexer spectral bands and outputs - with the corresponding inputs of the multiplexer, and N non-selective combiners are made with three outputs and one input m and are designed for optical connection by outputs with receivers of three with the formation of spectral bands identical to the demultiplexer and inputs with the corresponding outputs of the demultiplexer, and the transmitters and receivers are made so that one of each of the three transmitters and receivers connected by a common non-selective combiner forms a DWDM network of frequencies, identical to the frequency grid of the multiplexer and demultiplexer, respectively.
Данный отличительный признак обеспечивает увеличение спектральной эффективности в три раза по сравнению с прототипом, т.к. в предложенном техническом решении три независимых информационных канала передаются в пределах одной спектральной полосы мультиплексора/демультиплексора (в прототипе передается один информационный канал). В отличие от прототипа, в предложенном устройстве на каждый приемник поступают три информационных канала, однако когерентный приемник позволяет при детектировании выделить только один информационный канал. Это достигается путем взаимной подстройки (взаимной синхронизации) частоты излучения задающего лазера передатчика и частоты опорного лазера приемника. Детектируемый информационный сигнал разностной частоты синхронизованной пары передатчика и приемника находится в пределах полосы пропускания электрического фильтра приемника, он усиливается и обрабатывается приемником. Информационные сигналы двух других информационных каналов соответствуют разностной частоте не синхронизованных пар передатчиков и приемника, сигнал биений этих пар лежит вне полосы пропускания электрического фильтра приемника, и поэтому он не пропускается фильтром.This distinguishing feature provides an increase in spectral efficiency by three times compared with the prototype, because in the proposed technical solution, three independent information channels are transmitted within the same spectral band of the multiplexer / demultiplexer (in the prototype, one information channel is transmitted). In contrast to the prototype, in the proposed device, three information channels arrive at each receiver, however, a coherent receiver allows only one information channel to be detected during detection. This is achieved by mutual adjustment (mutual synchronization) of the radiation frequency of the master laser of the transmitter and the frequency of the reference laser of the receiver. The detected information signal of the difference frequency of the synchronized pair of transmitter and receiver is within the passband of the receiver’s electric filter, it is amplified and processed by the receiver. The information signals of two other information channels correspond to the difference frequency of non-synchronized transmitter and receiver pairs, the beat signal of these pairs lies outside the passband of the receiver’s electric filter, and therefore it is not passed by the filter.
Предложенное устройство отличается от прототипа также тем, что сетка частот соответственно мультиплексора и демультиплексора выполнена с шагом 100 ГГц в соответствии со стандартизованной сеткой частот ITU, передатчики и приемники, объединенные в тройки с передатчиками и приемниками, образующими сетку DWDM частот, идентичную сетке частот соответственно мультиплексора и демультиплексора, оппозитно сдвинуты по частоте относительно последних на величину 33, (3) ГГц. Использование стандартизованных сеток мультиплексоров и демультиплексоров увеличивает эффективность использования компонентов благодаря их взаимозаменяемости. Фиксация рабочих часто приемопередатчиков позволяет осуществлять независимую настройку частот опорных лазеров передатчиков и приемников на фиксированную сетку частот с шагом 33, (3) ГГц, что снижает сложность и, следовательно, стоимость пусконаладочных работ.The proposed device differs from the prototype also in that the frequency grid of the multiplexer and demultiplexer, respectively, is made in steps of 100 GHz in accordance with the standardized ITU frequency grid, the transmitters and receivers combined in triples with transmitters and receivers forming a DWDM frequency grid identical to the frequency grid of the multiplexer, respectively and demultiplexer, are opposed in frequency relative to the latter by an amount of 33, (3) GHz. The use of standardized grids of multiplexers and demultiplexers increases the efficiency of the use of components due to their interchangeability. Fixing the working transceivers often allows independent tuning of the frequencies of the reference lasers of the transmitters and receivers on a fixed frequency grid with a step of 33, (3) GHz, which reduces the complexity and, therefore, the cost of commissioning.
Предложенное устройство отличается от прототипа также тем, что сетка частот соответственно мультиплексора и демультиплексора выполнена с шагом 100 ГГц в соответствии со стандартизованной сеткой частот ITU, передатчики и приемники, объединенные в тройки с передатчиками и приемниками, образующими сетку DWDM частот, идентичную сетке частот соответственно мультиплексора и демультиплексора, оппозитно сдвинуты по частоте относительно последних на величину от 28 до 33,3 ГГц. Данный отличительный признак обеспечивает равную энергетическую эффективность (требуемое значение OSNR) для всех каналов. При равномерной сетке частот (расстояние 33, (3) ГГц) энергетическая эффективность двух боковых каналов несколько меньше, чем эффективность центрального канала в каждой тройке каналов, принадлежащей одной спектральной полосе мультиплексора/демультиплексора. Это связано с тем, что края спектров пропускания мультиплексора/демультиплексора «обрезают» спектры боковых каналов. Смещение несущих частот этих каналов ближе к частоте центрального канала, совпадающей с центром полосы пропускания мультиплексора/демультиплексора, уменьшает негативное воздействие «обрезания» спектра сигналов краями полос пропускания мультиплексора/демультиплексора. Это обеспечивает повышение энергетической эффективности боковых информационных каналов в каждой тройке, что в свою очередь позволяет увеличить дальность безрегенерационной передачи информации или уменьшить число промежуточных усилительных пунктов при сохранении дальности передачи. Оптимизация смещения частот в пределах диапазона от 33,3 ГГц до 28 ГГц может осуществляться вручную при пусконаладочных работах, кроме того, может использоваться система автоматической подстройки рабочих частот в процессе работы.The proposed device differs from the prototype also in that the frequency grid of the multiplexer and demultiplexer, respectively, is made in steps of 100 GHz in accordance with the standardized ITU frequency grid, the transmitters and receivers combined in triples with transmitters and receivers forming a DWDM frequency grid identical to the frequency grid of the multiplexer, respectively and the demultiplexer, are oppositely shifted in frequency relative to the latter by an amount from 28 to 33.3 GHz. This distinguishing feature provides equal energy efficiency (required OSNR value) for all channels. With a uniform frequency grid (distance 33, (3) GHz), the energy efficiency of the two side channels is slightly less than the efficiency of the central channel in each triple of channels belonging to the same spectral band of the multiplexer / demultiplexer. This is due to the fact that the edges of the transmission spectra of the multiplexer / demultiplexer “cut off” the spectra of the side channels. The offset of the carrier frequencies of these channels closer to the frequency of the central channel, coinciding with the center of the bandwidth of the multiplexer / demultiplexer, reduces the negative impact of "cutting" the signal spectrum by the edges of the bandwidths of the multiplexer / demultiplexer. This provides an increase in the energy efficiency of the side information channels in each triple, which in turn allows one to increase the range of non-regenerative transmission of information or reduce the number of intermediate amplification points while maintaining the transmission range. Optimization of the frequency shift within the range from 33.3 GHz to 28 GHz can be carried out manually during commissioning, in addition, a system for automatically adjusting the operating frequencies during operation can be used.
Предложенное устройство отличается от прототипа также тем, что неселективные объединители выполнены с возможностью сохранения поляризации входного излучения, а тройки передатчиков, соединенных с ними, ориентированы так, что оси поляризации их излучения расположены под углами 120 градусов относительно друг друга. Такое взаимное расположение осей поляризации троек передатчиков обеспечивает уменьшение поляризационной нелинейной кросс-модуляции и увеличивает энергетическую эффективность и дальность работы систем связи. Эффект достигается за счет того, что поляризации трех каналов максимально сильно отличаются, достигается поляризационная развязка, приводящая к уменьшению нелинейной кросс-модуляции.The proposed device differs from the prototype also in that the non-selective combiners are configured to preserve the polarization of the input radiation, and the triples of the transmitters connected to them are oriented so that the polarization axes of their radiation are located at angles of 120 degrees relative to each other. Such a mutual arrangement of the polarization axes of the triples of the transmitters reduces the polarization nonlinear cross-modulation and increases the energy efficiency and range of communication systems. The effect is achieved due to the fact that the polarizations of the three channels differ very much, polarization isolation is achieved, which leads to a decrease in nonlinear cross-modulation.
Предложенное устройство отличается от прототипа также тем, что неселективные объединители выполнены сохраняющими поляризацию входного излучения, тройки передатчиков, соединенных с ними, ориентированы так, что оси поляризации их излучения параллельны, а между двумя выходами двух из каждой тройки передатчиков и входами тройников объединителей введены устройства поворота плоскости поляризации на угол ±120 градусов. Данное отличие также обеспечивает уменьшение поляризационной нелинейной кросс-модуляции и увеличивает энергетическую эффективность и дальность работы систем связи. При этом сами передатчики параллельны друг другу, а поворот плоскости поляризации осуществляется промежуточным устройством. Небольшим усложнением конструкции (добавлены элементы поворота поляризации) достигается упрощение пусконаладочных работ и эксплуатационных затрат.The proposed device also differs from the prototype in that the non-selective combiners are made to preserve the polarization of the input radiation, the triples of the transmitters connected to them are oriented so that the polarization axes of their radiation are parallel, and rotation devices are introduced between the two outputs of two of each three transmitters and the inputs of the combiner tees polarization plane at an angle of ± 120 degrees. This difference also provides a decrease in polarization nonlinear cross-modulation and increases the energy efficiency and range of communication systems. In this case, the transmitters themselves are parallel to each other, and the polarization plane is rotated by an intermediate device. A slight complication of the design (added polarization rotation elements) is achieved simplification of commissioning and operating costs.
Предложенное устройство отличается от прототипа также тем, что в приемнике и передатчике кодирование и декодирование сигнала осуществляется с использованием формата DP QPSK со скоростью передачи полезной информации 100 Гбит/с. Использование формата DP QPSK обеспечивает максимальную энергетическую эффективность и дальность передачи информации при высокой спектральной эффективности: достигается максимальная величина произведения дальности на спектральную эффективность.The proposed device also differs from the prototype in that the signal is encoded and decoded in the receiver and transmitter using the DP QPSK format with a useful data rate of 100 Gbit / s. Using the DP QPSK format provides maximum energy efficiency and information transmission range with high spectral efficiency: the maximum value of the product of the range and spectral efficiency is achieved.
Предложенное устройство отличается от прототипа также тем, что в приемнике и передатчике кодирование и декодирование информации осуществляется с использованием кодов с исправлением ошибок и мягким принятием решений (SoñFEC). Использование SoftFEC дает дополнительный выигрыш в энергетической эффективности и дальности безрегенерационной передачи при небольшом увеличении символьной скорости.The proposed device differs from the prototype also in that in the receiver and transmitter, the encoding and decoding of information is carried out using error correction codes and soft decision making (SoñFEC). Using SoftFEC gives an additional gain in energy efficiency and range of non-regenerative transmission with a small increase in symbol speed.
Предложенное устройство отличается от прототипа также тем, что точная величина сдвига по частоте боковых каналов относительно центральных в каждой тройке в пределах диапазона от 28 до 33,3 ГГц осуществляется с использованием цепи обратной связи, сигналом расстройки для которой является разность значений коэффициентов ошибок до момента исправления (BER до FEC). Использование цепи обратной связи обеспечивает автоматическое выравнивание коэффициентов ошибок всех трех каналов в пределах спектральных полос, что обеспечивает выравнивание энергетических эффективностей каналов и дальности работы всей системы в целом.The proposed device also differs from the prototype in that the exact frequency shift of the side channels relative to the central channels in each triple within the range from 28 to 33.3 GHz is carried out using a feedback circuit, the detuning signal for which is the difference in the values of the error coefficients until correction (BER to FEC). The use of the feedback circuit provides automatic alignment of the error coefficients of all three channels within the spectral bands, which ensures equalization of the energy efficiency of the channels and the operating range of the entire system.
Предложенное устройство отличается от прототипа также тем, что мощность излучения передатчика центрального канала в каждой тройке информационных каналов в пределах одной спектральной полосы мультиплексора/демультиплексора меньше мощности излучения передатчиков боковых каналов на величину от 0,5 дБ до 3,5 дБ. Данный признак также обеспечивает выравнивание энергетической эффективности каналов и увеличение дальности работы системы связи. Точная настройка оптимальных мощностей может осуществляться в ручном режиме при пусконаладке системы или в автоматическом с использованием цепи обратной связи.The proposed device also differs from the prototype in that the radiation power of the central channel transmitter in each triple of information channels within the same spectral band of the multiplexer / demultiplexer is less than the radiation power of the side channel transmitters by 0.5 dB to 3.5 dB. This feature also provides equalization of the energy efficiency of the channels and increase the range of the communication system. Fine tuning of optimum capacities can be carried out in manual mode during commissioning of the system or in automatic mode using a feedback circuit.
Использование изобретения позволяет довести скорость передачи информации по проложенной кабельной инфраструктуре линий связи до 27 Тбит/с по одному волокну (по паре волокон при двунаправленной связи) при использовании формата модуляции DP QPSK и диапазонов C+L.The use of the invention allows to bring the information transfer rate over the laid cable infrastructure of communication lines to 27 Tbps per fiber (using a pair of fibers for bidirectional communication) when using the DP QPSK modulation format and C + L ranges.
С учетом изложенного можно сделать вывод о том, что поставленная задача - увеличение спектральной эффективности - решена, и заявленный технический результат - увеличение спектральной эффективности (увеличение пропускной способности системы связи) - достигнут.Based on the foregoing, we can conclude that the task - an increase in spectral efficiency - is solved, and the claimed technical result - an increase in spectral efficiency (increase the throughput of the communication system) is achieved.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности, неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического технического результата.The analysis of the claimed technical solution for compliance with the conditions of patentability showed that the characteristics indicated in the independent claim are interrelated with each other with the formation of a stable aggregate of the necessary characteristics unknown at the priority date from the prior art sufficient to obtain the required synergistic technical result.
Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:The above information indicates the following conditions are met when using the claimed technical solution:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для использования в области волоконно-оптических систем передачи информации, а именно в когерентных системах связи со спектральным мультиплексированием, и может быть использован для передачи информации на расстояние от нескольких километров до нескольких десятков тысяч километров, может входить в состав магистральных межконтинентальных, региональных, межгородских и городских систем связи, может использоваться в общественных и корпоративных сетях связи, а также в сетях связи специального назначения;- an object embodying the claimed technical solution, when implemented, is intended for use in the field of fiber optic information transmission systems, namely, in coherent communication systems with spectral multiplexing, and can be used to transmit information over distances from several kilometers to several tens of thousands of kilometers , can be part of intercontinental, regional, intercity and city communication systems, can be used in public and corporate networks yach communications, as well as in communication networks for special purposes;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте нижеизложенной формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;- for the claimed object in the form described in the independent clause of the formula below, the possibility of its implementation using the means and methods described above or known from the prior art on the priority date is confirmed;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- the object embodying the claimed technical solution, when implemented, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.
Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the claimed subject matter meets the requirements of the patentability conditions of “novelty”, “inventive step” and “industrial applicability” under applicable law.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014137985/07A RU2572363C1 (en) | 2014-09-19 | 2014-09-19 | Fibre-optic communication system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014137985/07A RU2572363C1 (en) | 2014-09-19 | 2014-09-19 | Fibre-optic communication system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2572363C1 true RU2572363C1 (en) | 2016-01-10 |
Family
ID=55072115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014137985/07A RU2572363C1 (en) | 2014-09-19 | 2014-09-19 | Fibre-optic communication system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2572363C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2172073C2 (en) * | 1995-07-31 | 2001-08-10 | Пирелли Кави Э Системи С.П.А. | Communication system with spectral multiplex and method of controlled division of output channels |
| RU2455769C1 (en) * | 2011-07-26 | 2012-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Технологическая лаборатория" | Container-type satellite communications station |
| RU2480712C2 (en) * | 2011-04-28 | 2013-04-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Техническое Объединение "Ирэ-Полюс" | Optical system for multifrequency laser location and method for implementation thereof |
-
2014
- 2014-09-19 RU RU2014137985/07A patent/RU2572363C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2172073C2 (en) * | 1995-07-31 | 2001-08-10 | Пирелли Кави Э Системи С.П.А. | Communication system with spectral multiplex and method of controlled division of output channels |
| RU2480712C2 (en) * | 2011-04-28 | 2013-04-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Техническое Объединение "Ирэ-Полюс" | Optical system for multifrequency laser location and method for implementation thereof |
| RU2455769C1 (en) * | 2011-07-26 | 2012-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Технологическая лаборатория" | Container-type satellite communications station |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10651820B2 (en) | Signal processing apparatus and method for transmitting and receiving coherent parallel optical signals | |
| Gnauck et al. | 10× 224-Gb/s WDM transmission of 28-Gbaud PDM 16-QAM on a 50-GHz grid over 1,200 km of fiber | |
| US9100137B2 (en) | Crosstalk reduction in optical networks using variable subcarrier spectral allocation | |
| US8412054B2 (en) | DQPSK/DPSK optical receiver with tunable optical filters | |
| US6473214B1 (en) | Methods of and apparatus for optical signal transmission | |
| US9729229B2 (en) | Optical spatial-division multiplexed transmission system and transmission method | |
| US10404400B2 (en) | Optical transport system employing direct-detection self-coherent receivers and compatible transmitters | |
| US8731402B2 (en) | Orthogonally-combining wavelength selective switch multiplexer and systems and methods using same | |
| Gnauck et al. | 10× 112-Gb/s PDM 16-QAM transmission over 630 km of fiber with 6.2-b/s/Hz spectral efficiency | |
| JP6627579B2 (en) | Phase sensitive amplifier and method for phase sensitive amplification | |
| US9515727B2 (en) | In-band optical signal-to-noise ratio monitor | |
| US20200389248A1 (en) | Optical transmission system | |
| CN100578991C (en) | Receiver and method of receiving a multichannel optical signal | |
| Yu et al. | 8× 506-Gb/s 16QAM WDM signal coherent transmission over 6000-km enabled by PS and HB-CDM | |
| US20070274728A1 (en) | Optical communication system and method using optical channels with pair-wise orthogonal relationship | |
| JPWO2019004040A1 (en) | Optical transmitter, optical receiver, and optical transmission system | |
| CN104579536A (en) | Uplink and downlink channel reusing wavelength division multiplexing passive optical network system | |
| US9838117B2 (en) | Bias error correction in an optical coherent transponder | |
| US20140140699A1 (en) | Method and Device for Transmitting an Optical Digital WDM Signal Over an Optical Transmission Link or a Passive Optical Network | |
| JP6686330B2 (en) | Low noise optical phase sensitive amplification for dual polarization modulation format | |
| RU2572363C1 (en) | Fibre-optic communication system | |
| CN102318240B (en) | Transmission system, equipment and data processing method of high-speed optic | |
| US7123835B2 (en) | Method and system for increasing the capacity and spectral efficiency of optical transmission | |
| US20210234617A1 (en) | Optical transmission system and filter penalty reduction method | |
| US9838118B2 (en) | Skew compensation in an optical coherent transponder |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20181207 Effective date: 20181207 |