Телефон: +7 (383)-202-16-86

Статья опубликована в рамках: XIX Международной научно-практической конференции «Экспериментальные и теоретические исследования в современной науке» (Россия, г. Новосибирск, 30 мая 2018 г.)

Наука: Технические науки

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Трофимова М.А., Семенов О.Ю., Шаркова Н.А. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОГЕРЕНТНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ OFDM И WDM СИСТЕМ // Экспериментальные и теоретические исследования в современной науке: сб. ст. по матер. XIX междунар. науч.-практ. конф. № 10(19). – Новосибирск: СибАК, 2018. – С. 55-62.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОГЕРЕНТНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ OFDM И WDM СИСТЕМ

Трофимова Мария Александровна

магистрант Сургутский государственный университет,

РФ, г. Сургут

Семенов Олег Юрьевич

магистрант Сургутский государственный университет,

РФ, г. Сургут

Шаркова Наталия Андреевна

магистрант Сургутский государственный университет,

РФ, г. Сургут

АННОТАЦИЯ

В данной статье предлагается система, который объединяет CO-OFDM с WDM для достижения скорости передачи данных 400 Гбит / с в одномодовом оптоволокне 1000 км (SMF). Сигнал 400 Гбит/с генери­руется путем мультиплексирования восьми поднесущих OFDM. Мы представляем производительность обратной связи CO-OFDM WDM путем измерения BER и OSNR (отношение оптического сигнала к шуму) и диаграммы созвездий.

 

Ключевые слова: OFDM, CO-OFDM, WDM, OSNR, BER, IFFT, QAM, DCF.

 

Введение. Потребность в высоких скоростях передачи данных привела к увеличению интереса к мультиплексированию с ортого­нальным частотным разделением (OFDM) в оптической связи. OFDM предназначен для использования в качестве способа модуляции в широкоу он поддерживает повышенную устойчивость к узкополосным помехам и частотно-избирательному замиранию.

Принцип работы OFDM заключается в том, что он делит потоки высокой скорости передачи данных на более низкие. Затем весь поток с низкой скоростью передачи данных передается одновременно по нескольким поднесущим. Из-за этого увеличивается длительность символа. Следовательно, количество дисперсии, генерируемое из-за разброса задержки многолучевого распространения, будет значительно уменьшено. Поднесущие OFDM могут быть модулированы с использованием различных типов модуляции, таких как квадратурная амплитудная модуляция (QAM) или фазовая манипуляция (PSK) [1].

После этого поднесущие переносятся на высокочастотный носитель (например, 7,5 ГГц). Быстрое преобразование Фурье (FFT) и обратное быстрое преобразование Фурье (IFFT) являются очень эффективными алгоритмами, которые могут использоваться в OFDM-трансиверах. В системах волоконно-оптической связи OFDM уделяет большое вни­мание в качестве эффективного метода модуляции для преодоления различных ограничений в системах передачи оптического волокна, таких как модовая дисперсия, хроматическая дисперсия (CD), поляризационно-модовая дисперсия (PMD). Когерентный оптический OFDM (COOFDM) стал эффективным методом для высоких скоростей передачи данных выше 100 Гбит/ с. CO-OFDM объединяет преимущества технологии модуляции OFDM и метода когерентного обнаружения и имеют много преимуществ, которые имеют решающее значение для будущего высокоскоростных волоконно-оптических систем передачи [2].

Одним из основных преимуществ использования CO-OFDM в системе связи оптического волокна является его способность уменьшать влияние хроматической дисперсии (CD) и поляризационно-модовой дисперсии (PMD). Кроме того, он может обеспечивать высокую спектральную эффективность, поскольку спектры поднесущих OFDM не полностью перекрываются. Кроме того, электрическая пропускная способность приемопередатчика CO-OFDM может быть значительно уменьшена за счет прямого преобразования вверх / вниз. Эти функции очень привлекательны для проектирования высокоскоростных цепей. CO-OFDM - это технология, которая имеет большой потенциал для получения высокоскоростных скоростей передачи данных в современных системах передачи [3].

Проектируемая система. Система состоит из трех основных частей: CO-OFDM-передатчик, волоконно-оптический канал и CO-OFDM-приемник. Мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM) используется для поддержки высокой скорости передачи данных с восемью каналами, расположенными на расстоянии 50 ГГц, для под­держки восьми сигналов OFDM с частотой 50 Гбит / с для достижения скорости передачи данных 400 Гбит / с. Инструмент моделирования OptiSystem используется для полного проектирования и изучения системы.

CO-OFDM-передатчик. Входной сигнал подключается к генератору последовательности 4-QAM и модулируется модулем OFDM. Поднесу­щая OFDM равна 512, число точек БПФ равно 1024, а защитный интервал - 1/8. Результирующий сигнал от модулятора OFDM передается на оптический модулятор I/Q, который состоит из разветвителя оптической мощности, двух модуляторов Маха-Цендера (MZM) и блока объединения мощности. Источник лазера подключен к разветви­телю мощности, а выходные сигналы подаются на два MZM, которые управляются компонентами OFDM. Результирующие сигналы от двух MZM объединяются для передачи на оптическое волокно [4].

Оптическая волоконная связь. Перед оптическим волокном восемь сигналов OFDM мультиплексируются с использованием восьми каналов WDM, а затем запускаются по линии оптического волокна. Используется многопролетное оптическое волокно, состоящее из 9‑пролетов 100-миллиметрового одномодового волокна (SMF). Дисперсия волокна компенсируется с использованием DCF (дисперсион­ное компенсационное волокно) 20 км в каждом пролете. Для компен­сации потерь используются волокна EDFA.

Приемник CO-OFDM. Приемник CO-OFDM, состоит из четырех сбалансированных PIN-фотодетекторов и локального лазера с длиной волны, равной центру каждой полосы. Шумоподавление выполняется с помощью сбалансированных детекторов. Выходной сигнал от линии оптического волокна принимается четырьмя сбалансированными прием­никами для выполнения оптического контроля I/ Q до электрического обнаружения. Результирующий сигнал передается на демодулятор OFDM для демодуляции и удаления защитного интервала. После этого результирующий сигнал передается на генератор последовательности 4-QAM [4].

 

Рисунок 1. Радиочастотный спектр для CO-OFDM в передатчике

 

Рисунок 2. Радиочастотный спектр для CO-OFDM в приемнике

 

Рисунок 3. Спектр 8 сигналов CO-OFDM после мультиплексора WDM

 

Рисунок 4. Диаграмма созвездия в передатчике CO-OFDM

 

Рисунок 5. Диаграмма созвездия B2B CO-OFDM в приемнике

 

Рисунок 6. Диаграмма созвездия CO-OFDM в приемнике после 1000 км и до использования DCF

 

Рисунок 7. Схема созвездия CO-OFDM в приемнике после использования DCF

 

Рисунок 8. Отношение BER и расстояния передачи

 

На рис. 2 показан радиочастотный спектр приемника CO-OFDM; сигнал распространяется более чем на 1000 км SMF. Мощность уменьшается до -34 дБм, что ухудшает мощность, возникающую из-за увеличения затухания из-за высокого увеличения длины волокна.

На рис. 3 показаны восемь спектров OFDM после системы WDM. Восемь каналов WDM начинаются с 193,05 ТГц до 193,4 ТГц с канальным пространством 50 ГГц.

Диаграмма созвездий демонстрирует сигнал с цифровой модуляцией и отображает его как двумерную диаграмму рассеяния. Измерения диаграмм созвездий определяют влияние искажения и помех в сигнале.

На рис. 4 передаваемый сигнал четко показан электрической схемой созвездий для цифрового модулятора 4-QAM на передатчике CO-OFDM.

На рис. 5 показана диаграмма созвездия системы CO-OFDM с обратной связью без использования волокна; как видно из рисунка, сигнал доставляется успешно.

На рис. 6 показана диаграмма созвездий системы после SMM 1000 км, как видно из рисунка, сигнал искажается по сравнению с диаграммой диаграммы B2B 8; это искажение сигнала произошло из-за хроматической дисперсии и нелинейных эффектов из-за увеличения скорости передачи данных и расстояния передачи. Для преодоления этой проблемы используется компенсация дисперсии волокна.

На рис. 7 показана диаграмма созвездия системы на стороне передатчика после использования DCF для компенсации дисперсии волокна. Изучается высокая скорость передачи данных с высокой скоростью передачи данных, наблюдая и анализируя взаимосвязь скорости битовых ошибок (BIR) и расстояния передачи. Кроме того, изучая влияние оптического сигнала на коэффициент шума (OSNR) на производительность системы и BER.

На рис. 8 показано влияние расстояния передачи на BER. По мере того, как расстояние передачи увеличивается, BER увеличивается из-за увеличения дисперсии волокна, которое будет создавать межсимвольные помехи, которые будут влиять на передачу сигнала.

Заключение. В этой статье изучается и анализируется интеграция когерентного оптического OFDM с WDM. Использование WDM помогло увеличить пропускную способность системы и достичь высокой скорости передачи данных 400 Гбит/с. Система была разработана восемью каналами, расположенными на частоте 50 ГГц для поддержки восьми сигналов OFDM с частотой 50 Гбит/с для достижения скорости передачи данных 400 Гбит/с. Предлагаемая система дает четкие результаты, и результаты подтверждают надежность системы. Полученные данные подтвердили эффективность системы CO-OFDM-WDM, которая может обеспечить значительно высокие скорости передачи данных. Результаты показывают, что при увеличении длины волокна BER будет увели­чиваться, и требуется больше OSNR для поддержания BER менее 10-3. В будущем исследовании системы для повышения производительности системы будут использоваться различные методы модуляции, такие как 16-QAM и 64 QAM.

 

Список литературы:

  1. Shiehт W., Bao H. Coherent optical OFDM: theory and design, 2008.
  2. Bharti M. Study of Nonlinearity in CO-OFDM for Single Channel and WDM System, 2012.
  3. Keiser G. Optical Fiber Communications, 2011.
  4. Jian Z. Transmission of 4-ASK optical Fast OFDM with chromatic dispersion compensation, 2012.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий