АНАЛИЗ СИГНАЛОВ В ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ПЕРЕДАЧИ И НАПРАВЛЕНИЯ ИХ РАЗВИТИЯ

THE ANALYSIS OF SIGNALS IN THE OPTICAL SYSTEMS OF TRANSFER AND THE DIRECTION OF THEIR DEVELOPMENT

Evgenia Melikshayeva

student, Department of Media technology, Don state technical university,

Russia, Rostov-on-Don

Ekaterina Pristavka

student, Department of Media technology, Don state technical university,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

Системы передачи занимают всё более важное место в современных телекоммуникационных и информационных системах. Переносчиками информации в этих системах являются оптические сигналы различных видов модуляции.

ABSTRACT

The systems of transfer take more and more important place in modern telecommunication and information systems. Carriers of information in these systems are optical signals of different types of modulation.

Ключевые слова: оптические системы передачи, модуляция, информационный сигнал.

Keywords: optical systems of transfer, modulation, information signal.

Необходимо отметить, что современные ВОСП являются, как правило, цифровыми, в которых сигналы аналоговых видов модуляции не используются.

В системах с аналоговой модуляцией непрерывно во времени изменяются: амплитуда, частота, фаза, интенсивность или поляризация колебания несущей частоты. Это изменение происходит в соответствии с аналоговым информационным сигналом. В системах с импульсной модуляцией длительность сигнала несущей, момент его появления, его частота или фаза изменяются в соответствии с дискретными символами передаваемой информации. В основной массе систем передачи с импульсной модуляцией происходит квантование информационного сигнала по времени и сохранение однозначного соответствия между отсчетами информационного сигнала и импульсами колебания несущей частоты. В системах с цифровой модуляцией реализуется сопоставление каждому квантованному отсчёту дискретной группы символов или кода. Зачастую кодовые комбинации представляют из себя последовательности "единиц" и "нулей"; данный вид кодирования информации называется кодово-импульсной модуляцией [1, 2].

Различают два вида сигналов с поляризационной модуляцией (ПМ) оптического излучения: с линейной и круговой. Линейная ПМ характеризуется тем, что угол вектора поляризации линейно-поляризованного колебания по отношению к опорному направлению пропорционален амплитуде информационного сигнала, Круговая ПМ характеризуется тем, что отношение интенсивностей несущего колебания "правого" и "левого" поляризованных состояний пропорционально амплитуде информационного сигнала. Реализация импульсных методов модуляции основана на импульсном изменении того или иного значимого параметра оптического излучения.

В настоящее время используют когерентное и некогерентное оптическое излучение, которое формируется с помощью полупроводниковых лазеров и используются в различных ВОСП (одноканальных и многоканальных). В основном, некогерентное излучение используется в оптических каналах на скорости до 10 Гбит/с; при этом применяется прямая или внешняя модуляция оптического излучения одномодового лазера и на приёмной стороне происходит прямое детектирование линейного оптического сигнала относительно простым фотоприёмным устройством c трансимпедансным усилителем (ТИУ). Для увеличения дальности передачи оптического излучения в ВОЛС используются оптические усилители, к примеру, волоконные эрбиевые EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) [3].

В ВОСП когерентного типа, в отличии от ВОСП некогерентного типа, принципиальные различия отражаются в структуре передающих и приёмных устройств с сохранением схожих функций линейного тракта с оптическим усилением [4]. В передатчике применяется модуляция фазы излучаемых оптических импульсов закодированным цифровым сигналом, который позволяет ограничивать полосу частот оптического модулированного сигнала, используя определенные виды кодирования. Это может обеспечить прирост скорости передачи информационных сообщений на оптической волне λ, не беспокоясь об изменении интервала между соседними длинами волн и компенсации дисперсионных искажений.

Дальнейшее развитие волоконно-оптических систем связи, как это видно по тенденциям последних лет, будет основано на использовании более сложных многоуровневых форматов модуляции, таких как QPSK и QAM (Quadrature Amplitude Modulation), которые позволяют существенно повысить спектральную эффективность и, соответственно, скорость в привычной для оператора ширине полосы. В конечном результате переход к большему числу квадратурных компонент позволяет вплотную приблизится к достижению скорости на спектральный канал в 1 Тбит/с, но за счет уменьшения дистанции передачи, особенно в линиях с волокнами NZDSF (Non-Zero Dispersion-Shifted Fiber). При этом требуется соблюдение интервала разноса оптических частот не менее 50 ГГц между оптическими каналами DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing).

Таким образом, решить проблему сокращения дистанции передачи в форматах QAM предлагается другим форматом – мультиплексированием ортогонально-разделенных частот) который позволяет реализовать так называемые оптические суперканалы для скорости передачи данных 1 Тбит/с на дистанции от 400–600 км до 2000–3000 км, что позволяет более эффективно использовать волоконно-оптические системы связи.

Список литературы:

1. Калабеков Б. А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов : учебное пособие для вузов / Б. А. Калабеков – Москва : Радио и связь, 1988. – 368 с.
2. Шарварко В.Г. Волоконно-оптические линии связи: учебное пособие / В. Г. Шарварко – Таганрог : ТРТУ, 2006. – 170 с.
3. Богатырёва, В.В. Оптические методы обработки информации : учебное Пособие / В.В. Богатырёва, А.Л. Дмитриев. – Санкт-Петербург : СПбГУИТМО, 2009. – 74 с.
4. Фокин В. Г. Когерентные оптические сети : учебное пособие / В. Г. Фокин – Новосибирск : СГУТИ, 2015. – 372 с.