RU2663179C2 - Method of measuring optical signal-to-noise ratio with four-wave mixing in fiber-optical transmission systems with frequency separation of signals - Google Patents
Method of measuring optical signal-to-noise ratio with four-wave mixing in fiber-optical transmission systems with frequency separation of signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2663179C2 RU2663179C2 RU2017100494A RU2017100494A RU2663179C2 RU 2663179 C2 RU2663179 C2 RU 2663179C2 RU 2017100494 A RU2017100494 A RU 2017100494A RU 2017100494 A RU2017100494 A RU 2017100494A RU 2663179 C2 RU2663179 C2 RU 2663179C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channels
- channel
- optical
- signal
- noise
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
- H04B10/2543—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to fibre non-linearities, e.g. Kerr effect
- H04B10/2563—Four-wave mixing [FWM]
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике оптической связи и может использоваться в волоконно-оптических системах передачи с частотно-разделенными каналами в качестве способа измерения отношения оптического сигнала к шуму.The invention relates to optical communication technology and can be used in fiber-optic transmission systems with frequency-divided channels as a method of measuring the ratio of optical signal to noise.
Известен способ увеличения пропускной способности волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) методом частотного разделения каналов (FDM - Frequency Division Multiplexing). Плотное размещение каналов в частотном спектре позволяет еще больше повысить спектральную эффективность. Одной из прогрессивных технологий является частотное разделение ортогональных каналов. В данной технологии оптический частотный диапазон разбивается между каналами, количество которых может достигать нескольких сотен.There is a method of increasing the throughput of fiber-optic transmission systems (FOTS) by the method of frequency division of channels (FDM - Frequency Division Multiplexing). The dense placement of channels in the frequency spectrum can further increase spectral efficiency. One of the advanced technologies is the frequency separation of orthogonal channels. In this technology, the optical frequency range is divided between channels, the number of which can reach several hundreds.
Для наращивания пропускной способности ВОСП-FDM требуется увеличивать число каналов в спектральном диапазоне с одновременным уменьшением частотного интервала между ними. Однако с ростом числа каналов растет и суммарный уровень мощности в оптическом волокне, что приводит к появлению нелинейных явлений в волокне, например четырехволнового смешения (ЧВС). Сигналы трех частот при распространении по волокну взаимодействуют друг с другом, вследствие чего возникают новые частотные комбинационные составляющие. Некоторые вновь появившиеся комбинационные частоты (частотные продукты ЧВС) попадают в диапазоны порождающих их каналов, что приводит к перекрестным помехам между каналами. Для ВОСП-FDM нежелательными и доминирующими являются частотные продукты вида , , где , , - центральные частоты каналов. Для М-канальной системы передачи индексы i, j, k принимают любые значения от 1 до М, что приводит к генерации (М3-М2)/2 частотных продуктов ЧВС. Попадая в каналы частотные продукты ЧВС ухудшают (уменьшают) оптическое отношение сигнал-шум (OSNR - Optical Signal to Noise Ratio) в канале. В реальных условиях внутриканальная оценка влияния частотных продуктов ЧВС на OSNR затруднена. Это связано с тем, что в полосе пропускания канала невозможно отделить (отличить) сигнал от нежелательной помехи и раздельно измерить их уровни мощности. Поэтому разработка способа измерения OSNR является актуальной задачей как для существующих и проектируемых сетей, так и для создания измерительной аппаратуры.To increase the throughput of FOSP-FDM, it is required to increase the number of channels in the spectral range while reducing the frequency interval between them. However, with an increase in the number of channels, the total power level in the optical fiber also increases, which leads to the appearance of nonlinear phenomena in the fiber, for example, four-wave mixing (FWM). The signals of three frequencies during propagation along the fiber interact with each other, as a result of which new frequency combination components arise. Some newly appearing combination frequencies (frequency products of the FWM) fall into the ranges of the channels generating them, which leads to crosstalk between the channels. For FOSP-FDM, frequency products of the form , where , , - center frequencies of the channels. For the M-channel transmission system, the indices i, j, k take any values from 1 to M, which leads to the generation of (M 3 -M 2 ) / 2 frequency products of the FWM. Once in the channels, the frequency products of the FWM degrade (decrease) the optical signal-to-noise ratio (OSNR) in the channel. In real conditions, the on-channel estimation of the influence of frequency products of FWM on OSNR is difficult. This is due to the fact that in the channel bandwidth it is impossible to separate (distinguish) the signal from unwanted interference and separately measure their power levels. Therefore, the development of an OSNR measurement method is an urgent task both for existing and designed networks, and for the creation of measuring equipment.
Известен ряд технических решений, позволяющих минимизировать влияние продуктов ЧВС на качество передачи канальных сигналов в ВОСП-FDM. Одно из таких решений, принятое за аналог [1], позволяет с помощью неравномерного размещения в спектре каналов добиться минимизации влияния частотных продуктов ЧВС на каналы и увеличить пропускную способность системы передачи. Способ спектрального размещения каналов в аналоге основан на правиле Голомба [2], и месторасположение каналов в спектре вычисляется с помощью целочисленного (линейного) программирования (ILP - Integer Linear Programming). В [1] приводится пример неравномерного размещения по спектру сигнала из 10 каналов и сравнение со случаем, когда каналы равномерно размещены в спектре. В [1] показано, что если значение частотного интервала между любыми каналами не повторяется, то никакие частотные продукты ЧВС не попадают в частотные диапазоны каналов.A number of technical solutions are known to minimize the influence of the PMC products on the quality of transmission of channel signals in FOSP-FDM. One of these decisions, taken as an analogue [1], allows using uneven distribution in the channel spectrum to minimize the influence of frequency products of the FWM on the channels and increase the transmission system throughput. The method of spectral distribution of channels in the analog is based on the Golomb rule [2], and the location of the channels in the spectrum is calculated using integer (linear) programming (ILP - Integer Linear Programming). In [1], an example is given of uneven distribution of a spectrum of 10 channels along the spectrum and a comparison with the case when the channels are evenly distributed in the spectrum. It was shown in [1] that if the value of the frequency interval between any channels is not repeated, then no frequency products of the FWM fall into the frequency ranges of the channels.
Однако подобные технические решения наряду с положительными свойствами - возможностью исключения влияния продуктов ЧВС на качество передачи каналов, имеют следующие основные недостатки:However, such technical solutions along with the positive properties - the ability to exclude the influence of the products of the PMAC on the quality of the transmission channels, have the following main disadvantages:
1. Неэффективное использование полосы пропускания оптического волокна в системе передачи, так как при неравномерном размещении каналов (по сравнению с равномерным) увеличивается спектральная полоса многоканального сигнала.1. Inefficient use of the optical fiber bandwidth in the transmission system, since when the channels are unevenly distributed (compared to uniform), the spectral band of the multi-channel signal increases.
2. Для увеличения пропускной способности такой системы передачи требуется добавлять и размещать все каналы по определенному оптимальному алгоритму (неравномерно), что может привести к реконфигурации всего частотного плана действующей системы передачи.2. To increase the throughput of such a transmission system, it is required to add and place all channels according to a certain optimal algorithm (unevenly), which can lead to reconfiguration of the entire frequency plan of the current transmission system.
Наиболее близким заявляемому изобретению по технической сущности является аналог [3]. Он и принят за прототип изобретения. В [3] описан способ определения мощности, вводимой в оптическое волокно для системы передачи с мультиплексированием по длинам волн при учете усиленных шумов спонтанного излучения и шумов четырехволнового смешения. Данный учет ведется на приемной стороне, где сравниваются уровни шумов с заданными значениями порогов, как для спонтанного излучения, так и для четырехволнового смешения. По результатам сравнения вырабатываются управляющие сигналы для регулировки коэффициента усиления оптических усилителей.The closest the claimed invention in technical essence is the analogue [3]. He is taken as a prototype of the invention. [3] describes a method for determining the power introduced into an optical fiber for a transmission system with wavelength-division multiplexing taking into account amplified spontaneous emission noise and four-wave mixing noise. This accounting is carried out on the receiving side, where noise levels are compared with predetermined thresholds, both for spontaneous emission and for four-wave mixing. Based on the comparison results, control signals are generated to adjust the gain of the optical amplifiers.
Основными недостатками [3] являются:The main disadvantages [3] are:
1. В [3] не показано, как на приемной стороне происходит измерение отношения оптического сигнала к шуму четырехволнового смешения. В реальных условиях измерение влияющих на сигнал шумов четырехволнового смешения технически затруднен или невозможен, так как эти шумы попадают в полосы пропускания каналов, и нет возможности раздельно измерить мощности сигнала и нежелательного шума.1. In [3], it was not shown how the ratio of the optical signal to the noise of four-wave mixing is measured at the receiving side. In real conditions, the measurement of four-wave mixing noise affecting the signal is technically difficult or impossible, since these noises fall into the channel bandwidth, and there is no way to separately measure the signal power and unwanted noise.
2. В прототипе [3] не указаны каналы или группа каналов, в которых производится измерение и сравнение уровня шумов с пороговыми значениями;2. The prototype [3] does not indicate the channels or group of channels in which the measurement and comparison of the noise level with threshold values;
3. В прототипе [3] указывается итерационный метод многократной подстройки коэффициентов усиления оптических усилителей в зависимости от требуемого отношения оптического сигнала к шуму на приемной стороне, что может привести к определенным временным задержкам.3. The prototype [3] indicates an iterative method for repeatedly adjusting the amplification factors of optical amplifiers depending on the required ratio of the optical signal to noise at the receiving side, which can lead to certain time delays.
4. Предложенная в [3] методика измерения отношения сигнала к шуму не будет эффективной при создании измерительной аппаратуры, так как при измерениях отношения сигнала к шуму должны быть «активны» все каналы, существующие в системе передачи. Чем больше их количество, тем сложнее техническая реализация - увеличиваются габариты, масса и стоимость измерительной аппаратуры.4. The method proposed in [3] for measuring the signal-to-noise ratio will not be effective when creating measuring equipment, since when measuring the signal-to-noise ratio, all channels existing in the transmission system should be “active”. The larger their number, the more difficult the technical implementation - the dimensions, weight and cost of the measuring equipment increase.
Целью заявленного способа является создание эффективного и универсального метода измерения отношения оптического сигнала к шуму четырехволнового смешения для системы передачи с частотным разделением каналов.The aim of the claimed method is to create an effective and universal method for measuring the ratio of the optical signal to the noise of four-wave mixing for a transmission system with frequency division of channels.
Поставленная цель достигается тем, что вместо передачи всех канальных сигналов (как в прототипе [3]), используется передача только четырех канальных сигналов. Частотный интервал между этими четырьмя каналами унифицируется и выбирается следующим образом: 3Δf, 4Δf, 5Δf, где Δf - частотный интервал между каналами для многоканальной (более 13) системы передачи. Частотный интервал между любой парой из четырех каналов не повторяется и удовлетворяет правилу Голомба [2]. Как и в прототипе [3] на всех пролетах системы передачи, где присутствуют оптические усилители, подстраиваются коэффициенты усиления. В предположении, что оптические усилители полностью компенсируют потери сигнала в пролетах, в предложенном способе коэффициент усиления оптических усилителей увеличивается однократно в М/4 раза, где М - число каналов системы передачи. Это необходимо для того, чтобы в волокне поддерживался уровень оптической мощности, соответствующий передаче М-канального оптического сигнала. Заметим, что в прототипе [3] не представлен точный алгоритм подстройки коэффициентов усиления оптических усилителей. В предложенном способе измерения на приемной стороне сначала однократно измеряется уровень мощности сигнала в одном из 4-х «активных» каналов и уровень мощности шума в одном из «пассивных» каналов, в который попадают частотные продукты ЧВС. Рассчитывается отношение оптического сигнала к шуму для 4-х канального сигнала. Используя полученную величину рассчитывается (предсказывается) отношение оптического сигнала к шуму для системы передачи с М-каналами. Сущность изобретения поясняется чертежами:This goal is achieved by the fact that instead of transmitting all channel signals (as in the prototype [3]), only four channel signals are transmitted. The frequency interval between these four channels is unified and selected as follows: 3Δf, 4Δf, 5Δf, where Δf is the frequency interval between channels for a multi-channel (more than 13) transmission system. The frequency interval between any pair of four channels is not repeated and satisfies the Golomb rule [2]. As in the prototype [3] on all the spans of the transmission system, where optical amplifiers are present, gain factors are adjusted. Assuming that optical amplifiers completely compensate for signal loss in spans, in the proposed method, the gain of optical amplifiers increases once by M / 4 times, where M is the number of transmission system channels. This is necessary so that the optical power level corresponding to the transmission of the M-channel optical signal is maintained in the fiber. Note that the prototype [3] does not present the exact algorithm for adjusting the gain of optical amplifiers. In the proposed measurement method, on the receiving side, the signal power level in one of the 4 “active” channels and the noise power level in one of the “passive” channels, into which the frequency products of the FWM fall, are first measured once. The ratio of the optical signal to noise for a 4-channel signal is calculated. Using the obtained value, the ratio of the optical signal to noise is calculated (predicted) for a transmission system with M channels. The invention is illustrated by drawings:
- на фиг. 1 - Структурная схема пролета ВОСП-FDM, в котором производится измерение отношения оптического сигнала к шуму;- in FIG. 1 - Block diagram of the flight VOSP-FDM, which measures the ratio of the optical signal to noise;
- на фиг. 2 - Спектр комбинационных частотных продуктов ЧВС при передаче 4-х канальных сигналов на частотах , , , ;- in FIG. 2 - Spectrum of Raman frequency combination products during the transmission of 4 channel signals at frequencies , , , ;
- на фиг. 3 - Зависимость OSNR от уровня мощности одного канала для 4-х канального сигнала при разном количестве каналов М.- in FIG. 3 - OSNR dependence on the power level of one channel for 4-channel signal with a different number of channels M.
Детальное описание сущности изобретения.A detailed description of the invention.
ВОСП-FDM состоит из нескольких пролетов, оптические потери сигнала в которых полностью компенсируют оптические усилители с управляемым коэффициентом усиления. На фиг. 1 показана структурная схема одного пролета ВОСП-FDM, в котором необходимо измерить OSNR. Каналы (кн.) формируются в передающих оптических модулях 1 и после мультиплексирования в мультиплексоре 2 групповой многоканальный сигнал, состоящий из суммы частотно-разделенных М каналов, усиливается в оптическом усилителе 3. Далее, многоканальный сигнал передается по оптическому волокну 4. На расстоянии L находится измерительная аппаратура, составной частью которой является оптический демультиплексор 5, разделяющий каналы. Мощность в каждом спектральном канале можно измерить анализатором спектра 6 со встроенным измерителем мощности.VOSP-FDM consists of several spans, in which the optical signal loss fully compensates for optical amplifiers with a controlled gain. In FIG. 1 shows a block diagram of one FOSP-FDM span in which OSNR is to be measured. Channels (kn.) Are formed in the transmitting
На передающей стороне необходимо выбрать четыре канала в частотном диапазоне М-канальной системы так, чтобы никакие комбинационные частоты ЧВС не попадали в полосы пропускания этих четырех каналов, а спектры продуктов ЧВС не перекрывали друг друга. То есть в «пассивные» каналы не должно попадать более одного комбинационного частотного продукта. Предложен следующий неравномерный частотный интервал между каналами: 3Δf, 4Δf, 5Δf, где Δf - частотный интервал между каналами в системе с М≥13.On the transmitting side, it is necessary to select four channels in the frequency range of the M-channel system so that no Raman combinational frequencies fall into the passband of these four channels, and the spectra of the PMV products do not overlap. That is, more than one Raman frequency product should not fall into the “passive” channels. The following non-uniform frequency interval between channels is proposed: 3Δf, 4Δf, 5Δf, where Δf is the frequency interval between channels in a system with M≥13.
На фиг. 2 представлен спектр всех комбинационных частотных продуктов ЧВС, возникающих при передаче по волокну 4-х канальных сигналов на частотах , , , . Как видим, продукты ЧВС в эти каналы не попадают. А в другие, «пассивные» каналы попадает по крайней мере один продукт вида или один продукт вида .In FIG. Figure 2 shows the spectrum of all Raman combinational frequency products arising from the transmission of 4 channel signals at frequencies along the fiber , , , . As you can see, the products of the PMA do not get into these channels. And in other, “passive” channels, at least one product of the form or one kind product .
Необходимо подстроить коэффициент усиления оптического усилителя 3 (фиг. 1) так, чтобы в начале каждого пролета на входе волокна величина суммарной оптической мощности равнялась уровню мощности М-канального оптического сигнала. В конце пролета, измерив анализатором спектра 6, уровень оптической мощности в одном из четырех каналов, например, в канале с индексом 4 (кн.4) и уровень мощности помехи в канале, например с индексом 5 (кн.5), где присутствует помеха вида , рассчитывают отношение оптической мощности сигнала к уровню мощности помехи OSNR4.It is necessary to adjust the gain of the optical amplifier 3 (Fig. 1) so that at the beginning of each span at the fiber input, the total optical power is equal to the power level of the M-channel optical signal. At the end of the span, having measured
С помощью полученного значения OSNR4 для 4-канальной системы передачи можно найти OSNRM для М-канальной системы передачи.Using the obtained OSNR 4 value for the 4-channel transmission system, one can find the OSNR M for the M-channel transmission system.
Выбор четырех тестовых каналов для проведения измерения отношения оптического сигнала к шуму ЧВС основан на следующих критериях:The choice of four test channels for measuring the ratio of the optical signal to the noise of the FWM is based on the following criteria:
1. Из технико-экономической целесообразности необходимо выбрать наименьшее число тестовых каналов для измерения отношения оптического сигнала к шуму ЧВС.1. From the technical and economic feasibility, it is necessary to select the smallest number of test channels for measuring the ratio of the optical signal to the noise of the CVM.
2. Явление ЧВС проявляется, когда канальные сигналы трех частот при распространении по волокну взаимодействуют друг с другом, вследствие чего возникают новые (комбинационные) частотные продукты ЧВС. Применительно к системам передачи необходимо учитывать, что частотные продукты ЧВС, попадают не только в диапазоны порождающих их каналов, но и влияют на соседние каналы. Следовательно, для полного описания этого явления в многоканальных системах передачи необходимо использовать не менее 4 каналов.2. The phenomenon of FWM manifests itself when channel signals of three frequencies during propagation along the fiber interact with each other, as a result of which new (combination) frequency products of FWM arise. With regard to transmission systems, it must be borne in mind that the frequency products of FWMs fall not only into the ranges of the channels generating them, but also affect neighboring channels. Therefore, for a complete description of this phenomenon in multichannel transmission systems, it is necessary to use at least 4 channels.
3. Разработчики и производители оборудования систем передачи выпускают оборудование с четным количеством каналов, что связано в основном с потребностями телекоммуникационного рынка. Приобретая такое оборудование сегодня, а в будущем дооснастив или модернизируя его, можно легко увеличить пропускную способность в два, в четыре и более раз. В предложенном способе для проведения измерений необходимо увеличить коэффициент усиления оптического усилителя таким образом, чтобы в волокне поддерживался уровень оптической мощности, соответствующий передаче М-канального оптического сигнала, этот прирост коэффициента усиления должен равняться M/n, где n - число тестовых каналов для ВОСП-FDM, M≥4. Следовательно, для того, чтобы величина прироста усиления M/n принимала определенное числовое значение, число тестовых каналов n должно быть четным, в противном случае отношение M/n может принять бесконечное значение. Так как число тестовых каналов должно быть минимальным, а явление ЧВС проявляется при числе каналов 3 и более, то этим условиям удовлетворяет количество каналов равное 4. Таким образом, при использовании тестового 4-канального сигнала необходимо увеличить коэффициент усиления оптических усилителей в М/4 раза.3. Developers and manufacturers of equipment for transmission systems produce equipment with an even number of channels, which is mainly associated with the needs of the telecommunications market. By purchasing such equipment today, and in the future by retrofitting or upgrading it, you can easily increase throughput by two, four or more times. In the proposed method for measurements, it is necessary to increase the gain of the optical amplifier so that the optical power level corresponding to the transmission of the M-channel optical signal is maintained in the fiber, this gain of the gain should be M / n, where n is the number of test channels for FOTS FDM, M≥4. Therefore, in order for the gain gain M / n to take a certain numerical value, the number of test channels n must be even, otherwise the M / n ratio can take an infinite value. Since the number of test channels should be minimal, and the phenomenon of FWM is manifested when the number of channels is 3 or more, the number of channels is equal to 4. These conditions, therefore, when using a test 4-channel signal, it is necessary to increase the gain of optical amplifiers by M / 4 times .
Отношение мощности канального сигнала к мощности одного продукта ЧВС, измеренное на приемной стороне при подаче на вход волокна 4-канального сигнала (OSNR4), будет являться величиной, характеризующей комплексное влияние нелинейности оптического волокна на качество передачи сигналов. Измерив OSNR4 при определенной величине суммарной оптической мощности сигнала на входе волокна, можно предсказать отношение мощности сигнала к полной мощности продуктов нелинейностей OSNRM, попадающих в полосу пропускания канала при заданном значении количества каналов М (более 13).The ratio of the power of the channel signal to the power of one product of the FWM, measured at the receiving side when a 4-channel signal (OSNR 4 ) is applied to the fiber input, will be a value characterizing the complex effect of the nonlinearity of the optical fiber on the quality of signal transmission. By measuring OSNR 4 at a certain value of the total optical signal power at the fiber input, it is possible to predict the ratio of signal power to the total power of the products of OSNR M nonlinearities falling into the channel bandwidth for a given value of the number of channels M (more than 13).
Для М-канальной системы мощность одного продукта ЧВС определяетсяFor an M-channel system, the power of one product of the FWM is determined
[4]: [four]:
где (Pi)м - мощность в одном канале i,where (P i ) m is the power in one channel i,
ηijk - эффективность генерации комбинационных частот,η ijk is the efficiency of the generation of combination frequencies,
d - коэффициент вырождения (d=3 или 6 для продуктов вида или ),d is the degeneracy coefficient (d = 3 or 6 for products of the form or ),
γ - нелинейный коэффициент оптического волокна,γ is the nonlinear coefficient of the optical fiber,
- эффективная длина, effective length
α - коэффициент затухания оптического волокна,α is the attenuation coefficient of the optical fiber,
L - длина оптического волокна.L is the length of the optical fiber.
Для i-го канала OSNRM определяется как, , где суммарная мощность продуктов ЧВС, попадающих в канал. С учетом (1) и затухания сигнала в волокне:For the ith channel, OSNR M is defined as, , where is the total power of the PMC products falling into the channel. Given (1) and signal attenuation in the fiber:
где (N(m))M - количество продуктов ЧВС, частота которых совпадает с частотой m-го канала, при общем количестве каналов в системе М.where (N (m)) M is the number of PMC products whose frequency coincides with the frequency of the m-th channel, with the total number of channels in the system M.
Предположим, что на передающей стороне уровень мощности в каждом канале задан и одинаков для данной конфигурации системы передачи. Из условия постоянной суммарной оптической мощности в волокне, как при количестве каналов М, так и при количестве каналов 4, имеем:Suppose that on the transmitting side, the power level in each channel is set and the same for this configuration of the transmission system. From the condition of constant total optical power in the fiber, both with the number of channels M and with the number of
Подставим (3) в (2):Substitute (3) in (2):
Воспользуемся аналитическими выражениями (N(m))M для случая передачи равномерно размещенных в спектре каналов [5]. Для продуктов ЧВС вида :We use the analytical expressions (N (m)) M for the case of transmission of channels uniformly placed in the spectrum [5]. For product type :
Для продуктов ЧВС вида :For product type :
Сравнивая (5) и (6) видим, что количество продуктов ЧВС вида - стремительно растет с увеличением числа каналов М и преобладает над продуктами ЧВС вида и если М→∞ последние можно не учитывать. Более того, максимальная концентрация этих продуктов наблюдается в середине частотного диапазона размещения каналов, где [5]. Тогда, при очень большом количестве каналов (М → ∞) число продуктов ЧВС вида стремится к предельному значениюComparing (5) and (6) we see that the number of products of the PMC type - grows rapidly with an increase in the number of channels M and prevails over products of the PMC type and if M → ∞, the latter can be ignored. Moreover, the maximum concentration of these products is observed in the middle of the frequency range of the channel distribution, where [5]. Then, with a very large number of channels (M → ∞), the number of FWM products of the form tends to the limit
Для крайних каналов, расположенных в спектре, где или М:For the extreme channels located in the spectrum, where or M:
Таким образом, подставляя (7) в (4) для каналов, расположенных в середине частотного диапазона размещения каналов отметим ухудшение отношения сигнал - шум при передаче вместо 4-х большого количества (М→∞) каналов. При условии постоянного среднего уровня оптической мощности в волокне величина этого отношения оставит не более 7,8 дБ, то есть . Подставив (8) в (4) можно убедиться, что для крайних каналов (первого и последнего) ухудшение OSNR4 составит не более 6 дБ, т.е. .Thus, substituting (7) into (4) for channels located in the middle of the frequency range of channel placement, we note the deterioration of the signal-to-noise ratio during transmission instead of 4 large numbers (M → ∞) of channels. Given a constant average optical power level in the fiber, this ratio will leave no more than 7.8 dB, i.e. . Substituting (8) into (4), we can make sure that for the outermost channels (first and last), the OSNR 4 degradation will be no more than 6 dB, i.e. .
Таким образом, измеряя OSNR4 с помощью формулы (4) рассчитывают отношение оптического сигнала к шуму ЧВС OSNRM при передаче М-канального сигнала.Thus, by measuring OSNR 4 using the formula (4), the ratio of the optical signal to noise of the PMN OSNR M during the transmission of the M-channel signal is calculated.
Пример реализации изобретения сводится к следующему:An example implementation of the invention is as follows:
1) На передающей стороне включенными остаются только сигналы 4-х передающих оптических модулей 1 (фиг. 1), центральные частоты которых соответствуют частотам , , , . Остальные каналы пассивны. Частотные интервалы между этими четырьмя каналами выбраны следующим образом: 3Δf, 4Δf, 5Δf, где Δf - частотный интервал между каналами в М-канальной системе передачи, при этом М≥13(фиг. 2).1) On the transmitting side, only the signals of 4 transmitting optical modules 1 (Fig. 1) remain, the center frequencies of which correspond to the frequencies , , , . The remaining channels are passive. The frequency intervals between these four channels are selected as follows: 3Δf, 4Δf, 5Δf, where Δf is the frequency interval between the channels in the M-channel transmission system, with M≥13 (Fig. 2).
2) Увеличивается коэффициент усиления оптического усилителя 3 в М/4 раза от первоначально установленного рабочего значения (фиг. 1). Такое увеличение связано с необходимостью поддержания в волокне такого же уровня оптической мощности, что и при передаче М-канального оптического сигнала. Это увеличение коэффициента усиления реализуется программно-аппаратными средствами.2) The gain of the
3) В конце пролета, на выходе порта демультиплексора 5 (фиг. 1), соответствующего каналу №4 (кн.4) измеряется уровень мощности сигнала в канале.3) At the end of the span, at the output of the demultiplexer port 5 (Fig. 1), corresponding to channel No. 4 (pr. 4), the signal power level in the channel is measured.
4) На выходе порта демультиплексора 5 (фиг. 1), соответствующего каналу №5 (кн.5) измеряется уровень мощности помехи в канале.4) At the output port of the demultiplexer 5 (Fig. 1), corresponding to channel No. 5 (kn. 5), the interference power level in the channel is measured.
5) Рассчитывается OSNR4, затем OSNRM с помощью формулы (4).5) Calculate OSNR 4 , then OSNR M using formula (4).
На фиг. 3 приведен пример зависимости OSNR4, от уровня мощности одного канала 4-канального сигнала, полученного экспериментальным путем по описанной выше процедуре измерения. Канальные сигналы передаются по стандартному одномодовому волокну (SSMF-Standard Single-Mode Fiber) на расстояние L=100 км в диапазоне длин волн 1550 нм.In FIG. Figure 3 shows an example of the dependence of OSNR 4 on the power level of one channel of a 4-channel signal obtained experimentally by the measurement procedure described above. Channel signals are transmitted over a standard single-mode fiber (SSMF-Standard Single-Mode Fiber) to a distance of L = 100 km in the wavelength range of 1550 nm.
На фиг. 3 показано семейство кривых OSNRM для ВОСП-FDM, использующей передачу М-канального сигнала на такое же расстояние (L=100 км), в предположении, что частотное распределение каналов равномерное, а частотный интервал между каналами составляет 6,25 ГГц. Приведенные на фиг. 3 кривые OSNRM построены по формуле (4) для разного числа каналов М и полученных с помощью измерений значений 0SNR4. Как видно из фиг. 3, по мере увеличения числа каналов М (от 4 до 64) OSNRM стремится к предельному значению (OSNR4 - 7,8) дБ. Заметим, что при М=4 кривая OSNRM находится ниже кривой OSNR4 на величину 3 дБ. Это связано с тем, что при измерении OSNR4 4-х тестовых каналов, неравномерно расположенных в спектре, учитывается только один частотный продукт ЧВС, при равномерном же размещении 4-х каналов, количество продуктов ЧВС удваивается. При большом количестве каналов М>64 можно считать, что OSNRM не зависит от числа каналов и при известном значении OSNR4 с большой точностью определяется как OSNRM≈(OSNR4-7,8) дБ.In FIG. Figure 3 shows the family of OSNR M curves for FOTS-FDM using M-channel signal transmission over the same distance (L = 100 km), assuming that the channel frequency distribution is uniform and the channel spacing is 6.25 GHz. Referring to FIG. 3 OSNR M curves are constructed according to formula (4) for a different number of M channels and 0SNR 4 values obtained by measurements. As can be seen from FIG. 3, as the number of channels M (from 4 to 64) increases, OSNR M tends to the limit value (OSNR 4 - 7.8) dB. Note that at M = 4, the OSNR curve M is below the OSNR 4 curve by 3 dB. This is due to the fact that when measuring
Таким образом, передавая по оптическому волокну 4-канальный сигнал, и выполнив измерение OSNR4, рассчитывается отношение оптического сигнала к шуму ЧВС OSNRM при передаче М-канального сигнала.Thus, by transmitting a 4-channel signal along the optical fiber, and having performed the OSNR 4 measurement, the ratio of the optical signal to the noise of the FWM OSNR M is calculated when transmitting the M-channel signal.
Применение данного изобретения в области телекоммуникации имеет важное практическое значение, так как величина отношения сигнала к шуму является одним из основных критериев оценки качества передачи сигналов по волоконно-оптическому тракту. Использование данного способа измерения отношения сигнала к шуму ЧВС позволяет доступными методами диагностировать существующие системы передачи, а также проектировать ВОСП-FDM с требуемым качеством передачи сигналов.The application of this invention in the field of telecommunications is of great practical importance, since the magnitude of the signal-to-noise ratio is one of the main criteria for evaluating the quality of signal transmission along the fiber optic path. Using this method of measuring the signal-to-noise ratio of a FVG allows using available methods to diagnose existing transmission systems, as well as design FOSP-FDM with the required signal transmission quality.
На основе предложенного способа измерения можно создать технико-экономичное эффективное измерительное оборудование, так как используется передача только 4-канальных сигналов, а измерение оптической мощности производится в определенных каналах.Based on the proposed measurement method, it is possible to create a techno-economical efficient measuring equipment, since only 4-channel signals are used, and the optical power is measured in certain channels.
Кроме этого, с помощью предложенного способа измерения отношения сигнала к шуму четырехволнового смешения можно усовершенствовать прототип [3], что исключает неопределенность технической осуществимости измерения шумов четырехволнового смешения на приемной стороне. Однако эти измерения возможны на начальном этапе пуско-наладочных работ прототипа [3] или во время регламентных работ по техническому обслуживанию прототипа [3].In addition, using the proposed method for measuring the signal-to-noise ratio of four-wave mixing, the prototype can be improved [3], which eliminates the uncertainty of the technical feasibility of measuring the noise of four-wave mixing at the receiving side. However, these measurements are possible at the initial stage of commissioning of the prototype [3] or during routine maintenance of the prototype [3].
Заявленный способ измерения отношения сигнала к шуму ЧВС в ВОСП-FDM удовлетворяет критериям новизны, поскольку не выявлены технические решения имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками данного изобретения, и не установлена известность влияния отличительных признаков на указанный технический результат.The inventive method for measuring the signal-to-noise ratio of a FWM in VOSP-FDM satisfies the novelty criteria, since no technical solutions have been identified that have features that match the distinguishing features of this invention, and the influence of the distinctive features on the specified technical result is not known.
Источники информацииInformation sources
1. Патент US №5546210, МПК H04J 14/02. Опубликован 13.08.1996.1. US patent No. 5546210,
2. J.P. Robinson Optimum Golumb Rulers, IEEE Transaction on Computers, vol. C-28, No. 12, Dec. 1979, pp. 943-944.2. J.P. Robinson Optimum Golumb Rulers, IEEE Transaction on Computers, vol. C-28, No. 12, Dec. 1979, pp. 943-944.
3. Патент US №2002/0044340 A1, МПК H01S 3/00. Опубликован 18.04.2002. Patent Application Publication. (Прототип).3. US patent No. 2002/0044340 A1,
4. Tomas Shneider. Nonlinear Optic in Telecommunications. Springer, 2004, P. 415.4. Tomas Shneider. Nonlinear Optic in Telecommunications. Springer, 2004, p. 415.
5. Варданян В.А. Исследование распределения продуктов четырехволнового смешивания в ВОСП с ЧРК // Вестник СибГУТИ. 2016. №2. С. 78-84.5. Vardanyan V.A. A study of the distribution of products of four-wave mixing in VOSP with CRK // Vestnik SibGUTI. 2016. No2. S. 78-84.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017100494A RU2663179C2 (en) | 2017-01-09 | 2017-01-09 | Method of measuring optical signal-to-noise ratio with four-wave mixing in fiber-optical transmission systems with frequency separation of signals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017100494A RU2663179C2 (en) | 2017-01-09 | 2017-01-09 | Method of measuring optical signal-to-noise ratio with four-wave mixing in fiber-optical transmission systems with frequency separation of signals |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017100494A3 RU2017100494A3 (en) | 2018-07-09 |
RU2017100494A RU2017100494A (en) | 2018-07-09 |
RU2663179C2 true RU2663179C2 (en) | 2018-08-02 |
Family
ID=62814005
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017100494A RU2663179C2 (en) | 2017-01-09 | 2017-01-09 | Method of measuring optical signal-to-noise ratio with four-wave mixing in fiber-optical transmission systems with frequency separation of signals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2663179C2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020036036A1 (en) * | 2018-08-17 | 2020-02-20 | Kddi株式会社 | Measuring device for optical communication system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2146853C1 (en) * | 1994-04-14 | 2000-03-20 | Пирелли Кави Э Системи С.П.А. | Method for controlling optical signal-to-noise ratio in receiver, method for optical telecommunications (options), telecommunication system, optical amplifier, and active optical fiber |
FR2787953A1 (en) * | 1998-12-28 | 2000-06-30 | Cit Alcatel | QUASI-DISTRIBUTED AMPLIFICATION IN A FIBER OPTIC TRANSMISSION SYSTEM |
RU2417081C1 (en) * | 2010-05-07 | 2011-04-27 | Ольга Филипповна Сибирева | Method of treating patients with chronic glomerulonephritis combined with chronic opisthorchiasis |
WO2011119755A1 (en) * | 2010-03-23 | 2011-09-29 | Neptco, Inc. | Non-twist tape package and method of non-twist unwinding of tape |
-
2017
- 2017-01-09 RU RU2017100494A patent/RU2663179C2/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2146853C1 (en) * | 1994-04-14 | 2000-03-20 | Пирелли Кави Э Системи С.П.А. | Method for controlling optical signal-to-noise ratio in receiver, method for optical telecommunications (options), telecommunication system, optical amplifier, and active optical fiber |
FR2787953A1 (en) * | 1998-12-28 | 2000-06-30 | Cit Alcatel | QUASI-DISTRIBUTED AMPLIFICATION IN A FIBER OPTIC TRANSMISSION SYSTEM |
WO2011119755A1 (en) * | 2010-03-23 | 2011-09-29 | Neptco, Inc. | Non-twist tape package and method of non-twist unwinding of tape |
RU2417081C1 (en) * | 2010-05-07 | 2011-04-27 | Ольга Филипповна Сибирева | Method of treating patients with chronic glomerulonephritis combined with chronic opisthorchiasis |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2017100494A3 (en) | 2018-07-09 |
RU2017100494A (en) | 2018-07-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111279631B (en) | Monitoring the performance of optical network equipment using pilot tones | |
EP2033342B1 (en) | Method and system for power management in optical networks | |
US7474830B2 (en) | System and method for determining fiber characteristics | |
US20200313380A1 (en) | In-situ fiber characterization using nonlinear skirt measurement | |
JP5564692B2 (en) | Optical transmission system and optical node | |
US6433864B1 (en) | Apparatus for monitoring optical signal-to-noise ratio of optical signals in WDM optical transmission system | |
CA2317599A1 (en) | Methods and apparatus for reducing four-wave mixing | |
US7768697B2 (en) | Spectrally resolved fast monitor | |
US7957641B2 (en) | Method of WDM channel tagging and monitoring, and apparatus | |
US11115117B2 (en) | Submarine optical communication control device, control method, and non-transitory computer-readable medium | |
US6798500B2 (en) | Method for estimation of chromatic dispersion in multichannel optical network spans and chromatic dispersion monitor therefore | |
JP2004515186A (en) | Performance monitoring method, optical amplifier, optical transmission link | |
US8457491B2 (en) | Allocation of transmission power in an optical communication system | |
US7064888B2 (en) | Optical transmission equipment for suppressing a four wave mixing and optical transmission system | |
RU2663179C2 (en) | Method of measuring optical signal-to-noise ratio with four-wave mixing in fiber-optical transmission systems with frequency separation of signals | |
US6548806B1 (en) | Apparatus for monitoring frequency of WDM signals using pilot tone | |
US11290190B2 (en) | Method and apparatus for automatic signal gain setting | |
US7460784B2 (en) | Method for preemphasising an optical multiplex signal | |
US20030151789A1 (en) | Method of dynamically controlling an optical module | |
US6871020B1 (en) | Power spectrum monitoring and management in a wavelength division multiplexed network | |
US20040208577A1 (en) | Methods for in-service wavelength upgrade and system performance optimization in WDM optical networks | |
US10432303B2 (en) | Method and apparatus for providing a pilot tone | |
Vardanyan | A Technique for estimating the signal-to-noise ratio in fiber-optic transmission systems with frequency division multiplexing | |
Luís et al. | Experimental evaluation of the time and frequency crosstalk dependency in a 7-core multi-core fiber | |
US6580498B1 (en) | Optical return loss detector for optical transmission systems |