Сидельников О.С.   Редюк А.   Федорук М.П.   Турицын С.К.  

Численное моделирование многомодовых волоконно-оптических линий связи

Докладчик: Сидельников О.С.

В настоящее время ежегодный рост трафика уже превышает рост пропускной способности, и, если не будет предложена новая технология, которая позволит значительно увеличить пропускную способность линий связи, в ближайшие годы мы можем столкнуться с проблемой превышения объемов трафика возможностей технологий передачи данных. Разработка систем связи, основанных на многомодовых волокнах, в настоящее время рассматривается в качестве перспективного пути для решения данной проблемы. Многомодовые волокна позволяют увеличить пропускную способность оптических сетей за счет одновременной передачи сигналов по разным модам волокна.
В работе рассмотрены два важных случая распространения сигнала в многомодовых волокнах, представляющие практический интерес, - режимы слабой и сильной связи. В работе исследуется процесс распространения электромагнитного излучения в многомодовых волокнах. В качестве основной модели рассмотрена модель, основанная на уравнениях Манакова, описывающая нелинейное распространение в многомодовых волокнах в режиме слабой [1] и сильной [2] связи. Целью работы является поиск оптимальной в плане уменьшения коэффициента битовых ошибок (BER) конфигурации системы цифровой связи в зависимости от количества распространяющихся мод и режима связи мод. Для решения уравнений распространения использовался симметричный вариант метода Фурье расщепления по физическим процессам (SSFM). Для передачи данных используется уплотнение по поляризации совместно с квадратурной фазовой манипуляцией (QPSK). Для формирования импульса используется фильтр с характеристикой типа “приподнятый косинус” с коэффициентом сглаживания 0.2. Каждый сигнал состоит из 215 символов с 32 отсчетами на каждый символ и передается с символьной скоростью Rs=28.5 Гбод.
В представленной работе было проведено сравнение режимов слабой и сильной связи. Было показано, что с ростом числа мод режим сильной связи приводит к меньшему BER, чем режим слабой связи [3]. Было также проведено исследование зависимости BER от дифференциальной групповой задержки (DGD) между модами. Было показано, что коэффициент битовых ошибок уменьшается с ростом DGD.
Одной из главных проблем для передачи данных на большое расстояние по многомодовым волокнам в режиме слабой связи мод является сложность MIMO приемника, который используется для выравнивания связи мод. В работе сравниваются два типа многомодовых волокон, которые могут решить данную проблему: MMF с низким DGD и с компенсированным DGD (состоит из волоконных секций с DGD противоположных знаков). MMF с низким DGD демонстрируют меньший BER, чем волокна с компенсированным DGD, при передаче данных на большие расстояния.
Данная работа выполнена при поддержке гранта Президента Российской Федерации (MK-9240.2016.9).