Исследование пропускной способности солитонных волоконно-оптических систем передачи в зависимости от параметров линейного тракта

• Автор: Татаркина, Ольга Александровна
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 191 с. : ил.

1. Физические основы распространения солитонных импульсов '
по одномодовым оптическим волокнам
1.1 Нелинейные эффекты оптического волокна
1.2 Физическая природа оптического солитона
1.3 Основные эффекты, ограничивающие создание солитонных линий связи
1.4 Выводы и постановка задач для исследования
2. Математическая модель солитонных линий связи
2.1 Способы построения солитонных линий связи
с управляемой дисперсией
2.2 Выбор метода определения параметров солитонного
импульса для его периодического распространения
2.3 Уравнения математической модели солитонных линий связи
2.4 Основные результаты, полученные во второй главе '
3. Математическое моделирование распространения солитонных импульсов
3.1 Выбор метода моделирования
3.2 Выражения оценки джиттера Гордона-Хауса для первого сегмента оптического тракта дисперсионной карты
3.3 Выражения оценки джиттера Гордона-Хауса для последующих сегментов оптического тракта дисперсионной карты
3.4 Анализ зависимости джиттера Гордона-Хауса от параметров линейного тракта
3.5 Основные результаты, полученные в третьей главе

4. Исследование алгоритмов увеличения длины регенерационного
участка и скорости передачи солитонных ВОСП
4.1 Алгоритм снижения влияния явлений Гордона-Хауса
на функционирование солитонных ВОСП
4.2 Анализ суммарного джиттера солитонов при высокоскоростных режимах передачи
4.3 Общие рекомендации по применению результатов теоретических исследований
4.4 Основные результаты, полученные в четвертой главе
Заключение
Литература
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г
ПриложениеД

Актуальность темы. Развитие современных телекоммуникационных сетей неизменно идет по пути увеличения их информационной емкости, определяемой произведением скорости на дальность передачи информации. Постоянно возрастающая потребность в увеличении скорости передачи данных приводит к появлению и становлению новых волоконно-оптических технологий, позволяющих передавать сигналы с более высокой скоростью на большие расстояния. Использование метода временного мультиплексирования из-за технологических ограничений не является универсальным решением проблемы увеличения пропускной способности магистральных волоконно-оптических систем передачи (ВОСП). Поиск путей преодоления этих ограничений идет по двум направлениям. Первое связано с применением технологии спектрального разделения оптических каналов, второе — с практическим воплощением идеи дальнейшего увеличения скорости передачи в оптическом канале за счет использования солитонных импульсов. В настоящее время ВОСП со спектральным разделением оптических каналов получили широкое распространение во многих странах, включая Россию. Альтернативный метод, основанный на использовании солитонного режима передачи, находится в стадии теоретических и экспериментальных исследований, проводимых с целью разработки солитонных ВОСП.
Наука о солитонах развивалась в результате современных усилий математиков, физиков, специалистов в области математического моделирования и физического эксперимента. Результаты теоретического обоснования и экспериментального подтверждения возможности использования солитонов для передачи информации в волоконно-оптических линиях передачи (ВОЛП) представлены в работах В.Е. Захарова, А.Б. Шабата, A. Hasegawa, F. Tappert, L.F. Mollenauer, R. Stolen, J.P. Gordon. Значительный вклад в разработку методов формирования и условий существования,

1.4 Выводы и постановка задач для исследования:
Приведен обзор литературного материала, посвященного нелинейным эффектам оптического волокна, и рассмотрена теория распространения электромагнитных волн в нелинейной среде с дисперсией, в рамках которой получено НУШ. На основе обзора научных публикаций рассмотрены физические принципы распространения солитонных импульсов по одномодовым оптическим волокнам. Проведен анализ известных методов решения НУШ. С использованием фурье-метода расщепления по физическим факторам получены численные решения НУШ для заданных параметров линейного тракта.
Выполнен обзор работ, посвященных эффектам, ограничивающим создание солитонных линий связи, отмечены различные подходы минимизации влияния данных эффектов. Представленный литературный обзор позволяет сделать вывод о перспективности направления развития солитонных ВОСП на основе линий с управляемой дисперсией.
Показана необходимость разработки математической модели, описывающей распространение солитонных импульсов в линиях с управляемой дисперсией, позволяющей при выбранном методе моделирования исследовать высокоскоростные режимы передачи данных, с учетом влияния потерь, дисперсионных и нелинейных эффектов высшего порядка оптического волокна и шума усиленного спонтанного излучения оптических усилителей. Результаты исследований позволят дать рекомендации по выбору оптимальных параметров линейного тракта солитонных ВОСП для определенного скоростного режима передачи.