Apakah laluan penembusan had Shannon untuk sistem penghantaran optik?

Apakah laluan penembusan had Shannon untuk sistem penghantaran optik?

Dalam mengejar kapasiti yang lebih tinggi dan jarak penghantaran yang lebih jauh dalam sistem komunikasi optik moden, hingar, sebagai had fizikal asas, sentiasa mengekang peningkatan prestasi.

Dalam tipikalEDFAsistem penguat gentian doped erbium, setiap rentang penghantaran optik menghasilkan lebih kurang 0.1dB bunyi pelepasan spontan (ASE) terkumpul, yang berakar umbi dalam sifat rawak kuantum interaksi cahaya/elektron semasa proses penguatan.

Jenis hingar ini menjelma sebagai jitter pemasaan tahap picosecond dalam domain masa. Menurut ramalan model jitter, di bawah keadaan pekali serakan 30ps/(nm · km), jitter meningkat sebanyak 12ps apabila memancarkan 1000km. Dalam domain frekuensi, ia membawa kepada penurunan nisbah isyarat-kepada-bunyi optik (OSNR), mengakibatkan kehilangan sensitiviti sebanyak 3.2dB (@ BER=1e-9) dalam sistem NRZ 40Gbps.

Cabaran yang lebih teruk datang daripada gandingan dinamik kesan bukan linear gentian dan serakan - pekali serakan gentian mod tunggal konvensional (G.652) dalam tetingkap 1550nm ialah 17ps/(nm · km), digabungkan dengan anjakan fasa tak linear yang disebabkan oleh modulasi fasa diri (SPM). Apabila kuasa input melebihi 6dBm, kesan SPM akan memesongkan bentuk gelombang nadi dengan ketara.

1

Dalam sistem 960Gbps PDM-16QAM yang ditunjukkan dalam rajah di atas, pembukaan mata selepas penghantaran 200km adalah 82% daripada nilai awal, dan faktor Q dikekalkan pada 14dB (bersamaan dengan BER ≈ 3e-5); Apabila jarak dilanjutkan kepada 400km, kesan gabungan modulasi fasa silang (XPM) dan empat pencampuran gelombang (FWM) menyebabkan darjah bukaan mata menurun secara mendadak kepada 63%, dan kadar ralat sistem melebihi had pembetulan ralat FEC keputusan yang sukar iaitu 10 ^ -12.

Perlu diingat bahawa kesan kicauan frekuensi laser modulasi langsung (DML) akan menjadi lebih teruk - nilai parameter alfa (faktor peningkatan lebar talian) laser DFB tipikal berada dalam julat 3-6, dan perubahan frekuensi serta-merta boleh mencapai ± 2.5GHz (bersamaan dengan parameter kicauan C=2.5GHz/mA) pada arus pemodulatan 3% terkumpul dalam 1mA8. penyebaran D · L=1360ps/nm) selepas penghantaran melalui gentian G.652 sejauh 80km.

Cakap silang saluran dalam sistem pemultipleksan pembahagian panjang gelombang (WDM) merupakan halangan yang lebih mendalam. Mengambil jarak saluran 50GHz sebagai contoh, kuasa gangguan yang disebabkan oleh pencampuran empat gelombang (FWM) mempunyai Leff panjang berkesan kira-kira 22km dalam gentian optik biasa.

Cakap silang saluran dalam sistem pemultipleksan pembahagian panjang gelombang (WDM) merupakan halangan yang lebih mendalam. Mengambil jarak saluran 50GHz sebagai contoh, panjang berkesan kuasa gangguan yang dijana oleh empat pencampuran gelombang (FWM) ialah Leff=22km (bersamaan dengan pekali pengecilan gentian α=0.22 dB/km).

Apabila kuasa input ditingkatkan kepada+15dBm, tahap crosstalk antara saluran bersebelahan meningkat sebanyak 7dB (berbanding garis dasar -30dB), memaksa sistem untuk meningkatkan redundansi pembetulan ralat hadapan (FEC) daripada 7% kepada 20%. Kesan pemindahan kuasa yang disebabkan oleh taburan Raman (SRS) yang dirangsang mengakibatkan kehilangan kira-kira 0.02dB setiap kilometer dalam saluran panjang gelombang panjang, yang membawa kepada penurunan kuasa sehingga 3.5dB dalam sistem jalur C+L (1530-1625nm). Pampasan cerun masa nyata diperlukan melalui penyamaan keuntungan dinamik (DGE).

Had prestasi sistem gabungan kesan fizikal ini boleh dikira mengikut produk jarak lebar jalur (B · L): B · L sistem modulasi NRZ tipikal dalam gentian G.655 (gentian pampasan penyebaran) adalah kira-kira 18000 (Gb/s) · km, manakala dengan modulasi PDM-QPSK dan teknologi pengesanan koheren, penunjuk ini boleh dipertingkatkan kepada (08b0s0) (@08b0s0) Keuntungan SD-FEC 9.5dB).

Gentian pemultipleks pembahagian ruang (SDM) 7 teras x 3 mod canggih telah mencapai kapasiti penghantaran 15.6Pb/s · km (kapasiti gentian tunggal 1.53Pb/sx jarak penghantaran 10.2km) dalam persekitaran makmal melalui kawalan crosstalk antara teras gandingan yang lemah (<-40dB/km).

Untuk menghampiri had Shannon, sistem moden perlu bersama-sama mengguna pakai pembentukan kebarangkalian (PS-256QAM, mencapai keuntungan membentuk 0.8dB), penyamaan rangkaian saraf (kecekapan pampasan NL ditingkatkan sebanyak 37%), dan pengedaran Raman amplifikasi (DRA, memperoleh ketepatan cerun ± 0.5dB) teknologi Q4 penghantaran PDM00.5dB) bagi pembawa tunggal PDM4 2dB (dari 12dB hingga 14dB), dan longgarkan toleransi OSNR kepada 17.5dB/0.1nm (@ BER=2e-2).


Masa siaran: Jun-12-2025

  • Sebelumnya:
  • Seterusnya: