RU2161374C1

RU2161374C1 - Method for symbolic data transmission over fiber-optic communication line

Info

Publication number: RU2161374C1
Application number: RU2000108555A
Authority: RU
Inventors: А.О. Некучаев; Усен Юсупалиев
Original assignee: Физический факультет МГУ им. Ломоносова М.В.
Priority date: 2000-04-07
Filing date: 2000-04-07
Publication date: 2000-12-27

Abstract

FIELD: communication systems. SUBSTANCE: method involves shaping of digital electric signal at bit rate N in transmitter, its conversion into optical signal, amplification, and transmission over one conductor of fiber-optic line. Receiver amplifies arriving signal and conveys it to optical demultiplexer where it is converted into electric signal. Digital electric signal is divided in transmitter into clusters of equal K-bit digital-data capacity, and sequence of optical pulses of length T = K/N, wavelength λ_i corresponding to i cluster, where i = 1,2...n, n = 2^k, is transmitted over one conductor of fiber-optic line. Levels of signals arriving at receiver on each wavelength λ_i are compared, signal of maximal i level within time T is chosen out of them, and i cluster is converted into K-bit capacity. EFFECT: reduced requirements to fiber-optic communication line using this method. 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к телекоммуникационным системам связи, а именно к передаче сигналов по волоконно-оптической линии связи (ВОЛС). The invention relates to telecommunication communication systems, namely, to transmit signals over a fiber optic communication line (FOCL).

В настоящее время известен способ передачи цифровых сигналов по ВОЛС, заключающийся в том, что на передатчике формируют цифровой сигнал со скоростью П бит/с. Этот поток, например, при K=4 разбивают на четыре равных потока, каждый из которых преобразуют в световой на своей длине волны. Далее с помощью оптического мультиплексора суммируют четыре потока в одно волокно, усиливают, передают по ВОЛС, на приемнике усиливают, подают на оптический демультиплексор, преобразуют в электрический сигнал, образуют четыре равных потока с суммарной скоростью П бит/с в одном волокне. Этот способ описан, например, в журнале "Мир связи. Connect!" N 6/98 стр. 144 - 146, авторы С.Г. Акопов, Д. Л. Шарле, статья "Главный компонент преодолевает барьеры" (технология WDM - wave division multiplexing)- прототип. Currently, there is a known method of transmitting digital signals over fiber optic link, which consists in the fact that a digital signal is generated at the transmitter at a rate of P bits / s. This stream, for example, at K = 4 is divided into four equal streams, each of which is converted into light at its own wavelength. Then, using an optical multiplexer, four streams are summed into one fiber, amplified, transmitted via FOCL, amplified at the receiver, fed to an optical demultiplexer, converted into an electrical signal, four equal streams are formed with a total speed of P bit / s in one fiber. This method is described, for example, in the journal "World of Communication. Connect!" N 6/98 p. 144 - 146, authors S.G. Akopov, D. L. Charle, article "The main component overcomes barriers" (WDM technology - wave division multiplexing) - prototype.

Устройство для реализации известного способа выпускается множеством зарубежных фирм, например, американская фирма ADC выпускает аппаратуру для передачи цифровых сигналов по ВОЛС серии DV 6000 с применением оптических мультиплексоров - демультиплексоров серии AOFR. A device for implementing the known method is produced by many foreign companies, for example, the American company ADC manufactures equipment for transmitting digital signals over fiber optic lines of the DV 6000 series using optical multiplexers - demultiplexers of the AOFR series.

Недостатком указанного способа и устройства являются повышенные технические требования к ВОЛС, а именно для уменьшения вредного влияния каналов друг на друга (так называемого эффекта четырехволнового смешивания, при котором λ₂+λ₃ = λ₁+λ₄ ) необходимо использовать волокно с так называемой смещенной ненулевой дисперсией, так как при использовании обычных одномодовых и многомодовых волокон возникают дополнительные ошибки из-за межканальной интерференции.The disadvantage of this method and device is the increased technical requirements for fiber optic links, namely, to reduce the harmful effects of channels on each other (the so-called four-wave mixing effect, in which λ ₂ + λ ₃ = λ ₁ + λ ₄ ), it is necessary to use a fiber with the so-called biased non-zero dispersion, since when using conventional single-mode and multimode fibers, additional errors arise due to inter-channel interference.

Задачей патентуемого способа является снижение требований к ВОЛС при использовании метода WDM. The objective of the patented method is to reduce the requirements for fiber optic links when using the WDM method.

Указанная задача в достигается тем, что в патентуемом способе передачи данных по волоконно-оптической линии связи (ВОЛС), заключающемся в том, что на передатчике формируют цифровой электрический сигнал (ЦЭС) со скоростью П бит/с, преобразовывают его в световой, усиливают, передают по одной жиле ВОЛС, а на приемнике усиливают, подают на оптический демультиплексор и преобразовывают в электрический, в отличие от способа по прототипу на передатчике ЦЭС разбивают на кластеры, содержащие равные объемы цифровой информации размером К бит, передают по одной жиле ВОЛС последовательность оптических импульсов длительностью T = К/П бит/с с длиной волны λ_i, соответствующей i-му кластеру, где i = 1,2....n, a n = 2^К, а на приемнике сравнивают уровни приходящих сигналов на каждой длине волны λ_i, выбирают из них сигнал с максимальным i-м уровнем в течение времени T и i-й кластер преобразовывают в объем К бит.This task is achieved by the fact that in the patented method of transmitting data via fiber optic communication line (FOCL), which consists in the fact that the transmitter generates a digital electrical signal (CES) at a speed of P bits / s, converts it into light, amplifies, transmit one fiber-optic fiber core, and amplify it at the receiver, feed it to an optical demultiplexer and convert it to electrical, in contrast to the prototype method, the CEC transmitter is divided into clusters containing equal volumes of digital information of size K bits, transmitted for one fiber optic core, a sequence of optical pulses of duration T = K / P bit / s with a wavelength λ _i corresponding to the ith cluster, where i = 1.2 .... n, an = 2 ^K , and the levels are compared at the receiver incoming signals at each wavelength λ _i , a signal with a maximum i-th level during time T is selected from them and the i-th cluster is converted into a volume of K bits.

Так как в отличие от известного способа информация передается на различных длинах волн не параллельно (то есть одновременно), а последовательно, то не возникает нелинейных эффектов и можно использовать передачу световых импульсов с повышенной амплитудой через любое волокно. Since, unlike the known method, information is transmitted at different wavelengths not in parallel (that is, simultaneously), but sequentially, nonlinear effects do not occur and transmission of light pulses with increased amplitude through any fiber can be used.

Патентуемый способ реализуется с помощью устройства, показанного на чертеже. The patented method is implemented using the device shown in the drawing.

Устройство для реализации способа передачи цифровых сигналов по ВОЛС состоит из последовательно соединенных прямого формирователя 1 кластеров, перестраиваемого по частоте одночастотного лазера 2, передающего оптического усилителя 3, одножильного волоконно-оптического кабеля (ВОК) 4, приемного оптического усилителя 5, оптического демультиплексора 6, модуля 7 из n фотоприемников, схемы сравнения 8, обратного формирователя кластеров 19. A device for implementing a method of transmitting digital signals over a fiber optic link consists of series-connected direct cluster shaper 1, tunable by the frequency of a single-frequency laser 2, a transmitting optical amplifier 3, a single-core fiber optic cable (FOC) 4, a receiving optical amplifier 5, an optical demultiplexer 6, a module 7 of n photodetectors, comparison schemes 8, reverse cluster former 19.

Устройство работает следующим образом, например, для случая К=4, n=16. The device operates as follows, for example, for the case K = 4, n = 16.

Прямой преобразователь 2 кластеров преобразует исходную последовательность битов в последовательность номеров кластеров в соответствии с таблицей. The direct converter of 2 clusters converts the original sequence of bits into a sequence of cluster numbers in accordance with the table.

При передаче i-го кластера прямой преобразователь 1 кластеров подает на лазер 2 управляющий импульс i-го вида, который возбуждает лазер 2 на i-й длине волны. Далее каждый световой импульс длительностью К/П бит/с с узкой спектральной линией проходит через оптический усилитель 3 и по одной жиле ВОК 4 передается на приемную часть (приемник). На приемной части приемный оптический усилитель 5 после усиления подает оптический сигнал на оптический демультиплексор 6, который, принимая световой импульс с длиной волны λ_i, передает его только по одному направлению на i-й фотоприемник модуля 7 из n фотоприемников. N выходов модуля 7 соединены со схемой сравнения 8, которая в течение посылки каждого кластера опрашивает n каналов и выбирает максимальную амплитуду сигнала, которая будет в i-м канале. Каждый i-й кластер поступает со схемы сравнения 8 на обратный формирователь 19 кластеров, который преобразует i-й кластер в соответствии с таблицей в четыре бита.When the i-th cluster is transmitted, the direct cluster converter 1 supplies the i-th type control pulse to laser 2, which excites the laser 2 at the i-th wavelength. Further, each light pulse of a K / P bit / s duration with a narrow spectral line passes through an optical amplifier 3 and is transmitted to a receiving part (receiver) through one VOK 4 core. At the receiving part, the receiving optical amplifier 5 after amplification delivers an optical signal to the optical demultiplexer 6, which, receiving a light pulse with a wavelength of λ _i , transmits it only in one direction to the i-th photodetector of module 7 of n photodetectors. N outputs of module 7 are connected to a comparison circuit 8, which during the sending of each cluster polls n channels and selects the maximum signal amplitude that will be in the ith channel. Each i-th cluster comes from the comparison circuit 8 to the inverted cluster former 19, which converts the i-th cluster in accordance with the table into four bits.

Элементы устройства 3-7, реализующего патентуемый способ, используются такие же, как в способе и устройстве по прототипу. Элементы 1 и 9 - известная электронная схема, которая осуществляет прямое и обратное преобразования битовой скорости в бодовую и обратно и широко используется, например, в QAM модуляторах, например, фирмы Philips/ 8 - дифференциальный усилитель, применяемый, например, в радиоприемных устройствах. 2 - наиболее важный, сложный и дорогой элемент устройства, который выпускается рядом зарубежных фирм, см. , например, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 11, N 6, JUNE 1999 "Widely Tunable Sample Grating DBR Laser with Integrated Electroabsorption Modulator (Beck Mason, Greg A. Fish, Steven P. DenBaars and Larry A. Colder, Fellow, IEEE). Elements of the device 3-7 that implements the patented method are used the same as in the method and device of the prototype. Elements 1 and 9 are a well-known electronic circuit that performs direct and inverse conversion of bit rate to baud rate and vice versa and is widely used, for example, in QAM modulators, for example, Philips / 8 company - a differential amplifier used, for example, in radio receivers. 2 - the most important, complex and expensive element of the device, which is produced by a number of foreign companies, see, for example, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 11, No. 6, JUNE 1999 "Widely Tunable Sample Grating DBR Laser with Integrated Electroabsorption Modulator (Beck Mason, Greg A. Fish, Steven P. DenBaars and Larry A. Colder, Fellow, IEEE).

Claims

A method of symbolic data transmission over a fiber-optic communication line (FOCL), which consists in the fact that a digital electric signal (CES) is generated at the transmitter at a speed of P bit / s, it is converted into light, amplified, transmitted along one core of the FOCL, and the receiver is amplified, fed to an optical demultiplexer and converted into an electric one, characterized in that at the transmitter the CECs are divided into clusters containing equal volumes of digital information of size K bits, a sequence of optical impulses is transmitted along one fiber optic core sov duration T = K / P bit / s with the length λ _i wavelength corresponding to the i-th cluster, where i = 1,2 ... n, and n = 2 ^K, and the receiver compares the incoming signal levels at each wavelength λ _i , a signal with a maximum i-th level is selected from them during the time T and the i-th cluster is converted into a volume of K bits.