超大容量DWDM系统非线性效应串扰感知研究

摘要

随着数据业务需求量的不断增长，光纤传输系统中引入了传输容量更大的DWDM系统。DWDM系统中信道间隔的减小、光放大器和DWDM解复用器的使用，使得光纤非线性效应已经成为限制传输性能的关键因素。非线性效应对系统造成的影响主要是信道串扰和功率损耗等，其中信道串扰对系统的影响最为严重。智能光网络的发展要求光通信系统通过满足QoS需求自动控制和管理链路，根据信道传输质量进行动态分配。因此，在智能光网络中需要建立信道损伤感知参数，实时监控信道质量。现有的信道监测主要是针对物理层线性损伤，随着非线性损伤越来越严重，需要建立非线性串扰监测模型和非线性串扰动态感知参数，对传输系统中的非线性损伤进行监测。
　　本文主要研究光传输系统中的非线性效应引起的信道串扰，分析了不同的输入功率和信道间隔对非线性效应串扰的影响，在此基础上建立光传输网物理层信道综合非线性串扰的监测模型，通过该物理模型能够动态的感知信道中由非线性效应引起的信道串扰损伤，为智能光网络建立通信链路提供了信道质量状态信息。
　　本文深入分析了SPM、XPM、FWM、SRS和SBS效应引起信道串扰的原因，讨论了五种非线性效应在实际信道中造成的信道串扰影响。在理论分析的基础上，建立了SPM&XPM、FWM、SRS和SBS非线性串扰水平的数学模型和物理模型。通过OptiSystem的仿真，分析了不同的输入功率、信道间隔下的功率损耗和串扰水平，结果表明，SPM&XPM、FWM、SRS造成的串扰水平与输入功率成正比，信道间隔为0.8nm时，当输入功率小于10dBm时，SPM&XPM引起的串扰水平很小，可以忽略，而FWM和SRS引起的串扰水平比较明显;当输入功率增大到26dBm时，SPM&XPM的串扰水平增大到-29.627dBm，FWM效应的串扰水平增大到19.285dBm，SRS效应的串扰水平增大到16.919dBm。
　　通过仿真数据分析，确立各种非线性效应在综合非线性串扰水平中所占的比重，在此基础上，建立了综合非线性效应物理监测模型和综合非线性串扰动态感知参数（CNL），用于监测信道中综合非线性串扰水平。通过物理监测模型，可以动态感知光传输信道中综合非线性效应，实现非线性串扰动态感知参数(CNL)的监测。