Please use this identifier to cite or link to this item: http://elib.ict.nsc.ru/jspui/handle/ICT/806
Title: Математическое моделирование высокоскоростных волоконно-оптических линий связи на основе спектрально-эффективных методов модуляции сигнала
Authors: Редюк, Алексей Александрович
Keywords: математическое моделирование;нелинейное уравнение Шрёдингера;метод расщепления по физическим процессам;волоконно-оптические линии связи;паттерн-эффект
Issue Date: 2013
Citation: Редюк А.А. Математическое моделирование высокоскоростных волоконно-оптических линий связи на основе спектрально-эффективных методов модуляции сигнала: Автореф. дис. на соиск. уч. степ.: Дис. ... канд. физ.-мат. наук - 2013 - ИВТ СО РАН, Новосибирск
URI: http://elib.sbras.ru:8080/jspui/handle/SBRAS/9271
http://elib.ict.nsc.ru/jspui/handle/ICT/806
metadata.sbras-diss.degree: к.ф.-м.н.
metadata.dc.date.submitted: 1-Jul-2013
metadata.sbras-diss.speciality.code: 05.13.18 – математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
metadata.sbras-diss.council.code: ДМ 003.046.01
metadata.sbras-diss.council.organisation: ИВТ СО РАН
metadata.sbras-diss.council.adress: 630090, Российская Федерация, г. Новосибирск, пр. академика Лаврентьева, 6
metadata.sbras-diss.head: Д.ф.-м.н., профессор Федорук Михаил Петрович
metadata.sbras-diss.opponent: Д.т.н., профессор Рябко Борис Яковлевич
Д.ф.-м.н., профессор Шапиро Давид Абрамович
metadata.sbras-diss.workorganisation: ИВТ СО РАН
metadata.sbras-diss.leading-organisation: Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, г. Москва
Abstract: Объект исследования: параметры оптического сигнала и волоконно-оптической линии связи (ВОЛС). Цели работы: разработка инструментария для моделирования передачи данных по ВОЛС; разработка методов анализа нелинейных искажений оптических сигналов; создание комплекса программ (КП); исследование влияния дисперсии, шумов усилителей и нелинейных искажений на качество передачи данных по ВОЛС. Методы исследования: математическое моделирование, методы математической статистики, теории вероятности, вычислительной математики. Полученные результаты: оценка величины шага по пространственной переменной для численного решения нелинейного уравнения Шредингера методом расщепления по физическим процессам; создан КП для моделирования передачи данных по ВОЛС; показано, что качество передачи данных по многоканальной ВОЛС на основе амплитудного метода модуляции ограничено внутриканальными нелинейными эффектами; определена зависимость формы искажений импульса от вида соседних импульсов; показано, что причиной паттерн-эффекта является межсимвольное взаимодействие, зависящее от разницы фаз соседних импульсов; показано, что при использовании дифференциального фазового метода модуляции качество передачи данных устойчиво к отклонению накопленной дисперсии от нуля. Новизна: для ВОЛС проведен анализ информационного проявления паттерн-эффекта и физических причин его возникновения; определены основные параметры экспериментального прототипа ВОЛС, минимизирующие количество ошибочных битов. Практическая значимость: методика статистической обработки сигнала позволяет использовать адаптивные коды с ограничениями для улучшения качества передачи данных; КП позволяет проводить численное моделирование современных ВОЛС; значения параметров экспериментального прототипа ВОЛС могут быть использованы при его проектировании.
metadata.sbras-diss.content.purpose: Разработка инструментария для моделирования передачи информации по современным высокоскоростным волоконно­ оптическим линиям связи, а также методов анализа характера искаже­ ний оптических сигналов в нелинейном режиме распространения. Созда­ ние комплекса программ, адаптированного для численного моделирова­ ния на высокопроизводительных вычислительных комплексах. Исследо­ вание влияния хроматической дисперсии, шумов усилителей и нелиней­ ных искажений на качество передачи информации по многоканальным высокоскоростным ВОЛС.
metadata.sbras-diss.content.positions: 1. Проведён сравнительный анализ режимов распространения оп­ тических импульсов по волоконному световоду. Для каждого из режимов получена оценка величины шага по пространственной переменной, необ­ ходимого для численного решения нелинейного уравнения Шрёдингера методом расщепления по физическим процессам. 2. Создан комплекс программ, предназначенный для моделирова­ ния оптических волоконных систем, включающих модели среды переда­ чи, приёмо-передающих и усилительных устройств, и изучения статисти­ ческих свойств цифровых сигналов в нелинейных режимах распростра­ нения. 3. С использованием созданных программ и алгоритмов выполне­ но исследование статистики ошибочно принятых битов для различных конфигураций ВОЛС и различных методов модуляции сигнала. Получен­ ные закономерности зависят от метода модуляции сигнала и обусловлены межсимвольными взаимодействиями. 4. С помощью прямого счёта статистики ошибок и оценок на ос­ нове параметра качества (Q-фактор) установлено, что для дифференци­ ального фазового метода кодирования без возвращения к нулю качество детектирования устойчиво к отклонению накопленной дисперсии от ну­ левого значения, что подтверждается результатами натурного экспери­ мента. 5. По результатам численного моделирования экспериментально­ го прототипа ВОЛС, состоящей из 10 секций общей длиной 1000 км и использующей дифференциальный фазовый метод кодирования без воз­ вращения к нулю для передачи данных со скоростью 40 Гбит/с в одном 4 спектральном канале, определены оптимальные значения мощности вво­ димого в волокно излучения, средней дисперсии секции и накопленной дисперсии линии.
metadata.sbras-diss.content.news: Разработана оригинальная методика анализа нелинейных искажений оптических сигналов, которая применена в задаче исследования паттерн-эффекта для различных методов модуляции сигнала; применение разработанного комплекса программ в задаче анализа влияния хроматической дисперсии, шумов усилителей и нелинейных искажений на качество передачи информации по многоканальным высокоскоростным ВОЛС позволило получить оригинальные результаты исследования зависимости коэффициента битовой ошибки от вида передаваемой информации.
metadata.sbras-diss.content.publications: Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК: 1) Skidin A., Redyuk A., Shtyrina A., Fedoruk M., Shafarenko A. The analysis of the error statistics in a 5x40 Gbit/s fibre link with hybrid amplification. // Optics Communications.-2011.-V.284.-P.4695-4698. 2) Редюк А.А., Штырина О.В., Наний О.Е., Капин Ю.А., Сачалин Е.А., Титов Е.Б., Трещиков В.Н., Ярышкин А.А., Федорук М.П. Математическое моделирование экспериментального прототипа высокоскоростной линии связи на основе дифференциального фазового формата модуляции без возвращения к нулю // Квантовая электроника.-2011.-Т.41.-№10.-С.929-933. 3) Редюк А.А., Скидин А.С., Шафаренко А.В., Федорук М.П. Прямое моделирование статистики ошибок при передаче данных по высокоскоростной линии связи с помощью четырёхуровневого фазового формата модуляции // Квантовая электроника.-2012.-Т.42.-№ 7.-С.645-649. Публикации в трудах международных и всероссийских конференций: 4) Редюк А.А. Численное моделирование поляризационной модовой дисперсии в волоконно-оптических линиях связи. // Сб. трудов VIII всеросс. конф. молодых учёных по математическому моделированию и информационным технологиям.-Новосибирск: Институт вычислительных технологий СО РАН, 2007.-С.69. 5) Скидин А.С., Федорук М.П., Штырина О.В., Редюк А.А., Турицын С.К., Шафаренко А.В. Паттерн-эффект как результат действия нелинейных явлений в волоконных световодах и его подавление с помощью кодов с ограничениями // Материалы российского семинара по волоконным лазерам.-Ульяновск: Ульяновский государственный университет, 2010.-С.70-71. 6) Skidin A., Fedoruk M., Redyuk A., Shtyrina O., Shafarenko A., Turitsyn S.K. Suppression of Patterning Effects in Digital Communications by an Adaptive Constrained Coding // Proc. of the 3rd IASTED International Conference on Automation, Control, and Information Technology.-Novosibirsk: Institute of Automation and Electrometry SB RAS, 2010.-P.182-185. 7) Редюк А.А., Штырина О.В., Наний О.Е., Капин Ю.А., Сачалин Е.А., Титов Э.Б., Трещиков В.Н., Ярышкин А.А., Федорук М.П. Математическое моделирование экспериментального прототипа высокоскоростной линии связи на основе формата модуляции NRZ-DPSK // Сб. трудов всеросс. конф. по волоконной оптике.-Пермь: ПНППК, 2011.-С.114-115. 8) Редюк А.А., Скидин А.С., Федорук М.П., Шафаренко А.В. Прямое моделирование статистики ошибок для фазовых форматов модуляции оптического сигнала // Материалы российского семинара по волоконным лазерам, Новосибирск.-2012.-С.58-59. Государственная регистрация программ для ЭВМ: 9) Редюк А.А., Штырина О.В., Федорук М.П., Скидин А.С. Свидетельство № 2012613880 о государственной регистрации программного комплекса для моделирования волоконно-оптических линий связи «OLSim-1», М.: Федеральная служба по интеллектуальной собственности, 2012.
metadata.dc.language.iso: rus
Appears in Collections:05.01 - Диссертации ИВТ СО РАН

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
abstract_Redyuk_2.pdfАвтореферат3,53 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.