Анализ схем реализации длиннопролетных линий связи на базе волоконно-оптических усилителей с удаленной накачкой

Актуальность. Организация длиннопролетных волоконно-оптических линий связи (например, DWDM) с использованием традиционных эрбиевых усилителей, требует их размещения в населенных пунктах, с целью электропитания и проведения регламентных работ. Это сказывается на увеличении длины секций, количества усилительных пунктов и накопление шума, что влечет рост стоимости сети и необходимости установки регенераторов. Альтернативой является технология удаленной накачки усилителя (ROPA). Однако ее внедрение требует решения вопросов о максимальной мощности накачки, ее влияния на информационный сигнал при разных форматах модуляции и об оптимальной длине усилительного участка. Исследования в этой области нуждаются в углубленном анализе и проверке полученных результатов другими учеными.

Целью работы является анализ схем построения длиннопролетных линий связи на базе ROPA-усилителей для систематизации и расширения теоретических аспектов в области исследования, определения параметров сигнала накачки и оптимальной конфигурации линии. В работе применены методы системного анализа, аналитического обзора литературы, обобщения, а также аналитический расчет мощности накачки и длины усилительного участка.

Результат. Показано, что для линии протяженностью 350 км с двумя ROPA-усилителями требуется источник накачки мощностью 2 Вт по выделенному волокну ITU-T G.652B. Для секции 500 км рекомендуется использовать волокна ITU-T G.652B и ITU-T G.654Е, а также гибридные усилители (рамановский и эрбиевый) на концах линии, с передачей информационного сигнала и сигнала накачки по одному волокну. Отмечено, что такая концепция может вызвать нелинейные искажения, требующие дополнительного исследования.

Научная новизна заключается в сравнительном анализе двух схем удаленной накачки и в выдвижении гипотезы о возрастании нелинейных эффектов и ошибок при совместной передаче мощного сигнала накачки и информационного сигнала по одному волокну.

Практическая значимость. Результаты могут применены при проектировании магистральных сетей DWDM протяженностью до 500 км для телекоммуникационных и энергетических компаний.

Теоретическая значимость. Работа систематизирует и обобщает знаний в области удаленной накачки EDF-волокна, позволяя точнее оценить пределы и перспективы технологии.

1. Зимина Т. Свет разрушает световоды // Наука и жизнь. 2008. URL: https://www.nkj.ru/news/12589 (дата обращения 20.11.2025)

2. Белаиди М., Былина М.С. Исследование возможности применения оптического усилителя EDFA c удаленной накачкой // VI Международная научно-техническая и научно-методическая конференция «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании» (АПИНО 2017, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 01–02 марта 2017 г.). СПб.: Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, 2017. Т. 2. С. 78‒83. EDN:YRPZUZ

3. Malakzadeh A., Pashaie R., Mansoursamaei M. Gain and noise figure performance of an EDFA pumped at 980 nm or 1480 nm for DOFSs // Optical and Quantum Electronics. 2020. Vol. 52. Iss. 2. P. 75. DOI:10.1007/s11082-019-2186-0. EDN:UYCHMW

4. Шихалиев И.И. Увеличение производительности однопролетных когерентных линий связи с рамановскими усилителями. Автореферат дис. … канд. техн. наук М.: Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), 2019. 25 с.

5. Гайнов В.В., Гуркин Н.В., Лукиных С.Н., Наний О.Е., Трещиков В.Н. Сверхдлинные однопролетные линии связи с удаленной накачкой оптических усилителей // Журнал технической физики. 2015. Т. 85. № 4. С. 83‒89. EDN:UJMNTB

6. Анпилов С.А. Приангарье. Первое в России внедрение каналов связи на 360 км в один пролет // Фотон-экспресс. 2015. № 4(124). С. 26‒27. EDN:UXQDTN

7. Попов С. Рекорд российских разработчиков оборудования DWDM // Первая миля. 2019. № 1(78). С. 42‒45. DOI:10.22184/2070-8963.2019.78.1.42.45. EDN:SRUDGX

8. Zhu B., Borel P.I., Geisler T., Jensen R., Jiang X.D.W. Peckham Unrepeatered Transmission of 400Gb/s over 557km and 100Gb/s over 590km with Single Fibre Configuration // Proceedings of the European Conference on Optical Communication (ECOC, Rome, Italy, 23‒27 September 2018). IEEE, 2018. DOI:10.1109/ECOC.2018.8535138