АЛГОРИТМ СИНТЕЗУ ОПТИМАЛЬНИХ ЧАСТОТНИХ ПЛАНІВ ВОСП ДЛЯ НЕЛІНІЙНОГО СЕРЕДОВИЩА ПЕРЕДАЧІ (МЕТОД УДАВА)
ALGORITHM FOR THE SYNTHESIS OF OPTIMAL FOTS FREQUENCY PLANS FOR NONLINEAR TRANSMISSION ENVIRONMENT (BOAT METHOD)
Сторінки: 88-97 . Номер: №5,т.2 2023 (327)
Автори:
МИКОЛА ОДЕГОВ
Державний університет інтелектуальних технологій і зв’язку
https://orcid.org/ 0000-0001-5526-2487
onick_64@ukr.net
ЮРІЙ БАБІЧ
Державний університет інтелектуальних технологій і зв’язку
https://orcid.org/ 0000-0002-7888-7591
babich159@gmail.com
ДЕНИС БАГАЧУК
Державний університет інтелектуальних технологій і зв’язку
https://orcid.org/ 0000-0001-8798-891X
bagachukdg@gmail.com
МАРИНА КОЧЕТКОВА
Державний університет інтелектуальних технологій і зв’язку
Jubdvg@Gmail.Com
СЕРГІЙ ШНАЙДЕР
Державний університет інтелектуальних технологій і зв’язку
onat-km@ukr.net
NICK ODEGOV, YURI BABICH, DENIS BAHACHUK, MARINA KOCHETKOVA, SERGIY SHNAIDER
State University of Intellectual Technologies and Communication
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2023-325-5-88-97
Анотація мовою оригіналу
Сучасні волоконно-оптичні системи передачі (ВОСП) зі щільним спектральним мультиплексуванням (DWDM) реалізують рівномірні частотні плани: ширина усіх каналів однакова. Характерною є тенденція поступового зменшення ширини полос окремих каналів від 200 ГГц до 25 та, навіть, 12,5 ГГц. Втім, принцип розподілу спектрального ресурсу залишається тим самим, що є характерним для систем радіо зв’язку. Даний принцип не враховує, що в різних областях визначеного спектрального діапазону викривлення оптичних сигналів також є суттєво різними внаслідок нерівномірності коефіцієнта загасання та різних значень параметрів дисперсії. В останній час розробляються системи передачі, які застосовують нелінійні ефекти типу оптичних солітонів. Тому виникає необхідність врахування впливу також і нелінійних ефектів на тривалість оптичних імпульсів та ширину їх спектру.
У даній роботі пропонується алгоритм швидкого синтезу оптимальних нерівномірних частотних планів для перспективних ВОСП, які можуть адаптуватись до конкретного середовища передачі. Пропонований алгоритм є варіантом застосування принципів методу динамічного програмування Р. Белмана. Критерієм оптимальності у даній роботі обрано максимум сумарної швидкості передачі в усіх частотних каналах ВОСП.
Основна ідея пропонованого алгоритму полягає у проектуванні простору певної розмірності на простори все менших розмірностей. При цьому кожний крок такого проектування здійснюється у відповідності до обраного критерію оптимальності, тобто кожна з проекцій вже є оптимальною у своєму скороченому просторі. В результаті кількість необхідних операцій зменшується від астрономічних величин до незначної кількості. Показано, що пропонований алгоритм може бути застосований вже при сучасному рівні розвитку ВОСП. Також показано, що нерівномірні частотні плани, синтезовані за даним алгоритмом дають суттєву перевагу як у швидкості передачі, так і у спектральній ефективності порівняно з рівномірними планами.
Ключові слова: алгоритм, метод динамічного програмування, нерівномірний частотний план, волоконно-оптична система передачі, імітаційне моделювання
Розширена анотація англійською мовою
Modern fiber-optic transmission systems (FOTS) with dense spectral multiplexing (DWDM) implement uniform frequency plans, which means the width of all channels is the same. There is a common trend to gradually reduce the bandwidth of individual channels from 200 GHz to 25 and even 12.5 GHz. However, the principle of spectrum resource distribution remains the same, which is typical for radio communication systems. This principle does not consider the fact that in different areas of the specified spectral range, the distortion of optical signals is also significantly different due to the non-uniformity of the attenuation coefficient and different values of the dispersion parameters. The latest transmission systems use nonlinear effects such as optical solitons. Therefore, one should take into account the influence of nonlinear effects on the duration of optical pulses and their spectrum width.
In this work, an algorithm for the rapid synthesis of optimal non-uniform frequency plans for promising FOTS that can adapt to a specific transmission environment is proposed. The proposed algorithm is based on the principles of R. Belman’s dynamic programming method. The maximum total transmission speed in all frequency channels of the VOSP is considered as an optimum criterion in this paper.
The main idea of the proposed algorithm is to project a space of a certain dimension onto spaces of smaller and smaller dimensions. At the same time, each step of such design is carried out in accordance with the selected criterion of optimality, that is, each of the projections is already optimal in its reduced space. As a result, the number of necessary operations is reduced from large numbers to significantly smaller numbers. It is shown that the proposed algorithm can be already applied for existing FOTS. It is also shown that non-uniform frequency plans synthesized according to this algorithm provide a significant advantage in both transmission speed and spectral efficiency compared to uniform plans.
Key words: algorithm, dynamic programming method, non-uniform frequency plan, fiber-optic transmission system, simulation modeling
