66-84

УДК 681.586.5
DOI: https://doi.org/10.25686/2306-2819.2020.3.66

РЕФЛЕКТОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ НАСТРОЙКИ ДЛИНЫ ВОЛНЫ ЛАЗЕРА ВОСХОДЯЩЕГО КАНАЛА В ТРАНСПОРТНОМ WDM-PON ДОМЕНЕ РАДИОСЕТЕЙ ДОСТУПА МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ 5G

И. А. Макаров¹, С. Г. Алюшина², В. О. Анучин¹, Н. С. Гарипов¹,
Рин. Ш. Мисбахов³, Рус. Ш. Мисбахов¹,
А. Ж. Сахабутдинов¹, О. Г. Морозов¹, Г. А. Морозов¹, Г. И. Ильин¹
¹Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ,
Российская Федерация, 420111, Казань, ул. К. Маркса, 10
Е-mail: OGMorozov@kai.ru
²Московский технический университет связи и информатики,
Российская Федерация, 111024, Москва, ул. Авиамоторная, 8а
³Казанский государственный энергетический университет,
Российская Федерация, 420111, Казань, ул. Красносельская, 51

АННОТАЦИЯ

Настройка длины волны бесцветного лазерного передатчика, использующегося для построения восходящего канала связи в транспортном WDM-PON домене радиосети доступа мобильной связи 5G, на длину волны максимального пропускания выделенного канала его мультиплексора, реализуется рядом регламентированных и инициативных процедур. К первым относятся процедуры, связанные с построением канала контроля и управления АМСС, регламентированного рекомендацией ITU-T G.989.3. Ко вторым – построение систем с зондированием полной структуры восходящего канала проходного и отражательного типов. Основное внимание в статье будет уделено рассмотрению систем отражательного типа. Проанализированы широкополосные и одночастотные отражательные методы для настройки VSCEL, DFB, DBR и EML-лазеров с прямым детектированием и гетеродинным приёмом, определены их достоинства и недостатки. Обоснован переход к модуляционным рефлектометрическим методам измерений, для которых отдельно предложены двух- и трёхчастотные технологии зондирования мультиплексоров на основе EML-лазеров. Использование последних позволяет в ходе зондирования повысить отношение сигнал/шум, чувствительность и точность измерений спектральных характеристик мультиплексоров, а следовательно, и точность настройки длины волны бесцветного лазерного передатчика на центральную длину волны одного из его каналов.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

микроволновая фотоника; сеть радиодоступа; пассивный оптический транспортный домен со спектральным разделением каналов; восходящий канал; бесцветный лазерный передатчик; настройка центральной длины волны; отражение; обратное рассеяние; рефлектометрическое зондирование; мультиплексор; упорядоченная волноводная решётка.

ПОЛНЫЙ ТЕКСТ (pdf)

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.     Wavelength control method of upstream signals using AMCC in WDM-PON for 5G mobile fronthaul / K. Honda, H. Nakamura, K. Hara et al. // Optics Express. 2019. Vol. 27(19). pp. 26749–26756.
2.     Physical Layer Aspects of NG-PON2 Standards - Part 2: System Design and Technology Feasibility / Y. Luo, H. Roberts, K. Grobe et al. // J. Opt. Commun. Netw. 2016. Vol. 8(1). pp. 43-52.
3.     Do-Won Kim, Jaeho Song, Gwangyong Yi. Analysis of Center Wavelength Shift of VCSEL Light in AWG for WDM-PON Applications // Acta Photonica Sinica. 2014. Vol. 43(7). P. 706001.
4.     A 5G C-RAN Optical Fronthaul Architecture for Hotspot Areas Using OFDM-Based Analog IFoF Waveforms / C. Mitsolidou, C. Vagionas, A. Mesodiakaki, et al. // Applied Sciences. 2019. Vol. 9. P. 4059.
5.        Инициализация центральной длины волны восходящего потока транспортного WDM-PON домена радиосетей доступа мобильной связи 5G / И.А. Макаров, С. Г. Алюшина, В. О. Анучин и др. // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2020. № 2 (46). С. 70-86.
6.        An automatic wavelength control method of a tunable laser for a WDM-PON / Moon Jung-Hyung, Choi Ki-Man, Mun Sil-Gu et al. // J. Photonics Technology Letters. 2009. Vol. 21(5). pp. 325-327.
7.     Self-wavelength initialization method for the Bragg-grating based tunable light source in WDM passive optical network / Jie Hyun Lee, Kwang Ok Kim, Seung-Il Myoung et al. // Optics Express. 2011. Vol. 19(26). pp. B522-B530.
8.        A Self Wavelength Tracking Method for a Cost Effective WDM-PON with Tunable Lasers / Sang-Rok Mun, Jung-Hyung Moon, Sang-Min Oh et al. // OSA Technical Digest. 2010. OFC/NFOEC. P. OWG7.
9.        A self wavelength managed tunable laser for WDM-PONs / J. Moon, K. Choi, S. Mun et al. // Proceedings of the ECOC. 2008. P. Th.1.F.2.
10.      Moon S-R., Lee H-K., and Lee C-H. Automatic wavelength control method using Rayleigh backscattering for WDM-PON with tunable lasers // OSA Technical Digest. 2011. CLEO. P. CFH-1.
11.       Synthesis of Two-Frequency Symmetrical Radiation and Its Application in Fiber Optical Structures Monitoring / O.G. Morozov, G.A. Morozov, G.I. Il’in et al. // Fiber Optic Sensors, Rijeka: InTech. 2012. pp. 137-164. Available from: http://intechopen.com/books/fiber-optic-sensors/synthesis-of-two-frequency-symmetrical-radiation-and....
12.       Morozov O.G., Morozov G.A., Nureev I.I. et al. Poly-harmonic Analysis of Raman and Mandelstam-Brillouin Scatterings and Bragg Reflection Spectra. [Advances in Optical Fiber Technology: Fundamental Optical Phenomena and Applications], Rijeka: InTech Europe. 2015. pp. 55-97. Available from: http://intech-open.com/books/advances-in-optical-fiber-technology-fundamental-optical-phenomena-and-....
13.    Il'In G.I., Morozov O.G. and Il'In A.G. Theory of symmetrical two-frequency signals and key aspects of its application // Proc. of SPIE. 2014. Vol. 9156. P. 91560M.
14.    Two-frequency analysis of fiber-optic structures / O.G. Morozov, D.L. Aybatov, G.I. Il’in et al. // Proc. of SPIE. 2006. Vol. 6277. P. 62770E.
15.    Morozov O.G., Aybatov D.L. Two-frequency scanning of FBG with arbitrary reflection spectrum // Proc. of SPIE. 2007. Vol. 6605. P. 660506.
16.    Methodology of symmetric double frequency reflectometry for selective fiber optic structures / O.G. Morozov, O.G. Natanson, D.L. Aybatov et al. // Proc. of SPIE. 2008. Vol. 7026. P. 70260I.
17.    Metrological aspects of symmetric double frequency and multi frequency reflectometry for fiber Bragg structures / O.G. Morozov, O.G. Natanson, D.L. Aybatov et al. // Proc. of SPIE. 2008. Vol. 7026. P. 70260J.
18.      Morozov O.G. and Aybatov D.L. Spectrum conversion investigation in lithium niobate Mach-Zehnder modulator // Proc. of SPIE. 2010. Vol. 7523. P. 75230D.
19.      Многоадресные волоконные брэгговские структуры в радиофотонных сенсорных системах / Т. А. Аглиуллин, В. И. Анфиногентов, Р. Ш. Мисбахов и др. // Труды учебных заведений связи. 2020. Т. 6. № 1. С. 6-13.
20.      Уточнение центральной длины волны узких волоконных брэгговских решеток в условиях малой разрешающей способности оптического анализатора спектра и флуктуирующем уровне мощности / О. Г. Морозов, А. Ж. Сахабутдинов, В. И. Анфиногентов и др. // Вестник НЦБЖД. 2020. № 2 (44). С. 160-166.
21.      Измерение мгновенной частоты микроволновых сигналов с использованием тандемной амплитудно-фазовой модуляции в оптическом диапазоне / О. Г. Морозов, И. И. Нуреев, А. Ж. Сахабутдинов и др. // Фотон-экспресс. 2019. № 5 (157). С. 16-24.
22.      Характеризация резонанса Фано в оптических биосенсорах рефрактометрического типа на основе кольцевых волоконных брэгговских решеток с π-сдвигом. Постановка задач моделирования / А. Ж. Сахабутдинов, О. Г. Морозов, И. И. Нуреев и др. // Инженерный вестник Дона. 2018. № 2 (49). С. 36.
23.      Сахабутдинов А.Ж. Характеризация резонанса Фано в рефрактометрических датчиках на основе кольцевых волоконных брэгговских решеток с π-сдвигом. Результаты моделирования // Инженерный вестник Дона. 2018. № 2 (49). С. 38.
24.      Математическая модель сканирования произвольного резонансного контура непрерывным трехчастотным лазерным излучением / О.Г. Морозов, А.Ж. Сахабутдинов, И.И. Нуреев и др // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2019. Т. 22. № 4-2. С. 106-113.
25.       Bo Yang. Key WDM-PON Technologies for 5G Fronthaul. ZTE Technologies. 2017. no.5. Available from: www.zte.com.cn/global/about/magazine/zte-technologies/ 2017/5/en_734/ 465614.
26.       Резонансные методы мониторинга технологических процессов отверждения полимеров в функционально адаптивных СВЧ-реакторах / Г.А. Морозов, О.Г. Морозов, А.Р. Насыбуллин и др. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. Т. 14. № 1-2. С. 568-572.
27.      Оценка возможностей применения волоконных решеток Брэгга с гауссовым профилем отражения в качестве датчика температуры / Д.И. Касимова, А.А. Кузнецов, П.П. Крыницкий и др. // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2013. № 2 (18). С. 73-81.
28.      Aybatov D.L., Morozov O.G., Sadeev T.S. Dual port MZM based optical comb generator for all-optical microwave photonic device // Proc. of SPIE. 2011. Vol. 7992. P. 799202.
29.      Multiple frequencies analysis in tasks of FBG based instantaneous frequency measurements / A.A. Ivanov, A.J. Sakhabutdinov, O.G. Morozov et al. // Proc. of SPIE. 2018. Vol. 10774. P. 107740Y.
30.      Load Sensing Bearings for Automotive Applications Based on Addressed Fiber Bragg Structures / T.A. Agliullin, I.U. Kurbiev, R.R. Gubaidullin et al. // Proc. of IEEE Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications (SYNCHROINFO). 2019. pp. 1-5.
31.      Application of Addressed Fiber Bragg Structures for Measuring Tire Deformation / R.R. Gubaidullin, A.Z .Sahabutdinov, T.A. Agliullin et al. // Proc. of IEEE Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications (SYNCHROINFO). 2019. pp. 1-7.
32.      External amplitude-phase modulation of laser radiation for generation of microwave frequency carriers and optical poly-harmonic signals: an overview / O.G. Morozov, G.I. Il'in, G.A. Morozov et al // Proc. of SPIE. 2016. Vol. 9807. P. 980711.
33.      Morozov O.G. RZ, CS-RZ, and soliton generation for access networks applications: problems and variants of decisions // Proc. of SPIE. 2012. Vol. 8410. P. 84100P.
34.       Calibration of combined pressure and temperature sensors / A.Z. Sahabutdinov, A.A. Kuznetsov, I.I. Nureev et al. // International Journal of Applied Engineering Research. 2015. Vol. 10(24). pp. 44948-44957.

Для цитирования: Макаров И. А., Алюшина С. Г., Анучин В. О., Гарипов Н. С., Мисбахов Рин. Ш., Мисбахов Рус. Ш., Сахабутдинов А. Ж., Морозов О. Г., Морозов Г. А., Ильин Г. И. Рефлектометрические методы настройки длины волны лазера восходящего канала в транспортном WDM-PON домене радиосетей доступа мобильной связи 5G // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2020. № 3 (47). С. 66-84. DOI: https://doi.org/10.25686/2306-2819.2020.3.66