∆ίκτυαΟπτικώνΕπικοινωνιώνcgi.di.uoa.gr/~abogris/presentation1.pdf ·...

∆ίκτυα∆ίκτυα ΟπτικώνΟπτικών ΕπικοινωνιώνΕπικοινωνιώνΜεταπτυχιακόΜεταπτυχιακό ΡΡ//ΗΗ

∆ιάδοση∆ιάδοση σηµάτωνσηµάτων σεσε οπτικέςοπτικές ίνεςίνες

ΦαινόµεναΦαινόµενα καικαι τρόποιτρόποι αντιµετώπισήςαντιµετώπισής τουςτους

ΑντώνηςΑντώνης ΜπόγρηςΜπόγρης

Εισαγωγή

Γραµµικά φαινόµεναΧρωµατική ∆ιασπορά∆ιασπορά τρόπων πόλωσης

Μη-γραµµικά φαινόµεναΦαινόµενα οφειλόµενα σε σκέδασηΦαινόµενα Kerr (Εξάρτηση δείκτη διάθλασης από την ισχύ)

Σχεδίαση συστήµατος διάδοσης κατά WDM

ΠροεπισκόπησηΠροεπισκόπηση παρουσίασηςπαρουσίασης

Βασικά θέµατα της σχεδίασης ενός συστήµατος διάδοσης

1. Επιλογή κατάλληλων ποµπών και δεκτών2. Αντιµετώπιση διαφόρων παραγόντων υποβάθµισης3. O στόχος είναι η αξιόπιστη µεταφορά της πληροφορίας

Χαµηλό BER, Υψηλός παράγοντας Q.

ΕισαγωγήΕισαγωγή

Τυπικό σχήµα διάδοσης WDMΠεριλαµβάνει

Ποµπούς και δέκτες (1 για κάθε µήκος κύµατος)Πολυπλέκτες και αποπολυπλέκτεςΟπτικούς Ενισχυτές (Booster, in line, preamplifier)


ΠέραΠέρα απόαπό τιςτις απώλειεςαπώλειες υπάρχουνυπάρχουν αρκετοίαρκετοί άλλοιάλλοι λόγοιλόγοι ανησυχίαςανησυχίας

Επίδραση των βασικών φαινοµένων


Ανάλυση επιβάρυνσης ισχύος (power penalty)Κάθε παράγοντας υποβάθµισης εισάγει επιβάρυνση ισχύος.

Ορισµός: Η απαιτούµενη αύξηση στην ισχύ που λαµβάνεται ώστε να διατηρηθεί η τιµή τουBER σε συγκεκριµένα επίπεδα κατά την παρουσία ενός παράγοντα υποβάθµισης


ΧρωµατικήΧρωµατική ∆ιασπορά∆ιασπορά

∆ιαφορετικές∆ιαφορετικές φασµατικέςφασµατικές συνιστώσεςσυνιστώσες τουτου σήµατοςσήµατος διαδίδονταιδιαδίδονται µεµε διαφορετικήδιαφορετική ταχύτηταταχύτητα

ΜπορείΜπορεί νανα προκαλέσειπροκαλέσει ISIISIΧαρακτηριστικές επιδόσεις µε διασπορά

D=17ps/nm/kmB= 1 Gb/s, L≤30 km

B= 10 Gb/s, L≤3 km

B= 40 Gb/s, L≤750 m


ΣυντελεστήςΣυντελεστής χρωµατικήςχρωµατικής διασποράςδιασποράς

∆ιασπορά∆ιασπορά υλικούυλικού: : ΕξάρτησηΕξάρτηση τουτου δείκτηδείκτη διάθλασηςδιάθλασης απόαπό τοτο µήκοςµήκος κύµατοςκύµατος

∆ιασπορά∆ιασπορά κυµατοδηγούκυµατοδηγού: : ΗΗ ταχύτηταταχύτητα οµάδαςοµάδας vvgg εξαρτάταιεξαρτάται απόαπό τητη γεωµετρίαγεωµετρία τουτου κυµατοδηγούκυµατοδηγού


ΣηµασίαΣηµασία τηςτης διασποράςδιασποράς κυµατοδηγούκυµατοδηγού

ΧρωµατικήΧρωµατική ∆ιασπορά∆ιασπορά -- ΑντιστάθµισηΑντιστάθµιση

D>0: D>0: ΚαθεστώςΚαθεστώς ανώµαληςανώµαλης διασποράςδιασποράς

DD<<0: 0: ΚαθεστώςΚαθεστώς οµαλήςοµαλής διασποράςδιασποράς

D>0: D>0: ΟιΟι υψηλέςυψηλές συχνότητεςσυχνότητες κινούνταικινούνται πιοπιο αργάαργά απόαπό τιςτις χαµηλέςχαµηλές συχνότητεςσυχνότητες

ΗΗ διαπλάτυνσηδιαπλάτυνση ήή συµπίεσησυµπίεση τουτου παλµούπαλµού εξαρτάταιεξαρτάται καικαι απόαπό τηντην αρχικήαρχική κατανοµήκατανοµήτωντων συχνοτήτωνσυχνοτήτων σταστα διάφοραδιάφορα χρονικάχρονικά σηµείασηµεία τουτου παλµούπαλµού

ΧρωµατικήΧρωµατική ∆ιασπορά∆ιασπορά -- ΑντιστάθµισηΑντιστάθµιση

D>0: D>0: ΟιΟι υψηλέςυψηλές συχνότητεςσυχνότητες κινούνταικινούνται πιοπιο αργάαργά απόαπό τιςτις χαµηλέςχαµηλές συχνότητεςσυχνότητες

ΗΗ διαπλάτυνσηδιαπλάτυνση ήή συµπίεσησυµπίεση τουτου παλµούπαλµού εξαρτάταιεξαρτάται καικαι απόαπό τηντην αρχικήαρχική κατανοµήκατανοµήτωντων συχνοτήτωνσυχνοτήτων σταστα διάφοραδιάφορα χρονικάχρονικά σηµείασηµεία τουτου παλµούπαλµού

ΟιΟι οπτικέςοπτικές ίνεςίνες DCF DCF προσφέρουνπροσφέρουν συντελεστήσυντελεστή --100100psps/nm/km /nm/km στηνστην περιοχήπεριοχή τωντων 15501550nmnm

ΧρωµατικήΧρωµατική ∆ιασπορά∆ιασπορά -- ΑντιστάθµισηΑντιστάθµισηΑντιστάθµισηΑντιστάθµιση σεσε διάδοσηδιάδοση WDMWDM

ΣυσσωρευµένηΣυσσωρευµένη διασποράδιασπορά

ΠαρατηρήσειςΠαρατηρήσεις

••ΗΗ διασποράδιασπορά εξαρτάταιεξαρτάται απόαπό τοτο µήκοςµήκοςκύµατοςκύµατος

••ΑτελήςΑτελής αντιστάθµισηαντιστάθµιση τηςτης διασποράςδιασποράς

••ΑνάγκηΑνάγκη αντιστάθµισηςαντιστάθµισης τηςτης κλίσηςκλίσης τηςτηςδιασποράςδιασποράς γιαγια τηντην εξάλειψηεξάλειψη τηςτηςυπολειπόµενηςυπολειπόµενης διασποράςδιασποράς

••ΚρίσιµηΚρίσιµη ≥≥40 40 GbitGbit/s/s

ΧρωµατικήΧρωµατική ∆ιασπορά∆ιασπορά -- ΑντιστάθµισηΑντιστάθµισηΧρήσηΧρήση φίλτρωνφίλτρων Bragg gratingsBragg gratings

••H H περίοδοςπερίοδος τωντων φραγµάτωνφραγµάτων περίθλασηςπερίθλασης αλλάζειαλλάζει γραµµικάγραµµικά µεµε τηντην απόστασηαπόσταση

••ΑνακλάΑνακλά διαφορετικάδιαφορετικά µήκηµήκη κύµατοςκύµατος σεσε διαφορετικέςδιαφορετικές θέσειςθέσεις

••ΕισάγειΕισάγει διαφορετικέςδιαφορετικές καθυστερήσειςκαθυστερήσεις σταστα διάφοραδιάφορα µήκηµήκη κύµατοςκύµατος

∆ιασπορά∆ιασπορά τρόπωντρόπων πόλωσηςπόλωσης

••ΑνΑν ηη οπτικήοπτική ίναίνα ήτανήταν αµιγώςαµιγώς κυλινδρικήκυλινδρική οιοι δύοδύο συνιστώσεςσυνιστώσες πόλωσηςπόλωσης θαθα ταξίδευανταξίδευανµεµε τηντην ίδιαίδια ταχύτηταταχύτητα

••ΣτηνΣτην πράξηπράξη οιοι εγκατεστηµένεςεγκατεστηµένες οπτικέςοπτικές ίνεςίνες δενδεν είναιείναι απόλυτααπόλυτα κυλινδρικέςκυλινδρικές µεµεαποτέλεσµααποτέλεσµα τηντην εµφάνισηεµφάνιση τουτου φαινοµένουφαινοµένου τηςτης διασποράςδιασποράς τρόπωντρόπων πόλωσηςπόλωσης

((polarization mode dispersion, PMD). polarization mode dispersion, PMD).

∆ιαφορετικές∆ιαφορετικές συνιστώσεςσυνιστώσες πόλωσηςπόλωσης ταξιδεύουνταξιδεύουν µεµε διαφορετικέςδιαφορετικές ταχύτητεςταχύτητες

ΑιτίεςΑιτίες γιαγια τηντην εµφάνισηεµφάνιση τηςτης PMD PMD είναιείναι κατασκευαστικέςκατασκευαστικές ατέλειεςατέλειες, , ΜεταβολέςΜεταβολέςθερµοκρασίαςθερµοκρασίας, , ∆ονήσεις∆ονήσεις τουτου καλωδίουκαλωδίου, , στρέψηστρέψη καικαι τάσητάση


∆ιαφορική∆ιαφορική καθυστέρησηκαθυστέρηση οµάδαςοµάδας ((Differential Group Delay, DGD)Differential Group Delay, DGD)

Ορίζεται ως η χρονική καθυστέρηση µεταξύ των δύο αξόνων της πόλωσηςλόγω της PMD


ΚατανοµήΚατανοµή τηςτης DGDDGD

•Η πολωτική κατάσταση µεταβάλλεται αργά µε το χρόνο

•Η DGD δεν είναι σταθερή

•Πρόκειται για µία Maxwellian τυχαία µεταβλητή

•DPMD ορίζεται ως ο συντελεστής PMD (ps/km1/2)


ΕπιβάρυνσηΕπιβάρυνση επιδόσεωνεπιδόσεων λόγωλόγω PMDPMD

•Συνάρτηση απόστασης και µέγιστου ρυθµού σαν αποτέλεσµα των επικρατέστερωνµορφών διασποράς. D = 17 ps/nm-km και DPMD= 0.5 ps/(km)0.5

∆ιασπορά∆ιασπορά τρόπωντρόπων πόλωσηςπόλωσης--αντιστάθµισηαντιστάθµιση

•Η PMD είναι δύσκολο να αντισταθµιστεί λόγω της χρονικά µεταβαλλόµενης φύσης της.•Οι διαδιδόµενοι παλµοί χωρίζονται σε δύο κάθετες πολωτικά συνιστώσες.

•Η γρήγορη συνιστώσα καθυστερείται•Ηλεκτρική ανάδραση απαιτείται για τη συνεχή παρακολούθηση της πόλωσης

•Σε WDM συστήµατα απαιτείται µία διάταξη ανά µήκος κύµατος καθώς η PMD είναι ισχυράεξαρτώµενη από το µήκος κύµατος.

ΜηΜη γραµµικάγραµµικά φαινόµεναφαινόµενα

Κατηγορίες µη-γραµµικών φαινοµένων

1. Φαινόµενα λόγω σκέδασης• Εξαναγκασµένη Σκέδαση Brillouin• Εξαναγκασµένη σκέδαση Raman

2. Φαινόµενα λόγω εξάρτησης του δείκτη διάθλασης από το φαινόµενο Kerr• Αυτοδιαµόρφωση φάσης (self-phase modulation)• Ετεροδιαµόρφωση φάσης (cross-phase modulation)• Μίξη τεσσάρων κυµάτων (four-wave mixing)


Ενεργός διατοµή και ενεργό µήκος

ΕνεργόΕνεργό µήκοςµήκος ((effective length): effective length): ΤαΤα µηµη--γραµµικάγραµµικά φαινόµεναφαινόµενα είναιείναισηµαντικάσηµαντικά όσοόσο ηη ισχύςισχύς τουτου σήµατοςσήµατος είναιείναι σηµαντικήσηµαντική


Εξαναγκασµένη Σκέδαση Brillouin

• Οφείλεται στη σκέδαση φωτός από ακουστικά κύµατα

• To φως οπισθοσκεδάζεται (θ=π)

• ∆ιατήρηση ενέργειας και ορµής

• Μεταφορά ενέργειας στη συχνότητα

Εξισώσεις που διέπουν τη διεργασία


Εξαναγκασµένη Σκέδαση Brillouin

ΤοΤο φαινόµενοφαινόµενο έχειέχει στενόστενό φάσµαφάσµα απολαβήςαπολαβής


Εξαναγκασµένη Σκέδαση Brillouin-αντιµετώπιση

ΠιθανοίΠιθανοί τρόποιτρόποι αντιµετώπισηςαντιµετώπισης τουτου SBS SBS

1.1. ∆ιατήρηση∆ιατήρηση τηςτης ισχύοςισχύος σεσε επίπεδαεπίπεδαχαµηλότεραχαµηλότερα απόαπό τοτο κατώφλικατώφλι τουτουSBSSBS

2.2. ΜείωσηΜείωση τηςτης απόστασηςαπόστασης µεταξύµεταξύ τωντωνενισχυτώνενισχυτών

3.3. ∆ιεύρυνση∆ιεύρυνση τουτου φάσµατοςφάσµατος τουτουεκπεµπόµενουεκπεµπόµενου σήµατοςσήµατος

4.4. ΧρήσηΧρήση σχηµάτωνσχηµάτων διαµόρφωσηςδιαµόρφωσηςκατάκατά φάσηφάση


Εξαναγκασµένη Σκέδαση Raman

• Σκέδαση του φωτός από µοριακές δονήσεις

• To φως που σκεδάζεται µπορεί να κινηθεί προς τις δύο κατευθύνσεις

• Μεταφορά ενέργειας σε χαµηλότερες συχνότητες

Εξισώσεις που διέπουν τη διεργασία



• ∆ιεργασία µε απολαβή ευρέως φάσµατος

• Εµφανίζει µεγάλο κατώφλι ισχύος (1W)

• Αλλοίωση των σηµάτων σε διάδοση WDM



• H διεργασία µπορεί να αξιοποιηθεί για την οπτική ενίσχυση σηµάτων WDM


Εξαναγκασµένη Σκέδαση Raman-Αντιµετώπιση

Πιθανοί τρόποι αντιµετώπισης

1. Μείωση των καναλιών σε ένα σύστηµα

2. ∆ιατήρηση της ισχύος κάτω από το κατώφλι SRS

3. ∆ιάδοση σε ίνα µη-µηδενικής διασποράς


Φαινόµενο Kerr – διάδοση σε µη γραµµικό µέσο

1. Φαινόµενο Kerr → Εξάρτηση του δείκτη διάθλασης από την ισχύ

2. Εµφάνιση µίας σειράς φαινοµένων

Αυτοδιαµόρφωση φάσης (self-phase modulation, SPM)

Ετεροδιαµόρφωση φάσης (cross-phase modulation, XPM)

Μίξη τεσσάρων κυµάτων (four-wave mixing, FWM)ΣεΣε WDM WDM συστήµατασυστήµατα


Αυτοδιαµόρφωση φάσης (SPM)

∆ιαµόρφωση του δείκτη διάθλασης οδηγεί σε διαµόρφωση της φάσης του διαδιδόµενουσήµατος

ΣταθεράΣταθερά διάδοσηςδιάδοσης

ΜηΜη γραµµικόςγραµµικός συντελεστήςσυντελεστής

ΜηΜη γραµµικήγραµµική ολίσθησηολίσθηση τηςτης φάσηςφάσης


Αυτοδιαµόρφωση φάσης (SPM)

∆ιαµόρφωση του δείκτη διάθλασης οδηγεί σε διαµόρφωση της φάσης του διαδιδόµενουσήµατος

Συνεπώς

1. Επιβάλλονται στιγµιαίες µεταβολές της κεντρικής συχνότητας (frequency chirping)

2. ∆ιευρύνεται το φάσµα του διαδιδόµενου σήµατος

3. Γίνεται πιο ευάλωτο στη χρωµατική διασπορά

effNL L

dtdPγ

dtdφ∆f ==


Ετεροδιαµόρφωση φάσης (XPM)

• O δείκτης διάθλασης που «βλέπει» ένα κύµα εξαρτάται και από την ισχύ των άλλωνκαναλιών (συστήµατα WDM)

• Ο µη-γραµµικός δείκτης διάθλασης για δύο κανάλια

• Η µη-γραµµική ολίσθηση φάσης για πολλά κανάλια στην ίδια πόλωση

• Το φαινόµενο XPM επιβάλλει τη µη-γραµµική σύζευξη µεταξύ των WDM καναλιών


Ολίσθηση φάσης και διασπορά

ΗΗ διεύρυνσηδιεύρυνση φάσµατοςφάσµατος είναιείναι µεγαλύτερηµεγαλύτερη σεσεοπτικέςοπτικές ίνεςίνες µεµε µικρότερηµικρότερη διασποράδιασπορά

ΑλλάΑλλά ηη χρονικήχρονική διεύρυνσηδιεύρυνση είναιείναι µεγαλύτερηµεγαλύτερησεσε οπτικέςοπτικές ίνεςίνες µεµε µεγαλύτερηµεγαλύτερη διασποράδιασπορά

ΓιαΓια WDM WDM ηη χρυσήχρυσή τοµήτοµή είναιείναι οπτικέςοπτικές ίνεςίνες NZNZ--DSF DSF πουπου συνδυάζουνσυνδυάζουν

1.1. ΧαµηλήΧαµηλή διασποράδιασπορά γιαγια µείωσηµείωση τηςτης χρονικήςχρονικής διεύρυνσηςδιεύρυνσης

2.2. ΜηΜη µηδενικήµηδενική διασποράδιασπορά γιαγια µείωσηµείωση τηςτης φασµατικήςφασµατικής διεύρυνσηςδιεύρυνσης


Μίξη τεσσάρων κυµάτων (FWM)

• Η µίξη τεσσάρων κυµάτων µετατρέπει φωτόνια από ένα η δύο κύµατα σε δύο νέεςσυχνότητες

• ∆ιατήρηση ενέργειας

• Εκφυλισµένη µίξη τεσσάρων κυµάτων

• Προσαρµογή φάσης• Η µίξη τεσσάρων κυµάτων γίνεται σηµαντική σε συστήµατα DWDM µε χαµηλή

διασπορά


Μίξη τεσσάρων κυµάτων (FWM)

2

2

2

3 effkjieff

ijkijkijkijk LPPP

cAdnω

nP ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

ΗΗ ισχύςισχύς στηστη νέανέα συχνότητασυχνότητα

⎩⎨⎧

≠=

=ji,,ji,

dijk 63

ΠΠ..χχ. . γιαγια PP11=P=P22=P=P33=1mW, =1mW, AAeffeff=50=50µµm2, nm2, n22=3x10=3x10--88µµmm22/W, L=20km/W, L=20km→→PP123123=9.5=9.5µµW.W.

nnijkijk είναιείναι ηη απόδοσηαπόδοση πουπου µειώνεταιµειώνεται σεσε συνθήκεςσυνθήκες µεγάληςµεγάλης διασποράςδιασποράς


Επίδραση FWM στη διάδοση

Συµπέρασµα: Η επίδραση του FWM είναι ισχυρή

1. Για µεγάλες τιµές ισχύος

2. Για µικρή διασπορά

3. Για µικρή απόσταση µεταξύ των καναλιών


Εφαρµογές του FWM

• Παραµετρική ενίσχυση

• Αποπολυπλεξία OTDM καναλιών

• Μετατροπή µήκους κύµατος

• Γένεση υπερσυνεχούς φάσµατος -φασµατοσκοπία


Τύποι σύγχρονων οπτικών ινών

•Corning SMF-28 ZD = 1.31 µm, D (1.55 µm) = 17 ps/(km-nm), S = 0.09 ps/(km-nm2), α = 0.21 dB/km, Aeff = 60 µm2, Dp > 0.2 ps/km.

•Lucent TrueWave RS ZD = 1.45 µm, D (1.55 µm)= 4.4 ps/(km-nm), S = 0.04 ps/(km-nm2), α = 0.205 dB/km, Aeff = 55 µm2, Dp < 0.05 ps/km.

•Corning LEAF ZD = 1.50 µm, D (1.55 µm) = 4.2 ps/(km-nm), S = 0.085 ps/(km-nm2), α = 0.21 dB/km, Aeff = 72 µm2, Dp < 0.07 ps/km.

•Lucent AllWave ZD = 1.31 µm, D (1.55 µm) = 17 ps/(km-nm), S = 0.09 ps/(km-nm2), α = 0.19 dB/km, Aeff = 80 µm2, Dp < 0.05 ps/km.

ΒασικέςΒασικές παράµετροιπαράµετροι1.1. D (D (συντελεστήςσυντελεστής διασποράςδιασποράς))2.2. S S ((κλίσηκλίση τηςτης διασποράςδιασποράς))3.3. AeffAeff ((ενεργόςενεργός διατοµήδιατοµή –– συνδέεταισυνδέεται µεµε τατα µηµη--γραµµικάγραµµικά φαινόµεναφαινόµενα))4.4. DpDp ((συντελεστήςσυντελεστής PMD)PMD)

ΣχεδίασηΣχεδίαση συστήµατοςσυστήµατος διάδοσηςδιάδοσης

Επίδραση διατάξεων στις επιδόσεις ενός συστήµατος διάδοσης κατά WDM

Ανάλυση µε βάση την παράµετρο επιβάρυνσης ισχύος (power penalty)

Ως γνωστό


Επιβάρυνση ισχύος: Ορίζεται ως ο λόγος του παράγοντα Q πριν και µετά τηνεπιβάρυνση

ΜετάΜετά τηντην επιβάρυνσηεπιβάρυνση

ΠρινΠριν τηντην επιβάρυνσηεπιβάρυνση


Παράµετροι σχεδίασης ποµπών

•• ΙσχύςΙσχύς εξόδουεξόδου (1(1--1010mWmW))•• ΚαταστολήΚαταστολή πλευρικώνπλευρικών τρόπωντρόπων•• ΤύποςΤύπος διαµόρφωσηςδιαµόρφωσης ((NRZNRZ--OOK, RZOOK, RZ--OOK, NRZOOK, NRZ--DPSK, RZDPSK, RZ--DPSK)DPSK)•• ΣχετικόςΣχετικός θόρυβοςθόρυβος έντασηςέντασης ((RRΙΝΙΝ))•• ΣταθερότηταΣταθερότητα καικαι ακρίβειαακρίβεια µήκουςµήκους κύµατοςκύµατος))

•• ΓιαΓια παράδειγµαπαράδειγµα τοτο µήκοςµήκος κύµατοςκύµατος σεσε DFB DFB πηγέςπηγές αλλάζειαλλάζει κατάκατά 0.1 nm/0.1 nm/°°C C •• ΤοΤο µήκοςµήκος κύµατοςκύµατος µπορείµπορεί νανα µεταβάλλεταιµεταβάλλεται καικαι λόγωλόγω γήρανσηςγήρανσης


Παράµετροι σχεδίασης ποµπών

ΛόγοςΛόγος σβέσηςσβέσης ((γιαγια συστήµατασυστήµατα OOK)OOK)

H ITU H ITU προτείνειπροτείνει τιµέςτιµές τουτου r r µεγαλύτερεςµεγαλύτερες τωντων 1010dBdB


Παράµετροι σχεδίασης δεκτών

•• ΕυαισθησίαΕυαισθησία τουτου δέκτηδέκτη ((ισχύςισχύς πουπου απαιτείταιαπαιτείται γιαγια δεδοµένοδεδοµένο BER BER σεσε δεδοµένοδεδοµένορυθµόρυθµό))

•• ΠαράµετροςΠαράµετρος υπερφόρτωσηςυπερφόρτωσης: : ΜέγιστηΜέγιστη αποδεκτήαποδεκτή ισχύςισχύς στηνστην είσοδοείσοδο τηςτης φωτοδιόδουφωτοδιόδου


Οπτικοί ενισχυτές

•• EDFAEDFA ((CC--band band →→15301530--1565nm, L1565nm, L--band band →→15651565--1625nm)1625nm)•• RamanRaman•• SOASOA•• ΠαραµετρικοίΠαραµετρικοί ενισχυτέςενισχυτές

ΟιΟι δύοδύο πρώτεςπρώτες κατηγορίεςκατηγορίες χρησιµοποιούνταιχρησιµοποιούνται ωςως ενισχυτέςενισχυτές γραµµήςγραµµής


EDFA

Κύριες ατέλειες

•• ΠαραγωγήΠαραγωγή θορύβουθορύβου ASEASE•• ΦασµατικήΦασµατική ανοµοιοµορφίαανοµοιοµορφία τηςτης απολαβήςαπολαβής•• ΗΗ απολαβήαπολαβή κορένεταικορένεται σεσε υψηλέςυψηλές τιµέςτιµές ισχύοςισχύος

ΟξύνεταιΟξύνεται γιαγια πολλούςπολλούς EDFA EDFA ενεν σειράσειρά


EDFA

Αντιµετώπιση της ανοµοιόµορφης απολαβής

1. Προέµφαση – Ανισοµερής ισχύς των καναλιών

2. Χρήση ειδικών φίλτρων για την εξίσωση της απολαβής (Chirped – Fiber Bragg gratings)


EDFA

Επίδραση του θορύβου αυθόρµητης εκποµπής

1. Ο ASE είναι αθροιστικός θόρυβος και συσσωρεύεται

( )1−= GhfnS spASE ∆f*S*NPOSNRASE

=

ΣυνήθειςΣυνήθεις τιµέςτιµές εικόναςεικόνας θορύβουθορύβου: 4: 4--77dBdB


EDFA

Επιβάρυνση ισχύος

ΠΠ..χχ. PP= 13.3 . PP= 13.3 dBdB γιαγια G = 20 G = 20 dBdB, PP= 5.9 , PP= 5.9 dBdB forfor G = 10 G = 10 dBdB

ΒασικόΒασικό συµπέρασµασυµπέρασµα: : ΗΗ µείωσηµείωση τηςτης απολαβήςαπολαβής τωντων ενισχυτώνενισχυτών ((µικρότερηµικρότερηαπόστασηαπόσταση µεταξύµεταξύ τουςτους) ) µειώνειµειώνει καικαι τηντην επιβάρυνσηεπιβάρυνση ισχύοςισχύος ειςεις βάροςβάρος τουτου

κόστουςκόστους τηςτης ζεύξηςζεύξης

ΙδανικήΙδανική περίπτωσηπερίπτωση: : G=1, G=1, κατανεµηµένηκατανεµηµένη ενίσχυσηενίσχυση →→ ΕνίσχυσηΕνίσχυση RamanRaman


Υβριδικά σχήµατα EDFA+Raman

Επιτυγχάνουν τη µείωση του PP χωρίς την αύξηση των EDFAs


Φαινόµενα διαφωνίας

ΑλληλεπίδρασηΑλληλεπίδραση µεταξύµεταξύ καναλιώνκαναλιών σεσε WDM WDM συστήµατασυστήµατα

ΟφείλονταιΟφείλονται σεσε διαρροέςδιαρροές σηµάτωνσηµάτων στοστο εσωτερικόεσωτερικό διατάξεωνδιατάξεων πολυπλεξίαςπολυπλεξίας --αποπολυπλεξίαςαποπολυπλεξίας

••∆ιακαναλική∆ιακαναλική διαφωνίαδιαφωνία: : ΤοΤο σήµασήµα καικαι ηη διαφωνίαδιαφωνία έχουνέχουν διαφορετικάδιαφορετικά µήκηµήκηκύµατοςκύµατος



••ΕνδοκαναλικήΕνδοκαναλική διαφωνίαδιαφωνία: : ΤοΤο σήµασήµα καικαι ηη διαφωνίαδιαφωνία έχουνέχουν τοτο ίδιοίδιο µήκοςµήκος κύµατοςκύµατος



ΣενάριοΣενάριο χειρότερηςχειρότερης περίπτωσηςπερίπτωσης

ΣυµφωνίαΣυµφωνία πόλωσηςπόλωσης καικαι ασυµφωνίαασυµφωνία φάσηςφάσης µεταξύµεταξύ σήµατοςσήµατος καικαι διαφωνίαςδιαφωνίας


Φαινόµενα διαφωνίας – Επιβάρυνση ισχύος

ΟρισµόςΟρισµός διαφωνίαςδιαφωνίας

ΑυξάνειΑυξάνει µεµε τοντον αριθµόαριθµό τωντων ενεν σειράσειρά στοιχείωνστοιχείων πολυπλεξίαςπολυπλεξίας--αποπολυπλεξίαςαποπολυπλεξίας


Φαινόµενα διαφωνίας – Επιβάρυνση ισχύος

ΠαράδειγµαΠαράδειγµα


Φαινόµενα διαφωνίας – Συστήµατα διπλής κατεύθυνσης

ΦυσικάΦυσικά ηη χρήσηχρήση τουτου ίδιουίδιου µήκουςµήκους κύµατοςκύµατος δενδεν είναιείναι απαγορευµένηαπαγορευµένη

ΠρακτικάΠρακτικά δενδεν είναιείναι εφικτήεφικτή γιατίγιατί οιοι οπισθοσκεδάσειςοπισθοσκεδάσεις µπορούνµπορούν νανα προκαλέσουνπροκαλέσουνενδοκαναλικήενδοκαναλική διαφωνίαδιαφωνία. .

ΤελικάΤελικά ηη χρήσηχρήση άλλουάλλου µήκουςµήκους κύµατοςκύµατος οδηγείοδηγεί σεσε διακαναλικήδιακαναλική διαφωνίαδιαφωνία


Αντιµετώπιση διαφωνίας

1.1. ΒελτίωσηΒελτίωση τηςτης αποµόνωσηςαποµόνωσης τωντων διατάξεωνδιατάξεων πολυπλεξίαςπολυπλεξίας--αποπολυπλεξίαςαποπολυπλεξίας((χρήσηχρήση πολλώνπολλών ενεν σειράσειρά φίλτρωνφίλτρων))

2.2. ΧρήσηΧρήση τεχνικώντεχνικών εκµηδένισηςεκµηδένισης τηςτης διαφωνίαςδιαφωνίας

∆ίκτυαΟπτικώνΕπικοινωνιώνcgi.di.uoa.gr/~abogris/presentation1.pdf ·...

Documents