Workshop “Futuro das Comunicações Ópticas” Campinas, 18 de outubro de 2007 Sistemas com Taxas de 40 Gb/s Mônica de Lacerda Rocha Escola de Engenharia de

Workshop “Futuro das Comunicações Ópticas”Campinas, 18 de outubro de 2007

Sistemas com Taxas de 40 Gb/s

Mônica de Lacerda RochaEscola de Engenharia de São CarlosDepartamento de Engenharia ElétricaUniversidade de São [email protected]

Workshop “Futuro das Comunicações Ópticas” – Sistemas com Taxas de 40 Gb/[email protected] – Outubro / 2007

Sumário

Introdução Pesquisa

Classificação dos Formatos de Modulação Tecnologias de Modulação Rede Óptica com Formatos de Modulação

Avançados Mercado

Testes de Campo Operação Comercial

Lab 40Gb/s (CPqD) & LAPTOP (USP) Conclusão


Sumário



Avançados Mercado




Introdução

Comparação entre as várias soluções tecnológicas


Introdução

Sistemas de Comunicações Ópticas Solução ideal para redes, com fio, de alta

capacidade Mas... por que aumentar o alcance dos

sistemas e a capacidade de transporte WDM agregado? Aumento crescente do volume de serviços de

dados e da demanda por banda Porém... este aumento deve ser atendido

comcom redução do custo por bit transmitidoredução do custo por bit transmitido


Introdução

Redução de custo em sistemas WDM 1. Compartilhamento de componentes ópticos

entre muitos (ou todos) canais Exemplos: fibra óptica, amplificadores ópticos,

compensadores de dispersão... A operação destes componentes em janelas espectrais

limitadas justifica a aproximação entre os canais, com a taxa líquida de informação por canal sendo definida como eficiência espectral do sistema (b/s/Hz) (SE: spectral efficiency), também conhecida como densidade espectral de informação.

Ex.: Para um sistema com 40 Gb/s (ou 42,7 Gb/s, para acomodar 7% de overhead para FEC) por canal WDM (100 GHz de espaçamento no grid ITU) SE = 0,4 b/s/HzSE = 0,4 b/s/Hz


Introdução

Redução de custo em sistemas WDM 2. Aumento da taxa de bits por canal

Maturidade da tecnologia optoeletrônica com volume de produção razoável

Fator “4” no aumento da taxa pode corresponder a um fator “2,5” no aumento do custo do transponder

4 x B pode resultar numa economia de 40 % no custo do transponder

Motivação para desenvolvimento da tecnologia de 40 Gb/s

Em combinação com novas tecnologias para filtros estreitos (grid de 50 GHz ITU), já foram demonstrados sistemas WDM com SE = 0,8 b/s/Hz

Sistemas de 40 Gb/s são disponíveis comercialmente desde 2002


Introdução

Redução de custo em sistemas WDM 3. Expansão das funcionalidades de

rede no domínio óptico: redes roteadas opticamente (reconfiguráveis)

(Reconfigurable) Optical Add-Drop Multiplexer – (R)OADM

Optical Cross Connect (OXC)


Introdução

Tecnologias essenciais à promoção de alto SE em redes de transporte, de alta capacidade, opticamente roteadas Componentes ópticos de baixo custoComponentes ópticos de baixo custo

Incluindo fibra transmissora, dispositivos para compensação de dispersão e elementos para chaveamento/roteamento óptico, minimizam a necessidade de amplificação óptica e reduzem o ruído de amplificação associado

Amplificadores ópticos de baixo ruídoAmplificadores ópticos de baixo ruído (ex. Raman distribuído) Reduzem o ruído acumulado e o ruído de

amplificação associado Fibras ópticas avançadasFibras ópticas avançadas

Reduzem distorções por não-linearidades e permitem o lançamento de sinais mais potentes

FEC (FEC (Forward Error CorrectionForward Error Correction)) Permite operação com alta taxa de erro (BER, bit error ratio), o que

minimiza as exigências de alta relação sinal ruído (OSNR) no receptor

Formatos de Modulação AvançadosFormatos de Modulação Avançados Usados para aumentar a resistência do sinal a efeitos de ruído,

características de propagação da fibra e filtragem em cascata.


Introdução

Maioria dos sistemas ópticos em operação Transponders projetados para operação em

multigigabit/segundo/canal Eletrônica (RF) e optoeletrônica de banda

larga (de poucos kHz a dezenas de GHz) Modulação binária da intensidade da luz, na

transmissão, e foto-detecção quadrática, na recepção

Demodulação coerente, técnicas de equalização eletrônica, FEC, ... são pouco usados


Introdução

Transponders dos sistemas ópticos mais modernos (a partir de 2000) Eletrônica e optoeletrônica de alta velocidade

Processamento eletrônico do sinal FEC, sempre, em 10 Gb/s e em 40 Gb/s MLSE (Maximum-Likelihood Sequence-Stimator) Pré-distorção controlada do sinal, em 10 Gb/s Detecção coerente

Informação da fase óptica Formatos Avançados: além da modulação de

intensidade e fase “OOK” (on-off key) Modulação de fase multinível Modulação de resposta parcial, etc.


Sumário



Avançados Mercado

Trials Operação Comercial

Conclusão


Classificação dos Formatos de Modulação

Atributos e Critérios Quantidade física usada para

representar o dado binário transmitido Intensidade, fase e polarização

Característica de modulação auxiliar usada para melhorar as propriedades de transmissão

Ex.: modulação pulsada e chirp



Atributos físicos do campo óptico numa fibra monomodo Intensidade Fase (incluindo freqüência) Polarização

Complexidade: codificação do tipo Pol-SK (polarization shift keying) é pouco explorada

Mas... o grau de liberdade de polarização pode ser usado para melhorar as propriedades de propagação e/ou para melhorar a eficiência espectral


Pseudo-Multi-nível


Modulação de Intensidade

Binária Multinível Codificação correlativa

Sem Memória Com Memória

Sem chirp Com chirpOOK

M-ASK

NRZ RZ

VSB/SSB

NRZ RZ

C-NRZ, DST

CRZ, ACRZ

CSRZ, VSB-CSRZ

Formatos APResposta Parcial

‘PSBT’‘PASS’‘CAPS’

AMI‘DCS’

DB

Ref. [1]

ACRZ: Alternate-chirp return-to-zero AMI: Alternate-mark inversion AP: Alternate-phase CAPS: Combined amplitude phase shift C-NRZ: Chirped nonreturn-to-zero CRZ: Chirped return-to-zero CSRZ: Carrier-supressed return-to-zero DB: Duobinary

DCS: Duobinary carrier suppressed DST: Dispersion-supported transmission M-ASK: Multilevel amplitude shift keying NRZ: Nonreturn to zeroOOK: on/off keying PASS: Phased amplitude shift keying PSBT: Phase-shaped binary transmission SSB: Single side band VSB: Vestigial side band



Modulação de Fase (Diferencial)

Binária MultinívelSem Memória

NRZ RZ

DPSK

NRZ RZ

DQPSK

DPSK: Differential phase shift keying

DQPSK: Differential quadrature phase shift keying

Ref. [1]


Modulação de Intensidade

Freqüência Freqüência Freqüência Freqüência



Esp

ectr

o Ó

ptic

oE

spec

tro

Ópt

ico

Esp

ectr

o Ó

ptic

o

Esp

ectr

o Ó

ptic

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spec

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Ópt

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Esp

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spec

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Ópt

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Esp

ectr

o Ó

ptic

o

Esp

ectr

o Ó

ptic

oE

spec

tro

Ópt

ico

Esp

ectr

o Ó

ptic

o

Mini-Curso 7 – Formatos de Modulação para Sistemas de Transmissão Óptica [email protected] – Agosto / 2006

Ref. [1]


Modulação de Fase Diferencial




Esp

ectr

o Ó

ptic

oE

spec

tro

Ópt

ico

Esp

ectr

o Ó

ptic

o

Esp

ectr

o Ó

ptic

oE

spec

tro

Ópt

ico

Esp

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ptic

o

Esp

ectr

o Ó

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oE

spec

tro

Ópt

ico

Esp

ectr

o Ó

ptic

o

Esp

ectr

o Ó

ptic

oE

spec

tro

Ópt

ico

Esp

ectr

o Ó

ptic

oMini-Curso 7 – Formatos de Modulação para Sistemas de Transmissão Óptica

[email protected] – Agosto / 2006

Ref. [1]



Tamanho do Alfabeto de Símbolos Sinalização multi-nível: mais de dois símbolos no

alfabeto de símbolos Sinalização multi-nível sem memória

Permite que log2(M) bits sejam codificados em M símbolos, e então transmitidos a uma taxa reduzida de símbolos (R/log2(M), onde R é a taxa de bits

Modulação sem memória: o símbolo associado independe do símbolo enviado antes ou depois.

Demonstrações de M-ASK ainda não comprovaram suas vantagens

Alta penalidade da sensibilidade do receptor (back-to-back) em comparação a OOK

DQPSQ: promissor



Sinalização multinível com memória Todos os símbolos são transmitidos à taxa de bits

O grau de liberdade ganho por se usar um alfabeto de símbolos aumentado é explorado para formatar o espectro e melhorar a tolerância a problemas de propagação introduzindo-se memória no esquema de modulação (também conhecido como código de linha)

Formato de Modulação de Dados Pseudo-Multinível Mais de 2 símbolos são usados para representar um

único bit, e se a associação do símbolo redundante a bits transmitidos independe dos dados

CSRZ (Carrier-supressed return-to-zero): formato pseudo-multinível mais fácil de ser gerado

A informação é codificada nos níveis de intensidade {0,1}, mas a fase muda de a cada bit, independente da informação



Formato de Modulação de Dados com Codificação Correlativa

A associação de símbolos depende da informação transmitida

Resposta Parcial: mais importante sub-categoria DB (Duobinário) Óptico: o formato de resposta

parcial mais importante CSRZ: informação é codificada pelos níveis de

intensidade {0,1}, mas as mudanças na fase ocorrem apenas para bits 1 (um) separados por um número ímpar de bits 0 (zero). Esta correlação entre mudanças de fase auxiliares e codificação da informação é característica de formatos de resposta parcial.


Modulação Pulsada (RZ x NRZ) RZ: a informação é impressa na intensidade, fase ou polarização

de pulsos ópticos A intensidade do pulso “retorna a zero” dentro de cada slot de bit

NRZ: permite intensidade óptica constante por vários bits consecutivos

E R R R R R r R R R R


Ref. [1]

Non return-to-zero (NRZ) Return-to-zero (RZ)

Inte

nsi

dad

e

Inte

nsi

dad

e

Inte

nsi

dad

e

Inte

nsi

dad

e

Modula

ção d

e

Inte

nsi

dade

Modula

ção

de F

ase

1 1 0 1 1 1 0 1

NRZ-OOK RZ-OOK

NRZ-DPSK

1 1 0 1 1 1 0 1

RZ-DPSK


Sumário



Avançados Mercado




Tecnologias de Modulação

Modulação Indireta ou Externa EAM

Mudança da quantidade de luz absorvida com aplicação de campo elétrico

MZM Mudança do

comprimentodo caminho óptico com a aplicação de campo elétrico

Perda por inserçãofinita (6 – 7 dB) 1550 1551 1552 1553 1554 1555

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

Modulador on Modulador off

Potê

nci

a (

dB

m)

Comprimento de onda (nm)



EAM: princípio da absorção Zero bias Sinal RF de

baixa voltagem Baixo chirp

(residual, negativo)

Alta velocidadede operação

Menor dependência com a polarização Integração com laser DFB

Ref.: http://www.nd.edu/~gsnider/EE698A/Rajkumar_opt_mod.pdf



MZM: princípio da interferência Bias > zero Sinal elétrico (RF) de mais alta voltagem Baixo (ou zero) chirp Alta velocidade de operação Dependência com a polarização Fácil integração O O O O O O

Entrada Saída

Fibra PMF

Bias RF

Impedância

Strip LinesGuias ópticos, difundidos em cristal

(em geral de LiNbO3 )

Fibra SMF



Funções de Transmissão EAM versus MZM

Ref. [1]

~2V

0

-10

-20

Voltagem de RF (Driving) Diferença de Voltagem (V)

Transmissão de Potência [dB] Transmissão de Potência [%]

VV100

0

in outV1 (t)

V2 (t)



Diferentes formas de aplicar o sinal RF no MZM resultam em diferentes formatos de modulação

MODULADOR

ONDA CONTÍNUADE LUZ

DADO ELÉTRICO LUZ MODULADA


Sumário



Avançados Mercado




Rede Óptica com Formatos de Modulação Avançados

Classificação dos Sistemas WDM

Sistema Distância [km]

Acesso

Metro

Regional

Longo-alcance

Ultra longo-alcance

< 100

< 300

300 – 1.000

1.000 – 3.000

> 3.000


Rede Óptica com Formatos de Modulação Avançados Como os formatos de modulação podem ajudar a

combater as limitações encontradas em redes WDM opticamente roteadas e de alta eficiência espectral? Simultaneamente, eles têm que ser

Resistentes ao ruído gerado nos amplificadores ópticos e serem tolerantes, dentro de banda de transmissão, às dispersões cromáticas e de modo de polarização

Robustos às não-linearidades da fibra e às imprecisões dos mapas de dispersão

Tolerantes às filtragens em cascata, devido às cascatas de OADM

De banda estreita para permitir a alta eficiência espectral


Rede Óptica com Formatos de Modulação Avançados Amplificação Óptica

Concentrada Amplificador a Fibra Dopada Amplificador a Semicondutor Amplificador Paramétrico Espaçamento de 80 a 100 km: sistemas de longo

alcance terrestres Espaçamento de 40 a 60 km: sistemas submarinos

Distribuída Amplificador Raman

Independente do esquema de amplificação, e diferentemente dos amplificadores de RF, a amplificação óptica exibe ganho constante ao longo do espectro de um canal WDM, mesmo em taxas altas (≥ 40 Gb/s)

Maior impacto: geração de ruído

Laser Detector?


Emissão Espontânea Amplificada (ASE) Se múltiplos amplificadores são concatenados

periodicamente para compensação de perdas, a ASE se acumula no sistema e é capturada pela relação sinal ruído óptica, OSNR, que vai sendo degradada a cada amplificador ao longo do caminho óptico

A OSNR é definida como a potência média do sinal dividida pela potência de ASE, medidas nas duas polarizações e com uma referência de banda óptica de 12,5 GHz (correspondente à resolução típica de 0,1nm, @1550 nm, normalmente usada nos analisadores de espectro ópticos, OSAs).



Rede Óptica com Formatos de Modulação Avançados Na conversão de um sinal óptico em elétrico, S(t),

num receptor com detecção quadrática, o campo da ASE, N(t) bate como o campo do sinal óptico, E(t):

o primeiro termo (à direita) representa o sinal elétrico desejado

o segundo e o terceiro termos representam, respectivamente, os batimentos (beat-noise) ASE-ASE e sinal-ASE.

A dependência da potência do sinal, revelada no termo de batimento sinal-ASE, não é tipicamente encontrada em microondas, mas é comum em comunicações ópticas

tNtEtNtEtNtEtS *222Re2


Em receptores de sistemas ópticos, os dois termos de batimento de ruído dominam os outros termos de ruído (ex.: ruído térmico) O desempenho de um receptor limitado

por batimento de ruído é caracterizado pela OSNR requerida (OSNRreq), que é a OSNR necessária para se obter uma específica BER.



A tabela abaixo sumariza as principais características do formatos de modulação discutidos. Dados de simulação:

Taxa de transmissão de dados de 42,7 Gb/s (OSNRreq @ BER=10-3) Mux e Demux: super Gaussiana de segunda ordem, banda 3-dB de 85GHz

(grid 100GHz ITU) Eletrônica do receptor: filtro Bessel passa-baixa de quinta ordem, com

30GHz de banda Características não-ideais dos componentes (como ondulações de atraso de

grupo nos filtros, offset de freqüência) são desprezadas. O O O P P P

´ ´p

´

Formatos de Modulação

Complexidade do Tx

Complexidade do Rx

DC

Fibra transmissora


Ref. [1]

DGD: Differential Group DelayDC: Dispersão Cromática



Tipos de Distorções Não Lineares

Intra-canal

Sinal-Sinal Sinal-Ruído

SPM

SPM: pulso

isolado

IXPM IFWM

Ruído de fase não linear

Amplificação Paramétrica

MISPM induzido


Inter-canal

Sinal-Sinal Sinal-Ruído

Não Linearidades

WDM

XPM FWM


XPM induzido




Impacto em sistemas WDM

Taxa de bit por canal (Gb/s) 2,5 10 40 160D

ispers

ão d

a fi

bra

(p

s/(n

m.k

m)

20

15

10

5

0

NZ

DF

STD

SM

F

0,025 0,1 0,4Eficiência espectral (bit/s/Hz)

Formato de Modulação OOK

NRZRZ

XPM SPM IXPM IFWM

FWM

Ref. [1]


Sumário



Avançados Mercado




Transmissão transoceânica

Infinera Demonstrates Transoceanic 40G Services Over Record 8,477 km - Lab Demo Shows Infinera 40G Solution's Robustness to 65 ps of PMD

SUNNYVALE, CA, Sept. 17, 2007 – Infinera (Nasdaq: INFN) has demonstrated the transmission of 40 Gigabit/second (Gb/s) services over a distance of 8,477 kilometers across a transoceanic network spanning Europe and the US, a record distance for a field trial involving 40 Gb/s services. Infinera believes that this demonstration shows how key Infinera technical innovations can enable service providers to offer new high bandwidth services such as 40 Gb/s or OC-768/STM-256 Packet over SONET (POS) services today, and 100 Gigabit Ethernet (100GbE) in the future, over existing infrastructures with less cost and greater flexibility than the 40 Gb/s solutions offered by traditional WDM providers.

In a separate demonstration at Infinera labs, Infinera demonstrated the successful transmission of 40 Gb/s services over 2,000 kilometers of fiber with extremely high levels of polarization mode dispersion (PMD), to illustrate the viability of Infinera’s 40 Gb/s solution for real-world networks with fibers suffering from high PMD.


Infinera


Austrália

27 de maio de 2007: First live 40Gb/s optical transmission trial completed

Ericsson and Telstra have successfully completed the world's first live network trial for next-generation 40Gb/s optical transmission technology in Australia.

http://pcworld.about.com/od/broadband/First-live-40Gbps-optical-tran.htm


Ericsson - Marconi


Korea


Japão


Coreoptics


Sumário



Avançados Mercado




Mintera - 2007


Coreoptics


Sumário



Avançados Mercado




Projeto KyaTera 03/08323-1 CPqD 40 Gb/s Lab

Projeto KyaTera 06/04588-9LAPTOP

LAPTOP: Laboratory of Advanced Photonic Technology for OPtical communication – EESC-USP


OPTINET Optical

Networking Laboratory

UNICAMPCampinas

Helio Waldman

Transmission Media

Laboratory

PUCCampinas

Marcelo Abbade

MRO Multilaboratory

of Optical Networks

MicrowavesGroup

USP SP

Kleber C. Pinto

Photonics Laboratory

MackenzieSão Paulo

Eunézio de Souza

DYNAMIC DISPERSION COMPENSATION

1st Phase

DISPERSIONCOMPENSATING

GRATINGS

Dr. Mônica L. Rocha(CPqD)

Synergywith Dr. Sergio

Zilio’s (USP SC) group

ELECTRONIC DISPERSION

COMPENSATION

Dr. Miriam R. X. Barros (CPqD)

Fabio D. Simões (CPqD)

Dr. Amilcar C. Cesar(USP SC)

PHYSICAL LAYERPRINCIPAL LABORATORY

40 Gb/sLaboratory

CPqDCampinas

Mônica L. Rocha

LAPCOM Advanced

Laboratory in Cellular and

Optical Communications

UNICAMPCampinas

Evandro Conforti

Optical Communication

Laboratory

UNICAMP Campinas

Hugo Fragnito

Photonic Technology Laboratory

UNICAMPCampinas

Edson Moschim

LARCOM Communications

Network Laboratory

UNICAMPCampinas

Leonardo Mendes

Synergy with GIGA Project

WebLab for Characterizing

Pulse Propagation in a

Real Optical Testbed

USP-SC

Sergio Zilio

Dr. Carlos Ruggiero Dr. Adilson Gonzalga Dr. Amilcar Careli César Dr. Angelo Colombini Dr. Alberto Tannus Dr. André de Angelis Dr. André Muezerie Dr. Ben-Hur V. Borges Dr. Célio Estevan Moron Dr. Edson dos S. Moreira Dr. Gonzalo Travieso Dr. Guilherme M. Sipahi Dr. Hélio C. Guardia Dr. Jan F. W. Slaets Dr. Luciano da Fontoura Costa Dr. Luis Carlos Trevelin Dr. Mateus José Martins Dr. Murilo Araujo Romero Dr. Patricia Magna

LIGHTWAYS São Carlos

Testbed Consortium

USP SC

Carlos Ruggiero

Intermedia

USPICMC SC

Telecom. and Optoelectronics

Lab

USPEESC

GSDR

UFSCARDC

Cybernetic Vision

USPIFSC

Computer Networks and Architecture

USPIFSC

PHYSICAL LAYER

ASSOCIATED LABORATORIES

Computer Vision

USP EESC

Applied Parallel

Processing

USPIFSC

Magnetic

Resonance

USPIFSC

Computational Physics

USPIFSC

Antes da Transição


Synergy with Dr. Tereza Carvalho’s (USP SP), Dr. Carlos Ruggiero’s (USPSC), and Dr. Helio Waldman’s (UNICAMP)

groups

Partnership with Dr. Yunnes Messadeq

(UNESP Araraquara) and Dr. John Canning (Sydney

University - Australia) RAMAN AMPLIFICATIONSynergy with Dr. Hugo

Fragnito’s (UNICAMP) group Synergy with GIGA

Project

HIGH SPEED OPTICAL ACCESS

Dr. Ben-H. Viana Borges(USP SC)

OPTICAL CODE DIVISION MULTIPLE

ACCESS

W(R)PON WAVELENGTH

(ROUTING) PASSIVE OPTICAL NETWORK

OPTICAL PACKET & BURST

SWITCHING


Synergy with Dr. Miriam R.X. Barros’

(CPqD Campinas), Dr. Edson Moschim’s

(UNICAMP), and Dr. Marcelo Abbade’s

(PUC Campinas) groups

OPTINET Optical

Networking Laboratory

UNICAMPCampinas

Helio Waldman

Transmission Media

Laboratory

PUCCampinas

Marcelo Abbade

MRO Multilaboratory

of Optical Networks

MicrowavesGroup

USP SP

Kleber C. Pinto

Photonics Laboratory

MackenzieSão Paulo

Eunézio de Souza

DYNAMIC DISPERSION COMPENSATION

1st Phase continuity

DISPERSIONCOMPENSATING

GRATINGS

Dr. Mônica L. Rocha(USP SC)

Synergywith Dr. Sergio

Zilio’s (USP SC) group

ELECTRONIC DISPERSION

COMPENSATION

Dr. Miriam R. X. Barros (CPqD)

Fabio D. Simões (CPqD)


DISPERSIONCOMPENSATION

WITH PARAMETRIC AMPLIFICATION

AND WAVELENGTH CONVERSION

Dr. Monica L. Rocha(USP SC)

Dr. Hugo Fragnito (UNICAMP)

Dr. Marcelo Abbade(PUCC)

PHYSICAL LAYERPRINCIPAL LABORATORIES

LAPTOP Laboratory of

Advanced Photonic

Technology for OPtical

communication

USP SC

Mônica L. Rocha

MRO Multilaboratory of

Optical Networks

USP SP

Tereza Carvalho

PHYSICAL LAYER

ASSOCIATED LABORATORIES

WebLab for Characterizing

Pulse Propagation in a

Real Optical Testbed

USP-SC

Sergio Zilio

40 Gb/sLaboratory

CPqDCampinas

Claudio Floridia

LAPCOM Advanced

Laboratory in Cellular and

Optical Communications

UNICAMPCampinas

Evandro Conforti

Optical Communication

Laboratory

UNICAMP Campinas

Hugo Fragnito

Photonic Technology Laboratory

UNICAMPCampinas

Edson MoschimFelipe Rudge

LARCOM Communications

Network Laboratory

UNICAMPCampinas

Leonardo Mendes

Synergywith Dr. Ben-H.V.

Borges’s (USP SC) and Dr. Leonardo

Mendes’ (UNICAMP)

groups

OPTICAL FIBER AMPLIFIER WITH

AUTOMATIC GAIN CONTROL

Dr. Claudio Floridia(CPqD)

Julio C. F. de Oliveira(CPqD)

Dr. Aldario Bordonalli(UNICAMP)

REAL TIME NETWORK MONITORING

Dr. Miriam R.X. Barros(CPqD)

Dr. Claudio Floridia(CPqD)

Eduardo Mobilon (CPqD)

Ronaldo F. Silva (CPqD)

Dr. Amauri Lopes(UNICAMP)

Dr. Evandro Conforti(UNICAMP)

SYSTEM SIMULATION TOOL

Dr. Mario Tosi Furtado(CPqD)

Sandro M. Rossi(CPqD)

Dr. Edson Moschim(UNICAMP)

ADVANCED MODULATIONFORMATS



Synergy with Dr. Eunézio Silva’s (Mackenzie SP) and

Dr. Marcelo Abbade’s (PUC Campinas) groups

PHOTONIC CRYSTAL FIBER

Dr. Murilo A. Romero(USP SC)

PHYSICAL ATRIBUTE GROUP 1: INTENSITY

PHYSICAL ATRIBUTE GROUP 2: PHASE

DISPERSION COMPENSATION

Synergywith Dr. Kleber C. Pinto’s (USP SP) and Dr. Evandro

Conforti’s (UNICAMP) groups

40 Gb/s RECEIVER


Dr. Murilo A. Romero

(USP SC)Valentino Corso

(CPqD)




* LIGHTWAYS São Carlos

Testbed Consortium

USP SC

Carlos Ruggiero

Computer Networks and Architecture (USP IFSC)

Computational Physics (USP IFSC)

Cybernetic Vision (USP IFSC)

Applied Parallel Processing (USP IFSC)

Magnetic Resonance (USP IFSC)

Intermedia (USP ICMC)

Telecom. and Optoelectronics Lab (USP EESC)

Computer Vision (USP EESC)

GSDR (UFSCar DC)

LIGHTWAYS * São Carlos

Testbed Consortium

USP SC

Carlos Ruggiero

NEW

+ OTHER NEWSUBMISSIONS

RENEW

Depois da Transição


Propostas

CPqD 40 Gb/s Lab LAPTOP

Phase II – First HalfPhase II – Second

Half1. To improve our web

page in the KyaTera site.

2. To make a collaborative field trial (IFGW-UNICAMP), in the KyaTera network, on dispersion compensation by using parametric amplification.

3. To make a collaborative field trial (PUCAMP) with a WDM beam modulated at 40 Gb/s/ch to demonstrate the operation of an Optical Amplifier AGC Module.

4. To produce, and deposit on the KyaTera site, tutorials on Electro-Absorption and Electro-Optical Modulators (at graduate level; text presentation).

1. To develop a WebLab experiment demonstrating dispersion compensation through optical switching of dispersion compensating modules.

2. To make a collaborative field trial (FEEC-UNICAMP) to demonstrate the operation of a real time eye diagram monitor.

3. To participate of collaborative experiments between Campinas, São Carlos and São Paulo.

4. To demonstrate a WebLab experiment in the TIDIA Workshop (2007).

Phase II – First Half

Phase II – Second Half

1. To create our web page in the KyaTera site.

2. To produce, and deposit on the KyaTera site, tutorials on Photonic Crystal Fiber.

3. To produce, and deposit on the KyaTera site, tutorial on Advanced Modulation Formats.

4. To produce, and deposit on the KyaTera site, tutorial on OCDMA.

1. To participate of collaborative experiments using photonic crystal fibers.

2. To participate of collaborative experiments demonstrating NRZ and RZ technologies.

3. To participate of collaborative experiment on dispersion compensation by parametric amplification.

8. To participate of the assembling of a 40 Gb/s receiver

9. To participate of collaborative experiments on pre-chirping of a 40 Gb/s EAM.


CONT – Salvador, 01/11/2007

O evento: http://www.imoc2007.fee.unicamp.br/cont/index.php Programa

http://www.imoc2007.fee.unicamp.br/cont/programa.php Pesquisa de opinião

http://www.imoc2007.fee.unicamp.br/cont/pesquisa.php

SÃO JOSÉ DOS CAMPOS

SÃO PAULO

RIO DE JANEIRO

PETRÓPOLISCACHOEIRA PAULISTA

NITERÓICAMPINAS

Cont


Sumário



Avançados Mercado




Conclusão

40 Gb/s é uma realidade comercial As pesquisas avançam no sentido

de contornar os problemas causados por dispersão, PMD e ocupação espectral


Conclusão

META: Redes WDM opticamente roteadas, eficientes espectralmente Elevam a capacidade com redução do custo

por bit transportado Avanços recentemente empregados:

amplificação Raman, FEC e esquemas alternativos de modulação

Formatos de Modulação Avançados Potenciais facilitadores Dificuldades: conteúdo espectral, crosstalk,

robustez a filtragem e características de propagação


Conclusão

Conteúdo Espectral Formatos OOK: NRZ é o mais estreito,

seguido pelo CSRZ Formatos de Codificação de Fase: NRZ-

DPSK e 67%RZ-DPSK têm um espectro da ordem do OOK-CSRZ

Formatos de Resposta Parcial: DB é o mais estreito e o mais forte candidato


Conclusão

Crosstalk Técnicas como VSB em NRZ-OOK e pré-

filtragem de CSRZ permitem alta eficiência espectral com baixas penalidades por crosstalk, e ao mesmo tempo permitem o lançamento de um canal vizinho com polarização arbitrária


Conclusão

Robustez a Filtragem DB e NRZ-DPSK: bom desempenho pois

seu conteúdo espectral cabe na banda dos filtros ópticos

CSRZ-OOK é robusto a filtragem, mas seu conteúdo espectral é tal que canais vizinhos têm que ter polarização ortogonal para que se otimize o desempenho

VSB é um candidato promissor


Conclusão

Características de Propagação Um formato de modulação projetado

para alta eficiência espectral propaga-se por distâncias mais curtas do que quando (o mesmo formato) projetado para mais baixa eficiência espectral

Exceção: DB, pois apresenta o menor conteúdo espectral e se beneficia de filtragens intensas. Entretanto, o alcance sistêmico será o mesmo, tanto para alta como para baixa eficiência espectral


Conclusão

Cenário Metropolitano Vários formatos de modulação

avançados têm sido bastante avaliados para Metropolitan Area Networks (MANs) @ 10Gb/s, destacando-se:

LPF-DB: Low-Pass Filter Duobinary (ou PSBT: Phase-Shaped Binary Transmission)

DAF-DB: Delay and Add-Filter Duobinary DSF-DB: Subtract Filter Duobinary AMI: Alternate Mark Inversion


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Lista de Acrônimos ACRZ Alternate-chirp return-to-zero AMI Alternate-mark inversion ASE Amplified spontaneous emission BER Bit-error ratio CD Chromatic dispersion C-NRZ Chirped nonreturn-to-zero CRZ Chirped return-to-zero CSRZ Carrier-suppressed return-to-zero DB Duobinary DCF Dispersion-compensating fiber DCS Duobinary carrier suppressed DFB Distributed feedback laser DGD Differential group delay DI Delay interferometer DM Data modulation DMF Data modulation format DML Directly modulated laser DPSK Differential phase shift keying DQPSK Differential quadrature phase shift keying DST Dispersion-supported transmission EAM Electroabsorption modulator EML Electroabsorption modulated laser EPD Electronic predistortion FEC Forward error correction FM Frequency modulation FWM Four-wave mixing GVD Group velocity dispersion IFWM Intrachannel four-wave mixing ISD Information spectral density ISI Intersymbol interference ITU International telecommunication union IXPM Intrachannel cross-phase modulation

M-ASK Multilevel amplitude shift keying MI Modulation instability MLSE Maximum-likelihood sequence estimator MPI Multipath interference MZM Mach–Zehnder modulator NL Nonlinearity NRD Net residual dispersion NRZ Nonreturn-to-zero NZDF Nonzero dispersion shifted fiber OA Optical amplifier OADM Optical add/drop multiplexer OOK On/off keying OSNR Optical signal-to-noise ratio OXC Optical crossconnect PASS Phased amplitude shift signaling PMD Polarization-mode dispersion Pol-SK Polarization shift keying PSBT Phase-shaped binary transmission PSP Principal state of polarization RDPS Residual dispersion per span RF Radiofrequency ROADM Reconfigurable OADM RX Receiver RZ Return-to-zero SE Spectral efficiency SPM Self-phase modulation SSB Single sideband SSMF Standard single-mode fiber TX Transmitter VSB Vestigial sideband WDM Wavelength division multiplexing XPM Cross-phase modulation

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Workshop “Futuro das Comunicações Ópticas” Campinas, 18 de outubro de 2007 Sistemas com Taxas de 40 Gb/s Mônica de Lacerda Rocha Escola de Engenharia de