Administracin de la Dispersin - PowerPoint PPT Presentation

1 / 44
About This Presentation
Title:

Administracin de la Dispersin

Description:

Existe una gran cantidad de fibra est ndar monomodo instalada alrededor del ... han desarrollado en Fibra Bragg Gratins, compensando la dispersi n a trav s del ... – PowerPoint PPT presentation

Number of Views:78
Avg rating:3.0/5.0
Slides: 45
Provided by: universida84
Category:

less

Transcript and Presenter's Notes

Title: Administracin de la Dispersin


1
Administración de la Dispersión
  • Integrantes
  • Jorge Burgos
  • Loreto Marín

Comunicaciones por Fibra Óptica 2004
2
Índice
  • Introducción
  • Esquemas de Precompensación
  • Técnica de Prechirp
  • Nuevas técnicas
  • Técnicas no lineales
  • Postcompensación
  • Receptor Heterodino
  • Recepción Directa
  • Fibras Compensadoras de Dispersión
  • Filtros Ópticos

3
Índice
  • Fiber Bragg Grating
  • Periodo Uniforme
  • Con Chirping
  • Sistemas Ópticos de Largo Alcance
  • Mapas de Dispersión
  • Sistemas de Alta Capacidad
  • Compensación en Banda Ancha
  • Compensación de Dispersión Variable
  • Dispersión de Alto Orden

4
Introducción
  • Porqué Utilizar Administración de la Dispersión?
  • Dispersión degrada la señal transmitida
    ensanchando los pulsos que se propagan por la
    fibra.
  • Existe una gran cantidad de fibra estándar
    monomodo instalada alrededor del mundo para ser
    operada en los 1.31 mm
  • Actualmente los sistemas operan alrededor de los
    1,55 mm
  • Alta dispersión GVD
  • Gran limitación en las distancias de transmisión
    y en el Bit Rate

5
Introducción
  • Ejemplo
  • El límite de la distancia de transmisión está
    dado por
  • Para un valor típico de b2 -20 ps /km operando
    en 1.55 mm y B 2.5 Gbps se tiene una distancia
    de
  • L lt 500 km
  • Si se incrementa la tasa de transmisión a 10
    Gbps, la distancia sería
  • L lt 30 km

2
6
Introducción
  • Recordando la ecuación de propagación del pulso
  • Cuya solución es
  • Se debe poner especial atención en el factor que
    induce la dispersión

7
Esquemas de Precompensación
  • La idea es modificar las características del
    pulso de entrada cambiando la amplitud espectral
    del pulso por
  • Así se elimina o se reduce drásticamente la GVD
    inducida
  • Esto no es fácil de implementar por lo que se
    utilizan distintas técnicas para compensar la
    dispersión

8
Esquemas de Precompensación Técnica de Prechirp
  • Se basa en la propagación de pulsos con de la
    forma
  • Donde C corresponde al parámetro de Chirp
  • Teniendo en cuenta que el factor
    implica que el pulso inicialmente se comprime, se
    debe escoger un C adecuado para que el pulso se
    propague largas distancias antes que se ensanche
    fuera del bit slot

9
Esquemas de Precompensación Técnica de Prechirp
  • Se considera que un ensanchamiento de es
    aceptable por lo que la relación T1/T2 queda
  • Por lo que la distancia de transmisión se
    encuentra dada por
  • Donde

10
Esquemas de Precompensación Técnica de Prechirp
  • Para grandes valores de C, L lt LD, por lo que la
    máxima distancia ocurre para un
  • Muchas técnicas han sido utilizadas para lograr
    , por ejemplo utilizar modulación
    externa, lo que hace que el parámetro C sea
    positivo y se cumpla la condición
  • Este esquema se basa en una modulación FM y luego
    la salida se pasa por un modulador externa de AM.
  • A continuación se muestra este esquema

11
Esquemas de Precompensación Técnica de Prechirp
Figura1 Esquema propuesto para compensación de
la dispersión
12
Esquemas de Precompensación Nuevas Técnicas de
Codificación
  • La idea es utilizar el formato FSK para la señal
    transmitida.
  • Esta señal se genera conmutando el largo de onda
    del láser por una medida constante de Dl entre
    los bits 1 y 0.
  • El retardo temporal entre un 1 y un 0 se
    encuentra dado por Dl y está dado por
  • Dl se escoge para que se cumpla

13
Esquemas de Precompensación Nuevas Técnicas de
Codificación
  • Logros
  • 1994 Transmisión a 10 Gbps sobre 253 km
  • 1998 Transmisión a 40 Gbps sobre 40 km
  • Otras técnicas
  • Codificación duobinaria reduce el ancho de banda
    en un 50, lo que implica que la distancia de
    transmisión aumenta, debido a que la dispersión
    depende del ancho de banda de la señal
  • Combinación entre codificación duobinaria y
    esquemas de prechirp

14
Esquemas de Precompensación Técnicas No
Lineales de Prechirp
  • La idea es amplificar la señal de salida con un
    amplificador SOA operando en un régimen de
    saturación de la ganancia.
  • En este caso el amplificador no sólo amplifica
    sino que también introduce un chirp positivo.
  • Como ejemplo se presenta el caso de una
    transmisión a 16 Gbps y con D15 ps/km-nm
  • en un sistema sin SOA la distancia sería 14 km
  • En un sistema con SOA la distancia es cinco veces
    más grande
  • En la siguiente lámina se compara la señal
    obtenida en un esquema con y sin amplificador SOA

15
Esquemas de Precompensación Técnicas No
Lineales de Prechirp
Figura 2 Señal con y sin Amplificador Óptico
Semiconductor
16
Esquemas de Precompensación Técnicas No
Lineales de Prechirp
  • Otra forma es utilizar un medio no lineal para
    inducir un chirp al pulso.
  • La idea es pasar la salida a través de una fibra
    de un largo adecuado y a través del efecto SPM
    producir el chirp.

17
Técnicas de PostcompensaciónReceptor Heterodino
  • Convierte señal óptica en señal de microondas,
    conservando información de fase y amplitud.
  • Amplitud de la envolvente del pulso
  • Filtro Pasabanda Microonda
  • Esta técnica es útil con fuentes ópticas
    coherentes

18
Técnicas de PostcompensaciónReceptor Heterodino
  • Ejemplo
  • Una línea de microtira puede compensar GVD en
    fibra de 31.5 cm a una tasa de 8 Gbps sobre 188
    Km. de fibra estándar.

19
Técnicas de PostcompensaciónRecepción Directa
  • Ecualización Electrónica
  • Más práctica
  • Bajo Bit Rate
  • Abarca sólo algunas LD
  • Pérdida de información de fase (fotodetector
    responde a intensidad óptica)

20
Técnicas de PostcompensaciónEcualización
Optoelectrónica
  • Basada en filtros transversales
  • Se distribuye potencia en ramas, generando
    fotocorriente (la suma es usada por el circuito
    de decisión)
  • Triplica la distancia de transmisión operando a 5
    Gb/s.

21
Fibras Compensadoras de Dispersión (DCF)
  • Sistemas de largo alcance requieren compensar GVD
    a lo largo de la transmisión
  • Operan a baja potencia (efectos no lineales
    despreciables)
  • Un pulso óptico se propaga a lo largo de dos
    segmentos de fibra

22
Fibras Compensadoras de Dispersión (DCF)
  • Escogemos DCF de modo que
  • L2 tan pequeño como sea posible (D2 grande y
    negativo)

23
Fibras Compensadoras de Dispersión (DCF)
  • Problema
  • Altas pérdidas a0.4-0.6 dB/Km
  • Solución
  • Combinación con amplificadores ópticos
  • (ejemplo 6-8 Km de DCF con amplificadores
    ópticos espaciados a 60-80 Km)
  • Restricciones
  • Aumenta Gan. Amplificador ?Aumenta ASE
  • DCF tiene área efectiva pequeña (ENL)

24
Fibras Compensadoras de Dispersión (DCF)
  • Alternativa
  • Utilizando una fibra de dos modos con el
    modo superior cercano al corte (V2.5) diseñada
    con D grande y negativo.
  • Ejemplo
  • D-770 ps/(Km-nm) ? 1 Km de DCF compensa GVD de
    una fibra de 40 Km.

25
Filtros Ópticos
  • La DCF requiere gran longitud para compensar la
    GVD
  • (aprox. 10 del trayecto). Esto aumenta las
    pérdidas del
  • enlace.
  • El filtro óptico permite contrarrestar el efecto
    de la GVD

26
Filtros Ópticos
  • Adicionalmente, si el ancho de banda del filtro
    óptico es mucho más pequeño que el del
    amplificador, reduce el ruido del éste.
  • Interferómetro de Fabry-Perot
  • H0 incluye todas las pérdidas
  • r2 reflectividad del espejo
  • T tiempo de viaje (ida y regreso) en la cavidad

27
Fiber Bragg Gratings
  • Actúa como un filtro óptico con una banda de
    rechazo
  • centrada en
  • Periodo Uniforme
  • El índice de refracción a lo largo de la
    malla varía periódicamente

28
Fiber Bragg GratingsPeriodo Uniforme
  • Ejemplo
  • Una malla de 11 cm puede compensar la GVD
    adquirida en 100 Km de fibra estándar a 10 Gb/s

Figura 3 Reflectividad en Fiber Bragg Gratings
29
Fiber Bragg GratingsCon Chirping
  • Se logra un ancho de banda mayor.
  • lB varía a lo largo de la malla. De esta manera
    diferentes componentes del pulso incidente son
    reflejadas en distintos puntos.
  • Logrando una dispersión de
    para un ancho de banda de la malla de
    0.2 nm, con 10 cm se puede compensar la GVD
    adquirida en 300 Km

30
Fiber Bragg GratingsCon Chirping
  • La principal limitación es que opera como filtro
    de reflexión.
  • Agrega pérdidas cercanas a los 6-dB

31
Sistemas Ópticos de Largo Alcance
  • Los sistemas de largo alcance son de distancias
    de muchos miles de kilómetros.
  • Si la señal es regenerada electrónicamente cada
    100 200 km, las técnicas vistas en esta sección
    no tendrán problema debido a los efectos no
    lineales
  • Si la señal se mantiene en forma óptica en todo
    el enlace, utilizando amplificadores, los efectos
    no lineales como SPM, XPM y FWM limitarán el
    sistema considerablemente

32
Sistemas Ópticos de Largo Alcance Mapas de
Dispersión Periódicos
  • La interacción no lineal entre los pulsos ópticos
    del mismo canal (efecto intracanal), y entre los
    pulsos de los canales adyacentes (efecto
    itercanal), degradan la calidad de la señal y la
    compensación de GDV en el receptor falla.
  • La solución es administración periódica de la
    dispersión.
  • La idea es mezclar fibra con GVD positiva y
    negativa en forma periódica, con el fin que la
    dispersión acumulada en un periodo sea cero.
  • La siguiente figura muestra el esquema utilizado
    para las pruebas en laboratorio

33
Sistemas Ópticos de Largo Alcance Mapas de
Dispersión Periódicos
Figura 4 Esquema utilizado para pruebas en
laboratorios
34
Sistemas de Alta Capacidad
  • Un sistema de alta capacidad implica un sistema
    con un gran número de canales ? WDM
  • La idea es obtener capacidades mayores a 1
    Tbps.

35
Sistemas de Alta CapacidadCompensación en Banda
Ancha
  • Como el parámetro de dispersión D depende del
    largo de onda de la señal, la dispersión
    acumulada será diferente en cada canal.
  • Se puede utilizar fibra grating simple o múltiple
    cuyas bandas de stop regulan cada canal.
  • Para Anchos de Banda mayores a 40 Gbps se
    utilizan cascadas en serie de fibra grating
  • También pueden ser utilizados filtros ópticos con
    transmisión periódica de peaks, gracias a la
    naturaleza periódica del espectro WDM.

36
Sistemas de Alta CapacidadCompensación en Banda
Ancha
  • Para sistemas de un gran número de canales se
    utiliza DCF de pendiente negativa
  • 1995 8 canales separados en 1.6 nm, operando a
    20 Gbps cada uno, alcanza distancias de 232 km.
  • 2001 101 canales operando a 10 Gbps, alcanza
    distancias de 9000 km.

37
Sistemas de Alta CapacidadCompensación de
Dispersión Variable
  • Por qué utilizar compensación de dispersión
    variable?
  • La dispersión de cada canal no siempre es
    conocida debido a las variaciones incontrolables
    de GDV en los segmentos de fibra que conforman el
    path
  • El largo del path puede cambiar en lar redes
    reconfigurables
  • Cambios en el bit rate provoca que hasta pequeñas
    variaciones en la temperatura produzcan
    importantes variaciones en la GDV

38
Sistemas de Alta CapacidadCompensación de
Dispersión Variable
  • Muchos esquemas se han desarrollado en Fibra
    Bragg Gratins, compensando la dispersión a través
    del cambio del período de grating esto se
    logra con
  • Chirp no lineal
  • Chirp lineal controlable por el gradiente de la
    temperatura

39
Sistemas de Alta CapacidadDispersión de alto
orden
  • Cuando BRgt40 Gb/s en un canal, los efectos
    dispersivos de tercer orden comienzan a ser
    significativos sobre la señal óptica.
  • Si sólo limitamos dispersión de segundo orden
  • Para un b típico de 0.08 ps3/Km, a 200 Gb/s, L
    se limita a 50 Km y sólo alcanza 3.4 Km a 500
    Gb/s
  • Claramente es necesario incluir técnicas de
    compensación de dispersión de tercer orden

40
Sistemas de Alta CapacidadDispersión de alto
orden
  • Condiciones para un sistema de dos tipos de
    fibras

41
Sistemas de Alta CapacidadDispersión de alto
orden
  • Ejemplo
  • Con compensación
  • Se transmite a 400 Gb/s pulsos de 0.98 ps en
    un slot de 2.5 ps
  • Sin compensación
  • A igual tasa el pulso se ensancha a 2.3 ps con
    una cola que se extiende hasta los 5-6 ps

42
Resumen
  • Durante la presentación se trataron las técnicas
    desarrolladas para la compensación de la
    dispersión y algunos sistemas donde es necesario
    aplicar la administración.
  • Ecualización electrónica Más práctica
  • Bajo Bit Rate
  • Distancias cortas
  • Ecualización Optoelectrónica Mayor alcance
  • Bajo Bit Rate
  • DCF Baja potencia (Aeff pequeña)
  • Altas pérdidas
  • Gran long. Para compensar GVD

43
Resumen
  • Filtro ópticos Dimensiones pequeñas Pérdid
    as 6dB
  • Codificación duobinaria reduce ancho de banda en
    50
  • Codificación FSK mayor alcance
  • Sistema con SOA alcance 5 veces más grande
  • Compensación en banda ancha mayor alcance
  • Mayor Bit Rate
  • Finalmente la idea de estas técnicas es aumentar
    el producto BL, es decir, se aumenta la tasa de
    transmisión y el alcance del sistema

44
Preguntas?
Write a Comment
User Comments (0)
About PowerShow.com