Corso di Reti di Telecomunicazione. Progetto del sistema di trasmissione ottico

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1 Corso di Reti di Telecomunicazione Progetto del sistema di trasmissione ottico

2 Filtri in cascata (1) In reti ottiche è molto comune avere cascate di filtri o mux/demux Banda passante della cascata ridotta rispetto al singolo elemento Stabilità ed accuratezza delle lunghezze d onda Requisito sempre più stringente man mano che si riduce la banda passante dei filtri Tuning in temperatura 2

3 Filtri in cascata (2) Caso particolare: cascate di mux/demux Se le lunghezze d onda non sono centrate Perdite addizionali e crosstalk Penalità di potenza dovute al crosstalk Tuning in temperatura (difficoltoso) 3

4 Stabilizzazione lunghezza d onda λ=k T con k=coefficiente termico (nm/ C) Componenti principali WDM hanno k contenuto Es. T da -10 C a 60 C ( T=70 C), k MuX =0.01nm/ C => λ=0.7nm, incompatibile con λ s =0.8nm (100GHz) Laser DFB Forniti con controllore di temperatura (±0.1 C, k=0.01nm/ C) Invecchiamento causa λ Utilizzo dispositivi esterni (es. filtro) per fissare λ Due modi operativi: 1. I costante: stabilizza λ ma col tempo P o diminuisce 2. P o costante: col tempo devo aumentare I => introduco λ che però è trascurabile per WDM con λs=0.8nm (100GHz) 4

5 Progetto del sistema di trasmissione ottico Progetto del sistema di trasmissione ottico Modello del sistema Penalità di potenza Trasmettitore e ricevitore Amplificatori ottici Crosstalk Dispersione Non linearità Progetto complessivo del sistema 5

6 Dispersione (1) Ogni effetto per cui diverse componenti del segnale trasmesso si propagano a diversa velocità E arrivano in istanti diversi al ricevitore Allargamento temporale degli impulsi Rischio di ISI, penalità di potenza Effetto cumulativo, proporzionale alla lunghezza del link Tipologie di dispersione Dispersione intermodale Dispersione cromatica Dispersione di polarizzazione 6

7 Dispersione (2) Dispersione modale solo in fibre MMF Modi diversi si propagano con diverse velocità Link con fibre MMF limitati dalla dispersione più che dalle perdite Nulla in fibre SMF comunemente utilizzate Dispersione di polarizzazione Forma della fibra non perfettamente circolare In particolare in fibre vecchie già installate Polarizzazioni diverse hanno diverse velocità Fattore limitante molto stringente oltre i 10 Gbps Dispersione cromatica Diverse componenti frequenziali dell impulso hanno diverse velocità Profondo impatto su sistemi basati su SMF 7

8 Dispersione cromatica In fibre SMF dispersione modale nulla Dispersione cromatica somma di due componenti Dispersione di materiale Indice della silice dipende dalla frequenza Dispersione di guida Forma del modo dipende dalla frequenza Anche l indice efficace dipende dalla frequenza β = 2πn eff /λ costante di propagazione del modo 1/β 1 = 1/(dβ/dω) velocità di gruppo degli impulsi β 2 = d 2 β/dω 2 dispersione della velocità di gruppo β 2 = 0: gli impulsi si propagano senza deformarsi β 2 > 0: dispersione normale β 2 < 0: dispersione anomala 8

9 Impulsi gaussiani chirpati (1) Forma dell inviluppo gaussiana, la frequenza della portante varia nel tempo Caso particolare ma importante Impulsi da DFB modulati direttamente sono chirpati Interazione del chirp con dispersione e non linearità Sistemi a solitoni DM: impulsi volutamente chirpati Risultati qualitativamente validi anche per sistemi NRZ Propagazione sotto effetti dispersivi Soluzione analitica esatta cos Re ) ( T t t A e e A e t E T t t i T t i T z T z T T z κ negativo 9

10 Impulsi gaussiani chirpati (2) Es. Fibra SMF, β 2 < 0 Effetto del chirp κβ 2 > 0 κβ 2 > 0 o DFB con modulazione diretta generano impulsi con chirp negativo Fibre SMF hanno β 2 negativo Il chirp peggiora le prestazioni del sistema Fibre speciali per MAN con β 2 positivo Fibra Corning Metrocor Sfrutta la compressione indotta dal chirp in reti metropolitane 10

11 Controllo del profilo della dispersione Dispersione in genere espressa in termini del parametro D piuttosto che β 2 Notare che cambia il segno! D [ps/nm/km] ps di allargamento per ogni nm di banda per ogni km di propagazione D = D M + D W Dispersione di guida Controllabile attraverso il profilo d indice di rifrazione Dispersione di materiale Non controllabile! D 2c

12 Limite di dispersione cromatica (1) Modulazione NRZ, modello Allargamento dell impulso deve essere minore di una frazione ε del tempo di bit Dato un valore di PP per dispersione cromatica Standard ITU G.957 PP = 1 db ε = PP = 2 db ε = D coefficiente di dispersione [ps/nm/km], B bitrate, L lunghezza, Δλ larghezza spettrale Dalla formula, importanza di Utilizzo di sorgenti monocromatiche (es. DFB) Metodi per la compensazione della dispersione Bitrate B 1/L D LBΔ ε 12

13 Limite di dispersione cromatica (2) Es. fibra SMF, D = 17 ps/nm/km λ = 1550 nm, Δλ = 1 nm, con ε = (PP = 2 db) si ha BL < 30 Gb/s/km B = 1 Gbps L < 30 km PP = 2 db

14 Limite di dispersione cromatica (3) Sorgenti con bassa larghezza spettrale DFB: larghezza di riga 50 MHz (non modulata) Modulazione diretta Banda ottica uguale alla banda modulante Idealmente 2.5 Gbps corrispondono a 2.5 GHz In pratica il chirp allarga la banda Si può arrivare fino a 10 GHz!! Riduzione del chirp riducendo l extinction ratio Banda allargata a causa di back-reflection Laser ad elevata velocità integrano un isolatore Modulazione esterna Banda ottica proporzionale al bitrate 14

15 Limite di dispersione cromatica (4) Es. segnale modulante 10 Gbps, modulazione esterna, banda 10 GHz (0.083 nm a 1550 nm) Numeri realistici per sistemi installati Caso generale 2 2 / / c f c B 2 D LB 2 / c ε Stesso esempio, fibra SMF con banda stretta B 2 L < 3607 (Gb/s) 2 /km B = 1 Gbps L < 3607 km B 1/ L Limite di dispersione molto più rilassato per sorgenti a banda stretta!! Ampio uso di laser DFB con modulatore esterno oltre il Gbps per migliaia di km a 2.5 Gbps e (quasi sempre) a 10 Gbps 15

16 Limite di dispersione cromatica (5) Modulazione RZ Impulsi gaussiani non chirpati, sorgente banda stretta Facile estensione al caso chirpato In generale, teoria degli impulsi gaussiani Semilarghezza a 1/e, larghezza RMS T L T L T 0 2 T rms 2 t 2 A( t) A( t) 2 dt dt rms T TL / 2 Comunicazione soddisfacente se T rms è minore del tempo di bit Oppure leggermente maggiore ma con PP T rms TL / 2 (1/ B) BT L 2 16

17 Limite di dispersione cromatica (6) Valore ottimo della durata dell impulso trasmesso T opt 0 2 L T opt L 2 2 L Significato fisico Impulso corto ha banda larga e si allarga molto Impulso lungo disperde meno, ma meno spazio per allargarsi Ip. Scelta ottima dell impulso lanciato 2c B 2 2 L 2 D L D 2 2 Bλ 1 2c Stesso esempio, fibra SMF con impulsi RZ B 2 L < (Gb/s) 2 /km B = 1 Gbps L < km Limite superiore rispetto a NRZ B scala come 1/ L 17

18 Limite di dispersione cromatica (7) Se sorgente con banda larga (es. laser MLM Fabry-Perot) F B W e Spettro Gaussiano centrato a ω 0 rms Larghezza W W / 2 0 Ipotizziamo W 0 >> 1/T 0 2W L 2 2 2L TL T W0 T0 2 T0 T 0 L 2 T T W L T 0 << 1/B Applicando condizione BL T W L L BT L 2 rms 2W si ottiene B 1/L (analogo a NRZ) 18

19 Compensazione della dispersione Problema fondamentale per il progetto del sistema WDM Dispersione introduce penalità di potenza PP E influenza le PP dovute agli effetti non lineari Tecniche per ridurre gli effetti dispersivi DFB con modulazione esterna Comunemente in uso in sistemi ad alto bitrate Fibre a bassa dispersione Fibre NZDSF in banda C Compensazione della dispersione Quando le precedenti tecniche non bastano Dispersion Compensating Fibers (DCF) Reticoli di Bragg chirpati 19

20 Fibre DCF (1) Forniscono dispersione negativa (D < 0) a 1550 nm Valori tipici tra e ps/nm Es. fibra SMF, L = 80 km, D = 17 ps/km/nm Dispersione accumulata 17 x 80 = 1360 ps/nm DCF può compensare completamente questo valore Tipicamente Fibre SMF collegano siti di amplificazione EDFA Fibre DCF all interno dell EDFA multistadio (DCU) Mappa di dispersione cromatica Dispersione accumulata in funzione della distanza 20

21 Fibre DCF (2) Dispersione locale elevata, ma globalmente nulla Nessuna penalità di potenza Perdite notevoli delle DCF 9 db per la DCF con ps/nm Figura di merito FOM [ps/nm/db] Rapporto tra la dispersione compensabile e le perdite FOM elevato indica ottime prestazioni della DCF Nell esempio precedente FOM = 150 ps/nm/db Disponibili DCF con dispersione -100 ps/nm/km e perdite 0.5 db/km FOM circa 200 DCF hanno piccola area efficace Aumento degli effetti non lineari Nuove formulazioni del FOM 21

22 Fibre NZDSF Bassa dispersione cromatica in banda C 2 4 ps/nm/km (sistemi terrestri) Necessità di fibre DCF con minore compensazione In molti sistemi sottomarini Uso di fibre NZDSF con dispersione negativa Possibilità di trasmettere a potenze più elevate Compensazione usando fibre SMF Si evita di usare le DCF, riducendo le perdite Tecnica non usata in sistemi terrestri Zero di dispersione di queste fibre NZDSF in banda L Si precluderebbe quindi l uso della banda L Effetti non lineari! Sistemi sottomarini non hanno questo problema Impossibile l upgrade per usare la banda L 22

23 Reticoli di Bragg chirpati (1) Reticolo di Bragg in fibra Dispositivo ideale per compensare la dispersione Reticolo linearmente chirpato Periodo varia linearmente con la posizione Reticolo riflette frequenze diverse in diversi punti Introduce ritardi diversi per frequenze diverse Fibre SMF D positivo, ritardi maggiori per frequenze minori Il reticolo si comporta in modo opposto 23

24 Reticoli di Bragg chirpati (2) Idealmente si vuole reticolo con elevata dispersione su larga banda Compensazione di molti canali In pratica limitazioni dovute alla lunghezza finita L = 10 cm, massimo ritardo 1 ns Elevata dispersione su piccola banda o viceversa 1000 ps/nm su banda 1 nm, o 100 ps/nm su 10 nm Fibra SMF; su 100 km dispersione 1700 ps/nm Su lunghe distanze serve un reticolo per ogni canale! o Reticoli per compensare singoli canali o DCF per compensazione a larga banda ma con perdite elevate Recentemente dimostrato reticolo di 2 m Usato per compensare dispersione in banda-c dopo 40 km Potenziale per competere con DCF 24

25 Compensazione della pendenza della dispersione (1) Dispersione D varia da canale a canale Non si compensa perfettamente la trama WDM con una sola DCF (vedi figura) Compensazione della pendenza della dispersione Simile alla compensazione della dispersione Cascata di fibre con pendenza della dispersione opposta Difficile fabbricare fibre con D positiva e S negativa Uso di fibre con D e S dello stesso segno Positivo per la trasmissione, negativo per compensazione In sistemi sottomarini che usano fibre con D negativo e S positivo la tecnica non è applicabile 25

26 Compensazione della pendenza della dispersione (2) In sistemi sottomarini fibre ad elevata area efficace Minimizzazione degli effetti non lineari Maggiore pendenza della dispersione Tecniche alternative Progetto ibrido Ogni span (es. 50 km) usa un diverso tipo di fibra Primo span fibra a elevata area efficace Secondo span fibra con ridotta pendenza della dispersione Si minimizzano gli effetti non lineari dove la potenza è maggiore, si riduce l effetto della dispersion slope Equalizzazione al ricevitore Compensazione di ogni canale demux al ricevitore Uso di reticoli di Bragg in fibra MSSI (mid-span spectral inversion) Inversione dello spettro dell impulso a metà dello span Coniugazione della fase Metodi visti prima sono molto più pratici 26

27 Dispersione di polarizzazione (1) Dispersione dovuta alla forma ellittica della fibra PMD introdotta anche dai componenti Distribuzione energia tra diversi SOP varia nel tempo Anche solo per variazioni della temperatura ambiente Anche le PP per PMD variano nel tempo Ritardo di gruppo differenziale D PMD [ps/ km] parametro di PMD Compreso tra 0.5 e 2, si può scendere fino a 0.1 SOP varia lentamente, DGD variabile casuale con pdf di Maxwell Quindi il quadrato di DGD ha pdf esponenziale PP varia nel tempo, risulta proporzionale a DGD 2 Anche PP ha pdf esponenziale DGD PP troppo elevato: PMD outage, il link non funziona D PMD L 27

28 Dispersione di polarizzazione (2) Standard ITU G.691 DGD = 0.3T, con T tempo di bit PP = 0.5 db per ricevitore limitato da rumore termico PP = 1 db per rumore dipendente dal segnale Dalla Maxwelliana Probabilità DGD > 3<DGD> è circa 4 x 10-5 PMD outage se PP PMD > 1 db (DGD > 0.3T) Es. vogliamo probabilità di PMD outage 4 x 10-5 DGD < 0.1T Una pessima fibra (D PMD = 2) ha limite L < 25 km a 10 Gbps Fattore importante: durata del malfunzionamento Tipicamente 20 minuti all anno con la probabilità di outage scelta (4 x 10-5 ) 28

29 Dispersione di polarizzazione (3) PMD provoca ISI dovuta ad allargamento impulsi Equalizzazione elettronica difficile a decine di Gbps Equalizzazione ottica della PMD Separazione dei SOP ortogonali della fibra Si rallenta la SOP veloce, si velocizza quella lenta Il tutto in tempo reale, perché DGD varia nel tempo DGD dipende dalla frequenza PMD del secondo ordine Provoca allargamento degli impulsi Modulazione RZ Esiste una durata ottima degli impulsi che minimizza l allargamento come nel caso di dispersione cromatica PDL: perdite dipendenti dalla polarizzazione SOP fluttua nel tempo, quindi varia anche l OSNR 29

30 Tipi di dispersione a confronto Limitazione sul prodotto bitrate-lunghezza Modulazione NRZ, fibra SMF Dispersione modale, dispersione cromatica con spettro della sorgente largo 1 nm o spettro proporzionale al bitrate, PMD (D PMD = 0.5) 30

31 Progetto del sistema di trasmissione ottico Progetto del sistema di trasmissione ottico Modello del sistema Penalità di potenza Trasmettitore e ricevitore Amplificatori ottici Crosstalk Dispersione Non linearità Progetto complessivo del sistema 31

32 Non linearità Potenza bassa Fibra mezzo lineare, perdite e indice di rifrazione indipendenti dalla potenza Potenza elevata Effetti non lineari, dipendenza dell indice di rifrazione e del guadagno dalla potenza Fenomeni importanti per WDM ad elevato bitrate Effetti non lineari considerati Scattering di Brillouin (SBS) Scattering Raman (SRS) Four-Wave Mixing (FWM) Self-Phase Modulation (SPM) Cross-Phase Modulation (XPM) SPM e XPM modificano gli spettri, gli altri effetti trasferiscono potenza da un canale all altro 32

33 Lunghezza efficace Interazioni non lineari dipendono dalla lunghezza L Attenuazione esponenziale della potenza nel link Massima efficienza della non linearità all inizio del link Modello semplificato P L o Potenza costante su una lunghezza ridotta L e Lunghezza efficace, definizione e L 0 P( z) dz e 1 Es. α = 0.22 db/km, per lunghi link L e circa 20 km L e L 33

34 Area efficace Interazioni non lineari dipendono dall intensità Intensità inversamente proporzionale all area del modo La potenza non è uniformemente distribuita lungo la sezione trasversa Caso duale rispetto alla lunghezza efficace Modello semplificato Intensità costante su un area ridotta A e Per valutare gli effetti della non linearità Si considera I e = P/A e Es. SMF A e = 85 μm 2, DSF A e = 50 μm 2 S F ds Ae 4 F ds S

35 Lunghezza efficace con EDFA (1) Amplificazione del segnale ad ogni span Ma non si resettano gli effetti non lineari Lunghezza effettiva del link somma delle lunghezze effettive degli span l e L Le 1 l Per ridurre L e, meno EDFA con maggiore spaziatura Effetti non lineari dipendono dal prodotto tra P e L e Ridotta L e implica maggiore potenza trasmessa Riduzione degli effetti non lineari riducendo la spaziatura tra gli EDFA Progetto più semplice (G minore, meno rumore) Ma crescono i costi Necessità di individuare un compromesso 35

36 Lunghezza efficace con EDFA (2) 36

37 Lunghezza efficace con EDFA (3) Effetti non lineari di tipo scattering SRS e SBS Effetti proporzionali a PL e Più lungo è il link, maggiore è la potenza che va dal segnale (pompa) all onda Stokes Potenza di soglia P th Potenza oltre la quale l effetto non lineare diventa molto importante Potenza per canale per cui all uscita la potenza della pompa e dell onda Stokes sono uguali In sistemi amplificati, potenza di soglia molto ridotta Molto sensibili agli effetti non lineari 37

38 Scattering di Brillouin Interazione tra fotoni e fononi acustici Banda stretta Δf B = 20 MHz a 1550 nm Guadagno nella direzione opposta al segnale Formula approssimata per la soglia 21A e P th g B guadagno, Δf source banda sorgente 1 g BLe Con banda 200 MHz, P th = 15 mw Metodi per ridurre le penalità per SBS Potenza per canale sotto soglia, con spaziatura tra EDFA ridotta Uso di modulazione di fase (non molto realistico) Incremento della larghezza spettrale della sorgente Dithering del laser (es. a 200 MHz) Sistemi ad elevato bitrate e lunga distanza Modulazione diretta f f source B 38

39 Scattering Raman (1) Interazione tra fotoni e fononi ottici Trasferimento di potenza da canali a lunghezza d onda corta a lunghezza d onda lunga Larga banda (15 THz, 125 nm), con picco per 13 THz di separazione tra i canali Guadagno in tutte le direzioni Dispersione cromatica riduce SRS di un fattore 2 W canali equispaziati, banda Λ Tutti i canali sono nella banda di guadagno Raman Stessa potenza trasmessa in tutti i canali Polarizzazioni mescolate casualmente PP = 0.5 db porta alla condizione P tot L e mw nmkm 39

40 Scattering Raman (2) A channel spacing fissato, la potenza lanciabile decresce come 1/W 2 Es. 32 canali, spaziatura 0.8 nm, L e = 20 km P deve essere minore di 2.5 mw SRS problema serio in presenza di molti canali Ridurre il channel spacing Ridurre la potenza per canale sotto soglia 40

41 Four-Wave Mixing (1) Battimento di 3 segnali alle frequenze ω 1, ω 2 e ω 3 per generare ω 4 = ω 1 + ω 2 - ω 3 La frequenza generata può essere molto vicina ai canali informativi W canali implica W(W - 1) 2 segnali interferenti Es. 3 canali producono 12 segnali interferenti Forte dipendenza del FWM dalla dispersione Alta dispersione cromatica minimizza il FWM Effetto assimilabile a crosstalk intracanale Si usa la formula per rumore dipendente dal segnale Canali equispaziati, stessa potenza, PP = 1 db Potenza di FWM εp, con ε < Limite su potenza e lunghezza del link 41

42 Four-Wave Mixing (2) Osservazioni Fibre DSF sentono il FWM molto più delle SMF Bassa dispersione delle fibre DSF La limitazione peggiora aumentando i canali Aumentano i segnali interferenti La limitazione peggiora riducendo lo spacing FWM sente meno la dispersione 42

43 In sistemi WDM Four-Wave Mixing (3) Non è un problema per fibre standard Rende fibre DSF praticamente inutilizzabili (banda C) Ha spinto all invenzione delle NZDSF In generale, per ridurre il FWM Channel spacing non uniforme Segnali interferenti non sovrapposti ai canali Aumento del channel spacing La dispersione limita il FWM Aumenta la banda del sistema e la PP per SRS Trasmissione in banda L Dispersione non nulla anche per le DSF Riduzione della potenza trasmessa Demux e mux dei canali a metà link 43

44 SPM e XPM (1) Dipendenza dell indice di rifrazione dall intensità Variazioni di intensità modulano le fasi dei segnali Introduzione di chirp addizionale ai segnali Si tratta di chirp con segno positivo E dipendente dall intensità del segnale SPM molto importante oltre i 10 Gbps Potenza per canale limitata ad alcuni mw XPM solo in sistemi WDM estremi Channel spacing molto ridotto (poche decine di GHz) Effetto combinato di dispersione e SPM Es. bitrate 10 Gbps, fibra SMF β 2 < 0, chirp non lineare positivo Ci si aspetta compressione degli impulsi 44

45 SPM e XPM (2) Differenza rispetto al caso lineare Il chirp non lineare dipende dalla potenza! Aumentando la potenza, maggiore compressione e quindi maggiore allargamento Potenza ottima dipende da lunghezza e dispersione Fibre SMF, L = 100 km, B = 10 Gbps, potenza ottima nel range 2 10 mw Oggi limite reale per i sistemi PP per SPM calcolabile in base all allargamento degli impulsi Può anche essere negativo! Impulso all uscita compresso In sistemi amplificati SPM ancora più dannosa In sistemi WDM, XPM aumenta gli effetti dell SPM 45

46 Ruolo della compensazione della dispersione Dispersione cromatica introduce penalità Dispersione cromatica minimizza FWM Sistemi a compensazione della dispersione Dispersione totale nulla Dispersione locale elevata Il primo punto azzera la penalità per allargamento degli impulsi Il secondo minimizza gli effetti non lineari Tecniche di compensazione della dispersione largamente usate in sistemi ad elevate prestazioni 46

47 Progetto del sistema di trasmissione ottico Progetto del sistema di trasmissione ottico Modello del sistema Penalità di potenza Trasmettitore e ricevitore Amplificatori ottici Crosstalk Dispersione Non linearità Progetto complessivo del sistema 47

48 Tipi di fibre (1) Scelta della fibra da installare Singolo canale ad elevato bitrate DSF ha ottime caratteristiche ma Impossibile l upgrade verso il WDM (FWM) Sistemi WDM, in generale DSF sicuramente pessima scelta SMF buona scelta se la dispersione non è limitante Eventualmente compensazione della dispersione Sistemi WDM ad elevati bitrate e distanze NZDSF valida alternativa a SMF 48

49 Tipi di fibre (2) Problemi particolari, fibre speciali Pendenza della dispersione fattore limitante Fibre RS (Reduced Slope) Es. Lucent RS TrueWave Effetti non lineari fattore limitante Fibre a elevata area efficace Es. Corning LEAF Sistemi terrestri NZDSF con dispersione positiva Possibile upgrade alla banda L Sistemi sottomarini NZDSF con dispersione negativa Impossibile instabilità di modulazione 49

50 Potenza trasmessa e spaziatura EDFA Intervallo di potenze trasmesse Limite superiore Saturazione EDFA, non linearità, sicurezza Limite inferiore Rapporto segnale rumore OSNR Riduzione dei costi Aumento della spaziatura tra gli EDFA l Massima spaziatura possibile Potenza trasmessa, lunghezza del link, figura di rumore degli EDFA, sensibilità del ricevitore Notare che si aumentano gli effetti non lineari Spaziatura tipica 80 km 50

51 Compensazione della dispersione Massima dispersione accettabile nel link ordine di alcune migliaia di ps/nm Fibre SMF Sicuramente necessaria compensazione Fibre NZDSF Span molto più lunghi prima che serva compensare Compensazione della pendenza della dispersione Necessaria in sistemi ad elevate prestazioni Difficile compensazione esatta per tutti i canali Utilizzo di fibre Reduced Slope Attenta ingegnerizzazione dello span Es. cascata di fibre a elevata area efficace e fibre RS Minimizzazione effetti non lineari, riduzione effetti della pendenza della dispersione 51

52 Modulazione Maggior parte dei sistemi usa modulazione NRZ Modulazione diretta Bassi costi, minori prestazioni Sistemi WDM metro, fino a 2.5 Gbps e km Modulazione esterna Scelta obbligata per sistemi ad elevate prestazioni Tutti i sistemi long-haul Solitoni DM (impulsi RZ chirpati) Possibile utilizzo in link ultra-long-haul oltre i 10 Gbps Compensazione periodica delle perdite e della dispersione, bassa penalità per PMD Trasmissione su lunghe distanze senza rigeneratori Tecnica del prechirping Chirping dell impulso lanciato con segno opportuno Si sfrutta la compressione iniziale degli impulsi 52

53 Effetti non lineari Minimizzazione degli effetti dannosi Riduzione della potenza trasmessa Uso di fibre a elevata area efficace Ma aumento della pendenza della dispersione Sfruttamento per ottenere effetti positivi SPM in fibre a dispersione positiva Possibilità di compressione degli impulsi Incremento della distanza di trasmissione O decremento della PP 53

54 Scelta del channel spacing (1) Da un lato si vorrebbe più elevato possibile Facilità di estrazione dei canali Riduzione del FWM Upgrade verso bitrate superiori facilitato Dall altro si vorrebbe ridurre Banda EDFA fissata, aumenta il numero dei canali Facilità di equalizzazione del guadagno Riduzione effetti SRS su banda più stretta Fattore critico: potenza di uscita EDFA Tipicamente dbm divisa tra i vari canali Aumentando i canali diminuisce la potenza per ogni singolo canale Limiti alla lunghezza dello span 54

55 Scelta del channel spacing (2) Interleaving dei canali In sistemi che trasmettono in due direzioni Utilizzo di due fibre Prima fibra λ 1E, λ 2W, λ 3E etc. Seconda fibra λ 1W, λ 2E, λ 3W etc. Raddoppio del channel spacing effettivo Trasmissione separata delle bande C e L Utilizzo di una sola fibra Banda C in una direzione, banda L nell altra Effetti non lineari vedono una sola banda Valore tipico GHz 160 canali a 10 Gbps 50 GHz 55

56 Reti completamente ottiche Link in fibra tra nodi di switching ottico senza rigenerazione elettronica Considerazioni viste valgono sia per link punto punto che per reti Ma progettare reti è più difficile Estensione maggiore del collegamento Lightpath con link multipli senza rigenerazione Maggiore sensibilità al crosstalk Disallineamento frequenze mux/demux e Banda stretta per cascate di mux/demux Problemi critici in reti Variazione di potenza e OSNR tra lightpath Equalizzazione di tutti i canali a tutti i nodi Necessità di AGC molto veloce In seguito ad attivazione/disattivazione di lightpath 56

57 Wavelength planning ITU ha standardizzato le lunghezze d onda per WDM Necessità di interoperabilità Spacing uniforme in frequenza o lunghezza d onda? MZI e AWG preferiscono frequenze equispaziate Reticoli preferiscono lunghezze d onda equispaziate ITU ha scelto griglie equispaziate in frequenza ITU G.692 (DWDM) Frequenza centrale nominale THz ( nm) Prima griglia spaziatura 100 GHz (0.8 nm) Seconda griglia spaziatura 50 GHz (0.4 nm) 57