Superchannel transmission over flexible-grid optical networks

Abstract

Superchannels have been proposed as a cost-effective solution to cope with the future data capacity demand in long-haul transport networks. However, in superchannels, the spectrum of the subchannels is tightly packed and the crosstalk between subchannels can become a performance constraint. Along its path in the optical network, a superchannel passes through several reconfigurable optical add-drop multiplexers (ROADMs). The cumulative filtering effect of the cascaded wavelength selective switches (WSSs), inside the ROADMs, reduces the available bandwidth and leads to signal distortion. The subchannels performance is significantly dependent on the intercarrier spacing. If too large, the edge subchannels suffer a higher distortion from the filtering cascade. If too narrow, it creates a considerable intercarrier crosstalk between the subchannels. In this work, we perform the exhaustive assessment of the optical signal-to-noise ratio (OSNR) penalties due to the optical filtering and intercarrier crosstalk between subchannels using different M-ary quadrature amplitude modulation (M-QAM) formats, symbol rates, roll-off factors, number of traversed WSSs, WSS bandwidths, number of subchannels and intercarrier spacing. We provide a procedure to obtain optimized values of these parameters that guarantee an OSNR penalty below 1.5 dB for all subchannels after 20 WSSs. Two WSS filter spectral models are compared, named analytical and super-Gaussian. We have shown the use of the computationally much faster performance metric, the error vector magnitude (EVM) penalty, and concluded that it provides a more pessimistic performance estimate than the OSNR penalty, to estimate the distortion due to the filters cascade.

O uso de super-canais tem sido proposto como uma boa relação custo-benefício para suportar a futura procura de capacidade de dados nas redes de transporte a longa distância. Contudo, nos super-canais, o espectro dos sub-canais está muito compactado e a interferência entre sub-canais pode tornar-se uma limitação. Enquanto atravessa a rede óptica, um super-canal passa através de vários multiplexadores ópticos reconfiguráveis de inserção e extracção (ROADMs, em inglês). O efeito acumulado da filtragem de uma cascata de filtros baseados em comutadores selectivos no comprimento-de-onda (WSS em inglês) que se encontram dentro dos ROADMs, reduz a largura-de-banda disponível e causa distorção no sinal óptico. A performance dos sub-canais é significativamente dependente do espaçamento entre sub-canais, da interferência entre sub-canais e da filtragem nos WSS’s. Neste trabalho, avalia-se exaustivamente a penalidade na relação sinal-ruído óptica (OSNR, em inglês) devido a filtragem óptica e interferência entre sub-canais, usando diferentes formatos de modulação M-QAM, ritmos de símbolos, factores de excesso de banda, número de WSS’s, larguras-de-banda dos WSS’s, número de sub-canais e espaçamento entre portadoras. Fornece-se um procedimento para obter valores optimizados para estes parâmetros que garantem que a penalidade na OSNR é menor que 1.5 dB em todos os sub-canais depois de 20 WSS’s. Comparam-se também dois modelos espectrais para o filtro WSS, denominados analítico e super-Gaussiano. Investiga-se o uso da penalidade da EVM, computacionalmente muito mais rápida, como métrica de desempenho e conclui-se que fornece resultados mais pessimistas que a penalidade da OSNR para estimar a distorção da cascata de filtros.