Gaussian noise model for multiband optical networks over the C and L bands

Abstract

The Gaussiannoise (GN) model is an efficient tool to estimate the nonlinear interference (NLI), simplifying current wavelength-division multiplexing (WDM) systems design and analysis. Recently, the generalized Gaussian noise (GGN) model has been proposed for assessing the performance of multiband C+L transmission in WDM optical systems, where the interaction between NLI and stimulated Raman scattering (SRS) must be accurately characterized. In a network scenario, the WDM channels are added and dropped, leading to dynamic traffic variations in the fiber spans (here referred as network utilization). For efficient network planning, the combined SRS and NLI impact on the optical signal-to-noise ratio (OSNR) must be properly evaluated for the whole C+L band and different network utilizations. In this work, an exhaustive study of the performance of the GN and GGN models for point-to-point and network transmission scenarios is performed. For 0 dBm channel launch power and network utilizations from 20% to 100%, the power transfer between the outer channels increases about 5.3 dB due to SRS. At optimal OSNR, the maximum power transfer due to SRS lies between 4.4 dB and 6.4 dB and the maximum OSNR variation along the WDM channels bandwidth is only 0.7 dB. Comparing the OSNR predictions of GGN and GN models closed form approximations (which are more suitable for the performance assessment in network scenarios), it is demonstrated that the maximum difference between methods is below 0.7 dB at optimum OSNR and for maximum C+L band occupancy.

O modelo de ruído Gaussiano (GNmodel, em inglês) foi desenvolvido para estimar a interferência não-linear (NLI, em inglês) e simplificar o projeto e análise dos sistemas com multiplexagem por divisão de comprimento de onda (WDM, em inglês) atuais. Recentemente, o modelo GN generalizado (GGN-model, em inglês) foi proposto para avaliar o desempenho em sistemas multibanda C+L, onde a interação entre difusão estimulada de Raman (SRS) e NLI deve ser corretamente caracterizada. Nas redes óticas, os canais WDM são inseridos e extraídos, resultando numa variação dinâmica do tráfego ao longo das secções de fibra (referida aqui como utilização de rede) que influencia o impacto da SRS e NLI na relação sinal-ruído ótica (OSNR, em inglês). Neste trabalho, é realizado um estudo exaustivo do desempenho dos modelos GN e GGN considerando transmissão ponto-a-ponto e de rede em toda a banda C+L e diferentes utilizações de rede. Para 0 dBm de potência por canal e variando a utilização de rede de 20% a 100%, a transferência de potência aumenta 5.3 dB devido à SRS. Na OSNR ótima, a transferência de potência máxima devido à SRS situa-se entre 4.4 dB e 6.4 dB e a variação máxima da OSNR ao longo da banda C+L é apenas 0.7 dB. Comparando as estimativas da OSNR dos modelos GGN e GN com formulação fechada (mais adequados para avaliar o desempenho em redes ópticas), demonstra-se que a diferença máxima entre os modelos é cerca de 0.7 dB na OSNR ótima e com ocupação total da banda C+L.