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http://hdl.handle.net/10071/24322
Autoria: | Silva, Marco Quiteres da |
Orientação: | Cancela, Luís Gonçalo Lecoq Vences e Costa Rebola, João Lopes |
Data: | 22-Dez-2021 |
Título próprio: | Impact of physical layer impairments on SDM networks based on ROADM nodes |
Referência bibliográfica: | Silva, M. Q. da. (2021). Impact of physical layer impairments on SDM networks based on ROADM nodes [Dissertação de mestrado, Iscte - Instituto Universitário de Lisboa]. Repositório do Iscte. http://hdl.handle.net/10071/24322 |
Palavras-chave: | Amplified spontaneous emission noise In-band crosstalk Non-linear interference Passband narrowing filtering ROADM Spatial division multiplexing Diafonia homódina Filtragem ótica Multiplexadores óticos de inserção/extração reconfiguráveis Multiplexagem com divisão no espaço Ruído dos amplificadores Interferência não-linear |
Resumo: | Current transport optical networks are approaching its capacity limits, mainly due to new applications and services that require a huge amount of resources. To increase the network capacity, multiband solutions, that exploit the unused capacity of actual fibers, in particular the L-band, are being currently commercially explored. However, this strategy is assumed as a short to medium term solution. A long-term solution is to use spatial-division multiplexing (SDM) in the optical domain, which leads to the concept of SDM-based optical networks.
In this work, different SDM switching architectures (spatial, spatial-wavelength, wavelength, fractional space-full wavelength) are studied and compared in terms of cost per bit, power consumption and flexibility. For the switching architectures with spatial and spatial-wavelength granularities (the architectures that have superior performance), the most relevant physical impairments (PLIs) (amplifiers noise, non-linear interference, narrowing penalty due to filtering and in-band crosstalk) are analytically studied, for a SDM reconfigurable optical add-drop multiplexer (ROADM) cascade. Furthermore, a Monte Carlo simulation is used to assess more rigorously the PLIs effects on the performance of SDM ROADMs, with spatial-wavelength switching architecture, in cascade.
The main difference, regarding PLIs, between the single spatial channel ROADM architecture and the SDM ROADM architectures is the enhanced effect of in-band crosstalk. For cascaded ROADMs with 16 directions, 19 spatial channels and filtering isolation of -25 dB, the in-band crosstalk can lead to a 2 dB optical signal-to-noise ratio penalty. Due to this penalty, the signal crosses less 9 ROADMs than in a single spatial channel ROADM architecture. As redes óticas de transporte atuais estão a aproximar-se do seu limite de capacidade devido às novas aplicações e serviços que requerem uma maior quantidade de recursos de rede. Uma possível solução de curto a médio prazo para a falta de recursos é o uso de múltiplas bandas da fibra, para além da banda C. Uma solução a longo prazo será o uso de multiplexagem com divisão no espaço (SDM) no domínio óptico. Neste trabalho são estudados, o custo por bit, consumo de energia e flexibilidade, das diferentes arquiteturas SDM (no espaço, no espaço e comprimento de onda, no comprimento de onda, fracionada no espaço e completa no comprimento de onda). Para as arquiteturas com granularidades no espaço e no espaço e comprimento de onda estuda-se analiticamente os efeitos das principais limitações do nível físico (PLIs) (ruído dos amplificadores, interferência não-linear, penalidade de filtragem e diafonia homódina), para cascatas de multiplexadores óticos de inserção/extração reconfiguráveis (ROADMs). Usa-se uma simulação Monte Carlo para calcular mais rigorosamente os efeitos das PLIs na arquitetura com granularidade no espaço e comprimento de onda. A principal diferença, em termos de PLIs, entre uma rede SDM e uma rede com um único canal espacial é o efeito da diafonia homódina. Para uma rede com 16 direções, 19 canais espaciais e isolamento dos filtros de -25 dB, a diafonia homódina causa uma penalidade na relação sinal-ruído óptica de 2 dB e o sinal atravessa menos 9 ROADMs que numa rede com apenas um canal espacial. |
Designação do grau: | Mestrado em Engenharia de Telecomunicações e Informática |
Arbitragem científica: | yes |
Acesso: | Acesso Aberto |
Aparece nas coleções: | T&D-DM - Dissertações de mestrado |
Ficheiros deste registo:
Ficheiro | Descrição | Tamanho | Formato | |
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