Dispersion cromatica


Dispersin en Fibra ptica

Jess Resndiz Applications Engineer, EXFO Contribuciones de: Jean-Sbastien Tass Gwennael Amice Francis Audet Enero 2015


PREGUNTAS: Use el botn PREGUNTAR del reproductor del seminario por Internet para enviar preguntas en cualquier momento. En la medida de lo posible, las responderemos apenas lleguen para dar al seminario un formato de "chat".

COMPARTIR: Con el botn COMPARTIR ESTO, puede compartir en cualquier momento el seminario por Internet de hoy con sus contactos y colegas.

DIAPOSITIVAS Y MATERIAL ADICIONAL: Puede accederse a las diapositivas de hoy y los otros documentos relacionados al hacer clic en el botn ADJUNTOS.

POST-SEMINARIO: Esta sesin podr verse por descarga continua de inmediato despus de la conclusin del evento. Puede acceder a la grabacin con la misma informacin de inicio de sesin y el mismo enlace.

ENCUESTA: Una vez que cierra la ventana del reproductor, ser redirigido automticamente a una encuesta breve.

Despus de completar esta encuesta, participar por una tarjeta de regalo VISA por USD 500. Tambin puede calificar esta presentacin utilizando el botn PUNTUAR ESTO.

Gestin interna...


Dispersin = ensanchamiento difusin del pulso conforme dicho pulso se va propagando en una fibra ptica

En otras palabras, la dispersin incrementa la duracin del pulso.

Que es la dispersin?


Impacto de la dispersin

La dispersin provoca ensanchamientos de pulsos lo que podra dar lugar a pulsos que se superponen

En casos extremos, provoca interferencia entre smbolos Inter-Symbol Interference (ISI) y un alto Bit Error Rate.


Dispersin: Consecuencias

Incapacidad para operar a alta velocidad (extremo)

Sanciones en acuerdo de nivel de servicio, o SLA (Service Level Agreement)

Retrasos significativos y mayor gasto en la instalacin y puesta en marcha

Problemas con Bit Errors y BERT

Ensanchamiento del pulso

Dispersin CD/PMD

Nivel Fsico

Nivel de Transmisin

Nivel de Negocio


Dos tipos principales de dispersin

Dispersin Cromtica (CD):

Diferentes longitudes de onda viajando a diferentes velocidades.

Dispersin por Modo de Polarizacin (PMD):

Dos modos de Polarizacin viajando a diferentes velocidades.




Fundamentos de CD (Dispersin Cromtica)


Dispersin Cromtica (CD)

z,t

t

Diferentes longitudes de onda viajan a diferentes velocidades en una fibra, provocando el ensanchamiento del pulso

Limita que tan rpido y que tan lejos va a viajar una seal

Velocidades de bits ms altas: son menos robustas.


Efectos de la Dispersin Cromtica

Poca Dispersin Cromtica Mucha Dispersin Cromtica


Datos acerca de la dispersin cromtica

La dispersin cromtica es lineal.

Aumenta proporcionalmente con la distancia.

No cambia con el tiempo.

Dado que las propiedades de CD se establecen durante la fabricacin, no hay FALLO en el campo.

Los valores medidos se utilizan para ajustar los mdulos de compensacin de dispersin y para seleccionar el conjunto

ptimo de transmisor / receptor.


Dispersin Cromtica

Dispersin cromtica total es la suma de

Dispersin de material +

Dispersin de gua de onda


Causa 1: Dispersin del Material

La luz blanca se compone de todos los colores.

Los diferentes colores viajan a diferentes velocidades en fibra porque el ndice de refraccin depende de la longitud de onda.

Como un prisma, la fibra descompone la luz blanca debido a que el ngulo de refraccin depende del ndice de refraccin, que depende de la longitud

de onda.

Entonces, la Dispersin del material: Es una caracterstica inherente del material,

que no puede ser fcilmente cambiada,

sin alterar la composicin del vidrio y

aumentar la atenuacin.


Causa 2: Dispersin de Gua de Onda

Diferentes perfiles de ndice de la fibra (es decir, la gua de onda) afectan a las propiedades de la dispersin en la fibra.

La distribucin de la luz entre el ncleo y el

revestimiento cambia con la

longitud de onda.

La dispersin de Gua de Onda: Se origina porque la

propagacin de la luz

depende de la longitud de

onda as como de las

dimensiones de la gua.

ndice Escalonado Dispersin Desplazada


Causa 2: Dispersin de Guia de Onda


CD para diferentes tipos de fibra.

Dis

pe

rsio

n C

rom

atic

a

(ps/

nm

-km

)

(nm)

+

+

dispersion desplazada no-nula G.655

dispersion desplazada G.653

dispersion no desplazada G.652

Dispersion no-nula

+7

CD mediciones clave: 1.- CD en 1550 nm Ejemplo: fibra G.652 es de ~ 17 ps / nm / km a 1550 nm. 2.- Longitud de onda con cero dispersin Ejemplo: fibra G.652 tiene dispersin cero en ~ 1310 nm.


CD compensacin

Si se mide con precisin, La CD se puede compensar con los mdulos de compensacin de la dispersin (DCM).

Distancia

Delay

RX TX

Sin Compensacin

STM-64 (10G) Umbral de retardo


CD compensacin

Si se mide con precisin, La CD se puede compensar con los mdulos de compensacin de la dispersin (DCM).

Distancia

Delay

RX TX

Con Compensacin

DCM DCM

STM-64 (10G) Umbral de retardo


Caracterizacin de Fibra y CD

Sin importar si los servicios son para ser desplegados en una nueva construccin o de

la red de fibra existente, se debe realizar una

serie de mediciones para certificar que el

enlace es adecuado para su uso.

La serie de mediciones realizadas se conoce como "caracterizacin de la fibra".

Los requisitos especficos se identifican por el

ITU-T SG15, ref: G.650.3.

CD es una de las medidas especificadas en la presente norma.


Tolerancia de CD versus Bit Rate

Bit rate Tolerancia de CD Tolerancia de CD

(km of G.652)

2.5Gbits (OC48/STM16) 18468 ps/nm 970 km

10Gbits (OC192/STM64) 1193 ps/nm 63 km

40 Gbits (noncoherent) 75 ps/nm 4 km

100 Gbits (noncoherent) 12 ps/nm 0.6 km

NRZ non-return-to-zero (OOK on-off keying) Penalizacin en potencia 1 dB


Distancia mxima alcanzable

Distancia alcanzable mxima de pulsos NRZ (on-off keying) sin compensacin de CD como una funcin de tasa de bits y el tipo de fibra


Fundamentos de PMD


Definicin de polarizacin

La Luz en una onda Electro-Magnetica compuesta por:

Campo Electrico Vector E

Campo Magnetico Vector H

Ej.Propagandose en Tiempo y espacio en la direccion z

Ej.Oscilando en los planos y-z y x-z.

La polarizacin es una propiedad de una onda electromagntica

que describe la orientacin de su oscilacin.


Caso 1: PMD = 0

Inicio de Fibra Fin de Fibra

Dos componentes de polarizacin viajan a la misma velocidad.

No hay ensanchamiento de pulsos.


Caso 2: PMD 0

Los bits se traslapan en el tiempo

DGD DGD DGD



Caso 2: PMD 0

DGD Interferencia Inter-Symbol

Alta tasa de error (BER)

Penalidades en alta potencia

Aumenta la probabilidad de interrupcin

Disminuye la distancia de transmisin

DGD DGD

PMD definicin: ensanchamiento de

pulsos debido al hecho de que las

diferentes polarizaciones viajan a

diferentes velocidades en la fibra.




PMD y DGD

Eje rpido: eje de polarizacin en que el pulso se desplaza ms rpido.

Eje lento: eje de polarizacin en que el pulso se desplaza el ms lento.

Eje rpidos y lentos se llaman estados principales de polarizacin.

Retardo entre ejes rpido y lento se llama Retardo Diferencial de Grupo Diferencial Group Delay (DGD).

DGD DGD



DGD


PMD y DGD

DGD es especfico para una longitud de onda y

vara con el tiempo.

PMD: promedio de DGD, para todas las longitudes

de onda.


PMD y DGD

Funcin de densidad de probabilidad: la distribucin de todos los valores de DGD.

DGD vara con el tiempo, pero PMD es ms estable.

En un momento determinado, 0 ps


Visualizando PMD

Vamos a visualizar un pulso de luz que viaja en una fibra y el segmento en 9 cuadrantes.


Visualizando PMD

Seccin de fibra:

Pulso de Luz:


Si transmitimos 1-0-1:

1 0 1

Con PMD, sto parecera:

1 0 1

El 1 Es tenue, El 0 puede tener luz: BER

Visualizando PMD


Causas del PMD

Restricciones Ambientales

Geomtricas Stress interno Stress Externo

Curvaturas

Calor

Viento (fibra aerea)


Fibras ms antiguas presentan peor PMD

Fuente: John Peters, Ariel Dori, and Felix Kapron, Bellcore


Caracterizacin de Fibra y PMD

Sin importar si los servicios son para ser desplegados en una nueva construccin o de

la red de fibra existente, se debe realizar una

serie de mediciones para certificar que el

enlace es adecuado para su uso.

La serie de mediciones realizadas se conoce como "caracterizacin de la fibra.

Los requisitos especficos se identifican por el ITU-T SG15, ref: G.650.3.

PMD es una de las medidas especificadas en esta norma.


Umbrales DGDmax y PMD

DGD instantneo (DGDinst): DGD en una tiempo concreto.

DGDmx: Maximo DGD que un sistema puede sufrir sin interrupcin.

Sistemas fallan cuando DGDinst> DGDmx.

Los valores de PMD se calculan asumiendo que el nivel de servicio de 99,999%.

Data rate Modulation format DGDmax PMD

2.5G SDH/SONET NRZ 120 ps 37.5 ps

10G SDH/SONET NRZ or OTN 30 ps 9.3 ps

40G NRZ-DPSK (noncoherent) 8 ps 2.5 ps

40G RZ-QPSK (noncoherent) 9 ps 2.8 ps

40G DP-QPSK (coherent) 75 ps 23.4 ps

100G NRZ (noncoherent) 2.9 ps 0.9 ps

100G DP-QPSK (coherent) 27 ps 8.4 ps


Pruebas de Dispersin en 40G/100G

Sistemas Coherentes


Dispersion: Necesario probarla para 40G/100G?

Sistemas coherentes prometen compensar CD / PMD, gracias al procesamiento de seal digital.

Es necesario probar CD-PMD en 40G / 100G?

S! ... Porque:

Valores de CD y PMD son requeridos por los planificadores de redes en sus herramientas de diseo.

Compensacin de PMD puede fallar por varias razones.

Pruebas de CD se pueden utilizar para identificar el tipo de fibra, en caso de despliegues utilizando amplificador Raman.

Pruebas de CD son tiles para asegurar que el CD no es igual a cero, con el fin de reducir los efectos no lineales (un problema importante en las redes 40G / 100G).


Definicin: Estado de polarizacin (SOP)

Describe cmo la polarizacin evoluciona a medida que la luz se propaga en la fibra.

Se pueden trazar en una esfera Poincarr.

Normalized

SOP

S1

S2

S3

S1

S2

S3


Caracteristicas de PMD y SOP

PMD y SOP son aleatorios en las fibras reales: cambian con el tiempo.

PMD SOP


Caracteristicas ideales de un compensador de PMD (PMDC)

PMD caracterstico Funcin de un compensador de

PMD Ideal

Rango de PMD PMDC debe compensar amplia gama de valores de PMD.

SOP/PMD con rpida

tasa de cambio PMDC debe tener algoritmos de

seguimiento rpidos

SOP/PMD varan con

el tiempo PMDC debe ser dinmico A

(en tiempo real)


Razones por las que puede fallar la compensacin de PMD

DGD

Pro

ba

bil

ity o

f D

GD

Average

(Mean)

t

Time

Transient

SOP

change

SOP

Abrupto salto SOP

Time

SOP

Time

t SOP

Time

t SOP

Time

t PMD

Time

Rapidos cambios de SOP

DGD

Pro

babili

ty o

f D

GD

Average

(Mean)

Rango de PMD > PMDC

PMD

Time

Rapido cambio de PMD

t PMD

Time

Repentino salto de PMD

Pruebas de PMD ayudan a prevenir fallos de compensacin de PMD.


Conclusin

CD: diferentes longitudes de onda viajan a diferentes velocidades.

PMD: polarizaciones diferentes dentro de un pulso viajan a diferentes velocidades.

CD y PMD causan ensanchamientos del pulso y pueden conducir a un aumento de BER.

Lmites de dispersin dependen de la velocidad de datos (10G, 40G, 100G ...). Entonces la dispersin se debe probar a 10G, 40G y 100G.

Aunque los sistemas coherentes de 40G / 100G de compensan CD / PMD, estos sistemas no son perfectos y CD / PMD an deben ser probadas.


Preguntas?


GRACIAS!

Contacto: [email protected]

Documents

Dispersion cromatica