Optické spektrální analyzátory pro měření moderních DWDM přenosů

27. 8. 2014

AKADEMIE VLÁKNOVÉ OPTIKY A OPTICKÝCH KOMUNIKACÍ

®

Optické spektrální analyzátory pro měření moderních DWDM přenosů

Jan Brouček, Josef Beran [email protected]

[email protected]

www.profiber.eu | [email protected] | Copyright © PROFiber Networking s.r.o.

Od 10G k 40G až k 100G Rychlost

Modulace

OSNR

CD

PMD

10 Gbit/s

Tradiční On-Off klíčování OOK

Tradiční OSNR (IEC)

Obvykle kolem 1100 ps/nm

Obvykle kolem 10ps

40 Gbit/s

OOK, DPSK nebo DQPSK (nekoherentní)

Vyžaduje InBand, (IEC zde selže)

Obvykle kolem 250 ps/nm

Obvykle pod 10ps

40 Gbit/s

Polarizační multiplexování (koherentní)

Vyžaduje PolMux ready InBand

Téměř neomezené, ale trpí předchozí kompenzací (vyžaduje jisté CD)

Obvykle nad 30 ps, ale můžou být faktory, které PMD přiblíží současným 10G limitům

100 Gbit/s

Polarizační multiplexování (koherentní)

Vyžaduje PolMux ready InBand

Téměř neomezené, ale trpí předchozí kompenzací (vyžaduje jisté CD)

Obvykle nad 20 ps, ale můžou být faktory, které PMD mění

Zdroj: EXFO


1

27. 8. 2014

ROADM – jak odlišit šum a signál v kanálu? Úvaha: šum není polarizován (vzniká ze spontánní emise) zatímco signál je vysoce polarizován (zdroj DFB laser v TX) Wavelength scan vs. polarisation

Ppeak Signal

OSNR In-band noise

PNoise


EXFO OSA Design OSA EXFO FTB-5240, FTB-5240B, FTB-5240S pol splitter.

PMF 9µm

ADC



Zdroj: EXFO

MMF 15-22 µm


2

27. 8. 2014

InBand OSNR – single pol signal OSA: FTB-5240S-P in FTB-500-QTY Number of scans: 100 RBW: 65pm DWDM channel signal

Pol A:

Pol Controler

Pol A

Pol B:

Pol B


EXFO OSA Design

EXFO Design: 3 dB differnce (SOP1 minus SOP2).

Vpravo každý ze tří obrázků ukazuje

  

Náměr pro jednu polarizaci SOP1 Náměr pro druhou polarizaci SOP2 Součet obou náměrů _____

Zdroj: EXFO


3

27. 8. 2014

EXFO OSA Design 1. step: difference SOP1-SOP2

minus

Zdroj: EXFO

Náměr bez šumu (šum se odečte, vyruší)

rovná se


EXFO OSA Design 2. step: amplify signal without noise to have the same power as integrated (SOP1+SOP2). 3. step: from integrated peak (SOP1+SOP2) subtract the signal = result is noise.

Výsledek: šum v místě kanálu => výpočet OSNR

Zdroj: EXFO


4

27. 8. 2014

InBand OSNR – Pol Mux signály?


OSNR pol mux 100G DP-QPSK DWDM channel signal Pol Y

Pol X

Pol MUX

DWDM channel signal

Pol Controler

Pol A:

Pol X Pol A

Pol A: stále stejný výkon na detektor A při PolMux Pol B: stále stejný výkon na detektor B při PolMux

Pol B:

Zdroj: EXFO

Pol B


5

27. 8. 2014

100G testing– example 2 InBand OSA


Náměr signálu 100G DP-QPSK z OSA 40 Gbit/s RZ DQPSK DQPSK

40 Gbit/s RZ DQPSK DQPSK 10 Gbit/s DRZ

10 Gbit/s DRZ

10 Gbit/s 10 Gbit/s NRZ NRZ

100 Gbit/s 40 Gbit/s DP-DQPSK RZ DQPSK DQPSK

Open channel

Tyto náměry byly pořízené v rámci testování a implementace 100G do mezinárodní sítě GTS na trase o délce cca. 1500km.


6

27. 8. 2014

Náměr signálu 100G DP-QPSK z OSA 40 Gbit/s RZ DQPSK DQPSK

40 Gbit/s RZ DQPSK DQPSK 10 Gbit/s DRZ

10 Gbit/s DRZ

10 Gbit/s 10 Gbit/s NRZ NRZ

100 Gbit/s 40 Gbit/s DP-DQPSK RZ DQPSK DQPSK

• Měření signálu – integrated power • Měření šumu – InBand, důvěryhodné?! Open channel

InBand měření šumu:

OSA – HW + SW! + nastavení! • Single vs. Dual Polarization

EXFO Toolbox šum při RBW 0,1nm: -39,33 dBm

(



Náměr signálu 100G DP-QPSK z OSA Jak vyhodnotit PolMux signál 100G versus InBand Noise ? Když to OSA neumí – zkusit VYPNOUT/ZAPNOUT kanál

100 Gbit/s DP-DQPSK

Open channel



7

27. 8. 2014

Vyhodnocení šumu - Open channel Odečtení šumu na open channel při RBW 0,1nm

Open channel

EXFO ToolBox manual reading in RBW 0,1nm: Vyhodnotil-nastavil 2 kurzory 0,1nm od sebe a integrální výkon mezi nimi = šum = -35,64dBm


Vyhodnocení šumu - Open channel Zajímavá věc: šum se sníží při naložení kanálu 100G

Open channel

Open channel

EXFO ToolBox manual DG in RBW 0,1nm: Vyhodnotil-nastavil 2 kurzory 0,1nm od sebe a integrální výkon mezi nimi = šum = -35,64dBm

Otázka: Sníží se také InBand šum při naložení kanálu 100G? www.profiber.eu | [email protected] | Copyright © PROFiber Networking s.r.o.

8

27. 8. 2014

100G testing– example 2 InBand OSA off-line pol sw (manuální vyhodnocení-možnost prohlédnout min-max pol skeny)


100G DP-QPSK měření OSNR DWDM channel signal Pol Y

Pol X

Pol MUX

DWDM channel signal

Pol Controler

Pol A:

Pol X Pol A

Pol A: stále stejný výkon na detektor A při PolMux Pol B: stále stejný výkon na detektor B při PolMux

Pol B:

Pol B


9

27. 8. 2014

SW analýza signálu 100G DP-QPSK 40 Gbit/s RZ DQPSK DQPSK

100 Gbit/s DP-DQPSK

40 Gbit/s RZ DQPSK DQPSK

40 Gbit/s RZ DQPSK DQPSK

Open channel

50GHz

196.05 THz

195.95 THz

195.90 THz 195.85 THz

195.70 THz


Zdroj: EXFO

OSA built-in sw analysis EXFO WDM Investigator Automaticky indikuje v DWDM kanálu: •

Pol-Mux signál (indikuje ale nevyhodnotí OSNR)

•

„Vykrojený“ šum – spektrálně filtrovaný, ořezaný šum

•

Roztažení pulzu vlivem PMD

•

Přeslech mezi kanály

•

Nelineární depolarizaci signálu

•

Unikání nosné


23

10

27. 8. 2014

The Solution: WDM Investigator

© 2013 EXFO Inc. All rights reserved..

24

Jak na Pol Mux signály ? Jak upravit InBand OSA metodu ?


27

11

27. 8. 2014

So is pol mux OSNR available for 40G/100G? EXFO transmitter trace method : • Figure 1. Locations of OSA trace acquisitions

source: EXFO © 2013 EXFO Inc. All rights reserved..

28

EXFO’s approach – Transmitter trace • • • •

Can measure via Taps -> No service interruption Rely on same Maths as WDM-aware Use reference-acquired shape (Tap 1) Find noise contribution

source: EXFO


29

12

27. 8. 2014

EXFO’s approach – Transmitter trace •

Use Reference Measurement as signal shape to find noise

•Showing with Tap 3 to demonstrate reference with residual OSNR but works well of course with Tap 1 0

-5

Tap 5 -10

-15

-20

-25

-30

-35 1546.6

1546.7

1546.8

1546.9

1547.0

1547.1

1547.2

Tap 3

•Showing with Tap 3 to demonstrate reference with residual OSNR but works well of course with Tap 1


30

ZAPOJENÍ – 50GHz – ROADM/WSS

West

East

Wavelength router

50 GHz ROADM MESH NETWORK

Wavelength router

West

East

Interleaver CH1,CH3,…

Mon TX Out

CH2,CH4,…

Mux SFD44 TX1

TX3

TX5

Mon RX Out

Demux SFD44 TXn

RX1

RXi

AKADEMIE VLÁKNOVÉ OPTIKY A OPTICKÝCH KOMUNIKACÍ ® www.profiber.eu | [email protected] | Copyright © PROFiber Networking s.r.o.

13

27. 8. 2014

ZAPOJENÍ – 50GHz – ROADM/WSS –TEST POINTS

West

Wavelength router


East

Wavelength router

East

West

TAP

TAP

C

TAP

A1

CH2,CH4,…

Mux SFD44

EXFO PolMux Transmitter trace method: test points

TAP

TX1

A2

CH1,CH3,…

Mon TX Out

B1

D

Interleaver

TX3

TX5

TXn

Mon RX Out

Demux SFD44 TAP

B2

RX1

RXi


ZAPOJENÍ – 50GHz – ROADM/WSS TEST POINTS

West

East

Wavelength router

Interleaver zhoršuje přesnost (spektrální deformace šumu) 50 GHz ROADM O kolik ? NETWORK - TBV MESH

Wavelength router

East

West

TAP

TAP

C

TAP

A1

D

Interleaver

Mon TX Out

CH2,CH4,… TX:A1-RX:A2 uživatelem preferovaná metoda

Mux SFD44

CH1,CH3,…

A2

Mon RX Out

Demux SFD44 TAP

TAP

B1

TX1

TX3

TX5

TXn

B2

RX1

RXi


14

27. 8. 2014


West

Wavelength router


East

Wavelength router

East

West

TAP

TAP

C

TAP

A1

D

Interleaver

A2

CH1,CH3,…

Mon TX Out

CH2,CH4,…

Mux SFD44

Mon RX Out

Demux SFD44 TAP

TAP

B1

TX1

TX3

TX5

TXn

B2

RX1

RXi



West

East

Wavelength router

Pokud by v Muxu byl EDFA=zdroj šumu, zhoršila by se přesnost měření carrier leakage Wavelength 50 GHz ROADM ONETWORK kolik ? - TBV router MESH

East

West

TAP

TAP

C

TAP

A1

D


Mon TX Out

CH2,CH4,…

Mux SFD44

A2

Mon RX Out

Demux SFD44 TAP

TAP

B1

TX1

TX3

TX5

TXn

B2

RX1

RXi


15

27. 8. 2014


West

East

Wavelength router

Po cestě řada filtrů – deformace šumu ve spektru - zhoršila by se přesnost Wavelength ? – TBV) 50 (O GHzkolik ROADM router

MESH NETWORK

East

West

TAP

TAP

C

TAP

A1

D


Mon TX Out

CH2,CH4,…

Mux SFD44

A2

Mon RX Out

Demux SFD44 TAP

TAP

B1

TX1

TX3

TX5

TXn

B2

RX1

RXi


ZAPOJENÍ – 50GHz – ROADM/WSS

West

East

Wavelength router


Wavelength router

West

East


Mon TX Out

CH2,CH4,…

Mux SFD44 TX1

TX3

CH1 TX

TX5

Mon RX Out

Demux SFD44 TXn

RX1

RXi

CH1 RX AKADEMIE VLÁKNOVÉ OPTIKY A OPTICKÝCH KOMUNIKACÍ ® www.profiber.eu | [email protected] | Copyright © PROFiber Networking s.r.o.

16

27. 8. 2014

ZAPOJENÍ – 50GHz – ROADM/WSS CH3 RX?

West

East

Wavelength router


Wavelength router

West

East


Mon TX Out

CH2,CH4,…

Mux SFD44 TX1

TX3

TX5

Mon RX Out

Demux SFD44 TXn

RX1

RXi

CH3 TX AKADEMIE VLÁKNOVÉ OPTIKY A OPTICKÝCH KOMUNIKACÍ ® www.profiber.eu | [email protected] | Copyright © PROFiber Networking s.r.o.

ZAPOJENÍ – 50GHz – ROADM/WSS CH3 RX?

West

East

Wavelength router


Wavelength router

West

East


Mon TX Out

CH2,CH4,…

Mux SFD44 TX1

TX3

TX5

CH3 TX

Mon RX Out

Demux SFD44 TXn

CH3 TX ?

RX1

RX1

RXi


17

27. 8. 2014

ZAPOJENÍ – 50GHz – ROADM/WSS CH9 TX?

West


East

Wavelength router

Wavelength router

West

East


Mon TX Out

CH2,CH4,…

Mux SFD44 TX1

TX3

TX5

Mon RX Out

Demux SFD44 TXn

RX1

RX9


Zkušenosti testy v labu

West

Wavelength router


East

Wavelength router WR8-88A

East

WR8-88A

West

TAP

TAP

C A1

TAP

D


TX:A1-RX:A2 ,

Mon TX Out

CH2,CH4,…

Mux SFD44

A2

Mon RX Out

Demux SFD44 TAP

TAP

B1

TX1

TX3

TX5

TXn

B2

RX1

RXi


18

27. 8. 2014


Referenční Náměr TX v bodě A1



Referenční Náměr TX v bodě A1


19

27. 8. 2014


Náměr RX v bodě A2



Náměr PolMuxTX OSNR v bodě A2 s referencí TX z bodu A1

Pi = - 24,87 dB OSNR = 25,64 dB OSNRe = 24,12 dB


20

27. 8. 2014


West

Wavelength router


East

Wavelength router WR8-88A

East

WR8-88A

West

TAP

TAP

C

TAP

A1

D


Mon TX Out

CH2,CH4,…

Mux SFD44

A2

Mon RX Out

Demux SFD44 TAP

TAP

B1

TX1

TX3

TX5

TXn

B2

RX1

RXi



Referenční Náměr TX v bodě B1


21

27. 8. 2014


Referenční Náměr TX v bodě B1



Náměr RX v bodě B2


22

27. 8. 2014


Náměr PolMuxTX OSNR v bodě B2 s referencí TX z bodu B1

Pi = - 26,71 dB OSNR = 16,47 dB OSNRe = 15,98 dB

2x navíc Spektrální filtrace šumu v SFD44 Mux a SFD 44 Demux – ( chyba 8 dB v OSNRe)



Náměr TX v bodě B1 je následně filtrován v Muxu – Spektrální filtrace způsobí chybu Místo v bodě B1 vzít referneci TX až v bodě A1 za Muxem! (doporučení D.Gariepy z 3.12.2014)


23

27. 8. 2014


West

East

Wavelength router

Po cestě řada filtrů – deformace šumu ve spektru - zhoršila by se přesnost Wavelength ? – TBV) 50 (O GHzkolik ROADM router

MESH NETWORK

East

West

TAP

TAP

C

TAP

A1

D

Interleaver

A2

CH1,CH3,…

Mon TX Out

CH2,CH4,…

Mux SFD44

Mon RX Out

Demux SFD44 TAP

TAP

B1

TX1

TX3

TX5

TXn

B2

RX1

RXi


Závěr Dobrá zkušenost z instalací ČR a SK •

Automatické vyhodnocení 10/40G InBand OSNR pomocí SW nástroje EXFO OSA ToolBox (WDM Investigator, COM, COH) je spolehlivé.

•

Ruční vyhodnocení polarizačních skenů pomocí offline SW nástroje EXFO Raw Viever zpřesňuje výsledky (ruční korekce), umožňuje podívat se do kanálů (např ukáže polarizační závislost vlivem PMD).

AKADEMIE VLÁKNOVÉ OPTIKY A OPTICKÝCH KOMUNIKACÍ

®

FO-15 Optické vlnové multiplexy CWDM/DWDM a jejich měření, Praha, Trnava FO-17 Optické přístupové sítě WDM-PON, VŠB Ostrava


24

Optické spektrální analyzátory pro měření moderních DWDM přenosů

Recommend Documents