Optické spektrální analyzátory pro měření moderních DWDM přenosů

Optické spektrální analyzátory pro měření moderních DWDM přenosů Jan Brouček, Josef Beran jan.broucek@profiber.cz josef.beran@profiber.cz 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 In- Band, (IEC zde selže) Obvykle kolem 250 ps/nm Obvykle pod 10ps 40 Gbit/s Polarizační multiplexování (koherentní) Vyžaduje Pol- Mux ready In- Band 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 Pol- Mux ready In- Band Téměř neomezené, ale trpí předchozí kompenzací (vyžaduje jisté CD) Obvykle nad 20 ps, ale můžou být faktory, které PMD mění Zdroj: EXFO 1

ADC 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) 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 MMF 15-22 µm Zdroj: EXFO 2

InBand OSNR single pol signal OSA: FTB-5240S-P in FTB-500-QTY Number of scans: 100 RBW: 65pm Pol Controler Pol A: Pol A DWDM channel signal Pol B: Pol B EXFO Design: 3 db differnce (SOP1 minus SOP2). EXFO OSA Design Vpravo - každý ze tří obrázků ukazuje Náměr pro jednu polarizaci SOP1 Náměr pro druhou polarizaci SOP2 Součet obou náměrů Zdroj: EXFO 3

EXFO OSA Design 1. step: difference SOP1-SOP2 Náměr bez šumu (šum se odečte, vyruší) minus rovná se Zdroj: EXFO 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

InBand OSNR Pol Mux signály? OSNR pol mux 100G DP-QPSK Pol MUX Pol X DWDM channel signal Pol Y DWDM channel signal Pol Controler Pol A: Pol A Pol X Pol B: Pol B Pol A: stále stejný výkon na detektor A při PolMux Pol B: stále stejný výkon na detektor B při PolMux Zdroj: EXFO 5

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 NRZ 10 Gbit/s NRZ 100 Gbit/s DP-DQPSK 40 Gbit/s 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

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 NRZ 10 Gbit/s NRZ 100 Gbit/s DP-DQPSK 40 Gbit/s 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 ( Tyto náměry byly pořízené v rámci testování a implementace 100G do mezinárodní sítě GTS na trase o délce cca. 1500km. 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 Tyto náměry byly pořízené v rámci testování a implementace 100G do mezinárodní sítě GTS na trase o délce cca. 1500km. 7

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? 8

100G testing example 2 InBand OSA off-line pol sw (manuální vyhodnocení-možnost prohlédnout min-max pol skeny) 100G DP-QPSK měření OSNR Pol MUX Pol X DWDM channel signal Pol Y DWDM channel signal Pol Controler Pol A: Pol A Pol X Pol B: Pol B Pol A: stále stejný výkon na detektor A při PolMux Pol B: stále stejný výkon na detektor B při PolMux 9

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

The Solution: WDM Investigator 2013 EXFO Inc. All rights reserved.. 24 Jak na Pol Mux signály? Jak upravit InBand OSA metodu? 27 11

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 2013 EXFO Inc. All rights reserved.. 29 12

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 -10 Tap 5-15 -20-25 -30-35 1546.6 1546.7 1546.8 1546.9 1547.0 1547.1 1547.2 Showing with Tap 3 to demonstrate reference with residual OSNR but works well of course with Tap 1 Tap 3 2013 EXFO Inc. All rights reserved.. 30 ZAPOJENÍ 50GHz ROADM/WSS RXi 13

ZAPOJENÍ 50GHz ROADM/WSS TEST POINTS B 1 A 1 C EXFO PolMux Transmitter trace method: test points B2 RXi D A2 ZAPOJENÍ 50GHz ROADM/WSS TEST POINTS zhoršuje přesnost (spektrální deformace šumu) O kolik? - TBV A 1 C TX:A1-RX:A2 uživatelem preferovaná metoda D A2 B 1 B2 RXi 14

ZAPOJENÍ 50GHz ROADM/WSS TEST POINTS A 1 C D A2 B 1 B2 RXi ZAPOJENÍ 50GHz ROADM/WSS TEST POINTS Pokud by v Muxu byl EDFA=zdroj šumu, zhoršila by se přesnost měření carrier leakage O kolik? - TBV A 1 C D A2 B 1 B2 RXi 15

ZAPOJENÍ 50GHz ROADM/WSS TEST POINTS Po cestě řada filtrů deformace šumu ve spektru - zhoršila by se přesnost (O kolik? TBV) A 1 C D A2 B 1 B2 RXi ZAPOJENÍ 50GHz ROADM/WSS CH1 TX CH1 RX RXi 16

ZAPOJENÍ 50GHz ROADM/WSS CH3 RX? CH3 TX RXi ZAPOJENÍ 50GHz ROADM/WSS CH3 RX? CH3 TX CH3 TX? CH3 RX RXi 17

ZAPOJENÍ 50GHz ROADM/WSS CH9 TX? RX9 CH9 RX Zkušenosti - testy v labu WR8-88A WR8-88A A 1 C TX:A1-RX:A2, D A2 B 1 B2 RXi 18

Zkušenosti - testy v labu Referenční Náměr TX v bodě A1 Referenční Náměr TX v bodě A1 Zkušenosti - testy v labu 19

Zkušenosti - testy v labu Náměr RX v bodě A2 Zkušenosti - testy v labu 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

Zkušenosti - testy v labu WR8-88A WR8-88A A 1 C D A2 B 1 B2 RXi Referenční Náměr TX v bodě B1 Zkušenosti - testy v labu 21

Zkušenosti - testy v labu Referenční Náměr TX v bodě B1 Náměr RX v bodě B2 Zkušenosti - testy v labu 22

Zkušenosti - testy v labu 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) Zkušenosti - testy v labu 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

Zkušenosti - testy v labu Po cestě řada filtrů deformace šumu ve spektru - zhoršila by se přesnost (O kolik? TBV) A 1 C D A2 B 1 B2 RXi Dobrá zkušenost z instalací ČR a SK Závěr 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). FO-15 Optické vlnové multiplexy CWDM/DWDM a jejich měření, Praha, Trnava FO-17 Optické přístupové sítě WDM-PON, VŠB Ostrava 24