F.O Caracterización para Redes de 40 y 100G- EDC
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Fibras Ópticas y Caracterización para Redes de 40G y 100G
Agosto 2011
José Ignacio Quintero
Agenda
� 1.- Fibras ópticas, tipos y aplicaciones.
� 2.- Caracterización de Fibras Ópticas
� 2.1 Definición
� 2.2 Atenuación
� 2.3 Efectos Lineales
� 2.4 Efectos No Lineales
� 3.- Detección Coherente y Modulación por división de polarización
� 4.- Estándares para 40 y 100 Gbps
� 5.- Desarrollos para tecnologías de mayor capacidad a 100 Gbps
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 33 | SR Portfolio| June 20093 | Presentation Title | Month 2009
Fibras ópticas tipos y aplicaciones1
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 4
Fibra Óptica
Caracteristica física de la fibra óptica
� Cladding : ~ 125 µm – Propiedades mecánicas y propagación
�Core : Propagación de la luz
� Coating : Protección e identificación del hilo
La luz se propaga dentro del núcleo
Coating
Cladding
Core
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 5
Silica Diameter
125 µm
62.5 µm
125 µm 125 µm
50 µm 9 µm
Multimodes Fibres Singlemode Fiber
50/12562.5/125 9/125
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 6
250 µm250 µm250 µm
Diámetro del Revestimiento (Coating)
50/125/25062.5/125/250 9/125/250
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 7
Estructura Tight Buffer
Optical Fibre
Tigh Buffer
� Protección Complementaria
� Conectores
� Cords y Distribución900 µm
250 µm
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 8
LSZH Sheath
Cords
Tight B
ufferF
ibre (900µm
)
Aramid Yarns
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 9
Simplex or Duplex Cords
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 10
Breakouts
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 11
Cable Tight Buffer
Tight B
uffer F
ibre SheathStrength Members
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 12
Estructure Loose Tube
Optical Fibre
Loose Tube
250 µm
2.5 mm� Tubo plástico Resistente
� Contiene varias fibras (24)
� Relleno de Jelly
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 13
Construction Unitube
Outer Sheath
Central tube
Inner Sheath ArmourPeripheral
strength members
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 14
Construcción Multi - Tubo
Outer SheathCentral
strength memberArmourLoose Tubes Inner Sheath
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 15
Diseño Cinta Ranura (Ribbon slotted)
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 16
Cinta de 8-f
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 17
Configuración de Cintas (Ribbons)
RIBBON = 4, 8 or 12 fibras en paralelo agrupadas y rodeadas de Acrylate
- fibra 250 micron
- Colores Individuales
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 18
Configuración de Ribbon
- 8-f ribbon
- 8-f ribbon splittable
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 19
Micro Cable
4
48 - 72
96
24
12
6
Fiber count
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 20
Comparación Micro cable y Losse Tube
241224Fiber Count
15 daN
12.5 kg/km
3.9 mm
Micro Cable UT
15.5 kg/km62 kg/kmWeight
15 daN170 daNMax Pulling force
4.0 mm8.4 mmDiameter
Micro Cable UBUGCable TypeReference
5 mm
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 21
Cables para aplicaciones AéreasFigura 8
ADSS
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 22
Cable Figura 8
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 23
Cable OPGW
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 24
Cable Submarinos
Polyethylene
Screen
Armour wires
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 25
Construcción :
Single - mode o Multi - mode
No Armada
Armada con:
- SWA
- GSTA
- Wire Braid
Protección Aromatica
- Lead sheath
- PVC or Halogen Free
Adicionales :
Low Halogen Content / Halogen Free / Oil Resistant / IEC 60332-3
Cables F.O Para Ambientes Petroleros
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 26
Cables F.O Para Ambientes Petroleros (plataformas Offshore)
�Resistente al Fuego:
�1000 °C por 3 horas
�Resistente al Lodo de perforación
�uso:
� Plataformas Petroleras Offshore
� Túneles
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 2727 | SR Portfolio| June 200927 | Presentation Title | Month 2009
Caracterización de Fibras Ópticas2
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 28
Definición
• Son un conjunto de medidas ópticas de extremo a extremo realizadas sobre capa física, que cualifican y determinan la calidad y el potencial de una fibra óptica dada en la red.
• Aporta toda la información necesaria para definir si un enlace Óptico es capaz de soportar 10Gb/s, 40Gb/s ,100 Gb/s o sistemas mayores.
Caracterización de Fibras Ópticas
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 29
Caracterización de Fibras Ópticas
� La siguiente Información debe ser conocida con precisión:
� Capaciad del Sistema (Máximo # de Canales)
� Tasa de transmisión
� Tipo de Fibra
� Número de Spans
� Longitud de los spans
� Atenuación de los spans
� Márgenes de envejecimiento de la fibra
� PMD y CD del los spans
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 30
Pruebas
• Pérdidas de Inserción y Perdidas de Retorno (Insertion & Return losses)
• Verificación de planta física
• Espectro de perfil de Atenuación (SAP, spectralattenuation profile.
• Dipersión Cromática (CD, Chromatic dispersion).
• Dispersión por Modo de Polarización (PMD, Polarization mode dispersion).
Caracterización de Fibras Ópticas
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 3131 | SR Portfolio| June 200931 | Presentation Title | Month 2009
Caracterización de Fibras Ópticas
Parámetros Claves de la Fibra2
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 32
Vamos con la Parte Matemática
Dispersion map: GO
-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
0 100 200 300 400 500 600
Transmission distance [km]Resi
dual dis
pers
ion
[ps/
nm
]
02
1
22
2
2
2 =+∂−+∂∂
AAdT
AA
i
z
Ai γβα
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 33
Ventanas o bandas de longitud de Onda
Ventana Banda
(ITU-T)
λλλλ (nm) Atenuac. típica
(dB/Km)
Alcance (Km)
Tipo fibra Aplicaciones
1ª (´70) 820-900 3,0 2 MM 10M/Gb/10Gb Eth
2ª (´80) O 1260-1360 0,34 40-100 MM y SM 100M/Gb/10Gb Eth, SONET/SDH, CWDM
(años 00) E 1360-1460 0,31 (LWP) 100 SM CWDM
(años 00) S 1460-1530 0,25 100 SM CWDM
3ª
(años 90)
C 1530-1565 0,2 160 SM 10Gb Eth, DWDM, CWDM
4ª
(años 00)
L 1565-1625 0,22 160 SM DWDM, CWDM
(años 00) U 1625-1675 SM
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 3434 | SR Portfolio| June 200934 | Presentation Title | Month 2009
Caracterización de Fibras Ópticas
Efectos Lineales2
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 35
Parámetros que definen a las Fibras Ópticas
• Atenuación
• Dispersión Cromática
• PMD Dispersión por modo de Polarización
Efectos Lineales
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 36
Atenuación = Disminución de la potencia utilizable.
• Disminución por absorción intrínseca.
Por efecto de campo eléctrico.
Por vibración mecánica debido a la estructura cristalina.
• Disminución por absorción extrínseca.
Iones metálicos Cr+++, Fe++, Ni+++, Cu++.
Restos de agua OH- y H2.
• Disminución por difusión.
Atenuación
ININININININININ OUTOUTOUTOUTOUTOUTOUTOUT
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 37
CR+++
OH-
Difusión
Potencia de Ingreso
Potencia de Salida
7 quantums 2 quantums
Atenuación
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 38
0.22 dB/Km0.3 dB/Km
Atenuación vs longitud de onda
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 39
1ª ventana
Absorción producida por el ión hidroxilo, OH -
(‘Pico de agua’)
Luz visible Longitud de onda, λλλλ (nm)
Ate
nuac
ión
(dB
/Km
)
2,5
2,0
1,0
1,5
0,5
700 1000900800 1400130012001100 170016001500
Luz infrarroja
Atenuación de la fibra óptica
0
LáserCD-ROM
3,0
Fibra multimodo
Fibra monomodo
Pérdida debida a la dispersión intrínseca
2ª v Banda O
(Original)
3ª v Banda C (Conventional)
4ª v Banda L (Long)
Banda E
(Extended)
Banda S (Short)
Banda U (Ultra-long)
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 40
dB (a
ttenu
atio
n–dB
(atte
nuat
ion–
dB (a
ttenu
atio
n–dB
(atte
nuat
ion–
DistanceDistanceDistanceDistance
OTDR A Good TracePatch Panel
Patch PanelFusion Splice
Mechanical Splice (or may be interconnect)OTDR
Access Jumper
The System
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 41
dB (a
ttenu
atio
n–dB
(atte
nuat
ion–
dB (a
ttenu
atio
n–dB
(atte
nuat
ion–
DistanceDistanceDistanceDistance
Patch PanelPatch Panel
OTDR
Ghosts
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 42
dB (a
ttenu
atio
n–dB
(atte
nuat
ion–
dB (a
ttenu
atio
n–dB
(atte
nuat
ion–
DistanceDistanceDistanceDistance
A Bad Fusion Splice
0.3 dB
Patch Panel
Patch Panel
OTDR
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 43
dB (a
ttenu
atio
n–dB
(atte
nuat
ion–
dB (a
ttenu
atio
n–dB
(atte
nuat
ion–
DistanceDistanceDistanceDistance
OTDR Light Increase in Fiber?
Gainer?
Patch Panel A
Patch Panel BFusion Splice
OTDR
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 44
Medición de Atenuación
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 45
Medición del Perfil de Atenuación (AP)
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 46
Falta de Paralelismo
Desalineamiento Axial
Gap
Presencia de Impurezas
αααα = 1 dB
1) Alineación
2) Descarga eléctrica para fusión.
3) Secado y recubrimiento.
αααα = de 0.1 a 0.07 dB
Problemas de empalmes mecánicos. Proceso de un empalme de fusión.
Empalmes Mecánicos y de Fusión
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 47
Conectores de Fibra Optica Form factors
� ST ‘S’traight ‘T’ip connector (set & Twist)
� SC ‘S’ubscriber ‘C’onnector
� LC ‘L’ucent ‘C’onnector
� MT-RJ ‘MT’ ferrule, ‘R’egister‘J’ack latch
� MPO/MTPTM
� The MPO connector houses an MT ferrule
� ‘M’ultiple ‘T’erminations, ‘P’ush-pull latch
Physical Contac/ super" and "ultra" polish qualities
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 48
Conectores de Fibra Optica
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 49
Resumen de Formulas
P recib.= P Sal. + Pérdidas
Margen= P recibida - Sensibilidad
Atenuación Global = Psal. - S
Atenuación Máxima Disponible = Atenuación Global –
ODF - Márgen
Distancia Máxima = Atenuación Máxima/Ad
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 50
Se tiene un tramo de 93 Km., se sabe que la fibra ha sido cortada13 veces de las cuales 8 han sido reparadas con empalmesmecánicos y 5 por fusión.
¿Cuál es la pérdida esperada en segunda y tercera ventana?
Se dispone de un Tx de Pout= -2 dBm y un Rx de S= -36 dBm. ¿Cuál es el margen disponible? , ¿Con dicho margencuantas veces se puede empalmar mecánicamente?
Los carretes son de 3 Km.
Ejemplo de un enlace
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 51
Ejemplo1
Perd. Empalmes ���� -3,0 - 5x 0,1 - 8 x 1 = - 11,5 dB
Pérd. Fibra 3ra. Ventana
93 Km x 0,22 dB/Km = - 20,46 dB
Per. Total = -20,46 dB – 11,5 dB = - 31,96 dB
Pérd. Fibra 2da. Ventana
93Km x 0,3 dB/Km = - 27,9 dB
Per. Total = -27,9 dB – 11,5 dB = - 39,4 dB
Perd. Empalmes Inst. ���� (93 Km/3 Km)-1 x 0,1= -3,0 dB
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 52
Ejemplo1/2
Margen= P recibida - Sensibilidad
P recib.= P Sal. + Pérdidas
P recib.= -2 dBm + (-31,96 dB) = -33,96 dB
Margen = -33,96 – (-36 dBm) = 2,04 dB
# empalmes Mecánicos = 2,04 dB/1 dB= 2 empalmes
# empalmes Fusión = 2,04 dB/0,1 dB= 20 empalmes
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 53
AplicaciAplicacióón/Distancian/Distancia/ / AnchoAncho de Banda de Banda parapara FibraFibra MultimodoMultimodo
4900/500600m/300m1210m/600m50µm 10-XB
2000/500300m/300m1000m/600m50µm -10
950/500150m/300m750m/600m50µm
200/50066m/300m500m/1000m62.5µm
200/50036m/300m300m/600m62.5µm Laser Certified
850nm/1300nm850nm/1300nm850nm/1300nmFiber Type
Bandwidth
MHz�km
10 Gbps Ethernet
Max. Distance
1 Gbps Ethernet
Max. Distance
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 5454 | SR Portfolio| June 200954 | Presentation Title | Month 2009
Caracterización de Fibras Ópticas
Dispersión Cromática2
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 55
Dispersión Cromática
•Dispersión Cromática:
•Diferentes longitudes de onda viajan a diferentes velocidades
Pulso Difusión del pulso
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 56
Tx Rx
Fibra
d= 65 Km
En fibra G.652 @ 1.550 nm => 65 Km x 18 ps.nm/Km = 1.170 ps.nm
En fibra G.652 @ 1.310 nm => 65 Km x 3.5 ps.nm/Km = 227.5 ps.nm
En fibra G.655 @ 1.550 nm => 65 Km x 9 ps.nm/Km = 585 ps.nm
Cálculos de Dispersión Cromática
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 57
Determinación de la Dispersión Cromática
D (1565nm) = 17 ps/nmxKm + 0,056 ps/nm2xKm * (1565 nm -1550 nm )
D= 17,84 ps/nm x Km
L= 65 Km
D Link = L X D
D Link = 65 Km x 17,84 ps/nm x Km = 1159,6 ps/nm
58
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
Atte
nuat
ion
[dB
/km
]
20
0
-5
-10
-15
-20
15
10
5
Dis
pers
ion
[ps/
(nm
*km
)]
Wavelength [nm]1280 1320 1360 1400 1440 1480 1520 1560 1600 1640
G.652 Fibre
G.655 Fibre
G.652, G.653 & G.655 Fibres
DWDM WINDOW1310 nm
O-Band E-Band S-Band C-Band L-Band
Fibra Óptica. Atenuación y Dispersión
G.653 Fibre
G.652.C & .DFibres
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 59
Medición de Dispersión Cromática
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 60
Medición de Dispersión Cromática
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 61
Efectos de la Dispersión
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 62
Valores maximos para un sistema a 1550 nm con una penalidad de 1 dB
Donde B es la velocidad binaria en Gb/s, D es el coeficiente de dispersión cromática en ps/nm-Km, y L es la longitud de la Ruta en KM.
Limitaciones de Trasmisiones Inducidas
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 63
Al aumentar la tasa de Tx, La dispersión Residual permitida en el receptor disminuye para tener una penalidad fija
Tolerancia del receptor para 1dB penalidad de Potencia
Tasa de Tx Dispersión Cromática
2.5 Gb/s 16,640ps/nm
10 Gb/s 1,040 ps/nm
40 Gb/s 65 ps/nm
100 Gb/s 10,4 ps/nm
Ejemplo: un enlace de 80km @ 1550nm tendrá:
17ps/(nm.km) x 80km = 1360ps/nm. Por lo tanto para un sistema de 10 Gbps es necesario Compensar por dispersión Cromática
Para compensar efectivamente es mandatorio medir la dispersión cromática del enlace
Valores Máximos de dispersión Cromática
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 64
Compensación de Dispersión Cromatica
La Compensación es usada para reducir la dispersión acumulada
Fibre span
Dis
pers
ión
Acu
mula
da
[ps/
nm
]
DCM
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 65
Compensación de Dispersión Cromática
DCM DCMDCMDCM DCMDCM DCMDCM DCM DCM DCMDCM DCMDCM
Dem
ux
80km 80km 90km 80km 80km 90km 80km 80km 90km 80km 80km 90km
AMP
DWDM DWDM DWDM
Switch-Router Switch Router
1000 km
Pre-compensasiónCompensación de Línea
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 66
Tx RxPout= 6-4 dBm
S= -28 -30 dBm
Psat= -9 -11 dBm
α= 0.18-0.22 dB Fibra
DCmax= 900ps.nm
Se desea saber cual sería la distancia máxima alcanzable. En un tramo fibra G.652.d. @ 1550 nm. Que se va a construir con carretes de 5Km
Ejemplo de Compensación de Dispersión Cromática
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 67
Ejemplo de Compensación de Dispersión Cromática
Atenuación Global = Psal. - S
Atenuación Máxima Disp. = Atenuación Global – ODF - Márgen
Distancia Máxima = Atenuación Máxima/Ad
Atenuación Global = -4 dBm –(– 28 dBm) = 24 dB
Atenuación Máxima Disponible = 24 dB – 1 dB – 3 dB= 20 dB
Distancia Máxima = 20 dB /0,22 = 90,91 Km
DC = 90,91 Km x 18 ps.nm/Km = 1.636 ps.nm > 900 ps.nm !!!!
DCM= 1.636 ps.nm - 900 ps.nm = 736 ps.nm a compensar
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 68
Ejemplo de Compensación de Dispersión Cromática
Este es el modelo que aplica para compensar 736 ps.nm
Tx RxPout= 6-4 dBm
S= -28 -30 dBm
Psat= -9 -11 dBm
DCmax= 900ps.nmTxRx
DC
U
DC
U
Ejemplo de Compensación de Dispersión Cromática
Modelo D.C. (ps.nm) Atenuación (dB)A -85 2B -170 2,8C -255 3,6D -340 4,3E -680 6,1F -1020 8,1G -1360 9
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 6969 | SR Portfolio| June 200969 | Presentation Title | Month 2009
Caracterización de Fibras Ópticas
Dispersión Por Modo de Polarización2
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 70
¿Qué es el PMD ? Es la separación temporal de las componentes ortogonales de luz debido a la falta de simetría axial de la fibra.
Teórico
Real
PMD
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 71
Dispersión por Modo de Polarización PMD
•Dispersión por modo de Polarización :• Diferentes modos de polarización viajan a diferentes velocidades
PulsePulse Spreading
Signal
Polarisation axes
∆τ
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 72
PMD – baja Tasa de Tx
fast axis
z, t
slow axis∆τ∆τ∆τ∆τ
t
∆τ∆τ∆τ∆τ
T0T
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 73
PMD – Alta Tasa de Tx
fast axis
z, t
slow axis∆τ∆τ∆τ∆τ
t
∆τ∆τ∆τ∆τ
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 74
PMD vs Longitud de Onda
El PMD puede cambiar drásticamente de una longitud de onda o otra adyacente.
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 75
PMD vs Distancia
Teórico
Real
El PMD es un valor estadístico, no es fijo y no es el mismo para todas las longitudes de onda.
No es lineal ya que no crece con la distancia, sino con la raiz de ella.
PMD = υ x d 0 < υ < 2
υ en una fibra nueva se considera igual o menor a 0.5 ps/ Km
El peor valor medido en campo es de 1.3 ps/ Km
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 76
Determinación del DGD
El DGD máximo para el sistema será igual a:
DGD = TB/10
TB= 1/Tt
TB= Ancho del Pulso en Picoseg.
Tt= Tasa de tx Bits/seg
Ejemplo:
Tt= 40 Gbps
TB= 25 Ps.
DGD= 2.5 Ps
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 77
PMD vs Velocidad de Transmisión
La cantidad de PMD que pueden soportar los agregados o puertos ópticos es lineal e inversamente proporcional a la velocidad de transmisión.
Tx RxPout= 6-4 dBm
S= -28 -30 dBm
Psat= -9 -11 dBm
α= 0.18-0.2 dB
d= 149 Km
Fibra
PMD max @ STM16 (2.5 Gbps) = 40 ps.
PMD max @ STM64 (10 Gbps) = 10 ps.
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 78
Coeficiente de PMD para una probabibilidad 99.9954% y una
penalidad de 1 dB.
Bit rate
(Gb/s)
2.5
10
40
100
PMD
(ps)
Coeficinet PMD
400 km fibra (ps/km½)
40
10
2.5
1
≤≤≤≤ 2.0
≤≤≤≤ 0.5
≤0.125 o 25 km con 0.5 ps/km1/2)
≤ 0.05 o 4 km con 0.5 ps/km1/2)
Especificaciones de PMD
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Mediciones de PMD
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 80
Mediciones de PMD
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 81
Ejemplo 1
Tx RxPout= 6-4 dBm
S= -34 -36 dBm
Psat= -9 -11 dBm
α= 0.2-0.22 dB
d= 125 Km
Fibra
DCmax= 2.400ps.nm
En la siguiente configuración se desea saber ¿Se podrá instalar indistintamente un enlace STM16, STM64, o STM256 ?. . Igualmente, se conoce que el PMD promedio medido es de 0,8 ps / (Km) 1/2
Ejemplo de Calculo de PMD
PMD = u x d PMD = 0.8 ps/ Km x 125 Km = 8,94 psSTM-16 OK
STM-64 OK
STM-256 NO
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 82
Ejemplo 1
Tx RxPout= 6-4 dBm
S= -34 -36 dBm
Psat= -9 -11 dBm
α= 0.2-0.22 dB
d= 125 Km
Fibra
DCmax= 2.400ps.nm
En la siguiente configuración se desea saber el margen disponible si se han realizado dos empalmes mecánicos y uno de fusión. Igualmente, se conoce que el PMD promedio medido es de 1.1 ps / Km ¿Se podrá instalar indistintamente un enlace STM16 o STM64?. Con estos equipos y fibra ¿Cuál es enlace más corto realizable? (asuma pérdida por cada conector terminal 0.5 dB)
Ejemplo de Calculo de PMD
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Caracterización de Fibras Ópticas
Efectos No Lineales2
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 84
Efectos No Lineales – Auto-modulación de Fase (SPM)
Auto-modulación de fase (SPM)
� Efecto de Canal Simple
� La Fase Óptica de una señal es modulada proporcionalmente a la potencia de
la señal misma.
� La fase óptica, es entonces convertida por dispersión cromática a distorsión
de intensidad2 dBm
17 dBm
18 dBm
20 dBm
Distorsión de Intensidad de propagación de un canal en un enlacede 2x80 Km, con diferentes potenciade canales
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 85
Efectos No Lineales – Modulación de Fase Cruzada (XPM)
Modulación por Fase Cruzada (XPM)
� Efecto multicanal
� La Fase óptica de la señal es modulada proporcionalmente a la potencia de los
canales vecinos.
� La fase óptica, es entonces convertida por dispersión cromática a distorsión
de intensidad.
signal Ps = 2 dBmco-propagating channel Pc = 13 dBm
Distorsión de Intensidad de
propagación de un canal en un enlace
de 2x80 Km
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G 86
Efectos No Lineales – Mezcla de Cuatro Ondas (FWM)
Mezcla de cuatro Ondas (FWM)
� Efecto Multicanal
� Generación de intermodulación de componentes de frecuencia f = fi + fj - fk
� Significantivo only para transmisiones sobre fibra G.653 (alrededor de valor de
dispersión cero
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
1543 1545 1547
λ λ λ λ (nm)
Pow
er
(dBm
)
1541 1549
113123112223 132
221231 331332
f1 f2 f3Espectro experimental registrado después de 25 Kmde fibra G.653 con tres canales no espaciados uniformemente
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G87 | SR Portfolio| June 200987 | Presentation Title | Month 2009
Detección Coherente y Modulación por división de polarización3
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G
Requerimientos para redes 40G & 100G
La Transmisión a 40Gbps es en general más sensible que en la
transmisión de 10 G, debido a las alteraciones de la F.O:
4 veces más sensible al ruido (OSNR)
� 4 Veces más sensible al PMD.
� 16 veces más sensible a la Dispersión cromatica
� Más sensible a los efectos no lineales
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G
100G Transport
FDM DP-QPSK
“Dual Polarization”
1 channel in a50GHz slot
λλλλ“Frequency Division Multiplexing”
14 Gbaud
FDM DP-QPSK (Frequency Division Multiplexing Dual Polarization QPSK)
� Baja Tolerancia a los efectos No Lineales
� Mayor consumo de energía, dos sub-portadoras
� Doble Complejidad
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G
100G Transport
OPFDM-RZ-DQPSK
“Frequency Division Multiplexed”
1 channel in a100GHz slot
λλλλ
“Orthogonal-Polarized”
28 Gbaud
OPFDM-RZ-DQPSK (Orthogonal-Polarized Frequency-Division-Multiplexed RZ-DQPSK) con Detección Differencial
� Receptor no coherente
� Requiere el uso de Compensadores de PMD y CD
� Buena compatibilidad 10G y 40G, pero baja eficiencia espectral.
� Dos Longitudes de Onda
� Alto consumo de Energía y compeljidad
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G
100G Transport
Coherente PDM-QPSK
“Polarization Multiplexed”
λλλλ
25 Gbaud
PDM-QPSK (Polarization-DivisionMultiplexing DQPSK) con detecciónCoherente
1 channel in a50GHz slot
� Receptor coherente
� NO Requiere el uso de Compensadores de PMD y CD
� Buena compatibilidad 10G y 40G, y alta eficiencia espectral.
� Solución Simplificada en DSP
� Reducción en consumo de Energía
� Excelente tolerancia a los efectos no lineales
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G
Resumen Ténicas Modulación – Espectro - Capacidad 40G
Spectralefficiency
Capacityin C-band
Power
λ
50 GHz
20% 880 Gb/s(88 channels)
10G NRZNon-Return-to-Zero
Power
λ
100 GHz
40% 1.76 Tb/s(44 channels)
40G DPSKDifferential
Phase-Shift Keying
Power
λ
50 GHz
80% 3.52 Tb/s(88 channels)
40G P-DPSKPartial
DifferentialPhase-Shift Keying
Power
λ
50 GHz
80% 3.52 Tb/s(88 channels)
40G RZ-DQPSKReturn-to-ZeroDifferential
QuadriPhase-Shift Keying
80%
Power
λ
50 GHz
3.52 Tb/s(88 channels)
40G CoherentDP-QPSK
Dual-PolarizationQuadriPhase-Shift Keying
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G
Resumen Técnicas Modulación – 40G
Symbols
0 1
11 00
01
10
0 1
0 1
10G NRZ
40G CoherentDP-QPSK
40G RZ-DQPSK
40G P-DPSK
40G DPSK
Bit/symbol
1
4
2
1
1
Baud rate(symbol rate)
10 Gbaud
10 Gbaud
20 Gbaud
40 Gbaud
40 Gbaud
Modulación en amplitud
Modulación de fase
+ multiplexaciónde polarización
Modulación de fase
Modulación de fase
Modulación de fase
Non-Return-to-Zero
DifferentialPhase-Shift Keying
PartialDifferential
Phase-Shift Keying
Return-to-ZeroDifferential
QuadriPhase-Shift Keying
Dual-PolarizationQuadriPhase-Shift Keying
ϕ (phase)
180º 0º
amplitude
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G
Modulación y Detección Coherente 100Gb/sPo
wer
λ
100 Gbit/sCoherent PDM-QPSKPolarization-Division Multiplexing
QuadriPhase-Shift Keying
50 GHz
Spectralefficiency
Capacityin C-band
200 % 8.8 Tb/s(88 channels)
100G CoherentPDM-QPSK
•Modulación de fase
•+ multiplexaciónde polarización
Polarization-Division MultiplexingQuadriPhase-Shift Keying
4
Bit/symbol Baud rate(symbol rate)
25 Gbaud
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G95 | SR Portfolio| June 200995 | Presentation Title | Month 2009
Estándares para 40 y 100 Gbps
4
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G
Cuerpos de Estandarización
Los Cuerpos de Estandarización relevantes están involucrados en la
definición E2E de la solución 100Gbps solución
ConvergedBackbone
Converged Edge
IP/Optical Integration
CoreRouters
ServiceRouters Service
RoutersOTN/Photonic Switches
IEEE ClientInterface
IEEE ClientInterface
Converged Service Control
Mobility Manager
IMSPolicy Manager
Converged RAN 100Gbps transport
Multi-screen servicesWeb & Enterprise 2.0
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G
20072007Q1 Q4Q2 Q3
100G: Resumen de los estándares emergentes
20092009Q1 Q4Q2 Q320082008
Q1 Q4Q2 Q3 20102010Q1 Q4Q2 Q3
IEEE 802.3ba D2.0
802.3WG Ballot
IEEE 802.3ba 40GE/100GE Standard
IEEE 802.3ba D3.0
LMSC Ballot
IEEE 802.3ba 40GE/100GE PAR Approved
IEEE 802.3ba D1.0
TF Draft
Alcatel-Lucent contribuye con los esfuerzos de estandarización de 100G
LMSC - LAN/MAN Standards Committee
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G
IEEE802.3ab 40Gbps/100Gbps
Nomenclatura
n = 1 is not required as “serial” is implied
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G
IEEE 802.3ba Task Force
Ratificación Junio 2010 Meeting
Soluciones Esperadas:
� Implementación Paralela para 40G y 100G Ethernet
� 40GBASE - KR4, CR4, SR4, LR4
� 100GBASE - CR10, SR10, LR4, ER4
� Areas resueltas:
� Operación Full duplex operation, preserva el existente formato 802.3 /MAC
� Preserva los min/max tamaños de trama para 802.3
� Soporta BER ≥ 10-12
� Suport e para OTN Framing/data rates
� Definió el pluggable form factor = CFP
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G100 | SR Portfolio| June 2009100 | Presentation Title | Month 2009
Desarrollos para tecnologías de mayor capacidad a 100 G4
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G
The New Foundation of Routing
A breakthrough innovation that will herald faster, smarter and greener networks and applications
Introducing the new FP3 400G Network Processor:
� Delivers consumer and business services at 4x the speed of today’s fastest networks
� Guarantees the quality of the applications that users value most
� Reduces IP network power by up to 50% and physical space by up to 30%
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G
Performance & Services
3rd GENERATION OF IN-HOUSE DESIGN
RAISING THE BAR YET AGAINThroughput & Perform
ance
10 Gbps
Services & Scale
100 Gbps
FP2
400 Gbps
FP3
FP
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G
FP3 FLEXIBILITY BY DESIGN
CONFIGURABLE FOR MULTIPLE APPLICATIONS
ii100G
100G
200G Layout
100G
4x100G 1x400G4x100G 1x400G
4x100G 1x400G4x100G 1x400G
100G
100G
100G
1x400G1x400G
1x400G1x400G
400G
400G Layout
400G Layout
2x100G 1x200G2x100G 1x200G
2x100G 1x200G2x100G 1x200G
ENABLES EFFICIENT 10G/40G/100G NETWORKING TODAY
PROVIDES PATH TO 400G FOR TOMORROW
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G
SERVICE ROUTING FOR THE EDGESEAMLESS INVESTMENT PROTECTION FOR 400+ EXISTING CUSTOMERS
2p 100GE & 20p 10GE IMM Highlights:
� FP3-powered forwarding complex
� Flexible personality:
– SW configurable for full SR edge services features or for 7450 ESS L2+ features
� Access or network-facing interfaces
� Power efficient at ~2 Watts/Gb
� Uses 10GE SFP+, 100GE CFP and 40GE QSFP+
� Enables up to 20x100GE or 200x10GE ports in 1/3 rack
� Unmatched port density
20-port 10GE IMM
2-port 100GE IMM
FP3-based IMMs are here and they are real !
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G
http://www.occfiber.com/
¿Como Escalar? : Señales en Comunicaciones Ópticas
Polarización
FrequenciaTiempo Quadratura
Amplitude /phase modulation
Dimensiones físicas para modulación y multiplexación
Espacio
QPSK 8-PSK 16-QAM
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G
400 Gb/s por Longitud de onda
Exp. 200G por polarización
Ethernet Standardization
• 100G Ya es una realidad comercial hoy
• El próximo paso es 400 GbE
• Demos de 400G con una longitud de onda en 2010
• Estandarización cerca de 2015
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G107 | SR Portfolio| June 2009107 | Presentation Title | Month 2009
Conclusiones5
TALLER Fibras Ópticas y Caracterización para redes de 40 y 100 G
Ingeniería
Permisología
Selección de la empresa apropiada para Inst.
Certificación Final
Selección apropiada de la Fibra
Aspectos Claves para unAspectos Claves para un ProyectoProyecto de FOde FO
Conclusiones Parte
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GRACIAS POR SU ASISTENCIA !!!!!
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a la Era