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집중형 분산 제어 WDM 전송 시스템에서 Mid-Span Spectral Inversion 기술
Mid-Span Spectral Inversion Technique in Lumped Dispersion Managed WDM Transmission Systems 원문보기

한국통신학회논문지. The journal of Korea Information and Communications Society. 무선통신, v.33 no.1A, 2008년, pp.7 - 15  

이성렬 (국립목포해양대학교 해양전자통신공학부)

초록
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본 논문에서는 광섬유에서 발생하는 그룹 속도 분산과 비선형 효과에 의한 왜곡을 보상하기 위해 적용하는 MSSI(Mid-Span Spectral Inversion)에서 광 위상 공액기(OPC; optical phase conjugator)를 중심으로 광 전력의 비대칭화 때문에 나타나는 기술적 한계를 부가적으로 집중형 분산 제어(DM; dispersion management) 기술을 결합시켜 극복할 수 있다는 것을 고찰하였다. 본 연구에서 고려한 집중형 DM은 송신단 바로 다음과 수신단 바로 앞에만 분산 보상 광섬유(DCF; dispersion compensating fiber)를 두는 구조(구조 A)와 전체 전송 링크 중간에 위치한 OPC의 바로 전후에 DCF를 두는 구조(구조 B)로 나누어 각 경우에 대해 전송 성능 개선 정도를 비교하였다. 분석 결과 MSSI에 구조 A의 집중형 DM이 결합된 경우가 구조 B가 결합된 경우에 비해 전송 성능을 크게 개선하는 것을 확인하였다. 본 논문에서 고려한 2가지 구조 모두 비선형 현상 중 자기 위상 변조(SPM; self phase modulation)에 의해 성능이 제한되는 WDM 시스템에서 총 전송 링크의 전체 잉여 분산량(NRD; net residual dispersion)이 양의 값으로 결정되어야 모든 채널에 대해 최상의 성능을 얻을 수 있다는 것을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, it is investigated that the limitation due to the asymmetry of optical power with respect to optical phase conjugator(OPC) in mid-span spectral inversion(MSSI) for compensating optical signal distortion due to group velocity dispersion(GVD) and nonlinearities generated in fiber by com...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 960 Gbps WDM 신호를 고품질로 전송하기 위한 MSSI 기술과 집중형 DM 기술에 대해 살펴보았다. 집중형 DMe 적당한 위치에 놓인 DCF를 가지고 수행하는데, 본 논문에서는 DCF를 전체 전송 링크의 시작과 끝에만 위치시킨 구조와 전체 전송 링크 중간에 있는 OPC의 전후에만 위치시킨 2 가지 구조에 대해 비교하였다.
  • 6 km이다 여기서 Mbs, span는 주 전송로를 구성하는 span의 개수로 본 논문에서는 20이다. 따라서 Ddcf = -70 ps/nm/km로 선택된 경우 Zdcf를 1 km 부터 28.6 km까지 변화를 주면서 WDM 채널의 신호 파장 차이가 가장 큰 두 채널인 1번 채널과 24 번 채널의 전송 성능을 비교하여 전송 성능 변동을 가장 적게 만드는 Zdcf를 찾아 MSSI 기술이 채택된 WDM 전송 시스템에서 분산 맵 (dispersion map) 을 최적화하고자 한다. 이와 마찬가지로 Ddcf = -85 ps/nm/km로 선택된 경우 Zdcf< 1 km부터 23.
  • 따라서 본 논문에서는 MSSI 기술을 채택한 960 Gbps (= 24x40 Gbps)의 WDM 전송 시스템에 집중형 DM 기술이 부가된 경우의 성능 개선 효과를 앞선 연구에서의 최적 파라미터 값들을 갖는 MSSI 기술의 결과와 비교하여 고찰해보도록 한다. 집중형 DM 기술의 구현 방법을 우선 WDM 시스템의 송신기 바로 다음과 수신기 바로 앞에만 DCF를 적용한 구조와 전체 전송 링크 중간에 위치한 OPC의 앞과 뒤에만 DCF를 적용한 구조의 2 가지로 나누어 각 구조에 따른 WDM 채널들의 전송 성능을 비교해 보고자 한다.
  • 본 절에서는 본 논문에서 제안하는 MSSI 기술과 최적화된 분산 맵을 갖는 집중형 DM 기술이 동시에 적용된 WDM 전송 시스템에서의 성능 개선 정도를 비교 분석하기 위하여 우선 동일한 파라미터들로 구성된 24x40 Gbps WDM 전송 시스템에 전통적인 MSSI 기술이 적용된 경우의 24개 채널의 EOP와 참고 문헌 [10]과 [11]에서 제안된 방법에 의해 도출된 최적 OPC 위치와 각 구간의분산 계수 값들을 갖는 MSSI 기술이 적용된 경우의 EOP를 살펴보도록 한다. EOP는
  • 집중형 DM 기술의 구현 방법을 우선 WDM 시스템의 송신기 바로 다음과 수신기 바로 앞에만 DCF를 적용한 구조와 전체 전송 링크 중간에 위치한 OPC의 앞과 뒤에만 DCF를 적용한 구조의 2 가지로 나누어 각 구조에 따른 WDM 채널들의 전송 성능을 비교해 보고자 한다. 아울러 24개의 모든 WDM 채널들을 효과적으로 보상할 수 있는 최적의 NRD를 2 가지 각기 다른 DM 구조별로 검토해보고자 한다.
  • 5 km까지, Ddcf = -100 ps/nm/km로 선택된 경우 Zdcf를 1 km부터 20 km까지 변화를 주면서 각 경우에 대한 분산 맵을 최적화하고자 한다. 아울러 DCF 분산 계수에 따른 위의 3가지 경우에 대한 각각의 최적 분산 맵에서 NRD에 대해서도 고찰하고자 한다
  • 6 km까지 변화를 주면서 WDM 채널의 신호 파장 차이가 가장 큰 두 채널인 1번 채널과 24 번 채널의 전송 성능을 비교하여 전송 성능 변동을 가장 적게 만드는 Zdcf를 찾아 MSSI 기술이 채택된 WDM 전송 시스템에서 분산 맵 (dispersion map) 을 최적화하고자 한다. 이와 마찬가지로 Ddcf = -85 ps/nm/km로 선택된 경우 Zdcf< 1 km부터 23.5 km까지, Ddcf = -100 ps/nm/km로 선택된 경우 Zdcf를 1 km부터 20 km까지 변화를 주면서 각 경우에 대한 분산 맵을 최적화하고자 한다. 아울러 DCF 분산 계수에 따른 위의 3가지 경우에 대한 각각의 최적 분산 맵에서 NRD에 대해서도 고찰하고자 한다
  • 집중형 DM 기술의 구현 방법을 우선 WDM 시스템의 송신기 바로 다음과 수신기 바로 앞에만 DCF를 적용한 구조와 전체 전송 링크 중간에 위치한 OPC의 앞과 뒤에만 DCF를 적용한 구조의 2 가지로 나누어 각 구조에 따른 WDM 채널들의 전송 성능을 비교해 보고자 한다. 아울러 24개의 모든 WDM 채널들을 효과적으로 보상할 수 있는 최적의 NRD를 2 가지 각기 다른 DM 구조별로 검토해보고자 한다.
  • 집중형 DMe 적당한 위치에 놓인 DCF를 가지고 수행하는데, 본 논문에서는 DCF를 전체 전송 링크의 시작과 끝에만 위치시킨 구조와 전체 전송 링크 중간에 있는 OPC의 전후에만 위치시킨 2 가지 구조에 대해 비교하였다. 우선 전통적 MSSI, 또는 최적 파라미터 값으로 설계된 수정된 MSSI 기술만 적용된 경우에 비해 본 논문에서 살펴본 MSSI와 집중형 DM이 동시에 적용된 WDM 전송시스템이 최적의 NRD (또는。찌)를 갖도록 설계된다면 2 가지 구조 모두 전송 품질을 3배 이상 개선할 수 있다는 것을 알 수 있었다.

가설 설정

  • WDM 신호에 대한 XPM과 FWM의 영향은 WDM 시스템의 광섬유 분산 계수가 클수록 감소한다μ3]. 본 논문에서 가정한 광섬유는 NZ-DSF로 하였고 그 분산 계수 값은 XPM에 의한 왜곡이 미미하게 나타나는 4 ps/nm/km 로 하였기 때문에 XPM의 영향은 무시하였다.
  • 본 논문에서 고려한 WDM 채널 신호의 변조 파형 형식은 NRZ로 흐}였고, WDM 링크 구성의 주전송로는 분산 계수가 4 ps/nm/km인 NZ-DSF로 가정하였다. 그 외의 WDM 시스템 구성에 필요한 각 장치의 파라미터 값들은 앞선 연구 결과와의 비교를 위하여 선행 연구들에서와 같은 값을 선택하였다.
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참고문헌 (16)

  1. A. Farbert, C. Scheerer, J.-P. Elbers, C. Glingener, and G. Fischer, "Optimized dispersion manage-ment scheme for long-haul optical communication systems," Electron. Lett., vol. 35, no. 21, pp. 1865-1866, Oct. 1999 

  2. A. Bertaina, S. Bigo, C. Francia, S. Gauchard, J.-P. Hamaide, and M. W. Chbat, "Experimental investigation of dispersion management for an 8 $\times$ 10-Gb/s WDM transmission system over nonzero dispersionshifted fiber," IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 11, no. 8, pp. 1045-1047, Aug. 1999 

  3. Y. Frignaca and S. Bigo, "Numerical optimization of residual dispersion in dispersion-managed systems at 40 Gb/s," in Proc. OFC, Baltimore, MD, 2000, pp. 48-50 

  4. R. I. Killey, H. J. Thiele, V. Mikhailov, and P. Bayvel, "Reduction of intrachannel nonlinear distortion in 40-Gb/s-based WDM transmission over standard fiber," IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 12, no. 12, pp. 1624-1626, Dec. 2000 

  5. R.-J. Essiambre, G. Raybon, and B. Mikkelsen, "Pseudo-linear transmission of high-speed TDM signals: 40 and 160 Gb/s," in Optical Fiber Telecommunications IV B, I. Kaminow and T. Li, Eds. San Diego, CA: Academic, 2002 

  6. C. Caspar, H.-M. Foisel, A. Gladisch, N. Hanik, F. Kuppers, R. Ludwig, A. Mattheus, W. Pieper, B. Strebel, and H. G. Weber, "RZ versus NRZ modulation format for dispersion compensated SMF-based 10-Gb/s transmission with more than 100-km amplifier spacing," IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 11, no. 11, pp. 481-483, Apr. 1999 

  7. A. Yariv, D. Fekete, and D. M. Pepper, "Compensation for channel dispersion by nonlinear optical phase conjugation", Opt. Lett., vol. 4, pp 52-54, 1979 

  8. D. M. Pepper and A. Yariv, "Compensation for phase distortions in nonlinear media by phase conjugation", Opt. Lett., vol. 5, pp 59-60, 1979 

  9. S. Watanabe, S. Takeda, G. Ishikawa, H. Ooi, J. G. Nielsen and C. Sonne, "Simultaneous wave- length conversion and optical phase conjugation of 200 Gb/s (5 $\times$ 40 Gb/s) WDM Signal using a highly nonlinear fiber four-wave mixing", in ECOC 97 Conf., pp. 1-4, 1997 

  10. Seong-Real Lee, "Compensation for the Distorted 16 $\times$ 40 Gbps NRZ Channels in 1,000 km NZ-DSF WDM System using MSSI with Optimal Parameters". 한국통신학회논문지, 제 31권 11A호, pp 1044-1052, 2006 

  11. 이성렬, "WDM 채널수에 따른 최적의 OPC 위치 및 광섬유 분산 계수", 한국항행학회논문지 제 11권 2호, pp. 177-186, 2007 

  12. G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics, Academic Press, 2001 

  13. 이성렬, 김지웅, 손성찬, "320 Gbps 강도 변조 직접 검파 WDM 채널 보상에서 상호 위상 변조의 영향", 한국해양정보통신학회논문지, 제 8권 6호, pp. 1134-1140, 2004 

  14. Lars Gruner-Nielsen, Marie Wandel, Poul Kristensen, Carsten Jorgensen, Lene Vilbrad Jorgensen, Bent Edvold, Bera Palsdottir, and Dan Jakobsen, Dispersion-Compensating Fibers", J. Lightwave Technol., vol. 23, no. 11, pp. 3566-3579, 2005 

  15. G. P. Agrawal, Fiber-optic communication systems, John Wiley & Sons, Inc., 2002 

  16. ITU Recommendation "Spectral grids for WDM applications : DWDM frequency grid" G.694.1, 2006 

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