Dois canais PDM-QPSK a 100Gbit/s

Para este cenário a informação binária é gerada a 100Gbit/s sendo utilizado para o efeito dois PRBS independentes a 50Gbit/s por canal que são modulados com o formato QPSK. O comprimento da sequência é ajustado de acordo com a probabilidade de erro esperada teoricamente para o caso ideal. Considera-se que os canais estão espaçados de 100GHz e portanto, os lasers têm frequências de 193.5THz e 193.6THz, sendo estes configurados com uma largura de linha de 100kHz. Os modelos do transmissor, do canal e do recetor encontram-se na Figura 4.40, na Figura 4.41 e na Figura 4.42

respetivamente. Deve notar-se que estas figuras apenas representam os modelos para sistemas PDM-QPSK, desta forma é necessário utilizar dois transmissores idênticos ao da Figura 4.40, assim como dois recetores idênticos ao da Figura 4.42.

Figura 4.40: Modelo do transmissor implementado no OSIP para um canal PDM-QPSK.

Figura 4.41: Exemplo ilustrativo da multiplexagem e desmultiplexagem dos canais WDM e do canal de transmissão.

Figura 4.42: Modelo do recetor ótico implementado no OSIP para um canal PDM-QPSK.

Após serem moduladas as duas componentes de polarização são combinadas recorrendo a um PBC. Os dois canais são gerados de forma idêntica e são multiplexados no comprimento de onda, utilizando para o efeito o componente WDM_Mux (ver Figura 4.40 e Figura 4.41). Deve notar-se que os componentes de multiplexagem e desmultiplexagem dos canais estão representados juntamente com o canal de transmissão. Para simular o meio de propagação considera-se um troço de fibra SSMF com 500km e PMD de primeira ordem com um parâmetro de DGD de 2.236ps, correspondente ao comprimento de fibra considerado. As rotações da polarização são geradas aleatoriamente. No recetor os dois canais são separados, sendo utilizado para o

efeito o componente WDM_Demux assim como as componentes de polarização de cada canal (recorrendo a um PBS) e os sinais resultantes misturados com o oscilador local. Deste processo resulta a representação do sinal nas suas componentes de fase e quadratura, as quais são amostrados nas ADCs com uma frequência de amostragem que é o dobro do ritmo de símbolos. Os sinais digitalizados são posteriormente processados no DSP, onde são aplicados os algoritmos de compensação da dispersão cromática nos domínios da frequência e do tempo, o CMA e o V&V com linha de realimentação. O CMA é dimensionado com 3 e 5 coeficientes por filtro e o algoritmo de estimação de fase com processamento de 256 amostras em paralelo. Concluída a equalização dos efeitos lineares a sequência de dados é descodificada (ver Figura 4.42). Adicionalmente utiliza- se um componente para alinhar as polarizações visto que o algoritmo de equalização da PMD não dá garantias para qual das suas saídas converge cada polarização. As restantes configurações dos componentes encontram-se na Tabela 4.6.

Transmissor - Filtro de Bessel a 50GHz

- Filtro Gaussiano largura de banda de 100GHz - DAC de 8bits - Ganho de 13.98dB no amplificador - Vπ de 5V Recetor - Filtro de Bessel a 25GHz

- Filtro Gaussiano largura de banda de 100GHz - ADC de 8bits - 2 amostras/símbolo

Tabela 4.6: Configurações do transmissor e do recetor para a simulação do sistema WDM com dois canais DP-QPSK.

Deve notar-se que os filtros de Bessel do transmissor poderiam ser de 25GHz, apenas se adotou filtros com uma largura de banda de 50GHz para preservar o máximo da informação espetral possível de acordo com a separação entre canais considerada. Os filtros do recetor apresentam uma largura de banda de 25GHz de modo evitar aliasing na operação de amostragem. Para filtrar os canais óticos aquando da multiplexagem e desmultiplexagem utilizam-se filtros gaussianos, no WDM_MUX e no WDM_Demux, com uma largura de banda igual ao espaçamento entre canais (100GHz). O espetro dos canais após a multiplexagem encontra-se na Figura 4.43.

O espetro do sinal é observado adicionando o componente OSA, o qual é configurado com uma resolução de 1MHz. Pode-se verificar na Figura 4.43 que os canais estão corretamente centrados nas frequências especificadas não sendo verificadas sobreposições espetrais e apresentando cada um deles uma largura de banda de 100GHz. Para testar o desempenho do sistema consideram-se dois cenários. No primeiro pretende-se simular o sistema sem canal de transmissão. O objetivo é registar as relações entre a BER e a SNR, variando a potência do ruído no recetor. No segundo caso o procedimento é o mesmo, passando apenas a considerar-se o canal de transmissão. Os resultados obtidos para os dois canais encontram-se na Figura 4.44.

Figura 4.44: Relações entre a BER e a SNR para o sistema WDM 2xPDM-QPSK.

Pela Figura 4.44 verifica-se que na ausência do canal de transmissão o sistema segue as relações teóricas. Adicionando o canal de transmissão registam-se penalidades para valores de SNR superiores a 6dB. Estas penalidades são inferiores às registadas para a dispersão cromática (Desempenho dos algoritmos TDE e FDE). Apesar do CMA

introduzir alguma penalidade, como foi verificado na secção “Desempenho do algoritmo

CMA”, a penalidade total registada é inferior à soma de todas as penalidades. A compensação de parte da dispersão residual pelo algoritmo CMA permite eliminar os erros cometidos pelo algoritmo de estimação de fase para baixos valores de SNR

(contrariamente ao que se verificou na secção “Dois canais SP-QPSK a 50Gbit/s”) e

reduzir substancialmente o seu valor para as outras gamas de SNR. Pode-se verificar na Figura 4.44 que para o algoritmo CMA com 3 coeficientes a penalidade ainda é substancialmente elevada. Contudo, aumentando o comprimento do filtro para 5 coeficientes a dispersão residual é praticamente compensada na totalidade, sendo registada uma penalidade para valores elevados de SNR que rondam, para uma BER de

10-4, os 0.5dB e 1dB para os algoritmos FDE e TDE respetivamente. Desta forma a

penalidade introduzida pelo algoritmo de compensação da dispersão cromática pode ser eliminada na totalidade pelo algoritmo CMA, como é referido em [43, 68]. Contudo deve- se notar que este passa a ter um tempo de convergência superior. Na verdade quando o algoritmo CMA atinge o ponto de convergência este representa a função inversa do canal de transmissão, permitindo assim a compensação da dispersão cromática. Deve notar-se

ainda assim, que a quantidade de dispersão que é possível compensar com este filtro depende do número de coeficientes utilizados, logo da resolução da aproximação ao canal de transmissão.