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Análise do Gerador Comb Óptico para transmissão
de altas taxas em Redes Ópticas de próxima
Geração
HEITOR BRUNO OLIVEIRA GALVÃO [1], GUILHERME ENEAS VAZ SILVA [1], RAFAEL JALES LIMA FERREIRA [2].
[1] Departamento de Engenharia Elétrica – UNIVERSIDADE ESTADUAL DO PIAUI - UESPI – TERESINA – PI BRASIL
[2] Departamento de Engenharia Elétrica – UNIVERSIDADE DE SÃO CARLOS (USP) – SÃO CARLOS - SP - BRASIL
Introdução
Introdução
O aumento de demanda estimada para os próximos anos (400Gbps e 1Tbps) são
incompatíveis com o atual modelo de sistemas ópticos , obrigando a investigação de novas
tecnologias. Nesse contexto,a pesquisa em sistemas ópticos pode seguir ou combinar duas
áreas: o uso de transmissão por portadora única ou por múltiplas portadoras.[1]Nesse
contexto, a técnica de multiportadoras ortogonais tem assumido um papel importante e, no
presente artigo, investigamos e propomos um gerador óptico de múltiplas portadoras
coerentes para aplicação em sistemas de alta capacidade.

Objetivos
Objetivos
Uma maneira de obter uma transmissão com altas taxas de dados por fibra óptica é
utilizar as multiportadoras ortogonais coerentes, também conhecidas como coerente WDM
(CO-WDM), que utilizam uma única fonte laser (desta forma, coerente em fase) para gerar
múltiplas portadoras no domínio óptico. Este sinal de varias subportadoras com taxas mais
baixas e de alta taxa total resultante, produzido por uma única fonte de laser e composto
por múltiplas portadoras sincronizadas em fase e moduladas de um modo síncrono, tem
sido nomeado “Superchannel” [2].
Com a tecnologia Superchannel, é possível ter várias portadoras (feixes de luz) em
um único canal, o que amplia a capacidade de transportar informações e a eficiência
espectral.

Métodos utilizados
Métodos utilizados
RFS (Recirculating Frequency Shifting) é uma técnica baseada na conversão de
frequência produzida pela modulação de banda lateral única. Esta técnica permite a
geração de um grande número de portadoras e grande estabilidade [3].
O software utilizado foi o Optisytem que é desenvolvido pela empresa canadense
Optiwave Corp, com o propósito de realizar simulações de sistemas de telecomunicações e
de outras aplicações
O gerador comb óptico é estruturado basicamente da seguinte forma: de um laser
monomodo + um anel de recirculação. O anel de recirculação é composto dos seguintes
componente: acoplador, um modulador duplo Mach-Zhender que gera a modulação SSBCSC, um amplificador EDFA, e um filtro óptico (figura 1).
O sinal óptico proveniente da fonte laser é aplicado continuamente a uma das
entradas do acoplador, aonde vai, metade para a saída do acoplador e a outra metade vai
para o anel de recirculação. A parte do sinal que é acoplado no anel passa por um
modulador Mach-Zhender duplo e é alimentado por dois sinais RF senoidais, de mesma
frequência, mas com a fase deslocada de 90º, e controlado por um conjunto de sinais de
alimentação continua DC[4].
O modulador é ajustado de maneira a prover uma modulação do tipo SSBC-SC
(Sigle SideBand Supressed Carrier). Para um transmissor de banda lateral única, a
portadora principal, e uma das bandas laterais vão ser suprimidas, se fosse aplicada uma
transformada de Fourier ao sinal na saída do modulador, ia ser demonstrada que existem
duas bandas: a banda lateral superior e banda lateral inferior, que são simétricas[5].
Agora ocorre a supressão de uma das bandas laterais: O sinal de saída do
modulador é inserido no, e na saída do amplificador o sinal é filtrado, limitando a banda de
ruído e rejeitando as portadoras ópticas geradas que excedam a banda do filtro. A saída do
filtro óptico é inserida no acoplador juntamente com o sinal do laser e lá os sinais são
acoplados através do acoplador óptico.

Figura 2: Gerador Comb Óptico implementado no software Optisytem

Resultados Obtidos
Resultados Obtidos
Para esse trabalho foi proposto gerar 25 portadoras espaçadas a 12.5Hz. No filtro
óptico é introduzido uma largura de banda de 312,5GHz,
assim vão ser geradas 25
portadoras espaçadas de 12,5GHz. O filtro na simulação e os dois "sine generator" estão
intimamente ligados um sine generator vai aplicar um seno e o outro sine generator um
cosseno para realizar a modulação, as frequências deles é que vai decidir o espaçamento
entre as subportadoras. Ao realizar esta simulação utilizei o amplicador EDFA.

Figura 3: Espectro óptico na saída do gerador comb , 25 subportadoras geradas a
12.5GHz
O problema que esta sendo enfrentado até a publicação desse trabalho é o
seguinte: as subportadoras geradas estarem com amplitudes estão diferentes (figura 3),
devido ao inicio da pesquisa obteve – se esses resultados mais pretende-se melhora-los
da seguinte foma: o ampliflificador EDFA permite-se trabalhar com uma variavel chamada
ganho, pois ajustando essa variável para determinado valor, ela deixa o sinal plano –
deixando todas as
subportadoras geradas com a mesma amplitude. Ao realizar esse
procedimento para uma determinada quantidade de portadoras não importa quantas
portadoras queira-se gerar o padrão se mantém. Mas só que não existe um método exato
para obter esse valor, nesse caso é pelo método das tentativas, o que torna um pouco
complicado esse trabalho, gerar as portadoras com a mesma amplitude. Até o termino
deste artigo não chegar nesse valor especifico. Esses resultados demonstram que a
técnica está funcionando e gerando as portadoras.

Conclusão
Conclusão
Foi apresentada neste trabalho uma visão geral do sistema de geração óptico comb
generator como sistema óptico de próxima geração, com ênfase na técnica multiportadoras
ópticas, forte candidata a se tornar uma das tecnologias-base dos sistemas ópticos de mais
alta capacidade. O destaque maior foi dado ao módulo OCG, parte constituinte do sistema
multiportadoras que constitui a célula básica do transmissor óptico dos sistemas Co-WDM.
Apresentou-se um modelo de um gerador de multiportadoras para sistemas de transmissão
de alta capacidade. Baseado na técnica RFS, o gerador comb utiliza uma única fonte laser
para gerar um grande número de portadoras coerentes amarradas em frequência podendose simular vários canais como em uma rede WDM típica com apenas um único laser
semente.
Referências Bibliográficas
Referências Bibliográficas

Figura 1: Esquema do Gerador Comb Óptico[2]

[1]Cisco
Inc.
Approaching
the
zettabyte
era.
Information
available
at
http://www.cisco.com/en/US/solutions/collateral/ns341/ns525/ns537/ns705/ns827/VNI_Hyperc
onnectivity_WP.pdf. Acessado em: 05 de novembro de 2012
[2] Jales Lima Ferreira, Rafael Estudo de Sistemas com Multiportadoras Ópticas Ortogonais e
Coerentes / rafael Jales Lima Ferreira; orientadora Mônica De Lacerda Rocha. São Carlos,
2013.
[3] Kawanishi, T., “Optical frequency comb generator using optical fiber loops with singlesideband modulation”. IEICE Eletronics Express, v.1, n.8, p.217-221, 2004
[4] F. D. Simões, D. M. Pataca and M. L. Rocha, J., Design of a Comb Generator for High
Capacity Coherent-WDM Systems “
[5] Modulação de Banda Lateral Única. Revista Eletrônica

XII Simpósio de Produção e Seminário de iniciação Científica

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Análise do Gerador Comb Óptico para transmissão de altas taxas em Redes Ópticas de próxima Geração

  • 1. Análise do Gerador Comb Óptico para transmissão de altas taxas em Redes Ópticas de próxima Geração HEITOR BRUNO OLIVEIRA GALVÃO [1], GUILHERME ENEAS VAZ SILVA [1], RAFAEL JALES LIMA FERREIRA [2]. [1] Departamento de Engenharia Elétrica – UNIVERSIDADE ESTADUAL DO PIAUI - UESPI – TERESINA – PI BRASIL [2] Departamento de Engenharia Elétrica – UNIVERSIDADE DE SÃO CARLOS (USP) – SÃO CARLOS - SP - BRASIL Introdução Introdução O aumento de demanda estimada para os próximos anos (400Gbps e 1Tbps) são incompatíveis com o atual modelo de sistemas ópticos , obrigando a investigação de novas tecnologias. Nesse contexto,a pesquisa em sistemas ópticos pode seguir ou combinar duas áreas: o uso de transmissão por portadora única ou por múltiplas portadoras.[1]Nesse contexto, a técnica de multiportadoras ortogonais tem assumido um papel importante e, no presente artigo, investigamos e propomos um gerador óptico de múltiplas portadoras coerentes para aplicação em sistemas de alta capacidade. Objetivos Objetivos Uma maneira de obter uma transmissão com altas taxas de dados por fibra óptica é utilizar as multiportadoras ortogonais coerentes, também conhecidas como coerente WDM (CO-WDM), que utilizam uma única fonte laser (desta forma, coerente em fase) para gerar múltiplas portadoras no domínio óptico. Este sinal de varias subportadoras com taxas mais baixas e de alta taxa total resultante, produzido por uma única fonte de laser e composto por múltiplas portadoras sincronizadas em fase e moduladas de um modo síncrono, tem sido nomeado “Superchannel” [2]. Com a tecnologia Superchannel, é possível ter várias portadoras (feixes de luz) em um único canal, o que amplia a capacidade de transportar informações e a eficiência espectral. Métodos utilizados Métodos utilizados RFS (Recirculating Frequency Shifting) é uma técnica baseada na conversão de frequência produzida pela modulação de banda lateral única. Esta técnica permite a geração de um grande número de portadoras e grande estabilidade [3]. O software utilizado foi o Optisytem que é desenvolvido pela empresa canadense Optiwave Corp, com o propósito de realizar simulações de sistemas de telecomunicações e de outras aplicações O gerador comb óptico é estruturado basicamente da seguinte forma: de um laser monomodo + um anel de recirculação. O anel de recirculação é composto dos seguintes componente: acoplador, um modulador duplo Mach-Zhender que gera a modulação SSBCSC, um amplificador EDFA, e um filtro óptico (figura 1). O sinal óptico proveniente da fonte laser é aplicado continuamente a uma das entradas do acoplador, aonde vai, metade para a saída do acoplador e a outra metade vai para o anel de recirculação. A parte do sinal que é acoplado no anel passa por um modulador Mach-Zhender duplo e é alimentado por dois sinais RF senoidais, de mesma frequência, mas com a fase deslocada de 90º, e controlado por um conjunto de sinais de alimentação continua DC[4]. O modulador é ajustado de maneira a prover uma modulação do tipo SSBC-SC (Sigle SideBand Supressed Carrier). Para um transmissor de banda lateral única, a portadora principal, e uma das bandas laterais vão ser suprimidas, se fosse aplicada uma transformada de Fourier ao sinal na saída do modulador, ia ser demonstrada que existem duas bandas: a banda lateral superior e banda lateral inferior, que são simétricas[5]. Agora ocorre a supressão de uma das bandas laterais: O sinal de saída do modulador é inserido no, e na saída do amplificador o sinal é filtrado, limitando a banda de ruído e rejeitando as portadoras ópticas geradas que excedam a banda do filtro. A saída do filtro óptico é inserida no acoplador juntamente com o sinal do laser e lá os sinais são acoplados através do acoplador óptico. Figura 2: Gerador Comb Óptico implementado no software Optisytem Resultados Obtidos Resultados Obtidos Para esse trabalho foi proposto gerar 25 portadoras espaçadas a 12.5Hz. No filtro óptico é introduzido uma largura de banda de 312,5GHz, assim vão ser geradas 25 portadoras espaçadas de 12,5GHz. O filtro na simulação e os dois "sine generator" estão intimamente ligados um sine generator vai aplicar um seno e o outro sine generator um cosseno para realizar a modulação, as frequências deles é que vai decidir o espaçamento entre as subportadoras. Ao realizar esta simulação utilizei o amplicador EDFA. Figura 3: Espectro óptico na saída do gerador comb , 25 subportadoras geradas a 12.5GHz O problema que esta sendo enfrentado até a publicação desse trabalho é o seguinte: as subportadoras geradas estarem com amplitudes estão diferentes (figura 3), devido ao inicio da pesquisa obteve – se esses resultados mais pretende-se melhora-los da seguinte foma: o ampliflificador EDFA permite-se trabalhar com uma variavel chamada ganho, pois ajustando essa variável para determinado valor, ela deixa o sinal plano – deixando todas as subportadoras geradas com a mesma amplitude. Ao realizar esse procedimento para uma determinada quantidade de portadoras não importa quantas portadoras queira-se gerar o padrão se mantém. Mas só que não existe um método exato para obter esse valor, nesse caso é pelo método das tentativas, o que torna um pouco complicado esse trabalho, gerar as portadoras com a mesma amplitude. Até o termino deste artigo não chegar nesse valor especifico. Esses resultados demonstram que a técnica está funcionando e gerando as portadoras. Conclusão Conclusão Foi apresentada neste trabalho uma visão geral do sistema de geração óptico comb generator como sistema óptico de próxima geração, com ênfase na técnica multiportadoras ópticas, forte candidata a se tornar uma das tecnologias-base dos sistemas ópticos de mais alta capacidade. O destaque maior foi dado ao módulo OCG, parte constituinte do sistema multiportadoras que constitui a célula básica do transmissor óptico dos sistemas Co-WDM. Apresentou-se um modelo de um gerador de multiportadoras para sistemas de transmissão de alta capacidade. Baseado na técnica RFS, o gerador comb utiliza uma única fonte laser para gerar um grande número de portadoras coerentes amarradas em frequência podendose simular vários canais como em uma rede WDM típica com apenas um único laser semente. Referências Bibliográficas Referências Bibliográficas Figura 1: Esquema do Gerador Comb Óptico[2] [1]Cisco Inc. Approaching the zettabyte era. Information available at http://www.cisco.com/en/US/solutions/collateral/ns341/ns525/ns537/ns705/ns827/VNI_Hyperc onnectivity_WP.pdf. Acessado em: 05 de novembro de 2012 [2] Jales Lima Ferreira, Rafael Estudo de Sistemas com Multiportadoras Ópticas Ortogonais e Coerentes / rafael Jales Lima Ferreira; orientadora Mônica De Lacerda Rocha. São Carlos, 2013. [3] Kawanishi, T., “Optical frequency comb generator using optical fiber loops with singlesideband modulation”. IEICE Eletronics Express, v.1, n.8, p.217-221, 2004 [4] F. D. Simões, D. M. Pataca and M. L. Rocha, J., Design of a Comb Generator for High Capacity Coherent-WDM Systems “ [5] Modulação de Banda Lateral Única. Revista Eletrônica XII Simpósio de Produção e Seminário de iniciação Científica