Анализатор оптического спектра высокого разрешения Май 2014 Михаил Николаев

Анализатор оптического спектра
высокого разрешения
Май 2014
Михаил Николаев
email: Michail.Nikolaev@jdsu.com
Содержание
 Тенденции
 Модуль анализатора оптического спектра для платформ
MTS
•
•
•
•
Что это такое
Примеры измерений
Спецификации
Применение
 Портативные анализаторы спектра JDSU
• Рекомендации по выбору
 Анализатор спектра высокого разрешения для
платформы MAP
•
•
•
•
Что это такое
Спецификации
Features and benefits
Competition outlook
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
2
Bandwidth-Adjustable Channel Grid for Nyquist WDM
1569.18
75GHz
1568.36
1567.95
40 Gb/s
1531.12
40 Gb/s
100 Gb/s
40 Gb/s
1567.95
75GHz
1568.77
…
Сетка частот 50-GHz
DWDM
Поддержка 10G, 40G
и 100G апгрейд
1530.72
1530.33
, nm
Изменяемая WDM
сетка
Поддержка 100G и
400G с высокой
спектральной
эффективностью
150 GHz
400 Gb/s
QPSK
200G 16QAM
1569.59
1568.36
400 Gb/s
16-QAM
100 Gb/s
50GHz 50GHz
1568.77
40 Gb/s 
1569.18
10 Gb/s
40 Gb/s
1569.59
400 Gb/s
16-QAM
10 Gb/s
50GHz
…
1531.12
1530.72
1530.33
, nm
Такая концепция подразумевает расширение до передачи 1 Tb/s “суперканалов”
, nm
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
3
Форматы модуляции 400 Gb/s
1. Dual-Carrier Polarization-Multiplexed 16-QAM
4 бита на символ и несущую
28 … 32 GBaud на канал
37.5 GHz
Малая дистанция
70 …с 80 GHz
Спектральная эффективность: ~ 2.5 раза по сравнению
обычными 100 Gb/s системами 50-GHz grid
2. Quad-Carrier Polarization-Multiplexed QPSK
2 бита на символ и несущую
28 … 32 GBaud на канал
37.5 GHz
Передача на длинные расстояния
140 … 150 GHz
Спектральная эффективность: лишь ~ 1.25 раза по сравнению с
обычными 100 Gb/s системами 50-GHz grid
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
4
E81HR-OSA-C / EOSA610
Модули анализатора спекатра высокого разрешения(ext. C-Band)
E81HR-OSA-C / EOSA610 Модули
− Когерентный дизайн позволяет
получить суб ГГЦ разрешающую
способность
(300MHz) позволяющую точно
определять спектральную форму и
ширину канала
− Точность определения длины волны в
пм диапазоне позволяет реализовать
функционал измерителя длин волн
(множественных) для тестирования
компонент и других приложений
− Анализ DWDM 100G & 400G Flex Grid
систем и найквистовских WDM
суперканалов
− Использование в
лабораториях, разработке и
полевых испытаниях
HR-OSA модуль работает в платформах
MTS-6000/8000
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
5
OSA Transmission Function
Сравнение OSA высокого разрешения с традиционным
основанным на решетке OSA
1
JDSU OSA-500
8 ГГц разрешение
0.5
JDSU High-Res. OSA
300 МГц Разрешение
0
-10
-5
0
5
10
Relative Optical Frequency [GHz]
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
6
Пример измерений с помощью OSA высокого
разрешения
Измерения найквистовских WDM сигналов с помощью
HR-OSA
Традиционные сигналы
Nyquist-Filtered Signal
Близкие Найквистовские сигналы
50-GHz Spaced Nyquist Signals
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
7
OSA высокого азрешения: 800G Суперканал
OSA высокого разрешения
Страдиционные OSA
 Тесты проводились в лабораториях : Cisco, ALU, Ericsson, Ciena,
ADVA
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
8
OSA высокого разрешения:
Optical frequency (wavelength) range
Absolute uncertainty of frequency
1
(wavelength)
Frequency (wavelength) resolution
Minimum signal separation
2
Input power range (in 300MHz bandwidth)
3
Max. safe total input power
1,4
Absolute uncertainty of power level
5
Power linearity
Polarization dependence
Display resolution
Return loss
6
Measurement time
Measurement statistics
E81HROSA-C
196.05-191.35THz (1529.16-1566.72nm)
+/-370 MHz (+/-3pm)
300MHz (2.4pm)
2GHz (16pm)
-60dBm to +10dBm
+17dBm
+/-0.5dB
+/-0.4dB
+/-0.2dB
0.01dB
>50dB
<1.0s
Delta wavelength, delta power, delta OSNR
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
EOSA610
Улучшенный диапазон:
196.4 – 191.1 ТГц
(1526.44 – 1568.77нм)
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
9
Out-of-band OSNR
In-band OSNR
ROADM оказывают влияние на
В линии
сигнал.DWDM
Шум обрезается.
существуют 5 каналов.
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
10
Перекрывающиеся каналы
 Передача в сетях DWDM с малым
межканальным интервалом
Crosstalk
(XT) ‘True’
due to
Inoverlapping
Band
OSNR
spectra
 Перекрестные помехи(XT)
 Возможно, например, в случае
каналов 40Gbps передаваемых с
межканальным интервалом 50GHz
I-OSNR
trace
OSA-trace
Higher I-OSNR trace
due to XT





Перекрывающиеся спектры: 3 channels
40Gbps с межканальным интервалом 50GHz
Перекрестные помехи
Не возможно измерить OSNR традиционными методами
=> Необходимо измерение In-Band OSNR
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
11
Метод JDSU
 Измерение сигнала+ измерение шума
= Стандартная спектрограмма
 Измерение I-OSNR:
= Отдельно сигнала, отдельно шума
In-Band
OSNR
Signal + Noise
Evaluated
noise
distribution
I-OSNR
trace
Noise
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
12
Улучшенный интерфейс HR-OSA на MTS-8000 платформе
 Улучшенный интерфейс
• Установка параметров
- Новые параметры
разрешения
(full / 0.01 / 0.05 / ….nm)
- Усреднения
- Улучшенное детектирование
каналов
- Независимые маркеры X/Y
- WDM / DFB тестирование
• Новое приложение On-OFF OSNR
- Тестирование в 2 этапа с помощью out-of service метода
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
13
Применение HR-OSA в тестировании
 100 / 400 Gb/s Nyquist WDM трансмиттеры основных
производителей
• Ciena, ALU, Cisco, Huawei, …
 OSA высокого разрешения необходим в лабораториях
• Замена анализатора спектра и измерителя длин волн одним
инструментом
 Последует полевое применение
• Операторы применяющие flex-grid сетки частот (Verizon, …)
• Подводные системы передачи
 Реализация для лабораторного примнения: MAP-cassette
• TBerd/MTS-8000 solution mainly for bridging
until mWave and mHROSA are available
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
14
Позиционирование OSA
Применение
Тестирование CWDM:
 Требования:
• Мощность, длина волны, дрифт (без OSNR)
-
Диапазон длин волн: full-band 1250-1650нм
Межканальный интервал:
20 нм
Количество каналов: до 18
Уровень мощности:-50 до +25dBm
 Решения:
• Портативность, стоимость
OCC-55, COSA-4055
• Компактность, полноценный функционал OSA
- Базовый
OSA-110M
- Высокой мощности (до +27дБм)
OSA-110H
- channel checkers
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
16
16
Применение
Тестирование DWDM
 Требования:
• Мощность, длина полны и OSNR
• In-band OSNR тест для систем ROADM и 40G
• Диапазон длин волнл: extended C-Band (1525-1570нм), Lband
-
Межканальный интервал:
33/50/100GHz (0.27/0.4/0.8nm)
Количество каналов: до 96
Уровень мощности:от -50 до +10дБм
Диапазон OSNR: до 30дБ
 Решения:
• Портативность, стоимость
OSA-110M
• Высокопроизводительные OSAOSA-500/OSA-500M
• Тестирование ROADM
- Портативность, стоимость
OSA-110R
- Производительность, скорость
OSA-500RS
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
17
17
Применение
Лабораторное тестирование
Найквистовские и суперканалы:
 Требования:
• Спектральная форма
-
Диапазон:
extended C-Band (1525-1570нм), L-band
Разница между каналами:
<1GHz
Оптическое разрешение:
<5pm (<600MHz)
Уровень мощности:
-50 to +10dBm
OSNR:
up to 35dB
 Решения:
• Новаый HR-OSA
EOSA610
• Решения на основе MAP
- Измеритель длин волн
mWAVE-A1CB10
- HR-OSA и измеритель длин волн mHROSA-A1CB10
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
18
18
Применения
Тестирование линейных
Карт и транспондеролв:
 Требования:
 Мощность, длина волны, SMSR (Side Mode Suppression
 Ratio)
-
Диапазон:
расширенный C-Band
Точность длины волны:<3пм
Оптическое разрешение:
<<10пм (<1ГГц)
Уровень мощности:
-60 до +10дБм
Диапазон ORR :
до 35дБ
Дизайн:
лабораторный
 Решения:
• Новый HR-OSA
EOSA610
• Решения на основе MAP
- Измеритель длин волн
mWAVE-A1CB10
- HR-OSA и измеритель длин волн mHROSA-A1CB10
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
19
19
Семейство анализаторов спектра JDSU
- OSA-500RS
- OSA-500R
- OSA-501M
- EOSA610
- OSA-500
- OSA-110R
- OSA-500M
- OSA-110M
COSA-4055
OCC-55/56
Ch - Checkers
Compact OSAs
High Performance
OSAs
Coherent
OSA
Full Band OSAs
© 2013 JDS Uniphase Corporation
HR - OSA
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
20
20
Анализаторы спектра высокой
точности на платформах MAP280 и MAP-230
What are we offering?
Что мы предлагаем:
 Измеритель длин волн
 Функционал измерителя длин волн
 Таблица частот и мощностей.
 Работа с платформой MAP-200
mWAVE-A1CB10
 OSA высокого разрешения и измеритель длин волн
mHROSA-A1CB10
 Функционал измерителя длин волн и HROSA
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
22
Спецификации
Спецификации – измеритель длин волн
 Длины волн
 Extended C-band от 191.1 - 196.4ТГц (1526.44 - 1568.77нм)
 Точность: +/- 370 МГц ( +/-3пм )
 Минимальное разделение сигналов: 2 ГГц (16пм)
 Мощность
 Динамический диапазон: от -60 до +10дБм (максимально
+17дБм общей мощности)
 Абсолютная погрешность по мощности: +/-0.5дБ (на 1550нм, 20дБм)
 Линейность +/-0.4дБ (от -10 до -40дБм)
 Поляризационная зависимость +/- 0.2дБ
 Возвратные потери >50дБ
 Врем измерения: ~1с на канал. ~38с на C-band
Дополнительные спецификации- HROSA
 Разрешение: 300MHz (2.4pm)
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
24
Основные возможности и преимущества
Основные возможности MAP Wavemeter и OSA
 Производительность
 Выдающаяся разрешающая способность
 Обеспечивается абсолютная погрешность в 5-10 раз
лучше, чем у традиционных OSA
 Надежность
 Нет подвижных частей
 Размер
 Совмещение функционала OSA и измерителя длин волн
в одном слоте
 Единственное модульное решение на рынке
 Может быть использовано совместно с другими
модулями MAP-200
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
25
In-band PMD и тестирование
каналов на эксплуатируемой
сети ROADM
Written by Gregory Lieutaert (Marketing) , Andre Champavere (R&D)
Традиционные измерения PMD
Пригодно для «темных» волокон
BroadBand
Probe
Signal
(typ. SLD)
O
A
O
A
O
A
O
A
Сегмент не активен
© 2013 JDS Uniphase Corporation
PMD
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
27
Традиционные измерения PMD
Пригодно для «темных» волокон
BroadBand
Probe
Signal
(typ. SLD)
O
A
O
A
O
A
O
A
PMD
Сегмент не активен
Сложно применить на современных сетях ROADM!
ROADM
Broad-Band
Probe Signal
Спектральные компоненты распространяются по различным путям.
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
28
Новая концепция: In-Service измерения PMD
Традиционный метод. Широкополосный источник
BroadBand
Probe
Signal
O
A
O
A
O
A
O
A
PMD
Link is out of service
In-Band измерение с узкой шириной спектра
Tx 1
Tx 2
Tx 3
Rx 1
ROADM
W
D
M
Narrowband
Probe Signal
O
A
O
A
W
D
M
O
A
Сеть может оставаться в работе!
Требуется несколько не занятых
WDM каналов
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
Rx 2
Rx 3
PMD
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
29
Решение JDSU: Не прерывающие передачу
измерения PMD
 Анализ передаваемого сигнала
• Мощность сигнала, длина волны и спектр
• «убирание» поляризации→ In-Band OSNR
• Вариации состояния поляризации
Анализатор
PMD волокна
OA
Tx 1
Tx 2
Tx 3
Rx 1
Tap
W
D
M
O
A
O
A
Tx n
Не оказывает влияния на
функционирование сети
W
D
M
O
A
ROADM
Rx 2
Rx 3
Rx n
OA
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
30
Когда необходимы In-Service PMD измерения?
 Поиск неисправностей в сетях ROADM
• Без остановки сервисов и выключения активного оборудоавния
 Сертификация путей для миграции с 10 на 40 Gb/s
• Устойчивость к PMD у сигналов 40G ~2…4 раза хуже по сравнению с
10G
Макс. допустимая DGD
10 Gb/s NRZ-OOK: >30 ps
40 Gb/s NRZ-DPSK: 8 ps
40 Gb/s RZ-DQPSK: 18 ps
40 Gb/s
ROADM сеть
40 Gb/s
путь
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
31
 PMD изменяет состояние поляризации сигнала
SOP
• Как функцию оптической частоты
• Даже в зависимости от спектра сигнала
SOP
Как измеряется PMD с помощью передаваемого
сигнала?
10 GHz
 Изменение (ротация) можно измерить
• С помощью спектроанализатора и анализатора поляризации
высокого разрешения
• Независимость от скорости передачи и модуляцииtion format
SOP
 Величина ротации зависит от
• Дифф. Групповой задержки(DGD) в канале,
• Относительной ориентации вектора PMD и
Начальной поляризации сигнала
© 2013 JDS Uniphase Corporation
PMD Vector
|
Сфера Пуанкаре
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
32
Измерения в реальном времени на каналах 10/40G
Измерение эффективной DGD
10Gb/s NRZ-OOK сигнал
Эффективная DGD всегда представляет собой вклад PMD.
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
35
Анализ канала и измерения I-OSNR
Значение PMD
Анализ
спектра
Частоты и
уровни
мощности
In-Band
OSNR
определяется
для каждого
канала
отдельно
Немедленное определение эффективной DGD для
каждого канала
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
36
JDSU I-PMD
Совмещает 3 инструмента в одном:
 In-service PMD анализатор
 In-Band OSNR анализатор
OSA высокого разрешения
High Resolution OSA
In Service PMD
In Band OSNR
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
38
38
Требования к тестированию систем WDM
Уровень мощности отдельной несущей
• Определить распределение энергии по полосе
• Немедленное обнаружение проблемного или выведенного
сигнала(канала)
Длина волны канала/ расстояния между каналами
• Индикация возможного смещения частоты источника
Соотношение сигнал/шум Signal-to-noise ratio
• Определить, что возможна передача данных в данном канале
Общая мощность
• Проверка усилителей системы
• Проверка безопасного уровня (предел +17 dBm)
Измерения дрифта
• Дрифт частоты и мощности в системах с низкой
производительностью/проблемами. (например перегрев Tx в
системах CWDM )
• Подтверждение нахождения длины волны в заданных пределах
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
39
Простая оценка годен/не годен
Ясная индикация годен/не годен с цветовой индикацией
© 2013 JDS Uniphase Corporation
|
JDSU CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION
40