Eine Frage der Eignung - NET

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Eine Frage der Eignung 10 Gbit/s NRZ-OOK: >30 ps; 40 Gbit/s NRZ-DPSK: 8 ps; 40 Gbit/s RZ-DQPSK: 18 ps. Ist der PMD-Wert einer Faser nicht aus früheren Dokumentationen bekannt, ist die nachträgliche Messung meist unmöglich. Mit herkömmlichen Messverfahren müssen die beteiligten Fasern frei geschaltet werden; dies ist in einem gut ausgelasteten Netz nahezu unpraktikabel. Sollen nun einzelne Wellenlängen mit höheren Übertragungsraten beschaltet werden, ist dennoch zu prüfen, ob die Gesamt-PMD der beteiligten Fasern dies überhaupt erlaubt. Hier hilft das neue Messverfahren. Der PMD-Wert variiert über der Frequenz und der Zeit. Die klassischen Methoden ermitteln nur die über der Frequenz gemittelten PMD-Werte (Mean DGD). Die PMD-Werte in den einzelnen Kanälen können sehr unterschiedlich sein und auch zeitlich variieren. Sie sind abhängig von äußeren Einflüssen wie Temperaturschwankungen und mechanischen Belastungen und unterliegen statistischen Bedingungen. Sie bergen also eine hohe Unsicherheit, der meist mit der Festlegung von deutlich niedrigeren Grenzwerten begegnet wird. Mit der Erhöhung der Übertragungsrate schmilzt der Toleranzbereich allerdings weiter ab. Die genaue Messung der DGD in dem Kanal, der für die Erhöhung der Übertragungsrate ausgewählt wurde, wäre äußerst hilfreich, vor allem, wenn dies auch noch ohne Deaktivierung des bestehenden Übertragungssignals möglich wäre (in-situ). DGD und effektive DGD Bild 2: Anordnung für In-Service-PMD-Messung und mögliche Modulationsformate In früheren Veröffentlichungen wurde nachgewiesen, dass ein moduliertes Signal mit unterschiedlichen Polarisationszuständen (State of Polarization – SOP) Informationen über die Beeinflussung der PMD des Übertragungsweges enthält. Es muß daher nicht unbedingt die DGD direkt gemessen werden, sondern „nur” eine Größe, die als effektive DGD (DGD eff ) bezeichnet wird. Diese ist definiert als der Betrag des PMD-Vektors, der orthogonal zum SOP des eingekoppelten optischen Signals ist. Ist die Polarisation des Signals orthogonal zu einer der Hauptachsen der Polari- sation (Principal State of Polarization – PSP), ist die DGD eff gleich der augenblicklichen DGD (Δτ). Wenn jedoch die Polarisation des Signals parallel zu einer der Hauptachsen der Polarisation ist, kann die Rotation der Polarisation nicht ermittelt werden und somit auch nicht die DGD. Für alle anderen Fälle, bei der die Polarisation des Signals einen Winkel ϕ zu den Hauptachsen der Polarisation ergibt, gilt DGD eff = Δτ sin ϕ. Tatsächlich wurde gezeigt, dass DGD eff ein recht genaues Maß für die PMD ist, die ein Signal durch die Übertragungsstrecke erfahren hat. Die DGD eff kann in der Wahrscheinlichkeitsverteilung mit einer Rayleigh- Verteilung beschrieben werden, während die DGD einer Maxwell-Verteilung folgt und um den Faktor 4/π kleiner ist. Der Mittelwert der DGD einer Glasfaserverbindung kann folglich aus der DGD eff abgeleitet werden. Diese Kenngröße wird aus dem modulierten Signal einer im Betrieb befindlichen Übertragungsstrecke ermittelt. Anforderung an ein Messgerät Die Messung der effektiven DGD eines modulierten Signals erfolgt mit einem kohärenten Empfänger. Anders als bei den klassischen Messmethoden wird kein eigenes Quellsignal benötigt, sondern es wird das Übertragungsignal selbst analysiert. Gemessen wird am Monitorausgang des EDFA-Vorverstärkers am Ende der Übertragungsstrecke. Es dürfen nur die Wellenlängen in die Messung einbezogen werden, die den gleichen Übertragungsweg haben (Bild 2). Das DWDM-Signal wird über einen Polarisationssteller und einem folgenden Polarisationssplitter (PBS) in zwei orthogonale Polarisationskomponenten TE und TM geteilt. Ein abstimmbarer Laser, der das gesamte C-Band mit einer Frequenzänderung >100 GHz/ms überstreicht, dient als Oszillator, der bei den gewählten Frequenzen beide Polarisationskomponenten separat auf eine niedrigere Frequenz mischt. Dieses Signal wird nun symmetrisch detektiert mit jeweils zwei folgenden Fotodioden. Nach elektrischer Verstärkung und Filterung werden beide Polarisationsebenen von HF- Leistungsmessern quantifiziert. Man erhält zwei Signale – P RF-TE und P RF-TM –, die proportional der optischen Leistung der beiden orthogonalen Komponenten des optischen Signals sind mit einer Bandbreite von nur noch wenigen Gigahertz der Kanalfrequenz ν. Beide Signale werden aufgezeichnet, während der abstimmbare Laser den gesamten Frequenzbereich des zu analysierenden Signals durchfährt. Um die DGD eff eines Übertragungssignals zu messen, muss der Frequenzbereich so gewählt werden, dass bei Mittenfrequenz zum einen P RF-TE = P RF-TM gilt und zum anderen δP RF-TM/δν (und konsequenterweise δ PRF-TE /δν) maximal ist. Bei Erfüllung dieser Bedingungen kann die DGD eff direkt berechnet werden. Wenn P LO die Leistung des abstimmbaren Lasers, Θ(ν) den Winkel zwischen dem transformierten SOP und Vektor TE beschreibt und P Signal (ν) die Leistung des Signals bei der Frequenz ν ist, gilt 22 NET 10/12
Dabei ist die DGD eff proportional zur Abweichung von Θ(ν) unter der Betrachtung von ν bei der Mittenfrequenz des zu analysierenden Signals wobei JDSU hat dieses Messprinzip auf der modularen Testplattform MTS-8000 für Feldmessgeräte realisiert. Es sollte allen allgemeinen Anforderungen für den Feldeinsatz wie Robustheit und Größe genügen und mit Batterie betreibbar sein. Bild 3 zeigt ein Ergebnis, ermittelt mit der In-Band-PMD-Messung, im Folgenden mit „JDSU In-Service-PMD Analyser” bezeichnet. Verifikation der Ergebnisse Eine 100 km lange Übertragungsstrecke mit einem PMD-Wert einer älteren Faser wird abwechselnd und zeitnah zum einen mit der Jones-Matrix- Eigenanalyse-Methode (JME) und zum anderen mit dem JDSU In-Service PMD Analyser zur Bestimmung der DGD eff gemessen. Die JME-Methode nutzt einen unmodulierten durchstimmbaren Laser mit nachfolgendem Polarisationskontroller als Signalquelle und ein Polarimeter als Empfänger. Zur Messung mit dem JDSU In-Service-PMD Analyser im MTS-8000 wird mit Hilfe eines durchstimmbaren Lasers ein digitales 10-Gbit/s-Signal in NRZ-OOK-Modulation sukzessive auf die 88 Kanäle im C-Band geschaltet und mit dem In- Service-PMD Analyser die jeweilige DGD eff als Funktion der Zeit gemessen. Mit Hilfe eines Polarisationskontrollers werden vor jedem neuen Messzyklus der SOP des einkoppelnden Signals willkürlich verändert. Die Ergebnisse beider Messmethoden zeigen eine hohe Übereinstimmung der DGD eff in allen Frequenzen. Zusammenfassung Die In-Service-PMD-Messung (nonintrusive) von JDSU ermöglicht die Be- stimmung des PMD-Wertes in beschalteten DWDM-Systemen durch Analyse modulierter Signale, die Informationen über die von der Faser er- Bild 3: Ergebnis einer In-Band-PMD-Messung fahrene PMD enthalten. Damit ermöglicht die gemessene effektive DGD einen Rückschluss auf die mittlere DGD. JDSU hat ein Messgerät auf der Plattform für Feldmessgeräte MTS-8000 entwickelt, mit dem die DGD eff mit Hilfe eines kohärenten Empfängers gemessen werden kann. Dieses Verfahren ermöglicht als Ergänzung zur konventionellen FA-Messmethode, die nach wie vor das gebräuchliche Messverfahren zur Fasercharakterisierung nach der Installation der Glasfaserkabel ist, vielfältige neuartige Ansätze. So kann in einem ROADMbasierten TK-Netz durch die In-Service-PMD-Messmethode eine aktive Verbindung dahingehend analysiert werden, ob sie für die Aufrüstung für die nächst höhere Übertragungsrate hinsichtlich der PMD geeignet ist oder ob der bestehende Kanal bzw. die gesamte Faser freigeschaltet werden muss. Die klassischen Messverfahren zur PMD-Bestimmung inklusive der JME-Messmethode benötigen die unbeschaltete Faser zur Messung und sind daher in einem aktiven Netz nicht verwendbar. Darüber hinaus eignet sich das beschriebeneIn-Band-PMD-Messverfahren für eine Langzeitüberwachung, um z.B. bei der Fehlersuche eine Korrelation zwischen Bitfehlern einer Übertragungsstrecke und des PMD- Wertes zu erhalten. Dabei lassen sich beliebig viele Kanäle eines DWDM- Systems auswählen, die sequenziell gemessen und deren Ergebnisse grafisch und tabellarisch dargestellt wer- Eine Frage der Eignung den. Der für das Messverfahren verwendete kohärente Empfänger ermöglicht zusätzlich noch einen Spektrumanalysator mit extrem hoher Auflösung zur Modulationsanalyse und für eine In-Service-OSNR-Messung. Somit bietet der In-Service-PMD-Analyser von JDSU auf der Basis des Mainframes MTS-8000 gleichzeitig mehrere neue Messapplikationen in einem Gerät. (bk) Literatur: [1] V. Lecoeuche, F. Sauron, A. Cebollada, B. Cuenot, A. Champavere, O. Masselin, F. Heismann: Non-Intrusive In-Service PMD Measurements: A novel Approach based on Coherent Detection, ECOC 2011, Genf, Proceedings [2] F. Heismann: In-Band PMD Measurements, JDSU Internal Documentation [3] P. Winterling, W. Mönch: Optical Measurements in High-Speed Networks, Optické Kommunikace 2011, Prag [4] M. Borodinski et al.: Viewing polarization Strings on Working Channels: Highresolution Heterodyne Polarimetry”, ECOC 2004, Stockholm, Proceedings [5] H. Rosenfeld, R. Ulrich, U. Feiste, R. Ludwig, H.G. Weber, A. Erhardt: First Order PMD-Compensation in a 10 Gbit/s NRZ Field Experiment Using a Polarimetric Feedback-Signal”, ECOC 1999, Nizza, Proceedings [6] H. Rosenfeld, D. Werner: In-Sevice Characterization of Optical Links and Signals with Respect to PMD, SPIE Optical Metro Networks and Short-Haul Systems II, 2010, Proceedings [7] C.C.K. Chan: Optical Performance Monitoring - Advanced Techniques for Next Generation Photonic Networks, Elsevier 2010 [8] H. Kogelnik, L.E. Nelson, R.M. Jopson: Polarization-Mode Dispersion, Optical Fiber Telecommunications IVB, I. Kaminow and T. Li, Eds. New York: Academic, 2002 [9] C. Antonelli, A. Mecozzi, K. Cornick, M. Brodsky, M. Boroditsky: PMD-Induced Penalty Statistics in Fiber Links, IEEE Photonics Technology Letter, vol. 17, Nr. 5, 2005 [10] J. Jiang, S. Sundhararajan, D. Richards, S. Oliva, M. O'Sullivan, R. Hui: PMD monitoring in traffic-carrying optical systems, ECOC 2008, Proceedings
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