Modulation DPSK dans les fibres optiques

Report
Soutenance projet technique
Format de modulation DPSK pour
les systèmes de transmission
optiques
J.-P. Allamandy, J. Berrio Bisquert
encadrés par
D. Hervé et S. Le Maguer, E.N.S.T. Bretagne
M. André et N. Brochier, France Télécom R&D
Introduction
• Progrès des transmissions optiques :
– nouvelles techniques (WDM)
– nouvelles performances (10 Gbit/s par
canal) en modulation d’intensité OOK
(« On/Off Keying »)
– pour diminuer les coûts, les réseaux
sous-marins utilisent de nouvelles
impulsions en modulation d’intensité :
le RZ (« Return to Zero »)
– pour augmenter les performances : la
modulation de phase différentielle
(DPSK), un nouveau format mis au
point (1990’s, 2000’s) mais pas encore
utilisé.
Introduction
• DPSK : les questions importantes
– le type d’impulsion (RZ ou NRZ)
– la réduction de la dispersion et des effets non-linéaires
– l’architecture en détection : simple ou équilibrée.
• Problème posé : quel est l’intérêt du format RZ-DPSK par
rapport au format RZ classique ?
1.
2.
3.
4.
Introduction
La modulation DPSK optique
Simulations sous VPI
Expérimentations
Format de modulation DPSK pour les systèmes
de transmission optiques
1.
Introduction
2. La modulation DPSK optique
3.
4.
Simulations sous VPI
Expérimentations
Principe du DPSK
Utilisation de la différence de phase de la porteuse optique entre
deux intervalles successifs comme paramètre qui porte
l’information
Zéro logique “0”
pas de changement de phase
Un logique “1”
changement sur la phase de π
Université du Michigan, 2003.
Modulation et démodulation (NRZ)
NRZ
10110...
Codeur
DPSK
0 110
0
Mod. phase
0 110
0
LASER
Modulateur.
Décision
Passe-bas
Photodiodes
10110...
Démodulateur
0 110
0
0 110
0
T
Modulation et démodulation (RZ)
NRZ
10110...
0
Codeur
DPSK
Mod. phase
0 1 1 0 00 1 1 0
LASER
Modulateur
Décision
Codage RZ
Passe-bas
Photodiodes
10110...
Démodulateur
0 110
0
0 110
0
T
Dispersion et performances du DPSK
• Les problèmes de dispersion dans la fibre
- dispersion chromatique : deux composantes spectrales distinctes ne se propagent
pas à la même vitesse;
- dispersion de polarisation : deux ondes polarisées différemment ne se propagent
pas à la même vitesse.
• Les performances du DPSK :
- DPSK a de meilleures performances par rapport à la dispersion chromatique que
OOK (On-Off Keying) (WANG,KAHN, IEEE J. Lightwave Technol.,2003)
-
RZ-DPSK a un comportement meilleur que NRZ-DPSK du point de vue de la
dispersion par polarisation de premier ordre (Idem)
-
RZ-DPSK a un comportement moins bon que NRZ-DPSK du point de vue de la
dispersion chromatique (Idem).
Format de modulation DPSK pour les systèmes
de transmission optiques
1.
2.
Introduction
La modulation DPSK optique
3. Simulations sous VPI
4.
Expérimentations
Simulations sous V.P.I. : RZ-OOK
Format RZ-OOK à 10 Gbit/s, fibre standard avec compensation de dispersion
Simulations sous V.P.I. : RZ-OOK
Spectre du signal optique émis
Diagramme de l’œil en réception
Simulations sous V.P.I. : NRZ-DPSK
Format NRZ-DPSK à 10 Gbit/s, détection équilibrée, fibre standard
Simulations sous V.P.I. : RZ-DPSK
Format RZ-DPSK à 10 Gbit/s, détection équilibrée, fibre standard avec compensation de dispersion
Simulations sous V.P.I. : RZ-DPSK
Spectre du signal optique émis
Diagramme de l’œil en réception
Format de modulation DPSK pour les systèmes
de transmission optiques
1.
2.
3.
Introduction
La modulation DPSK optique
Simulations sous VPI
4. Expérimentations
Expérimentation à l’ENST-Bretagne
Polarisation du M.Z. au min. de transmission
Liaison expérimentale NRZ-DPSK optique à 8 Mbit/s
Expérimentation à l’ENST-Bretagne
Débit 8.448 Mbits/s
Format NRZ-DPSK
Débit
(Mbit/s)
Période-bit
(ns)
Distance
(m)
8.448
118
24.5
34
26
6.1
139
7,2
1.5
Expérimentation à Lannion
Liaison RZ-DPSK et/ou RZ classique, 10 Gbit/s
Expérimentation à Lannion
(RZ classique)
RZ classique: sensibilité au déphasage entre le signal d’horloge et le signal de données
Expérimentation à Lannion
(RZ-DPSK)
Détection simple
~3 dB
Détection équilibrée
Taux d’erreur binaire en fonction de la puissance émise
Conclusion
1- Pourquoi le format DPSK plutôt que le OOK?
- Inconvénients du DPSK : l’interféromètre en détection est difficile
à stabiliser.
- Toutefois l’avantage du DPSK par rapport au OOK est de
permettre l’utilisation d’un dispositif de détection équilibrée.
- Or la détection équilibrée augmente la sensibilité du récepteur (le
nombre de photons contenus dans chaque bit peut être plus faible
qu’en OOK tout en garantissant un T.E.B. donné)
Portée plus longue en DPSK
Conclusion
2- Pourquoi RZ-DPSK et pas NRZ-DPSK?
- Il est démontré que le format RZ est plus performant
par rapport à la propagation.
- La récupération d’horloge est plus facile (cf. le
spectre).
Conclusion
3- Pourquoi une détection équilibrée
plutôt qu’une détection simple ?
- La détection équilibrée nous permet d’utiliser un
signal à mi-puissance (3 dB) et d’obtenir les mêmes
performances que pour la détection simple.
- La détection équilibrée nous permet d’avoir un
système plus robuste vis-à-vis des effets non-linéaires
(moins de puissance en entrée).
Conclusion
4- L’avenir
- le format DPSK est au point ;
- Le format QDPSK (modulation de phase différentielle à
quatre états) est encore à l’étude
Meilleures performances que le DPSK en termes de
pertes de puissance dues aux dispersions chromatique
et de polarisation.

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