Анализатор оптического спектра высокого разрешения Май 2014 Михаил Николаев email: [email protected] 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