[論文レビュー] Recent Applications of Optical Parametric Amplifiers in Hybrid WDM TDM Local Area Optical Networks

Abd El Naser A. Mohammed, M. M. El‐Halawany+2 more|ArXiv.org|Aug 7, 2009

Optical Network Technologies参考文献 12被引用数 8

ひとこと要約

本稿では、ハイブリッドWDM/TDMパassive光ネットワークにおける光パラメトリック増幅器（OPA）の利用を提案し、三重サービス（ボイス、ビデオ、データ）のネットワーク到達距離およびサービス品質（QoS）を向上させることを目的としている。単モードファイバ（SMF）および高非線形ファイバ（HNLF）におけるOPAのモデル化を通じて、ビットレートの向上と最大ユーザー数のサポートが実証され、QoS基準を維持したまま高いデータ容量と延長された伝送距離を達成した。

ABSTRACT

In the present paper, the recent applications of optical parametric amplifiers (OPAs) in hybrid wavelength division multiplexing (WDM)/time division multiplexing (TDM) local area passive optical networks have been modeled and parametrically investigated over wide range of the affecting parameters. Moreover, we have analyzed the ability of the hybrid WDM/TDM Passive optical networks to handle a triple play solution, offering voice, video, and data services to the multiple users. Finally, we have investigated the maximum time division multiplexing (MTDM) bit rates for optical network units (ONUs) for maximum number of supported users with optical parametric amplifier technique across the single mode fiber (SMF) or highly nonlinear fiber (HNLF) cables to achieve both maximum network reach and quality of service (QOS).

研究の動機と目的

• ハイブリッドWDM/TDMパassive光ネットワークにおける光パラメトリック増幅器（OPA）の性能を調査すること。
• 複数ユーザーに対する三重サービス（音声、動画、データ）をサポートするネットワークの能力を評価すること。
• SMFおよびHNLFにおけるOPA増幅下でのONUごとの最大TDMビットレートを特定すること。
• ネットワーク到達距離、ユーザー容量、およびサービス品質（QoS）の間のトレードオフを分析すること。
• OPAベースのハイブリッドWDM/TDM PONの最適な動作パラメータを同定すること。

提案手法

• SMFおよびHNLFにおけるOPAベースの増幅を用いたハイブリッドWDM/TDMパassive光ネットワークのモデル化。
• OPA性能およびネットワーク容量に影響を与える主要なシステムパラメータのパラメトリックな調査。
• ユーザー数およびビットレートを変化させた状態でのネットワーク動作のシミュレーションを通じてQoSの評価。
• OPAを用いて信号の減衰を補償し、ファイバリンクにおける伝送距離を延長すること。
• 最大ユーザー数をサポートする状態での、各ONUごとの最大TDMビットレートの評価。
• Q-factorおよび誤りビットレート（BER）などの標準指標を用いたシステム性能の分析を通じて、QoSの評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 OPAベースの増幅は、ハイブリッドWDM/TDM PONの到達距離および容量をどのように向上させるか？
• RQ2 SMFおよびHNLFにおけるOPAを用いた場合、ONUごとに達成可能な最大TDMビットレートは何か？
• RQ3 OPA強化ネットワークは、許容可能なQoSを満たしながら、どの程度三重サービスをサポートできるか？
• RQ4 ポンプ出力やファイバの非線形性といったシステムパラメータは、OPA性能にどのように影響を与えるか？
• RQ5 OPA支援によるハイブリッドWDM/TDMネットワークにおいて、ユーザー数、データレート、伝送距離の最適なバランスは何か？

主な発見

• OPAベースの増幅は、従来のシステムと比較して、ハイブリッドWDM/TDM PONの伝送距離を顕著に延長した。
• HNLFにおけるOPAを用いることで、ONUごとに最大10 GbpsのTDMビットレートを達成し、高いユーザー容量を実現した。
• ネットワークは低BERおよび高いQ-factorを示し、三重サービスに対する強固なQoSを示した。
• 非線形性の向上とパラメトリック増幅帯域幅の拡大により、HNLFはSMFよりも優れた性能を示した。
• ユーザー数の変動幅が広い範囲にわたり、QoSの劣化が最小限に抑えられた安定した動作を維持した。
• OPAポンプ出力および波長のパラメトリック最適化により、信号対雑音比が向上し、誤り率が低減した。