[논문 리뷰] Recent Applications of Optical Parametric Amplifiers in Hybrid WDM TDM Local Area Optical Networks

Abd El Naser A. Mohammed, M. M. El‐Halawany외 2명|ArXiv.org|2009. 08. 07.

Optical Network Technologies참고 문헌 12인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 삼중 플레이 서비스를 위한 네트워크 범위와 서비스 품질(QoS)을 향상시키기 위해 하이브리드 WDM/TDM 파스드 오피오닉스 네트워크에서 광학적 매개변수 증폭기(OPAs)의 사용을 제안한다. 단일 모드 섬유(SMF)와 고비선형 섬유(HNLF)에서 OPA를 모델링하여, 더 높은 비트율과 최대 사용자 수 지원을 가능하게 하며, QoS 기준을 유지하면서도 높은 데이터 용량과 연장된 전송 범위를 달성함을 입증한다.

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).

연구 동기 및 목표

• 하이브리드 WDM/TDM 파스드 오피오닉스 네트워크에서 광학적 매개변수 증폭기(OPAs)의 성능을 조사하는 것.
• 다수의 사용자에게 음성, 영상, 데이터를 포함한 삼중 플레이 서비스를 지원할 수 있는 네트워크의 능력을 평가하는 것.
• SMF와 HNLF에서 OPA 증폭을 통해 ONU 당 최대 TDM 비트율을 결정하는 것.
• 네트워크 범위, 사용자 수용 능력, 서비스 품질(QoS) 간의 상충 관계를 분석하는 것.
• OPA 기반 하이브리드 WDM/TDM PON의 최적 운영 파arameter를 규명하는 것.

제안 방법

• SMF와 HNLF에서 OPA 기반 증폭을 적용한 하이브리드 WDM/TDM 파스드 오피오닉스 네트워크의 모델링.
• OPA 성능과 네트워크 용량에 영향을 주는 주요 시스템 파arameter의 정량적 조사.
• 사용자 수와 비트율을 다양하게 설정한 조건에서 네트워크 동작을 시뮬레이션하여 QoS 평가.
• OPA를 사용하여 신호 감쇠를 보완하고 섬유 링크의 전송 거리를 연장하는 것.
• 최대 사용자 수를 지원할 수 있는 ONU 당 최대 TDM 비트율 평가.
• Q-factor와 비트 오류율(BER)과 같은 표준 지표를 사용한 시스템 성능 분석을 통한 QoS 평가.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 OPA 기반 증폭은 하이브리드 WDM/TDM PON의 전송 범위와 용량을 어떻게 향상시키는가?
• RQ2 SMF와 HNLF에서 OPA를 사용할 경우 ONU 당 도달 가능한 최대 TDM 비트율은 얼마인가?
• RQ3 OPA 기반 네트워크는 얼마나 잘 삼중 플레이 서비스를 지원할 수 있으며, 수용 가능한 QoS를 유지하는가?
• RQ4 펌프 파워와 섬유의 비선형성과 같은 시스템 파arameter는 OPA 성능에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 OPA 보조 하이브리드 WDM/TDM 네트워크에서 사용자 수, 데이터 전송 속도, 전송 거리 간의 최적 균형은 무엇인가?

주요 결과

• OPA 기반 증폭은 기존 시스템에 비해 하이브리드 WDM/TDM PON의 전송 범위를 크게 연장시킨다.
• HNLF에서 OPA를 사용함으로써 ONU 당 최대 TDM 비트율 10 Gbps를 달성하였으며, 이는 고용량 사용자 지원을 가능하게 한다.
• 네트워크는 낮은 BER과 높은 Q-factor를 보이며 삼중 플레이 서비스에 강력한 지원을 보였으며, 이는 뛰어난 QoS를 의미한다.
• 비선형성과 매개변수 증폭 대역폭이 향상되어 HNLF가 SMF보다 뛰어난 성능을 보였다.
• 사용자 수가 다양할 경우에도 시스템은 안정적으로 작동하였으며, QoS 저하가 최소한이었다.
• OPA 펌프 파워와 파장의 정량적 최적화로 신호 대 잡음비가 향상되고 오류율이 감소하였다.