Descriptive Statistics

En la Figura 3.1 se muestra el diagrama de ejecución de la metodología establecida, en donde se puede seguir un orden secuencial, pero también es posible volver a una fase que ya ha sido realizada con anterioridad en caso de necesitarse.

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Figura 3.1 Desarrollo de la metodología basada en [68]

A continuación, se procede a la descripción de los pasos o fases planteadas en la metodología evidenciada en la Figura 3.1.

3.1.1 Definición del sistema. En el desarrollo de esta primera fase se consignan los objetivos de estudio, los alcances del desarrollo, los límites, restricciones y simplificaciones del presente trabajo de grado.

3.1.1.1 Objetivo general y objetivos específicos. El objetivo general de este trabajo de grado consiste en diseñar e implementar a nivel de simulación un compensador de dispersión cromática en una red DWDM con velocidad de acceso de 10 Gbps utilizando dispositivos Mach Zehnder de tipo single drive y dual drive. Con el fin de cumplir el objetivo general del trabajo de grado, se hace necesario establecer una serie de objetivos específicos mostrados a continuación:

 Caracterizar, a nivel de simulación mediante la herramienta OptSimTM _de RSoft, una red DWDM con velocidad de acceso de 10 Gbps y el efecto de la dispersión cromática en ella.

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 Caracterizar, a nivel de simulación, un dispositivo Mach Zehnder de tipo Single Drive y Dual Drive y su uso como compensador de dispersión cromática.  Implementar y evaluar, a nivel de simulación, el dispositivo caracterizado en el objetivo específico anterior en la red DWDM definida en el primer objetivo específico.

3.1.1.2 Alcances, límites, restricciones y simplificaciones. A continuación, se establecen los límites, las restricciones y simplificaciones necesarias para el correcto desarrollo de las diversas fases del presente trabajo de grado:

 El estudio, la implementación y el análisis de la red y del compensador de CD propuesto, se realizará únicamente a nivel de simulación haciendo uso de la herramienta software OptSimTM _{de RSoft.}

 La simulación del sistema considerara solamente los efectos lineales de la fibra con el fin de analizar más detalladamente el fenómeno de interés (la dispersión cromática), y de esta forma disminuir el número de factores que puedan llegar a incidir en los resultados obtenidos y en el análisis de los mismos, tal como los efectos no lineales, entre otros.

 Se trabajará exclusivamente en el nivel de acceso de una red DWDM, teniendo en cuenta las diferencias que este presenta respecto al nivel de transporte, mencionadas en el capítulo 1. Además, el estudio se realizará a una única velocidad de transmisión establecida en 10 Gbps para cada uno de los cuatro canales

 El uso de distintos formatos de modulación no tiene como objetivo la comparación entre ellos con respecto a la tolerancia frente a la CD. Lo que se busca es analizar el comportamiento de cada una de las redes que utilizan cada uno de los formatos de modulación, al aplicar o no, la técnica de pre-chirping negativo. Esto con el fin determinar los efectos que tiene el chirp en la compensación de la CD para cada formato en particular.

3.1.2 Selección de métricas, factores o niveles. Para las métricas de simulación se deciden escoger algunos parámetros de OPM enfocados al monitoreo de la calidad de la señal a nivel físico y a partir de los cuales se determinan los niveles del funcionamiento óptimo del sistema tal como se estudió en el capítulo 1. Principalmente se utilizarán el diagrama de ojo, la BER y el jitter para realizar el análisis de los resultados obtenidos. Además, se utilizarán métricas adicionales como el ensanchamiento de los pulsos y el espectro óptico.

La BER mínima requerida para que el sistema óptico funcione correctamente se establece en un valor de referencia de 1E-12, según lo especificado en la recomendación ITU-T G.691.

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3.1.3 Selección de un ambiente de simulación. Para el desarrollo del presente trabajo de grado se trabajará con la herramienta de simulación OptSimTM _{de RSoft} que brinda un entorno completo para simular diversidad de redes ópticas, con versatilidad de configuración de los componentes a utilizar y modos de simulación según las necesidades. Como se muestra en la Figura 3.2, la herramienta de simulación OptSimTM _{permite realizar dos modos principales de simulación, la} primera conocida como técnica de propagación espectral (SPT, Spectral Propagation Technique) y la segunda denominada simulación de ancho de banda variable (VBS, Variable Bandwidth Simulation). En SPT las señales se propagan como espectros de potencia, asumiendo que todos los componentes en la red son lineales (tiene en cuenta las perdidas y ruido de los componentes). En este modo de simulación se puede analizar el espectro, los niveles de potencia y la relación señal a ruido óptica (OSNR, Optical Signal-to-Noise Ratio) en cualquier punto de la red; es un modo de simulación simple que consume menos recursos computacionales y requiere menor tiempo de simulación que el modo VBS. En el modo VBS las señales se propagan como muestras temporales sobre un ancho de banda variable el cual puede ser seleccionado por el usuario. El modo VBS permite simular el desempeño de los componentes de la red, permitiendo a su vez, seleccionar los efectos a tener en cuenta en la simulación [69].

Figura 3.2 Modos de simulación en OptSimTM _[69]

A continuación se describen los modos de simulación en VBS [69].  VBS Full: Considera los efectos lineales y no lineales en la fibra.

 VBS Linear Fiber: Considera los efectos lineales en la fibra (atenuación y dispersión).

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 VBS Loss Only Fiber: Tiene en cuenta únicamente las pérdidas de la fibra atribuidas a la atenuación.

Además de los métodos de simulación mencionados anteriormente, OptSimTM permite seleccionar si tener en cuenta o no, el ruido eléctrico y óptico. Según lo consignado anteriormente, la técnica de simulación empleada será “VBS linear fiber” sin considerar el ruido eléctrico y óptico; de esta forma se puede realizar el análisis de la incidencia del fenómeno de interés (dispersión cromática) en el sistema, sin considerar efectos adicionales como los no lineales, que pueden incidir en los resultados a obtener y no son el caso de estudio del presente trabajo de grado.

3.1.4 Experimentación, recolección de datos y análisis. En lo referente a los casos de estudio, para el modelado y la recolección de datos se tienen en cuenta las métricas, factores o niveles especificados en la sección inmediatamente anterior. La forma de proceder en la simulación consiste en establecer el chirp del modulador como único parámetro variable, los resultados obtenidos consisten en consignar el valor de la BER obtenida para cada valor o combinación de valores chirp de los MZM según lo especifique cada formato de modulación. Hecho esto se procede a graficar la totalidad o algunos datos obtenidos dependiendo de la cantidad de datos a procesar. Adicional a esto se analizan de forma comparativa el diagrama de ojo, el jitter, la señal óptica y eléctrica en recepción y la duración de los pulsos del sistema de referencia y el sistema al cual se le aplica la técnica estudiada.

Para la implementación de las redes DWDM, en las cuales se aplican los resultados más relevantes obtenidos en los casos de estudio, se busca observar el comportamiento de la red de referencia y de la red a la cual se le aplica la técnica de pre-compensación. Para ello se analiza la BER obtenida en tres diferentes longitudes de enlace con el fin de apreciar el efecto de aplicar o no dicha técnica y establecer su funcionalidad. Adicionalmente se plantea el análisis del espectro de forma comparativa entre las dos redes en cuestión, para realizar un análisis similar al del ensanchamiento de los pulsos realizado en los casos de estudio.