320 Gbps WDM 전송 시스템에서 광 위상 공액기의 위치에 따른 비트 에러율 특성

이성렬,Lee Seong-Real 한국정보통신학회 2005 한국정보통신학회논문지 Vol.9 No.5

장거리 $8{\times}40$ Gbps 파장 분할 다중 시스템에서 색 분산과 자기 위상 변조에 의해 왜곡된 광 펄스를 최상으로 보상할 수 있는 최적의 광 위상 공액기 (OPC ; Optical Phase Conjugator)의 위치를 수치적 방법으로 살펴보았고, 이 위치에서의 전체 채널의 눈 열림 패널티 (EOP ; Eye Opening Penalty)와 비트 에러율 (BER ; Bit Error Rate) 특성을 OPC가 전체 전송 거리의 중간에 위치한 경우 (MSSI ; Mis-Span Spectral Inversion)와 비교해 살펴보았다. 먼저 OPC를 이용해 왜곡된 광 신호를 보상하는 WDM 시스템에서 모든 채널의 최상의 보상을 수행하기 위해서는 전송하고자 하는 변조 파형의 형식과 광섬유 분산 계수와 관련하여 OPC의 위치가 전체 전송 거리의 중간이 아닌 다른 곳으로 이동되어야만 하는 것을 확인할 수 있었다. 아울러 최적 OPC 위치를 갖는 WDM 시스템을 이용한 경우 수신측에서의 광 신호의 EOP 특성은 채널에 따라 다소 차이가 있을 수 있지만, BER 특성은 거의 동일하다는 것을 확인할 수 있었다. In this paper, optimal position of optical phase conjugator (OPC) for best compensating distorted WDM channels due to both chromatic dispersion and self phase modulation (SPM) in $8{\times}40$ Gbps WDM systems is numerically investigated, and the eye opening penalty (EOP) and bit error rate (BER) characteristics of overall WDM channels at this position is investigated, comparing with that in case of OPC placed at mid-way of total transmission length. It is confirmed that the compensation extents in WDM system with OPC is more improved by the shifting OPC position from the mid-way of total transmission length, depending on the modulation format and fiber dispersion coefficient. Ant it is confirmed that, from a viewpoint of the reception performance, EOP of each channel is more or less different with one another, but the BER characteristics of overall channels are almost equal.

분산 제어가 적용된 WDM 전송 링크에서 집중 RDPS를 통한 시스템 성능 개선

이성렬,Lee, Seong-Real 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.4

파장 분할 다중 전송을 위한 분산 제어 (DM; dispersion management)가 적용된 전송 링크에서 특정 중계 구간에만 RDPS(residual dispersion per span)가 집중된 구조를 통한 시스템 성능 개선 정도를 RDPS가 모든 중계 구간에서 균일한 구조에서의 시스템 성능과 비교하여 살펴보았다. 80 km의 14개 단일 모드 광섬유 중계 구간 중 RDPS가 집중되는 중계 구간을 제외한 나머지 중계 구간의 RDPS가 0 ps/nm인 전송 링크에서 5번째~13번째 중계 구간의 RDPS가 300 ps/nm로 집중되고 6번째~13번째 중계 구간의 RDPS가 1,320 ps/nm로 집중되면 최상의 시스템 성능 개선이 이루어지는 것을 확인하였다. 또한 두 경우 모두 precompensation에 의해 결정되는 최적의 NRD(net residual dispersion)는 10 ps/nm이고, postcompensation에 의해 결정되는 최적의 NRD는 -10 ps/nm인 것을 확인하였고, 눈 열림 패널티(EOP; eye opening penalty)가 1 dB 이하가 되는 유효 입사 전력의 범위가 RDPS가 균일한 링크에 비해 집중 RDPS가 300 ps/nm인 경우 2 dB, 1,320 ps/nm인 경우 6 dB 정도 개선되는 것을 확인하였다. System performance improvement through the concentrated residual dispersion per span (RDPS) in special transmission fiber spans in optical transmission links with dispersion management (DM) for wavelength division multiplexed (WDM) transmission is investigated through the comparison with the performance in optical transmission links with uniform RDPS in every fiber spans. It is confirmed that, in optical links with RDPS of 0 ps/nm uniformly distributed in the rest fiber spans, if RDPS of 300 ps/nm and 1,320 ps/nm are concentrated in 5th-13th fiber spans and 6th-13th fiber spans, respectively, then the best performance is obtained. It is also confirmed that optimal net residual dispersion (NRD) controlled by precompensation and postcompensation are 10 ps/nm and -10 ps/nm, respectively, in all two cases, and the effective launching power range below 1 dB eye opening penalty (EOP) in the concentrated RDPS of 300 ps/nm and 1,320 ps/nm are improved by 2 dB and 6 dB than optical transmission links with the uniformly distributed RDPS, respectively.

인위적인 단일 모드 광섬유 길이와 RDPS 분포를 갖는 분산 제어 광전송 링크에서 선치 보상과 후치 보상을 통한 WDM 신호의 성능 개선

이성렬,Lee, Seong-Real 한국정보통신학회 2012 한국정보통신학회논문지 Vol.16 No.10

단일 모드 광섬유의 그룹 속도 분산과 자기 위상 변조에 의해 왜곡된 파장 분할 다중 신호의 효율적인 보상을 위한 새로운 광전송 링크 기술을 제안하였다. 제안된 전송 링크는 WDM 송신이나 수신단 근처에 광 위상 공액기(OPC; optical phase conjugator)가 위치하고 각 중계 구간의 SMF 길이와 RDPS(residual dispersion per span)가 인위적으로 분포하는 구조이다. 시스템 성능을 개선하여 유효 입사 전력 범위와 유효 전체 잉여 분산 (NRD; net residual dispersion)을 늘릴 수 있는 최적의 링크 구조는 OPC가 WDM 수신단에 가깝게 위치하고 후치 보상(postcompensation)에 의해 NRD를 결정하고 중계 구간이 증가할수록 SMF 길이와 RDPS를 점진적으로 감소시키는 링크라는 것을 확인하였다. New optical transmission links technique for compensating of the distorted wavelength division multiplexed (WDM) signals due to group velocity dispersion (GVD) and self phase modulation (SPM) in single mode fiber (SMF) are proposed. The proposed optical links have optical phase conjugator (OPC) placed at nearby WDM transmitter or receiver and repeater spans with artificial distribution of SMF length and residual dispersion per span (RDPS). It is confirmed that optimal link configuration expanding effective launching power range and effective net residual dispersion (NRD) by improving system performance is that having OPC closely placed at WDM receiver and the gradually descended distribution of SMF length and RDPS of each repeater spans, related with the gradually increased optical link length. And, it is also confirmed that NRD is controlled by postcompensation in optimal optical link with OPC closely placed at WDM receiver.

집중형 분산 제어 시스템에서 NRZ 변조 형식 대 RZ 변조 형식

이성렬,조성언,Lee, Seong-Real,Cho, Sung-Eon 한국정보통신학회 2008 한국정보통신학회논문지 Vol.12 No.2

집중형 분산 제어(DM; dispersion management)와 광 위상 공액기(OPC; optical phase conjugator)가 적용된 WDM 전송 시스템에서 NRZ 형식과 RZ 형식의 시스템 성능을 비교하였다. OPC만 적용된 경우에서보다 OPC와 결합한 집중형 DM 기술이 적용된 WDM 전송 시스템에서 NRZ와 RZ 형식의 눈 열림 패널티(EOP; eye opening penal) 모두 크게 개선되는 것을 알 수 있었다. WDM 채널들의 최상의 성능 개선을 위한 집중형 DM에서 RZ 형식의 경우 최적의 전체 잉여 분산량(NRD; net residual dispersion)은 경로 평균 분산 계수가 0에 가까지도록 매우 작게 결정되어야 하는 반면 NRZ 형식의 경우에는 매우 크게 결정되어야 하는 것을 확인하였다. 그리고 OPC와 결합한 최적의 NRD로 설계된 집중형 DM에서 NRZ 형식의 경우보다 RZ 형식의 경우 더 큰 EOP 개선 효과를 얻을 수 있는 것을 확인하였다. 이는 OPC와 결합한 집중형 DM이 RZ 형식 전송에서 발생되어 성능을 저하시키는 채널 내 4-광파 혼합현상(IFWM; intrachannel four-wave mixing)과 채널 내 상호 위상 변조(IXPM; intrachannel cross phse modulation) 현상에 의한 신호 왜곡을 억제시키기 때문이다. 즉 본 논문에서 제안한 OPC와 결합한 집중형 DM은 RZ 형식의 WDM 전송 시스템에서 채널 내 비선형성 감소에 큰 효과가 있는 것을 알 수 있었다. The system performance of NRZ format in WDM transmission system with lumped dispersion management(DM) and optical phase conjugator(OPC) is compared with that of RZ format. It is confirmed that eye opening penalty(EOP) of both NRZ and RZ format in WDM transmission system having lumped DM combined with OPC are greatly improved than those in WDM system with only OPC. The optimal net residual dispersion(NRD) in the case of RZ format is decided to so small value that path-averaged dispersion coefficient become almost zero, while that in the case of NRZ format is decided to larger value, for the best improvement of overall WDM channels. It is also confirmed that EOP in the case of RZ format is more improved than that in the case of NRZ format in lumped DM with optimal NRD. This is resulted from that lumped DM combined with OPC suppress the signal distortion due to intrachannel four-wave mixing(IFWM) and intrachannel cross phase modulation(IXPM). Consequently, lumped DM combined with OPC proposed in this paper is effective technique to mitigate intrachannel nonlinearities in WDM transmitting RZ format.

비영 분산 천이 광섬유를 갖는 WDM 시스템에서 광 위상 공액기에 의한 왜곡된 광 신호의 보상

이성렬,Lee Seong-Real 한국전자파학회 2006 한국전자파학회논문지 Vol.17 No.6

In this paper, the numerical methods of finding the optimal position of optical phase conjugator(OPC) and the optimal fiber dispersions are proposed, which are able to effectively compensate overall channels in $8{\times}40$ Gbps WDM system with non zero-dispersion shifted fiber(NZ-DSF) as an optical fiber. And the compensation characteristics in the system with two induced optimal parameters are compared with those in the system with mid-span spectral inversion (MSSI) technique in order to confirm the availability of the proposed methods. It is confirmed that the optimal parameter values induced in this approach are very useful to effectively compensate overall channels in WDM system with OPC. And, it is confirmed that two optimal parameters depend on each other, but less related with the searching procedure. The methods proposed in this research will be expected to alternate with the method of making a symmetrical distribution of power and local dispersion in real optical link which is a serious problem of applying the OPC into multi-channels WDM system. 본 논문에서는 광 전송로로 비영 분산 천이 광섬유(NZ-DSF: Non Zero-Dispersion Shifted fiber)를 이용한 $8{\times}40$ Gbps WDM 시스템에서 모든 채널을 효과적으로 보상할 수 있는 광 위상 공액기(OPC: Optical Phase Conjugator)의 최적 위치와 광섬유의 최적 분산 계수 값을 도출하는 수치적 방법을 제안하였다. 이 방법의 유용성을 확인하기 위하여 도출된 두 최적 파라미터를 갖는 시스템에서의 보상 특성을 MSSI(Mid-Span Spectral Inversion)에서의 보상 특성과 비교하였다. 우선 OPC를 이용한 WDM 시스템에서 모든 채널을 효과적으로 보상하는데 있어 본 논문에서 구한 최적 파라미터 값들이 매우 유용하다는 것을 확인하였다. 그리고 이 최적 파라미터들은 구하는 순서에 크게 의존하지 않지만 서로 연관되어 있어야 한다는 것을 알 수 있었다. 본 논문에서 제안한 방법은 WDM 시스템에 OPC를 적용하고자 할 때 발생되는 OPC를 중심으로 한 광 신호 전력과 총 분산 값의 비대칭 문제를 해결할 수 있는 방법을 대체할 것으로 예상된다.

랜덤하게 분포하는 RDPS의 분산 제어 광전송 링크에서의 시스템 성능 특성

이성렬,Lee, Seong-Real 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.9

광 위상 공액과 분산 제어 (DM; dispersion management)를 결합한 기술은 그룹 속도 분산과 비선형 Kerr 효과에 의한 광 신호 왜곡을 보상하는 대표적인 기술이다. 하지만 일반적으로 사용되는 고정된 중계 구간 당 잉여 분산(RDPS; residual dispersion per span)은 광전송 링크의 유연한 구성을 방해한다. 본 논문에서는 유연한 광 네트워크 구축을 위해 랜덤하게 분포하는 RDPS의 DM과 결합된 새로운 OPC 링크를 제안하였다. 본 논문을 통해 WDM 채널의 입사 전력을 비교적 적게 제한하면 랜덤한 분포의 RDPS크기에 관계없이 보상 특성을 우수하게 할 수 있으며, 평균값을 0 ps/nm가 아닌 50 ps/nm부터 100 ps/nm가 되도록 중계 구간의 RDPS를 랜덤하게 분포시키면 비교적 큰 입사 전력의 WDM 채널들도 우수한 성능으로 전송시킬 수 있는 것을 확인하였다. Optical phase conjugation combining with dispersion management (DM) is promising technique to compensate for signal distortion due to group velocity dispersion (GVD) and nonlinear Kerr effects in optical communication systems. However the fixed residual dispersion per span (RDPS) usually used in the optical links with OPC and DM restricts the flexible link configuration. In this paper, OPC links combining DM of the randomly distributed RDPS is proposed for implementing the flexible optical transmission network. It is confirmed that the excellent compensation in the optical links with the randomly distributed RDPS is obtained, limiting the launch power of WDM channels to the relatively low. It is also confirmed that the relatively high launch power WDM channels are effectively transmitted through the optical links with the randomly distributed RDPS of averaged 50 - 100 ps/nm.

광 위상 공액기의 최적 파라미터를 이용한 1,000km NZ-DSF를 갖는 0.96 Tbps WDM 시스템의 유연한 설계

이성렬,도규봉,Lee, Seong-Real,Doh, Kyu-Bong 한국통신학회 2007 韓國通信學會論文誌 Vol.32 No.7a

본 논문에서는 광 위상 공액기 (OPC; Optical Phase Conjugator)를 이용하여 WDM 채널들의 광 신호의 왜곡을 보상하는 MSSI (Mid-Span Spectral Inversion) 기술에서 OPC를 중심으로 한 광 전력과 색 분산 비대칭에 의한 한계를 OPC의 위치 변동과 그에 따른 광섬유 구간의 최적 분산 계수들의 적용만으로도 극복할 수 있다는 것을 살펴보았다. 즉 전송로로 1,000 km의 비영 분산 천이 광섬유를 이용한 24 채널 ${\times}\;40\;bps$ WDM 시스템에 본 논문에서 제안한 방법으로 도출된 최적 파라미터 값들을 적용하면 결정할 수 없을 정도로 매우 크게 나타났던 채널 간 전력 패널티를 약 3.5 dB의 양호한 품질로 보상할 수 있는 것을 확인하였다. 또한 본 논문에서 제안한 방법으로 얻은 최적 파라미터들을 이용하면 500 km로부터 ${\pm}15\;km$ 범위 내의 다양한 위치에 OPC를 두고 모든 채널들을 양호하게 보상할 수 있는 WDM 시스템의 유연한 설계가 가능하다는 것을 확인하였다. In this paper, it is investigated that the limitation due to the asymmetry of optical power and chromatic dispersion with respect to optical phase conjugator (OPC) for compensating optical signal distortion of WDM channels in mid-span spectral inversion (MSSI) technique is overcame by using OPC position offset and optimal dispersion coefficients of fiber sections, which depend on OPC position offset. It is confirmed that overall WDM channels are efficiently compensated by applying the optimal parameter values obtained from the proposed method into 24 channels ${\times}\;40\;Gbps$ WDM system with non zero - dispersion shifted fiber (NZ-DSF) of 1,000 km, such as power penalties of inter-channel are reduce to almost 3.5 dB from the infinite value. It is also confirmed that the flexible design of WDM system with OPC is possible by using the optimal parameters, in which OPC is placed at ${\pm}15\;km$ from 500 km for efficiently compensating overall channels.

Pump Light Power of Wideband Optical Phase Conjugator using HNL-DSF in WDM Systems with MSSI

이성렬,조성언,Lee Seong real,Cho Sung eun The Korean Institute of Communications and Informa 2005 韓國通信學會論文誌 Vol.30 No.3a

장거리 3×40 Gbps 파장 분할 다중 시스템에서 색 분산과 자기 위상 변조에 의해 왜곡된 광 펄스를 최상으로 보상할 수 있는 최적의 펌프 광 전력을 수치적 방법으로 살펴보았다. 광 펄스 왜곡 보상 기법으로 경로 평균 강도 근사를 채택한 MSSI (Mid-Span Spectral Inversion) 기법을 사용하였고, 전체 전송로 중간에서 MSSI를 수행하는 광 위상 공액기(OPC)의 비선형 매질로는 HNL-DSF(Highly-Nonlinear Dispersion Shifted Fiber)를 이용하였다. 광 대역 WDM 전송을 위한 OPC의 비선형 매질로는 HNL-DSF가 매우 유용하다는 것을 확인하였고, 최상의 보상을 위한 OPC의 펌프 광 전력은 OPC를 통해 두 번째 광섬유로 입사하는 공액파 광 전력이 WDM 채널의 입력 광 전력과 같아지도록 전체 전송 거리와 관련하여 선택되어야 한다는 것을 확인하였다. 또한 적은 변환 효율을 갖는 WDM 채널의 개선된 보상은 전력 변환비를 1 이상으로 증가시킬 수 있는 전력의 펌프 광을 이용해야 얻을 수 있다는 것을 확인하였다. In this paper, we numerically investigated the optimum pump light power resulting best compensation of pulse distortion due to both chromatic dispersion and self phase modulation (SPM) in long-haul 3×40 Gbps wavelength division multiplexing (WDM) systems. We used mid-span spectral inversion (MSSI) method with path-averaged intensity approximation (PAIA) as compensation approach, which have highly nonlinear dispersion shifted fiber (HNL-DSF) as nonlinear medium of optical phase conjugator (OPC) in the mid-way of total transmission line. We confirmed that HNL-DSF is an useful nonlinear medium in OPC for wideband WDM transmission, and in order to achieve the excellent compensation the pump light power is selected to equal the conjugated light power into the latter half fiber section with the input light power of WDM channel depending on total transmission length. Also we confirmed that compensation degree of WDM channel with small conversion efficiency is improved by using pump light power increasing power conversion ratio upper than 1.

비영 분산 천이 광섬유를 갖는 WDM시스템에서 광 위상 공액기의 최적 파라미터를 이용한 비트 에러율 개선

이성렬,Lee, Seong-Real 한국정보통신학회 2006 한국정보통신학회논문지 Vol.10 No.10

The numerical methods of finding out the optimal position of optical phase conjugator (OPC) and the optimal fiber dispersions are prosed, which are able to effectively compensate overall channels in $8{\times}40Gbps$Gbps WDM system with non zero - dispersion shifted fiber (NZ-DSF) as an optical fiber. And BER characteristics in the system with two induced optimal parameters are compared with those in the system with the currently used mid-span spectral inversion (MSSI) in order to confirm the availability of the proposed methods. It is confirmed that the applying two induced optimal parameters into WDM system contribute to reduce power penalty to 4 times than that of WDM system with the conventional MSSI. Thus, the methods proposed in this research will be expected to alternate with the method of making a symmetrical distribution of power and local dispersion in real optical link which generates a serious problem if it was not made but it is the condition in the case of applying the OPC into multi-channels WDM system. 본 논문에서는 광 전송로로 비영 분산천이 광섬유 (NZ-DSF ; Non Zero - Dispersion Shifted Fiber)를 이용한 $8{\times}40Gbps$ WDM 시스템에서 모든 채널을 효과적으로 보상할 수 있는 광 위상 공액기 (OPC ; Optical Phase Conjugator)의 최적 위치와 광섬유의 최적 분산 계수 값을 도출하는 수치적 방법을 제안하였다. 이 방법의 유용성을 확인하기 위하여 도출된 두 최적 파라미터를 갖는 시스템에서의 비트 에러율 (BER ; Bit Error Rate) 특성 을 현재 일반화된 MSSI(Mid-Span Spectral Inversion)에서 의 BER 특성과 비교하였다. 최적 파라미터들을 갖는 OPC를 WDM 시스템에 적용하게 되면 채널 간 파워 패널티를 4배 이상으로 감소시킬 수 있다는 것을 알 수 있었다. 따라서 본 논문에서 제안한 방법은 WDM시스템에 OPC를 적용하고자 할 때 전제가 되어야 하지만 실제 광 전송 링크에서 구현하기 어려운 OPC를 중심으로 한 광 신호 전력과 총 분산 값의 대칭 문제를 해결해야 하는 방법을 대체할 것으로 예상된다.

Inline 분산 제어가 적용된 WDM 시스템에서 전송 용량에 따른 전송 거리

이성렬,조성언,Lee, Seong-Real,Cho, Sung-Eon 한국정보통신학회 2009 한국정보통신학회논문지 Vol.13 No.5

Inline 분산 제어 (DM; dispersion management)와 전체 전송로 중간에 광 위상 공액기 (OPC; optical phase conjugator)를 갖는 WDM 시스템의 전송 용량에 따른 유효 전송 거리를 살펴보았다. 그리고 후치 보상량 (postcompensation)만으로 제어되는 1 Tbps WDM 시스템에서 1 dB 눈 열림 패널티 (EOP; eye opening penalty)를 얻을 수 있는 전체 잉여 분산 (NRD; net residual dispersion)의 범위를 살펴보았다. NRD를 시스템 전송 용량과 거리에 따라 최적화시킴으로써 유효 전송 거리가 수 백 킬로미터 이상 증가되는 것을 확인하였다. 그리고 1 Tbps WDM 시스템에서 NRD가 +17 ps/nm로 결정되면 최대 전송 거리를 얻을 수 있고, 특히 장거리 1 Tbps WDM 전송에서 유효 NRD 범위는 양의 값 내에서 결정되어야 하는 것을 확인하였다. Effective transmission distance depending on transmission capacity of WDM systems with inline dispersion management (DM) and optical phase conjugator (OPC) at middle of total transmission length is investigated. The range of net residual dispersion (NRD) resulting 1 dB eye opening penalty (EOP) in 1 Tbps WDM system, in which NRD controlled by only postcompensation, is also investigated. It is confirmed that effective transmission distances are increasedto longer than several hundreds kilometers by applying optimal NRD depending on transmission capacity and distance. And it is confirmed that in 1 Tbps WDM system if NRD is determined to +17 ps/nm, the maximum transmission distance is achieved, and, especially, in long-haul 1 Tbps WDM system the effective NRD range will be determined within positive value.