Simulador de sistemas de comunicações óticas (OSIP)

Abstract

Nos últimos anos tem-se assistido a um grande aumento da largura de banda nas redes óticas, que é resultado do aumento do tráfego de dados. Para responder às necessidades e assim aumentar a capacidade das redes tem-se vindo a intensificar as atividades de investigação, procurando novos componentes que proporcionem uma melhor eficiência dos sistemas. O aumento da complexidade dos novos dispositivos e técnicas de transmissão levam a que a análise e projeto dos sistemas se torne cada vez mais difícil. Como resultado são necessárias ferramentas de análise e projeto assistidas por computador, o que levou ao desenvolvimento de um software de simulação implementado em ambiente Matlab®. Este software designado de OSIP, é de utilização livre e de uma alargada compatibilidade. O trabalho apresentado nesta tese visa o melhoramento do OSIP com vista a permitir a simulação de sistemas coerentes, o que implica a incorporação de novos componentes assim como a implementação de métodos de simulação eficientes. A preservação da informação de amplitude e fase inerente aos sistemas coerentes permite a implementação de algoritmos de compensação digital que visam a equalização da dispersão cromática e da dispersão dos modos de polarização e a estimação e correção da fase da portadora. Para validar os modelos e metodos de controlo no simulador são realizadas algumas simulações e os resultados são comparados com valores teóricos e com resultados publicados na literatura. É dada especial atenção ao desempenho dos algoritmos de compensação das dispersões cromática e dos modos de polarização e dos métodos de estimação e correção de fase.

Over the last years the bandwidth of optical networks has continuously increased, driven by the exponential traffic growth. In order to meet the needs and thereby increase the capacity of networks research activities have been intensified, searching for new components which provide better system efficiency. The increasing complexity of new devices and transmission techniques has brought increasing difficulties in the analysis and design of the new systems. As a result, analysis tools and computer-aided design software are necessary, which led to development of a simulation toolbox in Matlab® language. This software named OSIP is open source and has a wide compatibility. In this thesis the simulation platform is improved in order to adapt the simulator to coherent systems, which implies the incorporation of new components and the implementation of efficient simulation methods. Making use of the amplitude and phase information enabled by coherent detection, digital impairment compensation algorithms have been implemented, aiming for the equalization of chromatic dispersion, polarization mode dispersion as well as for the estimation and correction of the carrier phase. To validate the models and methods of control in the simulator some simulations are performed. The numerical results are compared with the theoretical values and with results published in literature. Special attention is given to the performance of chromatic dispersion equalization, polarization mode dispersion equalization and carrier phase estimation.