Monitoring and all-optical signal processing techniques for transparent networks

Abstract

Optical networks are under constant evolution. The growing demand for dynamism require devices that can accommodate different types of traffic. Thus the study of transparent optical networks arises. This approach makes optical networks more "elegant" , due to a more efficient use of network resources. In this thesis, the author proposes devices that intend to form alternative approaches both in the state of art of these same technologies both in the fitting of this technologies in transparent optical networks. Given that full transparency is difficult to achieve with current technology (perhaps with more developed optical computing this is possible), the author proposes techniques with different levels of transparency. On the topic of performance of optical networks, the author proposes two techniques for monitoring chromatic dispersion with different levels of transparency. In Chapter 3 the proposed technique seems to make more sense for long-haul optical transmission links and high transmission rates, not only due to its moderate complexity but also to its potential moderate/high cost. However it is proposed to several modulation formats, particularly those that have a protruding clock component. In Chapter 4 the transparency level was not tested for various modulation formats, however some transparency is achieved by not adding any electrical device after the receiver (other than an analog-digital converter). This allows that this technique can operate at high transmission rates in excess of 100 Gbit / s, if electro-optical asynchronous sampling is used before the optical receiver. Thus a low cost and low bandwidth photo-detector can be used. In chapter 5 is demonstrated a technique for simultaneously monitoring multiple impairments of the optical network by generating novel performance analysis diagrams and by use of artificial neural networks. In chapter 6 the author demonstrates an all-optical technique for controlling the optical state of polarization and an example of how all-optical signal processing can fully cooperate with optical performance monitoring.

As redes ópticas estão em constante desenvolvimento. A crescente demanda por dinamismo das mesmas requer cada vez mais, dispositivos que possam albergar diversos tipos de tráfego. Dessa forma surge o estudo sobre redes ópticas transparentes. Este tipo de abordagem torna as redes ópticas mais ’elegantes’, devido a um uso mais eficiente dos recursos da rede. Nesta tese o autor propõe dispositivos que pretendem formar alternativas quer no estado da arte destas mesmas tecnologias quer no encaixe das mesmas em redes ópticas transparentes. Dado que a transparência total é dificil de alcançar com as tecnologias atuais (talvez com computação óptica mais desenvolvida isso seja possível), o autor propõe técnicas com diferentes níveis de transparência. No âmbito da monitoria de desempenho óptico o autor propôe duas técnicas para a monitoria da dispersão cromática com diferentes niveis de transparência. No Capítulo 3 a técnica proposta parece fazer mais sentido para transmissões ópticas de longo curso e a elevadas taxas de transmissão, não só devido à sua moderada complexidade, mas também ao seu potencial custo. No entanto esta, é proposta para vários formatos de modulação, especialmente aqueles que têm uma componente de relógio bem saliente. No Capítulo 4, o nível de transparência não foi testado para vários formatos de modulação, no entanto alguma transparência é obtida através da não inclusão de nenhum dispositivo eléctrico após o receptor (excepto um conversor analógico-digital). Isto permite que esta técnica possa operar a elevadas taxas de transmissão acima de 100 Gbit~s, se for utilizada amostragem electro-óptica assíncrona antes do receptor. Dessa forma pode ser utilizado um fotodetector de baixo custo e de baixa largura de banda. No capítulo 5 é demonstrada uma técnica para monitoria em simultâneo de vários impedimentos da rede óptica atráves de um novo método para gerar diagramas de análise de desempenho com redes neuronais artificiais. No capítulo 6 o autor demonstra uma técnica para controlo da polarização, totalmente processada no domínio óptico assim como um exemplo de como o processamento totalmente óptico pode cooperar com o monitoria do desempenho óptico.