Transceivers for TWDM-PON

Abstract

In recent years, Internet has been assuming a fundamental role in everyday life. Traffic demands are increasing in such a way that the available technologies will presumably no longer satisfy the raised requirements. For the last years, operators have expressed a clear interest in the implementation and development of Passive Optical Network (PON) to provide several services and applications to a high flow rate per client. Comparing to other access technologies, PON is very attractive mainly due to reduction of maintenance and to the operational cost efficiency. As a consequence, PON systems were standardized and developed in the whole world, but the everincreasing bandwidth demand makes this type of network need to evolve. Therefore, the current standardized technologies Gigacapable PON and XG-PON need to be upgraded to Next-Generation PON2. In order to protect the initial investment and to reduce the operational costs, operators should keep the current optical distribution network, providing the technologies coexistence in the same fiber. The principle of NG-PON2 is to improve previous technologies, in terms of capacity, ODN compatibility, bandwidth and cost-efficiency. In April 2012, Full Service Access Network (FSAN) selected the time and wavelength multiplexing PON (TWDM-PON) technology as the solution of choice for NG-PON2. Almost one year later, ITU-T G.989.1 came out, providing some wavelength plans proposals. The ability to operate on existing fiber ODN, coexisting with legacy PON is the most important requirement. The current dissertation is based on the study of TWDM-PON upstream transmission. Both GPON and XG-PON work in burst mode for upstream direction, therefore in the current study also that type of data transmission is considered for upstream TWDM-PON. Once using this transmission mode, some parameters have to be taken into consideration, as the packets size and their separation length in order to understand which frame fits the best, considering the system performance. In the actual study, it was supposed to visualize transients in each packet, however it was experimentally proved that once the lifetime of the carriers is less than the burst time, it was not possible to identify any of them. It was also verified that increasing the guard time will decrease the performance of the system.

A Internet tem vindo a assumir um papel fundamental no quotidiano de cada utilizador. A largura de banda exigida é cada vez mais alta, desta forma, as tecnologias actualmente disponíveis acabarão por deixar de satisfazer os requisitos emergentes. Nos últimos anos, as operadoras têm manifestado um interesse evidente no desenvolvimento de Redes Ópticas Passivas (PON), com o intuito de fornecer vários serviços e aplicações a uma taxa de fluxo elevada por cliente. Comparando com outras tecnologias de acesso, as redes PON são muito actrativas devido à sua baixa manutenção e aos custos/eficiência de operação. Como consequência, os sistemas PON foram padronizados e desenvolvidos em todo o mundo. No entanto, este tipo de tecnologia necessita de progredir ao longo do tempo, mantendo a satisfação dos requisitos de tráfego que lhe serão impostos. Assim, as tecnologias actualmente implementadas: GPON e XG-PON, necessitam de sofrer um upgrade para NG-PON2 (Next- Generation PON 2). De modo a proteger o investimento inicial, reduzindo os custos de operação, as operadoras devem manter e reutilizer a ODN já implementada, possibilitando a coexistência das tecnologias na mesma fibra. NG-PON2 é uma melhoria da capacidade, da compatibilidade na ODN, largura de banda e custo-eficiência das tecnologias anteriores. Em Abril de 2012, a FSAN selecionou a tecnologia TWDM-PON (Time and Wavelength Division Multiplexing PON) como solução do projecto NG-PON2. Um ano após a sua seleção, a norma ITU-T G.989.1 foi publicada, propondo alguns planos de comprimentos de onda. A coexistência de TWDM-PON com as PON anteriores na mesma ODN é o requisite mais importante. A presente dissertação baseia-se no estudo de transmissão upstream de TWDM-PON. Ambos GPON e XG-PON operam em modo burst para a direção upstream. Uma vez utilizao este modo de transmissão, é necessário considerer determinados parâmetros como o tempo de separação interburst – guard time, tal como o comprimento de cada pacote, com o intuito de compreender o impacto da variação destes mesmos campos no desempenho do sistema. No presente estudo, era susposto visualizar transientes em cada pacote de transmissão, no entanto foi comprovado experimentalmente, que uma vez que o tempo de vida dos portadores do EDFA selecionado é menor que o intervalo de cada burst, não se identificaram transientes. Verificou-se também que, o aumento da separação interburst degrada o desempenho do sistema.