Development of Probabilistic Constellation Shaping algorithms for 60 Gbaud metro networks

Abstract

The need to increase transmission rates makes optical communications the technology to adopt, being the only one that currently allows data transmission in the range of Tb/s per channel. Several new technologies are being tested, and the path goes through increasingly advanced modulation systems. Probabilistic Constellation Shaping algorithms have been presented as a possible technology for the future, and they perform better especially when associated with error correction techniques such as FEC. In this dissertation are studied PCS algorithms, describing the whole process from signal generation, modulation, transmission and reception. A simulation study was made using 60 Gbaud, with bit rates between 400 and 600 Gbit/s, and QAM modulation techniques. This dissertation aims to demonstrate that PCS is a viable method and a true alternative to use in future metro networks.

A necessidade de aumentar cada vez mais os ritmos de transmissão fazem das comunicações óticas a tecnologia a adotar, sendo esta a única tecnologia que, atualmente, permite transmissão de dados na gama dos Tb/s por canal. Várias novas tecnologias são testadas, sendo que o caminho passa por sitemas de modulação cada vez mais avançados. Algoritmos de Probabilistic Constellation Shaping foram apresentados como uma possível tecnologia para o futuro, sendo que apresentam melhor desempenho, comparado com um sistema uniforme, principalmente quando associados a técnicas de correção de erros como o FEC. Nesta dissertação são estudados algoritmos de PCS, descrevendo todo processo desde geração, modulação, transmissão e receção de sinais. Foi feito um estudo de simulação usando 60 Gbaud, com bit rates entre os 400 e 600 Gbit/s, e técnicas de modulação QAM. Esta dissertação visa demonstrar que PCS é um método viável e uma verdadeira alternativa a ser usada em futuras redes metro.