Caracterização e otimização de transceivers para 25G-PON

Abstract

Este trabalho foi financiado pelo FEDER - COMPETE 2020 no âmbito do projeto plugPON (ref. POCI-01-0247-FEDER-047221). Devido à grande procura de ritmos de transmissão cada vez mais elevados, as tecnologias baseadas em arquiteturas PON (Passive Optical Network) sofreram um enorme desenvolvimento nos últimos anos e são atualmente as mais utilizadas nas redes de acesso. Com o aparecimento da quinta geração de redes móveis (5G), surgiram novos desafios para as redes PON, tais como: aumento do ritmo de transmissão, minimização do custo e coexistência com tecnologias anteriores. Neste âmbito, foi desenvolvida uma nova norma, o 25G-PON. No seguimento, esta dissertação foca-se na caracterização e otimização de transceivers a 25 Gbit/s, que utilizam diferentes tipos de modulação, nomeadamente, EML (Externally Modulated Laser) e DML (Directly Modulated Laser). Assim, pretendeu-se entender os limites e as vantagens de cada uma das opções. Adicionalmente, foram realizados testes experimentais em NG-PON2 e em 25G-PON, com o objetivo de comparar a performance de uma tecnologia que já se encontra em funcionamento (como é o caso de NG-PON2) com uma tecnologia que ainda se encontra na sua fase de testes (como é o caso de 25G-PON). Este trabalho demonstra a viabilidade de transmissores que fazem uso de modulação direta, que com um custo de produção bastante inferior conseguem atingir os valores requeridos pela norma. Foi também possível demonstrar a viabilidade do uso de comprimentos de onda da banda O (banda onde ocorre a transmissão downstream e upstream em 25G-PON). Também se caracterizou experimentalmente, com sucesso, dois transceiveirs do tipo XFP (10 Gigabit Small Form Factor Pluggable) em NG-PON2 e dois do tipo SFP28 (Small Form Factor Pluggable 28) em 25G-PON. Adicionalmente foram caracterizados e optimizados vários ROSAs (Receiver Optical Sub Assembly), todos eles com um recetor do tipo APD (Avalanche Photo-Diode) em sua constituição.

This work was supported by FEDER - COMPETE 2020 under the project plug- PON (ref. POCI-01-0247-FEDER-047221). Due to the great demand for higher and higher transmission rates, technologies based on PON (Passive Optical Network) architectures have undergone enormous development in recent years and are currently the most used in access networks. With the emergence of the fifth generation of mobile networks (5G), new challenges have arisen for PON networks, such as: increased transmission rate, cost minimization and coexistence with previous technologies. In this context, a new standard, 25G-PON, was developed. Subsequently, this dissertation focuses on the characterization and optimization of 25 Gbit/s transceivers, which use different types of modulation, namely, EML (Externally Modulated Laser) and DML (Directly Modulated Laser) . Thus, it was intended to understand the limits and advantages of each option. Additionally, experimental tests were carried out in NG-PON2 and in 25G-PON, with the objective of comparing the performance of a technology that is already in operation (as is the case of NG-PON2) with a technology that is still in use. its testing phase (as is the case with 25G-PON). This work demonstrates the feasibility of transmitters that make use of direct modulation, which, with a much lower production cost, are able to reach the values required by the standard. It was also possible to demonstrate the feasibility of using O-band wavelengths (band where downstream and upstream transmission occurs in 25G-PON). Two XFP (10 Gigabit Small Form Factor Pluggable) type transceivers were also experimentally characterized in NG-PON2 and two SFP28 (Small Form Factor Pluggable 28) type transceivers in 25G-PON. Additionally, several ROSAs (Receiver Optical Sub Assembly) were characterized and optimized, all of them with an APD type receiver (Avalanche Photo-Diode) in their constitution.