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Soutenance projet technique Format de modulation DPSK pour les systèmes de transmission optiques J.-P. Allamandy, J. Berrio Bisquert encadrés par D. Hervé et S. Le Maguer, E.N.S.T. Bretagne M. André et N. Brochier, France Télécom R&D

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Soutenance projet technique

Format de modulation DPSK pour les systèmes de transmission

optiques

J.-P. Allamandy, J. Berrio Bisquert

encadrés par

D. Hervé et S. Le Maguer, E.N.S.T. Bretagne

M. André et N. Brochier, France Télécom R&D

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Introduction

• Progrès des transmissions optiques : – nouvelles techniques (WDM)– nouvelles performances (10 Gbit/s par

canal) en modulation d’intensité OOK (« On/Off Keying »)

– pour diminuer les coûts, les réseaux sous-marins utilisent de nouvelles impulsions en modulation d’intensité : le RZ (« Return to Zero »)

– pour augmenter les performances : la modulation de phase différentielle (DPSK), un nouveau format mis au point (1990’s, 2000’s) mais pas encore utilisé.

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Introduction

• DPSK : les questions importantes – le type d’impulsion (RZ ou NRZ)

– la réduction de la dispersion et des effets non-linéaires

– l’architecture en détection : simple ou équilibrée.

• Problème posé : quel est l’intérêt du format RZ-DPSK par rapport au format RZ classique ?

1. Introduction

2. La modulation DPSK optique

3. Simulations sous VPI

4. Expérimentations

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1. Introduction

2. La modulation DPSK optique3. Simulations sous VPI

4. Expérimentations

Format de modulation DPSK pour les systèmes de transmission optiques

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Utilisation de la différence de phase de la porteuse optique entre deux intervalles successifs comme paramètre qui porte l’information

Zéro logique “0” pas de changement de phase

Un logique “1” changement sur la phase de π

Principe du DPSK

Université du Michigan, 2003.

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Modulation et démodulation (NRZ)

10110...

10110...

DémodulateurT

Passe-basDécision

Modulateur.

LASER

NRZ Codeur DPSK

Mod. phase

00 1 1 0

0

0 1 1 0

Photodiodes

00 1 1 0

00 1 1 0

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Modulation et démodulation (RZ)

10110...

DémodulateurT

Passe-basDécision

Modulateur

10110...

Codage RZ

NRZ Codeur DPSK

Mod. phase

00 1 1 0

00 1 1 0

Photodiodes

00 1 1 0

00 1 1 0

LASER

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Dispersion et performances du DPSK

• Les problèmes de dispersion dans la fibre

- dispersion chromatique : deux composantes spectrales distinctes ne se propagent pas à la même vitesse;

- dispersion de polarisation : deux ondes polarisées différemment ne se propagent pas à la même vitesse.

• Les performances du DPSK :- DPSK a de meilleures performances par rapport à la dispersion chromatique que

OOK (On-Off Keying) (WANG,KAHN, IEEE J. Lightwave Technol.,2003)

- RZ-DPSK a un comportement meilleur que NRZ-DPSK du point de vue de la dispersion par polarisation de premier ordre (Idem)

- RZ-DPSK a un comportement moins bon que NRZ-DPSK du point de vue de la dispersion chromatique (Idem).

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1. Introduction

2. La modulation DPSK optique

3. Simulations sous VPI

4. Expérimentations

Format de modulation DPSK pour les systèmes de transmission optiques

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Simulations sous V.P.I. : RZ-OOK

Format RZ-OOK à 10 Gbit/s, fibre standard avec compensation de dispersion

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Simulations sous V.P.I. : RZ-OOK

Spectre du signal optique émis

Diagramme de l’œil en réception

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Simulations sous V.P.I. : NRZ-DPSK

Format NRZ-DPSK à 10 Gbit/s, détection équilibrée, fibre standard

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Simulations sous V.P.I. : RZ-DPSK

Format RZ-DPSK à 10 Gbit/s, détection équilibrée, fibre standard avec compensation de dispersion

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Simulations sous V.P.I. : RZ-DPSK

Spectre du signal optique émis

Diagramme de l’œil en réception

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1. Introduction

2. La modulation DPSK optique

3. Simulations sous VPI

4. Expérimentations

Format de modulation DPSK pour les systèmes de transmission optiques

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Expérimentation à l’ENST-Bretagne

Liaison expérimentale NRZ-DPSK optique à 8 Mbit/s

Polarisation du M.Z. au min. de transmission

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Expérimentation à l’ENST-Bretagne

Débit 8.448 Mbits/s

Format NRZ-DPSK

Débit (Mbit/s)

Période-bit (ns)

Distance (m)

8.448 118 24.5

34 26 6.1

139 7,2 1.5

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Expérimentation à Lannion

Liaison RZ-DPSK et/ou RZ classique, 10 Gbit/s

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Expérimentation à Lannion

(RZ classique)

RZ classique: sensibilité au déphasage entre le signal d’horloge et le signal de données

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Détection simple

Détection équilibrée

Expérimentation à Lannion

(RZ-DPSK)

~3 dB

~3 dB

Taux d’erreur binaire en fonction de la puissance émise

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Conclusion

- Toutefois l’avantage du DPSK par rapport au OOK est de permettre l’utilisation d’un dispositif de détection équilibrée.

1- Pourquoi le format DPSK plutôt que le OOK?

- Or la détection équilibrée augmente la sensibilité du récepteur (le nombre de photons contenus dans chaque bit peut être plus faible qu’en OOK tout en garantissant un T.E.B. donné)

Portée plus longue en DPSK

- Inconvénients du DPSK : l’interféromètre en détection est difficile à stabiliser.

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Conclusion

- Il est démontré que le format RZ est plus performant par rapport à la propagation.

- La récupération d’horloge est plus facile (cf. le spectre).

2- Pourquoi RZ-DPSK et pas NRZ-DPSK?

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Conclusion

- La détection équilibrée nous permet d’utiliser un signal à mi-puissance (3 dB) et d’obtenir les mêmes performances que pour la détection simple.

- La détection équilibrée nous permet d’avoir un système plus robuste vis-à-vis des effets non-linéaires (moins de puissance en entrée).

3- Pourquoi une détection équilibrée plutôt qu’une détection simple ?

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Conclusion

- Le format QDPSK (modulation de phase différentielle à quatre états) est encore à l’étude

4- L’avenir

Meilleures performances que le DPSK en termes de pertes de puissance dues aux dispersions chromatique et de polarisation.

- le format DPSK est au point ;