Análise experimental da degradação imposta por sistemas ópticos a aplicações IP

Abstract

Este trabalho teve como objetivo avaliar experimentalmente como impedimentos físicos de redes ópticas afetam o desempenho de aplicações IP. Em especial, esse trabalho compreendeu a análise do efeito de cross-layer causado por conversores de comprimento de onda totalmente ópticos em sinais de vídeo. Para isso avaliou-se a degradação da taxa de erro de pacotes em função de parâmetros da camada física. Essa análise foi feita para uma propagação do sinal de vídeo pela Rede KyaTera, seguida de uma conversão de comprimentos de onda totalmente óptica. Os resultados experimentais permitiram concluir que sinais convertidos, separados do sinal original por até 1,5 THz, sofrem uma penalidade média de potência de 2,1 dB. Este fato indica que para cada conversão que o sinal sofrer o seu alcance será reduzido em aproximadamente 10 km (admitindo-se uma atenuação de 0,2 dB/km nas fibras da rede). Concluiu-se também que a presença do conversor de comprimentos de onda na rede implica em uma penalidade de 16 dB. Este fato torna a conversão de comprimentos de onda uma opção viável para os casos nos quais o sinal não convertido tenha de ser propagado por uma distância superior a 80 km. Os resultados obtidos indicam que existe uma forte correlação entre a taxa de erro de pacotes da transmissão do sinal de vídeo e a degradação da razão sinal-ruído óptica imposta pelo referido conversor. Não foi encontrada nenhuma referência na literatura de qualquer trabalho que fizesse uma caracterização desta maneira. Adicionalmente também foram realizados experimentos para emular a degradação de sinais de vídeo transmitidos por enlaces com uma cascata de amplificadores ópticos. Os resultados deste experimento indicam que a taxa de erro de pacotes está relacionada não apenas com a razão sinal-ruído óptica, mas também com a potência do sinal no receptor.

The objective of this work is to experimentally evaluate how physical impairments on the network can affect the performance of IP applications. Especially This work encompasses the analysis of the cross-layer effect caused by all-optical wavelength converters in the video signal. For this purpose, it was evaluated the packet error rate degradationcaused by physical layer parameters. Such analysis was made for a video signal propagation through the KyaTera Network, followed by an all optical wavelength conversion. The experimental results allowed concluding that converted signals separated by up to 1.5 THz from the original signal may experience 2.1-dB penalty. This fact indicates that for each wavelength conversion the signal propagation range will be reduced in 10 km (Considering an attenuation of 0.2 dB/km in the transmission fibers). It was also verified that the presence of the all-optical wavelength converter in the network implies a 16-dB power penalty. For this reason the wavelength conversion is a viable option for cases where the propagation distance for the unconverted signal is larger than 80 km. Results indicate the existence of a strong relation between the packet error rate and the degradation of the optical signal-noise ratio caused by the mentioned converter. It was not found any reference in the literature of any work with this type of characterization. Additionally, experiments to emulate the degradation of the video signals transmitted through links with a cascade of optical amplifiers were also performed. The results indicate that the packet error rate is related not only with optical signal-noise ratio, but also with the received signal power.