Diseño en Optisystem de Una Red de Distribución Óptica Pasiva
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7/23/2019 Diseo en Optisystem de Una Red de Distribucin ptica Pasiva
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Dise o e Optisystem de ua red de distribucio o ptica pasiva
Introduccin
El objetivo de este trabajo es realizar el diseo de una red PON (Passive Optical Network) en el
simulador de diseo de redes de fibra ptica Optisystem.
En primer lugar se ha resuelto un escenario de esta red PON mediante clculos tericos de balance de
potencia y dispersin para calcular diversos parmetros del enlace de fibra ptica y de los elementos
que componen el sistema.
La red PON de comunicaciones consta de un equipo terminal de lnea ptica o cabecera (OLT) y de una
serie de equipos de abonado o terminales de red ptica (ONT). El enlace descendente, que va de la OLT
a la ONT, se disea en tercera ventana de comunicaciones pticas utilizando multiplexacin en longitud
de onda, y utilizando en recepcin un filtro Fabry-Perot para seleccionar cada uno de los canales. El
enlace ascendente se disea en segunda ventana de comunicaciones pticas. El escenario es el que se
muestra a continuacin:
El diagrama de bloques de cada ONT es el siguiente:
En primer lugar se han calculado las constantes de acoplo de los acopladores ideales para que en el
enlace descendente llegue a todas las ONT la misma potencia ptica. Una vez obtenidas estas
constantes, se realiza un balance de potencia para calcular el nivel de seal ptica que llega a cada
receptor de las ONT.
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En segundo lugar, se ha diseado un filtro ptico Fabry-Perot en cada ONT para sintonizar cada uno de
los cuatro canales sin que se produzcan interferencias entre ellos, calculando as la reflectividad de los
espejos, la longitud de la cavidad del filtro para seleccionar en recepcin el canal correspondiente y el
ancho de banda a 3 dB en cada caso.
Por ltimo, se verifica el balance de potencia tanto del enlace descendente hacia la ONT2 como del
enlace ascendente, y se calcula el rgimen binario mximo al que puede trabajar cada uno de ellos paraque no se produzca interferencia entre smbolos debido a la dispersin cromtica, atendiendo al criterio
de que esta dispersin total debe ser menor que la cuarta parte del periodo de bit.
Tras obtener estos parmetros se simula el escenario de red en Optisystem y se verifican los clculos
tericos realizados anteriormente.
Diseo
1.
Diseo del OLT
Se ha utilizado un esquema simple de transmisor para facilitar el diseo del modelo, que est
compuesto por:
Generador de secuencia de bits aleatoria
Generador de pulsos elctricos NRZ para transformar la secuencia de bits anterior en una seal
elctrica.
Lser de modulacin directa a la frecuencia de cada canal, para transformar esta seal elctrica
al dominio ptico.
Los parmetros de cada bloque se eligen para que cumplan con las especificaciones de diseo que
requieren de una potencia de salida de 5 dBm:
Con los cuatro transmisores se generan cuatro seales pticas a frecuencias:
192.9 THz 193.1 THz
193.3 THz
193.5 THz
Estas seales se combinan en un multiplexor WDM. El espectro de la seal a la salida del mismo se
puede ver a continuacin:
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El receptor de la OLT se modela como un fotodetector PIN.
Se aade el MUX/DEMUX que multiplexa el canal de transmisin y recepcin hacia la fibra bidireccional,
adems de los conectores necesarios de los diferentes elementos mediante atenuadores de 0.5 dB.
El esquema del OLT queda como sigue:
2. Diseo del ONT
El diseo del transmisor es el mismo que el especificado para la OLT cumpliendo las especificaciones de
emisin de 0 dBm a la salida:
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Para la recepcin se usa un fotodetector PIN precedido de un amplificador Fabry-Perot (FFP) con las
caractersticas obtenidas en los clculos tericos:
Frecuencia (THz): FWHM (GHz): FSR (GHz):
FFP ONT1: 192.9 50.75 800
FFP ONT2: 193.1 50.80 800
FFP ONT3: 193.3 50.85 800
FFP ONT4: 193.5 50.91 800
El esquema del ONT queda como sigue:
3.
Diseo del canal de fibra ptica
Para simular la fibra ptica bidireccional, se ha utilizado dos fibras unidireccionales en paralelo para los
canales ascendente y descendente con los parmetros de longitud, atenuacin y dispersin de las
especificaciones:
Atenuacin de 0.17 dB/Km para el canal descendente (3 ventana de comunicaciones pticas)
Dispersin de 17.01 ps/nm*Km para el canal descendente
Atenuacin de 0.35 dB/Km para el canal ascendente (2 ventana de comunicaciones pticas)
Dispersin de 1.45 ps/nm*Km para el canal ascendente
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4. Otros componentes
Acoplador ideal:
El diseo de los acopladores se ha dividido en dos partes: para el sentido descendente se ha usado un
acoplador ptico y para el ascendente un combinador de potencia precedido de dos atenuadores para
simular las relaciones K y 1-K del acoplador de potencia, con un amplificador de 3 dB para compensar las
prdidas que introduce este combinador.
Multiplexor/Demultiplexor WDM:
Puesto que se ha diseado la fibra ptica bidireccional mediante dos fibras unidireccionales en cada
sentido no era necesario el uso de multiplexor en este modelo. En su lugar, se han usado dos
atenuadores para simular las prdidas introducidas por el mismo y sus conectores.
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Resultados de simulacin
Para verificar los resultados obtenidos en los clculos tericos del balance de potencia, se realiza una
simulacin de la potencia en el receptor de la ONT 4 y en el receptor de la OLT, con un rgimen binario
de 1 Gbps para que cumpla con el resultado obtenido en el balance de dispersin del sistema. Para esto
se usan medidores de potencia.
Adems se usan analizadores de espectro para comprobar que el filtro Fabry-Perot diseado est
seleccionando el canal adecuado en recepcin.
A continuacin se muestra el medidor de potencia que se ha puesto en el receptor de cada ONT,
verificando que el nivel de seal que llega a la misma coincide con el de los clculos tericos y es de
unos -17.2 dBm:
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Para la potencia en el receptor de la OLT se obtienen -22 dBm, igualmente resultado muy similar al de
los clculos tericos:
El espectro de la seal para cada canal en recepcin se muestra en las siguientes figuras. Se puede ver
que el filtro Fabry-Perot cumple con su funcin seleccionando el canal correspondiente para cada
receptor.
Ana Mara Bentez Lara
