結果

⎜ ⎞

⎝

= ⎛

在係數4 其中的 2 是因為分波長多工傳輸系統考慮到未來的網路成長，所以一般 都準備現行所需流通量的2 倍，而另外的係數 2 是需要其他的設備。

在第五章的實驗架構中，光網絡單元的部分裝置了兩台摻鉺光纖放大器，在 實際上我們不可能將兩台摻鉺光纖放大器和雙平行馬赫曾德爾調變器做成模 組，而如果改以半導體光放大器做成模組的可行性比較大，因此計算上改以CIP 的半導體光放大[4]作為參數。另外，現在並沒有針對長距離被動式光纖網路的 局端設備，因此在計算上我們以被動式光纖網路的模型為基礎已計算功率。

6.4 結果

我們首先以接入網路為被動式光纖網路的情況作為例子如圖 6.3 所示，在這 個例子我們設定 M=25， α=0.1，紅色是傳輸系統的功率曲線，綠色是城域網邊 緣網路的功率曲線，而紫色是核心網路的功率曲線，青藍色是被動式光纖網路的 功率曲線，而最後將上面的曲線相加就是每個用戶端的整體的消耗功率。從圖 6.2 可以看到，在低速時接入網路的消耗功率佔整體的消耗功率超過 90%；當 AP=100 Mb/s，城域網邊緣網路佔整體消耗的 30%，而分波長多工佔了 4.5%。

而圖 6.4(a)、6.4(b)是在 M=25 的情況下，以不同的 α 所畫的每個用戶端的整 體的消耗功率和傳輸每個位元(bit)所消耗的功率。從圖 6.4(a)可以看出當最高接 入速度到1 Gb/s 時，α=0 時消耗的功率會到 100 W，α=0.05 為 47.5 W，α=0.1 時

為24 W，而 α=0.2 時為 10.8 W。從上面可以看出隨著 α 的增加，功率消耗增加 的幅度也越小，而在圖6.4(b)也呈現了同樣的趨勢。

我們以第五章所提出的架構比較了非對稱數位子載波線路、光纖到節點、被 動式光纖網路的功率消耗曲線如圖 6.5(a)。從圖 6.5(a)可以看出光纖到節點的功 率消耗最大而非對稱數位子載波線路其次，光纖到節點和非對稱數位子載波線路 的速限只分別到50 Mb/s 和 15 Mb/s，因此曲線圖也只畫到速限所在速度。而我 們所提出的架構一個波長的分流比可以到512，而被動式光纖網路一個波長的分 流比為 32，所以光網絡單元在接入網路為長距離被動式纖網路的情況下的功率 消耗比較小，整體的功率消耗也比較小。

圖6.1 日本路由器消耗功率預測圖[16]

圖6.3 以被動式光纖網路為例子，用戶端總功率和 AP關係圖

圖6.4(a)不同α情況下用戶端總功率和 AP曲線圖

圖6.4(b)不同α情況下傳輸每一位元消耗功率和 AP曲線圖

圖6.5(a) 不同接入網路技術下，用戶端總功率和 AP關係圖

圖6.5(a) 不同接入網路技術下，傳輸每一位元消耗功率和 AP關係圖

表6.1 接入網路的參數

表6.2 其它的參數

第 七 章

使用雙邊帶和單邊帶以子載波多工產生 100Gb/s 正交分頻多工訊號的研究

7.1 前言

正交分頻多工將單一載波分割成多個子載波(subcarrier)，使每個子載波的頻 寬變小，而色散(dispersion)係數正比於頻寬的平方，因此比起單一載波，正交分 頻多工對於光纖色散、極化態色散(polarization mode dispersion)有比較耗容忍 度，而許多的研究證明了這些特性[29],[30]。而正交分頻多工也可以藉由使用 M-正交幅度調變進而提高頻譜效率。

在本章裡，我們使用子載波多工的方法產生 100 Gb/s 的正交分頻多工訊號，

總共使用了10 個頻道，每個頻道的速度為 10 Gb/s，訊號的調變方式是使用 16-正交幅度調變，亦即每個頻道的頻寬為2.5 GHz。

7.2 實驗架構和模擬

在這個實驗裡，因受限於儀器設備的關係，因此我們只做了基頻(base channel) 的實驗，其它的頻道我們利用模擬(VPI Transmission Maker Ver.7.5)來完成。

圖7.1(a)是我們所提出的產生 100 Gb/s 正交分頻多工訊號的架構，在光線路 終端器裡10 個頻道的 VPI 內建的模組產生 100 Gb/s 的訊號，每個正交分頻多工

頻道包含128 個子載波，每個子載波的調變格式為 16-正交幅度調變。訊號和射 頻弦波經過混和器後產生雙邊帶訊號，為了產生單邊帶訊號以和雙邊帶訊號比 較，因此我們在混和器後裝置了一個帶通濾波器(band pass filter)，以濾掉其中一 個邊帶。

圖 7.1(b)分別是雙邊帶和單邊帶的射頻頻譜，雙邊帶總共佔 66.5 GHz，而單 邊帶佔了 30 GHz。正交分頻多工訊號經由馬赫曾德爾調變器將訊號載到雷射 上，並經由光纖傳送到光網絡單元，經過光二極體接收轉成電訊號並降頻 (down-convert)後，由各個頻道個接收器接收訊號。在這個架構的光纖是 25 公里

單模光纖和 4 公里色散補償光纖(dispersion compensating fiber)組成，每個頻道 Rx 前端都裝置了低通濾波器(low pass filter)，以濾出原頻道的訊號。

7.3 結果與討論

首先，圖7.2 是基頻的實驗和模擬的結果，從圖可以看出不管是背靠背(backto back)或是有經過光纖傳輸，其結果的趨勢是符合的。圖 7.3 是保護帶(guard band)(每個頻道中心頻率的距離)和誤碼率關係曲線，而保護帶在單邊帶為 2.75 GHz 而雙邊帶為 6.68 GHz，但在實際的模擬裡分別選擇 3 GHz 和 7 GHz。

圖 7.4(a)、7.4(b)分別為單邊帶和雙邊帶 的誤碼率曲線，從圖 7.4(a)可以看出 10 個頻道都可以到達無錯，但由於經由升頻(up-convert)的頻道為了產生單邊帶 訊號，使用帶通濾波器將一半的訊號濾掉，因此基頻有比較好的誤碼率曲線。而

在圖7.4(b)裡頻道 8、9、10，由於頻率太高了，因此誤碼率曲線不如其它的頻道 來的好，甚至頻道10 無法到達無錯。

從上面的結果來看，可以看出在架構裡單邊帶有比雙邊帶來的好的頻譜效 率，在整個系統裡的表現(performance)也較好。

7.4 結論與未來工作

長距離被動式光纖網路能夠支援比被動式光纖網路大範圍的光網絡單元，而

為了支援這些高分流比光網絡單元的資訊流通量，因此長距離被動式光纖網路的 速度必須快速。

在第二章，我們介紹了數種已被提出的長距離被動式光纖網路，而在第三

章，介紹了我們所提出減少雷利背向散射干擾的方法，並做數學式上的推導輔助 了解載波抑制單邊帶不歸零的調變。

在第四章，我們分析了載波雷利背向散射和訊號雷利背向散射分別對於不歸 零訊號和載波抑制單邊帶不歸零訊號的影響，從結果可以看出載波抑制單邊帶不 歸零調變可以大幅減少雷利背向散射對於訊號的影響，並且在這章提出第一種架 構的長距離被動式光纖網路，而這個架構只提及上傳的部份，速度為2.5 Gb/s。

架構一在 75 公里的傳輸距離下，載波抑制單邊帶不歸零調變的分流比可以到 64，而不歸零調變在分流比為 0 的情況下無法達到無錯；在 25 公里的傳輸距離 下載波抑制單邊帶不歸零調變分流比可以到 512，而不歸零調變在分流比為 32

的情況下無法達到無錯。

在第五章，我們提出了第二種架構的長距離被動式光纖網路，這個架構利用 17 個作為上傳的頻道，17 個頻道做為下傳的頻道，中間用 6 個頻道做為分隔。

上傳的速度為2.5 Gb/s，下傳的速度為 10 Gb/s。在傳輸距離為 100 公里的情況下，

下傳之分流比可以達到512，而當上傳載波抑制單邊帶不歸零調調變下分流比可 以到512，而在不歸零調變在分流比為 64 的情況下，無法達到無錯。

在第六章，我們計算了使用各種接入網路技術的一個光網絡單元的功率消

耗，光纖到節點是最耗能，而長距離被動光纖網路的消耗功率大約只有光纖到節 點的一半。

在本章(即第七章)，我們提出使用子載波多工產生 100 Gb/s 的方法，這個方

法在訊號為單邊帶的時候全頻道可以達到無錯；而在訊號為雙邊帶時頻率較高的 四頻道無法達到無錯。

在未來可以嘗試使用其它的高等調變格式，以增加訊號對於雜訊的容忍度或 訊號容量。

SP LPF (Ch1)

ONU ONU

LPF (Ch2)

LPF (Ch10)

... ...

Rx

SP LPF (Ch1)

ONU ONU

LPF (Ch2)

LPF (Ch10)

... ...

Ch10 ^{BPF (Ch10)}

BPF (Ch2)

.. . .. .

Ch10 ^{BPF (Ch10)}

BPF (Ch2)

.. . .. .

power (dBm)

-35 -30 -25 -20 -15 -10

log (BER )

-13

Exp. 25km+DCF

Exp. B2B Sim. B2B

Sim. 25km+DCF

power (dBm)

-35 -30 -25 -20 -15 -10

log (BER )

-13

Exp. 25km+DCF

Exp. B2B Sim. B2B

Sim. 25km+DCF

圖7.2 基頻實驗和模擬的對照曲線圖

Δf (GHz)

2 3 6 7

log (BER)

-11

Power (dBm)

-32 -27 -22 -17 -12

log (BER)

-11

(a) SSB_25km+DCF

Power (dBm)

-32 -27 -22 -17 -12

log (BER)

-11

(a) SSB_25km+DCF

圖7.4(a) 使用單邊帶的子載波多工訊號的誤碼率曲線

Power (dBm)

-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0

lo g ( B ER )

-11

(b) DSB_25km+DCF

參 考 文 獻

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symmetric 320Gb/s capable, 100km extended reach hybrid DWDM-TDMA PON,＂OFC’10, Paper NWB1.

[7] C. Antony, P. Ossieur, A. Clarke, A. Naughton, H.G. Krimmel, Y. Chang, A.

Borghesani, D. Moodie, A. Poustie, R. Wyatt, B. Harmon, I. Lealman, G.

Maxwell, D. Rogers, D. W. Smith, D. Nesset, R. P. Davey, P.D. Townsend,

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[29] W. Shieh and C. Athaudage, “Coherent optical orthogonal frequency division multiplexing,” Electron. Lett., 42, 587-589 (2006).

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著 作 列 表

期刊

[1] C. W. Chow, C. H. Yeh, C. H. Wang,, C. L. Wu, S. Chi, and Chinlon Lin, “Studies of OFDM Signal for Broadband Optical Access Networks,” JSAC, VOL. 28, NO. 6, August 2010

[2] C. H. Wang, C. W. Chow, C. H. Yeh, C. L. Wu, S. Chi, Chinlon Lin, “Rayleigh Noise Mitigation Using Single Sideband Modulation Generated by a Dual-parallel MZM for Carrier Distributed PON,”PTL, Vol. 22, NO. 11, June 1, 2010

[3] C. W. Chow, C. H. Yeh, C. L. Wu, Chinlon Lin, “Mitigation of Rayleigh

Backscattering Noises in DWDM Long-reach PONs using Colorless ONUs” JLT, submitted.

研討會：

[1] C. L. Wu, C. H. Wang, C. W. Chow, C. H. Yeh, S. Chi,“Studies of DSB and SSB subcarrier Multiplexing for 100Gb/s OFDM Signal,＂ OPT’09.

[2] C. W. Chow, C. H. Yeh, Y. F. Liu, C. H. Wang, C. L. Wu, S. Chi,“Carrier Distributed PON Using SSB-CS Signal for Rayleigh Backscattering Suppression,＂ OECC 2010

在文檔中 長距離密集分波長多工被動式光纖網路的研究 (頁 65-0)