Krajinovic, V. (2005). Subsystems for transparent packet-switched photonic networks [Dissertation, Technische Universität Wien]. reposiTUm. http://hdl.handle.net/20.500.12708/184442
Die wachsenden Anforderungen an Bandbreite für verschiedene IT- und Telekommunikations-Dienste können nur durch photonische Netze, die Wellenlängen- oder optische Zeit-Multiplex-Verfahren verwenden, gelöst werden. Die hohe Datenrate auf einer Wellenlänge zeigt sich als ein Störfaktor für die Datenübertragung, da alle Polarisationszustände unterschiedliche Gruppenlaufzeiten vorweisen. Die verschiedenen Gruppenlaufzeiten in jedem Subsystem akkumulieren sich in transparenten optischen Netzen. Dies führt zur Ausdehnung der Pulse während der Übertragung. Außerdem spielt bei sehr hohen Datenraten die Polarisation Moden Dispersion (PMD) höherer Ordnung eine wichtige Rolle. Verschiedene Methoden zur Kompensation der PMD wurden entwickelt. Da die Kompensation der PMD-Effekte höherer Ordnung sehr komplex ist, beschränken sich die meisten Methoden auf die Kompensation der PMD-Effekte erster Ordnung. In dieser Dissertation wurden die Kompensation erster Ordnung und die Abschwächung der PMD-Effekte höherer Ordnung anhand eines deterministischen und eines stochastischen Modells untersucht. Die photonischen Netze werden derzeit hauptsächlich als Wellenlängenmultiplex-Systeme realisiert. Um die erhebliche Bandbreite der Glasfasernetze optimal zu nutzen, ist eine Kombination von optischer Leitungsvermittlung und optischer Paketvermittlung notwendig. Eine äquivalente Kombination existiert schon auf elektronischer Ebene. Optische Wellenlängenvermittlung repräsentiert die erste Stufe in dieser Richtung. In der vorliegenden Arbeit wird ein Multihop-Netz mit Stern-Topologie und optischer Paketvermittlung untersucht. Jeder Knoten enthält ein AWG (Arrayed Waveguide Grating) Element, das in der Lage ist, die Wellenlängen zu demultiplexen und wieder zu multiplexen, wobei die Wellenlängen am Ausgang zyklisch vertauscht sind. Folglich bildet jede Wellenlänge einen virtuellen Ring. Die maximale Anzahl der Knoten, die ein Signal ohne Regeneration durchlaufen kann, wird bestimmt. Netze für optische Zeitmultiplex Verfahren haben eine Datenübertragungsgeschwindigkeit, die um ein Mehrfaches höher ist als die elektronische Bandbreite in den Empfangsknoten. Verschiedene optische Demultiplexer, die die Datenrate in kleinere Raten aufteilen, wurden analysiert. Weiters wird die optische Logik, die Datenraten von 160 Gbit/s verarbeiten kann, untersucht. Beide Subsysteme verwenden optische Halbleiterverstärker als nicht-lineares Medium. Die relativ große Relaxationszeit des Halbleiterverstärkers begrenzt die maximale Datenrate. Deshalb wurden neuartige Subsysteme, die diese Begrenzung teilweise aufheben, analysiert und die Signalqualität am Ausgang ausgewertet.
The growing bandwidth demand for diversity of telecommunication services can be satisfied only with optical wavelength- and time-multiplexed photonic networks. As the bit rate on the single optical wavelength increases, polarization mode dispersion (PMD) becomes increasingly important. All polarization states might have different group velocities in optical fiber. Different group velocities in each subsystem accumulate in transparent optical networks. Therefore, pulses become broader during transmission. Furthermore, higher order polarization dispersion plays an important role if the bit rate is increased. Different methods for PMD compensation have been developed. However, they are often limited to the first order PMD compensation due to the design complexity. In this work, the first-order PMD compensation and higher order PMD mitigation is researched on the deterministic and the stochastic PMD model. Photonic networks are implemented mainly as wavelength-multiplexed systems. In order to optimally use the immense bandwidth of the optical fiber, the combination of the optical circuit switched and optical packet switched networks is required. A similar synthesis already occurred in the electronic domain. Optical wavelength switching presents the first step in this direction. A multihop packet-switched network with star topology is analyzed in this dissertation. Each node contains an arrayed waveguide grating (AWG) that enables optical demultiplexing and multiplexing. The wavelengths are cyclically permuted at the output. The maximum number of nodes that the signal can traverse without regeneration has been determined. Optical time division multiplexed networks have several times larger bandwidth on the single optical wavelength than receiving node's bandwidth. Different optical demultiplexer that split the incoming bit rate into smaller bit rates, are analyzed. Furthermore, all-optical logic that is able to process 160 Gbit/s is researched. Both subsystems use the semiconductor optical amplifiers as a nonlinear element. The maximum bit rate is limited by the relatively slow recovery time of the semiconductor optical amplifier. Novel subsystems that are less affected by the slow recovery time are analyzed and the signal quality at the output is evaluated.