Optical Communications Theory

SPM, XPM and FWM [BG]

Author: VTSC Category: CATV Date: 30 June 2009

Собствената фазова модулация (SPM) е явление, което се проявява при предаване на цифрови сигнали. Дължи се на факта, че оптичното влакно променя коефициента си на пречупване в зависимост от подадената към него оптична мощност. SPM води до паразитна фазова модулация на фронтовете на предаваните импулсите, вследствие на което те се разширяват, междусимволната интерференция нараства и ограничава скоростта на предаване.
Кръстосаната фазова модулация (XPM) се проявява във WDM системите. Тя е подобна на SPM и се дължи на взаимодействието на цифровите сигнали на два оптични канала. При пренасяне на сигналите по едно оптично влакно всеки от тях променя коефициента на пречупване по закона на изменение на оптичната си мощност. Изследванията показват, че за намаляване на XPM е необходимо да се увеличи ефективното сечение на влакното.
За DWDM системи е характерно също и явлението четиривълново смесване (FWM). То е причина е за появата на продукти с нови честоти, някои от които могат да попаднат в използваните канали. Съществуват два основни фактора, които влияят върху нивата на FWM продуктите, респ. ефективността на смесване – каналното отстояние и коефициентът на дисперсия на избраното оптично влакно.

SPM, XPM and FWM [EN]

Author: VTSC Category: Networks, WDM Technology Date: 28 June 2009

Self-phase modulation (SPM) is a phenomenon that happens when digital signals are transmitted through the optical fiber, which can be anything from signals to data from elearners or other web-based data coming through a fiber-optic line. It is a result of changing the optical fiber reflection according to the loaded power. SPM leads to undesired phase modulation of pulse fronts. As a result, the pulse is expanded, the interference between the symbols increases and the transmission speed decreases.
Cross-phase modulation (XPM) mainly happens when WDM signals are transmitted over the optical channel. It is similar to the SPM and dues to the signal interaction between two optical channels. When more than one signal is transmitted through the optical fiber each of them changes the reflect coefficient keeping the law of changing of the optical power. Investigations show that XPM decreases when the fiber effective area is increased.
Four wave mixing (FWM) is an event that is typical for DWDM systems. It is reason for creating products with new frequencies, and some of the products may fall into the used channels. There are two main factors which affect the level of FWM products, i.e. the mixing efficiency – channel spacing and the dispersion of the chosen optical fiber.

PROLITE-75 FTTH and PON Analyser

Author: VTSC Category: Cable Internet, Networks, Optical Products, WDM Technology Date: 24 June 2009

The PROLITE-75 is an instrument optimized for analysis, installation and maintenance of fiber optic networks based on GPON architecture (Gigabit-capable Passive Optical Networkit), that is, networks based on technology FTTX/PON, that provide speed over 1 Gbps. The instrument provides filtered measurements, individualized and simultaneous for the three wavelengths that are used in fiber (1490 and 1550 nm for Downstream and 1310 nm for Upstream). It provides quick access to all options of the instrument by means of a straightforward graphical interface very easy-to-use.
The PROLITE-75 provides a Visible Fault Locator that emits a laser light that is helpful, for example to identify a particular fiber, the location of breaks or cuts, macrobendings, damaged or dirty connectors… Any mistake or problem at the installation is identified efficiently with this function.
- FTTH Portable Analyser capable of measuring simultaneously three wavelengths (1310, 1490 and 1550 nm) in FTTH/PON systems and optimized for GPON architecture.
- Pass-through connection between the emitter center (OLT) and home (ONT) allowing full communication
  between them during testing.
- Visible Fault Locator by laser emission.
- Upstream BURST Detection at 1310 nm.
- Possibility of modular expansion: OTDR Module and Channel Analyser Module.
- Data transfer to PC.
- Ideal for fieldwork: lightweight, resistant to adverse conditions and backlit.
- Graphical interface simple and very intuitive, easy-to-use.
- Ambidextrous cursor keys, softkeys and alphanumeric keypad.
- Connectors protected from dust and external elements by sliding lids built into the instrument.
- Rechargeable Li-On Batteries.

Deployed in Bulgaria by KST Ltd.

Stimulated Brillouin Scattering (SBS) and Stimulated Raman Scattering (SRS)

Author: VTSC Category: CATV, Networks Date: 23 June 2009

Stimulated Brillouin scattering (SBS) is a nonlinear phenomenon which happens when optical power, larger than a defined threshold value, is loaded to the fibre. SBS threshold depends on the width of the laser spectrum and its output power. SBS leads to scattering of large part of the optical power transmitted through the optical fibre and this is the reason for reducing SNR at the output of the optical channel. In general when using the sources with narrow spectral line and external modulation, the SBS threshold varies from 5 to 10 mW. If using lasers with direct modulation then this power varies between 20 – 30 mW.
The stimulated Raman scattering (SRS) is similar to SBS. SRS threshold power is much bigger than SBS and reaches values about 1 W. The final effect of SRS is transferring signal power from the channels with low wavelength to channels with large wavelength. That power transfer has a positive effect in some cases – for example Raman amplifier.

Нелинейни изкривявания в ШККС / Nonlinear distortions in CATV systems

Author: VTSC Category: CATV, Networks Date: 22 June 2009

Нелинейните изкривявания са причина за появата на продукти с нови честоти в спектъра на полезния сигнал, вследствие на което се влошава достоверността на приеманата информация. Основните източници на нелинейни изкривявания в една хибридна кабелна комуникационна система са оптичният предавател, оптичното влакно и RF усилвателите.
По принцип във фирмената документация за оптичните предаватели и RF усилвателите се дават оптималните стойност на параметрите, при които се гарантират зададени нива на нелинейните изкривявания.
Нелинейните изкривявания, проявяващи се в оптичните влакна се дължат на няколко явления, които възникват при недопустимо високи нива на предаваните сигнали. Те могат да бъдат разделени в две групи – нелинейности, свързани с разсейването (стимулирано разсейване на Брюлен и стимулирано разсейване на Раман) и нелинейности, свързани с ефекта на Кер (собствена фазова модулация, кръстосана фазова модулация, четиривълново смесване и др.)

Защо да си купим оптичен кабел с влакно G.652D, а не се G.652B

Author: VTSC Category: CATV, Networks, Optical Products, WDM Technology Date: 12 June 2009

Една тема, разкъсана от дискусии и коментари на “професионалисти”. Без да се впускам в дълбоки анализи на две, на три ще си го кажа. G.652А или B са зората на едномодовите оптични влакна, актуални за кабелите които са полагани от нашите родители. Т.е. те не са актуализирани с последните ъпгрейди и на тях са присъщи всички онези бъгове, които в много голяма степен биха ограничили възможностите на една съвременна оптична мрежа. И по конкретно, при тези влакна се наблюдава зона с много по-високо затихване в областите от 800 до 900 nm  и от 1350 до около 1500 nm, дължащи се свойствата на хидроксилните групи на водните молекули и водородните атоми да поглъщат в по-голяма степен въпросните сигнали. Освен това, стандартното затихване при тях е малко по-високо (с около 0,5 до 0,1dB/km) спрямо това при G.652C или D. На пръв поглед какво толкова. Намаляваме максималната дължина на линията едва с около 20%. По-сериозен проблем ще възникне, ако по линия построена с влакно от типа G.652B  се опитаме да пренесем оптичен сигнал, уплътнен по дължина на вълната. Тогава всички онези сигнали, имащи дължина на вълната около въпросните зони ще получат затихване по-голямо от 5dB/km или по-скоро няма да минат. Така че, ако ще мислим за някакъв тип развитие на мрежата ни, не е лошо да помислим на какво оптично влакно залагаме.

Fiber Types according to ITU-T

Author: VTSC Category: Networks, Optical Products Date: 5 June 2009

Characteristics of optical fiber are determined by ITU-T G.65X.
ITU-T G.650 Definition and test methods for the relevant parameters of single-mode fibers (SMF) – series G: transmission systems and media, digital systems and networks transmission media characteristics - optical fiber cables

According this standard the following categories of optical fiber are defined:
ITU-T G.651 50/125 Micrometer multimode graded index optical fiber cable - series G: transmission systems and media, digital systems and networks - transmission media characteristics - optical fiber cables
ITU-T G.652 A/B Single-mode optical fiber and cable (N-DSF)
ITU-T G.652.C/D Low water peak (LWP) single-mode optical fiber and cable non dispersion-shifted fiber (LWP N-DSF)
ITU-T G.653 Dispersion-shifted single-mode optical fiber and cable
ITU-T G.654 Cut-off shifted single-mode optical fiber and cable
ITU-T G.655 Non-zero dispersion-shifted single-mode optical fiber and cable (NZ-DSF)
ITU-T G.656 Fiber and cable with non-zero dispersion for wideband optical transport
ITU-T G.657 Bending loss insensitive single mode optical fiber and cable for the access network

FTTH - Fiber To The Home

Author: VTSC Category: CATV, Networks Date: 3 June 2009

Тенденцията при изграждането на широколентови кабелни комуникационни системи е оптичното влакно да достигне до дома на потребителя. Това е идеалната оптична комуникационна архитектура, при която оптичното влакно изгражда цялата преносна среда на кабелната разпределителна мрежа. Технологията FTTH покрива изискванията за високоскоростен пренос на данни, висококачествени видео и звук и е създадена в отговор на редица движещи пазара фактори, най-значими от които са:
– бурното развитие на интернет, желанието за висока скорост и алтернативните стратегии като глас през DSL (VoDSL), глас през IP (VoIP),  глас през ATM (VoATM), както и кабелните модеми;
– нарастващата конкуренция на пазара, изразяваща се в поява на голям брой конкурентни фирми, предлагащи на местно ниво по-голям брой услуги, както и недоизяснените все още законови граници;
– много бързо и лесно изграждане на оптичните системи и значително по-малко ресурси за поддръжка;
– постоянно спадащите цени на активното и пасивното оборудване за оптични мрежи;
– дългия жизнен цикъл на изграждащите елементи, доказали се във вече съществуващите мрежи.