Zugl.: Kiel, Univ., Diss., 2008

Zugl.: Stuttgart, Univ., Diss., 2006.

Techn. University, Diss., 2002--Berlin.

Techn. Universiẗat, Diss., 2004--Berlin.

This work presents a MATLAB simulator for amplified optical WDM systems. The simulator is based on the numeric solution of coupled nonlinear Schrödinger equations via the Split-Step Fourier Method. This simulator allows the user to study pulse propagation in optical fibers considering chromatic dispersion, nonlinear effects self-phase modulation and cross-phase modulation and fiber loss, foreseeing the use of Erbium-doped fiber amplifier (EDFA) too. By means of numerical simulations, the optimization of the location of an EDFA in repeaterless transmission system was explored, aiming at improving the implementation of optical communication systems by decreasing the transmitter power or the receiver sensitivity requirements. Also, this technique can lead to improved system capacity by increasing fiber either the link length or the bit rate. The results obtained with the simulator agree very well with experimental results presented in the literature, confirming the validity of the technique, as well as the versatility and robustness of the simulator. / Neste trabalho é apresentado um simulador MATLAB para sistemas ópticos WDM amplificados baseado na solução das equações não lineares de Schrödinger acopladas, pelo método de Fourier de passo alternado. Este simulador permite o estudo da propagação de pulsos em fibras ópticas, considerando dispersão cromática, efeitos não lineares como automodulação de fase e modulação de fase cruzada e atenuação, prevendo também o emprego de amplificadores ópticos a fibra dopada com Érbio (EDFAs). Através de simulações numéricas, foi explorada a técnica de otimização do posicionamento de um EDFA ao longo de um enlace óptico, sem repetidores, que objetiva a redução dos custos de implantação de sistemas ópticos, seja pela diminuição da potência do transmissor ou pela relaxação da exigência de sensibilidade do receptor. Além disto, pode favorecer um aumento na capacidade do sistema, através do aumento do alcance ou da taxa de transmissão. A concordância dos resultados obtidos com os disponíveis na literatura confirmam a validade da técnica, bem como a versatilidade e robustez do simulador desenvolvido.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2007. / Submitted by Luis Felipe Souza (luis_felas@globo.com) on 2008-12-05T15:43:28Z No. of bitstreams: 1 Tese_2007_EduardoLopezPastor.pdf: 4602149 bytes, checksum: 89c155982fbadd7bf934bdd5711fa9f4 (MD5) / Approved for entry into archive by Georgia Fernandes(georgia@bce.unb.br) on 2009-02-17T17:53:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese_2007_EduardoLopezPastor.pdf: 4602149 bytes, checksum: 89c155982fbadd7bf934bdd5711fa9f4 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-02-17T17:53:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_2007_EduardoLopezPastor.pdf: 4602149 bytes, checksum: 89c155982fbadd7bf934bdd5711fa9f4 (MD5) / Esta Tese descreve a criação, o desenvolvimento e a aplicação de um novo algoritmo híbrido heurístico-GA (HGA) para a otimização dos mecanismos de Alocação de Rota e Comprimento de onda (RWA) dinâmico visando sobrevivência (S-DRWA), orientado à reserva de capacidade baseado em compartilhamento de rotas de proteção e aplicado em redes de transporte IP sobre WDM. Nesta operação conjunta, heurísticas fazem a seleção dos melhores caminhos de trabalho com seus respectivos caminhos backup e o Algoritmo Genético faz o aprovisionamento para o “melhor” par de rotas trabalho/proteção com a alocação do comprimento de onda adequado, estabelecendo assim o caminho requerido. ______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This thesis describes the creation, development and application of a novel hybrid Heuristic-GA algorithm, for the optimization of dynamic routing and wavelength assignment mechanisms with survivability (S-DRWA), guided to the reserve of capacity based on sharing routes protection and applied in IP transport network over WDM. In this joint operation, heuristics make the election of the best routes with their respective backup routes and the Genetic Algorithm makes the “best” provision for pair of routes working/protection with the allocation of the adjusted wavelength, thus establishing the required route.

This work presents a MATLAB simulator for amplified optical WDM systems. The simulator is based on the numeric solution of coupled nonlinear Schrödinger equations via the Split-Step Fourier Method. This simulator allows the user to study pulse propagation in optical fibers considering chromatic dispersion, nonlinear effects self-phase modulation and cross-phase modulation and fiber loss, foreseeing the use of Erbium-doped fiber amplifier (EDFA) too. By means of numerical simulations, the optimization of the location of an EDFA in repeaterless transmission system was explored, aiming at improving the implementation of optical communication systems by decreasing the transmitter power or the receiver sensitivity requirements. Also, this technique can lead to improved system capacity by increasing fiber either the link length or the bit rate. The results obtained with the simulator agree very well with experimental results presented in the literature, confirming the validity of the technique, as well as the versatility and robustness of the simulator. / Neste trabalho é apresentado um simulador MATLAB para sistemas ópticos WDM amplificados baseado na solução das equações não lineares de Schrödinger acopladas, pelo método de Fourier de passo alternado. Este simulador permite o estudo da propagação de pulsos em fibras ópticas, considerando dispersão cromática, efeitos não lineares como automodulação de fase e modulação de fase cruzada e atenuação, prevendo também o emprego de amplificadores ópticos a fibra dopada com Érbio (EDFAs). Através de simulações numéricas, foi explorada a técnica de otimização do posicionamento de um EDFA ao longo de um enlace óptico, sem repetidores, que objetiva a redução dos custos de implantação de sistemas ópticos, seja pela diminuição da potência do transmissor ou pela relaxação da exigência de sensibilidade do receptor. Além disto, pode favorecer um aumento na capacidade do sistema, através do aumento do alcance ou da taxa de transmissão. A concordância dos resultados obtidos com os disponíveis na literatura confirmam a validade da técnica, bem como a versatilidade e robustez do simulador desenvolvido.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2010. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-06-06T21:31:08Z No. of bitstreams: 1 2010_SimoneCintraChagas.pdf: 3252466 bytes, checksum: 18d386caef9473a70d2203543a0c9670 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-06-06T21:31:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_SimoneCintraChagas.pdf: 3252466 bytes, checksum: 18d386caef9473a70d2203543a0c9670 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-06-06T21:31:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_SimoneCintraChagas.pdf: 3252466 bytes, checksum: 18d386caef9473a70d2203543a0c9670 (MD5) / O problema de Roteamento e Alocação de Comprimentos de Onda em redes WDM consiste em encontrar uma rota entre um nó origem e um nó destino e alocar comprimentos de onda livres e contínuos nesta rota. A maioria dos algoritmos de Roteamento e Alocação de Comprimentos de Onda propostos na literatura obedecem a restrição de continuidade. Essa restrição pode ser eliminada com a utilização de conversores de comprimentos de onda (CCO-Conversores de Comprimentos de Onda). No entanto, esses equipamentos ainda são considerados muito caros e sua implementação não é trivial. A principal contribuição deste trabalho é propor um Algoritmo de Roteamento e Alocação de Comprimentos de Onda Distribuído que possua desempenho equiparável aos RWAs centralizados propostos na literatura. A segunda contribuição deste trabalho é propor um mecanismo de posicionamento de conversores de comprimentos de onda. Com base nas simulações e análises realizadas pode ser comprovado que o novo algoritmo de Roteamento e Alocação de Comprimentos de Onda distribuído proposto possui desempenho equiparável a outros algoritmos com custo computacional superior. No algoritmo proposto, as requisições são atendidas sob-demanda e o custo computacional do mesmo consiste no custo das mensagens geradas pelo algoritmo de inundação. Esta técnica é utilizada para descoberta das rotas. O mecanismo de Roteamento e Alocação de Comprimentos foi analisado em conjunto com a heurística de posicionamento de conversores distribuído. Os resultados mostram que a utilização de conversores no novo algoritmo de Roteamento e Alocação de Comprimentos de Onda Distribuído proposto melhora consideravelmente o desempenho. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The Routing and Wavelength Assignment (RWA) problem asks to find a path from a source node to a destination node obeying the continuity restriction. The continuity restriction asks to find a free and continuos wavelength throughout the path. The continuity restriction is usually considered when solving the RWA problem. Although such restriction can be eliminating by the addition of wavelength converters (WC), their cost is usually a limiting factor. The main contribution of this work is to propose an RWA solution having the following properties: distributed, having similar performance of a centralized approach, reduced complexity. The second main contribution of this work is to propose an scheme to define the best location to place the wavelength converters in the case where the number of WC is less than the number of nodes. The simulation results have shown that the proposes schemes have a performance similar to other more complex strategies even when no WCs are employed. When the proposed RWA is used in conjunction with the WC placement scheme, the performance improves considerably.

O oferecimento de serviços faixa larga pelo setor de telecomunicações tem exigido das redes de transporte novos esquemas que permitam a transmissão de sinais em taxas cada vez mais elevadas. A fibra e os amplificadores ópticos viabilizaram boa parte deste objetivo, associados ao esquema de multiplexação por divisão em comprimento de onda (WDM). Embora a limitação da taxa de cada sinal tributário possa ficar por conta da comutação eletrônica, a taxa do sinal agregado fica limitada pelo número de comprimentos de onda que se pode alocar na fibra. Quanto mais canais, tanto mais críticas devem ser as exigências de desempenho dos dispositivos que os separam. Neste contexto, os dispositivos que realizam as tarefas de separação de canais desempenham um importante papel nos sistemas ópticos WDM. Neste trabalho, os filtros ópticos com elementos ressonantes são analisados e projetados a fim de verificar seus potenciais para utilização em esquemas add-drop. São investigadas as configurações de filtros ópticos que utilizam anéis como elementos ressonantes. Estes anéis são inseridos entre dois guias ópticos, formando um dispositivo de quatro portas. O sinal correspondente ao comprimento de onda de ressonância é extraído em uma das portas. São apresentados os principais esquemas para filtros ressonantes divulgados na literatura, nos quais a disposição do elemento ressonante determina as características de resposta do filtro. Como resultado da simulação numérica destas estruturas, são apresentadas diversas curvas de resposta em frequência, que possibilitam analisar o comportamento e o desempenho das configurações. Nestas simulações são verificadas as principais figuras de mérito envolvidas, tais como finesse, faixa de espectro livre e razão de extinção. Estes resultados são comparados com os resultados existentes na literatura para garantir a validade da análise desenvolvida nesta pesquisa. / The demand for wideband telecommunication services has required higher transmission rates from transport networks. Optical fiber and amplifiers have accomplished part of this objective, in association with the wavelength division multiplexing (WDM) scheme. Although the transmission rate of each tributary sign is restricted by electronic commutation, the aggregated sign is limited by the number of wavelengths that can be allocated in the optical fiber. The more the number of channels, the more severe the performance requirements of the devices that separate them should be. In this context, the optical devices that separate these channels play an important role in WDM systems. In this work the optical filters with resonant elements are analyzed and designed in order to verify their potentials to be utilized in add-drop schemes. Configurations of optical filters that use rings as resonant elements are investigated. These rings are placed between two optical waveguides, forming a device with four ports, in which the resonant element arrangement determines the filter response characteristics. The resonant wavelength is extracted from one of the ports. The main schemes for resonant filters reported in the literature are analyzed. As a result of the numerical simulation of these structures, several curves of frequency response are presented, that make it possible to analyse their behavior and performance. In the simulations, the following figures of merit are verified: finesse, free spectral range and extinction ratio. The results are compared with the ones reported in the literature to confirm the validity of the analysis developed in this research.

The aim of this master thesis is comparation of simulation tools OptSim™ and PHO- TOSS which are used to create simulations of data traffi cs in access and metropolitan networks. The outcome of this thesis is three laboratory exercises and their theoretical bases which should explain the way of working in diff erent simulation environments to students.