performance evaluation and prediction using eye margin characteristics for optical transmission...

8
Performance evaluation and prediction using eye margin characteristics for optical transmission systems Jaehoon Lee a , Sung Kee Kim a , Yonghoon Kim a , Osamu Mizuhara b , Gapyoul Lyu c , Sung-Soo Kang c , Jae-ho Song c , Jichai Jeong a, * a Department of Radio Engineering, Korea University, 1, 5Ka, Anam-Dong, Sungbuk-Ku, Seoul 136-701, South Korea b Lucent Technologies, Bell Laboratories, 9999 Hamilton Boulevard, Breinigsville, PA 18031, USA c Electronics and Telecommunications Research Institute, 161 Kajong-dong, Yusong-Gu, Taejon 305-350, South Korea Received 21 November 2000; received in revised form 13 March 2001; accepted 21 March 2001 Abstract We have experimentally and theoretically investigated electrical eye margin characteristics as the method of per- formance evaluation and prediction of high-speed optical transmission systems. This method has been applied to single channel 10 Gbps optical transmission systems using the standard single mode ®ber. To investigate the validity of electrical eye margin characteristics, electrical eye margin characteristics have been measured and calculated for the single channel 10 Gbps optical transmission systems including chirp, extinction ratio, and self-phase modulation. The results suggest that the eye margin characteristics can be well estimated and predicted including chirp, extinction ratio, and ®ber nonlinearity. Finally, electrical eye margin characteristics have been calculated for a 32Ch: 10 Gbps WDM transmission system to show the possibility of extending them to characterize such complicated systems as a system performance. Therefore, eye margin characteristics can also be applied to characterize complicated systems. Ó 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved. PACS: 42.79Sz Keywords: Optical ®ber nonlinear eect; Chirp; Simulation 1. Introduction The pursuit of large capacity in optical ®ber transmission systems has made their transmission capacity increase drastically over the past years. Especially, the maturity of WDM technologies has made it possible to achieve ultra-high capacity transmission over Tbps using EDFAs. Those ad- vances have resulted in increasing system com- plexity. Therefore, it is more important to choose which parameters related to system performance should be measured from such a complicated sys- tem. For performance measurements of high-speed optical transmission systems, optical eye opening penalty and bit error rate BER) have been widely used to measure system performance in WDM systems. The optical eye opening penalty is a convenient method to evaluate eye closure due to 15 June 2001 Optics Communications 193 2001) 113±120 www.elsevier.com/locate/optcom * Corresponding author. Tel.: +82-2-3290-3233; fax: +82-2- 924-9710. E-mail address: [email protected] J. Jeong). 0030-4018/01/$ - see front matter Ó 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved. PII:S0030-401801)01226-3

Upload: jaehoon-lee

Post on 02-Jul-2016

212 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Performance evaluation and prediction using eye margin characteristics for optical transmission systems

���������� ����� ��� ��� ����� ��� ����� ��������� ���� ���� �� ��� �� ��� ����������� ��� ���

������� ��� �� ���� ��� ��� �� �������� ��� �� ����� �������� ��������� ��� � ���� ��� ���� � ��� �� ���� � ����� ����� ��!

� ���������� ��� ��� ���� ��� ���� �� ���� ��� �� ���� ��������� ����������� ���� �� �!"�� ���# ����� $�%��� &�%#��� ��� '��� $������ ��� (((( )�� ��� '�������� '�� � ��� ���� *� �+"��� ���

���%��� %� ��� &���%���� %�� �� ������%# ,��� ����� � � ��-������� .�����/�� &��-� �"����"� ���# ����

"����� #$ %������ #&&&' ������ �� ������ ���� $( ���� #&&$' ��� �� #$ ���� #&&$

��������

)� ��� �*������� ���� ��� ����� ����� ���� ��� �� ��� ���� ��� ������ ���� ���� �� �� �� �� ��� �� ���

������� ����� ��� ��� ����� ��� �� ���� ����� �� ��� ����������� ��� ���+ ,��� �� ��� ��� ���� ������� � ������

������ $& ���� �� ��� ����������� ��� ��� ����� �� � ������ ������ ���� -���+ ,� ���� ��� � �� ����� � ��

��� ���� ��� ������ ���� ���� ��� ��� ���� ��� ������ ���� ���� �� ��� ���� �������� ��� ����� �� ��� ��

������ ������ $& ���� �� ��� ����������� ��� ��� �������� ����� �* �� ��� �� ��� ��� ���� ����� ������ ���+ ,��

����� � ������ �� �� ��� ������ ���� ���� �� �� �� .��� �� ��� �� ��� ����� �� �������� ����� �* �� ��� �� ���

��� -��� ���������� �+ /������� ��� ���� ��� ������ ���� ���� �� ��� ���� ����� �� ��� � (#0��� $& ���� )1�

����������� ��� �� � ���. �� ��������� � �� �* ������ ��� � ���� ����� ��� ������ �� ��� ��� �� � ��� ��

����������+ ,��������� ��� ������ ���� ���� �� �� ���� �� ������� � ���� ����� ������ �� ��� ���+ � #&&$

2������ ����� 3+4+ 5�� ���� � �������+

*�0�1 6#+78��

���2���1 ������� �� � ������ ���' 0����' ������ ���

� ���� ������

,�� ������ �� ����� ���� � �� �� ��� -��� ����������� ��� ��� ��� ���� ���� ��������������� � ������� ���� ����� ��� �� ��� �����+2��������� �� �� ��� � �� )1� ���������� ������� � �������� � ����� �� �� ���� ���� �

����������� ��� ,��� ����� 21/5�+ ,���� �� ���� ��� ����� �� �� ��������� ��� �� �� ���*� �+ ,��������� � �� ���� ����� �� � �����.��� ������ ��� ���� �� � ��� �� ���������������� �� �������� ���� ��� � ������ �� ��� ��+

/�� ���������� ���������� � �� ���� ������� ��� ����������� ��� ���� �� ��� ��� ������������ � ��� �� ����� �� � 932": ��� ���� .��������� � ������� ��� �� ���������� �� )1���� ���+ ,�� �� ��� ��� ������� ����� � �� �������� �� ��� � ����� � ��� ������ ��� �

$; ���� #&&$

�� �� 0������� ���� $8( 9#&&$: $$(<$#&

...+�������+��=��� �=�� ��

! 0������������ �� ���+ ,��+> ?@# # (#8& (#((' ��*> ?@# #

8#6 87$&+

���� � �������1 AAB����+C����+�+C� 9�+ �����:+

&&(& 6&$@=&$=D ��� ���� �� �� � #&&$ 2������ ����� 3+4+ 5�� ���� � �������+

�EE> �&&(& 6&$@ 9&$ :&$##F (

Page 2: Performance evaluation and prediction using eye margin characteristics for optical transmission systems

�� �� �������� �� �������� ��� �� �� ������ ������� ��� �� ��� �� �� ������ ���+ 3� � �� �� �������� � �� ����� ������� �� ������ ��� ������������� ������ � ���� ������ ���������� ���� ��+ 5� ����� 32" ���� ���� �� �� ���� ������ ���� ���� ��� ������� ��� �� �������� �� ��������� ��� ���� ������ ���������� ���� ���� �� ��� ����� � � ��� ���� ������� ���������� ���� �� ������ 32" ��������� �������� ���� � �� ��� ������� ���������� ��� � � ���+ 32" ��� �� �� ������ �������� ��� �������� �� .���� ��� �� ������ ����� ������ � �� �������� � � �� ��� ��� ��� �������� �� ���+

G�.���� ��� ���� ��� ������ ������� �� �� �� �� �� ���� �� �� �������� �� �������� �� ���� ���� ������ ���� ���� ��� ������ � ��� ����� 32" .���� �.������ �� ������� ������������ � � �� ��� ������� ���+ ,��������� ����� ���� ��� ������ �� �� ��� .�� � �� ��� � ��������� �� .���� ��� �� ���������� ����� ���� ��� ������ ��� ���� �� � ��� �� ����������+

E� ��� ������ .� ������� ���������� � ��������� ���� �� ��� ���� ��� ������ ���� ���� �� � ������ ������ $& ���� �� ��� �������������� ��� .� � ����� � �� �H� � �� ����� �* �� ��� �� ��� ��� ���� ����� ������ ��� 9���:��� ����� � ��� �� ���� �� �� ������ ��� ��� ��������� ���� ���� ��+ 3� �������� �� ������ ����� ������ ���� ���� �� � �� �������� ������� ��� � ��� �� .��� �������� ����� �* �� ����� ��� ��� �� ��������� �H� .��� �H� ��� ������������ I$<6J� .� �� ����� ����� ��� �� ��������� ���� ���� �� � ������ �� )1� ��� ��� �������� ���� ��������� �H� � ��� �� ��+

,��� ����� �� � �� ���� �� �����.�+ E� �� ��� #�.� ������� �� �*������� �� �� �� �� � ������������ $& ���� ����������� ��� ��+ E� ���� ���� �� ������ ��� ���� ��� �������� �� ���� �� ���� �� �� �������� ��� ����� ��� �� ��� ������������ �� ���� �� �� ��� ���� ��� ������+E� �� ��� (� �� �*������� �� ����� � ��� �� ����� .� � �� ������ ��� ����� � �� �� ��� ������� ������ ���� ���� �� �� $& ���� ������� ����+ E� ��� �� ���� �� ��� ���� ��� ������ ����������� .� � ������ ���� ������ ���� �* �� ��� �� ���� ��� ������ �� ��.���+ /�� �� �� ���� ��� � (#0��� $& ���� )1� �����������

��� ���� �� ����� �� ��� ���� ��� ������ ��� � ���� �� �� ��� ������ ��� ���.�+ /������� ����������� ��� ���.� �� �� ��� 6+

� ������������ ����� �� ���������� �� ��� ������

���������������

,�� �*������� �� �� �� �� ���.� �� /��+ $ ������ ��� ������ ���� ���� �� � � ������ ��� ��� $& ���� ����������� ��� ��+ 5 1/3 ����� � $�;; �� .�� �* ������� ������ �� �� � $& ����,�>��%��( ������ �� .� � ��� �� ��� � ����9%"K:� ##( $ ������������ �� ��L���� �� �+,�� ���� �� �� ������ �� .�� ��A�� �� �� ���� ��� �� �� .� � ��� ���� � ���� ��� ���� �� � .� ��� �����+ ,�� ���� ��.�� �� � �� -���.�� �� � ����. �( �3� � ����� �� ����������H� 9���: ��� � ��� ���� �� �41 �H� �� ��-���+ ,�� ������ �� �� ��� ������ ��� �� -��������� ������ �� 21/5 � ������� �� ��������� ��� .�� �� � �� �� � �������� �� ����� � ������ ������+ E� ����� � ������� �� ��� ���� ��������� ����������� 32"� .��� �������� �������� �� ������� �������� �� ��� � � ��� �� ���� �� ��� ��.�� ��� ��� -��� ���� �+ ,���������� ���� ��A�� �� �� �� ����� �� ��� ���

�� �� �������� �� .�� �� ������ � �� �� ��� ��� ���� ��� ������ ���� ���� �� � ��� ���+5� �� �� � .� ����� �� �� ���������� .� � ������ ��.�� �� �$#�; �3� � ������ �� ��� ����41 �H� � �� �� -���� ����� ��������+

)��� �� ����� ��� ��.�� ������� ���������� ���� � � ���� 32" ���� 9$&�8 32" ���� ����� � ���: ��� �$ ��� �&� ����� ����� �� ��� ������� ������ �� �� �*������� �� I;J

2�� ���� ��� ������ �M� � �$ � �&

�� $&& �$�

.���� � �� �� �������� ���� � ���� �� ���9� $�$ 4 �� ��� � ���:+

E� ����� � ����� ��� ����� �������� ��� ���� ��� ������ ���� ���� �� �� ������ ���� �� ������ �� �������� �� ���� �H� � �� � ������������ ���� -���� ��� �� ������ �������� ������ ��� � �� �� ������� �������� ���� .����������+ /��� � �� ���� �H� .�� ������� �� � �� ,�>��%��( ������ �� ����� �� .� ��������

$$6 34 $�� �� ��4 5 6�� %� 0���� %�� �� �(� 78""�9 ���:�8"

Page 3: Performance evaluation and prediction using eye margin characteristics for optical transmission systems

�� ���� ����� �� �� ��� � ������ ��� I6J+ E� �������� �� �� ������ � �� ������� �� �� ����������� ���� �� ��� ����� .� � �5��� � ��5

���� � ���# ��� �3��� � �3 ����� �� �� ���� �� �� �� � ��� ��� �� �� ���� �� ����� ��� ���5��� ��� �3��� � ��� ��� ���� IFJ

�� � �5 � �3

�5 � �3

�#�

/��� ��� ���� ������ ��� �� ��� �� -��� � ���� �� �� �� ������ ��� �� �� �*������� ��

���� � �& ���6

�� �

6� ����

�� �*� A

�6

��� �

6��� ����

���(�

.���� � �� #��5 � �3���� ��� �� �� �� �.� ������ ��� �� �� ������ ��+

,�� � ��� � ������ �� �� �� �*������� �� I7J

� � #���������������� ���� �6�

.���� ���� ��� ���� ��� �� ��� �� ������ �������� �� ���� � �� �� �� ������� ����� ����+ ,��� ������� �� �� �� ����� �� ���� �� ����������� �� ������ ����� ��� �� ���� � I@J+ /��� ������� ������ ��� �� ��� �� -��� � �� �� �� �������� ��� �� �� �*������� ��

��� � �& ���6

�� �

6� ����

�� �*� A

��#

$

���� ������ �

�;�

,�� ���.�� ������ ��� �� -��� �� �� ������� �� ������ �� .� � %"K� #7 $ �"3� �� �� ��������� � �� ��������� ����������� �L�� ��� ��� ��� �� ����� ������� ��� ��� �� �������������������� ��� ����� � ������ ������ ���� -���'

����

� ��$

����

� �

#�#

�#���#

� $

F�(

�(���(

� #�� �����#�

�F�

.���� � �� �� ���������� ���.�� ������ ��� ��-��� ������� �� �� ������ �� �� �� � �$ �� ������� ������ �# �� �� -�� ����� ����� ���� ������������ �( �� �� ����� ����� ����� ���� ����������� ��� � �� �� ������ ��� ��N��� ���� �� �� ���������� � ��N��� I8J+ ,��� ������ ��� ����������� �L�� ��� .�� ����� �� �� ���� � �� /������ �� ��� .� � �� ������ ��� I6J+ E� �� ������ ������ ��� ��� �� � ����� �� "������ ����� 9�"�: �H� .�� ����� ��+ ,� ������� �� �"� �H� �� �� ������ ��� �� � ������)1� ��� ��� .� ���� �� ������ �������������������� �L�� ���

/��+ $+ 2*������� �� �� �� ��� ��������� ��� ������ ���� ���� �� ����� �� $& ���� ����������� ��� ���+

34 $�� �� ��4 5 6�� %� 0���� %�� �� �(� 78""�9 ���:�8" $$;

Page 4: Performance evaluation and prediction using eye margin characteristics for optical transmission systems

���

��� �$

���

��� �

#�#

�#��

��#� $

F�(

�(��

��(� ��

#��

� �� ����#

� #

��$�����

����#���

���$

��$

���#����

����

����$

��

��

���#����

������� �7�

.���� ��� �� �� "���� ��N��� �� .��� ��� ���� �� ����� ����� -����� ���� �� �� �H� �� �������� ��� � �� �� ������� ���L���� �� �� �� � �� ������+ 1�� � �� �"� �H� �� � )1� ��� ��� ������� � ������ .������ � ��� �����-���� ���� �� .������ � �������� .��� ���� � ��������� ��� �� �� ���� �� .������ � �������+

21/5� � �� � ���� �� �� -��� .��� ��������� � ���� ���C �������� ����� ���� ���� �� �������-��� �� �� ������ ���+ ,�� �������� �� .� �� ��� ��� ������ .�� ������� ���� �� ����������. ���� -� �� ���� ���� �� �������� ����� ������ �����+ O���� -� ���� ��� ���� .��������32" ��� ��� �� � �� .�� ����� �� �� �� ��� ��.��� �L�� ��� I$&J>

32" � $

6���

���#

�$ � ���� � �����$

� � �� $

6���

���#

��� ��������&

� � ��@�

.���� �� �� �� ��� ������� ��� ������ ������� ���� ��� ���� ��� �� ��� ������� �� ������� � ����������� �� � ��� � �� �� ������� �������� �������������� �� �� ���� � ���� �� ���+ �& ��� �$

��� ����� ���� ����� ��� �� ������ ������ ��� ������ ������ ���� ������ ��� ������ ��� ���� � �����<���� ������ ��� ����� ��� ���� ���� ������ ����� ����� ����+ ,��������� ������ 32"���� ���� �� ��� �� ����� �� �������� 32"����� �� ���� ��� �� � �� + ,� �� ��� �� ��� ���� ��� ������ ���������� �� ��� $& ���� ����������� ��� ��� ����� ������ 32"� .��� �� ��� �� �� ������ �� ���������� ������� ����� ��� ����� �� �.��� �� � �� P$Q ��� P&Q �����+/��� ����� �� 32" ���� ���� ��� .� �� ����� �� .� ������������ �������� ������ ��� ������ 32" 9� $&�8:+ O���� �� .� ������������� 9�$ ��� �&:� �� ��� ���� ��� ������ ���� ������� �� ���� 2L+ 9$:+

� ������������ �� ���������� ������� �� ����������

��� ������ ���������������

�4�4 �;�%� ��%� ��� �2�� � ���%�� %�� ������� �

,� �� ��� �� ��� ���� ��� ������� 32"� .����������� ��� ����� �� .���� ������� �� ��� ���� �������� �� ���+ /��+ # ���.� �� ����� ��32" �� � ��� ��� �� �� �������� �� ��� � ������H���� ������ ��.��� ��� �� �� ������ �� ���&+$@ ��� �� �* �� ��� �� �� �� $# �3+ E ���������.� �� �� ��� ���� ��� ������ ����������.�� �������� � �� ���� �������� ���� �� �������� ��.�� ��������� ������ �� ������ � ����� �� �� .�� ��������+

�484 �;�%� ���� ���% �� � ����� � � ���%�� %����� ���� �

,� ��� �� ���� ��� �� ��� ���� ��� ������ ��� � �� �41 �H� �� -����� ��� ���� ��� ��� ��� ���� ���� �� .��� �������� ��� ����� ��9���.� �� /���+ ( ��� 6: ���� �� ����� ��� ��.��������� �������� ���� � $&�8 32" �� � ��� ����� ������ ��.�� ��� �� �� ������ �� �� �&�$@��� �� �* �� ��� �� �� �� $# �3 �� �� & ��� @& C� �����������+ ,�� ��� ���� ��� ������ ������ ���� �� �� @& C� ����������� .�� �������� ������ ������ ��.��� ������� � �� �� & C� ������������ ������ �� ����� ���������� ��� � �� ����� ���� � ���������� �� �� -���+ ,��

/��+ #+ 0����� �� 32" ���� ���� �� �� � ��� ��� �� �� ��

����� �������� �� ��� ��� �� ��C � ��C ��-���� ��� .� �

�� �* �� ��� �� �� �� $# �3+

$$F 34 $�� �� ��4 5 6�� %� 0���� %�� �� �(� 78""�9 ���:�8"

Page 5: Performance evaluation and prediction using eye margin characteristics for optical transmission systems

������ ��� ����� � �� /���+ ( ��� 6 ����� .��� .� � �� �*������� ���� �������� ����� �+ ,�� ������ ��� �� ����� .��� �� ���� �� ��� ���� ��������� �� ���� ��.�� ��� ����� ������� ����� ��� ����� � $&�8 32"+ ,��������� �� �H� ���41 �� �� ��� ���� ��� ������ �� �� �� �� ��� ����� �� �� �� ������ ���+

�4�4 �;�%� %# �� ��� �<� �%� � ��� � ���%�� %����� ���� �

/��+ ; ����� �� �� �� �������� ��� ����� ����� ���� ��� ������ � $&�8 32" �� � ��� ��� ��

-��� ���� � ��� �� ���� �* �� ��� �� �� �� $# �3���� �� ������ �� ��� ��.�� �� �$& �3�+ ,����� ���� ��� ������ .� � �� ���� �� ���� ������ ������� �������� .� � ��� ���+ �� ��� ��� ����� �� ��� ���� ��� ������ .� � ������ �� ���� � -�� �������� .� � ��� ���� ��� ��� �������� ��� -��� ���� �� ���� �� ��� 6&C�+ ,�� �41 �H� �� ������� �� �� �� ���� �� ����� ������ �� ���� �� ���� ��C�� .�� ���� � ���� � �� ������� �������� ������� ����� ���������� ������ �� �� �� ��� �����+ ,���� .�� ���� � ���� � ��C� �� ������� ����� ���.�� ��� ��������� ����� ��� �� �� �� ��������� ������ �� �������� ���� -���+ ��� �� ����������� ��-���� ��� .� � �� ���� �� ���� ������� �� �� ����� ���� ��� ������ ���������� ��� ��� -������� ��+ /��+ F ����� �� �� �� ��� ���� ��� ���������������� � �� $&�8 32" �� � ��� ��� �� -������� � ��� ��. �* �� ��� �� �� 9F<7 �3: ��� �������� �� ��� ��.�� �� �$& �3�+ E� ��� ���9��. �* �� ��� �� ��:� �� ����������� ��-���� ��� .� � �� ���� �� ���� ��� �� �� �� ��� �� �� ��� ������ ����������� ��+ /��� /���+ ; ���F� .� �� �� ��� ������� ��� ������ ������������� �� � ���� ��� ��. �* �� ��� �� ���+ ,����-����� ���. �� �� ������ �� ��� �������� ��� ���� ��� ������� � $&�8 32" ����� .��� ��� ������ �� ����+ "��������� �� �* �� ��� �� ��� ������ �� ���� ������� �� ��� ���� ��� ���������������� ��� �� ���� ������������ ������

/��+ (+ �������� ��� ����� �� ��� ���� ��� ������ ��� ���

� �� �������� �� ��� �� � ��� ��� �� ������ ��.�� ��� ��

��C � ��C ��-���� ��� .� � �� �* �� ��� �� �� �� $# �3+

�������� ����� � ����� .��� .� � ����� �� ����� �+

/��+ 6+ �������� ��� ����� �� ���� �� �������� �� ��� ���

��� ���� ��� ������ �� � ��� ��� �� ������ ��.�� �� �� @&

C� ����������� .� � �� �* �� ��� �� �� �� $# �3+ ��������

����� � ����� .��� .� � ����� �� ����� �+ ,�� ��� ���� ���

������ ���������� .�� �������� �� �� �41 �� �� -���+

/��+ ;+ �������� ��� ����� �� ��� ���� ��� ������ �� �

��� ��� �� -��� ���� � ��� �� ���� �* �� ��� �� �� �� $# �3

��� �� ������ �� ��.�� �� �( �3�+ /�� ���� �� ����� ���

�� �� ��� � �� �� ��� ���� ��� ������ ����������� ��

����� .� � ���� �� ����+

34 $�� �� ��4 5 6�� %� 0���� %�� �� �(� 78""�9 ���:�8" $$7

Page 6: Performance evaluation and prediction using eye margin characteristics for optical transmission systems

�� ���� �� ���� ��� �� ����� ���������� ���������� �� �� ����� ���� � ���������� �� ����������� ������ �� �� � ������ ������ ����-���+ �������� � �� ��� ����������� ��� ����� �� ��� ���� ��� ������ �� ������ ��� �� �� &C� ����������� ��� � �� ����� ���������� �� �� ���� �� ����+ /��� �� ������ ���� .� �� ����� ������� ��� ���� ��� ������ ���� ���� ����� �� ���� �� ���� .� � �� � ���� ��� ��. �* �� ��� �� ���+

/��+ 7 ���.� �� ��� ���� ��� ������ ������ ���� .� � ���� �* �� ��� �� �� ��� ������ ����

������ ��� .� � �� ������ �� ��� ��.�� �� �$&�3�+ ,�� ����������� ��-���� ��� .� � �������� ���� �� ���� �� ����� �� �� ������ �� ���&+66 ��� �� � ������ �� �� �$+@#� ���.� ����� ��� ���� ��� ������ ����������+ ,�� �������� �� �� ������ ���� �� ���� ��C�� �� ������ ����� �� .������ � ���� � �� �� ������� �������� �� ������� ������ ������ �� ������ � ������ ���� ������ �� �� ���� �� � �� ����� ��.������ � ���� �+ ,���� .������ � ���� � ��C� �� �� ��� ��.�� � �� ������� ����� ���.�� ��� �� � �� ������� ����� ��� �� �� �� ��������������� �� �� ������ ���� -���+ �� ���� .�� ���� � ���� � �� ������� �������� ������� ����� ���������� ������ ��C� ������ ����� ���������� ��������� �41 ������� ���+ E� /��+ 7� �� ��� ������� ������ ���� ���� �� �� �� .��� ����� �� �� �� ������ ��� ��� �� ���� �� ���� ����� �� ������� ��� �� ��� ��� �� �� ������ ��+ G�.������� �� ���� �� ����� �� ����� �� ��� ���������������� ����� �� �� ������ �� .�� ����� � �� �������� ���+ ,���� ��������� �� �� ��� ����� ��� ������ ���� ���� �� �� .��� �� � ����� ������ ��� ��� ����� �� ��H���� ���� .�� ����� �� .��� �� � ��� �� ������ ���+ /��� 2L�+9(: ��� 9;:� �� ���� .������� � �� �� �� �������� ��� ��� ��H���� ����� �� ��� �� � �� �������� ��+ ��� �� � ������ �� �� ���� ��� ���� �������� ��� �� ��� ���� ��� ������ ��� �� ���� ������� ��� �� �� ������ �� �� ���� ��� ���� ��� ����� �� �� ���� �� ����+ E �� �� ���.� �� ����������� �� �� ���� .������ �� ������� �� �� ���� �� ����� � ����+ �� �� ����� �� ��� ���� ��� ������� �� �� � ��� �� ������ ��� .� � �� ����� ���� ����� .��� .� � ��� � ���+

�4=4 �;�%� �����#��� ������ � � ���%�� %�� ������� �

,�� -��� ���������� � �H� � ���� �� �� ��� ���� ��� ������ ���������� �� ���.� �� /��+ @�.� � �� ������ �� ��� ��.�� �� �$& �3�� �� �������� �� �� �&+$@� �� � ������ �� �� �&+F8� ��� �� �* �� ��� �� �� �� $# �3+ ,�� ������ ����.�� .�� �� � �( �3� ��� ��� �$#+; �3� ���� �� ��H����� ��� � �� ��� �H� + /�� �������� ���� �� -��� ���������� � .�� ���������

/��+ F+ �������� ��� ����� �� ��� ���� ��� ������ �� �

��� ��� �� -��� ���� � ��� �� ��. �* �� ��� �� ��� �� F+F ���

7+$ �3 ��� �� ������ �� ��.�� �� �( �3�+ /�� ���� ��

����� ��� �� �� ��� � �� �� ��� ���� ��� ������ ������

����� ������� .� � ���� �� ����+

/��+ 7+ �������� ��� ����� �� ��� ���� ��� ������ �� �

��� ��� �� -��� ���� � ��� ���� .� � �� �* �� ��� �� �� �� $#

�3 ��� �� ������ �� ��.�� �� �( �3�+ ,�� �����������

��-���� ��� .� � ������ ���� �� ���� �� ��� ���.� �� ���

��� ���� ��� ������ ����������+

$$@ 34 $�� �� ��4 5 6�� %� 0���� %�� �� �(� 78""�9 ���:�8"

Page 7: Performance evaluation and prediction using eye margin characteristics for optical transmission systems

������ �� ��������� ��N��� � �� �� 2L+ 9F:+ ,�� ������ �� ��.�� �� �$#+; �3� ������� �� �� ��� ���� ��� ������ ���������� �� � $&&C� �����������+ ,�� �*������� �� ��� ������ �������� � ���. �� ��������� �� �� ��������������������� �� �� ��������� �� �� ���� �� �� �H� �� ���� �� ���� ��� � �� ���� ������ �� ��� ������� �� ��� �� ����� ���������� ��� � �� �41 I@�$$J+ E �� �������� � ������� � ��� �� �41 ����� �� ��� ������ ��� .������ ����� ����� �� �� �41 ��� ��� �� �� �� �� ���� � ���� ���+ ,�� ������ ��� ����� � .� � �� ���� �� ������ ��� ���. ���� �������� .� � ���� ��� ��� � ����� ����� ���������� �� �� ���+,�� ������ ��� ����� � �������� �� ��� �H� ���. ������� ��� ���� ��� ������ ���� ���� ��.� � �� �*������� �� ����� +

�4�4 ���� %�� � ���%�� %�� ��� ���� � � >�?������ �� � ������

,� �* ��� �� ��� ���� ��� ������ � )1� ����������� ��� ���� �� ��� ���� ��� ���������� ���� �� �� � (#0��� $& ���� )1� ���� ������� ��� �� .��� ����� ����� �� �����+ ,��.������ �� �� �+ $ ��� �+ (# .��� $+;(; ���$�;;8 ��� ����� ����+ ,�� ������ ������ .��$&& �G�+ )� ������� ���� ���� %"K ������ ��� ��� ��� ������+ 2�� -��� ���� ��.�� ���

�* �� ��� �� �� ��� ������ .�� �� � �( �3���� $# �3� ����� ����+ )� ��� ��� ����������������� ���� �� )1� �� ��� ������ .�� ���� �� �� ��� �� � ������ ������ ���� -���+ ,������� �� �"� �H� � �� -��� .�� ������������ 2L+ 97:+ /��+ 8 ���.� �� ����� �� ��� �� �� ��� ������� ��� ������ ����� �� ��� � $&�8

32" �� ��� ������+ ,��� -���� ���.� �� ����� �� ������������ �� ��� ���� ��� ��������� �� ������ ����� �� �� �� ������� .� � ������.������ � .��� �������� �������� �������.� � ���� �� ������� .� � �� ���� �� .�� ���� �+ ,���� ����� � ��� ��� � �� �41 �H� ����"� �H� + 3����� �� � ������ �� �� �� � �� ���� ������ ���� -��� ������ ����� � ������.������ �� ������� � ������ .������ � ������� ���� �� ��R����� �� �� �41 �H� ���������� � ���� �� .������ �+ E� ���� ��� � ���41 �H� � �� �"� �H� ��C�� �� ������ ������ �� �� �� ������� � ���� �� .������ � �� ����� �������+ ,�� ������ �� �� ��� � �� �"��H� �� � )1� ��� ��� ������� � ������ .�� ���� � ��� �����-�� �� ���� �� .������ � ��������.��� ���� � �� ������� ��� �� ���� �� .�� ���� � �������+ ,�� ���������� ��� �� -���� ��� ������ .�� ��*���� ���� ����� ������ ���� ����"� �H� � ��� � �� ����� R� �� ���� �� ����� ���� ��� ������� ��� �� ������ ����� �� ���+)� ������� �� �� ��� ���� ��� ������ �� �� ��

/��+ @+ �������� ��� ����� �� ��� ���� ��� ������ ����

���� �� ��� � �� ��� �H� �� � ��� ��� �� -��� ���� � ���

�� ������ �� ��.���� �( ��� �$#+; �3�� .� � �� �* �� ���

�� �� �� $# �3+ ,�� ��� �H� ������� ��� ���� ��� ������

���� ���� ��+

/��+ 8+ 0����� �� ��� ���� ��� ������ ���� ���� �� ���

������ ����� �� ��� � $&�8 32" �� ��� ������ �� ��

(#0��� $& ���� )1� ����������� ��� �� .� � �� �* ��

��� �� ��� �� $# �3 ��� �� -��� ���� ��.�� ��� ������ �� �(

�3�+

34 $�� �� ��4 5 6�� %� 0���� %�� �� �(� 78""�9 ���:�8" $$8

Page 8: Performance evaluation and prediction using eye margin characteristics for optical transmission systems

������ �� � ���� ����� )1� ��� ���� ���.��� �� ������ ������ ��� ���+

� �����������

)� ���� ��� �� �� ��� ���� ��� ������ ��� � ���� �� ��� ���� � ���������� ����� ������ ����� ��� �� ���� ����� �� ��� �������������� ���+ ,��� �� ��� ������� � � $& ���� %"K�� ��� ����������� ��� �� ����� � ,�>��%��(

������ �� ����� ������ �� ��� ��� ������ .� � �� � ������ ������ ���� -���+ 3����� �� ��� ���� ��� ������ ���� ���� �� ��� ����� �� 32"���� ���� �� �������� ���� ������ ���� ���� ��� � .�� �������� � ���������� .��� �� ��� � �������� �� ����������� ���� ���� �� �������� �� ���� ��� ��� �H� � ��� �� ���� �� ����+,�� ����� ��������� �� ����� � �� ��� � �������� �� ����� ���� ��� ������� � ��� ��� �� ���� ����� �� �K ������ ��� �� ���� ���C����� �� 21/5� ��� �� ����� ���� ���� �� ��������� �� ��� ��� ���� �� �� ��� �� �� ��� ���� ��� ������+ ,�� ���� ����� �� �K ���� �� �� ��� � ����� �H� �� �� ��� .��������� �� ��� �� �� �� ��� ����������� ��� ������ ���� -����+ 3����� �� ��� ���� ��� ������ �� ����� �� ����� ���� ���� �� �� �� ��� ��� � �������� � ���� ��� ����� �� ����� ���� ���� �� �� 21/5� ��� �������+ ,� �* ��� ����� ��� � )1� ��� ���� .� ������� ��� �� ��� � �� (#0��� $& ���� )1� ����������� ��� ��+ ��� �� ��� ���� ��� ������ ���� ���� ��

�� �� ������ � ����� � ��� ����� �� �������� ����� �� ��� ����������� ��� ��� �� ����)1� ��� ���+

�������� �������

,��� .��C .�� ������ �� �� ����� O������ ��2,"E� ��� O������ � "������ ������� �� ��� �� �� �� E������ ��� ��� 0������� ��� �� ��� ������+

���������

I$J �+�+ ���C� ,+4+ %������ �+5+ ��� ��� �+2+ �������� �+

��������� �+ ������ �+1+ ,����� �+1+ ��� ��� ,+ /����.���

�+/+ 0���� ���� 5+�+ ������ � )+,+ ,����� "+1+ �������

E222 ��� ��+ ,�����+ �� + @ 9$88F: $#;;+

I#J �+ �+ ��� �+ ����� 3+ ����� �� + 0�����+ $;$ 9$88@:

###+

I(J 5+ 3��� ���� 1+ 5�������� �+ ����C� �+�+ S������

,��*����� �+ ��������� �� + 0�����+ $(& 9$88F: $;(+

I6J �+�+ ���� �+ ������ �� + 0�����+ $7; 9#&&&: $&8+

I;J E+�+ ������.� ,+�+ ���� �� ��� /���� ,����������

���� EEE� 5����� ������ %�. ���C� $887+

IFJ �+ ������� G+ 0������� 2�� ���+ �� + (& 9$886: $;#6+

I7J /+ ������� �+ E��� �+ ���� .�� ,�����+ F 9$8@@: @7+

I@J �+ ������ �+�+ ���C� 2�� ���+ �� + (( 9$887: F&;+

I8J �+�+ 5���.��� %�������� /���� �� ��� 5����� ������

%�. ���C� $8@8+

I$&J "+�+ %�� �� �+1+ ,����� �+ ��������� �+ �������� E222

��� ��+ ,�����+ �� + 8 9$887: ;(#+

I$$J �+ ������ �+�+ ���C� �+�+ ���� ,+4+ %������ �+ ����

����� ,+ )+ ��� E222 ��� ��+ ,�����+ �� + $& 9$887:

$(&7+

$#& 34 $�� �� ��4 5 6�� %� 0���� %�� �� �(� 78""�9 ���:�8"