kl le hoang bien 060525d

S t ng quát WDM trong ch ng trình mô ph ng.... S t ng quát kh i Transmitter trong ch ng trình mô ph ng .... Kh i WDM Transmitter ..... S Receiver trong ch ng trình mô ph ng ..... Nguyên

Tp.H Chí Minh Tháng 01 n m 2011

I C M N

u tiên, chúng em xin phép c g i l i c m n sâu s c

n th y giáo ng Lê Khoa ã t n tình h ng d n, cung c p tài li u, ng th i ng viên trong th i gian chúng em nghiên

u tài này

Chúng em xin c m n t t c các th y cô giáo trong khoa n- n T tr ng H Tôn c Th ng ã nhi t tình d y d , cung c p trang b cho chúng em nh ng ki n th c quí báu trong quá trình gi ng d y, cám n gia ình ã ng viên chúng em trong su t th i gian v a qua, cám n các b n ã góp nh ng ý

ki n chân thành góp ph n giúp chúng em hoàn thành lu n v n

t nghi p

t l n n a chúng em xin chân thành cám n!

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

TP.H Chí Minh, ngày…….tháng…….n m 2011

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

TP.H Chí Minh, ngày…….tháng…….n m 2011

AOTF Acousto- Optic Turnable Fitter B l c quang âm u ch nh c APD Avalanche Photo – Diode Photodiode thác l

APS Automatic Protection Switching chuy n m ch b o v t ng ASE Amplified Spontaneous Emission Phát x t phát c khu ch i

CWDM Coarse Wavelength Division Ghép kênh theo b c sóng “thô”

Multiplexing

DFA Doped-Fiber Amplifier khu ch i quang s i pha t p

ch t DWDM Dese Wavelength Division Ghép kênh theo b c sóng quang

EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier khu ch i quang s i tr n

IF Intermediate Frequency n s trung t n

ITU International Telecommunication ch c vi n thông qu c t thu c

MZF Mach- Zehnder Filter l c Mach – Zehnder Filter MZI Mach – Zehnder Interferometer giao thoa Mach – Zehnder

OADM Optical Add – Drop Multiplexer xen/r t kênh quang

OFA Optical Fiber Amplifier khu ch i quang

OSNR Optcal Signal to Noise Ratio s tín hi u trên t p âm quang OTDM Optical Time Devision Multiplexer Ghép kênh quang phân chia theo

PDH Plesiochronous Digital Hierachi Phân c p s ng b

SBS Stimulated Brilouin Scaterring Tán x do kích thích Brillouin SDH Synchronouns Digital Hierachi Phân c p s ng b

SNR Signal to Noisy Ratio s tín hi u trên nhi u

SOA Semiconductor Optical Amplifier khu ch i quang bán d n SONET Synchronous Optical Network ng quang ng b

SRS Stimulated Raman Scaterring Tán x b kích thích Raman TDM Time Division Multiplexer Ghép kênh theo th i gian

WDM Wavelength Division Multiplexer Ghép kênh theo b c sóng

ng 2.1 T n s trung tâm c a h th ng WDM có 16 kênh và 8 kênh 23

ng 2.2 C ly b h n ch b i tán s c khi không có tr m l p (tr s lý thuy t) 27

ng 2.3 So sánh b c sóng b m 980nm va 1480 nm 41

ng 2.4 B ng so sánh EDFA ho t ng b ng C và b ng L 43

ng 5.1 H s ph m ch t Q và Min BER thay i theo chi u dài 83

ng 5.2 H s ph m ch t Q và Min BER c a kênh 1, 8 và 16 84

Hình 1.1 Các thành ph n c b n c a h th ng thông tin quang 6

Hình 1.2 Suy hao s i quang theo b c sóng 7

Hình 2.1 S kh i h th ng quang WDM 11

Hình 2.2 S truy n d n hai chi u trên hai s i quang 12

Hình 2.3 S truy n d n hai chi u trên m t s i quang 13

Hình 2.4 Mô t thi t b ghép/tách h n h p (MUX – DEMUX) 14

Hình 2.5 C u t o Coupler FBT 2x2 15

Hình 2.6 (a) S kh i b circulator 3 c a; (b) S kh i c a b circulator 4 a; (c) S kh i c a b Isolator 16

Hình 2.7 S kh i c a b l c (a) b l c c nh k (b) b l c có th u ch nh b c sóng c trong kho ng 18

Hình 2.8 (a) các thông s c tr ng c a b l c; (b) g n sóng c a b l c; b) Thông s c b n 19

Hình 2.9 B tách/ghép b c sóng quang (a) S kh i b ghép kênh b c sóng (MUX); (b) S kh i b tách kênh b c sóng (DEMUX) Các thông s c tr ng b MUX/DEMUX 20

Hình 2.10 Mô hình t ng quát c a m t b khu ch i quang 34

Hình 2.11 C u trúc t ng quát c a b khu ch i EDFA 35

Hình 2,12 M t c t ngang c a m t lo i s i quang pha ion Erbium 36

Hình 2.13 Gi n n ng l ng c a ion Er3+ trong s i silica 37

Hình 2.14 Ph h p th (absorption spectrum) và l i (gain spectrum) c a EDFA có lõi pha Ge 38

Hình 2.15 Quá trình khu ch i tín hi u x y ra EDFA v i hai b c sóng b m 980 nm và 1480 nm 39

Hình 2.16 C u hình b khu ch i EDFA c b m kép 42

Hình 2.17 C u hình c a m t b khu ch i b n L làm b ng ph ng trong kho ng c sóng 1570 n 1610 nm v i thi t k hai t ng 44

Hình 2.19 c tính suy hao theo b c sóng i v i các d ng suy hao 50

Hình 2.20 L i b c sóng theo ITU 51

Hình 3.1 Path toward Optisystem 53

Hình 3.2 Main window of Optisystem 53

Hình 3.3 S kh i h th ng phát quang n gi n c a ví d 3.1 58

Hình 3.4 Ch nh s a tham s CW Laser 58

Hình 3.5 Ch nh s a tham s Optical Fiber Channel 58

Hình 3.6 CW Laser Power Meter 59

Hình 3.7 Optical Power Meter cu i c a các kênh quang 20 km 59

Hình 3.8 Màn hình hi n th Spectrum Analyzer 60

Hình 3.9-a Thi t k c a ví d 3.2, t t c các kh i thi t k ph n l n n m bên trái a vùng làm vi c 61

Hình 3.9-b Thi t k c a ví d 3.2, nh ng kh i này n m gi a vùng làm vi c thi t 62

Hình 3.9-c Thi t k c a ví d 3.2, nh ng kh i này n m bên ph i c a vùng làm vi c thi t k 63

Hình 3.10 Quang ph c a 4 kênh c ghép 65

Hình 3.11 C a s phân tích WDM 66

Hình 3.12 Chi ti t v BER và gi n m t 66

Hình 3.13 Gi n m t c ch ra b i b phân tích 67

Hình 4.1 H th ng thông tin quang n gi n 68

Hình 4.2 S t ng quát WDM 69

Hình 4.3 S t ng quát WDM trong ch ng trình mô ph ng 69

Hình 4.4 S t ng quát kh i Transmitter 70

Hình 4.5 S t ng quát kh i Transmitter trong ch ng trình mô ph ng 70

Hình 4.6 Kh i WDM Transmitter 71

Hình 4.7 S Optical span 71

Hình 4.9 S Receiver 72

Hình 4.10 S Receiver trong ch ng trình mô ph ng 72

Hình 4.11 S h th ng WDM 8 kênh trong ch ng trình mô ph ng 73

Hình 4.12 S h th ng WDM 16 kênh trong ch ng trình mô ph ng 75

Hình 5.1 S h th ng WDM 16 kênh có s n trong ch ng trình mô ph ng 76

Hình 5.2 S m t (eye diagram) và h s ph m ch t Q c a h th ng 77

Hình 5.3 S h th ng WDM 16 kênh t thi t k 78

Hình 5.4 S m t (eye diagram) và h s ph m ch t Q c a h th ng 79

Hình 5.5 S h th ng 1 kênh t c 40 Gb/s mã hóa NRZ 80

Hình 5.6 S m t (eye diagram) và h s ph m ch t Q c a h th ng 80

Hình 5.7 S m t (eye diagram) và h s ph m ch t Q c a h th ng 81

Hình 5.8 S m t (eye diagram) và h s ph m ch t Q c a h th ng 82

Hình 5.9 S m t (eye diagram) và h s ph m ch t Q c a h th ng 83

Hình 5.10 Bi u h s ph m ch t Q c a h th ng WDM 8 kênh trong 3 tr ng p 84

Hình 5.11 Bi u h s ph m ch t Q gi a các h th ng WDM 85

C L C

I NÓI U 3

CH NG 1: T NG QUAN V H TH NG THÔNG TIN QUANG 5

1.1 Gi i thi u chung v h th ng thông tin quang 5

1.1.1 L ch s phát tri n 5

1.1.2 Các thành ph n c b n c a h th ng thông tin quang 6

1.1.3 u nh c m 8

CH NG 2: CÔNG NGH GHÉP KÊNH THEO B C SÓNG WDM 10

2.1 Gi i thi u 10

2.2 Nguyên lý ghép kênh quang theo b c sóng WDM 10

2.2.1 nh ngh a 10

2.2.2 Nguyên lý c b n c a WDM 10

2.3 Các linh ki n trong h th ng WDM 14

2.3.1 ghép/tách tín hi u (Coupler) 14

2.3.2 isolator/circulator 16

2.3.3 l c quang 17

2.3.4 ghép/tách kênh b c sóng 20

2.4 u m nh c m c a công ngh WDM 21

2.4.1 u m 21

2.4.2 Nh c m 21

2.5 Nh ng v n k thu t c n quan tâm i v i h th ng WDM 21

2.5.1 kênh c s d ng và kho ng cách gi a các kênh 22

2.5.2 n nh b c sóng c a ngu n quang và r ng ph c a ngu n phát 24

2.5.3 Xuyên nhi u gi a các kênh 25

2.5.4 Suy hao qu công su t c a h th ng WDM 25

2.5.5 Tán s c, bù tán s c 26

2.5.6 nh h ng c a các hi u ng phi tuy n 28

2.5.7 khu ch i EDFA 34

2.6 Các tham s c a h th ng thông tin quang 44

2.6.1 Các tham s n quang 44

2.6.2 Các tham s quang 45

2.6.3 t n hao c a tuy n 45

2.6.4 r ng b ng t n c a tuy n 45

2.6.5 c tính truy n d n c a s i quang 45

2.7 L i ITU 50

CH NG 3: GI I THI U V PH N M N OPTISYSTEM 7.0 52

3.1 Gi i thi u 52

3.2 M t s kh i c b n thi t k và mô ph ng h th ng WDN 53

3.3 Ví d c b n v thi t k h th ng thông tin quang 56

CH NG 4: THI T K VÀ MÔ PH NG H TH NG WDM 68

4.1 Gi i thi u 68

4.2 Thi t k t ng quát h th ng WDM 69

4.2.1 Kh i Transmitter 69

4.2.2 Kh i Optical span 71

4.2.3 Receiver 72

4.3 Thi t k h th ng WDM 8 kênh 72

4.4 Thi t k h th ng WDM 16 kênh 73

CH NG 5: ÁNH GIÁ K T QU MÔ PH NG 76

5.1 ánh giá k t qu gi a h th ng WDM 16 kênh t thi t k v i h th ng có n trong ch ng trình 76

5.2 ánh giá k t qu gi a h th ng WDM và h th ng phát quang 1 kênh 79

5.3 ánh giá k t qu gi a các h th ng WDM 8 kênh nh ng v i kho ng cách chi u dài khác nhau 81

5.3.1 th ng WDM 8 kênh v i loop contol là 6 81

5.3.3 th ng WDM 8 kênh v i loop control là 8 82

5.3.4 So sánh và ánh giá k t qu các th ng s thu c 83

5.4 ánh giá k t qu gi a các h th ng WDM v i nhau 84

CH NG 6: K T LU N VÀ H NG PHÁT TRI N 86

6.1 K t lu n 86

6.2 H ng phát tri n 86

TÀI LI U THAM KH O 87

nh v c quy mô và trình công ngh nh m t o ra các c u trúc m ng hi n i bao

m c các h th ng thông tin quang Các h th ng thông tin quang trong th i gian

i ph i m b o có t c cao, c ly xa, tin c y cao…

Công ngh ghép kênh theo b c sóng quang (WDM) là m t gi i pháp hoàn h o cho phép t n d ng h u hi u b ng thông r ng l n c a s i quang, nâng cao rõ r t dung

ng truy n d n ng th i h giá thành s n ph m S phát tri n c a h th ng WDM cùng v i công ngh chuy n m ch quang s t o nên m t m ng thông tin th h m i-

ng thông tin toàn quang

Vì v y, chúng em ã ch n tài Nghiên c u và mô ph ng h th ng WDM

làm lu n v n t t nghi p.Trong tài này chúng em s d ng công c ph n m n Optisystem 7.0 mô ph ng h th ng WDM ây c ng là n i dung chính c a tài

mà chúng em nghiên c u T k t qu mô ph ng d a vào m t tiêu chí ánh giá nh h

ph m ch t Q và Min BER cho chúng ta th y c h th ng ó ho t ng t t hay

u

i dung tài lu n v n chia làm sáu ch ng

CH NG 1: T NG QUAN V H TH NG THÔNG IN QUANG

CH NG 2: CÔNG NGH GHÉP KÊNH THEO B C SÓNG WDM

n t n tình ch b o và góp ý ki n lu n v n c hoàn thi n h n Chúng em xin chân thành c m n!

TP.HCM, tháng 12 n m 2010

Sinh viên

Lê Hoàng Biên

CH NG 1

NG QUAN V H TH NG THÔNG TIN QUANG

1.1 Gi i thi u chung v h th ng thông tin quang

ng thông tin trao i trong các h th ng thông tin ngày càng t ng lên m t cách nhanh chóng Bên c nh s l ng, v l u l ng truy n thông trên m ng c ng thay i D ng l u l ng ch y u là l u l ng Internet, ngày nay s l ng ng i truy

p Internet ngày m t t ng cao, vì v y các m ng c không dung l ng cung

p, òi h i ph i có m t m ng m i có th áp ng yêu c u trao i d li u k thu t thông tin quang có th áp ng v n trên Quá trình phát tri n c a thông tin quang

ng i lâu dài, và nó c th hi n qua các m c th i gian nh sau

- N m 1790 CLAUDE CHAPPE k s ng i Pháp xây d ng h th ng n báo quang (optical telegraph) H th ng này g m m t chu i các tháp có các èn báo hi u

ch y trên ó v i h th ng này thì trong vòng 15 phút thông tin i c 200km

- N m 1870 JONH TYNDALL nhà v t lý ng i anh ã ch ng t r ng, ánh sáng

có th d n theo vòi n c u n cong thí d c a ông ã s d ng nguyên lý ph n x toàn

ph n, và ngày nay ng i ta c ng s d ng nguyên lý này truy n ánh sáng bên trong

- N m 1966 CHARLES H KAO và GEORGE A HOCKHAM, hai k s phòng thí nghi m Standard Telecommunication c a Anh xu t vi c dùng th y tinh truy n d n ánh sáng Nh ng do công ngh ch t o s i th y tinh th i ó còn h n

ch nên suy hao c a s i quá l n ( ~ 1000dB/Km)

- N m 1970 Hãng Corning Glass Works ch t o thành công s i quang lo i SI có suy hao nh h n 20dB/km b c sóng 633nm

- N m 1972 S i GI c ch t o v i suy hao 4dB/km

- N m 1983 S i n mode c xu t x ng t i M

- Ngày nay s i n mode c s d ng r ng rói suy hao c a lo i s i này ch kho ng 0,2dB/km b c súng 1550 nm

1.1.2 Cỏc thành ph n c b n c a h th ng thụng tin quang

th ng thụng tin quang, là h th ng thụng tin s d ng truy n d n tớn hi u

ng ỏnh sỏng, trong mụi tr ng là ch t n mụi g i là s i quang Cỏc thành ph n c

n c a h th ng thụng tin quang nh sau

Hỡnh 1.1 Cỏc thành ph n c b n c a h th ng thụng tin quang

Cỏc thành ph n bao g m:

- Ph n phỏt quang: Bao g m ngu n phỏt quang và cỏc m ch u khi n phỏt quang

- Ph n truy n d n (s i quang): Bao g m s i quang, cỏc b n i, b chia, b tỏch hay ghộp và b l p, trong ú s i quang c b c cỏp b o v là thành ph n quan tr ng nh t Ngoài vi c b o v cho s i quang trong quỏ trỡnh l p t và khai thỏc, trong ng cỏp cũn

cú th cú dõy d n ng c p ngu n cho cỏc tr m l p Cỏc b l p làm nhi m v khụi

ph c và khu ch i tớn hi u truy n d n trờn tuy n cỏp quang cú kho ng cỏch dài

Nguồn phát quang

M ch

u khi n

Trạm lặp

Bộ tách hoặc ghép quang

Tín hiệu

điện vào

phỏt quang

n i quang

chia quang

i quang

Khuyếch đại quang

thu quang

Khụi

ph c tớn hi u

Tỏch súng quang

Tín hiệu

điện ra

- Ph n thu quang: Bao g m b tách sóng quang, m ch khu ch i n và m ch khôi ph c tín hi u

phát tín hi u vào s i quang, ngu n ánh sáng c s d ng th ng ph i t ng thích v i lõi s i quang v kích th c Ngu n quang c s d ng là diode lazer LD và diode phát quang LED LED s d ng phát x ánh sáng t nhiên không ng pha vì v y

hi u qu a ánh sáng vào lõi s i quang th p Còn LD s d ng là ánh sáng ng pha nhân t o có kh n ng t o ra nh ng tia sáng m nh h p có c ng l n vì v y hi u qu

a ánh sáng vào s i quang cao vì v y nó s d ng cho h th ng thông tin có dung

ng l n và t c cao Tín hi u quang phát ra t LD ho c LED có tham s bi n i

ng ng v i bi n i tín hi u n u vào Tín hi u n u vào có th là t ng t

ho c s thi t b phát quang s th c hi n bi n i tín hi u n u vào thành tín hi u quang t ng ng b ng cách bi n i dòng vào qua các ngu n phát quang Công su t quang ra ph thu c vào s bi n i c ng tín hi u quang, b c sóng ánh c a ngu n phát quang ph thu c ch y u vào v t li u ch t o ph n t phát Trong vùng

800 n 900 nm, các ngu n quang th ng ch t o t h p kim GaAlAs T i vùng

c sóng 1100 n 1600 nm, các ngu n quang ch t o t h p kim InGaAsP

Hình 1.2 Suy hao s i quang theo b c sóng

Tín hi u quang sau khi c u ch ph n phát quang s c lan truy n

c theo s i quang Trong quá trình truy n d n, tín hi u quang có th b suy hao

và méo d ng qua các b ghép n i, m i hàn s i do các hi u ng tán x , h p th và tán s c dài truy n d n ph thu c m c suy hao s i quang theo b c sóng Suy hao c a s i quang là m t hàm theo b c sóng Công ngh u tiên ch m i s

ng b ng t n có b c sóng 800 n 900 nm, vì t i th i m ó trong vùng b c sóng này, s i quang có suy hao nh nh t, các ngu n ánh sáng và photodiode có th

ho t ng t i b c sóng này Vùng b c sóng này c g i là vùng c a s th nh t

có h s tán s c l n T nh ng n m 1980 b ng cách làm gi m s t p trung c a các ion hydroxyl và không tinh khi t c a các ion kim lo i trong nguyên li u s i quang

Các nhà s n xu t có kh n ng ch t o s i quang có m c suy hao th p trong vùng b c sóng t 1100 n 1600 nm Vùng b c sóng này chia thành hai vùng c a s : Vùng

a s th hai có b c sóng trung tâm là 1300nm, và vùng c a s th ba có b c sóng trung tâm là 1550nm Vùng c a s th hai có b c sóng t 1280 n 1340 nm,

là vùng c a s quan tr ng nh t, có h s suy hao: = 0,5dB/km, h s tán s c nh : TS

= 3,5÷5 ps/km.nm.Vùng c s th ba có suy hao nh nh t, t i b c sóng 1550nm, h suy hao: 0,25dB/km Cùng v i s phát tri n c a công ngh ch t o s i n mode truy n b c sóng 1550 nm có suy hao 0.14dB/km Nguyên li u chính ch

o s i quang là SiO2 , nguyên li u này r t s n và r vì có trong cát th ng Chi phí

n xu t s i quang phát sinh ch y u khâu t o th y tinh tinh khi t t nguyên li u thô Vi c l p t s i quang r t a d ng, có th treo, i trong ng d n, th d i n c hay chôn tr c ti p d i t

Khi kho ng cách truy n d n dài, tín hi u quang s b suy gi m nhi u thì c n

ph i t thêm các tr m l p quang khu ch i tín hi u và bù l i ph n tín hi u ã b suy hao Tr m l p bao g m các thi t b thu, bi n i quang / n, khu ch i n và phát l i quang vào ng truy n ti p theo Các tr m l p có th c thay th b ng các b khu ch i quang

Các b tách sóng quang ti p nh n tín hi u quang, tách l y tín hi u thu c t phía phát, bi n i thành tín hi u n B tách sóng quang ph i áp ng c các yêu c u v c tính r t cao do tín hi u quang th ng b suy gi m và méo d ng khi t i

u cu i c a s i cáp quang M t trong nh ng yêu c u hàng u là nh y quang

nh y quang là công su t quang nh nh t có th thu c m t t c truy n d n nào

ó ng v i t l l i BER cho phép Ngoài ra b thu quang ph i có t p âm t i thi u i

i h th ng và có r ng b ng t n xác nh d li u mong mu n

Hai linh ki n tách sóng quang c s d ng ch y u trong tuy n truy n d n quang là tách sóng quang bán d n l ai PIN và APD C hai lo i này u có hi u su t làm vi c cao và t c chuy n i nhanh Khi kho ng cách try n d n ng n, t c

th p (m ng thuê bao, m ng n i h t) thì u phát s d ng LED u thu s d ng PIN, khi kho ng cách truy n d n l n t c cao (m ng ng tr c) thì phía phát s d ng

LD còn u thu s d ng APD B tách sóng quang ph i áp ng c các yêu c u v

c tính r t cao do tín hi u quang th ng b suy gi m và méo d ng khi t i u cu i

a s i cáp quang M t trong nh ng yêu c u hàng u là ph i có áp ng cao hay

nh y c a kho ng b c sóng phát c a ngu n quang c s d ng, có t p âm t i thi u

i v i h th ng, và có r ng b ng t n x lý t c mong mu n, b tách sóng quang ph i không nh y c m v i s thay i c a nhi t

Do s i quang là ch t n môi nên không c m ng v i các sóng n t , và sóng

vô tuy n trong không khí vì v y có ch t l ng tín hi u r t cao, cho phép ng cáp quang i cùng v i ng dây n công nghi p vì v y có th gi m c chi phí xây

ng

i quang nh nh thu n ti n cho vi c thi công l p t nh ng n i yêu c u kích

th c nh , v tinh, tàu, máy bay

V t li u s n xu t s i quang nh : nh a, thu tinh, silicat s n có và r ti n nên giá thành s i quang r

Do s i quang nh l i c làm t thu tinh, th ch anh, vì v y ph i hàn n i r t

ph c t p nên ph s d ng các lo i máy n i r t t ti n

Do s i quang không d n n nên vi c c p ngu n cho tr m l p r t ph c t p, vì

y ph i s d ng các lo i cáp kim lo i c p ngu n riêng

CH NG 2

2.1 Gi i thi u

Ngày nay, d ch v thông tin t ng tr ng nhanh chóng thích ng v i s t ng

tr ng không ng ng c a dung l ng truy n d n thông tin và tho mãn yêu c u v tính linh ho t c a s thay i m ng, ã xu t hi n các công ngh ghép kênh nh công ngh ghép kênh phân chia theo t n s quang OFDM, công ngh ghép kênh quang phân chia theo th i gian OTDM, công ngh ghép kênh theo b c sóng WDM

th ng WDM d a trên c s ti m n ng b ng t n c a s i quang mang i nhi u b c sóng ánh sáng khác nhau, u thi t y u là vi c truy n ng th i nhi u

c sóng cùng m t lúc này không gây nhi u l n nhau M i b c sóng i di n cho

t kênh quang trong s i quang Công ngh WDM phát tri n theo xu h ng mà s riêng r b c sóng c a kênh có th là m t ph n r t nh c a 1 nm hay 10-9 m, u này

n n các h th ng ghép kênh theo b c sóng m t cao (DWDM) Các thành

ph n thi t b tr c kia ch có kh n ng x lý t 4 n 16 kênh, m i kênh h tr lu ng

li u ng b t c 2,5Gbit/s cho tín hi u m ng quang phân c p s ng b (SDH/SONET: Sychronouns Digital Hierarchy/ Sychronouns Optical Network - c p

ng b / m ng quang ng b ) Các nhà cung c p DWDM (Density Wavelength Division Multiplexer) ã s m phát tri n các thi t b nh m h tr cho vi c truy n nhi u h n các kênh quang Các h th ng v i hàng tr m kênh gi ây ã s n sàng

c a vào s d ng, cung c p m t t c d li u k t h p hàng tr m Gbit/s và ti n

i t t c Tbit/s truy n trên m t s i n Có hai hình th c c u thành h th ng WDM ó là:

Truy n d n hai chi u trên m t s i và truy n d n hai chi u trên hai s i

Ghép kênh theo b c sóng WDM (Wavelength Division Multiplexing ) là công ngh “ trong m t s i quang truy n d n nhi u tín hi u quang v i nhi u b c sóng khác nhau” u phát, nhi u tín hi u quang có b c sóng khác nhau c t h p l i (ghép kênh) truy n i trên m t s i quang u thu, tín hi u t h p ó c phân

gi i ra (tách kênh), khôi ph c l i tín hi u g c r i a vào các u cu i khác nhau

2.2.2 Nguyên lý c b n c a WDM

Do các ngu n phát quang có r ng ph khá h p, các h th ng thông tin cáp s i quang th ng ch s d ng ph n r t nh b ng t n truy n d n c a s i quang t n

ng b ng thông, ng i ta ã ti n hành ghép các lu ng ánh sáng có b c sóng khác nhau và truy n i trên m t s i quang V lý thuy t, có th truy n m t dung l ng r t

n trên m t s i quang t nhi u ngu n phát quang khác nhau ho t ng các b c sóng khác nhau phía thu có th thu c các tín hi u quang riêng bi t nh quá trình

c truy n d c theo s i t i phía thu Các b tách sóng quang khác nhau phía u thu s nh n l i các lu ng tín hi u v i các b c sóng riêng r này sau khi chúng qua b

gi i ghép b c sóng Nguyên lý c b n c a ghép b c sóng quang n h ng có th minh ho nh hình 2.1

Hình 2.1 S kh i h th ng quang WDM

phía phát, các thi t b ghép kênh ph i có suy hao nh t m i ngu n quang t i u ra

a b ghép kênh phía thu các b tách sóng quang ph i nh y v i r ng c a các

c sóng quang Khi th c hi n tách kênh c n ph i th c hi n cách ly kênh quang th t t t

i các b c sóng b ng cách thi t k các b gi i ghép kênh th t chính xác, các b l c quang n u c s d ng ph i có b c sóng c t chính xác, d i làm vi c th t n nh

Có 2 ph ng án thi t l p h th ng truy n d n s d ng ghép b c sóng quang (nh hình 2.2 và hình 2.3) Bao g m:

th ng ghép b c sóng theo 1 h ng (hình 2.2): thi t b ghép b c sóng

c dùng k t h p các b c sóng quang t các ngu n quang laser diode (LD)

ho c LED khác nhau; sau ó các tín hi u a b c sóng này c i truy n trên cùng

t s i và t i u thu, thi t b tách b c sóng quang s tách các b c sóng này tr c khi a vào các b thu quang th c hi n bi n i v tín hi u n

S i d n quang

DE

M

U X

th ng ghép b c sóng theo 2 h ng (hình 2.3): tín hi u c truy n i theo

1 h ng t i b c sóng 1, 2, , N và h ng ng c l i theo các b c sóng ,1, ,2,

,

N, trên cùng m t s i quang

Truy n d n hai chi u trên hai s i

th ng WDM truy n d n hai chi u trên hai s i là: t t c kênh quang cùng trên

t s i quang truy n d n theo cùng m t chi u (nh hình 2.4), u phát các tín hi u

có b c sóng quang khác nhau và ã c u ch 1, 2 , , n thông qua b ghép kênh t h p l i v i nhau, và truy n d n m t chi u trên m t s i quang Vì các tín hi u

c mang thông qua các b c sóng khác nhau, do ó s không l n l n u thu, tách kênh quang tách các tín hi u có b c sóng khác nhau, hoàn thành truy n d n tín hi u quang nhi u kênh chi u ng c l i truy n d n qua m t s i quang khác, nguyên lý gi ng nh trên

Truy n d n hai chi u trên m t s i

th ng WDM truy n d n hai chi u trên m t s i là: h ng i, các kênh quang t ng ng v i các b c sóng 1, 2, , n qua b ghép/tách kênh c t h p

i v i nhau truy n d n trên m t s i C ng s i quang ó, h ng v các b c sóng

n+1, n+2, , 2n c truy n d n theo chi u ng c l i (xem hình 2.5) Nói cách khác ta dùng các b c sóng tách r i thông tin hai chi u (song công)

Hình 2.2 S truy n d n hai chi u trên hai s i quang

th ng WDM hai chi u trên hai s i c ng d ng và phát tri n t ng i

ng rãi H th ng WDM hai chi u trên m t s i thì yêu c u phát tri n và ng d ng cao h n, òi h i yêu c u k thu t c c k nghiêm ng t phía phát, các thi t b ghép kênh ph i có suy hao nh t m i ngu n quang t i u ra c a b ghép kênh phía thu, các b tách sóng quang ph i nh y v i d i r ng c a các b c sóng quang Khi

th c hi n tách kênh c n ph i cách ly kênh quang th t t t v i các b c sóng khác b ng cách thi t k các b tách kênh th t chính xác, các b l c quang n u c s d ng

ph i có b c sóng c t chính xác, d i làm vi c n nh

th ng WDM c thi t k ph i gi m t i a các hi u ng có th gây ra suy hao truy n d n Ngoài vi c m b o suy hao xen c a các thi t b th p, c n ph i t i chi u trên m t s i, do ó h th ng này có kh n ng ít c l a ch n khi thi t k tuy n thi u hoá thành ph n công su t có th gây ra ph n x t i các ph n t ghép, ho c t i các

m ghép n i các module, các m i hàn , b i chúng có th làm gia t ng v n xuyên kênh gi a các b c sóng, d n n làm suy gi m nghiêm tr ng t s S/N c a h th ng Các hi u ng trên c bi t nghiêm tr ng i v i h th ng WDM truy n d n hai

m t m c nào ó, n gi n ta có th xem xét b tách b c sóng nh b ghép b c sóng ch b ng cách i chi u tín hi u ánh sáng Nh v y hi u n gi n, t

“b ghép - multiplexer” trong tr ng h p này th ng c s d ng d ng chung xét cho c b ghép và b tách; lo i tr tr ng h p c n thi t ph i phân bi t hai thi t b

ho c hai ch c n ng Ng i ta chia lo i thi t b OWDM làm ba lo i: Các b ghép (MUX), các b tách (DEMUX) và các b ghép/tách h n h p (MUX-DEMUX) Các MUX và DEMUX c s d ng trong các ph ng án truy n d n theo m t h ng, còn lo i th ba MUX-DEMUX c s d ng cho các ph ng án truy n d n theo hai

ng Hình 2.6 mô t thi t b ghép/tách h n h p

Hình 2.3 S truy n d n hai chi u trên m t s i quang

2.3 Các linh ki n trong h th ng WDM

Các linh ki n c s d ng trong các m ng quang hi n i bao g m các b ghép/tách (couplers), b phát laser (lasers), b tách quang (photodetectors), b khu ch i quang (optical amplifiers), b chuy n m ch quang (optical switches), b

c (filters) và b ghép/tách kênh (multiplexers)

c ch t o b ng cách t 2 s i quang c nh nhau, sau ó v a nung ch y chúng

t h p v i nhau v a kéo dãn ra t o thành m t vùng ghép (coupling region) M t coupler 2 x 2 c tr ng b i t s ghép (0< <1) là t l công su t ánh sáng ngõ vào

1 n ngõ ra 1 so v i t ng công su t ánh sáng vào ngõ vào 1 Ph n t l 1- công su t ánh sáng còn l i c a ngõ vào 1 s c truy n n ngõ ra 2 Hình 2.5 là m t coupler FBT 2 x 2 có h ng

Hình 2.4 Mô t thi t b ghép/tách h n h p (MUX – DEMUX)

Hình 2.5 C u t o Coupler FBT 2x2

Khi hai s i quang c t c nh nhau, ánh sáng s c ghép t s i này sang

i kia và ng c l i Ðó là do quá trình truy n m t ánh sáng trên s i quang qua vùng ghép s khác so v i truy n trên s i quang n Khi ó, toàn b ánh sáng thu c m t

i quang s c ghép hoàn toàn sang s i quang ghép v i nó, ph n ánh sáng này l i

ti p t c c ghép ng c tr l i sang s i quang sang u theo m t chu kì tu n hoàn khép kín K t qu ta có c ng tr ng n t u ra c a m ghép E , E c tính theo c ng tr ng n t u vào E , E theo công th c:

trong ó:

là h s pha c a s truy n ánh sáng trong s i quang

là H s ghép ph thu c vào chi u r ng c a s i quang, chi t su t c a lõi s i và

n kho ng cách g n nhau c a hai s i quang khi th c hi n nung ch y

ng d ng

Coupler là linh ki n quang linh ho t và có th cho nhi u ng d ng khác nhau:B coupler v i t s ghép 1 c dùng trích m t ph n nh tín hi u quang,

ph c v cho m c ích giám sát

Coupler còn là b ph n c b n t o nên các thành ph n quang khác, ch ng

n nh : các b chuy n m ch t nh, các b u ch , b giao thoa Mach-Zehnder MZI MZI có th c ch t o ho t ng nh b l c, MUX/DEMUX, chuy n m ch

và b chuy n i b c sóng

Th c hi n ghép/tách b c sóng trên s i quang Nh u ch nh chi u dài ghép thích h p khi ch t o, coupler 2 x 2 ghép 50:50 phân b công su t ánh sáng t m t

u vào ra làm 2 ph n b ng nhau 2 ngõ ra Coupler này còn c g i là coupler 3

dB, ng d ng ph bi n nh t T coupler 3 dB, có th t o nên b coupler n x n ghép n tín hi u khác nhau vào m t s i quang

(2.1)

ng t nh b Isolator nh ng nó th ng có nhi u c ng, th ng là 3 ho c 4 c a Chính vì s t ng ng gi a hai lo i thi t b , ta s ch trình bày ho t ng c a b Isolator mà thôi

Hình 2.6 (a) S kh i b circulator 3 c a (b) S kh i c a b circulator 4 c a

Ti p theo là b phân c c, b này th c hi n ch c n ng ch cho sóng phân c c 450

i qua Nh v y, b Isolator ta xét ch cho phép sóng phân c c d c i qua theo chi u trái sang ph i Trong tr ng h p sóng ph n x theo chi u ng c l i, n u sóng qua

c b phân c c th hai, qua ti p theo b quay pha Faraday, thì c ng không th qua

c b phân c c th nh t (do lúc này sóng phân c c ngang).Trên th c t thì sóng truy n trong s i quang luôn là s k t h p tuy n tính c a các tr ng

thái phân c c ngang và d c nên thi t k b Isolator ph c t p h n Mô hình thu nh

c trình bày trong hình 2.6 (b) Ánh sáng truy n trong s i quang v i tr ng thái phân c c b t kì c a n b tách/ghép tr ng thái phân c c SWP (Spatial Walk-off Polarizer), tách thành hai dòng tín hi u phân c c d c và ngang theo hai ng c

p nhau Ti p theo, n b quay pha Faraday, quay pha 45o theo chi u kim ng h

t ph ng /2 (Half-wave plate) th c hi n quay pha 45o theo chi u kim ng h i

i tín hi u truy n t trái sang ph i, quay pha 45o theo chi u ng c kim ng h theo chi u truy n ng c l i Cu i cùng, tín hi u hai nhánh c k t h p l i nh b SWP

th hai N u theo chi u ng c l i, hai b SWP s kh l n nhau Ánh sáng truy n qua SWP th hai, qua b quay pha Faraday s không th k t h p l i c t i b SWP

th nh t

ng d ng

Isolator và Circulator có nh ng ng d ng sau:

Isolator th ng ng tr c u ra b khu ch i quang ho c ngu n phát laser ng n ánh sáng ph n x ng c tr l i thi t b gây nhi u và có th làm h thi t b

Circulator c dùng nh m t b ph n ch t o ph n t xen r t quang OADM

u ch nh kênh b c sóng ho t ng, ng i ta chia b l c làm hai lo i: b l c c

nh (fixed filter) và b l c u ch nh c (tunable filter) Hình 2.7 là s kh i b

c c nh và b l c u ch nh c

l c t t ph i có giá tr suy hao xen IL th p

l c ph i không ph thu c nhi u vào tr ng thái phân c c c a tín hi u a vào

i thông ho t ng c a b l c ph i không nh y c m v i s thay i nhi t

c a môi tr ng B l c ph i m b o trong kho ng nhi t ho t ng (th ng là kho ng 100o C) d ch d i thông ho t ng ph i không v t quá kho ng cách gi a hai kênh b c sóng ho t ng g n nh t

Khi ng d ng ghép n i ti p nhi u b l c trong h th ng WDM, b ng thông ho t ng s b thu h p l i Ð h n ch t i a u này, các b l c ph i có hàm truy n t trong kho ng b c sóng ho t ng là b ng ph ng

Hàm truy n t c a b l c ph i có d c l n tránh giao nhau ph n

t c a hai b c sóng lân c n, gây xuyên nhi u gi a các kênh

Gi m chi phí s n xu t V n này l i ph thu c vào công ngh ch t o Tuy nhiên, khi v n này t lên hàng u thì ta s có hai l a ch n Th nh t là dùng công ngh ng d n sóng, cho phép s n xu t trên nh ng vi m ch tích h p quang (bù

i ho t ng ph thu c vào tr ng thái phân c c c a sóng quang) Th hai là dùng công ngh s n xu t các thi t b thu n quang, tuy khó kh n trong tích h p m ch nh ng

có nhi u u m là: không ph thu c vào tr ng thái phân c c c a sóng quang, ghép sóng t s i quang vào thi t b d dàng

Hình 2.8 (a) các thông s c tr ng c a b l c (b) g n sóng c a b l c

Thông s c b n

Hình 2.8 minh h a các c tính c tr ng cho m t b l c, các c tính ó c nh ngh a nh sau:

c sóng trung tâm: ph i là b c sóng tuân theo tiêu chu n ITU-T

r ng b ng thông (Pass Bandwidth): là r ng c a hàm truy n t t i

c suy hao xen cách nh 0.5 dB Trong m t s tr ng h p, ng i ta còn có th xét

ng thông i qua 1 dB, 3dB Ð c tính này r t quan tr ng vì laser trong tr ng h p không lí t ng ch phát tín hi u có b c sóng dao ng nh t nh so v i b c sóng trung tâm c qui nh theo chu n ITU-T

r ng b ng ch n (Stop Bandwidth): là r ng c a hàm truy n t t i

c suy hao xen cách nh 20 dB D i ch n c a b l c ph i càng nh càng t t tránh hi n t ng xuyên nhi u gi a các kênh

cách li (Isolation): ch công su t c a m t kênh b c sóng xuyên nhi u sang các kênh b c sóng lân c n

g n sóng (Ripple): là chênh l ch nh- nh trong ph m vi m t kênh

c sóng

s s d ng b ng thông BUF (Bandwidth-utilization Factor): là t s c a

r ng kênh truy n LW (Linewidth) c a ánh sáng c truy n i so v i ánh sáng

ph n x t i m t m c suy hao xác nh B l c lí t ng ph i có BUF = 1 Trên th c t , khi IL = -25 dB thì BUF 0.4 N u b l c thu c lo i có th u ch nh b c sóng

Th i gian u ch nh: Th i gian u ch nh gi a các kênh b c sóng

ho t ng khác nhau

T l nén biên SSR (Sidelobe Suppression Ratio): là kho ng cách gi a giá

tr công su t nh so v i giá tr công su t l n nh t biên

kh i b MUX/DEMUX cho trong hình 2.9 (a) và (b)

Hình 2.9 B tách/ghép b c sóng quang (a) S kh i b ghép kênh b c sóng (MUX) (b) S kh i b tách kênh b c sóng (DEMUX) Các thông s c tr ng b

MUX/DEMUX

c tính

MUX/DEMUX th ng c mô t theo nh ng thông s sau:

Suy hao xen (Insertion Loss): ã mô t ph n coupler

l ng kênh x lý: là s l ng kênh b c sóng u vào và u ra c a ghép/tách kênh Thông s này c tr ng cho dung l ng c a thi t b

c sóng trung tâm: Các b c sóng trung tâm ph i tuân theo chu n c a ITU-T m b o v n t ng thích

ng thông: là r ng ph (linewidth) c a kênh b c sóng trên th c t

ng thông th ng c tính là r ng c a hàm truy n t công su t các m c cách nh 1dB, 3dB, 20dB

Giá tr l n nh t suy hao xen: c tính là kho ng cách nh nh t gi a nh

a hàm truy n t công su t c a m t kênh b c sóng nào ó so v i m c IL=0 (dB) (minh h a trên 2.9 (c))

chênh l ch suy hao xen vào gi a các kênh: c tính là hi u c a giá tr

n nh t và nh nh t suy hao xen vào gi a các kênh b c sóng

Công ngh ghép kênh theo b c sóng c a vào s d ng ã tho mãn c

ph n nào v v n trao i thông tin c a con ng i, m c dù v y không có h th ng nào t c t t c các yêu t Công ngh ghép kênh theo b c sóng c ng không ngo i l , chúng c ng có nh ng u và nh c m sau

n d ng tài nguyên r t r ng c a s i quang

Th c hi n truy n d n hai chi u trên m t s i quang

Nhi u ng d ng

Ti t ki m u t cho ng dây

Gi m yêu c u siêu cao t c i v i linh ki n

Tính linh ho t, tính tinh t và tin c y cao

t trong các y u t quan tr ng c n ph i xem xét là h th ng s s d ng bao nhiêu kênh và s kênh c c i có th s d ng là bao nhiêu S kênh c c i c a h

u g i là kho ng cách gi a các kênh, ta có:

Nh v y, t i b c sóng = 1550 nm, v i = 35 nm xét i v i riêng b ng C thì

ta s có f = 4,37.1012 Hz = 4370 GHz Gi s t c truy n d n c a t ng kênh là

2,5 GHz, theo nh lý Nyquist, ph c s c a tín hi u là 2.2,5 = 5 GHz Khi ó s kênh

c sóng c c i có th t c là N = f /5 = 874 kênh trong d i b ng t n c a b khu ch i quang (OFA) ây là s kênh c c i tính theo lý thuy t i v i b ng C Tuy nhiên v i m t kênh càng l n òi h i các thành ph n quang trên tuy n ph i có

ch t l ng càng cao tránh xuyên âm gi a các kênh này c n ph i có các ngu n phát quang r t n nh và các b thu quang có ch n l c b c sóng cao, b t k s d ch

n nào c a ngu n phát c ng có th làm giãn ph sang kênh lân c n

n s trung tâm danh nh là t n s t ng ng v i m i kênh quang trong h th ng ghép kênh quang m b o tính t ng thích gi a các h thóng th ng WDM khác nhau, c n ph i chu n hoá t n s trung tâm c a các kênh, ITU-T a ra quy nh v kho ng cách t i thi u gi a các kênh là 100 GHz (x p x b ng 0,8 nm) v i t n s chu n

là 193,1 THz (m c dù ã a ra các s n ph m mà kho ng cách gi a các kênh là 50 GHz, song các s n ph m th ng m i v n ch y u theo quy nh c a ITU-T ã nêu) Trong m t h th ng WDM s l ng b c sóng không th quá nhi u, b i vì u khi n và giám sát i v i các b c sóng này là m t v n ph c t p, có th quy nh tr

l n nh t i v i s l ng b c sóng c a h th ng t góc kinh t và công ngh

t c các b c sóng u ph i n m ph n t ng i b ng ph ng trên ng cong t ng ích c a b khu ch i quang, cho h s t ng ích c a các kênh khi i qua b khu ch

i quang là g n nh nhau, u này ti n l i cho thi t k h th ng i v i b khu ch

i s i quang pha tr n erbium, ph n t ng i b ng ph ng c a ng cong t ng ích là

1540 nm n 1560 nm M t h th ng WDM 16 kênh và 8 kênh trên th c t có b ng phân ph i kênh nh d i ây:

ng 2.1 T n s trung tâm c a h th ng WDM có 16 kênh và 8 kênh

c sóng và n nh b c sóng; th hai là ph ng pháp u khi n ph n h i thông qua vi c giám sát b c sóng tín hi u quang u ra, d a vào s chênh l ch tr s gi a

n áp u ra và n áp tham kh o tiêu chu n u khi n nhi t c a b kích quang, hình thành k t c u khép kín ch t vào b c sóng trung tâm

Vi c ch n r ng ph c a ngu n phát nh m m b o cho các kênh ho t ng

t cách c l p v i nhau hay nó cách khác là tránh hi n t ng ch ng ph phía thu

gi a các kênh lân c n B ng thông c a s i quang r t r ng nên s l ng kênh ghép c

t l n ( c hai c a s truy n d n) Tuy nhiên, trong th c t các h th ng WDM

th ng i li n v i các b khu ch i quang s i, làm vi c ch vùng c a s 1550 nm, nên b ng t n c a h th ng WDM b gi i h n b i b ng t n c a b khu ch i (t 1530

nm n 1565 nm cho b ng C; t 1570 n 1603 nm cho b ng L) Nh v y m t v n

t ra khi ghép là kho ng cách ghép gi a các b c sóng ph i tho mãn c yêu c u tránh ch ng ph c a các kênh lân c n phía thu, kho ng cách này ph thu c vào

ng ph c a ngu n phát, ph thu c vào các nh h ng nh : tán s c s i, các hi u ng phi tuy n

Có th xem h th ng WDM nh là s x p ch ng c a các h th ng truy n d n

n kênh khi kho ng cách gi a các kênh l n và công su t phát h p lý M i quan

gi a ph c a tín hi u phía thu v i ph c a tín hi u phía phát c th hi n b i tham s c tr ng cho s giãn ph , ký ki u là ; r ng b ng t n tín hi u truy n d n

2.5.3 Xuyên nhi u gi a các kênh

thu, chính vì v y có nh h ng l n n ch t l ng c a h th ng WDM Có th chia

ra làm hai lo i xuyên nhi u chính sau ây:

Xuyên nhi u tuy n tính: do c tính không lý t ng c a các thi t b tách kênh, m c xuyên nhi u này ch y u ph thu c vào ki u thi t b tách kênh c s

ng c ng nh kho ng cách gi a các kênh

Xuyên nhi u phi tuy n: ch y u do các hi u ng phi tuy n c a s i quang gây nên

2.5.4 Suy hao qu công su t c a h th ng WDM

Trong b t k h th ng s nào thì v n quan tr ng là ph i m b o c t s tín hi u trên t p âm (S/N) sao cho u thu có th thu c tín hi u v i m t m c BER cho phép Gi s máy phát phát tín hi u i t i phía thu v i m t m c công su t Pph

nh t nh, công su t c a tín hi u s b suy gi m d n trên ng truy n d n do r t nhi u nguyên nhân nh : suy hao do b n thân s i quang gây ra, suy hao do các thành

ph n quang th ng c ly truy n d n càng dài thì công su t tín hi u b suy hao càng nhi u, n u suy hao quá l n làm cho công su t tín hi u n c máy thu nh h n công su t ng ng thu nh nh t (Pthu min) cho phép thì thông tin truy n i s b m t

máy thu thu c thông tin thì công su t tín hi u n máy thu ph i n m trong d i công su t c a máy thu

Pmáy phát = Pphát + Pd tr (2.5) Pthu min < P phát - Pt ng suy hao < Pthu max (2,6)

Nh v y m b o c thông tin thì công su t phát ph i càng l n khi c ly truy n d n càng l n kh c ph c u này ng i ta s d ng b l p tín hi u trên

ng truy n Tr c ây khi ch a có b khu ch i quang, suy hao tín hi u trên

ng truy n s c bù l i thông qua vi c s d ng các tr m l p n 3R, quá trình này c th c hi n t ng i ph c t p u tiên, ph i tách t t c các kênh (nh thi t DEMUX), bi n i các kênh tín hi u quang này thành các kênh tín hi u n, th c

hi n khu ch i t ng kênh, bi n i t ng kênh tr l i tín hi u quang, sau ó m i th c

hi n ghép các kênh tín hi u quang này l i v i nhau (nh thi t b MUX), u này làm cho vi c tính toán, thi t k tuy n thông tin quang g p nhi u khó kh n

Vi c s d ng các tr m l p n 3R không nh ng làm cho s l ng thi t b trên tuy n t ng lên mà còn làm gi m qu công su t c a h th ng (do suy hao xen c a các thi t b tách/ ghép b c sóng là t ng i l n) Tuy nhiên, khi b khu ch i quang

i EDFA ra i, vi c m b o qu công su t quang cho h th ng không còn khó

kh n n a, nó làm gi m b t s tr m l p trên tuy n r t nhi u, v i kh n ng khu ch i

ch kho ng 928 km, n u t c d t ng lên 10 Gbit/s thì c ly truy n d n b h n ch

ch còn 58 km B n ch t c a tán s c là s giãn r ng xung tín hi u khi truy n d n trên

i quang Tán s c t ng c ng bao g m: tán s c mode, tán s c v t li u, và tán s c d n sóng:

- Tán s c mode: ch ph thu c vào kích th c s i, c bi t là ng kính lõi c a s i, tán s c mode t n t i các s i a mode vì các mode trong s i này lan

truy n theo các ng i khác nhau, có c ly ng truy n khác nhau và do ó th i gian lan truy n gi a các mode khác nhau

ng 2.2 C ly b h n ch b i tán s c khi không có tr m l p (tr s lý thuy t)

c

1550 nm (G.652)

1550 nm (G.655)

1310 nm (G.652)

ng trong lõi, còn 20% n ng l ng ánh sáng truy n trong v s i nhanh h n n ng

ng truy n trong lõi Tán s c d n sóng ph thu c vào h ng s lan truy n ( là hàm c a a/ , v i a là bán k nh lõi s i) Tán s c d n sóng th ng c b qua trong

i a mode nh ng l i c n c quan tâm s i n mode

Các ph ng pháp chính có th s d ng gi m b t nh h ng c a tán s c là làm h p r ng ph ngu n phát ho c s d ng m t s ph ng pháp bù tán s c nh :

Có m t lo i tán s c mà th ng c b qua i v i các h th ng t c th p,

nh ng i v i các h th ng t c cao thì c n ph i quan tâm n nh h ng c a nó,

ó là tán s c mode phân c c Khái ni m tán s c mode phân c c nh sau:

Tán s c mode phân c c PMD (Polarization Mode Dispersion) là m t thu c tính

b n c a s i quang n mode và các thành ph n h p thành, trong ó n ng l ng tín

hi u c a b t k b c sóng nào c ng c phân tích thành hai mode phân c c tr c giao có v n t c truy n khác nhau Do v n t c c a hai mode chênh l ch nhau nên th i gian truy n qua cùng m t kho ng cách là khác nhau và c g i là s tr nhóm DGD (Differential Group Delay) Tán s c mode phân c s làm dãn r ng xung tín

hi u, gây nên suy gi m dung l ng truy n d n V ph ng di n này nh h ng c a tán s c mode phân c c c ng gi ng nh nh h ng c a các tán s c khác Tuy nhiên,

có m t m khác bi t l n ó là: các tán s c khác là m t hi n t ng t ng i n nh trong khi ó, tán s c mode phân c c trong s i n mode b t c b c sóng nào c ng

là không n nh Nguyên nhân là do c u trúc không hoàn h o c a s i quang c ng

nh các thành ph n quang h p thành, nên có s khác bi t v chi t su t i v i c p

tr ng thái phân c c tr c giao, s khác bi t này c g i là s l ng chi t S khác

bi t chi t su t s sinh ra l ch th i gian truy n sóng gi a hai mode phân c c Trong s i

n mode, hi n t ng này b t ngu n t s không tròn c a lõi s i quang S l ng chi t còn sinh ra do s u n cong c a s i, s u n cong làm thay i m t phân t

u c u trúc s i, làm cho h s khúc x m t i x ng Tuy nhiên l ng chi t u n cong không ph i là nguyên nhân ch y u sinh ra tán s c mode phân c c

i v i h th ng thông tin s i quang, công su t quang không l n, s i quang có tính n ng truy n d n tuy n tính, sau khi dùng EDFA, công su t quang t ng lên, trong

u ki n nh t nh s i quang s th hi n c tính truy n d n phi tuy n tính, h n ch

t l n tính n ng c a b khu ch i EDFA và h n ch c ly truy n d n dài không có

tr m l p Hi u ng phi tuy n c a s i quang ch y u do nh h ng c a hi u ng tán bao g m:

L là chi u dài tuy n

Công th c trên dùng tính toán m c công su t P0 mà t i ó hi u ng SRS nh

gi m i (do ã chuy n m t ph n n ng l ng cho các b c sóng l n) làm suy gi m h SNR, nh h ng n ch t l ng h th ng m b o suy gi m không nh h n 0,5 dB thì m c công su t c a t ng kênh ph i tho mãn:

f L N N

x P

eff

1

10 28 ,

Nh v y trong h th ng WDM hi u ng này làm h n ch s kênh, kho ng cách

gi a các kênh, công su t c a t ng kênh và t ng chi u dài c a h th ng H n n a, n u

nh b c sóng m i t o ra trùng v i kênh tín hi u thì hi u ng này còn gây xuyên nhi u gi a các kênh

Hi u ng SBS

Hi u ng SBS t ng t nh hi u ng SRS, t c là có m t ph n ánh sáng b tán

và b d ch t i b c sóng dài h n b c sóng t i, ánh sáng có b c sóng dài h n này

i là ánh sáng Stocke m khác nhau c a hai hi u ng này là dich t n x y ra trong hi u ng SBS nh h n d ch t n x y ra trong hi u ng SRS ( d ch t n trong

hi u ng SBS là kho ng 11 GHz t i b c sóng 1550 nm) Trong hi u ng SBS ch có

ph n ánh sáng b tán x theo chi u ng c l i (t c là ng c chi u v i chi u tín hi u)

i có th truy n i trong s i quang Vì v y trong h th ng WDM khi t t c các kênh cùng truy n theo m t h ng thì hi u ng SBS không gây xuyên nhi u gi a các kênh Trong t t c các hi u ng phi tuy n thì ng ng công su t x y ra hi u ng SBS là th p nh t, ch kho ng vài mW Tuy nhiên do hi u ng SBS gi m t l v i fB/ fLaser ( fB là b ng t n khu ch i Brillouin, fLaser là r ng ph c a laser)

và b ng t n khu ch i Brillouin là r t h p (ch kho ng 10 - 100 MHz) nên hi u ng này c ng khó x y ra Ch các ngu n phát có r ng ph r t h p thì m i b nh h ng

a hi u ng SBS Ng i ta tính toán c m c công su t ng ng i v i hi u ng SBS nh sau:

Pth = 21

B

P B eff

eff

v

v v gL

KA

trong ó:

g là h s khu ch i Brillouin