báo cáo chuyên đề wdm và phần mềm optisystem

Đáp ứng những nhu cầu này, công nghệ ghép kênh theo bước sóng quang WDM là một giải pháp hoàn hảo cho phép tận dụng hiệu quả băng thông cực lớn của sợi quang, nâng cao được dung lượng tr

LỜI NÓI ĐẦU

Chúng ta đang sống trong một nền kinh tế hết sức năng động và sáng tạo, đòi hỏi con người phải luôn luôn tìm tòi học hỏi và phát huy hết khả năng của mình Chính vì vậy nhu cầu trao đổi thông tin ngày càng lớn, với chất lượng dịch

vụ ngày càng cao Nhu cầu con người ngày càng tăng cao, đòi hỏi phải có một công nghệ mạng viễn thông tiến tiến Yêu cầu tốc độ truyền dẫn lớn, băng thông rộng, đa phương tiện, đáp ứng mọi nhu cầu trao đổi thông tin của con người

Đáp ứng những nhu cầu này, công nghệ ghép kênh theo bước sóng quang (WDM) là một giải pháp hoàn hảo cho phép tận dụng hiệu quả băng thông cực lớn của sợi quang, nâng cao được dung lượng truyền dẫn và làm giảm giá thành sản phẩm Sự phát triển này sẽ mang lại những ưu điểm vượt trội về chất lượng truyền dẫn cao, đặc biệt là băng thông rộng

Cấu trúc của bài báo cáo bao gồm 4 phần như sau:

Phần I: Giới thiệu chung về hệ thống thông tin quang WDM

Phần II: Khuếch đại quang EDFA

Phần III: Sợi quang G 652

Phần IV: Giới thiệu và tìm hiểu phần mềm mô phỏng OPTISYSTEM

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT.

AOTF Acousto Optic Turnable Filter Bộ lọc thanh quang có điều

chỉnh

Grating Multiplexer Bộ ghép kênh lưới quang dẫn sóng kiểu dàn

đồng bộ

DLE Dynamic Lightpath Establishment Thiết lập luồng quangDWDM Differential Wavelength

GMPLS Erbium doped fiber amplifer

GW Frequency Division Multiplexing

IP First Fit Wavelength First

ISDN Generalized Multiple Protocol

LCG Integrated service digital network

LSP Logical Connection Graph

DCA Arrayed - Wavelength

DEMUX Grating Multiplexer

Phần I: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM

I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ WDM

1 Định nghĩa

Một hệ thống truyền dẫn thông tin quang mà ở đó nhiều kênh bước sóng đượcghép lại và truyền chung trên nột đường truyền quang được gọi là hệ thống thông tinquang ghép kênh theo bước sóng (WDM – Wavelenght Division Multiplexing)

Trong điều kiện các dịch vụ truyền số liệu ngày càng tăng nhanh đặc biệt làInternet, truyền hình số, vệ tinh… và khi mà IP nổi lên như là nền tảng cho các dịch vụứng dụng trong tương lai, các nhà quản lý cung cấp dịch vụ truyền dẫn lúc này sẽ phảisuy nghĩ lại về hệ thống truyền dẫn truyền thống TDM (time division multiplexing), hệthống vốn tối ưu cho truyền thoại nhưng lại kém hiệu quả trong sử dụng băng thông

2 Các dải băng tần hoạt động trong WDM.

- O-band (Original band):Dải băng tần từ 1260 nm  1360 nm

- E-band (Extended band): Dải băng tần từ 1360 nm  1460 nm

- S-band (Short wavelength band)Dải băng tần từ 1460 nm  1530 nm

- C-band (Conventional band):Dải băng tần từ 1530 nm  1565 nm

- L-band (Long wavelength band):Dải băng tần từ 1565 nm  1625 nm

- U-band (Ultra-long wavelength band):Dải băng tần từ 1625 nm  1675 nm

II SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHỨC NĂNG CÁC KHỐI

1 Sơ đồ khối tổng quát

Ghép/tách tín hiệu: Ghép tín hiệu WDM là sự kết hợp một số nguồn sáng khácnhau thành một luồng tín hiệu ánh sáng tổng hợp để truyền dẫn qua sợi quang Táchtín hiệu WDM là sự phân chia luồng ánh sáng tổng hợp đó thành các tín hiệu ánh sángriêng rẽ tại mỗi cổng đầu ra bộ tách Hiện tại đã có các bộ tách/ghép tín hiệu WDMnhư: bộ lọc màng mỏng điện môi, cách tử Bragg sợi, cách tử nhiễu xạ, linh kiện quang

tổ hợp AWG, bộ lọc Fabry-Perot Khi xét đến các bộ tách/ghép WDM, ta phải xét cáctham số như: khoảng cách giữa các kênh, độ rộng băng tần của các kênh bước sóng,

bước sóng trung tâm của kênh, mức xuyên âm giữa các kênh, tính đồng đều của kênh,suy hao xen, suy hao phản xạ Bragg, xuyên âm đầu gần đầu xa

Truyền dẫn tín hiệu:

Quá trình truyền dẫn tín hiệu trong sợi quang chịu sự ảnh hưởng của nhiều yếu tố: suyhao sợi quang, tán sắc, các hiệu ứng phi tuyến, vấn đề liên quan đếnkhuếch đại tín hiệu Mỗi vấn đề kể trên đều phụ thuộc rất nhiều vào yếu tố sợi quang (loại sợi quang,chất lượng sợi )

Khuếch đại tín hiệu: Hệ thống WDM hiện tại chủ yếu sử dụng bộ khuếch đạiquang sợi EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) Tuy nhiên bộ khuếch đại Ramanhiện nay cũng đã được sử dụng trên thực tế Có ba chế độ khuếch đại: khuếch đại côngsuất, khuếch đại đường và tiền khuếch đại Khi dùng bộ khuếch đại EDFA cho hệthống WDM phải đảm bảo các yêu cầu sau:

Thu tín hiệu:

Thu tín hiệu trong các hệ thống WDM cũng sử dụng các bộ tách sóng quang

như trong hệ thống thông tin quang thông thường: PIN, APD

3 Phân loại hệ thống WDM:

- Gồm 2 loại: đơn hướng và song hướng

+ Về dung lượng: WDM song hướng < WDM đơn hướng, tuy vậy thì WDM đơnhướng lại đòi hỏi số lượng sợi quang gấp đôi so với WDM song hướng+ Về Thiết kế: rõ ràng hệ thống WDM song hướng đòi hỏi sự phức tạp hơn nhiều với

những vấn đề như sự chống xuyên nhiễu(do có nhiều bước sóng trên 1 sợi quang),đảm bảo định tuyến và phân bố bước sóng sao cho 2 chiều trên sợi quang không dùngchung 1 bước sóng (bước sóng chẵn lẽ, bước sóng theo băng …)+ Về việc giải quyết vấn đề khi có sự cố xảy ra ở hệ thống: với WDM song hướng thìkhi có bất kì sự cố gì xảy ra trên hệ thống, nó không cần đến cơ chế APS (automaticprotection switching) để chuyển mạch bảo vệ mà nó có thể tự hiểu đồng thời ở cả 2đầu hệ thống

+ Bộ khuếch đại quang EDFA ở hệ thống song hướng đơn giản hơn so với hệ thốngđơn hướng, nhưng do số bước sóng ở WDM song hướng =1/2 WDM đơn hướng nêncông suất khuếch đại ở đầu ra của hệ thống song hướng sẽ cao hơn hệ thống đơnhướng

=>Tính về độ tối ưu thì WDM song hướng hơn hẳn WDM đơn hướng Tuy nhiêntrong 1 số trường hợp ta vẫn chỉ có thể áp dụng hệ thống đơn hương vì 1 số đặc điểmtối ưu trong điều kiện hiện tại Ví dụ: Trong điều kiện khả năng xuyên nhiễu giữa cácbước sóng là rất cao, mà hệ thống đòi hỏi phải có dung lượng truyền dẫn lớn Lúc này

hệ thống WDM nhất là hệ thống ghép bước sóng có mật độ cao DWDM cần có nhữnglaser đơn mode tạo ra một mode dọc chính, còn lại các mode bên cần được loại bỏ.Laser đơn mode có nhiều loại, điển hình là laser hồi tiếp phân tán (DFB )và laser phản

xạ Bragg phân tán (DBR

2 Bộ thu

Bộ thu quang của hệ thống WDM cũng tương tự như bộ thu quang ở hệ thốngđơn kênh Chúng thực chất là các photodiode (PD), thực hiện chức năng cơ bản là biếnđổi tín hiệu quang thu được thành tín hiệu điện Bộ thu quang phải đảm bảo yêu cầu vềtốc độ lớn, độ nhạy thu cao và bước sóng hoạt động thích hợp Hai loại photodiodeđược sử dụng rộng rãi trong bộ thu quang là photodiode PIN và photodiode thác APD

3 Sợi quang

Các mạng quang đều sử dụng môi trường truyền dẫn là các sợi quang Sợiquang có đặc tính là suy hao và tán sắc thấp và là môi trường phi dẫn Sợi quang đơnmode chuẩn cũng như sợi dịch tán sắc, hoặc sợi tán sắc phẳng đã được ITU-T chuẩnhoá

4 Trạm lặp

Trạm lặp là bộ chuyển đổi tần số quang điện cơ bản bao gồm một bộ thu quang

và bộ phát quang Bộ thu quang chuyển đổi tín hiệu quang đầu vào thành tín hiệu điện

và được khuếch đại, sửa dạng xung, định thời lại Tín hiệu này sau đó được chuyểnthành tín hiệu quang nhờ laser phát

5 Bù tán sắc

Bên cạnh suy hao của sợi là một hiệu ứng tán sắc mà giới hạn chính của khoảngcách các trạm lặp trong tuyến thông tin quang Trễ nhóm là một hiệu ứng chính gây rabởi tán sắc Trong truyền dẫn quang hiệu ứng tán sắc tăng tuyến tính với độ dài và độrộng phổ nguồn quang và là nguyên nhân làm méo xung và nhiễu giữa các kí tự

6 Khuếch đại quang OA (EDFA)

Khuếch đại quang sợi pha Erbium là chìa khoá xây dựng nên hệ thống WDM

Hệ thống này có đặc tính: tính tăng ích cao, băng tần rộng, tạp âm thấp Đặc tính tăngích không có quan hệ với phân cực, trong suốt với tốc độ số và khuôn dạng Đây là cácđặc tính rất có lợi trong thông tin quang nói chung và WDM nói riêng Tăng ích đượctính toán như là tỷ số công suất ra trên công suất vào bộ khuếch đại Giá trị này xácđịnh trực tiếp suy hao tối đa cho phép giữa hai bộ EDFA liên tiếp Nó phụ thuộc vào

số kênh và độ dài của tuyến Trong các tuyến thực tế giá trị này biến đổi từ dưới 20 dBđến 30dB Công suất đầu ra của bộ khuếch đại khi đầu vào công suất cao Hiện nay đãđược thương mại hóa các bộ khuếch đại EDFA với dải đầu vào từ 13 – 17 dB cho đầu

ra công suất tới 30 dBm

7 Bộ lọc quang

Trong kỹ thuật WDM có nhiều loại bộ lọc quang được sử dụng, nhưng phổ biếnnhất là bộ lọc màng mỏng điện môi (TFF) TFF làm việc theo nguyên tắc phản xạ tínhiệu ở một dải phổ nào đó và cho phần dải phổ còn lại đi qua Bộ lọc này thuộc loại bộlọc bước sóng cố định Cấu trúc của nó gồm một khoang cộng hưởng bằng điện môitrong suốt, hai đầu khoang có các gương phản xạ được chiết suất thấp (MgF2 có n =1,35 hoặc SiO2 có n = 1,46) xen kẽ nhau Mỗi lớp có bề dày ne = λ0/4 (đối với bộ lọcbậc 0) hoặc ne = 3λ0/4 (đối với bộ lọc bậc 1), với λ0 là bước sóng trung tâm Hình 1.14

mô tả cấu tạo bộ lọc màng mỏng điện môi Các bộ lọc này hoạt động dựa trên nguyêntắc của buồng cộng hưởng Fabry-Perot Đây là bộ lọc cộng hưởng có tính chọn lọcbước sóng Sóng ánh sáng nào có thể tạo ra trong khoang cộng hưởng một sóng đứng(chiều dài khoang cộng hưởng bằng bội số nguyên lần nửa bước sóng) thì sẽ lọt quađược bộ lọc và có công suất cực đại tại đầu ra

8 Bộ xen rẽ quang OADM

Thiết bị ODAM thực hiện chức năng thêm vào và tách ra một kênh tín hiệu từtín hiệu WDM mà không gây ra nhiễu với những kênh khác trong sợi

9 Bộ nối chéo quang OXC

OXC có hai chức năng chính :

• Chức năng nối chéo của kênh quang

• Chức năng ghép tách đường tại chỗ

10 Chuyển mạch không gian

Các ma trận chuyển mạch không gian được sử dụng trong các thiết bị OADM

và OXC Các thiết bị này dựa vào hoạt động cơ học bao gồm motor, điện tử tĩnh hoặc

áp điện làm lệch các vi gương cho chuyển mạch các tín hiệu quang Do yêu cầuchuyển động cơ học của phần tử chuyển mạch thời gian đạt được dải khá rộng từ 30msđến 500ms Thiết bị dẫn sóng tạo tác dụng của nhiệt năng hoặc hiệu ứng quang- điện

là có thời gian chuyển mạch tương đối nhanh, bảng 1.1 bao gồm các đặc tính của các

ma trận chuyển mạch khác nhau

IV ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG WDM

1 Ưu điểm:

+ Hệ thống WDM có dung lượng truyền dẫn lớn hơn nhiều so với hệ thống TDM.+ Không giống như TDM phải tăng tốc độ số liệu khi lưu lượng truyền dẫn tăng,WDM chỉ cần mang vài tín hiệu, mỗi tín hiệu ứng với mỗi bước sóng riêng (kênhquang)

+ WDM cho phép tăng dung lượng của mạng hiện có mà không cần phải lắp đặt thêmsợi quang

2 Nhược điểm:

+ Dung lượng hệ thống còn nhỏ, chưa khai thác triệt để băng tần rộng lớn của sợiquang

+ Chi phí cho khai thác, bảo dưỡng tăng do có nhiều hệ thống cùng hoạt động

PHẦN II: KHUẾCH ĐẠI QUANG SỬ DỤNG SỢI PHA ERBIUM (EDFA)

I CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ KHUẾCH ĐẠI EDFA

- Laser bơm (pumping laser): cung cấp năng lượng ánh sáng để tạo ra trạng thái

nghịch đạo nồng độ trong vùng tích cực Laser bơm phát ra ánh sáng có bước sóng980nm hoặc 1480nm

- WDM Coupler: Ghép tín hiệu quang cần khuếch đại và ánh sáng từ laser bơm vàotrong sợi quang Loại coupler được sử dụng là WDM coupler cho phép ghép các tínhiệu có bước sóng 980/1550nm hoặc 1480/1550nm

- Bộ cách ly quang (Optical isolator): ngăn không cho tín hiệu quang được khuếch đạiNhóm thực hiện: Nhóm 2

Laser bơm

8coupler

phản xạ ngược về phía đầu phát hoặc các tín hiệu quang trên đường truyền phản xạ

ngược về EDFA

2 Nguyên lý hoạt động của EDFA

Nguyên lý khuếch đại của EDFA được dựa trên hiện tượng phát xạ kích thích Quá trình khuếch đại tín hiệu quang trong EDFA có thể được thực hiện theo các bước như sau (xem hình 1.4)

Quá trình khuếch đại tín hiệu xảy ra EDFA với hai bước sóng bơm 980 nm

và 1480 nm

- Khi sử dụng nguồn bơm laser 980nm, các ion Er3+ ở vùng nền sẽ hấp thụ năng lượng tử từ các photon (có năng lượng Ephoton = 1.27eV) và chuyển sang trạng thái năng lượng cao hơn ở vùng bơm (pumping band) (1)

- Tại vùng bơm các Er3+ phân rã không bức xạ rất nhanh (khoảng 1micro s)

và chuyển xuống vùng giả bền (2)

- Khi sử dụng nguồn bơm laser 1480 nm, các ion Er3+ ở vùng nền sẽ hấp thụ năng lượng từ các photon (có năng lượng Ephoton = 0.841 eV) và chuyển sang trạng thái năng lượng cao hơn ở đỉnh của vùng giả bền (3)

- Các ion Er trong vùng giả bền luôn có khuynh hướng chuyển xuống vùng năng lượng thấp (vùng có mật độ điện tử cao) (4)

- Sau khoảng thời gian sống (khoảng 10ms), nếu không được kích thích bởi các photon có năng lượng thích hợp (phát xạ kích thích) các ion Er3+ sẽ chuyển sang trạng thái năng lượng thấp hơn ở vùng nền và phát xạ ra photon (phát xạ tự phát) (5).

Khi cho tín hiệu ánh sáng đi vào EDFA, sẽ xả đồng thời hai hiện tượng sau:

- Các photon tín hiệu bị hấp thụ bởi các ion Er ở vùng nền (6) Tín hiệu ánh sáng bị suy hao

- Các photon tín hiệu kích thích các ion Er3+ ở vùng giả bền (7) Hiện tượng phát xạ kích thích xảy ra Khi đó, các ion Er3+ bị kích thích sẽ chuyển sang trạng thái năng lượng từ mức năng lượng cao ở vùng giả bền xuống mức năng lượng thấp ở vùng nền và phát xạ photon mới có cùng

hướng truyền, cùng phân cực, cùng pha và cùng bước sóng Tín hiệu ánh sáng được khuếch đại.

Độ rộng giữa vùng giả bền và vùng nền cho phép sự phát xạ kích thích xảy ra trong khoảng bước sóng 1530 nm – 1565nm Đây cũng là vùng bước sóng hoạt động của EDFA Độ lợi khuếch đại giảm nhanh chóng tại các bước sóng lớn hơn

1565 nm và bằng 0 dB tại bước sóng 1616 nm.

II TÍNH TOÁN SỐ BỘ KHUẾCH ĐẠI EDFA VÀ VỊ TRÍ ĐẶT CHÚNG TRONG TUYẾN CÁP SỢI QUANG SỬ DỤNG CHUỖI EDFA, TÌM HIỂU TÍCH LŨY VÀ BER TẠI MÁY THU CỦA HỆ THỐNG NÀY

Khi sử dụng EDFA để thay thế bộ lặp trong hệ thống thông tin sợi quang, vấn đề quan tâm nhất là ảnh hưởng của các nhiễu giao thoa tại đầu ra của bộ khuếch đại đến đầu vào của máy thu Nếu thiết kế tuyến truyền dẫn có độ dài lớn thì cần phải sử dụng nhiều EDFA, nhiễu tạo bởi các EDFA này sẽ hợp thành nhiễu tích lũy có giá trị lớn Nhiễu tích lũy có ảnh hưởng lớn đến tỷ số tín hiệu trên nhiễu eSNR và đặc tính BER của tín hiệu tại đầu vào máy thu.

1 Tuyến thông tin sợi quang sử dụng hệ thống EDFA mắc chuỗi:

Về mặt lý thuyết, thì cự ly truyền dẫn rất dài có thể thực hiện được bằng cách xen nhiều bộ khuếch đại quang theo phương pháp LA Tuy nhiên, khi có nhiều bộ khuếch đại được mắc chuỗi trên tuyến, đặc tính hệ thống sẽ bị giảm do

có sự xuất hiện nhiễu tích lũy từ các EDFA và các hiệu ứng phi tuyến.

Hình 1.5 Cấu hình các bộ khuếch đại EDFA mắc chuỗi

Khuếch đại tổng G và suy hao tổng L của hệ thống được xác định như sau:





k i i L L

1

Ở đây Gi và Li là bộ khuếch đại EDFA thứ i và suy hao quang của phân đoạn thứ

i Do có tích lũy nhiễu, công suất phát xạ tự phát tổng được xác định như sau:

Với Pspi như ta đã biết là công suất phát xạ tự phát của EDFA thứ i nó được tính bằng công thức:

k

i i j k

i spi

0 1

GP

eB tx t sp e

sh



10 0

Với: số lần suy hao trên đoạn d0.

số lần suy hao trên đoạn d1.

: hệ số chuyển đổi quang điện

 = e/hh :h/hsuất l/htử, : t/hsố t/hh quang

10 1

2 1

2 2

2 2 1

2 2

2 1 0

2 2

10 )

1 ( 4

) 1 ( 4

4

n n

B P G G h n

n n

B P G G h n n

n

B GP N

e tx sp

sp s

e tx sp

e tx sp

2

0 2 2

2 2

n

B B G

h n

sp sp

2 1 1

1

) 1 ( 2

1 0

1 1 0

2

n n n

G G G P n

n

G P

n

P n

n n n

P G G G B

m

B

k

k k sp k

k

k k sp k

spk k

tx k

k t

(

2 1

3 2 1 1

) 1 ( 2

1 0

2 1

n n n

G G G P n

n

G P

n

P n

n n n

P G G G eB

k

k sp

k k

k k sp k

spk k

tx k e

c Nhiễu phách tự phát - tự phát:

Để tiện tính toán, giả thiết rằng có k EDFA giống nhau tức là: G=Gj, nsp=nspj,

Psp=Pspj; lúc này ta có công thức tính các nhiễu trong trường hợp sử dụng k bộ EDFA (4.6), (4.7) và (4.8) được rút gọn như sau:

4 Tỷ số tín hiệu trên nhiễu trong các trường hợp sử dụng k bộ EDFA giống nhau:

Công thức trên được dùng để tính tỷ số tín hiệu trên nhiễu (điện) trong trường hợp tổng quát, đối với hệ thống thông tin sợi quang sử dụng k bộ EDFA mắc chuỗi và bộ lọc quang đặt sau nó khác nhau Như đã nói ở trên, đây là một quá trình tính toán phức tạp Trong khuôn khổ đồ án này, công thức tính tỷ số tín hiệu trên nhiễu ở trường hợp này là:

Ta có công thức tính BER khi biết eSNR như sau:

) ( 10

3 2 1 1

) 1 ( 0

2

n n n

G G G P n

n

P n

P m B

B

k

k sp

k k

k sp

k

spk

t

e sp

.

0 0

2 2

pA n

kP n

P B m

B

k

sp tx

t

e sp

P eB

k

sp tx

R 4 2

2

4

) / P ( SNR

1 2

0 2

0 0

0 2

2 0

KTB n

kP m

B B

n

P n

P eB

n

kP n

P B m B

n

e k

sp t

e

k

sp tx

e k

sp tx

t e

x

2





5 Bài toán mô phỏng:

Tìm số bộ khuếch đại cần thiết khi cho trước: Khoảng cách truyền dẫn

AB, Công suất phát Ptx, tốc độ bit của hệ thống Rb, tỷ lệ lỗi bit BER, Suy hao trung bình toàn tuyến , hệ số khuếch đại G của các bộ khuếch đại EDFA, Các thông số khác có liên quan.

+ Công suất phát tối đa của máy phát là 9dBm, công suất dự phòng 6dBm Vậy công suất phát Ptx là: 9 - 6=3dBm.

+ Độ nhạy thu là một hàm của tỷ lệ lỗi bit BER và tốc độ Rb Nếu ta chọn

Be = 2,5Ghz, yêu cầu BER=10-12 thì độ nhạy thu bằng -27,5dBm.

Gọi l0 là khoảng truyền dẫn mà hệ thống làm việc tốt (máy thu vẫn thu tốt tín hiệu từ máy phát) mà không cần EDFA.

Ta có: l0 = (Ptx - Pr)/

Như vậy khoảng cách truyền dẫn cần bù lượng tổn hao do nó gây ra: AB - l0

Suy hao do khoảng cách này gây ra: (AB - l0)

Tính tỷ số eSNR khi biết các thông số khác:

Các thông số được cho như sau: Công suất phát Ptx = 3dBm; Tốc độ bit

Rb = 2,5Ghz; Tỷ lệ lỗi bit BER = 10-12; Băng tần điện Be = Rb = 2,5 (5 và 7,5) Ghz; Suy hao trung bình toàn tuyến  = 0,21dB/km; Băng tần quang B0:

,

x 

Các thông số khác: Hiệu suất lượng tử  = 0,9; Bước sóng của tín hiệu quang  = 1550nm; Số mode phân cực: do dùng sợi đơn mode nên chỉ có một mode phân cực ngang mt = 1; Trở kháng tải của bộ tách sóng Rl = 50; Tốc độ ánh sáng c = 3.108 m/s; Nhiệt độ tuyệt đối T = 3000K.

Với các thông số đã cho ở trên thế vào (*), (9), (10),(11),(12) tính được:

Áp dụng công thức (14) tính BER khi biết eSNR.

Lưu đồ thuật toán

) ( 10 035 , 2

) ( 10 2575 , 7 10

8984 , 0

2 0

3 2

2 6 0

3 2

pA k n

P

pA k n

P

tx sp

s

tx sh

P k

k n

P

n P e

tx tx

tx

6 0

3 2

6 0

3

2 0 2 12

10.2575,710

.8984,0828,010

.22,810

.035,

2

)(

1,26.10SNR

Tính số bộ EDFA cần thiết

Tính tỷ số tín hiệu trên nhiễu eSNR,

tỷ lệ lỗi bit BERTính công suất phát Pđạt để BER = 10-12

Hiển thị các thông số tính được

BER 10-12

Thử lại

Thiết kế thành công Bạn muốn thử lại không

Thiết kế chưa thành công Bạn muốn thử lại không

III Ưu khuyết điểm của EDFA

1 Ưu điểm:

- Nguồn laser bơm bán dẫn có độ tin cậy cao, gọn và công suất cao

- Cấu hình đơn giản: hạ giá thành của hệ thống

- Cấu trúc nhỏ gọn: có thể lắp đặt nhiều EDFA trong cùng một trạm, dễ vận chuyển và thay thế

- Công suất nguồn nuôi nhỏ: thuận lợi khi áp dụng cho các tuyến thông tin quang vượtbiển

- Không có nhiễu xuyên kênh khi khuếch đại các tín hiệu WDM như bộ khuếch đại quangbán dẫn

- Hầu như không phụ thuộc vào phân cực của tín hiệu

2 khuyết điểm:

- Phổ độ lợi của EDFA không bằng phẳng.

- Băng tần hiên nay bị giới hạn trong băng C và băng L

- Nhiễu được tích lũy qua nhiều chặng khuếch đại gây hạn chế cự ly truyền dẫn

PHẦN 3: TÌM HIỂU SỢI QUANG ĐƠN MODE G652

I GIỚI THIỆU CHUNG

Khuyến nghị ITU-T G.652 mô tả các thuộc tính hình học, cơ khí và một chế độ cápquang và cáp, có bước sóng không phân tán xung quanh 1310 nm Sợi ITU-T G.652

đã được tối ưu hóa cho sử dụng trong khu vực bước sóng 1310 nm, nhưng cũng có thể được sử dụng trong khu vực nm 1550 Đây là phiên bản mới nhất của một Khuyến nghị lần đầu tiên được tạo ra vào năm 1984 và những giao dịch với một số sửa đổi tương đối nhỏSửa đổi này là nhằm duy trì sự thành công thương mại của các sợi này trong thế giới phát triển hệ thống truyền dẫn quang hiệu suất cao

1 Cấu tạo

Sợi quang sử dụng là loại đơn mode Lõi của sợi quang làm bằng SiO2 và các chất phụ gia khác, đảmbảo có âchỉ số chiếc suất của lõi sợi quang lớn hơn chỉ số chiếc suất của lớp vỏ phản xạ Lớp vỏ phản xạ của sợi quang làm bằng SiO2 Lớp bảo vệ sơ cấp làm bằng vật liệu chống được tia cực tím, đảm bảo sợi quang không bị suy hao do

uốn cong và trầy xước Lớp bảo vệ sơ cấp dễ dàng được bóc ra bằng dụng cụ cơ khícầm tay (không dùng đến hoá chất) mà không gây ảnh hưởng đến sợi quang.

Sợi quang được mã hoá màu dễ dàng được phân biệt nhau bằng mắt thường, không được phai màu trong suốt thời gian sử dụng của cáp

vỏ sợi

Lõi sợi

Cấu trúc tổng thể của sợi

- Lớp trong cùng có dạng hình trụ tròn ,làm bằng thủy tinh ,được gọi la lõi ( core ) sợi

- Lớp thứ hai cũng có dạng hình trụ bao xung quanh lõi lên được gọi là lớp bọc ,làmbằng thủy tinh hoặc plastic

2 Các yếu tố ảnh hưởng

có ba yếu tố cơ bản của sợi quang ảnh hưởng đến hả năng của các hệ thống thông tin quang ,bao gồm :

Tán sắc, suy hao

a Suy hao là than số xác định khoảng cách giữa phía phát và phía thu

Suy hao tín hiệu trong sợi quang là một trong các đặc tính quan trọng nhất của sợi quang vì nó quyết định khoảng cách lặp tối đa giữa máy phát và máy thu Mặt khác, do