BÀI GIẢNG-KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG NÂNG CAO

Nội dung chínhTHIẾT KẾ TUYẾN THễNG TIN QUANG Chọn tuyến Xác định tốc độ bít hệ thống Tính toán chiều dài đoạn ghép Tính theo quỹ suy hao Tính theo quỹ thời gian tăng của xung Chọn cấu

Nội dung chính

THIẾT KẾ TUYẾN THễNG TIN QUANG

Chọn tuyến Xác định tốc độ bít hệ thống Tính toán chiều dài đoạn ghép

Tính theo quỹ suy hao Tính theo quỹ thời gian tăng của xung

Chọn cấu hình mạng và cấu hình chuyển mạch bảo vệ Lựa chọn thiết bị

Thiết kế tuyến thông tin quang

Phương phỏp thiết kế truyền thống: đồng thời kiểm tra cỏc điều kiện

+ Quỹ cụng suất: đảm bảo tín hiệu tới bộ thu với công suất đủ lớn để đảm bảo chất l ợng của tuyến

+ Quĩ thời gian lờn: đảm bảo cho hệ thống có thể làm việc chính xác tại một tốc độ bit nào đó

+ Yờu cầu về OSNR:

Thiết kế tuyến thông tin quang

Phương phỏp thiết kế truyền thống:

+ Quỹ cụng suất: quĩ công suất (tính theo dB) của từng kênh b ớc sóng đ ợc xác

định. (1)R L s P

i

i

trong đó:

+ C L là tổng suy hao + P C là suy hao xen của các thành phần thụ động trên tuyến (nh suy hao mối hàn, connector, suy hao xen của các bộ bù tán sắc, các bộ xen/rẽ b ớc sóng trên đ ờng truyền )

+ Gi (dB) là độ khuếch đại của các bộ kđại quang trên tuyến

+ Ms là l ợng công suất d ra dành cho sự thiệt thòi về công suất

phát sinh trong quá trình làm việc của hệ thống + Pp là độ thiệt thòi về công suất (do hiện t ợng chirp của nguồn phát, do tán sắc sợi quang, do các hiệu ứng phi tuyến, do xuyên

C

L L P

C = α + (2)

Thiết kế tuyến thông tin quang

Tính toán thiết kế dựa trên hệ số Q hoặc OSNR:

- Yêu cầu dự phòng cho tuyến WDM:

Suy hao xen và các suy hao khác (hoạt động ở vùng 1550nm)

ThiÕt kÕ tuyÕn th«ng tin quang

TÝnh to¸n thiÕt kÕ dùa trªn hÖ sè Q hoÆc OSNR:

- Yªu cÇu dù phßng cho tuyÕn WDM:

C¸c yªu cÇu dù phßng

Thiết kế tuyến thông tin quang

Phương phỏp thiết kế truyền thống:

+ Quĩ thời gian lờn:

Khái niệm: đ ợc dùng để phân bổ băng tần giữa các thành phần khác nhau trên tuyến

Thời gian lên T r của một hệ thống tuyến tính đ ợc định nghĩa là thời gian mà đáp ứng tăng từ 10% lên đến 90% giá trị đầu ra cuối cùng của hệ thống đó khi đầu vào của hệ thống thay đổi một cách tức thì

Vin

1

Vout 0,9

0,1

Tr

Hệ thống tuyến tính

Giữa băng tần ∆f và thời gian lên T r của hệ thống tuyến tính có mối quan hệ tỷ lệ nghịch với nhau:

T = 2.2 = 0.35 (3) Với dạng tín hiệu RZ, ∆f = B, ta có B.T r = 0,35

Thiết kế tuyến thông tin quang

Phương phỏp thiết kế truyền thống:

+ Quĩ thời gian lờn:

Khi thiết kế tuyến WDM phải đảm bảo:

Thời gian lên của hệ thống đ ợc tính:

Với:







≤

B

B

T r

/ 70 0

/ 35

0 với tín hiệu RZ

với tín hiệu NRZ

2 2

2 2

rec fiber

tr

T = + +

2 2

mod

2

GVD al

fiber T T

2 / 1 2

2

2 T D L D L T

TGVD = chrom + PMD ≈ ∆ λ + PMD

(4)

(5) (6)

(7)

Thiết kế tuyến thông tin quang

Phương phỏp thiết kế truyền thống:

+ Yờu cầu về OSNR: OSNR là một trong các tham số quan trọng cần xem xét

đến khi thiết kế các hệ thống có sử dụng kđ quang

e

o dB

B

B OSNR

Q = + 10 log

2 2

erfc BER =

Quan hệ giữa Q và OSNR:

(8)

(9)

ThiÕt kÕ tuyÕn th«ng tin quang

TÝnh to¸n thiÕt kÕ dùa trªn OSNR:

- TÝnh to¸n OSNR cho tuyÕn WDM ®iÓm- ®iÓm:

+ OSNR t¹i mçi chÆng:

NFstage - HÖ sè nhiÔu tõng chÆng

h - H»ng sè Plank (6,6260 x 10-34),

ν - TÇn sè quang (193 THz)

∆f - B¨ng tÇn ®o NF (th êng = 0,1 nm)

P - C«ng suÊt t¹i ®Çu vµo bé k®

(10)

Thiết kế tuyến thông tin quang

Tính toán thiết kế dựa trên OSNR:

- Tính toán OSNR cho tuyến WDM điểm- điểm:

+ OSNR của cả hệ thống (N chặng - span):

+ OSNR của cả hệ thống: ( Trong t/h mỗi bộ kđ đều bù đ ợc suy hao L

(dB) của chặng tr ớc đó)

+ Lấy logarit 2 vế của pt (12):

+ Vì ∇ f = 0,1 nm (hay 12,5 GHz), thay vào pt (13):

N

N

final OSNR OSNR OSNR OSNR OSNR OSNR

1

1 1

1 1

1

3 2

1 1

+ + +

+

=

= ∑

=

N f NFLh

P

final

.

∇

=

ν

f N

dB NF

dB L P

OSNRdB = 158 , 93 + in − ( ) − ( ) − 10 log − 10 log ∇

(11)

(12)

(13)

N dB

NF dB

L P

OSNR = 58 + − ( ) − ( ) − 10 log (14)

Thiết kế tuyến thông tin quang

Tính toán thiết kế dựa trên hệ số Q hoặc OSNR:

- L u đồ chung thiết kế DWDM:

Thiết kế tuyến thông tin quang

Tính toán thiết kế dựa trên OSNR:

- Bài toán 1: Thiết kế tuyến WDM gồm 4 chặng, biết suy hao mỗi chặng L=25dB và bộ khuếch đại có G=22dB và NF=5dB

+ Tính OSNRfinal nếu công suất vào Pin=0dBm

+ Tính công suất tín hiệu ở đầu máy thu.

+ Hệ thống sẽ làm việc thế nào nếu độ nhạy máy thu nhỏ nhất là -25dBm.

+ Hệ thống sẽ làm việc nh thế nào nếu công suất vào là 10dBm (với độ nhạy máy thu nhỏ nhất là -25dBm).

Thiết kế tuyến thông tin quang

Tính toán thiết kế dựa trên OSNR:

- Bài toán 2: Tính số chặng trong một tuyến WDM, biết Pin=0 dBm, OSNRfinal=20dB, chiều dài tổng tuyến 300km, tốc độ bít 2,5Gbps, NF=5 dB (giả thiết sợi quang là SMF có hệ số suy hao 0,2 dB/km).

Thiết kế tuyến thông tin quang

Tính toán thiết kế dựa trên OSNR:

- Bài toán 3:

Trong một tuyến WDM, biết OSNRfinal=20dB, tán sắc sợi quang là 17ps/nm.km, suy hao chặng là 22 dB và công suất Pin=10dBm Tính chiều dài tổng tuyến (giả thiết bộ khuếch đại quang có NF=4dB, tán sắc chịu đ ợc là 1600ps/nm).

Thiết kế tuyến thông tin quang

Tính toán thiết kế dựa trên OSNR:

- Bài toán 4:

Tính công suất tổng ở đàu ra của một bộ ghép 8 kênh DWDM nếu công suất

đầu vào đều bằng 0 dBm (giả thiết suy hao xen bằng 5 dB).