Mô phỏng truyền tín hiệu trong sợi quang sử dụng phương pháp chia bước Fourier

Bài viết Mô phỏng truyền tín hiệu trong sợi quang sử dụng phương pháp chia bước Fourier nghiên cứu nền tảng việc truyền tín hiệu trong sợi quang. Bằng việc ứng dụng phương pháp số chia bước Fourier, nhóm tác giả đã đưa ra mô hình hệ thống truyền thông tin trong sợi quang và sơ đồ giải thuật để mô phỏng quá trình truyền này.

Nguyễn V Điền, Mai X Hùng, Đào T V Khánh, Võ V Huy, Nguyễn V Tuấn, Nguyễn Q N Quỳnh, Nguyễn T Hưng 24 MƠ PHỎNG TRUYỀN TÍN HIỆU TRONG SỢI QUANG SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP CHIA BƯỚC FOURIER SIMULATION OF FIBER-OPTICS SIGNAL TRANSMISSION USING SPLIT-STEP FOURIER METHOD Nguyễn Văn Điền1,2,3, Mai Xuân Hùng1, Đào Thị Vân Khánh1, Võ Văn Huy1, Nguyễn Văn Tuấn1, Nguyễn Quang Như Quỳnh1, Nguyễn Tấn Hưng1,2 Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng; nguyenvandieniuh@gmail.com Viện Khoa học Công nghệ Tiên tiến - Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Cơng nghiệp Tp Hồ Chí Minh (Nhận bài: 08/12/2020; Chấp nhận đăng: 15/01/2021) Tóm tắt - Bài báo nghiên cứu tảng việc truyền tín hiệu sợi quang Bằng việc ứng dụng phương pháp số chia bước Fourier, nhóm tác giả đưa mơ hình hệ thống truyền thông tin sợi quang sơ đồ giải thuật để mơ q trình truyền Tiếp đến, dựa vào chương trình mơ Matlab, đánh giá chất lượng hệ thống truyền dẫn thông qua việc khảo sát thông số suy hao, tán sắc, phi tuyến, băng thông, khoảng cách truyền dẫn công suất tín hiệu đưa vào sợi quang Từ đó, đánh giá ảnh hưởng tượng giãn nở xung tán sắc, nhiễu phát xạ tự phát tích lũy (ASE) khuếch đại quang pha tạp Erbium (EDFA), tính phi tuyến sợi đến đặc tính hệ thống Mơ hình, lưu đồ giải thuật kết đạt được sử dụng hiệu quả, linh hoạt để mơ truyền tín hiệu hệ thống thơng tin sợi quang Abstract - In this paper, we investigate the principle of optical signal transmissions in the optical fiber By applying a numerical method, namely split-step Fourier method, we simulate the optical communication system and show the algorithm to solve the optical pulse propagation in the optic fiber Next, by using MatLab-based program, we evaluate the system performance by investigating different parameters such as loss, dispersion, nonlinearity in the optic fiber and bandwidth, transmission distance, launch power Hence, we can evaluate the influence of the effect of pulse broadening caused by dispersion, ASE noise by EDFA amplifiers, nonlinearity on system performance Model, detailed algorithm, and achieved results could be used effectively, flexibly to simulate optical pulse propagation Từ khóa - Thông tin sợi quang; khuếch đại quang sợi pha tạp erbium; phương pháp chia bước Fourier; phi tuyến sợi Key words - Fiber-optics communications; erbium-doped fiber amplifier; split-step Fourier method; fiber nonlinearity Đặt vấn đề Trong năm gần đây, lưu lượng liệu mạng thông tin tăng trưởng vượt bậc theo cấp số nhân Điều thúc đẩy mạnh mẽ gia tăng số lượng người sử dụng internet nhu cầu đòi hỏi băng thông rộng video chất lượng cao, điện toán đám mây, liệu lớn … Hiện nay, số lượng người sử dụng mạng truy cập thiết bị điện thoại đạt đến 5,1 tỉ người năm 2018 dự đoán gia tăng lên 5,7 tỉ người vào năm 2023 [1] Sự tăng trưởng nhanh chóng đặt yêu cầu cấp thiết việc nâng cao dung lượng truyền liệu toàn sở hạ tầng mạng mà mạng phụ thuộc chủ yếu vào công nghệ truyền dẫn quang (như Hình 1) Hiện nay, dung lượng kênh truyền 100 Gigabit thương mại hóa dự báo tăng lên 400 Gigabit, Terabit tương lai gần [2] Việc nâng cao dung lượng kênh truyền đặt nhiều thách thức đặc biệt tượng phi tuyến sợi quang, điều dẫn đến khoảng cách truyền bị giới hạn [3, 4] Vì thế, việc hiểu nắm bắt việc truyền tín hiệu sợi quang với tượng diễn q trình truyền tín hiệu qua sợi quang quan trọng Phương trình phi tuyến Schrưdinger dùng để mơ tả trường điện từ tín hiệu truyền sợi quang Tuy nhiên, phương trình phi tuyến với vi phân phần khơng có nghiệm phân tích xác, phương pháp tiếp cận số cần thiết để hiểu truyền tín hiệu sợi quang tượng phi tuyến sợi quang Có nhiều phương pháp nghiên cứu ứng dụng [5, 6, 7], phương pháp chia bước Fourier (Split-Step Fourier Method – SSFM) sử dụng rộng rãi để giải phương trình phi tuyến Schrưdinger CS CS ONU ONU CS Hình Mơ hình hệ thống thông tin quang tiêu biểu với trạm trung tâm (CS) đơn vị kết nối quang (ONU) Hiện nay, việc nâng cao phẩm chất hệ thống truyền dẫn quang nước ta nghiên cứu rộng khắp Các tượng sợi quang phân tích theo tính tốn lý thuyết [8, 9] việc truyền tín hiệu mô thông qua phần mềm chuyên dụng Optisystem, VPIcomponentMaker… Những phần mềm snày có nhiều ưu điểm mô hệ thống thông tin quang Tuy nhiên, The University of Danang - University of Science and Technology (Nguyen Van Dien, Mai Xuan Hung, Dao Thi Van Khanh, Vo Van Huy, Nguyen Van Tuan, Q Nguyen Quang Nhu, Nguyen Tan Hung) ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL 19, NO 1, 2021 với phát triển mạnh mẽ hướng nghiên cứu mạng truy cập sóng vơ tuyến qua sợi quang, hệ thống ghép lai sợi quang kết hợp ánh sáng truyền không khí… [10, 11], phần mềm kể đáp ứng phần cần cập nhật thường xun với chi phí cao Vì thế, để chủ động công nghệ, nhu cầu việc mô truyền tín hiệu qua sợi quang với độ xác cao, linh hoạt, chi phí thấp, dễ tiếp cận cấp thiết Trong báo này, nhóm tác giả thực nghiên cứu mơ truyền tín hiệu qua sợi quang sử dụng phương pháp chia bước Fourier chương trình mơ Matlab Thơng qua chương trình mô thiết lập, thực khảo sát đánh giá chất lượng hệ thống thông qua việc khảo sát ảnh hưởng thông số hệ thống sợi quang suy hao, tán sắc, hệ số phi tuyến Kerr băng thông, khoảng cách truyền dẫn, cơng suất tín hiệu đưa vào sợi quang Nền tảng truyền tín hiệu sợi quang phương pháp chia bước Fourier 2.1 Truyền tín hiệu sợi quang Việc truyền tín hiệu sợi quang tuân thủ theo hệ phương trình Maxwell Do sợi quang mơi trường khơng có điện tích tự khơng nhiễm từ nên hệ phương trình Maxwell mô tả sau [12]  E = −B H = −0 t t (1)  H = D E = 0 t t (2)  D = (3)  B = (4) ⃗ ⃗𝑯 ⃗⃗ vectơ trường điện trường từ Trong đó, 𝑬 ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ Vectơ 𝑫 𝑩 tương ứng vectơ cảm ứng điện cảm ứng từ 𝜺𝟎 số điện môi 𝜇0 độ từ thẩm sợi quang Việc triển khai giải hệ phương trình miền tần số ta thu phương trình Helmholz mơ tả trường điện tín hiệu (5)  E + n ( ) k02 E = ̃ (𝐫, 𝜔) vector trường điện miền tần Trong đó, 𝑬 số 𝑛(𝜔) số chiết suất Hệ số sóng khơng gian tự 𝜔 2𝜋 𝑘0 = = λ bước sóng trường quang 𝑐 𝜆 chân không dao động tần số 𝜔 Bằng phương pháp tách biến, nghiệm trường điện phương trình (5) mơ tả sau (6) E (r, − 0 ) = F ( x, y ) A ( z,  − 0 ) exp ( i 0 z ) Với, 𝐹(𝑥, 𝑦) phương trình mode, 𝐴̃(𝑧, 𝜔) thành phần biên độ biến đổi chậm xung 𝛽0 số bước sóng Để thõa mãn phương trình Helmholz (5), từ phương trình (6) ta thu được: 2 F x 2i  + 2 F y ( ( ) +  ( )k02 −  F = ) A +  −  02 A = z (7) (8) 25 Trong đó, 𝜀(𝜔) số điện mơi Phương trình mode 𝐹(𝑥, 𝑦) thõa mãn với sợi quang đơn mode [12] nên nhóm tác giả đề cập đến thành phần biên độ biến đổi chậm xung 𝐴̃(𝑧, 𝜔) Với việc tính gần 𝛽̃ − 𝛽02 2𝛽0 (𝛽̃ − 𝛽0 ) khai triển 𝛽(𝜔) chuỗi Taylor tần số sóng mang 𝜔0 xét đến ảnh hưởng suy hao phi tuyến 1  ( ) = 0 + ( − 0 ) 1 + ( − 0 )  + ( − 0 )3 3 (9) phương trình (8) viết lại A A i 2  A  + 1 + + A = i A A z z t 2 (10) Trong đó, A(z,t) đường bao xung thay đổi chậm điện trường miền thời gian 𝛼 hệ số suy hao, 𝛽2 hệ số tán sắc vận tốc nhóm 𝛾 hệ số phi tuyến Kerr Lưu ý rằng, tán sắc bậc ba nhỏ bỏ qua báo Sử dụng khung tham chiếu chuyển động với xung vận tốc nhóm g (11) T = t − z / vg  t − 1 z Phương trình (10) viết thành phương trình phi tuyến Schrưdinger: i 2 A A  = − A− + i A A z 2 T (12) 2.2 Phương pháp chia bước Fourier (Split-step Fourier Method) Phương trình phi tuyến Schrưdinger khơng có nghiệm phân tích xác, kết xấp xỉ gần thực thơng qua phương pháp chia bước Fourier theo phương trình (12) ( ) A ˆ + Nˆ A = D z (13) ˆ = −  − i 2  D 2 T (14) Nˆ = i A (15) ̂ toán tử vi phân tính tốn tán sắc Trong đó, 𝐷 ̂ tốn tử suy hao mơi trường tuyến tính 𝑁 chi phối hiệu ứng phi tuyến sợi quang ̂ toán tử vi phân nên việc giải phương trình Do 𝐷 (13) thực thơng qua việc chuyển đổi Fourier từ miền tần số sang miền thời gian ngược lại Phương pháp chia bước Fourier thực gần cách truyền tín hiệu qua khoảng cách nhỏ h, hiệu ứng tuyến ̂ hiệu ứng phi tuyến thơng qua tính thơng qua tốn tử 𝐷 ̂ tốn tử 𝑁 độc lập Cụ thể việc truyền từ z đến z + h thực theo phương trình: ˆ ) exp ( hNˆ ) A ( z , T ) (16) A ( z + h, T )  exp ( hD Độ xác phương pháp Fourier chia bước sóng cải thiện cách truyền tín hiệu qua phân đoạn từ z đến z + h theo phương trình:  z+h ˆ  h  A ( z + h, T )  exp  Dˆ  exp  N ( z  ) dz   2   z  h  exp  Dˆ  A ( z , T ) 2   (17) Nguyễn V Điền, Mai X Hùng, Đào T V Khánh, Võ V Huy, Nguyễn V Tuấn, Nguyễn Q N Quỳnh, Nguyễn T Hưng 26 Sơ đồ hệ thống giải thuật mô 3.1 Sơ đồ hệ thống thông số thiết lập Tx EDFA EDFA EDFA EDFA Start F α, β2, γ, BW, ω, L, h Rx Hình Mơ hình hệ thống thơng tin sợi quang với đường truyền sử dụng khuếch đại EDFA num_span = (i = 1) Sơ đồ hệ thống mô mô tả Hình Tại phía phát 216 bit tạo ngẫu nhiên, độc lập với Chuổi bit điều chế biên độ cầu phương 16 QAM Trong báo này, nhóm tác giả dùng kênh truyền đơn điều chế với xung bậc hai cosine nâng (raised root cosine – RRC) có hệ số uốn lọc 0,05 Tín hiệu truyền qua sợi quang đơn mode Hệ thống sử dụng khuếch đại sợi quang pha tạp Erbium (erbium-doped fiber amplifier – EDFA) để bù suy hao sợi quang Phương sai nhiễu phát xạ tự phát (amplified spontaneous emission – ASE) tính tốn theo cơng thức [12]:  ASE = Fn (G − 1)h / Uin (t), z = Uin (f) = FFT (Uin (t)) step = (j = 1) Uin (f) = Uin (f) * exp [h/2 (-α/2 + (iβ2/2) ω2)] (18) Trong đó, 𝐹𝑛 𝐺 hệ số nhiễu hệ số khuếch đại EDFA, ℎ𝑣0 lượng photon Tại phía thu, tín hiệu ánh sáng sau qua sợi quang vào thu quang kết hợp đưa vào xử lí số Tại tín hiệu giải điều chế xung cosine nâng tương ứng phía phát Sau xử lí xoay pha chung (common phase error – CPE), ký tự giải điều chế thành chuỗi bit hệ số phẩm chất hệ thống độ lớn vector lỗi (error vector magnitude – EVM) tỷ lệ cơng suất tín hiệu nhiễu (signal-to-noise ratio – SNR) đo đạc 3.2 Giải thuật mơ Hình trình bày giải thuật mơ hệ thống thông tin sợi quang sử dụng phương pháp chia bước Fourier với hệ thống truyền dẫn sử dụng khuếch đại EDFA Do suy hao trình truyền dẫn, nên chiều dài tuyến chia thành nhiều nhịp (span) Khi tín hiệu suy hao truyền đến cuối nhịp khuếch đại khuếch đại EDFA Chiều dài sợi quang nhịp chia thành nhiều bước nhỏ có chiều dài ℎ Như theo phương trình (17), trường điện từ truyền với ̂ sử dụng chiều dài ℎ/2 với thành phần tuyến tính 𝐷 chuyển đổi Fourier Tại phần bước 𝑧 = ℎ/2, ̂ trường điện từ nhân với thành phần phi tuyến 𝑁 Trong khoảng ℎ/2 lại bước, trường điện từ ̂ Quá trình nhân với thành phần tuyến tính 𝐷 lập lại tín hiệu truyền đến hết chiều dài sợi quang 𝐿 Kết mô thảo luận 4.1 Ảnh hưởng tán sắc đến hệ thống truyền thông tin quang Quá trình giãn nở xung gây méo dạng tuyến tính tán sắc phương trình (14) ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống mô thơng qua Hình Tín hiệu 25 Gbaud 16 QAM truyền qua hai loại sợi khác sợi tán sắc dịch chuyển không (non-zero dispersion Uin (t) = IFFT (Uin (f)) i=i+1 j=j+1 Uin (t) = Uin (t) * exp [ hjγ|A|2 ] Uin (f) = FFT (Uin (t)) Uin (f) = Uin (f) * exp [h/2 (-α/2 + (iβ2/2) ω2)] Đ j ≤ num_step S Uin (f) = Uin (f) * exp [ span*(α/2) ] Uin (t) = IFFT (Uin(f)) Đ i ≤ num_span S Uout (t) End End Hình Sơ đồ khối giải thuật mô hệ thống thông tin quang với đường truyền sử dụng khuếch đại EDFA shifted fiber – NZ DSF) có thơng số suy hao, tán sắc bậc hai hệ số phi tuyến Kerr sợi 𝛼 = 0,24 𝑑𝐵/𝑘𝑚, 𝐷 = 2,61 𝑝𝑠/𝑘𝑚/𝑛𝑚, 𝛾 = 3,9/𝑊/𝑘𝑚 [13] sợi đơn mode tiêu chuẩn (standard single mode ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL 19, NO 1, 2021 fiber - SSMF) với thông số suy hao, tán sắc bậc hai hệ số phi tuyến Kerr sợi 𝛼 = 0,2 𝑑𝐵/𝑘𝑚, 𝐷 = 17 𝑝𝑠/𝑘𝑚/𝑛𝑚, 𝛾 = 1,2/𝑊/𝑘𝑚 Do trình truyền dẫn ngắn nên nhiễu phát xạ tự phát ASE tích lũy hiệu ứng phi tuyến không đáng kể Hiệu ứng đề cập phần sau với khoảng cách truyền dài lớn băng thông thay đổi 27 giản đồ mắt Hình Lúc độ giãn nỡ xung lớn nên mắt bị thu hẹp Trong trường hợp EVM đạt đến 16.1% Đặc biệt, tăng khoảng cách truyền băng thông, theo phương trình (14), thành phần tuyến tính cộng dồn nhiều hơn, giãn nở xung trở nên trầm trọng lúc biểu đồ mắt trạng thái đóng Tín hiệu khơng khơi phục xác Với lưu ý rằng, méo tán sắc gây méo dạng tuyến tính với điểm chịm có xu hướng phân tán Để truyền xa, cần dùng kỹ thuật bù tán sắc Có nhiều kỹ thuật bù tán sắc đưa ra, nhiên phạm vi báo này, nhóm tác giả sử dụng bù tán sắc kỹ thuật số phía thu (electrical dispersion compensation – EDC) Kỹ thuật làm co lại xung bị giãn nở truyền dẫn tán sắc phía thu [15], sử dụng phần sau Hình Giản đồ chịm tín hiệu 25 Gbaud 16 QAM truyền qua km sợi quang NZ-DSF chưa có kỹ thuật bù Hình Giản đồ mắt tín hiệu 25 Gbaud 16 QAM truyền qua 8km sợi quang SSMF chưa có kỹ thuật bù Hình Giản đồ chịm tín hiệu 25 Gbaud 16 QAM truyền qua km sợi quang SSMF chưa có kỹ thuật bù Hình diễn tả hình chịm tín hiệu 25 Gbaud 16 QAM truyền qua km sợi quang NZ DSF với công suất phát dBm chưa kết hợp kỹ thuật bù Kết hình cho thấy, với sợi quang có hệ số tán sắc thấp, méo dạng tán sắc gây khoảng truyền ngắn không đáng kể Trong trường hợp EVM đạt đến 2,8% Tuy nhiên, với tín hiệu quang 25 Gbaud 16 QAM khoảng cách truyền với sợi quang đơn mode tiêu chuẩn Do hệ số tán sắc lớn, tượng méo tán sắc làm phổ tín hiệu sau thời gian truyền giãn nở nhiều gây nên nhiễu ký tự (intersymbol interference – ISI) Sự giãn nỡ xung phía thu diễn tả qua 4.2 Ảnh hưởng suy hao đến hệ thống truyền thơng tin quang Do q trình vận hành sử dụng hệ thống, sợi quang thường có tượng lão hóa Thơng số suy hao sợi quang tiêu chuẩn tăng lên từ 0,2 𝑑𝐵/𝑘𝑚 đến 0.35 𝑑𝐵/𝑘𝑚 số tuyến Vì thơng số quan trọng cần suy xét trình vận hành tuyến đường trục có chiều dài truyền lớn Hệ thống mô truyền dẫn thông tin miêu tả Hình với chiều dài tuyến 800 km Với hệ số tắn sắc hệ số phi tuyến Kerr, thông số suy hao sợi quang đơn mode 0,2 𝑑𝐵/𝑘𝑚, 0,25 𝑑𝐵/𝑘𝑚 0,3 𝑑𝐵/𝑘𝑚 Sau 80 km truyền dẫn nhịp (span), với độ suy hao tương ứng 16 dB, 20 dB 24 dB, tín hiệu khuếch đại khuếch đại EDFA với hệ số nhiễu (noise figure) dB Tại phía thu, bù tán sắc kỹ thuật số nói áp dụng Hình Hình mơ tả tỷ số cơng suất tín hiệu nhiễu SNR (dB) EVM (%) hàm cơng suất phát (dBm) truyền tín hiệu quang 25 Gbaud 16 QAM với chiều dài tuyến 800 km qua ba sợi quang có độ suy hao khác nói Kết Hình cho thấy, SNR giảm đáng kể suy hao sợi tăng lên Trong trường hợp này, khoảng cách điểm cực đại (hay gọi đỉnh phi tuyến) lên đến 2,2 dB 4,4 dB suy hao sợi tăng từ 0,2 𝑑𝐵/𝑘𝑚 đến 0,25 𝑑𝐵/𝑘𝑚 0,2 𝑑𝐵/𝑘𝑚 28 Nguyễn V Điền, Mai X Hùng, Đào T V Khánh, Võ V Huy, Nguyễn V Tuấn, Nguyễn Q N Quỳnh, Nguyễn T Hưng đến 0,3 𝑑𝐵/𝑘𝑚 Điều dễ dàng giải thích thơng qua phương trình (18), độ suy hao sau nhịp lớn, khuếch đại 𝐺 EDFA phải lớn theo tương ứng, công suất nhiễu tự phát EDFA tương ứng tăng lên Từ đó, cơng suất nhiễu tích lũy suốt trình truyền lớn, dẫn đến tỷ lệ cơng suất tín hiệu nhiễu giảm mạnh mạnh công suất phát, tỉ số SNR giảm mạnh Lúc tượng phi tuyến sợi quang, đặc biệt tượng trộn bốn bước sóng (four-wave-mixing) diễn mạnh mẽ Giá trị cực đại SNR đạt được định nghĩa đỉnh phi tuyến Từ hình trên, ta thấy tăng dung lượng kênh truyền trình phi tuyến diễn nhanh đỉnh phi tuyến có giá trị nhỏ Trong trường hợp này, khoảng cách đỉnh phi tuyến 0,92 dB thay đổi dung lượng kênh truyền từ 25 Gbaud đến 50 Gbaud Hiện tượng phi tuyến có xu hướng làm xấu hệ số phẩm chất hệ thống tăng chiều dài tuyến dung lượng kênh truyền Vì thế, để tăng giới hạn khoảng cách truyền dẫn, kỹ thuật bù méo tiến tiến nghiên cứu áp dụng [15] Hình SNR hàm công suất phát truyền 25 Gbaud 16 QAM qua 800 km sợi quang đơn mode với suy hao 0,2 dB/km, 0,25 dB/km 0,3 dB/km Hình SNR hàm công suất phát truyền 25 Gbaud 50 Gbaud 16 QAM qua 800km SSMF Hình EVM hàm công suất phát truyền 25 Gbaud 16 QAM qua 800 km sợi quang đơn mode với suy hao 0,2 dB/km, 0,25 dB/km 0,3 dB/km Với giới hạn cho phép truyền 16 QAM, EVM phải 12,5% [14] (theo Hình 8) sợi quang với suy hao 0,2 𝑑𝐵/𝑘𝑚, 0,25 𝑑𝐵/𝑘𝑚 thõa mãn với số công suất phát lựa chọn Tuy nhiên, suy hao 0,3 𝑑𝐵/𝑘𝑚 điều kiện truyền không thõa mãn Đặc biệt, khoảng cách truyền băng thông tăng lên, sợi quang với suy hao lớn gần không đảm bảo hệ số phẩm chất trình truyền dẫn Vì hệ thống quang có chiều dài tuyến lớn, sợi quang phải bảo dưỡng thường xuyên 4.3 Ảnh hưởng tượng phi tuyến đến hệ thống truyền thông tin quang Hình diễn tả SNR (dB) hàm cơng suất phát truyền tín hiệu quang 25 Gbaud 50 Gbaud 16 QAM qua sợi quang đơn mode tiêu chuẩn Từ kết ta thấy, tăng công suất phát lên, tỷ số công suất tín hiệu nhiễu tăng theo Tuy nhiên, tiếp tục tăng Hình 10 Giản đồ chịm truyền 25 Gbaud 16 QAM qua 800km SSMF công suất phát dBm Hình 10 diễn tả giản đồ chịm truyền tín hiệu quang 25 Gbaud 16 QAM qua 800 km sợi quang với công suất phát vào sợi dBm Theo kết ta nhận thấy, công suất phát dBm vượt ngưỡng công suất để đạt đỉnh phi tuyến, trường hợp -1 dBm (như Hình 9), hiệu ứng phi tuyến diễn mạnh mẽ Điều dẫn đến hệ số phẩm chất hệ thống bị suy giảm mạnh Với lưu ý rằng, giản đồ chòm sao, chòm điểm xa giản đồ bị méo dạng nhiều so với chòm điểm gần Điều giải thích ứng với mức lượng cao hơn, tượng phi tuyến điểm xa diễn mạnh mẽ ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL 19, NO 1, 2021 Kết luận Bài báo nghiên cứu tảng truyền tín hiệu sợi quang, xây dựng mơ hình truyền dẫn thông tin quang Dựa vào phương pháp lận cận số chia bước Fourier, nhóm tác giả xây dựng giải thuật để mơ q trình truyền tín hiệu Thơng qua việc phân tích, đánh giá thơng số sợi quang thơng số hệ thống, nhóm tác giả đánh giá tác động thông số đến chất lượng đường truyền Kết mô cho thấy hệ thống truyền dẫn thơng tin quang có chiều dài tuyến, sợi quang có suy hao lớn không đảm bảo hệ số phẩm chất hệ thống Sợi tán sắc dịch chuyển NZ-DSF làm giảm tượng méo tán sắc gây Tuy nhiên, truyền tín hiệu với khoảng cách truyền lớn, sợi quang đơn mode tiêu chuẩn kết hợp với kỹ thuật tiên tiến lựa chọn Ngoài ra, để tối ưu phẩm chất hệ thống truyền dẫn tránh tượng méo phi tuyến, công suất đưa vào sợi quang cần phát ngưỡng phi tuyến [6] [7] [8] [9] [10] Lời cảm ơn: Nghiên cứu tài trợ Bộ Giáo dục Đào tạo, Việt Nam đề tài có mã số B2018DNA.06 [11] TÀI LIỆU THAM KHẢO [12] [1] Cisco System Inc., Cisco Visual Networking Index: Forecast and Trends, White Paper, 11/2018 [2] IEEE 802.3 Ethernet Working Group, 400 Gigabit Ethernet Callfor-Interest Consensus, IEEE 802, 2013 [3] C Behrens, S Member, R.I Killey, S.J Savory, M Chen and P Bayvel, “Nonlinear transmission performance of higher-order modulation formats”, IEEE Photon Technol Letter, Vol 23, No 6, pp 377-379, 2011 [4] A.D Ellis, D Rafique and S Sygletos, “Long-haul terabit transmission (2272 km) employing digitally pre-distorted quad-carrier PM-16QAM super channel”, Proc Eur Conf Opt Commun., 2011 [5] V I Karpman and E M Krushkal, “Modulated waves in nonlinear [13] [14] [15] 29 dispersive media”, Sov Phys JETP 28, 277 (1969) L R Watkins and Y R Zhou, “Modeling propagation in optical fibers using wavelets”, J Lightwave Technol 12, 1536 (1994) K.V Peddanarappagari and M Brandt-Pearce “Volterra Series Approach for Optimizing Fiber Optic Communications System Designs”, J Lightwave Technol Volume: 16, Issue: 11, Nov 1998, 2046 (1998) Tuan V Nguyen, Dien V Nguyen, “Khảo sát hiệu hệ thống thông tin quang WDM mmW/RoF sử dụng tiền khuếch đại quang máy thu coherence”, Tạp chí Khoa học Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, 5(126).2018, Quyển 1, 2018, Trang 120-124 Tuan Nguyen Van, Nguyen Van Dien, Hung Nguyen Tan, “Khảo sát hiệu hệ thống truy cập quang – vơ tuyến dãi bước sóng milimet cho thông tin di động hệ mới”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ - Đại học Đà Nẵng, Vol 18, No 7, 2020, Trang 18-23 Kiem Nguyen Hong, Nguyen Van Dien, Hung Nguyen Tan, Quang Nguyen The, Binh Nguyen Duc, Tuan Nguyen Van, Phuong Vuong Quang, Dong Nhat Nguyen, “Performance analysis and optimization of hybrid fiber/FSO dual-polarization 16-QAM data link under different weather condition”, Proceedings of The 2020 International Conference on Advanced Technologies for Communications (ATC), 2020, 10.1109/ATC50776.2020.9255363 Kiem Nguyen Hong, Nguyen Van Dien, Quang Nguyen The, Binh Nguyen Duc, Tuan Nguyen Van, Hung Nguyen Tan, Vy Rin Nguyen, Dong Nhat Nguyen, “Đánh giá phẩm chất hệ thống RoF tín hiệu QPSK nhiều băng tần số 95 GHz”, Hội thảo Quốc gia lần thứ XXIII Điện tử, truyền thông Công Nghệ Thông tin (REV-ECIT), 2020 G Agrawal, "Nonlinear Fiber Optics" Third Edition, Academic Press, 2001 Takashi Kunihiro, Atsushi Maeda, Shoichiro Oda, Akihiro Maruta, “Experimental Demonstration of All-Optical Tunable Delay Line Based on Slow Light Using Soliton Collision in Optical Fiber”, Optics Express, Vol 14, 2006, pp 11736-11747 Dong-Nhat Nguyen, J Bohata, M Komanec, S Zvanovec, B Ortega and Z Ghasemlooy, “Seamless 25 GHz Transmission of LTE 4/16/64 QAM Signals over Hybrid SMF/FSO and Wireless Link”, Journal of Lightwave Technology, Vol 37, Issue 24, 2019, pp 6040 – 6047 Hung Nguyen Tan, Thai Son Le, “On the effectiveness of nonlinearity compensation for high baudrate single-channel transmissions”, Optics Communications, Vol 433, 2019, pp.36-43  ... khoảng cách truyền dẫn, cơng suất tín hiệu đưa vào sợi quang Nền tảng truyền tín hiệu sợi quang phương pháp chia bước Fourier 2.1 Truyền tín hiệu sợi quang Việc truyền tín hiệu sợi quang tuân... truyền tín hiệu qua sợi quang với độ xác cao, linh hoạt, chi phí thấp, dễ tiếp cận cấp thiết Trong báo này, nhóm tác giả thực nghiên cứu mơ truyền tín hiệu qua sợi quang sử dụng phương pháp chia. .. cứu tảng truyền tín hiệu sợi quang, xây dựng mơ hình truyền dẫn thơng tin quang Dựa vào phương pháp lận cận số chia bước Fourier, nhóm tác giả xây dựng giải thuật để mơ q trình truyền tín hiệu Thơng