Chương 5 Hệ thống thông tin quang sợi

Chương Hệ thống thông tin quang sợi Hệ thống thông tin quang b n đ ợc cấu trúc từ ba thành phần sợi quang, thiết bị phát quang thiết bị thu quang Các thành phần đư đ ợc nghiên cứu cách độc lập ch ơng tr ớc Trong ch ơng xem xét xem thành phần b n đ ợc sử dụng nh để t o nên hệ thống thống tin quang Các vấn đề liên quan đến việc thiết kế tuyến thông tin quang (đơn kênh) có cấu trúc đơn gi n chất l ợng hệ thống thông tin quang đ ợc đề cập đến ch ơng Phần cuối ch ơng giới thiệu hệ thống truyền dẫn quang đa kênh làm s cho môn học nâng cao 5.1 Cấu trúc hệ thống thông tin quang 5.1.1 Tuyến điểm – điểm Các tuyến điểm - điểm hình thành nên hệ thống thông tin quang sợi đơn gi n bao gồm phát quang, thu quang đ ng truyền dẫn sợi quang nh cho thấy hình 5-1 Các hệ thống thiết lập s cho cấu trúc hệ thống phức t p Nguồn thông tin Bộ phát quang Sợi quang Bộ thu quang Ng i dùng Hình 5-1 Sơ đồ tuyến kết nối điểm – điểm Tùy thuộc vào đặc tính nguồn tin đầu vào phát quang t ơng tự hay số mà hệ thống đ ợc phân lo i thành hệ thống thông tin quang t ơng tự hệ thống thông tin quang số Mặc dù lo i hệ thống có tính chất yêu cầu đặc thù riêng nh ng việc thiết kế tuyến kết nối điểm – điểm cho hệ thống có quy tắc chung cần xem xét Q trình thiết kế tuyến thơng tin quang điểm – điểm nói chung liên quan đến nhiều tham số đặc tính quan hệ với nên việc phân tích thiết kế tuyến thực tế địi hỏi q trình lặp vài lần tr ớc hồn thành đ m b o thỏa mãn yêu cầu đặt ra.Vì ràng buộc hiệu chi phí yếu tố quan trọng tuyến thông tin quang sợi nên kỹ s thiết kế ph i lựa chọn cẩn thận thành phần hệ thống để đ m b o mức hiệu 195 mong muốn đ ợc trì suốt tuổi thọ dự kiến hệ thống mà không xác định mức đặc tính thành phần Các yêu cầu b n hệ thống nói chung cần thiết cho việc phân tích tuyến làμ - Kho ng cách truyền dẫn (hoặc mong muốn) - Tốc độ liệu độ rộng băng tần kênh truyền - Tỉ số lỗi bít (BER) tỉ số tín hiệu nhiễu (SNR) yêu cầu Để đáp ứng đ ợc yêu cầu kỹ s thiết kế cần ph i lựa chọn thành phần xem xét đặc tính b n liên quan nh sauμ - Sợi quang đa mode đơn modeμ tham số b n cần xem xét bao gồm kích th ớc lõi, mặt cắt chiết suất, độ rộng băng tần tán sắc, hệ số suy hao, độ số đ ng kính tr ng mode - Bộ phát quang sử dụng nguồn quang LED laser diode: tham số b n cần xem xét bao gồm b ớc sóng phát, độ rộng phổ, cơng suất phát x , diện tích phát x hiệu dụng, mẫu phát x số l ợng mode phát x - Bộ thu quang sử dụng PIN APD: tham số b n cần xem xét bao gồm độ đáp ứng, b ớc sóng ho t động, tốc độ độ nh y thu Thông th ng có hai phân tích b n quỹ công suất quỹ th i gian lên để đ m b o hiệu yêu cầu Tùy thuộc vào hệ thống thông tin quang số hay t ơng tự, yêu cầu hiệu khác Đối với hệ thống thông tin quang số yêu cầu hiệu cần đ m b o tỉ số lỗi bít, cịn hệ thống thơng tin quang t ơng tự yêu cầu hiệu cần đ m b o tỉ số sóng mang nhiễu Một số vấn đề thiết kế hệ thống đ ợc đề cập cụ thể phần sau 5.1.2 Hệ thống thông tin quang số Hệ thống thông tin quang số hệ thống phổ biến sử dụng cấu trúc m ng thông tin Trong hệ thống thông tin quang số, định d ng điều chế có ý nghĩa quan trọng để đ m b o thu tách đ ợc thơng tin định th i xác từ tín hiệu quang thu đ ợc Kiểu điều chế sử dụng phổ biến điều chế c ng độ (IM) bít nhị phân đặc tr ng b i thay đổi c ng độ quang đầu 196 Để đ m b o kh tách định th i cho trình đồng hệ thống thông tin quang số, mư đ ng đ ợc sử dụng Mục đích việc định th i để đồng luồng liệu số t i đầu thu cho phép lấy mẫu tín hiệu t i th i điểm mà tỉ số tín hiệu nhiễu đ t cực đ i Việc sử dụng mã đ ng việc đ m b o dễ tách tín hiệu định th i cịn có chức gi m thiểu lỗi nh đ a thêm bit d vào chuỗi bít liệu Tuy nhiên việc đ a thêm bít d đồng nghĩa làm tăng tốc độ truyền dẫn liệu hay độ rộng băng tần tín hiệu Nếu độ rộng băng tần lớn đóng góp nhiễu nhiều Do th ng có bù trừ kh tách định th i độ rộng băng tần nhiễu mư đ ng cụ thể Các mư đ ng sử dụng thông tin quang th ng mã nhị phân (2 mức) mư đa mức sử dụng kh dễ dàng điều chế Các mư đ ng b n bao gồm mã NRZ (không tr không), mã RZ (tr khơng) định d ng mã hóa pha (PE) Mư NRZ đơn gi n mư NRZ đơn cực có độ rộng băng tần tiêu chuẩn Đối với mã bít liệu chiếm hết chu kỳ bít với tín hiệu quang đ ợc điều biến theo định d ng bật tắt (OOK) Một cách cụ thể bít đ ợc đặc tr ng b i xung chiếm hết chu kì bít, cịn bít khơng có xung phát nh cho thấy hình 5-2 Mặc dù mã NRZ có độ rộng băng tần nhỏ mư nh ng công suất trung bình vào thu l i phụ thuộc mẫu dữa liệu Do có chuỗi bit kéo dài x y t ợng trơi đ ng tích lũy xung sinh từ đặc tính tần số thấp lọc ghép cặp AC thu quang nh cho thấy hình 5-3 Hiệu ứng gây lỗi th i gian phục hồi ng ỡng gốc ban đầu bị chậm sau chuỗi dài bít Thêm chuỗi dài bit liên tiếp làm thơng tin định th i khơng có điểm chuyển tiếp mức Để tránh t ợng q trình trộn liệu đ ợc sử dụng để đ m b o phân bố bít chuỗi liệu Chu kỳ bit Hình 5-2 Định d ng mã NRZ 197 Xung đơn đầu vào thu Xung đơn đầu thu Đuôi xung đầu Chuỗi bit vào thu Chuỗi bit thu Ng ỡng định Trôi đ ng Hình 5-3 Hiện t ợng trơi đ ng Tín hiệu đồng hồ Các điểm chuyển tiếp Hình 5-4 Một số định d ng mã RZ Đối với mã RZ, bít liệu th ng chiếm nửa chu kỳ bít nên coi nh đ ợc mư hóa thành hai bít mư đ ng quang Trong phổ mã có chứa thơng tin định th i nên dễ dàng đ ợc tách so với mư NRZ Trong mư RZ đơn cực bit đ ợc đặc tr ng b i xung quang chiếm nửa chu kỳ bit, cịn bít khơng có xung Do xung quang nhỏ nửa so với xung quang mã NRZ nên độ rộng băng tần tín hiệu tăng gấp đơi tốc độ liệu Nh ợc điểm 198 mư RZ đơn cực thơng tin định th i có chuỗi bít kéo dài liên tiếp Để khắc phục nh ợc điểm mư l ỡng pha hay mã Manchester quang đ ợc sử dụng nh cho thấy hình 5-4 Ngồi ra, hệ thống thông tin quang số th ng hay sử dụng mã khối mBnB Trong mã khối m bit đ ợc chuyển đổi thành n bit (n > m) Việc đ a thêm vào bit d làm tăng băng tần tín hiệu nh ng đổi l i cho phép tăng kh tách định th i kh giám sát lỗi, tín hiệu thu đ ợc không gặp ph i vấn đề trơi đ ng lo i bỏ đ ợc chuỗi bit kéo dài Thông th ng giá trị n chẵn để đ m b o độ lệch số l ợng bit từ mã nhỏ (tốt 0) Các tham số b n mã mBnB bao gồm: tỉ lệ mã n/m, số l ợng ký hiệu giống dài (Nmax), giới h n độ lệch tích lũy (D) l ợng phần trăm từ mư n bit không đ ợc sử dụng Đặc tính số lo i mư mBnB điển hình đ ợc cho b ng 5-1 B ng 5-1 So sánh số mã mBnB Mã n/m Nmax 3B4B 1,33 6B8B 1,33 5B6B 1,2 7B8B 1,14 9B10B 1,11 11 D 3 3 4 7 8 W (%) 25 75 28 27 24 Trong hệ thống thông tin quang tốc độ cao nay, mã sửa lỗi tr ớc (FEC) đ ợc sử dụng để c i thiện hiệu hệ thống Trong kỹ thuật FEC, thông tin d đ ợc phát thông tin gốc, liệu gốc bị lỗi thông tin d đ ợc sử dụng để khôi phục l i Có nhiều lo i mã sửa lỗi đư đ ợc phát triển nh mư chu trình, mã Hamming, Reed-Solomon, mã xoắn mã turbo Trong mã này, mã Reed-Solomon đ ợc ý hệ thống thông tin quang sợi Các mã Reed-Solomon (RS) có ký hiệu RS(n,m) n với m bít gốc cộng với bít d Giá trị n đ ợc chọn để n = 2k – 1, k số nguyên Mã ReedSolomon đ ợc khuyến nghị b i ITU cho hệ thống thông tin quang biển sử dụng k = ký hiệu RS(255,23λ) L ợng mào đầu hay mức độ d mã 6,7% Nhiều mã RS khác đ ợc sử dụng với độ d mã lớn Sự lựa 199 chọn mã phụ thuộc vào mức độ c i thiện BER đòi hỏi để hệ thống ho t động tin cậy Mức độ c i thiện đ ợc đặc tr ng b i đ i l ợng độ lợi mư hóa (theo dB) t ơng ứng với mức độ c i thiện hệ số chất l ợng Q hay SNR sử dụng FEC so với tr ng hợp không sử dụng Hình 5-5 cho thấy đặc tính số kiểu mã RS khác Hình 5-5 Độ lợi mã số kiểu mư RS để c i thiện hiệu hệ thống 5.1.3 Hệ thống thông tin quang tương tự Hệ thống thông tin quang t ơng tự đ ợc sử dụng m ng truyền hình cáp (CATV) hệ thống truyền dẫn vô tuyến qua sợi quang (RoF) Hình 5-6 cho thấy phần tử b n hệ thống thông tin quang t ơng tự Bộ phát quang sử dụng nguồn LED LD cần ý xác định điểm định thiên để đ m b o t i điểm vùng điều biến tuyến tính Tín hiệu t ơng tự sau điều biến sử dụng số kỹ thuật kỹ thuật đơn gi n điều biến c ng độ trực tiếp Nh tín hiệu b n tin đ ợc phát trực tiếp băng gốc Một ph ơng pháp hiệu qu nh ng phức t p chuyển dịch tín hiệu băng gốc lên sóng mang điện tr ớc điều biến c ng độ nguồn quang Q trình đ ợc thực qua số kỹ thuật b n nh điều biến biên độ (AM), điều tần (FM) điều pha (PM) Đối với q trình điều biến tín hiệu t ơng tự, số vấn đề cần ý méo phi tuyến điều chế, nhiễu điều biến t ơng hỗ, nhiễu c ng độ t ơng đối (RIN) laser hiệu ứng xén laser 200 Hình 5-6 Các phần tử b n hệ thống thông tin quang t ơng tự Đối với kênh sợi quang, nh h ng tán sắc gây phụ thuộc biên độ, pha độ trễ nhóm vào tần số nên ph i đ m b o băng tần tín hiệu truyền qua sợi có đáp ứng trễ nhóm biên độ phẳng để tránh méo tuyến tính Trong phân tích hiệu hệ thống t ơng tự, ta th ng tính tỉ lệ cơng suất sóng mang hiệu dụng cơng suất nhiễu hiệu dụng t i đầu vào thu RF tiếp sau q trình tách sóng quang Tham số gọi ngắn gọn tỉ lệ sóng mang nhiễu (Carrier to noise ratio - CNR) Đối với liệu số sử dụng khóa dịch tần (FSK), biên độ sóng mang trì khơng đổi nh ng pha song mang dịch từ tần số đến tần số khác để đặc tr ng cho tín hiệu nhị phân Để đáp ứng yêu cầu BER 10-9 10-15 tr ng hợp cần giá trị CNR tối thiểu 36 (15.6 dB) 64 (18 dB) t ơng ứng Đối với liệu t ơng tự, phân tích phức t p phụ thuộc vào mức độ c m nhận chất l ợng tín hiệu ng i sử dụng, ví dụ nh xem hình nh truyền hình Nếu sử dụng điều chế biên độ (AM) địi hỏi CNR cỡ 56 dB nhu cầu cho hiệu qu băng thông dẫn đến tỉ lệ CNR cao Nh ng điều chế tần số (FM) yêu cầu CNR cỡ 15 – 18 dB Trong hệ thống có N yếu tố gây suy gi m tín hiệu, tỉ số CNR tổng đ ợc xác định N 1  CNR i 1 CNRi (5.1) CNRi tỉ số CNR cho yếu tố nh h ng cụ thể Đối với hệ thống đơn kênh, yếu tố suy gi m bao gồm thăng giáng nhiễu c ng độ, hiệu ứng cắt xén c ng độ laser, nhiễu diode thu quang nhiễu ASE Đối với hệ thống đa kênh ho t động t i tần số sóng mang khác nhau, thêm nh h méo phi tuyến ng 201 Hình 5-7 Q trình điều chế laser tín hiệu t ơng tự Q trình điều biến trực tiếp tín hiệu t ơng tự đ ợc mơ t hình 5-7 dịng kích thích nguồn quang bao gồm thành phần dòng định thiên chiều IB dòng xoay chiều tín hiệu t ơng tự � = � + � Nguồn quang ho t động nh linh kiện quy luật bình ph ơng, cơng suất quang đầu ( ) có d ng giống nh dịng kích thích vào điểm định thiên độ lớn dịng tín hiệu đ ợc xác định thích hợp đ m b o biến đổi dịng nằm vùng tuyến tính đ ng đặc tính P-I nguồn quang Nếu gi sử tín hiệu kích thích t ơng tự ký hiệu ( ) cơng suất quang đầu đ ợc xác định P(t )  PB 1  ms(t ) (5.2) PB cơng suất quang đầu t i mức dịng định thiên m số điều chế Theo đ i l ợng công suất quang, số điều chế đ ợc xác định m Ppeak PB (5.3) Ppeak giá trị mức công suất quang đỉnh đầu Giá trị điển hình m hệ thống t ơng tự nằm d i 0,25 đến 0,5 202 Đối với tín hiệu t ơng tự thu đ ợc d ng sóng sin, cơng suất sóng mang C t i đầu thu (đơn vị A2) C mMP  (5.4)  đáp ứng diode thu quang t i M = 1, M hệ số khuyeechs đ i dòng diode thu quang (M = cho PIN), công suất quang thu đ ợc trung bình Trong tr ng hợp hệ thống đơn kênh AM, tỉ số CNR tổng cộng đ ợc xác định cụ thể từ (5.1)  P2  T2  RIN 1 1       CNR CNRP CNRT CNRRIN C C C (5.5) hay viết l i C C  2 N  P   T2   RIN (5.6) , ng b i � tỉ số CNR thành phần bị nh h nhiễu diode thu quang (gồm chủ yếu nhiễu nổ nhiễu dòng tối), nhiễu nhiệt tiền khuyếch đ i nhiễu RIN t ơng ứng Ph ơng sai hay độ lớn thành phần nhiễu gồm 2 , 2 đ ợc xác định ch ơng Đối với nhiễu RIN, dịng nhiễu trung bình bình ph ơng 2 � đ ợc xác định  RIN  RIN P B (5.7) RIN tỉ lệ nhiễu cơng suất tín hiệu đ ợc đo theo dB/Hz đ ợc định nghĩa b i RIN  ∆ PL 2 đầu laser tăng c (5.8) PL2 đặc tr ng cho độ thăng giáng c c ng độ trung bình bình ph ơng ng độ ánh sáng laser trung bình Nhiễu gi m ng độ dòng bơm cho laser Từ (5.7) (4.71)-(4.72), tỉ số sóng mang nhiễu (5.6) đ ợc viết l i thành   C mMP  N RIN P  B  2qI p  I d M FA B  4k BT RL BFn (5.9) 203 Tùy thuộc vào mức công suất quang vào thu, hệ thống ho t động điều kiện giới h n khác Khi mức công suất quang thu đ ợc thấp, tỉ số CNR bị giới h n b i nhiễu nhiệt Trong tr ng hợp công suất quang thu đ ợc thay đổi dB CNR thay đổi kho ng dB mức công suất quang trung bình nhiễu dịng tối PD nhỏ CNR bị giới h n b i nhiễu nổ PD Trong tr ng hợp này, tỉ số CNR thay đổi dB mức công suất quang biến đổi dB mức công suất quang thu đ ợc cao tỉ số CNR bị giới h n b i RIN, tỉ số CNR đ ợc c i thiện tăng số điều chế Hình 5-8 cho thấy d ng biến đổi CNR theo mức công suất quang t i thu Tuy nhiên cần l u ý yếu tố giới h n biến đổi nhiều phụ thuộc vào đặc tính phát thu cụ thể Hình 5-8 Sự phụ thuộc tỉ số CNR vào mức công suất quang thu 5.2 Cơ sở thiết kế hệ thống Để thiết kế hệ thống thông tin quang ta cần ph i hiểu rõ xác định đ ợc yếu tố nh h ng đến chất l ợng hệ thống Các yếu tố b n cần xem xét suy hao, tán sắc tính phi tuyến sợi quang Vì tham số đặc tính sợi quang phụ thuộc vào b ớc sóng, nên thiết kế ta cần xem xét lựa chọn b ớc sóng ho t động hệ thống cho phù hợp Trong hệ thống thông tin quang số, vài tham số hệ thống th ng đ ợc xác định tr ớc thiết kế tốc độ bit B cự ly truyền dẫn L Mục tiêu thiết kế hệ thống thông tin quang ph i đ m b o hệ thống ho t động 204 Hình 5-11 Cơng st gi m nhiễu mode Tham sô M la tổ ng sô mode ̣c ma công suât của no v ̣t qua 10% công suât đỉnh 5.3.2 Bù công suất nhiễu phần mode Nhiễu phần mode (MPN) sinh từ laser bán dẫn đa mode Hiê ̣n t ̣ng x y không t ơng quan că ̣p mode ̣c Mặc dù tổng cơng suất quang phát khơng đổi, nh ng MNP làm cho c ng độ mode bị thăng giáng t ơng đối lớn Khi khơng có tán sắc s ợi quang, MNP không nh h ng đến chất l ợng hệ thống tât cả cac mode vẫn đ ̣c tri đông bô ̣ suôt qua trinh truyên dẫn va tach song quang Tuy nhiên th c̣ tê , nh h ng tán sắc vận tốc nhóm, mode lan truyền với vận tốc khác tr nên không đồng Điều gây nên thăng giáng dòng quang điện t i thu dẫn đến suy gi m SNR Để trì chất l ợng hệ thống (đ t đ ợc BER yêu cầu nh khơng có MNP), l ợng cơng suất cần ph i đ ợc bù để tăng SNR hệ thống nh h ng MPN đến chất l ợng hệ thống đư đ ợc nghiên cứu c nguồn laser bán dẫn đa mode nguồn laser gần đơn mode Trong tr ng hợp laser bán dẫn đa mode, mức thiệt thịi cơng suất MNP gây đ ợc tính theo cơng thức sau:   mpn  5 log10 1  Q rmpn (5.22) Trong rmpn mức nhiễu t ơng đối cơng suất thu đ ợc có MPN đ ợc xác định qua mơ hình đơn gi n sau 213  rmpn  k    exp  BLD    (5.23) với σ độ rộng RMS mode k hệ số c nh tranh mode liên hệ với hệ số t ơng quan chéo γcc theo = −  Giá trị k đ ợc xác định kho ng 01 Rất khó xác định giá trị k giá trị khác nguồn laser khác Các phép đo thực nghiệm cho thấy giá trị k th kho ng 0,6-0,8 khác cặp mode ng nằm Có thể dùng ph ơng trình (5.22) (5.23) để tính tốn mức độ thiệt thịi cơng suất MPN gây Hình 5-12 cho thấy độ thiệt thịi cơng suất t i BER 10-9 (Q = 6) hàm tham số tán sắc chuẩn hóa BLDσ vài giá trị k Quan sát hình 5-12 ta thấy, giá trị đư cho k, δmpn tăng nhanh theo BLDσ đ t giá trị vô BLDσ đ t đến giá trị tới h n Với k > 0,5, độ thiệt thịi cơng suất lớn BLDσ lớn 0,15 Tuy nhiên, độ thiệt thịi đ ợc gi m xuống tới mức không đáng kể (δmpn < 0,5 dB) hệ thống thông tin quang đ ợc thiết kế cho BLDσ < 0,1 Hình 5-12 Độ thiệt thịi công suất MPN gây phụ thuộc BLDσ nguồn laser bán dẫn đa mode có độ rộng phổ hiệu dụng σ Các đ ng cong khác t ơng ứng với giá trị khác hệ số phân bố mode k 5.3.3 Bù công suất dãn xung tán sắc Hầu hết hệ thống thông tin quang sử dụng sợi đơn mode có tán săc vận tốc nhóm giới h n tích BL nh đư phân tích ch ơng Bên c nh đó, 214 dưn xung tán sắc gây làm suy gi m độ nh y thu Sự dưn xung tán sắc nh h ng tới hiệu thu theo hai cach sau: Th nhât, mô ̣t phân l ̣ng xung bị tr i rộng khỏi khe bit cấp phát - gây giao thoa gi ̃ a cac ky t ̣ (ISI) Th hai, l ̣ng xung khe bit bi ̣giảm xung quang bi ̣dañ rộng Điều làm gi m SNR t i m ch định Để tri chât - l ̣ng của ̣ thông theo yêu câu thi SNR cần đ ợc trì t i mức xác định, cơng st trung binh t i thu địi h i ph i lớn Đây chinh nguồn gốc thiệt thịi cơng st giañ xung gây (δd) Việc tính tốn xác giá trị d cơng việc khó phụ thuộc vào nhiều yếu tố, ví dụ nh d ng xung t i thu Trong tr ng hợp đơn gi n gi sử xung có d ng Gauss, độ thiệt thịi cơng suất δd (tính theo dB ) đ ̣c tinh theo công th c sau:  d  10 log10 f b (5.24) Trong đo fb hệ số dưn xung Đối với hệ thống thông tin quang sợi đ ợc thiết kế sử dụng nguồn quang băng rộng fb đ ̣c xác định theo công thức sau  f b      DL     1/ (5.25) Vơi σ độ rộng phổ hiệu dụng (rms) nguồn quang đ ợc gi định có phân bơ Gauss σ0 độ rộng xung hiê ̣u du ̣ng (rms) t i phát quang liên hệ với chu kỳ độ rộng dc xung RZ nh 40 = bit t i tốc độ B xác định Sử dụng 0 = thiệt thịi cơng suất   d  log10  4BLD  d c 2  , = 1/ độ rộng khe (4 ) vào (5.25) sử dụng (5.24), độ (5.26) Đối với hệ thống kho ng cách lớn đ ợc thiết kế sử dụng nguồn quang phổ   hẹp xung khơng có chirp tần, độ thiệt thịi công suất đ ợc xác định b i  d  log10  8 B L d c2  (5.27) Hình 5-13 cho thấy độ thiệt thịi cơng suất nh hàm tổ hợp tham số  = 2 cho ba giá trị dc Mặc dù độ thiệt thịi bỏ qua giá trị 215  < 0,05 dc > 0,5 nh ng tăng nhanh theo  lớn dB  = 0,1 dc = 0,5 Do quan trọng để giữ  nhỏ 0,1 Hình 5-13 Độ thiệt thịi cơng suất tán sắc gây phụ thuộc  = 2 trị chu kỳ độ rộng xung luồng bit RZ ba giá 5.3.4 Bù công suất chirp tần Hiện t ợng chirp tần xung quang sinh từ điều chế trực tiếp nguồn laser bán dẫn tăng c ng dãn xung tán sắc sợi làm suy gi m chất l ợng hệ thống nh đư đề cập ch ơng Việc tính tốn xác độ thiệt thịi công suất chirp gây (δc) không dễ dàng chirp tần số phụ thuộc vào c d ng độ rộng xung quang Trong tr ng hợp xung d ng Gauss chirp tuyến tính, độ thiệt thịi cơng suất đ ợc ớc tính qua hệ số  dãn xung có chirp (5.24) với = 2  (4 ) nh sau  c  log10 1  8C B L d c2   8 B L d c2  (5.28) 216 Hình 5-14 Cơng suất gi m chirp gây hàm B2L vài giá trị tham số chirp C Hình 5-14 cho thấy độ thiệt thịi cơng suất chirp gây nh hàm cho vài giá trị hệ số chirp C với dc = Tham số 2 đ ợc lấy giá trị âm tr ng hợp hệ thống thông tin quang ho t động t i vùng b ớc sóng 1,55m Đ ng cong t i C = t ơng ứng với tr ng hợp xung khơng có chirp Độ thiệt thịi cơng suất bỏ qua (

Chương Hệ thống thông tin quang sợi Hệ thống thông tin quang b n đ ợc cấu trúc từ ba thành phần sợi quang, thiết bị phát quang thiết bị thu quang Các thành phần đư đ ợc nghiên cứu cách độc lập ch ơng tr ớc Trong ch ơng xem xét xem thành phần b n đ ợc sử dụng nh để t o nên hệ thống thống tin quang Các vấn đề liên quan đến việc thiết kế tuyến thông tin quang (đơn kênh) có cấu trúc đơn gi n chất l ợng hệ thống thông tin quang đ ợc đề cập đến ch ơng Phần cuối ch ơng giới thiệu hệ thống truyền dẫn quang đa kênh làm s cho môn học nâng cao 5.1 Cấu trúc hệ thống thông tin quang 5.1.1 Tuyến điểm – điểm Các tuyến điểm - điểm hình thành nên hệ thống thông tin quang sợi đơn gi n bao gồm phát quang, thu quang đ ng truyền dẫn sợi quang nh cho thấy hình 5-1 Các hệ thống thiết lập s cho cấu trúc hệ thống phức t p Nguồn thông tin Bộ phát quang Sợi quang Bộ thu quang Ng i dùng Hình 5-1 Sơ đồ tuyến kết nối điểm – điểm Tùy thuộc vào đặc tính nguồn tin đầu vào phát quang t ơng tự hay số mà hệ thống đ ợc phân lo i thành hệ thống thông tin quang t ơng tự hệ thống thông tin quang số Mặc dù lo i hệ thống có tính chất yêu cầu đặc thù riêng nh ng việc thiết kế tuyến kết nối điểm – điểm cho hệ thống có quy tắc chung cần xem xét Q trình thiết kế tuyến thơng tin quang điểm – điểm nói chung liên quan đến nhiều tham số đặc tính quan hệ với nên việc phân tích thiết kế tuyến thực tế địi hỏi q trình lặp vài lần tr ớc hồn thành đ m b o thỏa mãn yêu cầu đặt ra.Vì ràng buộc hiệu chi phí yếu tố quan trọng tuyến thông tin quang sợi nên kỹ s thiết kế ph i lựa chọn cẩn thận thành phần hệ thống để đ m b o mức hiệu 195 mong muốn đ ợc trì suốt tuổi thọ dự kiến hệ thống mà không xác định mức đặc tính thành phần Các yêu cầu b n hệ thống nói chung cần thiết cho việc phân tích tuyến làμ - Kho ng cách truyền dẫn (hoặc mong muốn) - Tốc độ liệu độ rộng băng tần kênh truyền - Tỉ số lỗi bít (BER) tỉ số tín hiệu nhiễu (SNR) yêu cầu Để đáp ứng đ ợc yêu cầu kỹ s thiết kế cần ph i lựa chọn thành phần xem xét đặc tính b n liên quan nh sauμ - Sợi quang đa mode đơn modeμ tham số b n cần xem xét bao gồm kích th ớc lõi, mặt cắt chiết suất, độ rộng băng tần tán sắc, hệ số suy hao, độ số đ ng kính tr ng mode - Bộ phát quang sử dụng nguồn quang LED laser diode: tham số b n cần xem xét bao gồm b ớc sóng phát, độ rộng phổ, cơng suất phát x , diện tích phát x hiệu dụng, mẫu phát x số l ợng mode phát x - Bộ thu quang sử dụng PIN APD: tham số b n cần xem xét bao gồm độ đáp ứng, b ớc sóng ho t động, tốc độ độ nh y thu Thông th ng có hai phân tích b n quỹ công suất quỹ th i gian lên để đ m b o hiệu yêu cầu Tùy thuộc vào hệ thống thông tin quang số hay t ơng tự, yêu cầu hiệu khác Đối với hệ thống thông tin quang số yêu cầu hiệu cần đ m b o tỉ số lỗi bít, cịn hệ thống thơng tin quang t ơng tự yêu cầu hiệu cần đ m b o tỉ số sóng mang nhiễu Một số vấn đề thiết kế hệ thống đ ợc đề cập cụ thể phần sau 5.1.2 Hệ thống thông tin quang số Hệ thống thông tin quang số hệ thống phổ biến sử dụng cấu trúc m ng thông tin Trong hệ thống thông tin quang số, định d ng điều chế có ý nghĩa quan trọng để đ m b o thu tách đ ợc thơng tin định th i xác từ tín hiệu quang thu đ ợc Kiểu điều chế sử dụng phổ biến điều chế c ng độ (IM) bít nhị phân đặc tr ng b i thay đổi c ng độ quang đầu 196 Để đ m b o kh tách định th i cho trình đồng hệ thống thông tin quang số, mư đ ng đ ợc sử dụng Mục đích việc định th i để đồng luồng liệu số t i đầu thu cho phép lấy mẫu tín hiệu t i th i điểm mà tỉ số tín hiệu nhiễu đ t cực đ i Việc sử dụng mã đ ng việc đ m b o dễ tách tín hiệu định th i cịn có chức gi m thiểu lỗi nh đ a thêm bit d vào chuỗi bít liệu Tuy nhiên việc đ a thêm bít d đồng nghĩa làm tăng tốc độ truyền dẫn liệu hay độ rộng băng tần tín hiệu Nếu độ rộng băng tần lớn đóng góp nhiễu nhiều Do th ng có bù trừ kh tách định th i độ rộng băng tần nhiễu mư đ ng cụ thể Các mư đ ng sử dụng thông tin quang th ng mã nhị phân (2 mức) mư đa mức sử dụng kh dễ dàng điều chế Các mư đ ng b n bao gồm mã NRZ (không tr không), mã RZ (tr khơng) định d ng mã hóa pha (PE) Mư NRZ đơn gi n mư NRZ đơn cực có độ rộng băng tần tiêu chuẩn Đối với mã bít liệu chiếm hết chu kỳ bít với tín hiệu quang đ ợc điều biến theo định d ng bật tắt (OOK) Một cách cụ thể bít đ ợc đặc tr ng b i xung chiếm hết chu kì bít, cịn bít khơng có xung phát nh cho thấy hình 5-2 Mặc dù mã NRZ có độ rộng băng tần nhỏ mư nh ng công suất trung bình vào thu l i phụ thuộc mẫu dữa liệu Do có chuỗi bit kéo dài x y t ợng trơi đ ng tích lũy xung sinh từ đặc tính tần số thấp lọc ghép cặp AC thu quang nh cho thấy hình 5-3 Hiệu ứng gây lỗi th i gian phục hồi ng ỡng gốc ban đầu bị chậm sau chuỗi dài bít Thêm chuỗi dài bit liên tiếp làm thơng tin định th i khơng có điểm chuyển tiếp mức Để tránh t ợng q trình trộn liệu đ ợc sử dụng để đ m b o phân bố bít chuỗi liệu Chu kỳ bit Hình 5-2 Định d ng mã NRZ 197 Xung đơn đầu vào thu Xung đơn đầu thu Đuôi xung đầu Chuỗi bit vào thu Chuỗi bit thu Ng ỡng định Trôi đ ng Hình 5-3 Hiện t ợng trơi đ ng Tín hiệu đồng hồ Các điểm chuyển tiếp Hình 5-4 Một số định d ng mã RZ Đối với mã RZ, bít liệu th ng chiếm nửa chu kỳ bít nên coi nh đ ợc mư hóa thành hai bít mư đ ng quang Trong phổ mã có chứa thơng tin định th i nên dễ dàng đ ợc tách so với mư NRZ Trong mư RZ đơn cực bit đ ợc đặc tr ng b i xung quang chiếm nửa chu kỳ bit, cịn bít khơng có xung Do xung quang nhỏ nửa so với xung quang mã NRZ nên độ rộng băng tần tín hiệu tăng gấp đơi tốc độ liệu Nh ợc điểm 198 mư RZ đơn cực thơng tin định th i có chuỗi bít kéo dài liên tiếp Để khắc phục nh ợc điểm mư l ỡng pha hay mã Manchester quang đ ợc sử dụng nh cho thấy hình 5-4 Ngồi ra, hệ thống thông tin quang số th ng hay sử dụng mã khối mBnB Trong mã khối m bit đ ợc chuyển đổi thành n bit (n > m) Việc đ a thêm vào bit d làm tăng băng tần tín hiệu nh ng đổi l i cho phép tăng kh tách định th i kh giám sát lỗi, tín hiệu thu đ ợc không gặp ph i vấn đề trơi đ ng lo i bỏ đ ợc chuỗi bit kéo dài Thông th ng giá trị n chẵn để đ m b o độ lệch số l ợng bit từ mã nhỏ (tốt 0) Các tham số b n mã mBnB bao gồm: tỉ lệ mã n/m, số l ợng ký hiệu giống dài (Nmax), giới h n độ lệch tích lũy (D) l ợng phần trăm từ mư n bit không đ ợc sử dụng Đặc tính số lo i mư mBnB điển hình đ ợc cho b ng 5-1 B ng 5-1 So sánh số mã mBnB Mã n/m Nmax 3B4B 1,33 6B8B 1,33 5B6B 1,2 7B8B 1,14 9B10B 1,11 11 D 3 3 4 7 8 W (%) 25 75 28 27 24 Trong hệ thống thông tin quang tốc độ cao nay, mã sửa lỗi tr ớc (FEC) đ ợc sử dụng để c i thiện hiệu hệ thống Trong kỹ thuật FEC, thông tin d đ ợc phát thông tin gốc, liệu gốc bị lỗi thông tin d đ ợc sử dụng để khôi phục l i Có nhiều lo i mã sửa lỗi đư đ ợc phát triển nh mư chu trình, mã Hamming, Reed-Solomon, mã xoắn mã turbo Trong mã này, mã Reed-Solomon đ ợc ý hệ thống thông tin quang sợi Các mã Reed-Solomon (RS) có ký hiệu RS(n,m) n với m bít gốc cộng với bít d Giá trị n đ ợc chọn để n = 2k – 1, k số nguyên Mã ReedSolomon đ ợc khuyến nghị b i ITU cho hệ thống thông tin quang biển sử dụng k = ký hiệu RS(255,23λ) L ợng mào đầu hay mức độ d mã 6,7% Nhiều mã RS khác đ ợc sử dụng với độ d mã lớn Sự lựa 199 chọn mã phụ thuộc vào mức độ c i thiện BER đòi hỏi để hệ thống ho t động tin cậy Mức độ c i thiện đ ợc đặc tr ng b i đ i l ợng độ lợi mư hóa (theo dB) t ơng ứng với mức độ c i thiện hệ số chất l ợng Q hay SNR sử dụng FEC so với tr ng hợp không sử dụng Hình 5-5 cho thấy đặc tính số kiểu mã RS khác Hình 5-5 Độ lợi mã số kiểu mư RS để c i thiện hiệu hệ thống 5.1.3 Hệ thống thông tin quang tương tự Hệ thống thông tin quang t ơng tự đ ợc sử dụng m ng truyền hình cáp (CATV) hệ thống truyền dẫn vô tuyến qua sợi quang (RoF) Hình 5-6 cho thấy phần tử b n hệ thống thông tin quang t ơng tự Bộ phát quang sử dụng nguồn LED LD cần ý xác định điểm định thiên để đ m b o t i điểm vùng điều biến tuyến tính Tín hiệu t ơng tự sau điều biến sử dụng số kỹ thuật kỹ thuật đơn gi n điều biến c ng độ trực tiếp Nh tín hiệu b n tin đ ợc phát trực tiếp băng gốc Một ph ơng pháp hiệu qu nh ng phức t p chuyển dịch tín hiệu băng gốc lên sóng mang điện tr ớc điều biến c ng độ nguồn quang Q trình đ ợc thực qua số kỹ thuật b n nh điều biến biên độ (AM), điều tần (FM) điều pha (PM) Đối với q trình điều biến tín hiệu t ơng tự, số vấn đề cần ý méo phi tuyến điều chế, nhiễu điều biến t ơng hỗ, nhiễu c ng độ t ơng đối (RIN) laser hiệu ứng xén laser 200 Hình 5-6 Các phần tử b n hệ thống thông tin quang t ơng tự Đối với kênh sợi quang, nh h ng tán sắc gây phụ thuộc biên độ, pha độ trễ nhóm vào tần số nên ph i đ m b o băng tần tín hiệu truyền qua sợi có đáp ứng trễ nhóm biên độ phẳng để tránh méo tuyến tính Trong phân tích hiệu hệ thống t ơng tự, ta th ng tính tỉ lệ cơng suất sóng mang hiệu dụng cơng suất nhiễu hiệu dụng t i đầu vào thu RF tiếp sau q trình tách sóng quang Tham số gọi ngắn gọn tỉ lệ sóng mang nhiễu (Carrier to noise ratio - CNR) Đối với liệu số sử dụng khóa dịch tần (FSK), biên độ sóng mang trì khơng đổi nh ng pha song mang dịch từ tần số đến tần số khác để đặc tr ng cho tín hiệu nhị phân Để đáp ứng yêu cầu BER 10-9 10-15 tr ng hợp cần giá trị CNR tối thiểu 36 (15.6 dB) 64 (18 dB) t ơng ứng Đối với liệu t ơng tự, phân tích phức t p phụ thuộc vào mức độ c m nhận chất l ợng tín hiệu ng i sử dụng, ví dụ nh xem hình nh truyền hình Nếu sử dụng điều chế biên độ (AM) địi hỏi CNR cỡ 56 dB nhu cầu cho hiệu qu băng thông dẫn đến tỉ lệ CNR cao Nh ng điều chế tần số (FM) yêu cầu CNR cỡ 15 – 18 dB Trong hệ thống có N yếu tố gây suy gi m tín hiệu, tỉ số CNR tổng đ ợc xác định N 1  CNR i 1 CNRi (5.1) CNRi tỉ số CNR cho yếu tố nh h ng cụ thể Đối với hệ thống đơn kênh, yếu tố suy gi m bao gồm thăng giáng nhiễu c ng độ, hiệu ứng cắt xén c ng độ laser, nhiễu diode thu quang nhiễu ASE Đối với hệ thống đa kênh ho t động t i tần số sóng mang khác nhau, thêm nh h méo phi tuyến ng 201 Hình 5-7 Q trình điều chế laser tín hiệu t ơng tự Q trình điều biến trực tiếp tín hiệu t ơng tự đ ợc mơ t hình 5-7 dịng kích thích nguồn quang bao gồm thành phần dòng định thiên chiều IB dòng xoay chiều tín hiệu t ơng tự � = � + � Nguồn quang ho t động nh linh kiện quy luật bình ph ơng, cơng suất quang đầu ( ) có d ng giống nh dịng kích thích vào điểm định thiên độ lớn dịng tín hiệu đ ợc xác định thích hợp đ m b o biến đổi dịng nằm vùng tuyến tính đ ng đặc tính P-I nguồn quang Nếu gi sử tín hiệu kích thích t ơng tự ký hiệu ( ) cơng suất quang đầu đ ợc xác định P(t )  PB 1  ms(t ) (5.2) PB cơng suất quang đầu t i mức dịng định thiên m số điều chế Theo đ i l ợng công suất quang, số điều chế đ ợc xác định m Ppeak PB (5.3) Ppeak giá trị mức công suất quang đỉnh đầu Giá trị điển hình m hệ thống t ơng tự nằm d i 0,25 đến 0,5 202 Đối với tín hiệu t ơng tự thu đ ợc d ng sóng sin, cơng suất sóng mang C t i đầu thu (đơn vị A2) C mMP  (5.4)  đáp ứng diode thu quang t i M = 1, M hệ số khuyeechs đ i dòng diode thu quang (M = cho PIN), công suất quang thu đ ợc trung bình Trong tr ng hợp hệ thống đơn kênh AM, tỉ số CNR tổng cộng đ ợc xác định cụ thể từ (5.1)  P2  T2  RIN 1 1       CNR CNRP CNRT CNRRIN C C C (5.5) hay viết l i C C  2 N  P   T2   RIN (5.6) , ng b i � tỉ số CNR thành phần bị nh h nhiễu diode thu quang (gồm chủ yếu nhiễu nổ nhiễu dòng tối), nhiễu nhiệt tiền khuyếch đ i nhiễu RIN t ơng ứng Ph ơng sai hay độ lớn thành phần nhiễu gồm 2 , 2 đ ợc xác định ch ơng Đối với nhiễu RIN, dịng nhiễu trung bình bình ph ơng 2 � đ ợc xác định  RIN  RIN P B (5.7) RIN tỉ lệ nhiễu cơng suất tín hiệu đ ợc đo theo dB/Hz đ ợc định nghĩa b i RIN  ∆ PL 2 đầu laser tăng c (5.8) PL2 đặc tr ng cho độ thăng giáng c c ng độ trung bình bình ph ơng ng độ ánh sáng laser trung bình Nhiễu gi m ng độ dòng bơm cho laser Từ (5.7) (4.71)-(4.72), tỉ số sóng mang nhiễu (5.6) đ ợc viết l i thành   C mMP  N RIN P  B  2qI p  I d M FA B  4k BT RL BFn (5.9) 203 Tùy thuộc vào mức công suất quang vào thu, hệ thống ho t động điều kiện giới h n khác Khi mức công suất quang thu đ ợc thấp, tỉ số CNR bị giới h n b i nhiễu nhiệt Trong tr ng hợp công suất quang thu đ ợc thay đổi dB CNR thay đổi kho ng dB mức công suất quang trung bình nhiễu dịng tối PD nhỏ CNR bị giới h n b i nhiễu nổ PD Trong tr ng hợp này, tỉ số CNR thay đổi dB mức công suất quang biến đổi dB mức công suất quang thu đ ợc cao tỉ số CNR bị giới h n b i RIN, tỉ số CNR đ ợc c i thiện tăng số điều chế Hình 5-8 cho thấy d ng biến đổi CNR theo mức công suất quang t i thu Tuy nhiên cần l u ý yếu tố giới h n biến đổi nhiều phụ thuộc vào đặc tính phát thu cụ thể Hình 5-8 Sự phụ thuộc tỉ số CNR vào mức công suất quang thu 5.2 Cơ sở thiết kế hệ thống Để thiết kế hệ thống thông tin quang ta cần ph i hiểu rõ xác định đ ợc yếu tố nh h ng đến chất l ợng hệ thống Các yếu tố b n cần xem xét suy hao, tán sắc tính phi tuyến sợi quang Vì tham số đặc tính sợi quang phụ thuộc vào b ớc sóng, nên thiết kế ta cần xem xét lựa chọn b ớc sóng ho t động hệ thống cho phù hợp Trong hệ thống thông tin quang số, vài tham số hệ thống th ng đ ợc xác định tr ớc thiết kế tốc độ bit B cự ly truyền dẫn L Mục tiêu thiết kế hệ thống thông tin quang ph i đ m b o hệ thống ho t động 204 Hình 5-11 Cơng st gi m nhiễu mode Tham sô M la tổ ng sô mode ̣c ma công suât của no v ̣t qua 10% công suât đỉnh 5.3.2 Bù công suất nhiễu phần mode Nhiễu phần mode (MPN) sinh từ laser bán dẫn đa mode Hiê ̣n t ̣ng x y không t ơng quan că ̣p mode ̣c Mặc dù tổng cơng suất quang phát khơng đổi, nh ng MNP làm cho c ng độ mode bị thăng giáng t ơng đối lớn Khi khơng có tán sắc s ợi quang, MNP không nh h ng đến chất l ợng hệ thống tât cả cac mode vẫn đ ̣c tri đông bô ̣ suôt qua trinh truyên dẫn va tach song quang Tuy nhiên th c̣ tê , nh h ng tán sắc vận tốc nhóm, mode lan truyền với vận tốc khác tr nên không đồng Điều gây nên thăng giáng dòng quang điện t i thu dẫn đến suy gi m SNR Để trì chất l ợng hệ thống (đ t đ ợc BER yêu cầu nh khơng có MNP), l ợng cơng suất cần ph i đ ợc bù để tăng SNR hệ thống nh h ng MPN đến chất l ợng hệ thống đư đ ợc nghiên cứu c nguồn laser bán dẫn đa mode nguồn laser gần đơn mode Trong tr ng hợp laser bán dẫn đa mode, mức thiệt thịi cơng suất MNP gây đ ợc tính theo cơng thức sau:   mpn  5 log10 1  Q rmpn (5.22) Trong rmpn mức nhiễu t ơng đối cơng suất thu đ ợc có MPN đ ợc xác định qua mơ hình đơn gi n sau 213  rmpn  k    exp  BLD    (5.23) với σ độ rộng RMS mode k hệ số c nh tranh mode liên hệ với hệ số t ơng quan chéo γcc theo = −  Giá trị k đ ợc xác định kho ng 01 Rất khó xác định giá trị k giá trị khác nguồn laser khác Các phép đo thực nghiệm cho thấy giá trị k th kho ng 0,6-0,8 khác cặp mode ng nằm Có thể dùng ph ơng trình (5.22) (5.23) để tính tốn mức độ thiệt thịi cơng suất MPN gây Hình 5-12 cho thấy độ thiệt thịi cơng suất t i BER 10-9 (Q = 6) hàm tham số tán sắc chuẩn hóa BLDσ vài giá trị k Quan sát hình 5-12 ta thấy, giá trị đư cho k, δmpn tăng nhanh theo BLDσ đ t giá trị vô BLDσ đ t đến giá trị tới h n Với k > 0,5, độ thiệt thịi cơng suất lớn BLDσ lớn 0,15 Tuy nhiên, độ thiệt thịi đ ợc gi m xuống tới mức không đáng kể (δmpn < 0,5 dB) hệ thống thông tin quang đ ợc thiết kế cho BLDσ < 0,1 Hình 5-12 Độ thiệt thịi công suất MPN gây phụ thuộc BLDσ nguồn laser bán dẫn đa mode có độ rộng phổ hiệu dụng σ Các đ ng cong khác t ơng ứng với giá trị khác hệ số phân bố mode k 5.3.3 Bù công suất dãn xung tán sắc Hầu hết hệ thống thông tin quang sử dụng sợi đơn mode có tán săc vận tốc nhóm giới h n tích BL nh đư phân tích ch ơng Bên c nh đó, 214 dưn xung tán sắc gây làm suy gi m độ nh y thu Sự dưn xung tán sắc nh h ng tới hiệu thu theo hai cach sau: Th nhât, mô ̣t phân l ̣ng xung bị tr i rộng khỏi khe bit cấp phát - gây giao thoa gi ̃ a cac ky t ̣ (ISI) Th hai, l ̣ng xung khe bit bi ̣giảm xung quang bi ̣dañ rộng Điều làm gi m SNR t i m ch định Để tri chât - l ̣ng của ̣ thông theo yêu câu thi SNR cần đ ợc trì t i mức xác định, cơng st trung binh t i thu địi h i ph i lớn Đây chinh nguồn gốc thiệt thịi cơng st giañ xung gây (δd) Việc tính tốn xác giá trị d cơng việc khó phụ thuộc vào nhiều yếu tố, ví dụ nh d ng xung t i thu Trong tr ng hợp đơn gi n gi sử xung có d ng Gauss, độ thiệt thịi cơng suất δd (tính theo dB ) đ ̣c tinh theo công th c sau:  d  10 log10 f b (5.24) Trong đo fb hệ số dưn xung Đối với hệ thống thông tin quang sợi đ ợc thiết kế sử dụng nguồn quang băng rộng fb đ ̣c xác định theo công thức sau  f b      DL     1/ (5.25) Vơi σ độ rộng phổ hiệu dụng (rms) nguồn quang đ ợc gi định có phân bơ Gauss σ0 độ rộng xung hiê ̣u du ̣ng (rms) t i phát quang liên hệ với chu kỳ độ rộng dc xung RZ nh 40 = bit t i tốc độ B xác định Sử dụng 0 = thiệt thịi cơng suất   d  log10  4BLD  d c 2  , = 1/ độ rộng khe (4 ) vào (5.25) sử dụng (5.24), độ (5.26) Đối với hệ thống kho ng cách lớn đ ợc thiết kế sử dụng nguồn quang phổ   hẹp xung khơng có chirp tần, độ thiệt thịi công suất đ ợc xác định b i  d  log10  8 B L d c2  (5.27) Hình 5-13 cho thấy độ thiệt thịi cơng suất nh hàm tổ hợp tham số  = 2 cho ba giá trị dc Mặc dù độ thiệt thịi bỏ qua giá trị 215  < 0,05 dc > 0,5 nh ng tăng nhanh theo  lớn dB  = 0,1 dc = 0,5 Do quan trọng để giữ  nhỏ 0,1 Hình 5-13 Độ thiệt thịi cơng suất tán sắc gây phụ thuộc  = 2 trị chu kỳ độ rộng xung luồng bit RZ ba giá 5.3.4 Bù công suất chirp tần Hiện t ợng chirp tần xung quang sinh từ điều chế trực tiếp nguồn laser bán dẫn tăng c ng dãn xung tán sắc sợi làm suy gi m chất l ợng hệ thống nh đư đề cập ch ơng Việc tính tốn xác độ thiệt thịi công suất chirp gây (δc) không dễ dàng chirp tần số phụ thuộc vào c d ng độ rộng xung quang Trong tr ng hợp xung d ng Gauss chirp tuyến tính, độ thiệt thịi cơng suất đ ợc ớc tính qua hệ số  dãn xung có chirp (5.24) với = 2  (4 ) nh sau  c  log10 1  8C B L d c2   8 B L d c2  (5.28) 216 Hình 5-14 Cơng suất gi m chirp gây hàm B2L vài giá trị tham số chirp C Hình 5-14 cho thấy độ thiệt thịi cơng suất chirp gây nh hàm cho vài giá trị hệ số chirp C với dc = Tham số 2 đ ợc lấy giá trị âm tr ng hợp hệ thống thông tin quang ho t động t i vùng b ớc sóng 1,55m Đ ng cong t i C = t ơng ứng với tr ng hợp xung khơng có chirp Độ thiệt thịi cơng suất bỏ qua (