Kĩ thuật Điều chế DP - QPSK

Kĩ thuật Điều chế DP-QPSK

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VIỄN THÔNG II _____________ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY NIÊN KHÓA: 2008-2013 Đề tài: ĐIỀU CHẾ DP-QPSK, GIẢI PHÁP NÂNG CẤP MẠNG ĐƢỜNG TRỤC VNPT Mã số đề tài: 12408160107 NỘI DUNG: - CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG DWDM - CHƢƠNG II: KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ DP-QPSK TRONG DWDM - CHƢƠNG III: GIẢI PHÁP NÂNG CẤP MẠNG ĐƢỜNG TRỤC VNPT Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN CƢỜNG MSSV: 408160107 Lớp: Đ08VTA3 Giáo viên hƣớng dẫn: ThS. ĐỖ VĂN VIỆT EM TPHCM - 12/2012 Đồ án tốt nghiệp: Điều chế DP-QPSK, giải pháp nâng cấp mạng đƣờng trục VNPT SVTH: Nguyễn Văn Cƣờng Lớp: Đ08VTA3 Trang i MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ iii DANH MỤC BẢNG BIỂU v LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG DWDM 3 1.1 Nguyên lý ghép kênh theo bƣớc sóng 3 1.2 Các thành phần cơ bản trong hệ thống DWDM 4 1.2.1 Bộ phát và thu quang 4 1.2.2 Bộ tách/ghép kênh quang 7 1.2.3 Bộ khuếch đại quang 7 1.2.4 Bộ ghép xen/rớt bƣớc sóng quang OADM 9 1.2.5 Bộ kết nối chéo quang 10 1.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng hệ thống DWDM 11 1.3.1 Tán sắc màu và tán sắc phân cực mode 11 1.3.1.1 Tán sắc màu (Chromatic Dispersion – CD) 11 1.3.1.2 Tán sắc phân cực mode (Polarization Mode Dispersion – PMD) 13 1.3.2 Các hiệu ứng phi tuyến 15 1.3.3 Nhiễu trong bộ thu quang 18 1.4 Xu hƣớng nâng cao năng lực truyền dẫn trong các hệ thống DWDM 19 1.4.1 Hạn chế về năng lực truyền dẫn 19 1.4.2 Nâng cao năng lực truyền dẫn của hệ thống 19 1.4.2.1 Mở rộng băng tần sử dụng 20 1.4.2.2 Giảm khoảng cách kênh 21 1.4.2.3 Tăng tốc độ bit trên một kênh 21 CHƢƠNG II. KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ DP-QPSK TRONG DWDM 23 2.1 Điều chế trong các hệ thống WDM 23 2.1.1 Khái niệm về điều chế 23 2.1.2 Điều chế trực tiếp và điều chế ngoài 24 2.1.2.1 Kỹ thuật điều chế trực tiếp 24 Đồ án tốt nghiệp: Điều chế DP-QPSK, giải pháp nâng cấp mạng đƣờng trục VNPT SVTH: Nguyễn Văn Cƣờng Lớp: Đ08VTA3 Trang ii 2.1.2.2 Kỹ thuật điều chế ngoài 25 2.1.3 Kỹ thuật điều chế On-Off Keying (OOK) 28 2.2 Điều chế trong hệ thống Coherent 32 2.2.1 Cơ bản về thông tin quang Coherent 32 2.2.2 Máy thu trong hệ thống Coherent hiện đại: 34 2.2.3 Một số dạng điều chế trong Coherent 36 2.3 Kỹ thuật điều chế DP-QPSK 39 2.3.1 Điều chế pha 2 trạng thái BPSK 39 2.3.2 Điều chế pha 4 trạng thái QPSK 40 2.3.3 Điều chế pha kết hợp ghép phân cực DP-QPSK 41 2.3.4 Chức năng của DSP và FEC trong hệ thống mạng 100 Gb/s 47 CHƢƠNG III. GIẢI PHÁP NÂNG CẤP MẠNG ĐƢỜNG TRỤC VNPT 50 3.1 Tình hình thƣơng mại hóa các sản phẩm cho ứng dụng 100 Gb/s 50 3.2 Giải pháp 100 Gb/s DP-QPSK của hãng Ciena 53 3.2.1 Giới thiệu chung về mạng quang Ciena 53 3.2.2 Giải pháp mạng đƣờng dài 100 Gb/s 54 3.3 Hệ thống mạng đƣờng trục Bắc-Nam Ciena 240G 58 3.3.1 Giới thiệu về hệ thống Ciena 240G 58 3.3.2 Những vấn đề cơ bản khi nâng cấp hệ thống 63 3.3.2.1 Quy hoạch sử dụng bƣớc sóng: 63 3.3.2.2 Các module cần thiết cho việc nâng cấp mạng lƣới: 64 3.3.2.3 Nâng cấp phần mềm quản lý mạng: 65 3.3.3 Mô phỏng và thử nghiệm hệ thống 100 Gb/s DP-QPSK 66 3.3.3.1 Mô hình 1 66 3.3.3.2 Mô hình 2 69 KẾT LUẬN 72 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 Đồ án tốt nghiệp: Điều chế DP-QPSK, giải pháp nâng cấp mạng đƣờng trục VNPT SVTH: Nguyễn Văn Cƣờng Lớp: Đ08VTA3 Trang iii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sự khác nhau giữa WDM và TDM 3 Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý ghép kênh theo bƣớc sóng 3 Hình 1.3 Sơ đồ tổng quát của hệ thống DWDM 4 Hình 1.4 Sơ đồ khối của bộ phát quang 5 Hình 1.5 Sơ đồ khối của bộ thu quang 6 Hình 1.6 Tách kênh sử dụng lăng kính 7 Hình 1.7 Cấu trúc tổng quát của bộ khuếch đại EDFA 8 Hình 1.8 Cấu trúc của bộ khuếch đại Raman 9 Hình 1.9 OADM sử dụng FBG và Circulator 10 Hình 1.10 Cấu trúc của một ROADM hai hƣớng 10 Hình 1.11 Thiết bị nối chéo quang 11 Hình 1.12 Đặc tính tán sắc của một số loại sợi quang 12 Hình 1.13 Tán sắc phân cực mode 14 Hình 1.14 Bù PMD bằng phƣơng pháp quang và điện 15 Hình 1.15 Sự phân chia các băng sóng 20 Hình 1.16 Chồng lấn giữa các kênh 21 Hình 2.1 Dạng sóng của ASK, FSK và PSK 23 Hình 2.2 Mạch phát quang sử dụng Laser Diode 24 Hình 2.3 Sơ đồ khối của một bộ điều chế ngoài 25 Hình 2.4 Bộ điều chế giao thoa Mach-Zehnder một cực 26 Hình 2.5 Bộ điều chế giao thoa Mach-Zehnder hai cực 27 Hình 2.6 Bộ điều chế Electroabsorption 28 Hình 2.7 Giản đồ và dạng phổ của tín hiệu OOK 28 Hình 2.8 Sơ đồ máy thu OOK 29 Hình 2.9 Mật độ phân bố xác suất Gaussian và χ 30 Hình 2.10 Xung 66%-RZ và xung 33%-RZ 31 Hình 2.11 Sơ đồ khối máy thu quang Coherent 32 Hình 2.12 Máy thu quang Coherent hiện đại 34 Hình 2.13 Máy thu đa dạng pha kết hợp đa dạng phân cực 35 Hình 2.14 Kỹ thuật đánh giá pha Feed-forward 36 Hình 2.15 Giản đồ và dạng phổ của tín hiệu BPSK 39 Hình 2.16 Điều chế và giải điều chế BPSK 39 Hình 2.17 Giản đồ và dạng phổ của tín hiệu QPSK 40 Đồ án tốt nghiệp: Điều chế DP-QPSK, giải pháp nâng cấp mạng đƣờng trục VNPT SVTH: Nguyễn Văn Cƣờng Lớp: Đ08VTA3 Trang iv Hình 2.18 Mã hóa hai bit dữ liệu vào ký tự quang 41 Hình 2.19 Điều chế và giải điều chế QPSK 41 Hình 2.20 Sự phân cực của ánh sáng 41 Hình 2.21a Sơ đồ khối máy phát DP-QPSK 42 Hình 2.21b Sơ đồ khối máy thu DP-QPSK 42 Hình 2.22a Thay đổi pha và trạng thái phân cực của tín hiệu trong máy phát 44 Hình 2.22b Thay đổi pha và trạng thái phân cực của tín hiệu trong máy thu 44 Hình 2.23 Khuyến nghị công suất LO tối đa cho phép 46 Hình 2.24 Các chức năng cơ bản của DSP 47 Hình 2.25 Biểu đồ chòm sao sau mỗi bƣớc xử lý tín hiệu 47 Hình 2.26 Khối thu phát 100 Gb/s DP-QPSK sử dụng FEC 49 Hình 3.1 Xu hƣớng phát triển tốc độ bit trên một kênh DWDM 51 Hình 3.2 Kiến trúc mạng quang của Ciena 53 Hình 3.3 Một số thiết bị quan trọng trong mạng Ciena 54 Hình 3.4 Kiến trúc mạng đƣờng dài 100 Gb/s 55 Hình 3.5 Cấu trúc khung dữ liệu trong G.709 56 Hình 3.6 Sơ đồ khối ghép tín hiệu trong ITU-T G.709 57 Hình 3.7 Sơ đồ kết nối các Ring Ciena 240G 59 Hình 3.8 Cấu hình một node mạng trong hệ thống Ciena 61 Hình 3.9 Card 100G-OCLD và 100G-OCI 64 Hình 3.10 Mô hình mô phỏng hệ thống 100 Gb/s DP-QPSK 66 Hình 3.11 Phổ của tín hiệu sau máy phát 67 Hình 3.12 Biểu đồ chòm sao tín hiệu 10 Gb/s và 100 Gb/s 67 Hình 3.13 Biểu đồ chòm sao tín hiệu 100 Gb/s DP-QPSK sau 100 km 68 Hình 3.14 Tín hiệu trong miền thời gian 68 Hình 3.15 Mô hình hệ thống ghép bƣớc sóng 10 Gb/s và 100 Gb/s 69 Hình 3.16 Phổ của tín tín hiệu WDM sau bộ MUX và trƣớc bộ DEMUX 69 Hình 3.17 Phân tích tỉ lệ lỗi bit của 3 kênh bƣớc sóng 10 Gb/s 70 Hình 3.18 Phổ của tín hiệu với kênh 10 Gb/s và 100 Gb/s liền kề nhau 71 Hình 3.19 Phổ của tín hiệu sau khi gỡ bỏ 3 kênh 10 Gb/s liền kề 71 Đồ án tốt nghiệp: Điều chế DP-QPSK, giải pháp nâng cấp mạng đƣờng trục VNPT SVTH: Nguyễn Văn Cƣờng Lớp: Đ08VTA3 Trang v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Ảnh hƣởng của tán sắc màu 13 Bảng 1.2 Ảnh hƣởng của của tán sắc phân cực mode 14 Bảng 1.3 Những thách thức khi tăng tốc độ bit 22 Bảng 2.1 DP-QPSK và DP-MQAM 37 Bảng 2.2 Một số dạng điều tại 100 Gb/s 37 Bảng 2.3 So sánh một số kỹ thuật điều chế tại 40 Gb/s 38 Bảng 2.4 Các kỹ thuật điều chế khác 38 Bảng 2.5 Một vài tham số trong máy phát 100 Gb/s DP-QPSK 45 Bảng 2.6 Một vài tham số trong máy thu 100 Gb/s DP-QPSK 45 Bảng 3.1 Chuẩn IEEE P802.3ba 55 Bảng 3.2 Tải trọng khung dữ liệu trong ITU-T G.709 56 Bảng 3.3 Lƣới bƣớc sóng sử dụng trong hệ thống Ciena 240G 61 Đồ án tốt nghiệp: Điều chế DP-QPSK, giải pháp nâng cấp mạng đƣờng trục VNPT SVTH: Nguyễn Văn Cƣờng Lớp: Đ08VTA3 Trang 1 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, các hệ thống truyền dẫn WDM đã và đang đƣợc triển khai rộng khắp, trở thành công nghệ chủ đạo trong các mạng truyền tải đƣờng dài cũng nhƣ mạng đô thị và khu vực. Với những ƣu điểm nổi bật nhƣ tốc độ truyền tải cao và giá thành hợp lý, công nghệ WDM vẫn sẽ là một công nghệ không thể thay thế trong nhiều năm nữa. Tuy nhiên những năm gần đây, lƣu lƣợng trên mạng lõi IP không ngừng tăng lên một cách nhanh chóng do những dịch vụ chiếm băng thông lớn ra đời: HD IPTV, IP VoD, lƣu trữ trực tuyến, điện toán đám mây, 3G, 4G… Và đã gây nên một áp lực ngày càng lớn lên các mạng WDM. Từ đó đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc phải nâng cao năng lực truyền tải của các hệ thống hiện tại đặc biệt là các tuyến đƣờng dài. Gần đây, các nhà sản xuất thiết bị lớn nhƣ Ciena, Alcatel-Lucent, Fujitsu… đã thử nghiệm thành công công nghệ truyền dẫn 100 Gb/s trên một bƣớc sóng, mở ra triển vọng mới trong việc nâng cấp các hệ thống 10 Gb/s và 40 Gb/s đang sử dụng lên 100 Gb/s. Những thách thức gặp phải khi chuyển đổi từ tốc độ 10 Gb/s và 40 Gb/s lên 100 Gb/s bao gồm: ảnh hƣởng tiêu cực của tán sắc màu (CD), tán sắc phân cực mode (PMD), hiệu ứng phi tuyến và tính tƣơng thích với hạ tầng quang đã đƣợc thiết kế cho các hệ thống 10 Gb/s. Trƣớc những thách thức nhƣ vậy, các kỹ thuật điều chế tín hiệu tiên tiến, kỹ thuật mã sửa lỗi trƣớc (FEC) có hiệu năng cao, kỹ thuật số xử lý tín hiệu điện (DSP) sẽ là những công nghệ chủ chốt cho tốc độ 100 Gb/s để sử dụng lại hạ tầng quang hiện đang dùng cho các tốc độ 10 Gb/s. Trong số các kỹ thuật điều chế tín hiệu quang tiên tiến nhƣ DBPSK, DQPSK, RZ-DQPSK, DP-QPSK, ITU-T thấy rằng DP-QPSK là kỹ thuật có khả năng miễn nhiễm cao đối với CD và PMD, và có phổ tín hiệu đủ hẹp để hỗ trợ cả hai tốc độ 130 Gb/s và 112 Gb/s trên các hạ tầng quang có khoảng cách kênh 50 GHz. Diễn đàn liên mạng quang (OIF) cũng lựa chọn DP-QPSK nhƣ là ứng cử viên sáng giá nhất cho các sản phẩm có tốc độ 100 Gb/s. Bằng việc hỗ trợ DP-QPSK, OIF muốn kích thích thị trƣờng cung cấp linh kiện quang và điện tử dùng cho tốc độ 100 Gb/s. Vào tháng 8 năm 2008, OIF đã công bố kế hoạch tiêu chuẩn hóa DP-QPSK nhƣ là phƣơng thức điều chế cho tốc độ 100 Gb/s trong mạng WAN, với mục tiêu là tạo đƣợc một sự hỗ trợ rộng lớn hơn từ các nhà cung cấp các module và linh kiện nhằm chế tạo các thiết bị 100 Gb/s với giá thành hợp lý. Đồ án tốt nghiệp: Điều chế DP-QPSK, giải pháp nâng cấp mạng đƣờng trục VNPT SVTH: Nguyễn Văn Cƣờng Lớp: Đ08VTA3 Trang 2 DP-QPSK (Dual Polarization – Quadrature Phase Shift Keying) hay còn gọi là PDM-QPSK (Polarization Division Multiplexing – QPSK) hoặc PM-QPSK (Polarization Multiplexing – QPSK), là một dạng điều chế pha 4 trạng thái kết hợp với ghép phân cực. Hai tín hiệu QPSK đƣợc truyền đi trên hai phân cực trực giao của sóng mang, do đó đã làm tăng gấp đôi tốc độ truyền dẫn so với dạng điều chế QPSK trong khi vẫn sử dụng cùng một băng tần. Giải điều chế DP-QPSK sử dụng máy thu quang Coherent (tách sóng Coherent), tín hiệu sau tách sóng đƣợc đƣa đến bộ xử lý tín hiệu số DSP và đƣợc khôi phục về dạng chuỗi bit ban đầu. Trong công nghệ truyền dẫn tốc độ 100 Gb/s, thƣờng sử dụng kết hợp giữa kỹ thuật điều chế DP-QPSK và mã sửa lỗi FEC để giảm tỉ lệ lỗi bit của hệ thống [1]. Tại Việt Nam, vào tháng 2 năm 2011, VTN cùng với Ciena đã thử nghiệm thành công công nghệ 100 Gb/s trên hệ thống mạng Ciena 240G đoạn từ Vinh đến Đà Nẵng (dài khoảng 500 km). Điều đó cho thấy VTN hoàn toàn có thể triển khai hệ thống mạng 100 Gb/s trên đƣờng trục Bắc Nam. Do vậy em đã chọn đề tài “Điều chế DP- QPSK, giải pháp nâng cấp mạng đƣờng trục VNPT” với mục đích tìm hiểu về điều chế DP-QPSK cũng nhƣ ứng dụng của kỹ thuật điều chế này vào việc nâng cấp mạng lên tốc độ 100 Gb/s. Nội dung chính của đề tài đƣợc trình bày trong ba chƣơng: CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG DWDM CHƢƠNG II. KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ DP-QPSK TRONG DWDM CHƢƠNG III. GIẢI PHÁP NÂNG CẤP MẠNG ĐƢỜNG TRỤC VNPT Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận đƣợc những sự bổ sung, góp ý của thầy cô cũng nhƣ bạn đọc quan tâm để đồ án này đƣợc hoàn thiện hơn. Nhân đây, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Đỗ Văn Việt Em, ngƣời đã tận tình chỉ bảo, hƣớng dẫn, bổ sung kiến thức cho em trong thời gian vừa qua. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy trong Khoa Viễn thông 2 đã trang bị kiến thức cho em và giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. TP. Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 12 năm 2012 Sinh viên Nguyễn Văn Cƣờng Chƣơng 1: Tổng quan về hệ thống DWDM SVTH: Nguyễn Văn Cƣờng Lớp: Đ08VTA3 Trang 3 CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG DWDM 1.1 Nguyên lý ghép kênh theo bƣớc sóng Wavelength Division Multiplexing (WDM) – ghép kênh phân chia theo bƣớc sóng, là một phƣơng thức ghép kênh tƣơng tự nhƣ ghép kênh phân chia theo tần số trong vô tuyến, đƣợc ứng dụng rộng rãi trong thông tin quang. Các hệ thống WDM sử dụng công nghệ ghép kênh phân chia theo bƣớc sóng, trong khi các hệ thống SONET/SDH sử dụng công nghệ ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM). Sự khác nhau giữa hai phƣơng thức ghép kênh này đƣợc thể hiện trên hình dƣới đây [2]: 10110 11010 00110 10101 11010100101111100001 10110 11010 00110 10101 10110 11010 00110 10101 (a) Ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM) (b) Ghép kênh phân chia theo bƣớc sóng (WDM) Hình 1.1 Sự khác nhau giữa WDM và TDM WDM cho phép chúng ta tăng dung lƣợng truyền dẫn mà không cần tăng tốc độ bit của đƣờng truyền và cũng không cần dùng thêm sợi quang. Bằng cách ghép nhiều sóng quang có bƣớc sóng khác nhau nhờ vào bộ MUX (multiplexer) rồi truyền đi trên 1 sợi quang. Ở đầu thu ta dùng một bộ DEMUX (demultiplexer) để tách các sóng khác nhau ra. Sau đó các bộ tách sóng quang sẽ nhận lại các luồng tín hiệu từ các bƣớc sóng riêng rẽ. Nguyên lý của WDM nhƣ sau: M U X (λ 1 ,……,λ N ) λ 1 λ N Tx1 Tx2 TxN Rx1 Rx2 RxN …… …… λ 1 λ 2 λ N λ N λ 2 λ 1 M U X D E M U X Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý ghép kênh theo bước sóng Chƣơng 1: Tổng quan về hệ thống DWDM SVTH: Nguyễn Văn Cƣờng Lớp: Đ08VTA3 Trang 4 Trong WDM có thể chia thành hai loại: ghép kênh theo bƣớc sóng mật độ cao (Dense Wavelength Division Mutiplexing – DWDM) và ghép kênh theo bƣớc sóng thô (Coarse Wavelength Division Mutiplexing – CWDM). Khi khoảng cách giữa các bƣớc sóng nhỏ hơn 1 nm thì ta gọi là ghép kênh theo bƣớc sóng mật độ cao. DWDM chỉ những tín hiệu quang đƣợc ghép trong dải 1550 nm, tận dụng đƣợc khả năng khuếch đại của EDFA (hiệu quả lớn nhất với các bƣớc sóng từ 1530-1560 nm). Một hệ thống DWDM cơ bản có những thành phần chủ yếu sau: bộ phát/thu quang, bộ ghép/tách kênh, các bộ khuếch đại, bộ ghép xen/rớt quang, bộ kết nối chéo quang…(hình 1.3). Ƣu điểm của công nghệ DWDM so với công nghệ SONET/SDH:  Dung lƣợng truyền dẫn rất lớn (một hệ thống 40 Gb/s, sử dụng 40 kênh thì đã có thể truyền dẫn một dung lƣợng 1,6 Tbit/s).  Đáp ứng linh hoạt việc nâng cấp dung lƣợng hệ thống, ngay cả khi hệ thống vẫn còn đang hoạt động.  Quản lý băng tần hiệu quả, tái cấu hình mềm dẻo và linh hoạt.  Giảm chi phí vận hành bảo dƣỡng. MUX DEMUX OADM OLA OLA Tx1 TxN Tx2 Rx2 Rx1 RxN ……… ……… Hình 1.3 Sơ đồ tổng quát của hệ thống DWDM 1.2 Các thành phần cơ bản trong hệ thống DWDM 1.2.1 Bộ phát và thu quang  Bộ phát quang Bộ phát quang là thiết bị tích cực phía phát. Các bộ phát quang sử dụng trong hệ thống DWDM hiện nay thƣờng sử dụng nguồn quang là laser hồi tiếp phân bố DFB (Distributed Feedback Laser) và laser phản xạ Bragg phân bố DBR (Distributed Bragg Reflector Laser). Laser sợi quang pha tạp chất hiếm cũng đang đƣợc nghiên cứu, ƣu điểm của nguồn quang loại này là phổ hẹp và độ ổn định tần số cao. Nói chung các nguồn quang phải đảm bảo một số yêu cầu nhƣ: độ chính xác của bƣớc sóng phát, độ rộng phổ hẹp, dòng ngƣỡng thấp, có khả năng điều chỉnh đƣợc bƣớc sóng, tính tuyến tính và nhiễu thấp. Các yêu cầu trên đối với nguồn quang nhằm tránh các loại nhiễu, đảm bảo tính ổn định, giảm ảnh hƣởng của các hiệu ứng phi tuyến, tỉ lệ lỗi bit thấp và đảm bảo chất lƣợng truyền dẫn của hệ thống. [...]... bày về kỹ thuật điều chế DP- QPSK, những vấn đề còn lại chỉ được giới thiệu một cách tóm tắt mà không đi sâu vào cụ thể Những vấn đề liên quan đến điều chế và lý thuyết về kỹ thuật điều chế DP- QPSK sẽ được trình bày trong nội dung của chương 2 SVTH: Nguyễn Văn Cƣờng Lớp: Đ08VTA3 Trang 22 Chƣơng 2: Kỹ thuật điều chế DP- QPSK trong DWDM CHƢƠNG II KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ DP- QPSK TRONG DWDM 2.1 Điều chế trong... -v(t) Tín hiệu quang vào Tín hiệu quang ra Hình 2.4 Bộ điều chế giao thoa Mach-Zehnder một cực SDMZIM chỉ dùng cho điều chế công suất, không dùng cho điều chế pha SVTH: Nguyễn Văn Cƣờng Lớp: Đ08VTA3 Trang 26 Chƣơng 2: Kỹ thuật điều chế DP- QPSK trong DWDM Bộ điều chế giao thoa Mach-Zehnder hai cực (Dual-Drive Mach-Zehnder Interferometer Modulator – DDMZIM): Khác với bộ điều chế một cực, ở bộ điều chế. .. kỹ thuật điều chế sử dụng ở đây là On-Off Keying (khóa On-Off) Phần này chỉ trình bày thêm một số đặc điểm của kỹ thuật điều chế này cũng nhƣ ƣu nhƣợc điểm của nó P (dBm) Q Tần số 193,1 THz -2 0 -3 0 [1] Ea -4 0 I [0] -5 0 -6 0 -7 0 -8 0 40 Gbps NRZ OOK Hình 2.7 Giản đồ và dạng phổ của tín hiệu OOK SVTH: Nguyễn Văn Cƣờng Lớp: Đ08VTA3 Trang 28 Chƣơng 2: Kỹ thuật điều chế DP- QPSK trong DWDM Các đặc điểm của điều. .. mục 2.1.3, điều chế trong thông tin quang Coherent kết hợp với tách sóng Coherent sẽ đƣợc trình bày trong mục 2.2 Về phƣơng thức điều chế, ta có điều chế trực tiếp và điều chế ngoài, phần nội dung tiếp theo sẽ trình bày về hai phƣơng thức điều chế này 2.1.2 Điều chế trực tiếp và điều chế ngoài 2.1.2.1 Kỹ thuật điều chế trực tiếp Điều chế trực tiếp (direct modulation) hay còn gọi là điều chế nội (internal... 27 Chƣơng 2: Kỹ thuật điều chế DP- QPSK trong DWDM p-contact Absorbing MQW layers p-type n-type n-type substrate Hình 2.6 Bộ điều chế Electroabsorption Một ƣu điểm của bộ điều chế Electroabsorption so với bộ điều chế MachZehnder là vật liệu chế tạo cũng là chất bán dẫn nhƣ vật liệu chế tạo laser, nên có thể tích hợp với các loại laser (DFB và DBR) trên một chip Ngoài ra, điện áp điều chế cũng nhỏ hơn,... modulation) có thể khắc phục đƣợc những hạn chế của kỹ thuật điều chế trực tiếp 2.1.2.2 Kỹ thuật điều chế ngoài Tại tốc độ 10 Gb/s và cao hơn, kỹ thuật điều chế trực tiếp không đáp ứng đƣợc do những hạn chế đã nêu ở trên Lúc này ngƣời ta sử dụng kỹ thuật điều chế ngoài Điều chế ngoài (external modulation) là một kỹ thuật mà tín hiệu đƣợc điều chế ở một bộ điều chế riêng biệt nằm ngoài laser Nhƣ vậy lúc này... sự hạn chế về băng thông và công suất phát CW Bộ điều chế ngoài PD Điện tử kích thích Tín hiệu quang sau khi điều chế Tín hiệu vào (xung RZ hoặc NRZ) Hình 2.3 Sơ đồ khối của một bộ điều chế ngoài Trong phần này chúng ta tìm hiểu về hai bộ điều chế sử dụng trong kiểu điều chế ngoài: Mach-Zehnder Modulator và Electroabsorption Modulator a Mach-Zehnder Modulator Mach-Zehnder Modulator là bộ điều chế giao... Chƣơng 2: Kỹ thuật điều chế DP- QPSK trong DWDM mang sử dụng trong điều chế vô tuyến ( nhỏ hơn 300 GHz) Dải tần số sử dụng trong tuyền dẫn quang sợi là từ 178,98 THz (~1675 nm) đến 237,93 THz (~1260 nm), đây là dải tần số tối ƣu cho truyền thông tin qua sợi quang Về điều chế trong thông tin quang, có thể chia làm hai loại cơ bản: điều chế cƣờng độ và điều chế trong thông tin quang Coherent Điều chế cƣờng... là Ciena), Alcatel-Lucent, Fujitsu, Huawei… đã lựa chọn DP- QPSK làm kỹ thuật điều chế sử dụng trong công nghệ 100 Gb/s (kết hợp với tách sóng Coherent) Tuy nhiên cũng cần phải nói thêm rằng, để công nghệ 100 Gb/s thành công thì ngoài kỹ thuật điều chế DP- QPSK còn cần phải sử dụng thêm những kỹ thuật khác; nhƣ kỹ thuật xử lý tín hiệu số DSP, kỹ thuật mã sửa lỗi trƣớc FEC… Tất cả những thành phần này... ASK, FSK và PSK Nếu tín hiệu đƣa vào điều chế là tín hiệu liên tục thì ta có quá trình điều chế tƣơng tự, nếu tín hiệu đƣa vào điều chế là tín hiệu số thì ta có quá trình điều chế số Trong cuốn đồ án này sẽ trình bày về điều chế số sử dụng trong thông tin quang Điều chế trong thông tin quang cũng tƣơng tự nhƣ trong vô tuyến nhƣng tần số sóng mang sử dụng trong điều chế quang (cỡ vài trăm THz) lớn hơn . điều chế DP-QPSK 39 2.3.1 Điều chế pha 2 trạng thái BPSK 39 2.3.2 Điều chế pha 4 trạng thái QPSK 40 2.3.3 Điều chế pha kết hợp ghép phân cực DP-QPSK. Gb/s DP-QPSK 66 3.3.3.1 Mô hình 1 66 3.3.3.2 Mô hình 2 69 KẾT LUẬN 72 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 Đồ án tốt nghiệp: Điều chế DP-QPSK,