nghiên cứu hệ thống thông tin sợi quang wdm và tính toán nâng cao tỉ số tín hiệu trên nhiễu tuyến

LỜI CAM ĐOAN   !"#$%!&'()*+,-." /01( 2+343 5 Mc Lc LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii CÁC TỪ VIẾT TẮT v MỞ ĐẦU vi CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG WDM…………… 10 1.1 Giới thiệu chương…………………………………………………….10 1.2 Hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM…………………….… 10 5(6(527!89:3;&'$<=>?????(5@ 5(6(6 2A:9:<=>?????????((???(??((56 5(6(B CDA9:<=>???????(((((((((((((5B 5(6(B(52EF?????????????????????((((?((((5B 5(6(B(6GF???????????????????(((??(5H 5(6(B(BGF???????????????????(((??(((5I 5(6(B(HGJ3K>LMJ=N>LM??????????(((?(((((5O 5(6(B(PGQ9FKC;!????????(((??((((5O 5(6(B(IGR!JC!!???????????((??(((((5O 5(6(B(S G.F ????????????????????(6@ 5(6(H TU3;&'$<=>(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((65 5(6(H(5TU??????????????????????(?((65 5(6(H(6)&EU????????????????????(?(?((65 1.3 Kết luận chương…………………………………………….…….….22 CHƯƠNG 2 BỘ KHUẾCH ĐẠI QUANG SỢI EDFA…………. ……….23 2.1 Giới thiệu chương…………………………………………………… 23 2.2 Tổng quan về bộ khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium – EDFA…23 6(6(5)34*,F???????????????(?(6B 6(6(619*,FE,N!KN=VW????(6P 6 6(6(BC,*,FE,N!KN=VW????(6I 6(6(H27X:Y&EN! ZB ??????(((((((((((((((((((((((((((((((6[ 6(6(P)3Q,*,N=VW?????????((6O 6(6(P(5)3Q,N=VW?????????????(((6O 6(6(P(6\ UA????????????????(???(B5 6(6(IC Q*,N=VW????????????((B5 6(6(I(5=*,(????????????????????(((((B5 6(6(I(6]9:*,????????????????????((((BB 6(6(I(BC!#??????????????????(?(BH 6(6(I(H]9:^????????????????????(?((?(BP 6(6(SC3D+_A???????????????(?(((BI 6(6(S(5G&'$A???????????????????(?(?(BI 6(6(S(6(]&'A???????????????????(????BS 6(6(S(B(CA?????????????????????(((B[ 6(6(S(H(\ Q+_7#`??????????????????((B[ 6(6([T&EU*,N=VW???????????(BO 6(6([(5TU????????????????????????((BO 6(6([(6)&EU??????????????????????((((BO 2.3 Kết luận chương …………………………………………………… 39 CHƯƠNG 3 KHẢO SÁT NHIỄU VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA TÁN SẮC TRONG HỆ THỐNG WDM……………………………………………… 41 3.1 Giới thiệu chương…………………………………………………….41 3.2 Các yếu tố ảnh hưởng của sợi quang ảnh hưởng đến hệ thống WDM ……………………………………………………………………………… …41 B(6(52!EF????????????????(((?(H5 B(6(5(519???????????????????????((((H5 3.2.1.2CX:X??????????????????H6 B(6(6a????????????????????????((((H6 B(6(6(519???????????????????????((H6 B B(6(6(6C,a?????????????????????(HB B(6(6(Bb_ca*=<=>????????????((HB B(6(BC9*??????????????????(HB B(6(B(519 ???????????????????????HB B(6(B(6dX,9*??????????????(HB 3.3 Khảo sát nhiễu phát xạ tự phát ASE…………………………… 44 B(B(519???????????????????????((HH B(B(6)^W2N!9:<=>$N=VWae????HP B(B(B)^W2NQf!9:<=>??????????(((HS B(B(H>g+0+_^,7W2N?????(?H[ B(B(B(5MX79:????????????????(HO B(B(B(6C*Fg+0?????????????(HO 3.4 Hiệu ứng trộn bốn bước sóng FWM????????????((P5 B(H(519???????????????????????(((P5 B(H(61^V<>???????????????????PB B(H(B1^V<>!9:<=>hiN=VW ae((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((PP B(H(H>g+0+_9!&'$V<>????(PS B(H(H(5MX79:???????????????(?(PS B(H(H(6C*Fg+0?????????????((P[ 3.5 Tỉ số tín hiệu trên nhiễu quang OSNR 64 B(P(519(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((IH B(P(61j:k2)l((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((IH B(P(B>g+0+_7*3j:Q9!3^k2)l ????????????????????????????IP 3.6 Kết luận chương 66 H CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG VÀO TÍNH TOÁN TỐI ƯU TUYẾN THÔNG TIN VINH – HÀ NỘI…… …………………………………………………….… 68 4.1 Giới thiệu chương 68 4.2 Xây dựng lưu đồ thuật toán 68 H(6(5m&:0Q^,7W2N((((((((((((((((((((((((((((((((S@ H(6(6m&0Q^:&'$V<>???(????(S5 H(6(B m&0Qj:k2)l?????????????((((SB 4.3 Ứng dng tính toán tối ưu tuyến cáp quang Vinh – Hà nội……… 74 H(B(52AnF*FbK]????????((SH H(B(6 1*FgQ:&???????????((??(SH 4.4 Kết luận chương………………………………………………….… 77 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI……………………… 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………….… 81 PHỤ LỤC………………………………………………………………… … 82 CÁC TỪ VIẾT TẮT P APD W+;; d;f I ASE Wo;2; N )^,7 BER GN!!!l; j9e DBR =!;G!l;o;! m;!,G!X DEMUX =;d;;! 3F DFB =!;V;; m;!*X DRA =!;lWo;! G*,lX: DRS =;l;2;! ,l; DWDM =;;<+;;=+ >; p3X; &'$0 EDF N!=;V;! 2EF,N! EDFA N!=;V;!Wo;! G*,F, N! FWM V!q+; )^!:&'$ GFF pVV;! G.r9:* , HFA ]!V;!Wo;! G*,s N=VW+l MUX >;;! 3F NZDSF )tu;!=;!2o V;! 2EF$-a  OSNR k2);l j:Q9!3^F OTDM k;=+ >; p3FX ;8 SBS 2;G!2;! ,G!QQ S SE 2;N ]9&E,7 SPM 2;od;> 7_* SRS 2;l2;! ,lQQ TFF VV;! G.g 9 VOA b!;kW;! G_j&E XPM C!d;> \_* WDM <+;;=+ >; p3X; &'$ LỜI MỞ ĐẦU !sYFv7!8EF#,3 ,'!b^(b's&U&Q^vY !v&&E'((((EF#!w0:x !9:&8!i_+7!3*'( \&EDY&E!9:F` gs*,Q9F!3&8!_D&Ey [ !.!Q+**(b's&U*,N=VWv hi*,N=VWae9!n*+9 F( !9:3;&'$<=>hiN=VWa ev:3!_+&E!_+' "^,7W2NzY3!'&'7:&E 'N=VWaevc+'9!&'$V<>K9 *E$+!`'KfY3!'X&w 3!.'&E9:(b"+0v+_Q- :9:{9:*,v|Xj:Q9 !3^!F!.v|X&E9:<=>(=$v 7._{ “Nghiên cứu hệ thống thông tin sợi quang WDM và tính toán nâng cao tỉ số tín hiệu trên nhiễu tuyến Vinh–Hà nội”. )Q*X70Q ,^Q!9:vQj:Q9!3^k2)l+%$X 70:&|-:9:&A+'j :k2)l'vi+Q:&*Fbt] (C0&E79!3D_>( b'i33!3vz:&A{ tC&A5{nF+_9:<=> tC&A6{G*,FEN=VW tC&AB{1^+&wa!9:<=> tC&AH{}i0QXj:Q9!3^ *Fbt]( 1*yvD,&Es*F{ tQf&E*4*+_9v34,v DA+s U9:<=> O t]UAw4*+_*,FEN=VW+*: &w*&EQ99:<=>hiN=VW ae( t)a+s3a790Xj:Q9!3^ *F( CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG WDM 1.1. Giới thiệu chương 5@ [...]... hoạt, dễ dàng trong nâng cấp hệ thống hệ thống thông tin quang WDM đã khắc phục những hạn chế của hệ thống sợi kim loại gặp phải, đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin và dịch vụ ngày càng cao và phong phú, cho phép xây dựng hệ thống thông tin quang toàn cầu quy mô lớn Để làm rõ hơn đặc tính và vai trò của khuếch đại quang, một thành phần quan trọng trong hệ thống thông tin quang WDM, trong việc tăng... hiểu tổng quan về thông tin quang ghép kênh theo bước sóng WDM bao gồm: • Sự ra đời của hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM • Sơ đồ khối của hệ thống WDM • Các thành phần cơ bản của hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng WDM, bao gồm: bộ phát quang, bộ thu quang, cáp sợi quang, bộ khuếch đại quang EDFA và các thành phần khác • Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống thông tin quang ghép kênh... thông tin bằng cách ghép nhiều bước sóng Đây là chuẩn thích hợp nhất cho hệ thống WDM 1.2.3.2 Bộ phát quang 15 Bộ phát quang (còn được gọi là nguồn phát quang) là thiết bị có nhiệm vụ nhận tín hiệu điện, biến tín hiệu điện thành tín hiệu quang và truyền lên sợi quang để truyền tín hiệu đi Hiện nay người ta đã chế tạo ra các loại nguồn phát quang là diode phát quang LED và laser diode LD Trong hệ thống. .. được định ngĩa là tỉ số giữa công suất tín hiệu đầu ra và công suất tín hiệu đầu vào: GdB = 10 log( Pout ) Pin (2.1) Trong đó Pin [mW ] và Pout [ mW] lần lượt là công suất tín hiệu vào và công suất tín hiệu ra, phụ thuộc vào công suất tín hiệu vào, công suất bơm và chiều dài đoạn sợi khuếch đại Độ khuếch đại còn được xác định theo nồng độ của Er3+ và chiều dài của sợi EDF như sau: L L  (e) G = exp ... tổng quan về hệ thống ghép kênh quang phân chia theo bước sóng WDM, bao gồm bối cảnh ra đời, sơ đồ khối và các thành phần chính của hệ thống ghép kênh quang phân chia theo bước sóng WDM, từ đó khát quát lên những ưu điểm cũng như hạn chế của hệ thống này Có thể thấy với những ưu điểm như có dung lượng lớn, không bị ảnh hưởng của nhiễu điện từ, có tính bảo mật tín hiệu thông tin, tin cậy và linh hoạt,... sóng truyền trên cùng một sợi quang WDM thường được sử dụng với các tuyến truyền dẫn có khoảng vượt lớn 1.2.2 Sơ đồ khối của hệ thống WDM Nguyên lý cơ bản của việc ghép kênh quang theo bước sóng được minh họa như hình dưới đây 12 Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống thông tin sợi quang WDM Nguyên lí cơ bản của WDM là ghép n bước sóng λ1 λn, phía phát sử dụng nguồn quang bằng LD hoặc LED Mỗi nguồn quang có bước... bước sóng λ1 và đồng thời cũng phát thông tin theo hướng ngược lại tại bước sóng λ2, hình 1.3 Kênh vào Phát λ1, , λk Kênh ra λ1, , λk Thiết bị WDM (MUX-DEMUX) Sợi quang Thiết bị WDM Thu λ1, , λk (MUX-DEMUX) Kênh ra Kênh vào Thu λk+1, , λn λk+1, , λn Phát λk+1, , λn Hình 1.3 Hệ thống WDM song hướng 1.2.3 Các thành phần cơ bản của hệ thống WDM 1.2.3.1 Sợi quang 14 Đóng vai trò truyền tín hiệu từ máy phát... phát/thu tín hiệu, bộ ghép/tách tín hiệu quang MUX/DEMUX, các bộ khuếch đại và sợi quang truyền dẫn Trong hệ thống WDM, các bước sóng được lựa chọn sử dụng sao cho mang lại hiệu quả truyền dẫn tối ưu nhất, chẳng hạn sử dụng bước sóng 1310nm và bước sóng 1550nm hoặc sử dụng bước sóng 850nm và bước sóng 1310nm Ngoài ra, qua quá trình phát triển cho ra hệ thống WDM Về nguyên lý hệ thống WDM hầu như không... p , σ p : tiết diện ngang hấp thụ và phát xạ của Er3+ tại bước sóng bơm 35 Từ công thức cho thấy hệ số khuếch đại của EDFA phụ thuộc vào các yếu tố nồng độ Er3+, công suất tín hiệu vào, công suất bơm và chiều dài sợi EDF 2.2.6.3 Công suất ra bão hoà Khi hoạt động ở chế độ tín hiệu nhỏ, công suất quang ở đầu ra sẽ tăng tuyến tính với công suất quang ở đầu vào theo hệ số khuếch đại: P out = G.Pin Tuy... lõi sợi b Phân loại sợi quang Để phân loại sợi quang có thể dựa vào phân bố chiết hoặc số mode truyền trong sợi quang Các chuẩn của sợi đơn mode: ITU-T khuyến nghị sử dụng bốn chuẩn sợi quang đơn mode G.652, G.653, G.654, G.655 - G.652 (NDSF): Là chuẩn về sợi đơn mode thuộc tính tối ưu cho bước sóng 1310nm hay sợi quang có độ tán sắc không thay đổi - G.653 (DSF): Là chuẩn về sợi quang đơn mode dịch . ĐẦU !sYFv7!8EF#,3 ,'!b^(b's&U&Q^vY !v&&E'((((EF#!w0:x !9:&8!i_+7!3*'( &EDY&E!9:F` gs*,Q9F!3&8!_D&Ey [ !.!Q+**(b's&U*,N=VWv hi*,N=VWae9!n*+9 F( !9:3;&'$<=>hiN=VWa ev:3!_+&E!_+' "^,7W2NzY3!'&'7:&E 'N=VWaevc+'9!&'$V<>K9 *E$+!`'KfY3!'X&w 3!.'&E9:(b"+0v+_Q- :9:{9:*,v|Xj:Q9 !3^!F!.v|X&E9:<=>(=$v 7._{ Nghiên cứu hệ thống thông tin sợi quang WDM và tính toán nâng cao tỉ số tín hiệu trên nhiễu tuyến Vinh–Hà nội”. )Q*X70Q ,^Q!9:vQj:Q9!3^k2)l+%$X 70:&|-:9:&A+'j :k2)l'vi+Q:&*Fbt] (C0&E79!3D_>( b'i33!3vz:&A{ tC&A5{nF+_9:<=> tC&A6{G*,FEN=VW tC&AB{1^+&wa!9:<=> tC&AH{}i0QXj:Q9!3^ *Fbt]( 1*yvD,&Es*F{ tQf&E*4*+_9v34,v DA+s. KHẢO SÁT NHIỄU VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA TÁN SẮC TRONG HỆ THỐNG WDM …………………………………………… 41 3.1 Giới thiệu chương…………………………………………………….41 3.2 Các yếu tố ảnh hưởng của sợi quang ảnh hưởng đến hệ thống WDM ………………………………………………………………………………. chương 66 H CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG VÀO TÍNH TOÁN TỐI ƯU TUYẾN THÔNG TIN VINH – HÀ NỘI…… …………………………………………………….… 68 4.1 Giới thiệu chương 68 4.2 Xây dựng lưu đồ thuật toán 68 H(6(5m&:0Q^,7W2N((((((((((((((((((((((((((((((((S@ H(6(6m&0Q^:&'$V<>???(????(S5 H(6(B