Xây dựng phương án thiết kế hệ thống thông tin quang wdm có sử dụng khuếch đại quang edfa

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Điện tử - Viễn Thơng THƠNG TIN QUANG Xây dựng phương án thiết kế hệ thống thơng tin quang WDM có sử dụng khuếch đại quang EDFA Giảng viên hướng dẫn: TS.Nguyễn Hồng Hải Thành viên nhóm: Nguyễn Hồng Hải - 20151195 – Điện tử 06 K60 Vũ Tuấn Minh - 20152510 - Điện tử 07 K60 Đặng Văn Thắng - 20153494 – Điện tử 09 K60 Hoàng Văn Hiểu - 20161432 – Điện tử 05 K60 Nội dung thuyết trình  Hệ thống WDM  Bộ khuếch đại quang EDFA  Sợi quang G 655  Mô Hệ thống wdm Sơ đồ khối tổng quát  Phát tín hiệu  Ghép/tách tín hiệu  Truyền dẫn tín hiệu  Khuếch đại tín hiệu  Thu tín hiệu Hệ thớng WDM Phân loại hệ thống WDM Hệ thống WDM chia làm hai loại: hệ thống đơn hướng song hướng Hệ thống WDM Các phần tử hệ thống WDM  Bộ phát quang  Bộ thu quang  Sợi quang  Bộ tách / ghép bước sóng: ( OMUX/ODEMUX)  Bộ khuếch đại quang: (OA - Optical Amplifier) Hệ thống WDM Ưu nhược điểm hệ thống WDM   Ưu điểm : Hệ thống WDM có dung lượng truyền dẫn lớn nhiều so với hệ thống TDM  Không giống TDM phải tăng tốc độ số liệu lưu lượng truyền dẫn tăng, WDM cần mang vài tín hiệu, tín hiệu ứng với bước sóng riêng (kênh quang)  WDM cho phép tăng dung lượng mạng có mà không cần phải lắp đặt thêm sợi quang  Nhược điểm :  Dung lượng hệ thống nhỏ, chưa khai thác triệt để băng tần rộng lớn sợi quang  Chi phí cho khai thác, bảo dưỡng tăng có nhiều hệ thống hoạt động Bộ khuếch đại quang EDFA Các cấu trúc EDFA Cấu trúc khuếch đại quang sợi pha trộn Erbium bao gồm: Sợi quang pha ion đất Erbium EDF (Erbium-Doped Fiber) Bộ khuếch đại quang EDFA Ưu khuyết điểm EDFA  Ưu điểm:  - Nguồn laser bơm bán dẫn có độ tin cậy cao, gọn cơng suất cao  - Cấu hình đơn giản: hạ giá thành hệ thống  - Cấu trúc nhỏ gọn: lắp đặt nhiều EDFA trạm, dễ vận chuyển thay  - Công suất nguồn nuôi nhỏ: thuận lợi áp dụng cho tuyến thông tin quang vượt biển  - Không có nhiễu xun kênh khuếch đại tín hiệu WDM khuếch đại quangbán dẫn  - Hầu khơng phụ thuộc vào phân cực tín hiệu Bộ khuếch đại quang EDFA Ưu khuyết điểm EDFA  Nhược điểm:  - Phổ độ lợi EDFA không phẳng  - Băng tần hiên bị giới hạn băng C băng L  - Nhiễu tích lũy qua nhiều chặng khuếch đại gây hạn chế cự ly truyền dẫn Sợi quang G655  Là chuẩn sợi quang đưa ITU-T có ưu điểm sau:  - Sợi quang G655 thích hợp cho hệ thống DWDM, làm tăng dung lượng truyền dẫn Sợi quang G655 thích hợp cho hệ thống truyền dẫn đường dài WDM dung lượng cao  - Độ tán sắc dương sợi G655 tránh việc trộn lẫn bước sóng quang  - Vùng hiệu dụng cao sợi G655 (vẫn nhỏ sợi SMF) làm giảm thiểu hiệu ứng phi tuyến  - Erbium Doped Fiber Amplifier (EDFA) khuếch đại tín hiệu quang cửa sổ C, điều lý tưởng cho loại sợi quang NZDS (non-zero dispersion-shifted) 10 Sợi quang G655 11 MƠ PHỎNG  Bài tốn : Xây dựng phương án thiết kế hệ thống thông tin quang WDM có sử dụng khuếch đại quang EDFA với yêu cầu thiết kế sau:  - Tốc độ bit:  - Cự ly truyền dẫn:  - Số lượng kênh bước sóng: kênh  Một số gợi ý thiết kế:  - Loại sợi: Sợi quang dịch tán sắc không (G.655)  - Nguồn phát: - Loại nguồn: Laser   40 Gbit/s 400 km - Phương thức điều chế: điều chế - Bộ thu: Sử dụng PIN kết hợp với lọc thông thấp Bessel 12 MƠ PHỎNG Sơ đờ mạch mơ 13 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Máy đo quang phổ Quang phổ tín hiệu phát Quang phổ tín hiệu thu 14 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG Máy đo cơng suất: Cơng suất tín hiệu phát Cơng suất tín hiệu thu 15 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Máy đo BER BER kênh 16 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Máy đo BER BER kênh 17 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Máy đo BER BER kênh 18 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Máy đo BER BER kênh 19 Thay đổi tham số hệ thống để đạt BER=10-12  Các tham số hệ thống ảnh hưởng đến BER :  • Cơng suất laser phát  • Hệ số suy hao sợi quang  • Số lặp ( cự li truyền dẫn)  • Thay đổi tốc độ bit 20 Thay đổi tham số hệ thống để đạt BER=10-12  Thay đổi công suất laser phát  Thiết lập tham số quét: Mục đích việc tìm mức cơng suất phát phù hợp để đo số BER hợp lí đường truyền Ở ta quét 10 lần với dải quét khác cho kênh  - Sau quét ta chọn công suất phát: -1.11 dBm ứng với kênh Chạy lại chương trình lần Ber sau trình chạy kênh 1: 21 Thay đổi tham số hệ thống để đạt BER=10-12  Tiếp tục làm với kênh lại  Ta thu kết sau: 22 23