Nghiên cứu bộ khuyếch đại quang sợi edfa và ứng dụng trong hệ thống thông tin quang wdm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN HÒA CHUNG NGHIÊN CỨU BỘ KHUẾCH ĐẠI QUANG SỢI EDFA VÀ ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ Nghệ An, 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN HÒA CHUNG NGHIÊN CỨU BỘ KHUẾCH ĐẠI QUANG SỢI EDFA VÀ ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ Chuyên ngành: Quang học Mã số: 60.44.01.09 Người hướng dẫn khoa học : PGS TS NGUYỄN THỊ QUỲNH HOA Nghệ An, 2016 i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn thời gian thành công, em xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới cô giáo PGS.TS Nguyễn Thị Quỳnh Hoa, người hướng dẫn em, bảo tận tình cho em suốt trình làm luận văn, cách làm luận văn khoa học, lỗi sai hay mắc phải điều em chưa rõ Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo chuyên ngành Quang học khoa Vật lý & Công nghệ giảng dạy, cung cấp cho em nhiều kiến thức quan trọng, bổ ích học tập nghiên cứu Và em xin phép đươc gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè – người ln ủng hộ, động viên, khuyến khích em, để em hoàn thành luận văn Trong trình nghiên cứu trình bày, em nỗ lực cố gắng tránh khỏi nhiều thiếu sót Do vậy, em mong nhận ý kíến đóng góp q thầy bạn đồng nghiệp để hoàn thiện kết nghiên cứu Vinh, tháng năm 2016 Tác giả Nguyễn Hòa Chung ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Những đóng góp đề tài CHƯƠNG GIỚI THIỆU BỘ KHUẾCH ĐẠI QUANG EDFA 1.1 Cơ sở nguyên lý khuếch đại quang 1.1.1 Hệ phương trình tốc độ 1.1.2 Hệ phương trình truyền dẫn khuếch đại 1.1.3 Khuếch đại xạ tự phát 1.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động khuếch đại quang EDFA 1.2.1 Các thông số sợi quang pha tạp Erbium 1.2.2 Cấu tạo khuếch đại sợi quang pha trộn ERBIUM EDFA 1.2.3.Nguyên lý hoạt động EDFA 11 1.2.4 Các thông số đặc trưng khuếch đại quang EDFA 15 1.3 Xu hướng phát triển hệ thống khuếch đại quang EDFA 16 KẾT LUẬN CHƯƠNG 17 CHƯƠNG KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THAM SỐ 17 LÊN HỆ SỐ KHUẾCH ĐẠI CỦA BỘ KHUẾCH ĐẠI QUANG EDFA 17 2.1 Ảnh hưởng công suất bơm ngưỡng 20 2.1.1 Khảo sát vẽ đồ thị 20 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an iii 2.1.2 Nhận xét 22 2.2 Ảnh hưởng chiều dài sợi quang 22 2.2.1 Khảo sát vẽ đồ thị 22 2.2.2 Nhận xét kết 23 2.3 Ảnh hưởng công suất phát 24 2.3.1 Khảo sát vẽ đồ thị 24 2.3.2 Nhận xét kết 25 2.4 Ảnh hưởng bước sóng 25 2.4.1 Khảo sát vẽ đồ thị 25 2.4.2 Nhận xét kết quả: 27 KẾT LUẬN CHƯƠNG 28 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM SỬ DỤNG BỘ KHUẾCH ĐẠI QUANG EDFA 29 3.1 Cơ sở kỹ thuật ghép kênh quang theo bước sóng (WDM) 29 3.1.1 Nguyên lý ghép kênh theo bước sóng 29 3.1.2 Ưu nhược điểm công nghệ WDM 32 3.1.3 Các vấn đề kĩ thuật cần quan tâm hệ thống WDM 32 3.2 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang WDM ứng dụng khuếch đại quang EDFA sử dụng phần mềm Optiwave 34 3.2.1 Xây dựng mơ hình cài đặt thông số mô 34 3.2.2 Đánh giá hệ thống sử dụng EDFA 41 KẾT LUẬN CHUNG 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an iv DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ hệ ba mức lượng [4] Hình 1.2 Đồ thị phụ thuộc công suất ASE ( đồng hướng ngược hướng) theo vị trí sợi quang dài 14m bơm bước sóng 980nm với cơng suất 20 mW [4] Hình 1.3 Mặt cắt ngang loại sợi quang pha ion Erbium [2] Hình 1.4 Sơ đồ cấu tạo khuếch đại EDFA 10 Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý khuếch đại quang EDFA 11 Hình 1.6 Giản đồ lượng ion Er3+ 12 Hình 1.7 Sơ đồ cấu trúc khuếch đại EDFA có nguồn bơm thuận 14 Hình 1.8.Sơ đồ cấu trúc khuếch đại EDFA có nguồn bơm ngược 14 Hình 1.9.Sơ đồ cấu trúc khuếch đại EDFA có nguồn bơm kép 15 Hình 2.1 Cửa sổ làm việc Layout 19 Hình 2.2 Mơ hình khảo sát sau xây dựng 20 Hình 2.3 Đồ thị biểu diễn biến thiên hệ số khuếch đại theo cơng suất bơm21 Hình 2.4 Đồ thị biểu diễn biến thiên hệ số khuếch đại theo chiều dài sợi quang 23 Hình 2.5 Đồ thị biểu diễn biến thiên hệ số khuếch đại theo cơng suất phát25 Hình 2.6 Đồ thị biểu diễn biến thiên hệ số khuếch đại theo bước sóng27 Hình 3.1 Sơ đồ chức hệ thống WDM [1] 29 Hình 3.2 Hệ thống WDM đơn hướng song hướng [1] 31 Hình 3.3 Xây dựng tuyến phát 36 Hình 3.4 Tuyến truyền dẫn quang 37 Hình 3.5 Tuyến thu quang 38 Hình 3.6 Mơ hình hệ thống WDM chưa sử dụng EDFA 39 Hình 3.7 Tuyến truyền dẫn quang 40 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an v Hình 3.8 Mơ hình hệ thống WDM sử dụng EDFA 40 Hình 3.9 Min BER kênh 1a 41 Hình 3.10 Min BER kênh 2a 41 Hình 3.11 Min BER kênh 3a 42 Hình 3.12 Min BER kênh 4a 42 Hình 3.13 Min BER kênh 1b 43 Hình 3.14 Min BER kênh 2b 43 Hình 3.15 Min BER kênh 3b 44 Hình 3.16 Min BER kênh 4b 44 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an vi DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu ASE Tiếng Anh Amplified Spontaneous Tiếng Việt Phát xạ tự phát khuếch đại Emission BER EDFA Bit Error Rate Tỉ số lỗi bit Erbium Doped Fiber Bộ khuếch đại sợi pha tạp Er Amplifier EDF Erbium Doped Fiber Đoạn sợi quang pha tạp Er WDM Wavelength Division Ghép kênh phân chia theo bước Multiplexing sóng Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Thế kỷ 21, với phát triển vô mạnh mẽ kỹ thuật viễn thông, nhu cầu dịch vụ viễn thông phát triển nhanh tạo áp lực ngày cao tăng dung lượng thông tin Bên cạnh phát triển kỹ thuật chuyển mạch, kỹ thuật truyền dẫn không ngừng đạt thành tựu to lớn, đặc biệt kỹ thuật truyền dẫn môi trường cáp sợi quang Trong tương lai gần, cáp sợi quang dùng rộng rãi mạng viễn thông coi môi trường truyền dẫn lý tưởng mà khơng có mơi trường truyền dẫn thay Các hệ thống thông tin quang với ưu điểm băng thông rộng, cự li xa, không bị ảnh hưởng nhiễu khả bảo mật cao phù hợp với tuyến thông tin xuyên lục địa đường trục, trung kế có tiềm to lớn việc thực chức mạng nội hạt với cấu trúc linh hoạt đáp ứng loại hình dịch vụ tương lai Hiện nay, hệ thống thông tin quang thực thành công việc khuếch đại trực tiếp tín hiệu quang khuếch đại quang EDFA với độ rộng phổ khuếch đại lớn, biên độ khuếch đại cao mà không cần thông qua trình biến đổi điện Kỹ thuật cho phép khắc phục nhiều hạn chế trạm lặp như: hạn chế băng tần truyền dẫn, cấu trúc phức tạp làm cho kỹ thuật truyền dẫn cáp sợi quang tỏ rõ tính ưu việt Chính vậy, đề tài chọn hướng nghiên cứu khuếch đại quang sợi EDFA ứng dụng hệ thống thông tin quang WDM Mục đích nghiên cứu Tìm hiểu khuếch đại quang EDFA ảnh hưởng tham số lên hệ số khuếch đại khuếch đại quang EDFA; Nghiên cứu thiết kế mô hệ thống thông tin quang WDM ứng dụng khuếch đại quang EDFA Nhiệm vụ nghiên cứu Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Tìm hiểu cấu tạo nguyên lí hoạt động khuếch đại quang EDFA; Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hệ số công suất EDFA cách sử dụng phần mềm optiwave; Nghiên cứu thiết kế hệ thống thông tin quang WDM sử dụng khuếch đại quang EDFA Đối tượng phạm vi nghiên cứu 4.1 Đối tượng nghiên cứu Bộ khuếch đại quang EDFA ảnh hưởng tham số lên hệ số khuếch đại quang ứng dụng hệ thống WDM 4.2 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hưởng tham số độ dài sợi, cơng suất bơm ngưỡng, cơng suất bão hịa tín hiệu, bước sóng lên hệ số khuếch đại sợi quang EDFA Nghiên cứu thiết kế mô hệ thống thông tin quang WDM ứng dụng khuếch đại quang EDFA sử dụng phần mềm Optiwave Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với tính tốn mô sử dụng phần mềm Optiwave Những đóng góp đề tài Đề xuất mơ hình phương pháp mô đánh giá tham số khuếch đại EDFA phần mềm mô Optiwave; Chứng minh hiệu việc sử dụng khuếch đại quang EDFA thiết kế hệ thống thông tin quang WDM Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 33 việc với dải bước sóng nhỏ nhiều so với tồn dải tần phẳng có tổn hao thấp sợi quang Khoảng cách kênh độ rộng tần số tiêu chuẩn kênh gần Việc phân bổ kênh cách hợp lý dải băng tần có hạn giúp cho việc nâng cao hiệu suất sử dụng tài nguyên dải tần giảm ảnh hưởng phi tuyến tính kênh gần Sử dụng khoảng cách kênh không để hạn chế hiệu ứng trộn tần bốn sóng sợi quang Dưới đề cập đến hệ thống có khoảng cách kênh Nếu gọi  khoảng cách kênh, ta có: f = c  2 Như vậy, bước sóng  = 1550 nm, với  = 35 nm xét riêng băng C ta có f = 4,37.1012 Hz = 4370 GHz Giả sử tốc độ truyền dẫn kênh 2,5 GHz, theo định lý Nyquist, phổ sở tín hiệu 2.2,5 = GHz Khi số kênh bước sóng cực đại đạt N = f /5 = 874 kênh dải băng tần khuếch đại quang (OFA) Đây số kênh cực đại tính theo lý thuyết băng C Tuy nhiên với mật độ kênh lớn đòi hỏi thành phần quang tuyến phải có chất lượng cao Để tránh xuyên âm kênh cần phải có nguồn phát quang ổn định thu quang có độ chọn lọc bước sóng cao, dịch tần nguồn phát làm giãn phổ sang kênh lân cận Tần số trung tâm danh định tần số tương ứng với kênh quang hệ thống ghép kênh quang Để đảm bảo tính tương thích hệ thóng thống WDM khác nhau, cần phải chuẩn hố tần số trung tâm kênh, ITU-T đưa quy định khoảng cách tối thiểu kênh 100 GHz (xấp xỉ 0,8 nm) với tần số chuẩn 193,1 THz (mặc dù đưa sản phẩm mà khoảng cách kênh 50 GHz, song sản phẩm thương mại chủ yếu theo quy định ITU-T nêu) Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 34 Trong hệ thống WDM số lượng bước sóng khơng thể q nhiều, điều khiển giám sát bước sóng vấn đề phức tạp, quy định trị số lớn số lượng bước sóng hệ thống từ góc độ kinh tế cơng nghệ Tất bước sóng phải nằm phần tương đối phẳng đường cong tăng ích khuếch đại quang, hệ số tăng ích kênh qua khuếch đại quang gần nhau, điều tiện lợi cho thiết kế hệ thống Đối với khuếch đại sợi quang pha trộn erbium, phần tương đối phẳng đường cong tăng ích từ 1540 nm đến 1560 nm 3.2 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang WDM ứng dụng khuếch đại quang EDFA sử dụng phần mềm Optiwave 3.2.1 Xây dựng mơ hình cài đặt thông số mô 3.2.1.1 Mô hình hệ thống WDM chưa sử dụng khuếch đại quang EDFA Xây dựng phương án thiết kế hệ thống thông tin quang WDM chưa sử dụng khuếch đại quang EDFA với yêu cầu thiết kế sau: - Tốc độ bit: 2,5 Gbit/s - Cự ly truyền dẫn: 25 km - Số lượng kênh bước sóng: kênh Sử dụng: - Loại sợi: Sợi quang đơn mode chuẩn - Nguồn phát: Sử dụng nguồn laser - Bộ thu: Sử dụng PIN lọc thông thấp Bessel Tham số tồn cục: - Tốc độ bít: 2,5 Gbit/s - Chiều dài chuỗi: 128 bit/s - Số mẫu: 64 Thực đo: - Công suất quang Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 35 - Phân tích phổ - Phân tích BER Ta tiến hành làm theo bước: a Phía phát Kích đúp vào biểu tượng Transmitters Library/Bit Sequence Generators/ Pseudo-Random Bit Sequence, kéo biểu tượng hình Layout: Kích đúp vào biểu tượng để trở danh mục thư viện Tương tự cho thành phần khác:  Thành phần NRZ Pulse Generator : Transmitters Library/Pulse Generators/ Electrical/NRZ Pulse Generator  Thành phần Mach-Zehnder Modulator: Transmitters Library/Optical Modulator/Mach-Zehnder Modulator Làm tương tự với kênh lại Để tạo hệ thống ta chọn tất ấn chuột phải chọn Creat Subsystem Để tạo cổng cho hệ thống ta ấn chuột phải chọn look inside, công cụ bên trái chọn Draw-Out Port tool để tạo cổng cho hệ thống : Tương tự để tạo cổng vào cho hệ thống ta chọn Draw Input Port tool : Trở danh mục thư viện, kích đúp vào Transmitters Library/Optical Sources/CW Laser Aray Kéo thả hình Layout/ấn đúp vào CWLaser Aray thẻ main ta thiết lập kênh: Để thiết lập thông số cho tần số cho Laser ta vào Layout/Parametter Groups, khung Parametter Groups chọn Frequency, chọn khung Value/spread Dải tần số cài đặt cho Laser đầu vào: Sử dụng Băng C hệ thống với dải tần 1530nm/1565nm + Kênh chọn tần số 193.1 THz tương ứng với bước sóng 1553,6 nm + Kênh chọn tần số 193.2 THz tương ứng với bước sóng 1552,8 nm Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 36 + Kênh chọn tần số 193.3 THz tương ứng với bước sóng 1551,9 nm + Kênh chọn tần số 193.4 THz tương ứng với bước sóng 1551,3 nm Trở danh mục thư viện, kích đúp vào WDM Multiplexers Library / Multiplexers/WDM Mux Kéo thả biểu tượng Layout, ấn đúp vào biểu tượng WDM Mux thiết lập kênh Hình 3.3 Xây dựng tuyến phát b Tuyến truyền dẫn quang - Sử dụng sợi đơn mode chuẩn SMF: chiều dài sợi quang 25km - Trở danh mục thư viện, kích đúp vào Optical Fibers Library/Optical Fiber, kéo thả biểu tượng hình Layout Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 37 Hình 3.4 Tuyến truyền dẫn quang c Phía thu Trở danh mục thư viện, WDM Multiplexers Library/Demultiplexers/ WDM Demux, kéo thả biểu tượng ngồi hình Layout Ấn đúp để thiết lập Demux kênh : + Kênh chọn tần số 193.1 THz + Kênh chọn tần số 193.2 THz + Kênh chọn tần số 193.3 THz + Kênh chọn tần số 193.4 THz Lấy thành phần Photoditector PIN: Receivers library/Photoditector/ Photoditector PIN Lấy thành phần Low Pass Bessel Filter: Filters Library/Electrical/Low Pass Bessel Filter Trở danh mục thư viện lấy thiết bị phát xung chuẩn sau: Default/Receivers library/Regenerators/3R Regenerator Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 38 Hình 3.5 Tuyến thu quang - Đặt thiết bị đo + Đo công suất: Default/Visualizer Library/Optical/Optical Power Meter + Đo phổ tín hiệu: Default/Visualizer Library/Optical/Optical Spectrum + Đo Ber: Default/Visualizer Library/Electrical /BER Analyser: d Cài đặt tham số toàn cục Từ cửa sổ Project Layout, kích đúp chuột lên hình, hộp thoại Layout Parameters + Thay đổi tốc độ bit cột Value tham số Bit rate thành 2500000000 b/s theo yêu cầu + Thay đổi chiều dài chuỗi cột Value tham số Sequence length thành 128 Bits theo yêu cầu + Thay đổi số mẫu bít cột Value tham số Samples per bit thành 64 theo yêu cầu Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 39 Hình 3.6 Mơ hình hệ thống WDM chưa sử dụng EDFA 3.2.1.2 Mơ hình hệ thống WDM sử dụng khuếch đại quang EDFA Mơ hình hệ thống WDM sử dụng khuếch đại quang EDFA có phần phát phần thu giống hệ thống WDM không sử dụng khuếch đại quang EDFA Tuy nhiên, tuyến truyền dẫn quang hai hệ thống lại khác - Sử dụng sợi đơn mode chuẩn SMF - Do sợi quang có suy hao tán sắc nên tuyến truyền dẫn sử dụng bù tán sắc quang DCF Thông số bù tán sắc: Suy hao sợi bù tán sắc: 0,5 dB + Hệ số tán sắc D1= ss16.75 (ps/nm/km) + Hệ số tán sắc D2= -80 (ps/nm/km) - Chiều dài sợi quang L1, chiều dài sợi bù tán sắc L2 Ta có hệ phương trình: L1  L2  25  L  L2  25  L  20,7     (km)  L1 D1  L2 D2  16,75.L1  80.L2   L2  4,3 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 40 - Khuếch đại quang EDFA: Do có suy hao sợi quang nên cần sử dụng khuếch đại EDFA(có độ lợi G nhiễu nội NF) để bù lại suy hao sợi + L1= 20,7 km suy hao sợi là: 20,7×0.2= 4,14 dB Độ lợi khuếch đại EDFA 4,14 dB + L2= 4,3 km suy hao sợi là: 4,3×0,5= 2,15 dB Độ lợi khuếch đại EDFA 2,15 dB - Trở danh mục thư viện, kích đúp vào Optical Fibers Library/Optical Fiber, kéo thả biểu tượng hình Layout Trở danh mục thư viện, kích đúp vào biểu tượng Amplifier Library/Optical/Optical Amplifier, kéo thả biểu tượng hình Layout Thay đổi tham số thiết bị sợi quang, khuếch đại EDFA trên: Hình 3.7 Tuyến truyền dẫn quang Sau xây dựng ta có mơ hình : Hình 3.8 Mơ hình hệ thống WDM sử dụng EDFA Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 41 3.2.2 Đánh giá hệ thống sử dụng EDFA a Hệ thống không sử dụng EDFA Tiến hành đo BER kênh tín hiệu ra: Kênh 1: Hình 3.9 Min BER kênh 1a Kênh 2: Hình 3.10 Min BER kênh 2a Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 42 Kênh 3: Hình 3.11 Min BER kênh 3a Kênh 4: Hình 3.12 Min BER kênh 4a Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 43 d Hệ thống sử dụng khuếch đại quang EDFA Tiến hành đo BER kênh tín hiệu ra: Kênh 1: Hình 3.13 Min BER kênh 1b Kênh 2: Hình 3.14 Min BER kênh 2b Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 44 Kênh 3: Hình 3.15 Min BER kênh 3b Kênh 4: Hình 3.16 Min BER kênh 4b Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 45 e Đánh giá kết Qua kết đo BER kênh hai hệ thống xây dựng ta thấy hệ thống WDM không sử dụng EDFA tất BER kênh khơng đạt u cầu ( >10-12) Cịn hệ thống WDM sử dụng EDFA tất BER kênh hoàn toàn đạt yêu cầu (