(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật đo lường và phân tích tín hiệu số

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Đặng Trần Chiến NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG VÀ PHÂN TÍCH TÍN HIỆU SỐ Ngành: Cơng nghệ Điện tử - Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52 70 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Trương Vũ Bằng Giang Hà Nội – 2009 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com i MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ iii TỪ VIẾT TẮT vi LỜI CAM KẾT MỞ ĐẦU CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHÂN TÍCH TÍN HIỆU SỐ 1.1 Phân tích dạng xung 1.1.1 Cơ xung băng tần sở 1.1.2 Các tham số băng tần sở 1.1.3 Phân tích dạng xung tín hiệu 12 1.1.4 Phân tích mẫu mắt 17 1.2 Phân tích vector tín hiệu điều chế số 23 1.2.1 Cơ điều chế tín hiệu số 23 1.2.2 Nguyên lý phân tích vector tín hiệu điều chế 32 1.2.3 Kết phân tích vector tín hiệu số 35 1.3 Phân tích phổ tần số 40 1.3.1 Chuyển đổi miền thời gian miền tần số 40 1.3.2 Nguyên lý máy phân tích phổ tín hiệu 43 1.3.3 Kết phân tích phổ 48 CHƢƠNG 51 CÁC QUY TRÌNH ĐO LƢỜNG 51 2.1 Đo dạng xung 51 2.1.1 Máy đo dạng xung 51 2.1.2 Quy trình đo dạng xung 53 2.2 Đo mẫu mắt tín hiệu 56 2.2.1 Các máy đo mẫu mắt 56 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ii 2.2.2 Quy trình đo mẫu mắt tín hiệu 58 2.3 Phân tích vector tín hiệu điều chế 60 2.3.1 Các thiết bị phân tích vector 60 2.3.2 Quy trình phân tích vector 61 2.4 Phân tích phổ tín hiệu 65 2.4.1 Các thiết bị phân tích phổ tín hiệu 65 2.4.2 Quy trình phân tích phổ tín tín hiệu 68 CHƢƠNG 73 MƠ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ ĐO 73 3.1 Giới thiệu phần mềm mô OptiSystem 7.0 73 3.2 Phân tích kết đo dạng xung 76 3.3 Phân tích kết đo mẫu mắt 76 3.4 Phân tích kết phân tích vector 77 3.5 Phân tích kết phân tích phổ 80 ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN 83 Ƣu điểm hạn chế kỹ thuật phân tích 83 - Phƣơng pháp phân tích dạng xung 83 - Phƣơng pháp phân tích mẫu mắt tín hiệu 83 - Phƣơng pháp phân tích phổ tín hiệu 83 - Phƣơng pháp phân tích vector tín hiệu 84 Kết luận 84 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO XC PHỤ LỤC II TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com iii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống truyền dẫn tín hiệu số Hình 1.2: Lấy mẫu tín hiệu với tần số khác Hình 1.3: Các mức lượng tử hóa đồng Hình 1.4: Lượng tử hóa đồng tín hiệu hình sin Hình 1.5: Lỗi lượng tử hóa Hình 1.6: Giản đồ loại mã đường truyền Hình 1.7: Mặt nạ xung chuẩn tốc độ 2048kbit/s 12 Hình 1.8: Phổ công suất số loại mã đường 11 Hình 1.9: Sơ đồ cấu tạo máy dao động (osilloscope) 14 Hình 1.10: Sơ đồ khối chức máy sóng tín hiệu số 15 Hình 1.11: Dạng xung tín hiệu đầu thu 16 Hình 1.12: Kết phép phân tích mẫu mắt tín hiệu 18 Hình 1.13: Độ rộng mắt truyền dẫn 19 Hình 1.14: Kết hiển thị độ mở mắt tín hiệu 21 Hình 1.15: Mẫu mắt tín hiệu giá trị mức “1”, “0” 22 Hình 1.16: Kết minh họa rung pha tín hiệu 23 Hình 1.17: Sơ đồ khối điều chế ASK 24 Hình 1.18: Dạng tín hiệu điều chế khóa dịch biên độ ASK 25 Hình 1.19a: Sơ đồ khối giải điều chế khơng kết hợp tín hiệu ASK 25 Hình 1.19b: Sơ đồ khối giải điều chế kết hợp tín hiệu ASK 25 Hình 1.20: Sơ đồ khối điều chế FSK 27 Hình 1.21: Sơ đồ khối giải điều chế FSK 27 Hình 1.22: Sơ đồ khối giải điều chế FSK 28 Hình 1.23: Giản đồ chịm với tín hiệu 2, 4, 16 256-QAM 29 Hình 1.24: Sơ đồ khối chức điều chế QAM 30 Hình 1.25: Sơ đồ khối chức giải điêu chế QAM 31 Hình 1.26: Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động thiết bị phân tích vector tín hiệu số 32 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com iv Hình 1.27: Sự chồng phổ kí hiệu 33 Hình 1.28: Sử dụng băng thông dự trữ để loại bỏ chồng phổ 34 Hình 1.29: Kết đo vector lỗi 35 Hình 1.30: Kết đo vùng vector lỗi 36 Hình 1.31: Kết lỗi pha điều chế 36 Hình 1.32: Lỗi dịch gốc I/Q tín hiệu điều chế 37 Hình 1.33: Đồ thị biểu diễn hệ số không cân 38 Hình 1.34: Lỗi cân cầu phương 38 Hình 1.35: Giản đồ vector cân cầu phương 39 Hình 1.36: Đồ thị méo pha tín hiệu 39 Hình 1.37: Giản đồ chịm thể tín hiệu nhiễu tín hiệu 40 Hình 1.38: So sánh số phép tính phải thực DFT, FFT SDFT 43 Hình 1.39: Sơ khối chức máy phân tích phổ tín hiệu số 43 Hình 1.40: Sơ đồ chức khối thích ứng tín hiệu 44 Hình 1.41: Dạng xung tín hiệu tần số tín hiệu, tần số quét tần IF 45 Hình 1.42: Sơ đồ khối chức máy phân tích quang phổ 46 Hình 1.43: Phương pháp phân tích cố định sử dụng để đo PMD 47 Hình 1.44: Nguyên lý đo CD 47 Hình 1.45: Các đường cong thu với phương pháp xấp xỉ bậc hai 48 Hình 1.46: Biểu diễn SNR tín hiệu 49 Hình 2.1: Thiết bị Puma 4300 hãng Consultronics 51 Hình 2.2: Thiết bị dao động ký số GAO PS1042M 52 Hình 2.3: Thiết bị E20C hãng SunriseTelecom 52 Hình 2.5: Kết nối trực tiếp đo dạng xung tín hiệu 54 Hình 2.6: Kết nối cầu (bridge) đo giám sát dạng xung 54 Hình 2.7: Kết nối thiết bị đo với cổng đo điểm đo hệ thống 54 Hình 2.8: Màn hình thiết lập phép đo máy EST-125-Acterna 55 Hình 2.9: Kết phân tích dạng xung tín hiệu dạng đồ thị bảng 55 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com v Hình 2.10: Thiết bị AT7000 56 Hình 2.11: Thiết bị GPIB 57 Hình 2.12: Thiết bị WaveExpert 57 Hình 2.13: Thiết bị đo mắt truyền dẫn MP1026B hãng Anritsu 57 Hình 2.14: Kết nối xung đồng hồ cho thiết bị đo 59 Hình 2.15: Thiết bị phân tích vector tín hiệu số Agilent 1680 60 Hình 2.16: Thiết bị FSQ-K70 hãng Rohde-Schwarz 61 Hình 2.18: Sơ đồ kết nối thiết bị qua chia 62 Hình 2.19: Sơ đồ kết nối trực tiếp 62 Hình 2.23: Thiết bị MTS-8000, hãng sản xuất JDSU 66 Hình 2.27: Sơ đồ kết nối thực đo 69 Hình 3.1: Giao diện khởi động phần mềm OptiSystem 7.0 73 Hình 3.2: Giao diện cửa sổ làm việc phần mềm 74 Hình 3.3: Chọn thiết bị thiết kế hệ thống 75 Hình 3.4: Chạy mơ hệ thống 75 Hình 3.5: Kết đo phần mềm 75 Hình 3.6: Kết đo dạng xung tín hiệu tiêu chuẩn T1 76 Hình 3.7: Kết hiển thị mẫu mắt tín hiệu cảu thiết bị Inritsu 77 Hình 3.9: Pha tín hiệu GSM 78 Hình 3.10: Kết phân tích vectortín hiệu dịch vụ GSM 78 Hình 3.11: Kết đo biên độ thành phần I/Q phân tích vector tín hiệu 79 Hình 3.12: Kết phân tích lỗi điều chế tín hiệu 8-PSK dịch vụ EDGE 79 Hình 3.13: Kết phân tích phổ tín hiệu quang hệ thống DWDM 80 Hình 3.14: Kết phân tích phổ quang hệ thống DWDM 81 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so vi TỪ VIẾT TẮT ADC : Analog Digital Converter ASK : Amplitue BER : Bit Error Ratio BPSK : Binary Phase Shift Keying CD : Color Dispersion CDMA : Code Division Multiple Access DFT : Discrete Fourier Transform DGD : Differential Group Delay DWDM : Dense Wavelength Division Multiplexing EDGE : Enhanced Data Rates for GSM Evolution FIFO : First In First Out FSK : Frequency Shift Keying GSM : Global System for Mobile I/Q : Inphase/Quadrature IDFT : Inverse Discrete Fourier Transform IF : Intermediate Frequency IFFT : Inverse Fast Fourier Transform ITU-T : International Telecommunication Union - Telecommunication MSK : Minimum Shift Keying OSNR : Optical Signal to Noise Ratio PDH : Plesiochronous Digital Hierarchy PLL : Phase Lock Loop PMD : Polarization Mode Dispersion PSK : Phase Shift Keying QAM : Quadrture Amplitude Modulated QPSK : Quadature Phase Shift Keying RBW : Resolution Bandwidth RF : Radio Frequency SDFT : Sliding Discrete Fourier Transform SDH : Synchronous Digital Hierachy SNR : Signal to Noise Ratio (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so LỜI CAM KẾT Tôi cam đoan luận văn “Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật đo lường phân tích tín hiệu số” kết nghiên cứu thân hướng dẫn PGS, TS Trương Vũ Bằng Giang Tồn kiến thức trích lược từ tài liệu liệt kê đầy đủ chi tiết Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm có sai phạm quyền tác giả Ngƣời làm cam đoan Đặng Trần Chiến (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so MỞ ĐẦU Các công nghệ viễn thông ngày phát triển kéo theo nhu cầu sử dụng yêu cầu chất lượng dịch vụ cung cấp cho khách hàng ngày cao Do việc đo lường, đánh giá tham số chất lượng truyền dẫn thông tin yêu cầu cấp thiết với nhà cung cấp dịch vụ nhằm khẳng định thương hiệu để đáp ứng yêu cầu khách hàng ngày tốt Để làm chủ hệ thống đo kiểm trước hết phải nắm vững sở lý thuyết tín hiệu cần đo kiểm, sau nguyên lý kỹ thuật đo em chọn đề tài “Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật đo lƣờng phân tích tín hiệu số” làm luận văn tốt nghiệp cao học Luận văn tập trung vào nghiên cứu bốn kỹ thuật phân tích tín hiệu số sử dụng phổ biến kỹ thuật phân tích dạng xung, kỹ thuật phân tích mắt truyền dẫn, kỹ thuật phân tích phổ kỹ thuật phân tích vector tín hiệu điều chế số.Với phương pháp đo kiểm cần phải biết đo tham số nào, ý nghĩa tham số đó, quy trình thực phép đo để cho kết đo xác đáng tín cậy Nội dung luận văn “Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật đo lƣờng phân tích tín hiệu số” bao gồm: - Chƣơng 1: Các sở lý thuyết phân tích tín hiệu số Nội dung chương trình bày sở lý thuyết phân tích tín hiệu số Luận văn tập trung vào bốn phương pháp phân tích tín hiệu số dùng phổ biến phân tích tín dạng xung, phân tích mẫu mắt tín hiệu, phân tích phổ phân tích vector tín hiệu điều chế số Mỗi kỹ thuật phân tích tóm tắt sở lý thuyết dạng tín hiệu phân tích, nguyên lý kỹ thuật phân tích tham số thu thực phép đo - Chƣơng 2: Các quy trình đo lường Nội dung chương trình bày quy trình thực kỹ thuật đo kiểm Với kỹ thuât đo giới thiệu vài thiết bị đo kiểm phổ biến tại, giới thiệu quy trình thực phép đo tham số cần thiết lập cho phép đo - Chƣơng 3: Giới thiệu phần mềm mơ phân tích ví dụ kết đo Chương bốn giới thiệu phần mềm mô thiết kế tuyến truyền dẫn phân tích số kết đo kỹ thuật đo kiểm - Đánh giá kết luận: Tổng kết ưu điểm, nhược điểm kỹ thuật phân tích tín hiệu số số đề xuất cá nhân em sau hoàn thành luận văn (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHÂN TÍCH TÍN HIỆU SỐ 1.1 Phân tích dạng xung 1.1.1 Cơ xung băng tần sở Trong tự nhiên, tín hiệu âm tín hiệu tương tự Giọng nói người, âm tín hiệu tương tự dịch vụ viễn thông chủ yếu nhằm truyền tải tín hiệu tương tự Vì đặc tính suy hao, xun nhiễu, mơi trường truyền, băng thơng truyền mà tín hiệu tương tự khơng thể truyền xa Do kỹ thuật số hóa tín hiệu tương tự đời nhằm đáp ứng yêu cầu truyền tải thơng tin Qúa trình biến đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự để truyền xa gồm bước bản: lấy mẫu, lượng tử hóa, mã hóa/giải mã điều chế/giải điều chế Tín hiệu tương tự A/D Mã hóa Mã hóa kênh Điều chế Khuếch đại cơng suất Mơi trường truyền tín hiệu Th bao tương tự D/A Giải mã Giải mã kênh Giải điều chế Khuếch đại cơng suất Th bao số Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống truyền dẫn tín hiệu số a, Nguyên lý lấy mẫu Tín hiệu tương tự liên tục theo thời gian trình xử lý tín hiệu, để xử lý tín hiệu liên tục cần nhớ lớn tốc độ xử lý cao thơng thường ta xử lý tín hiệu số Do cần phải thực chuyển đổi tín hiệu liên tục thành tín hiệu rời rạc để xử lý Q trình gọi lấy mẫu tín hiệu (sampling), thay tín hiệu liên tục biên độ thời điểm cách nhau, gọi chu kỳ lấy (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so 77 Sử dụng thiết bị hãng Inritsu để phân tích mẫu mắt tín hiệu quang mạng SDH Hình 3.7: Kết hiển thị mẫu mắt tín hiệu cảu thiết bị Inritsu Căn vào kết thị hình, ta rút thông số sau: + Tốc độ liệu phân tích: 10Gbps + Độ rộng mắt tín hiệu: 94.260 ps + Rung pha đỉnh: 5.473ps + Thời gian sườn xung lên: 22.693ps + Thời gian sườn xung xuống: 24.715ps + Tổng số mẫu phân tích: 3071645 mẫu 3.4 Phân tích kết phân tích vector - Phân tích vector tín hiệu GSM tần số 789 MHz với thông số thiết lập sau: Tần số sóng mang: 789 MHz Cơng suất phát dBm Kiểu điều chế: QPSK Mã đường truyền: none (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so 78 Bộ lọc: hàm lọc cos,  = 0.35 Tốc độ ký hiệu: 24.3 ksym/s Kết phân tích pha tín hiệu có dạng đồ thị: Hình 3.9: Pha tín hiệu GSM Vì tín hiệu điều chế kiểu QPSK pha tín hiệu biến đổi theo lý thuyết sau “00” ⇒ 45°, “01” ⇒ 135°, “10” ⇒ 215°, “11” ⇒ 315° = -45° Nhưng thực tế tín hiệu thu có pha nhảy tới giá trị lớn ±145° Như pha tín hiệu sai lệch so với lý thuyết góc 10° Thiết bị phân tích tín hiệu thiết lập tần số trung tâm cần phân tích, thiết bị phát sóng tín hiệu tham chiếu phát với công suất +5dBm Chạy phép đo kết phân tích sau: Hình 3.10: Kết phân tích vectortín hiệu dịch vụ GSM Bốn mức tín hiệu logic tín hiệu điều chế QPSK thể lưu đồ điểm đậm Mỗi chuyển trạng thái tín hiệu ứng với liệu đưa vào thay đổi thiết bị xử lý vẽ thành đồ thị chuyển trạng thái Biên độ thành phần I/Q tín hiệu thu sau: (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so 79 Hình 3.11: Kết đo biên độ thành phần I/Q phân tích vector tín hiệu - Phân tích lỗi điều chế I/Q tín hiệu EDGE, thiết lập tham số sau: Tần số sóng mang: GHz Công suất tham chiếu -20 dBm Kiểu điều chế: 8-PSK Tốc độ ký hiệu: 270.833 ksym/s Hình 3.12: Kết phân tích lỗi điều chế tín hiệu 8-PSK dịch vụ EDGE Khi thực phép phân tích lỗi vector điều chế thường có cảnh báo lỗi sau: Mức cảnh báo Tên cảnh báo Nguyên nhân Mức cao Khơng có tín hiệu Sai kiểu điều chế, khơng có tín hiệu điều chế Mức cao Tràn đệm Thiết lập nhớ ghi liệu sai thiết bị khơng đáp ứng Mức trung bình Khơng có burst tín hiệu Khơng có tín liệu tín hiệu dù chọn chức tìm kiếm burst Ghi (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so 80 Mức thấp Khơng tìm thấy mẫu Khơng xác định mẫu thử tín hiệu Nguyên nhân thường khơng xác định Burst 3.5 Phân tích kết phân tích phổ Hiện truyền dẫn quang chiếm vai trò tuyệt đối hệ thống truyền dẫn thơng tin Do việc sâu vào phân tích nghiên cứu kỹ thuật đo kiểm đánh giá chất lượng truyền dẫn quang cần thiết Do điều kiện làm việc thường xuyên sử dụng loại máy đo tín hiệu quang hệ thống truyền dẫn quang nên em xin phép trình bày số kết phân tích phổ tín hiệu quang mạng DWDM Kết đo phân tích phổ tín hiệu quang hệ thống DWDM thiết bị MST-8000 hãng JDSU Hình 3.13: Kết phân tích phổ tín hiệu quang hệ thống DWDM Kết phóng to sau (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so 81 Hình 3.14: Kết phân tích phổ quang hệ thống DWDM Thông qua kết đo ta rút thơng tin sau: + Số bước sóng sử dụng: 10 bước sóng + Phổ cơng suất tồn kênh: -0.456dBm + Tần số trung tâm bước sóng + Cơng suất kênh tín hiệu + Tỉ số SNR kênh + Mức chênh lệch cực đại công suất kênh + Cơng suất nhiễu tồn kênh + Công suất nhiễu kênh + Khoảng cách kênh (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so 82 Kết hiển thị dạng bảng thống kê sau: Channel Đơn vị Wavelen (nm) L Avg 10 1553.323 1554.15 1555.02 1555.78 1556.58 1557.36 1558.176 1558.997 1559.81 1560.6 (nm) 1553.324 1554.151 1555.021 1555.78 1556.58 1557.36 1558.177 1558.999 1559.81 1560.6 L Min (nm) 1553.323 1554.15 1555.02 1555.78 1556.58 1557.36 1558.176 1558.997 1559.81 1560.6 L Max (nm) 1553.325 1554.152 1555.022 1555.78 1556.58 1557.36 1558.179 1559 1559.81 1560.6 Sdev L (nm) 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 Spacing (nm) 0.827 0.827 0.87 0.762 0.8 0.78 0.815 0.821 0.81 0.749 Level (dBm) -30.41 -30.63 -30.91 -31.16 -31.12 -31.46 -31.55 -31.75 -31.31 -31.76 P Avg (dBm) -30.41 -30.61 -30.91 -31.16 -31.11 -31.42 -31.53 -31.72 -31.31 -31.73 P Min (dBm) -30.43 -30.67 -30.93 -31.2 -31.13 -31.47 -31.55 -31.75 -31.34 -31.78 P Max (dBm) -30.41 -30.61 -30.91 -31.16 -31.11 -31.42 -31.53 -31.72 -31.31 -31.73 Sdev P (dB) 0.007 0.025 0.013 0.015 0.006 0.017 0.008 0.01 0.014 0.021 Noise (dBm) -54.43 -54.41 -54.37 -54.63 -54.54 -54.6 -54.63 -54.72 -54.86 -54.96 SNR (dB) 24.01 23.78 23.46 23.47 23.41 23.14 23.08 22.97 23.55 23.2 SNR Avg (dB) 24 23.8 23.46 23.47 23.47 23.17 23.07 22.99 23.58 23.2 SNR Min (dB) 24 23.78 23.43 23.42 23.41 23.14 23.04 22.95 23.55 23.18 SNR Max (dB) 24.01 23.83 23.49 23.53 23.52 23.22 23.08 23.05 23.63 23.21 P/Pcomp % 11.45 10.9 10.2 9.63 9.72 8.81 8.42 9.31 8.39 Bảng 1: Kết đo phân tích phổ hệ thống DWDM Căn vào bảng thống kê kết đo, ta cịn có thêm số thơng số sau: + Giá trị trung bình, giá trị cực đại, giá trị cực tiểu bước sóng hoạt động + Giá trị cơng suất trung bình, cơng suất cực đại, công suất cực tiểu kênh + Giá trị tỉ số SNR trung bình, cực đại cực tiểu kênh (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so 83 ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN Ƣu điểm hạn chế kỹ thuật phân tích - Phƣơng pháp phân tích dạng xung Ưu điểm: phương pháp phân tích dạng xung tín hiệu phương pháp đơn giản, thời gian thực phép phân tích nhanh, với thiết bị phân tích đơn máy dao động Kết phân tích dạng tín hiệu tập trung vào tính chất vật lý sóng tín hiệu Kỹ thuật thích hợp việc đánh giá hệ thống đưa vào sử dụng, cần đánh giá sơ đường truyền vật lý Kết phân tích dạng xung trực quan, đặc biệt sử dụng mặt nạ xung chuẩn để đánh giá đạt/khơng đạt với tín hiệu phân tích Nhược điểm: hệ thống họat động, kỹ thuật phân tích dạng xung khó để phát lỗi mang tính ngẫu nhiên Kết phân tích dạng xung khơng thể lỗi logic, lỗi thiết bị gây - Phƣơng pháp phân tích mẫu mắt tín hiệu Ưu điểm: Thiết bị phân tích mẫu mắt tín hiệu đơn giản, thời gian thực phép phân tích nhanh, kết tương đối trực quan Phép phân tích mẫu mắt tín hiệu cho biết tính chất loại mã sử dụng số tham số chất lượng BER, hệ số phẩm chất Q, rung pha tín hiệu Nhược điểm: kỹ thuật phân tích mẫu mắt tín hiệu tương đối khó, kết hầu hết phải nội suy sử dụng phép tính vào đồ thị yêu cầu người thực phải có lý thuyết vững thực - Phƣơng pháp phân tích phổ tín hiệu Ưu điểm: Phương pháp phân tích phổ tín hiệu cho phép phân tích dải bước sóng làm việc với phép đo, phân tích dải tần số cao Kết phép phân tích cho biết nhiều tham số quan trọng tín hiệu mạng truyền dẫn tham số tần số, khoảng cách kênh, tỉ số SNR, cơng suất tín hiệu, cơng suất nhiễu, …Từ kết phép phân tích phổ tín hiệu nội suy thêm tham số chất lượng tín hiệu tham số chất lượng tín hiệu Q, tham số lỗi bít BER Nhược điểm: Thời gian thực phép đo tương đối lâu, trình thiết lập tham số đo phức tạp Yêu cầu người phân tích phải nắm kiến thức viễn thơng Thiết bị đo phân tích phổ thường có giá thành cao Thuật tốn sử dụng cho kỹ thuật phân tích phổ FFT địi hỏi nhớ đệm cho thiết bị lớn (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so 84 - Phƣơng pháp phân tích vector tín hiệu Ưu điểm: Được sử dụng để phân tích hệ thống điều chế tín hiệu số, phân tích tham số chuyên sâu hệ thống điều chế Kết phép phân tích tín hiệu điều chế cho biết chất lượng điều chế, tham số tín hiệu điều chế sau truyền dẫn Dải tần số làm việc rộng, thời gian thực phép đo nhanh thực thời gian thực Kết phép phân tích có độ xác cao ngun lý hoạt động phương pháp dựa phép biến đổi thời gian thực tín hiệu Nhược điểm: Để phân tích kết phép đo phân tích vector tín hiệu điều chế số yêu cầu người thực phải có kiến thức sâu điều giải điều chế mạng truyền dẫn Mỗi phép đo cần thiết lập nhiều tham số cho phù hợp với hệ thống đo Thiết bị đo thường có giá tương đối cao thiết bị yêu cầu độ xác cao làm việc tần số lớn, độ phân dải cao Kết luận Việc phân tích tín hiệu để đánh giá chất lượng truyền dẫn thông tin việc cấp thiết Tất hãng viễn thông lớn thành lập phận chuyên trách, chuyên nghiên cứu chuyên sâu để phân tích lỗi xảy hệ thống Với tham số có phương pháp phân tích tương ứng để kết phân tích tin cậy Bốn kỹ thuật phân tích bao gồm phân tích mặt nạ xung, phân tích mẫu mắt, phân tích phổ phân tích vector tín hiệu điều chế kỹ thuật phân tích tín hiệu số phổ biến sử dụng Với bốn kỹ thuật hầu hết tham số chất lượng tín hiệu thể trực tiếp suy theo lý thuyết để từ có đánh giá chất lượng tín hiệu Luận văn nghiên cứu vấn đề lý thuyết dạng xung tín hiệu, mẫu mắt tín hiệu truyền dẫn, kỹ thuật phân tích phổ tín hiệu, kỹ thuật phân tích vector tín hiệu điều chế số Mỗi kỹ thuật phân tích nêu rõ sở lý thuyết, sở sơ đồ khối thiết bị phân tích Về kết thực tế, học viên thực đo kiểm hệ thống mạng thực tế, phân tích kết thu Thực đo kiểm dạng xung mẫu mắt truyền dẫn tín hiệu E1, phân tích đánh giá tín hiệu đo với tiêu chuẩn G.703 khuyện nghị ITU-T Thực phân tích phổ tín hiệu quang dịch vụ truyền dẫn DWDM với 10 bước sóng sử dụng phổ tín hiệu SDH 10Gbps Phân tích vector tín hiệu điều chế hệ thống GSM, phân tích tham số tín hiệu điều chế QPSK hệ thống thu phát tín hiệu Với kỹ thuật phân tích, học viên đưa quy trình bước thực phép đo, tham số cần thiết lập thực kỹ thuật phân tích (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so 85 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ BÀI BÁO “PHÂN TÍCH TỈ SỐ CƠNG SUẤT TÍN HIỆU VÀ CƠNG SUẤT NHIỄU OSNR TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN QUANG” Đặng Trần Chiến, PGS.TS Trƣơng Vũ Bằng Giang ABSTRACT OSNR (Optical Signal to Noise Ratio) is one of the most importance parameter in optical networks This paper will show how to understand OSNR and formula to calculate OSNR in optical transmission systems We will show some reasons caused OSNR decreased and some methods to improve it To understand OSNR help designers optimize network and operators discover network problems more and more quickly MỞ ĐẦU Trong cơng nghệ truyền thơng hệ thống truyền dẫn tín hiệu quang ngày chiếm ưu tuyệt đối, đặc biệt dịch vụ yêu cầu dung lượng lớn, tốc độ cao truyền khoảng cách xa Rất nhiều tham số, phép đo đưa nhằm phân tích, đánh giá chất lượng tín hiệu mạng truyền dẫn quang ONSR tham số phổ biến sử dụng để đánh giá chất lượng tín hiệu quang Thơng số OSNR được sử dụng thiết kế mạng để đánh giá chất lượng kênh quang Các kỹ thuật tính tốn OSNR dựa theo định nghĩa cổ điển trước đây[1], [2] gặp nhiều khó khăn việc xác định cơng suất tín hiệu nhiễu quang bước sóng thường cho kết khơng xác Việc kết hợp thêm yếu tố băng thông tham chiếu vào phép đo làm đơn giản, trực quan việc xác định công suất dải hẹp băng thông cho kết đo xác ĐỊNH NGHĨA VÀ PHƢƠNG PHÁP TÍNH OSNR OSNR tỉ số cơng suất tín hiệu (dBm) cơng suất nhiễu quang (dBm) kênh quang băng tần xác định Công suất tín hiệu lượng hữu ích ánh sáng nhằm truyền đạt thông tin người sử dụng Nguồn nhiễu phát, xuyên nhiễu tín hiệu phát xạ tự phát (Amplified Spontaneous Emission - ASE) khuếch đại EDFA Từ định nghĩa ta có cơng thức xác định OSNR [1] sau: OSNR (dB) = 10 × log Ptin _ hieu (1) Pnhieu Trong đó: Ptin_hieu cơng suất tín hiệu quang băng thông phân giải (resolution bandwidth - RBW), theo đơn vị tuyến tính (W); Pnhieu cơng suất nhiễu quang tích hợp, theo đơn vị tuyến tính (W) Ptin_hieu P1 P2 Pnhieu Hình 1: Xác định OSNR Các giá trị xác định tính tốn theo tham chiếu đến RBW (Resolution Bandwidth) mô tả hình RBW độ phân giải băng thơng thiết bị đo Thông thường giá trị RBW 0,1 nm thiết lập theo mong muốn người sử dụng thiết bị đo (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so 86 Tham khảo hình 1, Pnhieu tính cách xác định cơng suất nhiễu vùng lõm xuống (valley) phổ tín hiệu (trong hình vẽ điểm P1 P2) nằm hai bên cách tần số trung tâm tín hiệu đỉnh khoảng +∆λ [3] Kỹ thuật đo OSNR theo TIA/EIA-526-19 Tiêu chuẩn đo OSNR TIA/EIA-526-19 [4] tương tự mô tả trên, ngoại trừ việc thêm số hạng băng thông quang tham chiếu (Br Reference Optical Bandwidth) vào phép tính: OSNR(dB) = 10 log Ptin _ hieu Pnhieu + 10 log Bm Br (2) Trong đó: Bm băng thông đo nhiễu tương đương thiết bị đo; Br băng thông quang tham chiếu (giá trị tiêu chuẩn 0,1 nm) Trong phương pháp tính này, có số hạng Bm thực tế hai phép đo có độ phân giải khác Một phép đo dùng để đo nhiễu phép đo thứ hai để đo tín hiệu Số hạng thứ hai phương trình Br tỉ lệ lại phép đo nhiễu để đưa băng thơng tương đương, khơng thiết phải RBW PASE: công suất nhiễu phát xạ tự phát khuếch đại; L: suy hao đoạn tuyến khuếch đại theo dB; NF: hệ số nhiễu (Noise Figure); Δυ0: Độ rộng phổ quang; N: số lượng đoạn tuyến giả thiết suy hao tất đoạn tuyến Tham số OSNR suy giảm dần qua khuếch đại Hình minh họa cho thăng giáng cơng suất tín hiệu, cơng suất nhiễu biến đổi OSNR tuyến quang OA Tx1 OA OA OA OA OA Txn Theo định nghĩa OSNR tính theo cơng thức (1): Ptin _ hieu (mW ) Pnhieu (mW ) = Ptin_hieu (dBm) – Pnhieu (dBm) (3) Rxn Công suất (dBm) Cơng suất tín hiệu Cơng suất nhiễu L OSNR (dB) (Km ) (Km ) Hình 2: Đặc tuyến OSNR theo chiều dài tuyến CÁC BƢỚC THỰC HIỆN ĐO OSNR Các bước thực đo tham số OSNR cho tuyến truyền dẫn quang mô tả theo lưu đồ sau: Đối với tuyến quang mà phía phát phía thu có N trạm khuếch đại tham số OSNR tính sau OSNR = Pra - PASE – 10logN Rx1 L - Tính OSNR cho tuyến quang OSNR (dB) = 10log Pra: cơng suất phát kênh phía phát theo dBm; (4), tính theo cơng thức: OSNR  Pra  L  NF  10 Log N  10 Logh0  (5) Thay giá trị hυ ta có cơng thức tính sau: OSNR = Pra - L - NF - 10LogN + 58 (6) Trong đó: (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so 87 đánh giá chất lượng hệ thống truyền dẫn Sau hoàn tất phép đo, tắt nguồn thiết bị đo Bật nguồn VÍ DỤ MINH HỌA Chờ máy đo ổn định (Bước 1) Kết nối thiết bị đo với giao diện (Bước 2) cần đo Thiết lập tham số đo (Bước 3) Thực đo (Bước 4) Ví dụ phƣơng pháp tính OSNR: Tính giá trị OSNR cho tuyến truyền dẫn gồm đoạn tuyến, suy hao tuyến L = 20dB, độ khuếch đại G = 20dB, hệ số nhiễu NF = 7.7dB, công suất đầu Pra = 4dBm, công suất đầu vào Pin = -16dBm Áp dụng cơng thức (6) ta có: OSNR = Pra - L - NF - 10LogN + 58 λ1 λ1 OA OA Ghi số liệu kết đo vào (Bước 5) nhớ Tắt nguồn (Bước 6) λi NF2 NF1 Pin1 OA Pin2 NF5 Pin5 λi Hình 5: Tính tốn OSNR cho tuyến cụ thể Kết quả: Hình 3: Các bước thực đo kiểm OSNR Phép đo OSNR gồm có sáu bước Bước thứ nhất, khởi động cho thiết bị đo kiểm chạy ổn định, thông thường thời gian để thiết bị đo kiểm khởi động khoảng 10 phút Bước hai, thực kết nối thiết bị đo với giao diện cần đo (tham khảo hình sơ đồ kết nối thiết bị đo với thiết bị truyền dẫn) PASE = -58 + NF + G = -58 + 7,7 + 20 = -30,30 (dBm) OSNR1 = – 20 – 7,7 – 10log1 + 58 = 34,30 (dB) OSNR2= 34,3 – 10log2 = 31,29 (dB), OSNR3= 34,3 – 10log3 = 29,53 (dB), OSNR4= 34,3 – 10log4 = 28,28 (dB), OSNR5= 34,3 – 10log5 = 27,31 (dB) Việc tính tốn trước giá trị OSNR khâu quan trọng trình thiết kế tuyến truyền dẫn quang Căn kết tính theo lý thuyết, người thiết kế đưa định đầu tư thiết bị tối ưu Ví dụ kết đo OSNR máy phân tích phổ: Dưới kết đo hệ thống DWDM gồm bước sóng ghép truyền sợi quang: Hình 4: sơ đồ kết nối thực đo OSNR Bước ba thiết lập tham số cho máy đo Các tham số cần thiết lập chủ yếu dải bước sóng cần đo, chế độ đo, thời gian đo, độ phân giải băng thông,… Sau thiết lập đầy đủ tham số cần thiết ta thực đo OSNR (bước bốn) Bước năm, lưu kết đo để làm sở phân tích, (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so 88 Regenerator signal) nhằm hạn chế suy giảm OSNR tín hiệu qua trạm khuếch đại OSNR biểu thị chất lượng tín hiệu thu OSNR dùng để ước lượng tỉ số lỗi bit (BER Bit Error Ratio) [4] Từ mức BER yêu cầu tính mức OSNR tối thiểu cần phải đạt Bảng sau thể tương quan hai tham số OSNR BER hệ thống truyền dẫn tín hiệu quang [6], [7]: BER Hình 6: kết đo máy phân tích phổ hệ thống gồm bước sóng làm việc 10-12 Loại FEC Khơng dùng FEC OSNRmin OSNR OTU 25 dB ≥ 28 dB 10-12 FEC 20 dB ≥ 23 dB 10-12 AFEC 18 dB ≥ 21 dB 10-12 EFEC 18 dB ≥ 21 dB 10-12 ERZ FEC 15 dB ≥ 18 dB Bảng 1: giá trị OSNR BER tham khảo hệ thống DWDM Hình 7: kết đo OSNR tuyến truyền dẫn quang gồm bước sóng Tần số làm việc bước sóng từ 193,1THz đến 193,8THz (khoảng cách kênh 0,1THz) truyền với khoảng cách truyền dẫn 50Km Kết đo cho thấy OSNR tuyến tốt (thông thường với hệ thống DWDM yêu cầu OSNR > 29dB không sử dụng FEC) Khi kết máy đo cho biết OSNR tuyến thấp giá trị tối thiểu cần phân tích ngun nhân để tìm biện pháp khắc phục Ý NGHĨA CỦA THAM SỐ OSNR Một nguyên nhân làm cho truyền dẫn quang bị hạn chế khoảng cách truyền dù sử dụng khuếch đại giá trị OSNR thấp xuống ngưỡng yêu cầu tối thiểu[5] Khi tín hiệu qua khuếch đại, lượng tín hiệu lớn OSNR lại thấp đo khuếch đại khuếch đại lượng nhiễu Vịệc tính toán trước giá trị OSNR giúp người thiết kế mạng xác định vị trí trạm phát tái tạo tín hiệu (REG – OSNR để người thiết kế mạng truyền đẫn tính toán loại thiết bị, khoảng cách truyền, loại cáp, mức công suất phát, … phù hợp nhằm đảm bảo chất lượng yêu cầu với chi phí đầu tư thấp Đối với mạng truyền dẫn quang hoạt động, việc đo kiểm định kỳ OSNR giúp người vận hành khai thác phát lỗi mạng để từ đưa biện pháp khắc phục kịp thời Khi OSNR không thỏa mãn giá trị yêu cầu tối thiểu thực thực biện pháp sau [3], [5], [7], [8]: Khi OSNR suy giảm suy hao tuyến lớn thực giảm suy hao tuyến cách bảo dưỡng cáp, kiểm tra dây nhảy, mối hàn, măng xông, ODF, thay suy hao khác có giá trị nhỏ Khi OSNR thấp công suất phát thiết bị q thấp tăng cơng suất phát thiết bị lắp thêm card khuếch đại Chèn thêm trạm lặp để tái tạo tín hiệu Biện pháp cải thiện OSNR tốt chi phí cao thực phức tạp với mạng họat động (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so 89 KẾT LUẬN Bài báo phân tích sở lý thuyết, phương pháp tính quy trình đo kiểm tham số OSNR hệ thống truyền thơng tín hiệu quang Trong phạm vi viết, tác giả nêu số nguyên nhân phương pháp xử lý tham số OSNR hệ thống quang bị suy giảm Đo kiểm thường xuyên tham số OSNR giúp người khai thác, vận hành bảo dưỡng mạng quang có phân tích phương pháp khắc phục xác nguyên nhân làm suy giảm chất lượng tín hiệu quang Tài liệu tham khảo cho báo [3] Optical Signal-to-Noise Ratio Measurement Procedures for Dense Wavelength-Division Multiplexed Systems, IHS - TIA TIA/EIA-526-19 OFSTP-19, 01/2000 [4] Q factor in numerical simulations of DPSK with optical delay demodulation Xing Wei, Xiang Liu, and Chris Xu [5] Keiser, G Optical Fiber Communications, Third Edition McGraw-Hill, 2000 [6] Special Topics Slides, Huawei Technology [7] WDM Principle ISSUE1.1, Huawei Technology [8] Ramamurthiu, B Design of Optical WDM Networks, LAN, MAN, and WAN Architectures Kluwer, 2001 [1] Transmission media characteristics – Characteristics ofoptical components and subsystems, G.692, ITU-T , 10/1998 [2] Transmission systems and media, digital system and networks, G.975, ITU-T , 02/2006 (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Hồ Văn Sung (2007), Xử lý số tín hiệu, tr 7, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật TCN 68-171 (1998), Đồng hồ chủ mạng đồng bộ, Vụ Khoa học công nghệ Hợp tác quốc tế, tr Tiếng Anh Fuqin Xiong (2006), Digital Modulation Techniques, second edition, Atech House, pp 19-42, pp 99-270 G.703 (10/1998), Physical/electrical characteristics of hierarchical digital interface, ITU-T, pp 16-24- 42 HP (2002), “Eye-Diagram Analysis User’s Guide”, Agilent Technologies, USA HP Application Note 243, The Fundamentals of signal analysis, Agilent Technologies, USA HP Application Note 1550-4, Optical spectrum analysis basics, Agilent Technologies, USA JDSU, “Q-factor”, Pocket guide, JDSU Eningen GmbH, Germany JDSU, Portable, modular platform designed for the construction, validation and maintenance of optical fiber networks, User manual, JDSU Eningen GmbH, Germany 10 John G Proakis & Dimitris G Manolakis, Digital Signal Processing Principles, Algirithms and Applications, Third Edition 11 OptiSystem, Optical Communication System Design Software, Getting Started, Optiwave, Canada 12 R&S (2008), Vector Signal Analysis, Rohde & Schwarz GmbH & Co KG, EU 13 R&S (2008), R&S®FSQ Signal Analyzer, Rohde & Schwarz GmbH & Co KG, EU (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.ung.dung.ky.thuat.do.luong.va.phan.tich.tin.hieu.so