Nghiên ứu ứng dụng khuếh đại quang sợi trong truyền dẫn quang wdm

H s khu   i

Hình 1.10 bi u di n s     i c   l i khu     chênh l c sóng gi a tín hi u và ngu       y, h s khu   i

n tính v chênh lc sóng gi a tín hi u và ngu n   

t giá tr nh t i 100nm và gi    th   l i c a khui Raman có th  t t -50nm 45

Hình 1 H s l16     chênh lc sóng c a tín  hi u  và ca ngu

- Xuyên âm gi a các kênh tín hi u do hi   ng tán x Raman kích thích 

t trong nh ng hi u ng phi tuy n c a s i quang có th gây       

n chng c a h th ng ghép kênh theo    c sóng WDM

- Hiu su t khu  i th   i EDFA: khu i Raman c n m t công su  t cùng m t giá tr l i    

y, khui Raman không hi u qu b ng khu   i EDFA Do h n  ch  v công su t phát c a     khu    i ta

ng s d ng ghép gi a EDFA và Raman C u hình k t h      ng g p   các b khu ng truy n B khu  i Raman giúp nâng c p các liên k t

B khu i EDFA có h s nhi u th p cùng v    n tuy không r ng  b ng hai b khu        cung c p cho nhu c u

 hong tc s d ng k  t hp vi b khui Raman Vì th mà hin nay b khu i EDFA

c s d ng ph bi n và h       t trong t t c các h th ng truy n d n       quang

Kt lu  gi i thi u chung v khu  ch i quang s i  m, nguyên lý ho  ng c a các b kh  i quang EDFA, TDFA, PDFA và khi Raman

   c sóng WDM (Wavelength Devision Multiplexing) là công ngh trong m t s      ng th i truy n d n nhi    c sóng tín hi u 

   truy    t s i quang u thu, tín hi u t h      c phân gi i ra (tách kênh), khôi ph c l i tín hi u g c r     u cu i khác  nhau [11]

Hình 2.1 ch thng WDM

a trên hình 2.1   m b o vi c truy n nh n nhi    c sóng trên mt si quang, h thng WDM ph i th c hi n các ch   

 Phát tín hi u: Trong h   thng WDM, nguc dùng là laser Hin t   t s lo i ngu      u ch  c sóng

    c sóng     i v i  ngu n phát laser là ph   r ng ph h c sóng phát ra nh, m c công  su  r ng ph  r ng chip ph i n m trong gi i    h n cho phép ]  [8

 Ghép / tách tín hi u: Ghép tín hi u WDM là s k t h p m t s ngu n quang         khác nhau thành m t lu ng tín hi u ánh sáng t ng h     truy n d n qua s i quang    Tách tín hi u WDM là s phân chia lu ng ánh sáng t ng h    u ánh sáng riêng r t i m i c   u ra b tách Hi n t    tách/ghép tín hi  l c màng mn môi, cách t Bragg s i, cách t nhi u x    , b l c Febry-  

 Truyn d n tín hi u: Quá trình truy n d n tín hi u trong s i quang ch u s        

ng c a nhi u y u t : suy hao s i quang, tán s c, các hi u ng phi tuy n, v n          

 Khui tín hi u: H th ng WDM hi n t i ch y u s d ng b khu          i quang EDFA Tuy nhiên b khu i Raman hi  c s d ng trên th c t Khi dùng b khu i EDFA cho h  thng WDM phm b o các yêu  c u sau: 

-   l i khu    i v i t t c c sóng (m c chênh  lch không quá 1dB).

- S   i s  c sóng làm vic gây  ng

n m c công su   u ra c a các kênh 

- Có kh  n s chênh l ch m c công su    u ch nh  l i các h s khu   i nhm bc tuy n khu i là b ng ph ng  

 Thu tín hi u: Thu tín hi u trong các h    th     d ng các b 

trong h thng: PIN, APD

H thng WDM v  n chia làm 2 lo i: h  thng

a trên hình 2.2 H th ng   ng ch truy n theo m t chi u trên s i      quang Do v  truy n thông tin gi   m c n hai s i quang H th ng    

 c l i, truy n hai chi u trên m t s i quang nên ch c n m t        scó th i thông tin gim.

C hai h  thu có nhm riêng Gi s r ng công ngh hi n      t i ch cho phép truy    c sóng trên m t s i quang, so sánh hai h    thng ta thy:

 Xét v  ng, h  th ng có kh   ng cao g i h th c l i, s s i quang c n dùng    gi hthng

 Khi s c t cáp x y ra, h     thng không c chuyn

63 m ch b o v t ng APS (Automatic Protection Switching) vì c        u ca liên ku có kh ng nh n bi   t s  t cách tc thi c m

 ng v khía c nh thi t k m    ng, h th ng khó thi t k    còn ph i xét thêm các y u t  xuyên nhi u do có nhi c sóng

 t s m bnh tuyn và phân b  c sóng sao cho 2 chiu trên s i quang không dùng chung m c sóng.

 Các b khu i trong h  thng có c u trúc ph c t p   

  th ng Tuy nhiên, do s  c sóng khui trong h thng gim ẵ theo m i chi u nờn h    thng, cỏc b khu  i s cho công su t quang ngõ ra l i   h th

Hình 2.3 Các phn t  n ca mng quang WDM

M ng g m có m t b u cu     ng quang OLT (Optical Line Terminal), b xen r t quang OADM (Optical Add/Drop Multiplexer) và b k t n i cho OXC      (Optical Crossconnect) kt n i v i nhau qua các s i quang Trong mô hình m ng     trên không có b khu t

OADM: Optical Add-Drop Multiplexer

65 d c theo tuy n quang t i nh ng kho     khui tín hi u Thay 

 OLT, OADM và OXC có th k t h p thêm ch   i tín hi bù suy hao

Kin trúc m ng trên h tr nhi u topo m ng khác nhau, g m có m ng vòng        (Ring) và mng m  

 OLT th c hi n ch  u tín hic sóng khác nhau vào mt s i quang và truy ng th i theo chi  c l i, th c hi n gi i ghép    tín hi u WDM thành các tín hi c sóng thành phc dùng  u c a liên k m  m.

  c dùng khi c n m t s     c sóng còn l i c n ph   nh tuy n qua nút m     c dùng trong mô hình m ng  tuy n tính và m ng vòng Ring  

   c hi n ch         i s ng c ng và s   ng cc sóng x lý nhi c dùng trong c u hình m ng m  i (Mesh) ho  n i các m ng vòng Ring v i nhau

Các khách hàng ca ki n trúc m  c n  n các nút m  x lý tín hi u, chuy n thành d ng thích    h p, ghép vào tín hi u WDM và truy  n trúc m ng h r tr ng, g m có b nh tuy n IP, b chuy n m      u cui hoc b xen/rn trúc m ng WDM ph ng các yêu c u sau: 

 Tái s d y trên hình 2.3, nhing quang (light path) khác nhau trong m ng không trùng v    có th cùng s d ng    m t b c sóng Kh       d c sóng giúp cho s  ng quang trong m ng có th   trin khai nhi u ch v i s      c sóng gii h n Ta ph i hi u r   u ki n này h t s c quan tr   u ki thông ca thit b WDM hi n t i còn h n ch    

 Chuyc sóng mnh tuyn trong m ng có 

66 th dùng nhi truy n tín hi u Kh    i

c sóng là h t s c c n thi    có m t m ng truy n t i quang linh ho t do      hi u qu s d    c sóng cao  a, chuy c sóng còn ph i th c hi n t i các giao di n v i phía m       chuyi tín hi c sóng chu n WDM sang tín hi  c sóng c a m ng l p khách    hàng

 Trong su   n trúc m ng ph i có kh    n t i các tín  hi u khách hàng v i nhi u t    bit khác nhau, giao th c khác nhau 

     n m ch kênh Tuy r ng qua th c t , quá     trình t n t ng quang gi m nút m ng có th trong th i gian khá    dài: vài tháng ho chuy n m   i v i l p kênh quang hi n t i v    c phát tri  ng ch m và kh    t c a thi t b ho   ng trong l p kênh quang Chuy n m ch gói có th     c áp d ng m ng l p trên, m ng l        

ng quang v n gi nguyên tr ng thái thi   t lp

 Kh  n t i khi m ng g p s c : m ng ph     c c u hình sao cho khi  m t liên k ng quang c a m ng g p s c  ng quang v n ph c duy trì bnh tuy n l    u t h t s c quan tri vi kin trúc m ng 

     th m nút m ng,  vi các giao din giao ti p v i lp m ng khách hàng t i m  y mô

c s d ng b i l p m ng khách hàng       c thit k     ng nhu c u truy n t i thông tin c a l p m ng khách       hàng

Các b khu i quang c phân lo i theo ch ng c a nó 

Có 3 lon là: khui công su t, khu ng dây và b n khu ti ch

Hình 2.4 Các loi cha khui quang

M t b khu  i công suc g i là post-amplifier, khu i tín hi c truy n trên s 2.4.a B khu  i công sut khui công su t c a tín hi u quang lên m c cao nh     truy n tín hi u    kho ng cách xa nh t Yêu c u chính c a b khu     i này là phát ra công su t tín  hi u cao nh t, ch không ph      l i cao nh t, b i vì tín hi    l n gi i h n do tín hi i l n ngay t b phát quang Thêm   m t thu n l i khi s d ng b khu      i công su t là gi m nh công su t tín hi u      quang cao nh t cho b   i thit k  m ng t p trung và c i tim k thu t c a b     ng v công su t yêu   c u [12] 

M t b khu  ng dây ho  ng v i tín hi u   gi a tuy n truy n dn

2.4.b minh h a Ch a nó là ph c h i công su t tín    hi u b suy gi m do suy hao s i quang, m    i ni, và s phân tán tín hi u trong m ng    Yêu c u chính c a b khu   i này là tính nh c a toàn b   gii thông trong m       s d ng nhi u b khu   ng dây m c n i ti  p nhau vu ki n r   c tính v l  ng nh t nhau Các yêu  c u chính c a b khu   i lo i này là gi nhi u t i m c th p nh t và ho       ng n

B n khu ti i th c hi n vi c khu   i tín hi vào b thu quang Xem hình 2.4.c, b khu  i này hong v i m c tín hi  u y  h i ph nh y t   l i cao và nhi u th p Nhi  c tính c c k quan tr ng c a b n khu     ti  i b i vì chng c a b thu b gi i h n      không ch do nhi u c a nó mà còn do nhi u c a b n khu     ti i S d ng b n   ti khui gi c yêu c u nghiêm ng t v nh y c a máy thu và cho phép       m ng ho ng vi t 

Hình 2.5 Cách s d ng c a các b khu       ng dây a 

S  ng b khu i công su t và b n khu ti i yêu c u trong m ng  

c tính toán d a trên s   ng b phát quang và b thu quang hi n di n trên h      th ng c a các b khu  ng dây d a trên chi u dài tuy n    truy n d n quang và c u hình c a m     i v i các tuy

     a, các b khu     c s d ng trong   kho ng cách t   n 100km các b  khui này ph c h i tín hi u gây    ra b i suy hao c a s i quang và m i n i Tuy nhiên, b khu       c n thi t cho các m ng c ly ng     ph c h i tín hi u m t mát do s phân tán tín      hi u trong m ng n  i b 5 ] [9

Khi chúng ta bàn v b khu  ng dây, khui công su t hay ti n khung s d ng b khu   i quang s i tr n Erbium (EDFA)  

 khu  b sung cho khui EDFA.

Ch  i tín hi u trong b OLT

  th c hic chkhui tín hi u, có th dùng hai c u hình    EDFA khác nhau C u hình EDFA khu  i công su ng phát (booster amplifier) và c u hình ti n khu  ng thu Hi n nay, các  nút m ng WDM có th ho  ng   (1530 -

L (1565-1625nm) do b khu i EDFA ho 

Các b khu c dùng  gi a các liên k t quang v i nh ng kho ng cách b ng nhau (trên th c t có th          khot các OLA không bi nh  t giá tr kho ng   cách nhng là 100-200km) Trên hình 2. kh i c a OLA, thành phn m t ho c nhi u kh     l i là s i EDF m c n i ti p v i nhau, gi a các       ch  l i có th là b bù tán s   bù tán s dc theo tuyn quang

B OLA còn có các thi t b    thc hi n ch     giám sát OSC T    l c l c l i và

  u thu OSC Ti n, sau khi khu i các kênh tín hi u thu c các  

      c ghép chung vào v i các kênh tín hi u và   truyc khu i b i các OLA B   có th  c c u hình g m b khu    i Raman th c hi n ch  i phân b b ng cách c u hình t    u vào c a nó ngu      t quang lc chi u v i chi u tín hi   

Ngoài các ng d ng chính làm các b khu   ng truy n quang,  các b khu     c s d ng trong các b chuy     c sóng Vic chuy c th c hi n d a trên hi     l i và hi ng tr n b  c sóng FWM (Four-Wave Mixing) x y ra trong các b   khui quang

K t lu n :            công ngh ghép kênh  quang  c sóng WDM và các b khu  i quang trong h  thng quang WDM

Mô hình tính toán

Lu   toán

- Công suất ánh sáng bơm tại z = 0

- Công suất ánh sáng sóng liên tục PCW

- Tổng suy hao truyền dẫn của OC và OF quang