Nghiên cứu ảnh hưởng của tán sắc mode phân cực và nhiễu liên quan trong hệ thống TTQ Chi tiết

1 MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT VÀ MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Để xây dựng các hệ thống thông tin sợi quang tốc độ cao và cự ly xa, tán sắc đang là một vấn đề nan giải cần có biện pháp giải quyết phù hợp. Khi hệ thống hoạt động tại bước sóng vùng 1550 nm hoặc sử dụng khuếch đại EDFA trên sợi quang đơn mode tiêu chuẩn G.652, giá trị tán sắc sẽ lớn làm dãn xung quá mức, dẫn tới suy giảm nghiêm trọ ng chất lượng tín hiệu, làm hạn chế rất nhiều tốc độ bit và cự ly truyền dẫn. Tán sắc sợi quang bao gồm cả tán sắc CD và tán sắc mode phân cực (PMD). Mặc dù tán sắc CD đã được nghiên cứu và có những giải pháp hữu hiệu hạn chế được ảnh hưởng của nó. Tuy nhiên, khi tốc độ truyền dẫn từ 10Gbit/s trở lên, thì PMD trở thành nhân tố chính làm giảm nghiêm trọng chất lượng tín hiệu, h ạn chế rất nhiều cự ly truyền dẫn. Hơn nữa, nhiễu trong môi trường tốc độ bit lớn kết hợp với PMD, yêu cầu cao của tỷ số lỗi bit BER = 10 -12 cho các hệ thống ≥10Gbit/s cũng trở thành yếu tố khắt khe đối với việc kiểm soát PMD. Với tính phức tạp về bản chất PMD trong bối cảnh nhu cầu xây dựng các truyến thông tin quang tốc độ cao ngày càng tăng, việc nghiên cứu về ảnh hưởng của PMD đang là hướng nghiên cứu hấp dẫn và rất thời sự hiện nay. Đã có nhiều công trình nghiên cứu gần đây, thể hiện những nỗ lực và bước đầu thu được kết quả quan trọng. Tuy nhiên, nghiên cứu về PMD là lĩnh vực mới, nhiều vấn đề liên quan vẫn còn chưa được giải quyết thấu đáo. Do đó đề tài luận án mong muốn được nghiên cứu cụ thể hơn về vấn đề này nhằm làm sáng tỏ bức tranh toàn cảnh về PMD. 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Tán sắc PMD là một đặ c tính quan trọng của sợi quang đơn mode trong đó năng lượng tín hiệu tại bước sóng đã cho được chuyển vào hai mode phân cực trực giao có vận tốc lan truyền khác nhau. Nếu xung đầu vào kích thích cả hai thành phần phân cực, nó sẽ bị dãn rộng ra tại đầu ra của sợi. Với tính phức tạp về bản chất, PMD của sợi quang đơn mode tại 2 một bước sóng xác định nào đó thường là không ổn định, bản chất thống kê của PMD cùng với sự thay đổi ngẫu nhiên dưới tác động của môi trường làm cho việc nghiên cứu bản chất và các ảnh hưởng của nó cùng với nhiễu liên quan trong hệ thống là một vấn đề nan giải nhưng hấp dẫn. Do đó, nghiên cứu ảnh hưởng của PMD và nhiễu liên quan cho các hệ thống là đối tượng nghiên cứu trong luậ n án này. Nội dung luận án được nghiên cứu cho các hệ thống tốc độ 10 Gbit/s và 40 Gbit/s. Điểm bắt đầu của việc nghiên cứu với giả thiết rằng suy hao tuyến truyền dẫn được giải quyết bằng các bộ khuếch đại quang sợi EDFA, khi đó tán sắc mode phân cực PMD kết hợp với CD, chirp tần số được tiến hành nghiên cứu. Sau đó, để kiểm chứng ảnh hưởng c ủa PMD đến hệ thống, giải pháp giám sát mode phân cực được tiến hành thông qua mô phỏng và đo trên hệ thống thực tiễn. Luận án cũng đề xuất tính toán thiết kế tuyến truyền dẫn có ảnh hưởng của PMD. Đây là những nội dung được luận án tập trung nghiên cứu, giải quyết, có thể áp dụng hiệu quả trong việc thiết kế xây dựng và nâng cấp các hệ thống thông tin quang tốc độ cao. 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ BỐ CỤC Từ đối tượng nghiên cứu của luận án đòi hỏi nhất thiết phải có được phương pháp và phương tiện nghiên cứu hiện đại, trong khi ở Việt Nam chưa có được nguồn tài liệu và trang thiết bị thí nghiệm chuyên ngành tương xứng. Tuy nhiên, điều thuận lợi là luận án đã có được thời gian thực hiện ở nước ngoài. Do đó, phương pháp nghiên cứu c ủa luận án được áp dụng là nghiên cứu lý thuyết kết hợp với tính toán mô phỏng, đo thực nghiệm kiểm chứng trong điều kiện phòng thí nghiệm với các trang thiết bị hiện đại. Nội dung luận án có nghiên cứu lý thuyết, đánh giá ảnh hưởng của PMD thông qua nhiễu liên quan và nghiên cứu mô phỏng, đo thực nghiệm. Các nội dung này được bố cục như sau : Chương 1 : Giới thiệu về tán sắ c trong hệ thống thông tin quang, đánh giá tổng quan về kết quả nghiên cứu có trước, xác định mục tiêu và nội dung nghiên cứu chủ yếu của luận án 3 Chương 2 : Nghiên cứu về PMD, các tham số đặc trưng, ảnh hưởng đến hệ thống; trình bày kết quả nghiên cứu xác định tính phân cực và ảnh hưởng tác động gây nhiễu từ PMD. Chương 3 : Trình bày nghiên cứu mô phỏng và xác định ảnh hưởng của PMD bằng giải pháp giám sát PMD và những kết quả thu được cho hệ thống tốc độ cao. Chương 4 : Trình bày việc áp dụng nghiên cứu thu được để tính toán cấu hình tuyến thông tin sợ i quang nhiều Gbit/s trong thực tế. - Phần kết luận trình bày tóm tắt kết quả chính của luận án. II. NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG VÀ TÁN SẮC CỦA HỆ THỐNG Chương này giới thiệu tổng quan về hệ thống thông tin quang, các đặc điểm chủ yếu của hệ thống trong đó nhấn mạnh những thành phần thiết bị, sợi quang và các tham số tạo nên cấu hình của một hệ thống tốc độ bit cao nhiều Gbit/s. Trên cơ sở cấu trúc hệ thống như vậy, hệ phươ ng trình Maxoen và vấn đề tán sắc của hệ thống được phân tích. Luận án đã phân tích bản chất chung của hiệu ứng tán sắc CD, tán sắc mode phân cực PMD từ hệ phương trình Maxoen trong sợi quang; khảo sát, phân tích đặc trưng của một số phần tử hệ thống thiết bị tương tác với PMD và tạo nên nhiễu hệ thống có liên quan để từ đó xác định mục tiêu, nội dung nghiên cứu chính của Luận án là sẽ tập trung vào vấn đề ảnh hưởng của PMD trong hệ thống thông tin quang tốc độ cao. Tuy nhiên, để tiến hành công việc nghiên cứu, nghiên cứu sinh (NCS) đã đưa ra những thông tin cần thiết và nhận định về các kết quả từ một số công trình nghiên cứu có trước có liên quan. Từ đó đặt ra các vấn đề mà đề tài luận án cần phải giải quyết, đó là nội dung nghiên cứu, phương pháp tiếp cận và tiến hành nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu, và kết quả cần phải đạt được. 4 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT TÁN SẮC MODE PHÂN CỰC VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 2.1. Khái quát tán sắc mode phân cực trong sợi quang 2.1.1. Các mode phân cực: Nghiên cứu bản chất của các mode phân cực trong sợi quang, các tác động vào trạng thái phân cực, sự lệch pha của mode phân cực và ảnh hưởng tới truyền dẫn ánh sáng. 2.1.2. Bản chất vật lý của tán sắc mode phân cực Phần này phân tích về lưỡng chiết, độ dài phách, hàm truyền đạt phân cực, các trạng thái phân c ực nguyên lý; sự thể hiện của các tham số này trong sợi quang đơn mode. Phần này quan tâm sâu đến vector Jones, tham số stokes và mặt cầu Poincare’ để xem xét tính phân cực, làm cơ sở cho việc mô phỏng sau này của luận án. 2.2. Nghiên cứu đặc điểm, tính chất tán sắc mode phân cực trong hệ thống thông tin quang 2.2.1. Các tham số cơ bản của tán sắc mode phân cực Nêu các tham số cơ bản bao gồm: Độ trễ nhóm vi phân; Biểu thức tán sắc mode phân cực củ a sợi quang; Tán sắc mode phân cực bậc 2; Tán sắc CD phụ thuộc phân cực (PDCD); 2.2.2. Ảnh hưởng của tán sắc mode phân cực trong hệ thống thông tin quang Để xem xét cơ chế ảnh hưởng của PMD và tính thay đổi ngẫu nhiên của nó, luận án nghiên cứu mô hình ghép công suất mode để từ đó xem xét việc đền bù công suất do ảnh hưởng của PMD thuần gây ra là bao nhiêu, và xác định giới hạn cho phép này. Ảnh hưởng của PMD cũng được nghiên cứu trong tr ường hợp kết hợp với các nguồn nhiễu khác như suy hao phụ thuộc phân cực, nhiễu phát xạ tự phát ASE tích lũy từ khuếch đại quang EDFA làm giảm tỷ số tín hiệu trên nhiễu SNR. 5 2.3. Các phương pháp đo tán sắc mode phân cực Phần này giới thiệu các phương pháp đo PMD như: Kỹ thuật quét tần số (còn gọi là kỹ thuật phân tích cố định); Kỹ thuật giao thoa; Kỹ thuật đo sử dụng ma trận Jones. 2.4. Kết quả mô phỏng, đo xác định tán sắc mode phân cực 2.4.1. Kết quả mô phỏng biểu diễn phân cực qua mặt cầu Poincare’ Để nghiên cứu các trạng thái phân cực (SOP) thông qua biểu diễ n các vector PMD trên mặt cầu Poincare’, chúng tôi thực hiện mô phỏng với các giá trị của tham số Stokes. Kết quả mô phỏng khẳng định rằng khi phân cực hoàn toàn và không có lưỡng chiết, quỹ đạo điểm cuối của vectơ PMD là đường tròn trên mặt cầu, như được biểu diễn trên hình 2.8 a). Khi có thành phần lưỡng chiết thì quỹ đạo điểm cuối vector PMD trên mặt cầu Poincare thay đổi và không còn là đường tròn nữa. Nó hoàn toàn có thể thay đổ i ngẫu nhiên, như hình 2.8 b). Hình 2.8. Kết quả mô phỏng trạng thái phân cực trên mặt cầu Poincare’. b) a) 2.4.2. Kết quả mô phỏng đo tán sắc mode phân cực Chúng tôi thiết lập sơ đồ mô phỏng đo DGD bằng phương pháp phân tích cố định và tiến hành khảo sát kết quả mô phỏng. Kết quả cho thấy rằng trên cùng 1 dải bước sóng, tổng số các cực trị của phổ ở cả 3 giá trị của bộ phân cực là không thay đổi. Luận án cũng thiết lập để mô phỏng đo tr ễ xung tín hiệu do tán sắc mode phân cực PMD gây ra. Kết quả mô phỏng đo trễ xung cho thấy BER của hệ thống sẽ được bảo đảm. Tuy nhiên, khi bị ảnh hưởng của tán xạ thì ngoài việc xung bị trễ, xung sẽ bị 6 dao động và gây méo tín hiệu như thể hiện trong hình 2.12, làm xuống cấp chất lượng BER do tỷ số tín hiệu trên nhiếu SNR giảm mạnh. Trễ xung khi có PMD Xung bị PMD Xung vào b) Trễ xung có tán xạ 500 ps Hình 2.12. Kết quả mô phỏng trễ xung với các giá trị tán xạ khác nhau. CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG VÀ XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CỦA TÁN SẮC MODE PHÂN CỰC BẰNG GIÁM SÁT MODE PHÂN CỰC 3.1. CƠ SỞ NGHIÊN CỨU Nội dung nghiên cứu ở đây được tiếp cận bằng phương pháp quy các ảnh hưởng của tán sắc mode phân cực khi kết hợp với những ảnh hưởng khác về dưới dạng mất mát (thiệt thòi) công suất của hệ thống do PMD gây ra. Để xác định ảnh hưởng của tán sắ c mode phân cực PMD, việc giám sát PMD là phần quan trọng không thể thiếu được trong các bộ bù PMD, nó cung cấp thông tin cho thuật toán điều khiển của bộ bù PMD. Nội dung nghiên cứu phần này tập trung vào phương pháp giám sát mode phân cực thông qua mô phỏng bằng công cụ mô phỏng VPI Transmission. VPI Transmission là bộ công cụ phần mềm của VPI systems. Nó cho phép mô phỏng hoạt động của các phần tử điện và quang của hệ thống thông tin quang. Đây là công cụ hữu hiệu để tiế n hành nghiên cứu, đặc biệt là các thiết bị hiếm khi được trang bị cho phòng thí nghiệm. 7 Ở đây chúng tôi giả thiết rằng suy hao tuyến truyền dẫn được giải quyết bằng các bộ khuếch đại EDFA, khi đó tán sắc mode phân cực PMD kết hợp với di tần tần số và suy hao phụ thuộc phân cực (PDL) ảnh hưởng tới chất lượng của tuyến truyền dẫn được tiến hành nghiên cứu. Sau đó, để kiểm chứng ảnh hưởng của PMD đến hệ thố ng, giải pháp giám sát mode phân cực được thực hiện thông qua mô phỏng và đo thực tiễn. Phương pháp giám sát PMD của luận án ở đây được mô phỏng trên cơ sở xác định mất mát công suất do ảnh hưởng của PMD và tán sắc CD trên các hệ thống thông tin quang tốc độ cao tới 10Gbit/s và 40Gbit/s với các dạng tín hiệu RZ và NRZ. 3.2. THIẾT LẬP MÔ PHỎNG 3.2.1. Thiết lập sơ đồ mô phỏng Chúng tôi thiết lập sơ đồ mô phỏng nh ư trong hình 3.1. Thu quang Hiển thị BER Hiện sóng Khuếch đại quang Modul phát Tín hiệu Lọc quang Bộ phân tích phổ Đo công suất Suy hao quang Khếch đại quang Điều chế LiNbO 3 LD Hình 3.1. Sơ đồ mô phỏng ảnh hưởng của PMD đến hệ thống thông tin quang 10Gbit/s và 40Gbit/s tín hiệu NRZ . Tín hiệu laser phát sóng liên tục được điều chế bằng bộ điều chế quang LiNbO 3 với chuỗi tín hiệu số (2 7 -1) với tốc độ 10Gbit/s hoặc 40Gbit/s. Laser diode LD làm việc ở bước sóng 1552,5nm với góc ngẩng 45 độ nhằm tạo ra tỷ lệ phân chia công suất phân cực γ = 0,5 đại diện cho trường hợp ảnh hưởng phân cực xấu nhất. Sau đó, tín hiệu đã điều chế đi qua bộ phỏng tạo PMD có tham số tán sắc CD và tham số độ trễ nhóm vi 8 phân (DGD) thay đổi được. Bộ suy hao được dùng để thay đổi giá trị suy hao khi tiến hành đo đặc tính BER. Bộ thu p-i-n photodiode được dùng để tách sóng quang. Bộ khôi phục tín hiệu đồng hồ dùng cho việc tách BER và đồ thị biểu thị mối liên hệ giữa BER và công suất thu quang được hiển thị trên màn hình XY. Tín hiệu hình mắt được đo và hiển thị trên thiết bị hiện sóng (scope). 3.2.2. Xác định các phương pháp giám sát Chất lượng hệ thống sẽ bị suy giảm do ảnh hưởng của tán sắc CD và PMD, và với các tốc độ bit cao, chỉ riêng PMD cũng đã dễ dàng làm dãn xung và gây ra nhiễu giữa các ký tự ISI. Sự suy giảm này được xác định bằng cách đo tỷ số lỗi bit BER. Trong các hệ thống với các tốc độ bit 10Gbit/s trở lên hoặc hệ thống sử dụng khuếch đại quang thì yêu cầu tỷ số lỗi bit BER nghiêm ngặt hơn, đạt từ 10 -12 đến 10 -13 . Do đó, độ trễ nhóm vi phân DGD lớn hơn 10% độ rộng bít cũng có thể ảnh hưởng tới đặc tính BER và dẫn đến chất lượng truyền dẫn của hệ thống. Các phương pháp giám sát được hiểu như sau: • Phương pháp giám sát hình mắt: Ở phương pháp này, sự suy giảm độ mở mắt bị ảnh hưởng của cả tán sắc PMD và tán sắc CD và các nhiễu khác. • Phương pháp giám sát bằng cách xác định công suất đồng hồ tín hiệu RF Phương pháp này dựa trên nguyên tắc là cường độ tín hiệu RF thu được bởi photodiode là một hàm số của DGD. Ảnh hưởng của PMD có thể tách ra được bằng cách giám sát cường độ của công suất tín hiệu RF, vì PMD làm suy giảm công suất RF. • Giám sát bằng xác định DOP Đây là kỹ thuật giám sát quang thuần túy, sử dụng độ phân cực (DOP - Degree of Polarization) để giám sát ảnh hưởng của PMD trong hệ thống. Tín hiệ u DOP thay đổi bởi PMD được tính theo công thức sau: 9 0 2 3 2 2 2 1 / SSSSDOP ++= Trong đó S 1 , S 2 and S 3 là các tham số Stokes của tín hiệu quang, các tham số này chỉ rõ độ chênh lệch công suất giữa từng cặp phân cực trực giao, và S 0 là tổng công suất của tín hiệu. Xác định DOP là phương pháp được quan tâm nhiều đối với việc bù PMD. 3.3. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ SO SÁNH 3.3.1. Tiến hành xác định tỷ số lỗi bit BER Để quan sát sự suy giảm tín hiệu do ảnh hưởng của tán sắc CD, các tham số của bộ mô phỏng PMD được thiết lập như sau: hệ số PMD là 0 ps/m 1/2 , hệ số tán sắc là 16×10 -6 s/m 2 và độ dốc tán sắc là 0,08×10 3 s 2 /m 3 , hệ số suy hao là 0,2×10 -3 dB/m. Công suất quang thu được a ) C=0 BER ứng với giá trị CD cho tín hiệu 10Gbit/s NRZ 9 8 7 6 5 4 3 1 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Công suất quang thu được b ) 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 BER ứng với giá trị PMD cho tín hiệu 10Gbit/s NRZ Hình 3.3. Đặc tính BER phụ thuộc vào công suất quang thu được. Kết quả mô phỏng đặc tính BER phụ thuộc vào công suất quang thu được trong các trường hợp tán sắc CD và PMD như ở hình 3.3. Từ kết quả thu được này cho thấy rằng với giá trị tỷ lệ lỗi bit BER = 10 -9 , khi đấu trực tiếp (back-to-back) thì công suất quang thu được là -20,3 dB đối với hệ thống 10 Gbit/s dạng tín hiệu NRZ và -21,9 dB đối với hệ thống 10 Gbit/s dạng tín hiệu RZ. Từ đây, luận án cũng tìm ra rằng tín hiệu 10 dạng NRZ chịu ảnh hưởng của tán sắc CD ít hơn so với dạng tín hiệu RZ. Mất mát 1dB đối với tốc độ 10 Gbit/s cho dạng tín hiệu NRZ có thể chịu được tán sắc CD tích lũy tới 900 ps/nm, trong khi đó dạng tín hiệu RZ với cùng tốc độ chỉ chịu được tán sắc CD tích lũy là 500 ps/nm. Với tổn thất công suất tín hiệu 1dB, tích lũy CD mà hệ thống có thể chịu được sẽ giảm đi 16 l ần khi tốc độ bít tăng từ 10G bit/s lên 40 Gbit/s. 0 1 2 3 4 5 6 0 20406080 Độ trễ nhóm vi phân, DGD (ps) Mất mát công suất (dB) PP10GRZ PP10GNRZ Hình 3.5. Mất mát công suất do ảnh hưởng của PMD. Luận án đã nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng của tán sắc PMD đối với hệ thống. Hình 3.5 là kết quả mô phỏng thu được cho thấy sự phụ thuộc của mất mát công suất tín hiệu vào tán sắc PMD đối với hệ thống 10 Gbit/s với các dạng tín hiệu RZ và NRZ. Với giá trị DGD càng lớn thì đường cong BER của tín hiệu dạng RZ có độ dốc lớn hơn đường cong BER của tín hiệu dạng NRZ, như v ậy mất mát công suất đối với NRZ là lớn hơn. Vì thế hệ thống 10 Gbit/s tín hiệu NRZ sẽ được xem xét để sử dụng so sánh các phương pháp giám sát mode phân cực PMD. Bây giờ, chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của tán sắc PMD kết hợp với tán sắc CD. Kết quả mô phỏng thu được như được thể hiện trong hình 3.6. Ta thấy rằng sự kết hợp ảnh hưởng của tán sắc PMD và CD làm xuống cấ p nghiêm trọng chất lượng hệ thống. Mất mát công suất do [...]... lớn 22 và độ dự phòng hệ thống tối đa thì hoàn toàn có thể giảm ảnh hưởng của PMD tới BER 0 Log(BER) -2 -4 40Gbit/s -6 -8 -10 -12 10Gbit/s -14 -16 0 5 10 15 20 25 30 DGD (ps) Hình 4.5 Tỷ lệ lỗi bit phụ thuộc vào độ trễ nhóm vi phân DGD III KẾT LUẬN Luận án nghiên cứu một cách có hệ thống về ảnh hưởng của tán sắc mode phân cực (PMD) và một số nguồn nhiễu có liên quan trong hệ thống thông tin quang tốc... bình của tuyến truyền dẫn 20 4.2.3 Áp dụng tính toán thiết kế tuyến truyền dẫn 4.2.3.1 Xác suất gián đoạn của hệ thống thông tin quang phụ thuộc vào tán sắc mode phân cực Hình 4.2 là kết quả thu được khi chúng tôi tính toán sự phụ thuộc xác suất gián đoạn của hệ thống đối với tán sắc mode phân cực PMD cho hệ thống 10 Gbit/s và 40Gbit/s với các tỷ số phân chia công suất là γ bằng 0,3 và 0,5 giữa hai mode. .. quả nghiên cứu trên có thể được áp dụng cho việc đánh giá, xác định và tính toán thiết kế cấu hình các hệ thống thông tin quang nhiều Gbit/s thực tiễn HƯỚNG PHÁT TRIỂN TIẾP THEO CỦA LUẬN ÁN Để tiếp tục phát triển những kết quả nghiên cứu đã thu được, chúng tôi đề xuất hướng nghiên cứu mở rộng sau luận án này như sau: • Nghiên cứu ảnh hưởng của tán sắc mode phân cực PMD kết hợp với tán sắc bậc cao • Nghiên. .. xác suất gián đoạn của hệ thống để tìm giới hạn của giá trị tán sắc tuyến b) Do tỷ lệ lỗi bít BER tăng lên nhanh chóng khi tán sắc PMD vượt quá 10% độ rộng bít, cần tăng đền bù công suất hoặc sử dụng các biện pháp bù tán sắc PMD để duy trì giá trị nó trong ngưỡng cho phép c) Đối với các hệ thống tốc độ cao từ 40 Gbit/s trở lên, ngoài tán sắc PMD, hệ thống sẽ còn chịu ảnh hưởng của tán sắc bậc cao Vì vậy,... đơn mode G.652, thì cự ly lớn nhất của tuyến là khoảng 550 km đối với hệ thống 10 Gbit/s Song đối với hệ thống 40 Gbit/s thì cự ly này chỉ còn là 40 km Điều này là trở ngại lớn với các tuyến cự ly xa, vì vậy bắt buộc phải có giải pháp bù tán sắc mode phân cực PMD cho các hệ thống tốc độ cao 4.2.3.4 Tỷ lệ lỗi bit của hệ thống phụ thuộc vào PMD Luận án đã tiến hành nghiên cứu tính toán thiết kế cho hệ thống. .. Hình 3.34 Kết quả đo thực nghiệm công suất thu và BER hệ thống do ảnh hưởng từ PMD CHƯƠNG 4: ÁP DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRONG TÍNH TOÁN CẤU HÌNH TUYẾN THÔNG TIN QUANG CÓ ẢNH HƯỞNG CỦA TÁN SẮC MODE PHÂN CỰC 4.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 4.2 BÀI TOÁN VÀ TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN 4.2.1 Đặt bài toán Bài toán được giả thiết đặt ra cho đề tài là tính toán thiết kế một tuyến truyền dẫn quang tốc độ cao (từ 10 Gbit/s trở lên) hoạt... truyền dẫn bị hạn chế do tán sắc mode phân cực Cự ly truyền dẫn 700 L tại 10Gbit/s 600 L tại 40Gbit/s 500 400 300 200 100 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 /Tb Hình 4.4 Cự ly truyền dẫn bị hạn chế do PMD Hình 4.4 là kết quả tính toán cự ly truyền dẫn đối với hệ thống 10 Gbit/s và 40Gbit/s bị hạn chế do tán sắc mode phân cực PMD với tiêu chí rằng độ dãn xung do tán sắc mode phân cực gây ra không vượt quá... Qua nghiên cứu này, chúng tôi cũng nhận thấy rằng phương pháp giám sát hình mắt phụ thuộc nhiều vào dạng tín hiệu Khi xem xét với dạng tín hiệu RZ và NRZ dưới ảnh hưởng của CD và PMD, biên độ tín hiệu 13 RZ suy giảm nhanh chóng và vì thế rất khó để tách được ảnh hưởng của CD và PMD trong trường hợp này Dạng sóng quang ứng với giá trị CD&PMD cho tín hiệu 10Gbit/s a) c) Hình 3.10 Kết quả ảnh hưởng của. .. 4.1: Cấu hình tổng quát của tuyến thông tin quang 1550 nm 4.2.2 Xác định giới hạn tán sắc tuyến để thiết kế: Trong hệ thống gồm có sợi quang và các phần tử quang được xác định và thay đổi ngẫu nhiên thì có thể được tính bằng: PMD tot ⎡ = ⎢ L tuyen PMD ⎣ 2 Q + ∑ PMD i 2 ci ⎤ ⎥ ⎦ 1/ 2 + ∑ PMD Dj j Ở đây: PMDtot là giá trị PMD cực đại của hệ thống (ps); PMDQ là hệ số PMD của sợi quang (ps/km1/2), Ltuyến... các cực trị của phổ ở các giá trị khác nhau của bộ phân cực là không thay đổi, sai số giữa kết quả mô phỏng và thực tế là 0,4% b) Khi PMD gây ra trễ và tán xạ, xung bị dao động mạnh sẽ phát sinh nhiễu liên quan, nó chệch khỏi giá trị của nó có thể lên tới 10 ps, và gây 23 méo tín hiệu Đây là một dạng nhiễu làm xuống cấp BER do tỷ số tín hiệu trên nhiễu SNR giảm mạnh c) Bằng mô phỏng trạng thái phân cực . tín hiệu NRZ . Tín hiệu laser phát sóng liên tục được điều chế bằng bộ điều chế quang LiNbO 3 với chuỗi tín hiệu số (2 7 -1) với tốc độ 10Gbit/s hoặc 40Gbit/s. Laser diode LD làm việc ở. tín hiệ u lan truyền ở trục nhanh lớn hơn hay trục chậm lớn hơn. Tại hình 3.9(c), khi DGD nhận giá trị 60 ps, bên phải của hình mắt bị thu hẹp, bị méo nhiều hơn bên trái do công suất lan truyền. xác định DOP Đây là kỹ thuật giám sát quang thuần túy, sử dụng độ phân cực (DOP - Degree of Polarization) để giám sát ảnh hưởng của PMD trong hệ thống. Tín hiệ u DOP thay đổi bởi PMD được tính