Ghép kênh quang phân chia theo thời gian OTDM

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ———******——— BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ THÔNG TIN QUANG ĐỀ TÀI: Ghép Kênh Quang Phân Chia Theo Ghép Kênh Quang Phân Chia Theo Thời Gian OTDM Thời Gian OTDM GV hướng dẫn: TS Hoàng Văn Võ GV hướng dẫn: TS Hoàng Văn Võ SV thực hiện : Đinh Huy Mười SV thực hiện : Đinh Huy Mười Lê Trường Nam Lê Trường Nam Trần Văn Binh Trần Văn Binh Nhóm 27 - Lớp: H10.VT1 Nhóm 27 - Lớp: H10.VT1 Hà Nội 03,2012 Hà Nội 03,2012 MỤC LỤC  CHƯƠNG I. KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG  CHƯƠNG II. CÁP SỢI QUANG  CHƯƠNG III. NGUỒN PHÁT QUANG  CHƯƠNG IV. NGUỒN THU QUANG  CHƯƠNG V. GHÉP KÊNH QUANG PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN  KẾT LUẬN 1.1. Tổng quan về hệ thống thông tin quang Cùng với sự phát triển của xã hội thì nhu cầu của con người đối với thông tin ngày càng cao. Để đáp ứng được nhu cầu đó đòi hỏi mạng viễn thông phải có dung lượng lớn, tốc độ cao,băng thông rộng …Mặt khác mấy năm gần đây do dịch vụ thông tin phát triển nhanh chóng,để thích ứng không ngừng với sự phát triển của dung lượng truyền dẫn thông tin, thì hệ thốngthông tin quang ra đời đã khẳng định được chính mình. Với việc phát minh ra laser để làm nguồn phát quang đã mở ra một thời kỳ mới có ý nghĩa rất to lớn vào năm 1960. Bằng khuyến nghị của Kao và Jockham 1966 về việc chế tạo ra sợi quang có độ tổn thất thấp. Bốn năm sau, Kapron đã chế tạo ra được sợi quang trong suốt có độ suy hao đường dẫn khoảng 20dB/km CHƯƠNG I. KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 1.2. Sơ đồ khối của hệ thống thông tin quang Thiết bị đầu cuối phát quang Trạm lặp Thiết bị đầu cuối thu quang Tín hiệu vào Sợi quang Tín hiệu ra Hình 1.1. Sơ đồ khối của hệ thống thông tin quang CHƯƠNG I. KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 1.2.1. Chức năng các khối 1. Khối dồn kênh /tách kênh (MUX/DEMUX) nhằm ghép các luồng tín hiệu có tốc độ thấp (2Mbit/s, 4Mbit/s, 140Mbit/s, 158Mbit/s….) thành luồng tín hiệu có tốc độ cao hơn và ngược lại. 2. Khối phát có mạch điều khiển, nguồn quang thực hiện việc điều biến các tín hiệu điện thành các tín hiệu quang để truyền thông qua cáp sợi quang. 3. Cáp sợi quang có nhiệm vụ truyền dẫn tín hiệu ánh sáng. 4. Trạm lặp (Reqeater) hoặc bộ khuếch đại quang đối vói tuyến có cự ly dài. 5. Khối thu quang gồm có photodiode để chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu điện, khối khuyếch đại và khôi phục tín hiệu. 1.2.2. Các tham số cơ bản của hệ thống thông tin quang Cự ly tuyến truyền dẫn L (km), tốc độ bit B (Mbit/s) Tỉ số tín trên tap điện S/N (SRN) hay quang OSNR Tỉ số lỗi bit BER Độ rộng băng tần điện BW (MHz) hay quang BWo (MHz) Đối với sợi quang: hệ số suy giảm riêng (dB/km), độ mở số NA, tích cự ly và tốc độ bit BxL (Mbit/skm) Đối với máy phát quang: công suất phát ghép vào sợi Pt (mW hay dBm), bước sóng làm việc, độ rộng phổ (nm), thời gian tăng trưởng phát (ns) Đối với máy thu quang: độ nhạy thu Pr min (mW hay dBm) CHƯƠNG I. KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 2.1. Cấu tạo và phân loại cáp sợi quang 2.1.1. Cấu tạo cáp sợi quang Sợi quang có cấu tạo hình trụ, gồm hai lớp chính từ chất điện môi đồng tâm nhau. Lớp trong gọi là lớp lõi (core), lớp ngoài là lớp vỏ (clading). Ngoài ra còn có lớp bảo vệ và vỏ bọc bên ngoài 2.1.2. Phân loại sợi quang: Có nhiều cách phân loại sợi quang như phân loại theo vật liệu chế tạo, phân loại theo phân bố chiết suất, phân loại theo mode lan truyền. Phân loại theo vật liệu chế tạo gồm có sợi quang thạch anh, sợi quang làm bằng thủy tinh hỗn hợp và sợi quang làm bằng chất dẻo. Phân loại theo phân bố chiết suất có sợi quang chiết suất nhảy bậc SI (Step Index), sợi quang chiết suất biến đổi Gradien GI (Gradex Index). CHƯƠNG II. CÁP SỢI QUANG 2.2 Cở sở lý thuyết truyền dẫn ánh sáng 2.2.1 Cơ sở lý thuyết Việc truyền dẫn sóng ánh sáng trong sợi quang dựa trên hiện tượng khúc xạ trong lõi sợi và phản xạ toàn phần ánh sáng trên bề mặt phân chia giữa lớp lõi và lớp vỏ của sợi quang. Để giải thích hiện tượng trên ta xét sự phản xạ và khúc xạ sóng ánh sáng trên bề mặt phân chia hai môi trường điện môi có chiết suất khác nhau là n1>n2 khi sóng ánh sáng truyền từ môi trường một sang môi trường hai. Để cho đơn giản ta coi mặt phân chia hai môi trường là phẳng rộng vô hạn. Hình 2.1. Hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng Hình 2.2 Truyền ánh sáng trong sợi quang CHƯƠNG II. CÁP SỢI QUANG 2.2 Cở sở lý thuyết truyền dẫn ánh sáng 2.2.2. Khẩu điều chế số Trên hình vẽ ta thấy, tia tới 1 khi từ không khí vào lõi sợi lập với trục sợi một góc là , ứng với góc tới nhỏ hơn góc tới hạn khi đến mặt phân chia sẽ khúc xạ ra vùng vỏ và bị tiêu hao, không truyền dọc theo sợi. Tia tới 2 khi đi vào lõi sợi lập với trục sợi một góc ứng với góc tới hạn nên đến mặt giới hạn sẽ truyền dọc theo mặt này Hình 2.3. Khẩu điều chế số CHƯƠNG II. CÁP SỢI QUANG 2.2 Cở sở lý thuyết truyền dẫn ánh sáng 2.2.3. Lý thuyết mode sóng Lý thuyết mode sóng dựa trên việc tìm nghiệm phương trình Mac-xoen hay phương trình sóng thuần nhất trong và điều kiện bờ trên mặt phân chia của các lớp sợi quang. Các phương trình đó có dạng như sau: CHƯƠNG II. CÁP SỢI QUANG 2.3. Các đặc trưng suy hao của sợi quang 2.3.1 Các đặc trưng suy hao của sợi quang Sóng ánh sáng khi truyền dọc theo sợi quang bị suy giảm cường độ theo chiều dài sợi. Đó là đặc tính vật lý vốn có của sợi quang gọi là sự suy hao. Nếu xét trên 1km chiều dài sợi quang, Pv là công suất tại cuối sợi quang thì lượng suy hao của ánh sáng trên đoạn sợi tính theo đơn vị dB có dạng là: CHƯƠNG II. CÁP SỢI QUANG [...]... tiên khi chọn sợi quang làm phương tiện truyền dẫn tín hiệu Tuy nhiên, để tăng tốc độ truyền dẫn, băng thông, dung lượng…thì vấn đề ghép kênh quang là một tất yếu Có ba loại ghép kênh quang là ghép kênh phân chia theo thời gian (OTDM) , ghép kênh phân chia theo tần số (OTDM) , ghép kênh quang phân chia theo bước sóng (WDM) Trong cả ba phương án trên thì ghép kênh quang phân chia theo thời gian và phổ biến... xuyên âm EX = 10logA/B CHƯƠNG V GHÉP KÊNH QUANG PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN 5.2 Giải ghép và xen rẽ kênh trong hệ thống OTDM 5.2.1 Giải ghép Hình 5.2 Nguyên lý của bộ ghép kênh thời gian (DEMUX) sử dụng chuyển mạch phân cực quang Bảng 5.1 Bảng tóm tắt các phương pháp ghép kênh OTDM CHƯƠNG V GHÉP KÊNH QUANG PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN 5.2.2 Xen rẽ kênh Tín hiệu đến bộ chia 3dB chia ra giữa các nhánh của gương... Kênh 4 Trễ quang Kênh Thời gian Bộ Kênh 1 tách kênh Kênh 2 KĐ quan g 1 23 4 1 2 3 4 Thời gian 3 4 Hình 5.1 Sơ đồ hệ thống thông tin quang sử dụng kỹ thuật OTDM ghép 4 kênh quang CHƯƠNG V GHÉP KÊNH QUANG PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN 5.1.2 Phát tín hiệu trong hệ thống OTDM Hệ thống thông tin quang sử dụng kỹ thuật ghép kênh OTDM áp dùng hai kỹ thuật phát tín hiệu chủ yếu sau: Tạo luồng số liệu quang số RZ thông... thuật APD ηe =M = MR1 hv CHƯƠNG V GHÉP KÊNH QUANG PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN 5.1 Tổng quan về hệ thống ghép kênh phân chia theo thời gian OTDM Trong những năm gần đây, công nghệ thông tin quang đã đạt được những thành tựu rất to lớn trong đó phải kể đến kỹ thuật ghép kênh quang, nó thực hiện việc ghép các tín hiệu ánh sáng để truyền trên sợi quang nhằm tăng dung lượng kênh truyền và tạo ra các tuyến thông... chuyển mạch CHƯƠNG V GHÉP KÊNH QUANG PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN 5.2 Giải ghép và xen rẽ kênh trong hệ thống OTDM 5.2.1 Giải ghép Khi xem xét các hệ thống thông tin quang sử dụng công nghệ OTDM, người ta quan tâm đến việc ghép và giải ghép trong vùng thời gian quang Với hệ thống thông tin quang có cấu hình điểm-điểm thì công việc giải ghép ở phía thu là việc tách hoàn toàn các kênh quang tương ứng đã được... thống phi tuyến lên rất lớn Ghép kênh quang phân chia theo thời gian phù hợp với các loại Laser tạo ra các xung có độ dài ít hơn độ dài khe thời gian của tín hiệu cho phép KẾT LUẬN Đề tài “kỹ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian trong hệ thống thông tin quang đã thực sự đem lại cho chúng em nhiều hiểu biết về thông tin sợi quang Khi tìm hiểu về hệ thống thông tin sợi quang ở chương 1 đã trình bày... lý ghép kênh trong hệ thống OTDM Quá trình ghép kênh trong hệ thống truyền dẫn quang sử dụng kỹ thuật ghép kênh quang theo thời gian OTDM, chuỗi xung quang hẹp được phát ra từ nguồn laser thích hợp Các tín hiệu này có thể đưa vào và khuếch Tín hiệu Khối phát clock Bộ điều chế Nguồ n phát quang KĐ quan g Bộ chia quan g Bộ điều chế Bộ điều chế Bộ điều chế Bộ ghép quan g Sợi quan g Kênh 3 Kênh 4 Trễ quang. .. và điều khiển là tương hợp về vận tốc CHƯƠNG V GHÉP KÊNH QUANG PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN Bước sóng λ1 Tín hiệu quang tới λ1+ λ2 LDA Bộ lọc quang Bộ thu quang và lặp ∆f Bộ so pha E/O VCO Bước sóng λ2 f0 f0+∆f Hình 5.3 Cấu hình PLL quang để trích lấy clock Tín hiệu clock ra f0+∆f ∆f Phát tín hiệu clock quang Bước sóng λ2 5.2.3 Đồng bộ quang trong hệ thống OTDM Kĩ thuật tách lấy tín hịệu clock là một quá... đề tán sắc Tuy vậy, vẫn phải quan tâm tới vấn đề xung cực hẹp Giả sử các bộ khuếch đại quang thường được sử dụng để tăng các mức tín hiệu dọc theo tuyến thông tin quang khi cần 5.4 Kết luận chương Qua nghiên cứu về kỹ thuật ghép kênh quang phân chia theo thời gian (OTDM) cho thấy các đặc điểm nổi bật sau: Dung lượng kênh truyền dẫn lớn Tốc độ truyền dẫn cao Vận dụng tốt phổ hẹp của Laser Kết hợp được... Nhưng đối với mạng thông tin quang sử dụng kĩ thuật OTDM thì việc giải ghép ở phía thu không chỉ đơn thuần là tách các kênh quang mà còn thực hiện việc xen và rẽ kênh từ luồng truyền dẫn Đối với các bộ giải ghép kênh cần phải xem xét các thông số cơ bản về tách kênh kể cả tỷ số phân biệt quang, suy hao quang, suy hao xen và mặt cắt cửa sổ chuyển mạch có thể đạt được Tỷ số phân biệt có ảnh hưởng rất lớn . ———******——— BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ THÔNG TIN QUANG ĐỀ TÀI: Ghép Kênh Quang Phân Chia Theo Ghép Kênh Quang Phân Chia Theo Thời Gian OTDM Thời Gian OTDM GV hướng dẫn: TS Hoàng Văn Võ GV hướng. QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG  CHƯƠNG II. CÁP SỢI QUANG  CHƯƠNG III. NGUỒN PHÁT QUANG  CHƯƠNG IV. NGUỒN THU QUANG  CHƯƠNG V. GHÉP KÊNH QUANG PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN  KẾT LUẬN 1.1 ngoài 2.1.2. Phân loại sợi quang: Có nhiều cách phân loại sợi quang như phân loại theo vật liệu chế tạo, phân loại theo phân bố chiết suất, phân loại theo mode lan truyền. Phân loại theo