Thiết kế tuyến thông tin quang VinhHà Trung ghép kênh theo bước sóng WDM

TRNG I HC VINH KHOA IN T VIN THễNG ===== ===== đồ án tốt nghiệp đại học Đề tài: thiết kế tuyến thông tin quang vinh - hà trung ghép kênh theo bớc sóng wdm Ngi hng dõn : ThS nguyễn thị minh Sinh viờn thc hiờn : nguyễn văn hữu Lp : 49K - ĐTVT Mó s sinh viờn : 0851080310 NGH AN - 01/2013 B GIO DC V O TO TRNG I HC VINH CNG HềA X HễI CH NGHA VIT NAM c lp - T - Hnh phỳc NHIM V N TT NGHIP H v tờn sinh viờn: Nguyn Vn Hu S hiu sinh viờn: 0851080310 Ngnh: in t - Vin thụng Khoỏ: 49 u ỏn: Cỏc s liu v d liu ban u: Ni dung cỏc phn thuyt minh v tớnh toỏn: Cỏc bn v, th (ghi rừ cỏc loi v kớch thc bn v ): H tờn ging viờn hng dn: ThS Nguyn Th Minh Ngy giao nhim v ỏn: / /20 Ngy hon thnh ỏn: / /20 Ngy thỏng nm 2013 TRNG B MễN NGI HNG DN Sinh viờn ó hon thnh v np ỏn tt nghip ngy thỏng nm 2013 CN B PHN BIN B GIO DC V O TO TRNG I HC VINH - BN NHN XẫT N TT NGHIP H v tờn sinh viờn: Nguyn Vn Hu S hiu sinh viờn: 0851080310 Ngnh: in t - Vin thụng Khoỏ: 49 Ging viờn hng dn: ThS Nguyn Th Minh Cỏn b phn bin: Ni dung thit k tt nghip: Nhn xột ca cỏn b phn bin: Ngy thỏng nm Cỏn b phn bin (Ký, ghi rừ h v tờn) MC LC MC LC LI NểI U i TểM TT N iii DANH MC CC BNG BIU iv MC LC iv MC LC 2 iv LI NểI U i iv TểM TT N iii iv DANH MC CC BNG BIU iv iv DANH MC CC HèNH V, TH v iv DANH MC CC Kí HIU, CC T VIT TT vi iv CHNG TNG QUAN V H THNG THễNG TIN QUANG iv Hỡnh 1.1 H thng truyn dn si quang digital iv Bng 1.1 Tc truyn dn tiờu chun Bc M, chõu u v Nht Bn 2 iv Bng 1.2 Cỏc mc phõn cp tớn hiu SONET [1] iv Hỡnh 1.3 Cỏc thnh phn chớnh ca tuyn truyn dn cỏp si quang iv Hỡnh 1.5 S khỳc x v phn x ỏnh sỏng vi gúc ti khỏc 10 iv Hỡnh 1.6 ng i ca ỏnh sỏng qua thy tinh 11 iv Hỡnh 1.7 Tia sỏng i ng thy tinh 12 iv 1.2.3 Cỏc si dn quang n mode mi thụng tin quang 13 iv Cỏc mng quang u s dng mụi trng truyn dn l si quang Si quang cú c tớnh l suy hao v tỏn sc thp v l mụi trng phi dn Cho ti nay, ngi ta ó ch to c hai loi si quang mi dựng khỏ hiu qu cỏc h thng thụng tin quang, ú l si n mode tỏn sc dch chuyn DSF (Dispersion-Shifted Fiber) v si quang n mode tỏn sc dch chuyn khụng bng khụng hay tỏn sc dch chuyn khỏc khụng NZ - DSF (NonZero Dispersion-Shifted Fiber) Si quang n mode chun cng nh si dch tỏn sc, hoc si tỏn sc phng ó c ITU - T chun húa 13 iv Si DSF l si n mode cú bc súng nm vựng bc súng 1550m (1525nm ữ 1575nm) m ti ú giỏ tr tỏn sc bng khụng, v si ny s dng ti u cho cỏc bc súng nm xung quanh 1550nm, cng cú th dựng cho vựng bc súng 1310nm Do si quang n mode DSF cú c suy hao v tỏn sc nh ging nh si n mode SMF nờn rt cú hiu qu vic ng dng vo cỏc h thng thụng tin quang hot ng vựng bc súng 1550nm hoc l cỏc h thng s dng khuch i quang pha Erbium EDFA (Erbium-doped Fiber Amplifier) Nh vy, si ny cú th xõy dựng xõy dng cỏc h thng thụng tin quang tc cao, c ly xa chng hn nh cỏc h thng thụng tin cỏp quang bin 13 iv Si NZ - DSF l loi si quang n mode cú giỏ tr tỏn sc tuyt i ca nú nh nhng khụng nm vựng bc súng 1550nm; bc súng ny m ti ú tỏn sc bng khụng nm ngoi vựng bc súng 1500nm ữ 1600nm Si ny c coi l ti u cho cỏc h thng thụng tin quang hot ng cỏc bc súng nm vựng bc súng 1500nm ữ 1600nm Khi k thut ghộp kờnh quang theo bc súng WDM i th hin kh nng truyn nhiu bc súng trờn mt si quang Khi ú, ỏp ng phi tuyn gõy thờm mt lot hiu ng phi tuyn nh: hiu ng trn bn bc súng FWM (Four Wave Mixing), t iu ch pha SPM (Self Phase Modulation), iu ch ngang pha XPM (Cross Phase Modulation) Trong cỏc hiu ng ny, hiu ng FWM gõy nhiu phin phc nht Do hiu ng FWM ph thuc vo tỏn sc ca si quang cho nờn si tỏn sc dch chuyn DSF khụng thớch hp vi cỏc h thng WDM cú dung lng ln v c ly xa gii quyt ny thỡ si NZ - DSF ó i vo nm 1994 c tớnh suy hao ca si ny tng t nh si n mode thụng thng SMF, nhng c im ni bt ca nú l cú tỏn sc nh nhng vi giỏ tr tiờu biu l 0,1 ps/km.nm Dmin Dmax ps/km.nm vựng bc súng 1530 ữ 1560nm [1] 13 v Bng 1.3 Cỏc tham s ca mt s loi si quang n mode(theo khuyn ngh ITU - T, Rec.G.652, G.653 v G.655) 14 v Cỏc tham s 14 v n v 14 v G.652 14 v G.653 14 v G.655 14 vi Giỏ 14 vi tr chun 14 vi Sai s 14 vi Giỏ tr chun 14 vi Sai s 14 vi Giỏ 14 vi tr chun 14 vi Sai s 14 vi ng kớnh ti trng mode 1,55m 14 vi m 14 vi 9ữ10 1,3m 14 vi 10% 14 vi 7ữ8,3 14 vi 10% 14 vi 8ữ11 14 vi 10 % 14 vi ng kớnh v phn x 14 vi m 14 vi 125 14 vi 3% 14 vi 125 14 vi 3% 14 vi 125 14 vi 2% 14 vi Sai s ng tõm ng mode 1550nm 14 vi m 14 vi 14 vi 14 vi 14 vi Tớnh khụng trũn u 14 vi Trng mode 14 vii % 14 vii nh khụng gõy nh hng 14 vii nh khụng gõy nh hng 14 vii nh khụng gõy nh hng 14 vii V phn x 14 vii < 14 vii < 14 vii < 14 vii Bc súng ct (cha bc cỏp) 14 vii nm 14 vii >1100, < 1280 14 vii - 14 vii - 14 vii Bc súng ct ó c bc cỏp 14 vii nm 14 vii < 1270 14 vii < 1270 14 vii Pr MIN Do ú tuyn quang cha t yờu cu, cn khc phc bng cỏch tng cụng sut phỏt 77 3.3.2.2 Thit k theo qu thi gian lờn Thi gian lờn ca si quang Topt = L x D x = 180 [km] x [ps/km.nm] x [nm] =1080 [ps] = 1,08 [ns] Thi gian lờn ca h thng TSys (3.28) (3.29) = 1,138 [ns] Bng tn ca h thng i vi NZ: (3.30) i vi NRZ: (3.31) 3.3.2.3 Tớnh toỏn cỏc thụng s v mụ phng cho tuyn thụng tin quang Vinh H Trung ghộp kờnh theo bc súng WDM Do hai phng phỏp trờn khụng tha cho vic thit k mt tuyn quang cú dung lng cao truyn trờn c ly xa Do ú, k thut ghộp kờnh theo bc súng quang WDM s cho phộp tng dung lng kờnh m khụng cn tng tc bit ng truyn v cng khụng dựng thờm si dn quang khc phc nhc im ca phng phỏp ghộp kờnh phõn chia theo thi gian Bng 3.5 Thụng s tớnh toỏn cho tuyn Thụng s C ly truyn dn Chiu di si SMF Si bự tỏn sc DCF Bc súng Si quang Chiu di chui S mu bit tỏn sc Tỏn sc phõn cc mode Ký hiu L L1 L2 G.655 D1 PMD 78 Giỏ tr 180 50 10 1550 n mode 128 64 0,5 n v km km km m bit Mu ps/(km.nm) ps/km1/2 H s suy hao SMF (DCF) dc tỏn sc S lng kờnh bc súng Tc SMF, (DCF) B 0,2 (0,5) 0,075 80 dB/km ps/nm2.km kờnh Gbit/s a) Tớnh toỏn cỏc thụng s S b lp: (3.32) bự tỏn sc: (3.33) li ca b khuch i: G1 = L1.SMF = 50[km].0,2[dB/km] = 10 [dB] (3.34) G2 = L2.DCF = 10[km].0,5[dB/km] = [dB] (3.35) Ca s thi gian (Time Windows): (3.36) S lng mu (Number of samples) S mu = chiu di chui bit s mu trờn mt bit = 128x64=8912 (3.37) Tc mu (Sample rate) Tc mu = tc bit s mu trờn mt bit (3.38) = 80000000000 x 64 = 5120 GHz b) Mụ phng tuyn thụng tin quang Vinh - H Trung ghộp kờnh theo bc súng WDM bng phn mm OptiSystem S phỏt quang 79 Hỡnh 3.5 Khi phỏt quang S truyn dn quang 80 Hỡnh 3.6 Khi truyn dn quang S thu quang Hỡnh 3.7 Khi thu quang S mụ phng ton b h thng 81 Hỡnh 3.8 Mụ phng ton b h thng Cụng sut ca phớa phỏt Hỡnh 3.9 Cụng sut phỏt Cụng sut phớa thu Hỡnh 3.10 Cụng sut thu Ph tớn hiu phỏt 82 Hỡnh 3.11 Ph tớn hiu phỏt Ph tớn hiu thu Hỡnh 3.12 Ph tớn hiu thu Tớn hiu BER ca cỏc kờnh Kờnh 1: 83 Hỡnh 3.13 Tớn hiu BER kờnh Kờnh 2: Kờnh 3: Hỡnh 3.14 Tớn hiu BER kờnh 84 Hỡnh 3.15 Tớn hiu BER kờnh Kờnh 4: Kờnh 5: Hỡnh 3.16 Tớn hiu BER kờnh 85 Hỡnh 3.17 Tớn hiu BER kờnh Kờnh 6: Kờnh 7: Hỡnh 3.18 Tớn hiu BER kờnh 86 Hỡnh 3.19 Tớn hiu BER kờnh Kờnh 8: Hỡnh 3.20 Tớn hiu BER kờnh 3.4 Kt lun chng Chng ó trỡnh by cỏc yu t gõy nh hng trc tip n h thng v cỏc bin phỏp hiu qu nhm khc phc cỏc yu t ú T ú a cỏc tiờu chun, gii 87 phỏp hiu qu nht cho tuyn quang c thit k m bo cht lng Qua vic thit k, tớnh toỏn tuyn thụng tin quang ghộp kờnh theo bc súng ta thy c cú th nng cao cht lng tuyn bng nhiu phng phỏp nh: tng cụng sut phỏt cho h thng, s dng si bự tỏn sc, b khuch i quang, Bng vic mụ phng mt tuyn thụng tin quang ta hiu rừ c nguyờn lý phỏt, truyn dn v thu h thng T kt qu mụ phng c hin th trờn cỏc thit b o ta thy: i vi quang ph tớn hiu phớa phỏt v phớa thu: tỏm tớn hiu ca quang ph trung xung quanh di bc súng 1,55m, cng v phớa nh tớn hiu thỡ ph tớn hiu cng nh v cụng sut tớn hiu cng cao i vi t l li bit BER: mt chu kỡ bc súng cng nh thỡ t l li bit cng thp Cỏc thit b c mụ phng iu kin lý tng nờn cho cụng sut truyn dn tt v t l li bit thp nht 88 KT LUN Vi viờc s dung cụng nghờ WDM a lam tng ang kờ dung lng va c ly cua hờ thụng quang n kờnh co thờ truyờn nhiờu bc song trờn mụt si quang, c biờt la kờt hp thờm cac bụ khuờch quang si EDFA va cac bụ bu tan sc Qua thit k, tớnh toỏn v mụ phng mt tuyn thụng tin quang WDM ghộp kờnh theo bc súng WDM ó thy c cỏc yu t gõy nh hng n cht lng tuyn v tỡm cỏc gii phỏp khc phc Tuy nhiờn, ú ch c tin hnh trờn lý thuyt, thc t cũn rt nhiu thit b v k thut khỏc c s dng tng cht lng truyn dn h thng WDM Sau hon thnh ỏn Thit k tuyn thụng tin quang Vinh - H Trung ghộp kờnh theo bc súng WDM, em cú nhn xột: - S dng k thut ghộp kờnh theo bc súng quang WDM cht lng ca tuyn tt hn so vi cỏc k thut ghộp kờnh quang phõn chia theo thi gian OTDM v ghộp kờnh quang phõn chia theo tn s OFDM v: tc , dung lng, khong cỏch, t l li bit, - khc phc cỏc yu t gõy nh hng n cht lng tuyn thỡ phi: s dng cỏc loi si quang thớch hp, cỏc si bự tỏn sc, tng cụng sut phỏt, cỏc b khuch i quang, - Cú th s dng cỏc thit b khỏc, phi hp cỏc k thut ghộp kờnh tng cht lng tuyn Do cũn hn ch v thi gian v kin thc nờn ti cha tỡm hiu sõu v ng dng ca h thng WDM Trong thi gian ti, em s tỡm hiu k v t nú mi tng quan gia lý thuyt v thc t gii quyt trit c sõu hn ụ an co thờ phat triờn lờn nghiờn cu hờ thụng ghep kờnh quang theo bc song mõt ụ cao DWDM v kh nng ng dng ca h thng vo Vit Nam Mt ln na em xin cm n cụ giỏo hng dn - ThS Nguyn Th Minh ó tn tỡnh hng dn giỳp em hon thnh ỏn ny Ngh An, thỏng 01 nm 2013 Sinh viờn 89 Nguyn Vn Hu TI LIU THAM KHO [1] V Vn San, H thng thụng tin quang (Tp 1,2), Nh xut bn Bu in, H Ni 2008 [2] Hong Vn Vừ, Mng thụng tin quang th h sau, Nh xut bn Bu in, H Ni 2008 [3] Lờ Quc Cng, Vn Vit Em, Phan Quc Hp, K thut thụng tin quang 1,Hc vin Cụng ngh Bu chớnh Vin thụng, H Ni 2009 [4] Vn Vit Em, K thut thụng tin quang 2, Hc vin Cụng ngh Bu chớnh Vin thụng, H Ni 2007 [5] Hong ng Huyn, K thut thụng tin quang, Ban Thụng tin K thut, Tng cc Bu in, H Ni 1993 [6] Cỏc wedsite tham kho: www.maps.google.com/, truy nhp ngy cui cựng 20/12/2012 www.Vntelecom.org, truy nhp ngy cui cựng 02/01/2013 www.Tapchibcvt.org,truy nhp ngy cui cựng 02/01/2013 www.Thongtincongnghe.com, truy nhp ngy cui cựng 02/01/2013 90 [...]... thống ghép kênh quang OFDM 31 xv Hình 1.13 Sơ đồ hệ thống thông tin quang sử dụng kỹ thuật OTDM 32 xv ghép 4 kênh quang 32 xv Hình 1.14 Quá trình ghép và giải ghép kênh WDM 34 xv CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM 35 xv Hình 2.1 Vùng bước sóng có suy hao sợi nhỏ cho phép truyền nhiều bước sóng 36 xv 13 Hình 2.2 Mô tả quá trình ghép và giải ghép WDM 37 xv Hình 2.3 Hệ thống ghép bước sóng theo. .. khố hệ thống ghép kênh quang OFDM 31 7 xxii Hình 1.13 Sơ đồ hệ thống thông tin quang sử dụng kỹ thuật OTDM 32 7 xxii ghép 4 kênh quang 32 7 xxii Hình 1.14 Quá trình ghép và giải ghép kênh WDM 34 7 xxii CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM 35 7 xxii Hình 2.1 Vùng bước sóng có suy hao sợi nhỏ cho phép truyền nhiều bước sóng 36 7 xxii Hình 2.2 Mô tả quá trình ghép và giải ghép WDM 37 7 xxii... khố hệ thống ghép kênh quang OFDM 31 xv xxxv Hình 1.13 Sơ đồ hệ thống thông tin quang sử dụng kỹ thuật OTDM 32 xv xxxv ghép 4 kênh quang 32 xv xxxv Hình 1.14 Quá trình ghép và giải ghép kênh WDM 34 xv xxxv CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM 35 xv xxxv Hình 2.1 Vùng bước sóng có suy hao sợi nhỏ cho phép truyền nhiều bước sóng 36 xv xxxv Hình 2.2 Mô tả quá trình ghép và giải ghép WDM 37 xv xxxv... thống ghép kênh quang OFDM 31 7 ix xxviii Hình 1.13 Sơ đồ hệ thống thông tin quang sử dụng kỹ thuật OTDM 32 7 ix xxviii ghép 4 kênh quang 32 7 ix xxviii Hình 1.14 Quá trình ghép và giải ghép kênh WDM 34 7 ix xxviii CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM 35 7 ix xxviii Hình 2.1 Vùng bước sóng có suy hao sợi nhỏ cho phép truyền nhiều bước sóng 36 7 ix xxviii Hình 2.2 Mô tả quá trình ghép và giải ghép. .. nằm ở ngoài vùng bước sóng 1500nm ÷ 1600nm Sợi này được coi là tối ưu cho các hệ thống thông tin quang hoạt động ở các bước sóng nằm trong vùng bước sóng 1500nm ÷ 1600nm Khi kỹ thuật ghép kênh quang theo bước sóng WDM ra đời thể hiện khả năng truyền nhiều bước sóng trên một sợi quang Khi đó, đáp ứng phi tuyến gây ra thêm một loạt hiệu ứng phi tuyến như: hiệu ứng trộn bốn bước sóng FWM (Four Wave Mixing),... 2.12 Thiết bị nối chéo quang 59 7 xxii 20 CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG TUYẾN THÔNG TIN QUANG VINH - HÀ TRUNG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM 60 7 xxii Hình 3.1 Suy hao và tán sắc giới hạn cự ly truyền dẫn L là hàm của tốc độ bit 60 7 xxii và bước sóng 60 7 xxiii Hình 3.2 Hệ thống thực nghiệm 10 Gbit/s sử dụng DCF tạo OAR 64 7 xxiii Hình 3.3 Sự liên quan giữa thời gian lên với hệ thống tuyến. .. thống thông tin quang tốc độ cao, cự ly xa chẳng hạn như các hệ thống thông tin cáp quang biển 13 2 iv xxiv Sợi NZ - DSF là loại sợi quang đơn mode có giá trị tán sắc tuyệt đối của nó nhỏ nhưng không nằm trong vùng bước sóng 1550nm; bước sóng này mà 22 tại đó tán sắc bằng không nằm ở ngoài vùng bước sóng 1500nm ÷ 1600nm Sợi này được coi là tối ưu cho các hệ thống thông tin quang hoạt động ở các bước sóng. ..Hình 2.12 Thiết bị nối chéo quang 59 7 ix CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG TUYẾN THÔNG TIN QUANG VINH - HÀ TRUNG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM 60 7 ix Hình 3.1 Suy hao và tán sắc giới hạn cự ly truyền dẫn L là hàm của tốc độ bit 60 7 x và bước sóng 60 7 x Hình 3.2 Hệ thống thực nghiệm 10 Gbit/s sử dụng DCF tạo OAR 64 7 x Hình 3.3 Sự liên quan giữa thời gian lên với hệ thống tuyến tính 72... Hình 2.10 Sơ đồ khối bộ khuếch đại đường quang 57 7 ix xxix Hình 2.11 Mô hình OAMD 3 nút 58 7 ix xxix Hình 2.12 Thiết bị nối chéo quang 59 7 ix xxix CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG TUYẾN THÔNG TIN QUANG VINH - HÀ TRUNG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM 60 7 ix xxix Hình 3.1 Suy hao và tán sắc giới hạn cự ly truyền dẫn L là hàm của tốc độ bit 60 7 x xxix và bước sóng 60 7 x xxix Hình 3.2 Hệ thống thực... thống thông tin quang tốc độ cao, cự ly xa chẳng hạn như các hệ thống thông tin cáp quang biển 13 2 xvii Sợi NZ - DSF là loại sợi quang đơn mode có giá trị tán sắc tuyệt đối của nó nhỏ nhưng không nằm trong vùng bước sóng 1550nm; bước sóng này mà tại đó tán sắc bằng không nằm ở ngoài vùng bước sóng 1500nm ÷ 1600nm Sợi này được coi là tối ưu cho các hệ thống thông tin quang hoạt động ở các bước sóng ... thống thông tin quang hoạt động bước sóng nằm vùng bước sóng 1500nm ÷ 1600nm Khi kỹ thuật ghép kênh quang theo bước sóng WDM đời thể khả truyền nhiều bước sóng sợi quang Khi đó, đáp ứng phi tuyến. .. thống thông tin quang hoạt động bước sóng nằm vùng bước sóng 1500nm ÷ 1600nm Khi kỹ thuật ghép kênh quang theo bước sóng WDM đời thể khả truyền nhiều bước sóng sợi quang Khi đó, đáp ứng phi tuyến. .. thống thông tin quang hoạt động bước sóng nằm vùng bước sóng 1500nm ÷ 1600nm Khi kỹ thuật ghép kênh quang theo bước sóng WDM đời thể khả truyền nhiều bước sóng sợi quang Khi đó, đáp ứng phi tuyến