KHUẾCH đại QUANG sợi và KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG vào MẠNG VIỄN THÔNG

Ketnooi.com chia se mục lục Kỹ Thuật khuếch đại quang sợi. Chơng I : I Tổng quan hệ thống thông tin quang II Kỹ thuật khuếch đại quang 10 Giới thiệu sơ lợc kỹ thuật khuếch đại quang 10 Các tiêu chuẩn hệ thống sử dụng khuếch đại : 13 Khuếch đại laser bán dẫn (SLA) 15 3.1 Bộ khuếch đại Febry- Perot 17 a Dải thông 3dB 18 b Sự bão hoà hệ số khuếch đại : 19 3.2 Bộ khuếch đại sóng chạy TWA 20 a Dải thông 3dB 20 b Hệ số khuếch đại bão hoà 20 c Xuyên âm 20 Khuếch đại quang sợi 22 Nghiên cứu khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium (EDFA) 23 5.1 Cấu trúc modul EDFA 23 5.2 Nguyên lý hoạt động EDFA 27 5.3 Xu hớng phát triển modul EDFA 28 a Bộ khuếch đại quang sợi phản xạ đơn hớng hai hớng: 28 b Tự động điều chỉnh khuếch đại công suất 29 c Cân làm phẳng phổ khuếch đại 30 d Cấu trúc cải tiến đặc tính khác 30 5.4 Tối u hoá độ dài sợi pha tạp Erbium (EDF) 31 5.5 Các thông số kỹ thuật modul EDFA 33 a Công suất bơm bớc sóng bơm 33 b Khuếch đại EDFA 35 c Nhiễu khuếch đại EDFA 38 d Hình ảnh nhiễu khuếch đại quang: 42 5.6 Đánh giá vấn đề kỹ thuật hệ thống truyền dẫn thông tin quang sử dụng khuếch đại quang sợi EDFA 44 a Nhiễu tích luỹ: 44 b Điều chỉnh tán sắc 45 Chơng II: khả ứng dụng khuếch đại quang vo mạng viễn thông. 49 I Khả ứng dụng khuếch đại quang sợi: 49 Tổng quan khả ứng dụng khuếch đại quang sợi 49 Nguyễn Duy Dơng http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông Các loại khuếch đại quang thờng dùng 50 2.1 Khuếch đại công suất 50 2.2 Tiền khuếch đại 52 2.3 Khuếch đại đờng truyền: 53 II ứng dụng khuếch đại quang sợi vào hệ thống ghép kênh quang theobớcsóng 56 Nguyên lý ghép bớc sóng quang WDM 57 Đánh giá kỹ thuật WDM 59 ứng dụng kỹ thuật WDM 60 Hệ thống WDM có sử dụng EDFA 62 Các thiết bị quang hệ thống WDM có sử dụng EDFA 64 5.1 Bộ xen/rẽ kênh quang WADM (Wavelengh Add-Drop Multiplexer 64 5.2 Thiết bị đấu nối chéo quang (OXC - Optical Crossconnect) 69 5.3 Bộ chuyển đổi bớc sóng (WC - Wavelength Conversion) 71 5.4 Bộ cách ly quang (OI - Optical Isolator): 75 Cấu trúc số hệ thống WDM sử dụng EDFA điển hình 77 6.1 Phân loại cấu trúc: 77 6.2 Hệ thống WDM có sử dụng EDFA 78 a Hệ thống ghép bớc sóng theo hớng sợi quang 78 b Hệ thống ghép bớc sóng theo hai hớng sợi quang 79 c Cấu trúc mạng Điểm - Điểm 81 d Cấu trúc mạng đa điểm - đa điểm 82 e Cấu trúc mạng vòng (Ring) 84 f Cấu trúc mạng đờng trục 86 Một số vấn đề cần xem xét xây dựng hệ thống WDM có sử dụng EDFA 87 7.1 Kênh bớc sóng 87 7.2 Độ rộng phổ yêu cầu nguồn phát 88 7.3 Xây dựng quĩ công suất tuyến WDM có sử dụng EDFA 89 a Công suất phát quang Pt(t): 90 b Độ nhạy thu 92 c Suy hao sợi truyền dẫn 94 7.4 Xem xét tán sắc 94 7.5 Xem xét thiệt thòi công suất hiệu ứng phi tuyến gây ra96 a Đền bù công suất (Penalty) 96 b ảnh hởng hiệu ứng phi tuyến 97 7.6 Các tham số EDFA ảnh hởng đến hệ thống WDM có sử dụng EDFA 98 Nguyễn Duy Dơng http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông ứng dụng khuếch đại quang sợi vo mạng viễn thông Việt Nam 100 Chơng III: Khả sử dụng khuếch đại quang tuyến đờng trục SDH 2,5Gbit/s Việt Việt Nam 100 ứng dụng khuếch đại quang sợi mạng nội hạt 104 ứng dụng khuếch đại quang cáp quang biển 107 Nguyễn Duy Dơng http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông Lời nói đầu Sự trao đổi thông tin xuất xã hội loài ngời từ sớm, từ xa xa ngời biết sử dụng ánh sáng để báo hiệu cho coi hình thức thông tin sớm Qua thời gian dài lịch sử phát triển nhân loại, hình thức thông tin phong phú dần ngày đợc phát triển thành hệ thống thông tin đại nh ngày trình độ phát triển cao thông tin nh nay, hệ thống thông tin quang nỗi lên hệ thống thông tin tiên tiến bậc nhất, đợc triển khai nhanh chóng mạng lới viễn thông nớc giới với đủ cấu hình linh hoạt, cự ly tốc độ truyền dẫn phong phú, đảm bảo chất lợng dịch vụ viễn thông tốt Việt Nam, thông tin quang đợc coi moi trờng truyền dẫn chủ đạo, chúng đợc thiết lập lắp đặt ngày nhiều mạng lới Chúng ta sống kỷ 21, kỷ công nghệ thông tin đứng trớc xu hớng chung hội nhập toàn cầu hoá nhu cầu thông tin liên lạc phơng tiện giải trí ngày cao, kéo theo gia tăng loại hình dịch vụ với tính hoàn thiện độ phức tạp ngày cao Để đáp ứng đợc nhu cầu thiết khách hàng đòi hỏi phải nâng cấp mạng viễn thông ngày cung cấp đợc dịch vụ Mạng thông tin quang mạng thông tin tiên tiến nhng có hạn chế chất lợng truyền dẫn băng thông hẹp khoảng cách truyền dẫn ngắn Vì phải cải thiện hệ thống thông tin quang có nghĩa cải thiện băng thông khoảng cách truyền dẫn Nếu sử dụng kỹ thuật thông thờng để nâng cấp tuyến tốn chi phí cho giải pháp làm phức tạp mạng làm giảm độ an toàn mạng Trong kỹ thuật khuếch đại quang kỹ thuật ghép kênh quang theo bớc sóng giải đợc hai vấn đề Kỹ thuật ghép kênh quang theo bớc sóng cho phép ghép nhiều bớc sóng Nguyễn Duy Dơng http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông sợi quang, tăng dung lợng truyền dẫn mà không cần phải tăng thêm sợi quang, nhng WDM thực có ý nghĩa kết hợp với khuếch đại quang Kỹ thuật khuếch đại quang làm tăng công suất tín hiệu cho phép kéo dài khoảng cách truyền dẫn thông tin, giúp cho việc giảm bớt số trạm lặp tuyến Kỹ thuật khuếch đại quang đợc ứng dụng nhiều hệ thống mạng viễn thông Do vậy, đề tài em tìm hiểu kỹ thuật khuếch đại quang khả ứng dụng mạng viễn thông nói chung mạng viễn thông Việt Nam nói riêng Trong em có tím hiểu kết hợ khuếch đại quang với kỹ thuật ghép kênk quang theo bớc sóng WDM Nhng với thời gian có hạn khả có hạn nên nghiên cứu kỹ thuật quang tiên tiến nên em tránh khỏi sai sót đề tài, em mong đợc giúp đỡ quý thầy cô toàn thể bạn em hoàn thiện đề tài Em xin chân thành cảm ơn thầy cô nhà trờng đặc biệt thầy cô khoa Điện - Điện tử tận tình giúp đỡ dìu dắt em suốt năm học trình làm đề tài, đặc biệt em xin chân thàn cảm ơn Thầy: Chu Công Cẩn thầy giáo trực tiếp hớng dẫn em,cuối em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình bạn bè, ngời giúp đỡ em hoàn thành đề tài Hà nội tháng 2004 Sinh viên Nguyễn Duy Dơng Nguyễn Duy Dơng http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông Thuật ngữ viết tắt AGC AP APC ASE BA BER DCF DSF EDF EDFA Automatic Gain Control Apotaption Function Automatic Power Control Amplifier Spontaneous Emission Booster amplifier Bit Error Rate Dispersion Compensation Fiber Dispersion Shifted Fiber Erbium DopedFiber Erbium DopedFiber Amplifier FPA ICI LA NF OA OAN ODN OFA OFDM Febry- Perot amplifier Interchannel interferent Line amplifier Noise Figure Optical amplifier optical access network Optical Distribution Network Optical Fiber Amplifier Optical Frequency Division Multiplexing ONU Optical Network Unit OLT Optical Line Termination OTDM Optical Time Division Multiplexing OXC Optical Cross Connection OI Optical Isolation PA Pre- amplifier PON Passive Optical Network SLA Semiconductor Laser Amplifier SONET Synchronous Optical Network TWA Travel Wavelength amplifier WADM Wavelengh Add-Drop Multiplexer WC Wavelength conersion WDM Wavelength Division Multiplexer Nguyễn Duy Dơng Tự động điều chỉnh khuếch đại Chức thiết lập Tự động điều chỉnh công suất Khuếch đại xạ tự phát Khuếch đại công suất Tỷ lệ lỗi bít Sợi bù tán sắc Sợi quang tán sắc dịch chuyển Sợi quang pha tạp Erbium Khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium Khuếch đại Febry- Perot Nhiễu xuyên kênh Khuếch đại đờng truyền Hình ảnh nhiễu Khuếch đại quang Mạng truy nhập quang Mạng phân phối quang Khuếch đại quang sợi Ghép kênh phân chia theo tần số Khối mạng quang Đầu cuói đờng quang Ghép kênh phân chia theo thời gian Kết nối chéo quang Bộ cách ly quang Tiền khuếch đại Mạng quang thụ động Khuếch đại laser bán dẫn Mạng quang đồng Khuếch đại sóng chạy Bộ xen tách kênh theo bớc sóng Bộ chuyển đổi bớc sóng Ghép kênh phân chia theo bớc sóng http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Chơng I : Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông Kỹ Thuật khuếch đại quang sợi I Tổng quan hệ thống thông tin quang Thông tin quang có tổ chức hệ thống tơng tự hệ thống thông tin khác thành phần hệ thống thông tin quang tuân thủ theo hệ thống thông tin chung Đây nguyên lý mà loài ngời sử dụng từ thời kỳ khai sinh hình thức thông tin , tín hiệu cầu truyền đợc phát vào môi trờng truyền dẫn tơng ứng, đầu thu thu lại tín hiệu cầu truyền Đối với hệ thống thông tin quang môi trờng truyền dẫn sợi dẫn quang ,nó thực truyền ánh sáng mang tín hiệu thông tia từ phía phát tới phía thu Vào năm 1960, việc phát minh Laserddeer làm nguồn phát quang đx mở thời kỳ có ý nghĩa to lớn lịch sử kỹ thuật thông tin sử dụng dải tần ánh sáng Theo lý thuyết cho phép thực thông tin với lợng kênh lớn vợt nhiều lần hệ thống Viba có Hàng loạt thực nghiệm thông tin bầu khí đợc tiến hành sau Một số kết thu đợc nhng tiếc chi phí tốn kém, kinh phí tập trung vào sản xuất thiết bị để vợt qua đợc cản trở điều kiện thời tiết (ma, tuyết ) gây lớn, vậu cha thu hút đợc ý mạng lới Các sợi dẫn quang lần đợc chế tạo suy hao lớn (khoảng 1000ds/Km),đã tạo đợc mô hình hệ thống có xu hớng linh hoạt khả thi Tiếp theo KAO,Hockman Werts năm 1966 nhận thấy suy hao cua sợi quang tạp chất có vật liệu chế tạo Những nhận định đợc sáng tỏ Kapron,Keck Maurer chế tạo thành công sợi thuỷ tinh có suy hao 20ds/Km vào năm 1970 Suy hao cho phép tạo cự ly truyền dẫn tơng đơng với hệ thống truyền dẫn cáp đồng Với cố gắng sợi dẫn quang có suy hao nhỏ lần lợt đời Đầu năm 1980, hệ thống thông tin sợi dẫn quang đợc phổ biến rộng với vùng bớc sóng làm việc 1300nm Và sợi dẫn quang đạt tới mức suy hao nhỏ khoảng 0,154ds/Km bớc sóng dài 1550nm Nguyễn Duy Dơng http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông cho thấy phát triển mạnh mẽ công nghệ sợi quang hai thập niên qua Giá trị suy hao gần đạt tới mức tính toán lý thuyết cho sợi quang đơn mốt 0,14ds/Km Cùng với sợi quang, công nghệ chế tạo nguồn phát thu quang tạo hệ thống thông tin quang với u điểm trội hẳn so với hệ thống thông tin kim loại là: - Suy hao truyền dẫn - Băng tần truyền dẫn lớn - Không bị ảnh hởng nhiều điện từ - Có tính bảo mật tín hiệu thông tin - Có kích thớc trọng lợng nhỏ - Sợi có tính cách điện tốt - Tin cậy linh hoạt - Sợi đợc chế tạo từ vật liệu có sẵn Do u điểm mà hệ thống thông tin quang đợc áp dụng rộng rải mạng lới Chúng xây dựng làm tuyến đờng trục trung kế, liên tỉnh, thuê bao kéo dài, truy nhập vào mạng thuê bao linh hoạt đáp ứng môi trờng lắp đặt từ nhà, cấu hình thiết bị xuyên lục địa, vợt đại dơng Các hệ thống thông tin quang phù hợp cho truyền dẫn số không loại trừ tín hiệu dới dạng ghép kênh nào, tiêu chuẩn từ Châu Âu Bắc Mỹ Nhật Bản Ngoài luồng tốc độ có tiêu chuẩn phát triển năm gần gọi SONET (Synchronous Optical Network), tốc độ truyền dẫn tiêu chuẩn khác, xác định cấu trúc khung đồng để gửi lu lợng ghép kênh số sợi quang Hiện hệ thống thông tin quang đợc ứng dụng rộng rãi giới, chúng đáp ứng đợc tín hiệu tơng tự (Analog) số (digital), chúng cho phép truyền dẫn tất tín hiệu dịch vụ băng hẹp băng rộng, đáp ứng nhu cầu mạng số hóa liên kết đa dịch vụ (ISDN) Số lợng cáp quang đợc lắp đặt giới với số lợng lớn, đủ tốc độ truyền dẫn với cự ly khác nhau, cấu trúc mạng đa dạng Nhiều nớc Nguyễn Duy Dơng http://www.ebook.edu.vn Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông Đồ án tốt nghiệp lấy cáp quang làm môi trờng truyền dẫn cho mạng viễn thông Các hệ thống thông tin quang mũi đột phá tốc độ, cự ly truyền dẫn cấu hình linh hoạt cho dịch vụ viễn thông cấp cao * Bảng tốc độ truyền dẫn tiêu chuẩn Bắc Mỹ, Châu Âu Nhật Bản Phân Khối Bắc Mỹ Khối Châu Âu Nhật Bản cấp Tốc độ bit Số kênh Tốc độ Số Mbit/s thoại bit kênh Mbit/s thoại Tốc độ bit Số kênh Mbit/s thoại 1,544 24 2,048 30 1,544 24 6,312 96 8,448 120 6,312 96 44,736 672 34,368 480 32,064 480 274,176 4032 139,264 1920 97,728 1440 274,176 4032 565,184 7680 396,200 5760 - Cấu trúc thành phần tuyến truyền dẫn quang Nhìn chung, hệ thống thông tin quang thờng phù hợp cho việc truyền dẫn tín hiệu số hầu hết trình phát triển hệ thống thông tin quang theo hớng Theo quan niệm thống đó, ta xét cấu trúc tuyến thông tin gồm thành phần sau: - Phần phát quang - Cáp sợi quang - Phần thu quang Phần phát quang cấu tạo từ nguồn phát tín hiệu quang mạch điện điều khiển liên kết với Cáp quang bao gồm sợi dẫn quang lớp bọc xung quanh để bảo vệ khỏi tác động có hại từ môi trờng bên Phần thu quang tách sóng quang mạch khuếch đại, tái tạo tín hợp thành Ngoài thành phần chủ yếu trên, tuyến thông tin quang có Nguyễn Duy Dơng http://www.ebook.edu.vn Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông Đồ án tốt nghiệp nối quang Counetor, mối hàn, nối quang, chia quang trạm lặp Tất tạo nên tuyến thông tin quang hoàn chỉnh Bộ phát quang Tín hiệu điện vào Bộ nối quang Mạch điều khiển Nguồn phát quang Mối hàn sợi Sợi dẫn quang Trạm lặp Bộ chia quang Thu quang Mạch điện Các thiết bị khác Phát quang Bộ thu quang Tín hiệu điện Đầu thu quang Khuếch đại quang Chuyển đổi tín hiệ Khuếch đại Hình 1.1: Sơ đồ tổng quan tuyến thông tin quang II Kỹ thuật khuếch đại quang Giới thiệu sơ lợc kỹ thuật khuếch đại quang Nh ta biết, tuyến thông tin quang truyền thống cự ly truyền dẫn dài tới mức phân bổ suy hao không thoả mãn, suy hao vợt tuyến công suất dự phòng cần phải có trạm lặp để khuếch đại tín hiệu đờng truyền Các trạm lặp thực khuếch đại tín hiệu thông qua Nguyễn Duy Dơng 10 http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông ứng dụng khuếch đại quang sợi vo mạng viễn thông Việt Nam Chơng III: chơng trớc tìm hiểu kỹ thuật khuếch đại quang sợi khả ứng dụng vào mạng viễn thông nói chung chơng nghiên cứu khả ứng dụng khuếch đại quang sợi vào mạng viễn thông Việt Nam 1.Khả sử dụng khuếch đại quang tuyến đờng trục SDH 2,5Gbit/s Việt Việt Nam Hiện nớc ta sử dụng tuyến cáp quang đờng trục Hà Nội Hồ Chí Minh tuyến SDH tốc độ 2.5Gbit/s sử dụng kỹ thuật TN16XADM có thiết bị khuếch đại quang sợi theo cấu hình hình vẽ 4.1 Theo thiết kế kỹ thuật Northern Telecom Khi nâng cấp tuyến thành 2.5Gbit/s, nhờ có thiết bị khuếch đại quang mà tháo bỏ hầu hết trạm lặp cũ (Khi không sử dụng khuếch đại quang tuyến đờng trục Bắc Nam sử dụng 20 trạm lập để tăng công xuất tín hiệu) Nh thiết bị tích cực nằm trung tâm chuyển mạch thành phố lớn, tạo điều kiện dễ dàng cho việc khai thác, bảo dỡng quản lý mạng Viễn thông Khoảng cách trạm lập đợc nâng lên gần 150 km Nhờ có thiết bị khuếch đại quang sợi mà linh hoạt việc đấu nối luồng thông tin quang theo tuyến điện lực 500 kv thành mạng ring Với mạng ring cho phép dễ dàng điều hành mạng phân luồng kênh Nguyễn Duy Dơng 100 http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Duy Dơng Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông 101 http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông Hình vẽ Nguyễn Duy Dơng 102 http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Duy Dơng Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông 103 http://www.ebook.edu.vn Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông Đồ án tốt nghiệp 2.ứng dụng khuếch đại quang sợi mạng nội hạt Thiết bị khuếch đại quang sợi đợc sử dụng mạng thuê bao quang để tăng cờng quỹ công suất quang cho phép tỷ lệ rẽ quang cao cấu hình mạng điểm - đa điểm Bởi nói khuếch đại công suất khuếch đại đờng truyền đợc sử dụng cấu hình mạng loại OFA mạng vòng trớc thiết bị rẽ luồng để bù lại suy hao rẽ luồng Đó u điểm OFA mạng thuê bao quang Vấn đề đặt sử dụng thiết bị khuếch đại quang sợi mạng thuê bao quang cụ thể sao? Tức lắp đặt OFA đầu, OFA đủ sử dụng loại khuếch đại (BA,LA PA) Nh biết, theo khuyến nghị G.PONA G PONB ITV, cấu hình chung mạng thuê bao quang đợc sơ đồ hoá nh sau: Tuyến truy nhập Rz Chức dịch vụ ONU AF OD N R w Rx OD N Chức điều hành Rx ONU AF R w Rm Ru Phía thuê bao Phía tổng đài Hình 3.3: Cấu hình tham chiếu mạng truy nhập quang Nguyễn Duy Dơng 104 http://www.ebook.edu.vn Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông Đồ án tốt nghiệp Trong : OAN (optical access network) đợc gọi mạng thuê bao quang, tập hợp tuyến try nhập có chung giao diện phía tổng đài tuyến đợc truyền dẫn sợi quang OLT (Optical Line Termination) thiết bị đầu cuối quang cung cấp giao diện phía tổng đài cho mạng thuê bao quang ONU (Optical Network Unit) khối mạng quang cung cấp trực tiếp từ xa giao tiếp với ngời sử dụng mạng thuê bao quang ODN (Optical Distribution Network) mạng phân phối quang cung cấp phơng thức truyền dẫn quang OLT ONV AP (Apotaption Function) cung cấp chức thiết lập để kết nối ONU phía ngời sử dụng Để tăng cờng quỹ công suất quang, OFA sử dụng mạng thuê bao quang với vai trò la khuếch đại đờng truyền (LA) khuếch đại công suất (BA) Các thiết bị OFA hoạt động độc lập đợc ghép vào phát quang thành khối thống Về nguyên tắc OFA đợc sử dụng đặt trớc khối ONO ý việc sử dụng OFA đợc nghiên cứu đợc xem xét theo hớng từ tổng đài đến thuê bao Còn việc sử dụng OFA theo hớng dang đợc nghiên cứu ODB ONU POA ODN3 ODB LOA ODN2 BOA ODN1 OLT ODN0 Hình 3.4: Sơ đồ lắp đặt OFA mạng nội hạt Nguyễn Duy Dơng 105 http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông Việc bố trí thiết bị OFA cần phải tuân theo quy tắc sau: Nếu thiết bị OFA đợc sử dụng nh khuếch đại công suất chúng đợc xem nh phần thiết bị đầu cuối quang Nếu có thiết bị OFA (PA,LA BA) đợc sử dụng mạng phân bố quang ODNO đợc xem nh nằm OLT,OFA ODN1 đợc xem nh nằm ODNn ONUs Tổng quan hơn, có N OFA đợc sử dụng đờng dẫn quang ONDO đợc xem nh nằm OFA thứ i OFA thứ i+1 với (i= 1,n-1) ODNn xẽ đợc xem nh nằm thiết bị OA cuối ONU Một ứng dụng lý thú OFA mạng thuê bao quang việc phân bố tín hiệu video Hiện chủ yếu tín hiệu tơng tự rè biến đổi thành tín hiệu số Trong trờng hợp hệ thống video tơng tự cần có số yêu cầu khắt khe để đảm bảo băng tần sóng mang tránh tợng méo tín hiệu Với Laser yêu cầu OFA phổ khuếch đại phải phẳng, công suất bão hoà cao, xuyên kênh thấp Có thể sử dụng Laser sóng chạy kết hợp với luồng cộng hởng để khắc phục hạn chế Và điều cần phải lu ý cần phải trì công suất phát OFA mức cao cho phép để tránh tợng hiệu ứng phi tuyến gây nên Trên hình vẽ cho thấy sơ qua ứng dụng OFA hệ thống phân bổ tín hiệu video, chẳng hạn nh cáp truyền hình OFA không tăng khoảng cách truyền dẫn từ 10Km lên tới 80Km mà có khả tăng chia quang Các tính chất tỷ lệ sóng mang nhiễu CNR hệ thống AM FM có sử dụng OFA nh khuếch đại công suất tiền khuếch đại đợc đánh giá Khi sử dụng chúng nh khuếch đại công suất, suy giảm CNR thấp 1dB với hệ thống AM 0.3dB với hệ Nguyễn Duy Dơng 106 http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông thống FM Khi chúng sử dụng nh tiền khuếch đại độ nhạy thu đợc cải thiện rõ rệt 3.ứng dụng khuếch đại quang cáp quang biển Nớc ta bờ biển dài, trung tâm chuyển mạch lớn nằm dọc bờ biển, giải pháp truyền thông tin cáp quang biển giải pháp tất yếu, phù hợp với điều kiện cụ thể nớc phù hợp với xu hớng phát triển thông tin quang giới Đặc thù cáp quang biển so với cáp đất liền đòi hỏi phải có độ tin cậy cao ( khoảng lần sữa chữa 25 năm) điểm rẽ nhánh cần phải lựa chọn, cân nhắc thật kỹ cho đảm bảo yêu cầu kỹ thuật thông tin yêu cầu kinh tế Cáp quang biển có sử dụng khuếch đại quang đảm bảo khắc phục đợc hai hạn chế nêu Hệ thống cáp quang biển có sử dụng khuếch đại quang có hai giải pháp sau: - Hệ thống cáp quang biển trạm lặp; - Hệ thống cáp quang biển có trạm lặp Trên sở đó, để lựa chọn phơng án sau thiết kế cáp quang biển có sử dụng khuếch đại quang: - Nối trực tiếp Hà nội ( Hải phòng) TP Hồ Chí Minh ( Vũng Tàu ) theo cấu hình Điểm- Điểm( point to point) nh hình (3.6) - Nối trực tiếp Hà Nội (Hải phòng) TP Hồ Chí Minh ( Vũng Tàu ) có điểm rẽ luồng quốc tế theo cấu hình rẽ nhánh (Branching) - Nối trung tâm chuyển mạch lớn( Hà nội - Đà nẵng- Tp Hồ Chí Minh ) theo cấu hình rẽ nhánh nh hình (3.7) - Nối tất trung tâm chuyển mạch quan trọng dọc theo bờ biển ( Hải phòng Vinh Quảng Trị- Đà Nẳng- Quảng Ngãi- Quy nhơn) theo cấu hình hoa cung (Festoon) nh hình (3.8) Nguyễn Duy Dơng 107 http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông - Nối tất trung tâm chuyển mạch có lựa chọn trớc ( Hải Phòng, Vinh, Huế, Đà Nẵng, Quy nhơn, Nha trang, Vũng tàu) theo cấu hình hoa cung nh hình (3.9) Nh với thiết bị khuếch đại quang sợi cho phép linh hoạt việc thiết kế tuyến cáp quang biển vừa đảm bảo nhu cầu sử dụng, khai thác vừa đảm bảo nhu cầu độ tin cậy cao hệ thống Ba phơng án hệ thống cáp quang biển có trạm lặp Hai phơng án sau hệ thống cáp quang biển hình hoa cung trạm lặp dới biển Phơng án cáp quang biển hình hoa cung có u điểm phần tử tích cực( thiết bị đầu cuối, khối cấp nguồn, phần tử điện khác) Nguyễn Duy Dơng 108 http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Duy Dơng Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông 109 http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Duy Dơng Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông 110 http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Duy Dơng Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông 111 http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Duy Dơng Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông 112 http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông Kết luận Sau thời gian làm đồ án tốt nghiệp, qua tìm hiểu tài liệu em phần hiểu đợc kỹ thuật khuếch đại quang khả ứng dụng mạng viễn thông nói chung mạng viễn thông Việt Nam nói riêng Từ em thấy kỹ thuật khuếch đại quang thực kỹ thuật tiên tiến cần thiết cho mạng thông tin quang tơng lai Kỹ thuật khuếch đại giúp nâng cao chất lợng mạng quang giảm chi phí lắp đặt, khai thác vận hành bão dỡng nhờ vào việc kỹ thuật khuếch đại tăng quỹ công xuất hệ thống lên nhiều lần dẫn đến tiêt kiệm đợc số lợng thiết bị hệ thống kéo dài khoảng cách trạm lặp Đặc biệt có kỹ thuật khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium EDFA kỹ thuật khuếch đại tiên tiên nay, hoạt động có hiệu cao Khi kết hợp khuếch đại EDFA với kỹ thuật ghép kênh quang theo bớc sóng, lúc tạo mạng truyền dẫn hoàn hảo EDFA giúp cho WDM phát huy tối đa u điểm Và với hệ thống WDM có kết hợp EDFA có nhiều lợi điểm mạng nh: quản lý mạng, giám sát ,ứng dụng, sữa chữa, tăng dung lợng tăng khoang cách trạm lặp Trong đề tài em vào tìm hiểu số khả ứng dụng kỹ thuật khuếch đại quang vào mạng viễn thông từ em da cấu hình tối u cho hệ thống truyền dẫn sử dụng khuếch đại quang Còn mạng viễ thông Việt Nam em tìm hiễu ứng dụng khuếch đại quang vào mạng nội hạt, tuyến đờng trục Bắc Nam hệ thống cáp quang biển sử dụng khuếch đại quang Nhng với khả thời gian có hạn , mà phạm vi đồ án em cố gắng để hoàn thành công việc đợc giao nhng chắn không tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đợc đóng góp ý kiến quý thầy cô toàn thể cấc bạn để em hoàn thành đồ án cua tốt Em xin chân thành cảm ơn ! Nguyễn Duy Dơng 113 http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông Ti liệu tham khảo Fiber optic Communication Journal of Communication Gerard Lachs Volume 24(12/2003);22(10/2001) ;9(1/2003); 19(1998) Kỹ thuật thông tin sợi quang Vũ Văn San Khuếch đại quang sợi khả ứng dụng mạng viễn thông Vũ Tuấn Lâm Kết NCKH CN 9(1994) Optical Communication Network Biswanath Mukherjee Multiwavelength Optical Networks Thomas E.stern WDM Optical Network ( concepts, design, Algorithms) : Mohan gurusamy Nghiên cứu xây dụng phơng án cáp quang biển sử dụng kỹ thuật khuếch đại quang sợi Việt Nam : Vũ Tuấn Lâm Viện KHKT Bu điện 12-1996 10 Tạp chí Bu Viễn Thông : 1-1999; 12-2003; 3-2004 11 Khuyến nghị ITU-T Nguyễn Duy Dơng 114 http://www.ebook.edu.vn [...]... nghiệp Khuếch đại quang sợi v khả năng ứng dụng vo mạng viễn thông khuếch đại tín hiệu nhỏ, ngời ta thờng dự báo bằng nhiễu đầu vào hiệu dụng Pn,eff của bộ khuếch đại Pn,eff 2hB0 30nW/nm đối với =1550nm ở đây h là năng lợng photon và B0 là băng tần quang của bộ khuếch đại quang Nhiễu đầu vào hiệu dụng đợc khuếch đại lên từ độ khuếch đại và sẽ thu đợc công suất nhiễu đầu ra của bộ khuếch đại Độ khuếch đại. .. nay các bộ khuếch đại quang sợi đã đợc triển khai và ứng dụng trên mạng viễn thông và nó sẽ phát triển hơn trong tơng lai 4 Khuếch đại quang sợi Việc sử dụng các sợi quang có pha tạp đất hiếm làm bộ khuếch đại tín hiệu quang cho các tuyến truyền dẫn quang đã có ý nghĩa rất lớn trong việc tăng tốc độ và cự ly truyền dẫn Các sợi này đợc xem nh là sợi quang tích cực, chúng có khả năng khuếch đại hoặc tái... tuyến thông tin hoàn toàn ding khuếch đại quang và từ đó tiến tới phát triển mạng toàn quang Khuếch đại quang có thể đợc đặt ở các phần khác nhau cua rhệ thống thông tin Tuỳ thuộc vào vùng lắp đặt khuếch đại trên tuyến truyền dẫn mà khuếch đại quang có thể đợc sử dụng nh : + Khuếch đại công suất + Khuếch đại đờng truyền + Khuếch đại thu Khuếch đại công suất : Bộ khuếch đại này đặt sau nguồn sáng để khuếch. .. hạn chế khả năng ứng dụng của SLA vào mạng Nguyễn Duy Dơng 21 http://www.ebook.edu.vn Khuếch đại quang sợi v khả năng ứng dụng vo mạng viễn thông Đồ án tốt nghiệp viễn thông Hy vọng rằng trong tơng lai những hạn chế này sẽ đợc khắc phục Trong khi đó các bộ khuếch đại quang sợi lại có tính năng vợt trội hơn hẳn nh SLA; không nhạy với hiệu ứng phân cực ánh sáng, công suất bão hoà lối ra cao và khả năng. .. 1480nm và ta Nguyễn Duy Dơng 34 http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Khuếch đại quang sợi v khả năng ứng dụng vo mạng viễn thông có thể xây dựng đợc bộ EDFA có độ khuếch đại cao hơn với độ dài EDF ngắn hơn bằng việc sử dụng bớc sóng bơm 980nm b Khuếch đại trong EDFA Độ khuếch đại của bộ khuếch đại quang đợc xác định nh sau: G= ( Pout Psp ) Ps (18) Trong đó Ps và Pout tơng ứng là công suất đầu vào và. .. khác Nếu hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại không phụ thuộc vào tổng công suất tín hiệu vào thì sữ không có nhiễu xuyên kênh ICI (Interchannel interferent) hoặc xuyên kênh (crosstalk) Tuy nhiên, Nguyễn Duy Dơng 14 http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Khuếch đại quang sợi v khả năng ứng dụng vo mạng viễn thông vì khuếch đại bão hoà nên độ khuếch đại phụ thuộc vào công suất tín hiệu vào Kết quả là,... của bộ khuếch đại quang Ngoài khuếch đại, bộ khuếch đại quang cũng phát ra ASE và ở đây Psp là công suất nhiễu đợc phát từ bộ khuếch đại quang nằm trong băng tần quang (hay còn đợc gọi là băng tần phát xạ tự phát đợc khuếch đại) Việc xác định độ khuếch đại trong bộ khuếch đại quang sợi là một quá trình phức tạp do bản chất phân bố hai hớng của nó Để thu đợc độ khuếch đại thực của bộ khuếch đại, phần... http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Khuếch đại quang sợi v khả năng ứng dụng vo mạng viễn thông sóng WDM Thứ 2 là, tại băng tần rộng, độ khuếch đại của bộ khuếch đại sẽ nhạy cảm đối với bớc sóng của tín hiệu vào Điều này cho phép hệ thống truyền dẫn tránh đợc sự trôi bớc sóng 5 Không phụ thuộc vào sụ phân cực: nói chung, khuếch đại công suất cũgn phụ thuộc vào sự phân cực của ánh sáng vào Đây là nguyên nhân gây... của te, hệ số khuếch đại bộ khuếch đại sẽ thay đổi theo tất Nguyễn Duy Dơng 20 http://www.ebook.edu.vn Khuếch đại quang sợi v khả năng ứng dụng vo mạng viễn thông Đồ án tốt nghiệp cả công suất vào tức thời Pin Ngời ta đã chứng minh rằng, khi tốc độ dữ liệu vào lớn hơn nhiều 1/te, Pin ở (8) đợc thay bằng giá trị trung bình * Tạp âm bộ khuếch đại Một giới hạn nữa ảnh hởng tới hệ số khuếch đại là do tạp... với sợi quang Soliton xung ánh sáng đợc truyền đi không cần mở rộng, khuếch đại đờng truyền đợc sử dụng để cung cấp một mức công suất nhỏ cho sợi quang phi tuyến Nguyễn Duy Dơng 11 http://www.ebook.edu.vn Khuếch đại quang sợi v khả năng ứng dụng vo mạng viễn thông Đồ án tốt nghiệp Có nhiều xu hớng nghiên cứu về bộ khuếch đại quang, thành công chủ yếu tập trung vào hai loại chính: + Các bộ khuếch đại Laser ... Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông khả ứng dụng khuếch đại quang vo mạng viễn thông Chơng II: I Khả ứng dụng khuếch đại quang sợi: Tổng quan khả ứng dụng khuếch đại quang sợi Khả. .. mạng viễn thông ứng dụng khuếch đại quang sợi vo mạng viễn thông Việt Nam 100 Chơng III: Khả sử dụng khuếch đại quang tuyến đờng trục SDH 2,5Gbit/s Việt Việt Nam 100 ứng dụng khuếch đại. .. đại quang sợi mạng nội hạt 104 ứng dụng khuếch đại quang cáp quang biển 107 Nguyễn Duy Dơng http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Khuếch đại quang sợi v khả ứng dụng vo mạng viễn thông