Đề tài một số phương pháp tính toán trong thiết kế tuyến thông tin quang tốc độ cao

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG o0o ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: Một số phương pháp tính toán thiết kế tuyến thông tin quang tốc độ cao Giáo viên hướng dẫn: TS Bùi Trung Hiếu ThS Vũ Hoàng Sơn Sinh viên thực : Lê Đức Vượng Tổng quan về thiết kế tuyến thông tin quang Một số phương pháp tính toán thiết kế tuyến thông tin quang Tính toán theo giá trị xấu của các tham số Tính toán theo số liệu thống kê Mô hình tuyến thông tin quang Tổng quan về thiết kế tuyến thông tin quang Tuyến thông tin bao gồm các thành phần  Phần phát quang  Phần truyền dẫn  Phần thu quang Tổng quan về thiết kế tuyến thông tin quang Các tham số ảnh hưởng đến thiết kế tuyến thông tin quang Suy hao Tán sắc Nhiễu Quỹ thời gian Các hiệu ứng phi tuyến Tổng quan thiết kế tuyến thông tin quang Suy hao Lmax Pt = 10 log( ) α Prec Lmax: chiều dài cực đại tuyến quang α : Hệ số suy hao sợi quang Pt: Công suất đầu vào sợi quang Prec: Độ nhạy thu Tán sắc Tổng quan thiết kế tuyến thông tin quang Hiệu ứng phi tuyến Khái niệm: Hiệu ứng gọi phi tuyến tham số phụ thuộc vào cường độ ánh sáng Tự điều chế pha Điều chế pha chéo Hiệu ứng trộn bốn sóng Tổng quan thiết kế tuyến thông tin quang  Tổng quan phương pháp thiết kế  Quỹ công suất cT = PT − prec = 2lc + α f L + lsp + M s lc αf l sp Ms  Quỹ thời gian lên Điều kiện: Thời gian lên: Với 0.35 / B Tr ≤  0.7 / B 2 Tr = Ttr2 + T fib + Trec +T2 T fib = Tmod GVD ≈ D L∆λ Suy hao nối quang Hệ số suy hao sợi Tổng suy hao mối hàn Dự phòng hệ thống Tổng quan thiết kế tuyến thông tin quang Thiết kế theo cách tiếp cận tiêu chuẩn Thiết kế trường hợp xấu Là phương pháp mà tất tham số quang tính điều kiện hết thời gian sử dụng thiết bị Thiết kế với giá trị thống kê Là phương pháp mà tính toán thì các tham số hệ thống biểu diễn phân bố thống kê  Tính toán theo các giá trị xấu của các tham số  Tính toán với tán sắc Một số1.819 phương phá p n h n D:tí Hệ số tátoá n sắc (ps/nm.km) 650 ε L: Chiều dài (km) DL = thiế t kế tuyế ε : phầntin chu kìquang bít được mở rộng tối đa  1.932  n thông B 0.5 λ2 B   f  + Γν2   B: Tốc độ bít (Gbps) Γv: Phổ tần số (GHz) f : Chu trình làm việc - Trường hợp tốc độ bít thấp/phổ rộng DLBλ2 Γv ≈ 1.819.650ε hoặc DLBΓλ ≈ 6.069.7ε - Trường hợp tốc độ bít cao/phổ hẹp D L B λ2 ≈ 941.826ε f Tính toán theo các giá trị xấu của các tham số Tính toán giá trị epsilon (ε) thông qua công thức - Đối với lase đơn mode P (dB) ε 0.5 0.2 0.3 0.48 - Đối với lase đa mode PMPN 2   1  −π2ε2   = −10 log10 1 − kQ 1 − e          Khi bù công suất là 1dB, hệ số Q=6.36, k = 0.7 ε = 0.115 Tính toán theo các giá trị xấu của các tham số Thiết kế sử dụng bù tán sắc: Có hai kĩ thuật sử dụng để bù tán sắc Kĩ thuật bù trước Kĩ thuật bù sau Tính toán theo các giá trị xấu của các tham số Tính toán OSNR cho tuyến điểm điểm Việc thiết kế dựa vào OSNR thì phải đảm bảo OSNR tầng cuối cùng nằm giới hạn cho phép của hệ thống và vì thế đáp ứng được tỉ số lỗi bít Với hệ thống: OSNR cho mỗi tầng OSNR hệ thống: OSNR = Pin NFstage hv∇f N 1 1 1 = + + + + =∑ OSNR final OSNR1 OSNR2 OSNR3 OSNRN i =1 OSNRi Tính toán theo các giá trị xấu của các tham số  Tính toán OSNR cho tuyến điểm điểm  Với hệ thống N tầng khuếch đại, suy hao mỗi chặng Г (dB), thì OSNR tầng cuối cùng được cho bởi biểu thức: OSNR = Pin NFΓhv∇fN  Loga hai vế: OSNR = 158.93 + Pin − Γ(dB) − NFdB − 10 log N − 10 log ∇f Với ∇f = 0.1nm OSNR = 58 + Pin − Γ(dB ) − NFdB − 10 log N Tính toán theo các giá trị xấu của các tham sớ  Tính tốn với xun âm quang  Xuyên âm liên kênh CC = d − I + 10 log10 (k − 1) Tổng quát: dB -I A -I NA  CC = d + 10 log10  × 10 10 + (k − 3)10 10   Trường hợp đơn kênh gây nhiễu: Trường hợp đa kênh gây nhiễu:     dB CC  r +   10 PC = 10 log10 − 10  r −1    dB 2CC   2  10 10  r +1   PC = − log10 1 − Q 2  k −1 r −1         Tính toán theo các giá trị xấu của các tham sớ  Tính tốn với xuyên âm - Xảy kênh gây nhiễu kênh sử dụng bước sóng danh định - Bù xun âm tính tốn Trường hợp đơn kênh gây nhiễu: Trường hợp đa kênh gây nhiễu   r −1  r +1 PI = 10 log10  C CI I  r −1 r  + 10 10 − 10 10 r +1  r +1        dB    CI +  r  PI = − log10 1 − × 10 10 Q' 2  1   1 −     r   dB Tính tốn theo số liệu thống kê  Một số khái niệm Xác suất ngừng hoạt động hệ thống: Là xác −12 10 suất tỉ số lỗi bít BER lớn Mức ý nghĩa hệ thống: xác định xác suất tham số hệ thống vượt giá trị x Ngưỡng xác suất hoạt động Pth :là mức ý nghĩa tối đa tham số hệ thống chấp nhận Tính tốn theo số liệu thống kê  Các bước tính tốn Tính tốn theo số liệu thống kê Suy hao thống kê A = α L + α s x + αc y α: Hệ số suy hao sợi quang αs : Suy hao ghép nối trung bình αc: Suy hao trung bình connector x: số mối ghép nối y: Số connector L: Chiều dài tuyến Tán sắc màu thống kê - Khi sợi quang khác kết nối với tán sắc màu kết hợp tổng tán sắc riêng rẽ - Các thống kê hệ số tán sắc: Giá trị trung bình µ độ lệch chuẩn σ Tính tốn theo số liệu thống kê Tán sắc màu thống kê Các thống kê dạng chuỗi sợi quang - Hệ số tán sắc trung bình: D ( λ) = ∑ D( λ ) i n i DTot ( λ ) = µ( λ ) ± - Sử dụng định lí giới hạn trung tâm: σ( λ ) n - Với chiều dài đoạn cực đại Lseg, chiều dài tuyến Ltot thì:  LSeg DTot ( λ ) = µ( λ ) ± 3  LTot - Khi tán sắc tổng: 1/    σ( λ ) ( CDTot ( λ ) = LTot µ( λ ) ± LSeg LTot ) / σ( λ ) Với tuyến quang nhiều loại sợi quang: Thì giới hạn xác suất tính lại với xác suất giống nhau, kết hợp với độ lệch Gausse ±3σ, phương trình chia thành phần thành phần trung bình độ lệch chuẩn trước chúng kết hợp lại với Thiết kế tuyến thông tin quang công việc khó khăn phức tạp Sau thời gian nghiên cứu, đồ án trình bày số vấn đề sau: Nêu số tham số ảnh hưởng đến thiết kế tuyến quang Trình bày tổng quát phương pháp thiết kế phương pháp thiết kế theo giới hạn theo giá trị thống kê Đưa cơng thức tính tốn tham số phương pháp thiết kế xấu phương pháp thống kê Hướng nghiên cứu: Trong đồ án đề cập đến tham số hệ thống tính tốn thống kê phương pháp tính tốn theo giá trị thống kê, tham số khác giống với trường hợp tính tốn theo giá trị giới hạn Việc tính toán nhiều tham số thống kê tiếp tục nghiên cứu ... quan về thiết kế tuyến thông tin quang ? ?Một số phương pháp tính toán thiết kế tuyến thông tin quang ? ?Tính toán theo giá trị xấu của các tham số ? ?Tính toán theo số liệu... hình tuyến thông tin quang Tổng quan về thiết kế tuyến thông tin quang Tuyến thông tin bao gồm các thành phần  Phần phát quang  Phần truyền dẫn  Phần thu quang Tổng quan về thiết. .. quan về thiết kế tuyến thông tin quang Các tham số ảnh hưởng đến thiết kế tuyến thông tin quang Suy hao Tán sắc Nhiễu Quỹ thời gian Các hiệu ứng phi tuyến Tổng quan