So sánh hiệu suất hệ thống ROF sử dụng EDFA và máy thu Coherence

Hệ thống IMDD đã được sử dụng rộng rãi trong ngành viễn thông nhờ ưu điểm đơn giản và giá thành rẽ. Tuy nhiên, một vài nhươc điểm của hệ thống là độ nhạy của máy thu thấp và tín hiệu thu được khôi phục theo nguyên lý tách sóng trực tiếp nên máy thu không thể lựa chọn các kênh quang trong môi trường đa kênh. Do đó, hạn chế khả năng sử dụng trong các mạng truyền dẫn và phân phối đa kênh quang đến trực tiếp các thuê bao. Tuy nhiên, với sự ra đời của các máy thu coherence có thể nâng cao độ nhạy máy thu và đáp ứng việc chọn kênh trong môi trường phân phối đa kênh. Hiện nay, cùng với những bước tiến mới trong việc phát triển các bộ khuếch đại quang EDFA đã cho phép việc kết hợp giữa máy thu Coherence và bộ EDFA ứng dụng vào thực tế rộng rãi hơn. Với lý do đó, đề tài này sẽ tìm hiểu và đánh giá việc ứng dụng bộ khuếch đại quang EDFA và máy thu Coherence vào hệ thống truyền dẫn cụ thể sử dụng kỹ thuật truyền dẫn vô tuyến trên sợi quang là hệ thống RoF.Chương 1: KỸ THUẬT RoF1.1 Kỹ thuật RoFGiới thiệu cụ thể thế nào là kỹ thuật RoF, cấu trúc cơ bản của một hệ thống RoF cũng được trình bày. Đồng thời trình bày các ưu điểm và nhược điểm của kỹ thuật này và nêu ra những ứng dụng của kỹ thuật RoF được sử dụng trong thực tế1.2 Kỹ thuật ghép kênh ứng dụng RoFĐề cập đến một số kỹ thuật ghép nối tín hiệu sử dụng trong hệ thống RoF bao gồm ghép kênh sóng mang phụ SCM và ghép kênh theo bước sóng WDMChương 2: HỆ THỐNG THÔNG TIN COHERENCE2.1 Giới thiệu hệ thống thông tin Coherence Phần mở đầu chương 2 sẽ trình bày về khái niệm, cấu trúc và nguyên lý hoạt động hệ thống thông tin coherence.Giới thiệu các kỹ thuật điều chế ở phía máy phát bao gồm điều chế trực tiếp và điều chế ngoài. Các kỹ thuật tách sóng được sử dụng ở phía máy thu bao gồm tách sóng đồng tần, tách sóng đổi tần, máy thu coherence sử dụng tách sóng cân bằng. Ưu điểm hệ thống Coherence đạt được2.2 Bộ khuếch đại quang EDFAGiới thiệu về bộ khuếch đại quang EDFA, cấu trúc của EDFA, nguyên lý khuếch đại ánh sáng và ưu điểm của bộ khuếch đại này.Chương 3: HỆ THỐNG RoF SỬ DỤNG EDFA VÀ MÁY THU COHERENCE3.1 Mô hình hệ thống RoF sử dụng EDFA và máy thu CoherencePhân tích chi tiết hệ thống RoF sử dụng EDFA và máy thu Coherence, trình bày cụ thể cấu trúc của một hệ thống thực tế và nguyên lý hoạt động của hệ thống. Tiến hành tính toán để đánh giá độ nhạy máy thu của hệ thống RoF sử dụng EDFA và máy thu coherence.3.2 Mô hình hệ thống RoF sử dụng máy thu trực tiếpĐể có được một cái nhìn rõ ràng hơn, chương này cũng tiến hành phân tích một hệ thống RoF sử dụng phương pháp tách sóng khác là tách sóng trực tiếp để có thể tiến hành so sánh đánh giá hiệu năng với hệ thống RoF sử dụng EDFA và máy thu coherence ở trên

Trang 1

LỜI CAM ĐOAN

Em tên là : ĐINH XUÂN TRƯỜNG

Sinh viên : 09DT1

Em xin cam đoan nội dung của đồ án này không phải là bản sao chép của bất cứ

đồ án hoặc công trình đã có từ trước Nếu vi phạm em xin chịu mọi hình thức kỷ luậtcủa Khoa

Đà Nẵng, ngày… tháng… năm 2014

Ký tên

Trang 2

MỤC LỤC

MỤC LỤC………

CÁC TỪ VIẾT TẮT………

DANH SÁCH CÁC HÌNH………

LỜI MỞ ĐẦU………

CHƯƠNG 1: KỸ THUẬT RoF….……….…….1

1.1 Giới thiệu chương….……….……….……… 1

1.2 Kỹ thuật RoF….……….……… 1

1.2.1 Tổng quan kỹ thuật RoF….……….……… 1

1.2.1.1 Khái niệm….……….……… 1

1.2.1.2 Các thành phần cơ bản của tuyến RoF….……….……….3

1.2.2 Ưu điểm của kỹ thuật RoF….……….…… 5

1.2.3 Hạn chế của kỹ thuật RoF….……….……7

1.2.4 Ứng dụng của kỹ thuật RoF….……….….7

1.3 Kỹ thuật ghép kênh sử dụng trong hệ thống RoF……… …9

1.3.1 Kỹ thuật ghép kênh sóng mang con SCM……… …9

1.3.2 Kỹ thuật phân chia theo bước sóng WDM……….10

1.4 Kết luận chương….……… 11

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG THÔNG TIN COHERENCE……… ………12

2.1 Giới thiệu chương ….……… 12

2.2 Hệ thống thông tin quang coherence….……… 12

2.2.1 Giới thiệu….……….12

2.2.2 Cấu trúc hệ thống….……….12

2.2.3 Nguyên lý hoạt động….……… 13

2.2.4 Kỹ thuật điều chế ở máy phát……… ………….… ….16

2.2.4.1 Điều chế trực tiếp….……… 16

2.2.4.2 Điều chế ngoài ……… 17

Trang 3

MỤC LỤC

2.2.5 Kỹ thuật tách sóng ở máy thu Cohenrence……… 19

2.2.5.1 Tách sóng đồng tần….……… 19

2.2.5.2 Tách sóng đổi tần….……… 20

2.2.5.3 Máy thu coherence tách sóng cân bằng….………22

2.2.6 Ưu điểm của hệ thống thông tin quang Coherence……… 23

2.3 Bộ khuếch đại quang sợi EDFA……….… 24

2.3.1 Cấu trúc EDFA……….… 24

2.3.2 Nguyên lý hoạt động bộ EDFA……….……24

2.3.3 Phổ khuếch đại……….… 25

2.3.4 Ưu nhược điểm của EDFA……… 28

2.4 Kết luận chương….……… 28

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG RoF DÙNG EDFA VÀ MÁY THU COHERENCE… 29

3.1 Giới thiệu chương….……….…….29

3.2 Các mô hình hệ thống RoF….………29

3.2.1 Sử dụng máy thu tách sóng trực tiếp………29

3.2.1.1 Mô hình hệ thống….……… 29

3.2.1.2 Mô hình tính toán….……….………… 30

3.2.1.3 Đánh giá hệ thống……….………… 33

3.2.2 Sử dụng máy thu coherence……….……… 34

3.2.2.1 Sơ đồ hệ thống….……… ………….34

3.2.2.2 Mô hình tính toán….……….……… 35

3.2.2.3 Đánh giá hệ thống……….………….38

3.3 Kết luận chương….……….……….……….39

CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG VÀ NHẬN XÉT……….…….……… 40

4.1 Giới thiệu chương….……….……….……… 40

4.2 Mô hình tính toán….……….….…………40

Trang 4

MỤC LỤC

4.4 Kết quả mô phỏng và nhận xét……….………….42

4.4.1 Tiến trình mô phỏng….……… 42

4.4.2 Kết quả mô phỏng và nhận xét….……….……….…42

4.4.2.1 So sánh hiệu suất hệ thống ROF bằng cách thay đổi các thông số….………42

4.4.2.2 So sánh hiệu suất hệ thống ROF sử dụng EDFA và máy thu coherence và hệ thống ROF sử dụng máy thu IM/DD……… 48

4.5 Kết luận chương….……….……… 49

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI………

TÀI LIỆU THAM KHẢO………

PHỤ LỤC………

Trang 5

CÁC TỪ VIẾT TẮT

B BB

BS BasebandBase station

C CS

CATV

Central StationCable Television

IM – DD Intermediate FIntensity Modulation – Direct Detectionrequency

S

W WDM Wavelength Division Multiplexing

Trang 6

Hình 1.4: Mô hình hệ thống RoF đơn giản

Hình 1.5: Ứng dụng RoF trong các tòa nhà tích hợp hệ thống có dây và không dây Hình 1.6: Ghép kênh sóng mang con kết hợp tín hiệu số và tương tự

Hình 1.7: Kỹ thuật ghép kênh WDM

Hình 2.1: Cấu trúc hệ thống thông tin quang Coherence

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống thông tin quang coherence

Hình 2.3: Kỹ thuật điều chế trực tiếp

Hình 2.4: Kỹ thuật điều chế ngoài

Hình 2.5: Bộ điều chế ngoài Mach Zenhder

Hình 2.6: Sơ đồ khối của máy thu đổi tần đồng bộ.

Hình 2.7: Sơ đồ khối máy thu đổi tần không đồng bộ ASK.

Hình 2.8: Sơ đồ khối máy thu đổi tần không đồng bộ FSK

Hình 2.9: Cấu hình của máy thu coherence tách sóng cân bằng

Hình 2.10: Sự phụ thuộc độ nhạy vào tốc độ bit truyền

Hình 2.11: Khoảng cách trạm lặp phụ thuộc vào tốc độ truyền

Hình 2.12: Cấu trúc tổng quát bộ khuếch đại EDFA

Hình 2.13: Quá trình khuếch đại tín hiệu ở EDFA

Hình 2.14: Phổ hấp thụ và phổ độ lợi của EDFA

Hình 3.1: Mô hình hệ thống RoF sử dụng máy thu tách sóng trực tiếp

Hình 3.2: Phương pháp điều chế OSSB sử dụng bộ điều chế MZ hai cực

Hình 3.3: Sơ đồ hệ thống RoF sử dụng EDFA và máy thu coherence.

Trang 8

LỜI NÓI ĐẦU

Hệ thống IM-DD đã đóng một vai trò rất quan trọng trong ngành viễn thông,đem lại hiệu quả kinh tế to lớn và còn đang được sử dụng rộng rãi nhờ có ưu điểm làđơn giản và giá thành rẽ Tuy nhiên hệ thống này có một số nhược điểm cơ bản như tỉ

số tín hiệu trên nhiễu nhận được tại đầu ra bộ tách sóng thấp, độ nhạy của máy thukhông cao làm khoảng cách truyền dẫn bị hạn chế Đồng thời do đặc điểm thu tín hiệutheo nguyên lý tách sóng trực tiếp (không qua đổi tần) nên tự máy thu không thể lựachọn các kênh quang tuỳ ý trong môi trường đa kênh mà phải kết hợp thêm các bộ lọcquang Việc này hạn chế khả năng sử dụng chúng trong các mạng truyền dẫn và phânphối đa kênh quang đến trực tiếp các thuê bao trong tương lai

Trong bối cảnh đó việc sử dụng máy thu Coherence có nguyên lý hoạt độngkhác nhằm nâng cao độ nhạy và có thể chọn kênh trong môi trường phân phối đa kênh

là một yêu cầu cấp thiết và mang tính hấp dẫn cao.Hệ thống thông tin Coherence ra đời

và khắc phục được các nhược điểm của hệ thống IM-DD và là hệ thống thông tin củatương lai Hiện nay, bước đầu nó đang được áp dụng ở các nước tiên tiến để nhanhchóng đưa vào sử dụng, khai thác rộng rãi trong một tương lai gần, đây là một bướctiến quan trọng trong lĩnh vực viễn thông

Với những ưu điểm vượt trội đó em quyết định làm đồ án tốt nghiệp với đề tài “

So sánh hiệu suất hệ thống RoF sử dụng EDFA và máy thu Coherence” Phương

pháp nghiên cứu xuyên suốt của đồ án là xây dựng lưu đồ thuật toán, tính toán và thựchiện mô phỏng bằng phần mềm Matlab, lấy kết quả có được so sánh với lý thuyết đãphân tích để kiểm chứng Đồ án được trình bày thành bốn chương sau đây :

Chương 1: KỸ THUẬT ROF

Chương 2: HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG COHERENCE

Chương 3: HỆ THỐNG ROF SỬ DỤNG EDFA VÀ MÁY THU COHERENCEChương 4: MÔ PHỎNG, KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT

Trang 9

CHƯƠNG 1: KỸ THUẬT RoF

CHƯƠNG 1: KỸ THUẬT RoF 1.1 Giới thiệu chương

Chương này sẽ trình bày cách vấn đề sau:

− Thế nào là kỹ thuật RoF?

− Ưu điểm và hạn chế của kỹ thuật RoF

− Ứng dụng của kỹ thuật này trong thực tế

− Một số kỹ thuật ghép kênh sử dụng trong hệ thống RoF

Mặc dù kỹ thuật truyền dẫn vô tuyến trên cáp quang có thể được sử dụng chonhiều mục đích khác nhau chẳng hạn như mạng truyền hình cáp CATV và trong cáctrạm gốc vệ tinh Tuy nhiên, thuật ngữ RoF thường được sử dụng đến các quá trìnhtruy cập không dây có sử dụng truyền dẫn vô tuyến trên cáp quang

Hình 1.1 là mô hình tiêu biểu của một hệ thống RoF Tất cả các thiết bị xử lý tínhiệu được đặt tại trạm trung tâm, một trạm gốc được kết nối bằng sợi quang có thểphục vụ tất cả các giao thức Tín hiệu vô tuyến sau khi xử lý sẽ được truyền qua sợiquang từ trạm trung tâm đến hệ thống trạm gốc trước khi phát xạ ra môi trường khôngkhí Mỗi trạm gốc có thể liên lạc với nhiều thiết bị di động nằm trong vùng phủ sóng

Trang 10

Hình 1.1: Mô hình hệ thống ROF tiêu biểu

Các hệ thống RoF có thể được chia thành hai loại chính tùy thuộc vào dãi tần sốcủa tín hiệu vô tuyến được truyền đi :

− RF-over-Fiber : một tín hiệu vô tuyến cao tần (thường lớn hơn 10Ghz) được sửdụng để điều chế ánh sáng trước khi truyền qua sợi quang Do đó, tín hiệu vô tuyếnđược truyền trực tiếp đến trạm gốc tại tần số cao, và chuyển đổi từ miền quang thànhđiện trước khi khuếch đại và phát xạ ra môi trường không khí bằng anten Kết quả làkhông cần bộ chuyển đổi nâng/hạ tần số ở những trạm gốc khác nhau, do đó cấu trúcđơn giản và giảm giá thành

Hình 1.2 là mô hình của hệ thống RF-over-Fiber Tín hiệu phát ra từ trạm gốc đã

là tín hiệu RF, tại bên trạm gốc chỉ làm nhiệm vụ chuyển đổi quang điện, khuếnh đại

và bức xạ ra môi trường không khí bằng anten

Hình 1.2: Hệ thống RF-over-Fiber

Trang 11

− IF-over-Fiber : một tín hiệu vô tuyến trung tần với tần số thấp hơn (dưới 10Ghz) được sử dụng để điều chế ánh sáng trước khi truyền đi qua sợi quang Do đó,trước khi được phát xạ ra không khí, tín hiệu phải được nâng tần tại trạm gốc Tín hiệuxuất phát từ trạm gốc là tín hiệu IF Tín hiệu này được biến đổi thành tín hiệu quang vàtruyền trên sợi quang tới trạm gốc, tại trạm gốc ngoài các chức năng chuyển đổiquang/điện, khuếnh đại, còn có thêm chức năng nâng tần để biến đổi tín hiệu trung tầnthành tín hiệu cao tần, sau đó mới phát xạ ra môi trường không khí bằng anten

Hình 1.3: Hệ thống IF-over-Fiber

Có thể thấy rằng cấu trúc trạm gốc của hệ thống IF over Fiber phức tạp hơn so với

RF over Fiber Tuy nhiên khoảng cách truyền giữa trạm gốc và trạm trung tâm trong hệthống IF over Fiber lớn hơn vì tần số truyền trong sợi quang là thấp hơn, dẫn đến suyhao cũng thấp hơn so với hệ thống RF over Fiber

1.2.1.2 Các thành phần cơ bản của tuyến RoF

Một tuyến RoF ứng dụng trong thực tế có thể được chia làm các thành phần cơbản là trạm trung tâm, sợi quang, trạm gốc và thiết bị di động như hình 1.4

− Trạm trung tâm : RoF cho phép tập trung tất cả các chức năng cần thiết để xử lýtín hiệu cao tần RF tại một địa điểm được chia sẻ gọi là trạm trung tâm CO Các chứcnăng bao gồm xử lý tín hiệu, điều chế, giải điều chế, mã hóa Tùy vào khả năng của

kỹ thuật RoF mà mỗi trạm trung tâm có thể phục vụ các trạm gốc ở xa hàng chục km

Do kiến trúc mạng tập trung nên tất cả các chức năng như định tuyến, cấp phát kênh,…đều được thực hiện và chia sẻ ở trạm trung tâm

Trang 12

− Sợi quang: Là môi trường truyền tải thông tin giữa trạm gốc với trạm trung tâm

dưới dạng ánh sáng truyền trong sợi đơn mode hoặc đa mode Tín hiệu RF sau khiđược xử lý ở trạm CO sẽ được cáp quang truyền tải tín hiệu tới các đơn vị truy cập từ

xa (RAU) Có thể sử dụng một vài phương pháp để tăng tốc độ truyền quang như ghépkênh theo bước sóng (WDM)

− Đơn vị truy cập từ xa: Để tiết kiệm chi phí, các bộ RAU sẽ được đơn giản hóađáng kể, chỉ cần thực hiện một vài chức năng như chuyển đổi quang điện, lọc vàkhuếch đại Đặc biệt đối với hệ thông truyền thông không dây băng rộng , nơi có mật

độ sử dụng RAU khá cao

Hình 1.4: Mô hình hệ thống RoF đơn giản

− Trạm gốc : có nhiệm vụ phát sóng vô tuyến nhận được từ trạm trung tâm đến cácthuê bao di động, và ngược lại Trạm gốc không có chức năng xử lý tín hiệu, nó chỉđơn thuần biến đổi từ thành phần chuyển đổi điện/quang và ngược lại để chuyển vềhoặc nhận từ trạm trung tâm Nó gồm 2 thành phần quan trọng nhất là anten và RAU.Trong kiến trúc mạng RoF thì BS phải càng đơn giản càng tốt

Trang 13

− Thiết bị di động: là các thiết bị đầu cuối, có thể là điện thoại đi động, máy tínhxách tay, hay các máy chuyên dụng khác có tích hợp chức năng truy nhập vào mạngkhông dây

1.2.2 Ưu điểm của kỹ thuật RoF

Một số ưu thế và lợi ích của kỹ thuật ROF sẽ được trình bày dưới đây:

− Độ suy hao thấp

Việc truyền một tín hiệu vô tuyến điện tần số cao trong cả môi trường không gian

tự do hay trên các đường truyền có dây đều bị suy hao lớn và tốn kém Trong khônggian tự do tổn hao do hấp thụ và phản xạ tỷ lệ với độ tăng tần số và trong đường truyền

có dây thì trở kháng đường dây tăng theo tỷ lệ theo tần số do đó cũng dẫn đến tổn haocao Nếu truyền trên sợi quang thì suy hao giảm đáng kể Do đó, muốn truyền tải tínhiệu vô tuyến điện tần số cao với khoảng cách xa cần phải cung cấp thêm các bộ tái tạolại tín hiệu và điều này sẽ làm gia tăng chi phí vận hành và bảo dưỡng Với công nghệngày nay, những sợi quang đơn mode với độ suy hao khoảng 0.2 dB/km tại bước sóng1550nm và 0.5 dB/km tại bước sóng 1300nm đã được thương mại hóa Do đó, với việctruyền tín hiệu vô tuyến trên sợi quang sẽ cung cấp khả năng nâng cao cự ly truyềndẫn, và giảm công suất phát một cách đáng kể với chi phí thấp hơn nhiều

− Băng thông lớn

Sợi quang có khả năng cung ứng băng thông và dung lượng truyền dẫn rất lớn

Có ba cửa sổ truyền dẫn chính, suy hao thấp, cụ thể là các bước sóng 850 nm, 1310

nm, 1500 nm Với một sợi quang đơn mode, băng thông tổng của 3 cửa sổ này vượtquá 50 THz Tuy nhiên các hệ thống thương mại hiện nay mới chỉ tận dụng được mộtphần nhỏ dung lượng này (1,6 THz)

− Không bị nhiễu tần số vô tuyến

Đây là đặc điểm ưu việt của thông tin quang Các tín hiệu truyền đi dưới dạng ánhsáng trong sợi quang, không bị tác động mạnh mẽ bởi vô số nguồn nhiễu điện từ trong

Trang 14

không gian, làm tăng chất lượng tín hiệu tại máy thu Ngoài ra còn cung cấp khả năngchống nghe trộm, tăng tính bảo mật cho hệ thống

− Dễ dàng cài đặt và bảo trì

Trong hệ thống RoF, các thiết bị phức tạp và đắt tiền được đặt tại trạm điều khiểntrung tâm , khiến cho các trạm gốc trở nên đơn giản hơn Điều này giúp tiết kiệm đượcchi phí lắp đặt, bởi vì hệ thống cần nhiều trạm gốc, càng đơn giản sẽ dễ dàng trongcông việc bảo trì và quản lí thiết bị

− Giảm công suất tiêu thụ

Giảm công suất tiêu thụ là kết quả của việc sử dụng trạm gốc đơn giản và thiết bịđược rút gọn Hầu hết các thiết bị phức tạp đều được đặt tập trung tại trạm trung tâm,làm giảm số lượng thiết bị tại trạm gốc, dẫn đến giảm công suất tiêu thụ ở mỗi trạm.Năng lượng tiêu thụ tại trạm trung tâm được chia sẻ cho nhiều trạm gốc Ngoài ra,trong một số ứng dụng các trạm gốc hoạt động ở chế độ thụ động Việc giảm nănglượng tiêu thụ tại trạm gốc rất quan trọng khi tính đến việc các RAU được đặt ở nơi xa,những nơi chưa có mạng lưới điện

− Hoạt động với đa nhà cung cấp và đa dịch vụ

Trong hệ thống RoF, các kỹ thuật ghép kênh như SCM và WDM có thể được sửdụng để truyền nhiều tín hiệu vô tuyến trên cùng một sợi cáp quang Điều này sẽ tiếptục được nâng cao khả năng chia sẻ hạ tầng mạng và tăng đáng kể lợi ích về kinh tế

− Phân bổ nguồn tài nguyên linh động

Vì các chức năng chuyển mạch, điều chế, mã hóa và một số chức năng khác trongmiền điện được đặt tập trung tại trạm trung tâm, nên điều này mở ra khả năng phẩn bổdung lượng một cách linh hoạt Nhiều dung lượng hơn sẽ được cấp cho một khu vựcnào đó tại giờ cao điểm, sau khi qua thời gian đó, hệ thống sẽ tiến hành việc tái phân

bổ dung lượng đến các vùng khác nhau một cách phù hợp Điều này có thể đạt đượcbằng cách cấp phát thêm các bước sóng quang nhờ kỹ thuật ghép kênh phân chia theobước sóng (WDM) khi nhu cầu tăng lên Cấp phát dung lượng động là cần thiết, vì nó

Trang 15

giúp ta tránh được sự lãng phí tài nguyên do lưu lượng trên mạng biến đổi thườngxuyên

1.2.3 Hạn chế của kỹ thuật RoF

Kỹ thuật RoF sử dụng kiểu điều chế tương tự và tách sóng ánh sáng nên về cơ bảnđây là một hệ thống truyền dẫn tương tự Do đó tín hiệu truyền sẽ bị suy giảm bởinhiễu và méo gây ra, đây là hạn chế trong các hệ thống thông tin tương tự cũng như hệthống RoF Những ảnh hưởng có xu hướng giới hạn này là hệ số nhiễu (NF) và dảiđộng (DR) của các tuyến RoF Thông số DR là một thông số rất quan trọng đối với hệthống thông tin di động tế bào như GSM bởi vì công suất RF thu được tại BS từ MU có

sự biên thiên rất rộng (khoảng

80dB

) Chẳng hạn như công suất RF thu được từ MUgần với BS sẽ lớn hơn rất nhiều so với công suất RF thu được từ MU xa BS vài kilometmặc dùng hai MU cùng nằm chung trên một cell

Nguồn tạp âm trong đường truyền sợi quang tương tự bao gồm tạp âm cường độtương đối của laser (RIN), nhiễu pha laser, nhiễu bắn của bộ tách sóng quang, nhiễunhiệt của bộ khuếch đại, tán sắc của sợi Trong hệ thống RoF sử dụng sợi đơn mode,tán sắc màu giới hạn chiều dài tuyến và cũng là nguyên nhân làm tăng nhiễu pha sóngmang RF Đối với hệ thống RoF sử dụng sợi đa mode, tán sắc mode giới hạn đườngtruyền sẵn có, băng tần và khoảng cách tuyến truyền dẫn Nếu được số hóa sử dụng kỹthuật điều chế đa tín hiệu như OFDM thì có thể truyền tải tới các hệ thống truyền dẫnkhác

1.2.4 Ứng dụng của kỹ thuật RoF

Có nhiều ứng dụng trong thực tế có thể sử dụng kỹ thuật RoF như truyền thông

vệ tinh, truyền thông vô tuyến di động, truy cập băng rộng, hệ thống di động băng rộng

và wireless LAN

Ví dụ như các hệ thống sử dụng công nghệ RoF có thể được dùng trong các tòa

Trang 16

Hình 1.5: Ứng dụng RoF trong các tòa nhà tích hợp hệ thống có dây và không dây

Trong trường hợp này hệ thống RoF trở thành hệ thống anten phân tán Với cácứng dụng tần số cao như mạng cá nhân WPAN, kích cỡ tế bào nhỏ bởi vì sự tổn haokhi đi qua tường cao thì RoF thực sự rất hữu ích Cơ sở hạ tầng sợi quang trong các tòanhà có thể sử dụng trong các ứng dụng hữu tuyến và vô tuyến như minh họa trong hình1.5 Sử dụng sợi đa mode MMF hoặc sợi chất dẻo POF thay vì sợi đơn mode SMFcung cấp cho các RAU có thể giảm hơn nữa giá thành lắp đặt và bảo dưỡng, đặc biệtvới các ứng dụng trong nhà

Hệ thống RoF cũng sẽ có nhiều ứng dụng khác trong hiện tại và tương lai Ví dụcác máy di động của UMTS đòi hỏi phải điều khiển công suất máy phát sao cho cácmức công suất thu được tại BS là ngang bằng nhau nên các hệ thống phân phối RoF cóthể dùng phân phối tín hiệu UMTS cả trong nhà lẫn ngoài trời

Một ứng dụng khác là trong các hệ thống truy nhập vô tuyến cố định như WiMAX,công nghệ RoF được sử dụng để truyền tín hiệu quang qua khoảng cách xa, đưa nhữngRAU đã đơn giản hóa đáng kể tới gần người dùng hơn Từ đó các đường truyền vôtuyến có thể giúp đạt được khả năng truy nhập băng rộng tới thuê bao với chi phí hiệuquả

Trang 17

Bảng 1.1: So sánh các kỹ thuật truy cập băng rộng

Kiến trúc mạng Di động diện rộng Tích hợp wireless

LAN và diện rộng Tích hợp sợi quangvào WiMAX

1.3 Kỹ thuật ghép kênh sử dụng trong hệ thống RoF

1.3.1 Kỹ thuật ghép kênh sóng mang con SCM

Kỹ thuật ghép kênh sóng mang con SCM là một phương pháp đơn giản, hiệuquả, chi phi thấp cho việc khai thác băng thông cáp quang trong các hệ thống truyềnthông quang tương tự nói chung và hệ thống RoF nói riêng Trong SCM, tín hiệu caotần RF được sử dụng để điều chế sóng mang quang tại phía máy phát Phổ của sóng

mang con bao gồm tần số trung tâm 0

Trang 18

truyền Ngoài ra điều chế sóng mang quang có thể thực hiện bằng cách điều chế trựctiếp laser hoặc sử dụng các bộ điều chế ngoài như MZM

Hình 1.6: Ghép kênh sóng mang con kết hợp tín hiệu số và tương tự

− Ưu điểm của kỹ thuật SCMMột trong những ưu điểm chính của SCM là hỗ trợ các luồng lưu lượng dữ liệu

đã được trộn với mỗi sóng mang con hỗ trợ một tín hiệu đã được điều chế độc lập Do

đó, nó có thể sử dụng cho các ứng dụng dãi rộng như CATV, LAN không dây và ứngdụng bước sóng milimet Một ưu điểm khác đó là các sóng mang con của SCM làmviệc ở tần số thấp, các thành phần cần cho hệ thống SCM luôn có sẵn như các bộ điềuchế, bộ trộn, bộ khuếch đại Nên CATV và các hệ thống vệ tinh có thể sử dụng hệthống SCM để giảm chi phí

− Nhược điểm của kỹ thuật SCM

Hệ thống SCM là một hệ thống truyền thông tương tự nên nó dễ bị ảnh hưởngbởi hiệu ứng nhiễu và méo do đặc tính không tuyến tính Với các ứng dụng như hình

ảnh thì cần đáp ứng tỷ số sóng mang trên nhiễu

55

CNR> dB

Cường độ nhiễu tươngđối RIN của nguồn sáng càng nhỏ càng tốt

1.3.2 Kỹ thuật phân chia theo bước sóng WDM

Kỹ thuật WDM là kỹ thuật kết hợp ánh sóng với những bước sóng khác nhau,kết hợp từ các sợi quang khác nhau , tới một sợi quang đơn Kỹ thuật WDM cho phép

Trang 19

gia tăng dung lượng truyền của mạng sợi quang Việc sử dụng WDM hổ trợ cho tínhiệu RoF như hình 1.7

1.4 Kết luận chương

Chương này đã trình bày khái quát các khái niệm, định nghĩa thế nào là kỹ thuậttruyền tín hiệu vô tuyến trên đường truyền quang Đánh giá các ưu thế và lợi ích mà kỹthuật này mang lại Đồng thời chỉ ra những mặt hạn chế mà kỹ thuật ROF còn vấpphải Sự ra đời của kỹ thuật truyền sóng vô tuyến trên sợi quang là thành quả của xuthế hiện nay và sẽ được tiếp tục phát triển về sau Với khả năng kết hợp kỹ thuật ROFvào các hệ thống truyền thông không dây Chúng ta có thể nghiên cứu sâu thêm và tìm

Trang 20

ra hướng để áp dụng công nghệ này vào thực tế như tích hợp giữa không dây và có dâycho các tòa nhà cao tầng

Trang 21

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG THÔNG TIN COHERENCE

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG THÔNG TIN COHERENCE 2.1 Giới thiệu chương

Chương 2 sẽ tập trung tìm hiểu về hệ thống thông tin coherence bao gồm:

− Giới thiệu hệ thống thông tin quang coherence, cấu trúc và nguyên lý hoạtđộng của hệ thống

− Các kỹ thuật điều chế ở máy phát

− Các kỹ thuật tách sóng ở máy thu coherence

− Phương pháp ghép kênh sóng mang phụ

− Tìm hiểu về các bộ khuếch đại quang EDFA

2.2 Hệ thống thông tin quang coherence

2.2.1 Giới thiệu

Hệ thống thông tin quang coherence là hệ thống mà sóng mang quang được thựchiện đổi tần ở máy thu bằng cách trộn trường của tín hiệu đến với trường của bộ daođộng nội tại photodiode, dòng điện ra (ở dãi tần vô tuyến) tỉ lệ với bình phương củatổng hai cường độ điện trường này Hệ thống coherence độ nhạy thu tăng khoảng 20dB

so với hệ thống IM-DD, đồng thời hiệu quả sử dụng phổ của sợi quang tăng lên đáng

kể Đặc điểm của hệ thống coherence đó là tín hiệu được điều chế ở phía phát có yêucầu cao về độ rộng phổ và ổn định tần số Độ phân cực của ánh sáng được giữ nguyêntrong quá trình truyền.Trước khi tách sóng ở phía thu, ánh sáng đến được trộn vớinguồn laser giao động nội tại máy thu Như vậy , ánh sáng đã được xử lý trước khi đưatới bộ tách sóng quang

Những thành tựu trong việc phát triển các bộ khuếch đại quang EDFA ngày nay

đã giúp các hệ thống coherence phát triển và ứng dụng nhiều hơn vào thực tế

2.2.2 Cấu trúc cơ bản của hệ thống thông tin coherence

Cấu trúc tổng quát của hệ thống thông tin quang coherence bao gồm ba phần: máyphát, sợi quang truyền dẫn, và máy thu Sơ đồ cấu trúc trình bày ở hình 2.1

Trang 22

Hình 2.1: Cấu trúc hệ thống thông tin quang Coherence

− DE: thực hiện khuếch đại tín hiệu ngõ vào nhằm tạo tín hiệu có mức phù hợpvới các khối phía sau

− CWL: Bộ dao đọng quang sử dụng laser bán dẫn có độ rộng phổ hẹp phát ra

ánh sáng liên tục có bước sóng λ1

− LC: Ổn định bước sóng phát ra của bộ dao động quang

− MOD: Khối điều chế quang, sử dụng kỹ thuật điều chế ngoài để tạo ra tín hiệuđiều chế dạng ASK, FSK, PSK hay PolSK

− LLO: Bộ dao động nội tại bộ thu sử dụng laser bán dẫn tạo ra tín hiệu quang

− LOC: điều khiển pha và tần số của tín hiệu dao động nội ổn định

− AMP: khuếch đại tín hiệu sau khi tách sóng quang

− DEMOD: khối này được sử dụng khi hoạt động ở chế độ đổi tần

2.2.3 Nguyên lý hoạt động

Trang 23

Trong hệ thống coherence, ánh sáng được quan niệm như dạng sóng điện từtrường tại tần số siêu cao (vài trăm ngàn GHz), và được xử lý như một sóng mang vôtuyến nghĩa là có thể điều chế biên độ, tần số hoặc điều chế pha Hình 2.2 mô tả sơ đồnguyên lý hoạt động của hệ thống thông tin quang coherence

Khác với hệ thống IM-DD, trong hệ thống coherence sự đổi tần của sóng mangquang (chuyển đổi thành tín hiệu điện) được thực hiện ở máy thu bằng cách trộntrường của tín hiệu đến với trường của bộ dao động nội trên bề mặt photodiode trướckhi đưa vào bộ giải điều chế

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống thông tin quang coherence

Bộ điều khiển nhận tín hiệu vào để điều chế trực tiếp, làm ánh sáng phát từ laser

có tần số ωS thay đổi theo quy luật của tín hiệu, hoặc điều chế ngoài theo các phươngthức làm ES hay φS thay đổi Tín hiệu này sẽ được truyền đến máy thu Tín hiệu quang

Trang 24

truyền vào máy thu có biên độ ES , pha φS , và tần số góc ωS được biểu diễn bằngphương trình:

Quá trình trộn giữa tín hiệu quang đến và tín hiệu quang từ bộ dao động nội được

tiến hành trên bề mặt của photodiode tạo ra tín hiệu có giá trị dòng là P

Trang 25

với s

P

công suất ánh sáng của tín hiệu vào và LO

P

công suất của tín hiệu dao động nội

Nếu tín hiệu quang tới photodiode có công suất 0

là hiệu suất lượng tử của photodiode, e là điện tích của điện tử, h là hằng

vậy chúng ta không quang tâm thành phần DC Và thay p

bộ dao động nội mà ta có hai loại máy thu coherence Đó là máy thu tách sóng đồng

tần và máy thu tách sóng đổi tần Khi hai tần số quang này bằng nhau thì

Trang 26

2.2.4 Kỹ thuật điều chế ở máy phát

2.2.4.1 Điều chế trực tiếp

Trong kỹ thuật điều chế trực tiếp, tín hiệu dòng điểu khiển được đưa vào laserđiều chế quang trực tiếp (Direct Modulation - DM) có giá trị biến thiên theo dữ liệuđược phát đi

Hình 2.3: Kỹ thuật điều chế trực tiếp

Ưu điểm của kỹ thuật điều chế trực tiếp là sự đơn giản và rẻ tiền, được ứng dụngnhiều trong các hệ thống thông tin quang hiện nay Khi dùng sợi tán sắc thấp, hệ thống

sẽ trở nên tuyến tính Tuy nhiên hạn chế của kỹ thuật điều chế trực tiếp là khả năng đápứng tần số của laser là có giới hạn, laser điều chế trực tiếp chỉ có khả năng hoạt động ở

Trang 27

tần số tầm 10GHz Có một số laser có thể hoạt động ở tần số 40 GHz nhưng giá thànhrất cao và không phổ biến trên thị trường

2.2.4.2 Điều chế ngoài

Ở kỹ thuật này, sóng laser được cấp một tín hiệu liên để phát ra ánh sáng có nănglượng không đổi theo thời gian.Và bộ điều biến được sử dụng để cho ánh sáng đi quatương ứng với tín hiệu điều chế mang thông tin được đưa vào bộ điều biến Như vậy,laser không trực tiếp tham gia vào quá trình điều chế tín hiệu mà thông qua một bộđiều chế quang học bên ngoài với tốc độ bit cao, cho phép chuyển đổi tín hiệu giữa haitrạng thái (mở và đóng ) đủ nhanh để hoạt động tốt ở tốc độ bit mong muốn

Hình 2.4: Kỹ thuật điều chế ngoài

Trong kỹ thuật điều chế ngoài, có hai bộ điều chế ngoài thường được sử dụngLoại thứ nhất dựa trên sự thay đổi sự hấp thụ của các vật liệu bán dẫn dưới sự điềukhiển bởi một điện trường ngoài Loại thứ hai dựa trên sự thay đổi chỉ số khúc xạ củamột số tinh thể dưới tác động điều khiển của một điện trường bên ngoài

− Bộ điều chế ngoài hấp thụ electron :

Một laser DFB phát ra một nguồn sáng liên tục chạy qua các ống dẫn được chếtạo bằng các vật liệu bán dẫn Khi không có điện áp điều khiển đặt vào, ống dẫn sóng

c

λ

Trang 28

với bước sóng tia tới, lúc đó năng lượng tia tới E sẽ nhỏ hơn hiệu ứng bandgap

g

E

.Khi một hiệu điện thế điều khiển được đặt vào, hiệu ứng bandgap của vật liệu giảm đi,

− Bộ điều chế ngoài Mach – Zenhder

Bộ điều chế ngoài Mach – Zehnder là dựa trên sự thay đổi chỉ số khúc xạ dưới tácdụng của điện trường ngoài thông qua hiệu ứng quang điện

Hình 2.5: Bộ điều chế ngoài Mach Zenhder

Người ta cấy vào ống dẫn sóng một tinh thể quang điện tử, thường là pin lithium –

niobate ( 3

LiNbO

), chiết suất của lớp lithium – niobate này thay đổi khi đặt vào nhánhcủa nó một hiệu điện thế Giả sử nguồn sáng đến được chia làm hai nhánh đi qua ốngdẫn sóng Khi không có hiệu điện thế đặt vào, cả hai nửa tia tới sẽ không bị dịch pha,tại ngỏ ra chúng sẽ giao thoa với nhau và tái tạo lại dạng sóng ban đầu Khi có mộthiệu điện thế đặt vào thì hai tia tới sẽ bị dịch pha, công suất tại đầu ra bộ điều chế phụthuộc vào sự sai khác pha của hai tia Ta có độ lệch pha :

Trang 29

= in out P P

Trường hợp phổ biến nhất, tia tới thứ nhất sẽ bị dịch pha 90

o bởi chiết suất của ốngdẫn sóng bị thay đổi, trong khi nhánh thứ hai sẽ bị dịch pha – 90o Kết quả là tổng hợpngõ ra ống dẫn sóng cả hai đều bị triệt tiêu

2.2.5 Kỹ thuật tách sóng ở máy thu Cohenrence

Trang 30

So sánh với dòng photo trong phương pháp tách sóng trực tiếp là I DD (t) = RP S. Ta

thấy rằng, công suất tín hiệu điện trung bình được tăng lên S

Một ưu điểm nữa của phương pháp tách sóng coherence được thể hiện qua biểu

sử dụng phương pháp này vì tất cả sự thay đổi về pha đều mất Tuy nhiên, trên thực tế

lại là nhược điểm của phương pháp tách sóng đồng tần Vì S LO

φ φ= −φ

chứa thông tin

về pha của bộ dao động nội nên phải cố định Trên thực tế thì cả hai đều thay đổi ngẫu

nhiên theo thời gian Tuy nhiên, hiệu số φ

có thể cố định bởi vòng khóa pha Nhưnglàm cấu trúc của máy thu phức tạp và yêu cầu về hai nguồn quang

2.2.5.2 Tách sóng đổi tần

Đối với phương pháp này, tần số của bộ dao động nội được chọn khác với tần số

sóng mang quang, sao cho tần số trung tần

π

ωω2

LO S IF

Trang 31

3dB so với tách sóng đồng tần Thay vào đó, phương pháp này làm cho việc thiết kếmáy thu đơn giản hơn đáng kể vì không cần thiết phải có vòng khóa pha Điều này làmcho máy thu tách sóng đổi tần thích hợp với các ứng dụng thực tế của hệ thống thôngtin quang Coherence

Tách sóng đổi tần có hai loại là tách sóng đổi tần đồng bộ và tách sóng đổi tầnkhông đồng bộ Hai loại này sẽ được trình bày tiếp theo đây

− Tách sóng đổi tần đồng bộ

Hình 2.6: Sơ đồ khối của máy thu đổi tần đồng bộ

Kỹ thuật này được sử dụng cho giải điều chế PSK Do đó với tách sóng này cần

phải đánh giá được pha của tín hiệu IF

f

để chuyển tín hiệu này thành tín hiệu dãi nền

Hệ thống sẽ khôi phục lại sóng mang vô tuyến tại tần số trung tần IF

f

Kỹ thuật khóapha sẽ được sử dụng ở bộ thu để dò sự dao động pha giữa tín hiệu vào và tín hiệu của

bộ dao động nội Sóng mang trung tần được khôi phục nhờ bộ trộn ngõ ra của PLL vớitín hiệu trung tần

− Tách sóng đổi tần không đồng bộ

Trang 32

Hình 2.7: Sơ đồ khối máy thu đổi tần không đồng bộ ASK

Kỹ thuật tách sóng không đồng bộ có thể áp dụng ASK và FSK với yêu cầu tốithiểu về sự ổn định độ rộng phổ và pha của laser Tách sóng đường bao đổi tần khôngđồng bộ của tín hiệu ASK thực hiện bằng cách sử dụng bộ lọc thông dải để nhận tínhiệu trung tần, sau đó tín hiệu này qua bộ tách sóng đỉnh để khôi phục tín hiệu dãi nền

Hình 2.8: Sơ đồ khối máy thu đổi tần không đồng bộ FSK

Bằng cách sử dụng hai bộ lọc có tần số trung tâm của các kênh như tần số đã phátmắc song song có thể sử dụng để tách đường bao mỗi kênh cho tín hiệu FSK nhị phân.Được minh họa ở hình 2.8

Giải điều chế không đồng bộ không thể sử dụng cho phương pháp điều chếPSK, vì pha của laser phát và laser dao động nội không được khóa và có thể trôi theothời gian

2.2.5.3 Máy thu coherence tách sóng cân bằng

Trang 33

Một giải pháp cho vấn đề nhiễu biên độ trong các loại máy thu coherence sử dụngmột photodiode là sử dụng phương pháp tách sóng cân bằng

Hình 2.9: Cấu hình của máy thu coherence tách sóng cân bằng

Một bộ coupler quang 3dB được sử dụng để trộn tín hiệu quang đến với bộ daođộng nội Sau đó, tín hiệu kết hợp được chia ra hai phần với độ lệch pha giữa có trongmỗi phần là

Với các tín hiệu quang được biểu diễn như trong (2.1) và (2.2), giả sử tín hiệuquang đến và bộ dao động nội được phối hợp phân cực, điện áp trên hai photodiodeđược xác định như sau:

(2.12) (2.13)

Gọi R là hệ số chuyển đổi quang điện của photodiode, dòng điện ra của mỗiphotodiode là :

Trang 34

Với là độ lệch pha giữa tín hiệu quang đến và bộ dao động nội Có thể thấy kếtquả thu được từ phương trình (2.16) và (2.8) là như nhau Tương tự, nếu thì ta sẽ cómáy thu heterodyne và nếu thì ta sẽ có máy thu homodyne

2.2.6 Ưu điểm của hệ thống thông tin quang Coherence

− Nâng cao độ nhạy thu

Hình 2.10: Sự phụ thuộc độ nhạy vào tốc độ bit truyền

Ưu điểm nổi bật của hệ thống thông tin quang coherence là sự cải thiện độ nhạythu Với việc kết sử dụng hai phương pháp tách sóng đồng tần và đổi tần, hệ thốngquang coherence cho phép gia tăng khoảng cách truyền giữa hai trạm lặp, tăng tốc độtruyền dẫn trong các tuyến thông tin đường trục và tăng số kênh trong mạng nội hạthoặc thuê bao

− Nâng cao khả năng truyền dẫn

Với phương pháp ghép kênh theo tần số, các hệ thống thông tin quang coherent códung lượng truyền dẫn rất lớn Ví dụ, nếu trong vùng bước sóng hoạt động 1550nm

chọn độ rộng phổ để truyền thì trong vùng này có thể truyền khoảng

9

10

kênh thoạitương đương

Trang 35

Hình 2.11: Khoảng cách trạm lặp phụ thuộc vào tốc độ truyền

− Khả năng kết hợp thu coherence với kỹ thuật khuếch đại quang

Sự kết hợp giữa thu coherent và kỹ thuật khuếch đại quang có thể tạo nên cáctuyển thông tin số có dung lượng truyền dẫn rất lớn và kéo dài khoảng cách trạm lặp(có thể đạt tới 10.000km) Khả năng này được ứng dụng trong các tuyến đường trục vàtuyến cáp quang thả biển

2.3 Bộ khuếch đại quang sợi EDFA

Trang 36

− Sợi quang pha ion hiếm Erbium EDF: là nơi xảy ra quá trình khuếch đại của

EDFA Trong đó vùng lõi trung tâm của EDF được pha trộn ion

kỳ ánh sáng không mong muốn nào lan truyền trong sợi quang

− Laser bơm: phát ra ánh sáng có bước sóng 980nm hoặc 1480nm, cung cấp năng

lượng ánh sáng để tạo ra trạng thái nghịch đảo nồng độ trong vùng tích cực

− WDM Coupler: Ghép tín hiệu quang cần khuếch đại và ánh sáng từ laser bơm

vào trong sợi quang Cho phép ghép các tín hiệu có bước sóng 980/1550nm hoặc 1480/1550nm.

− Bộ cách ly quang: ngăn không cho tín hiệu quang được khuếch đại phản xạngược về phía đầu phát hoặc các tín hiệu quang trên đường truyền phản xạ ngược vềEDFA

2.3.2 Nguyên lý hoạt động bộ EDFA

Nguyên lý khuếch đại của EDFA dựa trên hiện tượng phát xạ kích thích Quátrình khuếch đại tín hiệu quang trong EDFA được thực hiện như hình 2.14

Trang 37

Hình 2.13: Quá trình khuếch đại tín hiệu ở EDFA

Khi sử dụng nguồn bơm laser 980nm, các ion

và nhảy lên vùng bơm có mức

năng lượng cao hơn Tại vùng bơm, các ion

3

Er +phân rã không bức xạ rất nhanh

khoảng

1 sµ

và chuyển xuống vùng giả bền

Khi sử dụng nguồn bơm laser 1480nm, các ion

và chuyển sang trạng thái có

mức năng lượng cao hơn ở vùng giả bền Các ion

3

Er +

trong vùng giả bền có xu hướngchuyển xuống vùng năng lượng thấp Sau khoảng thời gian sống khoảng 10ms, nếukhông được kích thích bởi các photon có năng lượng thích hợp để phát xạ kích thích thì

Khi có tín hiệu ánh sáng đi vào EDFA, sẽ xảy ra đồng thời hai hiện tượng Thứ

nhất các photon tín hiệu bi hấp thụ bởi các ion

Trang 38

vùng nền và phát xạ kích thích ra photon mới cùng hướng truyền, cùng phân cực, cùngpha và cùng bước sóng Như vậy tín hiêu ánh sáng được khuếch đại

: nồng độ ion erbium ở trạng thái kích thích và trạng thái nền

L : chiều dài sợi pha erbium

: hệ số chồng lắp tại bước sóng tín hiệu

Hình 2.14: Phổ hấp thụ và phổ độ lợi của EDFA

Hình 2.15 cho thấy phổ độ lợi của EDFA có lõi pha Ge khá rộng Tuy nhiên, phổ

độ lợi này không bằng phẳng Điều này dẫn đến việc hệ số khuếch đại khác nhau đốivới các bước sóng khác nhau Nếu độ lợi của các kênh tín hiệu không đồng nhất thì saukhi đi qua nhiều tầng EDFA, sai số độ lợi này sẽ tích lũy tuyến tính đến mức khi tới

Trang 39

đầu thu kênh bước sóng có độ lợi cao làm cho đầu vào máy thu quá tải Ngược lại,kênh tín hiệu có độ lợi nhỏ thì tỉ số SNR không đạt yêu cầu

Ngoài ra, phổ độ lợi của EDFA còn phụ thuộc vào chiều dài của sợi EDF Bởi vì trạng thái nghịch đảo nồng độ thay đổi dọc theo chiều dài của sợi quang khi công suất bơm thay đổi

2.3.4 Ưu nhược điểm của EDFA

− Ưu điểm:

Các nguồn laser bơm bán dẫn có độ tin cậy cao, gọn và công suất lớn Cấu trúccủa bộ EDFA tương đối đơn giản do đó sẽ giảm chi phí giá thành của hệ thống Cấutrúc nguồn nuôi cần cho bộ EDFA nhỏ nên rất thuận lợi khi áp dụng cho các tuyếnthông tin quang vượt biển Do tín hiệu truyền là quang nên không bị nhiễu xuyên kênhkhi khuếch đại các tín hiệu WDM như các bộ khuếch đại quang bán dẫn và không phụthuộc vào phân cực của tín hiệu

− Nhược điểm

Một trong những nhược điểm của bộ khuếch đại quang sợi EDFA đó là phổ độ lợicủa nó không bằng phẳng Ngoài ra nhiễu được tích lũy qua nhiều chặng khuếch đạigây nên hạn chế trong cự ly truyền dẫn

Định dạng
Số trang	79
Dung lượng	1,9 MB
File đính kèm	code.rar (120 KB)