Chương 5 Một số vấn đề trong thiết kế tuyến TTQ số đơn kênh điểm – điểm

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG MÔN CƠ SỞ TRUYỀN THÔNG SỢI QUANG Bộ môn: Thông tin quang - Khoa VT1 Năm biên soạn: 2010 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Nội dung Tổng quan kỹ thuật thông tin quang Sợi quang Chương Bộ phát quang Bộ thu quang Một số vấn đề thiết kế truyền TTQ đơn kênh điểm – điểm www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Chương 5- Một số vấn đề thiết kế tuyến TTQ số đơn kênh điểm – điểm  Hệ thống thông tin quang số đơn kênh điểm – điểm  Ảnh hưởng suy hao thiết kế tuyến có khuếch đại  Ảnh hưởng tán sắc thiết kế tuyến có bù tán sắc www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Hệ thống TTQ số đơn kênh điểm – điểm Hệ thống TTQ đơn kênh điểm – điểm: a Sử dụng trặm lặp quang – điện b Sử dụng khuếch đại quang www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Ảnh hưởng suy hao  Công suất ánh sáng lan truyền sợi bị suy giảm dần theo chiều dài sợi  suy hao giới hạn khoảng cách truyền dẫn hệ thống  Suy hao hệ thống TTQ gồm:  Suy hao sợi quang truyền dẫn  Suy hao mối nối, mối hàn: kết nối cuộn cáp, sợi quang thiết bị hệ thống  Suy hao xen: suy hao truyền qua thiết bị hệ thống  Suy hao dự phòng www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Ảnh hưởng suy hao  Giải pháp bù suy hao nhờ trạm lặp quang điện:  Tín hiệu quang cần khuếch đại chuyển miền điện sau phát lại LED/ Laser truyền  Chức 3R: • Tạo lại dạng – Re-shaping • Định thời lại – Re-timing • Khuếch đại – Re-amplifying  Ưu điểm: Bù suy hao đồng thời bù tán sắc  Nhược điểm: Phức tạp www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Ảnh hưởng suy hao  Giải pháp khác: dùng khuếch đại quang (OA) để khuếch đại trực tiếp tín hiệu quang  1980: số loại OA nghiên cứu chế tạo  SOA : Semiconductor Optical Amplifier  RFA : Raman-based Fiber Amplifier  EDFA : Erbium-doped Fiber Amplifier  1990: ứng dụng OA để bù suy hao  Với hệ thống quang: EDFA sử dụng phổ biến  Đối với hệ thống cự li dài: RFA hoạt động tốt www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Ảnh hưởng suy hao  Hầu hết OA khuếch đại ánh sáng tới thông qua phát xạ kích thích, giống laser (Tuy nhiên, OA sợi hồi tiếp quang)  Nguyên lý bản: sử dụng lượng Laser bơm (quang điện) để thực đảo mật độ  Hệ số khuếch đại quang phụ thuộc: vào tần số tín hiệu tới cường độ ánh sáng bơm (phụ thuộc nhiều hay phụ thuộc vào môi trường khuếch đại)  Quỏ trỡnh khuếch đại ỏnh sỏng diễn vựng tớch cực www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Ảnh hưởng suy hao Ứng dụng KĐ quang - K§ ®êng truyÒn: bï suy hao truyÒn dÉn - K§ c«ng suÊt: t¨ng c«ng suÊt ®Çu bé ph¸t quang - TiÒn K§: ®Ó t¨ng ®é nh¹y bé thu quang - K§ LAN: bï suy hao ghÐp nèi www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang n= Lmax (km) −1 lc (km) BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Thiết kế tuyến TTQ có khuếch đại  Các tham số dùng để thiết kế:      Độ nhạy thu: Prec(dBm) Công suất phát quang vào đầu sợi: P (dBm) Hệ số suy hao sợi: α (dB/km) Suy hao mối nối: αcon (dB) Suy hao dự phòng: αdp (dB)  Chiều dài tuyến Lmax với giả thuyết sử dụng N khuếch đại xác định sau: P(dBm) - Prec(dBm) = α(dB/km)xLmax(km) + (Nx2+2+n)xαcon(dB) + αdp(dB) – NxG(dB) Với n số cuộn cáp www.ptit.edu.vn Lmax (km) n= −1 lc (km) BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 10 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Ảnh hưởng tán sắc  Tán sắc làm giãn rộng xung ánh sáng tín hiệu truyền qua sợi quang  Tán sắc gây tượng ISI – Inter-Symbol Interference  không định bit xác  Với sợi quang xác định, tán sắc chịu ảnh hưởng của:  Độ rộng phổ nguồn phát  Chiều dài tuyến truyền dẫn www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 11 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Ảnh hưởng tán sắc  Các giải pháp bù tán sắc  Sử dụng trạm lặp quang điện • Kết hợp khuếch đai tạo lại dạng xung  Sử dụng bù tán sắc dựa kỹ thuật bù điện  Sử dụng bù tán sắc dựa kỹ thuật bù quang • Sử dụng cách tử Bragg sợi • Sử dụng sợi quang có độ tán sắc lớn www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 12 1/   l 2  T (l ) = T0 1 +  ÷    lD   BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Thiết kế tuyến TTQ có bù tán sắc  Các tham số thiết kế tuyến  Hệ số tán sắc D (ps/km.nm)  Tốc độ bit hệ thống R  xác định nửa độ rộng xung ban đầu công suất 1/e T0 (ps)  Giới hạn truyền dẫn l (km) xác định thông qua độ rộng xung tín hiệu lan truyền 1/   l   T (l ) = T0 1 +  ÷    lD   Với: T(l): độ rộng xung l (km), lD: chiều dài tán sắc www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 13 1/ T02 2π c lD = 2 l   T (l ) =DT0 1λ+  ÷    lD   BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Thiết kế tuyến TTQ có bù tán sắc  Mối quan hệ chiều dài tán sắc hệ số tán sắc D: T02 2π c lD = D λ  Mối quan hệ TFWHM T0 sau: TFWHM = 2(ln 2)1/ T0 = 1, 665T0  Tùy thuộc vào độ giãn rộng xung cho phép tối đa độ rộng xung mà xác định khoảng cách truyền dẫn tối đa l(km) www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 14 1/ T02 2π c lD = 2 l   T (l ) =DT0 1λ+  ÷    lD   BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Thiết kế tuyến TTQ  Thiết kế tuyến TTQ số đơn kênh điểm – điểm phụ thuộc vào hai yếu tố: suy hao tán sắc  Độ dài tuyến lớn cho phép phải thỏa mãn hai yêu cầu suy hao tán sắc  Khoảng cách truyền dẫn cho phép tối đa hệ thống TTQ = MIN (giới hạn truyền dẫn theo tán sắc, giới hạn truyền dẫn theo suy hao) www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 15 [...]... TIN QUANG Thiết kế tuyến TTQ  Thiết kế tuyến TTQ số đơn kênh điểm – điểm phụ thuộc vào cả hai yếu tố: suy hao và tán sắc  Độ dài tuyến lớn nhất cho phép phải thỏa mãn cả hai yêu cầu về suy hao và tán sắc  Khoảng cách truyền dẫn cho phép tối đa của hệ thống TTQ = MIN (giới hạn truyền dẫn theo tán sắc, giới hạn truyền dẫn theo suy hao) www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 15 ... độ tán sắc lớn www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 12 1/ 2   l 2  T (l ) = T0 1 +  ÷    lD   BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Thiết kế tuyến TTQ có bù tán sắc  Các tham số trong thiết kế tuyến  Hệ số tán sắc D (ps/km.nm)  Tốc độ bit của hệ thống R  xác định được nửa độ rộng xung ban đầu tại công suất 1/e T0 (ps)  Giới hạn truyền dẫn l (km) được xác định thông... 2 1/ 2 T02 2π c 2 lD = 2 l   T (l ) =DT0 1λ+  ÷    lD   BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Thiết kế tuyến TTQ có bù tán sắc  Mối quan hệ giữa chiều dài tán sắc và hệ số tán sắc D: T02 2π c 2 lD = 2 D λ  Mối quan hệ giữa TFWHM và T0 như sau: TFWHM = 2(ln 2)1/ 2 T0 = 1, 665T0  Tùy thuộc vào độ giãn rộng xung cho phép tối đa của độ rộng xung mà có thể xác định được khoảng cách truyền... ra hiện tượng ISI – Inter-Symbol Interference  không quyết định được bit 0 và 1 chính xác  Với một sợi quang xác định, tán sắc chịu ảnh hưởng của:  Độ rộng phổ của nguồn phát  Chiều dài tuyến truyền dẫn www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 11 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Ảnh hưởng của tán sắc  Các giải pháp bù tán sắc  Sử dụng trạm lặp quang điện • Kết hợp khuếch đai