Hieu ung FWM trong he thong WDM

Đại Học Công Nghệ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thông hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ - Trần Quang Hinh ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆU ỨNG FWM TRONG HỆ THỐNG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Điện tử - Viễn thơng Hà Nội - 2005 *************************************************************************** Trần Quang Hinh K46 - ĐTVT Đại Học Công Nghệ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thông hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ - Trần Quang Hinh ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆU ỨNG FWM TRONG HỆ THỐNG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Điện tử - Viễn thơng Cán hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Hội Hà Nội - 2005 *************************************************************************** Trần Quang Hinh K46 - ĐTVT Đại Học Công Nghệ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thông hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy PGS.TS PHẠM VĂN HỘI người tận tình giảng dậy, hướng dẫn giúp đỡ em q trình làm khố luận tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn thầy cô ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia HN giảng dậy hướng dẫn em suốt năm vừa qua Xin cảm ơn cán Viện Khoa Học Vật Liệu tạo điều kiện tốt cho em thực khoá luận tốt nghiệp Tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè người thân động viên giúp tơi hồn thành khoá luận Hà Nội: tháng năm 2005 Sinh Viên Trần Quang Hinh *************************************************************************** Trần Quang Hinh K46 - ĐTVT Đại Học Công Nghệ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thơng hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== TÓM TẮT NỘI DUNG Với đề tài “ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM”, nói lên nội dung trình bày khố luận việc tìm hiểu ảnh hưởng mang tính tiêu cực hiệu ứng FWM hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM, từ đưa giải pháp để hạn chế chúng Để làm điều trước hết phải tìm hiểu ngun lý hoạt động hệ thống ghép kênh theo bước sóng, từ ta nhận thấy để nâng cao dung lượng tốc độ truyền dẫn hệ thống phải tìm cách hạn chế ảnh hưởng hiệ ứng phi tuyến mà tiêu biểu cho hiệu ứng hiệu ứng trộn bốn sóng FWM Đây hiệu ứng phi tuyến gây nhiễu mạnh hệ thống WDM, để đưa giải pháp giảm thiểu tối đa ảnh hưởng hiệu ứng này, khố luận tập chung tìm hiểu sở lý thuyết đánh giá độ tổn thất công suất FWM gây sở đưa giải pháp tương thích với hệ thống WDM thực tế *************************************************************************** Trần Quang Hinh K46 - ĐTVT Đại Học Công Nghệ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thông hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== PHỤ LỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DEMUX: Demutiplexer Giải hợp kênh DWDM: Dense Wavelength Division Mutiplexer Ghép kênh theo bước sóng mật độ cao EDFA: Erbium Doped Fiber Amplifer Khuyếch đại quang sợi pha Erbium FWM: Four Wave Mixing Trộn bốn sóng MUX: Mutiplexer Hợp kênh WDM: Wavelength Division Mutiplexer Ghép kênh theo bước sóng *************************************************************************** Trần Quang Hinh K46 - ĐTVT Đại Học Công Nghệ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thông hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG 1.1.WDM ? 1.2.Nguyên lý hệ thống WDM 1.3 Đặc điểm cơng nghệ WDM 1.3.1 Tận dụng tài nguyên dải tần rộng sợi quang 1.3.2 Đồng thời truyền dẫn nhiều tín hiệu 1.3.3 Thực truyền dẫn hai chiều sợi quang 1.3.4.Nhiều ứngdụng 1.3.5 Tiết kiệm đầu tư cho đường dây 1.3.6 Giảm yêu cầu siêu cao tốc linh kiện 1.3.7 Kênh truyền dẫn IP 1.3.8 Tính linh hoạt, tính kinh tế độ tin cậy cao cấu hình mạng 1.4 Khuyếch đại quang sợi pha Erbium (EDFA) CHƯƠNG 2: CÁC HIỆU ỨNG PHI TUYẾN TRONG HỆ THỐNG WDM 10 2.1.Giới thiệu chung 10 2.2 Độ dài hiệu dụng tuyến 11 2.3 Tiết diện hiệu dụng sợi cáp 12 2.4 Hiệu ứng tán xạ kích thích Raman 13 2.5 Hiệu ứng tán xạ kích thích Brillouin 16 2.6 Hiệu ứng SPM 17 2.7 Hiệu ứng XPM 20 2.8.Hiệu ứng trộn sóng FWM 21 *************************************************************************** Trần Quang Hinh K46 - ĐTVT Đại Học Công Nghệ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thơng hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== 2.9.Các giải pháp hạn chế hiệu ứng phi tuyến 22 CHƯƠNG3 :CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HIỆU ỨNG FWM 24 3.1 Giới thiệu chung 24 3.2 Sợi quang 25 3.2.1 Sợi SMF (theo ITU G.652) 25 3.2.2 Sợi DSF (theo ITU G.653) 26 3.2.3 Sợi NZ-DSF (theo ITU G.655) 27 3.3 Phổ tín hiệu FWM 29 3.4.Số lượng tín hiệu FWM 34 3.5 Cơng suất tín hiệu FWM 39 3.6 Tổn thất công suất (Power penalty) hiệu ứng FWM 41 3.6.1 Tham số Q hệ số BER 41 3.6.2 Khái niệm tổn thất công suất 42 3.7 Tổn thất công suất FWM chặng WDM 43 3.8 Tổn thất công suât FWM M chặng 44 3.9 Tổn thất công suất FWM kênh xấu 44 3.10 Kết luận 45 3.11 Thuật tốn đánh giá tổn thất cơng suất FWM 46 3.12 Các kết tính tốn tổn thất cơng suất cho hệ thống WDM đồ thị 47 3.13 Các giải pháp hạn chế ảnh hưởng hiệu ứng FWM hệ thống WDM 54 3.13.1 Giải pháp sử dụng giãn cách kênh không 55 3.13.2 Giải pháp tăng khoảng cách kênh 55 3.13.3.Giải pháp sử dụng trễ ngẫu nhiên kênh 56 3.13.4 Giải pháp sử dụng sợi quang dịch chuyển tán sắc 56 3.14 Thực nghiệm ảnh hưởng FWM tính thực tiễn số giải *************************************************************************** Trần Quang Hinh K46 - ĐTVT Đại Học Công Nghệ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thông hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== Pháp 57 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP 62 KẾT LUẬN 63 CHƯƠNG TRÌNH NGUỒN LẬP TRÌNH BẰNG MATLAP…………… …65 *************************************************************************** Trần Quang Hinh K46 - ĐTVT Đại Học Công Nghệ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thông hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== *************************************************************************** Trần Quang Hinh K46 - ĐTVT Đại Học Công Nghệ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thông hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== MỞ ĐẦU Từ hệ thống thơng tin quang thức đưa vào khai thác mạng viễn thông, phương thức truyền dẫn thể khả to lớn việc truyền tải dịch vụ viễn thông ngày phong phú đại Nhất vào năm gần đây, phát triển mạnh mẽ dịch vụ phi thoại mà đặc biệt Internet số dịch vụ băng rộng khác tạo bùng nổ nhu cầu dung lượng Điều đặt trước mắt nhà cung cấp dịch vụ thách thức khó khăn Việc sử dụng kỹ thuật TDM để nâng cao dung lượng hệ thống có khả đáp ứng phần song gặp phải hạn chế mặt tốc độ linh kiện điện tử Vì ghép kênh theo bước sóng đời tất yếu q trình phát triển thơng tin quang sợi Công nghệ đáp ứng nhu cầu băng thông đảm bảo yêu cầu chất lượng truyền dẫn Kỹ thuật cho phép ghép nhiều tín hiệu quang có bước sóng khác để truyền đường truyền tăng dung lượng truyền dẫn hệ thống mà không cần phải tăng tốc độ kênh bước sóng Nhưng bên cạnh đó, mặt kỹ thuật, việc thiết kế tuyến truyền dẫn với yêu cầu cự ly truyền dẫn xa, dung lượng lớn, mật độ ghép cao (DWDM) nảy sinh nhiều vấn đề cần phải quan tâm Đặc biệt xuyên nhiễu kênh hiệu ứng phi tuyến mà đại diện cho hiệu ứng trộn bốn sóng FWM gây đường truyền Nghiên cứu chất tính tốn mức độ ảnh hưởng hiệu ứng trộn bốn sóng FWM tìm giải pháp để hạn chế ảnh hưởng hiệu ứng vấn đề cấp bách mang tính thời lĩnh vực phát triển hệ thống thông tin quang DWDM dung lượng lớn, cự ly siêu dài Nó thu hút quan tâm nhà nghiên cứu khoa học nhà cung cấp dịch vụ… giới có Việt Nam Nghiên cứu ảnh hưởng hiệu ứng FWM hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM lĩnh vực mẻ với đất nước ta Trên sở tìm hiểu lý thuyết phân tích, đánh giá độ tổn thất công suất hiệu ứng gây kết hợp với thực nghiệm viện khoa học vật liệu, khoá luận nêu lên lý thuyết hiệu ứng FWM giải pháp để hạn chế tối đa ảnh hưởng chúng Trong có nhiều giải pháp ứng dụng thực tế minh chứng cho tính đắn *************************************************************************** Trần Quang Hinh 10 K46 - ĐTVT Đại Học Công Nghệ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thơng hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== thống phải nằm dải thông định trước Giải pháp đơn giản trước sử dụng người ta phải tính tốn kỹ làm hạn chế dung lượng hệ thống, hiệu suất sử dụng băng tần thấp 3.13.3.Giải pháp sử dụng trễ ngẫu nhiên kênh Nguyên lý giải pháp sử dụng trễ ngẫu nhiên kết nối với bước sóng riêng biệt trước đem vào ghép kênh để giảm khả đồng pha tín hiệu làm giảm hiệu ứng trộn sóng Về mặt lý thuyết giải pháp hay hồn tồn thực được, thực tế giải pháp kéo theo nhiều tốn phải sử dụng thêm nhiều trễ, tách sóng, ghép sóng đường truyền 3.13.4 Giải pháp sử dụng sợi quang dịch chuyển tán sắc Cho đến giải pháp sử dụng sợi cáp quang có độ dịch chuyển tán sắc khác không NZ-DSF giải pháp hữu hiệu cho hệ thống WDM Nhờ có tán sắc khác không cửa sổ làm việc khuyếch đại quang (1550 nm) hiệu ứng FWM giảm đáng kể Như đánh giá phụ thuộc tổn hao công suất FWM phụ thuộc vào độ tán sắc lớn Với độ tán sắc khác khơng ta tăng dung lượng cự ly hệ thống nên cách đáng kể Để khắc phục tượng tán sắc sợi quang sử dụng sợi quang có tán tán sắc khác không, người ta sử dụng sợi quang bù tán sắc Nguyên lý làm việc sau truyền dẫn tín hiệu qua sợi quang có cự ly dài, hiệu ứng tán sắc làm xung bị dãn rộng méo Lúc ta phải dùng đoạn sợi quang bù tán sắc để hiệu chỉnh, mục đích loại bỏ dãn méo xung Ví dụ sợi quang đơn mode có giá trị tán sắc dương bước sóng 1550 nm, để thực bù tán sắc ta phải thiết kế đoạn sợi quang đặc biệt làm cho khu bước sóng sợi quang có độ tán sắc âm, hệ số tán sắc âm phải lớn, mà dùng đoạn sợi quang có tán sắc âm ngắn bù vài chục km cho sợi quang thông thường bị tán sắc Dùng sợi quang bù tán sắc có ưu điểm dùng lắp đặt vị trí đường dây, điều khiển lượng bù tán sắc mà tính ổn định Trong hệ thống thơng tin quang ghép kênh theo bước sóng WDM để tránh tượng FWM người ta thường lựa chọn giải pháp này, thời điểm có *************************************************************************** Trần Quang Hinh 65 K46 - ĐTVT Đại Học Công Nghệ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thông hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== lẽ giải pháp tối ưu Việc nghiên cứu sợi quang có độ tán sắc dịch chuyển khác không NZ-DSF quan tâm đầu tư lớn nhà khoa học nhà cung cấp dịch vụ viễn thơng hàng đầu giới Người ta tìm cách cải tiến, nâng cao chất lượng sợi quang NZ-DSF đồng nghĩa với việc nâng cao dung lượng tốc độ truyền dẫn hệ thống WDM 3.14 Thực nghiệm ảnh hưởng FWM tính thực tiễn số giải pháp Thực nghiệm tiến hành Viện Khoa Học Vật Liệu, số nguồn bước sóng ghép kênh (chỉ có kênh tối đa) lý quan trọng cơng suất nguồn phát bị giới hạn nên khó quan sát tượng FWM Để chứng minh có mặt FWM thí nghiệm ta ghép ba bước sóng quang với nguồn có bước sóng là: λ1 = 1551,11 nm; λ = 1552,86 nm; λ3 = 1553,1 nm; Nếu cơng suất phát đủ lớn ta dễ dàng quan sát FWM cách ta quan sát ghi lại hài bước sóng riêng lẻ, sau ta so sánh chúng với phổ ba bước sóng sau thực ghép kênh ta thấy có hài sinh bước sóng FWM sinh hệ thống ta thực việc ghép ba bước sóng Nhưng cơng suất nguồn phát nhỏ nên FWM sinh bị lẫn với hài ba bước sóng, nên ta khơng quan sát chúng Bằng thực nghiệm ta chứng minh FWM xảy hệ thống, trình bày theo lý thuyết bước sóng FWM sinh tổ hợp ba bước sóng ban đầu λ FWM = λ1 ± λ m λ3 ( λ FWM bước sóng FWM sinh ra) Do bước sóng λ FWM = λ1 + λ + λ3 λ FWM = λ1 - λ - λ3 nằm dải tần hệ thống nên ta ý xem xét với bước sóng nằm băng tần hệ thống mà có xảy FWM bước sóng λ FWM = λ1 + λ - λ3 Các giá trị cụ thể bước sóng là: *************************************************************************** Trần Quang Hinh 66 K46 - ĐTVT Đại Học Công Nghệ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thông hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== λ FWM (1) = λ1 + λ - λ3 =1553,1 + 1552,86 + 1551,11 = 1554,85 (nm) λ FWM (2) = λ1 - λ + λ3 =1553,1 - 1552,86 + 1551,11 = 1551,35 (nm) λ FWM (3) = λ - λ1 + λ3 = 1552,86 – 1553,1 + 1551,11 = 1550,87 (nm) Trong bước sóng λ FWM (i) ta khảo sát bước sóng gần với kênh tín hiệu lối vào (bước sóng ảnh hưởng đến kênh tín hiệu nhiều nhất), bước sóng λ FWM (2) = 1551,35 nm Tại giá trị bước sóng (trên phổ đánh dấu +) ta đo giá trị -63,81 nm, sau ta tắt nguồn bước sóng quang giá trị -66,98 nm B -20 cong suat (dBm) -30 -40 -50 -60 -70 1550.58 1553.08 1555.58 buoc song (nm) Hình 3.13 Phổ cơng suất ghép ba bước sóng λ1 , λ λ3 Làm tương tự trường hợp ghép hai bước sóng thay đổi khoảng cách kênh ta được: Khi khoảng cách kênh 1,99 nm (ghép kênh λ1 với λ ) phổ tín hiệu có dạng sau: *************************************************************************** Trần Quang Hinh 67 K46 - ĐTVT Đại Học Công Nghệ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thơng hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== B -20 cong suat (dBm) -30 -40 -50 -60 -70 1550.58 1553.08 1555.58 buoc song (nm) Hình 3.14 Phổ cơng suất ghép hai bước sóng λ1 λ3 có khoảng cách kênh 1,99 nm Nền phổ điểm mà ta xét có giá trị nâng lên -66,89 dBm Khi khoảng cách kênh 1,75 nm (ghép kênh λ với λ3 ) phổ tín hiệu có dạng sau: B -20 cong suat (dBm) -30 -40 -50 -60 -70 -80 1550.58 1553.08 1555.58 buoc song (nm) Hình 3.15 Phổ cơng suất ghép hai bước sóng λ1 λ3 có khoảng cách kênh 1,75 nm *************************************************************************** Trần Quang Hinh 68 K46 - ĐTVT Đại Học Công Nghệ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thông hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== Nền phổ điểm mà ta xét có giá trị nâng lên -65,68 dBm Khi khoảng cách kênh 0,24 nm (ghép kênh λ với λ3 ) phổ tín hiệu có dạng sau: B -20 cong suat (dBm) -30 -40 -50 -60 -70 1550.58 1553.08 1555.58 buoc song (nm) Hình 3.16 Phổ cơng suất ghép hai bước sóng λ1 λ có khoảng cách kênh 0,24 nm Nền phổ mà ta xét có giá trị nâng lên -63,81 dBm NHẬN XÉT: Thí nghiệm cho phép ta kết luận rằng: vùng bước sóng mà theo lý thuyết ta dự đốn FWM xảy thí nghiệm xảy FWM Ban đầu chưa ghép kênh bước sóng phổ cơng suất bước sóng mà ta “nghi ngờ” xảy FWM (các bước sóng λ FWM (i)) ln ln có giá trị không đổi -66,99 dBm, ta tiến hành ghép kênh giá trị nâng lên tuỳ theo khoảng cách kênh Điều chứng tỏ dù ta khơng quan sát *************************************************************************** Trần Quang Hinh 69 K46 - ĐTVT Đại Học Công Nghệ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thông hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== mắt chắn FWM xảy điểm mà băng lý thuyết ta dự đoán xảy FWM, chúng nhỏ nên nằm lẫn vào phổ tín hiệu có mặt chúng đẩy phổ lên giá trị cao Để tính công suất FWM sinh ta lấy công suất đo sau chưa ghép kênh trừ công suất điểm sau ghép với kênh khác Bảng 3.6 Cơng suất tín hiệu FWM phụ thuộc vào khoảng cách kênh Khoảng cách kênh (nm) Công suất đo (dBm) 0,24 -63,81 -3,08 1,75 -65,68 -1,3 1,99 -66,89 -0,09 P FWM (dBm) Bên cạnh việc chứng minh có mặt FWM hệ thống ghép kênh theo bước sóng bảng 3.6 cho thấy tính thực tiễn giải pháp hạn chế hiệu ứng FWM cách tăng khoảng cách kênh Nhận thấy ghép hai kênh có khoảng cách xa ( λ1 với λ3 ; λ với λ3 ) phổ điểm “nghi ngờ” nâng lên không đáng kể chứng tỏ FWM nhỏ khoảng cách kênh đặt xa Nhưng hai kênh đặt gần ( λ1 λ ) phổ nâng lên giá trị đáng kể FWM xảy mạnh ta giảm khoảng cách kênh Vậy qua thực nghiệm lý thuyết ta kết luận FWM phụ thuộc nhiều vào khoảng cách kênh, muốn giảm hiệu ứng hệ thống ghép kênh theo bước sóng (WDM) có cách hữu hiệu tăng khoảng cách kênh truyền Điều hồn tồn thực thực tế hệ thống có số kênh cần ghép khoảng cách truyền không xa Thí nghiệm nói lên phụ thuộc hiệu ứng trộn bốn sóng vào số kênh lối vào, ta thấy ghép hai kênh mức cơng suất FWM sinh thấp so với trường hợp ghép ba kênh Vì hệ thống WDM FWM hiệu ứng ảnh hưởng nghiêm trọng tới hệ thống, để tiến tới công nghệ ghép kênh theo bước sóng mật độ cao DWDM việc hạn chế FWM luôn vấn đề đặt lên hàng đầu trước tiến hành nâng cấp thiết kế hệ thống *************************************************************************** Trần Quang Hinh 70 K46 - ĐTVT Đại Học Công Nghệ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thơng hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP Qua trình tìm hiểu sở lý thuyết thí nghiệm hiệu ứng FWM xin đề xuất giải pháp hạn chế hiệu ứng FWM, phát kênh trung tâm giả truyền tín hiệu Trong mục 3.4 ta chứng minh hệ thống WDM với N kênh lối vào ln ln có kênh chịu ảnh hưởng nhiều hiệu ứng FWM Việc xác định kênh trung tâm hồn tồn xác định cách xác Để tránh FWM ảnh hưởng toàn hệ thống nơi phát ta khơng dùng kênh trung tâm để mang tín hiệu Mặc dù FWM sinh đa số bước sóng nằm trùng với kênh trung tâm kênh trung tâm khơng mang tín hiệu nên ta dễ dàng loại bỏ chúng lọc điện, loại bỏ thành phần sinh FWM Tuy nhiên, giải pháp mặt hạn chế định, hệ thống WDM băng tần cơng suất hệ thống luôn bị giới hạn nên việc phát kênh khơng mang tín hiệu lãng phí Hơn nữa, ta biết q trình truyền dẫn người ta ln ln tìm cách giảm thiểu tối đa suy giảm công suất, để phát trì kênh “giả” ta phải tốn lượng công suất định Đây cơng suất khơng có ích khơng dùng để truyền tín hiệu Nhưng tuỳ trường hợp hệ thống cụ thể mà giải pháp phần thể mặt tích cực Ví hệ thống WDM với số lượng bước sóng lớn lên đến hàng trăm kênh việc phải “hi sinh” kênh khơng mang tín hiệu giải pháp chấp nhận *************************************************************************** Trần Quang Hinh 71 K46 - ĐTVT Đại Học Công Nghệ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thông hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== KẾT LUẬN Luận văn giới thiệu tổng quan hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng (WDM), nguyên lý hoạt động, đặc điểm thành phần bản, hiệu ứng phi tuyến giải pháp hạn chế ảnh hưởng chúng đồng thời nêu nên số xu hướng nghiên cứu phổ biến Trong số hiệu ứng phi tuyến, hiệu ứng trộn bốn sóng (FWM) đáng kể hệ thống WDM Hiệu ứng tạo nên xuyên âm lớn kênh, làm giảm cự ly dung lượng hệ thống Hiện Việt Nam hệ thống ghép kênh theo bước sóng truyền dẫn với tốc độ 20 Gb/s nghĩa thực ghép kênh (mỗi kênh 2,5 Gb/s), số lượng kênh nên FWM có ảnh hưởng đến hệ thống ảnh hưởng khơng q nghiêm trọng ta dùng nhiều giải pháp để khắc phục hậu hiệu ứng gây Ngoài việc dùng cáp dịch chuyển tán sắc khác khơng NZ-DSF hữu hiệu ta tăng khoảng cách kênh, tiến hành ghép kênh với khoảng cách kênh không nhau… Nhưng tương lai, để hội nhập với khu vực giới Việt Nam phải xây dựng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao DWDM - hệ thống đảm bảo dung lượng truyền dẫn lớn, cự ly siêu dài Vì việc nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng hiệu ứng FWM tìm kiếm giải pháp hạn chế tiền đề quan trọng lĩnh vực phát triển hệ thống thông tin quang DWDM Trên sở nghiên cứu lý thuyết dựa thuật tốn đánh giá tổn thất cơng suất FWM gây kênh xấu (kênh trung tâm), nêu số kết luận sau: - Hiệu ứng FWM không ảnh hưởng hệ thống WDM với số lượng kênh khoảng cách truyền dẫn nhỏ, khoảng cách kênh nhỏ đến 0,4 nm - Trong số giải pháp nêu giải pháp mang tính khả thi sử dụng cáp dịch chuyển tán sắc khác khơng NZ-DSF phù hợp với hệ thống WDM hiệu ứng FWM ảnh hưởng tán sắc nhỏ Qua thực nghiệm tiến hành luận văn, ta khẳng định hệ thống ghép kênh theo bước sóng (dù ghép tối thiểu hai kênh) luôn xảy tượng FWM Hiệu ứng xảy thí nghiệm phụ *************************************************************************** Trần Quang Hinh 72 K46 - ĐTVT Đại Học Công Nghệ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thông hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== thuộc nhiều vào khoảng cách kênh số lượng kênh lối vào Điều hoàn toàn phù hợp với lý thuyết FWM mà ta nêu *************************************************************************** Trần Quang Hinh 73 K46 - ĐTVT Đại Học Công Nghệ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thơng hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== CHƯƠNG TRÌNH NGUỒN PHẦN LẬP TRÌNH BẰNG MATLAP I.Chương trình vẽ đồ thị phụ thuộc số lượng cực đại sóng FWM vào số lượng bước sóng vào: I I.1 Khi N chẵn: N=2:200; N_m=[]; for d=2:length(N) t1=0; for id=0:(d-2)/2 t1=t1+d-2-2*id; end t2=0; for jd=0:(d-2)/4 t2=t2+(d-2-4*jd)/2; end t3=0; for k=0:(d-4)/4 t3=t3+(d-4-4*k)/2; end N_m(d)=t1+t2+t3; end plot(N,N_m,'+') I.2 Khi N chẵn lẻ: N=2:200; N_m=[]; for d=2:length(N) *************************************************************************** Trần Quang Hinh 74 K46 - ĐTVT Đại Học Công Nghệ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thông hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== if mod(d,2)==0 t1=0; for id=0:(d-2)/2 t1=t1+d-2-2*id; end t2=0; for jd=0:(d-2)/4 t2=t2+(d-2-4*jd)/2; end t3=0; for k=0:(d-4)/4 t3=t3+(d-4-4*k)/2; end N_m(d)=t1+t2+t3; else t4=0; for ik=0:(d-1)/2 t4=t4+d-1-2*ik; end t5=0; for im=0:(d-3)/4 t5=t5+d-3-4*im; end N_m(d)=t4+t5-(d-1)/2; end end plot(N,N_m) *************************************************************************** Trần Quang Hinh 75 K46 - ĐTVT Đại Học Công Nghệ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thông hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== II Chương trình vẽ đồ thị phụ thuộc tổn thất công suất (Power penalty) vào khoảng cách kênh, tán sắc số chặng dd=6; alpha=0.21; dD=0.08*10^(-12); Q=6; Ae=55; lamda=1.55*10^(-6); X=4*10^(-15); P0=1; Le=20; n=1.5; c=3*10^8; lamda0=lamda0(i)*10^(-12); D=D(i); B=2*pi*c*lamda0(i)^2*(D(i)-dD*lamda0(i))/lamda^2; >> L=80; >> nijk=[alpha^2/(alpha^2 + B^2)]*[1+4*exp(alpha*L)*sin(B*L/2)*sin(B*L/2)/(1-exp(-alpha*L))^2]; >> N=2:20; N_m=[]; pp=[]; for d=2:length(N) if mod(2,d)==0 t1=0; *************************************************************************** Trần Quang Hinh 76 K46 - ĐTVT Đại Học Công Nghệ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thông hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== for id=0:(d-2)/2 t1=t1+d-2-2*id; end t2=0; for jd=0:(d-2)/4 t2=t2+(d-2-4*jd)/2; end t3=0; for k=0:(d-4)/4 t3=t3+(d-4-4*k)/2; end N_m(d)=t1+t2+t3; else t4=0; for ik=0:(d-1)/2 t4=t4+d-1-2*ik; end t5=0; for im=0:(d-3)/4 t5=t5+d-3-4*im; end N_m(d)=t4+t5-(d-1)/2; end pp(d)=-10*log10(1*Q^2*N_m(d)*nijk*1024*pi^6*X^2*dd^2*Le^2*P0^2/(n^4*lamda^2*c ^2*Ae^2)); end *************************************************************************** Trần Quang Hinh 77 K46 - ĐTVT Đại Học Công Nghệ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thông hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== >> plot(N,N_m,'+') hold on >> plot(N,pp,'*') LƯU Ý: Trong công thức giá trị sau số: - Độ tán sắc D(i) = 0, 1, 17 ps/nm/km - Khoảng cách kênh lamda0(i) = 0,4; 0,8 nm *************************************************************************** Trần Quang Hinh 78 K46 - ĐTVT Đại Học Công Nghệ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thơng hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Dương Đức Tuệ, Lê Thanh Dũng, “Hệ thống ghép kênh theo bước sóng quang” Học viện cơng nghệ Bưu Chính - Viễn Thơng [2] Vũ Như Cương, “Giáo trình thơng tin quang” [3] Thái Văn Lan, “Các hiệu ứng phi tuyến đánh giá tổn thất công suất hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng” - Học viện cơng nghệ Bưu Chính - Viễn Thơng [4] Bohyeon Hwang, Ozan K.Toguz, “A Generalized Suboptimum Unequally Spaced Chanel Allocation Technique – Part I: In IM/DD WDM Systems” [5] Hidenori Taga, “Long distance Tranmision Experiments Using the WDM Techlogy” [6] Keng-Duan Chang, Guu-Chang Yang Wing C.Kwong, “Determination of FWM Product in Unequal – Space – Chanel WDM Lightwave Systems” [7] Kai song, “Effect of SPM, XPM, and Four – Wave – Mixing in L-Band EDFA on Fiber-Optic Signal transmission” [8] Wolfgang Zelier, Fabrizio Di Pasquale and John E Midwinter, “Modeling of Four–wave Mixing and Gain Peraking in Amplified WDM Optical Communication Systems and Networks” *************************************************************************** Trần Quang Hinh 79 K46 - ĐTVT ... FWM hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM , nói lên nội dung trình bày khố luận việc tìm hiểu ảnh hưởng mang tính tiêu cực hiệu ứng FWM hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM, từ đưa giải pháp để... ứng FWM Khoa: Điện Tử - Viễn Thông hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM =================================================================== TĨM TẮT NỘI DUNG Với đề tài “ Ảnh hưởng hiệu ứng FWM. .. FWM chặng WDM 43 3.8 Tổn thất công suât FWM M chặng 44 3.9 Tổn thất công suất FWM kênh xấu 44 3.10 Kết luận 45 3.11 Thuật tốn đánh giá tổn thất cơng suất FWM