Ky thuat va mang thong tin quang

NỘI DUNG Giới thiệu Tổng quan KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG & ỨNG DỤNG Gv: Trầ Trần Nhự Nhựt Khả Khải Hồ Hồn Bộ mơn Điệ Điện tử tử Viễ Viễn thông Khoa Công nghệ nghệ Trườ Trường Đạ Đại họ học Cầ Cần Thơ Email: Email: tnkhoan@ctu.edu.vn Cấu trúc hệ thông tin quang Phân loại sợi quang Các kỹ thuật điều chế quang tiên tiến (Advanced Modulation Formats) Mã đường truyền, hay mã dòng (Line coding) Giới thiệu Mạng quang thụ động PONs - Passive Optical Networks Slide Giới thiệu tổng quan Lịch sử phát triển mạng quang ) Lịch sử phát triển ) Các thành phần tuyến truyền dẫn sợi quang ) Các ưu nhược điểm thông tin sợi quang ) Các ứng dụng sợi quang ) Quá trình phát triển mạng quang Slide Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang Slide Lịch sử phát triển mạng quang Các thành phần hệ TT Quang 1992: Mạng quang thương mại hoá, tốc độ 2.5Gb/s 1996: Hệ thống WDM (Wavelength Division Multiplexing) triển khai, tốc độ 40Gb/s 2001: Dung lượng hệ thống WDM đạt 1.6Gb/s, 3.2Gb/s lớn năm sau, hệ thống TT quang tốc độ cao triển khai diện rộng, hệ thống vượt đại dương không ngừng triển khai Ngày nay, hệ thống quang toàn cầu 250.000km, dung lượng 2.56Tb/s (64channel 10Gb/s đôi sợi quang), sử dụng 2002 IEEE 802.3z Gigabit Ethernet 1Gb/s; IEEE 802.3ae 2003 10Gb/s Ethernet; 100Gb/s Ethernet dự kiến chuẩn hoá vào năm 2010 Tham khảo: Govind P.Agrawal, “Fiber Optics Communication Systems”, Third Edition, 2002 Slide Ưu nhược điểm Thông tin quang Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang Slide Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang Slide Các ứng dụng sợi quang Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang Slide Mạng LAN - WAN Mạng Công nghiệp Slide Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang Mạng Đường trục Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang Slide 10 Quá trình phát triển mạng quang (1) Slide 11 Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang Slide 12 Quá trình phát triển mạng quang (2) Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang MLM: MultiMode semiconductor lasers Slide 13 Quá trình phát triển mạng quang (4) Quá trình phát triển mạng quang (3) Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang SLM: SIngle Longitudinal Mode lasers Slide 14 Quá trình phát triển mạng quang (5) Hệ thống WDM đơn hướng song hướng Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang WDM: Wavelength Division Multiplexing Slide 15 Nguồn: Đõ Văn Việt Em - Kỹ thuật Thông tin quang WDM: Wavelength Division Multiplexing Slide 16 Cấu trúc hệ thông tin quang NỘI DUNG ™ Chia làm loại: hữu hướng (guided) vô hướng (unguided) Giới thiệu Tổng quan ) Các hệ thông tin hữu hướng truyền kênh truyền sợi quang, Cấu trúc hệ thông tin quang ) Hệ vô hướng lan truyền tia sáng không gian Phân loại sợi quang ™ Hầu hết ứng dụng mặt sử dụng sợi quang Các kỹ thuật điều chế quang tiên tiến (Advanced Modulation Formats) ™ Các ứng dụng quang vô hướng không gian nghiên cứu Mã đường truyền, hay mã dòng (Line coding) Giới thiệu Mạng quang thụ động PONs - Passive Optical Networks Các thành phần hệ thông tin quang Slide 17 Slide 18 Cấu trúc điều chế MZM Thiết bị phát (Mach(Mach-Zehnder Modulator) ™ Chức năng: Chuyển tín hiệu điện thành tín hiệu quang ™ phương pháp điều chế ngoài: ) Optical source: Thường lasers ) Channel coupler: Thành phần vi thấu kính ) Hiệu ứng Franz-Keldysh ) Bộ Mach-Zehnder (MZM - Mach-Zehnder ™ Có phương pháp điều chế: Modulator) ) Điều chế trực tiếp DM (Direct Modulation) ) Điều chế ngoài: sử dụng tốc độ cao, 10Gb/s ™ Nguyên tắc hoạt động MZM: ) Sử dụng tín hiệu điện làm lệch pha tín hiệu quang ) Pha tín hiệu quang ngỏ phụ thuộc vào điện áp phân cực nhánh Cấu trúc MZM Nguồn: G P.Agrawal, “Fiber Optics Communication Systems”, Third Edition, 2002 ) Ngõ MZM giao thoa nhánh Sơ đồ khối thiết bị phát - điều chế Slide 19 Slide 20 Phân cực cho MZM: Phương pháp Phân cực cho MZM: Phân cực đôi e jπ U1 Vπ Hình 1: MZM phân cực đơi ™ Ngõ MZM: E Out ™ MZM phân cực đơn Nguồn: L.N Binh, T.L Huynh and H.S Tiong, “DPSK RZ Modulation Formats Generated V V jπ in jπ in ⎤ E E E ⎡ From Dual Drive Electro-photonic Modulators”, = in + in e Vπ = in ⎢1 + e Vπ ⎥ 2006, Technical Reports, Monash University 2 ⎣ ⎦ Trong đó, Ein cường độ ánh sáng ngõ vào MZM, ) EOut cường độ ánh sáng ngõ ) Vπ điện phân cực để pha nhánh tương ứng dịch 180o ) Vin điện phân cực cho MZM ) nửa công suất vào, chia cho nhánh E Out Hình 2: MZM phân cực đơi U U jπ ⎤ E ⎡ jπ = in ⎢e Vπ + e Vπ ⎥; U = − U 2 ⎣ ⎦ Hình 3: Bộ điều chế pha Slide 21 Thiết bị thu Nguồn Hình 1: Werner Rosenkranz - Optical Communications - chapter page 8.17 Hình 2, 3: Uri Cummings - Linearized And High Frequency Electrooptic Modulators - Thesis - page 12 Slide 22 Sơ đồ nguyên tắc thiết bị thu ™ Chức năng: chuyển đổi lượng tín hiệu quang thu thành tín hiệu điện; gồm thành phần: Chuyể Chuyển dòng điệ điện thu đượ từ từ photodiode thành tín hiệ hiệu nhị nhị phân vi thấ thấu kí kính dù dùng hộ hội tụ lượ lượng quang thu đượ vào photodiode Sơ đồ khối thiết bị thu Photodetector: photodiode dùng để chuyển lượng quang thành dòng điện Dòng ngỏ ra: I P = ℜ.Pin Trong đó, ℜ gọi đáp ứng (Responsivity) photodiode, giá trị khoảng 0.5 đến 0.8 (A/W) Pin công suất quang chiếu vào photodiode Slide 23 Nguồn: http://www.imagineeringezine.com/ttaoc/r-circuits.html#4a Slide 24 Xác định BER - Bit Error Rate Đánh giá chất lượng thu thông số đánh giá chất lượng thu: ™ BER (Bit Rate Error): Tỉ lệ bit lỗi, thường phải nhỏ 10-9 ™ Độ nhạy thu (Receiver sensitivity): Receiver sensitivity = BER theo công suất trung bình ngỏ vào thu (everage received Power) (dBm) Slide 25 Xác định BER - Bit Error Rate Slide 26 Nguồn: Chi Wi Chow - Lecture9 - National Chiao Tung University Tính BER - Gaussian noise Tính BER theo hàm phân bố xác suất Gaussian (Gaussian probability distribution function) σ= ( n ∑ xi − x n − i =1 x= n ∑ xi n i =1 Q= I1 − I0 σ1 + σ0 BER = Nguồn: Chi Wai Chow - Lecture9 - National Chiao Tung University Slide 27 erfc: Complementary error function ) ⎛ Q ⎞ erfc⎜ ⎟ ⎝ 2⎠ Tham khảo: Govind P.Agrawal, “Fiber Optics Communication Systems”, Third Edition, 2002 – chapter - page 164 Slide 28 Thông số kỹ thuật số thu thực tế Nguồn: http://www.chipsat.com/products/receivers/datasheet.php Slide 29 Thông số kỹ thuật số thu thực tế Nguồn: http://www.chipsat.com/products/narrowband/datasheet.php Slide 30 Các đặc tính truyền dẫn sợi quang Kênh thông tin ™ Là sợi quang silica, nhiệm vụ vận chuyển tín hiệu quang từ nơi phát đến nơi thu ™ Có thể bao gồm ghép/ chia công suất, khuếch đại lặp (Repeater) ) Suy hao (Fiber losses) ) Tán sắc (Dispersion) ) Các ảnh hưởng phi tuyến khác Cấu trúc Repeater Slide 31 Slide 32 Suy hao (fiber losses) Tán sắc (Dispersion) ) Các bước sóng khác lan truyền môi trường tốc độ khác ) Gây tượng dãn xung, giao thoa ký tự liền kề ™ Công suất lan truyền sợi quang giảm dần theo qui luật hàm mũ ™ Nguyên nhân: hấp thu chất liệu bên sợi quang, suy hao tán xạ, uốn cong, chỗ hàn nối, … ™ Độ suy hao khoảng 0,2dB/km; tức 15km cơng suất suy hao 1/2 Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang Slide 33 Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang Slide 34 Các nguyên nhân gây tán sắc Tán sắc (Dispersion) Độ tán sắc định nghĩa: Độ trải xung thực tế thường có đơn vị ps/ km, (ps/nm.km) để mức độ tán sắc chất liệu km chiều dài sợi quang ứng với độ rộng phổ 1nm Tán sắc thể - Chromatic Dispersion Ví dụ: sợi SMF 28 có độ tán sắc 1550nm 17 ps/nm.km Tán sắc phân cực mode - Polarization Mode Dispersion Nguồn ảnh: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang Slide 35 Tán sắc chất liệu - Material Dispersion; Tán sắc dẫn ống - Waveguide Dispersion Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang Slide 36 Tán sắc Mode Tán sắc thể (Chromatic dispersion) Nguyên nhân nguồn sáng phân tán thành nhiều tia sáng (mode) truyền sợi quang với quãng đường khác nhau, nên thời gian truyền khác Nguyên nhân: Do tín hiệu quang truyền khơng phải đơn sắc Được phân làm loại: ) Tán sắc chất liệu (Material dispersion) ) Tán sắc ống dẫn (Waveguide dispersion) → Có thể điều chỉnh chế tạo Các tia sáng phản xạ mặt sợi quang Nguồn ảnh: Govind P.Agrawal, “Fiber Optics Communication Systems”, Third Edition, 2002 Các Mode truyền Nguồn ảnh: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang Slide 37 Tán sắc chất liệu Slide 38 Kết hợp Material dispersion & Waveguide dispersion Có thể điều chỉnh Waveguide dispersion để di chuyển điểm Zero dispersion đến vị trí bất kỳ! Các bước sóng khác truyền với vận tốc khác Nguồn ảnh: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang Nguồn ảnh: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang Slide 39 Nguồn ảnh: Govind P.Agrawal, “Fiber Optics Communication Systems”, Third Edition, 2002 Slide 40 Tán sắc Mode phân cực Tóm tắt ảnh hưởng tán sắc Trong sợi đơn mode, tín hiệu truyền thường phân cực theo hướng trực giao Sự khơng hồn hoả sợi quang làm cho vận tốc truyền hướng phân cực khác ) Kết xung quang ngõ bị trải rộng Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang Slide 41 Các ảnh hưởng phi tuyến Slide 42 Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang NỘI DUNG ) Tán xạ Raman, tán xạ Brillouin; tượng tự điều pha SPM (self-phase modulation), biến điệu chéo pha XPM (crossphase modulation); tượng trộn bước sóng FWM (four wave mixing), … Giới thiệu Tổng quan ) Tuỳ ứng dụng mà tượng phi tuyến sợi quang tác động tích cực Các kỹ thuật điều chế quang tiên tiến (Advanced Modulation Formats) ) Các ảnh hưởng phi tuyến gắn liền với công suất phát Mã đường truyền, hay mã dòng (Line coding) ) Có thể bỏ qua hệ thống có cơng suất phát vừa phải (vài mW) tốc độ thấp (dưới 2.5Gb/s) Slide 43 Cấu trúc hệ thông tin quang Phân loại sợi quang Giới thiệu Mạng quang thụ động PONs - Passive Optical Networks Slide 44 Phân loại sợi quang Các đặc điểm Sợi quang phân làm loại: Đa mode (Multi Mode) đơn mode (Single Mode) ™ Step-index Fibers ứng dụng đầu tiên, có đặc điểm bị ảnh hưởng MultiMode dispersion; ™ Graded-index Fibers khắc phục nhược điểm Step-index Fibers → cho phép truyền xa tốc độ cao hơn; Step-Index Fibers MultiMode Fibers ™ Các sợi Multi Mode nói chung có độ suy hao lớn; Graded-Index Fibers ™ Các sợi Single Mode Fibers đời sau, khắc phục nhược điểm sợi Multi Mode: MultiMode Dispersion, độ suy hao SingleMode Fibers - SMF ™ Hiện nay, suy hao SMFs trung bình khoảng 0.2dB/km Slide 45 Nguồn ảnh: www.fiber-optics.info Kích thước sợi quang Slide 46 Nguồn ảnh: www.fiber-optics.info loại sợi đơn mode (SMFs) ) NDSF (Non-Dispersion Shift Fiber) ) DSF (Dispersion Shift Fiber) ) NZ DSF (Non Zero Dispersion Shift Fiber) Nguồn ảnh: Web ProForum Tutorials - www.iec.org Slide 47 Slide 48 NDSF (Non-Dispersion Shift Fiber) Ra đời trước tiên Triển khai rộng rãi Sử dụng cho vùng 1310nm Điểm không tán xạ (zero dispersion) ứng với bước sóng 1310nm Tán xạ cao vùng 1550nm DSF (Dispersion Shift Fiber) DSF: Điểm không tán xạ (zero dispersion) dời đến bước sóng 1550nm Sử dụng cho hệ thống thơng tin vùng 1550nm Đồ thị tán xạ NDSF Nguồn: Web ProForum Tutorials - www.iec.org Đồ thị tán xạ DSF Slide 49 NZ-DSF (Non Zero-Dispersion Shift Fiber) Nguồn: Web ProForum Tutorials - www.iec.org Slide 50 Một số sợi SMFs thực tế Corning Ra đời để khắc phục nhược điểm DSF (chỉ sử dụng tốt bước sóng 1550nm) ) Corning SMF 28 SMF 28e Sử dụng cho hệ thống DWDM ) Corning MetroCor (Dense Wavelength Division Multiplexing), ) Corning LEAF nhiều bước sóng sợi quang Hoạt động theo nguyên tắc bù tán xạ ) Cứ đoạn toán xạ dương theo sau đoạn tán xạ âm Sợi NZ DSF luân phiên 20km (+D) (-D) Nguồn: www.fiber-optics.info Slide 51 Slide 52 Corning SMF 28 SMF 28e Corning MetroCor ) Đây chuẩn sử dụng rộng rãi hệ thống điện thoại, truyền hình, cáp ngầm biển nhiều ứng dụng khác; ) Thích hợp để truyền tốc độ cao khu vực đô thị khoảng cách tầm trung; ) Chỉ khác điểm suy hao 1440nm ) Suy hao vào khoảng 0.2dB/km; ) MetroCor chế tạo với độ tán sắc âm; ) Độ tán sắc từ -10 đến -1 (ps/nm.km) ứng với dải tần từ 1530 đến 1605 nm, tính theo cơng thức: Suy hao theo bước sóng SMF 28 (trái) SMF 28e (phải) Nguồn: Corning - Product information Corning Leaf Slide 54 Các loại cáp quang sử dụng VN ) LEAF (Large Effective Area Fiber) có vùng hiệu dụng lớn → giảm ảnh hưởng phi tuyến, dễ ghép nối với SMF 28 chuẩn ) Dùng cho hệ thống DWDM tốc độ cao khoảng cách xa ) Độ tán sắc: từ đến ps/nm.km ứng với khoảng 1530 đến 1565nm; từ 4.5 đến 11.2 ps/nm.km ứng với dải từ 1565 đến 1625nm Nguồn: Corning - Product information Nguồn: Corning - Product information Slide 53 Slide 55 Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang Slide 56 Các quang phi kim loại 16 sợi - Focal Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang Slide 57 Đặc tính kỹ thuật Cáp Focal Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang Các quang phi kim loại 24 sợi - Focal Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang Slide 58 Đặc tính kỹ thuật sợi đơn mode Focal Slide 59 Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang Slide 60 Cáp quang kim loại 24 sợi - Siemens Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang Slide 61 Cáp quang kim loại sợi - Pirelli Đặc tính kỹ thuật cáp Siemens Slide 62 Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang NỘI DUNG Giới thiệu Tổng quan Cấu trúc hệ thông tin quang Phân loại sợi quang Các kỹ thuật điều chế quang tiên tiến (Advanced Modulation Formats) Mã đường truyền, hay mã dòng (Line coding) Giới thiệu Mạng quang thụ động PONs - Passive Optical Networks Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang Slide 63 Slide 64 Các kỹ thuật điều chế quang tiên tiến Sơ lược mã đường truyền (line coding) (Advanced Modulation Formats) Tóm tắt kỹ thuật điều chế quang Thường sử dụng: NRZ-OOK (NonReturn to Zero On Off Keying), RZ-OOK (Return to Zero OOK), CSRZ (Carrier Suppressed Return to Zero), DPSK (Differential Phase Shift Keying), DQPSK (Differential Quadrature PSK) Nguồn: Peter J Winzer - Rene-Jean Essiambre, “Advanced Optical Modulation Formats” Slide 65 Sơ lược mã đường truyền (line coding) Điều chế biên độ - Intensity Modulation NRZ-OOK & RZ-OOK ™ RZ-OOK chuyển mức từ cao xuống thấp bit → Băng thơng tín hiệu tăng đơi ™ Được lựa chọn tuỳ mục đích sử dụng: ) ) ) ) Slide 66 Nguồn: VNPT Giảm nhiễu Tăng hiệu suất Khả phục hồi xung clock thu ™ NRZ-OOK bị ảnh hưởng nhiễu liên ký tự ISI, làm giảm BER ™ RZ OOK tăng độ nhạy thu ™ loại line coding thường gặp: NRZ (Non Return to Zero), RZ (Return to Zero) AMI (Alternate Mark Inversion) Hiện tượng ISI - InterSymbol Interference Phổ NRZ & RZ tốc độ bit Slide 67 Nguồn: Peter J Winzer - Rene-Jean Essiambre, “Advanced Optical Modulation Formats” Nguồn: L.N Binh, A Chua and G Alagaratnam, “Monash Optical Communication System Simulator for Optically Amplified DWDM Advanced Modulation Formats” Slide 68 Cách tạo CSRZ-OOK CSRZ-OOK (Carrier suppressed Return to Zero OOK) E Out = Do RZ NRZ có nhược điểm: ) Chứa thành phần DC → lượng tập trung nhiều vào sóng mang → Hiệu suất ) RZ có nhiều ưu điểm so với NRZ có phổ tăng gấp đôi U U jπ ⎤ E in ⎡ jπ Vπ1 + e Vπ ⎥ ; U = − U ⎢e ⎣ ⎦ Các xung quang luân phiên đảo pha Phổ NRZ & RZ tốc độ bit Nguồn: Peter J Winzer - Rene-Jean Essiambre, “Advanced Optical Modulation Formats” CSRZ khắc phục: ™ Loại bỏ thành phần DC → Carrier suppressed ™ Giảm băng thông tín hiệu Phổ CSRZ Nguyên tắc tạo CSRZ OOK Slide 69 Nguồn: Peter J Winzer - Rene-Jean Essiambre, “Advanced Optical Modulation Formats” Slide 70 Thiết bị thu OOK Đánh giá CSRZ-OOK ™ Trong CSRZ, xung quang luân phiên đảo pha: ) Cường độ quang trung bình → carrier suppressed ) Băng thơng tín hiệu CSRZ giảm phân nửa ⎛⎜ ± R ⎞⎟ ⎝ 2⎠ ™ Có thể nói CSRZ cải tiến RZ: có ưu điểm RZ có băng thơng tín hiệu tương đương NRZ Slide 71 Nguồn: http://www.imagineeringezine.com/ttaoc/r-circuits.html#4a Slide 72 Điều chế pha - Phase Modulation Ưu điểm điều chế pha Các kiểu điều chế PSK có ưu điểm sau (so với OOK): ) BPSK - Binary Phase Shift Keying ™ Ở BER (Bit Error Rate) OSNR (Optical Signal to Noise Ratio) thấp 3dB (1); ) DPSK - Differential PSK ) QPSK - Quadrature Phase Shift Keying ™ Ít bị ảnh hưởng nhiễu phi tuyến SPM (self phase modulation) XPM (cross phase modulaion); ) DQPSK - Differential QPSK ™ Có thể tăng hiệu sử dụng phổ cách tăng số pha điều chế Slide 73 (1) Advanced Optical Modulation Formats - Page 17- Table DPSK - Differential Phase Shift Keying BPSK - Binary Phase Shift Keying ™ Là dạng đơn giản PM ™ Pha truyền π tuỳ theo liệu nhị phân vào ™ Biên độ sóng mang khơng thay đổi ™ Hạn chế: Nơi thu phải biết thông tin pha đầu sóng mang → BPSK vi phân, hay DPSK ™ Mã hố liệu vào thay phải gởi thơng tin pha gốc sóng mang nơi thu; Q Slide 74 I Đồ thị điểm BPSK (Constellation diagram) Nguồn: en.wikipedia.org org Slide 75 ™ Nguyên tắc: dịch pha sóng mang bit liền kề ™ Góc dịch pha hay π tuỳ theo liệu nhị phân vào hay ⇒ Pha sóng mang DPSK phụ thuộc vào bit bit trước Slide 76 Nguyên tắc điều chế DPSK Nguyên tắc thu DPSK ™ Chính điều chế BPSK có thêm phận tiền mã hoá (Precoder) hay mã hoá vi phân (Differential Encoder) phía trước ™ Từ sơ đồ điều chế: ™ Tại thu, cần so sánh pha bit liền kề để định bit thu bit hay ™ Bộ giao thoa trì hỗn MZDI (Mach Zehnder Delay Interferometer) chuyển sai lệch pha bít liền kề IM (Intensity Modulation) e =e ⊕b k k −1 k ™ Balanced Receiver sử dụng để tăng độ lên 3dB Sơ đồ nguyên tắc điều chế DPSK Nguồn: en.wikipedia.org org DPSK Balanced Receiver Slide 77 QPSK - Quadrature Phase Shift Keying Nguồn: Werner Rosenkranz, “Optical Communications”, chapter Slide 78 DQPSK - Differential Quadrature Phase Shift Keying ™ Khơng truyền góc pha cố định ứng với dibits QPSK ™ Với góc pha, QPSK mã hoá lần bits (thứ tự IQ) → symbol ™ Dựa dibits chuỗi liệu vào, dịch pha symbol so với symbol trước ) Cùng băng thơng, QPSK tăng tốc độ (data rate) gấp đôi so với BPSK; ) Cùng tốc độ QPSK cần nửa băng thơng so với BPSK ™ Hạn chế: Nơi thu phải biết thông tin pha ban đầu sóng mang góc → DQPSK Đồ thị điểm QPSK (Constellation diagram) Nguồn: en.wikipedia.org org Slide 79 Slide 80 Line coding điều chế pha Sơ đồ điều chế DQPSK ™ Bộ precoder hàm bits: bits nhị phân vào aIaQ symbol bits trạng thái pha I0Q0 symbol trước (2 bits ngỏ trước precoder) ™ Tuỳ cấu trúc khối điều chế QPSK mà precoder thiết kế khác didi-bits I0 I Precoder (Differential Encoder) aIaQ Q QPSK Modulator Phân biệt: NRZ-DPSK RZ-DPSK, NRZ-DQPSK RZ-DQPSK → liên tục tín hiệu quang sau điều chế: dạng liên tục, dạng xung DQPSK Q0 Sơ đồ khối điều chế DQPSK Slide 81 NRZ-DQPSK & RZ-DQPSK Phương pháp tạo RZ-DQPSK ™ Băng thông: NRZ DQPSK chiếm ưu (trong điều kiện) ™ Đối với pháp trực tiếp (a), lasers phân cực cố định để phát quang liên tục ™ Sự chuyển pha nhanh symbols liền kề NRZ DQPSK tạo nên ISI ™ RZ-DQPSK → tăng độ nhạy thu (Receiver sensitivity) Phổ NRZ & RZ tốc độ bit Nguồn: Peter J Winzer - Rene-Jean Essiambre, “Advanced Optical Modulation Formats” Slide 82 Hiện tượng ISI - InterSymbol Interference Nguồn: L.N Binh, A Chua and G Alagaratnam, “Monash Optical Communication System Simulator for Optically Amplified DWDM Advanced Modulation Formats” Slide 83 ™ Đối với phương pháp gián tiếp (b), NRZ-DQPSK tạo trước đưa đến khắc xung để tạo RZ-DQPSK (a) Tạo RZ DQPSK trực tiếp dùng phận khắc xung (b) Tạo RZ DQPSK gián tiếp từ NRZ-DQPSK Slide 84 Xung RZ-DQPSK thực tế Giải điều chế DQPSK ™ Bộ thu DQPSK so pha symbols liền kề để chuyển điều chế pha sang điều chế cường độ (IM - intensity modulation) thực tách sóng giống tách sóng OOK (On/Off Keying) Thực tế sử dụng xung Gaussian ™ Nửa tách sóng cho kênh I, nửa tách sóng cho kênh Q DQPSK Balanced Receiver Slide 85 Nguồn: Werner Rosenkranz, “Optical Communications”, chapter Slide 86 Mạng quang thụ động PONs NỘI DUNG PONs: Passive Optical Networks Giới thiệu Tổng quan ™ Dạng: ng Point to Multipoint Cấu trúc hệ thông tin quang ™ Splitters: Splitters không cấp nguồn Phân loại sợi quang ™ Mục tiêu: tiêu Fiber to the Home Các kỹ thuật điều chế quang tiên tiến (Advanced Modulation Formats) ™ Ưu: Ưu giảm số lượng sợi quang triển khai so với Point to Point Mã đường truyền, hay mã dòng (Line coding) Giới thiệu Mạng quang thụ động PONs Passive Optical Networks Cấu trúc PONs - Nguồn http://www.iec.org OLT: Optical Line Terminal ONU: Optical Network Unit ONT: Optical Network Terminal Slide 87 Slide 88 Phân loại PONs TDM PONs ) TDM-PONs: Time Division Multiplexing PONs ) WDM-PONs: Wavelength Division Multiplexing ) TDM-WDM PONs Slide 89 TDM PONs Nguồn: http://www.iec.org/online/tutorials/epon/ Slide 90 WDM PONs ONUs truyền ứng với khe thời gian Nguồn: http://www.iec.org/online/tutorials/epon/ Slide 91 Nguồn: C.W.Chow -National Chiao Tung University -Lecture Slide 92 TDM - WDM - PONs Nguồn: C.W.Chow -National Chiao Tung University -Lecture Ứng dụng PONs Slide 93 Nguồn: C.W.Chow -National Chiao Tung University -Lecture Sự phát triển PONs CÁM ƠN! Nguồn: C.W.Chow -National Chiao Tung University -Lecture Slide 95 Slide 94 ... Thông tin quang Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang Slide Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang Slide Các ứng dụng sợi quang Nguồn: Lê Quốc Cường - Bài giảng Cáp sợi quang. .. hệ thông tin hữu hướng truyền kênh truyền sợi quang, Cấu trúc hệ thông tin quang ) Hệ vô hướng lan truyền tia sáng không gian Phân loại sợi quang ™ Hầu hết ứng dụng mặt sử dụng sợi quang Các... Slide 43 Cấu trúc hệ thông tin quang Phân loại sợi quang Giới thiệu Mạng quang thụ động PONs - Passive Optical Networks Slide 44 Phân loại sợi quang Các đặc điểm Sợi quang phân làm loại: Đa mode