Nghiên cứu kỹ thuật truyền ngược trong miền quang tt

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG - LÊ NGỌC TÂN NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT TRUYỀN NGƢỢC TRONG MIỀN QUANG Chun ngành: KỸ THUẬT VIỄN THƠNG Mã số: 08.52.02.08 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ (Theo định hƣớng ứng dụng) HÀ NỘI – 2018 Luận văn hoàn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG Luận văn hồn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG Người hướng dẫn khoa học: TS HỒNG TRỌNG MINH Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN ĐỨC NHÂN Phản biện 1: ………………………………………………… ……………………………………………………………… Phản biện 2: ………………………………………………… Phản biện 1: ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… Phản biện 2: …………………………………………………………… Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thông Vào lúc: ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: Luận văn bảoHọc vệ trước Hội đồng thạc sĩ Học viện - Thư viện viện Cơng nghệchấm Bưu luận chínhvăn Viễn thơng Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Vào lúc: ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng PHẦN MỞ ĐẦU Trong xã hội ngày phát triển nhu cầu người trao đổi thông tin ngày lớn, từ dẫn đến đòi hỏi mạng lưới viễn thơng phải có tốc độ cao, dung lượng lớn Trong hệ thống truyền dẫn điện bắt đầu đạt giới hạn tốc độ (hàng chục Gb/s) nhu cầu mạng lưới viễn thơng lên đến hàng Tb/s chí Để đáp ứng nhu cầu băng thông ngày tăng, hệ thống truyền tải quang đường trục hướng tới hoạt động khoảng cách lớn tốc độ ngày cao Do tín hiệu quang hệ thống gặp phải yếu tố ảnh hưởng đường truyền dẫn sợi quang bao gồm nhiễu, tán sắc hiệu ứng phi tuyến Để khắc phục suy giảm hiệu đường truyền dẫn sợi quang có nhiều biện pháp thực Các bù tán sắc đặt dọc đường truyền dẫn quang bù méo tán sắc gây lại không bù hiệu ứng phi tuyến gặp phải Thêm biện pháp thường chỉ sử dụng để hoạt động tốc độ xác định, hệ thống nâng cấp tốc độ cao đòi hỏi phải thiết kế lại đường truyền làm tăng chi phí Bởi với định dạng điều chế mới, kỹ thuật xứ lý số miền quang quan tâm nghiên cứu năm gần để bù méo cho tín hiệu quang Trong kỹ thuật xử lý tín hiệu số, kỹ thuật truyền ngược phương pháp xứ lý cho thấy khả bù đồng thời hai ảnh hưởng tán sắc hiệu ứng phi tuyến, nhiên việc áp dụng thường thực offline gặp phải giới hạn tốc độ chip xử lý Hơn kỹ thuật bị hạn chế xử lý tín hiệu ghép kênh nhiều bước sóng WDM hệ thống Vài năm trở lại phát triển nhanh xử lý tốc độ cao nên kỹ thuật truyền ngược có nhiều quan tâm việc tìm kiếm giải thuật xử lý hiệu Xét từ nhu cầu bù méo gây đường truyền dẫn quang phù hợp cho tín hiệu đa kênh bước sóng, học viên lựa chọn đề tài “Nghiên cứu kỹ thuật truyền ngƣợc miền quang” để thực luận văn tốt nghiệp nhằm mục đích cải thiện hệ thống truyền tải quang tốc độ cao Tổng quan vấn đề nghiên cứu Khi tốc độ dung lượng mạng truyền tải quang ngày tăng để đáp ứng nhu cầu băng thơng khách hàng yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng đường truyền tán sắc hiệu ứng phi tuyến trở nên nghiêm trọng Do việc tìm kiếm giải pháp kỹ thuật để bù méo cải thiện chất lượng truyền dẫn quan tâm từ lâu Một kỹ thuật quan tâm nghiên cứu gần kỹ thuật truyền ngược tín hiệu mơ hình hóa thực truyền ngược để đảo ngược lại yếu tố ảnh hưởng trước giải điều chế tín hiệu Kỹ thuật truyền ngược thực miền số DSP tốc độ cao thực hồn tồn miền quang [1-6] Trong vài năm gần đây, kỹ thuật truyền ngược miền quang nhà nghiên cứu giới quan tâm cho phép bù méo đồng thời tín hiệu WDM [4-6] Các nghiên cứu tập trung vào kỹ thuật thực cấu hình truyền ngược miền quang nhằm cải thiện hiệu đường truyền dẫn sợi quang Một số cơng trình nghiên cứu xác định tối ưu tham số cho cấu hình truyền ngược [4] Tại Việt Nam nghiên cứu kỹ thuật truyền ngược miền quang mẻ chưa có nghiên cứu cụ thể vấn đề Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu đề tài nghiên cứu kỹ thuật truyền ngược miền quang từ đánh giá khả bù méo để cải thiển hiệu hệ thống truyền dẫn quang Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Kỹ thuật xử lý tín hiệu miền quang để bù méo - Phạm vi nghiên cứu: Luận văn tập trung vào hệ thống truyền dẫn quang tốc độ cao đường dài Phƣơng pháp nghiên cứu Để thực mục đích đặt luận văn nghiên cứu thông qua nghiên cứu tài liệu lý thuyết hệ thống truyền dẫn quang kỹ thuật truyền ngược miền quang Sau xây dựng mơ hình khảo sát đánh giá khả áp dụng kỹ thuật qua tính tốn mơ phần mềm Bố cục luận văn gồm chƣơng Chương 1: Tổng quan hệ thống truyền dẫn quang Chương 2: Các kỹ thuật truyền ngược miền quang Chương 3: Khảo sát kỹ thuật truyền ngược miền quang Kết luận khuyến nghị CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN QUANG 1.1 Giới thiệu chung Hệ thống truyền dẫn quang gồm lõi hình trụ làm vật liệu thủy tinh có số chiết suất n1 lớn bao quanh lõi vỏ phản xạ hình ống đồng tâm với lõi có chiết suất n2 > n1 Trong phần này, chủ yếu khái quát kỹ thuật cơng nghệ hệ thống thơng tin quang bao gồm hệ thống ghép kênh quang phân chia theo bước sóng, định dạng điều chế quang số yếu tố ảnh hưởng đến tín hiệu quang 1.2 Hệ thống ghép kênh phân chia theo bƣớc sóng 1.2.1 Nguyên lý Hệ thống ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM) nhằm tăng dung lượng truyền dẫn Hệ thống WDM dựa sở tiềm băng tần sợi quang để mangđi nhiều bước sóng ánh sáng khác nhau, điều thiết yếu việc truyền đồng thờinhiềubước sóng lúc khơng gây nhiễu lẫn Mỗi bước sóng đại diện cho kênh quang sợi quang Công nghệ WDM phát triển theo xu hướng mà riêng rẽ bước sóng kênh phần nhỏ nm hay 10-9m, điều dẫn đến hệ thống ghép kênh theo bước sóng mật độ cao (DWDM) Các thành phần thiết bị trước có khả xử lý từ đến 16 kênh, kênh hỗ trợ luồng liệu đồng tốc độ 2,5 Gbit/s cho tín hiệu mạng quang phân cấp số đồng (SDH/SONET) Các nhà cung cấp DWDM sớm phát triển thiết bị nhằm hỗ trợ cho việc truyền nhiều kênh quang Các hệ thống với hàng trăm kênh sẵn sàng đưa vào sử dụng, cung cấp tốc độ liệu kết hợp hàng trăm Gbit/s tốc độ Tbit/s truyền sợi đơn 1.2.2 Phương pháp truyền dẫn - Phương pháp ghép bước sóng theo hướng kết hợp bước sóng khác vào sợi đầu thực tách chúng để chuyển tới tách sóng quang đầu - Phương pháp ghép bước sóng theo hai hướng phát thông tin theo hướng theo bước sóng 1 đồng thời phát thơng tin theo hướng ngược lại bước sóng 2 1.3 Các định dạng điều chế quang tiên tiến 1.3.1 Điều chế PSK 1.3.2 Điều chế BPSK 1.3.3 Điều chế QPSK 1.3.4 Điều chế PSK bậc cao 1.3.5 Điều chế tín hiệu DP-QPSK 1.4 Các yếu tố ảnh hƣởng lên hệ thống truyền dẫn quang sợi 1.4.1 Suy hao 1.4.2 Tán sắc săc thể 1.4.3 Tán sắc mode phân cực (PMD) 1.4.4 Nhiễu phát xạ tự phát khuếch đại 1.4.5 Méo phi tuyến 1.4.5.a Tự điều chế pha 1.4.5.b Điều chế pha chéo 1.4.5.c Hiệu ứng trộn bốn sóng 1.5 Kết luận chƣơng Ghép kênh quang phân chia theo bước sóng giải pháp hiệu việc tăng dung lượng truyền dẫn Kỹ thuật biện pháp khả thi triển khai mạng thuê bao quang mạng nội hạt Việc sử dụng ghép kênh quang theo bước sóng mạng đường trục cho phép rẽ nhánh tuyến khai thác điểm khó khăn mặt cấp nguồn ghép bước sóng khơng cần đến nguồn điện, nâng cấp dung lượng tuyến khai thác thiết kế Nhưng kỹ thuật có hạn chế cần khắc phục như: suy hao, xuyên kênh, hiệu ứng phi tuyến tán sắc 5 CHƢƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT TRUYỀN NGƢỢC TRONG MIỀN QUANG 2.1 Mơ hình truyền ngƣợc 2.1.1 Đặt vấn đề Nhu cầu sử dụng băng thông cao thập kỉ vừa qua phát triển Internet thúc đẩy nhiều công nghệ đời để áp dụng đáp ứng yêu cầu đòi hỏi mạng truyền tải tương lai Trong đó, sợi quang ln mơi trường truyền tải then chốt mạng cửa sổ truyền dẫn vô lớn với suy hao nhỏ Những giải pháp xu hướng cơng nghệ để tăng dung lượng hệ thống truyền tải quang sợi cho thấy hình bao gồm: tăng số lượng kênh bước sóng sử dụng thơng qua cơng nghệ WDM, tăng tốc độ hiệu suất sử dụng phổ tần kênh bước sóng kỹ thuật điều chế QPSK, QAM OFDM Tuy nhiên việc tăng dung lượng khoảng cách truyền dẫn làm tăng thách thức việc xử lý ảnh hưởng truyền dẫn đường truyền dẫn quang 2.1.2 Mơ hình truyền xung sợi quang Các hệ thống truyền tải quang sử dụng sợi đơn mode Do q trình biến đổi xung tín hiệu lan truyền sợi quang đơn mode mơ tả đầy đủ phương trình Schưdinger phi tuyến (NLSE - Nonlinear Schưdinger Equation) [1]:   m M  E  j   2 m 1  m  E  E j  j  E E  E E  TR E E  z m! t 0 t t m2    TR  f R  th (t )dt R  Trong E(z,t) biên độ tín hiệu trường quang; z cự lylan truyền; α hệ số suy hao sợi; βm hệ số tán sắc bậc m; γ hệ số phi tuyến sợi; ω tần số sóng mang quang; fR hệ số mơ tả hiệu ứng Raman; hR(t) hàm đáp ứng Raman 2.1.3 Mơ hình truyền ngược Như mơ tả phần trên, tín hiệu lan truyền sợi quang tuân theo phương trình Schrưdinger phi tuyến (NLSE), q trình gọi trình lan truyền thuận (Forward Propagation) Phương trình Schrưdinger phi tuyến viết gọn lại sau: E ( z, t )  ( N  D) E ( z , t ) z (2.5) Trong đó, D tốn tử tuyến tính, đặc trưng cho tượng tán sắc suy hao; N toán tử phi tuyến, đặc trưng cho hiệu ứng phi tuyến lan truyền Nếu bỏ qua thành phần tán sắc bậc cao tán xạ Raman, tốn tử N D viết thành: N  j E ( z, t ) D   j2  2 t (2.6) (2.7) Ngược lại, giả sử trình truyền tín hiệu bị đảo ngược lại tín hiệu bị méo dạng đầu sợi quang trở lại dạng tín hiệu đầu vào sợi quang tức khơng bị méo dạng Đây ý tưởng để bù méo tín hiệu phương pháp truyền ngược (Backward Propagation) Có số kỹ thuật để thực truyền ngược bao gồm: - Kỹ thuật truyền ngược miền số (DBP) - Kỹ thuật đảo phổ tuyến (Mid-link OPC) - Kỹ thuật truyền ngược miền quang (OBP) 2.2 Một số kỹ thuật truyền ngƣợc để bù méo 2.2.1 Phương pháp truyền ngược miền số Như thảo luận trên, hai ảnh hưởng sợi quang suy giảm tuyến tính bao gồm tán sắc sắc thể (CD) tán sắc mode phân cực (PMD), suy giảm phi tuyến bao gồm SPM, XPM, FWM, Những ảnh hưởng bù riêng biệt Tuy nhiên, DBP đề xuất kỹ thuật phổ quát để bù đắp suy giảm tuyến tính phi tuyến sợi quang [30] DBP hoạt động dựa tín hiệu nhận từ thu coherent cách gửi chúng vào sợi ảo với tham số dấu trái ngược với tham số sợi truyền Các tín hiệu truyền giải NLSE nghịch đảo DBP cho phép công suất phát cao khoảng cách đạt xa hệ thống WDM Trong trường hợp khơng có tiếng ồn, suy tuyến tính phi tuyến xác định bù đắp đầy đủ với độ xác phù hợp có đủ bước khoảng xơ, nhược điểm độ phức tạp cao yêu cầu bước xử lý lớn Bên cạnh đó, khó áp dụng DBP có diện PMD 2.2.2 Phương pháp Fourier tách bước Để thực q trình truyền ngược tín hiệu ta cần giải thuật để giải phương trình (2.8) Do hai phương trình Schrodinger thuận ngược khác dấu tham số sợi quang, nên ta hoàn toàn dùng chung giải thuật để giải chúng Phương pháp đơn giản phổ biến naycho phép giải vấn đề này, phương pháp Fourier chia bước (SSFM - Split Step Fourier Method)[1] 2.2.3 Phương pháp đảo phổ tuyến Một phương pháp khác bù lại méo dạng dựa liên hợp pha quang (OPC), thành phần then chốt truyền ngược quang Kỹ thuật OPC thu hút nhiều ý nghiên cứu Phương pháp phổ biến để thực OPC sử dụng hiệu ứng trộn bốn sóng (FWM) để tạo tín hiệu liên hợp pha môi trường phi tuyến 2.2.4 Phương pháp truyền ngược quang Vì hệ thống truyền dẫn đường dài, điểm OPC khó xác định, phương pháp truyền ngược quang OBP xem khắc phục nhược điểm 2.3 Kỹ thuật truyền ngƣợc toàn quang OBP 2.3.1 Nguyên lý kỹ thuật OBP OBP áp dụng nguyên tắc làm việc tương tự phương pháp Mid-Link OPC.Cả hai phương pháp sử dụng sợi HDF, HNLF để bù tán sắc hiệu ứng phi tuyến tương ứng Tuy nhiên, khác biệt thay sử dụng OPC để đảo ngược pha tích lũy tín hiệu gây tán sắc hiệu ứng phi tuyến, OBP tận dụng OPC để bù tán sắc hiệu ứng phi tuyến dọc theo tuyến truyền dẫn 2.3.2 Cấu hình hệ thống OBP Tương tự phương pháp Fourier tách bước sử dụng kỹ thuật truyền ngược miền số đề cập phần trước, hiệu bù méo phụ thuộc vào cỡ bước khoảng cách sử dụng Đối với phương pháp OBP, nghiên cứu thường sử dụng cỡ bước tính để bù méo cho chặng Do thường có hai kiểu cấu hình hệ thống OBP hay xem xét: Trường hợp cỡ bước đầy đủ sử dụng Δz = La, khoảng cách khuếch đại liên tiếp Trường hợp cỡ bước nửa sử dụng Δz = La/2, tức cỡ bước truyền lan mô hình truyền ngược tương đương với nửa khoảng cách khuếch đại Trường hợp cấu hình gọi cỡ bước kích thước đầy đủ OBP, HDF, HNLF TX sử dụng để xác định độ dịch pha phi tuyến HDF, HNLF sợi truyền dẫn tương ứng chặng cụ thể OBP chặng truyền truyền dẫn Các độ dài sợi LHDF, LHNLF LTX 2.4 Kết luận chƣơng Chương luận văn trình bày tổng quát kỹ thuật truyền ngược để bù méo hệ thống thông tin quang đường dài Một số kỹ thuật truyền ngược giới thiệu chương Một số giải pháp sử dụng kỹ thuật truyền ngược miền quang OBP OBP sử dụng môi trường phi tuyến với sợi phi tuyến cao sử dụng (HNLF) làm tăng hiệu sử dụng băng thông Bước sóng tán sắc khơng HNLF tương tự DSF khoảng 1550nm Tuy nhiên hệ số phi tuyến ( 15 W-1 km1 ) lớn nhiều so với hệ số phi tuyến DSF ( 15 W-1 km-1).Kết sợi HNLF ngắn khoảng 750m có hiệu suất chuyển đổi tương tự DSF dài 10km 9 CHƢƠNG 3: KHẢO SÁT KỸ THUẬT TRUYỀN NGƢỢC TRONG MIỀN QUANG 3.1 Giới thiệu Trong nội dung chương này, hệ thống truyền dẫn quang sử dụng kỹ thuật truyền ngược miền quang OBP phân tích khảo sát thơng qua mô Hệ thống mô xây dựng dựa phần mềm mô Optisystem 7.0.Định dạng điều chế sử dụng hệ thống DPSK Hệ thống khảo sát sử dụng cách tử Bragg sợi quang (FBG) thay cho sợi tán sắc lớn HDF làm phần tử bù tán sắc sợi HNLF làm phần tử bù phi tuyến nhằm giảm kích thước khối OBP tăng tính linh hoạt cho thành phần FBG cho phép điều chỉnh độ tán sắc để bù gia nhiệt Có hai cấu hình OBP khảo sát phần bao gồm: - Mơ hình 1: Mơ hình hệ thống OBP cỡ bước đầy đủ bước khoảng cách bù với khoảng cách khuếch đại tuyến - Mô hình 2: Mơ hình hệ thống OBP cỡ bước lớn bước khoảng cách bù lần khoảng cách khuếch đại tuyến.Với cỡ bước lớn cho phép giảm số phần tử khối OBP giúp giảm chi phí gọn nhẹ 3.2 Mơ hình khảo sát 3.2.1 Mơ hình hệ thống OBP cỡ bước đầy đủ Mơ hình hệ thống truyền dẫn quang sử dụng điều chế DPSK truyền sợi quang đơn mode chuẩn có chiều dài tuyến 300 km Sau tín hiệu quang bù méo OBP trước vào thu quang Hiệu hệ thống đánh giá qua ước tính tỉ số lỗi bit BER dựa biểu đồ mắt Hình 3.1: Mơ hình hệ thống truyền dẫn quang sử dụng OBP cỡ bƣớc đầy đủ 10 Mơ hình khảo sát bao gồm thành phần sau: - Khối phát quang: sử dụng định dạng điều chế DPSKdo chuỗi bit ngẫu nhiên tốc độ 40 Gb/s mã hóa vi sai trước tạo dạng xung để đưa vào điều biến điện quang Mach-Zehnder (MZM) Một nguồn laser CW làm nguồn phát quang đưa vào với bước sóng thiết lập phù hợp.Sơ đồ cấu hình khối phát quang cho thấy hình 3.2 Hình 3.2: Sơ đồ khối phát quang DPSK - Khối thu: Khối thu thực chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện Tín hiệu quang vào qua lọc quang để giảm bớt nhiễu quang, sau qua giao thoa Mach-Zehnder (MZI) để giải điều chế tín hiệu DPSK với thu cân sử dụng diode thu quang PIN Tín hiệu điện thu được lọc thông thấp để giảm bớt nhiễu đầu Sơ đồ cấu hình khối thu quang cho thấy hình 3.3 Hình 3.3: Sơ đồ khối thu quang DPSK 11 - Tuyến truyền dẫn: Tuyến truyền dẫn có khoảng cách 300 km chi sử dụng sợi đơn mode chuẩn chia thành chặng truyền dẫn, chặng dài 50 km Các khuếch đại EDFA sử dụng để bù suy hao chặng.Sơ đồ cấu hình tuyến truyền dẫn quang thấy hình 3.1 - Khối OBP: Khối bao gồm có thành phần thực liên hợp pha quang (OPC) phần tử FBG để bù phần tán sắc HNLF để bù phần phi tuyến Phần OPC thực thơng qua hiệu ứng FWM sợi HNLF, tín hiệu đầu qua lọc quang để lọc lấy tín hiệu liên hợp pha quang Phần bù mơ hình truyền ngược OBP cỡ bước đầy đủ bao gồm phần tử FBG có độ tán sắc bù cho chặng truyền dẫn phần tử HNLF đặt để bù cho dịch pha phi tuyến Do bù cho chặng truyền dẫn nên bước OBP lặp lần Bộ khuếch đại EDFA suy hao sử dụng để hiệu chỉnh cơng suất vào sợi HNLF Hình 3.4: Sơ đồ khối truyền ngƣợc quang OBP cỡ bƣớc đầy đủ 3.2.2 Mơ hình hệ thống OBP cỡ bước lớn Hệ thống truyền dẫn quang khảo sát sử dụng OBP cỡ bước lớn tương tự hệ thống sử dụng OBP cỡ bước đầy đủ mơ tả hình 3.1 Điểm khác biệt mơ hình cấu hình khối OBP có cỡ bước bù khoảng cách chặng thay cho chặng mô hình OBP cỡ bước đầy đủ.Sơ đồ chi tiết cấu hình khối OBP cỡ bước lớn thấy hình 3.5 12 Hình 3.5: Sơ đồ khối truyền ngƣợc quang OBP cỡ bƣớc lớn 3.3 Tham số hệ thống mô Các tham số thành phần sử dụng cho hệ thống mô cho bảng 3.1 Bảng 1: Tham số hệ thống quang 40 Gbps DPSK Tham số hệ thống Tham số toàn cục Bộ phát quang CW Laser Sợi quang Đơn vị Giá trị Tốc độ bít 40 Gbps Độ dài chuỗi bít 128 Bits Số mẫu/bit 64 Số lượng mẫu 8192 Tần số 193.1 THz Công suất -6  + 11 dBm Độ rộng đường phổ 10 MHz Độ dài chặng 50 Km Hệ số suy hao 0.2 dB/Km Tán sắc 17 ps/nm.km Aeff 80 Chiết suất phi tuyến 2.6e-20 Bộ khuếch Độ lợi G 10 dB đại EDFA NF dB Các tham số thành phần sử dụng khối OBP cho bảng 3.2 13 Bảng 2: Tham số khối OBP Tham số hệ thống Laser bơm CW khối OPC Sợi quang HNLF cho OPC Đơn vị Giá trị Tần số 192.6 THz Công suất 22 dBm Độ rộng đường phổ 10 MHz Độ dài Km Aeff 20 6e-20 SợiFBG Sợi quang HNLF choOBP Tán sắc 0.5 ps/nm/km Hệ số suy hao 0.5 dB/km Tần số 192.1 Độ rộng băng Tán sắc 400 800 Độ dài 250  500 Aeff 20 n2 6e-20 Tán sắc 0.5 ps/nm/km Suy hao 0.5 dB/km THz m 3.4 Kết mơ nhận xét Hình 3.6 cho thấy phổ tín hiệu DPSK 40 Gb/s đầu khối phát quang trước truyền dẫn Hình 3.7 cho thấy phổ tín hiệu sau truyền dẫn qua tuyến sợi quang 300 km mức công suất phát dBm bị tác động nhiễu phi tuyến Hình 3.6: Dạng phổ tín hiệu phát DPSK 40 Gb/s 14 Hình 3.7: Dạng phổ tín hiệu sau truyền dẫn qua tuyến dài 300 km mức công suất phát dBm Tín hiệu sau lấy liên hợp pha quang để thực truyền ngược thơng qua q trình trộn bốn sóng FWM sử dụng sợi HNLF Hình 3.8 cho thấy phổ tín hiệu trước sau truyền qua sợi HNLF phần OPC 15 Hình 3.8: Phổ tín hiệu (a) trƣớc khi, (b) sau truyền qua sợi HNLF OPC  Khảo sát tham số BER  Phụ thuộc vào công suất thu Hiệu hệ thống truyền dẫn hai mơ hình khảo sát đánh giá qua BER phụ thuộc vào công suất thu Mức phát tín hiệu hai mơ hình thiết lập mức dBm Kết khảo sát hai mơ hình cho thấy hình 3.9 so sánh với trường hợp back-to-back (đấu trực tiếp phát với thu không qua tuyến truyền dẫn) Hình 3.9: BER phụ thuộc vào cơng suất thu Hình cho thấy phần phóng to đƣờng cong BER hai mơ hình khảo sát 16 Nhận xét: Từ kết hình 3.9 cho thấy khơng có khác biệt nhiều hiệu hai mô hình Hai mơ hình cho thấy khả bù méo tuyến truyền dẫn.Tuy nhiên, hai đường đường cong BER hai mơ hình cho thấy lỗi BER tức bão hòa khả bù lỗi mức lỗi gần 10-6 Tại mức ngưỡng BER cỡ 10-3 độ nhạy thu hai mơ hình OBP đạt cỡ -24 dBm có độ thiệt thòi cơng suất nhỏ 0,5 dB so với trường hợp back-to-back Độ nhạy thusẽ bị suy giảm nhanh mức ngưỡng BER thấp hơn, cụ thể độ nhạy đạt cỡ -20dBm ngưỡng BER cỡ 10-5 Sự giới hạn khả bù ảnh hưởng trình phi tuyến xảy sợi HNLF Bên cạnh q trình trộn bốn sóng tạo tín hiệu liên hợp pha quang mong muốn, có q trình trộn khác thơng qua hiệu ứng XPM, FWM tạo thành phần nhiễu quang rơi băng tần tín hiệu liên hợp pha quang đầu Các thành phần nhiễu pha quang dễ bị chuyển đổi thành nhiễu cường độ qua giao thoa MZI thu làm suy giảm tín hiệu  Phụ thuộc vào công suất phát Hiệu hệ thống truyền dẫn hai mơ hình khảo sát đánh giá qua BER phụ thuộc vào công suất phát để xem xét khả bù phi tuyến Trong khảo sát này, mức công suất phát thiết lập từ mức thấp cỡ -6 dBm đến mức cao +11 dBm Kết khảo sát hai mô hình cho thấy hình 3.10 so sánh với trường hợp không sử dụng phần tử sợi HNLF để bù phi tuyến khối OBP Hình 3.10: BER phụ thuộc vào công suất phát 17 Nhận xét: Kết hình 3.10 cho thấy khác biệt nhỏ khả bù phi tuyến hai mơ hình Mơ hình OBP cỡ bước lớn cho thấy khả bù phi tuyến tốt so với mơ hình OBP cỡ bước đầy đủ.So sánh với trường hợp không sử dụng sợi HNLF, hai mơ hình cho thấy khả bù phi tuyến tốt cho thấy rõ vai trò phần tử HNLF bù phi tuyến Một cách cụ thể, mức BER thấp mô hình khơng dùng HNLF đạt mức phát dBm, mơ hình OBP cỡ bước lớn đạt mức phát dBm Còn mức ngưỡng BER cỡ 10-5, mơ hình OBP cỡ bước lớn có mức cải thiện lớn dB so với mơ hình khơng sử dụng HNLF.Sự ảnh hưởng phi tuyến thấy rõ qua biểu đồ mắt hai mức công suất phát khác cho thấy hình 3.11 3.12 Tại mức công suất phát lớn cỡ dBm, biểu đồ mắt cho thấy bị suy giảm tác động phi tuyến, đặc biệt ảnh hưởng điều biến pha phi tuyến bị chuyển đổi thành điều biến cường độ tác động mạnh lên chất lượng tín hiệu DPSK Mặc dù hai mơ hình có khả bù phi tuyến 3.5 Kết luận chƣơng Chương luận văn khảo sát khả bù méo ảnh hưởng hiệu ứng quang sợi hệ thống truyền dẫn quang DPSK 40 Gb/s thông qua mơ hình mơ Có hai mơ hình OBP khảo sát gồm mơ hình cỡ bước đầy đủ cỡ bước lớn Các kết đánh giá hiệu hệ thống ảnh hưởng hiệu ứng quang sợi nhiễu ASE khuếch đại EFDA Dựa vào kết thu ta đánh giá khả bù giới hạn bù kỹ thuật truyền ngược miền quang 18 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Với nhu cầu tăng băng thông mạng truyền dẫn quang, nhiều công nghệ sử dụng bao gồm công nghệ ghép kênh theo bước sóng DWDM định dạng điều chế để tăng tốc độ kênh truyền với hiệu suất sử dụng phổ cao Tuy nhiên dung lượng mạng bị giới hạn bới yếu tố ảnh hưởng gây méo truyền dẫn sợi quang tán sắc hiệu ứng phi tuyến Đã có nhiều biện pháp để bù ảnh hưởng tán sắc ảnh hưởng phi tuyến tách biệt Tuy nhiên phương pháp bù dựa kỹ thuật truyền ngược miền quang OBP cho thấy khả bù đồng thời ảnh hưởng tán sắc phi tuyến với mức độ linh hoạt cao sử dụng Luận văn xem xét tổng quan kỹ thuật truyền ngược bù méo tín hiệu Cơ sở lý thuyết kỹ thuật truyền ngược miền quang OBP trình bày chương làm tiền đề để đưa mơ hình khảo sát chương luận văn Bằng cách sử dụng phần mềm mô Optisystem để xây dựng hệ thống mô truyền dẫn quang DPSK 40 Gb/s, hai mơ hình OBP cỡ bước đầy đủ cỡ bước lớn khảo sát để đánh giá khả bù méo Các thành phần sử dụng mơ hình khảo sát thiết lập tham số với hệ thống thực tế phổ biến mạng Các kết thu cho thấy khả bù đồng thời hiệu ứng tán sắc hiệu ứng phi tuyến Tuy nhiên, kết khảo sát cho thấy giới hạn phương pháp bù ảnh hưởng thành phần nhiễu quang sinh từ trình trộn phi tuyến phần liên hợp pha quang OPC sử dụng sợi HNLF Do vậy, để cải thiện khả bù méo phương pháp OBP cần xem xét thành phần phi tuyến tạo liên hợp pha quang với nhiễu sinh thấp  ... truyền ngược [4] Tại Việt Nam nghiên cứu kỹ thuật truyền ngược miền quang mẻ chưa có nghiên cứu cụ thể vấn đề Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu đề tài nghiên cứu kỹ thuật truyền ngược miền quang. .. pháp truyền ngược (Backward Propagation) Có số kỹ thuật để thực truyền ngược bao gồm: - Kỹ thuật truyền ngược miền số (DBP) - Kỹ thuật đảo phổ tuyến (Mid-link OPC) - Kỹ thuật truyền ngược miền quang. .. giải điều chế tín hiệu Kỹ thuật truyền ngược thực miền số DSP tốc độ cao thực hoàn toàn miền quang [1-6] Trong vài năm gần đây, kỹ thuật truyền ngược miền quang nhà nghiên cứu giới quan tâm cho phép