Nghiên cứu bù tán sắc trong truyền dẫn thông tin quang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỖ NAM KHÁNH NGHIÊN CỨU BÙ TÁN SẮC TRONG TRUYỀN DẪN THÔNG TIN QUANG Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện Tử LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS HOÀNG PHƯƠNG CHI Hà Nội - 2010 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ kỹ thuật “Nghiên cứu bù tán sắc truyền dẫn thông tin quang” cơng trình nghiên cứu riêng tơi Những số liệu, thông tin sử dụng trung thực Kết nghiên cứu trình bày luận văn chưa công bố công trình từ trước tới Hà Nội, ngày 26 tháng 10 năm 2010 Tác giả luận văn Đỗ Nam Khánh Luận văn tốt nghiệp Mục lục Mục lục Danh mục hình vẽ Danh mục bảng Danh mục ký hiệu chữ viết tắt LỜI NÓI ĐẦU .10 CHƯƠNG LÝ THUYẾT TỔNG QUAN VỀ SỢI QUANG 11 1.1 Nhu cầu băng thông rộng 11 1.2 Giới thiệu chung sợi quang 12 1.2.1 Lịch sử phát triển sợi quang 12 1.2.2 Ưu điểm sợi quang 13 1.3 Sự truyền sóng ánh sáng sợi quang 15 1.3.1 Nguyên lý truyền dẫn 16 1.3.2 Sợi quang mode truyền dẫn 17 1.3.3 Các phương trình Maxwell 18 1.3.4 Các phương trình dẫn sóng 19 1.4 Sợi đơn mode đa mode 20 1.4.1 Sợi đơn mode 20 1.4.2 Sợi đa mode 21 CHƯƠNG MỘT SỐ THAM SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 22 2.1 Tán sắc 22 2.1.1 Giới thiệu chung 22 2.1.2 Tán sắc vận tốc nhóm 25 2.1.3 Tán sắc vật liệu 27 2.1.4 Tán sắc ống dẫn sóng 29 2.1.5 Tán sắc bậc cao 31 2.1.6 Tán sắc mode phân cực PMD 33 2.2 Ảnh hưởng tán sắc đến hệ thống thông tin 35 Học viên: Đỗ Nam Khánh Luận văn tốt nghiệp 2.2.1 Phương trình truyền dẫn 36 2.2.2 Các xung Gaussian bị chirp 37 2.2.3 Tán sắc giới hạn tốc độ truyền dẫn 41 2.2.4 Băng tần sợi quang 46 2.3 Các hiệu ứng phi tuyến 48 2.3.1 Giới thiệu chung 48 2.3.2 Hiệu ứng tự điều chế pha SPM 49 2.3.3 Hiệu ứng điều chế xuyên pha XPM 50 2.3.4 Hiệu ứng trộn bốn sóng FWM 51 2.3.5 Hiệu ứng tán xạ Raman (SRS) 52 2.3.6 Hiệu ứng tán xạ Brillouin (SBS) 54 CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP BÙ TÁN SẮC VÀ ỨNG DỤNG BÙ TÁN SẮC TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN TRUYỀN DẪN TỐC ĐỘ CAO 56 3.1 Sự cần thiết phải quản lý tán sắc 56 3.2 Các mơ hình bù trước 58 3.2.1 Kỹ thuật dịch tần trước 58 3.2.2 Các kỹ thuật mã hóa 62 3.2.3 Các kỹ thuật dịch tần trước phi tuyến 64 3.3 Các kỹ thuật bù sau 66 3.4 Các sợi bù tán sắc 68 3.5 Các lọc quang 71 3.6 Các cách tử Bragg sợi 75 3.6.1 Cách tử chu kỳ 75 3.6.2 Cách tử sợi dịch tần 79 3.6.3 Bộ nối mode dịch tần 82 3.7 Sự kết hợp pha quang 83 3.7.1 Nguyên lý hoạt động 84 3.7.2 Bù tự điều chế pha SPM 84 3.7.3 Tín hiệu kết hợp pha 86 Học viên: Đỗ Nam Khánh Luận văn tốt nghiệp 3.8 Các hệ thống sóng ánh sáng đường dài 91 3.8.1 Ánh xạ tán sắc theo chu kỳ 91 3.8.2 Nguyên lý đơn 93 3.8.3 Các hiệu ứng phi tuyến kênh 96 3.9 Các hệ thống dung lượng lớn 98 3.9.1 Bù tán xạ băng rộng 98 3.9.2 Bù tán sắc điều hướng 101 3.9.3 Quản lý tán sắc bậc cao 104 3.9.4 Bù PMD 107 3.10 Sử dụng sợi quang tinh thể 111 3.10.1 Giới thiệu sợi quang tinh thể PCF 111 3.10.2 Phân loại tính chất PCFs 113 3.10.2.1 Phân loại 113 3.10.2.2 Một số tính chất PCFs 113 3.10.3 Tán sắc 114 3.10.4 Độ tán sắc qua thực nghiệm 116 CHƯƠNG ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP BÙ TÁN SẮC TRONG MẠNG TRUYỀN DẪN THÔNG TIN QUANG CỦA VTN 117 4.1 Giải pháp bù tán sắc mạng đường trục backbone VTN 117 4.2 Thông số bù tán sắc mạng truyền dẫn ring phía bắc VTN 129 4.2.1 Thông số bù tán sắc mạng ring WDM miền bắc VTN 129 4.2.2 Thông số bù tán sắc mạng WDM metrolink Hà Nội VTN130 KẾT LUẬN 132 TÀI LIỆU THAM KHẢO 134 Học viên: Đỗ Nam Khánh Luận văn tốt nghiệp Danh mục hình vẽ Hình 1.1 Nhu cầu băng thông Internet năm gần 11 Hình 1.2 Cấu tạo sợi quang thông thường 15 Hình 1.3 Sự phản xạ khúc xạ ánh sáng 16 Hình 1.4 Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng sợi quang 17 Hình 1.5 Sợi đa mode chiết suất nhảy bậc .17 Hình 1.6 Sợi đa mode chiết suất liên tục 17 Hình 1.7 Sợi đơn mode chiết suất nhảy bậc sử dụng nguồn phát laser .18 Hình 1.8 Sợi đơn mode 20 Hình 1.9 Sợi đa mode 21 Hình 2.1 Khi ánh sáng trắng truyền qua lăng kính, bước sóng khác bị uốn cong với góc khác tạo thành tượng cầu vồng .23 Hình 2.2 Ánh sáng lan truyền sợi quang bị tán sắc 23 Hình 2.3 Chỉ số chiết suất n số ng thay đổi theo bước sóng sợi thủy tinh 28 Hình 2.4 Tán sắc ống dẫn sóng 29 Hình 2.5 Tham số b vi phân thay đổi theo tham số V 30 Hình 2.6 Tán sắc tổng D tán sắc DM, DW cho sợi đơn mode thơng dụng 31 Hình 2.7 Bước sóng phụ thuộc vào tham số tán sắc D sợi tiêu chuẩn, sợi dịch tán sắc, sợi tán sắc phẳng 32 Hình 2.8 Hiện tượng tán sắc mode phân cực PMD 33 Hình 2.9 Hệ số giãn xung phụ thuộc vào cự ly truyền dẫn xung Gaussian đầu vào bị chirp 40 Hình 2.10 Giới hạn tốc độ bit sợi đơn mode phụ thuộc vào cự ly 44 Hình 2.11 Ảnh hưởng hiệu ứng tự điều chế pha SPM 49 Hình 2.12 Ảnh hưởng hiệu ứng điều chế xuyên pha XPM 50 Hình 2.13 Hiệu ứng FWM 51 Hình 2.14 Giản đồ lượng trình tán xạ Raman .52 Hình 2.15 Phổ khuếch đại Raman sợi Silic bước sóng bơm λp = 1μm .53 Hình 2.16 Ảnh hưởng tán xạ Raman 54 Học viên: Đỗ Nam Khánh Luận văn tốt nghiệp Hình 3.1 Sự thay đổi tham số mở rộng với khoảng cách truyền cho xung đầu vào Gaussian dịch tần 59 Hình 3.2 Sơ đồ kỹ thuật dịch tần trước sử dụng để bù tán sắc .61 Hình 3.3 Bù tán sắc sử dụng mã FSK .62 Hình 3.4 Các vạch tuyến dọc tín hiệu 16Gb/s truyền 70km chiều dài sợi tiêu chuẩn .63 Hình 3.5 Dịch tần áp dụng ngang xung khuếch đại cho vài giá trị Ein/Esat 65 Hình 3.6 Tán sắc giới hạn khoảng cách truyền dẫn hàm công suất phát xung Gaussian siêu Gaussian tốc độ bit 4Gb/s 8Gb/s .67 Hình 3.7 (a) Biểu đồ DCF có sử dụng sợi mode bậc cao (HOM) hai cách tử chu kỳ dài (LPG) (b) Phổ tán sắc DCF 70 Hình 3.8 Quản lý tán sắc đường truyền sợi đường dài có sử dụng lọc quang sau khuếch đại .72 Hình 3.9 (a) Một mạch sóng ánh sáng phẳng sử dụng chuỗi giao thoa Mach Zehnder; (b) tổng quan thiết bị trải rộng 73 Hình 3.10 (a) Cường độ (b) pha hệ số phản xạ mô tả thành hàm điều hướng δ Lg cách tử sợi với κLg = κLg = 76 Hình 3.11 GVD cách tử tạo mô tả hàm δ cho vài giá trị hệ số ghép κ 77 Hình 3.12 Hệ số truyền độ trễ thời gian hàm bước sóng cách tử κ(z) biến thiên tuyến tính từ đến 6cm -1 độ dài 11cm 78 Hình 3.13 Bù tán sắc cách tử sợi dịch tần tuyến tính 80 Hình 3.14 Hệ số phản xạ độ trễ thời gian cách tử sợi dịch tần tuyến tính có băng thơng 0,12nm 81 Hình 3.15 Mơ hình bù tán sắc hai lọc truyền dạng sợi .82 Hình 3.16 Thiết lập thí nghiệm để bù tán sắc thông qua biến đổi phổ nhịp sợi dịch tán sắc dài 21km 87 Hình 3.17 Vịng lặp sợi xoay vịng sử dụng để truyền tín 10Gb/s 10000km chiều dài sợi tiêu chuẩn sở áp dụng DCF theo chu kỳ .92 Học viên: Đỗ Nam Khánh Luận văn tốt nghiệp Hình 3.18 Các cách tử xếp tầng sử dụng để bù tán sắc hệ thống WDM.100 Hình 3.19 (a) Mơ tả phổ phản xạ (b) toàn GVD hàm điện áp cho cách tử sợi với gradient nhiệt độ 103 Hình 3.20 Độ nhạy máy thu thí nghiệm 160Gb/s, hàm tán sắc có (hình vng) khơng có (hình trịn) cách tử Bragg dạng sợi (CFBG) 104 Hình 3.21 Dạng xung sau xung đầu vào 2,6 ps truyền 300km sợi dịch tán sắc (β2 = 0) 105 Hình 3.22 Mơ hình bù PMD quang (a) điện (b) 108 Hình 3.23 Bù PMD điều hưởng cách tử sợi dịch tần lưỡng chiết 109 Hình 3.24 Hệ số mở rộng xung hàm DGD trung bình bốn trường hợp Đường chấm mô tả tăng sử dụng bù PMD bậc 111 Hình 3.25 Sợi quang tinh thể PCF 112 Hình 3.26 Mặt cắt số loại sợi quang tinh thể 113 Hình 3.27 Một số dạng cấu trúc xếp lỗ khí PCFs 114 Hình 3.28 Tán sắc sợi PCFs có tinh thể quang xếp theo hình tam giác lõi chiết suất cao cố định Λ = 2,3 µm 115 Hình 3.29 Tán sắc sợi PCFs có tinh thể quang xếp theo hình tam giác.116 Hình 3.30 Cửa sổ kết tán sắc 116 Hình 4.1 Sơ đồ khối lọc FIR IIR bù tán sắc trước miền điện 118 Hình 4.2 Chế độ tự động quét tán sắc hai đầu thiết bị thu phát 119 Hình 4.3 Cơng cụ TR control dùng để quét tán sắc card WT 119 Hình 4.4 Bản tin trao đổi thơng tin bù tán sắc hai thiết bị 120 Hình 4.5 Hiệu bù tán sắc phía phát 120 Hình 4.6 Sơ đồ khối bù tán sắc phía thu bước sóng tốc độ 40Gbps miền điện 121 Hình 4.7 Hiệu bù tán sắc phía thu .121 Hình 4.8 Sơ đồ mạng lưới backbone VTN 121 Hình 4.9 Sơ đồ mạng lưới ring miền bắc VTN 129 Hình 4.10 Sơ đồ mạng lưới Metrolink Hà Nội VTN .130 Học viên: Đỗ Nam Khánh Luận văn tốt nghiệp Danh mục bảng Bảng 4.1 Bảng số giá trị bù tán sắc bước sóng tốc độ 10,7Gbps mạng truyền dẫn backbone VTN 125 Bảng 4.2 Bảng số giá trị bù tán sắc bước sóng tốc độ 44,5Gbps mạng truyền dẫn backbone VTN 128 Bảng 4.3 Bảng số giá trị bù tán sắc bước sóng tốc độ 10,7Gbps mạng truyền dẫn ring phía bắc VTN sử dụng thiết bị Huawei .130 Bảng 4.4 Bảng số giá trị bù tán sắc bước sóng 1546nm tốc độ 40Gbps mạng truyền dẫn metrolink Hà Nội VTN sử dụng thiết bị Alcatel - Lucent 131 Học viên: Đỗ Nam Khánh Luận văn tốt nghiệp Danh mục ký hiệu chữ viết tắt AM Amplitude Modulation Điều chế biên độ BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bit BPF Bandpass filter Bộ lọc thông dải CD Chromatic Dispersion Tán sắc sắc thể DCF Dispersion Compensating Fiber Sợi bù tán sắc DCM Dispersion Compensation Khối bù tán sắc Module DFB Distributed Feedback Hồi tiếp phân tán DSCM Dispersion Static Compensation Khối bù tán sắc cố định Module EA Electroabsorption Modulator Bộ điều chế hấp thụ điện EDFA Erbium Dopped Fibre Amplifier Bộ khuếch đại quang sợi Ebrium eDOC Electric Domain Optical Miền điều khiển quang - điện Controller FBG Fiber Gragg Grating Cách tử Bragg sợi FM Frequency Modulation Điều tần FP Fabry-Perot Khoang cộng hưởng FSK Frequency Shift Keying Khóa dịch pha tần số FTTH Fiber to The Home Đường quang tốc độ cao FWHM Full width at Half Maximum Độ rộng tối đa nửa cực đại FWM Four-Wave Mixing Trộn bốn sóng GI Graded Index Sợi đa mode chiết suất liên tục GVD Group Velocity Dispersion Tán sắc vận tốc nhóm IPTV Internet Protocol Television Mạng truyền hình Internet ISDN Integrated Services Digital Mạng số liên kết đa dịch vụ Network LAN Local Area Network Học viên: Đỗ Nam Khánh Mạng nội Luận văn tốt nghiệp Phía phát gửi tin TR control chứa thông tin: “Tx/Rx adjacency (TID-shelf-slot-port)” giá trị bù tán sắc trước (được điều chỉnh liên tục sau bước dải qt -20000 ¸ 20000 (ps/nm)); phía thu thu tín hiệu bước sóng quang (hết cảnh báo LOF) mức bù tán sắc thiết lập giá trị tách Hình 4.4 Bản tin trao đổi thơng tin bù tán sắc hai thiết bị (thiết bị Nortel Ciena) Sau hai chiều cặp card WT hai đầu cuối hoàn thành việc thiết lập giá trị bù tán sắc đồng truyền thơng TR control hai hướng thiết lập Hình 4.5 Hiệu bù tán sắc phía phát Kỹ thuật eDCO40Gbps Kỹ thuật bù sau eDC40Gbps (thực bù tán sắc màu CD tán sắc mode phân cực PMD phía thu) áp dụng với bước sóng màu 40Gbps Học viên: Đỗ Nam Khánh 120 Luận văn tốt nghiệp Hình 4.6 Sơ đồ khối bù tán sắc phía thu bước sóng tốc độ 40Gbps miền điện Việc thực bù tán sắc phía đầu thu bước sóng 40Gbps thiết bị Nortel hoàn toàn tự động điều chỉnh theo giá trị thu vào đầu vào thiết bị Hình 4.7 Hiệu bù tán sắc phía thu Hình 4.8 Sơ đồ mạng lưới backbone VTN Học viên: Đỗ Nam Khánh 121 Luận văn tốt nghiệp Sau ta có bảng giá trị bù tán sắc bước sóng tốc độ 10,7Gbps mạng truyền dẫn backbone VTN Tên kênh sóng Tên kênh sóng Bước sóng Tốc Giá trị tán Giá trị tán truyền dẫn truyền dẫn kênh độ sắc sắc điểm phát A điểm thu B truyền (Gbps) điểm phát (nm) (ps/nm) điểm thu phản hồi (ps/nm) OTM2-16-1-1 HNI-16-16-2-1 THA-1-1-13-1 OTM2-16-2-1 HNI-16-16-2-1 VIH-12-12-2-1 OTM2-16-13-1 HNI-16-16-13-1 VIH-12-12-13-1 OTM2-16-14-1 HNI-16-16-14-1 VIH-12-12-14-1 OTM2-1-13-1 THA-1-1-13-1 HNI-16-16-1-1 OTM2-1-14-1 THA-1-1-14-1 VIH-12-12-1-1 OTM2-12-1-1 VIH-12-12-1-1 THA-1-1-14-1 OTM2-12-2-1 VIH-12-12-2-1 HNI-16-16-2-1 OTM2-12-13-1 VIH-12-12-13-1 HNI-16-16-13-1 OTM2-12-14-1 VIH-12-12-14-1 HNI-16-16-14-1 OTM2-13-2-1 VIH-13-13-2-1 HUE-11-1-13-1 Học viên: Đỗ Nam Khánh 1558,98 10,7 -2870 -2847 1558,98 10,7 -3675 -3643 1563,86 10,7 -5692 -5682 1563,86 10,7 -3860 -3885 1558,98 10,7 -3022 -2870 1558,98 10,7 -2547 -2498 1558,98 10,7 -2428 -2512 1558,98 10,7 -3643 -3640 1563,86 10,7 -5682 -5727 1563,86 10,7 -3780 -3860 1558,98 10,7 -6730 -6698 122 Luận văn tốt nghiệp OTM2-13-7-1 VIH-13-13-7-1 ĐNG-16-6-7-1 OTM2-13-8-1 VIH-13-13-8-1 ĐNG-16-6-7-1 OTM2-13-12-1 VIH-13-13-12-1 ĐNG-16-6-11-1 OTM2-13-14-1 VIH-13-13-14-1 ĐNG-16-6-13-1 OTM2-6-1-1 ĐNG-16-6-1-1 HUE-11-1-14-1 OTM2-6-7-1 ĐNG-16-6-7-1 VIH-13-13-8-1 OTM2-6-11-1 ĐNG-16-6-11-1 VIH-13-13-12-1 OTM2-6-13-1 ĐNG-16-6-13-1 VIH-13-13-14-1 OTM2-2-13-1 ĐNG-12-2-13-1 QNN-11-1-2-1 OTM2-2-14-1 ĐNG-12-2-14-1 QNN-11-1-1-1 OTM2-5-5-1 ĐNG-15-5-5-1 QNN-11-1-14-1 OTM2-5-6-1 ĐNG-15-5-6-1 QNN-11-1-13-1 OTM2-1-1-1 QNN-11-1-1-1 ĐNG-12-2-14-1 OTM2-1-2-1 QNN-11-1-2-1 ĐNG-12-2-13-1 Học viên: Đỗ Nam Khánh 1561,42 10,7 -8730 -8644 1561,42 10,7 -8695 -8679 1563,05 10,7 -8714 -9204 1563,86 10,7 -8905 -8838 1558,98 10,7 -1576 -1690 1561,42 10,7 -8679 -8870 1563,05 10,7 -9204 -8714 1563,86 10,7 -8838 -8835 1558,98 10,7 -6430 -6395 1558,98 10,7 -5385 -5430 1563,86 10,7 -6755 -6720 1563,86 10,7 -5557 -5615 1558,98 10,7 -5360 -5385 1558,98 10,7 -6395 -6465 123 Luận văn tốt nghiệp OTM2-1-13-1 QNN-11-1-13-1 ĐNG-15-5-6-1 OTM2-1-14-1 QNN-11-1-14-1 ĐNG-15-5-5-1 OTM2-2-1-1 QNN-12-2-1-1 PRG-11-1-2-1 OTM2-2-2-1 QNN-12-2-2-1 NTG-11-1-13-1 OTM2-2-13-1 QNN-12-2-13-1 PRG-11-1-14-1 OTM2-2-14-1 QNN-12-2-14-1 PRG-11-1-13-1 OTM2-1-13-1 NTG-11-1-13-1 QNN-12-2-2-1 OTM2-1-14-1 NTG-11-1-14-1 QNN-12-2-1-1 OTM2-1-1-1 PRG-11-1-1-1 NTG-11-1-4-1 OTM2-1-2-1 PRG-11-1-2-1 QNN-12-1-1-1 OTM2-1-13-1 PRG-11-1-13-1 QNN-12-2-14-1 OTM2-1-14-1 PRG-11-1-14-1 QNN-12-2-13-1 OTM2-2-1-1 PRG-12-2-1-1 HCM-16-6-2-1 OTM2-2-2-1 PRG-12-2-2-1 HCM-16-6-1-1 Học viên: Đỗ Nam Khánh 1563,86 10,7 -5580 -5557 1563,86 10,7 -6650 -6755 1558,98 10,7 -11930 -12032 1558,98 10,7 -4134 -4204 1563,86 10,7 -12280 -12437 1563,86 10,7 -6267 -6227 1558,98 10,7 -4169 -4204 1558,98 10,7 -1677 -1632 1558,98 10,7 -1677 -1710 1558,98 10,7 -12067 -11895 1563,86 10,7 -6262 -6267 1563,86 10,7 -12437 -12315 1558,98 10,7 -11984 -11930 1558,98 10,7 -6790 -6675 124 Luận văn tốt nghiệp OTM2-2-13-1 PRG-12-2-13-1 HCM-16-6-14-1 OTM2-2-14-1 PRG-12-2-14-1 HCM-16-6-13-1 OTM2-3-13-1 HCM-13-3-13-1 CTO-12-2-5-1 OTM2-3-14-1 HCM-13-3-14-1 CTO-12-2-6-1 OTM2-6-1-1 HCM-16-6-1-1 PRG-12-2-2-1 OTM2-6-2-1 HCM-16-6-2-1 PRG-12-2-1-1 OTM2-6-13-1 HCM-16-6-13-1 PRG-12-2-14-1 OTM2-6-14-1 HCM-16-6-14-1 PRG-12-2-13-1 OTM2-2-5-1 CTO-12-2-5-1 HCM-13-3-13-1 OTM2-2-6-1 CTO-12-2-6-1 HCM-13-3-14-1 1563,86 10,7 -12332 -12220 1563,86 10,7 -6962 -7070 1548,51 10,7 -3492 -3280 1548,51 10,7 -5360 -5344 1558,98 10,7 -6710 -6755 1558,98 10,7 -11895 -11984 1563,86 10,7 -7070 -6892 1563,86 10,7 -12220 -12262 1548,51 10,7 -3280 -3492 1548,51 10,7 -5204 -5325 Bảng 4.1 Bảng số giá trị bù tán sắc bước sóng tốc độ 10,7Gbps mạng truyền dẫn backbone VTN Học viên: Đỗ Nam Khánh 125 Luận văn tốt nghiệp Bảng giá trị bù tán sắc bước sóng tốc độ 44,5Gbps mạng truyền dẫn backbone VTN Tên kênh bước Bước Tốc độ Giá trị bù tán Giá trị Giá trị sóng sóng (Gbps) sắc đầu trễ ngưỡng trễ tuyến cáp thiết bị nhận nhóm nhóm quang (ps/nm) (DGD) (default) (km) (nm) OTM3-18-1-1 HNI - THA OTM3-18-7-1 HNI - VIH OTM3-12-11-1 THA - HNI OTM3-12-13-1 THA - VIH OTM3-14-1-1 VIH - THA OTM3-14-7-1 VIH - HNI OTM3-16-1-1 VIH - ĐNG OTM3-16-7-1 VIH - ĐNG OTM3-11-11-1 HUE - VIH OTM3-11-13-1 HUE - ĐNG OTM3-11-1-1 ĐNG - HUE Chiều dài 1530,33 44,5 2850 10 175 1532,68 44,5 5200 10 330 1530,33 44,5 2750 10 167 1530,33 44,5 2550 10 140 1530,33 44,5 2550 10 149 1532,68 44,5 5100 10 322 1530,33 44,5 6150 11 10 389 1532,68 44,5 8000 10 498 1530,33 44,5 6150 11 10 384 1530,33 44,5 1900 10 120 1530,33 44,5 1850 10 120 Học viên: Đỗ Nam Khánh 126 Luận văn tốt nghiệp OTM3-11-3-1 ĐNG - QNN OTM3-11-13-1 ĐNG - QNN OTM3-11-3-1 QNN - PRG OTM3-11-11-1 QNN - ĐNG OTM3-11-1-1 PRG - HCM OTM3-11-3-1 PRG - HCM OTM3-11-11-1 PRG - QNN OTM3-11-13-1 PRG - HCM OTM3-11-1-1 HCM - PRG OTM3-11-5-1 HCM - PRG OTM3-17-7-1 HNI - VIH OTM3-15-7-1 VIH - HNI OTM3-12-3-1 ĐNG - QNN OTM3-12-9-1 ĐNG - QNN 1530,33 44,5 5000 10 321 1532,68 44,5 7950 11 10 502 1530,33 44,5 5700 10 373 1532,68 44,5 5150 10 321 1530,33 44,5 5750 10 344 1530,33 44,5 6150 10 382 1532,68 44,5 5800 10 356 1532,68 44,5 6200 10 392 1530,33 44,5 6100 10 383 1532,68 44,5 6150 10 382 1532,68 44,5 2800 10 492 1532,68 44,5 2700 10 484 1530,33 44,5 5400 10 563 1532,68 44,5 5100 10 321 Học viên: Đỗ Nam Khánh 127 Luận văn tốt nghiệp OTM3-12-7-1 QNN - ĐNG OTM3-12-9-1 QNN - PRG OTM3-12-7-1 PRG - QNN OTM3-12-9-1 PRG - QNN OTM3-12-5-1 HCM - PRG OTM3-13-7-1 ĐNG - QNN OTM3-13-1-1 QNN - ĐNG OTM3-13-3-1 QNN - NTG OTM3-11-11-1 BMT - PRG OTM3-11-13-1 BMT - QNN OTM3-13-1-1 PRG - BMT OTM3-13-3-1 PRG - QNN 1532,68 44,5 5600 10 549 1532,68 44,5 11100 10 698 1532,68 44,5 11050 10 703 1532,68 44,5 10900 10 723 1532,68 44,5 10850 10 723 1532,68 44,5 5550 10 543 1530,33 44,5 5500 10 543 1530,33 44,5 5850 10 362 1530,33 44,5 5150 10 326 1530,33 44,5 5900 10 362 1530,33 44,5 5100 10 321 1530,33 44,5 10800 10 703 Bảng 4.2 Bảng số giá trị bù tán sắc bước sóng tốc độ 44,5Gbps mạng truyền dẫn backbone VTN Học viên: Đỗ Nam Khánh 128 Luận văn tốt nghiệp 4.2 Thông số bù tán sắc mạng truyền dẫn ring phía bắc VTN 4.2.1 Thơng số bù tán sắc mạng ring WDM miền bắc VTN Mạng ring phía bắc VTN sử dụng thiết bị hãng Huawei Kỹ thuật bù tán sắc sử dụng bù tán sắc miền quang, sử dụng khối bù tán sắc cố định DSCM - ứng với khoảng cách hai thiết bị truyền dẫn có khối module bù tán sắc tương ứng n x km (10km, 20km, 30km …) Thiết bị bù tán sắc DCM lắp đặt hai đầu thiết bị thu phát tùy theo thiết kế cho trước giá trị bù tán sắc dựa theo khoảng cách chiều dài tuyến cáp thực tế Hình 4.9 Sơ đồ mạng lưới ring miền bắc VTN Tuyến cáp quang Tốc độ truyền dẫn Quãng đường thực tế tuyến cáp DSCM thiết bị Huawei dùng cho tuyến cáp quang BCN - TNN 10,7G 95km 100km BGG - BNH 10,7G 20km 20km BNH - HNI 10,7G 40km 40km CBG - LSN 10,7G 135km 140km Học viên: Đỗ Nam Khánh 129 Luận văn tốt nghiệp HBH - HTY 10,7G 40km 60km HDG - HNI 10,7G 70km 60km HDG - HPG 10,7G 40km 40km HDG - QNH 10,7G 120km 120km HNI - HNM 10,7G 67km 60km HNI - HBH 10,7G 52km 60km HNI - TNN 10,7G 83km 80km HNI - VPC 10,7G 84km 80km NBH - NĐH 10,7G 32km 40km Bảng 4.3 Bảng số giá trị bù tán sắc bước sóng tốc độ 10,7Gbps mạng truyền dẫn ring phía bắc VTN sử dụng thiết bị Huawei 4.2.2 Thông số bù tán sắc mạng WDM metrolink Hà Nội VTN Mạng metrolink Hà Nội VTN sử dụng bước sóng 40G thiết bị hãng Alcatel - Lucent Kỹ thuật bù tán sắc kỹ thuật bù tán sắc miền quang, có module bù tán sắc cố định DSCM tương ứng cho khoảng cách đoạn cáp kết nối thực tế Hình 4.10 Sơ đồ mạng lưới Metrolink Hà Nội VTN Học viên: Đỗ Nam Khánh 130 Luận văn tốt nghiệp Tên tuyến Trạm A Trạm B Chiều dài Bù tán sắc Bù tán sắc cáp nối tuyến cáp CD bước PMD trạm quang sóng (ps/nm km ) (km) 1546nm (ps/nm.km) BD_DTH - VDC_DTH VMS_CGY VMS_NPS VDC_CHA BD_DTH VDC_DTH VMS_GBT VMS_GBT VTN_C2 VMS_NPS VNP_LQT VNP_LQT VDC_CHA VNP_MDH VMS_CGY VTN_C2 - VTN_MDH VTN_MDH VNP_MDH BD_DTH VDC_DTH 0,3 0,0 VMS_CGY VMS_NPS 3,6 60 0,1 VDC_CHA BD_DTH 16,0 267 0,2 VDC_DTH VMS_GBT 10,0 167 0,2 VMS_GBT VTN_C2 22,2 370 0,2 VMS_NPS VNP_LQT 5,4 90 0,1 VNP_LQT VDC_CHA 0,3 0,0 VNP_MDH VMS_CGY 5,2 87 0,1 VTN_MDH 5,5 92 0,1 VTN_MDH VNP_MDH 5,7 95 0,1 VTN_C2 Bảng 4.4 Bảng số giá trị bù tán sắc bước sóng 1546nm tốc độ 40Gbps mạng truyền dẫn metrolink Hà Nội VTN sử dụng thiết bị Alcatel - Lucent Học viên: Đỗ Nam Khánh 131 Luận văn tốt nghiệp KẾT LUẬN Nhằm hạn chế loại bỏ ảnh hưởng tán sắc đến hệ thống thông tin quang tốc độ cao, dung lượng lớn nên em chọn nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu bù tán sắc truyền dẫn thông tin quang” Sau thời gian tìm hiểu, em hồn thành luận văn thạc sĩ với nội dung sau: Chương 1: Giới thiệu lý thuyết tổng quan sợi quang, tìm hiểu số nguyên lý sợi quang phương thức truyền sóng ánh sáng sợi quang Chương 2: Trình bày hai tham số ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống thơng tin quang tốc độ cao tán sắc hiệu ứng phi tuyến + Tán sắc: Tìm hiểu loại tán sắc sợi dẫn quang đưa công thức tính tham số tán sắc giãn xung cuối sợi quang loại tán sắc như: tán sắc vật liệu, tán sắc dẫn sóng, tán sắc bậc cao tán sắc mode phân cực Trong tán sắc bậc cao tán sắc mode phân cực tán sắc gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng hệ thống truyền dẫn + Các hiệu ứng phi tuyến: Có năm hiệu ứng phi tuyến ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống truyền dẫn thông tin quang WDM Đó hiệu ứng tự điều chế pha SPM gây biến đổi pha sóng quang dẫn đến tần phổ giãn rộng Hiệu ứng điều chế xuyên pha XPM sinh kênh khác hệ thống đa kênh WDM tác động vào Hiệu ứng trộn bốn sóng FWM tạo tần số tổ hợp tần số tín hiệu lân cận làm hạn chế dung lượng cự li truyền dẫn hệ thống WDM Hiệu ứng tán xạ Raman SRS gây ảnh hưởng hạn chế số kênh bước sóng, khoảng cách kênh, cơng suất kênh gây xuyên âm kênh Hiệu ứng tán xạ Brillouin SBS gây ảnh hưởng đến mức công suất kênh khoảng cách kênh mà không phụ thuộc vào số kênh bước sóng Chương 3: Tìm hiểu nghiên cứu phương pháp bù tán sắc mơ hình bù trước, kỹ thuật bù sau, sợi bù tán sắc, lọc quang, cách tử Học viên: Đỗ Nam Khánh 132 Luận văn tốt nghiệp Bragg sợi, kết hợp pha quang, sử dụng sợi quang tinh thể để khắc phục tán sắc đồng thời đưa ưu, nhược điểm phương pháp bù tán sắc tính ứng dụng chúng hệ thống thông tin quang Đồng thời nghiên cứu ứng dụng phương pháp bù tán sắc cho hai hệ thống thông tin quang phổ biến hệ thống sóng ánh sáng đường dài hệ thống dung lượng lớn Chương 4: Ứng dụng kỹ thuật bù tán sắc mạng truyền dẫn thông tin quang VTN Đưa số phương án kỹ thuật thông số tán sắc chi tiết, cụ thể tuyến cáp chạy mạng truyền dẫn công ty Viễn thông liên tỉnh VTN Hướng phát triển: Đề tài luận văn đạt kết khả quan, nhiên cần nghiên cứu sâu thêm trường hợp cụ thể khác để làm rõ vấn đề tán sắc truyền dẫn tốc độ cao Có thể kể hướng sau: - Trước tiên việc nghiên cứu tán sắc tốc độ truyền dẫn cao để có nhìn khái quát vấn đề tán sắc, từ có phương án giải tốn bù tán sắc cách tổng quan - Hướng nghiên cứu sâu bù tán sắc miền điện, thiết bị truyền dẫn sử dụng phương pháp bù tán sắc điện tự động cân điều chỉnh bù tán sắc cách hiệu - Một hướng nghiên cứu sợi quang tinh thể (PCFs), từ sử dụng sợi quang để hạn chế cách tốt tượng tán sắc truyền dẫn thơng tin tốc độ cao Vì thời gian có hạn nên sai sót điều khơng thể tránh khỏi, em mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô giáo bạn để đồ án hoàn thiện Cuối em xin chân thành cảm ơn giáo Hồng Phương Chi tận tình giúp đỡ em hồn thành luận văn cách thuận lợi tốt đẹp Học viên: Đỗ Nam Khánh 133 Luận văn thạc sĩ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Govind P Agrawal, Fiber - Optic Communications Systems, Third Edition Copyright 2002 John Wiley & Sons, Inc [2] B Huttner, C Geiser, and N Gisin, IEEE J Sel Topics Quantum Electron [3] M Karlsson, J Brentel, and P A Andrekson, J Lightwave Technol.(2000) [4] Giancarlo Prati, Photonic Netwrorks advances in Optical communications, Springger [5] Fiber - Optic Communication Systems, Third Edition Govind P.Agrawal [6] Introduction to DWDM technology, June 4-2001, Cisco Systems [7] Bass M - 2002 - Fiber Optics Handbook Fiber, Devices, And Systems For Optical Communications - Osa - Mc Graw Hill [8] Nguyễn Đức Nhân, “Bài giảng kỹ thuật thông tin quang I”, Học viện công nghệ bưu viễn thống [9] TS Vũ Văn San, “Hệ thống thông tin quang - tập 1, 2” Nhà xuất Bưu điện, Hà nội - 2003 Học viên: Đỗ Nam Khánh 134 ... chiều dài sợi quang (km) Như tán sắc tổng cộng sợi dẫn quang gồm hai thành phần tán sắc mode (tán sắc mode) tán sắc bên mode Tán sắc bên mode bao gồm có tán sắc vật liệu tán sắc dẫn sóng Do thấy... Tán sắc 114 3.10.4 Độ tán sắc qua thực nghiệm 116 CHƯƠNG ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP BÙ TÁN SẮC TRONG MẠNG TRUYỀN DẪN THÔNG TIN QUANG CỦA VTN 117 4.1 Giải pháp bù tán sắc. .. đoan Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ? ?Nghiên cứu bù tán sắc truyền dẫn thơng tin quang? ?? cơng trình nghiên cứu riêng Những số liệu, thông tin sử dụng trung thực Kết nghiên cứu trình bày luận văn chưa công