Nghiên cứu hệ thống thông tin quang truyền song hướng trên một sợi quang ghép kênh theo bước sóng sử dụng khuếch đại quang sợi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Minh Thắng NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TRUYỀN SONG HƯỚNG TRÊN MỘT SỢI QUANG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG SỬ DỤNG KHUẾCH ĐẠI QUANG SỢI LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2006 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Minh Thắng NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TRUYỀN SONG HƯỚNG TRÊN MỘT SỢI QUANG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG SỬ DỤNG KHUẾCH ĐẠI QUANG SỢI Ngành: Chuyên ngành: Mã số: Công nghệ Điện tử - Viễn thông Kỹ thuật vô tuyến điện tử thông tin liên lạc 2.07.00 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS PHẠM VĂN HỘI Hà Nội - 2006 MỤC LỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU Chương I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SĨNG - HỆ THỐNG SONG CƠNG 1.1 Cơng nghệ ghép kênh theo bước sóng 1.1.1 Kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng 1.1.2 Cấu trúc điển hình hệ thống truyền dẫn sử dụng ghép bước sóng quang WDM 1.1.3 Khả ứng dụng WDM 1.2 Giao diện chuẩn hóa cho hệ thống truyền dẫn quang WDM 1.2.1 Giao diện chuẩn hóa cho hệ thống WDM 1.2.2 Các tiêu chuẩn liên quan đến hệ thống WDM 1.3 Các tham số đáng ý 1.3.1 Tham số phần phát 1.3.2 Tham số phần thu 1.3.3 Tham số sợi quang Chương II KHUẾCH ĐẠI QUANG SỢI PHA TẠP ERBIUM 2.1 Cơ sở khuếch đại quang sợi pha tạp đất 2.1.1 Hệ phương trình tốc độ 21.2 Hệ phương trình truyền dẫn 2.1.3 Khuếch đại xạ tự phát 2.2 Một số tham số khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium 2.2.1 Cơng suất bước sóng bơm EDFA 2.2.2 Hệ số khuếch đại 2.2.3 Phổ khuếch đại EDFA 2.2.4 Nhiễu khuếch đại 2.3 Các ứng dụng EDFA thông tin quang 2.3.1 Cấu trúc thiết bị EDFA ứng dụng thông tin quang 2.3.2 Các ứng dụng EDFA hệ thống thông tin quang 2.4 Khảo sát số tham số khuếch đại quang sợi 2.4.1 Kết khảo sát độ khuếch đại xạ tự phát ASE 2.4.2 Khảo sát tham số đặc trưng khuếch đại Chương III HỆ THỐNG SONG CÔNG 3.1 Các linh kiện hệ thống 3.1.1 Bộ phát quang Trang 19 26 33 46 53 3.1.2 Bộ thu quang 3.1.3 Sợi quang 3.1.4 Các ghép tách sóng quang 3.1.5 Bộ lọc quang 3.1.6 Bộ định tuyến bước sóng 3.1.7 Bộ chia định hướng (Circulator) 3.1.8 Bộ cách ly ghép kênh 3.1.9 Bộ cách ly 3.2 Hệ thống song công 3.2.1 Truyền song công sợi quang 3.2.2 Các cấu hình truyền dẫn song công sử dụng EDFA 3.3 Thiết kế hệ thống song công 3.3.1 Nguyên tắc thiết kế 3.3.2 Các bước thiết kế chung 3.3.3 Xây dựng cơng thức tính tốn 3.3.4 Phầm mềm tính tốn 3.3.5 Bài tốn tính tốn cụ thể KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 62 CÁC CHỮ VIẾT TẮT APD Avalanche PhotoDiode BA BER Bit Erro Rate DBR Distributed Bragg Reflectior DFB Distributed FeedBack DCF Dispersion Compensating Fiber DEMUX DFF Dispersion Flated Fiber DSF Dispersion shifted Fiber 10 DWDM 11 EDFA 12 FP Fabry – Perot 13 FPF Fabry – Perot Filter 14 FSCs Free Space Couplers 15 FWM Four Wave Mixing 16 LA Line Amplifier 17 LD Laser Diode 18 MUX Multiplexer 19 NF Noise Figure 20 NZ-DSF 21 OOK On – Off Keying 22 OSNR Optical Signal to Noise Ratio 23 PA Pre – Amplifier 24 SBS Stimulated Brillouin Scattering 25 SMF Single Mode Optical Fiber 26 SRS Stimulated Raman Scattering 27 WDM Wavelength Division Multiplexing 28 WGR Waveguide Grating Routes Booster Amplifier Demultiplexer Dense Wavelength Division Multiplexing Erbium Doped Fiber Amplifier Non – Zero Dispersion Shifted Fiber MỞ ĐẦU Với ưu điểm độ rộng băng tần, cự ly thông tin, không bị ảnh hưởng nhiễu sóng điện từ khả bảo mật thông tin cao , hệ thống truyền dẫn quang hấp dẫn mạnh nhà khai thác viễn thông, nhà nghiên cứu khoa học Các hệ thống thông tin quang đặc biệt phù hợp với tuyến thông tin xuyên lục địa, đường trục trung kế mà cịn có tiềm to lớn việc thực chức mạnh nội hạt với cấu trúc linh hoạt đáp ứng loại hình dịch vụ tương lai Cơng nghệ chế tạo linh kiện điện tử viễn thông, công nghệ quang sợi thơng tin quang có tiến vượt bậc, đặc biệt phát triển công nghệ chế tạo thiết bị truyền dẫn, phát, thu, lọc quang tạo sản phẩm mới, đáp ứng việc thiết lập hệ thống thông tin quang song công hai tần số sử dụng khuếch đại quang sợ EDFA Bộ khuếch đại dùng sợi quang pha tạp Erbium (EDFA) có khả tạo hiệu ứng khếch đại vùng bước sóng 1550mm đưa vào sử dụng mạng thông tin tuyến truyền dẫn Các sợi quang thông dụng chế tạo thuỷ tinh SiO2 có độ suy hao thấp bước sóng 1550mm Do phổ phát xạ Er3+ dải sóng có bước sóng từ 1525 - 1650 khơng đồng đều, chúng có đỉnh bước sóng 1530 1560mm đưa đến ý tưởng sử dụng tần số nằm vùng tần số có hệ số khuếch đại cao để thiết lập nên hệ thống thông tin quang song công hai tần số sử dụng khuếch đại quang sợ EDFA Công nghệ truyền dẫn quang ghép kênh theo bước sóng (WDM) giải pháp tiên tiến thông tin sợi quang, đáp ứng nhu cầu băng thông đảm bảo yêu cầu chất lượng truyền dẫn Kỹ thuật cho phép ghép tín hiệu quang có bước sóng khác để truyền sợi quang vậy, tăng dung lượng truyền dẫn hệ thống mà không cần phải tăng tốc kêng bước sóng Phương pháp truyền dẫn ghép bước sóng quang theo hướng kết hợp tín hiệu có bước sóng khác vào sợi đầu thực tác chúng để chuyển tới tách sóng quang đầu Phương pháp truyền dẫn sử dụng ghép bước sóng quang hướng: đầu phát thơng tin nhóm bước sóng 1, thu thơng tin nhóm bước sóng Đồng thời đầu phát thông tin khác nhóm bước sóng 2, thu thơng tin nhóm bước sóng Luận văn tổng hợp kiến thức kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng, khuếch đại EDFA giới thiệu vấn đề hệ thống thông tin quang song công hai tần số sử dụng khuếch đại quang sợi EDFA, giải pháp để tận dụng tuyến thơng tin cáp quang có sẵn truyền chiều, để truyền theo chiều ngược lại sợi quang, lời giải cho toán kinh tế, kỹ thuật cho nhà cung cấp dịch vụ viễn thông chọn lựa đầu tư Nội dung luận văn chia làm chương: Chương I: Tổng quan hệ thống thơng tin quang ghép kênh theo bước sóng - Hệ thống song công Chương II: Khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium Chương III: Hệ thống song công Kết luận Kỹ thuật cơng nghệ thơng tin quang có tiềm vô to lớn phong phú Việc truyền dẫn chiều (song công) sợi quang ứng dụng cịn nước ta, cơng việc nghiên cứu tiến tới phía trước với tiền đồ rộng lớn Do khả trình độ hiểu biết hạn chế, thời gian nghiên cứu có hạn, nên luận văn đề cập đến phần nhỏ lĩnh vực có triển vọng to lớn ứng dụng Đồng thời, phần trình bày luận văn hẳn cịn nhiều thiếu sót, mong thầy, cô, bạn đồng nghiệp bảo để bổ sung hoàn thiện hơn./ Chương I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SĨNG - HỆ THỐNG SONG CƠNG 1.1 Cơng nghệ ghép kênh theo bước sóng (WDM) 1.1.1 Kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng Theo báo cáo khoa học, dung lượng hệ thống thông tin quang vượt 10 Tbps, thực tế đạt khoảng 10 - 40 Gbps giới hạn hiệu ứng tán sắc, phi tuyến tốc độ thành phần điện Vì vậy, ghép kênh để truyền nhiều kênh quang sợi phương thức đơn giản để mở rộng dung lượng hệ thống lên hàng Tbps Ghép kênh thực theo thời gian (ghép kênh theo thời gian TDM) theo tần số (ghép kênh theo tần số FDM) Nhìn chung, có hai kỹ thuật ghép kênh quang ghép kênh quang theo thời gian (OTDM) ghép kênh quang theo bước sóng (WDM) Trong thơng tin quang điểm - điểm thông thường, sợi quang có nguồn phát quang phía phát tách sóng quang phía thu Các nguồn phát quang khác cho luồng ánh sáng mang tín hiệu khác phát vào sợi dẫn quang, tách sóng quang tương ứng nhận tín hiệu từ sợi Như vậy, muốn tăng dung lượng hệ thống thơng tin quang cần phải sử dụng thêm sợi quang Kỹ thuật WDM cho phép truyền đồng thời luồng ánh sáng có bước sóng khác sợi, cho phép tăng dung lượng hệ thống thông tin quang mà không cần phải tăng tốc độ bit đường truyền sử dụng thêm sợi dẫn quang Người ta thực WDM nhờ có băng thơng rộng sợi quang, cịn nguồn phát lại có độ rộng phổ hẹp Vì vậy, lý tưởng người truyền tải lượng khổng lồ kênh từ nhiều nguồn phát khác hoạt động bước sóng phù hợp sợi quang Ở đầu thu thực việc thu tín hiệu quang riêng biệt nhờ q trình lọc tín hiệu dựa vào bước sóng chúng Nguyên lý kỹ thuật WDM thể hình 1.1 Sợi dẫn quang I1 (1) O1 (1) MUX In (n) DEMUX O(1 n) I(1 n) On(n) Hình 1.1 Nguyên lý kỹ thuật ghép kênh bước sóng Giả sử có nguồn phát quang làm việc bước sóng khác λ 1, λ2, λ3, , λn Các tín hiệu quang bước sóng khác ghép vào sợi quang phía phát nhờ ghép kênh (MUX), tín hiệu ghép truyền qua sợi quang để sang đầu thu Tại đầu thu, tách kênh (DEMUX) cho luồng tín hiệu riêng rẽ theo bước sóng Các nghiên cứu cho thấy tín hiệu quang không phát lượng công suất đáng kể dải rộng phổ xác định trước chúng, vấn đề xuyên kênh không đáng lưu ý đầu phát Vấn đề ta cần quan tâm ghép kênh cần có suy hao thấp để cho tín hiệu từ nguồn quang tới đầu ghép bị suy hao Đối với tách kênh, tách sóng thường nhạy cảm vùng rộng bước sóng nên thu tồn bước sóng phát Như vậy, để ngăn chặn cách hiệu tín hiệu khơng mong muốn cần phải có biện pháp cách ly tốt kênh quang Để thực điều cần thiết kế tách kênh thật chuẩn xác sử dụng lọc quang ổn định với bước sóng cắt xác 1.1.2 Cấu trúc điển hình hệ thống truyền dẫn sử dụng ghép bước sóng quang WDM Có phương án thiết lập hệ thống truyền dẫn sử dụng ghép bước sóng quang WDM hình vẽ 1.2 Phương án truyền dẫn ghép bước sóng quang theo hướng hình 1.2.a kết hợp tín hiệu có bước sóng khác vào sợi đầu thực tách chúng để chuyển tới tách sóng quang đầu Phương án truyền dẫn WDM hai hướng hình 1.2.b khơng quy định phát đầu thu đầu; điều có nghĩa phát thơng tin theo hướng bước sóng 1 đồng thời phát thơng tin khác theo hướng ngược lại bước sóng 2 Đồng thời hai đầu thu, sử dụng thiết bị chia định hướng để tách đường thu: Thu theo 1 đầu phát 2 thu theo 2 đầu phát 1 Tx1 1 n 1 Thiết bị WDM Txn 1, n Thiết bị WDM n Rx1 Rxn (a) Tx1 1 2 Rx2 Thiết bị WDM 1 1 2 Thiết bị WDM 2 Rx1 Tx2 (b) Hình 1.2 Hệ thống ghép bước sóng theo hướng (a) theo hướng (b) Như để kết hợp tín hiệu quang từ nguồn phát, cần phải có ghép kênh Tại đầu thu cần phải có giải ghép kênh để tách bước sóng quang tương ứng Về nguyên lý, ghép bước sóng dùng làm giải ghép bước sóng Như vậy, hiểu đơn giản, từ “Bộ ghép – Multiplexer” trường hoẹp thường sử dụng dạng chung để tương thích cho ghép giải ghép; loại trừ trường hợp cần thiết phải phân biệt hai thiết bị hai chức Vì vậy, luồng tín hiệu quang giải ghéo phía đầu thu ghép kênh trở thành giải ghép ngược lại Người ta chia loại thiết bị ghép bước sóng quang thành loại: Các ghép (MUX), giải ghép (DEMUX) giải ghép hỗn hợp (MUX – DEMUX) Các 64 3.3.3 Xây dựng cơng thức tính tốn 3.3.3.1 Tính tốn theo u cầu cơng suất Mục đích tính tốn tìm khoảng cách truyền L cực đại với thông số cho trước Các thông số gồm: - Công suất phát PTx [dBm] - Công suất tín hiệu đầu thu PRx [dBm] - Hệ số suy hao quang sợi bước sóng cơng tác α [dB/km] (Hệ số gồm suy hao mối hàn) - Suy hao phản xạ photodiode đầu thu αRx [dB] - Các suy hao linh kiện khác tuyến truyền dẫn (nếu có) A [dB] - Dự phòng cần thiết cho hệ thống M [dB] Dự phòng đảm bảo cho hệ thống làm việc tốt chịu tác động yếu tố khách quan lão hóa, tác động thời tiết suy hao hệ thống phát sinh trình sửa chữa, bảo dưỡng Tùy theo yêu cầu cụ thể, người ta chọn dự phòng cho hệ thống khoảng (3÷5)dB Để đảm bảo điều kiện thu thì: PTx - (Lα + αRx + A + M)  PRx Hay (3.1) PTx - PRx  (Lα + αRx + A + M) (3.2) Từ biểu thức (3.2) ta có: L PTx  PRx    Rx  A  M   [km] (3.3) 3.3.3.2 Tính tốn theo u cầu tán sắc Mục đích việc tính tốn tìm chiều dài tuyến truyền L cực đại thỏa mãn yêu cầu tán sắc Gọi Δt độ rộng xung tăng thêm so với độ rộng xung ban đầu gây nên tán sắc Δt phải thỏa mãn điều kiện để đảm bảo thu đầu thu Theo yêu cầu châu Âu Mỹ Δt ≤ TB, với TB độ rộng xung ban đầu Theo yêu 65 cầu Nhật Bản Δt ≤ TB (TB=1/B0) Theo khuyến nghị chung ta chọn theo yêu cầu Nhật Bản t  B0 (3.4) Ta có: t  D  L   (3.5) Trong đó: D hệ số tán sắc bước sóng truyền [ps/km.nm] Δλ độ rộng phổ chùm laser phát (Δλ = 0,1; 0,2; 0,3 ) B0 tốc độ truyền dẫn dự kiến Từ biểu thức (3.4) (3.5) ta có: L  B0  D   (3.6) Từ công thức (3.6), ta tính tốc độ truyền cực đại cho phép khoảng cách cho trước sau: B   L  D   (3.7) 3.3.4 Phần mềm tính tốn Phần mềm tính tốn xây dựng sở cơng thức (3.3), (3.6) Phần mềm viết VisualBasic6.0, đóng gói dạng cài đặt, có giao diện giống với ứng dụng Windows, gồm chức sau: Tính tốn cụ thể: - Tính khoảng lặp cực đại theo yêu cầu công suất - Tính khoảng lặp cực đại theo yêu cầu tán sắc - Lưu kết tính tốn Tính tốn phục vụ nghiên cứu, thống kê để lựa chọn phương án: - Tính tốn để khảo sát phụ thuộc khoảng cách lặp cực đại vào công suất phát 66 - Tính tốn để khảo sát phụ thuộc khoảng cách lặp cực đại vào độ nhạy thu - Tính tốn để khảo sát phụ thuộc khoảng cách lặp cực đại vào hệ số suy hao quang sợi - Tính tốn để khảo sát phụ thuộc khoảng lặp cực đại vào tốc độ truyền dẫn - Tính tốn để khảo sát phụ thuộc khoảng lặp cực đại vào suy hao phần tử mạng Kết tính tốn: Kết tính tốn hiển thị trực tiếp trả dạng bảng (nếu người sử dụng lựa chọn) lưu lại theo lựa chọn người sử dụng Kết tính tốn dễ dàng chuyển sang dạng bảng MicrosoftWord MicrosoftExcel để sử dụng tiếp Hình 3.7 Giao diện phần mềm tính tốn Hình 3.7 giao diện chương trình Trên cơng cụ ta lựa chọn tính tốn theo tán sắc hay tính tốn theo cơng suất tín hiệu quang Sau nhập số liệu ta nhấn “Tính tốn” để thực hiện, kết tính tốn trả trực tiếp “Khoảng cách L = (km)” Trường hợp muốn hiển thị kết dạng bảng nhấn “Nhập vào bảng” Trường hợp cần tính tốn để theo dõi phụ thuộc khoảng cách L vào tham số ta sử dụng lựa chọn phía bên phải giao diện Sau 67 nhập giá trị cho tham số, ta sử dụng “Chọn thơng số dao động” phía trên, bên phải giao diện để lựa chọn Do khó khăn việc tạo ký hiệu tham số nên người viết chương trình xin sử dụng phiên âm để minh họa số tham số Hình 3.8 Lựa chọn tham số cần thay đổi tính tốn Hình 3.9 Kết tính tốn hiển thị dạng bảng Sau tính tốn, người sử dụng lưu kết tệp để sử dụng tiếp Việc lưu liệu thực sau nhấn “Lưu giữ bảng file” Tiếp theo, ta lựa chọn tên, địa lưu tệp (hình 3.10) 68 Hình 3.10 Lưu kết tính tốn 3.3.5 Bài tính tốn cụ thể Tính theo cơng suất: Tính khoảng lặp cực đại với tham số sau: - Công suất phát: PTx = 0dBm - Độ nhạy thu: PRx = -30dBm (đáp ứng yêu cầu BER = 10-12) - Hệ số suy hao sợi quang bước sóng 1550 nm: α = 0.25dB/km (Đã gồm suy hao mối hàn) - Tổng suy hao phần tử khác: A = 1dB - Phản xạ Photodiode đầu thu: αRx = 1dB - Dự phòng cho tuyến: M = 3dB Kết tính tốn: L = 100km Khảo sát phụ thuộc khoảng lặp cực đại vào công suất phát: ta cho chương tình thực tính tốn với cơng suất phát thay đổi, ta cho công suất phát thay đổi từ -4dBm đến 4dBm, bước thay đổi 0,5dBm Kết tính tốn sau: 69 Sau lưu kết tính tốn tệp, chuyển sang dạng mong muốn (MicrosoftWord MicrosoftExcel), ta được: Tên tuyến HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ Ptx -4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0.5 1.5 2.5 3.5 Prx -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 Alpha 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 A 1 1 1 1 1 1 1 1 Alpha Rx 1 1 1 1 1 1 1 1 M L 3 3 3 3 3 3 3 3 84 86 88 90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110 112 114 116 70 Biểu diễn kết tính tốn đồ thị ta có: 140 Khoảng lặp 120 100 80 L 60 40 20 -1 -2 -3 -4 Công suất phát Hình 3.11 Sự phụ thuộc khoảng lặp vào công suất phát Nhận xét: Qua đồ thị ta thấy tăng cơng suất phát khoảng lặp cực đại tăng, không tăng nhiều Khảo sát phụ thuộc khoảng lặp cực đại vào độ nhạy thu: ta cho chương trình thực tính tốn với độ nhạy thu thay đổi từ -34dBm đến -24dBm, bước thay đổi 1dBm Kết tính tốn thu sau: Tên tuyến HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ Ptx 0 0 0 0 0 Prx -34 -33 -32 -31 -30 -29 -28 -27 -26 -25 -24 Alpha 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 A 1 1 1 1 1 Alpha Rx 1 1 1 1 1 M 3 3 3 3 3 L 116 112 108 104 100 96 92 88 84 80 76 71 Biểu diễn kết tính tốn đồ thị ta được: 140 120 100 80 L 60 40 20 -34 -33 -32 -31 -30 -29 -28 -27 -26 -25 -24 Hình 3.12 Sự phụ thuộc khoảng lặp vào độ nhạy thu Nhận xét: Qua đồ thị ta thấy độ nhạy thu giảm khoảng lắp giảm theo, khơng nhiều Tính theo tán sắc: Hệ số tán sắc bước sóng 1550nm: D = 16 ps/km.nm Đ rộng phổ chùm laser phát: Δλ = 0,1 Tốc độ truyền dẫn dự kiến B0 = 2,5Gbps Kết tính tốn: L = 62,5km 72 Khảo sát phụ thuộc khoảng lặp cực đại vào tốc độ truyền: Ta cho chương trình thực tính tốn với tốc độ truyền thay đổi từ 1Gbps đến 10Gbps, bước thay đổi 0,5Gbps Kết thu (sau làm tròn) sau: Tên tuyến HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ HN - ĐĐ Bo D 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10 Biểu diễn dạng đồ thị ta được: 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 Delta lamda 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 L 156 104 78 63 52 45 39 35 31 28 26 24 22 21 20 18 17 16 16 73 180 160 140 120 100 80 60 40 20 10 L Hình 3.13 Sự phụ thuộc khoảng lặp vào tốc độ truyền Nhận xét: Thấy tăng tốc độ truyền khoảng lặp cực đại giảm nhanh KẾT LUẬN Đánh giá kết Luận văn đề cập đến hệ thống thơng tin quang ghép kênh theo bước sóng; khuếch đại quang sợi pha tạp Eribium việc khảo sát số tham số quan trọng EDFA; mô hình hệ thống song cơng sử dụng quang sợi EDFA linh kiện liên quan; tính tốn, khảo sát hệ thống thông tin quang Kết cụ thể luận văn, phần tổng hợp kiến thức là: 1.1 Kết khảo sát số tham số quan trọng EDFA: - Khảo sát phổ ASE: Kết khảo sát sợi có chiều dài 6m 4,5m nồng độ pha tạp 2500pmm cho thấy: Với sợi 6m, phổ ASE có cực đại vùng bước sóng 1560nm (λpeak=1557,8nm Ppeak= -23,28dBm) công suất bơm 50mA, cực đại chuyển dần vùng bước sóng 1530nm (λpeak=1531,6nm Ppeak= -11,29dBm) ta tăng công suất bơm lên 100mA Kết khảo sát sợi 4,5m tương tự Điều phù hợp với lý thuyết, giải thích hệ số hấp thụ phát xạ hai vùng khác - Khảo sát công suất nhiễu ASE thông số tạp âm: Sợi 6m, nồng độ pha tạp 2500ppm kết bảng 2.2; Sợi 4,5m, nồng độ pha tạp 2500ppm kết bảng 2.3; - Khảo sát hệ số khuếch đại: Với cơng suất tín hiệu vào chưa khuếch đại vào cỡ -6dBm đến -7dBm, lấy theo giá trị trung bình lần đo -6,49dBm; EDFA có sợi 6m nồng độ pha tạp 2500ppm; EDFA có sợi 4,5m nồng độ pha tạp 2500ppm kết bảng 2.2 bảng 2.3 Kết biểu diễn dạng đồ thị hình 2.19 Ta thấy hệ số khuếch đại G khuếch đại tăng theo hàm e mũ tăng công suất bơm Ngoài ta thấy phụ thuộc tham số vào độ dài sợi pha tạp: Bộ khuếch đại dùng sợi có chiều dài dài có hệ số khuếch đại lớn - Băng tần khuếch đại: Thấy băng tần khuếch đại EDFA sợi 4,5m nồng độ pha tạp 2500ppm khảo sát nằm khoảng 1524-1560nm hay dải khuếch đại 36nm thích hợp với cửa sổ thơng tin thứ (1550nm) 1.2 Đã đưa 03 mơ hình truyền song công sử dụng EDFA với ứng dụng khác nhau, từ xây dựng 04 mơ hình khác truyền song cơng khác sử dụng EDFA 1.3 Tính tốn, khảo sát hệ thống Đã xây dựng phần mềm tính tốn ngơn ngữ VisualBasic, đóng gói dạng chương trình cài đặt để phục vụ tính tốn, khảo sát Chương trình thực hiện: - Tính tốn khoảng lặp cực đại theo cơng suất tán sắc, lưu kết tệp để sử dụng vào mục đích - Tính tốn để khảo sát phụ thuộc khoảng cách lặp cực đại vào cơng suất phát - Tính tốn để khảo sát phụ thuộc khoảng cách lặp cực đại vào độ nhạy thu - Tính tốn để khảo sát phụ thuộc khoảng cách lặp cực đại vào hệ số suy hao quang sợi - Tính tốn để khảo sát phụ thuộc khoảng lặp cực đại vào tốc độ truyền dẫn - Tính tốn để khảo sát phụ thuộc khoảng lặp cực đại vào suy hao phần tử mạng Việc thực ví dụ tính tốn cụ thể kiểm chứng phần tính tốn với lý thuyết, Đề xuất nghiên cứu Để tăng dung lượng truyền dẫn song công mà không cần phải tăng tốc độ truyền kênh bước sóng, cần phải ghép nhiều tín hiệu quang có bước sóng khác truyền hai chiều sợi quang Mặt khác, truyền nhiều bước sóng hai chiều cần phải có giải pháp kỹ thuật phù hợp khắc phục tổn hao xuyên kênh, hiệu ứng phi tuyến gây Một hai vấn đề hướng nghiên cứu đề tài / TÀI LIỆU THAM KHẢO Vũ Như Cương (2005), Giáo trình mơn học Vũ Tuấn Lâm (2005), Nghiên cứu giải pháp cân hệ số khuếch đại hệ thống thông tin quang đa kênh sử dụng kỹ thuật khuếch đại quang sợi, Học viện Cơng nghệ Bưu chính, Viễn thơng Việt Nam, Hà Nội Nguyễn Quang Nghĩa (2004), Nghiên cứu, xây dựng chương trình mơ khuếch đại quang EDFA, phục vụ đào tạo nghiên cứu khoa học Học viện, Học viện Cơng nghệ Bưu chính, Viễn thông Việt Nam Vũ Văn San (2003), Hệ thống thông tin quang - Tập 1, Trung tâm Thông tin Bưu điện, Hà Nội Vũ Văn San (2003), Hệ thống thông tin quang - Tập 2, Trung tâm Thông tin Bưu điện, Hà Nội ITU-T (2006),G.691 - Transmission media characteristics – Characteristics of optical components and subsystems - Optical interfaces for single channel STM-64 and other SDH systems with optical amplifiers, ITU-T ITU-T (1998),G.692 - Transmission media characteristics – Characteristics of optical components and subsystems - Optical interfaces for multichannel systemswith optical amplifiers, ITU-T ITU-T (2005),G.692 - Transmission media characteristics – Characteristics of optical components and subsystems - Optical interfaces for multichannel systemswith optical amplifiers - Amendment 1, ITU-T ITU-T (2003),G.709/Y.1331 - Internet protocol aspects - Transport Interfaces for the Optical Transport Network (OTN), ITU-T 10 ITU-T (2001),G.872 - Digital networks – Optical transport networks Architecture of optical transport networks, ITU-T 11 ITU-T (2006),G.957 - Digital sections and digital line system – Digital line systems - Optical interfaces for equipments and systems relating to the synchronous digital hierarchy, ITU-T 12 ITU-T (2006),G.959 - Digital sections and digital line system – Digital line systems - Optical transport network physical layer interfaces, ITU-T 13 Shoichi Sudo (Editor) (1997), Optical Fiber Amplifiers: Materials, Devices, and Applications, Artech House, Inc., London Thank you for evaluating AnyBizSoft PDF Merger! To remove this page, please register your program! Go to Purchase Now>> AnyBizSoft PDF Merger  Merge multiple PDF files into one  Select page range of PDF to merge  Select specific page(s) to merge  Extract page(s) from different PDF files and merge into one ...ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Minh Thắng NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TRUYỀN SONG HƯỚNG TRÊN MỘT SỢI QUANG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG SỬ DỤNG KHUẾCH ĐẠI QUANG SỢI... VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SĨNG - HỆ THỐNG SONG CƠNG 1.1 Cơng nghệ ghép kênh theo bước sóng 1.1.1 Kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng 1.1.2 Cấu trúc điển hình hệ thống truyền. .. HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG - HỆ THỐNG SONG CƠNG 1.1 Cơng nghệ ghép kênh theo bước sóng (WDM) 1.1.1 Kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng Theo báo cáo khoa học, dung lượng hệ