Giả lập và đánh giá việc nâng cao dung lượng hệ thống DWDM sử dụng CO OFDM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA DƯƠNG MINH SƠN GIẢ LẬP VÀ ĐÀNH GIÁ VIỆC NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG DWDM SỬ DỤNG CO-OFDM Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số : 605270 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2012 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Minh Hoàng (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm 2012 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: DƯƠNG MINH SƠN MSHV: 11140054 Ngày, tháng, năm sinh: 14/05/1976 Nơi sinh: Quảng Nam Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số : 605270 I TÊN ĐỀ TÀI: GIẢ LẬP VÀ ĐÁNH GIÁ VIỆC NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG DWDM SỬ DỤNG CO-OFDM II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu lý thuyết OFDM, CO-OFDM DWDM, dùng phần mềm Optisystem để mô hệ thống DWDM sử dụng phương pháp điều chế COOFDM, đánh giá khả nâng cao dung lượng đường truyền hệ thống DWDM, ưu nhược điểm phương pháp sử dụng CO-OFDM DWDM III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 02/07/2012 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/11/2012 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): Tiến sĩ : NGUYỄN MINH HOÀNG Tp HCM, ngày tháng năm 2012 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA….……… (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô khoa Kỹ thuật Điện tử thầy cô trường ĐH Bách Khoa Tp HCM hết lòng truyền đạt, cung cấp đầy đủ kiến thức thời gian theo học Cao học trường Đặc biệt, em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Minh Hồng, người trực tiếp hướng dẫn cung cấp cho em kiến thức, tài liệu quý hướng dẫn chi tiết bước xây dựng mơ hình mơ phỏng, tận tình bảo cách thức trình bày luận văn giúp em hoàn thành đồ án Tôi xin chân thành cảm ơn tất bạn bè, người thân người cổ vũ, động viên tơi lúc khó khăn để hồn thành khố học Mặc dù có nhiều cố gắng chắn đồ án cịn thiếu sót, em mong nhận bảo, góp ý Quý Thầy Cô bạn Tp HCM, ngày 20 tháng 11 năm 2012 Học viên thực Dương Minh Sơn TÓM TẮT Ghép kênh phân chia tần số trực giao (OFDM) đời từ năm 1966 Chang sử dụng rộng rãi phạm vi rộng ứng dụng âm kỹ thuật số/phát truyền hình video hệ thống truyền thơng có dây/không dây [1, 5] Gần OFDM áp dụng hệ thống truyền dẫn quang đường dài có nhiều lợi định dạng thơng thường điều chế đơn sóng mang [10] Luận văn thực nghiên cứu lý thuyết OFDM, CO-OFDM, DWDM việc kết hợp chúng Sau dùng phần mềm OptiSystem, phần mềm thương mại hãng Optiwave cho phép thiết kế, mô phỏng, đo kiểm tra thực tối ưu hóa nhiều loại tuyến thơng tin quang, để thực mô hệ thống DWDM sử dụng CO-OFDM để đánh giá khả nâng cao dung lượng đường truyền hệ thống đồng thời ưu nhược điểm việc sử dụng COOFDM DWDM [19, 25] Luận văn phân chia làm phần: - Phần 1: Tổng quan đề tài, lý chọn đề tài - Phần 2: Tổng quan DWDM CO-OFDM Phần mô tả lý thuyết DWDM CO-OFDM kết hợp CO-OFDM DWDM - Phần 3: Thực mô hệ thống DWDM sử dụng CO-OFDM với kênh DWDM, khoảng cách kênh 100GHz Đánh giá BER đầu thu để đưa ưu nhược điểm phương pháp khả nâng cao dung lượng hệ thống DWDM CO-OFDM - Phần 4: Nhận xét kết luận Phần đưa nhận xét kết đưa kết luận công việc để phát triển đề tài ABSTRACT The fundamental concept of OFDM has been invented by Chang since 1966 and more works by others thereafter, OFDM has been applied in almost the major wireless communications, video and audio broadcasting [1, 5] Recently, OFDM has also been applied and developed into optical transmissions This thesis provides a review of coherent optical OFDM (CO-OFDM), DWDM and the integration of CO-OFDM with DWDM and use Optisystem software, a software design tool enables user to plan, test, and simulate almost type of optical link, to simulate and evaluate how to increase capacity of DWDM systems using CO-OFDM as well as its advantages and disadvantages [19, 25] The thesis is separated into parts: - Part 1: Overview of thesis This part introduces the reason why to choose the topic - Part 2: Overview of DWDM and CO-OFDM This part describes the theory of DWDM systems, CO-OFDM and co-using of them - Part 3: Simulation a DWDM system using CO-OFDM This part describes the simulation of a channels DWDM system with channels spacing 100GHz to evaluate the increasing capacity of DWDM systems using COOFDM with its advantages and disadvantages - Part 4: Results and conclusions This part discusses the results and future works of the thesis LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan rằng, luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện tử “Giả lập đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền hệ thống DWDM sử dụng CO-OFDM” công trình nghiên cứu riêng tơi Những số liệu sử dụng rõ nguồn trích dẫn danh mục tài liệu tham khảo Kết nghiên cứu chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu từ trước đến TP.HCM, ngày 30/11/2012 Dương Minh Sơn MỤC LỤC Chương 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 GIỚI THIỆU 1.2 Ý TƯỞNG CỦA ĐỀ TÀI 1.3 PHÁT BIỂU BÀI TOÁN 1.4 MỘT SỐ CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG OFDM TRONG THƠNG TIN QUANG 1.4.1 Nhóm W Shieh, Q Yang, and Y Ma 1.4.2 Nhóm S Hussin, K Puntsri, and R Noé 1.4.3 Nhóm Hongchun Bao and William Shieh 1.5 MỘT SỐ HỆ THỐNG DWDM ĐANG SỬ DỤNG TRÊN THỰC TẾ 10 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 15 2.1 LÝ THUYẾT VỀ DWDM 15 2.2.1 Tổng quát DWDM 15 2.2.2 Cửa sổ làm việc quang hệ thống WDM 16 2.2.3 Các băng tần hệ thống WDM 17 2.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả hệ thống thông tin quang 17 2.2.5 Ưu nhược điểm hệ thống DWDM 32 2.2.6 Các thành phần hệ thống DWDM 33 2.2 TỔNG QUAN VỀ CO-OFDM TRONG THƠNG TIN QUANG 43 2.2.1 Tóm tắt lịch sử OFDM 43 2.2.2 Nguyên lý OFDM 45 2.2.3 Mô hình tốn học OFDM 46 2.2.4 Sơ đồ khối hệ thống OFDM 50 2.2.5 Ưu điểm OFDM 55 2.2.6 Các vấn đề kỹ thuật OFDM 56 2.2.7 Hệ thống Coherrent OFDM (CO-OFDM) 58 2.2.8 Hiệu suất phổ CO-OFDM quang 60 Chương 3: MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ 61 3.1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM OPTISYSTEM 61 3.2 SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG 62 3.3 CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN SỬ DỤNG TRONG MÔ PHỎNG 63 3.4 CÁC TRƯỜNG HỢP MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ 70 Chương 4: NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 81 4.1 NHẬN XÉT 81 4.2 KẾT LUẬN 83 4.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Một tuyến hệ thống WDM điểm – điểm đơn giản Hình 1.2: Xu hướng phát triển tốc độ truyền dẫn giới Hình 1.3: Phổ quang hệ thống WDM Hình 1.4: Tín hiệu OFDM cho bước sóng WDM Hình 1.5: Sơ đồ hệ thống thông tin quang DWDM sử dụng CO-OFDM Hình 1.6: Sơ đồ khối hệ thống DWDM sử dụng tín hiệu OFDM Hình 1.7: Hệ thống 107Gb/s Co-OFDM Hình 1.8: Độ nhạy BER tín hiệu 107 Gb/s CO-OFDM Hình 1.9: Sơ đồ khối sử dụng OFDM để truyền tải tín hiệu quang Hình 1.10: BER vs OSNR loại OFDM Hình 1.11: BER vs laser linewidth loại OFDM Hình 1.12: Phổ quang cho tín hiệu 10Gb/s CO-OFDM 10 Hình 1.13: Sơ đồ hệ thống DWDM 120Gb/s Ciena VTN 11 Hình 1.14: Sơ đồ hệ thống DWDM 240Gb/s Ciena VTN 12 Hình 1.15: Sơ đồ hệ thống DWDM Fujitsu Ring Nam VTN 13 Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống DWDM điểm-điểm đơn giản 15 Hình 2.2: Lịch sử phát triển WDM 16 Hình 2.3: Băng tần truyền dẫn suy hao sợi quang bước sóng 17 Hình 2.4: Khái niệm suy hao sợi quang 18 Hình 2.5: Suy hao sợi quang theo bước sóng khác 21 Hình 2.6: Tán sắc làm tăng độ rộng xung ngõ 24 Hình 2.7: Ảnh hưởng tán sắc sắc màu sợi quang 25 Hình 2.8: Minh hoạ tán sắc phân cực mode 26 Hình 2.9: Ảnh hưởng SRS 30 Hình 2.10: Hệ số độ lợi SRS hàm khoảng cách kênh 31 Hình 2.11: Sơ đồ khối ghép kênh bước sóng MUX 33 Hình 2.12: Sơ đồ khối tách kênh bước sóng DEMUX 33 Đề tài: Giả lập đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền DWDM dùng CO-OFDM Hình 3.6 cho thấy phổ tín hiệu quang hệ thống DWDM kênh đầu phát, trục tung biên độ phổ bước sóng, trục hồnh tần số bước sóng, đầu phát tín hiệu chưa qua đường truyền nên chưa xuất nhiễu Tỉ số OSNR bước sóng theo tương đương mức cơng suất đỉnh trừ mức cơng suất vai [22-23] OSNR = -45dB - (-100)dB = 55dB Hình 3.7: Phổ tính hiệu DWDM đầu thu sau qua tuyến quang có chiều dài 110 km điểm E sơ đồ mơ Hình 3.7 cho thấy phổ tín hiệu quang hệ thống DWDM kênh đầu thu, trục tung biên độ phổ bước sóng, trục hồnh tần số bước sóng, đầu thu tín hiệu truyền qua đường truyền nên xuất nhiễu Tỉ số OSNR bước sóng theo tương đương mức công suất đỉnh trừ mức công suất vai [22-23] OSNR = -45dB - (- 70)dB = 25dB Sau qua đường truyền tín hiệu bị tổn hao làm giảm tỉ số tín hiệu tạp âm quang từ 55dB xuống 25dB  Đặc tuyến BER kênh thứ hai sau truyền qua 85-110km Chương 3: Mô kết 74 Đề tài: Giả lập đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền DWDM dùng CO-OFDM Hình 3.8: Đặc tuyến BER kênh thứ hai sau truyền qua chặng quang có chiều dài thay đổi từ 85-110 km.Giá trị đo đặt điểm G sơ đồ mơ Hình 3.8 cho thấy đặc tuyến BER kênh thứ hai với tốc độ bit 20Gb/s sau truyền qua đường truyền có chiều dài tuyến thay đổi từ 85 đến 110 km Các giá trị chiều dài nhỏ 85 km có BER = nên ta khơng quan tâm Theo hình vẽ giá trị chiều dài tuyến 93.5 km bắt đầu xuất BER = 10-1000; giá trị chiều dài tuyến 96 km, BER = 10-120; giá trị chiều dài tuyến 100 km, BER = 10-40; chiều dài tuyến 110 km ta có BER đạt 10 -10 Như với tốc độ bit bước sóng 20Gb/s ta truyền qua đường truyền có chiều dài 100 km đáp ứng giá trị BER < 10 -12 tương ứng với tiêu chuẩn Việt nam BER đường truyền quang [30] Với phương pháp thiết kế hệ thống DWDM theo mơ hồn tồn khơng sử dụng phương pháp bù tán sắc không bị ảnh hưởng CD, PMD giá trị tán sắc đường truyền thay đổi theo chiều dài tuyến  Đặc tuyến BER kênh thứ hai sau truyền qua 500 km Để kiểm tra chất lượng đường truyền, cự ly tối đa cần lặp tái tạo tín hiệu ta cho truyền qua chiều dài tuyến 500 km với chặng quang, chặng có chiều dài Chương 3: Mơ kết 75 Đề tài: Giả lập đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền DWDM dùng CO-OFDM 100 km, trạm lặp để khuếch đại tín hiệu, ta có đặc tuyến BER hình 3.9 Hình 3.9: Đặc tuyến BER kênh thứ hai sau truyền qua 500 km Theo hình 3.9, truyền tín hiệu có tốc 20Gb/s qua đường truyền khoảng cách 500 km BER đạt 10-12 truyền qua 250 km Sau qua 500km BER = Do tuyến quang có chiều dài 250km sau 250 km cần phải thực tái tạo tín hiệu (3R) Như so với tuyến truyền dẫn thực tế khoảng 200 km có trạm tái tạo tín hiệu [27, 29] với khoảng cách 250km phương pháp dùng CO-OFDM DWDM hoàn toàn chấp nhận chưa dùng đến phương pháp nâng cao chất lượng truyền dẫn khác dùng mã sửa sai FEC, thuật toán nội suy 3.4.3 Trường hợp 2: lamdas 30Gb/s Thực thành phần theo sơ đồ tuyến trường hợp sử dụng lamdas 20Gb/s, thay đổi tốc bit bước sóng từ 20Gb/s lên 30Gb/s để đánh giá Chương 3: Mô kết 76 Đề tài: Giả lập đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền DWDM dùng CO-OFDM khả nâng cao dung lượng đường truyền hệ thống Cho chiều dài tuyến thay đổi từ 80 km đến 110 km, đánh giá tỉ số lỗi bit đầu thu Chạy mô cho giá trị chiều dài tuyến thay đổi từ 80 km đến 110 km, lưu kết trường hợp để vẽ đặc tuyến BER theo chiều dài  Phổ tín hiệu DWDM đầu phát, đo điểm D Hình 3.10: Phổ tín hiệu quang sau ghép kênh DWDM (Mux channel) trước phát đường truyền quang điểm D sơ đồ mơ Hình 3.10 cho ta thấy phổ bước sóng sau nâng tốc độ bước sóng từ 20Gb/s lên 30Gb/s, ta thấy phổ tín hiệu đầu phát rộng trường hợp 20Gb/s Trục tung biên độ bước sóng, trục hồnh tần số bước sóng Tại đầu phát tín hiệu chưa qua đường truyền nên chưa xuất nhiễu Tỉ số OSNR bước sóng theo tương đương mức cơng suất đỉnh trừ mức công suất vai [22-23] OSNR = -47dB - (-100)dB = 53dB  Phổ tín hiệu DWDM đầu thu, đo điểm E Chương 3: Mô kết 77 Đề tài: Giả lập đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền DWDM dùng CO-OFDM Hình 3.11: Phổ tính hiệu DWDM đầu thu sau qua tuyến quang có chiều dài 110 km Đo điểm E sơ đồ mô Hình 3.11 cho thấy phổ tín hiệu quang hệ thống DWDM kênh đầu thu, trục tung biên độ phổ bước sóng, trục hồnh tần số bước sóng, đầu thu tín hiệu truyền qua đường truyền nên xuất nhiễu Tỉ số OSNR bước sóng theo tương đương mức cơng suất đỉnh trừ mức công suất vai [22-23] OSNR = -46dB - (- 70)dB = 24dB Sau qua đường truyền tín hiệu bị tổn hao làm giảm tỉ số tín hiệu tạp âm quang từ 53dB xuống 24dB  BER kênh thứ sau truyền qua đường truyền Chương 3: Mô kết 78 Đề tài: Giả lập đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền DWDM dùng CO-OFDM Hình 3.12: Đặc tuyến BER kênh thứ hai sau qua chặng truyền dẫn có chiều dài thay đổi từ 80 – 110 km Hình 3.12 cho thấy đặc tuyến BER kênh thứ hai với tốc độ bit 30Gb/s sau truyền qua đường truyền có chiều dài tuyến thay đổi từ 80 đến 110 km Các giá trị chiều dài nhỏ 80 km có BER < 10-12 nên ta khơng quan tâm Theo hình vẽ giá trị chiều dài tuyến 82 km BER = 10 -12; giá trị chiều dài tuyến 85 km, BER = 10-9; giá trị chiều dài tuyến 100 km, BER = 10 -2.5; chiều dài tuyến 110 km ta có BER = 10-1 Như với tốc độ bit bước sóng 30Gb/s ta truyền qua đường truyền có chiều dài khoảng 80km đáp ứng giá trị BER < 10-12 tương ứng với tiêu chuẩn Việt nam BER đường truyền quang [30] Khi tốc độ bit kênh tăng từ 20Gb/s lên 30Gb/s khoảng cách truyền giảm xuống Với phương pháp thiết kế hệ thống DWDM theo mơ hồn tồn khơng sử dụng phương pháp bù tán sắc không bị ảnh hưởng CD, PMD giá trị tán sắc đường truyền thay đổi theo chiều dài tuyến Như vậy, qua kết mơ ta có bảng thống kê sau: Chương 3: Mô kết 79 Đề tài: Giả lập đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền DWDM dùng CO-OFDM Bảng 3.1: Thống kế trường hợp kết mô TT Trường hợp kênh Trường hợp kênh DWDM 20 Gb/s DWDM 30 Gb/s 4 Nội dung Số bước sóng Khoảng cách kênh 100 GHz 100 GHz Tốc độ bit BS 20 Gb/s 30 Gb/s 105 km 82 km Chiều dài tuyến điểm BER = 10-12 Chiều dài tuyến điểm BER = 10 -9 Chiều dài tuyến cần thực 3R Thời gian phần mềm tính tốn để tìm BER qua span từ 80 – 110 km Thời gian phần mềm tính tốn để tìm BER qua span tương đương 500 km OSNR đầu phát 10 OSNR đầu thu > 110km 85 km 250km N/A (*) 30 phút 40 phút 80 N/A (**) 55 dB 26 dB 53 dB 23 dB (*), (**): Do thời gian để chương trình tính tốn kết sau truyền qua vịng lặp tương đương 500 km đường truyền lâu, tốc độ bit 20Gb/s tốn thời gian khoảng 80 nên trường hợp 30Gb/s chưa thực việc tính tốn giá trị BER sau truyền qua 500 km Chương 3: Mô kết 80 Đề tài: Giả lập đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền DWDM dùng CO-OFDM Chương 4: NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 4.1 NHẬN XÉT Qua kết mô trên, ta có nhận xét sau: - Mặc dầu mơ chưa sử dụng thuật toán sửa lỗi FEC, thuật toán cân kênh truyền phức tạp (nội suy bậc cao, thuật toán LSM…) tỉ số bit lỗi BER thấp hệ thống CO-OFDM - Với tốc độ bit kênh 20Gb/s, BER đầu thu đạt 10 -12 truyền qua chặng quang đơn mốt chuẩn SMF G.652 có chiều dài 100 km Khi tốc độ bit kênh tăng từ 20Gb/s lên 30Gb/s khoảng cách truyền giảm xuống Giá trị BER đạt 10-12 khoảng cách 82 km sau truyền qua sợi quang đơn mốt chuẩn SMF G.652 So sánh với hệ thống DWDM thực tế hệ thống DWDM thiết bị Fujitsu Ring Nam, hệ thống DWDM Ciena Backbone 120Gb/s hệ thống DWDM Ciena Backbone 240Gb/s Công ty VTN thuộc Tập đồn Bưu Viễn thơng Việt Nam sử dụng phương pháp bù tán sắc DCF mạch điện tử [27, 28, 29] (đã đề cập mục 1.4 Chương 1: Đặt vấn đề) phương pháp dùng CO-OFDM cho DWDM mơ có thể: - Hoàn toàn đáp ứng cự li truyền dẫn cho chặng quang theo thực tế, đa số chặng sử dụng khuếch đại EDFA khoảng khoảng cách tối đa 100 km Nếu chiều dài tuyến 100 km sử dụng khuếch đại EDFA đa tầng kết hợp với sử dụng khuếch đại Raman [27, 28, 29] - Trong thực tế khai thác hệ thống có sử dụng phương pháp bù tán sắc DCF tuyến 120Gb/s Fujitsu Ring nam Công ty VTN có số điểm bất lợi thay đổi chiều dài tuyến cáp có giá trị tán sắc CD vượt ngưỡng bù DCF theo thiết kế hệ thống khơng hoạt động Chương 4: Nhận xét, kết luận hướng phát triển 81 Đề tài: Giả lập đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền DWDM dùng CO-OFDM Đối với hệ thống sử dụng bù tán sắc điện tử hệ thống DWDM 240Gb/s VTN có thay đổi chiều dài tuyến tham số tán sắc phải thời gian để hệ thống ước lượng kênh truyền, thực bù tán sắc hoàn toàn cho kênh bước sóng có tốc độ 10Gb/s khoảng 10 phút cho tồn tuyến từ Hồ Chí Minh đến Phan Rang Do tuyến cáp quang sử dụng tuyến dự phịng phải gần có chiều dài hệ số tán sắc tương đương [27, 28, 29] Như sử dụng phương pháp điều chế CO-OFDM cho DWDM khắc phục tình trạng thay đổi giá trị chiều dài tuyến cáp giá trị CD thay đổi hệ thống bù DCF bù mạch điện tử So với nghiên cứu sử dụng OFDM thông tin quang đề cập mục 1.3 chương 1: Đặt vấn đề, ta có bảng thống kê sau: Bảng 4.1: Thống kê số phương pháp sử dụng OFDM thông tin quang TT Nội dung Hệ thống quang Số bước sóng Khoảng cách kênh Đề tài DWDM Nhóm 1.4.1 Nhóm 1.4.2 Non-DWDM Non-DWDM Nhóm 1.4.3 DWDM N/A N/A 100GHz N/A N/A 50GHz Số subcarrier 512 128 512 128 IFFT/FFT size 1024 1024 1024 1024 Tốc độ bit hệ thống 80Gb/s 120Gb/s 107 Gb/s 20 Gb/s 80 Gb/s Mã hoá DPSK QPSK 4-QAM QPSK Khoảng cách span 85 km 80 km Back-to-back 80 km Loại sợi quang sử dụng SMF G.652 SMF G.652 SMF G.652 SMF G.652 CO-OFDM CO-OFDM DDO-OFDM CO-OFDM CO-OFDM 10 Điều chế Như hệ thống mô thiết kế khơng có sử dụng phương pháp bù tán sắc truyền xa mà không cần bù tán sắc Khi truyền tốc độ bit hai hệ thống đơn sóng mang so sánh với đa sóng mang Chương 4: Nhận xét, kết luận hướng phát triển 82 Đề tài: Giả lập đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền DWDM dùng CO-OFDM trực giao sợi quang ta thấy ảnh hưởng sợi quang lên hệ thống đơn sóng mang đáng kể Trong hệ thống đơn sóng mang có tốc độ bit 10Gb/s khơng dùng kỹ thuật bù tán sắc cự ly truyền dẫn tối đa < 11km Còn hệ thống CO-OFDM có sử dụng kỹ thuật OFDM nên thời gian kí tự kéo dài 512 lần so với hệ thống đơn sóng mang Do đó, ảnh hưởng tán sắc sợi quang gây giảm tối thiểu, điều chứng minh lý thuyết hoàn tồn tính miễn nhiễm hệ thống CO-OFDM với CD, PMD 4.2 KẾT LUẬN Như mô đạt mục tiêu đề là: - Phương pháp CO-OFDM hồn tồn sử dụng truyền dẫn quang đường dài sử dụng công nghệ DWDM - Việc nâng cao dung lượng truyền dẫn quang DWDM sử dụng phương pháp điều chế OFDM tính chịu đựng ảnh hưởng tán sắc CD PMD tốt phương pháp dùng đơn sóng mang thông thường - Việc không cần sử dụng phương pháp bù tán sắc làm giảm chi phí đầu tư cho công nghệ bù tán sắc, đồng thời linh hoạt việc sử dụng tuyến truyền dẫn có nhiều sợi quang dự phịng có chiều dài hệ số tán sắc khác - Đề tài cho thấy tính khả thi áp dụng phương pháp điều chế CO-OFDM cho hệ thống DWDM thực tế, nhiên giới hạn thời gian nên đề tài mô hệ thống với thiết kế chặng quang có chiều dài trung bình, chủ yếu sử dụng khuếch đại EDFA đơn tầng, có hệ số khuếch đại thấp nên chưa cho thấy rõ ràng ảnh hưởng hệ số phi tuyến cách khắc phục, chưa khảo sát thiết kế hệ thống có chiều dài lớn 100 km đến 200 km sử dụng khuếch Raman kết hợp với khuếch đại EDFA đa tầng Lúc cơng suất hệ thống lớn, ảnh hưởng hệ số phi tuyến rõ ràng Chương 4: Nhận xét, kết luận hướng phát triển 83 Đề tài: Giả lập đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền DWDM dùng CO-OFDM - Mặc dù công nghệ CO-OFDM thông tin quang nghiên cứu từ khoảng năm 2006 với nhiều ưu điểm thời điểm năm 2011 chưa có sản phẩm thương mại [23] 4.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Do thời gian thực đề tài tương đối ngắn, đề tài lại mang tính chất lý thuyết, cộng thêm kiến thức để thực đề tài tương đối rộng mẻ, lạ lẫm nên số điểm mà đề tài chưa thể Do đó, đề tài đưa số hướng tiếp tục nghiên cứu phát triển: - Tiếp tục sử dụng phương pháp điều chế CO-OFDM để nâng tốc độ bit bước sóng DWDM lên đến 100 Gb/s - Đưa vào hệ thống kỹ thuật sửa lỗi FEC, cân kênh tiên tiến nhằm nâng cao tốc độ truyền cự ly truyền dẫn cải thiện BER hệ thống - Thiết kế tuyến với chiều dài suy hao quang sử dụng khuếch đại Raman kết hợp EDFA đa tầng để tăng cự ly truyền dẫn - Thiết kế phần cứng để phát triển ứng dụng thực tế truyền dẫn quang Chương 4: Nhận xét, kết luận hướng phát triển 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] William Shieh, “OFDM for Flexible High-Speed Optical Networks”, Journal of Lightwave Technology, vol 29, no 10, pp 1560-1577, May 2011 [2] Y Ma et al., “1-Tb/s single-channel coherent optical OFDM transmission over 600-km SSMF fiber with subwavelength bandwidth access” Optics Express, vol 17, no 11, pp 9421-9427, May 2009 [3] W Shieh et al., “107 Gbs coherent optical OFDM transmission over 1000-km SSMF fiber using orthogonal band multiplexing”, Optics Express, vol 16, no 9, pp 6378-6386, Apr 2008 [4] Liang Du and Arthur Lowery, “Fiber Nonlinearity Compensation for COOFDM Systems with Periodic Dispersion Maps Co-OFDM system with periodic Dispertion”, OCIS Codes 060.2330, Optical Society of America, 2009 [5] William Shieh and Ivan Djordjevic OFDM for Optical Communications ISBN 978-0-12-374879-9, Elsevier Inc, 2010 [6] Filipe Manuel Wiener Ferro de Carvalho Optical core network using OFDM signal Nov 2009 [7] W.Shieh et al., “Optical performance monitoring in coherent optical OFDM systems”, Optics Express, vol 15, no 2, pp 350-356, Jan 2007 [8] Jean Armstrong, “OFDM for Optical Communications”, Journal of Lightwave Technology, vol 27, No 3, pp 189-204, Feb 2009 [9] Krishna M Sivalingam and Suresh Subramaniam Optical WDM Networks Principles and Practice ISBN 0-792-37825-3, Kluwer Academic Publisher, 2002 [10] Takayuki Kobayashi et al., “Over 100 Gbs Electro-Optically Multiplexed OFDM”, Journal of Lightwave Technology, vol 27, no 16, pp 3714-3720, Aug 2009 [11] H Bao and W Shieh, “Transmission simulation of coherent optical OFDM signals in WDM systems”, Optics Express, vol 15, no 8, pp 4410-4418, 2007 [12] S Hussin et al., “Performance Analysis of Optical OFDM Systems”, ISBN 978-963-8111-77-7, 2007 [13] Josef Vojtech et al., “Dark Fibre Lighting Technologies”, Seefire-Deliverable 2.1, Nov 2005 [14] Vũ Văn San Hệ thống thông tin quang Hà Nội: NXB Bưu điện, 2008 [15] J Armstrong and A.J Lowery, “Power efficient optical OFDM”, Electronics Letters 16th, vol 42, no 6, Mar 2006 [16] Akihide Sano and Yutaka Miyamoto, “Ultra-High Speed Optical OFDM Transmission Technologies”, IEICE 08 SB 0064, 2008 [17] Lê Quốc Cường et al., “Kỹ thuật thông tin quang 1”, Học viện CN BCVT, Hà Nội, 2009 [18] Đỗ Văn Việt Em Kỹ thuật thông tin quang Hà Nội: Học viện CN BCVT, 2007 [19] Optiwave systems Inc, “OptiSystem_Tutorials_Volume_1, 2”, Version 11, May 2012 [20] Ramjee Prasad OFDM for Wireless Communications Systems London: Artech House Inc, 2000 [21] Govind P.Agrawal Fiber-optic communications system (3rd) A John Wiley & Sons Inc Publication, 2002 [22] Trần Đại Dũng, “Bài giảng Các hệ thống ghép bước sóng WDM & NGDWDM”, Cơng ty VTN, 2011 [23] Trần Đại Dũng, “Bài giảng Các kỹ thuật điều chế hệ thống thông tin quang đường dài”, Công ty VTN, 2011 [24] Trần Đại Dũng, “Bài giảng Ảnh hưởng CD, PMD phi tuyến đến hệ thống thông tin quang đường dài”, Công ty VTN, 2011 [25] Optiwave systems Inc “Optisystem, full product overview.” Internet: http://www.optiwave.com/products/system_overview.html, 2012 [26] VTN Company Internet: http://vtn.com.vn/portalid/54/tabid/116.html, 2012 [27] Công ty VTN “VTN 120G Upgrade Network Design Document” v0.2, 2010 [28] Công ty VTN “VTN240G Network Design Document” v0.4, 2010 [29] Công ty VTN “The configuration of Fujitsu DWDM Sounthern rings”, 2010 PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Dương Minh Sơn Ngày, tháng, năm sinh: 14/05/1976 Nơi sinh: Quảng Nam Địa liên lạc: 301 Lô B, Chung cư Sơn Kỳ, Phường Sơn Kỳ, Quận Tân Phú, TP Hồ Chí Minh Q TRÌNH ĐÀO TẠO Từ 09/1995 – 10/2000: Học Đại học Trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, Khoa Điện – Điện Tử Từ 09/2011 – Nay: Học Cao học Trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, Khoa Điện – Điện Tử, chun ngành Kỹ thuật Điện tử Q TRÌNH CƠNG TÁC Từ tháng 06/2000 đến nay: Công tác Trung tâm Viễn thông Liên tỉnh Khu vực – Công ty Viễn thông Liên tỉnh (VTN) ... Giả lập đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền DWDM dùng CO-OFDM Hình 1.13: Sơ đồ hệ thống DWDM 120Gb/s Ciena VTN [27] Chương 1: Đặt vấn đề 11 Đề tài: Giả lập đánh giá việc nâng cao dung. .. TÀI: GIẢ LẬP VÀ ĐÁNH GIÁ VIỆC NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG DWDM SỬ DỤNG CO-OFDM II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu lý thuyết OFDM, CO-OFDM DWDM, dùng phần mềm Optisystem để mô hệ. .. Nhóm thực giả lập hệ thống CO-OFDM hình sau: Hình 1.7: Hệ thống 107Gb/s CO-OFDM Chương 1: Đặt vấn đề Đề tài: Giả lập đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền DWDM dùng CO-OFDM Với giá trị: