a) Đấu trực tiếp phát-thu
4.2.3.4Tỷ lệ lỗi bit của hệ thống phụ thuộc vào PMD
Luận án đã tiến hành nghiên cứu tính toán thiết kế cho hệ thống thông tin quang tốc độ 10 Gbit/s và 40 Gbit/s có sử dụng tiền khuếch đại quang EDFA nhưđã được mô tả trong hình 4.1. Độ nhạy bộ thu được tính cho trường hợp bộ thu trong tuyến có khuếch đại quang. Hình 4.5 là kết quả tính toán tỷ lệ lỗi bít cho hệ thống. Dễ dàng nhận thấy rằng, để thiết kế thoả mãn yêu cầu BER =10-12 cho hệ thống 40 Gbit/s thì DGD nằm trong giới hạn 4ps. Còn đối với hệ thống 10Gbit/s, khi công suất phát đủ lớn
và độ dự phòng hệ thống tối đa thì hoàn toàn có thể giảm ảnh hưởng của PMD tới BER. -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 0 5 10 15 20 25 30 Log(BER) DGD (ps) 10Gbit/s 40Gbit/s
Hình 4.5. Tỷ lệ lỗi bit phụ thuộc vào độ trễ nhóm vi phân DGD.
III. KẾT LUẬN
Luận án nghiên cứu một cách có hệ thống về ảnh hưởng của tán sắc mode phân cực (PMD) và một số nguồn nhiễu có liên quan trong hệ thống thông tin quang tốc độ 10Gbit/s và 40Gbit/s, và đạt được các kết quả chính sau đây:
1) Tán sắc mode phân cực (PMD) kết hợp suy hao phụ thuộc phân cực (PDL) làm giảm mạnh tỷ số tín hiệu trên nhiễu SNR, tăng nhiễu phát xạ tự phát ASE tích lũy. Do đó, Luận án đề xuất hệ thống cần có dự phòng công suất 3 ÷ 4 dB thay vì 1 ÷ 2 dB như nhiều tác giả khác đề xuất. 2) Kết quả mô phỏng về phổ của một phân cực phụ thuộc bước sóng chứng minh rằng: a) trên cùng 1 dải bước sóng, tổng số các cực trị của phổ ở các giá trị khác nhau của bộ phân cực là không thay đổi, sai số giữa kết quả mô phỏng và thực tế là 0,4%.
b) Khi PMD gây ra trễ và tán xạ, xung bị dao động mạnh sẽ phát sinh nhiễu liên quan, nó chệch khỏi giá trị của nó có thể lên tới 10 ps, và gây
méo tín hiệu. Đây là một dạng nhiễu làm xuống cấp BER do tỷ số tín hiệu trên nhiễu SNR giảm mạnh.
c) Bằng mô phỏng trạng thái phân cực trên mặt cầu Poincaré, luận án đã chứng minh rằng khi phân cực hoàn toàn và không có lưỡng chiết, quỹ đạo điểm cuối của vectơ PMD là đường tròn trên mặt cầu khi pha biến đổi trong chu kỳ từ 0 đến 360 độ. Khi có thành phần lưỡng chiết thì quỹ đạo điểm cuối vector PMD trên mặt cầu Poincaré thay đổi và không còn là đường tròn nữa.
3) Luận án đã đề xuất mang tính mới về giải pháp giám sát mode phân cực, cho phép xác định các tham số quan trọng của hệ thống: suy giảm hình mắt, tỷ lệ lỗi bit BER, công suất đồng hồ RF và độ phân cực tín hiệu tại các tốc độ 10Gbit/s và 40Gbit/s trên cơ sở mô phỏng và phương pháp quy về sự mất mát công suất trung bình.
4) Luận án minh chứng rằng: a) tín hiệu dạng NRZ chịu ảnh hưởng của tán sắc CD ít hơn so với dạng tín hiệu RZ. Với tốc độ 10 Gbit/s, mất mát công suất tín hiệu 1dB cho dạng tín hiệu NRZ có thể chịu được tán sắc CD tích lũy tới 900 ps/nm, trong khi đó dạng tín hiệu RZ chỉ chịu được tán sắc CD tích lũy là 500 ps/nm. Tích lũy CD mà hệ thống có thể chịu được sẽ giảm đi 16 lần khi tốc độ bít tăng từ 10G bit/s lên 40 Gbit/s. Với giá trị DGD càng lớn thì đường cong BER của tín hiệu dạng RZ có độ dốc lớn hơn đường cong BER của tín hiệu dạng NRZ.
b) Luận án cũng chỉ ra kết quả mới trong trường hợp có sự kết hợp ảnh hưởng của PMD và tán sắc CD rằng hệ thống bị xuống cấp nhanh khi giá trị DGD đạt trên 40 ps. Giá trị CD và DGD càng lớn thì công suất tín hiệu bị mất mát càng lớn. Với mất mát công suất 1dB thì DGD chỉ còn chịu đựng được 26 ps thay vì 45 ps.
c) Hình mắt của tín hiệu bị suy giảm mạnh khi có ảnh hưởng của tán sắc CD và PMD. Hình mắt tín hiệu bị biến dạng và khép hoàn toàn khi giá trị CD tăng đến 1120 ps/nm, và bị méo nghiêm trọng khi giá trị DGD đạt tới 60 ps.
5) Kết quảđo thực nghiệm của luận án cho thấy rằng: tán sắc PMD làm suy giảm chất lượng BER nhanh chóng là do làm khép hình mắt tín hiệu và gây ra nhiễu ISI. Khi độ trễ nhóm vi phân DGD có giá trị vượt quá 50ps thì không thể bảo đảm giá trị BER = 10-9 cho hệ thống 10 Gbit/s. 6) Luận án đề xuất mang tính mới việc áp dụng tính toán thiết kế cấu hình tuyến thông tin quang tốc độ 10 Gbit/s và 40 Gbit/s bịảnh hưởng PMD và chỉ ra như sau:
a) Cần phải thực hiện tính toán theo yêu cầu xác suất gián đoạn của hệ thống để tìm giới hạn của giá trị tán sắc tuyến.
b) Do tỷ lệ lỗi bít BER tăng lên nhanh chóng khi tán sắc PMD vượt quá 10% độ rộng bít, cần tăng đền bù công suất hoặc sử dụng các biện pháp bù tán sắc PMD để duy trì giá trị nó trong ngưỡng cho phép.
c) Đối với các hệ thống tốc độ cao từ 40 Gbit/s trở lên, ngoài tán sắc PMD, hệ thống sẽ còn chịu ảnh hưởng của tán sắc bậc cao. Vì vậy, tính toán tuyến trên thực tiễn sẽ có những sai số nhất định.
Các kết quả nghiên cứu trên có thể được áp dụng cho việc đánh giá, xác định và tính toán thiết kế cấu hình các hệ thống thông tin quang nhiều Gbit/s thực tiễn.