Kỹ thuật về hệ thống:

Việc xử lý thành công các tham số quan trọng của sóng ánh sáng như biên độ, tần số, pha và các thành phần phân cực là một tiến bộ vượt bậc của kỹ thuật thông tin quang Coherent. Trong kỹ thuật điều chế cường độ và tách sóng trực tiếp đã không xử dụng thực tiếp các tham số này.

Quá trình tận dụng các tham số nói trên đã tạo ra cho thông tin quang chuyển sang một chế độ hoạt động hoàn toàn mới mà trong đó các yếu tố thành phần của sóng ánh sáng có được cơ hội để thể hiện vai trò của mình.

Các tiến bộ của kỹ thuật về hệ thống được thực hiện qua các vấn đề sau:

1.Tạo ra một hệ thống có năng lực truyền dẫn cao:

Năng lực truyền dẫn của hệ thống được thể hiện bằng cự ly đường truyền xa với tốc độ rất cao. Ở đây tham số quan trọng là độ nhạy thu. Nhờ đó mà ta có thể thiết kế được một hệ thống có độ nhạy thu cao. Hệ thống

Coherent có thể đạt được tốc độ 10Gbit/s với cự ly truyền dẫn từ 200 đến 300 km và độ nhạy thu có thể đạt được hơn -90dBm.

Như vậy so với hệ thống IM – DD thì độ nhạy thu của hệ thống coherent lớn hơn rất nhiều. Độ nhạy thu cao có được ở trong hệ thống coherent là do dòng điện quang cho ra lớn.

Nếu cùng một công suất quang tới bề mặt của bộ tách sóng quang thì hệ thống IM – DD cho ra dòng quang điện.

IphIM = R.Ps.

Còn hệ thống Coherent cho ra dòng quang điện là:

( ) [ + + ω +∆ϕ ] = s LO 2 s . LO.cos IF COH ph RP P P P I Trong đó: R: hệ số đáp ứng của bộ tách sóng.

Ps: Công suất quang tới bề mặt bộ tách sóng. PLO: Công suất quang của bộ dao động nội.

ωIF: Tần số trung gian.

∆ϕ: độ dịch pha. Như vậy: IphCOH > IphIM.

Độ nhạy thu cao tạo ra hiệu quả rõ ràng: + Cải thiện được tỉ số tín hiệu trên nhiễu S/N.

+ Tăng tính thực hiện của kỹ thuật điều biến và giải điều biến coherent.

2. Tận dụng được băng tần rất rộng của sóng ánh sáng nói chung và sợi quang Single mode: chung và sợi quang Single mode:

Trước tiên phải thấy rằng băng tần của sóng ánh sáng là rất lớn. Băng tần của sóng ánh sáng đạt hơn 200Thz. Mặt khác do sự cải tiến công nghệ không ngừng, kỹ thuật chế tạo sợi quang đã tạo các loại sợi đơn mode thông dụng nó có dải tần 30THz. Do vậy việc tận dụng được dải tần này của hệ thống thông tin quang Coherent là một tiến bộ rất lớn và là một trong những giải pháp có hiệu quả nhất trong việc tận dụng các băng tần rộng này.

sóng quang chỉ thu tín hiệu ánh sáng thì thay đó là một bộ tách sóng quang trung bình bình phương, điều này cho phép có thể tăng tốc độ đường truyền trên sợi đơn mode thông thường một cách đáng kể.

3. Hệ thống Coherent cho phép truyền một số lượng lớn kênh: kênh:

Hệ thống thông tin quang kết hợp có khả năng truyền một lượng rất lớn các băng tần kênh quang nhờ các kỹ thuật ghép kênh quang theo thời gian OTDM và ghép kênh quang theo tần số OFDM.

• Trong phương pháp ghép kênh quang theo thời gian OTDM một số lượng lớn thông tin được truyền đi trên sợi dẫn quang. Do sợi đơn mode có dải tần rộng cho nên việc tăng kênh ghép theo thời gian sẽ tận dụng được giải tần này. Nhờ giải phảp OTDM, các kênh của tín hiệu DCM tốc độ cao được ghép thành chuỗi tín hiệu ánh sáng tốc độ cao hơn. Các bộ ghép và giải ghép quang OMUX và ODEMUX hiện nay đã tạo ra đường truyền đạt tốc độ 60Gbit/s trong phòng thí nghiệm. Trong khi đó các thiết bị ghép thông thường dùng các thành phần điện tử thông thường bị giới hạn ở dải tần 20Gbit/s.

• Trong phương pháp ghép kênh quang theo tần số OFDM, thì hàng ngàn kênh quang sẽ được truyền đồng thời trên một sợi dẫn quang nhờ quá trình biến đổi các tần số khác nhau thành các tín hiệu song song. Đã có nhiều kết quả nghiên cứu và thực nghiệm chứng tỏ khả năng tận dụng băng tần của sợi nhờ phương pháp OFDM là rất lớn.

Hãng NTT của Nhật Bản đã ghép thành công 100 kênh quang truyền dẫn theo giải pháp OFDM tạo ra đường truyền 100Gbit/s và dùng thực nghiệm để kết luận có thể đưa ra tốc độ đường truyền 1Tbit/s.

Tiến bộ của giải pháp này trong hệ thống thông tin quang kết hợp là việc biến đổi các tần số quang. Các tần số quang được biến đổi trực tiếp mà không cần sự biến đổi quang điện. Đây cũng là một thành công của hệ thống trong quá trình xử lý tín hiệu trong vùng tần số quang.

Hình 4.7. Ghép kênh quang theo tần số

4. Hệ thống Coherent cho khả năng lựa chọn độ nhạy thu:

Đối với hệ thống thông tin quang điều chế cường độ và tách sóng trực tiếp IM – DD là hoàn toàn cứng nhắc và tại đầu ra của bộ chuyển đổi quang

điện hoàn toàn tuyến tính với đầu vào. Trong khi đó hệ thống thông tin quang coherent đã cho khả năng tính linh động rất cao mà các hệ thống thông in quang điện đang khai thác trên mạng lưới không thể có được. Nhờ kỹ thuật tách sóng kết hợp mà tín hiệu đầu ra của bộ thu quang không chỉ phụ thuộc vào sóng mang tín hiệu trên đường truyền mà còn phụ thuộc cả vào tín hiệu dao động nội. Mặt khác biên độ tín hiệu dao động quang nội hoàn toàn có thể chủ động điều chỉnh được. Vì vậy mà độ nhạy thu của hệ thống này cho ta các giá trị khác nhau dựa vào mức tín hiệu dao động quang nội mà ta có thể lự chon. Nhờ vào khả năng lựa chọn độ nhạy thu, người ta cho ra các thiết bị thu Coherent mà trên đó có bộ phận điều chỉnh độ nhạy thu để lựa chọn các kênh quang riêng rẽ. Kết hợp với kỹ thuật ghép kênh quang trên cùng một sợi dẫn quang truyền được nhiều kênh thì việc lựa chọn độ nhạy thu đã giúp cho viếc tách các luồng quang một cách thuận lợi. Chính vì vậy việc áp dụng kỹ thuật quang Coherent và mạng thuê bao, mạng LAN, mạng WAN sắp tới đây là giải pháp tối ưu thoả mãn số lượng kênh thuê bao mà chỉ cần ít sợi dẫn quang.

Việc lựa chọn độ nhạy thu khác nhau thường đi đôi với kỹ thuật ghép kênh quang để tận dụng băng tần của sợi. Tiến bộ về khả năng lựa chọn độ nhạy thu đã góp phần giải phóng được dung lượng kênh khi thực hiện truyền dẫn đa mức. Các kênh quang khác nhau sẽ được độ nhạy thu bù trừ về công suất và vì thế nó được cải thiện về chất lượng truyền dẫn.