Chương 3 THIẾT KẾ TUYẾN THÔNG TIN QUANG DWDM
3.1. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC THIẾT KẾ HỆ THỐNG
Để triển khai được công nghệ DWDM trên mạng có rất nhiều vấn đề được đặt ra, trong đó có vấn đề thiết kế tuyến. Với các tuyến đơn kênh quang (chỉ có một kênh bước sóng), việc thiết kế tuyến tương đối đơn giản, ngược lại đối với các tuyến DWDM, việc thiết kế trở nên phức tạp hơn nhiều, đòi hỏi phải hiểu rõ về các giới hạn do suy hao, tán sắc, quỹ công suất, quỹ thời gian lên và các hiện tượng phi tuyến trong sợi quang tạo ra. Do tính chất của sợi quang phụ thuộc vào bước sóng, nên việc chọn lựa bước sóng hoạt động là một vấn đề quan trọng trong thiết kế.
Lúc đầu, sự tổn hao của sợi quang được xem là yếu tố lớn nhất trong việc hạn chế độ dài của mỗi kênh quang. Tuy nhiên, với tốc độ dữ liệu lớn, số xung chiếm ít hơn và ít khe thời gian. Tốc độ tán sắc và phi tuyến (SPM, XPM, FWM) là những vấn đề đáng quan tâm. Như đã biết, liên kết quang được thiết kế bởi hệ số phẩm chất đó là tỷ lệ lỗi bit (BER) của hệ thống. Thực tế, với mạng WDM, BER = 10-12 (10-9 – 10-12), nghĩa là tối đa có 1 trong 1012 bit bị lỗi trong quá trình truyền.
Sự tán sắc là sự mở rộng của một xung trong miền thời gian, thường do tác động lớn của quang phổ. Tác động có hại của sự mở rộng xung là ISI. Nếu giả sử ISI không bao giờ xảy ra thì vẫn có một lượng nhỏ tán sắc có hại tác động vào.
Bằng việc đặt các bộ khuếch đại quang có thể làm nâng cao hiệu suất của tín hiệu quang để tách quang. Cường độ của sóng điện từ truyền qua sợi quang dẫn đến phi tuyến. Chiết suất có thành phần phi tuyến phụ thuộc vào mức tín hiệu. Phi tuyến tạo ra sự dịch pha phi tuyến øNL:
1eL
n2w0
(3.2)
cAeff
Trong đó: là hệ số phi tuyến n2 là hệ số vỏ
Aeff là diện tích mặt cắt ngang của lõi
Trong thông tin quang, lightpath cần được thiết kế giữ ở mức dịch pha cho phép lớn nhất øNL < 1. Điều chế tự dịch pha (SPM) không hoạt động một mình mà thường hoạt động cùng với vận tốc nhóm (GVD) tương ứng qua độ dài của sợi quang. Công suất kênh đầu vào cần được tối ưu hóa để đảm bảo độ tán sắc. Theo toán học. độ dịch pha được biểu diễn:
iNL 1eL Pi 2 W Pk (3.3) k 1 k1 Trong đó: W là tổng số các kênh
Pk là công suất của kênh kth Độ dịch pha lớn nhất (cho 1 bit) là:
maxNL 2w1Pi
(3.4)
Quỹ công suất: Mục đích của quỹ công suất là bảo đảm công suất đến máy thu đủ lớn để duy trì hoạt động tin cậy trong suốt thời gian sống của hệ thống. Quỹ công suấtcủa tuyến có thể xem như là công suất tổng PT nằm giữa nguồn
phát quang và bộ tách sóng quang. Suy hao tổng này bao gồm suy hao sợi, suy hao bộ nối quang, suy hao mối hàn và dự phòng cho hệ thống. Nếu gọi PS là công suất quang của nguồn phát được đưa vào đầu ghép sợi và PR là độ nhạy của bộ thu quang thì:
PT = PS - PR= 2lC + f.L + dự phòng hệ thống (3.23) Trong đó: lC là suy hao bộ nối quang
f là suy hao sợi L là cự ly truyền dẫn
Quỹ thời gian lên: Mục đích của quỹ thời gian lên là bảo đảm rằng hệ thống có khả năng hoạt động đúng ở tốc độ bit mong muốn. Thời gian lên tổng cộng của toàn hệ thống có thể lấy gần đúng như sau:
Tr2 Ttr2 Tfiber2 Trec2
Trong đó: Ttr, Tfiber và Trec là các thời gian lên tương ứng với máy phát, sợi quang và máy thu. Thời gian lên của máy phát và máy thu thường được biết khi thiết kế hệ thống.