a) Phương pháp truyền dẫn hỗ trợ tán sắc
Phương pháp truyền dẫn hỗ trợ tán sắc, sử dụng khuôn dạng khóa dịch tần (FSK) để truyền dẫn tín hiệu. Tín hiệu FSK phát khi chuyển mạch bước sóng laser bằng một đại lượng bất biến Δλ trong khoảng bit 1 và 0 trong khi công suất không thay đổi. Trong quá trình truyền dẫn bên trong sợi, hai bước sóng có tốc độ gần như bằng nhau. Thời gian trễ giữa các bit 1 và 0 được xác định bởi đại lượng chuyển dịch bước sóng Δλ, trong đó ΔT = DLΔλ. Đại lượng dịch bước sóng Δλ chọn tương ứng với ΔT = 1/B. Hình 3.3 mô tả cách thức một bit trễ sinh ra ba mức tín hiệu quang ở máy thu. Về bản chất, do tác động của tán sắc sợi mà tín hiệu FSK được biến đổi thành dạng tín hiệu điều chế biên độ. Tín hiệu có thể được giải mã tại máy thu nếu sử dụng bộ tích phân điện kết hợp với mạch quyết định.
Có nhiều thí nghiệm về truyền dẫn đã minh chứng được sự hữu dụng của mô hình truyền dẫn hỗ trợ tán sắc. Tất cả các thí nghiệm này đều chú trọng tới tăng khoảng cách truyền dẫn của hệ thống ánh sáng 1,55µm ở tốc độ 10Gb/s hoặc cao hơn bằng cách sử dụng các sợi tiêu chuẩn. Trong năm 1994, việc truyền dẫn tín hiệu ở tốc độ 10Gb/s với khoảng cách 253km đã được hiện thực hóa. Cho đến năm 1998, trong thí nghiệm với tốc độ 40Gb/s, tín hiệu đã được truyền đi 86km với sợi tiêu chuẩn. So sánh các giá trị này với giá trị tính toán trong phương trình (3.2) thì thấy rằng khoảng cách truyền dẫn có thể được cải thiện nếu có hệ số lớn được tạo ra trên cơ sở ứng dụng kỹ thuật FSK.
Hình 3.3 Bù tán sắc sử dụng mã FSK: (a) Tần số và công suất quang của tín hiệu truyền dẫn (b) Tần số và công suất của tín hiệu thu và dữ liệu giải mã điện.
b) Phương pháp mã hóa nhị phân kép
Một cách khác nữa để tăng khoảng cách truyền dẫn là truyền tín hiệu quang có băng thông đạt tốc độ bit nhỏ hơn so với tốc độ của kỹ thuật mã hóa đóng - mở chuẩn. Mô hình sử dụng mã hóa nhị phân kép có tác dụng làm giảm 50% băng thông tín hiệu. Mô hình nhị phân kép đơn giản nhất là lấy tổng hai bit nối tiếp trong dòng bit số, tạo thành mã kép nhị phân ba mức có tốc độ bit chỉ còn một nửa. Do sự suy biến GVD phụ thuộc vào băng thông tín hiệu nên khoảng truyền phải được kéo dài để thích hợp với tín hiệu có băng thông giảm bớt.
Hình 3.4 Các vạch tuyến dọc của tín hiệu 16Gb/s được truyền đi 70km chiều dài sợi tiêu chuẩn: (a) có và (b) không có SOA gây ra dịch tần.Vạch tuyến đáy cho biết
mức nền trong từng trường hợp.
Một thí nghiệm năm 1994 được xây dựng để so sánh giữa mô hình nhị phân và mô hình nhị phân kép, trong đó tín hiệu 10Gb/s có thể được truyền đi với khoảng cách xa hơn từ 30 ¸ 40km nếu thay thế mã nhị phân bằng mã nhị phân kép. Mô hình nhị phân kép có thể kết hợp với kỹ thuật dịch tần trước. Thực tế, việc truyền tín hiệu 10Gb/s tới khoảng cách 160km bằng sợi tiêu chuẩn đã được hiện thực hóa bằng cách kết hợp mã nhị phân kép với bộ điều chế ngoài có khả năng tạo ra dịch tần số C > 0. Có thể thấy rằng sự đảo pha thường diễn ra khi một tín hiệu nhị phân kép được sản sinh chính là một nguyên lý làm gia tăng của mã nhị phân kép. Việc ứng dụng truyền dẫn nhị phân kép đã làm phức tạp hơn những yêu cầu về tín hiệu trên nhiễu cũng như yêu cầu máy thu phải có khả năng giải mã. Mặc dù vẫn còn những
hạn chế, nhưng việc nâng cấp hệ thống sóng ánh sáng mặt đất hiện có để đạt tốc độ bit 10Gb/s và cao hơn nữa là rất cần thiết.