Nh− đã biết, hiện t−ợng tán sắc trong sợi quang sẽ gây ra sự dãn rộng các xung ánh sáng và làm ảnh h−ởng trực tiếp tới tốc độ bít của hệ thống, đặc biệt đối với các hệ thống cự ly dài vì tán sắc đ−ợc tích luỹ theo chiều dài của sợi. Đối với bài toán thiết kế cho hệ thống dung l−ợng lớn, cự ly xa thì việc tính toán bù tán sắc là rất quan trọng để đảm bảo độ dãn rộng xung cho phép. Để tính toán bù tán sắc trong hệ thống cần dựa trên 2 cơ sở sau: giới hạn về qũy thời gian lên của hệ thống, giảm thiểu việc bù công suất do tán sắc gây ra.
Quỹ thời gian lên của hệ thống là một thông số quan trọng quyết định tốc độ tối đa của hệ thống theo công thức [4].
sys
Bmax =0.7τ Đối với hệ thống sử dụng mã NRZ (4.5)
sys
Và quỹ thời gian lên của hệ thống đ−ợc tính nh− sau: 2 2 2 2 Rx F Tx sys τ τ τ τ = + + (4.6)
Đối với sợi đơn mode ta có:
( )2 ( )2 2 2 2 L D DL PMD PMD GVD F =τ +τ ≈ ∆λ + τ Trong đó:
- Bmax: Tốc độ bít tối đa có thể truyền trên một b−ớc sóng - τsys: Quỹ thời gian lên của cả hệ thống
- τTx,τF,τRx: Thời gian lên lần l−ợt của bộ phát quang, sợi quang và bộ thu quang
- τGVD, τPMD: Độ dãn rộng xung do tán sắc GVD và tán xạ mode phân cực - ∆λ: Độ rộng phổ nguồn phát
Vậy ví dụ với hệ thống 40Gb/s (42.7Gb/s bao gồm cả FEC) và sử dụng mã NRZ thì quỹ thời gian lên của cả hệ thống là 16.4ps. Do đó, ngoài việc lựa chọn bộ thu phát có thời gian lên nhỏ cần tính toán để độ giãn rộng xung ánh sáng do hiện t−ợng tán sắc gây ra trên cả hệ thống với cự ly dài là nhỏ nhất với ph−ơng án bù tán sắc là hợp lý nhất.
Với các loại sợi quang sử dụng nh− hiện nay với cự ly dài thì trong bài toán thiết kế này sử dụng kiểu bù tán sắc kết hợp với cả bằng sợi quang (DCF) và bằng các bộ tán sắc (DCU). Cụ thể nh− sau, trên mỗi chặng khuếch đại sẽ sử dụng bù tán sắc bằng sợi bù tán sắc (DCF) để bù một phần lại sự dãn rộng xung trên chặng đó. Còn lại cần tính toán tán sắc trên cả tuyến để bố trí bù tán sắc tr−ớc và sau tại 2 đầu phát bằng các bộ DCU cho phù hợp.
Trong khi thiết kế hệ thống cần tính toán chiều dài sợi bù tán sắc (DCF) sử dụng trong mỗi chặng để đảm bảo độ dãn rộng xung cho phép. Cụ thể, trong mỗi 1 chặng sẽ sử dụng 2 loại sợi (SMF & DCF) với nguyên tắc tính toán nh− sau:
⎩ ⎨ ⎧ = + = ∗ + ∗ sp L y x y D x D1 2 0 (4.7) Trong đó:
- D1,D2: Hệ số tán sắc của sợi SMF và DCF t−ơng ứng - Lsp: Cự ly chặng khuếch đại
- x,y: các biến trung gian dùng để tính toán chiều dài 2 loại sợi trên
Sau đó, tính chiều dài sợi th−ờng SMF và chiều dài sợi bù tán sắc DCF trong mỗi chặng bằng cách giải hệ ph−ơng trình 4.7 và làm tròn giá trị x, y ta đ−ợc LSMF
và LDCF trong mỗi chặng. Chú ý làm tròn lên với giá trị x để đ−ợc LSMF sau đó dựa vào LSP để tính LDCF còn lại.
Tiếp theo căn cứ vào LSMF và LDCF vừa tính đ−ợc, cần tính tán sắc còn lại sau khi bù cho mỗi chặng (DSP) và tán sắc tổng còn lại trên cả tuyến (DSYS) nh− sau:
DCF SMF sp D L D L D = 1∗ + 2∗ (4.8) sp sp sys D N D = ∗ (4.9) Trong đó:
- Dsys,Dsp: Hệ số tán sắc lần l−ợt của cả hệ thống và của một chặng
- LSMF,LDCF: Chiều dài lần l−ợt của sợi đơn mode tiêu chuẩn và sợi bù tán sắc - Nsp: Số chặng khuếch đại
Với các kết quả nh− trên sẽ làm cơ sở để tính toán các tán sắc cho các bộ DCU đặt tại 2 đầu phát (bù tr−ớc) và thu (bù sau) phù hợp cũng nh− tính toán bù công suất do tán sắc gây ra cho hệ thống.
Hệ số tán sắc của một bộ DCU đ−ợc tính nh− sau:
2
sys DCU
D
Việc tính toán bù công suất do tán sắc gây ra sẽ đ−ợc tính toán ở các b−ớc sau. Với kiểu bù tán sắc nh− vậy, hệ thống sẽ có phân bố tán sắc hợp lý.
Sau khi tính toán chiều dài 2 loại sợi ở b−ớc trên và tính toán giá trị bộ DCU, cần kiểm tra các việc bù tán sắc thoả mãn 2 điều kiện sau:
Tán sắc còn lại của chặng sau khi bù bằng sợi bù tán sắc > 0 (tránh tr−ờng hợp làm tròn số ở các b−ớc trên dẫn tới cự ly sợi bù tán sắc lớn sẽ gây suy hao trên chặng sẽ lớn).
Đảm bảo quỹ thời gian lên của hệ thống sau khi dã bù tán sắc dảm bảo thoả mãn điều kiện truyền dẫn tốc độ 1 kênh là 40Gb/s. Quỹ thời gian của hệ thống phải thoả mãn điều kiện < 16.4ps.