b) Các ứng dụng của bộ lọc phản xạ Bragg
4.1.2Mạng quảng bá
Trong mạng quảng bá, nhiều kênh tín hiệu đợc ghép lại và truyền tới một nhóm thuê bao. Tại mỗi thuê bao, bộ thu thực hiện chức năng lựa chọn một kênh thích hợp thông qua việc tách kênh. Mạng truyền hình cáp CATV là một ví dụ của mạng quảng bá. Nhiều kênh truyền hình đợc ghép lại và đa tới một bus quang chung, sau đó phân phối tới từng thuê bao riêng biệt. Hình 4.2 là sơ đồ của mạng WDM quảng bá sử dụng sao quảng bá. Mỗi kênh tín hiệu đợc điều chế với một b- ớc sóng riêng. Các kênh này đợc ghép với nhau nhờ một coupler quang thụ động và đợc phân phối đồng đều tới tất cả các bộ thu. Mỗi thuê bao nhận đợc toàn bộ dung lơng của hệ thống và lựa chọn một kênh thích hợp. Mạng này còn đơc gọi là mạng phát quảng bá và thu lựa chọn. Nếu hệ thống thông tin quang sử dụng kĩ thuật tách sóng coherent thì phía thu có thể lựa chọn kênh bằng cách thay đổi băng thông bộ lọc trung tần hoặc điều chỉnh tần số dao động nội. Nếu hệ thống sử dụng kĩ thuật tách sóng trực tiếp thì ta dùng các bộ lọc quang để lựa chọn bớc sóng cần thiết.
Hiện nay tồn tại rất nhiều ứng dụng của mạng quảng bá ở cấp độ thí nghiệm. Gần đây có một thí nghiệm về sao quảng bá 8x8 để phân phối 7 kênh tín hiệu, khoảng cách các kênh 15 nm. Mỗi bộ thu có một bộ lọc khả chỉnh băng thông 10 nm và dải điều chỉnh 400 nm. Ngoài ra còn một số thí nghiệm khác sử dụng kĩ thuật tách sóng coherent, thực hiện ghép 10 kênh quang 70Gb/s, và khoảng cách kênh 6GHz. Thí nghiệm này sử dụng sao quảng bá 128 x128 để đa tín hiệu tới nhiều thuê bao khác nhau.
Trong mạng quảng bá, có hai vấn đề cần đợc quan tâm là suy hao phân bố và suy hao xen. Suy hao phân bố là do tín hiệu trên đờng truyền đợc chia đều tới tất cả các thuê bao. Mỗi thuê bao nhận một phần công suất của tín hiệu tổng. Suy hao phân bố tăng khi N tăng, do đó nó giới hạn N nhỏ hơn 100 nếu không sử dụng các bộ khuếch đại quang để bù suy hao. Đối với sao quảng bá Nx N, suy hao phân bố giảm và công suất tín hiệu mà mỗi thuê bao nhận đợc là:
PR =(PT /N) (1- δ) log
2N (1-CL) (4-2) Trong đó: PT là công suất truyền trung bình của tín hiệu
δ là suy hao xen của mỗi coupler cấu tạo nên sao quảng bá CLlà các loại suy hao khác nh suy hao sợi quang, suy hao connector
1 2 N λ1,λ2 Bộ phát Bộ thu khả chỉnh Saoquảng bá Hình 4.2 Mạng WDM quảng bá hình sao 69
Công suất nhận đợc PRphải lớn hơn độ nhạy máy thu Prec .Precđợc xác định nh sau:
Prec= NP hν B (4-3)
Trong đó: NP là số lợng photon trung bình trên một bit tại mức công suất vào bằng độ nhạy máy thu.
B là tốc độ bit của mỗi kênh tín hiệu.
Từ công thức (4-2),(4-3) và giả thiết PR = Prec ta có:
(1 )log2 (1 ) L N P T C h N P BN − − = δ ν (4-4)
Từ công thức (4-4) ta có thể dự báo dung lợng của mạng quảng bá. Trong máy thu coherent NP = 1000, công suất truyền lớn nhất PT = 1mW, ở bớc sóng 1550 nm năng lợng photon hν = 0,8 eV. Giả sử suy hao coupler và các suy hao khác đều bằng không. Khi đó, B.N = 78 Tb/s. Trong trờng hợp tách sóng trực tiếp NP
=100 thì B.N = 7,8 Tb/s. Trong thức tế, giá trị B.N thờng nhỏ hơn vì luôn tồn tại suy hao coupler, một số suy hao khác và công suất phát quang cũng nhỏ hơn.
Nguyễn Tnành Chung D2001VT–
Hình 4.3 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của BN vào số lượng kênh N
Hình 4.3 chỉ ra sự phụ thuộc của B.N vào số lợng kênh N của hai phơng pháp tách sóng coherent và tách sóng trực tiếp. B.N = 10 Tb/s trong trờng hợp lí tởng không có suy hao của coupler quang (đờng 1). Khi lấy δ = 0.05 (suy hao của coupler bằng 0,2dB) ta đợc đờng 2. Hai đờng cong 3 và 4 biểu diễn B.N trong tr- ờng hợp thực tế. Các đờng đứt nét biểu diễn B.N với các tốc độ bit cố định. Từ đồ thị ta có, khi B =622Mb/s và tách sóng trực tiếp thì B.N= 1Tb/s, N =1600. Khi tách sóng coherent thì B.N = 3 Tb/s và N =4800.
Ta có thể khắc phục các ảnh hởng của suy hao phân bố bằng cách sử dụng các bộ khuyếch đại quang. Năm 1990 có một thí nghiệm sử dụng hai bộ khuyếch đại quang EDFA trong mạng quảng bá, mạng này có dung lợng khoảng 39,5 triệu thuê bao. Bộ khuyếch đại có chức năng bù phần năng lợng bị suy hao do phân bố, đảm bảo công suất tín hiệu tại mỗi thuê bao là đủ lớn. Ngoài ra, còn một hệ thống thí nghiệm nữa có số thuê bao là 43,8 triệu, dung lợng của hệ thống 39,81Gb/s và khoảng cách truyền dẫn là 507km.