1 2.2 Suyhao do tán xạ
6.2.4. Ảnh hưởng của nhiễu ASE
Những mô hình toán học mà ta ựã thảo luận ở phần trên thể hiện mối quan hệ ựơn giản giữa khoảng cách truyền dẫn giới hạn bởi SPM và và công suất quang tắn hiệu. Trong các hệ thống quang thực tế, 1 giới hạn chắnh khác ựến khoảng cách truyền là nhiễu tắch lũy ASE, gây ra bởi bộ khuếch ựại ựường EDFA. Khi ựó, người ta ựánh giá chất lượng của hệ thống thông qua hệ số Q [10],[11],[12] ựược tắnh theo công thức:
( ) ( ) 1 m eff eff e .P Q 2.N.h.c.NF . G 1 .B λ = − (6.3)
Trong ựó Phắa) là công suất quang của bắt "l" ựược ựưa vào mỗi nhánh quang, h là hằng số Planck, c là tốc ựộ của ánh sáng, ~ là bước sóng của tắn hiệu, Be là băng tần của bộ thu và N là tổng số nhánh quang ựược khuếch ựại. Trong phép toán này, mỗi module DCF bao gồm 1 sợi quang bù tán sắc ựặt giữa 2 bộ khuếch ựại ựường EDFA, ựược coi là 1 bộ khuếch ựại quang tương ựương có NFeff - 4.4dB và hệ số khuếch ựại quang hiệu dụng là Geff - 20dB, ựể bù cho suy hao của tuyến truyền dẫn quang 100km. Sử dụng công thức trên và ựặt Q = 10, ta tắnh ựược khoảng cách truyền dẫn bị giới hạn bởi SNR cho NRZ, RZ, CS - RZ and RZ-DPSK trong cả hệ thống 10Gb/s và
40Gb/s như mô tả bằng ựường thẳng ựứt nét trên hình 6.11 (ựối với hệ thống 10Gb/s) và trên hình 6.12 (ựối với hệ thống 40Gb/s). Trên cả 2 hình 6.11 và 6.12, RZ và CS- RZ ựều giống nhau và chúng thực hiện tốt hơn NRZ vì có công suất ựỉnh cao hơn. RZ- DPSK có hiệu suất tốt nhất do ựặc tắnh phân cực của tắn hiệu và do sử dụng bộ thu cân bằng.
Hình 6.12: Khoảng cách truyền dẫn giới hạn bởi SPM thông qua công suất quang ở tốc ựộ dữ liệu 10Gb/s. đường ựặc: sự phụ thuộc tuyến tắnh giữa log (LSPM) và P(dBm).
Hình 6.13. Khoảng cách truyền dẫn giới hạn bởi SPM thông qua công suất quang ở tốc ựộ dữ liệu 40 Gb/s. đường ựặc: sự phụ thuộc tuyến tắnh giữa log (LSPM). đường
CHƯƠNG 7
BÀI TOÁN MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 7.1. Sơ ựồ thuật toán của chương trình
Bắt ựầu: Các thông số ựầu vào: SNR yêu cầu: R, công suất phát Ptx
Băng tần B, bước sóng, loại cáp (hệ số suy hao, hệ số tán sắc), chiều dài tuyến
Pin+suy hao > R
Cần khuếch ựại: tắnh số bộ khuyếch ựại là N
Tắnh ựộ dài giới hạn bởi tán sắc: Ldispersion Ldispersion > L Bù tán sắc Kết thúc S đ đ S
7.2. Các chức năng chắnh của phần mềm:
- Thiết kế tuyến truyền dẫn quang với các thông số ựầu vào là: công suất phát, chiều dài tuyến, ựộ suy hao và tán sắc của tuyến truyền dẫn, OSNR yêu cẩu; kết quả là số bộ khuếch ựại và bù tán sắc cho hệ thống.
- Tắnh toán thông số cho tuyến như: ựộ suy hao, tán sắc, OSNRẦ. - Mô phỏng bài toán chương 6 cho hệ thống 10 Gb/s và 40 Gb/s.
- Ngoài ra, chương trình còn có cơ sở dữ liệu các bộ khuếch ựại EDFA, các loại sợi quang hiện có trên thị trường.
7.4. Các hàm thiết kế chắnh:
7.4.1. Hàm nhập thiết bị EDFA:
Private Sub cmdOk _Click() Dim str As String Dim strl As String Dim str2 As String str - Trim(Form2.txtName.Text) strl - Trim(Form2.txtGainMin.Textl str2 - Trim(Form2.txtGainMax.Text) Form2.Datal.Refresh Form2.Datal.Recordset.MoveFirst
Do While Not Form2.Datal .Recordset.EOF IfForm2.Datal.Recordset.Fields("Name"l= strAnd Form2.Datal.Recordset.Fields("GainMin") - strl And
Form2.Datal.Recordset.Fields("GainMax") - str2 Then Exit Do Form2.Datal.Recordset.MoveNext
IfForm2.Datal.Recordset.EOF And str <> "" Then Form2.Datal.Recordset.AddNew
Form2.Datal .Recordset.Fields('lName") = str
Form2.Datal.Recordset.Fields("GainMin") = Val(strl) Form2.Datal .Recordset.Fields("GainMax") = Val(str2) Form2.Datal.Recordset.Fields(l'WavelengthMin") = Val(Trim(Form2.txtwavelengthmin.Text)) Form2.Datal .Recordset.Fields('lWavelengthMax") = Val(Trim(Form2.txtWavelengthMax.Text)) Form2.Datal.Recordset.Fields("Inputsignalmin") = Trim(Form2.txtInputSignalMin.Text) Form2.Datal.Recordset.Fields("Inputsignalmax") = Trim(Form2.txtInputSignalMax.Text)
Form2.Datal .Recordset.Fields("Psat") = Trim(Form2.txtpsat.Text) Form2.Datal.Recordset.Fields("GainFlatness") = Trim(Form2.txtGainFlatness.Text) Form2.Datal .Recordset.Fields('lOperatingTemperature") = Trim(Form2.txtT.Text) Form2.Datal.Recordset.Fields("Noisefigure")= Val(Trim(Form2.txtT.Text)) Form2.Datal.Recordset.Fields("Conector") = Trim(Form2.txtconector.Text) Form2.Datal.Recordset.Fields("Dimension")= Trim(Form2.txtDimension.Text) Form2.Datal.Recordset.Update Form2.Datal .Refresh Else Ifstr = "" Then
Y = MsgBox("Input kind ofEquipmentl', vbokonly, l'warning") Else
Y = MsgBox("this Equipment existed", vbokonly, "Warning") End If End If Form2.txtName.Text = "" Form2.txtlnputSignalMin.Text = "!' Form2.txtInputSignalMax.Text = "" Form2.txtGainMin.Text = "" Form2.txtGainMax.Text = "" Form2.txtGainFlatness.Text = "" Form2.txtwavelengthmin.Text = "' Form2.txtWavelengthMax.Text = "" Form2.txtNF.Text = "" Form2.txtT.Text = ""
Form2.txtpsat.Text = "" Form2.txtDimension.Text = "" Form2.txtwavelengthmin.Text = "" Form2.txtWavelengthMax.Text = "" Form2.txtconector.Text = "" End Sub
7.4.2. Hàm xoá thiết bị EDFA:
Private Sub cmdDel-Click()
IfNot Form4.Datal.Recordset.EOF Then Form4.Datal .Recordset.Delete End If Form4.txtName.Text = "" Form4.txtInputSignalMin.Text = "" Form4.txUnputSignalMax.Text = "" Form4.txtGainMax.Text = " Form4.txtGainFlatness.Text= "" Form4.txtNF.Text = "" Form4.txtwavelengthmin.Text= "' Form4.txtWavelengthMax.Text ="" Form4.txtpsat.Text="' Form4.txtT.Text = "" Form4.txtDimension.Text = "" Form4.txtconector.Text = "" End Sub 7.4.3. Hàm thiết kế tuyến:
Private Sub cmdl-click()
Dim al, a2, alpha, Ptx, M, NEP, r, Ba, donhay. fAs Currency
If frm thietke.txtpphat.Text - "" Then MsgBox ('lchua nhap cong suat phat") If frm thietke.txtdaithong.Text - "" Then MsgBox ("chua nhap dai thong") If frm-thietke.txtdonhay.Text - "" Then MsgBox ("chua nhap do nhay")
If frm thietke.txtbuocsong.Text - 'l't Then MsgBox ("chua nhap thong so buoc song")
If frm-thietke.txtchieudai.Text - "l' Then MsgBox ("chua nhap chieu dai tuyen") If frm-thietke.txtdaithong.Text - " " Then MsgBox (t'chua nhap dai thong'l) If frm thietke.txths-suyhao.Text - l"' Then MsgBox ("chua nhap he so suy hao") f= Val(frm thietke.txtbuocsong.Text)
lf frm-thietke.txtbuocsong.Text <> "" And frm-thietke.txtchieudai.Text <> "" And frm-thietke.txtdaithong.Text <> "" And frm thietke.txths-suyhao.Text <> ',"
And frm thietke.txtpphat.Text <> "" And frm thietke.txtdaithong.Text <> "" And frm thietke.txtdonhay.Text <> l"' Then
alpha - Val(frm thietke.txths-suyhao.Text * frm-thietke.txtchieudai.Text) alpha - 10 ^ (-alpha / lo)
If alpha - 0 Then
MsgBox (" gia tri nhap vuot qua gioi han tinh toan cua chuong trinh. Co the do chieu dai tuyen qua lon ")
Else NEP = 0 M = 1 r = 0.5 Ptx - Val(frm-thietke.txtpphat.Text) Ba - Val(frm-thietke.txtdaithong.Text) Ba-Ba* lo^9 al - (alpha * r * M * Ptx) ∧2
a2 - ((NEP ∧ 2) + 2 * (l.6 * 10 ^ -19) * r * Ptx * alpha * (M ∧ 2)) * Ba) Ifal - 0 Or a2 - 0 Then
MsgBox (" gia tri nhap vuot qua gioi han tinh toan cua chuong trinh. Co the do chieu dai tuyen qua lon ")
Unload frm thietke Load Form 1 Formt.Show Else SNR - ((alpha * r * M * Ptx) ^ 2) 1 (((NEP ^ 2 ) + 2 * (1.6* 10∧ - 19) * r * Ptx * alpha * (M ^ 2)) * Ba)
donhay - Val(frm thietke.txtdonhay.Text) donhay - 10 ^ (donhay/10)
If SNR > donhay Then
MsgBox ("khong can su dung khuech dai ") Else
MsgBox (" Can su dung khuech dai. Hay nhap tham so cho bo khuech dai.") frm thietke.Hide Load frmDisplay frmDisplay.Show End If End If End If
End If End Sub
7.4.4. Hàm tắnh toán thông số hệ thống:
Private Sub cmdok Click() const h - 6.63 * 10 ^ -34
Dim SẠSE, n-sp, NF, r, Rt, Gl, G2, G, G-db, th, T, B, Ptx, Ptx db, dt, chieudaituyen, buocsong, f, donhay, SNR, Ln, Ld, Dl, D2, alpha
donhay - Val(frm-thietke.txtdonhay.Text) dt - Val(frm-thietke.txtdaithong.Text) buocsong - Val(frm-thietke.txtbuocsong.Text) buocsong - buocsong * 10∧-9 f- (3 * 10 ^ 8) 1 buocsong Ptx - Val(frm thietke.txtpphat.Text) Ptx-db - 10 * Log(ptx) B - Val(frm thietke.txtdaithong.Text) B=B*10∧9 Rt - 100 * 10 ^ 3 k - 1.38 * 10 ∧ -23 T - 300 th - (4 * k * T * B)lRt chieudaituyen = Val(frm-thietke.txtchieudai.Text) alphadb-Val(frm-thietke.txths-suyhao.Text*frm thietke.txtchieudai.Text) alpha - 10 ∧ (-alpha db 1 lo)
If frmDisplay.txtGainMax.Text - l"l Then MsgBox ("chua nhap GainMaxl') If frmDisplay.txtGainMin.Text - "'l Then MsgBox ("chua nhap GainMin") If frmDisplay.txtNF.Text - "" Then MsgBox ("chua nhap NF'l)
If frmDisplay.txtGainMax.Text <> "" And frmDisplay.txtGainMin.Text <> "" And frmDisplay.txtNF.Text <> "" Then
Gl - Val(frmDisplay.txtGainMin.Text) G2 - Val(frmDisplay.txtGainMax.Text) G-db = (Gl + G2)/2 G-lO^(G dbllo) NF = Val(frmDisplay.txtNF.Text) NF - 10 ^ (NFI lo) n-sp =NFI2 Print n sp Print G Print alpha db
Print alpha Print Ptx
r - G * (alpha) ^ 1/ (N + 1 ))
S-ASE - ((h * f) * n-sp * r * (1 - r ^ N)) 1 (1 - r)
SNR = (O.5 * alpha * G ^ N * Ptx)∧ 2/(th + alpha * Ptx * (G ^ N) * S ASE * B) SNR db - 1 0 * (Log(SNR) 1 Log(lo))
N=N+l
Loop While SNR db < donhay Print SNR db
frmDisplay.txtnumber.Text - str(N - l) 'tinh tan sac he thong
'Ld la chieu dai tan sac 'Ln la chieu dai nhanh
'D: he so tan sac cua soi quang
Dl - Val(frm-thietke.txths tansac.Text) I f D 1 - 0 Then
Y MsgBox(" chua nhap tham so tan sac, quay ve form thiet ke de nhap lai gia tri ", vbokonly, warning)
Else
Ld - (2 *3 . 14 * 3* 10 ^ 8) /((buocsong ^ 2) * D1 * 16 * B ^ 2) Ifld > chieudaituyen Then
frmDisplay.txtbutansac.Text - "khong can bu tan sac" Ln - chieudaituyen/(N + 1 )
'D2 la luong tan sac bu cho moi nhanh D2 - Dl * Ln
frmDisplay.txtbutansac.Text - str(D2) End lf
End If
'tinh quy cong suat o dau ra
Pthu - Ptx-db - alpha db + N * G db Print Pthu
End If End Sub
7.4.4. Hàm mô phỏng hệ thống trình bày trong chương 6:
Private Sub cmdketqua Click()
Const h - 6.626 * 10∧ -34, c - 3 * 10 ∧8, Ln = 100 Const ko - 15.5, kl - 32, k2 - 32, k3 - 7.4
If frmTinhtoan.txtbangthong.Text - "" Then MsgBox ("chua nhap bang thong") If frmTinhtoan.txtbuocsong.Text - 1,,, Then MsgBox ("chua nhap bang thong") If frmTinhtoan.txtG.Text - "" Then MsgBox ("chua nhap he so khuech dai") If frmTinhtoan.txtNF.Text - "" Then MsgBox ('lchua nhap NF")
If frmTinhtoan.txtpin.Text - "" Then MsgBox ("chua nhap Pin")
If frmTinhtoan.txtQ.Text - "" Then MsgBox ("chua nhap he so chat luong Ql') If frmTinhtoan.txtbangthong.Text <> "l' And frmTinhtoan.txtbuocsong <> "" And frmTinhtoan.txtG <> "" And frmTinhtoan.txtNF <> l"' And
frmTinhtoan.txtpin <> "" And frmTinhtoan.txtQ <> "l' Then Pin - Val(frmTinhtoan.txtpin.Text) buocsong - Val(frmTinhtoan.txtbuocsong.Text) * 10 ∧ -9 NF - Val(frmTinhtoan.txtNF.Text) NF - 10 ^ (NF / lo) G - Val(frmTinhtoan.txtG.Text) G-10∧(G/10) B - Val(frmTinhtoan.txtbangthong.Textl * 10∧ 9 Be - B * 0.65 Q - Val(frmTinhtoan.txtQ.Text)
Select Case Cmbdangdieuche.Listindex Case 0
L-spm - (1683 1 Pin) * 10 ∧-3
N - Int((buocsong * Pin) 1 (2 * (Q∧ 2) * h * c * NF * (G - l) * Be * ko)) L ase = N * Ln 'km Case 1 L-spm - (855 / Pin) * 10 ∧ -3 N - Int((buocsong ∧ Pin) 1 (2 * (Q ∧ 2) * h * c * NF * (G - l) * Be * kl)) L ase = N * Ln 'km Case 2 L-spm - (2864 1 Pin) * 10 ^ -3 'km N - lnt((buocsong *Pin) 1 (2 * (Q ^ 2) * h * c * NF * (G - 1 ) * Be * k2)) L ase - N * Ln 'km Case 3 L-spm - (3636 1 Pin) * 10 ∧-3 N - lnt((buocsong * Pin) / (2 * (Q ∧ 2) * h * c * NF * (G - l) * Be * k3)) L ase - N * Ln 'km End Select frmTinhtoan.txtN.Text - str(N) frmTinhtoan.txtSPM.Text - str(l-spm) frmTinhtoan.txtASE.Text - str(l-ase) End If End Sub
KẾT LUẬN
Kết luận lại, ta có thể xây dựng các hệ thống truyền thông dung lượng cao trên các khoảng cách lớn của sợi và với giá thành chấp nhận ựược cho các mạng ựường trục, các mạng này sẽ cung cấp cho tập hợp các thuê bao cuối cùng thông qua các mạng truy cập. Tất cả các ựiều này ựều khả thi bởi một sự ựiều hành thắch hợp các bộ khuếch ựại, bù tán sắc, và các dạng biến ựiệu.
Luận văn ựã ựề cập ựến các thành phần của hệ thống truyền dẫn quang tốc ựộ cao (như: sợi quang, bộ phát, bộ thu, bộ khuếch ựại quang) và các yếu tố ảnh hưởng ựến hệ thống (tán sắc, phi tuyến, suy hao,. . .) . Các hệ thống 40 Gb/s ựã ựược tiến hành trong phòng thắ nghiệm và là hệ thống truyền dẫn quang ựầy hứa hẹn nhằm giải quyết những yêu cầu mà một xã hội thông tin ựòi hỏi. Hai chương 5 và 6 của luận văn là những phân tắch ựối với các mô hình hệ thống 40 Gb/s trong phòng thắ nghiệm. Và việc ựưa ra các mô hình này vào hoạt ựộng trong thực tế là một ựiều hoàn toàn có thể thực hiện ựược trong tương lai gần ựây. Mặt khác, bằng cách kết hợp công nghệ WDM, có thể tạo ra các hệ thống truyền dẫn dụng tốc ựộ cực lớn, biện nay trong phòng thắ nghiệm người ta ựã có thể xây dựng ựược các hệ thống truyền dẫn lên tới l,28Tb/s (32*40Gb/s) từ các ựơn kênh 40 Gb/s. Tuy nhiên, việc xây dựng các hệ thống này không phải là 1 ựiều ựơn giản, khi mà trong các hệ thống tốc ựộ cao nảy sinh rất nhiều vấn ựề cần giải quyết
Với thời gian nghiên cứu và tìm hiểu có hạn, luận văn còn nhiều hạn chế và nhiều vấn ựề chưa ựề cập ựến. Em rất mong ựược sự chỉ bảo của các thầy cô.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp ựỡ của các thầy cô trong quá trình học tập và làm luận văn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 GS.TS. Trần đức Hân, PGS.TS. Nguyễn Minh Hiến, "Cơ sở kỹ thuật Laser", NXB GD, 1999.
2. Trần Tuấn, Lê Văn Hiếu, "Hiệu ứng quang học phi tuyến ', NXB ựại học Quốc gia thành phố Hồ Chắ Minh, 2004.
3. Vũ Văn San, "Kỹ thuật thông tin quang", NXB khoa học và kỹ thuật, 1997
4. Vũ Văn San, "Mô hình hoá bộ tiền khuếch ựại EDFA hai trạng thái cho các hệ thống 1 OGbit/s", tạp chắ Bưu Chắnh Viễn Thông, 1 999
5 . Max Ming-kang Liu. "Principles and Application of optical communications", Irwin, 1996.
6. Akio Sahata, Tetsuro Komukai, Hirokazu Kubota, "40 Gb/s RZ transmission over a Transocean Distance in a Dispersion Managed Standard Fiber Using a Modify Inline Synchronous Modulation Method",joumal of lightwave technology, 2003. 7. Sen Zhang, Advanced Optical Modulation Folmats in High-speed Light-wave System", University of Kansas, 2004.
8. F.Favre, D.Le Guen, T.Georges, "Experimental evidence of pseudo-periodical soliton propagation in dispersion-managed link", Electon Lett, vol.34, pp.1868- 1869,1998.
9. M.J.Holmes, D.L.Williams, and R.J.Manning, "Highly nonlinear optical fiber for all optical processing applications", IEEE.Photon.Technol.Lett.,vol.7,pp.l045-l047,1995. 10 A.R Chaplyvy, R.W. Tkach, "What is the actual capacity of single- mode fibers in amplified lightwave systems?", IEEE photonics le"ers, VOL 5, NO. 6,pp. 666-668, June 1993.
11 Jõrg-peter Elbers, Andreas Fãrbert, Christian Scheerer etc., "Reduced model to describe SPM-limited fiber transmission in dispersion-managed lightwave systems, IEEE joumal of selected topics in quantum electronics", VOL. 6. NO.2, pp.276-281, March/April 2000.