Trƣờng hợp 1: Thiết kế tuyến WDM 4 chặng, suy hao chặng là 25dB, cỏc bộ khuếch đại cú hệ số khuếch đại 22dB bằng NF=5dB. Tớnh OSNR cuối cựng biết rằng cụng suất vào là 0dB. Tớnh cụng suất tớn hiệu tại bộ thu. Hệ thống cú làm việc đƣợc khụng nếu độ nhạy thu của bộ thu tối thiểu là -25dB? Hệ thống cú hoạt động đƣợc khụng nếu cụng suất lối vào là 10dB?
Lời giải: (hỡnh 3.16)
Phương phỏp 1:
OSNRfinal = P0 +58 - - 10log(N) – NF
Với N=4; NF=5; =25(dB)
Ta cú : OSNRfinal = 0+58 –25 –10log(4) – 5 = 22dB
G=22 G=22 G=22
25dB 25dB 25dB
-25 -28 -31 -34dB
0dB
OSNR=28 OSNR=23 OSNR=20
25dB
Hình 3.16Lời giải cho trờng hợp 1
Phương phỏp 2: tớnh OSNR cho từng chặng Ta cú:
OSNRstagei = 1/(1/OSNRstage0 + NF.h. . f/Pin)(1/OSNRstage0 =0)
OSNRstage1
NF =5dB chuyển sang đơn vị tuyến tớnh = 3.166(10NF dB/10
) H =hằng số plank = 6.6260E –34
= tần số ỏnh sỏng = 1.9350E+14 f = dải thụng đo NF = 12.5KHz
Pin = cụng suất lối vào của bộ khuếch đại = 0 – 25 dB =-25dB
OSNRstage1 = 28dB
Cụng suất lối ra bộ khuếch đại = -25 + 22= -3dB
OSNRstage2 = 1/(1/OSNRstage1 + NF.h. . f/Pin)
Cụng suất lối vào bộ khuếch đại thứ hai = -3 –25 =-28dB
OSNRstage2 =23 dB
Cụng suất lối ra của bộ khuếch đại = -28 +22 =-6dB
OSNRstage3
OSNRstage3 = 1/(1/OSNRstage2 + NF.h. . f/Pin)
Cụng suất lối vào bộ khuếch đại thứ ba = -6 –25 = -31dB
OSNRstage3 =20 dB
Cụng suất lối ra của bộ khuếch đại = -31 +22 =-9dB Vậy cụng suất tại bộ thu là = -9 –25 =-34 dB
Do đú nếu độ nhạy thu của bộ thu là –25 thỡ hệ thống sẽ khụng hoạt động đƣợc. Giải phỏp để khắc phục hiện tƣợng này một là tăng hệ số khuếch đại của cỏc bộ khuếch đại hai là tăng cụng suất tớn hiệu phỏt. Khi tăng cụng suất tớn hiệu phỏt lờn 10dB thỡ ta cú kết quả sau:
Khi sử dụng phƣơng phỏp 1 cú : OSNRfinal = 10 + 58 –25 – 6 –5 =32 Khi sử dụng phƣơng phỏp 2 cú : OSNRfinal = 29dB
Sở dĩ hai giỏ trị trờn là khỏc nhau đú là do việc xấp xỉ cỏc tham số khi tớnh toỏn. Cụng suất tại bộ thu khi đú là :
10(Tr) – 25 (loss1) +22(gain1) –25(loss2) + 22(gain2) –25(loss3) + 22(gain3) – 25(loss) = -24dB
Nhƣ vậy nếu độ nhạy thu của bộ thu là –25dB thỡ hệ thống trờn sẽ hoạt động tốt.
Trƣờng hợp 2: Tớnh toỏn số chặng trong tuyến WDM nếu cho Pin = 0dB;
OSNRfinal=20dB; tổng chiều dài là 300km; tốc độ bớt 5Gbps; NF=5dB; sợi quang
dạng SMF cú hệ số suy hao là 0.2dB/km
Lời giải:
Tổng suy hao toàn tuyến là = 300 x 0.2 = 60dB
Suy hao trờn mỗi chặng là: 60/N (giả sử N là số chặng)
Thay cỏc giỏ trị giả thiết vào phƣơng trỡnh trờn ta cú: 20 = 0 + 58-60/N –10log(N) – 5
Vậy N = 2
Do đú số chặng để thoả món cỏc yờu cầu trờn là N =2.
Trƣờng hợp 3: Thiết kế tuyến truyền dẫn OC48 (2,5Gbps) với cỏc tham số sau: + dựng sợi SMF với hệ số suy hao 0.25dB/km, tỏn sắc là 18ps/nm/km +Độ nhạy thu của bộ thu: -18dBm
+Bộ thu quỏ tải: -10dBm
+Cụng suất phỏt: +7 đến +9dBm +Dung sai tỏn sắc: 1500ps/nm +Dung sai OSNR: 20dB
+Suy hao cụng suất do tỏn sắc: 1.5dB +EDFA với cỏc thụng số:
-Dải cụng suất lối vào: +3 đến –25dBm;
-Hệ số khuếch đại: từ 20dB đến 14dB, NF=5dB +DCU với cỏc thống số: suy hao 5dB, bự tỏn sắc là –1100ps.
Lời giải: (hỡnh 3.17) -34dB 20 20 Côn suất phát +7 9.5dB
OSNR=42 OSNR=34 OSNR=26
-25dB vào bộ khuếch đại D C U D C U D C U 2dB -5.5dB -18dB vào bộ khuếch đại -10.5dB vào bộ khuếch đại 40km 10dB 80km 20dB 80km 20dB
Hình 3.17Lời giải cho trờng hợp 3
Bƣớc 1: Tổng khoảng cỏch là 200Km, do đú tổng suy hao là 200*0.25 =50dB. Ta cần cỏc bộ khuếch đại để đạt đƣợc khoảng cỏch trờn.
Bƣớc 2: Tổng tỏn sắc là 200km *18 ps.nm/km =3600 ps.nm
Khoảng cỏch lớn nhất cho hệ thống này khi khụng sử dụng bộ bự tỏn sắc DCU là 1500/18 = 83.33 km.
Nếu ta sử dụng 3 bộ bự tỏn sắc DCU ta sẽ cú 3600 - 3*1100 =300ps bự. Suy hao truyền qua của DCU là 5dB, do đú tốt nhất là ta đặt cỏc bộ DCU trƣớc cỏc bộ khuếch đại.
Phõn tớch vấn đề :
Cụng suất truyền = + 7dB Stage1:
loss = -10 (suy hao tuyến – 6(DCU loss) –1.5 (suy hao cụng suất tỏn sắc) = - 17.5 dB
Pin = cụng suất tại đầu cuối của chặng 1 = 7 – 17.5 = 10.5 dB Hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại ở chặng 1 là : 20
Cụng suất lối ra của bộ khuếch đại = (cụng suất lối vào + hệ số khuếch đại) – 10.5 +20 = 9.5 dB
Tớnh toỏn OSNR:
OSNRstagei = 1/(1/OSNRstage0 + NF.h. . f/Pin)(1/OSNRstage0 =0)
OSNR1 = Pin / NF.h. . f
Thay thế giỏ trị Pin =-10.5 dB =8.9.125E-05 W NF = 5 dB = 3.166(10NF dB/10) h =hằng số plank = 6.6260E –34 = tần số ỏnh sỏng = 1.9350E+14 f = dải thụng đo NF = 12.5KHz Ta cú : OSNR = 42dB Stage 2:
loss = -20 (suy hao tuyến – 6(DCU loss) –1.5 (suy hao cụng suất tỏn sắc) = - 27.5 dB
Cụng suất tại đầu cuối của chặng 2 = Pin = 9.5 – 20 – 6 –1.5 = -18dB Hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại ở chặng 2 là : 20
OSNRstage2 = 1/ (1/OSNR1 + NF.h. . f/Pin)
OSNR1 là OSNR của stage 1 =42 dB và Pin =-18 dB
OSNRstage2 = 34dB
Stage 3:
loss = -20 (suy hao tuyến – 6(DCU loss) –1.5 (thiệt thũi cụng suất tỏn sắc) = -27.5 dB
Cụng suất tại đầu cuối của chặng 3 = Pin =2 – 27.5 = -25.5 dB Hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại ở chặng 2 là : 20 dB Cụng suất lối ra của bộ khuếch đại = -25.5 + 20 =-5.5dB
OSNRstage3 = 1/ (1/OSNR2 + NF.h. . f/Pin) =26.
3.8 KẾT LUẬN
Trong chƣơng này đƣa ra cỏc phƣơng ỏn thiết kế mạng truyền tải quang ở cấp độ hệ thống. Trƣớc hết việc thiết kế phải dựa vào quỹ cụng suất. Cụng suất trong mạng toàn quang chịu ảnh hƣởng từ rất nhiều cỏc yếu tố nhƣ suy hao sợi quang, suy hao cỏc khi tớn hiệu đi qua cỏc thiết bị trong mạng. Việc xem xột suy hao tớn hiệu trong mạng cú sử dụng cỏc bộ nối chộo quang đƣợc nghiờn cứu cụ thể trong phần 3.6. Tiếp đến, thiết kế dựa vào giỏ trị OSNR yờu cầu phƣơng phỏp quan trọng, việc tuõn thủ cỏc yờu cầu trong quỏ trỡnh thiết kế sẽ đảm bảo mạng hoạt động trong điều kiện tốt. OSNR cũn đƣợc dựng để ƣớc lƣợng giỏ trị BER thụng qua thừa số Q. Khi truyền dẫn tớn hiệu quang ở tốc độ cao thỡ trong khi thiết kế ta cần chỳ ý đến cỏc phƣơng phỏp bự tỏn sắc. Cỏc sơ đồ bự tỏn sắc cú thể là bự trƣớc hay bự sau. Tuy nhiờn, với cỏc hệ thống bự tỏn sắc thỡ việc đặt cỏc bộ bự tỏn sắc ở đõu trờn tuyến dẫn là quan trọng.
CHƢƠNG 4
XÂY DỰNG CẤU TRÚC MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG THEO