Các kỹ thuật điện tử có thể được dùng để bù tán sắc GVD tại bộ thu. Ý tưởng của phương pháp này là mặc dù tín hiệu quang có thể bị suy biến do GVD, nhưng ta có thể cân bằng điện tử tán sắc này của sợi quang bằng hàm truyền tương ứng nhằm triệt tiêu thành phần tán sắc β2. Nó có thể dễ dàng bù tán sắc nếu sử dụng bộ thu Heterodyne để nhận dạng tín hiệu. Bộ thu Heterodyne đầu tiên sẽ chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu vi sóng ở tần số trung tần ωIF với đầy đủ thông tin về biên độ và pha. Bộ lọc thông dải (bandpass) vi sóng có đáp ứng xung theo hàm truyền:
Các kỹ thuật trong miền điện có thể được dùng để bù tán sắc vận tốc nhóm (GVD) trong máy thu. Ta dễ dàng cân bằng ảnh hưởng của tán sắc bằng kỹ thuật điện nếu sợi quang hoạt động như một hệ thống tuyến tính.
Việc bù sẽ dễ dàng hơn nếu bộ thu Heterodyne được sử dụng để tách tín hiệu: bộ thu này đầu tiên chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu vi ba tại tần số trung tần IF ωIF và vẫn giữ thông tin về biên độ và pha. Một bộ lọc thông dải hoạt động ở tần số vi ba với đáp ứng xung có hàm truyền đạt là:
trong đó L là chiều dài sợi. Bộ lọc này sẽ khôi phục lại dạng tín hiệu ban đầu của tín hiệu nhận được. Kỹ thuật này thực tế nhất đối với hệ thống Coherent.
Nhưng ta biết là bộ thu Coherent thường không thực tế (vì một số lý do) so với bộ tách sóng trực tiếp, và mạch điện tuyến tính không thể bù GVD trong trường hợp này. Vấn đề là do thông tin về pha bị mất khi tách sóng trực tiếp do bộ tách
sóng chỉ đáp ứng biên độ quang. Khi đó một kỹ thuật cân bằng không tuyến tính có thể được sử dụng.
Một phương pháp khác nữa là việc quyết định một bít được thực hiện sau khi xem xét dạng sóng (dạng tương tự) qua một khoảng nhiều bít xung quanh bít ta cần quyết định. Khó khăn của kỹ thuật này là đòi hỏi mạch điện logic hoạt động tại tốc độ bít của tín hiệu và tính phức tạp của nó tăng theo hàm mũ của số lượng bít qua nó (số lượng bít mà một xung quang bị trải rộng ra do GVD). Kỹ thuật cân bằng về mặt điện thường bị giới hạn do tốc độ bít đạt được thấp và khoảng cách truyền ngắn.
Một kỹ thuật cân bằng quang – điện dựa trên một bộ lọc ngang (transversal filter) đã được đưa ra. Trong kỹ thuật này bộ chia công suất tại máy thu chia tín hiệu quang nhận được thành nhiều nhánh, các nhánh có độ trễ khác nhau. Tín hiệu quang trên mỗi nhánh được chuyển sang dòng điện nhờ sử dụng các photodetector có độ nhạy có thể thay đổi, và tổng dòng điện quang được sử dụng cho mạch quyết định bít. Kỹ thuật này có thể tăng khoảng cách truyền dẫn lên gấp ba lần đối với hệ thống hoạt động ở tốc độ 5Gbps.
KẾT QUẢ THU ĐƯỢC TRONG CHUYẾN ĐI THỰC TẬP
1. Thiết bị đo
Đề tài của em nghiên cứu về tán sắc và bù tán sắc, hiện tượng tán sắc có ảnh hưởng đến việc suy hao công suất quang trên đường truyền dẫn. Nên trong chuyến đi thực tế em thực tập về việc đo suy hao công suất quang dựa trên máy đo quang ODTR(optical time-domain reflectometer). Máy đo cáp quang là máy đo các thông số về cáp quang, ở đây có thể là thông số về điểm đứt, về suy hao điểm hàn, suy hao toàn tuyến, suy hao adaptor, suy hao đầu nối, công suất phát, công xuất thu, độ nhạy, góc, đường kính sợi, độ tán xạ, nhận biết sợi quang, đo thông mạch... OTDR có khả năng hiển thị hình ảnh dạng đồ họa kết quả đo, có khả năng tính toán sử lý kết quả quang một cách tự động, chính xác, vì lý do xử lý hình ảnh và tính toán chính xác lên máy OTDR được tích hợp rất nhiều các module đo, xử lý dữ liệu. Chính vì lý do này người vận hành máy OTDR phải là người được huấn luyện, đào tạo chuyên sâu. Các kết quả đo OTDR thường được lưu trữ cẩn thận trong trường hợp sợi quang bị hư hỏng hoặc có yêu cầu bảo hành.
Dải động quang của một máy OTDR được giới hạn bởi sự pha trộn các yếu tố như độ rộng xung, độ nhạy đầu vào, công suất đầu ra, và thời gian phân tích tín hiệu. Công suất đầu ra xung quang càng cao và độ nhạy đầu vào càng tốt, thì sẽ làm tăng dải đo, và chúng thường được tích hợp và được cố định sẵn trên mỗi một thiết bị riêng lẻ. Tuy nhiên độ rộng xung quang và thời gian phân tích tín hiệu là do người dùng có thể hiệu chỉnh được, và yêu cầu phải được cân bằng với mỗi ứng dụng riêng biệt.
Một OTDR có càng độ rộng xung ánh sáng lớn thì việc đo suy hao và phạm vi đo sẽ trong phạm vi càng rộng. Ví dụ như: Dùng một xung có độ rộng lớn sẽ xác định được đặc tính sợi quang có chiều dài 100 km, tuy nhiên các sự kiện đo chỉ xuất hiện từ 1km trở lên, trong phạm vi dưới 1km sẽ không xác định được gì. Điều này rất thích hợp đo đặc tính của đoạn dài nhưng với sự kiện ngắn thì không ổn chút nào. Vì vậy lên OTDR phải có dải các xung để có thể đo thay đổi các đoạn cần xác
định, đoạn ngắn thì dùng xung ngắn, đoạn dài dùng xung dài hơn. Vùng mà không xác định được đặc tuyến, không đo được, gọi là vùng chết - hay vùng mù sự kiện. Về mặt lý thuyết OTDR sẽ đo đặc tính sợi ở mức chính xác tốt khi phần mềm và bộ phát xung chuẩn thạch anh đi kèm có độ chính xác nhỏ hơn 0.01%.
Việc đo suy hao công suất quang có thể sử dụng để:
• Kiểm tra các chỉ tiêu kỹ thuật (specs). • Kiểm tra sau lắp đặt hay di chuyển
• Ghi nhận điều kiện tốt nhất (bước sóng hoạt động hiệu quả, băng thông phù hợp…).
• Kiểm tra lỗi • Xác định vị trí lỗi • Sửa lỗi
Các thời điểm cần đo quang là:
• Tại nhà máy • Khi nhận cáp • Sau khi lắp đặt
• Sau và trong khi hàn nối • Nghiệm thu
• Bảo dưỡng định kỳ
Việc đo quang được thực hiên thường xuyên theo tháng và tăng cường do quang vào những thời điểm cao điểm. Cụ thể là mỗi tháng đo 4 lần, vào những khoảng thời gian cao điểm như những dịp lễ tết nhu cầu sử dụng các dịch vụ tăng cao thì số lần đo kiểm sẽ tăng lên nhằm đáp ứng nhu cầu người sử dụng tốt nhất có thể và nhằm phát hiện sự cố kịp thời. Nếu phát hiện sự cố xảy ra sẽ thực hiện đo quang để kiểm tra xác định vị trí gặp sự cố. Các bước sóng quang được dùng ngày nay trong thông tin quang là: 850nm, 1300nm, 1310nm và 1550nm.
Công việc phải làm khi đo quang là:
• Kiểm tra thông mạch (continuity)
• Mất mát trung bình (Average loss-dB/km) • Mất mát và vị trí của mối hàn
• Phản xạ (Optical return loss - ORL) • Suy hao toàn tuyến (end to end atten) • Chiều dài tuyến
2. Số liêu thực tế thu được
Ngày đo
Số lần đo
Các thông số đo Ghi chú
wavelength (nm) distance (km) pulse width (ns) splice loss (dB) total loss (dB) average loss (dB/km 03/02 /2012 1 1550 45 100 0.059 4,258 0,095 2 1550 45 100 0.062 4,311 0,096 3 1550 45 100 0.057 4,079 0,091 1 1310 45 100 0,059 6,315 0,140 2 1310 45 100 0,061 6,296 0.139 3 1310 45 100 0,058 6,308 0.140 10/02 /2012 1 1550 45 100 0,059 4,279 0,095 2 1550 45 100 0,060 4,258 0,094 3 1550 45 100 0,062 4,287 0,095 1 1310 45 100 0,060 6,296 0.140
2 1310 45 100 0,058 6,302 0,140 3 1310 45 100 0,061 6,328 0,140 17/02 /2012 1 1550 45 100 0,152 6,043 0,134 Đường truyền gặp sự cố 2 1550 45 100 0,148 6,105 0,136 3 1550 45 100 0,153 6,105 0,136 1 1310 45 100 0,149 7,306 0,156 2 1310 45 100 0,152 7,287 0,162 3 1310 45 100 0,150 7,243 0,161 24/02 /2012 1 1550 45 100 0.059 4,079 0,090 2 1550 45 100 0.062 4,279 0,095 3 1550 45 100 0.057 4,311 0,096 1 1310 45 100 0,059 6,296 0,140 2 1310 45 100 0,061 6,296 0,140 3 1310 45 100 0,058 6,278 0,139
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Như vậy, sau một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu vấn đề bù tán sắc trong truyền dẫn quang” do sự cố gắng nghiên cứu và học hỏi của bản thân cùng sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn Ths. Nguyễn Anh Tuấn em đã hoàn thành đề tài của mình. Báo cáo đã trình bày được các nội dung sau:
Chương 1: Đưa ra một cách tổng quan về khái niệm thông tin quang và lịch sử phát triển của hệ thống thông tin quang, cấu trúc chung của hệ thống thông tin quang cùng chức năng của từng thành phần trong hệ thống. Ưu nhược điểm của hệ thống thông tin quang và ứng dụng của nó trong thực tế.
Chương 2: Trình bày về hiện tượng tán sắc trong thông tin quang, đưa ra khái niệm về tán sắc, phân loại tán sắc, tìm hiểu rõ từng loại tán sắc: tán sắc mode, tán
sắc vận tốc nhóm, tán sắc vật liệu, tán sắc trong sợi đơn mode, tán sắc ống dẫn sóng, tán sắc phân cực mode, tán sắc bậc cao hơn. Ảnh hưởng của tán sắc đến truyền dẫn quang như thế nào
Chương 3: Trình bày sự cần thiết phải bù tán sắc và đưa ra các phương pháp bù tán sắc.
• Phương pháp bù tán sắc trước: Kỹ thuật này dựa trên nguyên lý chung là sửa đặc tính xung ngõ vào của bộ phát trước khi đưa vào sợi. Ví dụ như kỹ thuật mã hóa Novel bù tán sắc bằng mã hóa FSK.
• Phương pháp bù tán sắc trên đường dây gồm: bù tán sắc bằng sợi quang DCF, bù tán sắc bằng bộ lọc quang, bù tán sắc bằng tín hiệu quang liên hợp pha OPC, bù tán sắc bằng cách tử Bragg, bù tán sắc phân cực mode.
• Phương pháp bù tán sắc sau. Ý tưởng của phương pháp này là mặc dù tín hiệu quang có thể bị suy biến do GVD, nhưng ta có thể cân bằng điện tử tán sắc này của sợi quang bằng hàm truyền tương ứng nhằm triệt tiêu thành phần tán sắc.
Vấn đề tán sắc và bù tán sắc là vấn đề rất quan trọng trong thông tin quang. Hiểu được vấn đề này chúng ta có thể áp dụng để đưa ra những phương pháp hạn chế suy hao truyền dẫn quang hợp lý. Do thời gian có hạn nên đề tài của em mới nêu được một số phương pháp bù tán sắc điển hình. Vì vậy đề tài của em có thể phát triển thêm về các phương pháp bù tán sắc, tìm hiểu sâu hơn về các phương pháp đó để có thể áp dụng linh hoạt trong hệ thống thông tin quang thực tế.
Trong quá trình làm đề tài em đã cố gắng tìm hiểu tài liệu qua nhiều phương thức để tổng hợp kiến thức, học hỏi từ thầy cô và bạn bè để hoàn thành đề tài. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô cùng các bạn đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài này. Trong đề tài còn có thiếu sót mong thầy cô và các bạn góp ý để em hoàn thiện hơn đề tài của mình.
Thái Nguyên, tháng 03 năm 2012 Sinh viên thực hiện
Trịnh Thị Xuân
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Giáo Trình Kỹ Thuật Thông Tin Quang (1) – T.S Lê Quốc Cường [2] Giáo trình Thông tin quang (2)- Th.S Đỗ Văn Việt Em
[3] Bài giảng Thông tin quang – Th.S Cù Văn Thanh
[4] Kỹ thuật thông tin quang – Nguyên lý cơ bản kỹ thuật tiên tiến – Th.s vũ Văn San
[5] Công nghệ truyền dẫn quang – Cao Mạnh Hùng [6] Mạng thông tin toàn quang – Dương Đức Tuệ [7] Nghiên cứu bù tán sắc - http://www.scribd.com
[8] Optical communication network – Biswanath Mukherjee [9] Điều khiển tán sắc - http://www.ebook.edu.vn/