Nhiễu xuyên âm rời rạc và nhất quán giữa các kênh lân cận là vấn đề lớn hạn chế mật độ các kênh WDM. Đặc biệt, nhiễu xuyên âm nhất quán trong WDM ADMs và chuyển mạch tại những nơi yêu cầu khắt khe về triệt nhiễu xuyên âm ở một mức độ chấp nhận được tạo ra bởi các thành phần này. Trong phần này, chúng ta sẽ giới thiệu hai loại nhiễu xuyên âm và thảo luận về ảnh hưởng của chúng đối với hiệu năng hệ thống.
Nhiễu xuyên âm rời rạc
Nhiễu xuyên âm kênh WDM liên quan đến các chức năng cơ bản nhất của phân kênh nhiều kênh WDM sử dụng một bộ lọc quang học.78 Hình 34 cho thấy phân kênh của các kênh WDM bởi một bộ lọc quang học để chỉ có một kênh nhận được và các kênh khác bị chặn. Tuy nhiên, hình dạng phổ dần thu nhỏ của bộ lọc có đuôi dài sẽ gây ra nhiễu xuyên âm với kênh phân kênh khi các tín hiệu được cảm biến ở các bộ tách sóng quang.
Trong trường hợp nhiễu xuyên âm rời rạc, mức độ nhiễu xuyên âm được xác định bởi khoảng cách kênh và công suất kênh. Công suất nhiễu xuyên âm liên kênh Pcr sẽ tác động để giảm tỷ lệ triệt công suất của các tín hiệu phục hồi được chọn:
S = Ps - Pcr (9)
trong đó S là công suất tín hiệu phục hồi hiệu quả, và PS là công suất trong các bước sóng được chọn đi qua bộ lọc. Nhiễu xuyên âm do rò rỉ năng lượng từ các kênh lân cận có thể tăng mức độ của một "mức không", tăng xác suất lỗi. Mặc dù lượng chấp nhận được của nhiễu xuyên âm phụ thuộc vào hệ thống WDM cụ thể, nhiễu xuyên âm không được vượt quá một vài phần trăm công suất kênh được chọn để duy trì tốt hiệu suất hệ thống. 79 81
Nhiễu xuyên âm nhất quán
Những bộ ghép kênh Add-drop là các hệ thống con quan trọng trong mạng
WDM.82 Chúng thường bao gồm một phân kênh bước sóng theo sau là một bộ đa bước
sóng. Lý tưởng nhất, chúng cho phép một nút mạng có thể truy cập một bước sóng duy nhất trong khi cho phép tất cả các bước sóng khác đi qua nút mà không bị ảnh hưởng
(xem hình. 35). Thật không may, bộ ghép kênh bước sóng83 không phải là lý
tưởng và cho phép nhiễu xuyên âm không mong muốn của bất kỳ bước sóng đầu vào vào cổng đầu ra ngoài ý muốn. Ví dụ, một bản sao nhỏ của các tín hiệu ở bước sóng λ1 sẽ xuất hiện ở tất cả các cổng đầu ra phân kênh, như thể hiện trong hình. 35. Nếu một bộ ghép kênh không lý tưởng và phân kênh không lý tưởng được đặt back-to-back, bản sao nhỏ của tín hiệu tại λ1 sẽ tái hợp với tín hiệu chính λ1 tại đầu ra bộ ghép kênh.
Hình 35: Nhiễu xuyên âm nhất quán trong một ADM.
Cấu trúc ADM này với nhiễu xuyên âm đại diện cho một giao thoa, vì nó bao gồm các cổng kết nối đầu vào và đầu ra bởi các đường dẫn quang học. Do sự tương tác nhất
quán của các miền, biên độ của tín hiệu đầu ra sẽ dao động như pha tương đối của tín hiệu và trạng thái phân cực thay đổi .84,85
Nhiễu xuyên âm nhất quán đã được chứng minh là một yếu tố hạn chế nghiêm trọng khả năng mở rộng trong các mạng WDM.86,87 Kể từ khi tín hiệu nhiễu xuyên âm có tần số giống với tín hiệu chính và nhiễu xuyên âm được thêm vào tín hiệu chính trong điện trường. Hãy xem xét các trường hợp hình. 36, nơi hai tín hiệu có bước sóng giống hệt nhau vào một OXC và sau đó được chuyển đến đường dẫn khác nhau. Giả sử hai kênh có cùng một đầu vào công suất P và sự rò rỉ công suất của OXC là ε, sau đó công suất quang tại một trong các cổng đầu ra có thể xấp xỉ bằng P P P P P P =( + ε )2 = +2 ε +ε 0 (10)
Hình 36: Dao động công suất do nhiễu xuyên âm nhất quán
Vì vậy, công suất nhiễu xuyên âm có thể cao đến 20 phần trăm, ngay cả khi tỷ lệ rò rỉ công suất của OXC là chỉ có 1 phần trăm.
Hình 37 cho thấy chia tỉ lệ những hạn chế do nhiễu xuyên âm nhất quán.86 Đối với trường hợp của một kênh nhiễu xuyên âm duy nhất, một nhiễu xuyên âm nhất quán -25 dB sẽ gây ra một tổn thất công suất 1 dB, đó là nặng nề hơn nhiều so với ảnh hưởng của nhiễu xuyên âm rời rạc (1 dB tổn thất công suất tại -8 dB nhiễu xuyên âm).87 Do mức độ nghiêm trọng của tổn thất này, nhiễu xuyên âm nhất quán hạn chế trầm trọng khả năng mở rộng của một mạng quang học sử dụng ADMs và OXCs. Nếu 100 kênh được yêu cầu, nhiễu xuyên âm phải thấp hơn -45 dB. Tuy nhiên, nhiễu xuyên âm điển hình của các thành phần hiện tại (WDM cách tử mảng ống dẫn sóng, chuyển mạch, và bộ điều biến) chỉ là -25 dB.
Để giảm thiểu những ảnh hưởng của nhiễu xuyên âm nhất quán trong mạng WDM, các kỹ thuật sau đây đã được đề xuất:
• Kiến trúc giãn.88 Cố ý đưa ra sự trễ sợi quang (vào thứ tự của thời gian bit) giữa đường dẫn xuyên âm khác nhau không tương quan các mẫu bit của tín hiệu chính từ các tín hiệu can thiệp và đặt một số công suất nhiễu xuyên âm trong bit"0" của tín hiệu chính thay vì bit"1 ".
• Nguồn ánh sáng nhất quán thấp Sử dụng điốt phát sáng (LED) hoặc laser phản hồi tán sắc biến đổi (DFBs) với thời gian nhất quán ít hơn một bit thời gian có thể giảm nhiễu xuyên âm nhất quán, nhưng tác động của tán sắc sẽ trở nên nghiêm trọng.
• Phân cực đảo hoặc điều chế. Phân cực đảo làm giảm ảnh hưởng của nhiễu
xuyên âm nhất quán, từ sự giao thoa giữa các nhiễu xuyên âm và tín hiệu giảm khi trạng thái phân cực của nó không tương thích.
• Điều chế pha. Điều chỉnh pha của tín hiệu ở một tỷ lệ lớn hơn so với mức trung bình của tỷ lệ bit ra nhiễu xuyên âm và cải thiện hiệu suất, kể từ khi tổn tao tín hiệu phụ thuộc vào pha tương đối giữa các tín hiệu và nhiễu xuyên âm.
13.7 TÓM TẮT
Trong chương nàychúng ta đã bao phủ nhiều khía cạnh khác nhau của các mạng truyền thông sợi quang WDM tốc độ cao. Chúng tôi đã cố gắng để xử lý các chủ đề, những điều quan trọng nhất mà có thể sẽ ảnh hưởng đến các mạng lưới trong nhiều năm tới. Sự phát triển to lớn của các hệ thống này là tất cả cho sự ra đời cách mạng của EDFA. Với kiến thức tăng thêm, phát triển hơn, tốc độ dữ liệu cao hơn, và tăng số lượng kênh, hạn chế mạng WDM đang được tiếp tục định nghĩa lại.Mạng lưới tái cấu hình có thể cung cấp lợi ích to lớn cho các mạng WDM trong tương lai. Tuy nhiên, một số tác động làm suy hao mới phải được giải quyết trước khi các mạng tái cấu hình trở thành hiện thực. Tuy nhiên, việc đẩy mạnh băng thông lớn hơn trong hệ thống WDM vẫn tiếp tục do tiềm năng vốn có to lớn của cáp quang.