Mang truyen tai quang
Transcript of Mang truyen tai quang
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 1
GIỚI THIỆU MÔN HỌC Thời lượng môn học:
4ĐVHT (36LT + 18TL + 6TH) Mục tiêu:
Kiến thức: Trang bị cho sinh viên các kiến thức về ghép kênh quang theo bước sóng WDM, các kỹ thuật khuếch đại quang, xu hướng phát triển của mạng quang.
Kỹ năng: Rèn cho sinh viên có kỹ năng nghiên cứu, phân tích, đánh giá về các công nghệ trên mạng truyền tải quang
Nội dung: Chương 1: Hệ thống thông tin quang WDM Chương 2: Khuyếch đại quang Chương 3: Truyền tải IP/WDM Chương 4: Một số công nghệ, kỹ thuật và xu hướng nghiên cứu
trong mạng truyền tải quang
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 2
GIỚI THIỆU MÔN HỌC Tài liệu tham khảo:
Cao Hồng Sơn. Công nghệ IP trên WDM . Nhà xuất bản Bưu Điện, 8-2005. Hoàng Văn Võ. Công nghệ và mạng thế hệ sau. Nhà xuất bản Bưu Điện, 2008 Vũ Văn San. Hệ thống Thông Tin Quang, tập 2. Nhà xuất bản Bưu Điện, 2008. Đỗ Văn Việt Em. Hệ thống thông tin quang II. Học viện Công nghệ Bưu chính
Viễn thông, 2007. J. M. Senior, “Optical Fiber Communications: Principles and Practice”. Second
edition, Prentice Hall, 1993. G. Keiser, “Optical Fiber Communications” . Third edition, McGraw-Hill, 2000. J. Gowar. Optical Communication Systems. Second edition, Prentice-Hall, 1993. G. P. Agrawal. Fiber-Optic Communication Systems. Second edition, John Wiley
& Sons, 1997. Silvello Betti, Giancarlo De Marchis, Eugenio Iannoe. Coherent Optical
Communications Systems . John Wiley & Sons, Inc, 1995.
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 3
GIỚI THIỆU MÔN HỌC Tài liệu tham khảo:
Max Ming – Kang Liu. Principles and Applications of Optical Communications, 2001.
Gerard Lachs. Fiber Optic Communications – Systems, Analysis, and Enhancements. McGraw-Hill, 1998.
Peter Tomsu and Christian Schmutzer, "Next Generation Optical Networks", Prentice Hall PTR, 2002.
D. Marcuse, A. R. Chraplyvy, et al., “Effect of Fiber Nonlinearity on Long Distance Transmission”, J. Lightwave Tech., Vol. 9, No.1, pp. 121-128, 1991.
G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics. New York: Academic, 1995. Đánh giá:
Tham gia học tập trên lớp: 10% Thực hành/Thí nghiệm/Bài tập/Thảo luận: 30 % Kiểm tra giữa kỳ: 10% Kiểm tra cuối kỳ: 50 %
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 4
CHƯƠNG 1
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 5
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
NGUYÊN LÝ GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG QUANG (WDM) )
CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN TRONG HỆ THỐNG WDM
MỘT SỐ VẤN ĐỀ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG WDM
MẠNG TRUYỀN TẢI WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 6
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM 1.1 NGUYÊN LÝ GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG
QUANG (WDM) ) Kh¸i niÖm WDM:
- Nhu cÇu truyÒn sè liÖu t¨ng cao dung l îng truyÒn dÉn t¨ng nhanh.
- HÖ thèng truyÒn dÉn TDM truyÒn thèng bÞ giíi h¹n vÒ tèc ®é.
- Cöa sæ truyÒn dÉn trong sîi quang:
- WDM lµ kü thuËt cho phÐp truyÒn dÉn nhiÒu kªnh b íc sãng quang trªn cïng mét sîi quang.
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 7
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM C¸c d¶i b¨ng tÇn ho¹t ®éng trong WDM:
• O-band (Original band): D¶i b¨ng tÇn tõ 1260 nm 1360 nm.
• E-band (Extended band): D¶i b¨ng tÇn tõ 1360 nm 1460 nm.
• S-band (Short wavelength band): D¶i b¨ng tÇn tõ 1460 nm 1530 nm.
• C-band (Conventional band): D¶i b¨ng tÇn tõ 1530 nm 1565 nm
• L-band (Long wavelength band): D¶I b¨ng tÇn tõ 1565 nm 1625 nm
• U-band (Ultra-long wavelength band): D¶I b¨ng tÇn tõ 1625 nm 1675 nm
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 8
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM Qu¸ tr×nh ph¸t triÓn WDM
Transmitters Receivers
Combining Signals
Separating Signals
Transmission on fiber
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 9
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM C¸c chÕ ®é truyÒn dÉn WDM: (Theo h íng
truyÒn dÉn)
HÖ thèng WDM ®¬n h íng:Transmitters Receivers
Multiplexing
DemultiplexingFiber 1
1
2
3
n
1
2
3
n
Transmitters Receivers
Multiplexing
DemultiplexingFiber 2
1
2
3
n
1
2
3
n
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 10
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDMHÖ thèng WDM song h íng:
Receivers
2121
Transmitters Multiplexing
+Demultiplexing
Fiber 1
11
1n
2n
1
2
2n
Multiplexing +Demultiplexin
g
Receivers Transmitters
Receivers
2121
Transmitters
Multiplexing +Demultiplexin
gFiber n
11
1n
2n
1
2
2n
Multiplexing +Demultiplexin
g
Receivers Transmitters
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 11
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM M« h×nh chung hÖ thèng WDM: (®iÓm- ®iÓm)
OTU
OTU
MUX BA
Bé thu
Bé thu
DEMUX
PALA
M¸y ph¸t quang
M¸y thu quang
KhuÕch ®¹i trung kÕ
quang
Bé thu tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t kªnh quang
Bé ph¸t tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t kªnh quang
Thu/ ph¸t tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn
gi¸m s¸t kªnh quang
HÖ thèng qu¶n lý m¹ng
1
n
1
n
s sss
OTU - Bộ chuyển phát quang
MUX/DEMUX - Bộ ghép/tách bước sóng
BA - Bộ khuyếch đại công suất
PA - Bộ tiền khuyếch đại quang
LA - Bộ khuyếch đại đường truyền
S - Bước sóng kênh giám sát quang (OSC)
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 12
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM Các tham số của hệ thống WDMa. Số lượng kênh bước sóng N
b. Khoảng cách giữa các kênh bước sóng Dl
c. Băng thông sử dụng của hệ thống N x Dl
d. Tốc độ truyền tin trên mỗi kênh bước sóng B
e. Dung lượng của hệ thống N x B
f. Dung lượng truyền dẫn của hệ thống N x B x L
g. Hiệu suất sử dụng kênh bước sóng B/Dl
Bước sóng
#1 #2 … # k … # N-1 #N
Côn
g suất
qu
ang
Băng thông sử dụng của hệ thống
~ B
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 13
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
Bảng 1.1- Các tham số chính của một số hệ thống WDM trong các phòng thí nghiệm.
Số kênh bước
sóng N
Tốc độ kênh B (Gbit/s)
Khoảng cách truyền dẫn L (km)
Dung lượng truyền dẫn (Tb/s-km)
10 2 68 1.3
17 20 150 51.0
273 40 117 1277.6
26 100 410 1066.0
5 320 525 840.0
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 14
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDMBảng 1.2- Các tham số chính của một số hệ thống WDM
hiện đang được khai thác trên thế giới.
Số kênh bước sóng
N
Tốc độ kênh B (Gbit/s)
Khoảng cách
truyền dẫn Dl
Dung lượng truyền
dẫn (Pb/s-km)
Hệ thống
8 + 4 10 + 40 1 700 0.4 Mạng đường trục DWDM backbone VNPT (2010)
48 10 39 000 18.7 Mạng liên lục địa SEAMEWE3 (2007)
64 10 18 800 12 Mạng liên lục địa SEAMEWE4 (2008)
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 15
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM Phân loại và các chuẩn của hệ thống WDM
. Hệ thống WDM băng tần rộng (BWDM – Broad passband WDM)
. Hệ thống WDM ghép mật độ thấp (CWDM – Coarse WDM)
Hệ thống WDM ghép mật độ cao (DWDM – Dense WDM)
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 16
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM 1.2- CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN TRONG HỆ THỐNG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 17
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM Nguån quang:
- Sö dông laser ®¬n mode lµm nguån ph¸t (Cã thÓ sö dông LED trong kü thuËt c¾t phæ)
- Sö dông bé ®iÒu biÕn ngoµi ®Ó gi¶m chirp, tèc ®é ®iÒu biÕn cao vµ t¹o c¸c ®Þnh d¹ng tÝn hiÖu quang kh¸c nhau (NRZ, RZ, CS-RZ, DPSK …).
- §¶m b¶o tÝn hiÖu quang cã ®é réng phæ hÑp t¹i b íc sãng chÝnh x¸c theo tiªu chuÈn.
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 18
Bé thu quang:
- Gièng c¸c bé thu quang sö dông trong c¸c hÖ thèng ®¬n kªnh
- §é nh¹y cao trong d¶i réng b íc sãng, nhiÔu thÊp, ho¹t ®éng æn ®Þnh.
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 19
Sîi quang:
- Sö dông sîi ®¬n mode G.652 (SMF) vµ sîi G.655 (NZ-DSF)
- Tr¸nh sö dông sîi G.653 (DSF).
- C¸c yÕu tè ¶nh h ëng c¬ b¶n:
. Suy hao
. T¸n s¾c
. HiÖu øng phi tuyÕn
Mét sè lo¹i sîi ®iÓn
h×nh
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 20
Bé t¸ch/ ghÐp b íc sãng: (OMUX/ ODEMUX)
- OMUX: kÕt hîp c¸c b íc sãng rêi r¹c kh¸c nhau thµnh tÝn hiÖu tæ hîp ® a vµo sîi quang.
- ODEMUX: t¸ch tÝn hiÖu tæ hîp WDM thµnh c¸c kªnh b íc sãng riªng biÖt ® a tíi bé thu.
- C¸c tham sè c¬ b¶n:
. Suy hao xen:
. Xuyªn ©m:
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
0
lg10 jjP
j công suất quang đi vào đường truyền
0 công suất quang tới tại j
jj
ijijD lg10
jj
ji ij
jD lg10Xuyên kênh i sang kênh j: Xuyên kênh tổng ở kênh j:
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 21
Bé t¸ch/ ghÐp b íc sãng: (OMUX/ ODEMUX)
- C¸c kü thuËt sö dông:
T¸ch/ghÐp dùa trªn c¸c bé läc quang:• Bé läc Fabry-Perot
• Bé läc mµng máng ®a líp
• Bé giao thoa kÕ Mach-Zender
• Bé läc quang- ©m
T¸ch/ghÐp dùa trªn c¸ch tö:• C¸ch tö nhiÔu x¹ ph¼ng
• C¸ch tö Bragg sîi quang
M¶ng c¸ch tö dÉn sãng (AWG)
Bé ghÐp xen (interleaver), bé ghÐp quang (coupler),…
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 22
Bé t¸ch/ ghÐp b íc sãng: (OMUX/ ODEMUX)
- Ph¹m vi øng dông cña mét sè kü thuËt:
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 23
Bé t¸ch/ ghÐp b íc sãng: (Bé läc quang)
- Yªu cÇu:
Ph¹m vi ®iÒu chØnh réng
Xuyªn ©m thÊp (th êng < -20 dB)
Tèc ®é ®iÒu chØnh nhanh
Suy hao xen nhá
Ýt nh¹y c¶m ph©n cùc
æn ®Þnh víi m«i tr êng ho¹t ®éng
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
sig - độ rộng băng tần của tín hiệu đa kênh.
ch - khoảng cách kênh.
L - dải phổ tự do.
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 24
Bé t¸ch/ ghÐp b íc sãng: (Bé läc quang)
Bé läc F- P: Gåm 2 g ¬ng song song
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
§iÒu chØnh b íc sãng b»ng c¸ch thay ®æi kho¶ng c¸ch 2 g ¬ng.
Tèc ®é ®iÒu chØnh ®iÓn h×nh 100 s
§é réng b¨ng tÇn tÝn hiÖu WDM sig = N ch < L X¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch 2 g ¬ng.
sig = 100 GHz khi L < 1 mm víi n = 1,5
§é réng b¨ng tÇn bé läc F-P: FP << ch, nh ng ph¶i ®ñ lín ®Ó truyÒn dÉn kªnh ® îc lùa chän (cã tèc ®é bit lµ B) FP B
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 25
Sè l îng kªnh bÞ giíi h¹n bëi:
trong ®ã F lµ ®é mÞn bé läc:
Sö dông ®iÒu kiÖn giíi h¹n:
(møc xuyªn ©m chÊp nhËn ® îc)
Sè l îng kªnh ® îc x¸c ®Þnh hoµn toµn bëi ®é ph¶n x¹
R = 90% cho phÐp 10 kªnh quang
R = 99,9 % cho phÐp 1047 kªnh quang
C¸c bé läc FP hiÖn t¹i cã F = 100 - 5000
Bé t¸ch/ ghÐp b íc sãng: (Bé läc quang)
Bé läc F- P: (Cont.)
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 26
Bé t¸ch/ ghÐp b íc sãng: (Bé läc quang)
Bé läc mµng máng ®a líp:
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
Gåm c¸c líp mµng máng cã chiÕt suÊt thay ®æi lu©n phiªn ho¹t ®éng nh c¸c bé ph¶n x¹ cã ®é dµy b»ng 1/4 b íc sãng (/4n).
Multiwavelength light
Multilayer interference
filter
Demultiplexed wavelenghts
§¸p øng b¨ng th«ng cña bé läc ® îc t¹o thµnh gièng nh kÕt chuçi nhiÒu bé céng h ëng FP.
Bé läc 100 GHz cã kho¶ng 200 líp, bé läc 20 nm th êng cã kho¶ng 50 líp.
§iÒu chØnh b íc sãng ® îc thùc hiÖn theo mét sè c¸ch: ®iÒu chØnh ®iÖn tö, ®iÒu chØnh quang nhiÖt …
Ph¹m vi ®iÒu chØnh cì 40 nm víi ®é réng b¨ng tÇn <0,35nm ë vïng 1550nm.
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 27
Bé t¸ch/ ghÐp b íc sãng: (Bé läc quang)
Bé läc Mach- Zehnder:
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
Gåm 2 coupler 3dB kÕt nèi víi nhau trªn 2 nh¸nh cã ®é dµi kh¸c nhau g©y ra sù dÞch pha phô thuéc b íc sãng gi÷a 2 nh¸nh.
Sù giao thoa céng h ëng xÈy ra t¹i mét ®Çu ra cho mét b íc sãng x¸c ®Þnh
§é truyÒn qua:
Ph¹m vi ®iÒu chØnh cì 4 nm, tèc ®é ®iÒu chØnh cì ns
DÔ dµng nèi tÇng vµ chÕ t¹o trªn c¸c ®Õ silica, InP hoÆc LiNbO3
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 28
C¸c bé t¸ch/ghÐp nhiÒu b íc sãng ® îc x©y dùng bằng c¸ch nèi tÇng nhiÒu bé giao thoa MZ
§é truyÒn qua cña chuçi M bé giao thoa MZ:
trong ®ã m lµ ®é trÔ t ¬ng ®èi cña bé giao thoa thø m
Bé t¸ch/ ghÐp b íc sãng: (Bé läc quang)
Bé läc Mach- Zehnder:
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
ThiÕt bÞ cã thÓ thùc hiÖn ho¹t ®éng t¸ch vµ ho¹t ®éng ghÐp (®¶o chiÒu)
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 29
AOTF t¹o ra chuçi c¸c sãng siªu ©m bªn trong mét èng dÉn sãng tinh thÓ TeO2 h×nh thµnh c¸ch tö ©m
¸nh s¸ng ®i qua sÏ t ¬ng t¸c víi sãng ©m (t ¬ng t¸c photon-phonon) gièng nh mét c¸ch tö.
AOTF ® îc chÕ t¹o b»ng viÖc sö dông c¸c èng dÉn sãng TeO2 hoÆc LiNbO3 cã sù phô thuéc ph©n cùc thÊp.
AOTF cã d¶i ®iÒu chØnh cì 250 nm c¶ b¨ng C vµ b¨ng L, tèc ®é ®iÒu chØnh cì s.
Bé t¸ch/ ghÐp b íc sãng: (Bé läc quang)
Bé läc quang- ©m:
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 30
Gåm mét ®Õ vµ líp phñ ph¶n x¹ cÊu tróc tuÇn hoµn (gåm c¸c r·nh c¸ch ®Òu nhau).
¸nh s¸ng ®i vµo c¸c r·nh sÏ bÞ nhiÔu x¹ thµnh mét d¶i c¸c mÆt sãng víi c¸c gãc kh¸c nhau.
§iÒu kiÖn nhiÔu x¹:
T¹i mçi b íc sãng sÏ cã mét gãc x¸c ®Þnh tho¶ m·n ®iÒu kiÖn giao thoa céng h ëng.
Bé t¸ch/ ghÐp b íc sãng: (C¸ch tö)
C¸ch tö nhiÔu x¹ ph¼ng:
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
Chïm tia tíi
Ph¸p tuyÕn c¸ch tö
Tia bÞ nhiÔu x¹
Tia tíi
Ph¸p tuyÕn c¸ch tö
Tia nhiÔu x¹
dChu kú c¸ch tö
dsin
dsin
§é lÖch quang lé b»ng nguyªn
lÇn b íc sãng
sinsin dn
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 31
Bé t¸ch/ ghÐp b íc sãng: (C¸ch tö)
C¸ch tö nhiÔu x¹ ph¼ng:
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
sinsin dn
Sö dông kÕt hîp víi thÊu kÝnh GRIN
§iÒu kiÖn Littrow
Mét sè cÊu h×nh cô thÓ:
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 32
§ îc chÕ t¹o dùa trªn sîi quang ® îc chiÕu UV t¹o ra sù thay ®æi chiÕt suÊt tuÇn hoµn.
¸nh s¸ng ®i qua bÞ ph¶n x¹ trë l¹i t¹i b íc sãng gÇn víi b íc sãng Bragg:
B = 2neffd/m
trong ®ã neff chiÕt suÊt hiÖu dông lâi sîi, d- chu kú c¸ch tö, m- bËc c¸ch tö.
FBG cã suy hao xen, xuyªn kªnh thÊp.
Cã nhiÒu øng dông: bé läc b¨ng hÑp, OADM, bï t¸n s¾c, bé c¶m biÕn quang
Bé t¸ch/ ghÐp b íc sãng: (C¸ch tö)
FBG:
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
Bộ giao thoa Michelson
dựa trªn FBG
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 33
Gåm 2 coupler sao kÕt nèi víi nhau qua m¶ng èng dÉn sãng cã ®é trÔ lan truyÒn kh¸c nhau g©y ra sù dÞch pha phô thuéc b íc sãng trªn èng dÉn sãng.
C¸c b íc sãng kh¸c nhau héi tô t¹i c¸c cæng ®Çu ra kh¸c nhau
Bé t¸ch/ ghÐp b íc sãng: (C¸ch tö)
M¶ng c¸ch tö dÉn sãng- AWG:
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 34
DÞch pha cña tÝn hiÖu cã truyÒn tõ cæng ®Çu vµo thø p tíi ®Çu ra thø q qua èng dÉn sãng thø m:
TÝn hiÖu ®¹t cùc ®¹i t¹i ®Çu ra (nhê giao thoa céng h ëng) khi tháa m·n ®iÒu kiÖn:
D¶i phæ tù do của AWG:
AWG cã d¶i ®iÒu chØnh cì 40 nm, tèc ®é ®iÒu chØnh cì 10 ms (c¬ chÕ quang nhiÖt)
øng dông trong c¸c bé t¸ch/ghÐp, ®Þnh tuyÕn dung l îng lín.
Bé t¸ch/ ghÐp b íc sãng: (C¸ch tö)
M¶ng c¸ch tö dÉn sãng- AWG:
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 35
Bé t¸ch/ ghÐp b íc sãng:
Mét sè thiÕt bÞ quang kh¸c :
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
Coång 1
Coån
g 2
Coån
g 3
Coång 1C
oång
2C
oång
4Coång 3
(a) (b)
ISOLATOR
321 ,, 321 ,,
4
(c)
ISOLATOR
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 36
Bé t¸ch/ ghÐp b íc sãng:
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
Boä phaân cöïc
Boä quay pha Faraday
Boä phaân cöïc
AÙnh saùng ñi vaøoAÙnh saùng phaûn xaïKhoaù
AÙnh saùng ñi ra
AÙnh saùng ñi vaøo
AÙnh saùng phaûn xaï
AÙnh saùng ñi ra
SWP
Boä quay pha Faraday
SWPMaët phaúng 2/
(a)
(b)
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 37
Cã thÓ ® îc h×nh thµnh tõ kÕt hîp c¸c coupler sîi 2x2: N = 2k
HoÆc tõ mét bã sîi ® îc lµm nãng ch¶y phÇn trén ¸nh s¸ng.
Coupler sao kÕt hîp c¸c tÝn hiÖu ®Çu vµo vµ ph©n phèi ®Òu cho c¸c ®Çu ra
Bé t¸ch/ ghÐp b íc sãng: (Coupler)HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
KÝch th íc NxM thay ®æi phô thuéc vµo øng dông:
~ 100x100 cho LAN.
~100x106 cho ph¸t video qu¶ng b¸
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 38
Chøc n¨ng xen/rÏ mét hoÆc mét vµi b íc sãng cã chän läc tõ tÝn hiÖu WDM vµ chuyÓn tiÕp c¸c b íc sãng cßn l¹i
Bé xen/ rÏ b íc sãng: (OADM)
P2- C¸c thµnh phÇn c¬ b¶n ht WDM
OADM
1, 2,… i… n1, 2,… i… n
1, 2,… n
i i
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 39
CÊu h×nh OADM ®¬n gi¶n:
Bé xen/ rÏ b íc sãng: (OADM)
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
DEMUX MUX
Amplifier
Tín hiệu WDM
Tín hiệu WDM
Xen/rẽ điện tử
R T
R: Bộ thu quang
T: Bộ phát quang
Amplifier
Các luồng xen/rẽ
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 40
CÊu h×nh OADM sö dông c¸ch tö:
Bé xen/ rÏ b íc sãng: (OADM)HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 41
Chøc n¨ng chuyÓn ®æi c¸c kªnh b íc sãng gi÷a c¸c cæng ®Çu vµo vµ c¸c cæng ®Çu ra tÝn hiÖu ®a kªnh kh¸c nhau.
Bé nèi chÐo quang: (OXC)HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 42
OXC sö dông thªm c¸c bé chuyÓn ®æi b íc sãng ®Ó t¨ng ®é linh ho¹t khi sö dông trªn m¹ng, cho phÐp sö dông hiÖu qu¶ tµi nguyªn b íc sãng cã trªn m¹ng.
Bé nèi chÐo quang: (OXC)
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 43
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
1.3- MỘT SỐ VẤN ĐỀ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 44
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
• Băng thông các bộ khuếch đại
• Khi truyền tải tín hiệu WDM đi xa, phải sử dụng các bộ
khuếch đại tại các khoảng cách thích hợp.
• Băng thông của các bộ khuếch đại quang là yếu tố quyết
định băng thông sử dụng của các kênh trong hệ thống WDM.
• Erbium (EDFA) sử dụng băng C, băng L .
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 45
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM Độ bằng phẳng
- Để giải quyết vấn đề độ bằng phẳng khuếch đại, có hai giải pháp:
+ Sử dụng các bộ lọc kết hợp với bộ khuếch đại một cách hợp lý để san phẳng phổ khuếch đại
+ Sử dụng phương án phát tín hiệu quang không đồng đều về mặt công suất ngay tại các bộ phát quang
Hình 1.21. Phổ các kênh tín hiệu sau khi đi qua một bộ khuếch đại và sau khi đi qua nhiều bộ khuếch đại
Đầu vào Đầu ra
Đáp ứng hệ thống sau nhiều tầng khuếch đại
Đáp ứng của một khuếch đại
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 46
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM Xuyên kênh
Sự can nhiễu tín hiệu từ một kênh bước sóng này sang một kênh bước sóng khác
Xuyên kênh tuyến tính
j là các kênh khác với kênh i, N số kênh bước sóng, Pj công suất của kênh bước sóng j trước khi qua bộ lọc, Tj hệ số truyền đạt của bộ lọc tại bước sóng j.
Dòng tín hiệu cho kênh i
Ii là dòng điện ứng với Pi, Ij là dòng điện ứng Pj. Ich dòng điện của kênh cần tách và Ix dòng điện dò từ các kênh khác sang.
N
ijjji TPPP
Bước sóng
P…i-2 i-1 i i+1 i+2 …
(a)
Bước sóng
(b)Hệ
số
tru
yền
đạt
P…i-2 i-1 i i+1 i+2 …
(c)
Bước sóng
1
0
Cô
ng
suấ
t qua
ng
Cô
ng
suấ
t qua
ngHình 1.22. Mô tả hiện tượng xuyên kênh tuyến tính: (a) phổ các kênh bước sóng trước khi qua phần tử có chức năng lọc. (b) đặc
tính truyền đạt của bộ lọc cho kênh thứ i. (c) phổ tín hiệu cho kênh bước sóng thứ i.
Xch
N
ijjji IITIII
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 47
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
Cân bằng bù tán sắc các kênh quang
- Bù tán sắc sử dụng DCF- Cân bằng bù tán sắc các kênh quang
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 48
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM Các hiệu ứng quang phi tuyến: xảy ra khi công suất
quang tín hiệu trong phần tử, thiết bị quang lớn hơn một ngưỡng nhất định.
- Loại 1: phát sinh do tác động qua lại giữa các photon ánh sáng với môi trường truyền dẫn ánh sáng: tán xạ kích thích Brillouin (SBS) và tán xạ kích thích Raman (SRS).
- Loại 2: sinh ra do sự phụ thuộc của chiết suất môi trường truyền dẫn vào công suất quang của tín hiệu: hiệu ứng tự điều pha (SPM - Self-Phase Modulation), hiệu ứng điều chế pha chéo (XPM - Cross-Phase Modulation) và hiệu ứng trộn 4 sóng (FWM - Four-Wave Mixing).
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 49
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM Hiệu ứng tán xạ Raman kích thích
Hình 1.25 . Hiệu ứng Raman trong hệ thống WDM
Các bước sóng đầu vào Các bước sóng đầu ra
Sợi quang
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 50
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
Hiệu ứng Brillouin kích thích : Tương tự như SRS. Ánh sáng tới tương tác với môi trường
truyền và mất một phần năng lượng để chuyển lên bước sóng dài hơn.
Bước sóng Stokes ở hiện tượng Brillouin có khoảng cách cỡ 11 GHz so với bước sóng bơm.
Sóng Stokes chỉ sinh ra trên hướng ngược lại với sóng bơm.
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 51
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM Hiệu ứng trộn bốn sóng :là hiệu ứng sinh ra các tần số hài là tổng
hợp từ 3 tần số gốc fi, fj, fk khi có điều kiện tương hợp về pha.
Hình 1.26. Hiệu ứng trộn bốn sóng
fijk - fi = fj - fk (i,j <> k)
1 2 3
f113 f112
f123
f213
f223 f132
f312
f221 f332
f321
f231
f331
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 52
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM 1.4 – MẠNG TRUYỀN TẢI WDM:
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 53
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM Phân loại theo cấu hình :
Mạng đường thẳng
Mạng vòng
. Mạng hình sao
A B D EC
A
B
D
E
C
A Coupler sao
C
D
B
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 54
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
Phân loại theo vùng phủ địa lý : Mạng đường trục WDM (mạng lõi) Mạng đô thị WDM Mạng truy cập
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 55
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM Các phần tử mạng trong hệ thống truyền tải WDM :
Phần tử đầu cuối Phần tử lặp Phần tử xen rẽ (OADM) Phần tử nối chéo(OXC)
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 56
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM Quản lý và báo vệ trong mạng WDM :
Quản lý: Chức năng quản lý trong mạng WDM có thể được thực hiện trên một bước sóng riêng biệt.
Bảo vệ:Lớp kênh quang
Bảo vệ kênh quang
Bảo vệ 1+1
Lớp đoạn ghép kênh quang
Bảo vệ đoạn ghép kênh quang
Bảo vệ 1+1 (W-UPSR)Bảo vệ 1:1, 1:n (W-BLSR)
Lớp đoạn truyền dẫn quang
Bảo vệ đường truyền quang
Bảo vệ 1+1, 1:1
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 57
CHƯƠNG 2
KHUẾCH ĐẠI QUANG
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 58
KHUẾCH ĐẠI QUANG
2.1 GIỚI THIỆU CHUNG
2.2. KHUẾCH ĐẠI QUANG BÁN DẪN (SOA)
2.3. KHUẾCH ĐẠI QUANG SỬ DỤNG SỢI PHA
ERBIUM (EDFA)
2.4. KHUẾCH ĐẠI QUANG SỬ DỤNG HIỆU ỨNG
RAMAN (RA)
2.5. SO SÁNH CÁC LOẠI BỘ KHUẾCH ĐẠI
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 59
Trong mäi hÖ thèng th«ng tin quang, suy hao cña sîi lµm h¹n chÕ kho¶ng c¸ch truyÒn dÉn
§èi víi c¸c hÖ thèng quang cù ly dµi, ®Ó bï suy hao th êng sö dông c¸c tr¹m lÆp quang - ®iÖn (rÊt phøc t¹p vµ ®¾t tiÒn ®èi víi hÖ thèng quang WDM).
Gi¶i ph¸p kh¸c: dïng c¸c bé khuÕch ®¹i quang (OA) ®Ó khuÕch ®¹i trùc tiÕp tÝn hiÖu quang.
1980: mét sè lo¹i bé OA ®· ® îc nghiªn cøu chÕ t¹o
SOA : Semiconductor Optical Amplifier RFA : Raman-based Fiber Amplifier EDFA : Erbium-doped Fiber Amplifier
1990: øng dông OA ®Ó bï suy hao Víi c¸c hÖ thèng quang: EDFA ® îc sö dông phæ biÕn nhÊt §èi víi c¸c hÖ thèng cù li dµi: RFA ho¹t ®éng tèt h¬n
KHUẾCH ĐẠI QUANG
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 60
KHUẾCH ĐẠI QUANG
Các tham số cơ bản : Hệ số khuếch đại
G = Pout / Pin
G (dB) = 10 log (Pout / Pin)
Pin và Pout là công suất đầu vào và đầu ra của bộ khuếch đại quang [mW].
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 61
KHUẾCH ĐẠI QUANG Độ rộng băng tần khuếch đại: - Là đáp ứng tần số quang của bộ khuếch đại G(f) khi đo hệ số
khuếch đại G của các tín hiệu quang ở các tần số khác nhau - Bo được xác định bởi điểm -3dB so với hệ số khuếch đại đỉnh của
bộ khuếch đại Công suất ra bão hòa
HÖ sè K§ G gi¶m khi c«ng suÊt tÝn hiÖu t¨ng (b·o hoµ G) Công suất ở đầu ra tại điểm G giảm 3 dB được gọi là công
suất ra bão hòa Psat, out.
Pin
Pout
Pout, sat
Pin,sat
Pout
3dB
Pout,sat
G
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 62
KHUẾCH ĐẠI QUANG NhiÔu bé khuÕch ®¹i
- C¸c bé K§ g©y ra nhiÔu vµ lµm gi¶m tØ sè SNR
- Nguån nhiÔu: ph¸t x¹ tù ph¸t (ASE-Amplified Spontaneous Emission)
- MËt ®é phæ nhiÔu ph¸t x¹ tù ph¸t gÇn nh lµ kh«ng ®æi:
- HÖ sè ®¶o mËt ®é (hs ph¸t x¹ tù ph¸t):
- Gi¸ trÞ nhiÔu bé K§ ® îc ®Þnh nghÜa:
- SNR lµ tØ sè SNR ®iÖn t¹o ra trong bé t¸ch quang
hnGS spsp )1()(
112
2
NN
Nnsp
outin
n SNR
SNRF
)(
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 63
KHUẾCH ĐẠI QUANG NhiÔu bé khuÕch ®¹i
- Víi mäi bé K§: Pout=GPin
- SNR cña tÝn hiÖu vµo khi h¹n chÕ ® îc nhiÔu b¾n:
- §Ó ®¸nh gi¸ SNR cña tÝn hiÖu K§ cÇn thªm ph©n bè ph¸t x¹ tù ph¸t vµo nhiÔu m¸y thu.
- Ph¸t x¹ tù ph¸t kÕt hîp víi tÝn hiÖu t¹o ra dßng trong bé t¸ch quang cã ®¸p øng R:
- V× Ein vµ Esp cã pha ngÉu nhiªn kh¸c nhau. Dßng nhiÔu:
fh
P
fRPq
RPISNR in
in
in
sin
2)(2
)()(
2
2
2
2
spin EEGRI
cos)(2 2/1spin EGPRI
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 64
KHUẾCH ĐẠI QUANG NhiÔu bé khuÕch ®¹i LÊy trung b×nh ®èi víi (cos =1/2) vµ bá qua víi c¸c nguån
nhiÔu kh¸c:
- Do ®ã SNR cña tÝn hiÖu K§ cã d¹ng:
- Gi¸ trÞ nhiÔu cña bé K§:
- SNR gi¶m 3dB ngay c¶ víi bé K§ lÝ t ëng (nsp=1)
- Thùc tÕ, Fn v ît 3 dB vµ cã thÓ tíi 6-8 dB
fRSRGP spinspsig ))((42
spspn nGGnF 2/12
fS
GPRGPISNR
SP
ininout
4
)(2
2
2
2
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 65
KHUẾCH ĐẠI QUANG NhiÔu bé khuÕch ®¹i
- Minh ho¹ c¸ch x¸c ®Þnh Fn :
Sourse Spontaneous Emission (SE)
Input
Ideal output
Actual output
Wavelenght
Power
Sourse SE*GainEDFA ASE
Gain SNRou
tSourse SE*Gain+EDFA ASE
Input Sinal*Gain
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 66
KHUẾCH ĐẠI QUANG
2.2. KHUẾCH ĐẠI QUANG BÁN DẪN (SOA)
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 67
KHUẾCH ĐẠI QUANG SOA cßn ® îc gäi SLA- Semiconductor Laser Amplifier Ho¹t ®éng ë chÕ ®é ®Þnh thiªn thÊp h¬n dßng ng ìng Thùc tÕ, so víi LD th× SLA cã èng dÉn sãng réng h¬n vµ 2
mÆt ® îc phñ mét líp chèng ph¶n x¹ ®Ó tr¸nh ng ìng LD vµ ®¹t ® îc khuÕch ®¹i cao
C¸c bé SOA th êng lµ c¸c bé khuÕch ®¹i céng h ëng (R1 vµ R2 0)
Ph©n lo¹i SLA theo cÊu tróc: FP-SLA (bộ khuếch đại b¸n dÉn cã khoang céng h ëng FP ) DFB-SLA (bộ khuếch đại b¸n dÉn håi tiÕp ph©n t¸n ) TW-SLA (bộ khuếch đại b¸n dÉn sãng ch¹y )
input fiber
output fiber
R1 R2
Pin Pout=GtotPout
in out
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 68
KHUẾCH ĐẠI QUANG
FP-SOA:- HÖ sè K§ cña FP-SOA ® îcx¸c ®Þnh nh sau:
trong ®ã:
- Thùc tÕ GFP gi¶m tíi G khi R1=R2=0 vµ GFP ®¹t ®Ønh khi trïng m vµ gi¶m m¹nh khi ë gi÷a chóng.
- HÖ sè khuÕch ®¹i thùc bị gi¶m cßn inoutGFP
- NÕu dßng ®iÒu khiÓn lµ 10mA th× hÖ sè K§ ®¹t ® îc kho¶ng 25-30 dB, c«ng suÊt ra b·o hoµ lµ 8dB víi ®é réng b¨ng tÇn 1-3GHz
R2
R1
Pout
Pin
L
IB
G - Hệ số khuyếch đại thông đơn
m - tần số céng hưởng của khoang
L - khoảng cách các mode còn gọi là dải phổ tự do của khoang FP
Lm
FPRRGRRG
GRRG
/)(sin4)1(
)1)(1(2
212
21
21
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 69
KHUẾCH ĐẠI QUANG
FP-SOA:
- §é réng b¨ng tÇn bé K§ tõ ®iÒu h ëng -m víi GFP gi¶m 3dB so víi gi¸ trÞ ®Ønh:
- §Ó A lín th× ph¶i gÇn b»ng 1.
- H¹n chÕ cña FP-SOA: + Phæ khuÕch ®¹i bÞ nhÊp nh« do sù ph¶n x¹, ®Ønh t¹i =m
+ §é réng b¨ng tÇn bé K§ (A) lµ mét phÇn nhá cña d¶i phæ tù do cña khoang PF (L=100GHz vµ A=10GHz). A nhá lµm cho bé K§ FP kh«ng phï hîp víi c¸c øng dông hÖ thèng quang.
- §Ó kh¾c phôc nh÷ng h¹n chÕ nµy ph¶i sö dông lo¹i TW-SOA
2/1
21
211
4
1sin
2
RRG
RRGL
A
21RRG
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 70
KHUẾCH ĐẠI QUANG TW-SOA:- §Ó c¶i thiÖn ®Æc tÝnh khuÕch ®¹i cÊu tróc dÉn sãng trong
FP-SOA ® îc thay ®æi: èng dÉn sãng ë líp tÝch cùc ® îc ch¹y xiªn, hai ®Çu ® îc bäc líp chèng ph¶n x¹: gi¶m ng ìng LD, t¨ng hÖ sè K§ vµ më réng phæ K§.
- TW- SOA cã hÖ sè ph¶n x¹ rÊt nhá (<0,1 %). §Ó ®¸nh gi¸ trÞ sè chªnh lÖch cña ph¶n x¹ bÒmÆt th«ng qua biÓu thøc:
- §Ó duy tr× G<2 th× hÖ sè ph¶n x¹ ph¶i tho¶ m·n ®k:
- §Ó cã G=1000 (30dB) th×
2
1
21
min
max
1
1
RRG
RRG
G
GG
FP
FP
17,021 RRG
421 107,1 RR
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 71
KHUẾCH ĐẠI QUANG C¸c vÊn ®Ò ®èi víi SOA:- SOA rÊt nh¹y c¶m víi ph©n cùc, cÇn cã c¸c biÖn ph¸p kh¾c
phôc nh : m¾c nèi tiÕp c¸c SOA trùc giao, ph©n tËp ph©n cùc hoÆc quay ph©n cùc.
- HÖ sè nhiÔu cña SOA t ¬ng ®èi lín (7-12 dB).
- Suy hao ghÐp nèi lín 6-8 dB hoÆc h¬n.
- Thùc tÕ, SOA th êng Ýt ® îc sö dông ®Ó K§ tÝnhiÖu WDM, tuy nhiªn c¸c hiÖu øng xÈy ra trong SOA th êng ® îc sö dông cho nhiÒu øng dông kh¸c trong m¹ng quang (chuyÓn ®æi b íc sãng, chuyÓn m¹ch quang).
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 72
KHUẾCH ĐẠI QUANG
2.3 – KHUẾCH ĐẠI QUANG SỬ DỤNG SỢI PHA ERBIUM (EDFA)
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 73
KHUẾCH ĐẠI QUANG
CÊu tróc:
- Thành phần chính là sợi pha tạp Erbium, nồng độ pha tạp 100 – 2000 ppm
- Quá trình bơm có thể thực hiện theo hai hướng thuận và nghịch- Các bộ cách ly quang ngăn nhiễu phản xạ và tín hiệu truyền dẫn
theo hướng ngược lại làm giảm chất lượng bộ KĐ- Các thành phần giám sát và điều khiển khác.
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 74
KHUẾCH ĐẠI QUANG Nguyªn lý:
- Ion Er+3 hấp thụ photon của laser bơm chuyển lên mức năng lượng cao hơn.
- Ion kích thích sau một thời gian sẽ chuyển về mức năng lượng nền và phát xạ photon theo hai quá trình phát xạ tự phát và phát xạ kích thích.
- Phát xạ kích thích là cơ chế khuyếch đại tín hiệu, phát xạ tự phát gây ra nhiễu quang trong bộ khuyếch đại.
2H11/2
4S3/2
4F9/2
4I9/2
4I11/2
4I13/2
4I15/2
<100 nss
60 ns
5 ns
s
514 nm
532 nm
665 nm
810 nm980 nm
1480 nm1532 nm
<1 ns
10 ms
ESA800 nm1620 nm
HiÖu øng Stark
ChuyÓn tiÕp phonon
ChuyÓn tiÕp photon
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 75
KHUẾCH ĐẠI QUANG
Vùng pha ion Er3+
Lõi pha với Ged=3-6 m
n = 0.01 – 0.05
Lớp phủd=250m
Mode sóng quang
Lớp bọc silicad=125m
Mặt cắt ngang của sợi quang pha ion Erbium
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 76
KHUẾCH ĐẠI QUANG
- Phổ khuyếch đại của EDFA phụ thuộc vào chất đồng pha tạp, công suất bơm và nồng độ Er.
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 77
KHUẾCH ĐẠI QUANG Cấu hình bộ khuếch đại EDFA bơm hai chiều
Coupler
Bộ cách li
Sợi pha Er3+
Bộ cách li
Laser bơm
Coupler
Laser bơm
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 78
KHUẾCH ĐẠI QUANG
2.4- BỘ KHUẾCH ĐẠI RAMAN (RA)
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 79
KHUẾCH ĐẠI QUANG Kh¸i niÖm:
- Bé K§ sîi Raman dùa vµo t¸n x¹ Raman kÝch thÝch (SRS) x¶y ra trong sîi quang silica khi cã ¸nh s¸ng b¬m.
- SRS kh¸c víi ph¸t x¹ kÝch thÝch:
. Trong ph¸t x¹ kÝch thÝch, mét photon tíi kÝch thÝch ph¸t x¹ mét photon kh¸c cã b íc sãng vµ pha gièng photon kÝch thÝch mµ kh«ng lµm mÊt n¨ng l îng
. Trong SRS photon b¬m trao n¨ng l îng ®Ó t¹o ra photon kh¸c cã n¨ng l îng gi¶m t¹i tÇn sè thÊp; n¨ng l îng cßn l¹i bÞ hÊp thô bëi m«i tr êng d íi d¹ng dao ®éng ph©n tö (c¸c phonon quang).
- V× vËy c¸c bé K§ Raman cÇn ® îc b¬m ®Ó cung cÊp kh¶ n¨ng khuÕch ®¹i.
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 80
KHUẾCH ĐẠI QUANG CÊu tróc:
- TÇn sè tÝn hiÖu (ωs) vµ tÇn sè sãng b¬m (ωp) ® îc ® a vµo sîi quang qua coupler. N¨ng l îng ® îc chuyÓn tõ sãng b¬m tíi tÝn hiÖu th«ng qua SRS nh lµ hai sãng cïng truyÒn bªn trong sîi.
- TÝn hiÖu vµ sãng b¬m cïng truyÒn ®ång thêi theo cÊu h×nh b¬m thuËn hoÆc ng îc. Cã thÓ ho¹t ®éng ë bÊt kú b íc sãng nµo víi sãng b¬m phï hîp.
- Cã thÓ cung cÊp ®é réng b¨ng tÇn K§ lín b»ng c¸ch sö dông nhiÒu nguån b¬m
- KhuÕch ®¹i kh«ng phô thuéc ph©n cùc nhê sö dông b¬m ph©n cùc trùc giao ë tõng b íc sãng
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 81
KHUẾCH ĐẠI QUANG HÖ sè khuÕch ®¹i vµ ®é réng b¨ng tÇn Raman:- HÖ sè K§ Raman quan hÖ víi hÖ sè K§ quang nh sau:
g(ω) = gR(ω) (PP / aP)
trong ®ã: ap lµ diÖn tÝch vïng b¬m bªn trong sîi, tû sè gR/aP lµ sè ®o cña hÖ sè K§ Raman
- §Ønh hÖ sè khuÕch ®¹i bÞ dÞch 13,2 THz (kho¶ng 100nm) so víi b íc sãng b¬m vµ ®é réng b¨ng tÇn K§ kho¶ng 6THz.
- Thùc tÕ, Phæ khuÕch ®¹i Raman cã thÓ lªn ®Õn h¬n 20THz
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 82
KHUẾCH ĐẠI QUANG
2.5 SO SÁNH CÁC LOẠI BỘ KHUẾCH ĐẠI
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 83
CHƯƠNG 3
TRUYỀN TẢI IP/WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 84
TRUYỀN TẢI IP/WDM
3.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ IP
3.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG TRUYỀN TẢI IP/
WDM
3.3. ĐIỀU KHIỂN TRONG MẠNG IP/ WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 85
TRUYỀN TẢI IP/WDM
WDMWDM
IP over WDM
Đơn giảnPhổ biến
Tốc độ caoChuyển mạch linh hoạt
InternetInternet
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 86
TRUYỀN TẢI IP/WDM 3.2- GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG TRUYÊN TẢI IP/WDM
IP IP IP IPSONET/SDH SONET/SDH
Bộ điều khiển
Cáp quang vật lý
Các kênh đa bước sóng
Các cổng ghép tín hiệu
Các cổng tách tín hiệu
(Giao diện khách hàng)(Giao diện khách hàng)
Khung chuyển mạch
MU
X/D
EM
UX
Bộ phát đáp
Cổng bước sóng(Giao diện truyền tải)
MU
X/D
EM
UX
Lưu lượng
Vào/Ra
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 87
TRUYỀN TẢI IP/WDM
Các mô hình truyền tải IP/WDM
• Giảm tính năng dư thừa• Giảm mào đầu giao thức.• Đơn giản hóa công việc quản lý.
IP
ATM
SDH
Quang/WDMQuang/WDMQuang/WDM
IP
ATM
Quang/WDM Quang/WDM
IP
SDH
Quang/WDM
IP
Quang/WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 88
TRUYỀN TẢI IP/WDM
Các cấu trúc mạng IP trên WDM phân loại theo mặt bằng dữ liệu IP/ WDM điểm - điểm IP/WDM cấu hình lại IP/WDM chuyển mạch
Các cấu trúc mạng IP trên WDM phân loại theo mặt bằng điều khiển Mô hình xếp chồng Mô hình ngang hàng
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 89
TRUYỀN TẢI IP/WDM
IP/ WDM điểm - điểm
Bộ định tuyến IP
Bộ định tuyến IP
Bộ định tuyến IP
Bộ định tuyến IP
Các tấm đường dây
Các bước sóng
Mux/Demux
Liên kết cáp vật lý
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 90
TRUYỀN TẢI IP/WDM IP/WDM cấu hình lại
OXCBộ
định tuyến
IP
OADM
Bộ định
tuyến IP
OADM
Bộ định
tuyến IP
OADM
Bộ định
tuyến IP
OADM
Bộ định
tuyến IP
OADM
OXC
OXC
Giao diện khách hàng
Sợi nhiều bước sóng
Liên kết truy nhập (Sợi một
bước sóng)
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 91
TRUYỀN TẢI IP/WDM IP/WDM chuyển mạch
Bộ định tuyến IP
Bộ định tuyến IP
Bộ định tuyến IP
Bộ định tuyến IP
Bộ định tuyến IP
Bộ định tuyến IP OPR
OPR
OLSR OLSR
OLSROLSR
OLSR
Bộ định tuyến IP
Bộ định tuyến IP
Bộ định tuyến IP
Bộ định tuyến IP
Giao diện khách hàng WDM
Sợi nhiều bước sóng
Sợi một bước sóng
Bộ định tuyến gói quang
Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn quang
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 92
TRUYỀN TẢI IP/WDM
Mô hình xếp chồng Mô hình ngang hàng
UNI
UNI
UNIUNINNI
Thoâng tin toâpoâ,baùo hieäu, ñieàu
khieån
NNI
Moâ hình xeáp choàng
Moâ hình ngang haøng
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 93
TRUYỀN TẢI IP/WDM
Các công nghệ hướng tới truyền tải IP/WDM
- Chuyển mạch burst quang
- Chuyển mạch gói quang quang
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 94
TRUYỀN TẢI IP/WDM Chuyển mạch burst quang
Thời gianlệch
2
Xử lý gói điều khiển
(Thiết lập/ dành sẵn băng thông)
Cơ cấu chuyển mạch
O/E/O2
1
Các gói điều khiển
1
Bước sóng điều khiển
Các đột phát dữ liệu
2
1
2
1
Các bước sóng dữ liệu
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 95
TRUYỀN TẢI IP/WDM Chuyển mạch gói quang quang
Mở đầugói mới
chuyển đổiE/O
Chuyển đổi O/E
Đường dây trẽ cục bộ
Xử lý mở đầu
Tái tạo mở đầu
Đồng bộ hoá
TảiMở đầu
gói
Độ dài cố định(Nhưng không
sắp xếp)
Xử lý mở đầu điện
Cơ cấu chuyển mạch
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 96
TRUYỀN TẢI IP/WDM
3.3. ĐIỀU KHIỂN TRONG MẠNG IP/ WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 97
TRUYỀN TẢI IP/WDM Điều khiển truy nhập trong mạng IP/ WDM - Điều khiển truy nhập WDM chịu trách nhiệm sắp xếp các gói
IP vào các kênh bước sóng.
- Khi thiết kế sắp xếp các gói IP vào các kênh bước sóng (MF) phải chú ý đến các đặc tính WDM
- MF được cấu trúc dựa vào các thành phần sau đây Tốc độ kết nối
Chất lượng của kênh quang
Tải trên các đường
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 98
CHƯƠNG 4
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN
CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 99
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
4.1. CÁC KỸ THUẬT BÙ TÁN SẮC
4.2. CÁC HIỆU ỨNG PHI TUYẾN VÀ ỨNG DỤNG
4.3. FTTx
4.4. THÔNG TIN QUANG COHERENT
4.5. RoF
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 100
4.1. CÁC KỸ THUẬT BÙ TÁN SẮC
HiÖn nay, trong c¸c hÖ thèng quang chñ yÕu sö dông sîi SSM, GVD lµ nh©n tè chÝnh ¶nh h ëng ®Õn hiÖu n¨ng hÖ thèng
Xu h íng c¸c hÖ thèng th«ng tin quang:
T¨ng tèc ®é truyÒn dÉn
T¨ng kho¶ng c¸ch truyÒn dÉn
T¨ng sè l îng kªnh quang
Bï t¸n s¾c lµ gi¶i ph¸p cÇn thiÕt ®Ó c¶i thiÖn hiÖu n¨ng hÖ thèng: t¨ng tèc ®é bit vµ kho¶ng c¸ch truyÒn dÉn quang.
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 101
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
Ph ¬ng tr×nh truyÒn xung: (1.15)
Trong ®ã:•
•
• A lµ biªn ®é ® êng bao
Gi¶i ph ¬ng tr×nh 1.15 trong miÒn Fourier ® îc:
(1.16)
• Thùc tÕ, khi |2|>0,1ps2/km th× 3 ® îc bá qua. Khi ®ã:
(1.17)
• ¶nh h ëng cña t¸n s¾c biÓu thÞ qua hÖ sè pha:
Dcd
d
2
2
2
2
2
0
Dcd
d
22
22
2
3
3
3
0
062 3
33
2
22
t
A
t
Aj
z
A
dtjz
jz
jAtzA 3
32
2 62exp),0(
~
2
1,
zj
2exp
2
2
dtjz
jAtzA 2
22exp),0(
~
2
1,
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 102
Giíi h¹n tèc ®é bit- Nguån quang cã ®é réng phæ lín (vÝ dô LED), V>>1.
NÕu 2 tréi h¬n vµ bá qua ¶nh h ëng chirp (C=0):• Tõ pt (1.23) tÝnh ® îc ®é réng xung ®Çu ra:
(1.24)
Trong ®ã: - ®Ó ®o d·n xung do t¸n s¾c.
• Giíi h¹n chung ®èi víi tèc ®é bit lµ: (1.25)
§èi víi xung Gauss: ®iÒu nµy cã nghÜa lµ 95% n¨ng l îng cña xung vÉn n»m trong khe bit. Do ®ã, khi d·n xung lín (D>> 0) th× pt(1.25) trë thµnh:
(1.26)
• VÝ dô: D=17ps/nm.km, =15nm --> [BL]max1Gb/s.Km
NÕu 3 tréi h¬n vµ bá qua ¶nh h ëng chirp (C=0):• Khi ®ã: (1.27)
• Giíi h¹n tèc ®é bit: (1.28)
• VÝ dô: S=0,08ps/km.nm2, =15nm --> [BL]max20Gbit/s.Km
LDD
B
TB4
1
4
4
1DBL
8
12 SBL
220
220
22
20 DDLL
220
2220
223
20 2
1
2
1DSLL
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 103
Giíi h¹n tèc ®é bit- Nguån quang cã ®é réng phæ nhá (vÝ dô LD), V<<1.
NÕu 2 tréi h¬n vµ bá qua ¶nh h ëng chirp (C=0):• Tõ pt (1.23) tÝnh ® îc ®é réng xung ®Çu ra:
(1.29)
• Giíi h¹n tèc ®é bit lµ:
(1.30)
• VÝ dô: SMF 2=20ps2/km --> [B2L]max3000[(Gb/s)2.Km]2,5 Gb/s truyÒn ® îc 480 Km, 10Gb/s truyÒn ® îc 30 Km
NÕu 3 tréi h¬n vµ bá qua ¶nh h ëng chirp (C=0):• Khi ®ã: (1.31)
• Giíi h¹n tèc ®é bit: (1.32)
• VÝ dô: SMF 3=0,1ps3/km --> [B3L]max3.108[(Gb/s)3.Km]50 Gb/s truyÒn ® îc 2700 Km, 100Gb/s truyÒn ® îc 340 Km
4
12 LB
324,03/1
3 LB
220
202
20 2/ DL
220
2203
20 2/4/ DL
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 104
Sù cÇn thiÕt ph¶i bï t¸n s¾cSù cÇn thiÕt ph¶i bï t¸n s¾c
§Ó gi¶m ¶nh h ëng cña GVD: Dïng Laser cã phæ hÑp
B íc sãng ho¹t ®éng gÇn ZD.
Thùc tÕ, c¸c m¹ng TTQ hÇu hÕt sö dông SSMF cã ZD1,31m. Trong khi c¸c nguån quang sö dông cã =1,55 m, khi truyÒn trong sîi SSMF cã D 16ps/(km.nm). Khi tèc ®é bÝt >2Gb/s th× GVD ¶nh h ëng nghiªm träng ®Õn hiÖu n¨ng hÖ thèng.
C¸c hÖ thèng quang hiÖn ®¹i sö dông c¸c EDFA, nªn GVD lµ nh©n tè chÝnh giíi h¹n hiÖu n¨ng hÖ thèng .
Do ®ã, cÇn thiÕt ph¶i thùc hiÖn bï t¸n s¾c trong c¸c hÖ thèng quang ®Ó c¶i thiÖn hiÖu n¨ng cña hÖ thèng.
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 105
C¸c kü thuËt bïC¸c kü thuËt bï
RÊt nhiÒu kü thuËt ® îc sö dông ®Ó gi¶m ¶nh h ëng cña t¸n s¾c. C¸c kü thuËt ®iÖn:
Bï tr íc (tr íc khi truyÒn dÉn) Bï sau (sau khi t¸ch tÝn hiÖu)
C¸c kü thuËt quang: Sîi bï t¸n s¾c C¸c bé läc C¸ch tö sîi chirp KÕt hîp pha quang Soliton
TÊt c¶ c¸c kü thuËt nµy cã môc ®Ých lµ khö t¸n s¾c do hÖ sè pha g©y ra khi tÝn hiÖu truyÒn trong sîi:
(1.33)
deAtzA
tzj
2
22
1
),0(~
2
1),(
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 106
Sö dông kü thuËt ®iÖn ®Ó bï GVD t¹i m¸y thu. §Ó bï t¸n s¾c sö dông m¸y thu heterodyne ®Ó t¸ch tÝn hiÖu: §Çu tiªn, m¸y thu biÕn ®æi tÝn hiÖu quang thµnh tÝn hiÖu v« tuyÕn t¹i tÇn sè IF trong khi vÉn duy tr× c¶ th«ng tin biªn ®é vµ pha.
Sau ®ã cho tÝn hiÖu qua mét bé läc b¨ng cã hµm truyÒn ®¹t nh sau.
(1.39)
Trong ®ã L lµ chiÒu dµi sîi quang ®Ó kh«i phôc ® îc d¹ng gèc cña tÝn hiÖu. Kü thuËt nµy ®Ó bï t¸n s¾c trong hÖ thèng quang coherent
kü thuËt bï saukü thuËt bï sau
2/exp 22 LjH IF
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 107
bï VíI sîi bï t¸n s¾cbï VíI sîi bï t¸n s¾c NÕu bá qua ¶nh h ëng phi tuyÕn, th× t¸n s¾c hoµn toµn ® îc bï b»ng mét ®o¹n sîi quang thø hai cã D<0 (Sîi DCF).
(1.39)
Trong ®ã: L=L1+L2 vµ 2j lµ tham sè GVD cña ®o¹n sîi Lj (j=1,2).
NÕu: 21L1+22L2=0 hay D1L1=-D2L2 th× d¹ng xung ®Çu ra: A(L,t)=A(0,t) ChiÒu dµi cña sîi DCF cµng ng¾n cµng tèt, nªn nã ph¶i cã gi¸ trÞ ©m lín C¸c DCF cã D=-300-100ps/nm.km ® îc chÕ t¹o víi tham sè V nhá nh ng suy hao t ¬ng ®èi cao: 0,4 1 dB/km. C¸c DCF th ¬ng m¹i, cã L2=4km cã thÓ bï L1=50km sîi SSMF
dtiLLj
AtLA
222121
2
2exp),0(
~
2
1),(
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 108
bï t¸n s¾c VíI c¸ch tö bragg sîi CHIRPbï t¸n s¾c VíI c¸ch tö bragg sîi CHIRP
ChiÕt xuÊt trong sîi thay ®æi theo chu kú däc sîi. NÕu n(z) thay ®æi däc sîi theo chu kú sÏ ® îc c¸ch tö sîi chirp
- B íc sãng Bragg, B=2TGB, t¹i ®ã tÝn hiÖu ph¶n x¹ sÏ thay ®æi däc sîi.- C¸c thµnh phÇn tÇn sè kh¸c bÞ trÔ víi thêi gian kh¸c nhau- KÕt qu¶ tÝn hiÖu quang ra sÏ bï ® îc t¸n s¸c
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 109
Trong hÖ thèng quang cù li dµi, sö dông kü thuËt OPC ®Ó bï t¸n s¾c. Nguyªn lý cña OPC lµ thùc hiÖn kÕt hîp tr êng phøc t¹i chÆng gi÷a cña tuyÕn, kÕt qu¶ lµ t¹i n÷a sau ¶nh h ëng cña GVD sÏ trung hoµ ¶nh h ëng cña GVD ë n÷a ®Çu. Ph ¬ng ph¸p nµy cßn ® îc gäi lµ ®¶o phæ gi÷a chÆng. Ph ¬ng ph¸p sö dông th«ng dông nhÊt trong OPC lµ FWM trong m«i tr êng phi tuyÕn: th êng chän b íc sãng b¬m trïng víi b íc sãng t¸n s¾c kh«ng ThÝ dô vÒ bï t¸n s¾c: tÝn hiÖu =1542,9nm ® îc kÕt hîp pha nhê FWM trong 21 km sîi DSF víi sãng b¬m ë =1546,7nm
bï t¸n s¾c VíI kÕt hîp pha quang (OPC)bï t¸n s¾c VíI kÕt hîp pha quang (OPC)
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 110
HÖ thèng quang cù li dµiHÖ thèng quang cù li dµi
Bá qua ¶nh h ëng cña phi tuyÕn, t¸n s¾c GVD tæng ® îc bï mét lóc ë ®Çu thu. Khi xÐt ®Õn ¶nh h ëng cña phi tuyÕn th× ph¶i sö dông mét gi¶i ph¸t kh¸c: qu¶n lý t¸n s¾c theo chu kú. Sö dông c¸c sîi quang cã GVD d ¬ng vµ ©m trong mét chu kú, sao cho:
D= (D1L1+D2L2)/Lm0
Thùc tÕ, chu kú s¾p xÕp Lm=L1+L2 ® îc chän phô thuéc vµo hiÖu n¨ng hÖ thèng vµ th êng ® îc chän = LA
Lm=LA 80km hÖ thèng quang ®Êt liÒn nh ng gi¶m xuèng 50km ®èi víi hÖ thèng c¸p biÓn.
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 111
HÖ thèng quang cù li dµiHÖ thèng quang cù li dµi Cho hÖ thèng sîi ®¬n mode chuÈn:
RxTx OA OA
DCF S-SMF
Mét chu k× bï t¸n s¾c
LDCF LSSMF
Kho¶ng c¸ch (km)
§é d t¸n s¾c (ps/nm)
0
RxTx OA OA
DCFS-SMF
Mét chu k× bï t¸n s¾c
LDCFLSSMF
Kho¶ng c¸ch (km)
§é d t¸n s¾c (ps/nm)
0
RxTx OA OA
DCF S-SMF
Mét chu k× bï t¸n s¾c
1/2LDCF LSSMF
OA
DCF
1/2LDCF
Kho¶ng c¸ch (km)
§é d t¸n s¾c (ps/nm)
0
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 112
HÖ thèng quang b¨ng réngHÖ thèng quang b¨ng réng
C¸c hÖ thèng WDM yªu cÇu bï t¸n s¾c ®ång thêi cho tÊt c¶ c¸c kªnh:
D1(n)L1+D2(n)L2=0 § êng cong t¸n s¾c DCF ph¶i tho¶ m·n:
S2=-S1(L1/L2)=S1(D2/D1)
TØ sè S/D ph¶i phï hîp trªn c¶ hai ®o¹n. NhiÒu c¸ch tö sîi cã thÓ ® îc sö dông:
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 113
Bï t¸n s¾c bËc 3Bï t¸n s¾c bËc 3
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 114
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
4.2. CÁC HIỆU ỨNG PHI TUYẾN VÀ ỨNG DỤNG
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 115
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
Hiệu ứng tự điều chế pha (SPM)- Hiện tượng này tạo nên sự dịch pha phi tuyến NL của
trường quang khi lan truyền trong sợi quang.
NLconst
EnnLnL
2
2022
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 116
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
Hiệu ứng điều chế pha chéo (XPM) - Là hiệu ứng pha phi tuyến gây ra do do tác động của các
xung quang ở các kênh khác. Chỉ xẩy ra trong hệ thống đa kênh.
- Trong hệ thống đa kênh, dịch pha phi tuyến của tín hiệu tại bước sóng trung tâm i được tính theo công thức sau:
tItIzn jji
ii
NL 22
2
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 117
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
Hiệu ứng trộn bốn sóng (FWM) - Tần số sóng quang mới sinh ra khi 2 hoặc 3 sóng quang với
các tần số khác nhau tương tác với nhau
- Giả sử có 3 bước sóng với tần số i, j, k thì tổ hợp tần số mới tạo ra sẽ là những tần số ijk thoả mãn:
ijk = i + j - k
- Tổng số các thành phần mới được tạo ra có thể tính như sau:
m = 1/2 (N3 - N2) với N là số kênh ban đầu
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 118
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
Hiệu ứng tán xạ Raman (SRS)- Là kết quả của quá trình tán xạ không đàn hồi, trong đó photon ánh
sáng tới chuyển một phần năng lượng của mình cho dao động cơ học của các phần tử cấu thành môi trường truyền dẫn và phần năng lượng còn lại được phát xạ thành ánh sáng có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh sáng tới
- Khi ánh sáng tín hiệu truyền trong sợi quang có cường độ lớn, quá trình này trở thành quá trình kích thích (được gọi là SRS) mà trong đó ánh sáng tín hiệu đóng vai trò sóng (gọi là bơm Raman) làm cho phần lớn năng lượng của tín hiệu được chuyển tới bước sóng Stoke. Công suất của bước sóng Stoke Ps(L) được tính theo công thức:
Ps(L) = P0exp(grP0L/KAeff)
P0 là công đưa vào sợi tại bước sóng tín hiệu; gr là hệ số khuếch đại Raman; Aeff là vùng lõi hiệu dụng; K đặc trưng cho mối quan hệ về phân cực giữa tín hiệu, bước sóng Stoke và phân cực của sợi. Đối với sợi thông thường thì K ≈ 2
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 119
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
Hiệu ứng Brillouin (SBS)- Tương tự như SRS. Ánh sáng tới tương tác với môi trường truyền và mất một phần năng lượng để chuyển lên bước sóng dài hơn.
- Bước sóng Stokes ở hiện tượng Brillouin có khoảng cách cỡ 11 GHz so với bước sóng bơm
- Sóng Stokes chỉ sinh ra trên hướng ngược lại với sóng bơm.
- mức công suất ngưỡng đối với hiệu ứng SBS như sau:
Với: g : là hệ số khuếch đại Brillouin.
p : là độ rộng phổ tín hiệu.
- Hiệu ứng này không phụ thuộc số kênh của hệ thống.
B
pB
eff
effth
gLKA
21P
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 120
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
Ứng dụng các hiệu ứng phi tuyến
- Ứng dụng hiệu ứng SPM làm bộ tái tạo tín hiệu
- Ứng dụng hiệu ứng FWM làm bộ chuyển đổi bước sóng
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 121
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
4.3- FTTx
- Đây là một hình thức truy nhập trong mạng truy nhập sợi quang, để đưa dịch vụ tới khách hàng. FTTx bao gồm các hệ thống truy nhập khác nhau như:
- Sợi quang tới vùng dân cư (FTTC).
- Sợi quang tới cơ quan (FTTO).
- Sợi quang tới tòa nhà (FTTB).
- Sợi quang tới tận nhà (FTTH).
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 122
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
FTTC
Tổng đài
Độ dài cáp đồng : xấp xỉ 100m
Sợi quang
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 123
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
FTTO/H
Tổng đài
Độ dài cáp đồng : xấp xỉ 0m
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 124
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
FTTB
Tổng đài
Độ dài cáp đồng : xấp xỉ 10m
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 125
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
Công nghệ AON - Là mạng truy nhập quang để phân phối tín hiệu sử dụng các thiết bị cần
nguồn cung cấp
- Dữ liệu từ phía nhà cung cấp của khách hàng nào sẽ chỉ được chuyển đến khách hàng đó →dữ liệu của khách hàng sẽ tránh được xung đột khi truyền trên đường vật lý chung.
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 126
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
Kiến trúc “Home Run”
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 127
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
Kiến trúc Active Star Ethernet
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 128
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
Công nghệ PON - Là một kiến trúc mạng điểm-đa điểm, sử dụng các bộ chia quang
thụ động (không có nguồn cung cấp) để chia công suất quang từ một sợi quang tới các sợi quang cung cấp cho nhiều khách hàng
- Mạng quang thụ động có ba cấu hình cơ bản đó là:
- Cấu hình Ring
- Cấu hình cây
- Cấu hình bus
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 129
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 130
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
4.4- QUANG COHERENT- Tín hiệu thông tin được điều chế ở phía phát với mức độ yêu cầu cao về độ
rộng phổ tín hiệu, độ ổn đình tần số (có thể điều chế trực tiếp hoặc điều chế ngoài)
- Độ phân cực của ánh sáng được giữ nguyên trạng quá trình truyền
- Trước khi tách sóng ở thiết bị thu, tín hiệu thông tin được trộn với tín hiệu dao động nội. Như vậy ánh sáng đã được xử lý trước khi tới bộ tách sóng quang.
- Ưu điểm: Có độ nhạy thu cao Cho phép kéo dài thêm cự ly truyền dẫn Băng tần của hệ thống lớn và có thể điều chỉnh lựa chọn các kênh
quang
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 131
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
Cấu trúc cơ bản của hệ thống thông tin quang coherent
- Chức năng các khối:• DE (Drive Electronic): khối này thực hiện khuếch đại tín hiệu ngõ vào nhằm tạo tín
hiệu có mức phù hợp với các khối phía sau.• CWL (Continuous Wave Laser): đây là bộ dao động quang sử dụng laser bán dẫn có
độ rộng phổ hẹp phát ra ánh sáng liên tục có bước sóng 1.
DE MOD DEC AMP DE-MOD
CWLLC LLO LOC
1 1
2
Homodyne 1 = 2
Heterodyne 1 2
Dữ liệu vào
Bộ phát
Bộ thu
Heterodyne
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 132
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
• LC (laser control): khối này nhằm ổn định bước sóng phát ra của bộ dao động quang.• MOD (Modulator): đây là khối điều chế quang, sử dụng kỹ thuật điều chế ngoài để
tạo ra tín hiệu điều chế dạng ASK (Amplitude Shitf Keying), FSK (Frequency Shitf Keying), PSK (Phase Shitf Keying) hay PolSK (Polarization Shitf Keying ).
• LLO (Laser Local Oscillator): đây là bộ dao động nội tại bộ thu sử dụng laser bán dẫn tạo ra tín hiệu quang có bước sóng 2.
• DEC (Detector): khối này thực hiện hai tính năng, đầu tiên sử dụng coupler FBT cộng tín hiệu thu được (1) và tín hiệu tại chỗ (2). Sau đó đưa tín hiệu tổng tới photodiode để thực hiện tách sóng trực triếp theo qui luật bình phương.
• LOC (Local Oscillator control): khối này nhằm điều khiển pha và tần số của tín hiệu dao động nội ổn định.
• AMP (Amplifier): khối này khuếch đại tín hiệu điện sau khi tách sóng quang.• DEMOD (Demodulator): khối này chỉ cần thiết khi bộ thu hoạt động ở chế độ
heterodyne.
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 133
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
Sơ đồ khối tổng quát của bộ thu quang coherent
- Bộ thu quang Heterodyne
Coupler 22 Bộ tách sóng quang
Bộ lọc khuếch đại trung tần
Bộ giải điều chế
Bộ lọc khuếch đại
dải nền
Mạch quyết định bit
AFC Bộ dao động nội
Tín hiệu vào
Tín hiệu ra
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 134
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
- Bộ thu quang Homodyne có khoá pha giữa tín hiệu dao động nội và tín hiệu vào.
Coupler 22
Bộ tách sóng quang
Bộ lọc khuếch đại
dải nền
Mạch quyết định bit
AFC
Bộ dao động nội
Tín hiệu vào
Tín hiệu ra
Coupler 22
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 135
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
4.5- RoF
- Công nghệ RoF sử dụng đường truyền sợi quang để phân phối các tín hiệu tần số vô tuyến (RF) từ một trạm đầu cuối tới các khối anten đầu xa (RAU).
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 136
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
Các ưu điểm khi sử dụng công nghệ RoF
- Suy hao thấp
- Băng thông lớn
- Lắp đặt và bảo trì đơn giản
- Giảm công suất tiêu thụ
- Phân bổ tài nguyên linh hoạt
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 137
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
Hạn chế của công nghệ RoF
- Do RoF gồm điều chế tương tự và tách sóng quang →về cơ bản là hệ thống truyền dẫn tương tự → tín hiệu bị ảnh hưởng bởi nhiễu và méo.