Giới thiệu chung
Hệ thống thông tin quang tốc độ cao sử dụng công nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM (Wavelength Division Multiplexing) cho phép truyền dẫn nhiều bước sóng tín hiệu quang trong cùng một sợi quang Tại đầu phát, các tín hiệu quang với bước sóng khác nhau được tổ hợp lại để tối ưu hóa khả năng truyền tải dữ liệu.
Ghép kênh là quá trình truyền tải nhiều tín hiệu qua một sợi cáp quang Tại đầu thu, tín hiệu đã được ghép kênh sẽ được phân giải và tách ra, khôi phục lại tín hiệu gốc để chuyển đến các đầu cuối khác nhau.
Sơ đồ khối tổng quát
Phát tín hiệu: Trong hệ thống WDM, nguồn phát quang được dùng là laser
Hiện tại đã có một số loại nguồn phát như: Laser điều chỉnh được bước sóng
Laser điều chỉnh (Tunable Laser) và Laser đa bước sóng (Multiwavelength Laser) yêu cầu nguồn phát phải đạt tiêu chuẩn về độ rộng phổ hẹp, ổn định bước sóng phát ra, công suất phát đỉnh, bước sóng trung tâm, độ rộng phổ và độ rộng chirp trong các giới hạn cho phép.
Ghép tín hiệu WDM là quá trình kết hợp nhiều nguồn sáng khác nhau thành một luồng tín hiệu ánh sáng tổng hợp, nhằm truyền dẫn hiệu quả qua sợi quang.
Tách tín hiệu WDM là quá trình phân chia luồng ánh sáng tổng hợp thành các tín hiệu ánh sáng riêng biệt tại mỗi cổng đầu ra Hiện nay, có nhiều loại bộ tách/ghép tín hiệu WDM, bao gồm bộ lọc màng mỏng điện môi, cách tử Bragg sợi, cách tử nhiễu xạ, linh kiện quang tổ hợp AWG và bộ lọc Fabry-Perot Khi lựa chọn các bộ tách/ghép WDM, cần xem xét các tham số quan trọng như khoảng cách giữa các kênh, độ rộng băng tần, bước sóng trung tâm, mức xuyên âm, tính đồng đều của kênh, suy hao xen và suy hao phản xạ.
Bragg, xuyên âm đầu gần đầu xa
Quá trình truyền dẫn tín hiệu trong sợi quang bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như suy hao sợi quang, tán sắc và các hiệu ứng phi tuyến Những vấn đề này có mối liên hệ chặt chẽ với loại sợi quang và chất lượng của sợi, từ đó ảnh hưởng đến hiệu suất truyền dẫn tín hiệu.
Khuếch đại tín hiệu: Hệ thống WDM hiện tại chủ yếu sử dụng bộ khuếch đại quang sợi EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) Tuy nhiên bộ khuếch đại
Raman hiện nay được ứng dụng thực tế với ba chế độ khuếch đại: khuếch đại công suất, khuếch đại đường và tiền khuếch đại Khi sử dụng bộ khuếch đại EDFA cho hệ thống WDM, cần đảm bảo độ lợi khuếch đại đồng đều cho tất cả các kênh bước sóng, với mức chênh lệch không vượt quá 1 dB.
Sự thay đổi số lượng kênh bước sóng làm việc không được gây ảnh hưởng đến mức công suất đầu ra của các kênh
Có khả năng phát hiện sự chênh lệch công suất đầu vào, hệ thống có thể điều chỉnh các hệ số khuếch đại để đảm bảo đặc tuyến khuếch đại đồng nhất và bằng phẳng cho tất cả các kênh.
Trong các hệ thống WDM, việc thu tín hiệu được thực hiện thông qua các bộ tách sóng quang, tương tự như trong các hệ thống thông tin quang truyền thống, bao gồm các loại cảm biến như PIN và APD.
Phân loại hệ thống WDM
Hình 1.1 : Hệ thống ghép bước sóng đơn hướng và song hướng
Hệ thống WDM được chia thành hai loại chính: đơn hướng và song hướng Hệ thống đơn hướng chỉ cho phép truyền dữ liệu theo một chiều trên sợi quang, do đó cần hai sợi quang để kết nối hai điểm Ngược lại, hệ thống WDM song hướng cho phép truyền dữ liệu hai chiều trên cùng một sợi quang, chỉ cần một sợi quang duy nhất để trao đổi thông tin giữa hai điểm.
Cả hai hệ thống quang học đều có những ưu và nhược điểm riêng, và nếu công nghệ hiện tại chỉ cho phép truyền N bước sóng trên một sợi quang, việc so sánh giữa hai hệ thống sẽ giúp xác định hiệu quả và tính khả thi của từng phương pháp.
Hệ thống đơn hướng cung cấp dung lượng cao gấp đôi so với hệ thống song hướng, nhưng lại yêu cầu số sợi quang gấp đôi để hoạt động hiệu quả.
Khi xảy ra sự cố đứt cáp, hệ thống song hướng tự động nhận biết sự cố mà không cần cơ chế chuyển mạch bảo vệ tự động (APS), nhờ vào khả năng nhận diện tức thời của cả hai đầu liên kết.
Trong thiết kế mạng, hệ thống song hướng phức tạp hơn do cần xem xét các yếu tố như xuyên nhiễu từ nhiều bước sóng trên một sợi quang Việc đảm bảo định tuyến và phân bổ bước sóng cũng rất quan trọng, nhằm tránh tình trạng hai chiều trên sợi quang sử dụng chung một bước sóng.
Các bộ khuếch đại trong hệ thống song hướng có cấu trúc phức tạp hơn so với hệ thống đơn hướng Tuy nhiên, do số bước sóng khuếch đại trong hệ thống song hướng giảm theo mỗi chiều, nên các bộ khuếch đại này sẽ cung cấp công suất quang đầu ra lớn hơn so với hệ thống đơn hướng.
Các phần tử cơ bản trong hệ thống WDM
Bộ phát quang
Các nguồn quang cơ bản sử dụng trong hệ thống thông tin cáp sợi quang có thể là Diode Laser (LD) hoặc Diode phát quang (LED)
Laser, which stands for "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation," operates on two fundamental principles: stimulated emission and the resonance of light waves as they propagate within the laser medium.
Tín hiệu quang từ LD hoặc LED thay đổi theo tín hiệu điện vào, có thể ở dạng số hoặc tương tự.
Thiết bị phát quang chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang thông qua việc điều chỉnh dòng điện vào các nguồn phát quang Bước sóng ánh sáng phát ra chủ yếu phụ thuộc vào vật liệu cấu tạo của phần tử phát quang.
Ví dụ GaalAs phát ra bức xạ vùng bước sóng 800 nm đến 900 nm, InGaAsP phát ra bức xạ ở vùng 1100 nm đến 1600 nm.
Sử dụng bộ điều biến ngoài giúp giảm chirp và tăng tốc độ điều biến, đồng thời tạo ra các định dạng tín hiệu quang đa dạng như NRZ, RZ, CS-RZ và DPSK Điều này đảm bảo rằng tín hiệu quang có độ rộng phổ hẹp tại bước sóng chính xác, phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.
Mô hình điều chế ngoài
Hình 1.2 : Sơ đồ bộ điều chế ngoài
Yêu cầu với nguồn quang:
Độ chính xác của bước sóng phát là yếu tố quan trọng cho hệ thống WDM hoạt động hiệu quả Bước sóng đầu ra thường bị dao động do các yếu tố như nhiệt độ, dòng định thiên và độ già hoá linh kiện Để giảm thiểu nhiễu và giúp phía thu dễ dàng tách đúng bước sóng, độ ổn định tần số phía phát cần phải đạt mức cao.
Độ rộng đường phổ hẹp được định nghĩa là độ rộng phổ của nguồn quang tính cho bước cắt 3 dB Để tối ưu hóa số lượng kênh trên một dải tần nhất định và đảm bảo khoảng cách giữa các kênh nhỏ, việc giảm độ rộng đường phổ là rất quan trọng Nếu độ rộng này không đủ hẹp, hiện tượng xuyên nhiễu giữa các kênh lân cận có thể xảy ra, dẫn đến tăng lỗi bít và ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống.
Để đạt được điều này, nguồn phát laser cần phải là nguồn đơn mode, bao gồm các loại laser như laser hồi tiếp phân bố, laser hai khoang cộng hưởng và laser phản hồi phân bố.
Dòng ngưỡng thấp giúp giảm thiểu lãng phí công suất trong quá trình kích thích laser, đồng thời hạn chế công suất nền không mang tin Điều này giúp bảo vệ máy thu khỏi ảnh hưởng của nhiễu nền, vốn có thể gia tăng do công suất nền lớn.
Để khai thác tối đa băng tần của sợi quang, nguồn quang cần có khả năng phát sóng trên dải 100 nm Đặc biệt, trong hệ thống lựa chọn kênh động, việc điều chỉnh bước sóng là yếu tố thiết yếu.
Tính tuyến tính trong truyền thông quang rất quan trọng, vì sự không tuyến tính của nguồn quang có thể gây ra sự phát sinh của các sóng hài cao hơn, dẫn đến hiện tượng xuyên nhiễu giữa các kênh truyền.
Nhiễu thấp là yếu tố quan trọng trong truyền thông số, bao gồm các loại nhiễu laser như nhiễu cạ nh tranh mode và nhiễu pha Để đạt được mức Bit Error Rate (BER) thấp và đảm bảo chất lượng dịch vụ tốt, việc kiểm soát nhiễu thấp là rất cần thiết.
Bộ thu quang
Phần thu quang bao gồm các bộ tách sóng quang, kênh tuyến tính và kênh phục hồi, có nhiệm vụ tiếp nhận tín hiệu quang và tách tín hiệu từ phía phát Sau đó, tín hiệu này được biến đổi thành tín hiệu điện theo yêu cầu cụ thể Trong quá trình này, thường sử dụng các photodiode PIN hoặc APD để đảm bảo hiệu quả thu nhận tín hiệu.
Yêu cầu quan trọng nhất đối với bộ thu quang là công suất quang phải nhỏ nhất
(độ nhạy quang) có thể thu được ở một tốc độ truyền dẫn số nào đó ứng với tỉ lệ lỗi bít (BER) cho phép.
Bộ thu quang trong hệ thống WDM
Sợi quang
Cấu tạo sợi quang Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần, sợi quang được chế tạo cơ bản gồm có hai lớp:
- Lớp trong cùng có dạng hình trụ tròn, có đường kính d = 2a, làm bằng thủy tinh có chiết suất n1, được gọi là lõi (core) sợi.
- Lớp thứ hai cũng có dạng hình trụ bao quanh lõi nên được gọi là lớp bọc
(cladding), có đường kính D = 2b, làm bằng thủy tinh hoặc plastic, có chiết suất n2< n1.
Hình 1.4 Cấu trúc tổng quát sợi quang
Phân loại theo chiết suất:
Sợi quang chiết suất bậc SI (Step-Index)
Sợi quang chiết suất biến đổi GI (Graded-Index)
Sợi đơn mode (Single-Mode)
Sợi đa mode (Multi-Mode)
Là sợi đơn mode được sử dụng phổ biến trên mạng lưới viễn thông nhiều nước hiện nay Nó có thể làm việc ở 2 cửa sổ:
- Ở cửa sổ 1310nm: G652 có tán sắc nhỏ nhất (xấp xỉ 0 ps/nm.km) và suy hao tương đối lớn.
- Ở cửa sổ 1550nm: G652 có suy hao truyền dẫn nhỏ nhất và hệ số tán sắc tương đối lớn (xấp xỉ 20ps/nm.km)
Là một chuẩn về sợi quang được đưa ra bởi ITU-T có các ưu điểm sau:
- Sợi quang G655 thích hợp cho hệ thống DWDM, làm tăng dung lượng truyền dẫn
- Sợi quang G655 thích hợp cho hệ thống truyền dẫn đường dài WDM dung lượng cao.
- Độ tán sắc dương của sợi G655 tránh việc trộn lẫn 4 bước sóng quang.
- Vùng hiệu dụng cao của sợi G655 (vẫn nhỏ hơn sợi SMF) làm giảm thiểu các hiệu ứng phi tuyến.
- Erbium Doped Fiber Amplifier (EDFA) khuếch đại các tín hiệu quang trong cửa sổ C, điều này lý tưởng cho loại sợi quang NZDS (non-zero dispersion-shifted).
Bộ tách / ghép bước song: ( OMUX/ODEMUX)
Bộ ghép/tách kênh bước sóng và bộ kết nối chéo quang là hai thiết bị quan trọng nhất trong hệ thống WDM Khi kết hợp với bộ kết nối chéo quang OXC, chúng tạo thành mạng truyền tải quang, cho phép truyền tải đồng thời nhiều loại dịch vụ khác nhau Bộ tách/ghép kênh thực hiện việc ghép và tách tín hiệu tại các bước sóng khác nhau, đáp ứng nhu cầu công nghệ hiện đại.
Bộ ghép/ tách kênh bước sóng thường được mô tả theo những thông số sau:
- Số lượng kênh xử lý
- Giá trị lớn nhất của suy hao xen
- Độ suy hao chen giữa các kênh
(a) Sơ đồ khối bộ ghép kênh bước sóng (MUX)
(b) Sơ đồ khối bộ tách kênh bước sóng (DEMUX)
(c) Các tham số đặc trưng của bộ MUX/ DEMUX
Hình 1.5 Sơ đồ khối bộ ghép/ tách kênh bước sóng
Ghép tầng để tạo bộ ghép kênh dung lượng cao:
- Ghép tầng nối tiếp đơn kênh
- Ghép tầng theo từng băng sóng
- Ghép tầng đan xen chẵn lẻ
Bộ xen / rẽ bước sóng: (OADM)
OADM (Optical Add/Drop Multiplexer) là thiết bị quan trọng trong các mạng quang đô thị và mạng quang đường dài, mang lại hiệu quả kinh tế cao Thiết bị này đặc biệt hữu ích trong các cấu hình mạng tuyến tính và cấu hình mạng vòng, giúp tối ưu hóa việc quản lý băng thông và giảm chi phí vận hành.
- OADM được cấu hình để xen/ rớt một số kênh bước sóng,các kênh bước sóng còn lại được cấu hình cho đi xuyên qua.
Các cấu trúc cho OADM :
- Cấu trúc song song : tất cả các kênh tín hiệu đều được giải ghép kênh
Sau đó một số kênh tùy ý được cấu hình rớt, các kênh còn lại cấu hình cho đi xuyên qua một cách thích hợp.
Hình 1.6 Cấu trúc song song
- Cấu trúc song song theo băng (theo modun) : tạo thành bằng cách thiết kế theo từng modun cho cấu trúc song song
Hình 1.7 Cấu trúc song song theo băng
- Cấu trúc nối tiếp : Một kênh đơn được thực hiện rớt và xen từ tập hợp các kênh đi vào OADM.
Hình 1.8 Cấu trúc nối tiếp
Cấu trúc xen rớt theo băng sóng cho phép một nhóm kênh cố định thực hiện xen/rớt tại mỗi nút mạng OADM Các kênh được thiết lập để xen/rớt là các kênh liên tiếp trong một băng sóng, được lọc bởi bộ lọc có băng thông tương ứng Sau đó, các kênh này được nâng lên mức ghép kênh cao hơn và cuối cùng được giải ghép thành các kênh bước sóng riêng lẻ.
Hình 1.9 Cấu trúc xen rớt theo băng sóng
Bộ nối chéo quang: (OXC)
OXC là thiết bị giúp nâng cao khả năng linh động trong việc cung cấp dịch vụ, đồng thời đáp ứng hiệu quả với sự gia tăng băng thông đột biến của các dịch vụ đa phương tiện.
Hình 1.10 Sơ đồ kết nối OXC
Các yêu cầu đối với OXC :
- Trong suốt đối với tốc độ truyền dẫn bit
- Giám sát chất lượng truyền dẫn
- Ghép và nhóm tín hiệu
Bộ khuếch đại quang: (OA - Optical Amplifier)
Hình 1.11 Khuếch đại quang OLA
Hiện nay, các tuyến thông tin tốc độ cao sử dụng bộ khuếch đại quang làm trạm lặp, chủ yếu là bộ khuếch đại đường dây pha tạp Eribum (EDFA) Ưu điểm nổi bật của các bộ khuếch đại này là khả năng khuếch đại trực tiếp tín hiệu quang mà không cần quá trình chuyển đổi quang-điện (O/E) và điện-quang (E/O).
Thay thế các bộ lặp đắt tiền trong hệ thống bị giới hạn bởi suy hao
Tăng độ nhạy của bộ thu
Nâng cao mức công suất phát
Độc lập về tốc độ và định dạng tín hiệu, khuếch đại tín hiệu đa kênh
Nâng cấp đơn giản Đặc tính của 1 số bộ khuếch đại quang lý tưởng
Hệ số khuếch đại và mức công suất đầu ra cao với hiệu suất chuyển đổi
Độ rộng băng tần khuếch đại lớn với hệ số khuếch đại không đổi
Không nhạy cảm với phân cực
Không gây xuyên kênh giữa các tín hiệu WDM
Suy hao ghép nối với sợi quang thấp.
Vào : giống như laser bán dẫn nhưng được phân cực dưới ngưỡng
Bộ khuếch đại quang sợi pha tạp đất hiếm: khuếch đại xảy ra trong sợi quang pha tạp đất hiếm, phổ biến là bộ EDFA
Ra : khuếch đại xảy ra trong sợi quang nhờ mức công suất bơm cao
Bộ chuyển đổi bước sóng
Bộ chuyển đổi bước sóng là thiết bị quan trọng trong hệ thống WDM, có khả năng chuyển đổi tín hiệu đầu vào với bước sóng nhất định thành tín hiệu đầu ra với bước sóng khác Thiết bị này phục vụ nhiều ứng dụng hữu ích trong lĩnh vực truyền thông quang học.
Tín hiệu có thể đi vào mạng với bước sóng không thích hợp khi truyền trong
Bộ chuyển đổi khi được trang bị trong các cấu hình nút mạng WDM giúp sử dụng tài nguyên bước sóng hiệu quả hơn, linh động hơn.
Có 4 phương pháp chế tạo bộ chuyển đổi bước sóng:
Phương pháp trộn bước sóng
Các tham số cơ bản của gép kênh quang theo bước sóng
Suy hao xen
Suy hao xen trong tuyến truyền dẫn quang được xác định là công suất tổn hao do các điểm ghép nối thiết bị WDM với sợi quang và suy hao từ chính các thiết bị ghép Do đó, trong thiết kế thực tế, cần tính toán thêm vài dB ở mỗi đầu kết nối Công thức biểu diễn suy hao xen sẽ được áp dụng để tính toán chính xác hơn.
Li là mức suy hao tại bước sóng λi khi thiết bị được kết nối vào tuyến truyền dẫn Các nhà chế tạo cung cấp thông tin về các tham số này cho từng kênh quang của thiết bị.
- Ii (λi), Oi (λi) tương ứng là tín hiệu có bước sóng λi đi vào và đi ra cửa thứ i của bộ ghép.
- Ii (λi), Oi (λi) tương ứng là tín hiệu có bước sóng λi đi vào và đi ra cửa thứ i của bộ tách.
Xuyên kênh
Xuyên kênh là sự có mặt của một kênh này trong kênh kế cận làm tăng nền nhiễu và giảm số tín hiệu nhiễu của kênh đang xét.
Trong hệ thống ghép kênh quang, xuyên kênh xuất hiện do:
Các viền phổ của một kênh có thể ảnh hưởng đến băng thông của bộ tách kênh và bộ lọc của kênh khác Khi sóng mang quang được điều chế bởi tín hiệu, sự điều chế công suất trong các viền phổ diễn ra tương tự như điều chế công suất trong băng của kênh lân cận.
- Xuất phát từ những giá trị hữu hạn thực tế về độ chọn lọc và độ cách ly của các bộ lọc.
- Tính phi tuyến trong sợi quang ở mức công suất cao trong các hệ thống đơn mode
Cơ chế hoạt động của nó dựa trên tán xạ Raman, một hiệu ứng tán xạ kích thích phi tuyến Hiện tượng này cho phép công suất quang ở một bước sóng tác động đến tán xạ và công suất quang ở các bước sóng khác.
Trong một bộ tách kênh, không có sự dò công suất tín hiệu từ kênh thứ i với bước sóng λi sang kênh khác có bước sóng khác Tuy nhiên, thực tế luôn có một mức xuyên kênh nhất định, ảnh hưởng đến chất lượng truyền dẫn của thiết bị Khả năng tách biệt các kênh khác nhau được đánh giá qua suy hao xuyên kênh, được tính bằng đơn vị dB.
Trong bộ giải ghép thì Ui (λk) là lượng tín hiệu không mong muốn ở bước sóng λk bị dò ở cửa ra thứ i mà đúng ra chỉ có tín hiệu ở bước sóng λi
Hình 1.12 Xuyên kênh ở bộ giải ghép
Trong các thiết bị tách hỗn hợp có 2 loại xuyên âm kênh là xuyên âm đầu gần và xuyên âm đầu xa.
Hình 1.13 Xuyên kênh ở bộ ghép hỗn hợp
- Xuyên kênh đầu gần là do các kênh khác ở đầu vào sinh ra, nó được ghép ở bên trong thiết bị như Ui (λj).
- Xuyên kênh đầu xa là do các kênh khác được ghép đi vào đường truyền gây ra, ví dụ Ii (λk) sinh ra Ui (λj).
Độ rộng kênh
Một vấn đề quan trọng đối với hệ thống WDM là có thể sử dụng bao nhiêu bước và việc phân chia bước sóng như thế nào.
Hiện nay trong hệ thống viễn thông dùng sợi quang thường sủ dụng bước sóng
Bộ khuếch đại EDFA hoạt động ở bước sóng 1550nm với băng thông tối đa khoảng 30nm Để xếp 16 kênh trong dải bước sóng này, độ rộng giữa các kênh sẽ là 1,875nm (30nm/16 kênh) Độ rộng kênh được xác định theo tiêu chuẩn trong miền tần số thay vì bước sóng.
Trong đó: c là vận tốc ánh sáng 3.10 8 m/s. λ là bước sóng hoạt động.
Vì vậy 1,875nm là tương đương với độ rộng của các kênh có tần số xấp xỉ
Vậy độ rộng kênh là dải bước sóng mà nó định ra cho từng nguồn phát quang
Dải bước sóng C của các bộ khuếch đại EDFA nằm trong khoảng 1530-1550nm Để đảm bảo hoạt động hiệu quả, nếu nguồn phát đầu tiên phát xạ tại 1530nm, nguồn phát thứ hai cần phát xạ tại 1531,875nm và các nguồn phát khác cũng tương tự Khi sử dụng diode laser làm nguồn phát quang, độ rộng kênh yêu cầu khoảng vài chục nm Ngược lại, nếu nguồn phát quang là diode LED, độ rộng kênh phải lớn hơn từ 10 đến 20 lần so với diode laser, do độ rộng phổ của diode LED rộng hơn.
Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến
Trong hệ thống thông tin quang, các hiệu ứng phi tuyến xuất hiện khi công suất tín hiệu trong sợi quang vượt quá giới hạn của hệ thống WDM, và mức công suất này thường thấp hơn so với các hệ thống đơn kênh.
Các hiệu ứng phi tuyến ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống WDM được phân loại thành hai nhóm chính: hiệu ứng tán xạ và hiệu ứng Kerr (khúc xạ).
Bao gồm các hiệu ứng SBS và SRS:
Hiệu ứng SRS (Stimulated Raman Scattering) xảy ra khi ánh sáng được chiếu vào sợi quang, gây ra dao động phân tử trong vật liệu của sợi Hiện tượng này điều chế tín hiệu quang, dẫn đến sự suy giảm bước sóng ngắn trong hệ thống WDM, làm giảm đáng kể số kênh khả dụng của hệ thống.
- Hiệu ứng SBS (Stimulated Brillouin Scrattering) cúng có hiện tượng như
SRS gây ra sự dịch tần và dải tần tăng ích rất nhỏ, chỉ xuất hiện ở phía sau chiều tán xạ Ảnh hưởng càng lớn thì ngưỡng công suất cần thiết càng thấp.
Gồm các hiệu ứng SPM, XPM, FWM:
Hiệu ứng SPM (Self Phase Modulation) xảy ra khi cường độ ánh sáng đưa vào thay đổi, dẫn đến sự thay đổi trong hiệu suất khúc xạ của sợi quang và gây ra biến pha của sóng quang Khi hiện tượng này kết hợp với tán sắc của sợi quang, nó sẽ tạo ra phổ tần dãn rộng, và sự dãn này sẽ gia tăng theo chiều dài của sợi quang Đặc biệt, sự biến đổi công suất quang càng nhanh thì biến đổi tần số quang càng lớn.
Hiệu ứng XPM (Cross Phase Modulation) xảy ra trong các hệ thống đa bước sóng, khi hiệu suất khúc xạ thay đổi theo cường độ đầu vào, dẫn đến việc pha của tín hiệu bị điều chế bởi công suất của các kênh khác.
Hiệu ứng FWM (Four Wave Mixing) xảy ra khi nhiều tín hiệu quang được truyền dẫn đồng thời trên sợi quang, dẫn đến sự xuất hiện của bước sóng mới gây nhiễu, hạn chế số lượng bước sóng có thể sử dụng Các hiệu ứng phi tuyến này tạo ra hiện tượng xuyên âm giữa các kênh, làm giảm công suất tín hiệu của từng kênh, từ đó suy giảm tỷ số S/N và ảnh hưởng đến chất lượng của hệ thống quang.
Cấu trúc mạng truyền tải quang
Cấu trúc mạng Mesh
Hình 1.15 Cấu trúc mạng Mesh
Các node liên kết vật lý trực tiếp với tất cả node gần nó cung cấp nhiều khả năng định tuyến
Cấu trúc có độ tin cậy cao nhưng kết cấu phức tạp
Thường được sử dung trong các mang đòi hỏi độ tin cậy cao
Cấu trúc mạng hình sao
1.6.2.1 Cấu trúc mạng hình sao đơn
Hình 1.16 Cấu trúc mạng hình sao đơn
Chọn một node làm trung tâm tín hiệu sẽ được truyền đến các node như hình trên
Cấu trúc mạng đơn giản, cho phép truyền dung lượng lớn
Node trung tâm phải có khả năng truyền và sử lý với dung lượng lớn
1.6.2.2 Cấu trúc mạng hình sao kép
Hình 1.17 Cấu trúc mạng hình sao kép
Tương tự như mang sao đơn nhưng ngoài node trung tâm còn có các thiết bị đầu xa
Cấu trúc kép cho phép sư dụng hiệu quả vì mỗi nhánh có thể có nhiều node con
Cấu trúc này có nhược điểm do sử dụng thiết bị đấu cuối nên tăng chi phí lắp đặt
Cấu hình phức tạp cũng làm giảm độ tin cậy Khó phát triên dịch vụ băng thông rộng
1.6.2.3 Cấu trúc mạng hình Ring hai lớp
Cấu trúc mạng hình Ring hai lớp được ứng dụng thực tế để kết nối các cấu trúc ring riêng biệt, tạo thành một mạng liên kết lớn.
Tốc độ giữa các node trong mang ring thì cao, ngược lại tốc độ giữa các mang ring tương đối chậm
Cấu trúc mạng Mesh và Ring hai lớp
Hình 1.19 Cấu Trúc mạng Mesh và Ring hai lớp
Tương tự như mạng ring hai lớp mạng mesh và mang ring hai lớp tạo kết nối giữa mang nội bộ với các mang nội bộ khác
Ưu nhược điểm của hệ thống WDM
Ưu điểm
Hệ thống WDM có dung lượng truyền dẫn lớn hơn nhiều so với hệ thống
Khác với TDM, cần phải tăng tốc độ dữ liệu khi lưu lượng truyền dẫn gia tăng, WDM chỉ yêu cầu mang theo một vài tín hiệu, mỗi tín hiệu tương ứng với một bước sóng riêng biệt.
WDM cho phép tăng dung lượng của mạng hiện có mà không cần phải lắp đặt thêm sợi quang
Nhược điểm
Dung lượng hệ thống còn nhỏ, chưa khai thác triệt để băng tần rộng lớn của sợi quang.
Chi phí cho khai thác, bảo dưỡng tăng do có nhiều hệ thống cùng hoạt động
CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ TRONG HỆ THỐNG
Giới thiệu chung
2.1.1 Khái niệm về thông tin quang coherent
IM-DD đóng vai trò quan trọng trong ngành viễn thông, mang lại hiệu quả kinh tế lớn và được sử dụng rộng rãi nhờ tính đơn giản và chi phí thấp.
Hệ thống này gặp phải một số nhược điểm cơ bản như tỉ số tín hiệu trên nhiễu thấp tại đầu ra bộ tách sóng và độ nhạy của máy thu không cao, dẫn đến khoảng cách truyền dẫn bị hạn chế Ngoài ra, do nguyên lý tách sóng trực tiếp, máy thu không thể lựa chọn các kênh quang tùy ý trong môi trường đa kênh mà cần kết hợp thêm bộ lọc quang, điều này hạn chế khả năng sử dụng trong các mạng truyền dẫn và phân phối đa kênh quang đến các thuê bao trong tương lai Vì vậy, việc áp dụng máy thu với nguyên lý hoạt động khác là cần thiết.
Để nâng cao độ nhạy và khả năng lựa chọn kênh trong môi trường phân phối đa kênh, việc này trở thành một yêu cầu cấp thiết và thu hút sự quan tâm lớn.
Hệ thống thông tin Coherent đã ra đời để khắc phục các nhược điểm của hệ thống IM-DD, trở thành giải pháp thông tin tiên tiến cho tương lai Hiện tại, hệ thống này đang được áp dụng tại các nước phát triển, nhằm nhanh chóng đưa vào sử dụng và khai thác rộng rãi trong thời gian tới, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực viễn thông.
Hệ thống thông tin quang coherent hoạt động dựa trên nguyên lý truyền sóng ánh sáng, trong đó tín hiệu được kết hợp với một sóng ánh sáng khác tại phía thu quang Tương tự như các hệ thống thông tin vô tuyến viba, việc truyền tin được thực hiện thông qua việc điều tần hoặc pha của sóng mang quang, và tín hiệu nhận được được tách ra bằng các kỹ thuật homodyne hoặc heterodyne Sự kết hợp về pha của sóng mang quang là yếu tố quan trọng trong việc thực hiện các hệ thống này, vì vậy chúng còn được gọi là hệ thống thông tin quang kết hợp (coherent).
Các hệ thống coherent có những đặc điểm sau:
Thông tin được điều chế ở phía phát yêu cầu cao về độ rộng phổ tín hiệu và độ ổn định tần số, với khả năng điều chế trực tiếp hoặc ngoài Trong quá trình truyền, độ phân cực của ánh sáng cần được giữ nguyên trạng.
Trước khi tín hiệu được tách sóng tại máy thu, nó được trộn với sóng dao động nội từ laser diode, giúp ánh sáng được xử lý hiệu quả trước khi đến bộ tách sóng quang.
2.1.2 Cấu trúc của hệ thống thông tin quang Coherent
Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống thông tin quang Coherent
Phần phát bao gồm mạch điều khiển, diode laser và bộ điều chế ngoài Ngoài ra, có thể tích hợp thêm bộ khuếch đại công suất và bộ điều khiển công suất tự động để nâng cao hiệu suất hoạt động.
Laser bán dẫn thường là loại đơn mode DFB, độ rộng phổ hẹp ≈ 0.1 nm, laser có bộ cộng hưởng ngoài hoặc laser cách tử có độ rộng phổ 10 ÷ 100 MHz.
Các loại LED và Laser đa mode khong6t thích hợp cho hệ thống coherent vì độ rộng phổ của nguồn phải < độ rộng băng tần tín hiệu.
Nguồn laser cần phải được ổn định nhiệt nhằm duy trì độ ổn định tần số
Phần thu của hệ thống coherent là phần phức tạp nhất của hệ thống và cũng đặc trưng nhất của hệ thống coherent Về cơ bản bao gồm:
Giải điều chế tại trung tần
Bộ trộn quang là một thiết bị mạng 4 cửa, trong đó có hai trường quang đầu vào: tín hiệu thông tin và sóng dao động nội Hai trường này được trộn lẫn và cộng tuyến tính tại cửa ra, tạo ra tín hiệu đầu ra mong muốn.
Để đảm bảo hiệu suất tối ưu của hệ thống, cả hai trường quang cần phải đồng hướng với tên mặt của photodiode Do sự thay đổi trạng thái phân cực của tín hiệu dọc theo sợi quang, việc sử dụng bộ điều khiển phân cực tín hiệu và dao động nội ở đầu cuối của tuyến sợi quang là cần thiết Độ lệch giữa các trạng thái phân cực của tín hiệu và dao động nội có thể ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng của hệ thống.
Nếu tần số của sóng dao động nội và tín hiệu giống nhau thì mày thu gọi là
Homodyne, còn nếu tần số của sóng dao động nội và tín hiệu khác nhau ( Δ f = f ℑ) thì máy thu gọi là Heterodyne.
Cấu trúc của laser dao động nội và laser ở phía phát tương tự nhau, nhưng laser dao động nội có khả năng điều chỉnh từng tần số phát trong một dải rộng Điều này giúp đảm bảo tần số tín hiệu sau khi trộn luôn ổn định.
Bộ trộn + photodiode hoạt động như một bộ biến đổi tần thấp (heterodyne) hoặc tách pha (homodyne)
Dòng tín hiệu từ đầu ra của bộ tách sóng được chuyển đến tiền khuếch đại, nơi tín hiệu được lọc thông dải để giảm thiểu nhiễu và sau đó được giải điều chế theo dạng điều chế tương ứng Một trong những ưu điểm quan trọng của kỹ thuật tách sóng coherent là khả năng tách và đo cả biên độ lẫn pha của tín hiệu quang thu được Điều này mở ra khả năng truyền tải thông tin thông qua việc điều chế biên độ, pha hoặc tần số của sóng mang quang.
Trong các HT thông tin số, 3 khả năng điều chế được sử dụng là ASK, PSK và
FSK Các dạng điều chế này được trình bày cho một mẫu bít đặc biệt trên hình sau.
Hình 2.2 Dạng sóng của các dạng điều chế với chuỗi bit nhị phân là
Các dạng điều chế quang Coherent
2.2.1 Điều chế ASK Điện trường kết hợp với một tín hiệu quang có thể được viết là e s (t)=b(t)E m cos( w s t+ϕ s )
Tín hiệu số được điều chế là b(t), trong khi tín hiệu điện trường phát ra từ laser bán dẫn es(t) có tần số góc ws Đối với điều chế số nhị phân, b(t) sẽ nhận một trong hai giá trị cố định trong mỗi chu kỳ bit, tùy thuộc vào việc bit 1 hay 0 được truyền đi.
2π là tần số sóng mang
B là băng thông của biên độ được điều chế b(t)
Ta có dạng phổ công suất tín hiệu ASK như sau
Hình 2.3 Phổ công suất của tín hiệu ASK
Trong phần lớn các tình huống thực tế, b(t) = 0 khi truyền các bit 0
Khi đó, ASK được gọi là OOK và giống với sơ đồ điều chế thường được sử dụng cho các hệ thông TTQ số noncoherent IM/DD.
Khác với IM/DD, trong hệ thống coherent, biên độ thay đổi do dòng điều chế vào laser bán dẫn dẫn đến sự thay đổi pha, và đáp ứng của bộ tách sóng phụ thuộc vào pha của tín hiệu thu được Để thực hiện ASK cho hệ thống coherent, cần duy trì pha S gần như không đổi, điều này được thực hiện bằng cách vận hành laser bán dẫn liên tục với dòng điện ổn định và sử dụng bộ điều chế ngoài để điều chỉnh đầu ra Tuy nhiên, phương pháp này có thể gây ra mất mát công suất do suy hao xen.
Tín hiệu es(t) khi truyền qua sợi quang và đến đầu thu sẽ bị lệch pha với tín hiệu phát một góc s Để khôi phục tín hiệu dải nền, có hai phương pháp Phương pháp đầu tiên là nhân tín hiệu es(t) với cos(w st + s), tín hiệu này được tạo ra từ bộ dao động nội Phương pháp thứ hai là bình phương tín hiệu es(t).
Luồng bit quang được hình thành thông qua việc điều chế pha, trong khi biên độ và tần số của sóng mang quang được giữ nguyên Biểu thức toán học mô tả phương pháp điều chế PSK là e s (t)=E m cos [ w s t+b(t)π ].
Dạng phổ của tín hiệu PSK cũng giống như ASK nhưng có vạch phổ sóng mang.
Phổ của tín hiệu PSK cho thấy cường độ quang được duy trì ổn định trong suốt quá trình truyền tải, bất kể số lượng bit Điều này tạo ra một tín hiệu liên tục, mang lại sự đáng tin cậy trong việc truyền thông tin.
Tách sóng coherent là một bước quan trọng trong PSK, vì nếu tín hiệu quang bị tách sóng trực tiếp mà không kết hợp với đầu ra của bộ dao động nội, thông tin sẽ bị mất hoàn toàn.
Để thực hiện PSK, cần có một bộ điều chế có khả năng thay đổi pha quang dựa trên điện áp áp dụng Cơ chế vật lý của các bộ điều chế này được gọi là khúc xạ điện.
Việc sử dụng PSK yêu cầu sóng mang quang phải duy trì độ ổn định pha để thông tin có thể được trích xuất chính xác tại máy thu Điều này đặt ra yêu cầu nghiêm ngặt về dung sai độ rộng vạch phổ của laser phát và dao động nội.
Yêu cầu này có thể được giảm bớt bằng cách sử dụng một biến thể của PSK gọi là DPSK.
Trong phương pháp DPSK, thông tin được mã hóa dựa trên sự khác biệt pha giữa hai bit liền kề Cụ thể, nếu s đại diện cho pha của bit thứ k, độ lệch pha k - k-1 sẽ thay đổi một lượng là hoặc 0, tùy thuộc vào việc bit thứ k là 1 hay 0 Lợi ích của DPSK là tín hiệu phát có thể được giải điều chế thành công miễn là pha sóng mang giữ ổn định trong khoảng thời gian 2 bit.
Loại điều chế này thường được áp dụng trong các hệ thống thực tế do không yêu cầu bộ giải điều chế phức tạp, đồng thời vẫn đảm bảo chất lượng tốt.
Thông tin được mã hóa trên sóng mang quang bằng cách điều chỉnh tần số sóng w s, sao cho tần số này có hai giá trị: (w s - Δw) cho bit 0 và (w s + Δw) cho bit 1.
Độ dịch tần số (f) được xác định bằng công thức f = w/2 và thường được gọi là độ lệch tần Đại lượng 2f được biết đến như khoảng cách tone, thể hiện sự chênh lệch tần số giữa bit 1 và bit 0 Trường quang của FSK có thể được biểu diễn bằng công thức: e s (t)=E m cos [ w s t+b(t)2πΔf ].
FSK có thể được xem là một kiểu điều chế pha sao cho pha sóng mang tăng hoặc giảm tuyến tính trong khoảng thời gian bit.
Việc lựa chọn f phụ thuộc vào băng tần khả dụng Tổng băng tần của FSK xấp xỉ là f+ B, trong đó B là tốc độ bit.
Tỷ số β= 2 B Δf được gọi là tỉ số điều chế nhằm phân biệt hai trường hợp
Khi có nghĩa là f >> B, băng tần ≈ f và gần như độc lập với
B Trường hợp này được gọi là FSK băng rộng Dạng phổ có dạng được chia làm hai thành phần tập trung xung quanh (fs - f) và (fs + f).
Hình 2.5 Phổ của tín hiệu FSK
Khi β < < 1, phương pháp điều chế tần số phân bố (FSK) được gọi là FSK băng hẹp với băng tần khoảng 2B Trong trường hợp β = 0.5, điều chế FSK được gọi là MSK (Minimum Shift Keying) Dạng phổ công suất của MSK có dạng phổ bị nén chặt, làm cho phương pháp điều chế này trở nên hấp dẫn cho các hệ thống có tốc độ cao.
Các phép giải điều chế
Trong hệ thống thông tin quang Coherent, việc giải điều chế tại phía máy thu được thực hiện thông qua hai phương pháp chính: tách sóng homodyne và heterodyne Cả hai phương pháp này đều có khả năng chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện.
Tách sóng Homodyne cho phép giải điều chế tín hiệu quang trực tiếp sang băng cơ sở, giúp tăng cường độ nhạy của bộ thu lên 3dB và đáp ứng dễ dàng yêu cầu về băng thông của thiết bị.
Hình: So sánh phổ của tín hiệu PSK ở ngõ ra của bộ tách sóng quang
Tách sóng Homodyne chỉ cần băng thông của bộ thu tách sóng trực tiếp, trong khi tách sóng Heterodyne yêu cầu băng thông gấp ít nhất hai lần.
Tách sóng homodyne là một khái niệm đơn giản, nhưng việc thực hiện nó trong thực tế lại gặp nhiều khó khăn Điều này chủ yếu do yêu cầu sử dụng nguồn phát và laser dao động nội độc lập, dẫn đến thách thức trong việc kiểm soát sự khóa pha của hai tín hiệu này.
2.3.2.1 Tách sóng Heterodyne đồng bộ
Tách sóng Heterodyne đồng bộ được sử dụng cho giải điều chế PSK
Hình : Sơ đồ máy thu Heterodyne đồng bộ
Dòng điện được tạo ra tại photodiode sẽ được dẫn qua bộ lọc thông dải (BPF) với tần số trung tâm tại trung tần w IF Sau khi qua bộ lọc, dòng điện sẽ không còn nhiễu và có thể được biểu diễn bằng công thức cụ thể.
I s (t)={ I SH I SH cos cos ( w ( w IF IF + +ϕ π + ) ϕ )
Giải điều chế đồng bộ cần khôi phục sóng mang viba tại trung tần w IF Để thực hiện điều này, có thể sử dụng một số mạch điện tử, tuy nhiên tất cả đều yêu cầu một vòng khóa pha điện để đảm bảo hiệu quả.
Hai loại vòng khóa pha thường được sử dụng là vòng Squaring loop và Costas loop.
Hình: Các kỹ thuật khôi phục sóng mang được sử dụng trong bộ thu quang
Coherent PSK: a) Vòng bình phương b) Vòng Costas
2.3.2.2 Tách sóng Heterodyne không đồng bộ
Tách sóng không đồng bộ có thể áp dụng cho ASK và FSK
Hình: Sơ đồ máy thu Heterodyne không đồng bộ
Do không đòi hỏi phải khôi phục sóng mang viba tại trung tần, dẫn đến máy thu được thiết kế đơn giản hơn
Tách sóng đường bao Heterodyne của tín hiệu ASK có thể được thực hiện bằng cách sử dụng bộ lọc thông dải để thu nhận tín hiệu trung tần Sau đó, tín hiệu này sẽ được đưa qua bộ tách sóng đỉnh nhằm khôi phục tín hiệu dải nền một cách hiệu quả.
Hình: Bộ thu sử dụng tách sóng đường bao đơn ASK
Dòng điện IF ngõ ra bộ tách sóng quang Is(t) có thể được viết dưới dạng
Bằng cách sử dụng hai bộ lọc với tần số trung tâm tương ứng của các kênh, có thể tách đường bao cho tín hiệu FSK nhị phân khi phát song song Cấu hình của bộ thu được minh họa rõ ràng trong quá trình này.
Hai thành phần tần số để truyền bit 1 và bit 0 giả sử là w 1 và w 2
GIẢI PHÁP NÂNG CAO TỐC ĐỘ TRONG HỆ THỐNG
Nhiễu pha
Nhiễu pha liên quan tới laser phát và bộ dao động nội.
Biểu thức dòng tách sóng của hai phương pháp homodyne và heterodyne giúp hiểu rõ lý do biến động pha gây ra biến động dòng, từ đó ảnh hưởng đến việc giảm tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR).
Cả pha tín hiệu w s và pha bộ dao động w L nội cần phải duy trì tương đối ổn định để tránh giảm độ nhạy.
NP là số photon đến bộ thu trong khoảng thời gian một bit, và giá trị cho phép của NP cần được điều chỉnh để đảm bảo độ thiệt thòi công suất duy trì dưới mức 1dB Điều này phụ thuộc vào phương thức điều chế và kỹ thuật giải điều chế được sử dụng.
Đối với các máy thu homodyne, yêu cầu về độ rộng phổ là rất nghiêm ngặt Mặc dù độ rộng phổ có thể thay đổi tùy thuộc vào thiết kế vòng khóa pha, nhưng thông thường, nên giữ NP dưới 5.10 -4 để đảm bảo độ thiệt thòi công suất không vượt quá 1dB.
Trái lại, các bộ thu ASK và FSK không đồng bộ cho phép Np có thể lớn hơn
0.1 Lý do là thực tế các máy thu này sử dụng bộ tách sóng đường bao bỏ qua các thông tin về pha. Ảnh hưởng của biến động pha chủ yếu là làm rộng băng tần tín hiệu Tín hiệu có thể được khôi phục bằng cách tăng độ rộng băng tần của bộ lọc BPF.
Về nguyên tắc, bất cứ độ rộng phổ nào cũng có thể được dung hòa nếu băng tần BPF được tăng lên một cách thích hợp.
Tuy nhiên, sự trả giá là nhiễu máy thu tăng khi tăng dải thông của bộ lọc
Hình sau cho thấy độ nhạy thu giảm theo NP như thế nào đối với điều chế
Hình 3.1 Độ nhạy máy thu khi NP tăng
Chọn laser diode với mode dọc và độ rộng vạch phổ hẹp, đồng thời đảm bảo bước sóng có thể điều chỉnh trong phạm vi vài nanomet Điều này giúp đảm bảo w s = w L cho chế độ homodyne hoặc tạo ra trung tần cần thiết cho chế độ heterodyne.
MQW với độ rộng phổ đạt giá trị rất nhỏ, cỡ 0,1 MHz rất thích hợp cho TTQ coherent.
Một phương pháp khác là sử dụng máy thu phân tập pha, trong đó các bộ thu này bao gồm hai hoặc nhiều bộ tách sóng Đầu ra của các bộ tách sóng này được kết hợp để tạo ra một tín hiệu độc lập với hiệu pha, được xác định bởi công thức w I F = w s - w L.
Kỹ thuật này hoạt động tốt cho các dạng điều chế ASK, FSK và DPSK.
Nhiễu cường độ
Một giải pháp cho vấn đề nhiễu cường độ là dùng bộ thu cân bằng
Hình 3.2 Bộ thu cân bằng
Một linh kiện quang gọi là optical hybrid kết hợp đầu vào tín hiệu với bộ dao động nội, sau đó phát ra đầu ra qua nhiều cổng có độ dịch pha phù hợp Đầu ra từ mỗi cổng được xử lý và kết hợp, tạo ra dòng điện độc lập với tần số IF Bộ thu cân bằng mang lại nhiều ưu điểm nổi bật trong việc cải thiện hiệu suất thu nhận tín hiệu.
Tất cả công suất của tín hiệu và bộ dao động nội được sử dụng hiệu quả, giúp các bộ thu cân bằng khai thác toàn bộ công suất tín hiệu, từ đó giảm thiểu sự mất mát.
Bộ thu cân bằng tận dụng tối đa công suất của bộ dao động nội, giúp hệ thống hoạt động hiệu quả trong giới hạn của nhiễu lượng tử.
Không tương xứng về phân cực
Trạng thái phân cực của tín hiệu thu được không ảnh hưởng đến hoạt động của các bộ thu tách sóng trực tiếp, vì dòng photon được tạo ra chỉ phụ thuộc vào số lượng photon đến.
Đối với bộ thu quang coherent, cần đảm bảo sự tương xứng giữa trạng thái phân cực của tín hiệu từ bộ dao động nội và tín hiệu thu được.
Phương pháp phổ biến nhất để giải quyết vấn đề phân cực là sử dụng máy thu hai cổng, tương tự như kỹ thuật chống nhiễu cường độ Tuy nhiên, điểm khác biệt là hai nhánh của máy thu này sẽ xử lý các thành phần phân cực trực giao nhau.
Tán sắc trong sợi quang
Để ngăn chặn hiện tượng tán sắc trong hệ thống Coherent, cần sử dụng các Laser bán dẫn hoạt động ở chế độ đơn mode dọc với độ rộng phổ hẹp Việc áp dụng các bộ điều chế ngoài sẽ giúp tránh hiện tượng chirp tần số Ngoài ra, có thể bù tán sắc sợi quang bằng kỹ thuật cân bằng điện trong miền IF.
MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ TUYẾN TRUYỀN DẪN QUANG
Mô phỏng theo thiết kế
Tuyến truyền dẫn quang Coherent 4_QAM 10Gbps
Số mẫu trong một bit: 64
Số mẫu = Chiều dài chuỗi x Số mẫu trong một bit = 128 x 64 = 8192
Sợi quang sử dụng G.625có các tham số: cửa sổ truyền 1550nm chiều dài LPkm Độ tán sắc là : D.75 ps/nm.km Độ dốc tán sắc : 0.075 ps/nm^2.km
LPkm thì suy hao sợi là : 50 x 0.2dB Độ lợi của bộ khuếch đại là 10dB
Quang phổ tín hiệu phát
Quang phổ tín hiệu thu
Công suất tín hiệu phát
Công suất tín hiệu thu của một kênh
Tỉ lệ lỗi Bit BER
4.1.2 Kết quả mô phỏng thay đồi các tham số để đạt BER = 10 -12
Khi thay đổi một trong các tham số hệ thống thì tỉ số lỗi bit BER sẽ thay đổi theo
Thay đổi công suất Laser phát
Thay đổi hệ số hệ số suy hao sợi quang : ta thay đổi lên thành 0.2025 dB
Sau khi thay đổi ta có tỉ lệ lỗi bit BER mới: