Xây dựng phương án thiết kế hệ thống thông tin quang WDM có sử dụng khuếch đại quang EDFA

Với sự phát triển vô cùng mạnh mẽ của công nghệ thông tin nói chung và kỹ thuật viễn thông nói riêng. Nhu cầu dịch vụ viễn thông phát triển rất nhanh tạo ra áp lực ngày càng cao đối với tăng dung lượng thông tin. Cùng với sự phát triển của kỹ thuật chuyển mạch, kỹ thuật truyền dẫn cũng không ngừng đạt được những thành tựu to lớn, đặc biệt là kỹ thuật truyền dẫn trên môi trường cáp sợi quang. Tương lai cáp sợi quang được sử dụng rộng rãi trên mạng viễn thông và được coi như là một môi trường truyền dẫn lý tưởng mà không có một môi trường truyền dẫn nào có thể thay thế được. Các hệ thống thông tin quang với ưu điểm băng thông rộng, cự ly xa, không ảnh hưởng của nhiễu và khả năng bảo mật cao ,phù hợp với các tuyến thông tin xuyên lục địa đường trục và có tiềm năng to lớn trong việc thực hiện các chức năng của mạng nội hạt với các cấu trúc linh hoạt và đáp ứng mọi loại hình dịch vụ hiện tại và tương lai. Với bài toán: “Xây dựng phương án thiết kế hệ thống thông tin quang WDM có sử dụng khuếch đại quang EDFA.” Nhóm em xin trình bày tổng quan về hệ thống thông tin quang WDM có sử dụng khuếch đại EDFA , xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống thông tin quang WDM theo phương án đã thiết kế

Giới thiệu chung

Ghép kênh theo bước sóng WDM (Wavelength Division Multiplexing) là công nghệ cho phép truyền dẫn nhiều bước sóng tín hiệu quang trong cùng một sợi quang Tại đầu phát, nhiều tín hiệu quang với các bước sóng khác nhau được tổ hợp lại để truyền đi Tại đầu thu, tín hiệu tổ hợp này được phân giải và tách kênh, khôi phục lại các tín hiệu gốc để gửi đến các đầu cuối khác nhau.

Sơ đồ khối tổng quát

Trong hệ thống WDM, nguồn phát quang chủ yếu là laser, với các loại như Laser điều chỉnh được bước sóng và Laser đa bước sóng Yêu cầu cho nguồn phát laser bao gồm độ rộng phổ hẹp, bước sóng phát ra ổn định, mức công suất phát đỉnh, bước sóng trung tâm, độ rộng phổ và độ rộng chirp phải nằm trong giới hạn cho phép.

Ghép/tách tín hiệu WDM là quá trình kết hợp nhiều nguồn sáng thành một luồng tín hiệu ánh sáng tổng hợp để truyền qua sợi quang, và sau đó phân chia luồng ánh sáng này thành các tín hiệu riêng lẻ tại các cổng đầu ra Các thiết bị ghép/tách tín hiệu WDM hiện có 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 như khoảng cách giữa các kênh, độ rộng băng tần, bước sóng trung tâm, mức xuyên âm giữa các kênh, tính đồng đều của kênh, suy hao xen, suy hao phản xạ Bragg và 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, hiệu ứng phi tuyến và vấn đề khuếch đại tín hiệu Mỗi yếu tố này đều phụ thuộc vào loại và chất lượng của sợi quang.

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 đã được áp dụng trong 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 tuân thủ các yêu cầu nhất định.

- Ðộ lợi khuếch đại đồng đều đối với tất cả các kênh bước sóng (mức chênh lệch không 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 để điều chỉnh các hệ số khuếch đại, đảm bảo đặc tuyến khuếch đại 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 thông thường, bao gồm các thiết bị như PIN và APD.

Sơ đồ chức năng hệ thống WDM

Phân loại hệ thống WDM

Phân loại hệ thống WDM

Hệ thống WDM được chia thành hai loại chính: hệ thống đơn hướng và hệ thống song hướng Hệ thống đơn hướng chỉ cho phép truyền thông tin 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 thông tin hai chiều trên một sợi quang, chỉ cần một sợi quang để thực hiện việc trao đổi thông tin giữa hai điểm.

Cả hai hệ thống đều có những ưu nhược điểm riêng, và nếu công nghệ hiện tại chỉ cho phép truyền N bước sóng trên một sợi quang, việc so sánh giữa chúng sẽ cho thấy sự khác biệt rõ rệt trong hiệu suất và khả năng ứng dụng.

Hệ thống đơn hướng cung cấp dung lượng cao gấp đôi so với hệ thống song hướng, tuy nhiên, số sợi quang cần sử dụng lại gấp đôi.

Khi xảy ra sự cố đứt cáp, hệ thống song hướng có khả năng tự động nhận biết sự cố mà không cần đến cơ chế chuyển mạch bảo vệ tự động APS Điều này cho phép cả hai đầu của liên kết phản ứng tức thì với sự cố, đảm bảo tính liên tục trong kết nối.

Trong thiết kế mạng, hệ thống song hướng phức tạp hơn do phải xem xét nhiều yếu tố như hiện tượng xuyên nhiễu từ việc sử dụng nhiều bước sóng trên một sợi quang Điều quan trọng là đảm bảo định tuyến và phân bổ bước sóng sao cho hai chiều truyền tải trên sợi quang không sử dụng chung một bước sóng.

Các bộ khuếch đại trong hệ thống song hướng thường 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, các bộ khuếch đại 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 based on two fundamental phenomena: stimulated emission and the resonance of light waves as they propagate within the laser.

Tín hiệu quang từ LD hoặc LED thay đổi tương ứng với tín hiệu điện đầu 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 vào qua các nguồn phát quang Bước sóng ánh sáng của nguồn phát quang chủ yếu phụ thuộc vào vật liệu chế tạo phần tử phát, ví dụ như GaalAs phát ra bức xạ ở bước sóng 800 nm.

900 nm, InGaAsP phát ra bức xạ ở vùng 1100 nm đến 1600 nm.

Sử dụng bộ điều biến ngoài giúp giảm hiện tượng chirp, tăng tốc độ điều biến và tạo ra các định dạng tín hiệu quang đa dạng như NRZ, RZ, CS-RZ, DPSK, đồng thời đảm bảo rằng tín hiệu quang có độ rộng phổ hẹp tại bước sóng chính xác theo tiêu chuẩn.

 Mô hình điều chế ngoài

Sơ đồ bộ điều chế ngoài

 Yêu cầu với nguồn quang:

Độ chính xác của bước sóng phát là yếu tố quan trọng cho sự hoạt động hiệu quả của hệ thống WDM Bước sóng đầu ra thường bị dao động do nhiều yếu tố như nhiệt độ, dòng định thiên và độ già hoá linh kiện Để giảm thiểu nhiễu và giúp thiết bị thu dễ dàng tách đúng bước sóng, độ ổn định tần số ở phía phát cần phải rất cao.

Độ rộng đường phổ hẹp, được định nghĩa là độ rộng phổ của nguồn quang tính cho bước cắt 3 dB, là yếu tố quan trọng để tăng số kênh trên một dải tần nhất định Để giảm thiểu xuyên nhiễu giữa các kênh lân cận và đảm bảo chất lượng hệ thống, độ rộng đường phổ cần phải càng hẹp càng tốt Để đạt được điều này, nguồn phát laser nên sử dụng các loại như laser hồi tiếp phân bố, laser hai khoang cộng hưởng hoặc laser phản hồi phân bố, nhằm tối ưu hóa hiệu suất truyền dẫn.

Dòng ngưỡng thấp giúp giảm lãng phí công suất trong kích thích laser, đồng thời giảm công suất nền không mang tin, từ đó bảo vệ máy thu khỏi ảnh hưởng của nhiễu nền do công suất nền lớn gây ra.

Khả năng điều chỉnh bước sóng là yếu tố quan trọng để tối ưu hóa băng tần sợi quang, yêu cầu nguồn quang phát trên dải 100 nm Đặc biệt, trong hệ thống lựa chọn kênh động, khả năng điều chỉnh bước sóng càng trở nên cần thiết.

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 các sóng hài cao hơn, dẫn đến hiện tượng xuyên nhiễu giữa các kênh.

Nhiễu thấp là yếu tố quan trọng trong truyền thông số, bao gồm các loại nhiễu laser như nhiễu cạnh tranh mode và nhiễu pha Để đạt được mức BER thấp và đảm bảo chất lượng dịch vụ tốt, việc kiểm soát nhiễu thấp là cần thiết.

Bộ thu quang

Phần thu quang bao gồm các bộ tách sóng quang, kênh tuyến tính và kênh phục hồi, có chức năng tiếp nhận tín hiệu quang và tách tín hiệu từ phía phát, sau đó chuyển đổi thành tín hiệu điện theo yêu cầu Trong phần này, thường sử dụng photodiode PIN hoặc APD Yêu cầu quan trọng nhất đối với bộ thu quang là đảm bảo công suất quang nhỏ nhất (độ nhạy quang) có thể thu được ở một tốc độ truyền dẫn số nhất định, tương ứng với tỷ lệ lỗi bít (BER) cho phép.

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, được gọi là lớp bọc (cladding), có hình dạng hình trụ bao quanh lõi và có đường kính D = 2b Lớp bọc này thường được làm từ thủy tinh hoặc plastic, với chỉ số chiết suất n2 nhỏ hơn n1.

 Phân loại sợi quang o Phân loại theo chiết suất:

- Sợi quang chiết suất bậc SI (Step-Index)

- Sợi quang chiết suất biến đổi GI (Graded-Index) o Phân loại theo mode

- 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).

Thông số kĩ thuật của sợi G.655

Bộ tách / ghép bước sóng: ( OMUX/ODEMUX)

Bộ ghép/ tách kênh bước sóng và bộ kết nối chéo quang là những 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, có khả năng truyền tải đồng thời nhiều loại dịch vụ Bộ tách/ ghép kênh thực hiện việc ghép và tách tín hiệu ở các bước sóng khác nhau, đáp ứng nhu cầu công nghệ hiện nay.

 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

 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 khuếch đại quang: (OA - Optical Amplifier)

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 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 WDM đồng thời

 Đặc tính của 1 số bộ khuếch đại quang lý tưởng

Hệ số khuếch đại cao và mức công suất đầu ra lớn kết hợp với hiệu suất chuyển đổi tối ưu Đồng thời, độ rộng băng tần khuếch đại rộng rãi với hệ số khuếch đại không đổi đảm bảo hiệu suất hoạt động ổn định.

+ 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.

Ưu nhược điểm của hệ thống WDM

 Hệ thống WDM có dung lượng truyền dẫn lớn hơn nhiều so với hệ thống TDM.

Khác với TDM, WDM không cần tăng tốc độ dữ liệu khi lưu lượng truyền dẫn tăng, mà chỉ cần truyền vài tín hiệu, mỗi tín hiệu tương ứng với một bước sóng riêng biệt (kênh quang).

 WDM cho phép tăng dung lượng của mạng hiện có mà không cần phải lắp đặt thêm sợi quang b 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

Bộ khuếch đại quang EDFA

Các cấu trúc EDFA

Cấu trúc tổng quát của một bộ khuếch đại EDFA

- Cấu trúc của một bộ khuếch đại quang sợi pha trộn Erbium bao gồm:

Sợi quang pha ion đất hiếm Erbium EDF (Erbium-Doped Fiber): là nơi xảy ra quátrình khuếch đại (vùng tích cực) của EDFA.

Trong đó, vùng lõi trung tâm (có đường kính từ 3 -6 μm) của EDF được pha trộn ion Er3+ là nơi có cường độ sóng bơm và tín hiệu cao nhất.

Việc pha trộn các ion Er3+ trong vùng lõi của sợi quang giúp tăng cường sự chồng lắp giữa năng lượng bơm và tín hiệu, từ đó cải thiện khả năng khuếch đại Lớp bọc xung quanh vùng lõi có chiết suất thấp hơn, trong khi lớp phủ bảo vệ bên ngoài có chiết suất cao hơn, tạo ra bán kính tổng cộng của sợi quang là 250 μm Lớp phủ này đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn ánh sáng không mong muốn lan truyền trong sợi quang.

Nếu không kể đến chất pha erbium, cấu trúc EDF giống như sợi đơn mode chuẩn trong viễn thông.

Ưu khuyết điểm của EDFA

- Nguồn laser bơm bán dẫn có độ tin cậy cao, gọn và công suất cao.

- Cấu hình đơn giản: hạ giá thành của hệ thống.

- Cấu trúc nhỏ gọn: có thể lắp đặt nhiều EDFA trong cùng một trạm, dễ vận chuyển và thay thế.

- Công suất nguồn nuôi nhỏ: thuận lợi khi áp dụng cho các tuyến thông tin quang vượt biển.

- Không có nhiễu xuyên kênh khi khuếch đại các tín hiệu WDM như bộ khuếch đại quangbán dẫn.

- Hầu như không phụ thuộc vào phân cực của tín hiệu. b) Nhược điểm:

- Phổ độ lợi của EDFA không bằng phẳng.

- Băng tần hiên nay bị giới hạn trong băng C và băng L.

- Nhiễu được tích lũy qua nhiều chặng khuếch đại gây hạn chế cự ly truyền dẫn.

MÔ PHỎNG TUYẾN THÔNG TIN QUANG WDM BẰNG PHẦN MỀM OPTISYSTEM

Tổng quan về phần mềm Optisystem

Với sự gia tăng nhu cầu thông tin, các hệ thống thông tin quang ngày càng phức tạp hơn Để phân tích và thiết kế các hệ thống này, phần mềm mô phỏng OptiSystem trở thành công cụ thiết yếu OptiSystem không chỉ cho phép thiết kế và đo kiểm tra mà còn tối ưu hóa nhiều loại tuyến thông tin quang, nhờ vào khả năng mô hình hóa chính xác các hệ thống trong thực tế Hơn nữa, phần mềm này có thể dễ dàng mở rộng, cho phép người dùng thêm các phần tử tự định nghĩa vào trong thiết kế.

Phần mềm OptiSystem với giao diện thân thiện và khả năng hiển thị trực quan giúp giảm thiểu thời gian và chi phí thiết kế cho các hệ thống quang học, liên kết và thành phần Đây là công cụ thiết kế hiệu quả cho phép người dùng lập kế hoạch, kiểm tra và mô phỏng đa dạng các loại liên kết quang học trong các mạng quang như LAN, SAN, MAN và ultra-long-haul OptiSystem cung cấp giải pháp từ lớp truyền dẫn đến thiết kế và quy hoạch hệ thống thông tin quang, đồng thời tích hợp tốt với các sản phẩm Optiwave và công cụ thiết kế hàng đầu trong ngành điện tử, giúp đẩy nhanh tiến độ sản phẩm ra thị trường và rút ngắn thời gian hoàn vốn.

- Cung cấp cái nhìn toàn cầu vào hiệu năng hệ thống

- Đánh giá sự nhạy cảm tham số giúp đỡ việc thiết kế chi tiết kỹ thuật

- Trực quan trình bày các tùy chọn thiết kế và dự án khách hàng tiềm năng

- Cung cấp truy cập đơn giản để tập hợp rộng rãi các hệ thống đặc tính dữ liệu

- Cung cấp các tham số tự động quét và tối ưu hóa

- Tích hợp với họ các sản phẩm Optiwave

OptiSystem là công cụ thiết kế hệ thống quang học dễ sử dụng, được phát triển để đáp ứng nhu cầu của các nhà khoa học, kỹ sư viễn thông quang học, tích hợp hệ thống, sinh viên và nhiều người dùng khác Công cụ này hỗ trợ trong việc khai thác tiềm năng của thị trường lượng tử ánh sáng đang phát triển mạnh mẽ.

OptiSystem cho phép người dùng lập kế hoạch, kiểm tra, và mô phỏng:

- Thiết kế mạng WDM / TDM hoặc CATV

- Thiết kế mạng vòng SONET / SDH

- Thiết kế bộ phát, kênh, bộ khuếch đại, và bộ thu thiết kế bản đồ phân tán

- Đánh giá BER và penalty của hệ thông với các mô hình bộ thu khác nhau

- Tính toán BER và quĩ công suất tuyến của các hệ thống có sửng dụng khuếch đại quang.

Khi hệ thống quang học ngày càng trở nên phức tạp, các nhà khoa học và kỹ sư cần sử dụng phần mềm mô phỏng tiên tiến như OptiSystem để hỗ trợ thiết kế Phần mềm này không chỉ linh hoạt mà còn giúp tối ưu hóa quy trình thiết kế nguồn sáng, nâng cao hiệu quả và khả năng liên kết trong các hệ thống quang học.

Đặc điểm và chức năng

2.2.1 Cấu tạo thư viện (Component Library)

Thư viện OptiSystem cung cấp hàng trăm thành phần cho phép người dùng nhập các thông số đo từ thiết bị thực tế Nó tích hợp với các thử nghiệm và thiết bị đo lường từ nhiều nhà cung cấp khác nhau, cho phép người dùng kết hợp các thành phần mới dựa trên hệ thống con Người dùng cũng có thể định nghĩa thư viện hoặc sử dụng mô phỏng cùng với công cụ bên thứ ba như MATLAB hoặc SPICE.

- Thư viện các bộ thu quang

- Thư viện các bộ khuếch đại (quang, điện)

- Thư viện các bộ MUX, DEMUX

- Thư viên các bộ lọc (quang, điện)

- Thư viện các phần tử FSO

- Thư viện các phần tử truy nhập

- Thư viện các phần tử thụ động (quang, điện)

- Thư viện các phần tử xử lý tín hiệu (quang, điện)

- Thư viện các phần tử mạng quang

- Thư viện các thiết bị đo quang, đo điện

2.2.2 Tích hợp với các công cụ phần mềm Optiwave

Optisystem cho phép người dùng kết hợp với các phần mềm khác của Optiwave như OptiAmplifier, OptiBPM, OptiGrating, WDM_Phasar và OptiFiber, nhằm thiết kế ở mức phần tử một cách hiệu quả.

Miêu tả được tín hiệu pha trộn

OptiSystem hỗ trợ xử lý các định dạng tín hiệu hỗn hợp cho tín hiệu quang và điện trong Hợp phần Thư viện Phần mềm này áp dụng các thuật toán phù hợp để tính toán tín hiệu, đảm bảo mô phỏng chính xác và hiệu quả.

Để dự đoán hiệu suất hệ thống, OptiSystem thực hiện các thuật toán tính toán các thông số quan trọng như BER và Q-Factor Quá trình này sử dụng phân tích số hoặc bán phân tích kỹ thuật, với hệ thống bị giới hạn bởi biểu tượng nhiễu và tiếng ồn.

Các công cụ trực quan nâng cao

Các công cụ trực quan tiên tiến cung cấp khả năng tạo ra phổ OSA, xung tín hiệu, biểu đồ mắt, phân cực trạng thái, sơ đồ hợp thành và nhiều tính năng khác Bên cạnh đó, các công cụ nghiên cứu WDM cũng bao gồm danh sách tín hiệu nguồn, hình ảnh tiếng ồn và OSNR cho từng kênh.

Theo dõi, giám sát dữ liệu

Sau khi mô phỏng kết thúc, bạn có thể chọn các cổng thành phần để lưu dữ liệu và gắn màn hình Điều này cho phép xử lý dữ liệu mà không cần tính toán lại, đồng thời bạn có thể đính kèm nhiều hiện hình tới màn hình tại cùng một cổng.

2.2.3 Các công cụ hiển thị

Optisystem có đầy đủ các thiết bị đo quang, đo điện Cho phép hiển thị tham số, dạng, chất lượng tín hiệu tại mọi điểm trên hệ thống.

- Phân tích phổ (Spectrum Analyzer)

- Thiết bị đo công suất (Optical Power Meter)

- Thiết bị đo miền thời gian quang (Optical Time Domain Visualizer)

- Thiết bị phân tích WDM (WDM Analyzer)

- Thiết bị phân tích phân cực (Polarization Analyzer)

- Thiết bị đo phân cực (Polarization Meter)

- Thiết bị phân tích phổ RF (RF Spectrum Analyzer)

- Thiết bị phân tích biểu đồ hình mắt (Eye Diagram Analyzer)

- Thiết bị phân tích lỗi bit (BER Analyzer)

- Thiết bị đo công suất (Electrical Power Meter)

- Thiết bị phân tích sóng mang điện (Electrical Carrier Analyzer)

Mô hình mô phỏng

1.Bài toán : Xây dựng phương án thiết kế hệ thống thông tin quang WDM có sử dụng khuếch đại quang EDFA với các yêu cầu thiết kế như sau:

- Cự ly truyền dẫn: 400 km

- Số lượng kênh bước sóng: 4 kênh

Một số gợi ý khi thiết kế:

- Loại sợi: Sợi quang dịch tán sắc không (G.655)

- Nguồn phát: - Loại nguồn: Laser

- Phương thức điều chế: điều chế ngoài

- Bộ thu: Sử dụng PIN kết hợp với bộ lọc thông thấp Bessel

2.Yêu cầu: a) Sử dụng phần mềm Optisystem xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống thông tin quang WDM theo phương án đã thiết kế.

Lưu ý: các tham số toàn cục (global parameters để mô phỏng) được thiết lập như sau

Trong mô hình mô phỏng, số mẫu trong 1 bit là 64 Các thiết bị đo được lắp đặt tại những vị trí hợp lý trên tuyến để đánh giá chất lượng và dạng tín hiệu tại các điểm quan trọng Những thiết bị đo cơ bản này đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập dữ liệu cần thiết cho phân tích.

- Thiết bị đo công suất quang

- Thiết bị phân tích phổ quang

Thiết bị đo BER được sử dụng để chạy mô phỏng và hiển thị kết quả thông qua các thiết bị đo đặt trên tuyến Để đạt được chỉ số BER = 10^-12, cần thay đổi các tham số của các phần tử trên tuyến một cách hợp lý.

3.Báo cáo kết quả thực hành

- Các tham số mô phỏng chi tiết

+ Kết quả mô phỏng theo phương án thiết kế ban đầu hệ thống ban đầu

+ Sự thay đổi của các tham số thiết kế để đạt được BER = 10^-12

- Nhận xét, phân tích kết quả mô phỏng

- Chọn cửa sổ truyền 1550nm EDFA.

- Mỗi kênh quang bao gồm nguồn phát quang lazer CW lazer (nhằm giảm ảnh hưởng của tán sắc sợi), bộ phát xung NRZ Pulse Generator, bộ phát bit điện

Pseudo-Random Bit Sequence Generator, bộ điều chế Mach-Zehnder Modulator

- Tuyến phát quang gồm 4 kênh quang được tích hợp thông quang bộ ghép kênh quang MUX.

- Thiết lập tham số toàn cục:

Số mẫu trong một bít: 64

Số mẫu =Chiều dài chuỗi×Số mẫu trong một trong một bit8×6492

Toàn tuyến phát 4 kênh quang:

Sợi quang sử dụng G.655 có các tham số: tại cửa sổ truyền 1550nm thì:

• Độ tán sắc: 6 ps/nm/km

• Độ dốc tán sắc (