Nội dung

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Fundamental of Optical Fiber Communications Giảng viên: Bộ ộ môn: Email: Th.S Đỗ Văn Việt Em - Th.S Phạm Quốc Hợp Thông g Tin Q Quang g – Khoa Viễn thông g2 emdvv@ptit.edu.vn, pqhop@ptithcm.edu.vn KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG CHƯƠNG 5 HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Trang 2 NỘI DUNG CHƯƠNG 5 • Hệ thống TTQ số • Hệ thống TTQ tương tự • Các kỹ thuật truyền dẫn đa kênh www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Trang 3 Hệ Thống TTQ Số • Tuyến điểm nối điểm ƒ Tuyến điểm nối điểm là loại kiến trúc đơn giản nhất của hệ thống hố thông hô tin i quang ƒ Chuyển tải thông tin dạng luồng số bit từ một nơi này đến một nơi khác một cách chính xác nhất có thể được ƒ Chiều dài tuyến có thể thay đổi từ nhỏ hơn 1 km (cự ly ngắn) đến hàng ngàn km (cự ly dài) tùy thuộc vào ứng dụng ƒ Cần thiết phải bù đắp các suy hao trong sợi quang www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Trang 4 Hệ Thống TTQ Số • Tuyến điểm nối điểm (tt) ƒ Bù suy hao định kỳ bằng cách: (a) sử dụng các trạm tái tạo và à (b) sử ử dụng d kh ế h đại khuếch đ i quang. Bộ phát Tx Trạm tái tạo Rx Trạm tái tạo Tx Rx Tx Bộ thu Rx (a) Bộ phát Bộ khuếch đại Bộ khuếch đại Tx Bộ thu Rx (b) www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Trang 5 Hệ Thống TTQ Số • Yêu cầu của hệ thống là tốc độ bit BT và khoảng cách truyền dẫn L. Tiêu chuẩn chất lượng được xác đị h thông định hô qua tỉỉ lệ bi bit lỗi BER, BER thường h ờ giá iá trịị tiêu iê biểu là BER < 10-9 • Một số ố vấn ấ đề trong t thiết kế hệ thống thố TTQ ƒ ƒ ƒ ƒ Ảnh hưởng của suy hao đến hệ thống TTQ Ảnh hưởng của tán sắc đến hệ thống TTQ Quỹ công suất quang Quỹ thời gian lên www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Trang 6 Hệ Thống TTQ Số ƒ Ảnh hưởng của suy hao đến hệ thống TTQ • khoảng cách truyền dẫn lớn nhất được giới hạn bởi L= ⎛P ⎞ 10 log10 ⎜⎜ t ⎟⎟ af ⎝ Pr ⎠ Trong đó: ó » Pt (mW) là công suất phát trung bình của Tx » Pr (mW) là độ nhạy máy thu hoạt động ở tốc độ bit BT » a f (dB/Km) là suy hao trung bình của sợi quang bao gồm cả suy hao các mối hàn và các các connector • Nhiều vần đề cần phải được đề cập khi thiết kế một hệ thống thô ti thông tin quang thự thực tế tế: sự ự lự lựa chọn h bướ bước sóng, ó lự lựa chọn h máy á phát, máy thu thích hợp và sợi quang www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Trang 7 Hệ Thống TTQ Số ƒ Ảnh hưởng của tán sắc đến hệ thống TTQ • Tán sắc sợi quang làm giới hạn đại lượng tích BTL • Đối với sợi đa mode SI: BTL = C/(2n1Δ) • Đối với sợi đa mode GI: BTL = 2C/(n1Δ2) • Đối với sợi đơn mode: – Ở vùng 1310nm: có tán sắc nhỏ nhất, độ lớn tán sắc chủ yếu phụ thuộc vào độ rộng phổ ổ nguồn quang. Tích BTL bị giới hạn như sau: BT L ≤ (4 M σ λ ) −1 » khi |M|σ |M| λ = 2ps/km, 2 /k tá tán sắc ắ giới iới hạn h BTL ≤ 125 (Gb/s).km. (Gb/ ) k Nói chung, các hệ thống như vậy là bị giới hạn bởi suy hao khi tốc độ bit lên đến 1Gb/s, nhưng bị giới hạn bởi tán sắc đối với ộ bit cao hơn tốc độ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Trang 8 Hệ Thống TTQ Số ƒ Ảnh hưởng của tán sắc đến hệ thống TTQ (tt) – Ở vùng 1550nm: » có suy hao nhỏ nhất. » Tán sắc là vấn đề lớn. Cần sử dụng các laser bán dẫn đơn mode để khắc phục vấn đề này. » Bịị g giới hạn ạ bởi tán sắc khi BT > 5Gb/s. / Ví dụ: ụ với M = 16 ps/(nm.km) và σλ = 0,1 nm, ta có BTL ≤ 150 (Gb/s).km. » Một giải pháp cho vấn đề tán sắc là sử dụng sợi quang dịch chuyển tán sắc, sợi có cả suy hao và tán sắc nhỏ nhất ở cửa sổ ổ 1550nm 1550 ( ó thể hoạt (có h t động độ ở tốc tố độ 20 Gb/s Gb/ với ới khoảng kh ả khuếch đại khoảng 80 km) www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Trang 9 Hệ Thống TTQ Số Khoảng cách (km) ƒ Minh họa Suy hao (các đường liền nét) và tán sắc (các đường không liên tục) giới hạn cự ly truyền dẫn L www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Trang 10