Đang tải... (xem toàn văn)
Đề tài : NGHIÊN CỨU DẠNG ĐIỀU CHẾ RZ VÀ NRZ CHO HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 40Gbs TRÊN PHẦN MỀM MÔ PHỎNG OPTIWAVE Nội dung nghiên cứu Tìm hiểu kỹ thuật điều chế tín hiệu quang. Nghiên cứu định dạng điều chế NRZ và RZ và các sơ đồ cấu trúc máy phát, máy thu tương ứng. Nghiên cứu phần mềm mô phỏng Optiwave. Nghiên cứu các dạng điều chế RZ và NRZ cho hệ thống quang 40 Gbs trên phần mền mô phỏng. Thiết kế và xác định các thông số của hệ thống thông tin quang như tốc độ bít, dung lượng kênh và các thông số sợi quang, bộ khuếch đại… Đưa ra các kết quả đánh giá và kết luận.
Đồ án tốt nghiệp MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Đi cùng với sự phát triểu của nhân loại thông tin liên lạc trở nên hết sức quan trọng nó không thể thiếu được trong đời sống của con người đó là một nhu cầu cấp thiết trong đời sống và phát triển của xã hội. Để đáp ứng được nhu cầu của con người ngày càng cao. Thông tin quang ra đời và phát triển với nhịp độ rất nhanh trở thành hệ thống có những tính năng ưu việt vượt bặc hơn hẳn những hệ thông tin hữu tuyến trước nó. Các hệ thống thông tin quang ra đời và dần đáp ứng được nhu cầu của con người và để tìm ra những giải pháp tối ưu cho mạng lưỡi viễn thông toàn cầu và thiết kế được một mô hình hệ thống tối ưu nhất, em đã lựa chọn đề tài này để so sánh tìm hiểu xem hai hệ thống sử dụng 2 dạng điều chế NZ và NRZ với hệ thống thông tin quang 40Gb/s và 80 Gb/s dạng nào cho hệ thống tối ưu hơn, vì vậy, em đã chọn đề tài này và đi vào tìm hiểu. Mục đích nghiên cứu - Tìm hiểu các dạng điều chế NRZ và RZ trong hệ thống quang. - Tìm hiểu hệ thống quang WDM tốc độ cao sử dụng dạng điều chế NRZ và NR. 2. Nội dung nghiên cứu - Tìm hiểu kỹ thuật điều chế tín hiệu quang. - Nghiên cứu định dạng điều chế NRZ và RZ và các sơ đồ cấu trúc máy phát, máy thu tương ứng. - Nghiên cứu phần mềm mô phỏng Optiwave. - Nghiên cứu các dạng điều chế RZ và NRZ cho hệ thống quang 40 Gb/s trên phần mền mô phỏng. - Thiết kế và xác định các thông số của hệ thống thông tin quang như tốc độ bít, dung lượng kênh và các thông số sợi quang, bộ khuếch đại… - Đưa ra các kết quả đánh giá và kết luận. 3. Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phầm mềm mô phỏng OPTIWAVE với các linh kiện và cái máy đo giá trị công suất và hiệu năng BER được lấy ta từ thư viện, so sánhvà suy luận logic để xây dựng các mô hình tính toán, trên cơ sở đó hình thành các sơ đồ thiết kế hệ thống thông tin quang theo yêu cầu của bài toán đặt ra và đưa ra kết quả so sánh giữa hai hệ thống sử dụng hai định dạng điều chế NRZ và RZ. 4. Kết cấu của đề tài, Đề tài tốt nghiệp được chia làm 4 chương như sau: Chương I. Tổng quan công nghệ WDM tốc độ cao Chương II. Định dạng điều chế quang RZ và NRZ SVTH: Nguyễn Thạc Hùng, lớp D08-VT5 Đồ án tốt nghiệp Chương III. Thiết kế hệ thống thông tin quang sử dụng công nghệ WDM tốc độ 40Gb/s Chương IV. Thực hiện mô phỏng và rút ra kết luận 5. Lời cảm ơn Xin cảm ơn những mãi trường mà em đã đi qua trong suốt thời niên thiếu, em xin ghi nhớ mãi công ơn của các thầy cô đã dìu dắt em từ buổi học vỡ lòng cho đến nay. Em xin chân thành cảm ơn cô giáo LÊ THANH THỦY - Bộ môn Tín hiệu và Hệ thống – Khoa viễn thông 1 – Học viện công nghệ bưu chính viễn thông đã tận tâm, nhiệt tình hướng dẫn dạy bảo và giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đồ án. Em cũng xin chân thành cảm ơn các ban ngành, các thầy cô giáo bộ môn trong khoa viễn thông 1, cùng ban lãnh đạo học viện công nghệ bưu chính viễn thông đã giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập ở viện. Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn đến bố mẹ cùng anh chị em trong gia đình đã tạo điều kiện cho em được thực hiện ước mơ của mình, chăm lo và dạy bảo em trong quá trình học tập xa nhà, để em có một bước nhảy lớn trong cuộc đời làm một người công dân có ích cho xã hội. Cuối cùng em xin gửi tới các thầy cô giáo, các anh chị cùng toàn thể các bạn sinh viên trong khoa viễn thông 1 lời chúc tốt đẹp nhất, sức khoẻ, thịnh vượng và phát triển, chúc các thầy cô đạt được nhiều thành công hơn nữa trong công cuộc trồng người. CHƯƠNG I TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ WDM TỐC ĐỘ CAO SVTH: Nguyễn Thạc Hùng, lớp D08-VT5 Đồ án tốt nghiệp 1.1. Giới thiệu Kỹ thuật mạng ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM (Wavelangth Division Mutiplexing) được coi là một cách mạng về băng thông trong mạng xương sống Internet. Nhu cầu sử dụng băng thông gia tăng ngày một nhanh chóng với nhiều ứng dụng mới phong phú, ví dụ như thương mạng điện tử, video theo yêu cầu và sự ra đời của mạng quang WDM đã đưa ra hứa hẹn hết sức ý nghĩa cho nhu cầu bức thiết trên.Khi sợi quang được đưa vào sử dụng để truyền thông tin thì thách thức đặt ra cho chúng ta là như cầu sử dụng thông tin này càng mạnh mẽ của con người. khi ngày càng có nhiều người sử dụng các mạng dữ liệu và mỗi lần sử dụng đó nó đã chiếm một lượng băng thông đáng kể trong các ứng dụng thông tin của họ vi dụ như lướt web, các ứng dụng Java, hội nghị truyền hình,…Từ đó nhận thấy như cầu thông tin băng rộng hết sức bức thiết, và nhu cầu này còn vượt và hơn nữa trong tương lai. Để thích ứng với sự phát triển không ngừng và thoả mãn yêu cầu về tính linh hoạt về thay đổi mạng, các công nghệ truyện dẫn khác nhau đã được nghiên cứu, triển khai thử nghiệm và đưa vào ứng dụng như kĩ thuật TDM, WDM. Trong đó công nghệ ghép kênh phân chia theo bước sóng được sử dụng một cách rộng rãi. Điều này là do công nghệ TDM có chi phí kĩ thuật và thiết bị lắm đặt hệ thống tương đối cao, đặc biết trong TDM gây lãng phí một số kênh thông tin khi mỗi khe thơi gian đươc dữ trữ ngay cả khi không có dữ liệu để gửi và phía thu khó khăn khi phân biệt các khe thời gian thuộc về kênh nào để giải ghép kênh tín hiệu. WDM là tiến bộ rất lớn trong công nghệ truyền thông sợi quang, nó cho phép tăng dung lượng kênh mà không cần tăng tốc độ bit đường truyền cũng như không cần dùng thêm sợi dẫn quang. Với WDM, mỗi kênh với một bước song khác nhau và bước sóng ánh sáng này không anh hưởng lẫn nhau bởi vì chu kỳ dao đông của các kênh khác nhau là hoàn toàn đập lập với nhau. Khác với hệ thông TDM, mỗi phần tử kênh WDM có thể hoạt động ở tốc độ bit bất kì và mỗi kênh cũng có thể mang đầy dung lượng của mỗi bước sóng, chương trình này sẽ bày rõ nguyên lý hoạt động của hệ thống WDM và các thành phần của nó. 1.1. Nguyên lý ghép kênh theo bước sóng quang WDM 1.1.1. Sơ đồ khối tổng quát a) Định nghĩa Ghép kênh theo bước sóng WDM (Wavelength Devision Multiplexing) là công nghệ“trong một sợi quang đồng thời truyền dẫn nhiều bước sóng tín hiệu quang”. Ở đầu phát, nhiều tín hiệu quang có bước sóng khác nhau được tổ hợp lại (ghép kênh) để truyền đi trên một sợi quang, ở đầu thu, tín hiệu tổ hợp đó được phân giải ra (tách kênh), khôi phục lại tín hiệu gốc rồi đưa vào các đầu cuối khác nhau. b) Sơ đồ khối chức năng Như minh hoạ trên hình 2.1, để đảm bảo việc truyền nhận nhiều bước sóng trên một sợi quang, hệ thống WDM phải thực hiện các chức năng sau: SVTH: Nguyễn Thạc Hùng, lớp D08-VT5 Đồ án tốt nghiệp 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 (Tunable Laser), Laser đa bước sóng (Multiwavelength Laser) Yêu cầu đối với nguồn phát laser là phải có độ rộng phổ hẹp, bước sóng phát ra ổn định, mức công suất phát đỉnh, bước sóng trung tâm, độ rộng phổ, độ rộng chirp phải nằm trong giới hạn cho phép. Ghép/tách tín hiệu: Ghép tín hiệu WDM là sự kết hợp một số nguồn sáng khác nhau thành một luồng tín hiệu ánh sáng tổng hợp để truyền dẫn qua sợi quang. Tách tín hiệu WDM là sự phân chia luồng ánh sáng tổng hợp đó thành các tín hiệu ánh sáng riêng rẽ tại mỗi cổng đầu ra bộ tách. Hiện tại đã có các bộ tách/ghép tín hiệu WDM như: bộ lọc màng mỏng điện môi, cách tử Bragg sợi, cách tử nhiễu xạ, linh kiện quang tổ hợp AWG, bộ lọc Fabry-Perot Khi xét đến các bộ tách/ghép WDM, ta phải xét các tham số như: khoảng cách giữa các kênh, độ rộng băng tần của các kênh bước sóng, bước sóng trung tâm của kênh, mức xuyên âm giữa các kênh, tính đồng đều của kênh, suy hao xen, suy hao phản xạ Bragg, xuyên âm đầu gần đầu xa Truyền dẫn tín hiệu: Quá trình truyền dẫn tín hiệu trong sợi quang chịu sự ảnh hưởng của nhiều yếu tố: suy hao sợi quang, tán sắc, các hiệu ứng phi tuyến, vấn đề liên quan đến khuếch đại tín hiệu Mỗi vấn đề kể trên đều phụ thuộc rất nhiều vào yếu tố sợi quang (loại sợi quang, chất lượng sợi ). 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 cũng đã được sử dụng trên thực tế, có ba chế độ khuếch đại: khuếch đại công suất, khuếch đại đường và tiền khuếch đại. Khi dùng bộ khuếch đại EDFA cho hệ thống WDM phải đảm bảo các yêu cầu sau: - 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. SVTH: Nguyễn Thạc Hùng, lớp D08-VT5 Đồ án tốt nghiệp - Có khả năng phát hiện sự chênh lệch mức công suất đầu vào để điều chỉnh lại các hệ số khuếch đại nhằm đảm bảo đặc tuyến khuếch đại là bằng phẳng đối với tất cả các kênh. Thu tín hiệu: Thu tín hiệu trong các hệ thống WDM cũng sử dụng các bộ tách sóng quang như trong hệ thống thông tin quang thông thường: PIN, APD. c) Phân loại hệ thống Với cùng một nguyên lý hoạt động có hai loại truyền dẫn trong WDM, đó là: truyền dẫn đơn hướng và truyền dẫn song hướng. Hệ thống WDM đơn hướng: Có nghĩa là tất cả các kênh cùng trên một sợi quang truyền dẫn theo cùng một chiều (Hình 2.2(a)). Hệ thống WDM song hướng: Có nghĩa là các kênh cùng trên một sợi quang truyền theo hai hướng khác nhau, dùng các bước sóng tách rời để thông tin hai chiều (Hình 2.2(b)). So với hệ thống WDM một chiều thì hệ thông WDM hai chiều giảm được số lượng bộ khuếch đại và đường dây, tuy nhiên hệ thống WDM hai chiều thường bị can nhiễu nhiều kênh, ánh hưởng phản xạ quang, vẫn để cách ly giữa các kênh hai chiều, trị số và loại hình xuyên âm, đồng thời phải sử dụng bộ khuếch đại quang hai chiều. Cả hai hệ thống đều có những ưu nhược điểm riêng, giả sử rằng công nghệ hiện tại chỉ cho phép truyền N bước sóng trên một sợi quang, so sánh hai hệ thống ta thấy: Xét về dung lượng, hệ thống đơn hướng có khả năng cung cấp dung lượng cao gấp đôi so với hệ thống song hướng. Ngược lại, số sợi quang cần dùng gấp đôi so với hệ thống song hướng. SVTH: Nguyễn Thạc Hùng, lớp D08-VT5 Đồ án tốt nghiệp Khi sự cố đứt cáp xảy ra, hệ thống song hướng không cần đến cơ chế chuyển mạch bảo vệ tự động APS (Automatic Protection-Switching) vì cả hai đầu của liên kết đều có khả năng nhận biết sự cố một cách tức thời. Ðứng về khía cạnh thiết kế mạng, hệ thống song hướng khó thiết kế hơn vì còn phải xét thêm các yếu tố như: vấn đề xuyên nhiễu do có nhiều bước sóng hơn trên một sợi quang, đảm bảo định tuyến và phân bố bước sóng sao cho hai chiều trên sợi quang không dùng chung một bước sóng. Các bộ khuếch đại trong hệ thống song hướng thường có cấu trúc phức tạp hơn trong hệ thống đơn hướng. Tuy nhiên, do số bước sóng khuếch đại trong hệ thống song hướng giảm ½ theo mỗi chiều nên ở hệ thống song hướng, các bộ khuyếch đại sẽ cho công suất quang ngõ ra lớn hơn so với ở hệ thống đơn hướng. 1.1.2. Ưu điểm của hệ thống WDM Thực tế nghiên cứu và triển khai WDM đã rút ra được những ưu nhược điểm của công nghệ WDM như sau: a) Ưu điểm của công nghệ WDM: - Tăng băng thông truyền trên sợi quang số lần tương ứng số bước sóng được ghép vào để truyền trên một sợi quang. - Tính trong suốt: Do công nghệ WDM thuộc kiến trúc lớp mạng vật lý nên nó có thể hỗ trợ các định dạng số liệu và thoại như: ATM, Gigabit Ethernet, ESCON, chuyển mạch kênh, IP - Khả năng mở rộng: Những tiến bộ trong công nghệ WDM hứa hẹn tăng băng thông truyền trên sợi quang lên đến hàng Tbps, đáp ứng nhu cầu mở rộng mạng ở nhiều cấp độ khác nhau. - Hiện tại, chỉ có duy nhất công nghệ WDM là cho phép xây dựng mô hình mạng truyền tải quang OTN (Optical Transport Network) giúp truyền tải trong suốt nhiều loại hình dịch vụ, quản lý mạng hiệu quả, định tuyến linh động b) Nhược điểm của công nghệ WDM: - Vẫn chưa khai thác hết băng tần hoạt động có thể của sợi quang (chỉ mới tận dụng được băng C và băng L). - Quá trình khai thác, bảo dưỡng phức tạp hơn gấp nhiều lần. - Nếu hệ thống sợi quang đang sử dụng là sợi DSF theo chuẩn G.653 thì rất khó triển khai WDM vì xuất hiện hiện tượng trộn bốn bước sóng khá gay gắt. 1.2. Thành phần trong hệ thống WDM Các linh kiện được sử dụng trong các mạng quang hiện đại bao gồm các bộ ghép/tách (couplers), bộ phát tín hiệu quang, bộ thu tín hiệu quang, bù tán sắc, khuếch đại quang. Mục này sẽ tập trung xem xét nguyên lý hoạt động của các linh kiện nằm trong các thành phần hệ thống như trình bày ở dưới. Ðối với mỗi linh kiện trước tiên sẽ đưa ra mô hình mô tả đơn giản sau đó là các mô hình toán học chi tiết. 1.2.1. Bộ ghép/tách tín hiệu (Coupler) a) Định nghĩa SVTH: Nguyễn Thạc Hùng, lớp D08-VT5 Đồ án tốt nghiệp Bộ ghép/tách tín hiệu (Coupler) là thiết bị quang dùng để kết hợp các tín hiệu truyền đến từ các sợi quang khác nhau, nếu coupler chỉ cho phép ánh sáng truyền qua nó theo một chiều, ta gọi là coupler có hướng (directional coupler). Nếu nó cho phép ánh sáng đi theo 2 chiều, ta gọi là coupler song hướng (bidirectional coupler). Coupler thông dụng nhất là coupler FBT (Fused Binconical Taper), Coupler này được chế tạo bằng cách đặt 2 sợi quang cạnh nhau, sau đó vừa nung chảy để chúng kết hợp với nhau vừa kéo dãn ra để tạo thành một vùng ghép (coupling region). Một coupler 2 x 2 đặc trưng bởi tỉ số ghép α (0 <α < 1), α là tỉ lệ công suất ánh sáng ngõ vào 1 đến ngõ ra 1 so với tổng công suất ánh sáng vào ngõ vào 1. Phần tỉ lệ 1-α công suất ánh sáng còn lại của ngõ vào 1 sẽ được truyền đến ngõ ra 2. Hình 1.9 là một coupler FBT 2 x 2 có hướng. Coupler có thể là chọn lựa bước sóng (wavelength selective) hay không phụ thuộc vào bước sóng, tương ứng với α phụ thuộc hay không phụ thuộc vào bước sóng. Trường hợp α=1/2, coupler được dùng để chia công suất tín hiệu ngõ vào thành hai phần bằng nhau ở hai ngõ ra, Coupler trong trường hợp này được gọi là coupler 3 dB, Coupler hình sao NxN có thể được tạo bằng cách kết nối các coupler 3dB. b) Nguyên lý hoạt động Khi hai sợi quang được đặt cạnh nhau, ánh sáng sẽ được ghép từ sợi này sang sợi kia vàngược lại. Ðó là do quá trình truyền mốt ánh sáng trên sợi quang qua vùng ghép sẽ khác so vớitruyền trên sợi quang đơn. Khi đó, toàn bộ ánh sáng thuộc một sợi quang sẽ được ghép hoàn toànsang sợi quang ghép với nó, phần ánh sáng này lại tiếp tục được ghép ngược trở lại sang sợi quangban đầu theo một chu kì tuần hoàn khép kín. Kết quả ta có cường độ trường điện từ ở đầu ra củabộ ghép Eo1, Eo2 được tính theo cường độ trường điện từ đầu vào Ei1, Ei2 theo công thức [1]: (1.1) )( )( cos(kl) isin(kl) isin(kl) )cos( )( )( 2 1 02 01 = − fE fE kl e fE fE i i li β Trong đó: β là hệ số pha của sự truyền ánh sáng trong sợi quang. SVTH: Nguyễn Thạc Hùng, lớp D08-VT5 Đồ án tốt nghiệp κ là Hệ số ghép. κ phụ thuộc vào chiều rộng của sợi quang, chiết suất của lõi sợi và đến khoảng cách gần nhau của hai sợi quang khi thực hiện nung chảy. Nếu chỉ cho ánh sáng vào ngõ 1 (cho Ei2=0), khi đó công thức (1.1) được viết lại là: (1.2) )()cos()( )()cos()( 1 )2/( 02 101 fEkleefE fEklefE i ili i li πβ β − − = = Ta nhận xét rằng ở 2 đầu ngõ ra có sự lệch phaπ/2. Cũng trong điều kiện này, ta tính được hàm truyền đạt công suất: (1.3) )(sin )(cos )( )( 2 2 12 11 = kl kl fT fT Ở đây hàm truyền đạt công suất T ij được định nghĩa: (1.4) 2 2 ii Eoj ij E E T = Từ công thức (1.3) để có coupler 3 dB độ dài coupler phải được chọn sau cho κl = (2k +1)π/ 4 với k là số không âm. c) Các thông số cơ bản Bộ coupler WDM được đặc trưng bởi các thông số sau [2]: • Suy hao vượt mức Pex (Excess Loss): được định nghĩa: Hình 1.4: Các thông số đặc trưng của Coupler (1.5) /log10)( −= ∑ i j jex PPdBP Ở đây: P j : công suất tại ngõ ra j, P i : công suất tại ngõ vào Theo hình 1.5, P ex được tính: [ ] (1.6) /)(log10)( 132 PPPdBP ex +−= SVTH: Nguyễn Thạc Hùng, lớp D08-VT5 Đồ án tốt nghiệp • Suy hao xen IL (Insertion Loss): là tỉ số của công suất tín hiệu ngõ ra so với ngõ vào tại một bước sóng cụ thể. Suy hao xen là suy hao mà coupler thêm vào ngõ vào và ngõ ra. [ ] (1.7) /log10)( 1212 PPdBIL −= • Tỉ số ghép CR (Coupling Ratio): được định nghĩa (1.8a) log10)( 32 2 + −= PP P dBCR CR có thể được biểu diễn theo %: (1.8b) 100 (%) 32 2 x PP P CR + = Dễ thấy IL = CR + P ex (1.9) • Tính đồng nhất U (Uniformity): Đặc trưng cho coupler dùng trong trường hợp chia đôi công suất (50:50). Hệ số này để chỉ độ đồng nhất giữa 2 nhánh của coupler (bằng 0 trong trường hợp coupler lí tưởng). U(dB) = IL max - IL min = 10log[P 3 /P 2 ] (1.10) • Suy hao do phân cực PDL (Polarization-dependent Loss): Là dao động lớn nhất của suy hao xen do sự thay đổi phân cực ánh sáng đầu vào. Thường chỉ số này không vượt quá 0.15dB. • Tính định hướng D (Directivity): Là phần công suất tín hiệu ngõ vào xuất hiện tại ngõ ra không mong muốn. D(dB) = -10log[P 4 /P 1 ] (1.11) • Xuyên kênh đầu gần (near-end crosstalk): Dùng để đánh giá tính định hướng NEC(dB) = -10log[P 3 (λ 1 )/P 1 (λ 1 )] (1.12) • Suy hao phản hồi RL (Return Loss): Được định nghĩa RL(dB) = -10log[P 1out /P 1in ] (1.13) • Ðộ cách ly (Isolator): Dùng đánh giá phần ánh sáng trên một đường bị ngăn không đạt đến một đường khác. Ví dụ λ1 là bước sóng truyền từ cổng 1 đến cổng 2, truyền đến cổng 4 là không mong muốn. Tương tự λ2 truyền từ cổng 1 đến cổng 4, truyền đến cổng 2 là không mong muốn. Khi đó độ cách ly được định nghĩa như sau: I 41 (dB) = -10log[P 4 (λ 1 )/P 1 (λ 1 )] (1.14) I 21 (dB) = -10log[P 2 (λ 2 )/P 1 (λ 2 )] (1.15) d) Ứng dụng SVTH: Nguyễn Thạc Hùng, lớp D08-VT5 Đồ án tốt nghiệp Coupler là linh kiện quang linh hoạt và có thể cho nhiều ứng dụng khác nhau:Bộ coupler với tỉ số ghép α ≈ 1 được dùng để trích một phần nhỏ tín hiệu quang, phục vụ cho mục đích giám sát. • Coupler còn là bộ phận cơ bản để tạo nên các thành phần quang khác, chẳng hạn như: các bộ chuyển mạch tĩnh, các bộ điều chế, bộ giao thoa Mach-Zehnder MZI MZI có thể được chế tạo hoạt động như bộ lọc, MUX/DEMUX, chuyển mạch và bộ chuyển đổi bước sóng. • Thực hiện ghép/tách bước sóng trên sợi quang. Nhờ điều chỉnh chiều dài ghép thích hợp khi chế tạo, coupler 2 x 2 ghép 50:50 phân bố công suất ánh sáng từ một đầu vào ra làm 2 phần bằng nhau ở 2 ngõ ra. Coupler này còn được gọi là coupler 3 dB, ứng dụng phổ biến nhất.Từ coupler 3 dB, có thể tạo nên bộ coupler n x n ghép n tín hiệu khác nhau vào một sợi quang. 1.2.2. Bộ phát tín hiệu quang Vai trò và việc thực hiện của các bộ phát quang càng trở nên quan trọng với việc gia tăng tốc độ dữ liệu kênh trong hệ thống. Trong khi các bộ phát quang trong các kênh tốc độ thấp là ít phức tạp và dễ dàng thực hiện bằng phương pháp điều chế laser trực tiếp, việc thực hiện trở nên phức tạp hơn khi tăng tốc độ dữ liệu, vì vậy yêu cầu các thành phần quang và điện của hệ thống phải được nâng lên. Các bộ phát quang truyền thống như hình 1.5, Cần cấp thiết điều chế biên độ/cường độ của ánh sáng laser tốt hơn được biết như OOK, bởi vì các mức tín hiệu khác nhau cho các dấu và khoảng cách là được mô tả bởi sự hiện diện của công xuất quang. Hình 1.5: Thiết lập bộ phát quang điều chế ngoài Điều chế biên độ có thể thực hiện trực tiếp hoặc điều chế ngoài (giám tiếp) của diode laser, cho việc thực hiện các hệ thống truyền dẫn với tốc độ dữ liệu kênh lớn hơn 10Gb/s, điều chế ngoài thể hiện một giải pháp tốt hơn bởi vì nó làm cho tác động của chirp nội laser lên tín hiệu quang suy giảm rất hiệu quả, nhưng tăng tính phức tạp của bộ phát quang, nó là được thực hiện bởi sự điều chế ánh sáng laser trong một bộ điều chế ngoài, điều này có thể là một bộ điều chế Mach-Zehnder (MZM) hoặc bộ điều chế hấp thụ điện (EAM) và được điều khiển bởi tín hiệu điện tương ứng với tốc độ dữ liệu kênh. Trong phân này em sử dụng bộ điều chế Mach-Zehnder: SVTH: Nguyễn Thạc Hùng, lớp D08-VT5 [...]... thêm các tầng điều chế cho việc cải thiện dung sai phi tuyến của các định dạng điều chế ASK 2.2 Định dạng điều chế quang - NRZ Một sự phân loại cơ bản của các định dạng điều chế ASK khác nhau có thể thực hiện theo hình dạng của các xung quang Tất cả các định dạng điều chế có thể được phân chia thành ba nhóm: NRZ, RZ và các định dạng điều chế Novel Trong phần này, các định dạng điều chế NRZ (non-return-to-zero)... duobinary: a) Phổ quang; b) Hình dạng tín hiệu và chirp SVTH: Nguyễn Thạc Hùng, lớp D08-VT5 Đồ án tốt nghiệp 2.3 Định dạng điều chế quang - RZ Tạo ra tín hiệu của các định dạng điều chế trên cơ sở RZ là được trình bày trong chương này, các định dạng điều chế cơ sở RZ ở đây là các điều chế Return-to-Zero (RZ) , Carrier-Suppressed RZ (CSRZ), Single Side-Band RZ (SSB -RZ) và Chirp RZ (CRZ) Các đặc tính chung... điều chế tín hiệu quang Ta biết trong hệ thông thông tin quang tín hiệu quang trước khi truyền đi được điều chế biên độ, tần số hoặc pha của sóng mang quang Điều chế là một quá trình mà sóng mang bị biến đổi về một vài tham số dưới tác động của tín hiệu mang thông tin. Về nguyên lý có thể thực hiện được cả điều chế số (digital) và điều chế tương tự (analog); nhưng trong thực tế việc điều chế số cho hệ thống. .. thành phần cơ bản trong một hệ thống thông tin quang WDM tốc độ cao, trong chương trên em chỉ chú trọng đi vào tìm hiểu những thành phần mà em áp dụng vào thiết kết cho chương sau, từ đó rút ra được sơ đồ thiết kế tổng quát và cách tính toán các thông số của các linh kiện trong hệ thống quang SVTH: Nguyễn Thạc Hùng, lớp D08-VT5 Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG II ĐỊNH DẠNG ĐIỀU CHẾ QUANG RZ VÀ NRZ 2.1 Kỹ thuật điều. .. Trong phần này, các định dạng điều chế NRZ (non-return-to-zero) được giới thiệu, NRZ và điều chế Duobinary thuộc về nhóm này 2.2.1 Điều chế NRZ NRZ là định dạng điều chế được ứng dụng chủ yếu trong các hệ thống truyền dẫn quang ngày nay, kỹ thuật cho phát xung NRZ là khá nổi tiếng từ lý thuyết thông tin cổ điển, nguồn thông tin phát ra một dãy bit ký hiệu nhị phân tại một tốc độ bit R=1/TB, ở đây TB là... trường hợp RZ (hình 2.6), xung CSRZ có hình dạng RZ với sự khác biệt pha quang là π giữa hai bit kế tiếp, điều kiện pha giữa các xung có thể có lợi cho gia tăng dung sai phi tuyến.Với độ rộng phổ được suy giảm, điều chế CSRZ cho biết dung sai tán sắc được gia tăng và nó có tính chất mạnh hơn để làm suy yếu phi tuyến hơn các định dạng điều chế NRZ và RZ thông thường Dung sai phi tuyến của điều chế CSRZ có... điều chế bị giới hạn là một vấn đề trong trường hợp RZ do bởi phổ quang dãn rộng Hình 2.7, minh hoạ hình dạng sóng và phổ quang của tín hiệu RZ 40Gb/s Biên độ tín hiệu RZ giữa hai bit 1 liền kề trở về zero Cho cùng một công suất trung bình của xung RZ và xung NRZ, công suất đỉnh của xung RZ bằng hai lần của xung NRZ và độ rộng xung bằng 1/2 độ rộng xung NRZ, đặc điểm chính của tín hiệu được điều chế RZ. .. vào bộ điều chế dữ liệu NRZ và việc phát với hai tầng điều chế (MZM1 và MZM2) để đạt được việc phát với bộ điều chế pha và giao thoa kế đường trễ, tính phức tạp và chi phí của phát tín hiệu RZ có thể thay đổi Hình 2.6 minh hoạ hai phương pháp khác nhau cho việc phát các xung quang RZ, phương pháp được sử dụng rộng rãi cho việc phát xung RZ sử dụng sử dụng hai tầng điều chế (hình 2.6a), trong tầng điều. .. biến, còn điều chế tương tự rất ít được áp dụng Có thể phân chia điều chế ra làm ba loại sau: Điều biên-AM: Dạng điều chế này tạo ra bằng cách cho tín hiệu thông tin tác động vào biên độ với sóng mang quang có tần số cao hơn và lọc sang băng muốn để truyền đi Điều tần-FM: Tín hiệu thông tin tác động vào tần số sóng mang quang làm cho tần số đầu ra của nó biến đổi phù hợp với quy luật của tín hiệu Điều pha-PM:... cực trong hệ thống truyền dẫn DWDM 40Gb/s dựa trên cơ sở CSRZ cho phép thực hiện hiệu quả phổ cao hơn ngưỡng 0.4bit/s/Hz 2.3.3 Điều chế SSB -RZ Điều chế biên băng đơn (Single Side-Band) là một phương pháp điều chế khá nổi tiếng từ lý thuyết thông tin cổ điển, nó có thể được thực hiện bởi một tầng lọc hoặc điều chế được đưa thêm vào trong sự kết hợp với phát NRZ Cơ sở lý tưởng đằng sau điều chế SSB là . tài này và đi vào tìm hiểu. Mục đích nghiên cứu - Tìm hiểu các dạng điều chế NRZ và RZ trong hệ thống quang. - Tìm hiểu hệ thống quang WDM tốc độ cao sử dụng dạng điều chế NRZ và NR. 2. Nội dung nghiên. hình hệ thống tối ưu nhất, em đã lựa chọn đề tài này để so sánh tìm hiểu xem hai hệ thống sử dụng 2 dạng điều chế NZ và NRZ với hệ thống thông tin quang 40Gb/s và 80 Gb/s dạng nào cho hệ thống. nghiên cứu - Tìm hiểu kỹ thuật điều chế tín hiệu quang. - Nghiên cứu định dạng điều chế NRZ và RZ và các sơ đồ cấu trúc máy phát, máy thu tương ứng. - Nghiên cứu phần mềm mô phỏng Optiwave. - Nghiên