intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Tính toán tối ưu tuyến thông tin sợi quang sử dụng khuyết đại HFA tốc độ bit cao

Chia sẻ: Lê Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

84
lượt xem
5
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài báo này đề xuất mô hình tính toán tuyến thông tin sợi quang sử dụng khuếch đại ghép lai HFA tốc độ bit cao (gồm khuếch đại Raman phân bố kết hợp với 2 EDFA). Sau đó, xây dựng lưu đồ thuật toán, viết chương trình tính toán bằng ngôn ngữ MathCAD nhằm xác định giá trị tối ưu của các thông số như công suất bơm và chiều dài khuếch đại Raman, chiều dài sợi bù tán sắc, độ khuếch đại của 2 EDFA và khoảng cách giữa chúng sao cho tỉ số OSNR tại đầu vào máy thu đạt giá trị cực đại.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Tính toán tối ưu tuyến thông tin sợi quang sử dụng khuyết đại HFA tốc độ bit cao

TÍNH TOÁN TỐI ƯU TUYẾN THÔNG TIN SỢI QUANG<br /> SỬ DỤNG KHUẾCH ĐẠI HFA TỐC ĐỘ BIT CAO<br /> OPTIMAL CALCULATION OF FIBER OPTIC COMMUNICATION LINK<br /> USING HYBRID HFA AMPLIFIER AT HIGH BIT-RATE<br /> <br /> <br /> NGUYỄN VĂN TUẤN<br /> Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng<br /> NGUYỄN TRẦN TÚ NHI<br /> Công ty Acronics Systems<br /> <br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Bài báo này đề xuất mô hình tính toán tuyến thông tin sợi quang sử dụng khuếch đại ghép lai<br /> HFA tốc độ bit cao (gồm khuếch đại Raman phân bố kết hợp với 2 EDFA). Sau đó, xây dựng<br /> lưu đồ thuật toán, viết chương trình tính toán bằng ngôn ngữ MathCAD nhằm xác định giá trị<br /> tối ưu của các thông số như công suất bơm và chiều dài khuếch đại Raman, chiều dài sợi bù<br /> tán sắc, độ khuếch đại của 2 EDFA và khoảng cách giữa chúng sao cho tỉ số OSNR tại đầu<br /> vào máy thu đạt giá trị cực đại. Tiếp đến, xây dựng bảng kết quả tính toán và vẽ đồ thị cho<br /> phép xác định ngay các thông số tối ưu tương ứng với các khoảng cách truyền dẫn khác<br /> nhau. Kết quả này có thể được sử dụng hiệu quả trong công tác thiết kế tuyến nhằm nâng cao<br /> chất lượng tín hiệu truyền dẫn.<br /> ABSTRACT<br /> In this paper, we propose the model for calculating Fiber Optic Communication Link using HFA<br /> at High Bite-Rate (including combination of Distributed Raman Amplifier and 2 EDFAs). Then,<br /> building algorithm chart and writing MathCAD-based calculating program are carried out to<br /> determine the optimal values of parameters such as pumping power and length of Raman<br /> Amplifier, length of DCF, Gain of two EDFAs and Span between them in order to achieve the<br /> maximum of OSNR at Optic Receiver’s input. In addition, we calculate and find out the set of<br /> optimal parameters corresponding to the different distances and present the results through<br /> tables and the graphs. The results can be applied effectively in designing fiber optic<br /> communication links to improve the quality of signal transferred through them.<br /> <br /> <br /> <br /> 1. Đặt vấn đề<br /> Trong những năm gần đây, nhằm đáp ứng nhu cầu thông tin liên lạc ngày càng gia<br /> tăng nhanh chóng với nhiều loại hình dịch vụ băng rộng khác nhau, người ta đã tiến hành các<br /> thực nghiệm và triển khai nhiều tuyến thông tin sử dụng bộ khuếch đại ghép lai [1], [2], [3],<br /> kết hợp giữa khuếch đại Raman phân bố và EDFA, gọi tắt là HFA. Thành công ban đầu của<br /> các dự án này đã khẳng định được các ưu điểm nổi trội của HFA là khả năng tăng dung lượng<br /> thông tin nhờ mở rộng băng thông truyền dẫn và nâng cao được tỉ số tín hiệu trên nhiễu<br /> (OSNR) tại cuối tuyến. Hiệu quả việc khai thác các ưu điểm trên của HFA phụ thuộc chủ yếu<br /> vào việc đề xuất các mô hình HFA và xác định các thông số tối ưu của các thành phần tạo nên<br /> bộ khuếch đại này. Tuỳ thuộc vào cự ly thông tin, dung lượng truyền dẫn và tốc độ dữ liệu mà<br /> người ta có thể chọn mô hình HFA phù hợp [4], [5], [6].<br /> Trong phạm vi nghiên cứu tuyến truyền dẫn có khoảng cách từ 150km đến 300km, tốc<br /> độ bit 10Gbit/s, chúng tôi đề xuất mô hình bộ khuếch đại ghép lai gồm khuếch đại Raman<br /> phân bố sử dụng một bơm ngược chiều, kết hợp với hai khuếch đại EDFA và sợi quang bù tán<br /> sắc đặt giữa chúng như hình1. Mô hình HFA cơ bản này có thể được mắc nối tiếp nhau (N x<br /> HFA) để tạo nên tuyến thông tin có khoảng cách truyền dẫn cực lớn. Bước đầu, chúng tôi<br /> nghiên cứu ưu điểm thứ hai của HFA là khả năng nâng cao tỉ số OSNR tại máy thu. Bài toán<br /> đặt ra là với một khoảng cách cho trước LS từ máy phát đến máy thu, cần xác định công suất<br /> quang PS đưa vào sợi, công suất bơm Raman PP, chiều dài hiệu dụng LS1 của khuếch đại<br /> Raman, chiều dài sợi bù tán sắc LDCF, độ khuếch đại công suất G1, G2 của 2 EDFA và khoảng<br /> cách LS2 giữa chúng sao cho tỉ số OSNR tại máy thu đạt cực đại.<br /> <br /> 2. Sơ đồ khối và tỉ số tín hiệu trên nhiễu OSNR tại đầu vào máy thu<br /> Máy phát Máy thu<br /> <br /> Sợi NZDSF EDFA1 Sợi DCF EDFA2 Sợi NZDSF<br /> PS<br /> <br /> G1 G2<br /> <br /> α1 , LS1 α 2 , LDCF α1 , LS2<br /> Bơm Raman<br /> Hình 1. Mô hình tính toán tuyến truyền dẫn sử dụng khuếch đại ghép lai HFA<br /> <br /> Hình 1 biểu diễn mô hình tính toán tuyến truyền dẫn HFA. Trong đó: LS1, LS2, LDCF :<br /> lần lượt là chiều dài của 2 sợi truyền dẫn và của sợi bù tán sắc. LS1 đồng thời là sợi khuếch đại<br /> Raman. GR, G1, G2: độ khuếch đại của Raman, EDFA1 và EDFA2. α 1 , α 2 là hệ số tổn hao của<br /> sợi truyền dẫn NZDSF và của sợi bù DCF. PS là công suất tín hiệu đưa vào sợi.<br /> Tỉ số tín hiệu trên nhiễu của tuyến thông tin quang đơn kênh có các HFA mắc chuỗi:<br /> PSig<br /> OSNR = (1)<br /> PASEΣ + PDRSΣ<br /> PSig : công suất tín hiệu ở cuối tuyến. PASEΣ , PDRSΣ : công suất nhiễu phát xạ tự phát (ASE) và<br /> công suất nhiễu tán xạ Rayleigh kép (DRS) tạo ra tại cuối tuyến.<br /> PSig được khuếch đại bởi các khuếch đại Raman, EDFA1, EDFA2, đồng thời cũng bị suy giảm<br /> khi đi qua các tuyến truyền dẫn LS1, LS2, LDCF nên được tính như sau:<br /> PSig = G R .G1 .G 2 .e −α1 ( LS 1 + LS 2 ) .e −α 2 LDCF .PS (2)<br /> PASEΣ : công suất nhiễu phát xạ tự phát do HFA tạo ra tại đầu vào máy thu, được biểu diễn:<br /> PASEΣ = PASE _ R .G1 .G2 .e −α1LS 2 .e −α 2 LDCF + PASE _ E1 .G2 .e −α1LS 2 .e −α 2 LDCF + PASE _ E 2 .e −α1LS 2 (3)<br /> Trong đó: PASE _ R là công suất nhiễu ASE do khuếch đại Raman trong HFA tạo ra và được tính<br /> như sau: PASE − R = m t h ν s N ASE B 0 (4)<br /> PASE _ E1 và PASE _ E 2 là công suất nhiễu ASE tại đầu ra của EDFA1 và EDFA2 , được xác định<br /> theo biểu thức: PASE _ E1 = mt n SP hν (G1 − 1)B0 PASE _ E 2 = mt nSP hν (G2 − 1)B0 (5)<br /> Với mt , h,ν , nSP , B0 : lần lượt là hệ số phân cực ánh sáng, hằng số Planck, tần số tín hiệu, hệ số<br /> nhiễu ASE của EDFA và băng thông bộ lọc quang của máy thu.<br /> PDRSΣ : công suất nhiễu DRS tại đầu vào máy thu được tính như sau:<br /> L<br /> PDRSΣ = GR .G1 .G2 .e −α1 ( LS 1 + LS 2 ) .e −α 2 LDCF .PDRS với PDRS (L ) = ∫ r ⋅ PRS ( y ) ⋅ G R ( y, L )dy (6)<br /> 0<br /> Trong đó PDRS do khuếch đại Raman trong HFA tạo ra, r là hệ số tán xạ Rayleigh<br /> Bắt đầu<br /> <br /> Nhập các thông số tuyến:<br /> LS, Aeff, α1 , α 2 λ, DS, DDCF, mt, h, c,..<br /> <br /> Viết các biểu thức tính công suất tín hiệu Psig, nhiễu<br /> tích luỹ PASEΣ , PDRSΣ và OSNR tại đầu vào máy thu.<br /> Gán Max=15dB<br /> <br /> PS:=-10<br /> <br /> PP:=21<br /> <br /> G1 :=10<br /> <br /> G2 :=10<br /> Để xác định giá trị x thích hợp<br /> N<br /> nhất cho 2 sợi truyền dẫn LS1, LS2,<br /> PRmin
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2