C¸c HÖ Thèng Th«ng Tin Quang
Msc.Eng.NghiêmXuânAnh
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 2
Nhữngnộidungchính
I. HệthốngthôngtinquangIMDD
II. Hệthốngthôngtinquangcoherent
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 3
I.GiớithiệuHệthốngTTQIMDD
HệthốngTTQIMDDlàgì?
sử dụng điều biến cường độ (IMIntensity
Modulation),và
táchsóngtrựctiếpDD(DirectDetector)
thôngtinvềphacủatínhiệukhôngđóngvaitròquan
trọng(khácbiệtvớihệthốngTTQCoherent)
Hệ thống TTQ IMDD ra đờiđầu tiên, đã và đang
đượcsử dụng rộng rãi trong mạng quang tại Việt
namvànhiềunướckhác.Tốcđộhiệnnayđạt(2,5 ¸
10Gb/s(STM4,STM16)
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 4
I.1NguyênlýhệthốngIMDD
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 5
I.1.1.PhíaMáyPhát
Phíaphátthựchiện biếnđổitínhiệu điện đầuvào
thành tín hiệu quang tương ứng và phát tín hiệu
quang nàyvàosợi quang để thực hiệnviệc truyền
thôngtin.
[Máy phát thực hiện điều chế nguồn quang (LED
hoặc LD) bằng dòng tín hiệu điện (digital hoặc
analog)cầntruyền].Tứclà,côngsuấtquangratỷlệ
tuyếntínhvớidòngđiềubiến Þ Kiểuđiềuchếnày
gọilàđiềuchếcườngđộIM(IntensityModulation).
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 6
Intensitymodulation
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 7
I.1.2.Truyềntintrênsợiquang
Côngsuấttínhiệubịtổnhaotrongquátrìnhtruyền
ánhsángdọctheochiềudàicủasợi(dohấpthụcủa
tạpchất,củabảnthânvậtliệu,hấpthụđiệntử,suy
haodouốncong,tánxạvv…) Þ Lengthlimitted!
Suyhaocôngsuất(suyhaoxen)docácphầntửtrên
tuyến(bộnối,mốinối,mốihàn,cácbộghép/xenrẽ
kênh,cácbộchuyểnđổi…) Þ Lengthlimitted!
Méo(dãnxung)tínhiệudotánsắc(tánsắcgiữacác
mode,tánsắcmode(tánsắcvậntốcnhóm),tánsắc
dẫnsóng, tánsắcvật liệu, tán sắc phân cực mode
vv... Þ Bitratelimitted!.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 8
I.1.3.PhíaMáyThu
Sóngtínhiệuquangđượcphátđitừphíaphátsaukhi
tới bộ thu quang được biến đổi thành tín hiệu điện
(nhờphotodiode),đượckhuếchđạivàkhôiphụcthành
tínhiệucódạngnhưởđầuvàothiếtbịphátquang.
Photodiode(O/E) thựchiện táchsóng theoluật bình
phươngvìnóbiếnđổicôngsuấtquangthuđượctrực
tiếpthànhdòngđiện(dòngphoto)tạiđầuracủanó. Þ
bộthukiểunàyđượcgọilàbộthutáchsóngtrựctiếp
(DD).CácphotodiodecóthểlàpinhoặcAPD. Tách
sóngtrựctiếpđượcbiểuhiệnlàởmáythuquang,tín
hiệu đượctách ra trựctiếp ở băng gốcmà khôngcó
bấtkỳxửlýhoặcbiếnđổinào.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 9
I.2.TỷsốtínhiệutrênnhiễuSNR
Tỷsốtínhiệu/nhiễu(SNR)làthamsốrấtquantrọng
trong bộ tách sóng quang. Nó xác định chất lượng
của bộ thu quang tương tự và là yếu tố chủ yếu
quyếtđịnhđộnhạycủabộthuquangsố.
Saukhitínhiệuquanglantruyềnquamộtcựlydài,
công suất của nó rất thấp. Do đó cần có bộ thu
quang tốt, bộ tách sóng quang và các mạch điện
khuếchđạisaunóphảikếthợptốiưuđểchoraSNR
cao.Tứclà:
Bộtáchsóngquangcầncóhiệusuấtlượngtửcaođểphát
racôngsuấttínhiệulớn,và
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 10
SNR(continued…)
Nhiễucủabộtáchsóngquangvàbộkhuếchđạiđiệnphải
càngthấpcàngtốt.
Tỷ sốtínhiệutrênnhiễucủaphotodiodeđượcxácđịnh
là
Tỷ sốSNRcủabộthuphotodiodepinđượcviếtlà:
2
2
đ
s
p
I
SNR =
+
= ¹i khuÕch bé nhiÔu suÊt C«ng sãng t¸ch bé nhiÔu suÊt C«ng
photo dßng tõ hiÖu tÝn suÊt C«ng
enLBldine
in
pin BFRTkIIRPeB
PR
SNR)/4()(2
2
2
+ + +
=
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 11
SNR(continued.)
Tronggiớihạnnhiễunhiệt(s
s << s
T
)khiđó
Còntronggiớihạnnhiễulượngtử(s
s >> s
T
)thì
Note: Trong các bộ thu quang thực tế sử dụng tách
sóngpin,nhiễutrộilànhiễunhiệt(dobộtáchsóng
cóđiệntrởtảitáchsóngnênnósinhradòngnhiễu
nhiệtkhálớnđểtạoranhiễunhiệt.)
neB
L
inpin FTBk
R
PRSNR4
2
2
=
e
in
e
in
pin Bh
P
eB
RP
SNR
n
h
22 = =
F
n
:HệsốnhiễucủabộKĐ
(*)
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 12
SNR(continued.)
Trong nhiều bộ thu quang, dòng nhiễu nhiệt hiệu
dụng lớn gấp khoảng 20 lần dòng nhiễu lượng tử
hiệudụngvàkhoảng100lầndòngtốihiệudụng.
Tươngtự,tỷsốSNRcủabộthuquangdùngAPDlà
Tronggiớihạnnhiễunhiệt(s
s << s
T
)thìSNR
APDlà:
vớihyvọngcóthểcảithiệnM
2sovớibộthupin.
enLBleAdine
in
APD BFRTkIeBFMIRPeB
MRP
SNR)/4(2)(2
)(
2
2
+ + +
=
neB
L
inAPD FTBk
R
PMRSNR4
2
22
=
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 13
SNR(continued.)
Ngượclại,tronggiớihạnnhiễulượngtử,(s
s >> s
T
),lúc
nàytacó
Vàtrongtrườnghợpnày,tỷsốtínhiệutrênnhiễuSNR
củabộthudùngphotodiodeAPDlạibịgiảmđibởihệ
sốnhiễutrộiF
Asovớibộthuphotodiode pin.
TrongđóFAđượcxácđịnhbằngthựcnghiệmxấpxỉlà
Vớixlàphântửgam,=0.3vớiphotodiodethácSilic,=
0.7đ/vInGaAs,=1vớiGermanium.
Ae
in
Ae
in
APD FBh
P
FeB
RP
SNR
n
h
22 = =
x
A MF »
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 14
I.3.Độnhạycủabộthuquang
Độ nhạy thu là tham số quan trọng nhất đánh giá
khảnăngvàchấtlượngcủaHTTTQ.
Độnhạycaothểhiệnkhảnăngthuđượcmứccông
suấtquangrấtthấp.
ĐộnhạythucaochophépthiếtkếđượccácHTTTQ
cótốcđộcaovàcựlyxa.Nóbịtácđộngtrựctiếp
bởitỷsốSNRcủabộtáchsóngquang.TứclàSNR
càngcaothìđộnhạycàngcao.
eSNR chỉ đủ để đánh giá chất lượng tín hiệu thu
trongtruyềndẫnanalogcó đápứngtiêuchuẩnđề
rahaykhông,còn
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 15
Độnhạythu–sơđồthamchiếu
Trong thông tinquang số, độ nhạythu luôn bịràng
buộc bởi tỷ số lỗi bit BER. Độ nhạy được thể hiện
bằng một công suất quang tối thiểu có thể có thể
đảmbảotỷsốlỗibitBERđãcho.(Thườngđượcxác
địnhtạimộtđiểmthamchiếutrướcbộnốithuR)
S
C
TX(Bộnốiphát)
R
C
RX(bộnốithu)
Khốimáyphát Khốimáythu
Sợiquang
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 16
Độnhạythu–cácđiểmthamchiếu
Slàđiểmthamchiếutrênsợiquangngaysaubộnối
phátC
TX
,cònRlàđiểmthamchiếutrênsợiquangở
ngaytrướcbộnốithuC
RX
.
Các thông số tại các điểm tham chiếu xác định có
liênquantớimụctiêuthiếtkếđoạntruyềndẫnquang
cótỷsốlỗibitBER.
BERthườngnằmtrongdải10
6 ¸ 10
12
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 17
Độnhạythu–cáckhuyếnnghị
Như vậy độ nhạy của bộ thu quang là công suất
trungbìnhnhỏnhấtcóthểchấpnhậnđượctạiđiểm
R để đạt được tỷ số lỗi bit BER (Khuyến nghị của
ITUT)nhưsau:
10
6 ¸ 10
9đốivớicáchệthốngPDH,
10
10 đối với các hệ thống SDH STM1, STM4 và
STM16màkhôngcókhuếch đạiquang,
và 10
12 đối với hệ thống đơn kênh quang và nhiều
kênhquangcósửdụngkhuếchđạiquangtạiSTM64
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 18
I.4.Tỷsốbítlỗi(BER)trongbộthuquang
BộthuquangtronghệthốngthôngtinquangsốIM
DDgồmmộtbộtáchsóngquang,bộtiềnkhuếchđại,
bộ khuếch đại điện, mạch cân bằng (lọc) và quyết
định.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 19
BER(continued.)
Do tín hiệu sau tách sóng rất yếu nên nó cần phải
đượckhuếchđại,đượclọc,sauđóđượcsosánhvới
mứcngưỡngtạimạchquyếtđịnhđểthuđượcxung
mongmuốn(bit1hoặc0)trongkhethờigiancủanó.
Trongtrường hợp không lỗithì khi “1”đượcthuthì
đầu ra V
out
(t) phải cao hơn điện áp ngưỡng,và khi
“0”đượcthuthìV
out
(t)phảinhỏhơnngưỡng.
Trongthựctế,dotácđộngcủacácloạinhiễukhác
nhauvàsựgiaothoagiữacácxunglâncậncóthể
gâyrasựtrệchkhỏigiátrịtrungbình của V
out
(t)và
gâyralỗi.
2/26/2007 OpticCommunicationSystems 20
BER
Đểxácđịnhtỷlệlỗixảyratacóthểdùngcáchchia
các xung lỗi N
echo tổng số các xung N
ttrong
khoảngthờigiantđãcho.Nóđượcgọilàtỷsốlỗibit
BERvàđượcviếtnhưsau:
ĐểxácđịnhBERtạibộthu,sựphânbốxácsuấttín
hiệuđầuracủamạchcânbằnglàrấtquantrọngvì
điều đó quyết định xem bit “1” hay “0” được phát
đến. Do đó, ta xétvấn đề này thông qua hệ thống
thôngtinsốvớicácxung“0”và“1”.
t
e
N
N
BER =
![Bộ tài liệu Đào tạo nhân viên chăm sóc khách hàng tại đơn vị phân phối và bán lẻ điện [Chuẩn nhất]](https://cdn.tailieu.vn/images/document/thumbnail/2025/20251001/kimphuong1001/135x160/3921759294552.jpg)
![Ngân hàng câu hỏi thi giữa kì môn Truyền động điện [Mới nhất]](https://cdn.tailieu.vn/images/document/thumbnail/2025/20250920/kimphuong1001/135x160/42601758354546.jpg)
![Câu hỏi ôn tập Quy trình an toàn điện có đáp án [kèm đáp án chi tiết]](https://cdn.tailieu.vn/images/document/thumbnail/2025/20250920/kimphuong1001/135x160/18761758354548.jpg)
![Đề thi trắc nghiệm Kỹ thuật mạch điện tử: Tổng hợp [Năm]](https://cdn.tailieu.vn/images/document/thumbnail/2025/20250920/kimphuong1001/135x160/23481758356189.jpg)
![Tài liệu ôn tập Thông tin quang [năm] [mới nhất]](https://cdn.tailieu.vn/images/document/thumbnail/2025/20250917/anvunguyen0207@gmail.com/135x160/56551758168054.jpg)
