LUẬN VĂN KINH TẾ: CÁC PHƯƠNG THỨC TÍCH HỢP IP TRÊN QUANG VÀ ỨNG DỤNG TRONG NGN CỦA TỔNG CÔNG TY BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM (Chương 2_2)

Chia sẻ: Tran Le Kim Yen Tran Le Kim Yen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:17

Thêm vào BST

Báo xấu

107
lượt xem 21
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

2.3.5. Bộ xen/rẽ quang OADM ● Chức năng của OADM OADM là một linh kiện quan trọng trong việc tổ chức mạng truyền dẫn. Chức năng chính của OADM là rẽ tín hiệu quang từ thiết bị truyền dẫn về mạng tại chỗ

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: LUẬN VĂN KINH TẾ: CÁC PHƯƠNG THỨC TÍCH HỢP IP TRÊN QUANG VÀ ỨNG DỤNG TRONG NGN CỦA TỔNG CÔNG TY BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM (Chương 2_2)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BỘ MÔN THÔNG TIN QUANG ĐỀ TÀI: CÁC PHƯƠNG THỨC TÍCH HỢP IP TRÊN QUANG VÀ ỨNG DỤNG TRONG NGN CỦA TỔNG CÔNG TY BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG 2.3.5. Bộ xen/rẽ quang OADM ● Chức năng của OADM OADM là một linh kiện quan trọng trong việc tổ chức mạng truyền dẫn. Chức năng chính của OADM là rẽ tín hiệu quang từ thiết bị truyền dẫn về mạng tại chỗ, đồng thời xen tín hiệu quang của thuê bao để phát đến một điểm nút khác mà không ảnh hưởng đến việc truyền dẫn các tín hiệu kênh bước sóng khác. Chức năng này tương tự như chức năng của bộ xen/rẽ kênh ADM trong mạng SDH, nhưng đối tượng thao tác trực tiếp là tín hiệu quang. Nhờ năng lực này của OADM nên nó trở thành phần tử cơ bản nhất trong các mạng hình vòng dựa trên công nghệ WDM. Mạng hình vòng WDM giữ lại đặc tính tự khôi phục của kiến trúc hình vòng, đồng thời có thể nâng cấp dung lượng đều đặn trong trường hợp không biến đổi kiến trúc của hệ thống.
● Cấu trúc của OADM Kết cấu của OADM bao gồm phần tử tách kênh, phần tử điều khiển tách nhập và phần tử ghép kênh. Hình 2.10 trình bày kết cấu tính năng của OADM. Kết cấu trong hình vẽ không có nghĩa là tất cả các bước sóng đều phải tách kênh trên sợi quang đầu vào. Thông thường điểm nút OADM được dùng để tách ra bước sóng cần thiết của luồng đến (λd), đồng thời ghép lên sợi quang truyền dẫn bước sóng truy nhập (λa) thông qua bộ ghép kênh. Mô đun tách nhập bước sóng λ1 λ1 Bộ Bộ ghé Điều tách Mô Mô p Thiết Thiết khiển kên đun đun kên bị bị tách h λn λn thay thay h khuếc khuếc nhập đổi đổi h đại h đại λd λa nhau nhau quang quang bảo vệ bảo vệ Mô đun giao diện bước sóng trên dưới λđ λa Mô đun tách nhập bước sóng Hình 2.10: Kết cấu chức năng của OADM. ● Phân loại Các thiết bị OADM được chia làm hai loại: OADM tĩnh và OADM động. Trong OADM tĩnh, sử dụng tín hiệu kênh quang có bước sóng vào/ra cố định. Vì vậy trong kết cấu, phần tử điều khiển tách nhập chủ yếu dùng linh kiện thụ động như: bộ tách ghép kênh, bộ lọc cố định. Như vậy, định tuyến của điểm node là cố định, thiếu linh hoạt nhưng không có trễ. Trong OADM động, có thể căn cứ vào nhu cầu để chọn tín hiệu kênh quang có bước sóng vào/ra khác nhau. Vì vậy trong kết cấu, phần tử điều khiển tách nhập thường dùng linh kiện khoá quang, bộ lọc có điều khiển. Như vậy, có thể phân
phối tài nguyên bước sóng của mạng một cách hợp lý. Tuy nhiên, phức tạp và có trễ. 2.3.6. Chuyển mạch quang ♣ Khái niệm Để xây dựng các hệ thống truyền dẫn toàn quang nhằm lợi dụng được các ưu điểm của truyền dẫn quang thì ngoài phần truyền dẫn là các sợi quang, các thiết bị chuyển mạch cũng phải làm việc ở miền quang. Các ma trận chuyển mạch được sử dụng để cấu tạo nên các thiết bị chuyển mạch quang dùng thay thế cho các thiết bị chuyển mạch điện tử, sẽ khắc phục giới hạn “nút cổ chai” trong các mạch điện tử và làm tăng khả năng trong suốt của mạng quang. Ngoài ra, các ma trận chuyển mạch quang cũng là một trong các thành phần lõi của các thiết bị điểm node trong mạng WDM. Hệ thống chuyển mạch quang là một hệ thống cho phép các tín hiệu bên trong các sợi cáp quang hay các mạch tích hợp quang (IOC) được chuyển mạch có lựa chọn từ một cáp (mạch) này tới một cáp (mạch) khác. Một hệ thống chuyển mạch quang có thể được vận hành nhờ các phương tiện cơ như dịch chuyển sợi quang này tới sợi quang khác, hay nhờ các hiệu ứng điện – quang, từ - quang, hay bằng các phương pháp khác. ♣ Phân loại Có 4 loại chuyển mạch quang là: chuyển mạch phân chia theo thời gian, chuyển mạch phân chia theo không gian, chuyển mạch phân chia theo b ước sóng và chuyển mạch phân chia theo mã. Trong hệ thống WDM chỉ dùng hai loại chuyển mạch là: chuyển mạch phân chia theo không gian và chuyển mạch phân chia theo bước sóng. Còn chuyển mạch quang phân chia theo thời gian và chuyển
mạch quang phân chia theo mã đã được ứng dụng vào chuyển mạch gói quang ATM. Sau đây, ta sẽ tìm hiểu hai loại chuyển mạch này a, Chuyển mạch quang phân chia theo không gian Chuyển mạch quang phân chia theo không gian là loại chuyển mạch cơ bản. Nó có thể chia thành hai loại: loại sợi quang và loại không gian tự do. Trong đó, loại sợi quang là phổ biến. Cấu trúc của loại này: đầu vào và đầu ra có các sợi quang có thể hoàn thành hai trạng thái kết nối song song và kết nối chéo. Trong kết cấu kiểu này, các sợi đến và đi có thể phải giao nhau tại các điểm chuyển mạch nên phải đặt gần nhau về mặt vật lý. Hình 2.11 là một ví dụ về loại chuyển mạch này. Hình 2.11: Ví dụ về chuyển mạch quang không gian loại sợi quang. Đây là các chuyển mạch quang kiểu ống dẫn sóng, hoạt động nhờ sự thay đổi hiệu suất khúc xạ của ống dẫn sóng được điều khiển từ bên ngoài để chọn ống dẫn sóng đầu ra. Điều khiển hiệu suất khúc xạ bằng cách đưa điện áp bên ngoài vào để hình thành điện trường, hoặc thông qua đốt nóng. Công nghệ hiện nay cho phép sử dụng các vi gương để tạo nên cấu trúc của ma trận chuyển mạch. Các vi gương chính là các gương có kích thước nhỏ hơn cả đầu của chân cắm IC, được chế tạo từ silicon – crystal đơn để chuyển mạch luồng tín hiệu quang. Để thực hiện chuyển mạch tín hiệu quang từ đầu vào đến đầu ra tương ứng thì góc nghiêng của các vi gương được điều chỉnh thích hợp sao cho tia sáng từ sợi đầu vào phản xạ trên gương để đến đầu ra yêu cầu. Các ma trận chuyển
mạch thường được cấu tạo từ nhiều modul. Trên mỗi modul có một số lượng vi gương nhất định và bằng nhau theo nhà sản xuất, thường là 512 vi gương. Hình 2.12 là cấu tạo của modul chuyển mạch loại này. Hình 2.12: Cấu trúc modul vi gương. Nhược điểm của chuyển mạch quang phân chia theo không gian là khi chuyển mạch với dung lượng lớn, số lượng các giao điểm quang tăng lên nhanh và cần một số lượng lớn các sợi quang cho đầu vào và đầu ra. b, Chuyển mạch quang phân chia theo bước sóng Chuyển mạch bước sóng tức là bước sóng λi bất kỳ trong các tín hiệu ghép kênh bước sóng được biến đổi thành bước sóng λj khác theo nhu cầu. Chuyển mạch bước sóng quang cần bộ biến đổi bước sóng.Thực hiện chuyển mạch bước sóng là tách kênh để chia cắt các kênh tín hiệu về không gian, tiến hành chuyển đổi bước sóng đối với mỗi kênh rồi ghép lại và đưa ra sợi quang. Cần phân biệt giữa chuyển mạch bước sóng với định tuyến bước sóng. Định tuyến bước sóng là lợi dụng sự khác nhau giữa các bước sóng để thực hiện chọn
đường tức là, chuyển mạch không gian trong đó không bao gồm chuyể n đổi bước sóng. Để thực hiện biến đổi bước sóng phải sử dụng các bộ biến đổi bước sóng (WC). Chức năng của bộ này là biến đổi bước sóng mang dữ liệu đầu vào thành một bước sóng đầu ra trong dải thông của hệ thống. Một bộ WC lý t ưởng sẽ trong suốt đối với tốc độ bit BR và khuôn dạng tín hiệu. Các thiết bị WC có thể là thiết bị quang - điện hay hoàn toàn là quang. Sử dụng loại thiết bị nào phụ thuộc vào yêu cầu của hệ thống. Tuy nhiên, WC hoàn toàn quang có nhiều ưu điểm vượt trội hơn và có xu hướng được sử dụng rộng rãi. Trong những năm gần đây, việc nghiên cứu chuyển mạch quang đã đạt được nhiều thành tựu. Các loại cấu hình chuyển mạch quang đã được thử nghiệm trên các tuyến thực tế. Chuyển mạch quang theo không gian kết hợp chặt chẽ với định tuyến bước sóng đã được sử dụng vào các nút xen/rẽ quang (OADM) và nối chéo quang (OXC) trên các tuyến thông tin quang DWDM. Chuyển mạch quang sẽ đóng vai trò hết sức quan trọng trong mạng quang thế hệ sau. 2.3.7. Sợi quang Sợi quang là một trong những thành phần quan trọng nhất của mạng. Nó là phương tiện truyền dẫn vật lý. Dưới đây sẽ trình bày một số loại sợi quang. ● Sợi quang G.652 Đây là loại sợi quang đơn mode được sử dụng phổ biến trên mạng lưới viễn thông của nhiều nước hiện nay. Loại sợi này có thể làm việc ở hai cửa sổ truyền dẫn 1310 nm và 1550 nm. Khi làm việc ở cửa sổ 1310 nm, G.652 có tán sắc nhỏ (xấp xỉ 0 ps/nm.km) và suy hao tương đối lớn. Ngược lại, khi làm việc ở cửa sổ 1550 nm, G.652 có suy hao truyền dẫn nhỏ nhất và hệ số tán sắc tương đối lớn. ● Sợi quang G.653
Để xây dựng các tuyến thông tin quang tốc độ cao, cự ly dài thì cần phải sử dụng loại sợi có cả suy hao và tán sắc tối ưu tại một bước sóng. Hiện nay, bằng cách thay đổi mặt cắt chiết suất có thể chế tạo được sợi tán sắc dịch chuyển, loại sợi này gọi là sợi DSF hay sợi G.653. Hệ số suy hao của sợi DSF thường nhỏ hơn 0.5 dB/km ở cửa sổ 1310 nm và nhỏ hơn 0.3 dB/km ở cửa sổ 1550 nm. Hệ số tán sắc ở vùng bước sóng 1310 nm khoảng 20 ps/nm.km, còn ở vùng bước sóng 1550 nm thì nhỏ hơn 3.5 ps/nm.km. Bước sóng cắt thường nhỏ hơn 1270 nm. Xét về mặt kỹ thuật, sợi G.653 cho phép xây dựng các hệ thống thông tin quang với suy hao chỉ bằng khoảng một nửa suy hao của hệ thống b ình thường khi làm việc ở bước sóng 1310 nm. Còn đối với các tuyến hoạt động ở bước sóng 1550 nm thì do sợi G.653 có tán sắc rất nhỏ, nên nếu chỉ xét về tán sắc thì gần như không có sự giới hạn về tốc độ truyền tín hiệu trong các hệ thống này. ● Sợi quang G.654 G.654 là sợi quang đơn mode tới hạn thay đổi vị trí bước sóng cắt. Loại sợi này có đặc điểm: suy hao ở bước sóng 1550 nm giảm nhưng tán sắc vẫn tương đối cao, điểm tán sắc bằng 0 vẫn ở bước sóng 1310 nm. G.654 chủ yếu được sử dụng cho các tuyến cáp quang biển. ● Sợi quang G.655 Sử dụng sợi quang nào thích hợp nhất cho hệ thống WDM luôn là vấn đề được nhiều nhà khoa học quan tâm. Do tính chất ưu việt của sợi quang G.653 (DSF) ở bước sóng 1550 nm mà nó trở thành sợi quang được chú ý nhất. Nhưng nghiên cứu kỹ người ta đã phát hiện ra rằng khi dùng G.653 trong hệ thống WDM thì ở khu vực bước sóng có tán sắc bằng 0 sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi hiệu ứng phi tuyến. Đây là nhược điểm chính của DSF. Từ đó xuất hiện một loại sợi
quang mới - sợi quang dịch chuyển tán sắc khác 0 (NZ-DSF), còn gọi là sợi quang đơn mode G.655. Đối với loại sợi này, điểm tán sắc bằng 0 của nó không nằm ở 1550 nm mà dịch tới 1570 nm hoặc gần 1510 - 1520 nm. Giá trị tán sắc trong phạm vi 1548 – 1565 nm là ở 1 ÷ 4 ps/nm.km đủ để đảm bảo tán sắc khác 0, trong khi vẫn duy trì tán sắc tương đối nhỏ. NZ-DSF có ưu điểm của cả hai loại sợi quang G.652 và G.653, đồng thời khắc phục được nhược điểm cố hữu của sợi G.652 (bị hạn chế bởi tán sắc) và sợi G.653 (bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng phi tuyến “trộn 4 bước sóng” nên khó thực hiện trong hệ thống WDM). Lý thuyết đã chứng minh rằng tốc độ truyền dẫn của sợi quang NZ-DSF có thể đạt ít nhất là 80 Gbps. Vì vậy, sợi NZ-DSF là sự lựa chọn lý tưởng để thiết kế tuyến truyền dẫn tốc độ cao, cự ly dài. ● Sợi quang có tiết diện hiệu dụng lớn Loại sợi này thích hợp cho ứng dụng trong hệ thống WDM có dung lượng và cự ly truyền dẫn lớn. Tiết diện hiệu dụng là 72 µm2, điểm tán sắc bằng 0 là 1510 nm, chịu được công suất tương đối lớn. Việc tận dụng các sợi quang hiện có chỉ là biện pháp tạm thời cho hệ thống WDM, bởi vì nó làm cho hệ thống trở nên phức tạp cũng như giảm khả năng truyền dẫn. Hướng phát triển trong tương lai là sử dụng các loại sợi quang mới dành riêng cho hệ thống WDM. Các sợi quang mới phải có một số đặc điểm sau đây:  Dải tần truyền dẫn lớn.  Sợi có diện tích hiệu dụng lớn hơn cho phép công suất quang cao hơn trong
sợi mà không bị ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến.  Giảm hiệu ứng trộn 4 sóng.  Giảm ảnh hưởng PMD cho các tuyến truyền dẫn tốc độ cực cao.  Có suy hao và tán sắc thấp ở bước sóng 1550 nm.  Có tán sắc bằng phẳng trong vùng bước sóng truyền dẫn. Ví dụ một số loại sợi quang mới: sợi SMF-28e, sợi LEAF. 2.3.8. Bộ khuếch đại quang sợi Hiện nay, công nghệ khuếch đại quang sợi cũng đã được nghiên cứu và ứng dụng. Việc sử dụng các bộ khuếch đại quang sợi giúp dễ dàng mở rộng dung lượng đường dây thông tin (do xử lý hoàn toàn ở miền quang mà không cần phải chuyển đổi O/E/O), tăng khoảng cách trạm lặp và hạ giá thành cho hệ thống. Mặt khác, các bộ khuếch đại này còn có vai trò quan trọng trong các hệ thống WDM, khi mà có nhiều bước sóng cùng truyền dẫn trên một sợi quang thì công suất phát của mỗi bước sóng sẽ bị giới hạn và nhỏ hơn nhiều so với hệ thống truyền dẫn bước sóng đơn nhằm tránh các hiệu ứng phi tuyến. Trong khi đó, suy hao và tán sắc là những nhược điểm cố hữu của truyền dẫn trên sợi quang. Vì vậy, công nghệ quang sợi phát triển sẽ thúc đẩy sự phát triển và thương mại hoá của hệ thống WDM. Khuếch đại quang sợi chính là một đoạn sợi quang nhưng khi chế tạo có pha thêm nguyên tố vi lượng Erbium (EDF) với một tỷ trọng nhỏ (0.1). Các ion Erbium (Er3+) hấp thụ ánh sáng từ một nguồn bơm để nhảy lên mức năng lượng cao hơn phía trên (các bộ khuếch đại quang sợi đạt hiệu suất cao khi làm việc ở các bước sóng bơm 980 nm hay 1480 nm). Sự dịch chuyển của ion từ mức năng lượng cao xuống mức năng lượng thấp hơn sẽ bức xạ ra một photon. Có hai loại bức xạ sau: ◙ Bức xạ tự phát: là hiện tượng các ion nhảy về trạng thái cơ bản khi hết thời gian sống. Bức xạ này gây ra tạp âm bức xạ tự phát có khuếch đại ASE.
◙ Bức xạ kích thích: là hiện tượng photon của tín hiệu kích thích các ion phát xạ khi chúng chưa hết thời gian sống, tạo thêm các photon mới. Vì vậy, các photon mới có cùng pha và tần số với tín hiệu quang đầu vào nên tín hiệu này được khuếch đại. Thời gian sống ở mức năng lượng cao vào khoảng 10 ms đảm bảo cho hầu hết các ion Erbium thực hiện bức xạ kích thích để khuếch đại tín hiệu thay vì bức xạ tự phát. EDFA có 3 ứng dụng chính bao gồm : ▪ Khuếch đại công suất BA là thiết bị EDFA có công suất bão hoà lớn, được sử dụng ngay sau Tx để tăng công suất tín hiệu phát. ▪ Khuếch đại đường truyền LA là thiết bị EDFA có mức tạp âm thấp, được sử dụng trên đường truyền (giữa hai đoạn sợi quang) để tăng chiều dài khoảng lặp. Đối với hệ thống có sử dụng LA đòi hỏi phải có một kênh thông tin riêng (OSC) để thực hiện việc cảnh báo, giám sát và điều khiển các LA. Kênh OSC này không được quá gần với bước sóng bơm cũng như kênh tín hiệu để tránh ảnh hưởng lẫn nhau. Sử dụng các LA liên tiếp có thể làm suy giảm nghiêm trọng chất lượng hệ thống do các hiện tượng như: tích luỹ tạp âm, ảnh hưởng của tán sắc, phân cực và các hiệu ứng phi tuyến, đặc biệt là hình thành đỉnh khuếch đại xung quanh một bước sóng nào đó dẫn đến việc thu hẹp dải phổ khuếch đại của LA. V ì thế, sau một số LA cần có các trạm lặp. ▪ Tiền khuếch đại PA là thiết bị EDFA có mức tạp âm rất thấp nhờ sử dụng các bộ lọc quang băng hẹp có thêm chức năng điều chỉnh bước sóng trung tâm theo bước sóng của nguồn phát. Được sử dụng ngay trước Rx để tăng độ nhạy thu.
2.3.9. Bộ thu quang Bộ tách sóng quang thực chất là các photodiode PD được cấu tạo từ các chất bán dẫn, thực hiện chức năng cơ bản là biến đổi tín hiệu quang thu được thành tín hiệu điện. Bộ tách sóng phải đảm bảo yêu cầu sau: tốc độ lớn, độ nhạy thu cao, bước sóng hoạt động thích hợp. Hai loại photodiode được sử dụng rộng rãi là photodiode PIN và photodiode thác APD. Nguyên lý chuyển đổi quang điện của cả hai loại photodiode đều hoạt động dựa vào lớp tiếp giáp p-n phân cực ngược. Khi ánh sáng có bước sóng trong không gian tự do bé hơn bước sóng cắt được tính theo công thức (2.4) chiếu vào PD thì các photon được chất bán dẫn hấp thụ. 1, 24(eV .m) λC (µm) = (2.4) Eg (eV ) Eg là độ rộng dải cấm của tiếp giáp p-n. Khi một photon được hấp thụ nó sẽ kích thích một điện tử trong dải hoá trị nhảy lên dải dẫn tạo nên một cặp điện tử-lỗ trống. Điện áp phân cực ngược tạo ra một điện trường mạnh trong lớp nghèo. Dưới tác dụng của điện trường này, điện tử và lỗ trống bị quét rất nhanh ra khỏi vùng nghèo. Lỗ trống từ vùng nghèo đi vào lớp p, điện tử từ vùng nghèo đi vào lớp n tạo thành dòng khuếch tán. Chúng trở thành các hạt tải điện đa số trong các vùng này. Khi điện tử đi tới điện cực bên phải (hình 2.13), dưới tác dụng của nguồn phân cực ngược buộc nó phải đi qua mạch ngoài để tạo thành dòng tách quang. Các điện tử qua mạch ngoài và đi tới điện cực bên trái (hình 2.13), đi vào vùng p, tái hợp với lỗ trống ở vùng này. Như vậy, đã duy trì được trung hoà điện tích.
Hình 2.13: Diode tách quang p – n. Tuy nhiên, biểu thức (2.4) trên chỉ là điều kiện cần cho tách quang. Điều kiện đủ cho tách quang là các cặp điện tử-lỗ trống được tạo ra do hấp thụ photon sẽ không tái hợp trước khi hình thành dòng điện qua mạch ngoài do các điện tử và lỗ trống chuyển dịch dưới tác dụng của điện trường như trình bày trên. Không phải tất cả các photon được hấp thụ trong photodiode đều tham gia vào sự hình thành đáp ứng photodiode. Riêng đối với APD trong kết cấu có một lớp bán dẫn có điện trường cao nên khi điện tử vào lớp này nó sẽ được gia tốc và va chạm với nhiều nguyên tử tạo ra các cặp điện tử và lỗ trống theo hệ số thác M. Cần chú ý khi sử dụng APD thì chọn hệ số thác chỉ khoảng M = 10, nếu lớn quá thì công suất nhiễu sẽ tăng nhanh hơn mức tăng công suất của tín hiệu nên làm giảm chất lượng của mạch. 2.4. Một số điểm lưu ý Hiện nay, công nghệ DWDM đã được sử dụng trong mạng đường trục Việt Nam. Do số lượng kênh ghép nhiều nên cần chú ý đến thiết bị cũng như các hiện
tượng như hiệu ứng phi tuyến, tán sắc…vì chúng có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng hệ thống. 2.4.1. Nguồn quang Các yêu cầu đối với nguồn quang: ♦ Độ rộng phổ hẹp để tránh chồng lấn phổ giữa các kênh rất gần nhau. ♦ Công suất phát quang thấp vì ánh sáng truyền dẫn trên sợi quang được ghép từ nhiều bước sóng, nếu công suất mỗi kênh bước sóng mà lớn thì tổng công suất phát sẽ rất cao gây ra các hiệu ứng phi tuyến trên sợi quang. 2.4.2. Sợi quang Vấn đề ảnh hưởng nghiêm trọng trong hệ thống DWDM chính là các hiệu ứng phi tuyến. Để giảm hiệu ứng phi tuyến của sợi, thường sử dụng sợi có diện tích hiệu dụng cao như một số loại sợi quang mới: sợi SMF-28e, sợi LEAF. 2.4.3. Bộ khuếch đại quang Như đã biết, các bộ khuếch đại quang sợi thường có phổ khuếch đại không đồng đều, dẫn đến các bước sóng khác nhau có hệ số khuếch đại khác nhau, ảnh hưởng đến chất lượng truyền dẫn của hệ thống. Đối với hệ thống DWDM có số lượng kênh bước sóng trong dải phổ truyền dẫn là rất lớn. Vì vậy, yêu cầu cần có các bộ khuếch đại có độ bằng phẳng rất cao để đảm bảo các kênh có hệ số khuếch đại như nhau. 2.4.4. Hiệu ứng phi tuyến Hiệu ứng phi tuyến trong sợi quang không những dẫn đến sự tổn hao năng lượng, méo tín hiệu mà còn làm cho cường độ và pha của tín hiệu trong một kênh nào đó của hệ thống ảnh hưởng đến tín hiệu trong kênh khác, hình thành xuyên
nhiễu phi tuyến, làm suy giảm mức tín hiệu của từng kênh dẫn đến suy giảm tỷ số S/N… Các biện pháp khắc phục hiệu ứng phi tuyến của sợi quang bao gồm: + Lựa chọn sợi quang phù hợp. + Giảm công suất phát của các kênh, đảm bảo công suất tổng phát vào sợi quang. Khi hệ thống ghép kênh vài chục kênh tín hiệu thì ảnh hưởng của hiệu ứng trộn bốn sóng (FWM) là chính. Vì vậy, mục tiêu đặt ra là phải giảm ảnh hưởng của hiệu ứng FWM. Trong hệ thống DWDM thì người ta đưa ra phương pháp tạo khoảng cách giữa các kênh tín hiệu bằng nhau. Phương pháp này có khoảng cách giữa các kênh bước sóng bằng nhau và sử dụng sợi quang NZ-DSF (G.655). Như vậy, vừa giảm ảnh hưởng của FWM, hỗ trợ truyền dẫn nhiều kênh, lại làm cho tán sắc ở vùng bước sóng 1550 nm không quá lớn (1 ÷ 6 ps.nm/km). 2.4.5. Tán sắc 1. Khái niệm Tán sắc là hiện tượng những sóng ánh sáng có tần số khác nhau truyền dẫn với tốc độ khác nhau trong c ùng môi trường. Tán sắc là bản chất của sợi quang. Tán sắc gây ra hiện tượng trải rộng xung tín hiệu (dãn xung), làm cho biến dạng tín hiệu trong khi truyền và tỷ số lỗi bit tăng cao. Do đó, ảnh hưởng đến tốc độ truyền dẫn và khoảng cách trạm lặp. Bộ khuếch đại quang đã cải thiện khoảng cách giữa các trạm lặp (bị giới hạn bởi suy hao) trên tuyến rất nhiều. Nhưng do nhu cầu ngày càng lớn về các dịch vụ mới có tốc độ cao nên tán sắc trở thành tham số chính giới hạn khả năng nâng cao dung lượng của tuyến cáp quang. Chính vì vậy, chúng ta cần phải giảm ảnh hưởng của tán sắc. Các giải pháp giảm ảnh hưởng của tán sắc:
Sử dụng các nguồn phát có độ rộng phổ hẹp kết hợp với điều chế 1. ngoài. Lựa chọn sợi quang phù hợp. 2. Sử dụng các bộ bù tán sắc. 3. Hai giải pháp đầu về mặt công nghệ là một vấn đề rất lớn. Dưới đây sẽ trình bày giải pháp thứ 3. 2. Các phương pháp bù tán sắc a, Phương pháp bù tán sắc bằng điều chế tự dịch pha (SPM) Tán sắc sẽ gây ra hiện tượng dịch tần (chirp) tuyến tính trong xung. Mặt khác, khi một xung tín hiệu có công suất P nằm trong ngưỡng phi tuyến của sợi (trong trường hợp đơn kênh P khoảng 18 dB, trong trường hợp ghép kênh thì tổng công suất các kênh khoảng 20 dB) s ườn lên của xung bị dịch về phía bước sóng dài do hiệu ứng SPM và hiện tượng này gọi là chirp phi tuyến. Với các sợi quang theo tiêu chuẩn G.652, G.653 sử dụng trên tuyến (trừ các loại sợi bù tán sắc có tán sắc âm) thì chirp phi tuyến này ngược với chirp tuyến tính. Xung sẽ bị chirp một lượng bằng tổng hai chirp trên. Như vậy, trong trường hợp này xung phải chịu một lượng chirp bằng chirp tuyến tính trừ đi chirp phi tuyến nên dường như đã được hiệu ứng SPM “bù chirp do tán sắc gây ra”. Ưu điểm của phương pháp bù tán sắc này là: ▪ Tăng đáng kể khoảng cách trạm lặp nên giảm số trạm lặp trên tuyến. ▪ Cho phép tận dụng số sợi G.652 có sẵn trên tuyến. Ngoài ra, phương pháp này cũng có một số nhược điểm như: • Dạng xung yêu cầu là RZ, trong khi hiện nay dạng xung sử dụng là NRZ. Như vậy, muốn sử dụng kỹ thuật bù tán sắc này thì phải thay dạng xung đang truyền trên tuyến.
• Có thể xảy ra hiện tượng nén xung không mong muốn do dễ bị “bù quá”. • Ngoài hiệu ứng SPM, xung truyền trong sợi còn phải chịu ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến khác như hiệu ứng dịch tần, hiệu ứng trộn bốn sóng…dẫn dến việc giảm chất lượng tín hiệu. • Phương pháp này yêu cầu độ rộng phổ laser phải tốt (cỡ ps). b, Phương pháp bù tán sắc bằng sợi có tán sắc âm Phương pháp này dựa trên nguyên lý sau: Tán sắc của sợi đơn mode nói chung là tổng của tán sắc dẫn sóng và tán sắc vật liệu. Như vậy, về mặt nguyên tắc với một cấu trúc thành phần hợp lý có thể tạo ra sợi có tán sắc đủ lớn, ngược dấu tại bước sóng công tác định trước. Dựa theo tính chất này, trên mỗi khoảng lặp đặt thêm một đoạn sợi có tán sắc âm với độ dài hợp lý thì có thể bù được phần nào tán sắc. Ưu điểm: + Thiết bị bù tán sắc hoàn toàn thụ động. + Bù trong khoảng tán sắc lớn. Nhược điểm: + Suy hao của bộ bù tán sắc lớn và phụ thuộc vào khoảng tán sắc phải bù. + Phải giám sát công suất tín hiệu truyền để tránh các hiện tượng hiệu ứng. c, Phương pháp bù tán sắc bằng Pre-chirp (dịch tần trước). Nguyên lý của phương pháp này: là thực hiện dịch phổ trong khoảng thời gian của xung quang. Nói cách khác, Pre-chirp là sự sắp đặt lại bước sóng sao cho ánh sáng có bước sóng dài hơn bước sóng trung bình tập trung ở sườn lên và ánh sáng có bước sóng ngắn hơn bước sóng trung bình tập trung ở sườn xuống của xung tín hiệu phát. Khi tín hiệu truyền trong sợi, các bước sóng dài hơn sẽ bị dịch chuyển
nhiều hơn. Do vậy, nếu chọn khoảng cách truyền hợp lý thì xung sẽ không bị dãn ở đầu thu, tức là đã tránh được ảnh hưởng của tán sắc. Phương pháp này có nhược điểm là: chỉ bù được tán sắc trong một khoảng nhỏ. Hơn nữa, để sử dụng phương pháp này đòi hỏi kỹ thuật ở phía phát cao. Pre- chirp thường được kết hợp trong đầu phát để bù một phần chirp do nguồn phát gây ra. Do đó, nó phải kết hợp với một phương pháp bù tán sắc khác thì mới bù được hoàn toàn tán sắc gây ra trên các tuyến dài.