TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TUYẾN CÁP QUANG THEO QUỸ CÔNG SUẤT VÀ THỜI GIAN LÊN TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG

TR

ƯỜ

Ạ Ọ

KHOA ĐI N T VI N THÔNG Ệ Ử Ễ

Đề tài:

TRANG CHU TRANG CHU NG Đ I H C BÁCH KHOA

Ỹ

Ế

Ế

Ế

Ệ Ố

Ờ

Ấ

TÍNH TOÁN THI T K TUY N CÁP QUANG THEO QU CÔNG SU T VÀ TH I GIAN LÊN TRONG H TH NG THÔNG TIN S I QUANG

Ợ

Ng

ườ

i th c hi n: Nguy n Thành Hi p ệ

ự

ệ

ễ

L p : 05ĐTLT

ớ

ướ

ng d n: TS.Tăng T n Chi n ế

ẫ

ấ

Ng

iườ h

Đà N ng-2007

ẵ

NỘI DUNG ĐỒ ÁN NỘI DUNG ĐỒ ÁN

PH N I: LÝ THUY T PH N I: LÝ THUY T

Ầ Ầ

Ế Ế

Ề Ệ Ề Ệ

Ố Ố

Ổ Ổ Ợ Ợ

Ế Ế

CH CH CH CH CH CH CH CH

NG 1 : T NG QUAN V H TH NG THÔNG TIN QUANG NG 1 : T NG QUAN V H TH NG THÔNG TIN QUANG NG 2: S I QUANG VÀ CÁP QUANG NG 2: S I QUANG VÀ CÁP QUANG NG 3: THI T B PHÁT VÀ THU QUANG NG 3: THI T B PHÁT VÀ THU QUANG NG 4: K THU T GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TH I GIAN NG 4: K THU T GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TH I GIAN

ƯƠ ƯƠ ƯƠ ƯƠ ƯƠ ƯƠ ƯƠ ƯƠ

Ị Ị Ậ Ậ

Ờ Ờ

Ỹ Ỹ

PH N II: TÍNH TOÁN VÀ THI T K PH N II: TÍNH TOÁN VÀ THI T K

Ầ Ầ

Ế Ế

Ế Ế

NG5:TÍNH TOÁN THI T K TUY N CÁP QUANG THEO QU CÔNG Ế NG5:TÍNH TOÁN THI T K TUY N CÁP QUANG THEO QU CÔNG Ế

Ế Ế

Ỹ Ỹ

CH Ế CH Ế SU T VÀ TH I GIAN LÊN SU T VÀ TH I GIAN LÊN

ƯƠ ƯƠ Ấ Ấ

Ờ Ờ

Đ c đi m c a h th ng thông tin s i quang: Đ c đi m c a h th ng thông tin s i quang:

ủ ệ ố ủ ệ ố

ể ể

ặ ặ

ợ ợ

. ệ ừ . ệ ừ

ả ả t và đ t và đ

c ch t o t c ch t o t

i nh . ỏ i nh . ỏ ượ ượ

ế ạ ừ ế ạ ừ

• Suy hao truy n d n r t nh . Suy hao truy n d n r t nh . ỏ ẫ ấ ề ẫ ấ ỏ ề • Băng t n truy n d n r t l n. Băng t n truy n d n r t l n. ẫ ấ ớ ề ầ ẫ ấ ớ ầ ề • Không b nh h ng c a nhi u đi n t Không b nh h ễ ủ ưở ị ả ng c a nhi u đi n t ễ ủ ưở ị ả • Có tính b o m t t t. Có tính b o m t t ậ ố ả t. ả ậ ố • Có kích th c và tr ng t Có kích th ọ ướ c và tr ng t ọ ướ • S i có tính cách đi n t S i có tính cách đi n t ệ ố ợ ệ ố ợ v t li u có s n. ẵ ậ ệ v t li u có s n. ẵ ậ ệ

ấ ấ

C u hình c a h th ng thông tin ủ ệ ố C u hình c a h th ng thông tin ủ ệ ố quang quang

iả

Gi Mã

Bộ L pặ

Mã hóa

Thi t ế b thu ị quang

Phát

Thu

Thi t ế b phát ị quang

S i ợ quang

S i ợ quang

ủ ệ ố

ấ

Hình 1.2: C u hình c a h th ng thông tin quang.

j

NG 2: S I QUANG VÀ CÁP NG 2: S I QUANG VÀ CÁP

Ợ Ợ

CH ƯƠ CH ƯƠ QUANG QUANG

Pháp tuy nế

Pháp tuy nế

Tia khúc xạ

n2 ф2 n2 < n1

Ө1

Ө2 Tia khúc xạ

n1

ф1

tia ph n xả ạ b Tia t i ớ a

Pháp tuy nế

Pháp tuy nế

n2

n2

nn11

nn11

Tia t

c) Tia ph n x Tia t

i d)

iớ

ả

ạ

ớ

PHÁN LOAÛI S ÅÜI QUANG

Phán lo aûi the o váût liãûu âiãûn mäi:

 Såüi quang thaûch anh.  Såüi quang thuyí tinh âa váût liãûu.  Såüi quang bàòng nhæûa. Phán lo aûi the o mo de truyãö n lan

 Såüi quang âån mode.  Såüi quang âa mode.

Phán lo aûi the o phán bäú c hiãút s uáút khuïc xaû

 Såüi quang chiãút suáút phán báûc.  Såüi quang chiãút suáút biãún âäøi âãöu.

Suy hao tín hi u trong s i d n quang  Suy hao tín hi u trong s i d n quang

ợ ẫ ợ ẫ

ệ ệ

- suy hao do h p th ấ ụ - suy hao do h p th ấ ụ H p th v t li u H p th v t li u ụ ậ ệ ấ ụ ậ ệ ấ . H p th đi n t ụ ệ ử ấ . H p th đi n t ụ ệ ử ấ

ố ố

- Suy hao do tán xạ - Suy hao do tán xạ - Suy hao do u n cong s i ợ - Suy hao do u n cong s i ợ - suy hao l p võ và lõi ớ - suy hao l p võ và lõi ớ

Ch Ch

ng 3 Thi ng 3 Thi

t b thu và phát quang t b thu và phát quang

ươ ươ

ế ị ế ị

LINH KI N PHÁT QUANG

Ệ

 Diode phátquang (LED)  Laser Diode (LD).

Ệ

LINH KI N THU QUANG Photodiode PIN Photodiode APD

ơ ả

ơ ồ

ng c a photodiode APD

C u trúc c b n và s đ vàng năng ấ l ượ

ủ

Trường điện

n

Vùng thác

p

Trường tối thiểu cần  thiết để tác động ion hoá

Vùng nghèo

i

p

ơ ả

ơ ồ ng c a photodiode PIN

C u trúc c b n và s đ vùng năng ấ l ượ

ủ

Thiên áp

IP Tr ở iả t n P L tr ng ỗ ố i Đi n ệ tử

Photon

Đi n ệ tử P Vùng c mấ Vùng d nẫ

nn hv >E

L tr ng ỗ ố

Vùng hoá trị Vùng nghèo

S đ kh i đi n hình c a thu quang trong truy n d n s

ề ẫ ố

ơ ồ

ủ

ể

ố

Đ ng hồ ồ

Trích th i ờ gian

ạ ế B cân b ng M ch quy t đ nhị Khu ch đ i ạ ế ộ ằ B l cộ ọ

Tín hi u raệ

Photodetector

T ng khu ch đ i ạ ế ầ

Tín hi u vào ệ

Ch

ng 4: K thu t ghép kênh phân chia theo th i gian

ươ

ậ

ờ

ỹ

Tên hiãûu

Khäúi phaït clock

Bäü âiãöu chãú

Kãnh1

Bäü âiãöu chãú

Bäü taïch kãnh

Bäü gheïp quang

Nguäö n phaït

Bäü chia quang

Khuãúch âaûi quang

Khuãúch âaûi quang (EDFA)

Bäü âiãöu chãú

Kãnh4

Såüi dáùn quan g

Bäü âiãöu chãú

Trãù quang

Thåìi gian Kãnh Thåìi gian

Så âäö khäúi hãû thäúng gheïp kãnh quang OTDM.

*OTDM: Optical Time Division Multiplexing

c các yêu c u sau:

t k tuy n là ph i đ t đ

ầ

ế

ệ

ụ

ả ạ ượ ầ

ẫ

ề

c các yêu c u đó c n ph i ch n các thành ph n c a tuy n: ọ

ầ ủ

ế

ầ

ầ

ả

ể ả

t k tuy n đ t đ ế

Đ đ m b o cho vi c thi ơ ợ

ng mode.

M c đích c a vi c thi ế ế ủ C ly truy n d n theo yêu c u. ự ẫ ề T c đ truy n d n. ố ộ i bit BER. T s l ỷ ố ỗ ả ạ ượ ế ế ệ S i quang đ n mode hay đa mode. c lõi s i. Kích th ợ ướ t su t m t c t lõi. Ch s chi ấ ế ỉ ố ặ ắ Băng t n ho c tán s c. ắ ặ ầ Suy hao c a s i. ủ ợ Kh u đ hay bán kính tr ộ

ườ

ẩ

ồ

ệ

Thi

ế ị

Ngu n phát là LD hay LED B c sóng phát . ướ Đ r ng ph . ổ ộ ộ Công su t phát. ấ Vùng phát x có hi u qu . ả ạ t b thu quang s d ng PIN hay APD ử ụ ể

ổ

ệ

H s chuy n đ i. ệ ố B c sóng làm vi c. ệ ướ T c đ làm vi c. ố ộ Đ nh y thu. ạ ộ

S/N (dB) 23

7

BER = ½ erfc(Q)

Q =

6

1 2

S N

20 5

4

15 3

2

10

5 1

10 10­2 10­3 10­4 10­5 10­6 10­7 10­8 10­9 10­10 10­11 10­12

B

ậ ế ố ủ

A

ế Nh p các thông s c a tuy n : -T c đ bit ố ộ -Lo i mã truy n d n ề ẫ ạ -S m i hàn ố ố - S conector ố - B c sóng làm vi c c a tuy n ướ -Chi u dài c a tuy n ề ệ ủ ế ủ

ạ ậ ệ ồ Nh p lo i linh ki n -công su t c a ngu n ấ ủ phát:LED,LD,LDDM

Tính TS

T o các t linh ki n ạ h p t ổ ợ ừ ệ

Tính Tth

B

B

N

Đi u ki n v ề ề ệ th i gian lên: ờ Tth

Tính Pr?

ổ Không có t h p nào th a ỏ ợ mãn yêu c uầ

ề

K t thúc ế N Đi u ki n v ệ ề công su t ấ :Pr>MPD Y

Tính BER_th?

ề Tăng công su t phát ấ Đi u ki n v ệ ề BER_th

A

N h p th a

Xu t t ỏ ấ ổ ợ mãn yêu c u k ỹ ầ thu tậ

Y Tăng công su t phát ấ

ế

K t thúc A