đồ án :một số phương pháp tính toán trong hệ thống thông tin quang tốc độ cao

Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục
Mục lục
Mục lục I
Chương 1 Thuật ngữ viết tắt III
Chương 2 Danh mục hình vẽ V
Danh mục bảng biểu VII
Chương 3 Tổng quan về thiết kế tuyến thông tin quang 10
Mô hình tuyến thông tin quang 10
Các tham số ảnh hưởng đến thiết kế tuyến thông tin quang 11
3.2. Tổng quan về các phương pháp thiết kế 21
Chương 4 Một số phương pháp tính toán trong thiết kế tuyến thông tin quang tốc
độ cao 29
Tính toán theo các giá trị giới hạn (worst case) của các tham số 29
4.2. Tính toán theo số liệu thống kê 64
4.3. So sánh hai phương pháp 78
Kết luận 80
Chương 5 Tài liệu tham khảo 81
Sinh viên: Lê Đức Vượng Lớp D04VT2 I
Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
Chương 1 Thuật ngữ viết tắt
Từ viết
tắt
Từ gốc Nghĩa
APD Avalanche Photodiode Diode tách sóng thác
BER Bit Error Ratio Tỉ số lỗi bít
CD Chromatic Dispersion Tán sắc màu
DCF Dispersion Compensating Fiber Sợi bù tán sắc
DCU Dispersion Compensate Unit Khối bù tán sắc
DGD Diffirential Group Delay Trễ nhóm phân biệt
DWDM Density Wavelength Division
Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo bước sóng
mật độ cao
EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier Bộ khuếch đại pha tạp Erbium
EOL End Of Life Hết thời gian sử dụng
FBG Fiber Bragg Grared Cách tử sợi Bragg
FWHM Full Wide Half Maximum Độ rộng toàn phần tại nửa lớn nhất
FWM Four Wave Mixing Hiệu ứng trộn bốn sóng
GVD Group Velocity Dispersion Tán sắc vận tốc nhóm
LD Laser Diode Laze diode
LED Light Emitting Diode Diode phát xạ quang
MLM Muti Longitudinal Mode Laser đa mode
MPI Multi Path Interference Nhiễu đa đường
MPN Mode Partition Noise Tạp âm cạnh tranh mode
Sinh viên: Lê Đức Vượng Lớp D04VT2 III
Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
NF Noise Factor Hệ số tạp âm
NRZ Non Return to Zero Không trở về không
OSNR Optical Signal to Noise Ratio Tỉ số tín hiệu quang trên tạp âm
pdf Probability density function Hàm mật độ xác suất
p-i-n Positive Intrinsic Negative Cấu trúc PIN
PMD Polarization Mode Dispersion Tán sắc phân cực mode
rms Root mean square Trung bình quân phương
RZ Return to Zero Trở về không
SC Single Channel Đơn kênh
SLM Single Longitudinal Mode Laser đơn mode
SMF Single Mode Fiber Sợi đơn mode
SMP Self Modulation Phase Tự điều chế pha
WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước sóng
XMP Cross Modulation Phase Điều chế chéo pha
Sinh viên: Lê Đức Vượng Lớp D04VT2 IV

Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ
Chương 2 Danh mục hình vẽ
Hình 1-1 Mô hình truyền thông tin với các thành phần cơ bản 10
Hình 1-2 Sự thay đổi của vận tốc nhóm theo bước sóng trong sợi quang 15
Hình 1-3 Ảnh hưởng của tán sắc đến xung truyền 15
Hình 1-4 Ảnh hưởng của hiệu ứng SPM trên xung 18
Hình 1-5 Hiệu năng trộn sóng với các mức khoảng cách khác 20
Hình 1-6 Tính tương thích ngang với hệ thống đơn nhịp 25
Hình 1-7 Tính tương thích ngang với hệ thống đa nhịp 25
Hình 1-8 Tính tương thích dọc của hệ thống đơn nhịp 26
Hình 1-9 Tính tương thích chiều dọc lớp vật lý đa nhịp 26
Hình 2-10 Tán sắc màu cực đại và độ rộng phổ nguồn tại bước sóng 1550nm 32
Hình 2-11 Sự thay đổi của tán sắc cùng với bù công suất 37
Hình 2-12 Vị trí của DCU trong hệ thống nhiều chặng và biều đồ tán sắc 38
Hình 2-13 Sơ đồ tán sắc khi sử dụng kĩ thuật bù sau 38
Hình 2-14 Đồ thị bù dạng mắt 40
Hình 2-15 Sự khác nhau giữa tán sắc tích lũy của mỗi kênh và kênh thứ 3 42
Hình 2-16 Mối quan hệ giữa hệ số Q và tỉ số lỗi bít BER 43
Hình 2-17 Bù hệ số Q do các hiệu ứng phi tuyến bởi tăng công suất đầu vào 43
Hình 2-18 Hệ thống DWDM khuếch đại nhiểu tầng trong cấu hình điểm điểm 46
Hình 2-19 Ví dụ bộ phân kênh đơn giản 51
Hình 2-20 Ví dụ bộ phân kênh 52
Hình 2-21 Đồ thị bù lại xuyên âm liên kênh 54
Hình 2-22 Lược đồ bù quang và nhiễu xuyên âm do dụng cụ đo giao thoa 56
Sinh viên: Lê Đức Vượng Lớp D04VT2 V
Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ
Hình 2-23 Sơ đồ của điểm bù quang và nhiễu xuyên âm do dụng cụ đo giao thoa
(mô hình Gausse) 57
Hình 2-24 Biều đồ dòng chung và ví dụ tán sắc màu cực đại 67
Hình 2-25 Biểu đồ hệ số tán sắc tại bước sóng 1560nm 70

Hình 2-26 Biểu đồ hệ số tán sắc tại bước sóng 1530nm 70
Hình 2-27 Hệ số tán sắc trung bình và bước sóng 71
Hình 2-28 Hệ số độ lệch chuẩn tán sắc và bước sóng 71
Hình 2-29 Hệ số tán sắc màu trung bình của sợi G.652 74
Hình 2-30 Độ lệch chuẩn của hệ số tán sắc màu đối với sợi G.652 75
Hình 2-31 Giá trị bù tán sắc trung bình 76
Hình 2-32 Các giá trị độ lệch của cơ cấu bù tán sắc 76
Hình 2-33 Giới hạn 3 σ khi kết hợp các cơ cấu bù và sợi G.652 77
Sinh viên: Lê Đức Vượng Lớp D04VT2 VI
Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục bảng
Danh mục bảng biểu
Bảng 1-1Quan hệ giữa tham số hệ thống và tham số phần tử 28
Bảng 2-2 Bù công suất cho một số giá trị epsilon 31
Bảng 2-3 Tán sắc màu cực đại 34
Bảng 2-4 Các giới hạn chiều dài tại bước sóng 1565nm 34
Bảng 2-5 Tán sắc màu cực đại tại bước sóng 1550nm với bù công suất 2dB 35
Bảng 2-6 Các giá trị của tán sắc màu [ps/nm] 42
Bảng 2-7 Suy hao xen do các phần tử hệ thống gây nên 48
Bảng 2-8 Các thuật ngữ sử dụng 51
Bảng 2-9 Giới hạn xác suất của hệ thống 65
Bảng 2-10 Giá trị tán sắc màu thống kê 73
Sinh viên: Lê Đức Vượng Lớp D04VT2
VII
Đồ án tốt nghiệp đại học Lời nói đầu
Lời nói đầu
Hiện nay thông tin quang được coi là một trong những ngành mũi nhọn trong
lĩnh vực viễn thông. Ngay từ giai đoạn đầu, khi các hệ thống thông tin cáp sợi quang
chính thức đưa vào khai thác trên mạng viễn thông, phương thức truyền dẫn quang
đã thể hiện các khả năng to lớn trong việc truyền tải các dịch vụ viễn thông ngày
càng phong phú và hiện đại của thế giới. Hệ thống thông tin quang có nhiều ưu điểm

hơn hẳn hệ thống cáp đồng truyền thống và hệ thống vô tuyến như : băng tần rộng,
có cự ly thông tin lớn, không bị ảnh hưởng của nhiễu sóng điện từ và khả năng bảo
mật thông tin cao. Các hệ thống này không chỉ phụ hợp với các tuyến thông tin lớn
như tuyến đường trục, tuyến xuyên đại dương mà còn có tiềm năng trong các hệ
thông thông tin nội hạt với cấu trúc linh hoạt và khả năng đáp ứng các loại hình dịch
vụ trong hiện đại và cả tương lai.
Tuy nhiên để tạo ra được một tuyến thông tin quang có hiệu quả cao thì không
phải đơn giản. Đó chính là công việc của thiết kết tuyến thông tin quang. Thiết kế
tuyến thông tin quang bao gồm nhiều giai đoạn như khảo sát địa hình, chọn băng
sóng, chọn các thiết bị… Trong đó việc tính toán các tham số quang là giai đoạn đặc
biệt quan trọng. Nó quyết định và ảnh hưởng đến các giai đoạn khác. Vì vậy, việc
tính toán các tham số quang một cách đúng đắn để có các dự trữ phù hợp là một
công việc hết sức quan trọng trong quá trình thiết kế tuyến thông tin quang.
Với nhận thức trên về tầm quan trọng của việc tính toán các tham số thông tin
quang, cùng với sự hướng dẫn của TS. Bùi Trung Hiếu, Ths. Vũ Hoàng Sơn, đồ án
của em trình bày về một số phương pháp tính toán trong hệ thống thông tin quang tốc
độ cao. Các phương pháp tính toán tham số quang dựa theo cách tiếp cận tiêu chuẩn
được ITU – T quy định. Bố cục đồ án gồm 2 chương:
Chương 1: Tổng quan về thiết kế tuyến thông tin quang: Khái quát về một số
phương pháp thiết kế thông tin quang. Giới thiệu các phương pháp tính toán trong
thiết kế xấu nhất và theo thống kê.
Chương 2: Trình bày: “Một số phương pháp tính toán tham số thông tin quang tốc
độ cao”. Trong chương này nêu ra cách tính các tham số trong theo phương pháp thiết
kế xấu nhất và thống kê.
Đồ án tốt nghiệp đại học Lời nói đầu
Do vấn đề tìm hiểu rất rộng và trình độ chưa cho phép nên đồ án còn nhiều
thiếu sót. Em mong được sự chỉ bảo và góp ý tù phía các thầy, cô giáo cùng các
bạn để đồ án hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Bùi Trung Hiếu đã tận tình giúp đỡ
em hoàn thành đồ án này và các thầy cô trong bộ môn Thông tin quang – khoa

Viễn thông I đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong thời gian thực tập đồ án.
Em cũng chân thành cảm ơn Ths Vũ Hoàng Sơn – Viện khoa học Bưu Điện đã
hướng dẫn em trong thời gian thực tập tốt nghiệp và làm đồ án tốt nghiệp.
Hà Nội ngày 17 tháng 10 năm 2008
Sinh viên
Lê Đức Vượng
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về thiết kế
Chương 3 Tổng quan về thiết kế tuyến thông tin quang
Mô hình tuyến thông tin quang
Một hệ thống thông tin quang bao gồm các thành phần cơ bản: Phần phát quang,
sợi quang, và phần thu quang. Hình 1-1 là mô hình tổng quát của hệ thống thông tin
quang.
Hình 1-1 Mô hình truyền thông tin với các thành phần cơ bản.
Phần phát quang được cấu tạo từ nguồn phát tín hiệu quang và các mạch điện điều
khiển. Các mạch điều khiển có thể là bộ điều chế ngoài hay các bộ kích thích tùy thuộc
vào các kỹ thuật điều biến. Nguồn phát quang tạo ra sóng mang tần số quang, còn các
mạch điều khiển biến đổi tín hiệu thông tin thành dạng tín hiệu phù hợp để điều khiển
nguồn sáng theo tín hiệu mang tin. Có hai loại nguồn sáng được dùng phổ biến trong
thông tin quang là LED (Light Emitting Diode) và LD (Laser Diode).
Sợi quang là môi trường truyền dẫn trong thông tin quang. So với môi trường
truyền dẫn khác như môi trường không khí trong thông tin vô tuyến và môi trường cáp
kim loại thì truyền dẫn bằng sợi quang có nhièu ưu điểm nổi bật đó là : hầu như không
chịu ảnh hưởng của môi trường ngoài, băng tần truyền dẫn lớn, và suy hao thấp. Với
những ưu điểm đó, cùng với nhiều tiến bộ trong lĩnh vực thông tin quang, sợi quang đã
được sử dụng trong các hệ thống truyền đường dài, hệ thống vượt đại dương. Chúng vừa
đáp ứng được khoảng cách vừa đáp ứng được dung lượng truyền dẫn cho phép thực hiện
các mạng thông tin tốc độ cao. Sợi quang có 3 loại chính là : sợi quang đa mode chiết
suất nhảy bậc, sợi đa mode chiết suất biến đổi và sợi quang đơn mode. Tùy thuộc vào hệ
thống mà loại sợi quang nào được sử dụng, tuy nhiên hiện nay các hệ thống thường sử
dụng sợi đơn mode để truyền dẫn vì ưu điểm của loại sợi này.

Sinh viên: Lê Đức Vượng Lớp D04VT2 10
Nơi phát
tín hiệu
Thiết bị
phát
Môi trường
truyền dẫn
Thiết bị
thu
Nơi thu tín
hiệu đến
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về thiết kế
Phần thu quang có chức năng để chuyển tín hiệu quang thu được thành tín hiệu
băng tần cơ sở ban đầu. Nó bao gồm bộ tách sóng quang và các mạch xử lý điện. Bộ tách
sóng quang thường sử dụng các photodiode như PIN và APD. Các mạch xử lý tín hiệu
điện này có thể bao gồm các mạch khuếch đại, lọc và mạch tái sinh.
Các tham số ảnh hưởng đến thiết kế tuyến thông tin quang
Khi thiết kế tuyến thông thông quang, cần phải xét đến ảnh hưởng của các tham
số.
Các tham số ảnh hưởng đến khả năng của hệ thống thông tin quang, bao gồm:
 Suy hao.
 Tán sắc.
 Các hiện tượng phi tuyến xảy ra trong sợi quang.
 Quỹ thời gian
 Nhiễu
Tuy nhiên đối với các hệ thống khác nhau thì mức độ ảnh hưởng của các tham số
này cũng khác nhau. Với các hệ thống có cự ly không quá dài thì tham số quỹ thời gian
luôn được đảm bảo. Còn đối với nhiễu thì chủ yếu là do thiết bị quyết định, vấn đề này
lại phụ thuộc vào nhà sản xuất thiết bị. Do đó, ở đây chủ yếu xét đến các tham số ảnh
hưởng là suy hao, tán sắc, và hiệu ứng phi tuyến. Các tham số này cũng ảnh hưởng khác

nhau với các hệ thống khác nhau.
 Đối với các hệ thống cự ly ngắn, dung lượng thấp thì tham số chủ yếu cần
quan tâm là suy hao.
 Đối với các hệ thống tốc độ cao, cự ly tương đối lớn thì tham số quan tâm gồm
có suy hao và tán sắc.
 Đối với các hệ thống WDM cự ly dài và dung lượng rất lớn thì ngoài 2 tham
số trên cần phải xem xét đến cả các hiệu ứng phi tuyến. Các tham số trong
hiệu ứng phi tuyến thì có các hiệu ứng Kerr và hiệu ứng tán xạ do kích thích
Brillouin (SBS) và hiệu ứng tán xạ do kích thích Raman (SRS). Trong hiệu
ứng Kerr thì lại bao gồm hiệu ứng trộn bốn sóng, hiệu ứng tự điều chế pha, và
hiệu ứng điều chế pha chéo. Tuy nhiên trong phần hiệu ứng phi tuyến này, chỉ
Sinh viên: Lê Đức Vượng Lớp D04VT2 11
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về thiết kế
xét ảnh hưởng của hiệu ứng trộn bốn sóng, hiệu ứng tự điều chế pha, và điều
chế pha chéo.
Dưới đây xét đến ảnh hưởng của các tham số này
3.1.1. Suy hao
Việc truyền dẫn tín hiệu ánh sáng từ phía phát tới phía thu sẽ bị suy hao và méo
tín hiệu, đây là hai yếu tố quan trọng, nó có tác động vào quá trình thông tin, định cỡ về
khoảng cách và tốc độ của một hệ thống truyền dẫn cũng như xác định cấu hình của hệ
thống thông tin quang.
Suy hao trong sợi quang đóng một vai trò rất quan trọng trong việc thiết kế hệ
thống, là tham số xác định khoảng cách giữa phía phát và phía thu. Trên một tuyến thông
tin quang, các suy hao ghép nối giữa nguồn phát quang với sợi quang, giữa sợi quang với
sợi quang, giữa sợi quang với đầu thu quang hay giữa các thiết bị xen rẽ kênh … cũng có
thể gây ra suy hao trên tuyến truyền dẫn. Bên cạnh đó, quá trình sợi bị uốn cong quá giới
hạn cho phép cũng gây ra suy hao. Các suy hao này là suy hao ngoài bản chất của sợi
nên có thể giảm chúng với nhiều biện pháp khác nhau. Bên cạnh suy hao ngoài bản chất
là suy hao bản chất bên trong sợi quang. Trong quá trình truyền tín hiệu ánh sáng, bản
thân sợi quang cũng có suy hao làm cho cường độ tín hiệu giảm xuống khi đi qua một cự

ly nào đó. Các dạng suy hao bản chất gồm suy hao do hấp thụ, suy hao do tán xạ và suy
hao do bức xạ năng lượng ánh sáng. Trong các dạng suy hao trên, suy hao do hấp thụ có
liên quan tới vật liệu chế tạo sợi quang bao gồm hấp thụ do tạp chất, hấp thụ vật liệu.
Suy hao bức xạ là do sự sai lệch cấu trúc hình học của sợi gây ra.
Suy hao sợi (hay còn gọi là suy hao tín hiệu) thường được đặc trưng bằng hệ số
suy hao và được xác định bằng tỉ số giữa công suất quang đầu vào
in
P
của sợi dẫn quang
dải L với công suất quang đầu ra
out
P
. Tỷ số công suất này là một hàm bước sóng, nếu gọi
α
là hệ số suy hao thì ta có thể xác định hệ số này bởi công thức sau:
)log(
10
out
in
P
P
L
=
α
(1-1)
Với
α
được tính theo dB/km và chiều dài L được tính theo km. Các sợi truyền dẫn
quang thường có suy hao nhỏ, khi độ dài quá ngắn thì gần như không có suy hao, lúc đó
công suất đầu vào

in
P
gần như bằng công suất đầu ra
out
P
và
0
≈
α
dB/km.
Sinh viên: Lê Đức Vượng Lớp D04VT2 12
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về thiết kế
Từ công thức trên có thể suy ra được công thức tính cự ly truyền dẫn:
)log(
1
10
out
in
P
P
L
α
=
(1-2)
Nếu gọi công suất tín hiệu quang trung bình phát vào sợi quang là
t
P
và công suất
tín hiệu quang trung bình nhỏ nhất
rec

P
tại đầu vào của bộ thu quang với tốc độ truyền
dẫn là B. Khi đó, cự ly truyền dẫn cực đại được tính:
)log(
1
10
max
rec
t
P
P
L
α
=
(1-3)
Cự ly truyền dẫn L còn phụ thuộc vào tốc độ bít là do công suất thu được
rec
P
phụ
thuộc vào tốc độ bít B, vì rằng
hvBNP
prec
=
trong đó hv là năng lượng photon và
p
N
là
số photon trung bình trên bit được yêu cầu tại bộ thu quang .
Như vậy, cự ly truyền dẫn L giảm theo hàm logarit với sự tăng tốc độ bít B tại
bước sóng hoạt động của hệ thống. Có 3 vùng bước sóng hoạt động tiêu biểu đó là (vùng

tại đó mà suy hao tín hiệu là nhỏ nhất) vùng bước sóng 0.85
m
µ
, vùng bước sóng 1.3
m
µ

và vùng bước sóng 1.55
m
µ
. Trong các vùng bước sóng thì cự ly truyền dẫn ngắn nhất
khi hệ thống hoạt động ở bước sóng 0.85
m
µ
do tại vùng này suy hao tín hiệu tương đối
lớn. Khoảng cách lặp của các tuyến sử dụng hệ thống này khoảng từ 10 đến 30 km hoàn
tuỳ theo tốc độ bít. Ngược lại cự ly lớn hơn 100 km hoàn toàn có thể thực hiện được với
hệ thống hoạt độn tại vùng bước sóng 1.55
m
µ
.
3.1.2. Tán sắc
Suy hao mặc dù có vai trò quan trọng trong việc thiết kế hệ thống, nhưng nó chỉ
được quan tâm đặc biệt khi hệ thống thông tin quang có cự ly ngắn, dung lượng thấp.
Tuy nhiên khi khoảng cách tăng lên thì suy hao không còn là vấn đề quan trọng nữa, bởi
vì suy hao dễ dàng được khắc phục bởi các bộ khuếch đại. Khi suy hao không còn là vấn
đề quan trọng thì tán sắc trở thành mối quan tâm chủ yếu nhất ảnh hưởng tới cự ly truyền
dẫn và tốc độ bít.
Hiện tượng một xung ánh sáng bị giãn rộng ra về mặt thời gian sau một quãng
đường truyền nhất định trong sợi cáp quang được gọi là hiện tượng tán sắc trong sợi cáp

quang.
Sinh viên: Lê Đức Vượng Lớp D04VT2 13
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về thiết kế
Như trên đã nói tín hiệu khi truyền qua sợi quang sẽ bị méo và suy hao. Suy hao
là do sợi quang còn méo là tán sắc bên trong mode và hiệu ứng trễ giữa các mode gây ra.
Có ba nguồn gây nên hiện tượng tán sắc đó là: tán sắc vật liệu, tán sắc ống dẫn sóng và
trễ nhóm.
Tuy nhiên hầu hết các hệ thống truyền dẫn đều sử dụng sợi quang đơn mode nên
tán sắc đơn mode trở thành một yếu tố hết sức quan trọng và vì vậy ở đây chỉ xét đến tán
sắc bên trong mode.
Tán sắc bên trong mode là sự dãn xung tín hiệu ánh sáng xảy ra trong một mode.
Vì tán sắc bên trong mode phụ thuộc vào bước sóng cho nên ảnh hưởng của nó tới méo
tín hiệu sẽ tăng lên theo sự tăng của độ rộng phổ nguồn phát. Độ rộng phổ là dải bước
sóng mà nguồn quang phát tín hiệu ánh sáng trên nó. Có thể mô tả độ dãn xung bằng
công thức sau đây:
λτ
σλ
λ
τ
δ
s
n
d
d
L )(=
(1-4)
Với L là độ dài của của sợi quang,
n
τ
là trễ nhóm đối với một đơn vị độ dài,

s
λ
là
bước sóng trung tâm và
λ
σ
là độ rộng trung bình quân phương rms của phổ nguồn phát.
Như vậy, tán sắc tổng cộng trên sợi dẫn quang gồm 2 thành phần chính là tán sắc mode
và tán sắc bên trong mode. Tán sắc bên trong mode lại gồm có tán sắc ống dẫn sóng và
tán sắc vật liệu. Tán sắc bên trong mode còn được gọi là tán sắc màu CD (chromatic
dispersion). Do chỉ xét đến sợi đơn mode nên ở đây quan tâm đến tán sắc màu.
Đối với các bước sóng trong phạm vi 1550nm thì tán sắc vật liệu là nguyên nhân
chính gây nên hiện tượng tán sắc. Tán sắc vật liệu sinh ra là do trong một sợi cáp quang,
vận tốc ánh sáng cũng như chiết xuất của quang sợi là một hàm số của bước sóng ánh
sáng tín hiệu. Hình vẽ 1-2 biểu diễn sự thay đổi của vận tốc nhóm của một xung ánh
sáng đối với các bước sóng khác nhau trong một sợi cáp quang thông tin đơn mode
thông thường.
Sinh viên: Lê Đức Vượng Lớp D04VT2 14
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về thiết kế
Hình 1-2 Sự thay đổi của vận tốc nhóm theo bước sóng trong sợi quang
Trên hình vẽ 1-2, chúng ta nhận thấy tại các bước sóng vùng cửa sổ 1550nm, vận
tốc nhóm tỷ lệ nghịch với bước sóng của ánh sáng. Như chúng ta đã biết, trên thực tế
không thể có một nguồn sáng đơn sắc tuyệt đối, mọi nguồn sáng đều có một độ rộng phổ
nhất định. Giả sử một xung ánh sáng có bước sóng trung tâm tại 1550nm, độ rộng phổ
Δλ
0
truyền qua một sợi cáp quang đơn mode. Các thành phần bước sóng dài hơn của
xung sẽ chuyền chậm hơn các thành phần bước sóng ngắn hơn. Như vậy, sau một quãng
đường truyền đủ dài, độ rộng xung sẽ bị kéo giãn ra tới mức hai xung kế tiếp nhau sẽ bị
chèn lên nhau (hình 1-3). Hậu quả là thiết bị ở đầu thu sẽ không thể phân biệt được 2

xung riêng biệt. Để thiết bị thu được tín hiệu xung, người ta phải giảm tốc độ truyền
hoặc rút ngắn khoảng cách giữa bên phát và bên thu.
Hình 1-3 Ảnh hưởng của tán sắc đến xung truyền
a) Xung tại đầu phát b) Xung tại đầu thu
Sinh viên: Lê Đức Vượng Lớp D04VT2 15
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về thiết kế
3.1.3. Hiệu ứng phi tuyến
Trong các hệ thống ghép kênh theo bước sóng, có cự ly dài, dung lượng rất lớn thì
ngoài tham số suy hao và tán sắc còn phải tính đến ảnh hưởng của các hiệu ứng phi
tuyến. Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến là do tương tác lẫn nhau giữa các kênh với
các bước sóng khác nhau được ghép trong sợi quang.
3.1.3.1. Tự điều chế pha SPM
Sự phụ thuộc của chỉ số chiết suất n vào cường độ trường của sóng ánh sáng được
gọi là hiệu ứng Kerr quang, trong đó toàn bộ các trường tham gia vào tương tác phi
tuyến ở cùng một tần số. Chỉ số chiết suất biến đổi như sau:
n
,
j
= n
j
+
n
2
.
eff
A
P
với j=1,2… (1-5)
Trong đó: n
,

1
, n
,
2
là chiết suất lõi và vỏ.

n
2
là hệ số chiết suất phi tuyến.
n
j
là chỉ số chiết suất tuyến tính

n
2
/10.3
220
m
−
≈
W với sợi silica
Hệ số truyền dẫn phi tuyến:

P
A
P
n
A
P
n

nn
c
n
eff
eff
jjj
.
2
2
2.
.2.
2
2
''
'
γβ
λ
π
β
λ
π
π
λλ
πω
β
+=+
=+===
(1-6)
Với
/

2
2
n
λ
π
γ
=
A
eff
là hằng số truyền dẫn phi tuyến.
Pha kết hợp với mode sợi tăng tuyến tính theo z, ảnh hưởng của chiết suất phi
tuyến dẫn đến một sự dịch pha phi tuyến là:

Sinh viên: Lê Đức Vượng Lớp D04VT2 16
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về thiết kế

effin
L
in
Lz
in
z
in
LL
NL
LPePeP
dzePdzzPdz
)1(
1
|.

1

)(.)(
0
00
'
γ
α
γ
α
γ
γγββφ
αα
α
=−=
−
===−=
−−
−
∫∫∫
(1-7)
P
in
giả thiết là không đổi. Thực tế sự phụ thuộc của P
in
vào thời gian làm cho
NL
φ

thay đổi theo thời gian dẫn đến một sự dịch chuyển tần số mà từng bước ảnh hưởng tới

hình dạng xung qua GVD. Để giảm ảnh hưởng của chiết suất phi tuyến thì độ dịch pha
phi tuyến cần thỏa mãn điều kiện
NL
φ
<<1. Từ đó có thể suy ra điều kiện ngưỡng của
công suất quang:


γ
α
γ
γ
=<<=><<
.
1
1
eff
ineffinin
L
PLPP
(1-8)
Với
2,046.0/2.0
1
===
−
γα
KmKmdB
W
11

.
−−
Km
, ta có:
P
in
<<
023.0
2
046.0
=
W= 23mW
Rõ ràng sự phụ thuộc chiết suất vào công suất quang là một yếu tố giới hạn với
hệ thống truyền thông quang. Hiện tượng phi tuyến tương ứng với giới hạn này được gọi
là tự điều chế pha SPM vì độ dịch pha
NL
φ
được cảm ứng bởi chính trường quang. SPM
tương tác với tán sắc sắc thể trong sợi để thay đổi tốc độ mở rộng xung khi nó lan truyền
trong sợi quang. Khi tán sắc sắc thể trong sợi quang càng tăng ảnh hưởng của SPM càng
lớn. Nó dẫn đến việc thay đổi các thành phẩn trong xung quang. Hiệu ứng này có thể
xem như là cơ chế chirp phi tuyến, tần số hoặc bước sóng của ánh sáng trong một xung
có thể bị chirp không chỉ đơn giản do đặc tính nội tại của nguồn phát mà còn do tương
tác phi tuyến với môi trường truyền dẫn của sợi. Điều này dẫn đến sự dịch các sườn
xung, xung lên bị dịch về phía bước sóng dài hơn và xung xuống bị dịch về phía bước
sóng ngắn hơn và dẫn tới một sự dịch tần trên mỗi sườn xung mà tương tác với tán sắc
sợi để mở rộng xung.
Sinh viên: Lê Đức Vượng Lớp D04VT2 17
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về thiết kế

Hình 1-4 Ảnh hưởng của hiệu ứng SPM trên xung
3.1.3.2. Điều chế chéo pha (XPM)
Sự phụ thuộc của chỉ số chiết suất vào cường độ trường của sóng ánh sáng có thể
cũng dẫn đến hiện tượng phi tuyến được biết là điều chế chéo pha. Nó chỉ xuất hiện
trong hệ thống đa kênh và xảy ra khi hai hay nhiều kênh được truyền đồng thời trong sợi
sử dụng các tần số sóng mang khác nhau. Độ dịch pha phi tuyến cho một kênh riêng
không phụ thuộc vào chỉ số chiết suất của kênh khác. Độ dịch pha cho kênh j là:









+=
∑
≠
M
jm
mjeff
NL
j
PPL 2.
γφ
(1-9)
Trong đó: M là tổng số kênh
P
j

là công suất kênh j (j=
M,1
).
Hệ số 2 chỉ ra rằng XPM ảnh hưởng bằng 2 lần SPM với cùng công suất. Độ dịch
pha tổng bây giờ phụ thuộc vào tất cả các kênh và có thể thay đổi từng bit phụ thuộc vào
kiểu bit của kênh lân cận.
Nếu ta giả sử công suất các kênh bằng nhau, độ dịch pha trong trường hợp xấu
nhất khi tất cả các kênh truyền đồng thời tất cả các bit 1 là:
Sinh viên: Lê Đức Vượng Lớp D04VT2 18
Sự dịch
xung
Xung bị mở rộng
khi lan truyền trong
sợi
Chirp tần số
Xung đã phát
Tần số
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về thiết kế

( )
j
NL
j
PM 12 −=
α
γ
φ
(1-10)
Để
<<

NL
j
φ
1 => P
j
<1 (mW) ngay cả với M=10 nếu chúng ta sử dụng giá trị
γ
và
α
ở vùng
λ
=1,55
m
µ
. Rõ ràng XPM có thể là nhân tố giới hạn công suất chính.
Tóm lại: Với những xung quang rộng tương đối (>100ps), ảnh hưởng của tán sắc
không đáng kể. Với những xung quang ngắn hơn, ảnh hưởng của tán sắc và phi tuyến
hoạt động cùng nhau trên xung dẫn đến nhiều đặc tính mới. Cụ thể sự mở rộng xung
quang do tán sắc được giảm nhiều với sự có mặt của SPM và GVD dị thường.
3.1.3.3. Hiệu ứng trộn 4 sóng (FWM: four-wave mixing)
Sự phụ thuộc của chỉ số chiết suất vào cường độ có gốc của nó trong độ cảm phi
tuyến bậc 3 được biểu hiện bởi
)3(
χ
. Hiện tượng phi tuyến khác được biết từ sự trộn 4
sóng (FWM) cũng xuất phát từ giá trị hữu hạn của
)3(
χ
trong sợi thủy tinh. Nếu 3 trường
quang với tần số sóng mang

321
,,
ωωω
lan truyền đồng thời trong sợi,
)3(
χ
tạo ra trường
thứ tư mà tần số
4
ω
của nó liên quan với các tần số qua công thức:
4
ω
=
321
ωωω
±±
.
Về nguyên lý sẽ xuất hiện nhiều tần số tương ứng với các sự kết hợp khác nhau
của các dấu +, Tuy nhiên trong thực tế hầu hết sự kết hợp của chúng không xây dựng
được yêu cầu thích ứng pha. Sự kết hợp của dạng
3214
ωωωω
−+=
là gây rắc rối nhất
cho hệ thống truyền thông quang đa kênh vì chúng có thể gần với pha được thích ứng khi
bước sóng nằm ở vùng tán sắc bằng 0.
Hai yếu tố ảnh hưởng mạnh mẽ tới hiệu năng trộn là:
- Đầu tiên là khoảng cách kênh. Hiệu năng trộn sẽ tăng mạnh mẽ khi khoảng
cách kênh trở nên gần hơn.

- Thứ hai là tán sắc sợi. Hiệu năng trộn tỉ lệ nghịch với tán sắc sợi và lớn nhất ở
vùng tán sắc bằng không vì khi đó các sản phẩm trộn không mong muốn sẽ di
chuyển cùng tốc độ. Do vậy trong thực tế, các sợi dịch tán sắc thường được
thiết kế để có tán sắc dư ở bước sóng vận hành nhằm loại bỏ ảnh hưởng của
FWM.
Hình vẽ sau mô tả hiệu năng trộn 4 sóng trong sợi đơn mode.
Sinh viên: Lê Đức Vượng Lớp D04VT2 19
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về thiết kế
Hình 1-5 Hiệu năng trộn sóng với các mức khoảng cách khác
nhau theo khoảng cách kênh
Ở mức cơ bản, một quá trình FWM có thể xem như một quá trình tán xạ mà hai
photon năng lượng
1
ω

và
2
ω

tạo ra 2 photon năng lượng
3
ω

và
4
ω

. Điều kiện thích
ứng pha bắt đầu từ yêu cầu duy trì động lượng. Quá trình FWM cũng có thể xẩy ra khi
hai phonon bắt đầu suy biến (

21
ωω
 =
), vì vậy
314
.2
ωωω
−=
.
FWM không ảnh hưởng đến hệ thống sóng ánh sáng đơn kênh nhưng lại trở nên
quan trọng với các hệ thống đa kênh mà sử dụng ghép kênh phân chia theo bước sóng
WDM (wavelength division multiplexing ). Một lượng công suất lớn của kênh có thể
được truyền tới kênh lân cận qua FWM. Sự truyền năng lượng như vậy không chỉ làm
suy hao công suất cho một kênh riêng mà còn dẫn đến xuyên âm giữa các kênh, làm
giảm hiệu năng hệ thống quang. Tuy nhiên, hiệu ứng FWM cũng có ích với các hệ thống
sóng ánh sáng. Nó được sử dụng để giải ghép kênh khi ghép kênh phân chia theo thời
gian được sử dụng trong miền quang. Từ những năm 1933, FWM đã được sử dụng để
tạo tín hiệu ngược phổ qua quá trình phân chia pha quang (optical phase conjugation)-
một trong các kỹ thuật sử dụng cho sự bù tán sắc và có thể cải tiến hiệu năng của hệ
thống ánh sáng được hạn chế tán sắc.
Sinh viên: Lê Đức Vượng Lớp D04VT2 20
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về thiết kế
3.2. Tổng quan về các phương pháp thiết kế
Có nhiều phương pháp thiết kế một tuyến thông tin quang. Đối với các hệ thống
đơn giản ta có thể sử dụng phương pháp dùng các công thức tính toán, việc sử dụng các
công thức để tính toán các tham số khi thiết kế hệ thống quang được gọi là phương pháp
thiết kế theo giải tích. Với một số trường hợp khác ta có thể sử dụng phương pháp mô
phỏng để tìm ra các yêu cầu của các thiết bị cần được sử dụng.
3.2.1. Thiết kế theo phương pháp giải tích
Trong phần này, xét quá trình thiết kế bằng quỹ công suất và thời gian lên

3.2.1.1. Quỹ công suất
Quỹ công suất quang được coi như một yếu tố bao quát tổng hợp quan trọng nhất
nhằm khẳng định xem công suất quang có đủ để đi từ thiết bị phát tới thiết bị thu hay
không để duy trì các đặc tính tin cậy trong suốt thời gian sử dụng của hệ thống. Nếu như
tại đầu vào bộ thu yêu cầu một công suất quang trung bình nhỏ nhất là độ nhạy thu P
rec
và có một công suất quang trung bình P
t
tại đầu ra bộ phát quang thì quỹ công suất C
T
của tuyến có thể được xem như là tổng suy hao giữa bộ phát và bộ thu quang. Vì thế quỹ
công suất quang có thể được biểu diễn dưới dạng đơn giản sau:

sspfcrecTT
MlLlpPc +++=−=
α
2
(1-11)
Với
c
l
là suy hao bộ nối quang tính bằng dB,
f
α
là hệ số suy hao sợi tính bằng
dB/km, L là độ dài sợi quang trên tuyến và coi như là cự ly truyền dẫn,
sp
l
là tổng các suy
hao các mối hàn nối sợi tính bằng dB. Trong biểu thức trên ta giả thiết chỉ sử dụng 2 bộ

nối quang ở hai đầu.
Đại lượng
s
M
là dự phòng hệ thống. Dự phòng hệ thống là một lượng công suất
quang xác định được thêm vào hệ thống để bù vào sự mất mát công suất có thể xảy ra
trong quá trình quá trình khai thác hệ thống, chẳng hạn như sự xuống cấp của các thành
phần thiết bị, sự thay đổi của nhiệt độ và sự thay đổi các điều kiện môi trường làm giảm
hiệu năng của hệ thống, và các biến cố nhỏ khác. Trong thiết kế tuyến, dự phòng hệ
thống thường lấy giá trị từ 3 đến 8 dB. Biểu thức (1-1) có thể được sử dụng để xác định
cự ly truyền dẫn lớn nhất khi đã xác định được các phần tử hệ thống. Một khi bước sóng
đã được lựa chọn thì điều cần phải thực hiện là quyết định xem các thiết bị phát và thu
Sinh viên: Lê Đức Vượng Lớp D04VT2 21
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về thiết kế
nào nên được dùng. Đối với nguồn quang thì xem xét nguồn laze bán dẫn LD hay LED
là phù hợp. Tương tự như vậy đối với các thiết bị thu quang thì nên sử dụng bộ tách sóng
p-i-n hay APD. Việc quyết định này cần quan tâm đến tính kinh tế mà cụ thể là giá cả
của hệ thống phải thấp.
3.2.1.2. Quỹ thời gian lên
Quỹ thời gian lên cũng được coi là yếu tố quan trọng, nó được đưa ra nhằm xác
định xem hệ thống có đủ khả năng để hoạt động tại tốc độ bít đã định hay không. Thậm
chí ngay cả khi băng tần của các thành phần hệ thống vượt qua tốc độ bít, nó vẫn cho
thấy rằng toàn bộ hệ thống có thể không đủ khả năng hoạt động tại tốc độ bít đó. Quan
niệm thời gian lên được dùng để định rõ băng tần trong các thành phần hệ thống khác
nhau. Ta có thể mở rộng và chứng tỏ rằng thời gian lên T
r
của một hệ thống tuyến tính
tăng tử 10% đến 90% giá trị đầu ra sau cùng của nó khi đầu vào có sự thay đổi đột ngột-
hàm bước nhảy.
Có một quan hệ giữa băng tần

f∆
và thời gian lên
r
T
của hệ thống tuyến tính.
Quan hệ này có thể được hiểu bằng việc xem xét mạch RC đơn giản làm ví dụ cho hệ
thống tuyến tính. Khi điện áp đầu vào mạch RC thay đổi một cách tức thời từ 0 đến V
0
thì điện áp đầu ra thay đổi như sau:






−−= )exp(1)(
0
RC
t
VtV
out
(1-12)
Trong đó R và C tương ứng là điện trở và điện dung của mạch RC. Khi đó thời
gian lên được tìm là:
RCRCT
r
2,2)9(ln ≈=
(1-13)
Hàm chuyển đổi H(f) của mạch RC sẽ thu được bằng phép biến đổi Fourier biểu
thức (1-12) và ta có:

)21(
1
)(
fRCi
fH
π
+
=
(1-14)
Băng tần điện
fB
e
∆=
tương ứng với tần số mà tại đó
2/1)(
2
=fH
và được cho
bởi biểu thức
1
)2(
−
= RCB
e
π
. Sử dụng biểu thức (1-13) thì giữa
e
B
và
r

T
có mối quan hệ
sau:
Sinh viên: Lê Đức Vượng Lớp D04VT2 22
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về thiết kế
ee
r
BB
T
35.0
2
2,2
==
π
(1-15)
Với biểu thức này thi quan hệ nghịch đảo giữa thời gian lên và băng tần sẽ đúng
cho mọi hệ thống tuyến tính. Tuy nhiên, tích
er
BT
thường khác 0.35.
Mối liên quan giữa băng tần điện
e
B
và tốc độ bít B phụ thuộc vào dạng tín hiệu
số. Với dạng tín hiệu RZ (Return to Zero), khi đó thì
BB
e
=
và
35.0=

r
BT
. Ngược lại với
tín hiệu dạng NRZ (Non Return to Zero) thì
2/BB
e
≈
và do đó
7.0=
r
BT
. Trong cả hai
trường hợp, tốc độ bit đặc trưng đặt ra giới hạn cho thời gian lên lớn nhất có thể cho
phép. Điều này có nghĩa là hệ thống thông tin phải được thiết kế để đảm bảo rằng
r
T
nằm
trong giá trị lớn nhất này, tức là:



≤
B
B
T
r
/7.0
/35.0
(1-16)
Trong hệ thống thông tin quang có ba thành phần thời gian lên riêng rẽ. Thời gian

lên tổng của toàn bộ hệ thống có quan hệ với các thời gian lên thành phần riêng rẽ này
một cách xấp xỉ như sau:
222
recfibtrr
TTTT ++=
(1-17)
Trong đó,
tr
T
,
fib
T
và
rec
T
tương ứng lần lượt là thời gian lên của thiết bị phat, sợi
quang và thiết bị thu quang. Thông thường thời gian lên của thiết bị phát quang và thiết
bị thu quang được biết trước khi thiết kế hệ thống. Trước hết thời gian lên của thiết bị
phát
tr
T
được xác định từ các thành phần điện của mạch điều khiển và các thành phần
điện liên quan đến nguồn quang. Giá trị tiêu biểu của
tr
T
là khoảng vài ns đối với thiết bị
phát LED, nhưng nó có thể nhỏ tới 0.1ns đối với thiết bị phát lase bán dẫn LD. Thời gian
lên của bộ thu
rec
T

được xác định trước hết là từ băng tần điện 3dB của phần mặt trước
(front-end) bộ thu. Biểu thức (1-15) có thể được dùng để ước lượng
rec
T
nếu như băng tần
front-end được xác định.
Thời gian lên của sợi sợi quang
fib
T
được tính thông qua các tán sắc mode và tán
sắc vận tốc nhóm được biểu diễn bởi phương trình sau:
22
mod GVDfib
TTT +=
(1-18)
Sinh viên: Lê Đức Vượng Lớp D04VT2 23
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về thiết kế
Với
mod
T
là thời gian lên do tán sắc mode và
GVD
T
là thời gian lên do tán sắc vận
tốc nhóm gây ra. Đối với sợi đơn mode thì có
mod
T
= 0 và vì thế mà
GVDfib
TT =

.
Đối với sợi có tán sắc mode thì có thể coi thời gian lên
mod
T
xấp xỉ thời gian trễ và
khi không có sự trộn mode thì:
c
n
LT
GVD
∆
≈
1
(1-19)
Với L là cự ly truyền dẫn, c là vận tốc của ánh sáng,
∆
là sự khác nhau về chỉ số
chiết suất lõi vỏ của sợi quang, và
21
nn ≈
. Thành phần
GVD
T
cũng có thể được tính xấp xỉ
bởi
T∆
như sau:
λ
∆≈ LDT
GVD

(1-20)
Trong đó
λ
∆
là độ rộng phổ của nguồn phát quang được tính theo độ rộng toàn
phần tại nửa lớn nhất FWHM. Tham số tán sắc D có thể thay đổi dọc theo sợi quang nếu
như các phần sợi khác nhau có các đặc tính khác nhau, vì thế nên lấy giá trị trung bình
trong biểu thức (2-20). Từ biểu thức này, giả sử nếu hệ thống hoạt động tại vùng bước
sóng 1.3µm thì
GVD
T
= 0.3 ns khi cự ly truyền dẫn là 50 km, độ rộng phổ nguồn phát 2
nm, và tán sắc trung bình bằng 3 ps/km.nm. Các thời gian lên bộ phát và bộ thu quang
tương ứng là 0.25 ns và 0.35 ns. Đối với tuyến sử dụng sợi quang đơn mode thì tán sắc
mode bằng 0 và khi đó thì
nsT
fib
3.0=
. Thời gian lên của hệ thống được tính từ biểu thức
(1-17) có kết quả là 0.524 ns. Nếu áp dụng biểu thức (1-16) thì hệ thống không thể hoạt
động tại tốc độ 1Gbit/s khi dạng tín hiệu là RZ. Tuy nhiên nếu chuyển sang mã NRZ thì
hệ thống hoàn toàn có thể hoạt động được. Dạng tín hiệu NRZ thường được sử dụng vì
nó cho phép thời gian lên của hệ thống lớn hơn với cùng một tốc độ bít, và như vậy việc
thiết kế sẽ thuận lợi hơn nhiều.
3.2.2. Thiết kế theo cách tiếp cận tiêu chuẩn
Các phương pháp ở trên là tính toán dựa theo các số liệu cụ thể của linh kiện của
một nhà sản xuất, tuy nhiên trong một số trường hợp thì để thiết kế một tuyến quang thì
không phải lúc nào cũng sử dụng tất cả các linh kiện của một nhà sản suất. Khi đó tuyến
quang sẽ bao gồm các linh kiện của nhiều nhà sản xuất khác nhau. Vì vậy, để thích hợp
điều này ta sử dụng phương pháp thiết kế theo tiêu chuẩn nhằm mục đích để có thể thích

ứng được các linh kiện của các nhà sản xuất khác nhau và có khả năng mở rộng, sửa
Sinh viên: Lê Đức Vượng Lớp D04VT2 24
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về thiết kế
chữa, nâng cấp mạng quang sau khi đã sử dụng. Trong phương pháp thiết kế theo cách
tiếp cận tiêu chuẩn xét đến phương pháp thiết kế trong trường hợp các giá trị là xấu nhất
và thiết kế theo giá trị thống kê. Trước khi xét đến hai phương pháp này, ta nêu ra khái
quát về tính tương thích.
3.2.2.1. Tính tương thích
Tính tương thích thì lại gồm có tương thích dọc và tương thích ngang.
Tương thích ngang
Tính tương thích ngang là khả năng các đầu cuối quang có thể sử dụng của phần
quang có thể được xác định bởi thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau. Hình sau đây
minh hoạ tính tương thích ngang trong trường hợp hệ thống đơn chặng. Với hệ thống này
thì cần xác định đầy đủ các tham số và các giá trị tại cả cả hai điểm giao diện MPI-S và
MPI-R.
Hình 1-6 Tính tương thích ngang với hệ thống đơn nhịp
Với các hệ thống đa nhịp thì tính tương thích ngang được minh hoạ bởi hình vẽ:
Hình 1-7 Tính tương thích ngang với hệ thống đa nhịp
Đây là trường hợp với tính tương thích chiều ngang trong đó các bộ khuếch đại được
cung cấp bởi một nhà cung cấp thiết bị đầu cuối khác (Vendor C). Trong khi các thiết bị
đầu cuối phía phát được cung cấp bởi Vendor A, và thiết bị phía thu được cung cấp bởi
Vendor B.
Tính tương thích dọc
Sinh viên: Lê Đức Vượng Lớp D04VT2 25
Vendor A Vendor B
MPI-S MPI-RTx hoặc
Txs
Rx hoặc
Rxs
Vendor A

MPI-S
Tx hoặc
Txs
Vendor B
MPI-R
Rx hoặc
Rxs
Vendor C
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Tổng quan về thiết kế
Không giống với trường hợp trên, một ứng dụng được gọi là “tương thích chiều
dọc” khi cả hai đầu cuối của một bộ phận quang là thiết bị đầu cuối của một nhà sản
xuất. Trong trường hợp này, yêu cầu một tập hợp các tham số hạn chế hơn so với hệ
thống tương thích chiều ngang. Ở đây, chỉ có các đặc tính cáp (suy hao, tán sắc, DGD,
tán sắc) được chỉ rõ. Hệ thống tương thích chiều dọc đơn nhịp được minh họa trong hình
12-5.
Hình 1-8 Tính tương thích dọc của hệ thống đơn nhịp
Đối với các hệ thống đa nhịp, cũng có thể có tính tương thích chiều dọc. Điều này
tương tự như hệ thống tương thích chiều dọc đơn nhịp, mà hệ thống đơn nhịp này có tất
cả các thiết bị đều được cung cấp bởi một nhà cung cấp. Điều này đuợc minh họa trong
hình 12-6. Vì trong trường hợp đơn nhịp thì chỉ có một số tham số rất hạn chế được yêu
cầu cụ thể mặc dù tán sắc màu và PMD phải được điều khiẻn tại một đầu cuối đến đầu
cuối.
Hình 1-9 Tính tương thích chiều dọc lớp vật lý đa nhịp
3.2.2.2. Phương pháp thiết kế với giá trị trong trường hợp xấu nhất
Các giá trị tham số quang trong các khuyến nghị giao diện quang khác nhau được
chọn tùy theo tiếp cận thiết kế trường hợp xấu nhất (worst case design).
Phương pháp thiết kế trường hợp xấu nhất có nghĩa là trong một tuyến quang thì
tất cả các tham số quang cụ thể đồng thời là giá trị tại khoảng thời gian mà thiết bị hết
thời gian sử dụng EOL (End Of Life), tỉ số lỗi bít BER sẽ không xấu hơn giá trị cụ thể
của ứng dụng, chẳng hạn là

12
10
−
. Trong trường hợp này, EOL được xét đến như một
Sinh viên: Lê Đức Vượng Lớp D04VT2 26
Vendor A
Rx
Vendor A
Tx
Vendor A
Tx
Vendor A
Rx
Vendor A