nghiên cứu hệ thống thông tin sợi quang wdm và tính toán nâng cao tỉ số tín hiệu trên nhiễu tuyến
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (915.2 KB, 87 trang )
LỜI CAM ĐOAN
!"#$%!&'()*+,-."
/01(
2+343
5
Mc Lc
LỜI CAM ĐOAN i
MỤC LỤC ii
CÁC TỪ VIẾT TẮT v
MỞ ĐẦU vi
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG WDM…………… 10
1.1 Giới thiệu chương…………………………………………………….10
1.2 Hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM…………………….… 10
5(6(527!89:3;&'$<=>?????(5@
5(6(6 2A:9:<=>?????????((???(??((56
5(6(B CDA9:<=>???????(((((((((((((5B
5(6(B(52EF?????????????????????((((?((((5B
5(6(B(6GF???????????????????(((??(5H
5(6(B(BGF???????????????????(((??(((5I
5(6(B(HGJ3K>LMJ=N>LM??????????(((?(((((5O
5(6(B(PGQ9FKC;!????????(((??((((5O
5(6(B(IGR!JC!!???????????((??(((((5O
5(6(B(S G.F ????????????????????(6@
5(6(H TU3;&'$<=>(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((65
5(6(H(5TU??????????????????????(?((65
5(6(H(6)&EU????????????????????(?(?((65
1.3 Kết luận chương…………………………………………….…….….22
CHƯƠNG 2 BỘ KHUẾCH ĐẠI QUANG SỢI EDFA…………. ……….23
2.1 Giới thiệu chương…………………………………………………… 23
2.2 Tổng quan về bộ khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium – EDFA…23
6(6(5)34*,F???????????????(?(6B
6(6(619*,FE,N!KN=VW????(6P
6
6(6(BC,*,FE,N!KN=VW????(6I
6(6(H27X:Y&EN!
ZB
??????(((((((((((((((((((((((((((((((6[
6(6(P)3Q,*,N=VW?????????((6O
6(6(P(5)3Q,N=VW?????????????(((6O
6(6(P(6\ UA????????????????(???(B5
6(6(IC Q*,N=VW????????????((B5
6(6(I(5=*,(????????????????????(((((B5
6(6(I(6]9:*,????????????????????((((BB
6(6(I(BC!#??????????????????(?(BH
6(6(I(H]9:^????????????????????(?((?(BP
6(6(SC3D+_A???????????????(?(((BI
6(6(S(5G&'$A???????????????????(?(?(BI
6(6(S(6(]&'A???????????????????(????BS
6(6(S(B(CA?????????????????????(((B[
6(6(S(H(\ Q+_7#`??????????????????((B[
6(6([T&EU*,N=VW???????????(BO
6(6([(5TU????????????????????????((BO
6(6([(6)&EU??????????????????????((((BO
2.3 Kết luận chương …………………………………………………… 39
CHƯƠNG 3 KHẢO SÁT NHIỄU VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA TÁN SẮC
TRONG HỆ THỐNG WDM……………………………………………… 41
3.1 Giới thiệu chương…………………………………………………….41
3.2 Các yếu tố ảnh hưởng của sợi quang ảnh hưởng đến hệ thống WDM
……………………………………………………………………………… …41
B(6(52!EF????????????????(((?(H5
B(6(5(519???????????????????????((((H5
3.2.1.2CX:X??????????????????H6
B(6(6a????????????????????????((((H6
B(6(6(519???????????????????????((H6
B
B(6(6(6C,a?????????????????????(HB
B(6(6(Bb_ca*=<=>????????????((HB
B(6(BC9*??????????????????(HB
B(6(B(519 ???????????????????????HB
B(6(B(6dX,9*??????????????(HB
3.3 Khảo sát nhiễu phát xạ tự phát ASE…………………………… 44
B(B(519???????????????????????((HH
B(B(6)^W2N!9:<=>$N=VWae????HP
B(B(B)^W2NQf!9:<=>??????????(((HS
B(B(H>g+0+_^,7W2N?????(?H[
B(B(B(5MX79:????????????????(HO
B(B(B(6C*Fg+0?????????????(HO
3.4 Hiệu ứng trộn bốn bước sóng FWM????????????((P5
B(H(519???????????????????????(((P5
B(H(61^V<>???????????????????PB
B(H(B1^V<>!9:<=>hiN=VW
ae((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((PP
B(H(H>g+0+_9!&'$V<>????(PS
B(H(H(5MX79:???????????????(?(PS
B(H(H(6C*Fg+0?????????????((P[
3.5 Tỉ số tín hiệu trên nhiễu quang OSNR 64
B(P(519(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((IH
B(P(61j:k2)l((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((IH
B(P(B>g+0+_7*3j:Q9!3^k2)l
????????????????????????????IP
3.6 Kết luận chương 66
H
CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG VÀO TÍNH TOÁN TỐI ƯU TUYẾN THÔNG TIN
VINH – HÀ NỘI…… …………………………………………………….… 68
4.1 Giới thiệu chương 68
4.2 Xây dựng lưu đồ thuật toán 68
H(6(5m&:0Q^,7W2N((((((((((((((((((((((((((((((((S@
H(6(6m&0Q^:&'$V<>???(????(S5
H(6(B m&0Qj:k2)l?????????????((((SB
4.3 Ứng dng tính toán tối ưu tuyến cáp quang Vinh – Hà nội……… 74
H(B(52AnF*FbK]????????((SH
H(B(6 1*FgQ:&???????????((??(SH
4.4 Kết luận chương………………………………………………….… 77
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI……………………… 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………….… 81
PHỤ LỤC………………………………………………………………… … 82
CÁC TỪ VIẾT TẮT
P
APD W+;; d;f
I
ASE Wo;2;
N
)^,7
BER GN!!!l; j9e
DBR =!;G!l;o;! m;!,G!X
DEMUX =;d;;! 3F
DFB =!;V;; m;!*X
DRA =!;lWo;! G*,lX:
DRS =;l;2;! ,l;
DWDM =;;<+;;=+
>;
p3X;
&'$0
EDF N!=;V;! 2EF,N!
EDFA N!=;V;!Wo;! G*,F,
N!
FWM V!q+; )^!:&'$
GFF pVV;! G.r9:*
,
HFA ]!V;!Wo;! G*,s
N=VW+l
MUX >;;! 3F
NZDSF )tu;!=;!2o
V;!
2EF$-a
OSNR k2);l j:Q9!3^F
OTDM k;=+
>;
p3FX
;8
SBS 2;G!2;! ,G!QQ
S
SE 2;N ]9&E,7
SPM 2;od;> 7_*
SRS 2;l2;! ,lQQ
TFF VV;! G.g
9
VOA b!;kW;! G_j&E
XPM C!d;> \_*
WDM <+;;=+
>;
p3X;
&'$
LỜI MỞ ĐẦU
!sYFv7!8EF#,3
,'!b^(b's&U&Q^vY
!v&&E'((((EF#!w0:x
!9:&8!i_+7!3*'(
\&EDY&E!9:F`
gs*,Q9F!3&8!_D&Ey
[
!.!Q+**(b's&U*,N=VWv
hi*,N=VWae9!n*+9
F(
!9:3;&'$<=>hiN=VWa
ev:3!_+&E!_+'
"^,7W2NzY3!'&'7:&E
'N=VWaevc+'9!&'$V<>K9
*E$+!`'KfY3!'X&w
3!.'&E9:(b"+0v+_Q-
:9:{9:*,v|Xj:Q9
!3^!F!.v|X&E9:<=>(=$v
7._{ “Nghiên cứu hệ thống thông tin sợi quang WDM và tính
toán nâng cao tỉ số tín hiệu trên nhiễu tuyến Vinh–Hà nội”.
)Q*X70Q
,^Q!9:vQj:Q9!3^k2)l+%$X
70:&|-:9:&A+'j
:k2)l'vi+Q:&*Fbt]
(C0&E79!3D_>(
b'i33!3vz:&A{
tC&A5{nF+_9:<=>
tC&A6{G*,FEN=VW
tC&AB{1^+&wa!9:<=>
tC&AH{}i0QXj:Q9!3^
*Fbt](
1*yvD,&Es*F{
tQf&E*4*+_9v34,v
DA+s U9:<=>
O
t]UAw4*+_*,FEN=VW+*:
&w*&EQ99:<=>hiN=VW
ae(
t)a+s3a790Xj:Q9!3^
*F(
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG WDM
1.1. Giới thiệu chương
5@
!sYDXvD!Q+!n*
'Y+_,+i+iv&E-+if&
,+_,"vn0-+i,+;v;!;Y!v
!_"(((\UD$v9:F3!8
+'~03*k=>+<=>vc+'s
U&+9y(
!&A|"UnF+_F3
;&'$<=>{
• 27!89:3;&'$<=>
• 2A:9:<=>(
• CDA9:F3;&'
$<=>v{ FvFvEFv
*,FN=VW+D(
• TU+&EU9:F3;
&'$<=>(
1.2. Hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM
1.2.1 Sự ra đời của hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM
p3F!8|iQ0i!9UYD!'
EFv8$Y&E3v,_9X7*
!_•:t_9:39!_:U
&E(
b_&A9€0v"3FA&Eh
i{
Zp3F;&'$<=>(
Zp3F;8k=>(
Zp3F;D:kV=>(
!$v€03;&'$<=>&Ehin*
9(1~03FX;&'$&E-
55
~~0!_•8_&'$Q9F!c
EF(
]9:<=>sDQ{JQ9v
JQ9F>LMJ=N>LMv*,+EF!_
•(
!9:<=>v&'$&E7.hi
,9F!_•:&vr,hi&'$5B5@+
&'$5PP@ hi&'$[P@+&'$5B5@(
)!vFF!"!U!9:<=>(b_349
:<=>D&$9"+'9:<=>(]9:
<=>X93;&'$+'0!v$3
'"v&E!'(C93X
;&'$+'s$g(&8
$&Ehi!hn$&'$!X5PP@(b'
93<=>v9:$Uhicy%[*5I@
&'$!_!3cEF(<=>&8&Ehi+'
*!_•$+&E'(
1.2.2 Sơ đồ khối của hệ thống WDM
)34A+93F;&'$&E
.&"&'X
56
]"5(52A:9:EF<=>
)3QA<=>&'$λ
5
(((λ
vQhi
F|m= mN=(>eF$&'$!3( Q
9F3>+!_•!3cEFvD
3F=;zX+0&'$$(
•D!m= mN=*+*-&'$>LM
$Uhp+d$&'$!_FE
F(,Dhi&'$=N>LMU!3!z%
&'$(>e&'$&E&+;FUQ
9:(
)!v`,*-$Y09+i
+&'$F$>LMt=N>LMvi
D!_•;&'(
C$6&A*09:!_•hi&'$
F{
5B
Zd&A!_•&'$F;&'{*
E&'$+E,D+79yU
U'$FwD"5(6
Zd&A!_•&'$F;&'v$~
$U;&';&'$λ
5
+8f
;&'&E,,&'$λ
6
v"5(B
1.2.3 Các thành phần cơ bản của hệ thống WDM
1.2.3.1 Sợi quang
5H
13
136
135
‚
5
‚
6
‚
‚
5
v‚
6
v?v‚
2EF
*-
<=>
ƒ>LM„
*-
<=>
ƒ=N>LM„
d‚
6
d‚
5
d‚
135
136
13
]"5(6]9:<=>A
&'
]"5(B]9:<=>&'
d‚
Z5
v((v‚
‚
5
v(((v‚
‚
Z5
v((v‚
13!
*-
<=>
ƒ>LMt=N>LM„
2EF
‚
5
v(((v‚
13!
13+
d‚
5
v(((v‚
‚
Z5
v((v‚
*-
<=>
ƒ>LMt=N>LM„
13+
\$+!`!_Q9%*vQXQ9
+'+++9(>!s&UE
Fn!Eg(
a. Cấu trúc của sợi quang
b_A"EF6'{
tm'!$,"!i!`|/&E.x(
tm'f$,"!iFx&E.'.v&8
|/ (
tm'.$*gAxE(
b. Phân loại sợi quang
\UX,EF$U7+X:* :;!_
!EF(
C…EA;{RLt*-hi:…E
FA;p(IP6vp(IPBvp(IPHvp(IPP(
- G.652 ƒ)=2V„{m…+_EA;Q:&&'$
5B5@EF$an(
- G.653 ƒ=2V„{m…+_EFA;-†!-a‡;!ˆ*
&'$5PP@U,g!3 *EF(C…
p(IPB&Ehi&8!_!+:!(
- G.654: m…+_EA;†!-a‡;!ˆ,&'$5B5@
U0iag(2Ep(IPH&Ehis*
FU+'s!,,!'(
- G.655 ()u=2V){ m…+_EA;+'a-U*+c
&'$5PP@$!-U!9&E!:&'$
!_|_&'$(\X…QE
9:<=>(
1.2.3.2 Bộ phát quang
5P
GFƒ`&E.F„*-$9+i
0Q99v*Q99Q9F+!_3E
FU!_Q9(
]9&8#*,!,F;
FmN=+;!;m=(!9:<=>hi
F;!;(C$6;!&Ecn*;!
*X:=VG+;!,G!X:=Gl(
a. Laser hồi tiếp phân bố DFB
C!y;!=VG&EU^&"&'X
!$vF!"&w+..D:!!;!=VG
&E798!yhG! w3,v.;+cQ
7;!(2$,!;!!_.;+cQ
7+,,e,:h(\U9U7,+
&w!&'$g_9G!{
;oo
6( (
B
n
λ
= Λ
ƒ5(5„
!${
Λ
‰hG!v
;oo
(n n
θ
=
+'*
h+
θ
$,(
m;!j,$&'$g_9G!v$m;!
=VGj!;$$!n!Š(
b. Laser phản xạ Bragg phân bố DBR
C!y;!=Gl&EU^&"&'X
5I
]"5(HC!ym;!*X:=VG
&A7&;!*X:=VGv;!,G!X:
=Glfi!yhG!(3!;!=Glvh
G!&E 3,v.;'Q7&;!=VG&E
D+cQ7v$+!`&&A,:&w
&!;!Vd(
b'!y&!3v&U';!=Glj$&'$
g_9G!'$U&E,,+&w!+cQ
7+"_&'$&;!Vd(=$vn;!=Glj
;$$!nŠ(
1.2.3.3 Bộ thu quang
a. Khái niệm
GF$9+i,FƒY&E„+
*Q9FQ99(Cy&E${
)$5{)Y&ED3&E*n9Yv
$'*n9()34D&&Ei!
+^(
)$6{)Y&E&E*n!7*%
9v&E.9F9hƒ9$F„(
]9F&8hi9$F
{
tdR){,;FB'dvRv+)(!$d+)6'
$,`R', ,(
5S
]"5(PC!ym;!*X:=VG
]"5(IC!ydR)
tWd=t=;F$,+:
]"5(SC!yWd=
b. Các thông số cơ bản của linh kiện tách sóng quang
• ]9&Eh
]9&Eh&E-~|j:s:&E9h&E
,!+':'(
e
p
n
n
η
=
ƒ5(6„
!$
e
n
:&E9h&E,!+
p
n
:'(
]$U!!|
e
p
r
r
η
=
ƒ5(B„
!$v
p
r
:'ƒ:JX„+
e
r
:;;!&A
ƒ:;;!JX„
)!v$U-QA9:&Eh|9:
i+09•hi;;!(
• \
5[
=U9&Eh3F'Y&E3U
U- !&j3;;!&8hi(
&E-~&{
@
ƒ J <„
p
I
R A
P
=
ƒ5(H„
!${
p
I
{`x!ƒW;!;ƒW„„
@
P
{F'ƒ<„
\,&E!sQv* !&Un
9$ƒ`!3A+-'„
• \,
\,&E-~F3DwD
U,&E3Q&E!&'v3Q$Uj:Q9!3
^2J)j9eGNl(\,&8Q92vA+-G(
• =
=9F39s
+9$U0&E!',j:
e-(
• )^
)^!9F&8&EU9&',`v.
`^()^&EB,Q$^9v^
&Eh+^`:(
Z)^9{^X!9!w;Ff&!w
D+_*,()^9R
i+9v_
!Y^+9!w;{
6
H
(
t
KT
I B
R
=
ƒ5(P„
5O
!${K‹5(B[(5@
t6B
ŒJ
1ƒ|:G‡„vT99vB
_!Yƒ]‡„+R9!wƒ
Ω
„
Z)^&Eh{!7*•3Y&E
0+;F(
Z)^`:{1&$&+;;!&+•
,&E`9g!,v&E.^`:(
)^X:*9:+7•3()^
`:&E-{
6
F
6 ( (
d
I e I B
=
ƒ5(I„
!$I
d
`:+;9Q;;!(
1.2.3.4 Bộ tách/ghép kênh – MUX/DEMUX
>LMJ=N>LM$9+i&'$FU!_
!3EF()$$DA,3.(
]"5([GJ3
1.2.3.5 Bộ tách ghép tín hiệu quang – Couplers
\&EhiU*EQ9&E!_*%sEF
()*;!jF;_v.;!A
&'()*$_F".;!&'(
(C;!i{
tC;!VGƒV;G;!„,;!n*v&E
*,|EFD$Uy+%*
E+%#U,+c(
6@
tGƒ;!„+:ƒ;!„*-Q9F
!E! _E &E,(
(G;3;!'FOADM (Optical Add Drop Multiplexer)
kW=>*-c!9:<=>cUJ+-
*Q9F+!!EFA;(
1.2.3.6Bộ cách ly Isolators/Circulators
(p'9
dD'9F*-0-v~*-
z,;cU*D++D!+'(R!
*-0-+j!_;_+
!_;_&E,()$&8&Ehi,
D!*-FU!7,&E!w,(
]"5(O)3QR!
(],R!
]"5(5@)3Q,R!
ph!_*X7.v!_*X7z
j$X7.F(GFV!79FHP
X9_*(GX7:cj$$X
65
7HPF()&+0R!j;_%!F
vw_&E,UF&EX7(
1.2.3.7 Bộ lọc quang
(19{
G.F*-Fj3&'$F+$
+'3()34A.7
Q9v&'$,.z&E_D
F`3&'$`,z-!93(
(>:.c9{
tG.hUEF(
tG.V!td;!(
tG.g9ƒV>V„(
tG.>tu;;!(
tG.h:•$$!0ƒW<p„(
tG.FtX_j&EƒWkV„(
1.2.4 Ưu và nhược điểm của hệ thống WDM
1.2.4.1 Ưu điểm
a. Băng thông và khả năng mở rộng: GY!3EFY
&A+':&'$&E+!_(b's*!
8ŠzX:!_(
b. Tính trong suốt:<=>*!yX7w'+04!
"k2R3$e!E-,:9w'A&W>v
N;!;vU,3vRd?
c. Tính kinh tế và dễ dàng trong nâng cấp:<=>$UXU
,$,&E`g+_&E7!3s+`ƒ!„
2k)NJ2=]•$jDn*-D:+"a *
66
'(2:EF!3*z:;:&E f&
Qa +0+!"+"*,F$U*,
3!3E<=>D_*+h4!3(
<=>A$+9X&E,vjDa 3+_
i:Aw9:<=>,eD:
E(
d. Cung cấp khả năng xây dựng mô hình OTN – Mạng truyền tải quang:
>,Fz!_vA_,"-+iv
F4,9Fv*ERdU-*?
1.2.4.2Nhược điểm
b•&*YD,$UEFƒj'
0i&EYC+m„(
Ž!"v+0v&•,A+'9:
2=](1$!U+'9:hiEF=2V…p(IPB+"z-
&w'w^:&'$(
1.3 Kết luận chương
Ž#!"!&AX3v#!"s
n F+_9:3 F X;&'$
<=>v:!8vA:+DQ 9
:3 F X;&'$<=>v%$F3
s&Uf&,*9:(
C$U+'s&U& $&E'v-
&w^9%v$Q0Q9v0+,v
^!X9:?(9:F<=>#a
is,*9:E, vD!
n+-+i+yvX79
:FDF'(
\U!xA Q++!`*,FvD
F!.!9:F<=>v!+9Y7!_
6B
•9:+•&EQ9(!&A*
;z!"iU+_*,FEN=VW(
CHƯƠNG 2
BỘ KHUẾCH ĐẠI QUANG SỢI EDFA
2.1. Giới thiệu chương
!EFvUas,*!_
F'X!v€0*,F!8+'s&U!x!9va
is,*!, (b9hi€0*,F
Y7!_•9:+•&EQ
9vX79:FD'(
!&Av!"*+_*,FN=VWv
{
)34*,F
19*,FEN=VW
C,*,FE,N!
27X:Y&EN!
ZB
)3Q,*,N=VW
C Q*,N=VW
TU+&EU*,N=VW
2.2. Tổng quan về bộ khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium – EDFA
2.2.1 Nguyên lý khuếch đại quang
)34*,F!*,F&E79
7!39&E,QQ+$7&w!!
F!"*,(
]9&E,QQ!9&E*nF
9&Ei!F(C9&E&E.&
"6(5&'X(
6H
(]i (d,7(d,QQ
]"6(5C,-UsY&E(
13h!&8+0Q7w!,X|
9.+'!&8F"9h$!-|w
Y&EN
5
vy$U!,-UsY
&EN
5
ƒA„+Y&EN
6
ƒQQ„
t=-U,QQƒ"6(5(„!9hw
!,QQƒY&EN
6„v
-QQw$Y
&E
ν
h
ƒ
6 5g
E h E E
ν
= = −
„(\9hzU%!,Y&EN
6
:!,Y&EN
5
+,!$Y&E
|+'Y&EQQ(b0!9&E
,QQv%Dz,!$c&A
!_vcX7vc+cD:ƒQ*E„(2
$,QQX!7-UQQ:+'
9hw!,QQv*F,!c$
Q*E(]$vF!"*,&E7
9(]9&E,QQ&Ei!*,
F•ƒ2kW„+*,FEƒkVW„(
6P
E
1
E
2
hf
E
1
E
2
h
f
hf
h
f
E
1
E
2
h
f
