TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành Kỹ thuật điện tử NGHIÊN CỨU MỘT SỐ KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU TỐC ĐỘ CAO TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG-PHẠM HỮU DUY LAM

B GIÁO DO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG


PHẠM HỮU DUY LAM


NGHIÊN CỨU MỘT SỐ KỸ THUẬT
ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU TỐC ĐỘ CAO TRONG
HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG


Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
Mã số: 60.52.70



TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT




Đà Nẵng, Năm 2013


c hoàn thành ti
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

ng dn khoa hc: PGS.TS. NGUYỄN VĂN TUẤN



Phn bin 1: PGS.TS. TĂNG TẤN CHIẾN



Phn bin 2: PGS.TS. NGUYỄN HỮU THANH



Lu  c bo v ti H ng chm Lu  t
nghip Thk thut hp ti hng vào ngày 02
tháng 6 







* Có thể tìm hiểu luận văn tại :
- Trung tâm Thông tin - Hc lii hng

1

MỞ ĐẦU

1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Trong khong th      ng vin
thông Vic phát trit bng nhu
ca các dch v vin thông. Tuy nhiên s 
t bin trong nhu cu v dch v vin thông nói riêng và
dch v mng ng trt ra nhng thách
thc to li vi h tng mng truyn dn quang.
Sau s i c
  
 phát trin c

           

     

ng cách truyn ca h thc ca
h thng và L là khong
cách).
Trong tt c các phn t cu thành h thng truyn dn quang,
công ngh hay k thuu ch tín hing
trong ving các yêu cu ca h thng. Vì vy vic nghiên
cu v công ngh u ch tín hiu quang nhm mu
công ngh  va có th c ca mi truyn
dn va có th s dng hiu qu h tng quang sng thi có
th   xut ng dng công ngh mi thích hp, hiu qu
m bo chu k sng công ngh cho các thit b truyn dn quang.

2

2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

u mt s
 t s       ng dng trong các h
thng thông tin sng dài th h mi
- 

- 
- 
thông tin quang.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
a. Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cu các k thuu ch trong h thng truyn dn si
quang.
b. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cu các h thng thông tin si quang t cao.
 tài tp trung nghiên cu v các k thuu ch và giu
ch tín hiu quang trong h thng thông tin si quang t cao.
Nghiên cu các k thuu ch t cao trong h thng thông
tin thc tin.
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
n xuyên sut ca lut hp nghiên
cu lý thuyt và mô ph làm rõ n tài. C th 
sau:
- 

- 

-          

3

- 
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VỀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Vng nghiên cu k thuu ch và giu ch mi
các tín hiu quang giúp nâng cao t ng nh
hiu qu ng dng trong các mng truyn dn quang th h mi.
T c áp dng các k thut này vào h thng truyn dn cáp
quang thc t khai thác s tn d c nhi   t
c hiu qu 
6. DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
Kt qu d ki
- Mô hình k thuu ch tín hiu quang t cao.
- Các kt qu mô phng ca các k thut
này.
- Các công b kt qu ng d ti.
7. KẾT CẤU LUẬN VĂN
Lu
-  1  
cao
Gii thiu tng quan v hing tán sc trong h thng thông tin
st cái nhìn tng quát v
tán sc bao g   i và nhng  ng ca
hing tán sc.
- 
Gii thiu nhu chu t
nhng k thu  n nht trong nhng h thng truyn dn
u tiên trên th gi n nhng k thut hii và
phc tp nhng vào các k thut tiên tic
ng dng cho các mng truyn dn quang th h mi có dung
ng ln, khong cách truyn dài và cc dài.
4

-  K thuu ch quang trong tm nhìn ca nhà
cung cp thit b
Gii thiu nhng k thuu ch quang trong tm nhìn và l
trình ca các nhà cung cp thit b ni ting trên th gii, vi trng
ng vào nhng k thut tiên tim bo t truyn dn
ln cho tng kênh, t  ng ln cho toàn h thng, và
khong cách truyn dn l      ng
m ca k thut ca các h thng truyn dn quang phía Bc,
trc Bc- k thuu ch tín hiu
quang.
-  Mô phng mt s k thuu ch tín hiu quang
-  thuu ch
n ngh cho vi
         h m  
nhm bo hiu qu cao nht cho các nhu cu truyn tng
trc.


5

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
THÔNG TIN QUANG TỐC ĐỘ CAO
1.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG


 



1.2 HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỐC ĐỘ CAO
DWDM
1.2.1 Cấu trúc truyền dẫn cơ bản của mạng DWDM

Hình 1.1- 
1.2.2 Các thành phần chính của hệ thống DWDM
 

           

a. Thiết bị đầu cuối quang OLT
b. Bộ chuyển đổi bước sóng
c. Bộ tách ghép các bước sóng quang
d. Bộ khuếch đại đường truyền
e. Bộ ghép kênh xen rẽ quang OADM
1.3 MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HỆ THỐNG
DWDM
6

1.3.1 Số kênh sử dụng và khoảng cách giữa các kênh
a. Khả năng công nghệ hiện có đối với các thành phần
quang của hệ thống
b. Các yếu tố ảnh hưởng đến khoảng cách giữa các kênh
1.3.2 Vấn đề ổn định bước sóng của nguồn quang và yêu
cầu độ rộng của nguồn phát
a. Ổn định bước sóng của nguồn quang
b. Yêu cầu độ rộng của nguồn phát
1.3.3 Xuyên nhiễu giữa các kênh tín hiệu quang
1.3.4 Suy hao – Quỹ công suất của hệ thống WDM
1.3.5 Tán sắc – bù tán sắc

1.3.6 Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến
a. Hiệu ứng SRS
b. Hiệu ứng SBS
c. Hiệu ứng SPM
d. Hiệu ứng XPM
e. Hiệu ứng FWM
f. Phương hướng giải quyết ảnh hưởng của các hiệu ứng
phi tuyến
1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG
c kh  rng
truyn dn ca công ngh nh tuyn
ng lung tín hiu thông qua các
phn t ca mng.
Bên cc gii thiu các nhân t suy hao, méo phi tuyn
n chng kênh truyt ti cn phi khc
phc bng các k thuu ch 


7

CHƯƠNG 2
KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ QUANG
2.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG
Trong h thng truyn dn cáp quang, các yu t v suy hao và phi
tuyn ng rt ln chng tín hiu cung cp tu
cuc bit là các tuyn tri dài và ít các trm
l tái to tín hiu. Chính vì l c s dng
các k thuu ch thích h tín hiu tc khôi
phc hn ch ít li nh tin cy cao nht là mt v rt


2.2 ĐIỀU CHẾ CÔNG SUẤT
T nhu ca truyn du ch công sut
 dng OOK c dùng trong hu ht các h thng do nhng
li th n trong vic to, phát và thu tín hiu, tính
chng nhim cao ca tín hii vi tp pha quang (optical phase
noise). OOK s dng hai dng xung: không-tr v-không (NRZ)
vi công sut tín hii trong toàn b chu k T
s
ca
ký t, và tr v-không (RZ) vi công sut quang ch chim mt
phn ca T
s
.
2.2.1 Điều chế NRZ-OOK
2.2.2 Điều chế RZ-OOK
2.3 ĐIỀU CHẾ PHA VI SAI
u ch pha, pha ci theo s liu nh
    cho phép s dng các tín hi ng c u
không th thc hiu ch công sut và giu ch
trc tiu ch/giu ch
pha có kh i thi nhy máy thu so vi IM/DD. Ví d,
khi so sánh h thng s du ch/giu ch pha vi sai hai
mc DBPSK và h thng s dng OOK, s ci thin này là vào
khong 3 dB [8, 9].
8

Ph xem xét mt s k thuu ch/giu ch pha
c s dng rng rãi trong nh
gin ca k thut này cùng vi nhng tin b trong công ngh
 xut hin ca nhng laser ph hp [8, 9].

2.3.1 Điều chế pha vi sai hai mức NRZ-DBPSK
2.3.2 Điều chế pha vi sai hai mức RZ-DBPSK
2.3.3 Điều chế pha vi sai bốn mức DQPSK
 ng truyn dn mà không cn nhn
ln phi mã hóa nhit bit vào mt ký tu
ch sai pha bn mc (DQPSK, Differential quadrature phase shift
keying) là k thuu ch u tiên thc hing này.
Vi k thuu ch này
  xut k thuu ch DQPSK
quang, mã hoá hai bit d liu vào mt trong b
i cách mã hóa này t baud ca DQPSK ch bng
mt na t bit.
[0,1]2
[10]~32
[1,0]: ký tự
Bit trọng số nhỏ nhất
Bit trọng số lớn nhất
3/2: pha
[1,1] [0,0]0
0,0

Hình 2.13 
Tín hiu DQPSK có th c to ra bi các cu trúc máy phát
khác nhau.Mt trong s c gi là c
trên0 xut [11]. Trong cu trúc này, thit
9

b mã hóa (coder) mã tng nhóm hai bit [D
1
D

0
] theo lut vi sai,
ri chuy     u ch cho hai nhánh I và
Qcathit b  dch pha  /2 t
trong hai nhánh, làm cho hai tín hiu trc giao vi tác
ng c    u ch, pha ca sóng mang trong hai
ng di. Hai tín hic cng li vi
nhau tu ra ca b u ch.
I
DATA CODER
Điện
Quang
0 00
1
1
1
1
x(t)
Q
MZIM
MZIM
2
Dịch pha

a)
I
DATA CODER
Điện
Quang
0 00

1
1
1
1
x(t)
Q
Tạo RZ
Tạo RZ
32
Phase shift
BPF
Tín hiệu
thu được
b)
+V
bias
-V
bias
T
s
c)
+V
bias
-V
bias
T
s


I

Q
MZIM
MZIM

Hình 2.14 
DQPSK
10

[12]  xut mt máy phát có cu
rên b). Trong cu trúc này vic dùng các mch
n t trong mch t   u ch  to ra các xung RZ
(mch impulse shaper) sgây hi    
mun cho pha ca tín hia, s dng các mch to dng
xung kiu này phc tùng mt b to dng xung PC ni
tip vi b u ch.
0c) mô t mt máy thu DQPSK g  phát hin hai
thành phn ca tín hiuI và Q. Mc dù m vi
mt máy thu NRZ-DBPSK, vn có mt s khác bit:pha ca sóng
c d +/4 và /4
u này là cn thi phát hin các tín hing cc
+|i|và -|i|.
 th tính hiu qu khi áp dng k thut mã hóa này,
ta s u qu ph ca nó
11

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
0
0.1
0.2
0.3

0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1

FWHM= 66%

16.67%

t
T
s
P
opt

(a)
12

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7

0.8
0.9
1

50%

25%

P
opt
t
T
s

(b)
13

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1

33%

33%

t
T
s
P
opt

(c)
Hình 2.16 Ph ca tín hiu 40Gbps (a) 66% RZ-DQPSK, (b) 50%
RZ-DQPSK, (c) 33% RZ-DQPSK

2.3.4 Điều chế đa mức kết hợp công suất và pha vi sai
MADPSK
14

2.4 ĐIỀU CHẾ DỊCH PHA
2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG
 thuu ch
c s dng trong mng truyn dn quang nhm khc phc các
ng bt li ca suy hao và phi tuy có
cái nhìn tr tng lou ch và t
a chn phù hp vi nhu cu thc t s dng. Do nhu
cu m r n truyn dn nên các k thuu ch pha
hoc pha và công sut nhiu mu.


CHƯƠNG 3

KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ QUANG
TRONG TẦM NHÌN CỦA NHÀ CUNG CẤP THIẾT BỊ
3.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG
p thông tin v tm nhìn và l 
mi hóa thit b ng dng các k thuu ch tín hiu quang tiên
tin ca mt s nhà sn xut thit b truyn dn quang. Nhng
thông tin này s giúp VTN, VNPT ch i vi
vic chn la các thit b có k thuu ch tín hiu tiên tin, áp
dng phù hp vào mng truyn dn quang ca VTN và VNPT.
3.2 TÌNH HÌNH THỊ TRƯỜNG THIẾT BỊ TRUYỀN DẪN
3.3 ALCATEL – LUCENT
Alcatel-Lucent cho rng các k thuu ch pha s dng dng
-BPSK, NRZ-DBPSK, NRZ-QPSK và NRZ-
DQPSK có th m bo kh ng nhim ti vi các
ng phi tuyn nu so sánh vi k thuu ch công sut
OOK truyn thng do công sut ca các tín hiu ch pha này
gi theo thi gian.
15

3.4 CIENA/NORTEL CORP
Theo nghiên cu ca Ciena/ Nortel, nhng thách thc ln nht nu
vn s dng k thu u ch công sut OOK truyn th 
nâng cao t truyn dn t 10 Gbit/s lên t 40 Gbit/s là nh
ng ca CD, PMD và mt s yu t   ng truyn.
Nhng thách thc này có th t qua nu s dng nhng k thut
PDM-DQPSK cho phép ng dng hiu qu vi các t  40
Gbit/s tr lên.
3.5 FUJITSU LTD
Nghiên cu c    y k thut RZ-DQPSK có
nht v hi dng giu

ch pha vi sai và dng xung RZ.
V tính chng nhii vi CD, do RZ-DQPSK có t baud
ch bng 1/2 t  rng ph bng 60% ca NRZ-OOK
nên k thut này có kh ng nhin so vi
NRZ OOK. RZ- ng nhim vi PMD
ng 2 ln so vi nhng du ch khác.
Vi t baud ch bng na t bit, RZ-DQPSK có ph tín
hi  i hp và ít chu  ng ca các b lc quang.
u này cho phép tín hiu có th truyn qua nhiu thit b
ROADM trong các m    c ln, gm nhiu
phn t mng.
3.6 HUAWEI TECHNOLOGIES
3.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG.
      n nào th c tm nhìn công
ngh ca các nhà sn xut thit b truyn du. T 
lu có cái nhìn trng th  la chn
dòng sn ph phù hp cho tng mc tiêu s
dng.

16

CHƯƠNG 4
MÔ PHỎNG MỘT SỐ KỸ THUẬT
ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU QUANG
4.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG
Qua nhc, lu
thuu ch c s dng trong truyn d
ng phân
tích lý thuyt lu xây dng li các h thu ch bng
phn mm và tin hành mô phng. T  

chính xác gia lý thuyt và thc t cho mi lou ch. Trong
n tp trung phân tích hai k thuu ch
chính là QPSK và DQPSK.
4.2 PHỔ TÍN HIỆU

Hình 4.1 Ph tín hiu QPSK
-120 -80 -40 0 40 80 120
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
Power (dBm)
Frequence (GHz)
QPSK Spectrum
17


Hình 4.2 Ph tín hiu DQPSK

  c tung biu din công sut ca ph tín hi  
tính: dBm. Trc hoành biu di rng ca tín hi tính
GHz.
Chú ý: Mối liên quan giữa tần số và chiều dài trong tín hiệu quang

như sau:
Độ rộng phổ 100GHz sẽ gần tương đương 0.8nm.
4.3 SO SÁNH CHẤT LƯỢNG TÍN HIỆU QPSK VÀ DQPSK
4.3.1 Theo Tri Budu Santoso [38]
M li vu ch bng QPSK và DQPSK tính theo
c mô t  4.3
-120 -80 -40 0 40 80 120
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
Power (dBm)
Frequence (GHz)
DQPSK Spectrum
18


Hình 4.3 So sánh BER gia QPSK ( ) và DQPSK ()

T hình v 4.3 ta thy cùng mt t l bit li, t l Eb/No ca
h thng DQPSK l thng QPSK khong 2.3dB. [38]
4.3.2 Kết quả của chương trình mô phỏng
19

Hình 4.4 So sánh BER gia QPSK và DQPSK

4.4 SO SÁNH CÁC LOẠI ĐIỀU CHẾ
4.4.1 So sánh tính chống nhiễm đối với tán sắc màu
18
20
22
24
26
28
30
32
Giá trị OSNR cần thiết để đạt BER=10
-3
tại các độ dư tán sắc
(residual CD) khác nhau
14
16
120-Gbit/s
16-ADPSK
40-Gbit/s
16-ADPSK
120-Gbit/s
PDM 16-ADPSK
42-Gbit/s
DPSK
42-Gbit/s
DQPSK

42-Gbit/s NRZ
42-Gbit/s
ODB (Optical duobinary)
OSNR for BER=10
-3
, dB
107-Gbit/s
Duobinary
100 150 200 250 300 350 4000 50
Residual chromatic dispersion (ps/nm)

Hình 4.5 
0 2 4 6 8 10 12
10
-6
10
-5
10
-4
10
-3
10
-2
10
-1
10
0
Eb/No in dB
bit error probability, P
b

QPSK and DQPSK
QPSK
DQPSK


QPSK in simulation
QPSK in theory
DQPSK in simulation
DQPSK in theory
20


4.4.2 So sánh tính chống nhiễm đối với PMD
0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
Độ thiệt Q tại các giá trị PMD trung bình khác nhau
PMD trung bình, T
s
Độ thiệt Q, dB
0 0.05
0

40-Gbit/s NRZ
16-ADPSK
40-Gbit/s
66%-RZ
16-ADPSK
40-Gbit/s
50%-RZ
16-ADPSK
40-Gbit/s
CSRZ-DQPSK
40-Gbit/s
CSRZ-OOK
40-Gbit/s
RZ-DQPSK

Hình 4.7 So sánh tính chng nhii vi PMD ca các tín hiu khác
nhau
4.4.3 So sánh dạng phổ tín hiệu
4.4.4 So sánh hiệu suất phổ, khoảng cách truyền dẫn
600 800 1000 1400 1800 2400 3000 4000
2
3
4
5
6
7
Hiệu suất phổ và khoảng cách truyền lớn nhất của một số hệ
thống truyền dẫn quang
Khoảng cách truyền lớn nhất, km
Hiệu suất phổ, bit/s/Hz

10 kênh x 112-Gbit/s PDM 16-QAM
8 kênh x 114-Gbit/s RZ
PDM 8-DPSK
8 kênh x 120-Gbit/s PDM
16-ADPSK
107-Gbit/s
4-QAM OFDM
8 kênh x 120-Gbit/s
O-OFDM 4-QAM
120-Gbit/s 16-QAM
O-OFDM SSB
107-Gbit/s DQPSK
8 kênh x120-Gbit/s
16-ADPSK
10 kênh x 107-
Gbit/s NRZ-
DQPSK
10 kênh x100-
Gbit/s PDM
RZ-DQPSK
10 kênh x111-Gbit/s RZ-
DQPSK WDM PDM
10x121.9-Gbit/s 8-QAM
OFDM WDM PDM
134 kênh 110-
Gbit/s PDM
CO-OFDM
QPSK
11 kênh x 112-Gbit/s
O-OFDM PDM QPSK

Giới hạn hiện tại của hiệu suất
phổ-khoảng cách truyền dẫn
400
0
1

Hình 4.8 Hiu sut ph và khong cách truyn ln nht ca mt s
h thng truyn dn
21

4.4.5 So sánh hiệu năng OSNR
CE-RZ
PDM QPSK
[40]
PDM RZ-
DQPSK
[36]
4-QAM
OFDM
[35]
20
22
24
26
28
OSNR cần thiết tại BER=10
-3
, dB
107 Gbit/s
111 Gbit/s

100 Gbit/s
16
18
OSNR cần thiết tại BER=10
-3
đối với một số hệ thống truyền dẫn
CE: Coherent equalization
ODB: Optical duobinary
8-QAM
PDM
OFDM [32]
121.9 Gbit/s
RZ-8PSK
PDM [33]
114 Gbit/s
NRZ-
DQPSK
[37]
107 Gbit/s
NRZ-
OOK
[39]
107 Gbit/s
PDM 16-
ADPSK
[22]
2x60 Gbit/s
16-ADPSK
[22]
120 Gbit/s

Hình 4.9 Giá tr OSNR cn thi c BER=10-3

4.5 MỘT SỐ NHẬN XÉT:
T lu thy:
- Vic s dng các k thuu ch tín hiu nhiu mc có th
tit kic m n cn thi truyn
tín hiu so vng hu ch hai mc.
- Các k thuu ch tín hin dn t u ch
công suu ch pha hoc kt hp c pha và công sut,
và cùng v chuyn dch cc giu
ch t trc ting nht

22

4.6 MỘT SỐ KHUYẾN NGHỊ:

Hình 4.10 K thuu ch và nhng ng dn hình
 ng khuyn ngh sau áp dng
cho các d án truyn dn quang ti Công ty Vin thông Liên tnh
vi các ng dng 40-
- u ch c khuyn ngh  m 
vu ch công sut,
- u ch và giu ch ng nhc khuyn ngh  mc
 u ch công sut và thu trc tip,
- u ch pha tuyi và giu ch ng nhc khuyn
ngh  m u ch và giu ch
pha vi sai,
- Nhng k thuu ch h tr khoc
khuyn ngh  m i k thut ch h

tr khong cách kênh 100 GHz,
- Nhng k thut có ph tín hiu hp và gu t s
OSNR thc khuyn ngh  m 
- Nhng k thut có kh c ng ca các b
lc quang di hp tc khuyn ngh  m 
23

- Các k thuu ch phc kt hp vi các công ngh x
lý quang tiên tic, tán phân cc, phi tuyn
có kh t cách linh hot và di bù rng yêu
cu truyn dn trong mng quang th h mi da trên công
ngh chuyn mch quang t ng ASTN/ASON/GMPLS vi
cu hình mng mesh.
- Các k thut u ch phc kt hp vi các công ngh mã
hóa s liu FEC tiên ti gim công sut phát tín hiu trong
khi vc hi ng cách
truyn dn ln.

4.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG
ng các so sánh các lou ch i ng
ca các nhân t ng truyn, tán sc, tán phân cc,
 rn nào hi mi loi
u ch. T     có cái nhìn t  
      thu u ch c s dng trong
truyn dn thông tin quang.
Vin ngh s giúp lu và s
nhìn nhn chun m thuu ch . Bên c
lu la chn mt k thuu ch phù
hng h thng mng.