Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang sử dụng phần mềm Optisystem

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN THÔNG TIN
QUANG
ĐỀ TÀI:

“Xây dựng phương án thiết kế hệ thống thông tin
quang WDM”

Giáo viên hướng dẫn:

TS.Nguyễn Hoàng Hải

Sinh viên thực hiện:

1
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang
sử dụng phần mềm Optisystem.


MỤC LỤC

2
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang
sử dụng phần mềm Optisystem.


DANH MỤC HÌNH VẼ

3
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang
sử dụng phần mềm Optisystem.

I. Mô hình mô phỏng
1. Tuyến phát quang
Mỗi kênh quang bao gồm nguồn phát quang lazer CW lazer, bộ phát xung RZ
pulse genarator, bộ phát bit điện pseudom-Radom Bit sequence Genarator, bộ điều
chế Mach- zehnder.
Tuyến phát quang gồm 4 kênh quang được tích hợp thông quang bộ ghép kênh
quang
MUX.
Nguồn phát: Sử dụng nguồn CW Laser ( continous Wave Laser ) : nhằm giảm ảnh
hưởng của tán sắc sợi.
Toàn tuyến phát 4 kênh quang

4
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang
sử dụng phần mềm Optisystem.


Hình . Tuyến phát quang.

5
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang
sử dụng phần mềm Optisystem.


2. Tuyến truyền dẫn quang

Hình . Tuyến truyền dẫn quang

Sợi quang sử dụng G.655 có các tham số: tại cửa sổ truyền 1550nm thì:

Suy hao sợi: 0.22dB
Độ tán sắc: 6 ps/nmkm
Độ dốc tán sắc 0.05ps/nm^2/k.
Do khoảng cách đường truyền lớn để thuận tiện cho việc mô phỏng chúng ta sử
dụng bộ loop đóng vai trò như một bộ nhân các vòng lặp.
Thông số sợi dựa trên thực tế từ trang web
/>
6
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang
sử dụng phần mềm Optisystem.


Hình . Thông số sợi G 655 X01 – Silec Cable

Ngoại trừ thông số độ dốc tán sắc không có thông tin nên nhóm đã lấy theo chuẩn của
ITU ( nhỏ hơn hoặc bằng 0.07 ps/nm^2/k) và lựa chọn độ đóc tán sắc bằng
0.05ps/nm^2/k.

7
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang
sử dụng phần mềm Optisystem.


3. Tuyến thu quang

Hình . Tuyến thu quang

8
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang
sử dụng phần mềm Optisystem.

4. Kết quả mô phỏng theo yêu cầu thiết kế
Tuyến WDM theo yêu cầu

Hình . Toàn tuyến truyền dẫn quang.

9
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang
sử dụng phần mềm Optisystem.


II. Các tham số mô phỏng chi tiết
1. Tham số toàn cục
Tốc độ bít: 40GBps
Chiều dài chuỗi: 128bits
Số mẫu trong một bít: 64
Số mẫu = Chiều dài chuỗi × Số mẫu trong một trong một bit = 128×64=8192

Hình . Thông số sợi bù tán sắc.

10
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang
sử dụng phần mềm Optisystem.


Khuếch đại quang EDFA: Do suy hao sợi quang nên cần sử dụng bộ khuếch đại
EDFA để bù suy hao sợi.
+ L1=30km thì suy hao sợi là: 30×0.22=6.6dB
Độ lợi của bộ khuếch đại EDFA là

6.6dB
+ L2=10km thì suy hao sợi là: 10×0.22=2.2dB
Độ lợi của bộ khuếch đại EDFA là 2.2 dB
Quang phổ tín hiệu phát

Hình . Quang phổ tín hiệu phát.

11
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang
sử dụng phần mềm Optisystem.


Tỉ lệ lỗi bit BER
Khi vòng lặp chọn là 4 (80km một chặng) thì BER thu được của cả 4 kênh đều bằng 1.
BER của các kênh lúc chưa hiệu chỉnh (Đặt công suất phát các nguồn laser đều bằng
-5dBm)

Hình . BER của các kênh lúc chưa hiệu chỉnh

12
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang
sử dụng phần mềm Optisystem.


Hình . Mắt quang của các kênh lúc chưa hiệu chỉnh.

13
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang
sử dụng phần mềm Optisystem.

Hình . Thiết lập tham số toàn cục.

Chọn chiều dài sợi G.655 là 40km, số bộ lặp là: 400km ÷ 40km = 10 bộ.
Do sợi quang có suy hao tán sắc nên trong tuyến truyền dẫn sẽ sử dụng bộ bù tán
sắc
DCF.
Thông số của bộ bù tán sắc:
Giả sử sợi G655 có chiều dài là L1=40km.
Độ tán sắc là : D1= 6 ps/nm.km.
Độ dốc tán sắc : 0.05ps/nm^2.km.
Chiều dài sợi bù tán sắc ( DCF) là L2=40km-30km=10km
Thì độ bù tán sắc D2= -D1×L1/L2.= -30×6/10= -18 ps/nm.km.

14
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang
sử dụng phần mềm Optisystem.


Độ dốc tán sắc : -0.15ps/nm^2.km.

-12

2. Kết quả mô phỏng thay đổi các tham số để đạt BER=10

Khi thay đổi một trong các tham số hệ thống thì tỉ số lỗi bít BER se thay đổi theo.
•

Thay đổi công suất Laser phát

Hình . Thay đổi công suất Laser phát.

Thay đổi các nguồn như sau:
Nguồn kênh 1: -5 dBm thành -7.26 dBm
Nguồn kênh 2: -5 dBm thành -2.2 dBm
Nguồn kênh 3: giữ nguyên -5 dBm
Nguồn kênh 4: -5 dBm thành 10.9 dBm
Cách thức :
Lần lượt thay đổi công suất các kênh từ 1 đến 4 sao cho đầu ra BER rên các kênh đạt

15
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang
sử dụng phần mềm Optisystem.


10^-12 mà không làm thay đổi BER của các kênh đã hoàn thành hiệu chỉnh.
Thay đổi băng thông bộ mux và demux: từ 10Ghz mặc định thành 70Ghz
Tăng số vòng lặp lên 10 , đồng nghĩa với tăng trạm khuếch đại và bù tán sắc.

•
•

BER thay đổi
+ BER của các kênh thay đổi

Hình . BER của các kênh thay đổi , đạt 10-12

16
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang
sử dụng phần mềm Optisystem.

+ Mắt quang:

Hình . Mắt quang khi BER đạt 10-12

17
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang
sử dụng phần mềm Optisystem.


3.

Nhận xét :
Đối với truyền dẫn tốc độ bit cao (trong đề tài này là 40Gbit/s) , việc lựa chọn các

thông số nguồn phát cũng như trạm lặp khắt khe hơn so với 10Gbit/s. Nếu không có
hiệu chỉnh, BER tại đầu thu chênh lệch nhau rất nhiều và có 1 kênh truyền ở bước
sóng cao nhất (trong đề tài chúng em chọn kênh bước sóng cao nhất là 193.54 Thz)
thường xuyên bị BER = 1.
Để tăng BER tại đầu thu cần thay đổi những thông số sau :
•
•
•

Công suất nguồn phát laser
Băng thông bộ demux và mux
Tăng số trạm bù tán sắc và khuếch đại
Khi thay đổi công suất nguồn phát laser ở 1 kênh thì những kênh sát cạnh bị ảnh

hưởng nhiều hơn . Do đó trong lúc hiệu chỉnh cần làm lần lượt các kênh để tránh gây
ảnh hưởng không mong muốn đến các kênh đã hiệu chỉnh xong. Cụ thể là , nếu thứ tự
các kênh truyền theo bước sóng tăng dần là 1, 2, 3 và 4. Thì khi hiệu chỉnh kênh 1 sẽ
làm ảnh hưởng đến kênh 2 nhiều hơn là 3 và 4, tương tự như thế , khi hiệu chỉnh kênh
2 sẽ ảnh hưởng đến kênh 1 và 3 nhiều hơn là kênh 4. Lần lượt hiệu chỉnh kênh từ 1
đến 4 cho BER bên thu kênh đó đạt 10 -12 là giải pháp của nhóm chúng em trong bài
tập lớn này.

18
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang
sử dụng phần mềm Optisystem.


III.

Lời cảm ơn

Sau khi hoàn thành bài tập này, chúng em đã học được cách sử dụng phần mềm
Opticsystem để mô phỏng hệ thống thông tin quang thực tế, trực tiếp được cấu hình và so
sánh những kết quả với lý thuyết được học, nâng cao khả năng làm việc theo nhóm và
tìm kiếm thông tin. Chúng em xin cảm ơn thầy Nguyễn Hoàng Hải đã hướng dẫn, cung
cấp cho chúng em những công cụ và gợi ý bổ ích để nhóm em có thể hoàn thành bài tập
này.

19
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang
sử dụng phần mềm Optisystem.


IV.

Tài liệu tham khảo

1. Thông số sợi G655 X01 , Website của tổ chức General Cable
/>2. Slide và tài liệu môn học
3. Hướng dẫn sử dụng phần mềm OpticSystem
/>
20
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang
sử dụng phần mềm Optisystem.


21
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang
sử dụng phần mềm Optisystem.