ĐỒ ÁN MÔN HỌC THÔNG TIN SỢI QUANG HỆ THỐNG WDM

Bài tập lớn: Thông tin sợi quang
GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HỮU NGHỊ VIỆT - HÀN

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
============================

BÀI TẬP LỚN
MÔN HỌC THÔNG TIN SỢI QUANG

TÊN ĐỀ TÀI:
HỆ THỐNG WDM

SVTH: Trần Văn Trường
Lớp: CCVT07A
GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang

Nẵng, Ngày 16 tháng 12 năm 2016

SVTH: Trần Văn Trường

1


Bài tập lớn: Thông tin sợi quang
GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang

LỜI NÓI ĐẦU
Thời gian gần đây, nhu cầu lưu lượng tăng mạnh do sự phát triển bùng nổ của các
loại hình dịch vụ Internet và các dịch vụ băng thông đã tác động không nhỏ tới việc
xậy dựng cấu trúc mạng viễn thông. Để thoả mãn việc thông suốt lưu lượng và băng

tần lớn, các hệ thống thông tin quang sử dụng công nghệ WDM được xem là ứng cử
quan trọng cho đường truyền dẫn. Công nghệ WDM đã và đang cung cấp cho mạng
lưới truyền dẫn cao trên băng tần lơn sợi đơn mode, nhiều kênh quang truyền đồng
thời trên một sợi, trong đó mỗi kênh tương đương với một hệ thống truyền dẫn độc
lập tốc độ cao. Công nghệ WDM cho phép các nhà thiết kế mạng lựa chọn được
phương án tối ưu nhất để tăng dung lượng đường truyền với chi phí thấp nhất.
Với nhận thức ấy đề tài “Tìm hiểu công nghệ ghép kênh quang theo bước sóng
WDM” sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn.
Trong quá trình làm đồ án không thể không xảy ra những thiếu sót. Em hy vọng
nhận được những nhận xét, lời khuyên chân thành nhất của các thẩy cô về bài đồ án
này.
Em xin chân thành cảm ơn!

SVTH: Trần Văn Trường

2


Bài tập lớn: Thông tin sợi quang
GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU......................................................................................................2
MỤC LỤC............................................................................................................3
DANH MỤC HÌNH ẢNH...................................................................................4
Chương I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ WDM..........................5
1.1. Giới thiệu công nghệ ghép kênh quang theo bước sóng............................5
1.2. Nguyên lý cơ bản ghép kênh quang theo bước sóng:.................................6
1.3. Các tham số cơ bản của gép kênh quang theo bước sóng:.........................8
1.3.1 Suy hao xen:.........................................................................................8

1.3.2 Xuyên kênh:..........................................................................................8
1.3.3 Độ rộng kênh:.......................................................................................9
1.3.4 Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến:.............................................10
1. 3.5. Các vấn đề kỹ thuật khác cần quan tâm khác...................................12
1.4.Ưu nhược điểm của hệ thống ghép kênh quang theo bước sóng...............13
CHƯƠNG II. MÔ PHỎNG- THIẾT KẾ HỆ THỐNG WDM TRÊN PHẦN
MỀM OPTISYSTEMS.....................................................................................14
2.1.Giới thiệu chung về phần mềm Optisystem..............................................14
2.2.Các đặc điểm chính của phần mềm Optisystem........................................14
2.3.Thiết kế - khảo sát hệ thống thông tin quang sử dụng phần mềm
Optisystem.......................................................................................................15
2.3.1.Mục đích thiết kế................................................................................15
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN.....................................................................21

SVTH: Trần Văn Trường

3


Bài tập lớn: Thông tin sợi quang
GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Ví dụ hệ thống WDM sử dụng sợi đa mode.....................................6
Hình 1.2: Mô tả tuyến thông tin quang có ghép bước sóng.............................6
Hình 1.3: Mô tả thiết bị ghép, tách kênh hỗn hợp (MUX-DEMUX...............7
Hình 1.4. Hệ thống ghép bước sóng theo một hướng......................................7
Hình 1.5: Hệ thống ghép bước sóng theo hai hướng.......................................7
Hình 3.1. Sơ đồ tổng quát hệ thống WDM ghép 4 kênh................................15
Hình 3.3.3 Hình ảnh phổ trước và sau đường truyền....................................18

SVTH: Trần Văn Trường

4


Bài tập lớn: Thông tin sợi quang
GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang

Chương I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ WDM
1.1. Giới thiệu công nghệ ghép kênh quang theo bước sóng
Ghép kênh quang ra đời nhằm mục đích tận dụng triệt để băng tần rất lớn của sợi
quang, tăng dung lượng kênh, đồng thời xây dựng các tuyến truyền dẫn tốc độ cao mà
các hệ thống ghép kênh điện không thể đáp ứng được. Các kỹ thuật ghép kênh quang
cơ bản được sử dụng là:
+ Ghép kênh quang theo bước sóng (WDM- Wavelenght Division Multiplexing).
+ Ghép kênh quang theo thời gian (OTDM- Optical Time Division
Multiplexing).
+ Ghép kênh quang theo tần số (OFDM- Optical Frequency Division
Multiplexing).
Tuy nhiên phương pháp ghép kênh quang theo bước sóng WDM đã và đang
được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Khi cần tăng dung lượng của hệ thống chỉ cần
thay đổi thiết bị đầu cuối mà không cần tăng tốc độ bit đường truyền và không thêm
sợi quang, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế mạng , làm cơ sở cho việc phát
triển nhiều loại hình dịch vụ viễn thông trong tương lai.
Ghép kênh quang theo bước sóng:
Khái niệm: WDM (Wavelength Division Multiplexing) là phương thức ghép kênh
quang theo bước sóng. Thông thường trong tuyến thông tin quang điểm nối điểm, mỗi
một sợi dẫn quang cho một tia laser với một bước sóng ánh sáng truyền qua, tại đầu
thu, bộ tách sóng quang tương ứng sẽ nhận tín hiệu từ sợi này. Mỗi một sóng laser này

mang một số tín hiệu điện với một phổ nhất định.
Kỹ thuật này sử dụng sợi quang (linh kiện quang) để mang nhiều kênh quang
độc lập riêng rẽ. Mỗi bước sóng biểu thị cho một kênh quang trong sợi, sử dụng các
bước sóng ánh sáng để truyền dẫn số liệu song song theo bit hoặc nối tiếp theo ký tự.
Có nhiều cách tạo nên một hệ thống WDM, chẳng hạn sử dụng bước sóng 1310nm và
bước sóng 1550nm hoặc sử dụng bước sóng 850nm và bước sóng 1310nm (hình 1.1)
Qua quá trình phát triển của công nghệ, khái niệm WDM được thay thế bằng khái
niệm DWDM (Dense Wavelenght Division Multiplexing). Về nguyên lý không có sự
khác biệt nào giữa hai khái niệm nói trên. DWDM nói đến khoảng cách giữa các kênh
và chỉ ra một cách định tính số lượng kênh riêng rẽ (mật độ kênh) trong hệ thống.
Những kênh quang trong hệ thống DWDM thường nằm ở trong một cửa sổ bước sóng
chủ yếu là 1550nm vì môi trường ứng dụng hệ thống này là mạng đường trục, cự ly
truyền dẫn dài và dung lượng lớn. Công nghệ này cho phép chế tạo phần tử và hệ
thống DWDM 80 kênh với khoảng cách rất nhỏ 0,5nm.

SVTH: Trần Văn Trường

5


Bài tập lớn: Thông tin sợi quang
GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang

Hình 1.1: Ví dụ hệ thống WDM sử dụng sợi đa mode
1.2. Nguyên lý cơ bản ghép kênh quang theo bước sóng:
Nguyên lý cơ bản của việc ghép kênh quang theo bước sóng được minh họa như
hình 1.2:

Hình 1.2: Mô tả tuyến thông tin quang có ghép bước sóng
WDM là một hệ thống ghép n bước sóng λ1...λn, phía phát sử dụng nguồn

quang bằng LD hoặc LED. Mỗi nguồn quang có bước sóng riêng.
Ánh sáng đầu ra của bộ LD hoặc LED chiếu vào thiết bị ghép bước sóng
(MUX: multiplex) có thể là cách tử G và P thành một luồng chung có n bước sóng
truyền qua sợi quang. Tại đầu thu sử dụng bộ tách bước sóng (DEMUX: Demultiplex)
để tách riêng rẽ từng bước sóng. Mỗi bước sóng được đưa vào một diode tách quang
để tách luồng tín hiệu số.
Người ta chia các thiết bị ghép bước sóng quang thành 3 loại: Các bộ ghép
(MUX), các bộ giải ghép (DEMUX) và các bộ giải ghép hỗn hợp (MUX-DEMUX).
Các bộ MUX, DEMUX được dùng cho phương án truyền dẫn theo một hướng, còn bộ
MUX-DEMUX được dùng cho phương án truyền dẫn theo hai hướng được mô tả như
hình 1.3:

SVTH: Trần Văn Trường

6


Bài tập lớn: Thông tin sợi quang
GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang

Hình

1.3: Mô tả
thiết bị ghép, tách kênh hỗn hợp (MUX-DEMUX

- Có 2 phương án thiết lập hệ thống truyền dẫn sử dụng ghép bước sóng quang:
+ Phương án truyền dẫn ghép bước sóng quang theo một hướng: là kết hợp các bước
sóng khác nhau vào sợi tại một đầu và thực hiện tách chúng để chuyển tới các bộ tách
sóng quang ở đầu kia hình 1.4:

Hình 1.4.
Hệ thống ghép bước sóng theo một hướng
+ Phương án truyền dẫn ghép bước sóng quang theo hai hướng, có nghĩa là có
thể phát thông tin theo một hướng theo bước sóng λ1 và đồng thời cũng phát thông tin
theo hướng ngược lại tại bước sóng λ2 :

Hình 1.5: Hệ thống ghép bước sóng theo hai hướng

SVTH: Trần Văn Trường

7


Bài tập lớn: Thông tin sợi quang
GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang
1.3. Các tham số cơ bản của gép kênh quang theo bước sóng:
Các tham số cơ bản để miêu tả đặc tính các bộ ghép tách hỗn hợp là suy hao
xen, xuyên kênh và độ rộng kênh.
1.3.1 Suy hao xen:
Được xác định là lượng công suất tổn hao trong tuyến truyền dẫn quang do các
điểm ghép nối các thiết bị WDM với sợi và suy hao do bản thân các thiết bị ghép gây
ra. Vì vậy, trong thực tế thiết kế phải tính cho vài dB ở mỗi đầu. Suy hao xen được
biểu diễn qua công thức sau:

Trong đó Li là suy hao tại bước sóng λi khi thiết bị được ghép xen vào tuyến
truyền dẫn. Các tham số này được các nhà chế tạo cho biết đối với từng kênh quang
của thiết bị.
- Ii(λi), Oi(λi) tương ứng là tín hiệu có bước sóng λi đi vào và đi ra cửa thứ i của
bộ ghép.
- Ii(λi), Oi(λi) tương ứng là tín hiệu có bước sóng λi đi vào và đi ra cửa thứ i của

bộ tách.
1.3.2 Xuyên kênh:
Xuyên kênh là sự có mặt của một kênh này trong kênh kế cận làm tăng nền
nhiễu và giảm tỷ số tín hiệu nhiễu của kênh đang xét.
Trong hệ thống ghép kênh quang, xuyên kênh xuất hiện do:
- Các viền phổ của một kênh đi vào băng thông của bộ tách kênh và bộ lọc của
kênh khác. Khi sóng mang quang được điều chế bởi một tín hiệu, sự điều chế công
suất trong các viền phổ của nó như là điều chế công suất trong băng bởi kênh kế cận.
- Xuất phát từ những giá trị hữu hạn thực tế về độ chọn lọc và độ cách ly của
các bộ lọc.
- Tính phi tuyến trong sợi quang ở mức công suất cao trong các hệ thống đơn
mode. Cơ chế của nó là tán xạ Raman, là hiệu ứng tán xạ kích thích phi tuyến làm cho

SVTH: Trần Văn Trường

8


Bài tập lớn: Thông tin sợi quang
GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang
công suất quang ở một bước sóng tác động đến tán xạ và công suất quang, trong các
bước sóng khác cũng như vậy.
Trong một bộ tách kênh sẽ không có sự dò công suất tín hiệu từ kênh thứ i có
bước sóng λi sang kênh khác có bước sóng khác với bước sóng λi. Nhưng trong thực tế
luôn tồn tại một mức xuyên kênh nào đó, làm giảm chất lượng truyền dẫn của một
thiết bị. Khả năng để tách các kênh khác nhau được diễn giải bằng suy hao xuyên kênh
và được tính bằng dB như sau:

U (λ ) 
Di (λi ) = −10 log  i k [dB ]

 I i (λk ) 
Trong bộ giải ghép thì Ui(λk) là lượng tín hiệu không mong muốn ở bước sóng
λk bị dò ở cửa ra thứ i mà đúng ra chỉ có tín hiệu ở bước sóng λi.
1.3.3 Độ rộng kênh:
Một vấn đề quan trọng đối với hệ thống WDM là có thể sử dụng bao nhiêu
bước sóng và việc phân chia bước sóng như thế nào.
Hiện nay trong hệ thống viễn thông dùng sợi quang thường sủ dụng bước sóng
1550nm và các bộ khuếch đại EDFA. Băng thông cực đại của bộ khuếch đại sợi pha
tạp EDFA khoản 30nm. Nếu ta muốn xếp khoảng 16 kênh trong dải bước sóng này thì
độ rộng giữa các kênh là 30nm/16 kênh hay 1,875nm. Độ rộng kênh là tiêu chuẩn
trong miền tần số hơn là bước sóng.
Mối quan hệ giữa tần số và bước sóng:

Trong đó: c là vận tốc ánh sáng 3.108 m/s.
λ là bước sóng hoạt động.

SVTH: Trần Văn Trường

9


Bài tập lớn: Thông tin sợi quang
GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang
Vì vậy 1,875nm là tương đương với độ rộng của các kênh có tần số xấp xỉ
250GHz. Vậy độ rộng kênh là dải bước sóng mà nó định ra cho từng nguồn phát
quang.
Dải bước sóng C của các bộ khuếch đại EDFA là 1530-1550nm. Nếu nguồn
phát thứ nhất phát xạ tại 1530, thì nguồn phát thứ hai phải phát xạ tại 1531,875nm và
các nguồn phát khác tương tự. Nếu nguồn phát quang là các diode laser thì độ rộng
kênh yêu cầu khoảng vài chục nm. Đối với nguồn phát quang là diode LED yêu cầu độ

rộng kênh phải lớn hơn từ 10 đến 20 lần LD vì độ rộng phổ của loại nguồn này rộng
hơn.
1.3.4 Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến:
Trong hệ thông thông tin quang, các hiệu ứng phi tuyến sẽ xảy ra khi công suất
tín hiệu trong sợi quang vượt quá một giới hạn của hệ thống WDM thì mức công suất
này thấp hơn nhiều so với các hệ thống đơn kênh.
Các hiệu ứng phi tuyến ảnh hưởng đến chất lượng của hệ thống WDM có thể
chia thành hai loại là hiệu ứng tán xạ và hiệu ứng Kerr (khúc xạ).
1.3.4.1 Hiệu ứng tán xạ:
Bao gồm các hiệu ứng SBS và SRS:
- Hiệu ứng SRS (Stimulated Raman Scrattering) là hiện tượng chiếu ánh sáng
vào sợi quang sẽ gây ra dao động phân tử trong vật liệu của sợi quang, nó điều chế tín
hiệu quang đưa vào dẫn đến bước sóng ngắn trong hệ thống WDM suy giảm tín hiệu
quá lớn, hạn chế số kênh của hệ thống.
- Hiệu ứng SBS (Stimulated Brillouin Scrattering) cúng có hiện tượng như SRS
nhưng gây ra dịch tần và dải tần tăng ích rất nhỏ và chỉ xuất hiện ở hướng sau chiều
tán xạ. Ảnh hưởng càn lớn thì ngưỡng công suất càng thấp.
1.3.4.2 Hiệu ứng Kerr:
Gồm các hiệu ứng SPM, XPM, FWM:
- Hiệu ứng SPM (Self Phase Modulation) là hiện tượng khi cường độ quang đưa
vào thay đổi, hiệu suất khúc xạ của sợi quang cũng thay đổi theo gây ra sự biến pha
của sóng quang. Khi kết hợp với tán sắc của sợi quang sẽ dẫn đến phổ tần dãn rộng và

SVTH: Trần Văn Trường

10


Bài tập lớn: Thông tin sợi quang
GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang

tích lũy theo sự tăng lên của chiều dài. Sự biến đổi công suất quang càng nhanh thì
biến đổi tần số quang càng lớn.
- Hiệu ứng XPM (Cross Phase Modulation), có nghĩa là trong hệ thống nhiều
bước sóng vì hiệu suất khúc xạ biến đổi theo cường độ đầu vào dẫn đến pha của tín
hiệu bị điều chế bởi công suất của kênh khác.
- Hiệu ứng FWM (Four Wave Mixing) xuất hiện khi có nhiều tín hiệu quang
truyền dẫn hồn hợp trên sợi quang làm xuất hiện bước sóng mới gây nên xuyên nhiễu
làm hạn chế số bước sóng được sử dụng. Việc nảy sinh các hiệu ứng phi tuyến sẽ gây
các hiện tượng xuyên âm giữa các kênh, suy giảm mức công suất tín hiệu của từng
kênh dẫn đến suy giảm tỷ số S/N, ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống.
1.3.4.3. Phương hướng giải quyết ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến tính
Với xu thế phát triển công nghệ và linh kiện quang học, hệ thống WDM hiện nay
đã tìm được một số phương pháp giải quyết hữu hiệu để khắc phục ảnh hưởng của
những hiệu ứng trên đối với truyền dẫn, nhất là hệ thống WDM có số lượng kênh
quang tương đối ít (nhỏ hơn 16 kênh), tổng công suất truy nhập sợi quang thường
không lớn hơn +17 dBm, nhỏ hơn nhiều so với trị số ngưỡng gây ra hiệu ứng SRS,
do đó sẽ không có ảnh hưởng của SRS.
Sử dụng công nghệ điều chế ngoài của bộ kích quang và công nghệ dao động tần
số thấp có thể khắc phục ảnh hưởng của hiệu ứng băng hẹp SBS.
Hiệu suất trộn tần bốn sóng (FWM) có quan hệ rất lớn đối với tán sắc của sợi
quang, sử dụng sợi quang G.655 có thể khắc phục được hiệu ứng FWM, hơn nữa
giảm tán sắc của sợi quang, là lựa chọn tốt trong hệ thống WDM tốc độ cao.
Điều chế pha chéo (XPM) thường phát sinh trong hệ thống WDM có nhiều hơn
32 kênh tín hiệu, có thể khắc phục bằng phương pháp tăng tiết diện hữu dụng vùng
lõi của sợi quang G.652.
Tự điều chế pha (SPM) sẽ làm hẹp độ rộng xung quang truyền dẫn, ngược lại với
hiệu ứng dãn xung của tán sắc, ở mức độ nhất định, có thể lợi dụng SPM để bù sự
dãn xung do tán sắc.

SVTH: Trần Văn Trường

11


Bài tập lớn: Thông tin sợi quang
GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang
1. 3.5. Các vấn đề kỹ thuật khác cần quan tâm khác
1.3.5.1. 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
Trong hệ thống WDM, phải quy định và điều chỉnh chính xác bước sóng của
nguồn quang, nếu không, sự trôi bước sóng do các nguyên nhân sẽ làm cho hệ thống
không ổn định hay kém tin cậy. Hiện nay chủ yếu dùng hai phương pháp điều khiển
nguồn quang: thứ nhất là phương pháp điều khiển phản hồi thông qua nhiệt độ chip
của bộ kích quang để điều khiển giám sát mạch điện điều nhiệt với mục đích điều
khiển bước sóng và ổn định bước sóng; thứ hai là phương pháp điều khiển phản hồi
thông qua việc giám sát bước sóng tín hiệu quang ở đầu ra, dựa vào sự trênh lệnh trị
số giữa điện áp đầu ra và điện áp tham khảo tiêu chuẩn để điều khiển nhiệt độ của
bộ kích quang, hình thành kết cấu khép kín chốt vào bước sóng trung tâm.
b. Yêu cầu độ rộng của nguồn phát
Việc chọn độ rộng phổ của nguồn phát nhằm đảm bảo cho các kênh hoạt động
một cách độc lập với nhau hay nó cách khác là tránh hiện tượng chồng phổ ở phía
thu giữa các kênh lân cận. Băng thông của sợi quang rất rộng nên số lượng kênh
ghép được rất lớn (ở cả hai cửa sổ truyền dẫn). Tuy nhiên, trong thực tế các hệ thống
WDM thường đi liền với các bộ khuếch đại quang sợi, làm việc chỉ ở vùng cửa sổ
1550 nm, nên băng tần của hệ thống WDM bị giới hạn bởi băng tần của bộ khuếch
đại (từ 1530 nm đến 1565 nm cho băng C; từ 1570 đến 1603 nm cho băng L). Như
vậy một vấn đề đặt ra khi ghép là khoảng cách ghép giữa các bước sóng phải thoả
mãn được yêu cầu tránh chồng phổ của các kênh lân cận ở phía thu, khoảng cách này
phụ thuộc vào độ rộng phổ của nguồn phát, phụ thuộc vào các ảnh hưởng như: tán

sắc sợi, các hiệu ứng phi tuyến...
1.3.5.2.

Xuyên nhiễu giữa các kênh tín hiệu quang

Xuyên nhiễu giữa các kênh trong sợi quang ảnh hưởng tới độ nhạy của máy thu,
chính vì vậy có ảnh hưởng lớn đến chất lượng của hệ thống WDM. Có thể chia ra
làm hai loại xuyên nhiễu chính sau đây:

SVTH: Trần Văn Trường

12


Bài tập lớn: Thông tin sợi quang
GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang
- Xuyên nhiễu tuyến tính: do đặc tính không lý tưởng của các thiết bị tách kênh,
mức xuyên nhiễu này chủ yếu phụ thuộc vào kiểu thiết bị tách kênh được sử dụng
cũng như khoảng cách giữa các kênh.
- Xuyên nhiễu phi tuyến: chủ yếu do các hiệu ứng phi tuyến của sợi quang gây
nên.
1.4. Ưu nhược điểm của hệ thống ghép kênh quang theo bước sóng
Ưu điểm:
So với hệ thống truyền dẫn đơn kênh quang, hệ thống WDM có những ưu điểm
nổi trội:
+ Dung lượng truyền dẫn lớn, hệ thống WDM có dung lượng truyền dẫn lớn
hơn nhiều so với hệ thống TDM. Hiện nay hệ thống có tổng dung lượng 200Gb/s đã
được thực nhiệm thành công với WDM 80 bước sóng, mỗi bước sóng mang tín hiệu
TDM 2,5Gb/s.
+ Loại bỏ yêu cầu khắt khe cũng như những khó khăn gặp phải với hệ thống

TDM đơn kênh tốc độ cao. Không giống như TDM phải tăng tốc độ số liệu khi lưu
lượng truyền dẫn tăng, WDM chỉ cần mang vài tín hiệu, mỗi tín hiệu ứng với mỗi
bước sóng riêng (kênh quang).
+ Đáp ứng linh hoạt việc nâng cấp dung lượng hệ thống, kỹ thuật WDM cho
phép tăng dung lượng của mạng hiện có mà không cần phải lắp đặt thêm sợi quang.
Việc nâng cấp dung lượng đơn giản là cắm thêm card mới trong khi hệ thống vẫn hoạt
động.
+ Quản lý băng tần và cấu hình mềm dẻo, linh hoạt nhờ việc định tuyến và phân
bố bước sóng trong mạng WDM nên có khả năng quản lý hiệu quả băng tần truyền dẫn
và cấu hình lại dịch vụ mạng trong chu kỳ sống của hệ thống.
+ Ngoài ra còn ứng dụng để truyền nhiều chương trình truyền hình chất lượng
cao, cự ly dài.
+ Giảm chi phí đầu tư mới.
Nhược điểm:
Bên cạnh những ưu điểm trên, hệ thống WDM còn có những hạn chế:
+ Dung lượng hệ thống còn nhỏ, chưa khai thác triệt để băng tần rộng lớn của
sợi quang.
+ Chi phí cho khai thác, bảo dưỡng tăng do có nhiều hệ thống cùng hoạt động

SVTH: Trần Văn Trường

13


Bài tập lớn: Thông tin sợi quang
GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang

CHƯƠNG II. MÔ PHỎNG- THIẾT KẾ HỆ THỐNG WDM
TRÊN PHẦN MỀM OPTISYSTEMS.
2.1. Giới thiệu chung về phần mềm Optisystem

OptiSystem là phần mềm mô phỏng hệ thống thông tin quang. Phần mềm này có
khả năng thiết kế, đo kiểm tra và thực hiện tối ưu hóa rất nhiều loại tuyến thông tin
quang, dựa trên khả năng mô hình hóa các hệ thống thông tin quang trong thực tế.
Bên cạnh đó, phần mềm này cũng có thể dễ dàng mở rộng do người sử dụng có thể
đưa thêm các phần tử tự định nghĩa vào.
Phần mềm có giao diện thân thiện, khả năng hiển thị trực quan.
2.2. Các đặc điểm chính của phần mềm Optisystem
- Có thư viện các phần tử (Component Library): Optisystem có một thư viện các
phần tử phong phú với hàng trăm phần tử được mô hình hóa để có đáp ứng giống
như các thiết bị trong thực tế. Bao gồm như: thư viện nguồn quang, thư viện các bộ
thu quang, các bộ khuếch đại quang,..
- Có khả năng kết hợp với các công cụ phần mềm khác của Optiwave: Optisystem
cho phép người dùng sử dụng kết hợp với các công cụ phần mềm khác của Optiwave
như OptiAmplifier, OptiBPM, OptiGrating, WDM_Phasar và OptiFiber để thiết kế ở
mức phần tử.
- Các công cụ hiển thị: Optisystem có đầy đủ các thiết bị đo quang, đo điện.
Cho phép hiển thị tham số, dạng, chất lượng tín hiệu tại mọi điểm trên hệ thống.
Thiết bị đo quang:
+ Phân tích phổ (Spectrum Analyzer)
+ Thiết bị đo công suất (Optical Power Meter)
+ Thiết bị đo miền thời gian quang (Optical Time Domain Visualizer)
+ Thiết bị phân tích WDM (WDM Analyzer)
+ Thiết bị phân tích phân cực (Polarization Analyzer)
Thiết bị đo điện:
+ Oscilloscope
+ Thiết bị phân tích phổ RF (RF Spectrum Analyzer)

SVTH: Trần Văn Trường

14

Bài tập lớn: Thông tin sợi quang
GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang
+ Thiết bị phân tích biểu đồ hình mắt (Eye Diagram Analyzer)
+ Thiết bị phân tích lỗi bit (BER Analyzer)
+ Thiết bị đo công suất (Electrical Power Meter)
+ Thiết bị phân tích sóng mang điện (Electrical Carrier Analyzer)...
2.3. Thiết kế - khảo sát hệ thống thông tin quang sử dụng phần mềm Optisystem
2.3.1. Mục đích thiết kế
-

Thiết kế hệ thống thông tin quang WDM ghép kênh 4 bước sóng sử dụng kỹ
thuật bù tán sắc.
- Sử dụng tuyến truyền dẫn gồm:
+ Sợi đơn mode chuẩn SMF
+ Bộ Khuếch đại EDFA
+ Trong tuyến sử dụng kỹ thuật bù tán sắc
2.3.2. Các bước tiến hành

Hình 3.1. Sơ đồ tổng quát hệ thống WDM ghép 4 kênh
Bước 1: Sử dụng phần mềm Optisystem xây dựng mô hình mô phỏng hệ
thống thông tin quang
WDM với các thông số như sau:

SVTH: Trần Văn Trường

15

Bài tập lớn: Thông tin sợi quang
GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang
-

Tham số hệ thống
+ Tốc độ bit:
+ Số lượng kênh

2.5 Gbit/s
4

+ Khoảng cách truyền dẫn: 50 km
- Các tham số toàn cục :
+ Tốc độ bit: 2.5 Gbit/s
+ Chiều dài chuỗi: 128 bits
+ Số mẫu trong 1 bit: 64
Bước 2: Đưa các thiết bị đo vào mô hình mô phỏng. Các thiết bị đo trên tuyến được
đặt tại các vị trí phù hợp để xác định được chất lượng và dạng tín hiệu tại các điểm
cần thiết trên tuyến.
-

Thiết bị đo công suất quang

-

Thiết bị phân tích phổ quang

-

Thiết bị đo BER

a. Bộ phát

SVTH: Trần Văn Trường

b. Tuyến truyền dẫn

16


Bài tập lớn: Thông tin sợi quang
GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang

c. Bộ thu
Bước 3: Chạy mô phỏng

SVTH: Trần Văn Trường

17


Bài tập lớn: Thông tin sợi quang
GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang
Bước 4: Hiển thị kết quả mô phỏng bằng các thiết bị đo đặt trên tuyến

a. Phổ trước khi truyền

b. Phổ trên đường truyền

Hình 3.3.3 Hình ảnh phổ trước và sau đường truyền

• Phổ trên các kênh thu được

SVTH: Trần Văn Trường

18


Bài tập lớn: Thông tin sợi quang
GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang

• Công suất tín hiệu và nhiễu trên các kênh

SVTH: Trần Văn Trường

19


Bài tập lớn: Thông tin sợi quang
GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang
Tỷ lê lỗi bit : BER =0

Nhận xét:
-

Trong quá trình ghép kênh thì xảy ra suy hao trên dường truyền

-

Trong quá trình truyền bị ảnh hưởng của hiệu ứng phi tuyến, xuất hiện
nhiều kênh con

-

Để thay đổi tỉ lệ lỗi bit ta có thể thay đổi công suất phát và chiều dài
đường truyền

SVTH: Trần Văn Trường

20


Bài tập lớn: Thông tin sợi quang
GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
Đà Nẵng, ngày tháng năm 2016

Giảng viên

SVTH: Trần Văn Trường

21