MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH HỆ THỐNG WDMPON SỬ DỤNG LASER ĐA MODE

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN VIỄN THÔNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH HỆ THỐNG WDM-PON SỬ DỤNG LASER ĐA MODE

GVHD: TS. Phạm Quang Thái
SVTH: Lê Quang Phan An

41100009

Dương Nguyễn Thành Thái 41103164

Tp.Hồ Chí Minh, 05/01/2016

1


Nội dung

Giới thiệu đề tài
Lý thuyết

Hệ thống WDM-PON sử dụng laser đa mode
Kết luận - Hướng phát triển

2

Giới thiệu đề tài

Cần phải nghiên cứu thiết kế ra hệ
Nhu cầu về tốc độ cũng như

thống thông tin sử dụng công nghệ

băng thông của hệ thống

truyền dẫn mới

thông tin ngày càng tăng

WDM-PON là một giải pháp hoàn hảo
Công nghệ truyền dẫn hiện
tại là TDM-PON đã đạt đến
giới hạn

nhờ dung lượng lớn, tính bảo mật cao
và rất linh hoạt. Tuy nhiên vẫn còn khó
khăn và thách thức trong việc triển
khai
3


Giới thiệu đề tài
Hệ thống sử dụng laser đa mode Fabry-Perot kết hợp sử dụng bộ khuếch đại RSOA để điều chế
tín hiệu hướng xuống và sử dụng bộ khuếch đại WSOA kết hợp với bộ điều chế EAM để điều
chế tín hiệu hướng lên mục đích giảm chi phí so với cấu trúc WDM-PON truyền thống.

4

Hình 1: sơ đồ hệ thống


Giới thiệu đề tài

Đóng góp luận văn:

Đề xuất giải pháp giảm thiểu chi phí trong việc triển khai hệ thống WDM-PON trong thực tế.
Thiết kế và mô phỏng thành công hệ thống WDM-PON sử dụng laser đa mode Fabry-perot kết hợp
tái điều chế tín hiệu đường xuống sử dụng WSOA và EAM.

Phân tích sự ảnh hưởng của chiều dài, tốc độ downstream, tốc độ upstream lên BER dùng phương
pháp Factorial.

5


Nội dung

Giới thiệu đề tài
Lý thuyết
Hệ thống WDM-PON

1

2

3

Laser Fabry-perot

SOA

6


Hệ thống WDM-PON

●
●

Sự kết hợp của công nghệ WDM và PON
Mỗi ONU sẽ sử dụng một bước sóng riêng cho cả uplink và downlink.

7

Hình 2: Hệ thống WDM-PON


Hệ thống WDM-PON

●

Ưu điểm

○
○

○

●

Băng thông lớn
Bảo mật cao
Dễ dàng nâng cấp

Nhược điểm

○
○

Quản lý bước sóng phức tạp
Chi phí lắp đặt rất cao

→ Phương pháp sử dụng laser đa mode kết hợp sử dụng bộ
khuếch đại RSOA.

8


Laser Fabry perot

•

Cấu tạo & nguyên lý hoạt đông

λ= q.(2n/L)

(1)

λ: Bước sóng
q: Số tự nhiên
n: Chiết suất lớp tích cực
L: Chiều dài hốc cộng hưởng

Hình 3: Cấu tạo laser Fabry Perot

9


Laser Fabry perot

●

Đặc tính phổ

○

Ánh sáng ở ngõ ra của laser Fabry-Perot chỉ giới hạn trong các mode nằm trong độ rộng phổ của
đường cong khuếch đại

10

Hình 4:Phổ của Laser Fabry Perot


SOA

●

Cấu trúc và nguyên lý hoạt động:

○

Tương tự như laser bán dẫn

11

Hình 5: Cấu trúc của SOA


SOA
RSOA: Có cấu trúc tương tự như SOA nhưng 1 mặt của lớp tích cực có phủ chất làm tăng hệ số phản xạ tương tự
như ở laser Fabry Perot.
Đặc tính khuếch đại:

12

Hình 6: Đặc tính khuếch đại của RSOA


SOA

Đặc tính độ lợi phụ thuộc vào điện áp điều khiển:

13

Hình 7: Đặc tính độ lợi của RSOA

Nội dung
Giới thiệu đề tài
Lý thuyết
Hệ thống WDM-PON sử dụng laser đa mode



Hệ thống WDM-PON 2 channel.

o
o
o
o
o


Vấn đề còn tồn đọng của những nghiên cứu trước
Sơ đồ nguyên lý
Lưu đồ giải thuật
Sơ đồ mô phỏng
Kết quả mô phỏng với 1 trường hợp cụ thể

Phân tích đáp ứng của hệ thống WDM-PON 2 kênh sử dụng mã NRZ

o
o
o

Thu thập số liệu
Mô hình toán của hệ thống
Tối ưu hệ thống

14


Hệ thống WDM-PON 2 channel

●

Vấn đề còn tồn đọng của những nghiên cứu trước

15

Hình 8: Hệ thống WDM-PON trước đây


Hệ thống WDM-PON 2 channel

●

Sơ đồ nguyên lý

16

Hình 9: Sơ đồ nguyên lý


Hệ thống WDM-PON 2 channel

●

Lưu đồ giải thuật

Hình 10: Sơ đồ giải thuật

17


Hệ thống WDM-PON 2 channel

●

Sơ đồ mô phỏng

18

Hình 11: Sơ đồ mô phỏng


Hệ thống WDM-PON 2 channel

●

Đầu vào của các thiết bị mô phỏng trong chương trình:

Laser:Công suất 8dBm, 2 bước sóng là 1554.94nm và 1555.47nm
Bộ lọc Bessel: Băng thông 2.5G, bậc 8
Mux và Demux: kiệu lọc là Bessel, băng thông là 20G

Cáp: suy hao 0.2dB/km, tán sắc 18ps/(nm.km)
EAM: hệ số điều chế =0.95
RSOA: suy hao đầu vào=3dB, suy hao đầu ra=3dB
WSOA:dòng tiêm 0.09A, suy hao đầu vào=3dB, suy hao đầu ra =3dB

19


Hệ thống WDM-PON 2 channel

●

Kết quả phân tích với một trường hợp cụ thể:

Hệ thống mô phỏng dùng mã đường truyền NRZ, tốc độ downlink là 2.5Gbps, tốc độ uplink là 1.25Gbps chiều
dài cáp là 20km.(GPON ITU-T G.984)

20


Hệ thống WDM-PON 2 channel

• Tín hiệu downlink channel 1 trước và sau khi điều chế bằng RSOA ở miền thời gian

21

Hình 12: tín hiệu channel 1 trước và sau bộ điều chế RSOA


Hệ thống WDM-PON 2 channel

●

Tín hiệu downlink channel 2 trước và sau khi điều chế bằng RSOA ở miền thời gian

22

Hình 13: tín hiệu channel 2 trước và sau bộ điều chế RSOA


Hệ thống WDM-PON 2 channel

•

Tín hiệu downlink channel 1 nhận được tại ONU so sánh với tín hiệu dowlink1 sau
khi điều chế:

23

Hình 14: Tín hiệu channel 1 sau bộ RSOA và tín hiệu thu được bên ONU


Hệ thống WDM-PON 2 channel

•

Tín hiệu downlink channel 2 nhận được tại

ONU so sánh với tín hiệu dowlink 2 trước

khi điều chế:

24

Hình 15: Tín hiệu channel 2 sau bộ RSOA và tín hiệu thu được bên ONU


Hệ thống WDM-PON 2 channel

• Tín hiệu uplink channel 1 sau điều chế

25

Hình 16: Tín hiệu uplink channel 1 sau điều chế