BT truyền dẫn quang (có thể ko cho thi CK cẩn thận)

Đại Học Công Nghệ Thông Tin

BÀI TẬP TRUYỀN DẪN QUANG
Một tuyến quang dài L=15km, dùng sợi quang SI (50/125m) có độ chênh lệch chiết
suất tương đối =1%, chiết suất lõi n1=1.48. Sợi quang có suy hao trung bình
=4dB/km (tại =850nm) hoặc =2,4dB/km (λ =1300nm), hệ số tán sắc chất liệu
M=130ps/nm.km (tại =850nm) hoặc M=10ps/nm.km ( λ =1300nm).
Nguồn quang được sử dụng LED phát ra ánh sáng có bước sóng 850nm có công suất
phát quang 4mW, độ rộng phổ λ =35nm. Bộ thu quang PIN có độ nhạy S=-45dBm
Biết rằng cứ 2km có một mối hàn có suy hao 0,1dB/mối hàn
Suy hao ghép quang ở đầu phát là 13dB, đầu thu là 10dB.
a. Tính công suất quang tại điểm 1km, 7km và 12km kể từ đầu phát
b. Tuyến quang trên có cần trạm lặp hay không? Nếu có hãy tính số trạm lặp cần sử
dụng, khoảng cách giữa các trạm lặp. Vẽ hình minh hoạ và chú thích.
c. Với chiều dài trên, dải thông cực đại có thể đạt được của sợi quang là bao nhiêu?
Bỏ qua ảnh hưởng của tán sắc ống dẫn sóng. Mã đường truyền là NRZ.
d. Thay nguồn quang LED phát ra ánh sáng có bước sóng 1300nm, công suất phát
quang 1mW,λ =35nm. Hỏi tuyến quang trên có thể hoạt động được không? Tại sao?
e. Nhận xét kết quả ở hai câu b và d.
BÀI GIẢI
a. Độ suy hao tại một điểm có chiều dài L bất kỳ là :

SH = Suy hao ghép quang tại đầu phát + α.L + Suy hao tại
các mối hàn.
=
Trong đó:
•
•
•

α.L là suy hao trung bình

α là hệ số suy hao trung bình
L là khoảng cách

Độ suy hao tại điểm 1 Km là :
SH1 = 13 +4.1 + 0 = 17 dB
Với
 13: suy hao ghép quang tại đầu phát .
 4x1= α.L : suy hao trung bình (α=4dB/km, L=1km)


Đại Học Công Nghệ Thông Tin

 1 km đầu tiên chưa có mối hàn nào

SH1 = = 17dB
 17=

 P1=4/101,7 = 0.08 mW

Độ suy hao tại điểm 7 Km là :
SH7 = 13 + 4.7 + 0,1.3 = 41.3 dB
( 0,1.3: 7 km có 3 mối hàn )
SH7 = = 41,3dB
 41,3 =

 P1=4/104,13 = 0.3 μ W

Độ suy hao tại điểm 12 Km là :
SH12 = 13 +4x12 + 0,1.5 = 61.5 dB => P12= 2.8 nW
b. Tính số trạm lặp và khoảng cách giữa các trạm lặp

Pb = Ps – Pr - Lm
-Lc

Với :

Ps : Công suất phát quang ban đầu
Pr : Độ nhạy
Lm : Suy hao dự phòng cho thiết bị
Lc : Suy hao của các ghép nối
Đổi đơn vị:
Công suất phát quang ban đầu: Ps = 4mW => Ps = 10 log (4) = 6 dBm
 Pb = 6 dBm – (-45dBm) – 0 – (13+10)dB = 28 dB

Suy hao trung bình trên sợi quang :

αc= αf+αs+
αm
Với :

α f : Độ suy hao trung bình của sợi quang.
α s : Suy hao trung bình của mối hàn trên mỗi Km ( dB/Km)
α m : Suy hao dự phòng cho cáp
 α c = 4+ 0.1/2 +0 = 4.05 dB/Km


Đại Học Công Nghệ Thông Tin

Cự ly giới hạn bởi quỹ công suất là :

Vậy tuyến quang trên cần sử dụng trạm lặp do quỹ công suất
chỉ cho phép truyền 6.9 Km một chặng. Số trạm cần cho 15 Km
là 2 trạm .

c. Với chiều dài chặng như trên, tốc độ bit cực đại có thể truyền của tuyến quang là:

- Độ tán sắc tổng cộng:

Dchr = Dmat + 0 = Mmat × ∆λ × L
= 130ps/nm.km x 35nm x 6.9km
= 31.9ns

=>

bps


Đại Học Công Nghệ Thông Tin

d) Quỹ công suất của toàn tuyến khi thay đổi công suất đầu vào:
Pb = P s – PR – L m – L c
= 10log(1) – ( - 45dBm ) – 0 – (13 + 10)dB
= 0 +45 – 23 = 22dB
Suy hao trung bình trên sợi quang là: ac = 4,05 dB/km
Cự ly giới hạn của quỹ công suất:
L = Pb / ac = 22/4,05 = 5,43 km < 15 km


Đại Học Công Nghệ Thông Tin

Như vậy tuyến quang trên có thể hoạt động được nếu có thêm 2 trạm lặp ở giữa 2
đầu thu và nhận.
e) Dựa vào kết quả của câu b và d thì có thể thấy nếu công suất đầu phát giảm đi thì
ta cần phải tăng số trạm lặp để khuếch đại và truyền tín hiệu đi. Điều này rất giống
với việc truyền tín hiệu theo tuyến viba và các tuyến truyền song truyền thống khác.