Đồ Án Nâng cao chất lượng tín hiệu trong hệ thống thông tin sợi quang phân đoạn từ Hà Nội - Vinh sử dụng H

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, cùng sự gia tăng nhanh chóng về nhu cầu trao đổi thông tin là sự gia tăng về dung lượng truyền dẫn. Sự ra đời thông tin sợi quang kết hợp với kĩ thuật ghép kênh quang theo bước sóng DWDM đã tạo nên công cuộc cách mạng trong lĩnh vực truyền dẫn. Với nhiều ưu điểm như dung lượng lớn, băng thông rộng, tốc độ cao, tổn hao thấp, ít nhiễu, Đường truyền sợi quang đã được sử dụng trong hệ thống đường trục quốc gia hay các tuyến cáp biển. Với DWDM là giải pháp cho việc tận dụng băng thông hữu hiệu, nâng cao dung lượng truyền dẫn. Sử dụng bộ khuếch đại HFA là phương pháp hiệu quả nhằm tăng thêm dung lượng cho hệ thống, chống nhiễu, giảm phi tuyến, tăng băng thông, đồng thời nâng cao chất lượng tín hiệu trên nhiễu quang. Đó là sự kết hợp mang nhiều ưu điểm của cả EDFA và Raman. Tuy nhiên, sự kết hợp này cũng sinh ra nhiều loại nhiễu phức tạp.
Trong phần đồ án tốt nghiệp này, sẽ trình bày những nội dung cơ bản của hệ thống ghép theo bước sóng quang WDM, những thành phần chủ yếu, ba bộ khuếch đại và đi tìm hiểu rõ về sự kết hợp của hai bộ khuếch đại EDFA, Raman tạo thành bộ khuếch đại ghép lai HFA. Xây dựng ba mô hình toán điển hình với vị trí đặt Raman khác nhau. Dựa vào nội dung đã trình bày, xây dựng lưu đồ thuật toán tính toán cho ba loại nhiễu chính: nhiễu phát xạ tự phát tích lũy ASE, nhiễu tán xạ Rayleigh kép DRS và nhiễu trộn bốn bước sóng FWM. Khảo sát nhiễu để tìm sự phụ thuộc của chúng vào các thông số. Từ đó, ứng dụng vào đường trục Bắc Nam, phân đoạn từ Hà Nội đến Vinh sử dụng bộ khuếch đại HFA để tìm ra phương án nâng cao chất lượng tín hiệu tại cuối đường truyền OSNR. Sử dụng ngôn ngữ lập trình Matlab để thực hiện.
Nội dung của đồ án bao gồm 4 chương:
- Chương 1: Tổng quan hệ thống ghép kênh theo bước sóng quang WDM.
- Chương 2: Khuếch đại ghép lai HFA.
- Chương 3: Khảo sát các loại nhiễu chính trong hệ thống
- Chương 4: Ứng dụng hệ thống WDM cho tuyến đường trục, tối ưu tỷ số OSNR sử dụng khuếch đại HFA.
Phương pháp nghiên cứu xuyên suốt của đồ án là sử dụng lý thuyết xây dựng lưu đồ thuật toán nhằm tìm ra thông số nâng cao chất lượng tín hiệu.
Kết quả đạt được của đồ án:
- Hiểu rõ về hệ thống WDM: khái niệm, nguyên lý hoạt động, các thành phần cơ bản của hệ thống. Nắm được kiến thức về các bộ khuếch đại EDFA, Raman, HFA.
- Thấy rõ được sự tác động của nhiễu lên hệ thống, ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu tại cuối đường truyền.
- Biết cách xác định thông số tối ưu nhằm nâng cao tỷ số tín hiệu trên tỷ số nhiễu quang OSNR.
Em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Nguyễn Văn Tuấn đã hướng dẫn em tận tình trong thời gian thực hiện đồ án này. Em cũng xin cảm ơn đến tất cả thầy cô trong khoa Điện Tử - Viễn Thông đã dạy dỗ em trong thời gian qua, đã trang bị cho em những kiến thức quý báu giúp em thực hiện đồ án này.
Note: -Đồ án tốt nghiệp hot bản full, có mã nguồn đầy đủ và đặc biệt là viết bằng chương trình Matlab, để cho đồ án tốt nghiệp tốt hơn các bạn có thể so sánh tính toán trên Mathcad 14 và mô phỏng trên Optiwave ./ [IMG]https://taitailieu.edu.vn/styles/default/xenforo/clear.png[/IMG]
- Đồ án gồm các File ( Lý Thuyết + Tóm Tắt DA + SlideBV + CodeMatlab ).
- Có mô phỏng lại các nhiễu bằng Matlab.

MỤC LỤC 1
CÁC TỪ VIẾT TẮT. 4
LỜI NÓI ĐẦU . 5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM.
1.1. Giới thiệu chương . 7
1.2. Hệ thống ghép kênh quang theo bước sóng WDM . 7
1.2.1. Sơ đồ khối của hệ thống WDM 7
1.2.2. Nguyên lý hoạt động 9
1.2.3. Ưu điểm . 10
1.3. Khuếch đại EDFA . 10
1.3.1. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của EDFA 11
1.3.2. Các đặc tính 13
1.3.3. Cấu hình bơm 16
1.3.4. Ưu nhược điểm của khuếch đại EDFA 16
1.4. Khuếch đại raman sợi 17
1.4.1. Khái niệm 17
1.4.2. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động . 17
1.4.3. Phổ và độ khuếch đại Raman . 19
1.4.4. Cấu hình bơm 23
1.4.5. Ưu nhược điểm của khuếch đại Raman 23
1.5. Khuếch đại ghép lại HFA . 23
1.5.1. Khái niệm chung . 23
1.5.2. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động 24
1.5.3. Ưu điểm . 25
1.6. Kết luận chương 26
CHƯƠNG 2: KHUẾCH ĐẠI GHÉP LAI HFA.
2.1. Giới thiệu chương . 27
2.2. Cơ sở kết hợp giữa khuếch đại EDFA và khuếch đại Raman 27
2.3. Mô hình chung hệ thống đa kênh WDM có các EDFA mắc chuỗi 29
2.4. Các loại nhiễu trong hệ thống ghép đa kênh WDM sử dụng HFA 29
2.4.1. Nhiễu trong EDFA 29
2.4.2. Nhiễu trong Raman 31
2.4.2.1. Nhiễu phát xạ tự phát . 31
2.4.2.2. Nhiễu tán xạ Reyleigh kép – DRS 31
2.4.3. Nhiễu trong HFA 32
2.4.3.1. Nhiễu ASE do EDFA tạo ra . 33
2.4.3.2. Nhiễu do Raman tạo ra 34
2.4.4. Hiệu ứng trộn bốn bước sóng – FWM . 35
2.5. Tỉ số tín hiệu trên nhiễu tại đầu cuối OSNR . 38
2.6. Ba mô hình tính toán điển hình công suất nhiễu sử dụng HFA . 39
2.6.1. Tuyến sử dụng khuếch đại Raman đặt đầu tuyến 39
2.6.2. Tuyến sử dụng khuếch đại Raman đặt giữa tuyến . 41
2.6.3. Tuyến sử dụng khuếch đại Raman đặt cuối tuyến . 42
2.7. Kết luận chương 43
CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT CÁC LOẠI NHIỄU CHÍNH TRONG HỆ THỐNG
WDM SỬ DỤNG BỘ KHUẾCH ĐẠI GHÉP LAI HFA
3.1. Giới thiệu chương . 44
3.2. Các yêu tố ảnh hưởng của sợi quang tới hệ thống WDM . 44
3.2.1. Suy hao và đặc tuyến của sợi quang 44
3.2.2. Độ tán sắc 46
3.3. Hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM 47
3.4. Khảo sát các loại nhiễu . 48
3.4.1. Nhiễu trộn bốn bước sóng FWM 48
3.4.2. Nhiễu tán xạ tự phát tích lũy ASE 54
3.4.3. Nhiễu tán xạ Rayleigh kép DRS . 58
3.5. Kết luận chương 61
CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG HỆ THÔNG WDM CHO TUYẾN ĐƯỜNG TRỤC
TỐI ƯU TỶ SỐ OSNR SỬ DỤNG KHUẾCH ĐẠI HFA
4.1. Giới thiệu chương . 62
4.2. Giới thiệu hệ thống đường trục Bắc-Nam, phân đoạn Hà Nội tới Vinh 62
4.3. Tiến hành thực hiện . 63
4.3.1. Các thông số của hệ thống WDM . 63
4.3.2. Xây dựng lưu đồ thuật toán . 64
4.3.2.1. Lưu đồ tính nhiễu tán xạ Rayleigh kép DRS . 64
4.3.2.2. Lưu đồ tính công suất phát xạ tự phát ASE 65
4.3.2.3. Lưu đồ tính công suất trộn bốn bước sóng FWM 66
4.3.2.4. Lưu đồ tính tỷ số tín hiệu trên nhiễu quang OSNR . 67
4.3.3. Kết quả thuật toán . 68
4.4. Kết luận chương 72
KẾT LUẬN 73
HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI . 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 75
PHỤ LỤC . 76