Đồ Án Nghiên cứu nâng cao chất lượng tuyên thông tin sợi quang WDM xuyên biển sử dụng HFA

Lời mở đầu
Với những ưu điểm nổi bật về dung lượng và khoảng cách truyền dẫn, thông tin sợi quang là phương thức truyền dẫn có hiệu quả nhất trên các tuyến vượt biển và xuyên lục địa. Cùng với sự ra đời của các kĩ thuật mới như kĩ thuật ghép kênh phân chia theo bước sóng mật độ cao và đặc biệt là sự xuất hiện và nhanh chóng được thương mại hoá của EDFA đã đáp ứng được nhu cầu về trao đổi thông tin ngày càng cao trong những năm gần đây. Tuy nhiên, mạng viễn thông hiện nay đang đứng trước nguy cơ quá tải do các loại hình dịch vụ và phương thức đa truy cập mới của mạng Internet ra đời và phát triển với tốc độ chóng mặt. Tốc độ truyền dẫn của các tuyến thông tin sợi quang WDM đạt đến hàng nhiều Gbit/s và sử dụng hết băng thông khuếch đại của EDFA. Trước thực trạng đó, yêu cầu về nâng cấp mạng thông tin quang đang trở nên ngày càng cấp thiết hơn. Mô hình bộ khuếch đại ghép lai HFA - sự kết hợp giữa EDFA và bộ khuếch đại Raman - đã mở ra nhiều triển vọng cho các hệ thống viễn thông. Bộ khuếch đại này mang ưu điểm của cả EDFA và Raman, vừa tăng khả năng chống nhiễu, giảm hiệu ứng phi tuyến của Raman đồng thời tăng độ khuếch đại cao nhờ EDFA. Tuy nhiên, sự kết hợp này cũng tạo ra nhiều loại nhiễu hết sức phức tạp. Để đạt được các ưu điểm trên cần phải nghiên cứu nghiêm túc bộ khuếch đại này, tiến hành khảo sát cẩn thận về nhiễu và tín hiệu. Sau đó đề xuất cấu hình bộ khếch đại ghép lai HFA thích hợp để dùng cho tuyến thông tin sợi quang WDM xuyên biển hiện nay. Tiếp đến xây dựng lưu đồ thuật toán, tính toán mô phỏng tối ưu hóa bộ khuếch đại ghép lai HFA nhằm nâng cao chất lượng của tuyến.
Với mục đích như trên, đồ án tập trung vào vấn đề “Nghiên cứu nâng cao chất lượng tuyên thông tin sợi quang WDM xuyên biển sử dụng HFA”. Nội dung của đồ án chia làm 5 chương như sau:
Chương 1 Tổng quan về hệ thống thông tin sợi quang WDM sử dụng HFA
Chương 2 Nguyên lý và đặc điểm của các bộ khuếch đại quang
Chương 3 Tín hiệu và nhiễu trong hệ thống WDM có HFA mắc chuỗi
Chương 4 Mô phỏng nhiễu trong hệ thống thông tin sợi quang WDM sử dụng bộ khuếch đại ghép lai Raman/EDFA
Chương 5 Tính toán nâng cao chất lượng tuyến thông tin quang WDM cho
Segment 9 của hệ thống cáp quang biển quốc tế SEA-ME-WE3
Phương pháp nghiên cứu xuyên suốt của đồ án là lý thuyết kết hợp với tính toán, mô phỏng bằng ngôn ngữ lập trình Mathcad.
MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan 1
Mục lục 2
Các từ viết tắt 5
Lời mở đầu 6
Chương 1 Tổng quan về hệ thống thông tin sợi quang WDM sử dụng bộ
khuếch đại ghép lai EDFA/Raman
[TABLE]
[TR]
[TD]1.1. Giới thiệu chương[/TD]
[TD]8[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]1.2. Tổng quan về hệ thống thông tin sợi quang WDM[/TD]
[TD]8[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]1.2.1. Sơ lược về hệ thống WDM[/TD]
[TD]8[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật ghép kênh phân theo bước sóng
1.2.2. Cấu hình của một hệ thống WDM
1.3. Mô hình hệ thống WDM sử dụng HFA[/TD]
[TD]10
11
12[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]1.3.1 Khả năng ứng dụng bộ HFA trong thông tin sợi quang[/TD]
[TD]12[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]1.3.2 Mô hình chung của hệ thống WDM sử dụng bộ HFA[/TD]
[TD]14[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]1.4. Kết luận chương[/TD]
[TD]14[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Chương 2 Nguyên lý và đặc điểm của các bộ khuếch đại quang
2.1. Giới thiệu chương[/TD]
[TD]16[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]2.2. Bộ khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium (EDFA)[/TD]
[TD]16[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]2.2.1 Cấu trúc bộ khuếch đại EDFA[/TD]
[TD]16[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]2.2.2 Nguyên lý hoạt động của EDFA[/TD]
[TD]17[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]2.2.3 Các đặc tính của EDFA[/TD]
[TD]18[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]2.2.4 Bơm cho EDFA[/TD]
[TD]20[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]2.3. Bộ khuếch đại Raman[/TD]
[TD]21[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]2.3.1 Cấu trúc bộ khuếch đại Raman[/TD]
[TD]21[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]2.3.2 Nguyên lý hoạt động[/TD]
[TD]22[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]2.3.3 Các đặc tính của bộ khuếch đại Raman[/TD]
[TD]23[/TD]
[/TR]
[/TABLE]


2.3.4 Cấu hình bơm của RA 29
2.4. Cơ sở của sự kết hợp bộ khuếch đại Raman và bộ khuếch đại pha tạp
Erbium 29
[TABLE]
[TR]
[TD]2.5. Bộ khuếch đại ghép lai EDFA/Raman (HFA)[/TD]
[TD]31[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]2.5.1 Cấu trúc bộ HFA[/TD]
[TD]31[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]2.5.2 Đặc diểm của bộ HFA[/TD]
[TD]31[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]2.6. Kết luận chương[/TD]
[TD]33[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Chương 3 Tín hiệu và nhiễu trong hệ thống WDM có HFA mắc chuỗi
3.1. Giới thiệu chương[/TD]
[TD]34[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]3.2. Tán xạ Rayleigh kép(DRB)[/TD]
[TD]34[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]3.2.1. Công suất nhiễu tán xạ Rayleigh[/TD]
[TD]35[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]3.2.2. Công suất nhiễu tán xạ Rayleigh kép tích lũy
3.3. Nhiễu ASE
3.3.1. Nhiễu ASE trong các bộ khuếch đại[/TD]
[TD]36
37
37[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]3.3.2. Nhiễu ASE tích lũy
3.4. Hiệu ứng trộn bốn bước sóng FWM
3.4.1 Hiệu ứng FWM[/TD]
[TD]39
39
40[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]3.4.2 Công suất sóng FWM trong hệ thống WDM có các HFA mắc chuỗi[/TD]
[TD]42[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]3.5. Tỉ số tín hiệu trên nhiễu quang OSNR[/TD]
[TD]45[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]3.6. Kết luận chương[/TD]
[TD]46[/TD]
[/TR]
[/TABLE]
Chương 4 Mô phỏng nhiễu trong hệ thống thông tin sợi quang WDM
sử dụng bộ khuếch đại ghép lai Raman/EDFA
4.1 Giới thiệu chương 47
4.2 Cấu hình tuyến WDM dùng bộ khuếch đại ghép lai Raman/EDFA 47
4.3 Mô phỏng nhiễu tán xạ Rayleigh kép 48
4.3.1 Nhiễu tán xạ Rayleigh kép do bộ khuếch đại Raman sinh ra 48
4.3.2 Nhiễu tán xạ Rayleigh kép tích luỹ 49
4.4 Mô phỏng nhiễu phát xạ tự phát được khuếch đại (ASE) 50


[TABLE]
[TR]
[TD="colspan: 2"]4.4.1[/TD]
[TD]Nhiễu ASE do từng bộ khuếch đại tạo ra[/TD]
[TD]51[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="colspan: 2"]4.4.2[/TD]
[TD]Nhiễu ASE tích lũy[/TD]
[TD]52[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]4.5[/TD]
[TD="colspan: 2"]Mô phỏng hiệu ứng trộn bốn bước sóng[/TD]
[TD]53[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]4.6[/TD]
[TD="colspan: 2"]Mô phỏng các thông số ảnh hưởng đến độ khuếch đại Raman[/TD]
[TD]54[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]4.7[/TD]
[TD="colspan: 2"]So sánh sự ảnh hưởng của các loại nhiễu đến tỉ số OSNR của[/TD]
[TD]56[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD][/TD]
[TD="colspan: 2"]hệ thống WDM sử dụng HFA[/TD]
[TD][/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]4.8[/TD]
[TD="colspan: 2"]Kết luận chương[/TD]
[TD]58[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD][/TD]
[TD][/TD]
[TD][/TD]
[TD][/TD]
[/TR]
[/TABLE]
Chương 5 Tính toán nâng cao chất lượng tuyến thông tin quang WDM cho
Segment 9 của hệ thống cáp quang biển quốc tế SEA-ME-WE3
5.1 Giới thiệu chương 59
5.2 Đặc điểm của tuyến Segment 9 và cấu hình tuyến dùng cho tính toán 59
5.2.1 Đặc điểm tuyến Segment 9 của hệ thống cáp quang biển
SEA-ME-WE 3 59
5.2.2 Cấu hình tuyến dùng cho tính toán 60
5.3 Phương pháp tính toán tối ưu tỉ số tín hiệu quang trên nhiễu cho tuyến
cáp quang biển từ Sesimbra đến Penmarch 61
5.3.1 Phương pháp tính toán 61
5.3.2 So sánh chất lượng của hệ thống sử dụng HFA mắc chuỗi với
hệ thống sử dụng EDFA mắc chuỗi 62
[TABLE]
[TR]
[TD]5.4[/TD]
[TD]Hiệu chỉnh độ khếch đại của 2 bộ EDFA trong bộ HFA[/TD]
[TD]62[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]5.5[/TD]
[TD]Tính toán tối ưu tỉ số OSNR[/TD]
[TD]64[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]5.6[/TD]
[TD]Kết quả và nhận xét[/TD]
[TD]69[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]5.7[/TD]
[TD]Kết luận chương[/TD]
[TD]71[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="colspan: 2"]Kết luận và hướng phát triển đề tài[/TD]
[TD]72[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="colspan: 2"]Tài liệu tham khảo[/TD]
[TD]74[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="colspan: 2"]Phần phụ lục[/TD]
[TD]76[/TD]
[/TR]
[/TABLE]