Đồ Án Nghiên cứu về bộ khuếch đại ghép lai HFA và ứng dụng vào tuyến cáp quang VTN 80Gb/s Nortel VIH - ĐNG

LỜI MỞ ĐẦU​
​

Sự ra đời của thông tin sợi quang đãtạo nên là cuộc cách mạng lớn trong ngành Viễn thông. Với những ưu điểm như ítnhiễu, băng thông rộng, lưu lượng lớn thông tin sợi quang đã trở thành bộphận cốt lõi trong hệ thống đường trục ở mỗi quốc gia. Sự phát triển nhanhchóng của mạng lưới thông tin liên lạc nhất là Internet và các nhu cầu giaotiếp qua các dịch vụ đa phương tiện (truyền hình hội thảo, các dịch vụ giải tríđòi hỏi chất lượng cao .) đã khiến mạng đường trục DWDM không nâng cao dunglượng.Để đáp ứng được nhu cầu tăng dunglượng trong hệ thống thông tin quang, người ta đã tiến hành việc đưa bộ khuếchđại ghép lai HFA vào sử dụng, thay thế cho hệ thống SDH. Ưu điểm của HFA khảnăng tăng dung lượng thông tin nhờ mở rộng băng thông truyền dẫn và nâng cao tỉsố tín hiệu trên nhiễu tại cuối tuyến. Hiệu quả của việc khai thác các ưu điểmHFA phụ thuộc vào việc đề xuất các mô hình HFA và xác định các thông số tối ưucủa các thành phần tạo nên bộ khuếch đại này.Trong giới hạn của luận văn tốtnghiệp, đồ án này sẽ trình bày các vấn đề về lý thuyết DWDM, những thành phầnchủ yếu của hệ thống và nghiên cứu về bộ khuếch đại ghép lai HFA. Từ lý thuyết,đồ án sẽ xây dựng thuật toán tính các loại nhiễu phát xạ tự phát ASE, nhiễutrộn bốn bước sóng FWM, nhiễu tán xạ Rayleigh kép DRS và tối ưu tỉ số tín hiệutrên nhiễu OSNR. Từ đó, ứng dụng bộ khuếch đại HFA vào tuyến truyền dẫn VTN80Gb/s Vinh - Đà Nẵng và nêu ra phương án sử dụng HFA hiệu quả nhất với tuyếntrên. Phần mềm được sử dụng để tính toán là Mathcad 14 và mô phỏng trênOptiwave.Để đạt được mục tiêu trên, nội dungđồ án sẽ bao gồm bốn chương sau: - Chương 1: Tổng quan về hệ thống WDM- Chương 2: Bộ khuếch đại ghép laiHFA - Chương 3: Khảo sát nhiễu và ảnhhưởng của tán sắc trong hệ thống DWDM- Chương 4: Ứng dụng vào tuyến cápquang VTN Nortel VIH-ĐNG Kết quả đạt được của đồ án là : - Tích lũy được kiến thức lý thuyếtvề khái niệm, nguyên lý hoạt động, các thành phần cơ bản và những đặc điểm củahệ thống DWDM - Hiểu cơ sở lý thuyết về bộ khuếchđại ghép lai HFA và các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu khi sử dụngHFA trên tuyến.- Phân tích được một tuyến tối ưutrên mạng VTN.
Note : có kèm file tính toán là Mathcad 14 và mô phỏng trên Optiwave.
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 5
LỜI NÓI ĐẦU 7
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG WDM 9
1.1. Giới thiệu chương 9
1.2. Hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM 9
1.2.1. Khái niệm 9
1.2.2. Nguyên lí cơ bản của ghép kênh quang theo bước sóng 9
1.2.3. Phân loại hệ thống WDM 10
1.3. Giới thiệu về hệ thống DWDM 10
1.3.1. Cấu trúc hệ thống DWDM 10
1.3.2. Các thành phần cơ bản của hệ thống DWDM 10
1.3.2.1. Sợi quang 10
1.3.2.1.1. Cấu trúc của sợi quang 10
1.3.2.1.2. Phân loại sợi quang 10
1.3.2.2. Bộ phát quang 11
1.3.2.3. Bộ thu quang 12
1.3.2.4. Bộ tách/ghép kênh – MUX/DEMUX 12
1.3.2.5. Bộ tách ghép tín hiệu quang – Couplers 12
1.3.2.6. Bộ cách ly Isolators/Circulators 13
1.3.2.7. Bộ lọc quang 14
1.3.2.8. Bộ tổn hao điều chỉnh được VOA 15
1.3.3. Ưu và nhược điểm của hệ thống DWDM 16
1.3.3.1. Ưu điểm 16
1.3.3.2. Nhược điểm 16
1.4. Kết luận chương 16
CHƯƠNG 2: BỘ KHUẾCH ĐẠI GHÉP LAI HFA 17
2.1. Giới thiệu chương 17
2.2. Bộ khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium – EDFA 17
2.2.1. Khái niệm 17
2.2.2. Cấu trúc cơ bản của một bộ khuếch đại EDFA 18
2.2.2.1. Sợi quang pha đất hiếm Erbium EDFA 18
2.2.2.2. Laser bơm – Pumping Laser 18
2.2.2.3. WDM Optical Coupler 18
2.2.2.4. Bộ cách ly - Optical Isolator 18
2.2.2.5. Bộ chia Optical Splitter TAP 18
2.2.3. Nguyên lí hoạt động của bộ khuếch đại EDFA 18
2.2.3.1. Giản đồ mức năng lượng của Er3+ 19
2.2.3.2. Các quá trình chuyển đổi mức năng lượng 19
2.2.3.3. Nguyên lí hoạt động của EDFA 20
2.2.4. Các đặc tính của bộ khuếch đại EDFA 21
2.2.4.1. Dải khuếch đại 21
2.2.4.2. Hệ số khuếch đại 22
2.2.4.3. Công suất ra bão hòa 24
2.2.4.4. Tạp âm và các hiệu ứng phi tuyến 25
2.2.5. Các yêu cầu về nguồn bơm 25
2.2.5.1. Bước sóng bơm 25
2.2.5.2. Hướng bơm 25
2.2.5.3. Công suất bơm 26
2.2.6. Ưu nhược điểm của bộ khuếch đại EDFA 26
2.2.6.1. Ưu điểm 26
2.2.6.2. Nhược điểm 26
2.3. Bộ khuếch đại Raman 27
2.3.1. Khái niệm 27
2.3.2. Cấu trúc bộ khuếch đại Raman 27
2.3.3. Nguyên lí hoạt động 28
2.3.4. Các đặc tính của bộ khuếch đại Raman 29
2.3.4.1. Hệ số khuếch đại và độ rộng băng tần 29
2.3.4.2. Các loại nhiễu trong bộ khuếch đại Raman 31
2.3.5. Các yêu cầu về nguồn bơm 32
2.3.6. Ưu nhược điểm của bộ khuếch đại Raman 32
2.3.6.1. Ưu điểm 32
2.3.6.2. Nhược điểm 32
2.4. Bộ khuếch đại ghép lai HFA 33
2.4.1. Khả năng ứng dụng của HFA trong hệ thống thông tin quang 33
2.4.2. Cấu trúc bộ khuếch đại HFA 34
2.4.3. Các đặc tính của bộ khuếch đại HFA 35
2.4.3.1. Phổ khuếch đại 35
2.4.3.2. Tỉ số nhiễu trên tín hiệu 35
2.5. Mô hình hệ thống DWDM sử dụng các bộ HFA mắc chuỗi 36
2.6. Kết luận chương 36
CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT NHIỄU VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA TÁN SẮC TRONG HỆ THỐNG DWDM 37
3.1. Giới thiệu chương 37
3.2. Các yếu tố ảnh hưởng của sợi quang ảnh hưởng đến hệ thống DWDM 37
3.2.1. Suy hao trong sợi quang 37
3.2.1.1. Khái niệm 37
3.2.1.2. Các nhân tố gây suy hao 38
3.2.1.3. Đặc tuyến của suy hao 38
3.2.2. Tán sắc 38
3.2.2.1. Khái niệm 38
3.2.2.2. Các loại tán sắc 39
3.2.2.3. Vấn đề bù tán sắc cho tuyến DWDM 39
3.2.3. Các hiệu ứng phi tuyến 39
3.2.3.1. Khái niệm 39
3.2.3.2. Phân loại các hiệu ứng phi tuyến 40
3.3. Khảo sát nhiễu ASE 40
3.3.1. Khái niệm 40
3.3.2. Khảo sát nhiễu ASE trong bộ khuếch đại HFA 41
3.3.3. Nhiễu ASE tích lũy trong hệ thống DWDM 42
3.4. Nhiễu tán xạ Rayleigh kép 44
3.4.1. Khái niệm 44
3.4.2. Khảo sát nhiễu tán xạ Rayleigh kép trong bộ khuếch đại HFA 46
3.4.3. Khảo sát nhiễu DRS tích lũy trong hệ thống DWDM 46
3.5. Hiệu ứng trộn bốn bước sóng FWM 46
3.5.1. Khái niệm 46
3.5.2. Khảo sát nhiễu FWM 47
3.5.3. Khảo sát công suất nhiễu FWM trong hệ thống DWDM sử dụng HFA 48
3.6. Tỉ số tín hiệu trên nhiễu quang OSNR 51
3.6.1. Khái niệm 51
3.6.2. Khảo sát tỉ số OSNR 51
3.7. Kết luận chương 52
CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG VÀO TUYẾN CÁP QUANG VTN 80Gb/s NORTEL VIH-ĐNG 53
4.1. Giới thiệu chương 53
4.2. Xây dựng các lưu đồ thuật toán 54
4.3. Ứng dụng bài toán vào tuyến cáp quang VTN 80Gb/s VIH-ĐNG 59
4.3.1. Sử dụng bộ khuếch đại HFA ở đầu tuyến 59
4.3.1.1. Sơ đồ tuyến 59
4.3.1.2. Chương trình tính toán trên Mathcad 59
4.3.1.3. Kết quả tính toán 68
4.3.2. Sử dụng bộ khuếch đại HFA ở cuối tuyến 73
4.3.2.1. Sơ đồ tuyến 73
4.3.2.2. Chương trinh tính toán trên Mathcad 73
[TABLE="width: 133"]
[TR]
[TD="align: left"] 4.3.2.3. Kết quả tính toán 82
4.3.3. So sánh các phương án đặt HFA. 86
4.4. Kết luận chương.
KẾT LUẬN CHUNG
HƯỚNG PHÁT TRIỂN
TÀI LIỆU THAM KHẢO 89[/TD]
[/TR]
[/TABLE]
[TABLE="width: 139"]
[TR]
[TD="align: left"][/TD]
[/TR]
[/TABLE]