›

Bài giảng Mạng truyền tải quang - Chương 4: Một số công nghệ, kỹ thuật và xu hướng nghiên cứu trong mạng truyền tải quang

pdf 40 trang huongle 3920
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Mạng truyền tải quang - Chương 4: Một số công nghệ, kỹ thuật và xu hướng nghiên cứu trong mạng truyền tải quang", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_mang_truyen_tai_quang_chuong_4_mot_so_cong_nghe_ky.pdf

Nội dung text: Bài giảng Mạng truyền tải quang - Chương 4: Một số công nghệ, kỹ thuật và xu hướng nghiên cứu trong mạng truyền tải quang

  1. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG CHƯƠNG 4 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 98
  2. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG  4.1. CÁC KỸ THUẬT BÙ TÁN SẮC  4.2. CÁC HIỆU ỨNG PHI TUYẾN VÀ ỨNG DỤNG  4.3. FTTx  4.4. THÔNG TIN QUANG COHERENT  4.5. RoF www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 99
  3. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG  4.1. CÁC KỸ THUẬT BÙ TÁN SẮC  HiÖn nay, trong c¸c hÖ thèng quang chñ yÕu sö dông sîi SSM, GVD lµ nh©n tè chÝnh ¶nh h­ëng ®Õn hiÖu n¨ng hÖ thèng  Xu h­íng c¸c hÖ thèng th«ng tin quang: . T¨ng tèc ®é truyÒn dÉn . T¨ng kho¶ng c¸ch truyÒn dÉn . T¨ng sè l­îng kªnh quang  Bï t¸n s¾c lµ gi¶i ph¸p cÇn thiÕt ®Ó c¶i thiÖn hiÖu n¨ng hÖ thèng: t¨ng tèc ®é bit vµ kho¶ng c¸ch truyÒn dÉn quang. www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 100
  4. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG . Phương trình truyền xung: A j  2 A   3 A (1.15) 2 3 0 z 2 t 2 6 t 3 Trong đó: 2 2 • d   3 2 d   2 2 2 D d 2 c 3 3 2  2D  0 d 2 c •  0 • A là biên độ đường bao . Giải phương trình 1.15 trong miền Fourier được: 1 ~ j j 2 3 (1.16) A z,t A(0,)exp 2 z 3 z jt d 2 2 6 2 • Thực tế, khi |2|>0,1ps /km thì 3 được bỏ qua. Khi đó: 1 j ~ 2 (1.17) A z,t A(0,)exp 2 z jt d 2 2 • ảnh hưởng của tán sắc biểu thị qua hệ số pha:  2 exp j 2 z 2 www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 101
  5. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG  Giới hạn tốc độ bit - Nguồn quang có độ rộng phổ lớn (ví dụ LED), V>>1. . Nếu 2 trội hơn và bỏ qua ảnh hưởng chirp (C=0): • Từ pt (1.23) tính được độ rộng xung đầu ra: 2 2 2 2(1.24) 2 2   0  2 L   0 DL   0  D Trong đó: D D L   - để đo dãn xung do tán sắc. T 1 • Giới hạn chung đối với tốc độ bit là: B (1.25) 4 4B Đối với xung Gauss: điều này có nghĩa là 95% năng lượng của xung vẫn nằm trong khe bit. Do đó, khi dãn xung lớn (D>> 0) thì pt(1.25) trở thành: 1 (1.26) BL D  • Ví dụ: D=17ps/nm.km, =15nm > [BL]max 1Gb/s.Km 4 . Nếu 3 trội hơn và bỏ qua ảnh hưởng chirp (C=0): • Khi đó: (1.27) 1 2 1 2   2  L 2  2 SL 2  2  2 0 2 3  0 2  0 D • Giới hạn tốc độ bit: (1.28) 2 1 BL S   8 2 • Ví dụ: S=0,08ps/km.nm , =15nm > [BL]max 20Gbit/s.Km www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 102
  6. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG  Giới hạn tốc độ bit - Nguồn quang có độ rộng phổ nhỏ (ví dụ LD), V [B L]max 3000[(Gb/s) .Km] 2,5 Gb/s truyền được 480 Km, 10Gb/s truyền được 30 Km . Nếu 3 trội hơn và bỏ qua ảnh hưởng chirp (C=0): • Khi đó: (1.31) 2 2 2 2 2   0  3 L / 4 0 / 2  0  D • Giới hạn tốc độ bit: (1.32) 1/3 B 3 L 0,324 3 3 8 3 • Ví dụ: SMF 3=0,1ps /km > [B L]max 3.10 [(Gb/s) .Km] 50 Gb/s truyền được 2700 Km, 100Gb/s truyền được 340 Km www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 103
  7. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG Sự cần thiết phải bù tán sắc  Để giảm ảnh hưởng của GVD: . Dùng Laser có phổ hẹp . Bước sóng hoạt động gần ZD.  Thực tế, các mạng TTQ hầu hết sử dụng SSMF có ZD 1,31m. Trong khi các nguồn quang sử dụng có =1,55 m, khi truyền trong sợi SSMF có D 16ps/(km.nm). Khi tốc độ bít >2Gb/s thì GVD ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu năng hệ thống.  Các hệ thống quang hiện đại sử dụng các EDFA, nên GVD là nhân tố chính giới hạn hiệu năng hệ thống . Do đó, cần thiết phải thực hiện bù tán sắc trong các hệ thống quang để cải thiện hiệu năng của hệ thống. www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 104
  8. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG Các kỹ thuật bù Rất nhiều kỹ thuật được sử dụng để giảm ảnh hưởng của tán sắc.  Các kỹ thuật điện: . Bù trước (trước khi truyền dẫn) . Bù sau (sau khi tách tín hiệu)  Các kỹ thuật quang: . Sợi bù tán sắc . Các bộ lọc . Cách tử sợi chirp . Kết hợp pha quang . Soliton Tất cả các kỹ thuật này có mục đích là khử tán sắc do hệ số pha gây ra khi tín hiệu truyền trong sợi: 1 2 1 ~ j 2 z t A(z,t) A(0,)e 2 d (1.33) 2 www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 105
  9. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG kỹ thuật bù sau  Sử dụng kỹ thuật điện để bù GVD tại máy thu.  Để bù tán sắc sử dụng máy thu heterodyne để tách tín hiệu: Đầu tiên, máy thu biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu vô tuyến tại tần số IF trong khi vẫn duy trì cả thông tin biên độ và pha.  Sau đó cho tín hiệu qua một bộ lọc băng có hàm truyền đạt như sau. (1.39) 2 H  exp j  IF 2 L / 2 Trong đó L là chiều dài sợi quang để khôi phục được dạng gốc của tín hiệu.  Kỹ thuật này để bù tán sắc trong hệ thống quang coherent www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 106
  10. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG bù VớI sợi bù tán sắc  Nếu bỏ qua ảnh hưởng phi tuyến, thì tán sắc hoàn toàn được bù bằng một đoạn sợi quang thứ hai có D<0 (Sợi DCF). 1 ~ j 2 (1.39) A(L,t) A(0,) exp   21 L1  22 L2 it d 2 2 Trong đó: L=L1+L2 và 2j là tham số GVD của đoạn sợi Lj (j=1,2).  Nếu: 21L1+22L2=0 hay D1L1=-D2L2 thì dạng xung đầu ra: A(L,t)=A(0,t)  Chiều dài của sợi DCF càng ngắn càng tốt, nên nó phải có giá trị âm lớn  Các DCF có D=-300-100ps/nm.km được chế tạo với tham số V nhỏ nhưng suy hao tương đối cao: 0,4 1 dB/km.  Các DCF thương mại, có L2=4km có thể bù L1=50km sợi SSMF www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 107
  11. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG bù tán sắc VớI cách tử bragg sợi CHIRP  Chiết xuất trong sợi thay đổi theo chu kỳ dọc sợi.  Nếu n(z) thay đổi dọc sợi theo chu kỳ sẽ được cách tử sợi chirp - Bước sóng Bragg, B=2TGB, tại đó tín hiệu phản xạ sẽ thay đổi dọc sợi. - Các thành phần tần số khác bị trễ với thời gian khác nhau - Kết quả tín hiệu quang ra sẽ bù được tán sác www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 108
  12. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG bù tán sắc VớI kết hợp pha quang (OPC) . Trong hệ thống quang cự li dài, sử dụng kỹ thuật OPC để bù tán sắc. . Nguyên lý của OPC là thực hiện kết hợp trường phức tại chặng giữa của tuyến, kết quả là tại nữa sau ảnh hưởng của GVD sẽ trung hoà ảnh hưởng của GVD ở nữa đầu. Phương pháp này còn được gọi là đảo phổ giữa chặng. . Phương pháp sử dụng thông dụng nhất trong OPC là FWM trong môi trường phi tuyến: thường chọn bước sóng bơm trùng với bước sóng tán sắc không . Thí dụ về bù tán sắc: tín hiệu =1542,9nm được kết hợp pha nhờ FWM trong 21 km sợi DSF với sóng bơm ở =1546,7nm www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 109
  13. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG Hệ thống quang cự li dài  Bỏ qua ảnh hưởng của phi tuyến, tán sắc GVD tổng được bù một lúc ở đầu thu.  Khi xét đến ảnh hưởng của phi tuyến thì phải sử dụng một giải phát khác: quản lý tán sắc theo chu kỳ.  Sử dụng các sợi quang có GVD dương và âm trong một chu kỳ, sao cho: D= (D1L1+D2L2)/Lm 0  Thực tế, chu kỳ sắp xếp Lm=L1+L2 được chọn phụ thuộc vào hiệu năng hệ thống và thường được chọn = LA  Lm=LA 80km hệ thống quang đất liền nhưng giảm xuống 50km đối với hệ thống cáp biển. www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 110
  14. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG Hệ thống quang cự li dài  Cho hệ thống sợi đơn mode chuẩn: Độ dư tán sắc (ps/nm) DCF S-SMF Khoảng cách (km) Tx OA OA Rx 0 LDCF LSSMF Một chu kì bù tán sắc Độ dư tán sắc (ps/nm) S-SMF DCF Tx OA OA Rx LSSMF LDCF 0 Một chu kì bù tán sắc Khoảng cách (km) S-SMF Độ dư tán sắc (ps/nm) DCF DCF Tx OA OA OA Rx 0 1/2LDCF LSSMF 1/2LDCF Một chu kì bù tán sắc Khoảng cách (km) www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 111
  15. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG Hệ thống quang băng rộng  Các hệ thống WDM yêu cầu bù tán sắc đồng thời cho tất cả các kênh: D1(n)L1+D2(n)L2=0  Đường cong tán sắc DCF phải thoả mãn: S2=-S1(L1/L2)=S1(D2/D1)  Tỉ số S/D phải phù hợp trên cả hai đoạn.  Nhiều cách tử sợi có thể được sử dụng: www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 112
  16. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG Bù tán sắc bậc 3  Với các xung hẹp truyền ở tốc độ cao thì yêu cầu phải bù cả tán sắc bậc 2 và bậc 3. 21L1+22L2=0 và 31L1+32L2=0  Thiết kế các DCF có đường cong tán sắc âm sao cho: 32=(22/ 21) 31=-(L1/L2) 31  Các dạng xung sau khi truyền xung 2,6ps qua 300km sợi dịch tán sắc (2=0). www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 113
  17. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG  4.2. CÁC HIỆU ỨNG PHI TUYẾN VÀ ỨNG DỤNG www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 114
  18. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG  Hiệu ứng tự điều chế pha (SPM) - Hiện tượng này tạo nên sự dịch pha phi tuyến NL của trường quang khi lan truyền trong sợi quang. 2 2 nL 2 L n0 n2 E  const    NL www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 115
  19. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG  Hiệu ứng điều chế pha chéo (XPM) - Là hiệu ứng pha phi tuyến gây ra do do tác động của các xung quang ở các kênh khác. Chỉ xẩy ra trong hệ thống đa kênh. - Trong hệ thống đa kênh, dịch pha phi tuyến của tín hiệu tại bước sóng trung tâm i được tính theo công thức sau: 2 NL n2 z Ii t 2 I j t i i j www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 116
  20. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG  Hiệu ứng trộn bốn sóng (FWM) - Tần số sóng quang mới sinh ra khi 2 hoặc 3 sóng quang với các tần số khác nhau tương tác với nhau - Giả sử có 3 bước sóng với tần số i, j, k thì tổ hợp tần số mới tạo ra sẽ là những tần số ijk thoả mãn: ijk = i + j - k - Tổng số các thành phần mới được tạo ra có thể tính như sau: m = 1/2 (N3 - N2) với N là số kênh ban đầu www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 117
  21. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG  Hiệu ứng tán xạ Raman (SRS) - Là kết quả của quá trình tán xạ không đàn hồi, trong đó photon ánh sáng tới chuyển một phần năng lượng của mình cho dao động cơ học của các phần tử cấu thành môi trường truyền dẫn và phần năng lượng còn lại được phát xạ thành ánh sáng có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh sáng tới - Khi ánh sáng tín hiệu truyền trong sợi quang có cường độ lớn, quá trình này trở thành quá trình kích thích (được gọi là SRS) mà trong đó ánh sáng tín hiệu đóng vai trò sóng (gọi là bơm Raman) làm cho phần lớn năng lượng của tín hiệu được chuyển tới bước sóng Stoke. Công suất của bước sóng Stoke Ps(L) được tính theo công thức: Ps(L) = P0exp(grP0L/KAeff) P0 là công đưa vào sợi tại bước sóng tín hiệu; gr là hệ số khuếch đại Raman; Aeff là vùng lõi hiệu dụng; K đặc trưng cho mối quan hệ về phân cực giữa tín hiệu, bước sóng Stoke và phân cực của sợi. Đối với sợi thông thường thì K ≈ 2 www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 118
  22. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG  Hiệu ứng Brillouin (SBS) - Tương tự như SRS. Ánh sáng tới tương tác với môi trường truyền và mất một phần năng lượng để chuyển lên bước sóng dài hơn. - Bước sóng Stokes ở hiện tượng Brillouin có khoảng cách cỡ 11 GHz so với bước sóng bơm - Sóng Stokes chỉ sinh ra trên hướng ngược lại với sóng bơm. - mức công suất ngưỡng đối với hiệu ứng SBS như sau: KA D D P th 21 eff B p gL eff D B Với: g : là hệ số khuếch đại Brillouin. Dp : là độ rộng phổ tín hiệu. - Hiệu ứng này không phụ thuộc số kênh của hệ thống. www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 119
  23. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG  Ứng dụng các hiệu ứng phi tuyến - Ứng dụng hiệu ứng SPM làm bộ tái tạo tín hiệu - Ứng dụng hiệu ứng FWM làm bộ chuyển đổi bước sóng www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 120
  24. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG  4.3- FTTx - Đây là một hình thức truy nhập trong mạng truy nhập sợi quang, để đưa dịch vụ tới khách hàng. FTTx bao gồm các hệ thống truy nhập khác nhau như: - Sợi quang tới vùng dân cư (FTTC). - Sợi quang tới cơ quan (FTTO). - Sợi quang tới tòa nhà (FTTB). - Sợi quang tới tận nhà (FTTH). www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 121
  25. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG  FTTC Tổng đài g ồn p đ C á Sợi quang Độ dài cáp đồng : xấp xỉ 100m www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 122
  26. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG  FTTO/H Tổng đài Độ dài cáp đồng : xấp xỉ 0m www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 123
  27. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG  FTTB Tổng đài Độ dài cáp đồng : xấp xỉ 10m www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 124
  28. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG  Công nghệ AON - Là mạng truy nhập quang để phân phối tín hiệu sử dụng các thiết bị cần nguồn cung cấp - Dữ liệu từ phía nhà cung cấp của khách hàng nào sẽ chỉ được chuyển đến khách hàng đó →dữ liệu của khách hàng sẽ tránh được xung đột khi truyền trên đường vật lý chung. www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 125
  29. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG  Kiến trúc “Home Run” www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 126
  30. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG  Kiến trúc Active Star Ethernet www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 127
  31. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG  Công nghệ PON - Là một kiến trúc mạng điểm-đa điểm, sử dụng các bộ chia quang thụ động (không có nguồn cung cấp) để chia công suất quang từ một sợi quang tới các sợi quang cung cấp cho nhiều khách hàng - Mạng quang thụ động có ba cấu hình cơ bản đó là: - Cấu hình Ring - Cấu hình cây - Cấu hình bus www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 128
  32. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 129
  33. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG  4.4- QUANG COHERENT - Tín hiệu thông tin được điều chế ở phía phát với mức độ yêu cầu cao về độ rộng phổ tín hiệu, độ ổn đình tần số (có thể điều chế trực tiếp hoặc điều chế ngoài) - Độ phân cực của ánh sáng được giữ nguyên trạng quá trình truyền - Trước khi tách sóng ở thiết bị thu, tín hiệu thông tin được trộn với tín hiệu dao động nội. Như vậy ánh sáng đã được xử lý trước khi tới bộ tách sóng quang. - Ưu điểm: . Có độ nhạy thu cao . Cho phép kéo dài thêm cự ly truyền dẫn . Băng tần của hệ thống lớn và có thể điều chỉnh lựa chọn các kênh quang www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 130
  34. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG  Cấu trúc cơ bản của hệ thống thông tin quang coherent Homodyne 1 = Dữ liệu DE MOD 1  1 DEC AMP DE- vào 2 MOD Heterodyne 1  2 2 Heterodyn e LC CWL LLO LOC Bộ Bộ thu phát - Chức năng các khối: • DE (Drive Electronic): khối này thực hiện khuếch đại tín hiệu ngõ vào nhằm tạo tín hiệu có mức phù hợp với các khối phía sau. • CWL (Continuous Wave Laser): đây là bộ dao động quang sử dụng laser bán dẫn có độ rộng phổ hẹp phát ra ánh sáng liên tục có bước sóng 1. www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 131
  35. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG • LC (laser control): khối này nhằm ổn định bước sóng phát ra của bộ dao động quang. • MOD (Modulator): đây là khối điều chế quang, sử dụng kỹ thuật điều chế ngoài để tạo ra tín hiệu điều chế dạng ASK (Amplitude Shitf Keying), FSK (Frequency Shitf Keying), PSK (Phase Shitf Keying) hay PolSK (Polarization Shitf Keying ). • LLO (Laser Local Oscillator): đây là bộ dao động nội tại bộ thu sử dụng laser bán dẫn tạo ra tín hiệu quang có bước sóng 2. • DEC (Detector): khối này thực hiện hai tính năng, đầu tiên sử dụng coupler FBT cộng tín hiệu thu được (1) và tín hiệu tại chỗ (2). Sau đó đưa tín hiệu tổng tới photodiode để thực hiện tách sóng trực triếp theo qui luật bình phương. • LOC (Local Oscillator control): khối này nhằm điều khiển pha và tần số của tín hiệu dao động nội ổn định. • AMP (Amplifier): khối này khuếch đại tín hiệu điện sau khi tách sóng quang. • DEMOD (Demodulator): khối này chỉ cần thiết khi bộ thu hoạt động ở chế độ heterodyne. www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 132
  36. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG  Sơ đồ khối tổng quát của bộ thu quang coherent - Bộ thu quang Heterodyne Tín hiệu vào Coupler 2 2 Bộ tách sóng Bộ lọc Bộ giải điều Bộ lọc quang khuếch đại chế khuếch đại trung tần dải nền Mạch quyết Bộ dao động định bit AFC nội Tín hiệu ra www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 133
  37. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG - Bộ thu quang Homodyne có khoá pha giữa tín hiệu dao động nội và tín hiệu vào. Tín hiệu vào Coupler 2 2 Coupler 2 2 Bộ tách sóng Bộ lọc quang khuếch đại dải nền Bộ dao động nội AFC Mạch quyết định bit Tín hiệu ra www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 134
  38. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG  4.5- RoF - Công nghệ RoF sử dụng đường truyền sợi quang để phân phối các tín hiệu tần số vô tuyến (RF) từ một trạm đầu cuối tới các khối anten đầu xa (RAU). www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 135
  39. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG  Các ưu điểm khi sử dụng công nghệ RoF - Suy hao thấp - Băng thông lớn - Lắp đặt và bảo trì đơn giản - Giảm công suất tiêu thụ - Phân bổ tài nguyên linh hoạt www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 136
  40. BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG  Hạn chế của công nghệ RoF - Do RoF gồm điều chế tương tự và tách sóng quang →về cơ bản là hệ thống truyền dẫn tương tự → tín hiệu bị ảnh hưởng bởi nhiễu và méo. www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 137