LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên cho em đƣợc gửi lời cám ơn chân thành và sâu sắc nhất đến Thầy ThS. Nguyễn Kiều Tam đã dành nhiều thời gian, công sức để hƣớng dẫn cũng nhƣ giải đáp các thắc mắc mà em gặp phải trong quá trình nghiên cứu và cung cấp cho em các tài liệu cần thiết cho đề tài đang tìm hiểu. Qua đây em cũng xin gửi đến toàn thể thầy cô khoa Điện-Điện Tử của Trƣờng ĐH Tôn Đức Thắng đã truyền đạt cho em những kiến thức quý báo trong suốt những năm qua để em có thể áp dụng khi thực hiện đồ án này và mai sau ra trƣờng làm việc. Trong thời gian thực hiện đồ án này, mặc dù có nhiều cố gắng tìm hiểu về các kỹ thuật bù tán sắc nhƣng do thời gian có hạn và những hạn chế về trình độ nên bài báo cáo này có thể không tránh khỏi những thiếu sót, nhầm lẫn.
Kính mong Thầy và các bạn góp ý để báo cáo này đƣợc hoàn thiện hơn nữa. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn ! Tp. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 7 năm 2015 Tác giả Lý Gia Lạc i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và đƣợc sự hƣớng dẫn khoa học của ThS. Nguyễn Kiều Tam.
Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực và chƣa công bố dƣới bất kì hình thức nào trƣớc đây. Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá đƣợc chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo. Ngoài ra, trong luận văn còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng nhƣ số liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc. Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung luận văn của mình.
Trƣờng đại học Tôn Đức Thắng không liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong quá trình thực hiện (nếu có).Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 7 năm 2015 Tác giả Lý Gia Lạc ii LỜI NÓI ĐẦU Công nghệ mạng quang WDM ra đời đã tạo nên những bƣớc phát triển rất lớn cho các mạng truyền tải. Với sự ra đời của công nghệ WDM đã đáp ứng đƣợc những nhu cầu tăng lên rất lớn về băng thông. Ngày nay các hệ thống thông tin quang đƣờng trục, các hệ thống dung lƣợng lớn đều sử dụng công nghệ WDM, với những tuyến liên kết điểm điểm, rồi đến những liên kết cấu trúc mạng phức tạp hơn để phù hợp với những yêu cầu đáp ứng mạng đƣợc đặt ra. Tuy nhiên, do một số những ảnh hƣởng lớn tác động đến hệ thống WDM nên những nhà khai thác mạng vẫn chƣa tận dụng đƣợc hết những ƣu điểm vƣợt trội của hệ thống này.
Những ảnh hƣởng đó phải kể đến đầu tiên chính là các ảnh hƣởng của tán sắc đối với hệ thống WDM. Tán sắc làm hạn chế khoảng cách truyền dẫn cũng nhƣ tốc độ của hệ thống WDM, gây ra lỗi bit làm xuống cấp nghiêm trọng đặc tính của hệ thống WDM. Do đó vấn đề quản lý tán sắc trong hệ thống WDM đã và đang rất đƣợc quan tâm. Vì vậy em đã lựa chọn đề tài : ” KHẢO SÁT TÁN SẮC VÀ BÙ TÁN SẮC KÊNH QUANG TRONG MẠNG WDM ” 1.1 Nội dung đồ án bao gồm 4 chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan về hệ thống WDM Chƣơng 2: Ảnh hƣởng của tán sắc đến hệ thống WDM Chƣơng 3: Các phƣơng pháp bù tán sắc trong hệ thống WDM Chƣơng 4: Mô phỏng các phƣơng pháp bù tán sắc trong hệ thống WDM bằng phần mềm Optisystem iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN.
I LỜI CAM ĐOAN. II LỜI NÓI ĐẦU. III MỤC LỤC. IV DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.
VII DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .X CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT. XI CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG WDM.1 GIỚI THIỆU VỀ MẠNG WDM : .2 Sự phát triển của hệ thống WDM .3 Sơ đồ khối và chức năng của hệ thống WDM: .2 ĐẶC ĐIỂM CỦA MẠNG WDM : .3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN CHẤT LƢỢNG MẠNG WDM : .4 CÁC CẤU HÌNH MẠNG VÀ CƠ CHẾ BẢO VỆ CHO MẠNG WDM : .1 Cấu hình điểm – điểm .2 Cấu hình vòng Ring .3 Cấu hình Mesh .13 CHƢƠNG 2: ẢNH HƢỞNG CỦA TÁN SẮC ĐẾN HỆ THỐNG WDM .2 Ảnh hưởng của tán sắc.2 PHÂN LOẠI TÁN SẮC .2 Tán sắc vật liệu .3 Tán sắc ống dẫn sóng .4 Tán sắc phân cực mode .5 Tán sắc bậc cao .27 CHƢƠNG 3 : CÁC PHƢƠNG PHÁP BÙ TÁN SẮC TRONG HỆ THỐNG WDM….1 ẢNH HƢỞNG CỦA TÁN SẮC .2 KỸ THUẬT BÙ SAU.3 KỸ THUẬT BÙ TRƢỚC .1 Kỹ thuật bù chirp .2 Chirp do bộ khuếch đại .3 Truyền dẫn hỗ trợ tán sắc .4 BÙ TÁN SẮC BẰNG SỢI TÁN SẮC DCF .5 BÙ TÁN SẮC SỬ DỤNG CÁCH TỬ BRAGG SỢI.1 Cách tử đồng dạng chu kỳ .2 Cách tử sợi chirp .6 CÁC BỘ LỌC QUANG .7 BÙ TÁN SẮC CHO HỆ THỐNG CỰ LY XA :. 49 CHƢƠNG 4: MÔ PHỎNG CÁC PHƢƠNG PHÁP BÙ TÁN SẮC TRONG HỆ THỐNG WDM BẰNG PHẦN MỀM OPTISYSTEM .1 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM OPTISYSTEM .1 Giới thiệu chung .2 Các ứng dụng cơ bản .3 Các đặc điểm chính của phần mềm .4 Các thao tác sử dụng .2 TIẾN HÀNH MÔ PHỎNG .1 Bù tán sắc bằng sợi DCF trong hệ thống WDM .2 Hệ thống không có bù tán sắc .3 Hệ thống sử dụng sợi DCF đặt trước sợi quang .4 Hệ thống sử dụng sợi DCF đặt sau sợi quang .5 Hệ thống sử dụng cách tử Bragg đặt trước sợi quang .6 Hệ thống sử dụng cách tử Bragg đặt sau sợi quang. 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO.
68 vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ HÌNH 1.1 HỆ THỐNG WDM HAI KÊNH.2 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ WDM .3 SỰ TĂNG LÊN CỦA DUNG LƢỢNG SỢI.4 TỐC ĐỘ TĂNG DUNG LƢỢNG THOẠI VA SỐ LIỆU THEO THỜI GIAN .5 GHÉP KÊNH THEO BƢỚC SÓNG WDM .6 SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG HỆ THỐNG WDM .7 CẤU TRÖC ĐIỂM - ĐIỂM .8 CẤU HÌNH MẠNG RING .9 UPSR BẢO VỆ TRÊN VÒNG RING WDM.10 CÁC KIẾN TRÖC VÕNG RING, ĐIỂM-ĐIỂM, MESH.1: MINH HỌA SỰ MỞ RỘNG XUNG DO TÁN SẮC .2 TÁN SẮC GÂY RA TĂNG BER.3 ẢNH HƢỞNG TÁN SẮC LÊN TÍN HIỆU DIGITAL (A) VÀ ANALOG (B).S CHỈ TÍN HIỆU PHÁT, E CHỈ TÍN HIỆU THU. B) SỤT BIÊN DỘ .4 CÁCH THỨC CÁC LUỒNG SÁNG TƢƠNG ỨNG VỚI CÁC MODE ĐI TRONG SỢI QUANG .5 CÔNG SUẤT QUANG ĐƢỢC MANG BỞI CÁC MODE TRUYỀN TRONG SỢI QUANG VA GÂY TÁN SẮC.6 TÁN SẮC MODE TRONG SỢI SI .7 TÁN SẮC MODE TRONG SỢI GI. TÁN SẮC ỐNG DẪN SÓNG : (A) PHẦN LÕI CỦA XUNG ; (B) PHẦN LỚP BỌC CỦA XUNG ; (C) XUNG TỔNG CỘNG.9 MINH HỌA TÁN SẮC PHÂN CỰC MODE .10 BƢỚC SÓNG PHỤ THUỘC VÀO THAM SỐ TÁN SẮC D ĐỐI VỚI CÁC SỢI TIÊU CHUẨN, SỢI DỊCH TÁN SẮC, VÀ SỢI TÁN SẮC PHẲNG .1 CÁC MẪU TÍN HIỆU HÌNH MẮT 10GBIT/S SAU 40 KM SỢI G652 .2 SƠ ĐỒ ĐIỀU CHẾ NGOÀI CỦA KỸ THUẬT CHIRP ĐỂ BÙ TÁN SẮC .3 SỬ DỤNG SỢI DCF TRÊN TUYẾN QUANG.4 MÔ TẢ ĐẶC TÍNH TÁN SẮC CỦA HAI SỢI DCF .5 HỆ THỐNG THỰC NGHIỆM 10 GBIT/S SỬ DỤNG DCF TẠI OAR .6 ĐẶC TÍNH BER ĐO ĐƢỢC TRONG HỆ THỐNG 10 GBIT/S OAR SỬ DỤNG SỢI DCF .7 BIÊN ĐỘ VÀ PHA PHẢN XẠ LÀ MỘT HÀM SỐ CỦA ΔL .8 SƠ ĐỒ MINH HỌA BÙ TÁN SẮC BẰNG CÁCH TỬ SỢI CHIRP.9 QUẢN LÝ TÁN SẮC TRONG ĐƢỜNG TRUYỀN SỢI ĐƢỜNG DÀI CÓ SỬ DỤNG CAC BỘ LỌC QUANG SAU MỖI BỘ KHUẾCH ĐẠI. CÁC BỘ LỌC BÙ GVD VÀ GIẢM NHIỄU CỦA BỘ KHUẾCH DẠI .1 GIAO DIỆN CỦA OPTISYSTEM .2 GIAO DIỆN THIẾT KẾ .3 THAO TÁC CHỌN LINH KIỆN .4 KẾT NỐI LINH KIỆN VỚI NHAU .5 CHỈNH CÁC THÔNG SỐ CHO LINH KIỆN .6 CHẠY MÔ PHỎNG CHƢƠNG TRÌNH.7 HỆ THỐNG WDM KHÔNG BÙ .9 HỆ THỐNG WDM SỬ DỤNG SỢI DCF ĐẶT TRƢỚC .10 BIỂU ĐỒ MẮT VÀ GIÁ TRỊ BER CỦA HỆ THỐNG DCF ĐẶT TRƢỚC .11 HỆ THỐNG WDM SỬ DỤNG SỢI DCF ĐẶT SAU .12 BIỂU ĐỒ MẮT VÀ GIÁ TRỊ BER CỦA HỆ THỐNG DCF ĐẶT SAU .13 HỆ THỐNG SỬ DỤNG CÁCH TỬ BRAGG ĐẶT TRƢỚC .14 BIỂU ĐỒ MẮT VÀ BER CỦA HỆ THỐNG DÙNG CÁCH TỬ BRAGG ĐẶT TRƢỚC SMF .15 HỆ THỐNG SỬ DỤNG CÁCH TỬ BRAGG ĐẶT SAU .16 BIỂU ĐỒ MẮT VÀ BER CỦA HỆ THỐNG DÙNG CÁCH TỬ BRAGG ĐẶT SAU SMF.
64 ix DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU BẢNG 4.1 SO SÁNH HỆ SỐ Q-FACTOR GIỮA CÁC HỆ THỐNG CÓ BÙ VÀ KHÔNG BÙ .2 SO SÁNH HỆ SỐ MIN BER GIỮA CÁC HỆ THỐNG CÓ BÙ VÀ KHÔNG BÙ .3 SO SÁNH HỆ SỐ EYE HIGHT GIỮA CÁC HỆ THỐNG CÓ BÙ VÀ KHÔNG BÙ .