GIẢ LẬP VÀ ĐÁNH GIÁ VIỆC NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG DWDM SỬ DỤNG CO-OFDM

Luận văn thạc sĩ về kỹ thuật điện tử: Nghiên cứu, mô phỏng và đánh giá hiệu quả của việc nâng cao dung lượng hệ thống DWDM sử dụng CO-OFDM.

• Tác giả: Dương Minh Sơn
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Minh Hoàng
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG -HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
• Đề tài: Giả Lập Và Đánh Giá Việc Nâng Cao Dung Lượng Hệ Thống DWDM Sử Dụng CO-OFDM
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về CO OFDM DWDM Giải Pháp Mới Nhất

Trong bối cảnh Internet phát triển mạnh mẽ, nhu cầu truyền tải dữ liệu, đặc biệt là video, tăng vọt. Để đáp ứng nhu cầu này, công nghệ DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) đã trở thành lựa chọn hàng đầu để nâng cao dung lượng truyền dẫn quang đường dài. DWDM được chuẩn hóa về số lượng băng tần, bước sóng và khoảng cách bước sóng. Các phương pháp nâng cao dung lượng kênh truyền DWDM bao gồm tăng mật độ kênh quang (giới hạn bởi laser và bộ lọc), tăng channel bit rate (không tăng hiệu suất phổ), và tăng channel bit rate đồng thời tăng hiệu suất phổ. CO-OFDM (Coherent Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing) nổi lên như một giải pháp đầy tiềm năng để tăng hiệu suất phổ trong hệ thống DWDM, hứa hẹn mang lại bước đột phá trong lĩnh vực truyền thông quang. Nghiên cứu này sẽ khám phá tiềm năng của CO-OFDM trong DWDM, từ lý thuyết đến ứng dụng thực tế.

1.1. Giới thiệu về DWDM Nền tảng của Truyền Dẫn Quang

Công nghệ DWDM là một kỹ thuật ghép kênh cho phép truyền tải nhiều tín hiệu quang trên một sợi quang duy nhất bằng cách sử dụng các bước sóng khác nhau. Điều này giúp tăng đáng kể dung lượng truyền dẫn so với các hệ thống truyền dẫn đơn kênh truyền thống. DWDM đóng vai trò then chốt trong việc đáp ứng nhu cầu băng thông ngày càng tăng của các ứng dụng hiện đại như video trực tuyến, điện toán đám mây và truyền dữ liệu lớn. Việc quản lý hiệu quả các bước sóng và khoảng cách giữa chúng là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu suất tối ưu của hệ thống DWDM. Hình 1.1 trong tài liệu gốc minh họa một tuyến hệ thống WDM điểm – điểm đơn giản.

1.2. Kỹ thuật CO OFDM Làn Sóng Mới trong Truyền Thông Quang

CO-OFDM là một kỹ thuật điều chế sóng mang trực giao, kết hợp các ưu điểm của OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) và coherent detection (phát hiện kết hợp). CO-OFDM cho phép truyền tải dữ liệu với tốc độ cao và hiệu suất phổ cao, đồng thời giảm thiểu ảnh hưởng của tán sắc và các hiệu ứng phi tuyến trong sợi quang. Kỹ thuật này đã được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng như âm thanh kỹ thuật số, phát thanh truyền hình video và hệ thống truyền thông có dây/không dây. Gần đây, OFDM đã được áp dụng trong các hệ thống truyền dẫn quang đường dài và có nhiều lợi thế hơn định dạng thông thường điều chế đơn sóng mang.

II. Thách Thức và Giải Pháp Nâng Cấp Dung Lượng DWDM

Việc nâng cao dung lượng DWDM đặt ra nhiều thách thức kỹ thuật. Tăng mật độ kênh quang bị giới hạn bởi các thiết bị quang học. Tăng channel bit rate đơn thuần không hiệu quả về mặt phổ tần. Ảnh hưởng của tán sắc, đặc biệt là tán sắc màu (CD) và tán sắc phân cực mode (PMD), ngày càng trở nên nghiêm trọng ở tốc độ truyền dẫn cao. Các hiệu ứng phi tuyến trong sợi quang cũng gây ra sự suy giảm tín hiệu và nhiễu. CO-OFDM nổi lên như một giải pháp đầy hứa hẹn để vượt qua những thách thức này, bằng cách kết hợp các kỹ thuật điều chế và xử lý tín hiệu tiên tiến, cho phép truyền tải dữ liệu với tốc độ cao hơn và khoảng cách xa hơn.

2.1. Vấn Đề Tán Sắc Rào Cản của Truyền Dẫn Tốc Độ Cao

Tán sắc là một hiện tượng vật lý làm cho các thành phần tần số khác nhau của tín hiệu quang truyền với tốc độ khác nhau trong sợi quang. Điều này dẫn đến sự giãn nở xung và gây ra nhiễu liên ký tự (ISI), làm suy giảm chất lượng tín hiệu. Tác động của tán sắc đặc biệt nghiêm trọng ở tốc độ truyền dẫn cao (trên 10 Gb/s), làm giảm khoảng cách truyền dẫn và tăng chi phí lắp đặt thiết bị bù tán sắc. Việc ứng dụng kỹ thuật OFDM vào các hệ thống quang đã được thực nghiệm chứng minh là giảm được các tác động do tán sắc gây ra, từ đó tăng khoảng cách truyền dẫn và giảm chi phí lắp đặt các trạm lặp, trạm bù [9, 17, 18]…

2.2. Giải Pháp CO OFDM Vượt Qua Tán Sắc và Nâng Cao Hiệu Suất

CO-OFDM cung cấp một giải pháp hiệu quả để giảm thiểu ảnh hưởng của tán sắc bằng cách sử dụng các sóng mang con trực giao có băng thông hẹp. Điều này giúp giảm độ nhạy của tín hiệu đối với tán sắc. Ngoài ra, CO-OFDM còn cho phép thực hiện bù tán sắc điện tử tại đầu thu, giúp loại bỏ tán sắc một cách hiệu quả mà không cần sử dụng các thiết bị bù tán sắc quang học đắt tiền. Kỹ thuật này có thể giảm thiểu được sự ảnh hưởng của tán sắc (CD), nhiễu liên ký tự (ISI) và nhiễu liên sóng mang (ICI) [1, 5, 24].

III. Mô Phỏng CO OFDM DWDM Hướng Dẫn Chi Tiết với Optisystem

Để đánh giá khả năng nâng cao dung lượng DWDM bằng CO-OFDM, việc mô phỏng hệ thống là vô cùng quan trọng. Phần mềm Optisystem, một công cụ mô phỏng thông tin quang chuyên nghiệp, được sử dụng để xây dựng và phân tích hệ thống DWDM sử dụng CO-OFDM. Mô hình mô phỏng bao gồm các thành phần chính như bộ phát tín hiệu CO-OFDM, kênh truyền sợi quang, bộ khuếch đại quang EDFA, và bộ thu tín hiệu CO-OFDM. Các tham số quan trọng như tỉ số bit lỗi (BER) và hệ số Q được sử dụng để đánh giá hiệu suất của hệ thống.

3.1. Thiết Kế Hệ Thống DWDM CO OFDM Các Thông Số Quan Trọng

Thiết kế hệ thống DWDM CO-OFDM đòi hỏi sự lựa chọn cẩn thận các thông số như số lượng bước sóng DWDM, khoảng cách kênh, tốc độ bit, số lượng sóng mang con OFDM, phương pháp điều chế, và chiều dài sợi quang. Số bước sóng DWDM là 4, khoảng cách kênh giữa các bước sóng 100 GHz trong băng C. Tốc độ bit của một bước sóng là 20Gb/s. Việc tối ưu hóa các thông số này là rất quan trọng để đạt được hiệu suất tối đa của hệ thống. Các tham số thiết kế khác bao gồm phương pháp điều chế các sóng mang con DPSK, số điểm FFT 1024, prefix point 64.

3.2. Sử Dụng Optisystem Để Mô Phỏng Hiệu Suất DWDM CO OFDM

Phần mềm Optisystem cho phép mô phỏng chính xác các thành phần và hiệu ứng trong hệ thống DWDM CO-OFDM, bao gồm tán sắc, suy hao, hiệu ứng phi tuyến và nhiễu. Thông qua mô phỏng, có thể đánh giá hiệu suất của hệ thống với các cấu hình và tham số khác nhau, từ đó tìm ra cấu hình tối ưu. Ví dụ, sợi quang đơn mode chuẩn SMF G.652 có các tham số: Chiều dài 1 span 85km, suy hao trung bình 0.2 dB/km, Hệ số tán sắc màu CD 0.16 ps/nm/km. Hệ số tán sắc PMD 0.2ps/km, Hệ số phi tuyến 2 và Suy hao đường truyền được bù đắp bởi bộ khuếch đại quang EDFA có Gain 20dB.

IV. Kết Quả và Đánh Giá CO OFDM Tăng Dung Lượng DWDM

Kết quả mô phỏng cho thấy rằng CO-OFDM có thể nâng cao dung lượng DWDM một cách đáng kể so với các kỹ thuật điều chế truyền thống. CO-OFDM giúp giảm thiểu ảnh hưởng của tán sắc và các hiệu ứng phi tuyến, cho phép truyền tải dữ liệu với tốc độ cao hơn và khoảng cách xa hơn. Tuy nhiên, việc triển khai CO-OFDM cũng đặt ra một số thách thức, bao gồm độ phức tạp của bộ thu phát và yêu cầu về xử lý tín hiệu số tiên tiến.

4.1. Đánh Giá Hiệu Suất Hệ Thống BER Q factor và SNR

Các tham số đánh giá hiệu suất như tỉ số bit lỗi (BER), hệ số Q (Q-factor), và tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) được sử dụng để định lượng hiệu suất của hệ thống DWDM CO-OFDM. BER cho biết tỉ lệ bit bị lỗi trong quá trình truyền dẫn, Q-factor là thước đo chất lượng tín hiệu, và SNR cho biết độ mạnh của tín hiệu so với nhiễu. Các thông số đánh giá: Tỉ số bit lỗi BER tại đầu thu sau khi qua một chặng quang có các chiều dài thay đổi trong khoảng từ 80 km đến 120 km. Tỉ số bit lỗi BER tại đầu thu sau khi qua 6 chặng quang, mỗi chặng có chiều dài 85 km, giữa đường là các trạm khuếch đại tín hiệu. Tổng chiều dài tuyến là 500 km.

4.2. Ưu Điểm và Hạn Chế CO OFDM trong Thực Tế

CO-OFDM mang lại nhiều ưu điểm so với các kỹ thuật điều chế truyền thống, bao gồm hiệu suất phổ cao, khả năng chống tán sắc tốt, và khả năng bù tán sắc điện tử. Tuy nhiên, CO-OFDM cũng có một số hạn chế, bao gồm độ phức tạp của bộ thu phát, yêu cầu về xử lý tín hiệu số tiên tiến, và độ nhạy với các hiệu ứng phi tuyến. Việc lựa chọn kỹ thuật điều chế phù hợp phụ thuộc vào các yêu cầu cụ thể của ứng dụng và các ràng buộc về chi phí và hiệu suất.

V. Ứng Dụng Thực Tế và Tương Lai của CO OFDM DWDM

Công nghệ CO-OFDM DWDM hứa hẹn sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu băng thông ngày càng tăng của các mạng truyền thông quang trong tương lai. Các ứng dụng tiềm năng của CO-OFDM DWDM bao gồm mạng lõi tốc độ cao, mạng truy nhập quang thế hệ mới, và các hệ thống truyền dẫn dưới biển. Nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực này vẫn đang tiếp tục diễn ra, với mục tiêu nâng cao hiệu suất và giảm chi phí của hệ thống CO-OFDM DWDM.

5.1. CO OFDM DWDM trong Mạng Lõi Tốc Độ Cao Giải Pháp Tối Ưu

Mạng lõi tốc độ cao yêu cầu khả năng truyền tải dữ liệu với tốc độ cực cao và khoảng cách xa. CO-OFDM DWDM là một giải pháp lý tưởng cho các mạng này, nhờ vào hiệu suất phổ cao và khả năng chống tán sắc tốt. Việc sử dụng CO-OFDM DWDM cho phép xây dựng các mạng lõi có dung lượng lớn hơn và chi phí thấp hơn.

5.2. Hướng Phát Triển CO OFDM DWDM và Các Công Nghệ Mới

Hướng phát triển của CO-OFDM DWDM bao gồm việc tích hợp với các công nghệ mới như xử lý tín hiệu số tiên tiến, mã hóa quang, và các loại sợi quang đặc biệt. Việc kết hợp CO-OFDM DWDM với các công nghệ này sẽ giúp nâng cao hiệu suất và giảm chi phí của hệ thống, đồng thời mở ra các ứng dụng mới trong tương lai. Việc nghiên cứu về các thuật toán xử lý tín hiệu số tiên tiến cho hệ thống DWDM CO-OFDM là một hướng đi đầy tiềm năng.

VI. Kết Luận CO OFDM Tương Lai của Hệ Thống DWDM

Nghiên cứu cho thấy CO-OFDM là một công nghệ đầy hứa hẹn để nâng cao dung lượng hệ thống DWDM. CO-OFDM giúp giảm thiểu ảnh hưởng của tán sắc và các hiệu ứng phi tuyến, cho phép truyền tải dữ liệu với tốc độ cao hơn và khoảng cách xa hơn. Mặc dù còn một số thách thức, CO-OFDM hứa hẹn sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu băng thông ngày càng tăng của các mạng truyền thông quang trong tương lai. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực này là rất quan trọng để khai thác tối đa tiềm năng của CO-OFDM.

6.1. Tổng Kết Nghiên Cứu CO OFDM DWDM và Bài Toán Dung Lượng

Nghiên cứu đã đánh giá khả năng sử dụng CO-OFDM trong hệ thống DWDM và sử dụng phần mềm Optisystem để mô phỏng và đánh giá khả năng nâng cao năng lực truyền dẫn của hệ thống thông tin quang sử dụng công nghệ CO-OFDM trong DWDM. Các kết quả cho thấy tiềm năng to lớn của công nghệ này trong việc giải quyết bài toán dung lượng trong truyền thông quang.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Phát Triển CO OFDM Toàn Diện

Các hướng nghiên cứu tiếp theo bao gồm việc khám phá các thuật toán xử lý tín hiệu số tiên tiến hơn, phát triển các bộ thu phát CO-OFDM có chi phí thấp hơn, và nghiên cứu về các ứng dụng mới của CO-OFDM trong các lĩnh vực khác nhau. Cần có những nghiên cứu sâu rộng hơn về việc xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống DWDM CO-OFDM sử dụng phần mềm OptiSystem.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề 8 Đề tài: Giả lập và đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền DWDM dùng CO-OFDM BER được giả lập cho Δν = 1MHz và 2 GHz của OBPF cho SCO-OFDM và ROP = 0 dBm. Yêu cầu OSNR với BER 10-3 là 22.4 dB tương ứng cho SCO-OFDM, CO-OFDM and DDO-OFDM. So sánh với DDO-OFDM, CO-OFDM cải thiện OSNR lên 7.11: BER vs laser linewidth của 3 loại OFDM 1.3 Nhóm Hongchun Bao and William Shieh ARC Special Research Centre for Ultra-Broadband Information Networks, Department of Electrical and Electronic Engineering, Melbourne VIC 3010, Australia [11] Nhóm này đã thực hiện một mô phỏng ở Monte Carlo để xác định hiệu suất truyền tải của một hệ thống CO-OFDM. Các thông số OFDM là thời gian symbol OFDM 25,6 ns, 128 sóng mang con, một khoảng bảo vệ bằng một phần tư thời gian quan sát, sử dụng mã hóa QPSK để mã hóa cho mỗi sóng mang con.

Khoảng cách giữa các kênh WDM 50 GHz, tầm xa 80 km, tán sắc 16 ps/nm/km, suy hao trung bình 0,2 dB/km và hệ số phi tuyến 2,6 × 10-20 m2/W. Suy hao cáp quang được bù đắp bởi bộ khuếch đại EDFA 16 dB và noise figure 6 dB. Trong mô phỏng này chọn các bộ lọc quang học OBPF1 và OBPF2, thứ tự các bộ lọc Gaussian với băng Chương 1: Đặt vấn đề 9 Đề tài: Giả lập và đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền DWDM dùng CO-OFDM thông GHz 40. Mô phỏng cho thấy kết quả truyền tải của 8 kênh WDM.

Mô phỏng các số lượng lớn kênh WDM (8) đưa ra gần như cùng một kết quả. Sau đây là kết quả: Hình 1.12: Phổ quang cho tín hiệu 10Gb/s CO-OFDM, duobinary và conventional IM với cùng công suất trung bình 1.5 MỘT SỐ HỆ THỐNG DWDM ĐANG SỬ DỤNG TRÊN THỰC TẾ Công ty Viễn thông liên tỉnh có tên Tiếng Anh là Vietnam Telecom National (VTN) là một Công ty thành viên của Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT). Công ty VTN được giao nhiệm vụ tổ chức, xây dựng, quản lý, vận hành, khai thác mạng lưới truyền dẫn và mạng IP của VNPT [26]. Đối với mạng truyền dẫn, VTN hiện nay sử dụng công nghệ chủ yếu là DWDM với các hệ thống chính như sau: - Hệ thống DWDM Ciena 120Gb/s Backbone gồm 12 bước sóng 10Gb/s từ Hồ Chí Minh đến Hà Nội, sử dụng phương pháp điều chế đơn sóng mang có sử dụng bù tán sắc bằng DCF.

Chương 1: Đặt vấn đề 10 Đề tài: Giả lập và đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền DWDM dùng CO-OFDM Hình 1.13: Sơ đồ hệ thống DWDM 120Gb/s Ciena của VTN [27] Chương 1: Đặt vấn đề 11 Đề tài: Giả lập và đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền DWDM dùng CO-OFDM Hình 1.14: Sơ đồ hệ thống DWDM 240Gb/s Ciena của VTN [28] Chương 1: Đặt vấn đề 12 Đề tài: Giả lập và đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền DWDM dùng CO-OFDM Hình 1.15: Sơ đồ hệ thống DWDM Fujitsu Ring Nam của VTN [29] Chương 1: Đặt vấn đề 13 Đề tài: Giả lập và đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền DWDM dùng CO-OFDM - Hệ thống DWDM Ciena 240Gb/s Backbone gồm 8 bước sóng 10Gb/s và 4 bước sóng 40Gb/s từ Cần Thơ đến Hà Nội, sử dụng phương pháp điều chế đơn sóng mang có sử dụng bù tán sắc điện tử. - Hệ thống DWDM Fujitsu gồm 40 bước sóng hỗn hợp 10Gb/s và 40Gb/s từ Hồ Chí Minh đến các tỉnh phía Nam từ Lâm Đồng đến Cà Mau. Hệ thống này sử dụng phương pháp điều chế đơn sóng mang có sử dụng bù tán sắc bằng DCF. Chương 1: Đặt vấn đề 14 Đề tài: Giả lập và đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền DWDM dùng CO-OFDM Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 LÝ THUYẾT VỀ DWDM 2.1 Tổng quát về DWDM Ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM (Wavelength Devision Multiplex) là công nghệ “trong một sợi quang đồng thời truyền dẫn nhiều bước sóng tín hiệu quang”.

Ở đầu phát, nhiều tín hiệu quang có bước sóng khác nhau được tổ hợp lại hay còn gọi là ghép kênh để truyền đi trên một sợi quang. Ở đầu thu, tín hiệu tổ hợp đó được phân giải ra (tách kênh), khôi phục lại tín hiệu gốc rồi đưa vào các đầu cuối khác nhau [17, 18].1: Sơ đồ một hệ thống DWDM điểm-điểm đơn giản WDM được chia làm 3 loại:  DWDM: (Dense Wavelength Division Multiplexing): Ghép kênh phân chia theo bước sóng mật độ cao là công nghệ được thiết kế để hỗ trợ các ứng dụng truyền dẫn quang đường dài đến hàng ngàn cây số. Trong các băng tần quang thì hệ thống DWDM chỉ hoạt động ở băng tần C và L của cửa sổ quang. Trong các băng tần, khoảng cách kênh được ITU-T qui định có thể là 200GHz (40 kênh), 100GHz (80 kênh) và 50GHz (160 kênh).

 CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) là một công nghệ WDM sử dụng số bước sóng ít hơn với một khoảng cách kênh rộng hơn. Chương 2: Cơ sở lý thuyết 15 Đề tài: Giả lập và đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền DWDM dùng CO-OFDM Công nghệ CWDM chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng truyền dẫn tầm ngắn, rẻ tiền.  FWDM: Ghép kênh phân chia theo bước sóng bộ lọc là công nghệ WDM đơn giản, phân chia băng tần truyền dẫn vào hai băng tần phụ. Công nghệ này không có nhu cầu đặc biệt để ổn định tín hiệu phát (so với CWDM và đặc biệt là DWDM) mặc dù các bộ lọc cần phải đủ rộng cho nên ít được sử dụng.2: Lịch sử phát triển của WDM [22] 2.2 Cửa sổ làm việc quang của hệ thống WDM Công nghệ WDM sử dụng cửa sổ làm việc của sợi quang trong khoảng bước sóng 1260 nm đến 1675 nm vì tại tại khoảng bước sóng này, tín hiệu suy giảm thấp nhất khi truyền qua sợi quang.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết 16 Đề tài: Giả lập và đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền DWDM dùng CO-OFDM Hình 2.3: Băng tần truyền dẫn và suy hao của sợi quang tại các bước sóng [17] 2.3 Các băng tần của hệ thống WDM Khoảng bước sóng của cửa sổ quang được chia làm nhiều băng sóng hoạt động như bảng sau: Bảng 2.1: Các băng tần truyền dẫn của lưới ITU-T TT Băng sóng Mô tả Phạm vi bước sóng (nm) 1 Băng O Original 1260-1360 2 Băng E Extended 1360-1460 3 Băng S Shor 1460-1530 4 Băng C Conventional 1530-1565 5 Băng L Long 1565-1625 6 Băng U Untra long 1625-1675 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng của hệ thống thông tin quang Có 3 yếu tố cơ bản của sợi quang ảnh hưởng đến khả năng của các hệ thống thông tin quang, bao gồm [17, 18]: - Suy hao - Tán sắc Chương 2: Cơ sở lý thuyết 17 Đề tài: Giả lập và đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền DWDM dùng CO-OFDM - Hiện tượng phi tuyến xảy ra trong sợi quang. Tuy nhiên, đối với các hệ thống khác nhau thì mức độ ảnh hưởng của các yếu tố này cũng khác nhau. Ví dụ: - Ðối với các hệ thống cự ly ngắn, dung lượng thấp thì yếu tố chủ yếu cần quan tâm là suy hao. - Ðối với các hệ thống tốc độ cao, cự ly tương đối lớn thì yếu tố chủ yếu cần quan tâm là suy hao và tán sắc.

- Ðối với các hệ thống cự ly dài và dung lượng rất lớn thì ngoài 2 yếu tố trên cần phải xem xét đến cả các hiệu ứng phi tuyến.1 Suy hao [17] Suy hao trên sợi quang đóng một vai trò rất quan trọng trong việc thiết kế hệ thống, là tham số xác định khoảng cách giữa phía phát và phía thu. Ảnh hưởng của nó có thể được tính như sau: công suất ngõ ra Pout ở cuối sợi quang có chiều dài L có liên hệ với công suất ngõ vào Pin như sau: Pout = Pine-αL (2.1) với α là suy hao sợi quang.4: Khái niệm suy hao trong sợi quang Thường suy hao được tính theo đơn vị là dB/Km, vì vậy suy hao αdB dB/Km có nghĩa là tỉ số Pout trên Pin đối với L = 1 Km thỏa mãn: 10log10[Pout/P in] = - αdB hoặc αdB = (10 log10 e)α ≈ 343.2) Chương 2: Cơ sở lý thuyết 18 Đề tài: Giả lập và đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền DWDM dùng CO-OFDM Thường thì suy hao sợi được gán giá trị dương do đó tổng quát hệ số suy hao được xác định bằng công thức như sau: (2.3) Các nguyên nhân chính gây ra suy hao là: do hấp thụ, do tán xạ tuyến tính và do uốn cong.  Suy hao do hấp thụ Bao gồm hấp thụ của bản thân vật liệu chế tạo sợi, còn gọi là tự hấp thụ, và hấp thụ do vật liệu chế tạo sợi không tinh khiết.  Hiện tượng tự hấp thụ Các nguyên tử của vật liệu chế tạo sợi cũng phản ứng với ánh sáng theo đặc tính chọn lọc bước sóng.

Tức là, vật liệu cơ bản chế tạo sợi quang sẽ cho ánh sáng qua tự do trong một dải bước sóng xác định với suy hao rất nhỏ hoặc hầu như không suy hao. Còn ở một số bước sóng nhất định sẽ có hiện tương cộng hưởng quang, quang năng bị hấp thụ và chuyển hóa thành nhiệt năng.  Hiện tượng hấp thụ do tạp chất Nếu vật liệu chế tạo thuần túy tinh khiết thì ánh sáng truyền qua không bị suy hao. Thực tế, vật liệu chế tạo hoàn toàn không tinh khiết, mà lẫn các ion kim loại (Fe, Cu, Cr, .), và đặc biệt là các ion OH - của nước (H2O).

 Suy hao do tán xạ tuyến tính Tán xạ tuyến tính trong sợi quang là do tính không đồng đều rất nhỏ của lõi sợi, có thể là những thay đổi nhỏ trong vật liệu, tính không đồng đều về cấu trúc hoặc các khiếm khuyết trong quá trình chế tạo sợi. Ngoài ra, do thuỷ tinh được tạo ra từ các loại oxit như: SiO2, GeO2, P2O5 nên có thể xảy ra sự thay đổi thành phần giữa chúng. Hai yếu tố này làm tăng sự thay đổi chiết suất, tạo ra tán xạ. Tán xạ tuyến tính làm cho năng lượng quang từ một mốt lan truyền được truyền tuyến tính (tỉ lệ Chương 2: Cơ sở lý thuyết 19 Đề tài: Giả lập và đánh giá việc nâng cao dung lượng đường truyền DWDM dùng CO-OFDM thuận với công suất mốt) sang một mốt khác.

Quá trình này làm suy hao công suất quang được truyền đi vì công suất được truyền sang một mốt rò hay mốt bức xạ là những mốt không tiếp tục lan truyền trong lõi sợi quang mà bức xạ ra khỏi sợi. Tán xạ tuyến tính sẽ không làm thay đổi tần số tán xạ. Tán xạ tuyến tính thường được phân thành hai loại: tán xạ Rayleigh và tán xạ Mie.