Thông tin tài liệu
Bộ môn Thông tin quang 2 Th.s Cao Hồng Sơn Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 1 MC LC MC LC 1 Danh mc hình v 4 LU 7 NG QUAN V H THNG THÔNG TIN QUANG WDM 8 1.1. Gii thiu chung 8 1.2. khi tng quát 8 1.3 Phân loi h thng WDM 9 1.4 Các phn t n trong h thng WDM 10 1.4.1 B phát quang 10 1.4.2 B thu quang 12 1.4.3 Si quang 13 1.4.4. B c song: ( OMUX/ODEMUX) 14 1.4.5. B xen / r c sóng: ( OADM) 15 1.4.6. B ni chéo quang: (OXC) 17 1.4.7. B khui quang: (OA - Optical Amplifier): 18 1.4.8. B chuyc song 19 1.5. Các tham s n cc sóng 20 1.5.1 Suy hao xen 20 1.5.2. Xuyên kênh 20 1.5.3. rng kênh 22 1.5.4. ng ca các hiu ng phi tuyn 23 1.6. Cu trúc mng truyn ti quang 24 1.6.1. Cu trúc mng Ring 24 1.6.2. Cu trúc mng Mesh 24 1.6.3. Cu trúc mng hình sao 25 1.6.4. Cu trúc mng Mesh và Ring hai lp 26 1.7 m ca h thng WDM 27 1.8 B khui quang EDFA 27 1.8.1 Các cu trúc EDFA 27 Bộ môn Thông tin quang 2 Th.s Cao Hồng Sơn Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 2 1.8.2 Lý thuyt khui trong EDFA 29 1.8.3 Yêu ci vi ngu 31 1.8.4 Ph khui 33 1.8.5. Các tính cht ca EDFA 34 1.8.6. Nhiu trong b khui 36 m ca EDFA 38 MÔ PHNG TUYN THÔNG TIN QUANG WDM BNG PHN MM OPTISYSTEM 39 2.1. Tng quan v phn mm Optisystem 39 2.1.1. Li ích 39 2.1.2. ng dng 40 m và ch 40 2.2.1. Cu tn (Component Library) 40 2.2.2. Tích hp vi các công c phn mm Optiwave 41 2.2.3. Các công c hin th 42 2.3. Tóm tt hng dn s dng phn mm optisystem 42 2.3.1. Yêu cu chung 42 ng dn s dng phn mm optisystem 45 2.3.3 To mt d án mi 50 2.3.4. Hin th i tham s ca các phn t trong d án 52 2.3.5. Chy mô phng 58 2.4. Mô hình mô phng 66 2.4.1 Yêu cầu thiết kế 66 2.4.2 Mô pht k 68 2.4.2.1 Tuyến phát quang: chọn cửa sổ truyền 1550nm EDFA ở băng C 68 2.4.2.2 Tuyến truyền dẫn quang 71 2.4.4.3 Tuyến thu của hệ thống WDM 74 2.4.3 Kt qu mô phng theo yêu cu thit k 75 2.4.4. Kt qu mô phi các tham s t BER=10 -12 79 Tài Liu Tham Kho 83 Bộ môn Thông tin quang 2 Th.s Cao Hồng Sơn Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 3 GVD Group velocity dispersion Nhóm h s tán sc OADM Optical add/drop multiplexer B xen rt quang BER Bit error rate T li bit OTN Optical transport network Mng truyn ti quang DCF Dispersion sompensating fiber Si bù tán sc DEMUX Demultipplexer B tách kênh SNR Signal to noise ratio T s tín hiu trên nhiu EDFA Erbium doped fiber amplifier Khu i quang si quang trn Erbium FWM Four wave mixing Hiu ng trn bn sóng LASER Light amplication by stimulated emission of radiation Khu i ánh sáng nh bc x kích thích MUX Multiplexer B ghép kênh NF Noise figure Nn nhiu SBS Stimulated brillouin scattering Tán x do kích thích Brillouin CATV Cable television Cáp tivi OLT Optical line terminal B u cung quang OSC Optical supervisory channel ng quang EDF Erbium doped fiber S t him Erbium OXC Optical cross connector B kt ni chéo quang PMD Polarisation mode dispersion H s tán sc phân cc mode APS Automatic protection switching Chuyn mch bo v t ng PON Pass optical network Mng quang th ng WDM Wavelength devision Multiplexing Ghép kênh c sóng SMF Single mode fiber S TDM Time division multiplexing B ghép kênh phân chia theo thi gian SPM Self phase modulation Hiu ng t u ch dch pha Bộ môn Thông tin quang 2 Th.s Cao Hồng Sơn Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 4 Danh mc hình v Hình 1.1: Sơ đồ chức năng hệ thống WDM 6 Hình 1.2: Hệ thống ghép bước sóng đơn hướng và song hướng 6 Hình 1.3 : Sơ đồ bộ điều chế ngoài 8 Hình 1.4 : Sơ đồ khối bên thu 9 Hình 1.5 : Cấu trúc tổng quát sợi quang 10 Hình 1.6. Sơ đồ khối bộ ghép/ tách kênh bước sóng 11 Hình 1.7 Cấu trúc song song 12 Hình 1.8 : Cấu trúc song song theo băng 12 Hình 1.9 : Cấu trúc nối tiếp 13 Hình 1.10 : Cấu trúc xen rớt theo băng sóng 13 Hình 1.11 : Sơ đồ kết nối OXC 14 Hình 1.12 : Khuếch đại quang OLA 15 Hình 1.13: Xuyên kênh ở bộ giải ghép 18 Hình 1.14: Xuyên kênh ở bộ ghép hỗn hợp 18 Hình 1.15 : Cấu trúc mạng Ring 21 Hình 1.16 : Cấu trúc mạng Mesh 21 Hình 1.17 : Cấu trúc mạng hình sao đơn 22 Hình 1.18: Cấu trúc mạng hình sao kép 22 Hình 1.19 : Cấu trúc mạng hình Ring hai lớp 23 Hình 1.20: Cấu trúc tổng quát của một bộ khuếch đại EDFA 24 Hình 1.21: Mặt cắt ngang của một loại sợi quang pha ion Erbium 25 Hình 1.22: Giản đồ phân bố năng lượng của ion Er3+ trong sợi silica 26 Hình 1.23 Phổ hấp thụ 27 Hình 1.24: Quá trình khuếch đại tín hiệu 28 Hình 1.25: Cấu hình bộ khuếch đại EDFA được bơm kép [11]. 30 Bộ môn Thông tin quang 2 Th.s Cao Hồng Sơn Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 5 Hình 1.26 Cấu hình của một bộ khuếch băng L 31 Hình 1.27: Đồ thị biểu diễn công suất ra bão hoà. 33 Hình 1.28 (a) Hệ số nhiễu FN và (b) Độ lợi của EDFA 34 Hình 2.1: Thành phần trình diễn 42 Hình 2.2: Thư viện các phần tử 42 Hình 2.3: Giao diện thư viện 44 Hình 2.4. Giao diện người sử dụng 44 Hình 2.5: Project Browser 45 Hình 2.6: Description 45 Hình 2.7: Status bar 46 Hình 2.8: Menu bar 46 Hình 2.9: Pan window 46 Hình 2.10: Tool bars 47 Hình2.11. Cửa số Project layout 47 Hình 2.12. Đặt phần tử vào Main layout 48 Hình 2.13: Kích hoạt kết nối tự động 48 Hình 2.14:Hủy bỏ chế độ kết nối tự động 48 Hình 2.15 :màn hình Parameters 49 Hình 2.16 :Chọn trường thay đổi tốc độ bít 50 Hình 2.17 : Nhập tốc độ bít muốn thay đổi 51 Hình2.18 : Thiết lập cửa sổ thời gian thực 52 Hình 2.19 : Thay đổi công suất phát quang 53 Hình 2.20: Giao diện màn hình chạy mô phỏng 55 Hình 2.21 : Chạy chương trình 56 Hình 2.22: Đo tỉ số BER của kênh 57 Hình 2.23 : Kết quả mô phỏng 58 Hình 2.24: Thiết lập tham số quyét 59 Hình 2.25: Chuyển đổi số lần quét. 60 Bộ môn Thông tin quang 2 Th.s Cao Hồng Sơn Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 6 Hình 2.26: Hộp thoại chuyển sang chế độ quét cho tham số 61 Hình 2.27: Chọn chế độ của tham số 61 Hình 2.28:. Các bước để hiển thị kết quả mô phỏng quét tham số 63 Hình 2.29: Thiết lập tham số toàn cục 65 Hình 2.30: Nguồn Laser phát CW Laser 66 Hình 2.31: Bộ tạo xung RZ 66 Hình 2.32. Bộ tạo chuỗi bít 66 Hình 2.33: Bộ điều chế Mach-Zehnder 67 Hình 2.34: Bộ ghép kênh MUX 4×1. 67 Hình 2.35: Tuyến phát quang 68 Hình 2.36. Tuyến truyền dẫn quang 68 Hình 2.37. Bộ lặp 69 Hình 2.38. Thông số sợi bù tán sắc DCF 70 Hình 2.39. Tuyến thu WDM 71 Hình 2.40. Thiết bị đo BER 71 Hình 2.41. Tuyến WDM thiết kế theo yêu cầu 72 Hình 2.42. Quang phổ tín hiệu phát 73 Hình 2.43. Quang phổ tín hiệu đầu thu kênh thứ 3. 73 Hình 2.44. Tổng công suất phát 74 Hình 2.45. Công suất thu của kênh 4. 74 Hình 2.46. Hiển thị mắt quang 75 Hình 2.47. BER của kênh thứ nhất là 10 -13 75 Hình 2.48. Thay đổi công suất Laser phát 76 Hình 2.49. Hệ số suy hao sợi quang thay đổi 76 Hình 2.50. BER của kênh thứ nhất đạt 10 -12 77 Hình 2.51. BER đạt 10 -12 khi thay đổi một số tham số 77 Bộ môn Thông tin quang 2 Th.s Cao Hồng Sơn Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 7 LU Vi s phát trin vô cùng mnh m ca công ngh thông tin nói chung và k thut vin thông nói riêng. Nhu cu dch v vin thông phát trin rt nhanh to ra áp li vng thông tin. Cùng vi s phát trin ca k thut chuyn mch, k thut truyn dc nhng thành tu to lc bit là k thut truyn dng cáp si c s dng rng rãi trên mng ving truyn dng mà không có mng truyn dn nào có th thay th c. Các h thng thông tin quang v ng, c ly xa, không nh ng ca nhiu và kh o mt cao ,phù hp vi các tuyn thông tin xuyên lc ng trc và có tin trong vic thc hin các cha mng ni ht vi các cu trúc linh hong mi loi hình dch v hin t lai. Ta có th thy mng thông tin quang hin nay vn còn mt s hn ch v cht ng truyn dp, khong cách truyn dn ngn, vì th yêu cu t ra là ph ng truyn cho ch thông tin quang hin nay. Gi c sóng WDM, nó cho phép ghép nhic sóng trên cùng mt s ng truyn mà không ci quang. Vt k h thng thông tin quang WDM có s dng khu ng quan v h thng thông tin quang WDM có s dng khui EDFA , xây dng mô hình mô phng h tht k. c gi li ci thy giáo Th.s Cao Hng , ng d nhóm em trong thi gian qua. M gng rt nhi còn hn ch nên s không tránh khi nhng thiu xót. Rt mong nhc nhng ý kia thy, các bn bài tp cc hoàn thi. Chúng Em xin chân thành cảm ơn! Bộ môn Thông tin quang 2 Th.s Cao Hồng Sơn Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 8 I : TNG QUAN V H THNG THÔNG TIN QUANG WDM 1.1. Gii thiu chung c sóng WDM (Wavelength Devision Multiplexing) là công ngh t sng thi truyn dn nhic sóng tín hi u phát, nhiu tín hic t hp li (ghép truyt si quang. u thu, tín hiu t hc phân gii ra (tách kênh), khôi phc li tín hiu gc ru cui khác nhau. 1.2. khi tng quát Phát tín hiu: Trong h thng WDM, nguc dùng là laser. Hin t t s loi ngu u ch c sóng c sóng (Multiwavelength Laser) Yêu ci vi ngun phát laser là ph rng ph hc sóng phát ra nh, mc công su rng ph rng chirp phi nm trong gii hn cho phép. Ghép/tách tín hiu: Ghép tín hiu WDM là s kt hp mt s ngun sáng khác nhau thành mt lung tín hiu ánh sáng tng h truyn dn qua si quang. Tách tín hiu WDM là s phân chia lung ánh sáng tng hu ánh sáng riêng r ti mi cu ra b tách. Hin t tách/ghép tín hi lc màng mn môi, cách t Bragg si, cách t nhiu x, linh kin quang t hp AWG, b lc Fabry-n các b tách/ghép WDM, ta phi xét các tham s ng cách gi rn cc sóng trung tâm ca kênh, mc xuyên âm gia các u ca kênh, suy hao xen, suy hao phn x u gu xa Truyn dn tín hiu: Quá trình truyn dn tín hiu trong si quang chu s nh ng ca nhiu yu t: suy hao si quang, tán sc, các hiu ng phi tuyn, v n khui tín hiu Mi v k u ph thuc rt nhiu vào yu t si quang (loi si quang, chng si ). Khui tín hiu: H thng WDM hin ti ch yu s dng b khui quang si EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier). Tuy nhiên b khu i Raman hi c s dng trên thc t. Có ba ch khu i: Bộ môn Thông tin quang 2 Th.s Cao Hồng Sơn Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 9 khui công sut, khung và tin khui. Khi dùng b khuch i EDFA cho h thng WDM phm bo các yêu cu sau: - Ð li khui vi tt c c sóng (mc chênh lch không quá 1 dB). - S i s c sóng làm vic gây ng n mc công suu ra ca các kênh. - Có kh n s chênh lch mc công su u chnh li các h s khui nhm bc tuyn khui là bng phng i vi tt c các kênh. Thu tín hiu: Thu tín hiu trong các h th dng các b tách thng: PIN, APD. ch thng WDM 1.3 Phân loi h thng WDM Hình 1.2: H thng Bộ môn Thông tin quang 2 Th.s Cao Hồng Sơn Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 10 H thng WDM v n chia làm hai loi: h th minh ho trên hình 1.2. H thng ch truyn theo mt chiu trên si quang. Do v truyn thông tin gim cn hai si quang. H thng, c li, truyn hai chiu trên mt si quang nên ch cn 1 s có th i thông tin gim. C hai h thu có nhm riêng. Gi s rng công ngh hin ti ch cho phép truyc sóng trên mt si quang, so sánh hai h thng ta thy: - Xét v ng, h thng có kh ng cao gp i h thc li, s si quang cn dùng gi h thng. - Khi s c t cáp xy ra, h thng không c chuyn mch bo v t ng APS (Automatic Protection-Switching) vì c u ca liên ku có kh n bit s c mt cách tc thi. - Ðng v khía cnh thit k mng, h thng song ng khó thit k i xét thêm các yu t xuyên nhiu do có nhit si m b nh tuyn và phân b c sóng sao cho hai chiu trên si quang không dùng chung mc sóng. - Các b khui trong h thng có cu trúc phc t h th ng. Tuy nhiên, do s c sóng khu i trong h thng song ng gim ½ theo mi chiu nên h thng, các b khuyi s cho công sut quang ngõ ra li h thng. 1.4 Các phn t n trong h thng WDM 1.4.1 B phát quang Các ngun s dng trong h thng thông tin cáp si quang có th là Diode Laser (LD) hoc Diode phát quang (LED). i ánh sáng nh bc x kích thích.Hong ca Laser da trên hai hing chính là : Hing bc x kích thích và hing cng ca sóng ánh sáng khi lan truyn trong Laser. Tín hiu quang phát ra t LD hoc LED có các tham s bing vi bii ca tín hin vào. Tín hin vào có th phát dng s ho. Thit b phát quang s thc hin bii tín hin vào thành tín hing bng cách bii dòng vào qua các ngun phát quc sóng ánh sáng ca ngun phát quang ph thuc ch yu vào vt liu ch to phn t [...]... trúc mạng Mesh và Ring hai lớp Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang WDM sử dụng phần mềm Optisystem 26 Nhóm 2 Bộ môn Thông tin quang 2 Th.s Cao Hồng Sơn Tương tự như mạng ring hai lớp mạng mesh và mang ring hai lớp tạo kết nối giữa mang nội bộ với các mang nội bộ khác 1.7 Ƣu nhƣợc điểm của hệ thống WDM a Ƣu điểm : Hệ thống WDM có dung lượng truyền dẫn lớn hơn nhiều so với hệ thống TDM Không... ps/nm.km) và suy hao tương đối lớn - Ở cửa sổ 1550nm: G652 có suy hao truyền dẫn nhỏ nhất và hệ số tán sắc tương đối lớn (xấp xỉ 20ps/nm.km) Sợi quang G655 Là một chuẩn về sợi quang được đưa ra bởi ITU-T có các ưu điểm sau: - Sợi quang G655 thích hợp cho hệ thống DWDM, làm tăng dung lượng truyền dẫn Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang WDM sử dụng phần mềm Optisystem 13 Nhóm 2 Bộ môn Thông tin quang. .. suất nền không mang tin và tránh cho máy thu chịu ảnh hưởng của nhiễu nền (phát sinh do có công suất nền lớn) Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang WDM sử dụng phần mềm Optisystem 11 Nhóm 2 Bộ môn Thông tin quang 2 Th.s Cao Hồng Sơn - Khả năng điều chỉnh được bước sóng: Để tận dụng toàn bộ băng tần sợi quang, nguồn quang phải có thể phát trên cả dải 100 nm Hơn nữa, với hệ thống lựa kênh động... quang trong hệ thống WDM Hình 1.4 : Sơ đồ khối bên thu Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang WDM sử dụng phần mềm Optisystem 12 Nhóm 2 Bộ môn Thông tin quang 2 Th.s Cao Hồng Sơn 1.4.3 Sợi quang Cấu tạo sợi quang Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần, sợi quang được chế tạo cơ bản gồm có hai lớp: - Lớp trong cùng có dạng hình trụ tròn, có đường kính d = 2a, làm bằng thủy tinh có chiết suất n1,... bước sóng 1480 nm được sử dụng rộng rãi hơn vì chúng sẵn có hơn và đ tin cậy cao hơn Độ tin cậy là đặc điểm quan trọng đối với laser bơm vì nó dùng để bơm chokhoảng cách dài và để tránh làm nhiễu tín hiệu Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang WDM sử dụng phần mềm Optisystem 31 Nhóm 2 Bộ môn Thông tin quang 2 Th.s Cao Hồng Sơn Bảng 2.1: So sánh hai bước sóng bơm 980nm và 1480nm Bƣớc sóng bơm... Ghép và nhóm tín hiệu Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang WDM sử dụng phần mềm Optisystem 17 Nhóm 2 Th.s Cao Hồng Sơn Bộ môn Thông tin quang 2 1.4.7 Bộ khuếch đại quang: (OA - Optical Amplifier): Bộ bù tán sắc λ1 ,λ2 ,…,λW OADM λO SC Laser Bơm Rama n λO SC Máy thu Chặng độ lợi Chặng độ lợi Laser Hình 1.12: Khuếch đại quang OLA Trên thực tế hiện nay các tuyến thông tin tốc độ cao người ta sử. .. pháp quang điện Phương pháp cửa quang Phương pháp giao thoa Phương pháp trộn bước sóng Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang WDM sử dụng phần mềm Optisystem 19 Nhóm 2 Th.s Cao Hồng Sơn Bộ môn Thông tin quang 2 1.5 Các tham số cơ bản của gép kênh quang theo bƣớc sóng 1.5.1 Suy hao xen Được xác định là lượng công suất tổn hao trong tuyến truyền dẫn quang do các điểm ghép nối các thiết bị WDM với... tượng tiêu hao quang làm cho hệ số khuếch đại giảm b) Công suất ra bão hoà (Output saturation power) Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang WDM sử dụng phần mềm Optisystem 35 Nhóm 2 Bộ môn Thông tin quang 2 Th.s Cao Hồng Sơn Sự bão hoà xảy ra khi công suất tín hiệu vào EDFA lớn gây ra sự giảm hệ số khuếch đại Sự bão hoà hệ số khuếch đại này xuất hiện khi công suất tín hiệu tăng cao và gây ra sự... Mesh Hình 1.16 : Cấu trúc mạng Mesh Các node liên kết vật lý trực tiếp với tất cả node gần nó Cung cấp nhiều khả năng định tuyến Cấu trúc có độ tin cậy cao nhưng kết cấu phức tạp Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang WDM sử dụng phần mềm Optisystem 24 Nhóm 2 Bộ môn Thông tin quang 2 Th.s Cao Hồng Sơn Thường được sử dung trong các mang đòi hỏi độ tin cậy cao 1.6.3 Cấu trúc mạng hình sao a Cấu trúc... tín hiệu, khuếch đại tín hiệu đa kênh WDM đồng thời Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang WDM sử dụng phần mềm Optisystem 18 Nhóm 2 Bộ môn Thông tin quang 2 Th.s Cao Hồng Sơn + Nâng cấp đơn giản Đặc tính của 1 số bộ khuếch đại quang lý tưởng + Hệ số khuếch đại và mức công suất đầu ra cao với hiệu suất chuyển đổi cao + Độ rộng băng tần khuếch đại lớn với hệ số khuếch đại không đổi + Không nhạy . Bộ môn Thông tin quang 2 Th.s Cao Hồng Sơn Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 8 I : TNG QUAN V H THNG THÔNG TIN QUANG WDM. Bộ môn Thông tin quang 2 Th.s Cao Hồng Sơn Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 4 Danh mc hình v Hình 1.1: Sơ đồ chức năng hệ thống WDM. B khui quang EDFA 27 1.8.1 Các cu trúc EDFA 27 Bộ môn Thông tin quang 2 Th.s Cao Hồng Sơn Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 2
Ngày đăng: 21/06/2014, 23:54
Xem thêm: thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang wdm sử dụng phần mềm optisystem, thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang wdm sử dụng phần mềm optisystem