TỐI ƯU TUYẾN THÔNG TIN SỢI QUANG SỬ DỤNG KHUẾCH ĐẠI HFA TỐC ĐỘ BIT CAO TÓM TẮT Bài báo đề xuất mơ hình tính tốn tuyến thơng tin sợi quang sử dụng khuếch đại ghép lai HFA tốc độ bit cao (gồm khuếch đại Raman phân bố kết hợp với EDFA) Sau đó, xây dựng lưu đồ thuật toán, xác định giá trị tối ưu thông số công suất bơm chiều dài khuếch đại Raman, chiều dài sợi bù tán sắc, độ khuếch đại EDFA khoảng cách chúng cho tỉ số OSNR đầu vào máy thu đạt giá trị cực đại Tiếp đến, xây dựng bảng kết tính tốn vẽ đồ thị cho phép xác định thông số tối ưu tương ứng với khoảng cách truyền dẫn khác Và đồng thời thực mô thay đổi công suất phát để đánh giá kết đầu (BER Q) Kết sử dụng hiệu công tác thiết kế tuyến nhằm nâng cao chất lượng tín hiệu truyền dẫn Keywords: OSNR, Terrestrial; WDM; cascaded EDFA; Hybird Fiber Amplifier HFA ĐẶT VẤN ĐỀ Trong năm gần đây, nhằm đáp ứng nhu cầu thông tin liên lạc ngày gia tăng nhanh chóng với nhiều loại hình dịch vụ băng rộng khác nhau, người ta tiến hành thực nghiệm triển khai nhiều tuyến thông tin sử dụng khuếch đại ghép lai [1], [2], [3], kết hợp khuếch đại Raman phân bố EDFA, gọi tắt HFA Thành công ban đầu dự án khẳng định ưu điểm trội HFA khả tăng dung lượng thông tin nhờ mở rộng băng thông truyền dẫn nâng cao tỉ số tín hiệu nhiễu (OSNR) cuối tuyến Hiệu việc khai thác ưu điểm HFA phụ thuộc chủ yếu vào việc đề xuất mơ hình HFA xác định thông số tối ưu thành phần tạo nên khuếch đại Tuỳ thuộc vào cự ly thông tin, dung lượng truyền dẫn tốc độ liệu mà người ta chọn mơ hình HFA phù hợp [4], [5], [6] Trong phạm vi nghiên cứu tuyến truyền dẫn có khoảng cách từ 150km đến 300km, tốc độ bit 10Gbit/s, đề xuất mô hình khuếch đại ghép lai gồm khuếch đại Raman phân bố sử dụng bơm ngược chiều, kết hợp với hai khuếch đại EDFA sợi quang bù tán sắc đặt chúng hình1 Mơ hình HFA mắc nối tiếp (N x HFA) để tạo nên tuyến thơng tin có khoảng cách truyền dẫn cực lớn Bước đầu, nghiên cứu ưu điểm thứ hai HFA khả nâng cao tỉ số OSNR máy thu tăng hệ số phẩm chất hệ thống (tức giảm tỉ lệ lỗi bit ) Bài toán đặt với khoảng cách cho trước 𝐿𝑆 từ máy phát đến máy thu, cần xác định công suất quang 𝑃𝑆 đưa vào sợi, công suất bơm Raman 𝑃𝑃 , chiều dài hiệu dụng 𝐿𝑆1 khuếch đại Raman, chiều dài sợi bù tán sắc 𝐿𝐷𝐶𝐹 , độ khuếch đại công suất G1, G2 EDFA khoảng cách 𝐿𝑆2 chúng cho tỉ số OSNR máy thu đạt cực đại SƠ ĐỒ KHỐI VÀ TỈ SỐ TÍN HIỆU TRÊN NHIỄU OSNR TẠI ĐẦU VÀO MÁY THU Hình Mơ hình tính tốn tuyến truyền dẫn sử dụng khuếch đại ghép lai HFA Hình biểu diễn mơ hình tính tốn tuyến truyền dẫn HFA Trong đó: 𝐿𝑆1 , 𝐿𝑆2 , 𝐿𝐷𝐶𝐹 : chiều dài sợi truyền dẫn sợi bù tán sắc 𝐿𝑆1 đồng thời sợi khuếch đại Raman 𝐺𝑅 , 𝐺1 , 𝐺2 : độ khuếch đại Raman, EDFA1 EDFA2 α1, α2 hệ số tổn hao sợi truyền dẫn NZDSF sợi bù DCF 𝑃𝑆 cơng suất tín hiệu đưa vào sợi Tỉ số tín hiệu nhiễu tuyến thơng tin quang đơn kênh có HFA mắc chuỗi: 𝑂𝑆𝑁𝑅 = 𝑃 𝑃𝑠𝑖𝑔 𝐀𝐒𝐄 + 𝑃DRS (1) 𝑃𝑠𝑖𝑔 : cơng suất tín hiệu cuối tuyến 𝑃ASE , 𝑃DRS : công suất nhiễu phát xạ tự phát (ASE) công suất nhiễu tán xạ Rayleigh kép (DRS) tạo cuối tuyến 𝑃𝑠𝑖𝑔 khuếch đại khuếch đại Raman, EDFA1, EDFA2, đồng thời bị suy giảm qua tuyến truyền dẫn 𝐿𝑆1 , 𝐿𝑆2 , 𝐿𝐷𝐶𝐹 nên tính sau: 𝑃ASE : cơng suất nhiễu phát xạ tự phát HFA tạo đầu vào máy thu, biểu diễn: Trong đó: 𝑃ASE_R cơng suất nhiễu ASE khuếch đại Raman HFA tạo tính sau: 𝑃ASE_R = 𝑚𝑡 h 𝑣𝑠 𝑁𝐴𝑆𝐸 𝐵0 (4) 𝑃ASE_E1 𝑃ASE_E2 công suất nhiễu ASE đầu EDFA1 EDFA2 , xác định theo biểu thức: 𝑃ASE_E1 = 𝑚𝑡 𝑛𝑆𝑃 h.v.( 𝐺1 -1) 𝐵0 ; 𝑃ASE_E2 = 𝑚𝑡 𝑛𝑆𝑃 h.v.( 𝐺2 -1) 𝐵0 (5) Với 𝑚𝑡 , h, 𝑣𝑠 , 𝑛𝑆𝑃 , 𝐵0: hệ số phân cực ánh sáng, số Planck, tần số tín hiệu, hệ số nhiễu ASE EDFA băng thông lọc quang máy thu 𝑃DRS : công suất nhiễu DRS đầu vào máy thu tính sau: Trong 𝑃DRS khuếch đại Raman HFA tạo ra, r hệ số tán xạ Rayleigh TÍNH TỐN VÀ MƠ PHỎNG 3.1 TÍNH TỐN Việc tối ưu tỉ số tín hiệu nhiễu đầu vào máy thu tiến hành theo thông số cơng suất tín hiệu đưa vào sợi 𝑃𝑆 , công suất bơm Raman 𝑃𝑃 , hệ số khuếch đại EDFA G1 G2 chiều dài tuyến 𝐿𝑆 cho phép thay đổi để xác định tổ hợp thông số tối ưu khác tương ứng với khoảng truyền dẫn cho trước, thuận tiện cho việc áp dụng vào tuyến thực tế cụ thể Quá trình tối ưu thực theo lưu đồ thuật tốn biểu diễn hình Tiến hành bước tính tốn cho tuyến có chiều dài thay đổi từ 150km đến 250km với bước thay đổi 10km ta xác định thông số tối ưu, lập thành bảng Bảng Các thơng số tối ưu cơng suất tín hiệu vào 𝑃𝑆 =-10dBm LS(km) 150 160 170 180 190 200 210 OSNR tối ưu (dB) 25,01 24,477 23,627 22,717 21,639 20,547 19,442 CS bơm tối ưu Độ KĐ EDFA2 (dBm) Độ KĐ EDFA1 tối ưu (dB) 24 25 25,5 26 26 26 26 11 10 10 10 12 15 17 10 10 10 10 10 10 10 tối ưu (dB) Bắt đầu Nhập thông số tuyến: LS, Aeff, , , DS, DDCF, mt, h, c, Viết biểu thức tính cơng suất tín hiệu Psig, nhiễu tích luỹ , OSNR đầu vào máy thu Gán Max=15dB PS:=-10 PP:=21 G1 :=10 G2 :=10 N PRmin