BÁO CÁO THỰC HÀNH
BÁO CÁO THỰC HÀNH
Kỹ Thuật Thông Tin Quang Nâng Cao
Đề Tài: Xây dựng hệ thống thông tin quang sử dụng khuếch
đại quang EDFA.
Giảng viên hướng dẫn: Lê Thanh Thủy
Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 – L10CQ VT03 B
Danh sách sinh viên nhóm 2:
1. Nguyễn Anh Sơn
2. Trần Trung Vinh
3. Nguyễn Bá Việt
4. Nguyễn Thị Nga
5. Đỗ Thành Huân
6. Vũ Đăng Trường
7. Dương Thanh Tú
8. Nguyễn Quang Vinh
9. Trần Huyền Trang
10. Phạm Văn Công
11. Vũ Văn Quyền
12. Nguyễn Văn Vĩ

I. Tổng quan hệ thống WDM
1. Định nghĩa

Một hệ thống truyền dẫn thông tin quang mà ở đó nhiều kênh bước sóng
được ghép lại và truyền chung trên một đường truyền quang được gọi là hệ
thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng (WDM – Wavelenght
Division Multiplexing)
2. Các dải băng tần hoạt động trong WDM

- Tăng băng thông truyền trên sợi quang số lần tương ứng số bước sóng được
ghép vào để truyền trên 1 sợi quang
- Tính trong suốt
- Khả năng mở rộng
Hiện tại chỉ duy nhất công nghệ WDM cho phép xây dựng mô hình mạng
truyền tải quang OTN (Optical Transport Network)
* Nhược điểm
- Chưa khai thác hết băng tần hoạt động có thể của sợi quang
- Quá trình khai thác, bảo dưỡng phức tạp hơn gấp nhiều lần
- Nếu hệ thộng sợi quang đang sử dụng là sợi DSF theo chuẩn G.653 thì rất
khó triển khai WDM vì xuất hiện hiện tượng trộn 4 bước sóng khá gay gắt.

5. Các thành phần cơ bản trong hệ thống WDM

Sơ đồ khối và chức năng các khối

Chức năng của các khối:
• Phát tín hiệu: Trong hệ thống WDM, nguồn phát quang được dùng là Laser
với các yêu cầu như là có độ rộng phổ hẹp, bước sóng phát ra ổn định, mức
công suất phát đỉnh, bước sóng trung tâm, độ rộng phổ, độ rộng chip phải nằm
trong giới hạn cho phép.
• Ghép / tách tín hiệu: Ghép tín hiệu WDM là sự kết hợp một số nguồn sáng
khác nhau thành một luồng tín hiệu ánh sáng tổng hợp để truyền qua sợi
quang. Tách tín hiệu WDM là sự phân chia luồng ánh sáng tổng hợp đó thành
các tín hiệu ánh sáng riêng rẽ tại mỗi cổng đầu ra bộ tách. Hiện tại đã có các
bộ tách/ghép tín hiệu WDM như: bộ lọc màng mỏng điện môi, cách tử Bragg
sợi, cách tử nhiễu xạ, linh kiện quang tổ hợp AWG, bộ lọc Fabry-Perot

• Truyền dẫn tín hiệu: Quá trình truyền dẫn tín hiệu trong sợi quang chịu sự
ảnh hưởng của nhiều yếu tố: suy hao sợi quang, tán sắc, các hiệu ứng phi

Suy hao quỹ công suất của hệ thống WDM
Trong bất kỳ hệ thống số nào thì vấn đề quan trọng là phải đảm bảo được tỷ
số tín hiệu trên tạp âm (S/N) sao cho đầu thu có thể thu được tín hiệu với một
mức BER cho phép

Để máy thu thu được thông tin thì công suất tín hiệu đến máy thu phải
nằm trong dải công suất của máy thu.
Pmáy phát = Pphát + Pdự trữ
Pthu min < P phát - Ptổng suy hao < Pthu max
Như vậy để đảm bảo được thông tin thì công suất phát phải càng lớn khi
cự ly truyền dẫn càng lớn. Để khắc phục điều này người ta sử dụng bộ khuếch
đại quang sợi EDFA

Ảnh hưởng của hiệu ứng phi tuyến trong hệ thống WDM
Trong hệ thống thông tin quang, các hiệu ứng phi tuyến sẽ xảy ra khi công
suất của tín hiệu trong sợi quang vượt quá một mức nào đó. Đối với các hệ
thống WDM thì mức công suất này cao hơn nhiều so với các hệ thống đơn
kênh. Các hiệu ứng phi tuyến ảnh hưởng đến chất lượng của hệ thống WDM
chủ yếu gồm: Hiệu ứng SPM, XPM, FWM, SBS và SBR. Các hiệu ứng này
có thể chia thành hai loại:
- Hiệu ứng tán xạ: Bao gồm các hiệu ứng SBS và SBR.
- Các hiệu ứng liên quan đến hiệu ứng Kerr: Bao gồm hiệu ứng SPM,
XPM và FWM II. Bộ khuếch đại quang EDFA
1. Cấu trúc bộ khuếch đại quang EDFA
- EDFA có thành phần chình gồm một đoạn ngắn cáp quang có lõi pha tạp
khoảng 0,1% Erbium.
- Ngoài ra EDFA còn có một laser bơm để cung cấp năng lượng cho đoạn

của EDFA và công suất phát.
• Trường hợp PA (đặt ngay trước máy
thu): Có thể cho công suất đến máy thu
lớn. Tuy nhiên, nhiễu tại đầu ra của
EDFA sẽ có giá trị lớn tại đầu vào máy
thu do ít bị suy giảm. Điều này giới hạn
tỷ số SNR.
• Trường hợp PA (đặt giữa đường
truyền): Ở trường hợp này, ta có thể tăng
công suất phát và hệ số khuếch đại
EDFA một cách hợp lý để đạt được công
suất tín hiệu và SNR thích hợp.

4. Các ưu điểm của EDFA
- EDFA không có mạch tái tạo thời gian, mạch phục hồi nên mạch sẽ
trở nên linh hoạt hơn.
- EDFA có cấu trúc nhỏ nên có thể lắp đặt nhiều EDFA trong cùng
một trạm, do đó có thể làm cho hệ thống linh hoạt hơn.
- Có thể hạ thấp được giá thành của hệ thống do có cấu trúc đơn giản
của EDFA, cáp có trọng lượng nhỏ nâng cao được khoảng cách lặp và dung
lượng truyền dẫn.
- Đối với bộ khuếch đại sợi quang EDFA, bước sóng bơm 1480nm cho
hiệu quả tốt hơn đối với bước sóng tín hiệu đang được dùng phổ biến hiện nay
là 1550nm.
- Các hệ thống thông tin sợi quang đường dài có thể sử dụng chuỗi
EDFA trong truyền dẫn. Cự ly truyền dẫn có thể đạt được xa hơn nhờ sử dụng
các EDFA, có nhiễu thấp và độ khuếch đại cao.

III. Sợi quang đơn mode chuẩn G.652
1. Cấu tạo sợi quang

3 Đường kính trường mode tại bước sóng
1310nm
9.2 mm ± 0.4 mm
4 Đường kính trường mode tại bước sóng
1550nm
10.4 mm ± 0.5 mm
5 Chỉ số khúc xạ hiệu dụng của dải quang
phổ Neff (bước sóng 1310nm)
1.4676
6 Chỉ số khúc xạ hiệu dụng của dải quang
phổ Neff (bước sóng 1550nm)
1.4682
7 Bước sóng tán sắc không 1310 nm - 1324 nm
8 Hệ số suy hao tối đa tại bước sóng 1310nm ≤ 0.36 dB/km
9 Hệ số suy hao tối đa tại bước sóng 1550nm ≤ 0.22 dB/km
10 Hệ số tán sắc tại bước sóng 1550nm ≤ 18 ps/nm.km
11 Độ dốc tán sắc không ≤ 0.092 ps/nm2.km
12 Hệ số tán sắc mode phân cực PMD ≤ 0.2 ps/km
1/2

IV. Thiết kế hệ thống WDM bằng Optisystem
1. Bài toán: Xây dựng phương án thiết kế hệ thống thông tin quang WDM có
sử dụng khuếch đại quang EDFA với các yêu cầu thiết kế như sau:
Tốc độ bit: 10 Gbit/s
- Chiều dài chuỗi: 128 bits
- Số mẫu trong 1 bit: 64
- Cự ly truyền dẫn: 300 km
Số lượng kênh bước sóng: 4 kênh
Sử dụng:
- Loại sợi: Sợi quang đơn mode chuẩn(G.652)

- Bộ tách kênh Demux 1x4
- PIN kết hợp bộ lọc thông thấp Bessel
- Ngoài ra để quan sát chất lượng tín hiệu đầu thu còn có thiết bị đo Ber,
genarator 3R được đặt ở vị trí thích hợp.
Do sợi G655 có độ tán sắc nhỏ nên việc giảm tán sắc được thực hiện bằng
sợi bù tán sắc DCF. Như vậy việc bù tán sắc là cần thiết để đạt chất lượng tín
hiệu đầu ra cao, và BER có giá trị nhỏ.
- Thông số sợi bù tán sắc DCF:
Biết D1(hệ số tán sắc G.652)=16.75 ps/nm/km, 1(hệ số suy hao G.652)=0.2
dB/km, S1(độ dốc tán sắc G.652)=0.075ps/nm2/km
D2(hệ số tán sắc DCF)= -85 ps/nm/km, 2(hệ số suy hao DCF)=0.5,
dB/km
Mà: S2 = - S1*(L1/L2) = - S1*(D2/D1)
=> S2= -0.075ps/nm2/km (-85 ps/nm/km : 16.75 ps/nm/km)=
0.38ps/nm2/km
=> L2= | -(L1*D1)/D2 | . Chọn L1=50 km => L2=9.8 km. Để đáp ứng yêu
cầu đề bài với cự ly truyền dẫn là 300 km thì phải chọn L2= 10 km
=> Số vòng Loop cần dùng là: 300/(50+10) = 5
- Vòng lặp (hạn chế sự cồng kềnh cho hệ thống mà vẫn đảm bảo cự ly
truyền dẫn)


Do tín hiệu được truyền trên sợi quang với cự ly truyền dẫn dài , nên gây
ra suy hao sợi quang, và làm suy giảm công suất phát tín hiệu. Để khắc phục
hiện tượng suy giảm công suất và suy hao tín hiện nên khi thiết kế hệ thống
WDM sử dụng thêm bộ khuếch đại EDFA. Với hệ số khuếch đại G đúng bằng
lượng suy hao trên tuyến.