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

MC LC
MC LC 1
Danh mc hình v 4
LU 7
NG QUAN V H THNG THÔNG TIN QUANG WDM 8
1.1. Gii thiu chung 8
1.2.  khi tng quát 8
1.3 Phân loi h thng WDM 9
1.4 Các phn t n trong h thng WDM 10
1.4.1 B phát quang 10
1.4.2 B thu quang 12
1.4.3 Si 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 ni chéo quang: (OXC) 17
1.4.7. B khui quang: (OA - Optical Amplifier): 18
1.4.8. B chuyc song 19
1.5. Các tham s n cc sóng 20
1.5.1 Suy hao xen 20
1.5.2. Xuyên kênh 20
1.5.3.  rng kênh 22
1.5.4. ng ca các hiu ng phi tuyn 23
1.6. Cu trúc mng truyn ti quang 24
1.6.1. Cu trúc mng Ring 24
1.6.2. Cu trúc mng Mesh 24

2.3.4. Hin th i tham s ca các phn t trong d án 52
2.3.5. Chy mô phng 58
2.4. Mô hình mô phng 66
2.4.1 Yêu cầu thiết kế 66
2.4.2 Mô pht 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 Kt qu mô phng theo yêu cu thit k 75
2.4.4. Kt qu mô phi các tham s  t BER=10
-12
79
Tài Liu Tham Kho 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 sc
OADM
Optical add/drop multiplexer
B xen rt quang
BER
Bit error rate
T li bit

SBS
Stimulated brillouin scattering
Tán x do kích thích Brillouin
CATV
Cable television
Cáp tivi
OLT
Optical line terminal
B u cung quang
OSC
Optical supervisory channel
ng quang
EDF
Erbium doped fiber
S    t him
Erbium
OXC
Optical cross connector
B kt ni chéo quang
PMD
Polarisation mode dispersion
H s tán sc phân cc mode
APS
Automatic protection switching
Chuyn mch bo v t ng
PON
Pass optical network
Mng quang th ng
WDM
Wavelength devision Multiplexing

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

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

ng truyn mà không ci quang.
Vt k h thng thông tin quang WDM có
s dng khu   ng quan v h thng
thông tin quang WDM có s dng khui EDFA , xây dng mô hình mô phng h
tht k.
c gi li ci thy giáo Th.s Cao Hng
, ng d nhóm em trong thi gian qua.
M gng rt nhi còn hn ch nên s không tránh
khi nhng thiu xót. Rt mong nhc nhng ý kia thy, các bn
 bài tp cc 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 : TNG QUAN V H THNG THÔNG TIN QUANG WDM
1.1. Gii thiu chung
c sóng WDM (Wavelength Devision Multiplexing) là công
ngh t sng thi truyn dn nhic sóng tín hi
 u phát, nhiu tín hic t hp li (ghép
 truyt si quang.  u thu, tín hiu t hc phân gii
ra (tách kênh), khôi phc li tín hiu gc ru cui khác nhau.
1.2.  khi tng quát
Phát tín hiu: Trong h thng WDM, nguc dùng là laser.
Hin t   t s loi ngu    u ch  c sóng
c sóng (Multiwavelength Laser) Yêu ci vi

- S i s c sóng làm vic gây ng
n mc công suu ra ca các kênh.
- Có kh n s chênh lch mc công su u chnh
li các h s khui nhm bc tuyn khui là bng phng
i vi tt c các kênh.
Thu tín hiu: Thu tín hiu trong các h th dng các b tách
 thng: PIN, APD.

 ch thng WDM
1.3 Phân loi h thng WDM

Hình 1.2: H thng
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 thng WDM v n chia làm hai loi: h th
minh ho trên hình 1.2. H thng ch truyn theo mt chiu trên si quang. Do
v truyn thông tin gim cn hai si quang. H thng,
c li, truyn hai chiu trên mt si quang nên ch cn 1 s có th i
thông tin gim.
C hai h thu có nhm riêng. Gi s rng công ngh hin ti
ch cho phép truyc sóng trên mt si quang, so sánh hai h thng ta thy:
- Xét v ng, h thng có kh ng cao gp
i h thc li, s si quang cn dùng gi h
thng.
- Khi s c t cáp xy ra, h thng không c chuyn mch
bo v t ng APS (Automatic Protection-Switching) vì c u ca liên ku có

 S dng b u bi gim chirp, t u bin cao và tnh
dng tín hiu quang khác nhau (NRZ, RZ, CS-m bo tín hiu quang
 rng ph hp ti bc sóng chính xác theo tiêu chun.
 u ch ngoài Hình 1.3  b u ch ngoài
 Yêu cu vi ngun quang:
- Độ chính xác của bước sóng phát: 

        


- Độ rộng đường phổ hẹp
           

      



- Dòng ngưỡng thấp


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 12

- Khả năng điều chỉnh được bước sóng

1.4.3 Si quang
 Cu to si quang
ng dng hing phn x toàn phn, sc ch tn gm có hai lp:
- Lp trong cùng có dng hình tr ng kính d = 2a, làm bng thy tinh có
chit suc gi là lõi (core) si.
- Lp th    ng hình tr     c gi là lp bc
ng kính D = 2b, làm bng thy tinh hoc plastic, có chit sut n2
< n1.

Hình 1.5 : Cu trúc tng quát si quang
 Phân loi si quang
 Phân loi theo chit sut:
- Si quang chit sut bc SI (Step-Index)
- Si quang chit sut bii GI (Graded-Index)
 Phân loi theo mode
- S-Mode)
- S-Mode)
 Si quang G652
Là sc s dng ph bin trên mi vin thông nhic hin
nay. Nó có th làm vic  2 ca s:
-  ca s 1310nm: G652 có tán sc nh nht (xp x 
i ln.
-  ca s 1550nm: G652 có suy hao truyn dn nh nht và h s tán si
ln (xp x 20ps/nm.km)
 Si quang G655
Là mt chun v s bi ITU-m sau:
- Si quang G655 thích hp cho h thng truyn dn.

(c) Các tham s c
a b MUX/ DEMUX

  khi b c sóng
 Ghép t to b ng cao:
- Ghép tng ni ti
- Ghép mt tng
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 15

- Ghép tng theo t
- Ghép tn l
1.4.5. B xen / r c sóng: ( OADM)
 Khái nim :
- OADM (     c dùng trong các mng
 và các mng dài vì nó cho hiu qu kinh t c bii
vi cu hình mng tuyn tính, cu hình mng vòng.
- c c xen/ rt mt s c sóng,các kc sóng
còn lc c
 Các cu trúc cho OADM :
- Cu trúc song song : tt c các kênh tín hic gi
mt s c cu hình rt, các kênh còn li ct cách
thích hp.


Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2
WDM sử dụng phần mềm Optisystem 17
1.4.6. B ni chéo quang: (OXC)
  : OXC là thit b ng yêu cu v kh ng trong vic
cung ng dch vng kh c s t bin ca
các dch v n Hình 1.11  kt ni OXC
 Các yêu ci vi OXC :
- Cung cp dch v
- Bo v
- Trong sui vi t truyn dn bit
- Giám sát chng truyn dn
- Chuyc sóng
- Ghép và nhóm tín hiu

Bộ môn Thông tin quang 2 Th.s Cao Hồng Sơn Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2







O
SC

λ
O
SC


1
,
2


W

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 19



Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2
WDM sử dụng phần mềm Optisystem 20

1.5. Các tham s n cc sóng
1.5.1 Suy hao xen
ng công sut tn hao trong tuyn truyn dm
ghép ni các thit b WDM vi si và suy hao do bn thân các thit b ghép gây ra. Vì
vy, trong thc t thit k phi tính cho vài dB  mc biu din
qua công thc sau (xét b MUX-DEMUX mô t  hình 2.7).


i
là suy hao tc sóng 
i
khi thit b c ghép xen vào tuyn truyn
dn. Các tham s c các nhà ch to cho bii vi tng kênh quang ca thit b.
- I
i
(
i
), O
i
(
i
ng là tín hic sóng 
i
a th i ca b
ghép.
- I

DEMUXdB
I
O
L
MUXdB
I
O
L
ii
i
i
ii
i
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 21

quang  mn tán x và công suc sóng khác
y.
Trong mt b tách kênh s không có s dò công sut tín hiu t kênh th c
sóng 


 
dB
I
U
D
ki
ki
ii 






)(
)(
log10)(




MUX
Si
quang

I(
i
) I(
k

)
O
i
(
j
)
Si quang
Hình 1.14: Xuyên kênh  b ghép hn hp
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 22 - u gn là do các kênh khác  c ghép  bên
trong thit b 
i
(
j
).
- ng truyn gây ra, ví
d I
i
(
k
) sinh ra U
i
(
j

f
cf






(2.4)
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 23 1.5.4. ng ca các hiu ng phi tuyn
Trong h thông thông tin quang, các hiu ng phi tuyn s xy ra khi công sut tín
hiu trong st quá mt gii hn ca h thng WDM thì mc công sut này
thu so vi các h th
Các hiu ng phi tuyn n chng ca h thng WDM có th chia
thành hai loi là hiu ng tán x và hiu ng Kerr (khúc x).
a. Hiu ng tán x:
Bao gm các hiu ng SBS và SRS:
- Hiu ng SRS (Stimulated Raman Scrattering) là hing chiu ánh sáng vào
si quang s ng phân t trong vt liu ca su ch tín hiu
c sóng ngn trong h thng WDM suy gim tín hiu quá ln,
hn ch s kênh ca h thng.
- Hiu ng SBS (Stimulated Brillouin Scrattering) cúng có hi
ch tn và di tt nh và ch xut hin  ng sau chiu tán


Hình 1.16 : Cu trúc mng Mesh
Các node liên kt vt lý trc tip vi tt c node gn nó
Cung cp nhiu kh nh tuyn
C tin ct cu phc tp
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 25

c s  tin cy cao

1.6.3. Cu trúc mng hình sao
a. Cấu trúc mạng hình sao đơn

Hình 1.17 : Cu trúc m
Chn mt node làm trung tâm tín hiu s c truy
Cu trúc mn, cho phép truyng ln
Node trung tâm phi có kh n và s lý vng ln
b. Cấu trúc mạng hình sao kép

Hình 1.18: Cu trúc mng hình sao kép
 t b u xa

Trích đoạn Bộ khuếch đại quang EDFA Phổkhuếch đại Nhiễu trong bộ khuếch đại Tóm tắt hƣớng dẫn sử dụng phần mềm optisystem Yêu cầu thiết kế

---