SO SÁNH VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG ÁN
TRUYỀN DẪN TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN
SỢI QUANG COHERENCE TỐC ĐỘ BIT CAO
COMPARING AND EVALUATING SIGNAL TRANSFERRING METHODS IN
COHERENT FIBER OPTIC COMMUNICATION SYSTEMS AT HIGH BIT RATE
NGUYỄN VĂN TUẤN
Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng

TÓM TẮT
Bài báo xây dựng mô hình tính toán, so sánh và đánh giá các phương án truyền dẫn có sự
phối hợp giữa khuếch đại quang sợi EDFA và máy thu Coherence: PA-OACR, PA-OLCR, BA
và LA ở tốc độ nhiều Gbit/s trên cơ sở khảo sát qui luật biến thiên của tỉ số tín hiệu trên nhiễu
điện (eSNR) theo khoảng cách truyền dẫn, từ đó xác định hiệu quả của từng phương án.
Ngoài ra, trong phương án LA, bài báo cũng đã tìm được vị trí đặt EDFA trên đường truyền
sao cho eSNR của máy thu đạt được giá trị lớn nhất.
ABSTRACT
Signal transferring methods related to the combination of EDFA and Coherent receiver: PAOACR, PA-OLCR, BA, LA at high Bit-Rate were compared basing on the relation between
eSNR and transferring distance in order to evaluate their effectiveness. In addition, as for LA
method, the location of EDFA in the link for achieving the maximum of eSNR at receiver was
also determined in this paper.

1. Giới thiệu
Khi cự ly truyền dẫn lớn, vượt quá khả năng làm việc của máy thu Coherence thì cần
lắp đặt thêm bộ khuếch đại EDFA để bù tổn hao công suất trên đường truyền, kéo dài cự ly
truyền dẫn. Tuỳ theo vị trí của EDFA trên đường truyền mà hệ thống Coherence được chia
thành 3 phương án lần lượt là khuếch đại phát BA (Boost Amplifier-hình 2), tiền khuếch đại
PA (Preamplifier-hình 1) và khuếch đại đường truyền LA (Line Amplifier-hình 3). Trong
những năm gần đây đã có nhiều công trình nghiên cứu lý thuyết lẫn thực nghiệm các hệ thống
truyền dẫn theo phương án BA [3], [4], theo PA [5] và theo LA [4]. Nhìn chung kết quả đạt
được của các công trình này đã khẳng định tiềm năng to lớn trong việc nâng cao hiệu quả của
hệ thống bằng các biện pháp phối hợp và khai thác tối đa tính năng khuếch đại của EDFA và

Tỉ số eSNR của máy thu trong PA-OACR được xác định như sau:
2
eSNR

PA  OACR



( e ) 2
 PTX P LO G
(h ) 2

(1)

e 2
( e ) 2
B e ( P LO   GP TX  h  m t n sp ( G  1) B o )  4
P LO n sp ( G  1) B e
h
h
4 KTB e
( e ) 2
4
 PTX n sp G ( G  1) B e  2 ( e ) 2 m t n sp2 ( G  1) 2 B e B o 

h
RL




RL



2

C. Phương án BA:



PTX EDFA
Máy phát
Laserdiode

PS

G

P

Máy thu
Cohence

d, f

Hình 2. Mô hình tính toán hệ thống truyền dẫn Cohence theo phương án BA
2
eSNR

BA

1
Máy phát
Laserdiode

2

EDFA

PS

PTX

G

Máy thu
Cohence

d2

d1

Hình 3. Mô hình tính toán hệ thống truyền dẫn Cohence theo phương án LA

2
eSNR

LA




hiện tượng phi tuyến trong sợi có thể làm suy giảm đặc tính hệ thống. Công suất ra từ nguồn
phát trong 2 phương án BA và LA được chọn như nhau và bằng -1.5 dBm. Bước đầu chọn
G=14dB để máy thu trong phương án PA hoạt động ở điều kiện nhiễu phách và tránh hiện
tượng phi tuyến trong phương án BA, sau đó sẽ tăng giá trị G=25dB riêng cho trường hợp LA
để thấy được tác dụng tăng khoảng cách truyền dẫn của nó.
50

50

TØ sè tÝn hiÖu trªn nhiÔu [dB]

BA:G=14dB

40

PSK  Ho

45

Rb  10Gb / s

TØ sè tÝn hiÖu trªn nhiÔu [dB]

PA-OACR:G=14dB

45

  0.95

35

DD

15 0

2 00

25 0

3 00

Cù ly tru yÒn dÉn [km]

Hình 4. Quan hệ giữa eSNR và d của PAOACR, PA-OLCR, BA, LA với Rb=10 Gbit/s

10
100

Coherence
150

200

250

300

Cù ly truyÒn dÉn cña c¸c ph­¬ng ¸n
[km]

Hình 5. eSNR và d của PA-OACR, PA-OLCR

1480nm gần với bước sóng làm việc của hệ thống (1550nm) để giảm tổn hao công suất nguồn
bơm trên sợi. Điều này làm đặc tính nhiễu của EDFA xấu hơn so với khi dùng bước sóng bơm
980nm. Hệ số phát xạ tự phát nsp cũng lớn hơn và ảnh hưởng đến đến đặc tuyến hệ thống.
50

40

35

45

TØ sè tÝn hiÖu trªn nhiÔu [dB]

TØ sè tÝn hiÖu trªn nhiÔu [dB]

PSK  Ho

PSK  Ho
Rb  10Gb / s

NF=5dB

  0.95
G  14dB
30

NF=7dB
25

NF=9dB


25

G=20dB

20

G=25dB

15
10
100

G=30dB
150

200

250

300

Cù ly truyÒn dÉn trong p.¸n LA [km]

Hình 7. Quan hệ giữa eSNR theo d
trong p.án LA với các hệ số G khác nhau


Để minh hoạ điều này bài báo đã khảo sát sự thay đổi đặc tuyến eSNR theo khoảng
cách tương ứng với các giá trị khác nhau của NF như trên đồ thị hình 6. Việc khảo sát ảnh

nhiễu quang ASE ở đầu ra EDFA càng bị
giảm trên đường truyền, trong khi đó công
suất quang truyền từ máy phát đến máy thu
vẫn không đổi, nghĩa là eSNR tăng.

50

TØ sè tÝn hiÖu trªn nhiÔu [dB]

45

d1=0.1d
d1=0.2d

PSK  Ho
Rb  10Gb / s

40

  0.95
G  20dB

35
30

+ Trên đồ thị, các đường cong ứng với
d 1  0.5d gần trùng nhau khi d>150km.
Bài báo cũng đã tiến hành tính toán mô
phỏng với các giá trị khác của G từ (15-30)
dB thì cũng nhận được kết quả tương tự.

số tín hiệu trên nhiễu gần như tốt nhất khi
khoảng cách truyền dẫn d >150 km.
Việc chọn cụ thể vị trí đặt EDFA trong
khoảng này chỉ còn phụ thuộc vào địa hình
thực tế lắp đặt và thuận tiện cho việc vận
hành, bảo trì, bảo dưỡng về sau.


5. Kết luận
Trên cơ sở phân tích và tính toán mô phỏng, bài báo đã xác định được các phương án
truyền dẫn tối ưu nhằm nâng cao chất lượng hệ thống trong các trường hợp cụ thể tương ứng
với yếu tố ban đầu và điều kiện đặt ra như tốc độ bit, cự ly truyền dẫn, công suất tối đa đưa
vào sợi quang để tránh hiệu ứng phi tuyến trong sợi, hệ số khuếch đại và đặc tính nhiễu của
bộ khuếch đại EDFA... Bài toán có thể được ứng dụng hiệu quả trong công tác thiết kế lắp đặt
và vận hành mạng nhằm nâng cao chất lượng tín hiệu truyền dẫn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]

Nguyễn Văn Tuấn, "Máy thu khuếch đại quang Coherence: Giải pháp tối ưu tỉ số tín
hiệu trên nhiễu điện tại tốc độ 10Gbít/s trong hệ thống thông tin quang", Tạp chí Khoa
học và Công nghệ, số 30+31/2001, trang 26-32 (Tạp chí các trường Đại học: Hà Nội,
Đà Nẵng, Thủ Đức, TPHCM, Bưu chính Viễn thông).

[2]

Nguyễn Văn Tuấn “Nâng cao tỉ số tín hiệu trên nhiễu điện (eSNR) ở tốc độ cao bằng
giải pháp sử dụng máy thu OLCR trong hệ thống thông tin sợi quang”, Tạp chí Khoa
học và Công nghệ các trường đại học Kỹ thuật (Hà Nội, Đà Nẵng, Thủ Đức, TPHCM,
Thái Nguyên, Bưu chính Viễn thông) số 46+47 năm 2004, trang 59-63.