Download miễn phí Hệ thống thông tin quang Solition
LỜI MỞ ĐẦU ---------o0o----------



Trong những năm gần đây, công nghệ truyền thông quang đã có những bước tiến vững chắc, được minh họa bởi nhu cầu ngày càng tăng của các dịch vụ. Các nhà nghiên cứu thiết kế hệ thống quang và mạng nhận thấy bản thân chúng là nhu cầu trường tồn để làm tăng thêm dung lượng và truyền thông đường dài. Tất nhiên có một sự cạnh tranh mạnh mẽ giữa hệ thống tuyến tính và phi tuyến. Lớp các hệ thống truyền dẫn tuyến tính NRZ-IM/DD kết hợp với công nghệ WDM bao trùm trên một diện rộng các ứng dụng, bao gồm các khoảng cách truyền dẫn lên đến 10000km, và các tốc độ lên đến 100Gb/s. Những hệ thống này hiện tại hoạt động phổ biến, nhưng nói chung bị hạn chế đến tốc độ 2,5-5 Gb/s mỗi kênh trong các truyền dẫn đường dài. Một số lượng lớn các sóng mang quang sau đó có thể được yêu cầu để tạo ra tốc độ 100Gb/s. Mặt khác các hệ thống phi tuyến RZ, tức là các hệ thống soliton được khuyếch đại đã đạt đến độ chín có thể xem xét, chính vì thế là một sự lựa chọn đúng đắn đối với truyền thông dung lượng cao. Trong truyền thông đường dài mỗi kênh hệ thống RZ phi tuyến có thể hỗ trợ các tốc độ lên đến 10Gb/s.
Mặc dù đang có mặt các công nghệ hoàn hảo các hệ thống soliton được khuyếch đại vẫn chưa được triển khai phổ biến. Lý do chính là trong đó các soliton chịu ảnh hưởng Gordon-Haus khắt khe, kết quả từ sự trộn lẫn tín hiệu và nhiễu sự phát xạ tự phát tự phát tạo ra bởi các bộ khuyếch đại EDFA được sử dụng để bù suy hao sợi quang. Sự trộn lẫn tín hiệu và nhiễu tạo ra một sự jitter trên các độ rộng xung, chính vì thế hạn chế dung lượng các soliton được khuyếch đại.

Việc nghiên cứu hệ thống truyền thông quang được đề ra trên nhiều khía cạnh. Trong phần trình bày của chuyên đề chúng em tập trung vào các vấn đề cơ bản nhất của hệ thống soliton, yếu tố jitter ảnh hưởng đến hệ thống soliton đơn kênh và đa kênh.
Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng chắc chắn trong phạm vi chuyên đề này chưa thể hoàn chỉnh các vấn đề nêu ra. Chúng Em rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, các bạn sinh viên và các bạn đọc quan tâm đến vấn đề này.


MỤC LỤC----------o0o----------

LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VÊ SOLITON 2
1.1 Khái niệm về soliton. 2
1.2 Soliton sợi 2
1.3 Phương trình Schorodinger phi tuyến. 3
1.4 Phân loại Soliton. 5
1.4.1 Soliton cơ bản và soliton bậc cao. 5
1.4.2 Tiến trình soliton. 8
1.4.3 Soliton tối (Dark soliton) 9
CHƯƠNG II: HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SOLITON 12
2.1 Hệ thống truyền dẫn soliton. 12
2.1.1 Mô hình hệ thống chung. 12
2.1.2 Truyền thông tin với các soliton. 13
2.1.3 Tương tác soliton. 14
2.1.4 Sự lệch tần (frequency chirp) 16
2.1.5 Máy phát soliton. 17
2.1.6 Ảnh hưởng của suy hao sợi 20
2.1.7 Khuyếch đại soliton. 21
2.2 Các soliton được quản lý tán sắc. 23
2.2.1 Các sợi giảm tán sắc. 23
2.2.2 Tiến trình thực nghiệm 24
CHƯƠNG III: HỆ THỐNG WDM SOLITON 26
3.1 Các xung đột xuyên kênh. 26
3.2 Jitter trong hệ thống WDM Soliton. 28
3.2.1 Khái niệm jitter timing. 28
3.2.2 Jitter timing trong soliton ghép kênh theo bước sóng. 29
3.2.3 Jitter timing trong các hệ thống soliton đa kênh. 32
3.2.4 Jitter timing trong các hệ thống được quản lý tán sắc. 36
3.3 Các kết luận. 45
KẾT LUẬN CHUNG 46
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT. 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO 48
MỤC LỤC 49

http://s1.luanvan.co/qYjQuXJz1boKCeiU9qAb3in9SJBEGxos/swf/2013/06/25/he_thong_thong_tin_quang_solition.ahHKMyvlmq.swf luanvanco /luan-van/de-tai-ung-dung-tren-liketly-30954/
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

i ảnh hưởng do suy hao sợi gây ra, các soliton cần được khuyếch đại định kỳ để khôi phục độ rộng xung ban đầu, công suất đỉnh và năng lượng của chúng.
2.1.7 Khuyếch đại soliton
Như đã nói ở trên để chống lại ảnh hưởng của suy hao sợi, các soliton được khuyếch đại định kỳ để bù chính xác suy hao sợi, làm cho xung được duy trì hình dạng khi lan truyền trong sợi. Sơ đồ đơn giản nhất cho khuyếch đại giống như trong hệ thống truyền thông không soliton (hình 3.6a). Một bộ khuyếch đại quang được đặt định kỳ dọc theo liên kết sợi và hệ số khuyếch đại của nó được chỉnh sao cho bù chính xác suy hao sợi giữa hai bộ khuyếch đại. Một tham số thiết kế quan trọng là khoảng cách LA giữa các bộ khuyếch đại, khoảng cách này thường được tính toán để đạt giá trị lớn nhất có thể, giúp giảm thiểu chi phí thiết bị. Trong hệ thống quang thông thường, LA thường bằng 80-100km. Nhưng với hệ thống truyền thông quang soliton, khoảng cách này bị giới hạn ở khoảng cách nhỏ hơn nhiều. Đó là vì các bộ khuyếch đại quang chỉ giúp tăng thế năng lượng soliton đến mức đầu vào mà không khôi phục dần soliton cơ bản. Các soliton đã được khuyếch đại sẽ sửa dần độ rộng của nó một cách động trong đoạn sợi sau mỗi bộ khuyếch đại. Tuy nhiên, nó cũng làm mất một phần năng lượng dưới dạng sóng tán sắc trong suốt quá trình sửa pha. Phần tán sắc đó có thể được tích lũy đến một mức đáng kể qua một số giai đoạn khuyếch đại và điều này cần được tránh. Một cách để giảm phần tán sắc đó là giảm khoảng cách bộ khuyếch đại LA sao cho các soliton không bị đảo lộn nhiều qua khoảng cách đó. Sự mô phỏng bằng số cho thấy rằng đây là trường hợp khi LA là một phần nhỏ của chiều dài tán sắc (LA<<LD). Chiều dài tán sắc LD phụ thuộc cả vào độ rộng xung T0 và tham số tán sắc vận tốc nhóm , và có thể thay đổi từ 10-1000km. Bình thường LD< 50km với hệ thống 10Gb/s vận hành ở bước sóng 1,55m sử dụng sợi chuẩn. Việc sử dụng các bộ khuyếch đại tập trung yêu cầu LA<10km - một giá trị nhỏ hơn giá trị mong đợi trong thực tế khi thiết kế. Tuy nhiên, LD cũng có thể vượt quá 200km khi ở bước sóng hoạt động. Khoảng cách bộ khuyếch đại từ 30-50km là có thể đạt được
Một giải pháp khác là sử dụng kỹ thuật khuyếch đại phân tán mà các soliton được khuyếch đại dọc theo tuyến sợi để truyền dẫn dữ liệu. Tán xạ Raman kích thích được sử dụng cho mục đích này từ những năm 1985. Sự khuyếch đại phân tán cũng có thể đạt được bằng cách kích tạp sợi truyền dẫn ánh sáng với phần tử hiếm erbium. Hình (2.6b) biễu diễn sơ đồ khuyếch đại phân tán mà các laser bơm tiêm ánh sáng CW trong cả hai hướng sử dụng các coupler sợi. Bước sóng bơm được lựa chọn sao cho nó cung cấp hệ số khuyếch đại ở bước sóng tín hiệu. Vì hệ số khuyếch đại được phân tán qua toàn bộ chiều dài sợi, các soliton có thể được khuyếch đại đoạn nhiệt trong một cách như vậy mà N được duy trì gần với giá trị đầu vào N=1 dù có suy hao sợi. Thạt vậy, nếu hệ số khuyếch đại được cân bằng chính xác với suy hao sợi ở mỗi điểm trong sợi, N vẫn là 1 và soliton vẫn duy trì chính nó qua một khoảng cách tùy ý. Tuy nhiên, điều này không được thõa mãn trong thực tế vì công suất bơm không ổn định dọc theo sợi. Khoảng cách trạm bơm LA phụ thuộc vào suy hao sợi ở bước sóng bơm và năng lượng soliton có thể lệch một chút từ giá trị đầu vào của nó. Thường LA= 40-50km nếu sự lệch lớn nhất của năng lượng soliton có thể chịu được là 20%. Ở đây LA có thể vượt LD nhiều lần, trái với trường hợp khuyếch đại tập trung LA<<LD.
 Rx
Rx
Tx
Tx
Amplifiers
Pumping
Couplers
(a)
(b)
Hình 2.6. Sơ đồ khuyếch đại tập trung (a) và khuyếch đại phân tán
(b) để bù suy hao sợi trong hệ thống truyền dẫn soliton
Các thí nghiệm trước đây về khuyếch đại soliton tập trung vào sơ đồ khuyếch đại Raman. Một thí nghiệm năm 1985 đã chứng minh suy hao sợi qua khoảng cách 10km có thể được bù bởi hệ số khuyếch đại Raman trong khi duy trì độ rộng soliton. Hai laser giả màu trung tâm được sử dụng trong thí nghiệm này. Một laser tạo xung 10ps ở bước sóng 1,56. Khi vắng mặt khuyếch đại Raman, soliton bị mở rộng khoảng 50% vì suy hao (T1/T0==1,51 với z=10km, ). Khi công suất bơm khoảng 125mW, hệ số khuyếch đại Raman là 1,8dB được bù cho suy hao sợi và xung đầu ra được nhận dạng gần đúng với xung đầu vào.
Một thí nghiệm sau đó được chứng minh sự truyền dẫn soliton qua 4000km sử dụng sơ đồ khuyếch đại Raman. Thí nghiệm này sử dụng vòng lặp sợi 42km mà suy hao của nó đã được bù chính xác bằng việc tiêm vào ánh sáng bơm CW từ laser dải màu trung tâm . Các soliton được cho lưu thông nhiều lần dọc theo vòng lặp sợi đến 96 lần mà không tăng độ rộng xung là mấy, cho thấy sự khôi phục xung qua khoảng cách 4000km. Khoảng cách này có thể tới 6000km. Thí nghiệm này được chứng minh năm 1988 mở ra các khả năng truyền các soliton qua đại dương. Trở ngại chính ở đây là sự khuyếch đại Raman yêu cầu các laser bơm phát công suất CW>500mW ở bước sóng 1,46. Sẽ là khó khăn để có thể đạt được một công suất cao như vậy từ các laser bán dẫn và laser dải màu trung tâm. Cho đến năm 1989, với sự ra đời của các bộ lọc khuyếch đại quang sợi EDFA, khó khăn này đã được giải quyết. EDFA có thể thay thế các bộ khuyếch đại thông thường với nhiều ưu điểm:
- Mạch đơn giản, linh hoạt (không có mạch tái tạo thời gian, mạch phục
hồi).
- Có cấu trúc nhỏ, dễ lắp đặt và có thể lắp nhiều EDFA trong cùng một
trạm làm cho hệ thống linh hoạt hơn.
- Công suất nguồn nuôi nhỏ nên khi áp dụng cho các tuyến thông tin
quang vượt biển, cáp có cấu trúc nhỏ nhẹ hơn.
- Giá thành rẻ, trọng lượng nhỏ, nâng cao khoảng cách lặp và dung lượng
truyền dẫn.
Các thí nghiệm sau này đều sử dụng EDFA để khuyếch đại soliton và các soliton có thể duy trì hình dạng qua khoảng cách dài bất kể bản chất bơm của tiến trình khuyếch đại.
2.2 Các soliton được quản lý tán sắc
2.2.1 Các sợi giảm tán sắc
Một kỹ thuật hấp dẫn được đề ra năm 1987 đáp ứng hoàn toàn điều kiện khắt khe LA<<LD được áp đặt đối với sợi quản lý suy hao bằng cách giảm GVD dọc theo tuyến sợi. Các sợi đó được gọi là sợi giảm tán sắc (DDF) và được thiết kế sao cho giảm GVD làm dung hòa SPhần mềm bị giảm trải qua bởi các soliton bị làm yếu bởi các sợi suy hao.
Vì quản lý tán sắc được sử dụng kết hợp với quản lý suy hao, tiến trình soliton trong một DDF được mô tả bởi phương trình (9.3.6) với hệ số đạo hàm bậc hai có một tham số mới d là hàm của do các biến đổi của GVD dọc theo chiều dài sợi. Phương trình NLS có dạng như sau:
(9.4.1)
với , và lý giải các sự biến đổi công suất đỉnh được giới thiệu bởi quản lý suy hao. Khoảng cách được chuẩn hóa đối với chiều dài tán sắc, , được xác định nhờ sử dụng GVD tại đầu vào sợi quang.
Vì phụ thuộc vào các hệ số thứ hai và ba, phương trình (9.4.1) không phải là một phương trình NLS chuẩn. Tuy nhiê...

---