Download miễn phí Đồ án Nghiên cứu hệ thống ghép kênh quang theo bước sóng WDM và ứng dụng MỤC LỤC
Tờ bìa Trang
Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp
Lời mở đầu i
Mục lục iii
Thuật ngữ viết tắt vii
Danh mục hình vẽ x
Danh mục bảng biểu xiii
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG
1.1. Quá trình phát tiển của hệ thống thông tin quang 1
1.2. Sơ đồ nguyên lý và các phần tử cơ bản của hệ thống thông tin quang 3
1.2.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống thông tin quang 3
1.2.2. Các phần tử cơ bản của hệ thống thông tin quang 4
1.3. Đặc điểm của hệ thống thông tin quang 6
1.3.1. Ưu điểm của hệ thống thông tin quang 6
1.3.2. Nhược điểm của hệ thống thông tin quang 7
1.4. Những tồn tại và xu hướng phát triển của hệ thống thông tin quang 8
1.4.1. Những tồn tại của hệ thống quang 8
1.4.2. Xu hướng phát triển của hệ thống quang 9
1.5. Kết luận 12
CHƯƠNG 2
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM
2.1. Nguyên lý ghép kênh quang theo bước sóng 13
2.1.1 Nguyên lý ghép kênh quang theo bước sóng 13
2.1.2 Các phương pháp truyền dẫn sử dụng ghép kênh quang theo bước sóng 18
2.1.2.1. Phương pháp truyền dẫn WDM song hướng 18
2.1.2.2. Phương pháp truyền dẫn WDM đơn hướng 19
2.2. Các công nghệ và thành phần thiết bị WDM 20
2.2.1. Công nghệ WDM vi quang 21
2.2.1.1. Phần tử lọc quang cho thiết bị WDM 21
2.2.1.2. Phần tử quang phân tán góc của thiết bị WDM 24
2.2.2. Công nghệ WDM ghép sợi 25
2.3. Các thiết bị sử dụng trong hệ thống WDM 27
2.3.1. Thiết bị xen rẽ quang OADM 27
2.3.1.1. Cấu trúc song song 28
2.3.1.2. Cấu trúc nối tiếp 30
2.3.1.3. Cấu trúc OADM cấu hình lại 33
2.3.2. Bộ ghép tín hiệu 34
2.3.2.1. Nguyên lý hoạt động 35
2.3.2.2. Ứng dụng 36
2.3.3. Bộ định tuyến bước sóng 36
2.3.4. Thiết bị đấu nối chéo quang OXC 37
2.3.4.1. Chức năng của bộ đấu nối chéo OXC 37
2.3.4.2. Cấu trúc của bộ đấu nối chéo OXC 38
2.3.4.3. Phân loại bộ đấu nối chéo OXC 39
2.3.5. Bộ biến đổi bước sóng 40
2.3.5.1 Chế tạo bằng phương pháp quang điện 41
2.3.5.2 Chế tạo bằng phương pháp cửa quang 42
2.3.5.3 Chế tạo bằng phương pháp giao thoa 43
2.3.5.4 Chế tạo bằng phương pháp trộn bốn bước sóng 44
2.3.6. Bộ khuếch đại quang 45
2.3.7. Bộ lọc 47
2.3.7.1. Bộ lọc chọn bước sóng 48
2.3.7.2. Bộ lọc điều chỉnh được 48
2.4. Các vấn đề kỹ thuật cần quan tâm trong hệ thống WDM 51
2.4.1. Số kênh sử dụng và khoảng cách ghép giữa các kênh 51
2.4.2. Việc ổn định bước sóng và độ rộng phổ của kémồn phát 54
2.4.3. Nhiễu xuyên kênh 55
2.4.4. Suy hao 56
2.4.5. Tán sắc 56
2.4.6. Ảnh hưởng của hiệu ứng phi tuyến 57
2.5. Ưu, nhược điểm của hệ thống WDM 58
2.6. Kết luận 60
CHƯƠNG 3
BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC CÁC ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG
3.1. Việc khắc phục ảnh hưởng của tán sắc sợi quang đối với truyền dẫn 61
3.1.1. Kỹ thuật bù tán sắc bằng điều chế tự dịch pha SPhần mềm 62
3.1.2. Kỹ thuật bù tán sắc thụ động PDC 64
3.1.3. Kỹ thuật bù tán sắc bằng dịch tần trước PCH 65
3.1.4. Phương pháp bù tán sắc bằng truyền dẫn hỗ trợ tán sắc DST 67
3.1.5. Phương pháp bù tán sắc bằng sợi tán sắc cao DCF 68
3.1.6. Phương pháp bù tán sắc bằng bộ lọc cân bằng quang 70
3.1.6.1. Giao thoa kế Fabry-Perot 72
3.1.6.2. Giao thoa kế Mach-Zehnder 73
3.2. Việc khắc phục ảnh hưởng của hiệu ứng phi tuyến đến truyền dẫn 74
3.2.1. Các hiệu ứng phi tuyến trong hệ thống WDM 75
3.2.1.1. Hiệu ứng tự điều chế pha SPhần mềm 77
3.2.1.2. Hiệu ứng điều chế chéo pha XPhần mềm 79
3.2.1.3. Hiệu ứng trộn bốn bước sóng FWM 80
3.2.1.4. Hiệu ứng tán xạ Raman kích thích SRS 83
3.2.1.5. Hiệu ứng tán xạ Brillionin kích thích SBS 85
3.2.2. Giải pháp khắc phục hiệu ứng phi tuyến của sợi quang 87
3.3. Kết luận 87
CHƯƠNG 4
ỨNG DỤNG CỦA WDM
4.1. Tổng quan 89
4.2. Hệ thống điểm-điểm dung lượng lớn 89
4.3. Mạng phân bố và quảng bá 93
4.4. Mạng WDM đa truy nhập 97
4.4.1. Mạng WDM đa truy nhập đơn chặng 98
4.4.2. Mạng WDM đa truy nhập đa chặng 101
4.5. Kết luận 103
Kết luận và hướng phát triển của đồ án 104
Lời Thank 105
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 106
Nhận xét của giáo viên đọc duyệt 106
Tài liệu tham khảo 107
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG
Hệ thống thông tin là hệ thống được sử dụng để truyền thông tin từ nơi này đến nơi khác cách nhau hàng trăm met hay hàng ngàn km. Thông tin được truyền là sóng điện từ có tần số khác nhau từ vài Mhz đến hàng trăm Thz. Hệ thống thông tin quang truyền tin bằng sóng ánh sáng tần số cao trong cửa sổ truyền sóng của hệ thống quang. Các hệ thống quang đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong các nước trên thế giới và có khả năng hiện đại hoá mạng lưới viễn thông trên toàn thế giới. Chương này trình bày khái quát về quá trình phát triển của hệ thống thông tin quang, sơ đồ nguyên lý, đặc điểm, những vấn đề còn tồn tại và xu thế phát triển của hệ thống quang hiện nay và cuối cùng là kết luận chương.
1.1. Quá trình phát triển của hệ thống thông tin quang
Lịch sử thông tin đã trải qua nhiều hệ thống thông tin khác nhau với các tên gọi theo môi trường truyền dẫn hay tính chất dịch vụ của hệ thống như là hệ thống cáp đồng trục, hệ thống vi ba, hệ thống thông tin vệ tinh và hệ thống thông tin quang (hay nói cách khác là có các hệ thống hữu tuyến và hệ thống vô tuyến). Các hệ thống sau được phát triển dựa trên các hệ thống trước đó, nhưng được cải tiến và hoàn thiện hơn, chúng có cự ly xa hơn, tốc độ cao hơn, độ linh hoạt và chất lượng hệ thống cũng được cải thiện nhằm thoả mãn nhu cầu của con người. Các hệ thống cáp đồng trục, hệ thống vi ba, hệ thống thông tin vệ tinh có những ưu, nhược điểm riêng. Hệ thống thông tin quang là hệ thống thông tin sử dụng tín hiệu ánh sáng và sợi quang để truyền tin đi xa. Các sóng ánh sáng được sử dụng để truyền tin chủ yếu trong các cửa sổ truyền sóng của thông tin quang là 0,8÷0,9 µm, 1÷1,3 µm và 1,5÷1,7 µm. Quá trình phát triển của hệ thống thông tin quang được khái quát như sau:
Từ xưa, con người đã biết dùng ánh sáng để báo hiệu cho nhau biết như dùng lửa, ngọn hải đăng nhưng khi đó chưa có khái niệm về hệ thống thông tin quang. Đầu những năm 70 thì ra đời máy điện báo quang. Thiết bị này sử dụng khí quyển như một môi trường truyền dẫn, nên chịu ảnh hưởng của các điều kiện về thời tiết. Để khắc phục hạn chế này thì Marconi đã sáng chế ra máy điện báo vô tuyến có khả năng thực hiện trao đổi thông tin giữa người gửi và người nhận ở cách xa nhau. Sau đó, A. G.Bell đã phát minh ra Photophone, ông đã truyền tiếng nói trên một chùm ánh sáng và có thể truyền tín hiệu tiếng nói trên 213m. Đến đầu những năm 80 thì các hệ thống thông tin đường trục 45 và 90 Mbit/s sử dụng sợi quang được lắp đặt, cuối những năm 80 thì ra đời hệ thống 1,2÷2,4 Gbit/s và chuẩn SONET. Hiện nay, sợi quang có suy hao α ≤ 0,2 dB/km ở bước sóng 1550nm, và có những loại sợi đặc biệt có suy hao rất thấp.
Các hệ thống quang được ứng dụng rộng rãi trên khắp thế giới với năm thế hệ:
Thế hệ 1 hoạt động ở bước sóng 800nm có tốc độ truyền dẫn là 45/95 Mb/s (ở Mỹ), 34/140 Mb/s (ở Châu Âu), 32/100Mb/s (ở Nhật) với khoảng lặp là 10km.
Thế hệ 2 làm việc ở bước sóng 1300nm có tốc độ 400÷600 Mb/s và có thể đạt tới 4Gb/s với khoảng lặp là 40km.
Thế hệ 3 sử dụng Laser bán dẫn hoạt động ở bước sóng 1550nm với suy hao trên sợi quang cỡ 0,2 dB/km nhưng có hệ số tán sắc cao tầm 16÷18 ps/nm.km có thể đạt đến 10Gb/s ở khoảng lặp từ 60÷70 km.
Thế hệ thứ 4 sử dụng khuếch đại quang EDFA và ghép kênh quang theo bước sóng WDM để tăng khoảng lặp và dung lượng truyền dẫn, có tốc độ 5Gb/s ở khoảng cách 14300km và đến năm 2000 đã có thể đạt được 100Gb/s xuyên qua Đại Tây Dương (hệ thống TPC 6).
Thế hệ 5 nhằm giải quyết tán sắc của sợi quang và sử dụng công nghệ khuếch đại quang nên có thể đạt 1,2 Tb/s hay 70Gb/s ở cự ly 9400km (truyền dẫn siliton).
Quá trình phát triển của các hệ thống thông tin quang qua năm thế hệ có thể được minh hoạ như trong Hình 1.1.
7TeY7kInF6qJCPL
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
