Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
PHẠM HỮU DUY LAM
NGHIÊN CỨU MỘT SỐ KỸ THUẬT
ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU TỐC ĐỘ CAO TRONG
HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
Mã số: 60.52.70
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Đà Nẵng, Năm 2013
Công trình được hoàn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN VĂN TUẤN
Phản biện 1: PGS.TS. TĂNG TẤN CHIẾN
Phản biện 2: PGS.TS. NGUYỄN HỮU THANH
Luận văn được bảo vệ tại Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp Thạc sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 02
tháng 6 năm 2013
* Có thể tìm hiểu luận văn tại :
- Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng
1
MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Trong khoảng thời gian năm năm gần đây mạng viễn
thông Việt nam đã có những bước phát triển vượt bậc đáp ứng nhu
cầu ngày càng tăng của các dịch vụ viễn thông. Tuy nhiên sự tăng
trưởng đột biến trong nhu cầu về dịch vụ viễn thông nói riêng và
dịch vụ mạng đường trục nói chung cũng đang đặt ra những thách
thức to lớn đối với hạ tầng mạng truyền dẫn quang.
Sau sự ra đời của sợi uang đ n m và các công nghệ
uang i n uan và đầu những năm 1 0, các mạng truyền ẫn
uang đã có những bước phát triển vượt bậc ự phát triển của các
hệ thống truyền ẫn uang à nhằm đáp ứng ch sự tăng trưởng đột
biến của ưu ượng viễn thông t àn cầu tr ng những năm ua
Năng ực truyền ẫn của một hệ thống tr n một sợi uang, tức à
t ng ung ượng mà nó có thể đạt được tr n một sợi uang phụ
thuộc và các yếu tố ung ượng hay tốc độ của nh uang đ
bằng bit s , và h ảng cách truyền của hệ thống Hay năng ực của
hệ thống chính à tích BL, tr ng đó B à ung ượng và L là khoảng
cách).
Trong tất cả các phần tử cấu thành hệ thống truyền dẫn quang,
công nghệ hay kỹ thuật điều chế tín hiệu đóng vai trò uan trọng
trong việc đáp ứng các yêu cầu của hệ thống. Vì vậy việc nghiên
cứu về công nghệ điều chế tín hiệu quang nhằm mục đích đón đầu
công nghệ để vừa có thể nâng ca năng ực của mạng ưới truyền
dẫn vừa có thể sử dụng hiệu quả hạ tầng quang sẵn có đồng thời có
thể đưa ra đề xuất ứng dụng công nghệ mới thích hợp, hiệu quả
đảm bảo chu kỳ sống công nghệ cho các thiết bị truyền dẫn quang.
2
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Đề tài này nghi n cứu một số ỹ thuật điều chế tín hiệu uang
và một số ỹ thuật truyền ẫn ti n tiến ứng dụng trong các hệ
thống thông tin sợi uang đường dài thế hệ mới
- Hệ thống hóa những vấn đề ý thuyết c bản về điều chế và
giải điều chế tín hiệu uang
- Phân tích các đặc trưng ỹ thuật của các ại điều chế tín hiệu
- Ứng ụng các ỹ thuật điều chế và giải điều chế tr ng hệ thống
thông tin quang.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
a. Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu các kỹ thuật điều chế trong hệ thống truyền dẫn sợi
quang.
b. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu các hệ thống thông tin sợi quang tốc độ cao.
Đề tài tập trung nghiên cứu về các kỹ thuật điều chế và giải điều
chế tín hiệu quang trong hệ thống thông tin sợi quang tốc độ cao.
Nghiên cứu các kỹ thuật điều chế tốc độ cao trong hệ thống thông
tin thực tiễn.
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Phư ng pháp uận xuyên suốt của luận văn à ết hợp nghiên
cứu lý thuyết và mô phỏng để làm rõ nội ung đề tài. Cụ thể như
sau:
- Tìm hiểu phân tích các ỹ thuật của việc điều chế và giải điều
chế tín hiệu uang tốc độ ca
- Thu thập tài iệu về các ỹ thuật điều chế uang sử ụng tr ng
thực tiễn của các nhà cung cấp thiết bị hàng đầu thế giới
- ử ụng phần mềm chuy n ụng Mat ab,… để mô phỏng
một số phư ng pháp điều chế tốc độ ca
3
- sánh đánh giá ết uả thực hiện
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VỀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Với hướng nghiên cứu kỹ thuật điều chế và giải điều chế mới
các tín hiệu quang giúp nâng cao tốc độ bít, ung ượng nhằm tăng
hiệu quả ứng dụng trong các mạng truyền dẫn quang thế hệ mới.
Từ đó, việc áp dụng các kỹ thuật này vào hệ thống truyền dẫn cáp
quang thực tế khai thác sẽ tận dụng được nhiều ưu điểm và đạt
được hiệu quả ca h n
6. DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
Kết quả dự kiến đạt được như sau
- Mô hình kỹ thuật điều chế tín hiệu quang tốc độ cao.
- Các kết quả mô phỏng, đánh giá chất ượng của các kỹ thuật
này.
- Các công bố kết quả ứng dụng i n ua đến đề tại.
7. KẾT CẤU LUẬN VĂN
Luận văn được chia àm 5 chư ng như sau
- Chư ng 1 – T ng uan về hệ thống thông tin sợi uang tốc độ
cao
Giới thiệu t ng quan về hiện tượng tán sắc trong hệ thống thông tin
sợi uang DWDM Chư ng này ch ta một cái nhìn t ng quát về
tán sắc bao gồm định nghĩa, phân ại và những ảnh hưởng của
hiện tượng tán sắc.
- Chư ng 2–Kỹ thuật điều chế và giải điều chế uang
Giới thiệu những ỹ thuật điều chế tín hiệu uang, bắt đầu từ
những kỹ thuật đ n giản nhất trong những hệ thống truyền dẫn
uang đầu tiên trên thế giới ch đến những kỹ thuật hiện đại và
phức tạp nhất, tr ng đó chú trọng vào các kỹ thuật tiên tiến được
ứng dụng cho các mạng truyền dẫn quang thế hệ mới có dung
ượng lớn, khoảng cách truyền dài và cực dài.
4
- Chư ng 3 – Kỹ thuật điều chế quang trong tầm nhìn của nhà
cung cấp thiết bị
Giới thiệu những kỹ thuật điều chế quang trong tầm nhìn và lộ
trình của các nhà cung cấp thiết bị n i tiếng trên thế giới, với trọng
tâm hướng vào những kỹ thuật tiên tiến đảm bảo tốc độ truyền dẫn
lớn cho từng kênh, t ng ung ượng lớn cho toàn hệ thống, và
khoảng cách truyền dẫn lớn Chư ng này cũng phân tích những
đặc điểm của kỹ thuật của các hệ thống truyền dẫn quang phía Bắc,
trục Bắc-Nam, và phía Nam ưới góc độ kỹ thuật điều chế tín hiệu
quang.
- Chư ng 4 – Mô phỏng một số kỹ thuật điều chế tín hiệu quang
- Chư ng 5 – sánh đánh giá các ỹ thuật điều chế
Đề uất các huyến nghị cho việc ựa chọn các ỹ thuật điều
chế thích hợp với mạng truyền ẫn uang thế hệ mới của VTN
nhằm đảm bảo hiệu quả cao nhất cho các nhu cầu truyền tải đường
trục.
5
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
THÔNG TIN QUANG TỐC ĐỘ CAO
1.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG
Chư ng này uận văn sẽ tìm hiểu cấu trúc c bản của một hệ thống
truyền ẫn uang điển hình nhất, đồng thời phân tích các yếu tố
ảnh hưởng đến chất ượng thông tin uang Và tr n c sở đó, một
số giải pháp hắc phục được đưa ra để chống ại những ảnh hưởng
bất ợi đó
1.2 HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỐC ĐỘ CAO
DWDM
1.2.1 Cấu trúc truyền dẫn cơ bản của mạng DWDM
Hình 1.1- đồ t ng thể hệ thống DWDM
1.2.2 Các thành phần chính của hệ thống DWDM
Cấu trúc của một mạng uang sử ụng công nghệ DWDM gồm các
thành phần chính sau thiết bị đầu cuối uang OLT, các bộ ghép
nh n rẽ uang OADM, các bộ huếch đại ặp tr n đường
truyền
a. Thiết bị đầu cuối quang OLT
b. Bộ chuyển đổi bước sóng
c. Bộ tách ghép các bước sóng quang
d. Bộ khuếch đại đường truyền
e. Bộ ghép kênh xen rẽ quang OADM
1.3 MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HỆ THỐNG
DWDM
6
1.3.1 Số kênh sử dụng và khoảng cách giữa các kênh
a. Khả năng công nghệ hiện có đối với các thành phần
quang của hệ thống
b. Các yếu tố ảnh hưởng đến khoảng cách giữa các kênh
1.3.2 Vấn đề ổn định bước sóng của nguồn quang và yêu
cầu độ rộng của nguồn phát
a. Ổn định bước sóng của nguồn quang
b. Yêu cầu độ rộng của nguồn phát
1.3.3 Xuyên nhiễu giữa các kênh tín hiệu quang
1.3.4 Suy hao – Quỹ công suất của hệ thống WDM
1.3.5 Tán sắc – bù tán sắc
1.3.6 Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến
a. Hiệu ứng SRS
b. Hiệu ứng SBS
c. Hiệu ứng SPM
d. Hiệu ứng XPM
e. Hiệu ứng FWM
f. Phương hướng giải quyết ảnh hưởng của các hiệu ứng
phi tuyến
1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG
Qua chư ng này, ta đã thấy được khả năng mở rộng ung ượng
truyền dẫn của công nghệ DWDM, cũng như cách thức định tuyến
và phư ng pháp nâng ca chất ượng luồng tín hiệu thông qua các
phần tử của mạng.
Bên cạnh đó, việc giới thiệu các nhân tố suy hao, méo phi tuyến
ảnh hưởng đến chất ượng kênh truyền đã đặt tiền đề cần phải khắc
phục bằng các kỹ thuật điều chế được phân tích tr ng chư ng sau
7
CHƯƠNG 2
KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ QUANG
2.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG
Trong hệ thống truyền dẫn cáp quang, các yếu tố về suy hao và phi
tuyến ảnh hướng rất lớn đến chất ượng tín hiệu cung cấp tại đầu
cuối ch hách hàng, đặc biệt là các tuyến trải dài và ít các trạm
lặp cũng như các bộ tái tạo tín hiệu. Chính vì lẻ đó, việc sử dụng
các kỹ thuật điều chế thích hợp để tín hiệu tại n i thu được khôi
phục hạn chế ít lỗi nhất, đạt độ tin cậy cao nhất là một vấn đề rất
được ưu tâm
2.2 ĐIỀU CHẾ CÔNG SUẤT
Từ những ngày đầu của truyền dẫn uang, điều chế công suất
ở dạng OOK đã được dùng trong hầu hết các hệ thống do những
lợi thế chính như đ n giản trong việc tạo, phát và thu tín hiệu, tính
chống nhiễm cao của tín hiệu đối với tạp pha quang (optical phase
noise). OOK sử dụng hai dạng xung: không-trở về-không (NRZ)
với công suất tín hiệu uang hông đ i trong toàn bộ chu kỳ Ts của
ký tự, và trở về-không (RZ) với công suất quang chỉ chiếm một
phần của Ts.
2.2.1 Điều chế NRZ-OOK
2.2.2 Điều chế RZ-OOK
2.3 ĐIỀU CHẾ PHA VI SAI
Tr ng điều chế pha, pha của sóng mang thay đ i theo số liệu nhị
phân và đó cho phép sử dụng các tín hiệu ưỡng cực, điều
không thể thực hiện được tr ng điều chế công suất và giải điều chế
trực tiếp IM DD Tính năng này có nghĩa à điều chế/giải điều chế
pha có khả năng cải thiện độ nhạy máy thu so với IM/DD. Ví dụ,
khi so sánh hệ thống sử dụng điều chế/giải điều chế pha vi sai hai
mức DBPSK và hệ thống sử dụng OOK, sự cải thiện này là vào
khoảng 3 dB [8, 9].
8
Phần sau đây sẽ xem xét một số kỹ thuật điều chế/giải điều chế pha
vi sai được sử dụng rộng rãi trong những năm gần đây tính đ n
giản của kỹ thuật này cùng với những tiến bộ trong công nghệ
uang, như sự xuất hiện của những laser ph hẹp [8, 9].
2.3.1 Điều chế pha vi sai hai mức NRZ-DBPSK
2.3.2 Điều chế pha vi sai hai mức RZ-DBPSK
2.3.3 Điều chế pha vi sai bốn mức DQPSK
Để tăng ung ượng truyền dẫn mà không cần đến những băng tần
lớn h n, cần phải mã hóa nhiều h n một bit vào một ký tự Điều
chế sai pha bốn mức (DQPSK, Differential quadrature phase shift
keying) là kỹ thuật điều chế pha đầu tiên thực hiện ý tưởng này.
Với kỹ thuật điều chế này
Năm 2002, Griffin và Cart r đề xuất kỹ thuật điều chế DQPSK
quang, mã hoá hai bit dữ liệu vào một trong bốn pha vi sai [0, π 2,
π, 3π 2] Với cách mã hóa này tốc độ baud của DQPSK chỉ bằng
một nữa tốc độ bit.
[0,1]2
[10]~32[1,0]: ký tự
Bit trọng số nhỏ nhấtBit trọng số lớn nhất
3/2: pha
[1,1] [0,0]0
0,0
Hình 2.13 Biểu iễn tín hiệu DQP K tr n mặt phẳng phức
Tín hiệu DQPSK có thể được tạo ra bởi các cấu trúc máy phát
khác nhau.Một trong số đó được gọi là cấu trúc s ng s ng, như
trên0a , Griffin và Cart r đề xuất [11]. Trong cấu trúc này, thiết
9
bị mã hóa (coder) mã từng nhóm hai bit [D1D0] theo luật vi sai,
rồi chuyển thành các điện áp điểu chế cho hai nhánh I và
Qcủathiết bị MZIM Độ dịch pha π /2 ra ian được đưa và một
trong hai nhánh, làm cho hai tín hiệu trực giao với nhau Dưới tác
động của hai điện áp điều chế, pha của sóng mang trong hai
đường dẫn uang thay đ i. Hai tín hiệu sau đó được cộng lại với
nhau tại đầu ra của bộ điều chế.
I
DATA CODER
Điện
Quang
0 001 1 11 x(t)
Q
MZIM
MZIM
2
Dịch pha
a)
I
DATA CODER
Điện
Quang
0 001 1 11 x(t)
Q
Tạo RZ
Tạo RZ
32
Phase shift
BPF
Tín hiệu
thu được
b) +Vbias
-Vbias
Ts
c)
+Vbias
-Vbias
Ts
I
Q
MZIM
MZIM
Hình 2.14 a ,b Hai cấu trúc máy phát DQP K và c Máy thu
DQPSK
10
Năm 2004, Ohm và Fr c mann [12] đề xuất một máy phát có cấu
trúc tư ng tự, như trên b). Trong cấu trúc này việc dùng các mạch
điện tử trong mạch tạ điện áp điều chế để tạo ra các xung RZ
(mạch impulse shaper) sẽgây hiện tượng “chirp” hông m ng
muốn cho pha của tín hiệu H n nữa, sử dụng các mạch tạo dạng
xung kiểu này phức tạp h n ùng một bộ tạo dạng xung PC nối
tiếp với bộ điều chế.
0c) mô tả một máy thu DQPSK gồm hai nhánh để phát hiện hai
thành phần của tín hiệuI và Q. Mặc dù mỗi nhánh này tư ng tự với
một máy thu NRZ-DBPSK, vẫn có một sự khác biệt:pha của sóng
mang tr ng các nhánh uang b n ưới được dịch đi +π/4 và –π/4
ra ian Điều này là cần thiết để phát hiện các tín hiệu ưỡng cực
+|i|và -|i|.
Để thấy rõ h n về tính hiệu quả khi áp dụng kỹ thuật mã hóa này,
ta sẽ đánh giá thông ua hiệu quả ph của nó
11
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
FWHM= 66%
16.67%
tTs
Popt
(a)
12
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
50%
25%
Popt
tTs
(b)
13
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
33%
33%
tTs
Popt
(c)
Hình 2.16 Ph của tín hiệu 40Gbps (a) 66% RZ-DQPSK, (b) 50%
RZ-DQPSK, (c) 33% RZ-DQPSK
2.3.4 Điều chế đa mức kết hợp công suất và pha vi sai
MADPSK
14
2.4 ĐIỀU CHẾ DỊCH PHA
2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG
Tr ng chư ng này, uận văn đã phân tích các ỹ thuật điều chế
được sử dụng trong mạng truyền dẫn quang nhằm khắc phục các
ảnh hưởng bất lợi của suy hao và phi tuyến Qua đó uận văn sẽ có
cái nhìn trực uan h n, t ng uát h n về từng loại điều chế và từ
đó đưa ra ựa chọn phù hợp với nhu cầu thực tế sử dụng. Do nhu
cầu mở rộng băng tần truyền dẫn nên các kỹ thuật điều chế pha
hoặc pha và công suất nhiều mức được ưu ti n hàng đầu.
CHƯƠNG 3
KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ QUANG
TRONG TẦM NHÌN CỦA NHÀ CUNG CẤP THIẾT BỊ
3.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG
Chư ng này cung cấp thông tin về tầm nhìn và lộ trình thư ng
mại hóa thiết bị ứng dụng các kỹ thuật điều chế tín hiệu quang tiên
tiến của một số nhà sản xuất thiết bị truyền dẫn quang. Những
thông tin này sẽ giúp VTN, VNPT chủ động định hướng đối với
việc chọn lựa các thiết bị có kỹ thuật điều chế tín hiệu tiên tiến, áp
dụng phù hợp vào mạng truyền dẫn quang của VTN và VNPT.
3.2 TÌNH HÌNH THỊ TRƯỜNG THIẾT BỊ TRUYỀN DẪN
3.3 ALCATEL – LUCENT
Alcatel-Lucent cho rằng các kỹ thuật điều chế pha sử dụng dạng
ung NRZ như NRZ-BPSK, NRZ-DBPSK, NRZ-QPSK và NRZ-
DQPSK có thể đảm bảo khả năng chống nhiễm tốt h n đối với các
ảnh hưởng phi tuyến nếu so sánh với kỹ thuật điều chế công suất
OOK truyền thống do công suất của các tín hiệu điều chế pha này
gần như hông đ i theo thời gian.
15
3.4 CIENA/NORTEL CORP
Theo nghiên cứu của Ciena/ Nortel, những thách thức lớn nhất nếu
vẫn sử dụng kỹ thuật điều chế công suất OOK truyền thống để
nâng cao tốc độ truyền dẫn từ 10 Gbit/s lên tốc độ 40 Gbit/s là ảnh
hưởng của CD, PMD và một số yếu tố hác tr n đường truyền.
Những thách thức này có thể vượt qua nếu sử dụng những kỹ thuật
PDM-DQPSK cho phép ứng dụng hiệu quả với các tốc độ 40
Gbit/s trở lên.
3.5 FUJITSU LTD
Nghiên cứu của Fujitsu cũng ch thấy kỹ thuật RZ-DQPSK có
những tính năng ưu việt về hiệu năng O NR sử dụng giải điều
chế pha vi sai và dạng xung RZ.
Về tính chống nhiễm đối với CD, do RZ-DQPSK có tốc độ baud
chỉ bằng 1/2 tốc độ bit và độ rộng ph bằng 60% của NRZ-OOK
nên kỹ thuật này có khả năng chống nhiễm ca h n 3 ần so với
NRZ OOK. RZ-DQP K cũng có hả năng chống nhiễm với PMD
ca h n h ảng 2 lần so với những dạng điều chế khác.
Với tốc độ baud chỉ bằng nửa tốc độ bit, RZ-DQPSK có ph tín
hiệu tư ng đối hẹp và ít chịu ảnh hưởng của các bộ lọc quang.
Điều này cho phép tín hiệu có thể truyền qua nhiều thiết bị
ROADM trong các mạng uang có ích thước lớn, gồm nhiều
phần tử mạng.
3.6 HUAWEI TECHNOLOGIES
3.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG.
Qua chư ng 3, uận văn đã phần nào thấy được tầm nhìn công
nghệ của các nhà sản xuất thiết bị truyền dẫn hàng đầu. Từ đây,
luận văn sẽ có cái nhìn trực uan h n, t ng thể h n để lựa chọn
dòng sản phẩm cũng như công nghệ phù hợp cho từng mục tiêu sử
dụng.
16
CHƯƠNG 4
MÔ PHỎNG MỘT SỐ KỸ THUẬT
ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU QUANG
4.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG
Qua những chư ng trước, luận văn đã trình bày hái uát các ỹ
thuật điều chế được sử dụng trong truyền dẫn thông tin uang Để
có cái nhìn hách uan và đánh giá chính ác h n ua những phân
tích lý thuyết luận văn sẽ xây dựng lại các hệ thống điều chế bằng
phần mềm và tiến hành mô phỏng. Từ đó, uận văn sẽ đánh giá tính
chính xác giữa lý thuyết và thực tế cho mỗi loại điều chế. Trong
nội ung chư ng này, sẽ tập trung phân tích hai kỹ thuật điều chế
chính là QPSK và DQPSK.
4.2 PHỔ TÍN HIỆU
Hình 4.1 Ph tín hiệu QPSK
-120 -80 -40 0 40 80 120-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
Pow
er
(dB
m)
Frequence (GHz)
QPSK Spectrum
17
Hình 4.2 Ph tín hiệu DQPSK
Tr ng đó trục tung biểu diễn công suất của ph tín hiệu đ n vị
tính: dBm. Trục hoành biểu diễn độ rộng của tín hiệu đ n vị tính
GHz.
Chú ý: Mối liên quan giữa tần số và chiều dài trong tín hiệu quang
như sau:
Độ rộng phổ 100GHz sẽ gần tương đương 0.8nm.
4.3 SO SÁNH CHẤT LƯỢNG TÍN HIỆU QPSK VÀ DQPSK
4.3.1 Theo Tri Budu Santoso [38]
Mức độ lỗi bit đối với điều chế bằng QPSK và DQPSK tính theo
Eb N được mô tả như hình vẽ 4.3
-120 -80 -40 0 40 80 120-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
Pow
er
(dB
m)
Frequence (GHz)
DQPSK Spectrum
18
Hình 4.3 So sánh BER giữa QPSK ( ) và DQPSK (Δ)
Từ hình vẽ 4.3 ta thấy cùng một tỉ lệ bit lỗi, tỉ lệ Eb/No của
hệ thống DQPSK lớn h n hệ thống QPSK khoảng 2.3dB. [38]
4.3.2 Kết quả của chương trình mô phỏng
19
Hình 4.4 So sánh BER giữa QPSK và DQPSK
4.4 SO SÁNH CÁC LOẠI ĐIỀU CHẾ
4.4.1 So sánh tính chống nhiễm đối với tán sắc màu
18
20
22
24
26
28
30
32
Giá trị OSNR cần thiết để đạt BER=10-3
tại các độ dư tán sắc
(residual CD) khác nhau
14
16
120-Gbit/s
16-ADPSK
40-Gbit/s
16-ADPSK
120-Gbit/s
PDM 16-ADPSK
42-Gbit/s
DPSK
42-Gbit/s
DQPSK
42-Gbit/s NRZ 42-Gbit/s
ODB (Optical duobinary)
OS
NR
fo
r B
ER
=1
0-3
, d
B
107-Gbit/s
Duobinary
100 150 200 250 300 350 4000 50
Residual chromatic dispersion (ps/nm)
Hình 4.5 sánh tính chống nhiễm đối với CD
0 2 4 6 8 10 1210
-6
10-5
10-4
10-3
10-2
10-1
100
Eb/No in dB
bit e
rror
pro
babili
ty,
Pb
QPSK and DQPSK
QPSK
DQPSK
QPSK in simulation
QPSK in theory
DQPSK in simulation
DQPSK in theory
20
4.4.2 So sánh tính chống nhiễm đối với PMD
0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2Độ thiệt Q tại các giá trị PMD trung bình khác nhau
PMD trung bình, Ts
Độ
th
iệt
Q, d
B
0 0.050
40-Gbit/s NRZ
16-ADPSK
40-Gbit/s
66%-RZ
16-ADPSK
40-Gbit/s
50%-RZ
16-ADPSK
40-Gbit/s
CSRZ-DQPSK
40-Gbit/s
CSRZ-OOK
40-Gbit/s
RZ-DQPSK
Hình 4.7 So sánh tính chống nhiễm đối với PMD của các tín hiệu khác
nhau
4.4.3 So sánh dạng phổ tín hiệu
4.4.4 So sánh hiệu suất phổ, khoảng cách truyền dẫn
600 800 1000 1400 1800 2400 3000 4000
2
3
4
5
6
7
Hiệu suất phổ và khoảng cách truyền lớn nhất của một số hệ thống truyền dẫn quang
Khoảng cách truyền lớn nhất, km
Hiệ
u su
ất p
hổ, b
it/s
/Hz
10 kênh x 112-Gbit/s PDM 16-QAM
8 kênh x 114-Gbit/s RZ
PDM 8-DPSK
8 kênh x 120-Gbit/s PDM
16-ADPSK
107-Gbit/s
4-QAM OFDM
8 kênh x 120-Gbit/s
O-OFDM 4-QAM
120-Gbit/s 16-QAM
O-OFDM SSB
107-Gbit/s DQPSK
8 kênh x120-Gbit/s
16-ADPSK10 kênh x 107-
Gbit/s NRZ-
DQPSK
10 kênh x100-
Gbit/s PDM
RZ-DQPSK
10 kênh x111-Gbit/s RZ-
DQPSK WDM PDM
10x121.9-Gbit/s 8-QAM
OFDM WDM PDM
134 kênh 110-
Gbit/s PDM
CO-OFDM
QPSK
11 kênh x 112-Gbit/s
O-OFDM PDM QPSK
Giới hạn hiện tại của hiệu suất
phổ-khoảng cách truyền dẫn
4000
1
Hình 4.8 Hiệu suất ph và khoảng cách truyền lớn nhất của một số
hệ thống truyền dẫn
21
4.4.5 So sánh hiệu năng OSNR
CE-RZ
PDM QPSK
[40]
PDM RZ-
DQPSK
[36]
4-QAM
OFDM
[35]
20
22
24
26
28O
SN
R c
ần
th
iết tạ
i B
ER
=1
0-3
, d
B
10
7 G
bit/s
11
1 G
bit/s
10
0 G
bit/s16
18
OSNR cần thiết tại BER=10-3
đối với một số hệ thống truyền dẫn
CE: Coherent equalization
ODB: Optical duobinary
8-QAM
PDM
OFDM [32]
12
1.9
Gb
it/s
RZ-8PSK
PDM [33]
11
4 G
bit/s
NRZ-
DQPSK
[37]
10
7 G
bit/s
NRZ-
OOK
[39]
10
7 G
bit/s
PDM 16-
ADPSK
[22]
2x6
0 G
bit/s
16-ADPSK
[22]
12
0 G
bit/s
Hình 4.9 Giá trị OSNR cần thiết để đạt được BER=10-3
4.5 MỘT SỐ NHẬN XÉT:
Từ luận văn có thể thấy:
- Việc sử dụng các kỹ thuật điều chế tín hiệu nhiều mức có thể
tiết kiệm được một cách đáng ể băng tần cần thiết để truyền
tín hiệu so với trường hợp điều chế hai mức.
- Các kỹ thuật điều chế tín hiệu uang đã chuyển dần từ điều chế
công suất sang điều chế pha hoặc kết hợp cả pha và công suất,
và cùng với đó à sự chuyển dịch của phư ng thức giải điều
chế từ trực tiếp sang đồng nhất
22
4.6 MỘT SỐ KHUYẾN NGHỊ:
Hình 4.10 Kỹ thuật điều chế và những ứng dụng điển hình
Chư ng 2 và 3 đề tài đưa ra những khuyến nghị sau áp dụng
cho các dự án truyền dẫn quang tại Công ty Viễn thông Liên tỉnh
với các ứng dụng 40-100 Gbit s nh uang và ca h n
- Điều chế pha được khuyến nghị ở mức độ ưu ti n ca h n s
với điều chế công suất,
- Điều chế và giải điều chế đồng nhất được khuyến nghị ở mức
độ ưu ti n ca h n s với điều chế công suất và thu trực tiếp,
- Điều chế pha tuyệt đối và giải điều chế đồng nhất được khuyến
nghị ở mức độ ưu ti n ca h n s với điều chế và giải điều chế
pha vi sai,
- Những kỹ thuật điều chế hỗ trợ khoảng các nh 50 GHz được
khuyến nghị ở mức độ ưu ti n ca h n s với kỹ thuật chỉ hỗ
trợ khoảng cách kênh 100 GHz,
- Những kỹ thuật có ph tín hiệu hẹp và gọn h n và y u cầu tỉ số
OSNR thấp h n được khuyến nghị ở mức độ ưu ti n ca h n
- Những kỹ thuật có khả năng chịu được ảnh hưởng của các bộ
lọc quang dải hẹp tốt h n được khuyến nghị ở mức độ ca h n
23
- Các kỹ thuật điều chế phải được kết hợp với các công nghệ xử
lý quang tiên tiến hác như bù tán sắc, tán phân cực, phi tuyến
có khả năng bù một cách linh hoạt và dải bù rộng, đáp ứng yêu
cầu truyền dẫn trong mạng quang thế hệ mới dựa trên công
nghệ chuyển mạch quang tự động ASTN/ASON/GMPLS với
cấu hình mạng mesh.
- Các kỹ thuật điều chế phải được kết hợp với các công nghệ mã
hóa số liệu FEC tiên tiến để giảm công suất phát tín hiệu trong
khi vẫn đạt được hiệu năng BER O NR ca và h ảng cách
truyền dẫn lớn.
4.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG
Qua chư ng 5, bằng các so sánh các loại điều chế ưới ảnh hưởng
của các nhân tố như suy ha đường truyền, tán sắc, tán phân cực,
độ rộng băng tần,… uận văn đã phần nào hiểu rõ h n về mỗi loại
điều chế. Từ đó, uận văn sẽ có cái nhìn t ng uan và đánh giá
hách uan h n ch các ỹ thuật điều chế được sử dụng trong
truyền dẫn thông tin quang.
Việc đưa ra các huyến nghị sẽ giúp luận văn có những c sở và sự
nhìn nhận chuẩn mực h n tr ng ỹ thuật điều chế . Bên cạnh đó,
luận văn còn giúp đưa ra sự lựa chọn một kỹ thuật điều chế phù
hợp h n ch từng hệ thống mạng.
24
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
Trong khuôn kh luận văn tốt nghiệp này, Tác giả đã trình
bày các khái niệm và nguy n ý các phư ng pháp điều chế. Bên
cạnh đó, tác giả cũng đã giới thiệu t ng quan về u hướng sử dụng
điều chế bước sóng 100G của các hãng lớn trên thế giới. Phần cuối
của luận văn, tác giả đã trình bày ết quả mô phỏng kỹ thuật điều
chế QPSK và DQPSK và so sánh mô phỏng với lý thuyết đưa ra
đánh giá sánh các ỹ thuật điều chế theo các tiêu chí khác nhau
như O NR, tán sắc, độ rộng ph và mật độ ph .
Trong khoảng 5 năm ại đây, sự phát triển của mạng Internet
toàn cầu và các ứng dụng đa phư ng tiện dựa trên nền giao thức
Int rn t đã đặt ra những thách thức to lớn đối với nhà khai thác
mạng trong việc cung cấp băng thông truyền dẫn D đó nhu cầu
về băng thông hông ngừng tăng ca , tr ng hi đó ải bước sóng
dùng trong sợi uang để ghép bước sóng à hông đ i (khoảng
35nm). Việc sử dụng các mạng truyền dẫn quang WDM dựa trên
công nghệ ghép kênh với tốc độ mỗi kênh nhỏ h n10 Gbit s trở
thành nhân tố giới hạn chủ yếu hạn chế năng ực truyền dẫn của hệ
thống . Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học, Việc ghép
kênh với tốc độ mỗi kênh từ 40Gbit s hay 100Gbit s đang bắt đầu
triển khai tại Việt Nam cũng như tr n thế giới. Vì vậy tác giả rất
muốn tìm hiểu phư ng pháp điều chế để có thể sử dụng hệ thống
ghép các kênh có tốc độ 40Gbit/s hay 100Gbit/s hay ghép chung
với các kênh có tốc độ nhỏ trên các hạ tầng tầng đã được xây
dựng.