Bài giảng Kỹ thuật thông tin quang: Chương 5 - Học viện CN Bưu chính Viễn thông

Chương 5 Hệ thống thông tin quang, cùng tìm hiểu kiến thức chương học này với những nội dung sau: Hệ thống thông tin quang số; Hệ thống thông tin quang tương tự; Kỹ thuật truyền dẫn đa kênh.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kỹ thuật thông tin quang: Chương 5 - Học viện CN Bưu chính Viễn thông HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG Fundamental of Optical Fiber Communications Giảng viên: Th.S Đỗ Văn Việt Em - Th.S Phạm Quốc Hợp Bộ môn: ộ Thông Tin Q g Quang – Khoa Viễn thông 2 g g Email: emdvv@ptit.edu.vn, pqhop@ptithcm.edu.vn KỸ THUẬT THÔNG TIN QUANG CHƯƠNG 5 HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 2 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 NỘI DUNG CHƯƠNG 5 • Hệ thống TTQ số • Hệ thống TTQ tương tự • Các kỹ thuật truyền dẫn đa kênh GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 3 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Hệ Thống TTQ Số • Tuyến điểm nối điểm Tuyến điểm nối điểm là loại kiến trúc đơn giản nhất của hệ thống thông tin quang hố hô i Chuyển tải thông tin dạng luồng số bit từ một nơi này đến một nơi khác một cách chính xác nhất có thể được Chiều dài tuyến có thể thay đổi từ nhỏ hơn 1 km (cự ly ngắn) đến hàng ngàn km (cự ly dài) tùy thuộc vào ứng dụng Cần thiết phải bù đắp các suy hao trong sợi quang GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 4 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Hệ Thống TTQ Số • Tuyến điểm nối điểm (tt) Bù suy hao định kỳ bằng cách: (a) sử dụng các trạm tái tạo và (b) sử d à ử dụng kh ế h đ i quang. khuếch đại Bộ phát Trạm tái tạo Trạm tái tạo Bộ thu Tx Rx Tx Rx Tx Rx (a) Bộ phát Bộ khuếch đại Bộ khuếch đại Bộ thu Tx Rx (b) GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 5 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Hệ Thống TTQ Số • Yêu cầu của hệ thống là tốc độ bit BT và khoảng cách truyền dẫn L. Tiêu chuẩn chất lượng được xác định hô đị h thông qua tỉ lệ bi lỗi BER, thường giá trị tiêu ỉ bit BER h ờ iá ị iê biểu là BER < 10-9 • Một số vấn đề t ố ấ trong thiết kế hệ thố TTQ thống Ảnh hưởng của suy hao đến hệ thống TTQ Ảnh hưởng của tán sắc đến hệ thống TTQ Quỹ công suất quang Quỹ thời gian lên GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 6 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Hệ Thống TTQ Số Ảnh hưởng của suy hao đến hệ thống TTQ • khoảng cách truyền dẫn lớn nhất được giới hạn bởi 10 ⎛P ⎞ L= log10 ⎜ t ⎟ ⎜P ⎟ af ⎝ r⎠ Trong đó: ó » Pt (mW) là công suất phát trung bình của Tx » Pr (mW) là độ nhạy máy thu hoạt động ở tốc độ bit BT » a f (dB/Km) là suy hao trung bình của sợi quang bao gồm cả suy hao các mối hàn và các các connector • Nhiều vần đề cần phải được đề cập khi thiết kế một hệ thống thông tin thô ti quang thự tế sự lự chọn bướ sóng, lự chọn máy thực tế: ự lựa h bước ó lựa h á phát, máy thu thích hợp và sợi quang GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 7 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Hệ Thống TTQ Số Ảnh hưởng của tán sắc đến hệ thống TTQ • Tán sắc sợi quang làm giới hạn đại lượng tích BTL • Đối với sợi đa mode SI: BTL = C/(2n1Δ) • Đối với sợi đa mode GI: BTL = 2C/(n1Δ2) • Đối với sợi đơn mode: – Ở vùng 1310nm: có tán sắc nhỏ nhất, độ lớn tán sắc chủ yếu phụ thuộc vào độ rộng phổ nguồn quang. Tích BTL bị giới hạn như sau: ổ BT L ≤ (4 M σ λ ) −1 » khi |M|σλ = 2 /k |M| 2ps/km, tá sắc giới hạn BTL ≤ 125 (Gb/ ) k tán ắ iới h (Gb/s).km. Nói chung, các hệ thống như vậy là bị giới hạn bởi suy hao khi tốc độ bit lên đến 1Gb/s, nhưng bị giới hạn bởi tán sắc đối với tốc độ bit cao hơn ộ GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢP www.ptit.edu.vn Trang 8 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THÔNG 2 Hệ Thống TTQ Số Ảnh hưởng của tán sắc đến hệ thống TTQ (tt) – Ở vùng 1550nm: » có suy hao nhỏ nhất. » Tán sắc là vấn đề lớn. Cần sử dụng các laser bán dẫn đơn mode để khắc phục vấn đề này. » Bị g hạn bởi tán sắc khi BT > 5Gb/s. Ví dụ: với M = 16 ...