Báo cáo nghiên cứu khoa học: TÍNH TOÁN TỐI THIỂU HOÁ SỐ BỘ KHUẾCH ĐẠI EDFA TRONG TUYẾN THÔNG TIN SỢI QUANG COHERENCE CÓ CÁC EDFA XEN KẼ

Bài báo thiết lập biểu thức tính toán tỉ số tín hiệu trên nhiễu điện eSNR tại máy thu trong tuyến thông tin quang Coherence có các EDFA mắc xen kẽ. Trên cơ sở đó, xây dựng lưu đồ thuật toán, viết chương trình tính toán bằng MathCAD, xác định số bộ khuếch đại tối thiểu, độ khuếch đại tối ưu của các EDFA sao cho eSNR đạt được giá trị cho phép tương ứng với tỉ lệ lỗi bit BER cho trước và tốc độ bít nhất định. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học: " TÍNH TOÁN TỐI THIỂU HOÁ SỐ BỘ KHUẾCH ĐẠI EDFA TRONG TUYẾN THÔNG TIN SỢI QUANG COHERENCE CÓ CÁC EDFA XEN KẼ" TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(27).2008 TÍNH TOÁN TỐI THIỂU HOÁ SỐ BỘ KHUẾCH ĐẠI EDFA TRONG TUYẾN THÔNG TIN SỢI QUANG COHERENCE CÓ CÁC EDF A XEN KẼ CALCULATION FOR MINIMIZING THE NUMBER OF EDFAS IN COHERENT OPTIC FIBER COMMUNICATION LINK USING CASCADED EDFAS NGUYỄN VĂN TUẤN Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Bài báo thiết lập biểu thức tính toán tỉ số tín hiệu trên nhiễu điện eSNR tại máy thu trong tuyến thông tin quang Coherence có các EDFA mắc xen kẽ. Trên c ơ sở đó, xây dựng lưu đồ thuật toán, viết chương trình tính toán bằng MathCAD, xác định số bộ khuếch đại tối thiểu, độ khuếch đại tối ưu của các EDFA sao cho eSNR đạt được giá trị cho phép tương ứng với tỉ lệ lỗi bit BER cho trước và tốc độ bít nhất định. Sau đó, bài báo các vẽ đồ thị cho phép xác định ngay số bộ khuếch đại tối thiểu cần thiết và độ khuếch đại của chúng, tương ứng với các khoảng cách truyền dẫn khác nhau từ 1000km đến 9000km . Kết quả này có thể được sử dụng hiệu quả trong công tác thiết kế và khai thác tuyến. ABSTRACT In this paper, we first determine the expression for calculating electric Signal-to-Noise Ratio at the receiver in Coherent Fiber Optic Communication Links using cascaded EDFAs. Next, algorithm chart is built and MathCAD language-based program written to minimize the number of EDFAs (n) and determine their optimal gains (G) in order to achieve permitted values of eSNR correspond ing with BER and Bit-Rate given in advance. Then we calculate, finding out the set of optimal parameters (n,G) corresponding to different distances (from 100km to 9000km) and present the results through the graphs. These results can be applied effectively in designing and making Coherent Fiber Optic Communication links.1. Giới thiệu Khi thiết kế hệ thống thông tin sợi quang đường dài, đặc biệt là hệ thống cápquang biển với khoảng cách hàng trăm đến hàng chục ngàn km, người ta thường mắccác bộ khuếch đại EDFA cách đều nhau theo kiểu mắc xen kẽ (dạng mắc chuỗi). Bàitoán đặt ra là với một cự ly thông tin cho trước, cần xác định số bộ EDFA tối thiểu saocho vẫn thoả mãn tỉ số tín hiệu trên nhiễu điện eSNR cho phép tại máy thu tương ứngvới tốc độ bít và tỉ số lỗi bit BER theo yêu cầu. Điều này rất cần thiết vì nếu sử dụngnhiều EDFA hơn sẽ làm tăng giá thành hệ thống, phức tạp trong công tác bảo trì bảodưỡng và làm tăng xác suất sự cố. Hơn nữa, càng nhiều bộ EDFA thì công suất nhiễuphát xạ tự phát ASE tích luỹ qua các bộ khuếch đại càng lớn, làm giảm chất lượng tínhiệu truyền dẫn. Ngược lại nếu số EDFA ít hơn số tối thiểu cần tính toán thì tỉ số tín 25 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(27).2008hiệu trên nhiễu tại máy thu không bảo đảm yêu cầu. Trong những năm gần đây, có nhiều công trình tính toán tuyến thông tin quangCoherence đường dài có các EDFA xen kẽ [1], [2], [3]. Nhìn chung kết quả đạt đượccủa các công trình này đã khẳng định tiềm năng to lớn trong việc nâng cao hơn nữa cựly truyền dẫn nhờ việc khai thác tối đa độ nhạy rất cao của máy thu. Đây là bài toán cónhiều tham số ảnh hưởng đến lời giải và nó có ý nghĩa thực tiễn cao vì kết quả của bàitoán cho phép các nhà thiết kế và lắp đặt có được phương án tối ưu cho từng trường hợpcụ thể nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng hệ thống. Nội dung của bài báo nhằm giải quyếtvấn đề đang được quan tâm này.2. Mô hình tính toán và tỉ số tín hiệu trên nhiễu điện (eSNR) tại máy thu Mô hình tính toán hệ thống thông tin sợi quang Coherence với n EDFA mắc xenkẽ được biểu diễn như hình 1. Trong đó, các EDFA được bố trí cách đều nhau vớikhoảng cách giữa chúng là d0=d1=…dn-1=dn=d. Đồng thời tổn hao trong các phân đoạngiữa chúng cũng bằng nhau: 0=1=…n-1=n. G1=G2=…=Gn=G: là độ khuếch đạicủa n bộ khuếch đại EDFA. Bo1=Bo2=…=Bon=Bo: là băng thông của n bộ lọc đặt ngaysau các EDFA để hạn chế nhiễu ASE của chúng. EDFA-n EDFA-1 EDFA-2 TX RX 0 , d0 1 , d1 2 , d2 n-1, dn-1 n, dn Bon ...