Kỹ thuật thông tin quang 1 Phần 10

Các linh kiện nguyên lý của hệ thống thông tin quang tổng quát cho truyền dẫn số hay analog được minh họa dưới dạng sơ đồ khối như hình 5.8. Phía đầu phát bao gồm bộ mã hoá (encoder) hoặc bộ định dạng tính hiệu (signal shaping) trước khi đưa qua tầng điều chế hay khuếch đại để kích hoạt động cho nguồn quang (optical source).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kỹ thuật thông tin quang 1 Phần 10 Chương 5: Hệ Thống Thông TinQuangHình 5.7 : Biểu diễn tín hiệu analog (a) và tín hiệu số (b)Các linh kiện nguyên lý của hệ thống thông tin quang tổng quát cho truyền dẫn số hay analogđược minh họa dưới dạng sơ đồ khối như hình 5.8. Phía đầu phát bao gồm bộ mã hoá (encoder)hoặc bộ định dạng tính hiệu (signal shaping) trước khi đưa qua tầng điều chế hay khuếch đại đểkích hoạt động cho nguồn quang (optical source). Ánh sáng phát ra từ nguồn quang được ghépvào sợi quang, đóng vai trò môi trường truyền dẫn của hệ thống. Ánh sáng đến đầu bên kia củasợi quang được chuyển đổi trở lại thành tín hiệu điện bằng bộ tách sóng quang (optical detector)được đặt ở ngõ vào của thiết bị thu. Tín hiệu điện này sau đó được khuếch đại trước khi đưa quanbộ giải mã (decoder) hay bộ giải điều chế (demodulator) để khôi phục lại tín hiệu gốc ban đầu. 183 Chương 5: Hệ Thống Thông TinQuangHình 5.8 Các linh kiện nguyên lý của hệ thống thông tin quang tổng quát cho truyền dẫn số hoặcanalog.5.4.2 Phân loại theo chuẩn ghép kênh Về lý thuyết, dung lượng của hệ thống thông tin quang có thể đạt hơn 10Tbit/s vì sóngmang là ánh sáng có tần số lớn. Tuy nhiên, thực tế tốc độ bit bị giới hạn ở giá trị 10Gbit/s do tánsắc, hiệu ứng phi tuyến, và tốc độ hoạt động của linh kiện điện tử. Cho đến năm 1995, việc truyềndẫn nhiều kênh ánh sáng trên cùng một sợi quang có thể thực hiện cho phép mở rộng dung lượnghệ thống đến 1Tbit/s. Việc ghép kênh có thể thực hiện trong miền thời gian hoặc trong miền tầnsố. Cụ thể, trong miền thời gian chúng ta có ghép kênh phân chia theo thời gian TDM (timedivision multiplexing) và trong miền tần số chúng ta có ghép kênh phân chia theo tần số FDM(frequency division multiplexing). Kỹ thuật TDM và FDM được sử dụng trong miền điện. Tuynhiên cũng có thể thực hiện ghép kênh TDM và FDM trong miền quang với tên gọi là OTDM(optical TDM) và WDM (wavelength division multiplexing) để phân biệt với ghép kênh trongmiền điện. Dưới đây chúng ta sẽ khảo sát một số hệ thống được phân loại theo phương pháp ghépkênh. a) Ghép kênh theo bước sóng WDM Ghép kênh theo bước sóng là thực hiện truyền nhiều bước sóng (sóng mang quang) trêncùng một sợi quang, mà mỗi bước sóng được điều chế từ các chuỗi bit (dưới dạng điện) khácnhau. Tín hiệu quang ở bộ thu sẽ được phân ra thành các kênh riêng biệt bằng kỹ thuật quang. Chitiết về hệ thống WDM chúng ta sẽ được nghiên cứu trong học phần thông tin quang nâng cao,trong phần này chúng ta chỉ khái quát về ghép kênh theo bước sóng.184 Chương 5: Hệ Thống Thông TinQuang WDM có khả năng khai thác băng thông rộng lớn tiềm năng của sợi quang. Chẳng hạn,hàng trăm kênh 10Gbit/s có thể truyền trên cùng sợi quang khi khoảng cách kênh nhỏ hơn100GHz. Đối với tuyến đường trục (backbone) của mạng viễn thông sử dụng cáp sợi quang, ghépkênh theo bước sóng là giải pháp đơn giản để tăng tốc độ bit. Hình 5.9 minh họa sơ đồ của mạngWDM đơn giản, mạng điểm-điểm, có dung lượng cao, sử dụng ghép kênh theo bước sóng. Ngõ racủa các bộ phát sử dụng bước sóng (hay tần số sóng mang) khác nhau sẽ được ghép lại. Tín hiệuđã ghép này được đưa vào sợi quang để truyền đến đầu bên kia của tuyến truyền dẫn, ở đây tínhiệu sẽ được phân ra và gửi từng kênh tới từng bộ thu tương ứng. Hình 5.9: Tuyến cáp quang điểm - điểm sử dụng WDM. Mỗi cặp phát – thu được sử dụngđể gửi và nhận tín hiệu ở các bước sóng khác nhau.Giả sử hệ thống này ghép N kênh, mỗi kênh có tốc độ bit tương ứng là BT,1, BT,2, … BT,N đượctruyền cùng lúc trên sợi quang có chiều dài L thì tích BTL tổng cộng của tuyến là: BTL = (BT,1 + BT,2 +… + BT,N )L (5.17)Nếu N kênh này có tốc độ bằng nhau thì dung lượng của hệ thống tăng lên N lần. Thí nhiệm đầutiên vào năm 1985 đã có kết quả là BTL =1,37(Tbit/s).km của hệ thống truyền 10 kênh với tốc độmỗi kênh 2Gbit/s trên tuyến dài 68,3Km sử dụng sợi quang chuẩn có khoảng cách kênh 1,35nm.Dung lượng tối ưu của tuyến sợi quang WDM phụ thuộc vào khoảng cách kênh. Khoảng cáchkênh tối thiểu bị giới hạn bởi nhiễu xuyên kênh. Khoảng cách kênh ∆f phải lớn hơn 2BT với BT làtốc độ bit của kênh. Điều kiện này gây lãng phí băng thông đáng kể. Thông số hiệu suất phổ đượcsử dụng để đo hiệu quả sử dụng băng thông của hệ thống WDM. Hiệu suất phổ được định nghĩanhư sau: BT ηs = (5.18) Δf Trong đó B là tốc độ của kênh và ∆f là khoảng cách kênh. ηs càng lớn càng tốt. Tần sốkênh của hệ thống WDM đã được ITU chuẩn hoá ...