Tính toán tối ưu tuyến thông tin sợi quang sử dụng khuyết đại HFA tốc độ bit cao

Bài báo này đề xuất mô hình tính toán tuyến thông tin sợi quang sử dụng khuếch đại ghép lai HFA tốc độ bit cao (gồm khuếch đại Raman phân bố kết hợp với 2 EDFA). Sau đó, xây dựng lưu đồ thuật toán, viết chương trình tính toán bằng ngôn ngữ MathCAD nhằm xác định giá trị tối ưu của các thông số như công suất bơm và chiều dài khuếch đại Raman, chiều dài sợi bù tán sắc, độ khuếch đại của 2 EDFA và khoảng cách giữa chúng sao cho tỉ số OSNR tại đầu vào máy thu đạt giá trị cực đại.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tính toán tối ưu tuyến thông tin sợi quang sử dụng khuyết đại HFA tốc độ bit caoTÍNH TOÁN TỐI ƯU TUYẾN THÔNG TIN SỢI QUANG SỬ DỤNG KHUẾCH ĐẠI HFA TỐC ĐỘ BIT CAO OPTIMAL CALCULATION OF FIBER OPTIC COMMUNICATION LINK USING HYBRID HFA AMPLIFIER AT HIGH BIT-RATE NGUYỄN VĂN TUẤN Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng NGUYỄN TRẦN TÚ NHI Công ty Acronics Systems TÓM TẮT Bài báo này đề xuất mô hình tính toán tuyến thông tin sợi quang sử dụng khuếch đại ghép lai HFA tốc độ bit cao (gồm khuếch đại Raman phân bố kết hợp với 2 EDFA). Sau đó, xây dựng lưu đồ thuật toán, viết chương trình tính toán bằng ngôn ngữ MathCAD nhằm xác định giá trị tối ưu của các thông số như công suất bơm và chiều dài khuếch đại Raman, chiều dài sợi bù tán sắc, độ khuếch đại của 2 EDFA và khoảng cách giữa chúng sao cho tỉ số OSNR tại đầu vào máy thu đạt giá trị cực đại. Tiếp đến, xây dựng bảng kết quả tính toán và vẽ đồ thị cho phép xác định ngay các thông số tối ưu tương ứng với các khoảng cách truyền dẫn khác nhau. Kết quả này có thể được sử dụng hiệu quả trong công tác thiết kế tuyến nhằm nâng cao chất lượng tín hiệu truyền dẫn. ABSTRACT In this paper, we propose the model for calculating Fiber Optic Communication Link using HFA at High Bite-Rate (including combination of Distributed Raman Amplifier and 2 EDFAs). Then, building algorithm chart and writing MathCAD-based calculating program are carried out to determine the optimal values of parameters such as pumping power and length of Raman Amplifier, length of DCF, Gain of two EDFAs and Span between them in order to achieve the maximum of OSNR at Optic Receiver’s input. In addition, we calculate and find out the set of optimal parameters corresponding to the different distances and present the results through tables and the graphs. The results can be applied effectively in designing fiber optic communication links to improve the quality of signal transferred through them.1. Đặt vấn đề Trong những năm gần đây, nhằm đáp ứng nhu cầu thông tin liên lạc ngày càng giatăng nhanh chóng với nhiều loại hình dịch vụ băng rộng khác nhau, người ta đã tiến hành cácthực nghiệm và triển khai nhiều tuyến thông tin sử dụng bộ khuếch đại ghép lai [1], [2], [3],kết hợp giữa khuếch đại Raman phân bố và EDFA, gọi tắt là HFA. Thành công ban đầu củacác dự án này đã khẳng định được các ưu điểm nổi trội của HFA là khả năng tăng dung lượngthông tin nhờ mở rộng băng thông truyền dẫn và nâng cao được tỉ số tín hiệu trên nhiễu(OSNR) tại cuối tuyến. Hiệu quả việc khai thác các ưu điểm trên của HFA phụ thuộc chủ yếuvào việc đề xuất các mô hình HFA và xác định các thông số tối ưu của các thành phần tạo nênbộ khuếch đại này. Tuỳ thuộc vào cự ly thông tin, dung lượng truyền dẫn và tốc độ dữ liệu màngười ta có thể chọn mô hình HFA phù hợp [4], [5], [6]. Trong phạm vi nghiên cứu tuyến truyền dẫn có khoảng cách từ 150km đến 300km, tốcđộ bit 10Gbit/s, chúng tôi đề xuất mô hình bộ khuếch đại ghép lai gồm khuếch đại Ramanphân bố sử dụng một bơm ngược chiều, kết hợp với hai khuếch đại EDFA và sợi quang bù tánsắc đặt giữa chúng như hình1. Mô hình HFA cơ bản này có thể được mắc nối tiếp nhau (N xHFA) để tạo nên tuyến thông tin có khoảng cách truyền dẫn cực lớn. Bước đầu, chúng tôinghiên cứu ưu điểm thứ hai của HFA là khả năng nâng cao tỉ số OSNR tại máy thu. Bài toánđặt ra là với một khoảng cách cho trước LS từ máy phát đến máy thu, cần xác định công suấtquang PS đưa vào sợi, công suất bơm Raman PP, chiều dài hiệu dụng LS1 của khuếch đạiRaman, chiều dài sợi bù tán sắc LDCF, độ khuếch đại công suất G1, G2 của 2 EDFA và khoảngcách LS2 giữa chúng sao cho tỉ số OSNR tại máy thu đạt cực đại.2. Sơ đồ khối và tỉ số tín hiệu trên nhiễu OSNR tại đầu vào máy thu Máy phát Máy thu Sợi NZDSF EDFA1 Sợi DCF EDFA2 Sợi NZDSF PS G1 G2 α1 , LS1 α 2 , LDCF α1 , LS2 Bơm Raman Hình 1. Mô hình tính toán tuyến truyền dẫn sử dụng khuếch đại ghép lai HFA Hình 1 biểu diễn mô hình tính toán tuyến truyền dẫn HFA. Trong đó: LS1, LS2, LDCF :lần lượt là chiều dài của 2 sợi truyền dẫn và của sợi bù tán sắc. LS1 đồng thời là sợi khuếch đạiRaman. GR, G1, G2: độ khuếch đại của Raman, EDFA1 và EDFA2. α 1 , α 2 là hệ số tổn hao củasợi truyền dẫn NZDSF và của sợi bù DCF. PS là công suất tín hiệu đưa ...