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.