Đề tài Thiết bị ghép kênh quang mật độ cao theo bước sóng 1626lm

MỞ ĐẦU 3 CHƯƠNG 1. LÝ THUYẾT CHUNG VỀ THÔNG TIN QUANG VÀ WDM . 4 I. THÔNG TIN QUANG, SỢI QUANG VÀ CÁP QUANG 4 1. Giới thiệu chung về thông tin quang. 4 2. Ưu nhược điểm của hệ thống thông tin quang. 5 3. Cấu tạo và đặc điểm các loại sợi quang. 6 4. Các loại cáp quang. 8 5. Các cửa sổ quang. 11 II. LÝ THUYẾT DWDM . 12 1. Nguyên lý ghép kênh theo bước sóng WDM . 12 a. Nguyên lý. 12 b. Tham số cơ bản. 14 2. Lý thuyết DWDM . 16 a. Các hiệu ứng khi truyền ánh sáng trên sợi quang. 16 b, Hệ thống DWDM . 18 c, Phân bố bước sóng của ITU: 24 CHƯƠNG 2. THIẾT BỊ GHÉP BƯỚC SÓNG CỦA ALCATEL - LUCENT. 26 I. THIẾT BỊ GHÉP BƯỚC SÓNG 1626LM CỦA ALCATEL-LUCENT. 26 1. Cấu trúc hệ thống. 26 a, Bộ phát đáp. 26 b, Bộ ghép tách Mux/Demux. 26 c, Các bộ khuếch đại quang. 26 2. Các dạng cấu hình cơ bản. 27 a, Cấu hình đầu cuối đường dây. 27 b, Bộ lặp đường dây (Line Repeater) 28 c, R-OADM (Optical Reconfigurable Add&Drop Multiplexer) 28 d, T-OADM cấp 2 (Optical Tunable Add & Drop Multiplexer - Degree 2) 29 e, Cấu hình T-OADM Cấp 3 (Optical Tunable Add & Drop Multiplexer –Degree 3 or Y node) 30 f, Cấu hình OADM OR (Optical Add & Drop Multiplexer & repeater) 31 CHƯƠNG 3.CÁC THIẾT BỊ ĐO KIỂM TRA 33 I. MÁY ĐO WDM MTS8000. 33 1. Thân máy. 33 2. Phân tích phổ OSA 35 3. Đo tán sắc mode phân cực PMD 39 4. Đo tán sắc bước sóng CD 47MỞ ĐẦU 3 CHƯƠNG 1. LÝ THUYẾT CHUNG VỀ THÔNG TIN QUANG VÀ WDM . 4 I. THÔNG TIN QUANG, SỢI QUANG VÀ CÁP QUANG 4 1. Giới thiệu chung về thông tin quang. 4 2. Ưu nhược điểm của hệ thống thông tin quang. 5 3. Cấu tạo và đặc điểm các loại sợi quang. 6 4. Các loại cáp quang. 8 5. Các cửa sổ quang. 11 II. LÝ THUYẾT DWDM . 12 1. Nguyên lý ghép kênh theo bước sóng WDM . 12 a. Nguyên lý. 12 b. Tham số cơ bản. 14 2. Lý thuyết DWDM . 16 a. Các hiệu ứng khi truyền ánh sáng trên sợi quang. 16 b, Hệ thống DWDM . 18 c, Phân bố bước sóng của ITU: 24 CHƯƠNG 2. THIẾT BỊ GHÉP BƯỚC SÓNG CỦA ALCATEL - LUCENT. 26 I. THIẾT BỊ GHÉP BƯỚC SÓNG 1626LM CỦA ALCATEL-LUCENT. 26 1. Cấu trúc hệ thống. 26 a, Bộ phát đáp. 26 b, Bộ ghép tách Mux/Demux. 26 c, Các bộ khuếch đại quang. 26 2. Các dạng cấu hình cơ bản. 27 a, Cấu hình đầu cuối đường dây. 27 b, Bộ lặp đường dây (Line Repeater) 28 c, R-OADM (Optical Reconfigurable Add&Drop Multiplexer) 28 d, T-OADM cấp 2 (Optical Tunable Add & Drop Multiplexer - Degree 2) 29 e, Cấu hình T-OADM Cấp 3 (Optical Tunable Add & Drop Multiplexer –Degree 3 or Y node) 30 f, Cấu hình OADM OR (Optical Add & Drop Multiplexer & repeater) 31 CHƯƠNG 3.CÁC THIẾT BỊ ĐO KIỂM TRA 33 I. MÁY ĐO WDM MTS8000. 33 1. Thân máy. 33 2. Phân tích phổ OSA 35 3. Đo tán sắc mode phân cực PMD 39 4. Đo tán sắc bước sóng CD 47

doc53 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 11/06/2013 | Lượt xem: 2366 | Lượt tải: 4download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài Thiết bị ghép kênh quang mật độ cao theo bước sóng 1626lm, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
illouin. + Những đặc tính phi tuyến Kerr: - Trộn bốn sóng. - Điều chế cùng pha. - Điều chế chéo pha. Các hiện tượng phi tuyến này xảy ra ở tất cả các loại sợi quang, các phương thức ghép kênh. Tuy nhiên trong các hệ thống cũ chúng ta thường chỉ sử dụng 01 bước sóng trên một sợi quang, hay cùng lắm là 02 bước sóng trên một sợi quang, nên chúng không gây ảnh hưởng quá lớn, và chúng ta vẫn chấp nhận được. Tuy nhiên, với hệ thống DWDM thì ảnh hưởng của chúng là rát lớn, vì vậy cần phải có nhứng biện pháp khắc phục các hiện tượng này. b, Hệ thống DWDM Ta có sơ đồ khối của hệ thống DWDM như sau: Hình 1.24 Sơ đồ khối cơ bản của hệ thống DWDM Trong đó: OTU là các khối thu phát quang (Optical transponded Unit). OMU là khối ghép quang (Optical Multiplexing Unit). BA, OLA, PA là các bộ khuyếch đại quang (Booster, On-line, Pre Amplifier). ODU là các bộ giải ghép quang (Optical Demultiplexing Unit). OSC là kênh giám sát quang (Optical Supervision Channel). Trước tiên chúng ta định nghĩa một số thiết bị như: Bộ cách ly: Là các linh kiện mà nó cho phép ánh sáng chỉ đi qua theo một chiều mà không suy hao (thực tế là suy hao rất nhỏ), và cấm ánh sáng đi theo chiều ngược lại (thực tế là có năng lượng phản xạ nhưng suy hao rất lớn cỡ 30dB). Các bộ xoay: Là thiết bị có cấu trúc khá giống bộ cách ly, nó như một bộ cách ly đa cổng, phát từ đầu vào cổng một tới cổng hai, từ đầu vào cổng hai tới cổng ba và cứ như vậy. Nó được sử dụng trong hệ thống DWDM, thường tách hai chiều truyền dẫn riêng biệt trong hệ thống truyền dẫn định hướng kép, và có thể kết hợp với một số cấu trúc khác (ví dụ lưới Bragg). Các bộ lọc và lưới: Là thiết bị trong kỹ thuật DWDM có chức năng lọc ra một bước sóng riêng biệt từ một bó các màu. Đánh giá một bộ lọc quang đó là qua khả năng cách ly và méo. Đây là hai yêu cầu khá mâu thuẫn với nhau. Các bộ thu phát quang: Như chúng ta đã biết, có một số vật chất khi bị kích thích (cấp năng lượng) sẽ bức xạ ra ánh sáng, và ngược lại có một số vật chất khi bị ánh sáng chiếu vào sẽ sinh ra năng lượng (dòng điện). Đây chính là nguyên lý của bộ thu phát quang (Laser diode, và Photodetector). Bộ phát quang: Hệ thống DWDM với khoảng cách kênh là khá hẹp thì yêu cầu các bộ phát ánh sáng băng hẹp để có thể có băng thông mỗi tín hiệu là nhỏ nhất. Trước hết ta xác định một số yêu cầu của thiết bị phát như sau: - Sai lệch bước sóng thấp. - Băng hẹp. - Sự ổn định bước sóng cao. - Sự dịch tần số sóng mang cố định. - Chúng ta có một số các loại bộ phát quang như sau: - Diode phát quang - Laser diode - Fabry-Perot Laser - Laser phản hồi phân bố (DFB) - Laser bộ phản xạ Bragg phân bố (DBR) - Laser phát xạ bề mặt khoang đứng (VCSEL) - Laser điều hướng (Tunable laser). Vậy chúng ta sẽ chọn loại laser nào, thực tế thì sự lựa chọn loại laser nào là sự xem xét cân bằng giữa các yếu tố là công suất phát của laser, khoảng điều khiển, và tốc độ điều khiển. Thực tế hiện nay các hệ thống ở nước ta thì bộ Laser diode (LD) vẫn được sử dụng phổ biến hơn cả dù rằng hiệu quả của nó không bằng các loại sau, nhưng nó đáp ứng được giá thành, và quan trọng hơn là nó vẫn đảm bảo được các yêu cầu trên trong khả năng cho phép của hệ thống. Bộ thu quang: Do những hiệu ứng xảy ra trên đường truyền thì việc sử dụng thiết bị thu quang cũng cần đáp ứng một số các yêu cầu khác nhau. Trước hết đó là yêu cầu về độ nhạy quang, các bộ thu quang đều hoạt động dựa trên nguyên lý quang điện vì vậy nó chỉ thực sự hoạt động tốt với nột cường độ ánh sáng tín hiệu lớn hơn mức ngưỡng nào đó (phụ thuộc vào thiết bị). Chúng ta sử dụng hai hiệu ứng để thực hiện chế tạo các thiết bị biến đổi quang điện: Hiệu ứng quang dẫn: Nhờ quá trình hấp thụ ánh sáng, sinh ra các cặp điện tử và lỗ trống, khi đặ trong từ trường ngoài sẽ sinh ra dòng điện. Tuy nhiên do cấu tạo của vật chất thì có thể tồn tại dòng ngay cả khi không có ánh sáng. Hiệu ứng quang điện: Sử dụng tiếp giáp p-n để tạo ra một điện trường nội tại bên trong tiếp giáp chống lại sự tạo dòng khi không có ánh sáng. Và sử dụng một phân cực ngược bên ngoài để tạo dòng khi có ánh sáng tới. Các thiết bị kiểu này gọi chung là các photodiode, và chủ yếu người ta sử dụng loại thiết bị này. Ta có các loại phôtôdiode đang được sử dụng như sau: P-N photodiode Diode PIN Diode thác (APD, avalanche photo diode) Hiện nay người ta sử dụng hai loại sau (PIN, và APD) do các ưu điểm của nó, như: Xung dòng tách quang ít méo hơn. Thời gian hình thành sườn trước xung dòng tách quang nhỏ hơn. Có thêm hiệu ứng khuyếch đại dòng với APD (tuy nhiên cần có quá trình ổn nhiệt). Các bộ khuyếch đại quang: Các bộ khuyếch đại quang được sử dụng, cả trong WDM và DWDM, với các mục đích sau: Bộ khuyếch đại lặp (in-line amplifier) Bộ khuyếch đại đệm Bộ tiền khuyếch đại Hình 1.25 Các ứng dụng của bộ khuyếch đại Hiện nay ta có các dạng khuyếch đại như sau: Bộ khuyếch đại sợi pha tạp Erbium (EDFA). Bộ khuyếch đại Raman. Bộ khuyếch đại Brillouin. Bộ khuyếch đại ống dẫn sóng pha tạp Erbium (EDWA). Bộ khuyếch đại quang bán dẫn. Tuy nhiên hiện nay ở nước ta thì các hệ thống DWDM vẫn chủ yếu sử dụng EDFA, vì vậy chúng ta sẽ nghiên cứu về bộ khuyếch đại sử dụng nguyên lý này. Để thực hiện khuyếch đại thì cần đảm bảo tồn tại hai điều kiện, là: Tuân theo nguyên lý bức xạ cưỡng bức. Thoả mãn tồn tại điều kiện nghịch đảo mật độ. Cấu hình bộ khuyếch đại EDFA: Hình 1.26 Cấu hình bộ khuyếch đại EDFA Trong đó: Bộ cách ly có tác dụng chỉ cho phép ánh sáng chỉ truyền theo một chiều, và ngăn ánh sáng phản xạ theo chiều ngược lại. Bộ WDM thực hiện ghép bước sóng ánh sáng tới và ánh sáng nguồn bơm vào sợi quang. Đoạn sợi quang pha tạp có tỷ lệ pha tạp < 0.1%, và độ dài từ 10 đến 100m. Nguồn bơm thực hiện phát ra một trong hai bước sóng 980 hoặc 1400nm, với công suất từ 10 đến 100 mW. Hoạt động của EDFA: Nhờ nguồn bơm, các ion Er sẽ hấp thụ và chuyển lên mức năng lượng cao hơn, sau đó nó sẽ phân rã không bức xạ xuống mức năng lượng thấp. Khi đủ điều kiện nghịch đảo mật độ và dưới tác động của ánh sáng tới có bước sóng nằm trong băng C, gây lên hiện tượng chuyển dời bức xạ cưỡng bức các ion Er xuống mức năng lượng ban đầu và thực hiện chức năng khuyếch đại. Hệ số khuyếch đại có thể đạt: G≈ 40dB. Một số dạng khuyếch đại khác: Khuyếch đại Raman/Brillouin: Dựa trên hiện tượng tán xạ Raman hay Brillouin để thực hiện khuyếch đại tín hiệu. Khuyếch đại quang sợi nhưng sử dụng một số nguyên tố pha tạp khác như: Holmium, Neodyum, Thulium (các loại đất hiếm). Khuyếch đại quang bán dẫn SOA. Tuy nhiên các loại khuyếch đại này hiện nay ít được áp dụng tại nước ta. Các bộ ghép/tách quang (Mux và Demux): Chúng ta đã biết đến một bộ tách ghép đơn giản nhất đó chính là lăng kính, tất nhiên là một lăng kính thì không thích hợp với một hệ thống DWDM. Nguyên nhân là: thứ nhất là để một lăng kính hoạt động trong hệ thống thì kích thước của nó là quá lớn, thứ hai là khoảng cách kênh nó cho phép là không đáp ứng được yêu cầu. Vậy thì chúng ta sẽ nghiên cứu qua một số bộ tách ghép quang và xem xét ưu nhược điểm của nó. Trước hết chúng ta phải khẳng định lại mục đích sử dụng các bộ tách/ghép quang là để tách/ghép mhữmg kênh gốc từ tín hiệu DWDM. Các yêu cầu cơ bản của thiết bị này là: Sự cách ly, độ méo tín hiệu, tất nhiên phải kể đến một tham số là số kênh và khoảng cách kênh (bởi vì các bộ tách phải chịu những giới hạn về số lượng kênh hay là băng tổng cộng). Một thiết bị tối ưu đó là một thiết bị đối xứng tức là nó có thể tách hay ghép một kênh vào tín hiệu DWDM. DIFFERENT WAVELENGTHS ON THE SAME FIBRE l1 TX1 TX2 TX3 TX4 l2 l3 l4 l Hình 1.27 Chức năng bộ Mux/Demux Các bộ tách quang tiêu biểu gồm có các loại như sau: Thứ nhất phải kể đến đó là lăng kính. Lưới nhiễu xạ: Chức năng của một lưới nhiễu xạ cũng như lăng kính tức là tách các bước sóng từ tín hiệu DWDM. Nó được thiết kế dựa trên hiện tượng giao thoa. Cấu trúc cơ bản của lưới nhiễu xạ bao gồm một rất nhiều rãnh sít nhau trên một tấm nền chính. Với lưới nhiễu xạ thì điều kiện giao thoa tồn tại cho tất cả các bước sóng ở tất cả các góc phản xạ khác nhau, vì vậy những màu khác nhau sẽ đi về các hướng khác nhau. Tuy nhiên phải nói rằng, cho dù nó có thể đạt tới khoảng cách kênh nhỏ cỡ 50GHz, nhưng nó lại ít được sử dụng trong DWDM bởi vì thao tác với nó là khá phức tạp. Các bộ nối quang: Chúng ta sử dụng một dãy các bộ nối, tức là cứ mỗi một bộ nối ta sẽ đưa được một bước sóng vào tín hiệu tổng cho đến khi các bước sóng được ghép hết. Hạn chế lớn nhất đó là suy hao của thiết bị này là khá lớn do nó gồm nhiều tầng, và nó không thể thực hiện chức năng tách quang. Các bộ lọc tấm mỏng điện môi (DTF Filters_ Dieletric Thin Film Filters): Các bộ lọc DTF này thích hợp nhất cho số lượng kênh nhỏ không lớn. Chúng cho phép một bước sóng đi qua và phản xạ lại tất cả các bước sóng khác. Chúng được nối thành chuỗi, sau đó chuỗi các bộ lọc này được đặt trong một hộp đen, thiết kế thoáng khí, chống bụi và ẩm. Đây là một thiết bị đối xứng, bằng cách lựa chọn các màu khác nhau được đưa vào hộp một cách lần lượt, luôn luôn được phản xạ và cộng vào màu tiếp sau ở cùng một thời điểm. Nhược điểm của thiết bị này là tuy phương thức này rất dễ dàng nhưng mỗi lần phản xạ sẽ gây ra một suy hao cỡ 0.1dB, có nghĩa là kênh tách sau sẽ chịu suy hao lớn hơn kênh tách trước, đặc biệt là khá lớn khi so với kênh thứ nhất. Và do đó DTF chỉ được sử dụng với một số lượng kênh không lớn, khoảng 20 kênh trở lại. Và khoảng cách kênh tối thiểu mà DTF tạo ra là 100Ghz. Các lưới ống sóng dạng chuỗi (AWDs – Arrayed Waveguide Gratings): Đây là một kỹ thuật dựa vào sự giao thoa bằng cách sử dụng độ dài quang học khác nhau để đảm bảo rằng mỗi bước sóng sẽ có cực đại ở đầu ra quang tương ứng. Đây là một phương thức khá thích hợp cho số lượng kênh lớn (ví dụ như 64), bởi vì các kênh chịu sự suy hao hay khuyếch đại là bằng nhau, và suy hao của nó là khá thấp. Các AWD có thể đạt được khoảng cách kênh là khá nhỏ cỡ 50GHz. Nhược điểm lớn nhất của AWD là sự phụ thuộc vào nhiệt độ, vì vậy yếu tố ổn nhiệt là rất quan trọng, và sự cách ly khi sử dụng AWD là không cao với các kênh gần kề nhau, nhưng kết quả đạt được là chấp nhận được. Các bộ lọc Mach-Zehnder: Bằng việc sử dụng tập hợp các tầng bộ lọc M-Z thì ta có thể tách hoặc ghép một số kênh với các bước sóng khác nhau. Điều này được thực hiện bằng cách, số bước sóng mỗi kênh luôn được sắp xếp trên hai cổng ra, cho đến khi chúng ta chỉ có một bước sóng trên mỗi sợi quang đi. Ưu điểm lớn nhất của thiết bị này đó là những bộ giao thoa M-Z có thể được tích hợp trên nền chất Silic, bằng cách sử dụng các kỹ thuật thông thường cũng có thể cho phép mật độ tích hợp cao. Các lưới Bragg sợi (Fiber Bragg Gratings): Khi ta tách một bước sóng tín hiệu nhiều bước sóng chúng ta có thể dùng một sự kết hợp một bộ xoay quang học và một lưới Bragg sợi (FBG). Chức năng: Một FBG chỉ phản xạ duy nhất một bước sóng, và cho qua các bước sóng khác. Một tín hiệu đa bước sóng đi qua bộ xoay và đi vào FBG, một bước sóng bị phản xạ đi và bộ xoay và đi ra cổng ra; một số các bước sóng sẽ được tách bằng nột loạt các FBG tương ứng. Tuy nhiên có nghĩa là sẽ có sự suy hao khá lớn. Ưu điểm: Phương thức này thường được sử dụng cho các bộ ghép/tách quang từ các bước sóng đơn mà có suy hao kha nhỏ cỡ 0.2dB/1FBG. Hơn nữa là khả năng điều chỉnh của thiết bị này là khá đơn giản. Ngoài ra khoảng cách kênh thiết bị này đạt được chỉ cỡ 25GHz (thực tế), thậm chí 1GHz (theo lý thuyết). Và cuối cùng FBG có thể tách được cả một dải sóng. Tóm lại đối với các bộ tách ghép quang có một số điểm như sau: Sử dụng nhiều nhất trong thực tế đó là DTF, bởi vì nó đáng tin cậy và dễ thiết kế, tuy rằng khoảng cách kênh nhỏ nhất là cỡ 100GHz. AWG có thể đạt tới khoảng cách kênh là 50GHz nhưng là khá phức tạp khi sử dụng. Cuối cùng, FBG có thể ứng dụng với khoảng kênh cực kỳ thấp, tuy nhiên dường như thích hợp hơn cả là với OADM. Trong thực tế, các thiết bị chúng ta sử dụng không chỉ là dạng MUX hay DEMUX mà là dạng kết hợp.Ví dụ, một bó nhiều kênh có thể được tách bằng các bộ lọc băng và các bộ xen rẽ thành các nhóm, và các nhóm đơn sau đó có thể dễ dàng được tách bằng các DTF. c, Phân bố bước sóng của ITU: Trong những cửa sổ quang Hiệp hội viễn thông quốc tế (ITU) đã định nghĩa, trong G.692 phân bố bước sóng cho những hệ thống DWDM sử dụng. Trong thực tế, không phải bước sóng được định nghĩa mà là tần số. Tuy vậy điều này cũng không là vấn đề, vì tần số f và bước sóng được liên hệ qua công thức: c = f *λ Ở đây c là tốc độ ánh sáng. Điều đó có nghĩa là, một bước sóng càng dài tương đương với một tần số càng nhỏ, và một bước sóng ngắn là một tần số cao. Các tần số ITU định nghĩa được cho bởi công thức: f = 193.1 ± m * 0.05THz (với m là số tự nhiên) Mà nó có nghĩa rằng ban đầu trong G.692 ITU sử dụng lưới 50GHz (tức là giá trị sự chênh lệch giữa bước sóng là 0.4nm). Cũng có sự đề nghị khoảng cách 100GHz và 200GHz hay thậm chí khoảng cách kênh không đều cho những ứng dụng đặc biệt. Khoảng cách rộng hơn thì xử lý dễ dàng hơn, nhưng những hệ thống hiện nay hay đã có kế hoạch trong thực tế vẫn đang sử dụng khoảng cách 50GHz thậm chí thấp hơn, đang đi vào hướng 1 lưới 25 hoặc 12.5GHz. Các tần số trung tâm ứng với mỗi lưới bước sóng Bước sóng tương ứng 12.5GHz 25GHz 50GHz 100GHz . . . . . 195.9375 - - - 195.9250 195.925 - - 195.9125 - - - 195.9000 195.900 195.90 195.9 195.8875 - - - 195.8750 195.875 - - 195.8625 - - - 195.8500 195.850 195.85 - 195.8375 - - - 195.8250 195.825 - - 195.8125 - - - 195.8000 195.800 195.80 195.8 Bảng 1.8 Một số ví dụ các tần số trung tâm của lưới bước sóng cho DWDM Kênh giám sát quang (OSC – Optical Supervisory Channel): OSC có chức năng tương tự như header trong SDH, đây là sự kết nối giữa yếu tố khác của mạng DWDM với kênh quang mở rộng. Trong kỹ thuật DWDM thì các bước sóng 1510, 1480 hay 1310 được dành cho kênh giám sát quang.Việc sử dụng OSC cho phép chúng ta có thể đánh giá hết sự điều khiển, cảnh báo, và bảo trì dữ liệu đã phát khi mà thực tế thì các thiết bị DWDM thường không truy cập và header của SDH. Ta có ví dụ một kênh giám sát quang như sau: Bước sóng: 1510nm Tốc độ tín hiệu: 2048Mbps Độ nhạy thu: -48dBm Công suất phát: -7dBm – 0dBm CHƯƠNG 2. THIẾT BỊ GHÉP BƯỚC SÓNG CỦA ALCATEL - LUCENT I. THIẾT BỊ GHÉP BƯỚC SÓNG 1626LM CỦA ALCATEL-LUCENT Thiết bị quản lý bước sóng 1626LM (Light Manager) của Alcaltel-Lucent là nền tảng của các hệ thống đa phạm vi thiết bị ghép phân chia bước sóng mật độ cao (DWDM) trong mạng vùng, quốc gia hay lục địa. 1626LM được dùng cho các ứng dụng mặt đất từ các mạng trung tâm (vài trăm km) hay các tuyến siêu dài (lên tới 4500km), và các ứng dụng mạng cáp thả biển không sử dụng bộ lặp (400km), với dung lượng trung bình cho mạng khu vực, tới dung lượng lớn cho mạng lục địa. 1626LM cung cấp một dung lượng truyền dẫn lớn trên một sợi cáp bằng cách ghép: 96 kênh, tốc độ 10Gb/s, sử dụng lưới 50GHz trong băng C mở rộng (1530 – 1568.6nm). 32 kênh, tốc độ 10Gb/s, sử dụng lưới 100GHz trong băng C chuẩn (1529.55 - 1561.42nm). 1. Cấu trúc hệ thống Cấu trúc 1626LM được bao gồm: Các bộ phát đáp (transponder). Các bộ ghép tách (mux/demux). Các bộ khuếch đại quang (optical amplifiers). a, Bộ phát đáp 1626LM tích hợp một số loại bộ phát đáp sau đây: - Các bộ phát đáp trực tiếp tới các nhánh (Tributary Direct Transponder) với các tốc độ đường dây 10Gb/s và 40Gb/s, thích hợp cho tuyến rất dài. - Các bộ tập trung nhánh (Tributary Concentrator) 4x2.5Gb/s với tốc độ đường dây 10Gb/s thích hợp cho tuyến rất dài. - Bộ tập hợp 2 x Gbe/FC với tốc độ đường dây 2.5Gb/s, giao diện SFP. - Bộ tập trung ETHC với tốc độ đường dây 10Gb/s, giao diện SFP/XFP. b, Bộ ghép tách Mux/Demux Có ba dạng mux/demux được tích hợp phụ thuộc vào lưới bước sóng và mục đích: Cấu trúc 50GHz cho phép lên tới 96 kênh. Cấu trúc 100GHz cho phép tới 32 kênh. Cấu trúc 50 GHz và 100GHz kết hợp cho phép 48 kênh. c, Các bộ khuếch đại quang - 1626LM tích hợp các bộ khuếch đại đường dây quang LOFA (Line Optical Fiber Amplifier) trong thiết bị đầu cuối đường dây (Line Terminal), OADM (Optical Add/Drop Multiplexer), và thiết bị lặp đường dây. - LOFA được xây dựng trên cơ sở công nghệ bộ khuếch đại EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier). - Chúng được thiết kế để thực hiện khuếch đại tín hiệu đường dây/tổng, trong băng C mở rộng. BOFA (Band Optical Fiber Amplifiers) được thiết kế để khuếch đại một dải (8 kênh). 2. Các dạng cấu hình cơ bản Thiết bị đầu cuối đường dây (Line Terminal - LT). Thiết bị lặp đường dây (Line Repeater - LR). Thiết bị T/R OADM (Tunable&Reconfigurable Optical Add & Drop Multiplexer). Thiết bị OADM (Optical Add & Drop Multiplexer). Hình 2.2 Các dạng cấu hình cơ bản của 1626LM a, Cấu hình đầu cuối đường dây - Trong cấu hình LT, có tới 96 tín hiệu WDM màu (12 băng) được ghép trong tín hiệu đường dây/kết hợp. - Trong cấu hình LT, thiết bị được đặt ở cả hai đầu của các kết nối điểm - điểm. Nó bao gồm: Khuếch đại đường dây (LOFA), với việc trích ra/chèn vào OSC trước/sau bộ khuếch đại 2 giai đoạn. Lên tới 12 CMDX và 1 BMDX1000 thực hiện phối hợp các mux/demux. Bộ phát đáp TPD. ALCT cho phép truy nhập hệ thống. OSCU cho phép giám sát các NE. Hình 2.3 Cấu hình LT b, Bộ lặp đường dây (Line Repeater) Đây là một cấu hình NE hai hướng, tích hợp bộ khuếch đại quang, mà không có bộ phát đáp cũng như chức năng mux/demux. LR bao gồm hai bộ khuếch đại đường (in-line) quang hai trạng thái (LOFA), cung cấp khả năng khuếch đại dải rộng hai hướng từng bậc làm tăng công suất quang của tín hiệu WDM kết hợp mà không sử dụng bộ chuyển đổi quang điện. Hình 2.4 Cấu hình LR c, R-OADM (Optical Reconfigurable Add&Drop Multiplexer) R-OADM là cấu hình mang lại khả năng ghép hay tách một hoặc nhiều bước sóng vào hay/từ tín hiệu tổng hợp trong cả hai hướng. Khả năng tách ghép lên tới 100% lưu lượng của 96 kênh (là 88 kênh nếu ALCT hiện diện). Hình 2.5 Cấu hình R-OADM Mỗi một kênh của R-OADM ở một trong 5 trạng thái sau: Express: Kênh được phát từ một đường dây tới đường dây khác. Add_drop_1: Kênh từ hướng 1 được tách và một kênh tương tự được ghép vào hướng 1. Add_drop_2 : Kênh từ hướng 1 được tách và một kênh tương tự được ghép vào hướng 2. Add_Drop_1&2: Kênh được ghép và tách cho cả hai hướng. Blocked: Kênh bị khoá. R-OADM bao gồm: LOFA: Khuyếch đại đường dây, còn có chức năng rút ra/chèn kênh giám sát quang OSC trước/sau bộ khuếch đại hai trạng thái. 02 OADC1102 (cho mỗi hướng): Chia nhanh và tách phần 02 WMAN1100 (một cho mỗi hướng): Cho phép định dạng lại. 22 CMDX1010: cho 11 hướng, 1 băng dành riêng cho ALCT, mặc định là B5. 02 BMDX1000 Các bộ Transponder ALCT OSCU: Cung cấp kênh giám sát quang. d, T-OADM cấp 2 (Optical Tunable Add & Drop Multiplexer - Degree 2) R-OADM là cấu hình mang lại khả năng ghép hay tách một hoặc nhiều bước sóng vào hay/từ tín hiệu tổng hợp trong cả hai hướng. Khả năng tách ghép lên tới 72 kênh lưu lượng trong 96 kênh (là 93 kênh nếu ALCT hiện diện). Hình 2.6 Cấu hình T-OADM cấp 2 Cấu hình T-OADM bao gồm: LOFA: Các bộ khuếch đại đường dây, còn có chức năng rút ra/chèn kênh giám sát quang OSC trước/sau bộ khuếch đại hai trạng thái. Các bộ Transponder. OSCU Phần tách (drop): 2 OADC1102 (hay các bản mạch OCNC): Chia nhanh và tách phần. 2 OADC1100: Chia các kênh giá nhỏ từ các kênh đã khuếch đại. 2 TDMX1180 (một cho mỗi hướng). 2 OADC1300 (một cho mỗi hướng). 16 LOFA. 16 TDMX1180 (8 mỗi hướng). Phần ghép (add): 2 OADC1750 (một cho mỗi hướng): ghép các kênh giá nhỏ. 16 OADC1750 (8 mỗi hướng): ghép các kênh đã khuếch đại. 2 OADC1300 (1 mỗi hướng): ghép các kênh đã khuếch đại. 4 LOFA (2 mỗi hướng): khuếch đại các kênh ghép. 2 WMAN3174 (một mỗi hướng): cung cấp khả năng định dạng lại và điều chỉnh. 2 OADC0104 (một mỗi hướng): ghép kênh ALC ALCT. e, Cấu hình T-OADM Cấp 3 (Optical Tunable Add & Drop Multiplexer –Degree 3 or Y node) Đây là một cấu hình T-OADM khác, Y node kết nối 3 đường dây từ 3 hướng. Cấu hình Y node có thể được sử dụng như là kết nối điểm trong mạng hình lưới. Khả năng tách ghép lên tới 72 kênh lưu lượng trong 96 kênh (là 93 kênh nếu ALCT hiện diện). Mỗi kênh ở một trong các trạng thái sau: Express_XY: kênh được phát từ hướng X tới hướng Y (và ngược lại). Add_drop_X: kênh từ hướng X được tách và một kênh tương tự được ghép vào hướng X. Blocked_X: kênh từ hướng X bị khoá. Hình 2.7 Cấu hình T-OADM cấp 3 Các thành phần trong cấu hình T-OADM cấp 3: Line amplifiers (LOFA) Transponders 2 OSCU Phần tách: 3 OCNC 3 OADC1100 3 TDMX1180 3 OADC1300 24 LOFA 24 TDMX1180 Phần ghép: 3 OADC1750 24 OADC1750 3 OADC1300 6 LOFA 3 WMAN 3174 3 OADC0104 ALCT f, Cấu hình OADM OR (Optical Add & Drop Multiplexer & repeater) Lặp OADM là cấu hình mang lại khả năng tách và ghép một hoặc nhiều bước sóng vào/khỏi tín hiệu tổng hợp trong một hoặc hai hướng. Có thể ghép/tách được 100% lưu lượng trong tổng số 77 bước sóng (11 băng, 7 bước sóng 1 băng). Tất cả các băng mà không được tách thì đều được phát qua mà không cần sự chuyển đổi quang/điện nào. Hình 2.8 Cấu hình OADM OR OADM bao gồm: LOFA: Khuếch đại đường dây và khả năng tách/chèn kênh OSC trước/sau bộ khuếch đại hai trạng thái. 22 CMDX (11 mỗi, 1 băng dành riêng cho ALCT, mặc định là B5). BMDX1100 (một mỗi hướng): cho phép phối hợp các mux/demux. TPD (transponder). ALCT. OSCU. CHƯƠNG 3.CÁC THIẾT BỊ ĐO KIỂM TRA I. MÁY ĐO WDM MTS8000 Máy đo MTS8000 có hai modul. Mudule đo tán sắc bước sóng CD, đo OTDR cùng một giao diện (FC/PC) Module đo phổ quang OSA, đo tán sắc mode phân cực PMD cùng một giao diện (FC/PC) 1. Thân máy a. Cấu trúc Cấu trúc thân máy MTS-8000 như hình. Hình 3.6 Máy MTS-8000 – User Interface Module: bao gồm các giao diện điều khiển, màn hình và thẻ nhớ – Battery Pack: được dùng để giữ các khối pin – Backplate: dành cho các module cơ bản cho các chức năng chính – Module: các module chức năng, ví dụ như OSA 160 hay the OSA200. – Receptacle: dành để cắm các module nhỏ. – Plug-in: dành cho các module được thiết kế để cắm vào khe (ví dụ như OTDR, CD, PMD, WDM, ...). Giao diện như hình. Hình 3.7 Giao diện sử dụng b. Các phím điều khiển On/Off: công tắc chính Print: in màn hình hoặc kết quả đo trên máy in được chọn System: có các chức năng sau: - Chọn các chức năng đo hay chức năng cơ bản khác nhau (chọn trong các module được sử dụng). Khi thiết bị được tắt nguồn, các cấu hình này được lưu trong bộ nhớ như là kết quả đo. - Truy nhập vào menu hệ thống (màn hình, ngày giờ, ngôn ngữ, máy in ngoài, ... Dùng menu này để thiết lập các tham số sau: - Các tham số hiển thị: độ sáng màn hình, tắt tự động, kích hoạt đầu ra VGA. - Các tham số đặc trưng vùng: ngày, giờ, quy cách hiển thị ngày giờ, ngôn ngữ. - Các tham số đầu vào/đầu ra: thiết lập cấu hình chuyển mạch quang, RS 232, Ethernet, modem, e-mail. - Kích hoạt loa - Thiết lập tham số tắt tự động của thiết bị Setup: truy nhập phần thiết lập các tham số đo. Menu này phụ thuộc vào chức năng đo được sử dụng. Results: truy nhập trang kết quả và sử dụng để phân tích kết quả. File: truy nhập menu quản lý thư mục và file. Cung cấp các chức năng sau: - Chọn bộ nhớ: bộ nhớ tring, ổ cứng, ổ mềm hay CD-ROM, thẻ nhớ USB, thẻ nhớ Flash compact; chọn tên và định dạng file; thông tin liên quan đến số liệu được lưu trong file. - Lưu các file hay truy nhập lại để chọn, sao lưu hay xoá; các thao tác tương tự với thư mục và thư mục con. Hai phím có thể được dùng để khởi động tiến trình đo: Start/Stop: khởi động hay kết thúc một tiến trình đo Script: được sử dụng để truy nhập vào một chuỗi lệnh và thực hiện Các phím hướng: Các phím hướng có hai chức năng chính sau: - Trên trang kết quả, các phím hướng được dùng để di chuyển các con trỏ và điều chỉnh hệ số phóng đại - Trên trang thiết lập tham số, các phím hướng dùng để di chuyển qua các menu, nút Enter ở giữa được dùng để chọn hay xác nhận một tham số được chọn. Các phím menu: các phím menu có chức năng hiện thời tương ứng với các nhãn tương ứng trên màn hình. Các nút trên mặt thiết bị (ngoài phím On/Off, phím Print và phím System) đều phụ thuộc vào modul đang được dùng và tiến trình đo được chọn. c. Các đèn chỉ thị On/Off: - Nhấp nháy: thiết bị đang được kết nối với nguồn ngoài và đang được tắt nguồn. - Sáng: thiết bị đang được bật nguồn, dùng nguồn pin hoặc nguồn ngoài. Charge - Sáng: thiết bị đang được kết nối với nguồn ngoài và pin đang được nạp. Testing - Sáng: có ít nhất một tiến trình đo đang diễn ra Trước khi đo, phải kích hoạt chức năng tương ứng. Sau khi máy khởi động xong, bấm phím System. 2. Phân tích phổ OSA a. Mục đích Sử dụng chức năng phân tích phổ để kiểm tra các tham số sau: - Sự có mặt của các kênh tại các bước sóng tương ứng, không bị dịch chuyển - Mức công suất phù hợp, độ chênh lệch công suất giữa các kênh không quá ngưỡng, không có sự biến thiên công suất - Tỷ số tín hiệu trên nhiễu thích hợp: là tỷ số mức công suất đỉnh của kênh đến mức công suất nhiễu của phát xạ tự phát của bộ khuyếch đại ở bên trái và/hoặc bên phải sóng mang. Điểm đo nhiễu được chọn là điểm giữa của hai kênh lân cận. Mức công suất nhiễu đo được sẽ được chuyển thành một độ rộng băng tiêu chuẩn 0,1 nm. Thành phần quan trọng nhất của thiết bị đo để thực hiện các phép đo này là bộ phân tích phổ quang. Nó có thể được kết nối tại điểm đo kiểm trong hệ thống WDM, tới điểm cuối cùng của liên kết hoặc đến vị trí bộ khuyếch đại. b. Thiết lập tham số * Các tham số đo Sweeps Chế độ quét, bao gồm: - Continuous: thực hiện đo và hiển thị kết quả theo thời gian thực - Single: thực hiện một lần đo và hiển thị kết quả - Statistics: thực hiện đo nhiều lần và thống kê để lấy kết quả trung bình. Số lần đo được thiết lập bởi người dùng. Averaging Chế độ lấy trung bình, bao gồm: No, Weak, Average, Strong. Chức năng này có thể giảm mức nhiễu một giá trị tời 5 dB. Khi tín hiệu thu được lấy trung bình, một đồ thị dạng thanh biểu thị trạng thái bậc của trung bình được hiển thị góc dưới bên phải của màn hình. Resolution Độ phân giải của bộ lọc Number of sweeps Thiết lập số lần quét (2 đến 1000), trong chế độ quét Statistic Long term Khoảng thời gian giữa các lần quét trong chế độ Statistic. Bao gồm: - No: các phép đo được thực hiện liên tục - Manual: các phép đo được thực hiện mỗi khi bấm phím Stop Wait. - Period: các phép đo được tự động thực hiện sau thời hạn được thiết lập. Wait Period Thời hạn chờ thiết lập thời gian thời hạn giữa các lần đo trong chế độ quét Statistic với tham số Long term đặt là period. Tăng từ 5 giây đến 1 phút, từ 1 phút đến 10 phút, tăng từ 5 phút đến 60 phút, tăng từ 1 giờ đến 24 giờ. Type Kiểu đo, bao gồm: - WDM: đo phổ của một tín hiệu quang - EDFA: phân tích một thiết bị khuyếch đại EDFA - DFB: phân tích laser DFB Channel Detection - Grid: tham chiếu theo cơ chế khung lưới. - Permanent: tự động phát hiện kênh. Trong chế độ này, kênh luôn được phát hiện mà không cần đo tham khảo. Signal threshold Ngưỡng phát hiện kênh - Auto: ngưỡng được xác định tự động - Manual: ngưỡng được thiết lập (từ - 79,9 đến + 10 dBm) bằng phím hướng hoặc Edit key. SNR parameters Để điều chỉnh các tham số này, vào dòng OSNR. Một menu con được hiển thị bao gồm: - SNR method: thiết lập con trỏ tham chiếu mức nhiễu được tính (bên trái đỉnh, bên phải đỉnh hoặc cả trái cả phải). - S N distance khoảng cách giữa đỉnh của kênh và con trỏ tham chiếu mức nhiễu + Auto: khoảng cách được xác định theo khoảng giữa các kênh + 0,2/0,4/0,8 nm nếu đơn vị là nm + 25GHz, 50GHz, 100GHz nếu đơn vị là THz - Noise Acq. Bandwidth: băng thông tham chiếu được sử dụng để đo nhiễu. + Tiêu chuẩn 100 pm. + Giá trị nằm giữa 10 pm và 10 000 pm. Splitter compensation Khi phép đo được thực hiện sau một bộ chia tách, cần phải bù suy hao cho bộ chia tách này. Chuyển đến dòng Splitter compensation để vào menu con: - Value: chọn yes để kích hoạt chức năng bù và nhập giá trị bù : từ 1 đến 30 dB (bước tăng 1) hay từ 1 đến 99% (bước tăng 0.1%). - Unit: chọn đơn vị dB hoặc phần trăm của giá trị đo được Gain Tilt và Slope No/Yes: kích hoạt chức năng đo giá trị tối đa độ lệch (dB) của độ lợi (gain) và độ dốc (dB mỗi nm) của độ lợi và hiển thị trên đồ thị * Các tham số hiển thị Grid Lựa chọn lưới đồ thị bằng menu con Alarm Kích hoạt các bảo cảnh: 1) Báo cảnh chung - Number of channel (số kênh): Yes/No - Max. variation level : mức ngưỡng chênh lệch công suất cực đại giữa các kênh. Chọn No hoặc thiết lập ngưỡng từ 0.1 đến 60 dB - Max. SNR variation: mức ngưỡng chênh lệch SNR cực đại giữa các kênh. Chọn No hoặc thiết lập mức ngưỡng từ 0.1 đến 60 dB - Max composite p.: mức ngưỡng công suất tổng hợp tối đa. Chọn No hoặc thiết lập ngưỡng từ -59.9 dBm đến +20 dBm 2) Báo cảnh kênh - Maximum drift: dịch chuyển tối đa. chọn Yes/No - Min. Level (channel): mức công suất tối thiểu của kênh. Chọn Yes/No - Max. Level (channel): mức công suất tối đa của kênh. Chọn Yes/No - Min. SNR: mức SNR tối thiểu. Chọn Yes/No - Channel number: số kênh. Từ «001» đến số kênh tối đa. - Value of channel: Hiển thị bước sóng của kênh được chọn - Delta F: Khoảng tần số. Thiết lập từ 0 đến 2 THz (mặc định 2 THz) - Min. P: Mức công suất tối thiểu. Thiết lập từ -80 dBm đến +9.9 dBm (dưới mức ngưỡng tối đa) - Max. P: Mức công suất tối đa. Thiết lập từ -79.9 dBm đến +10 dBm (trên mức ngưỡng tối thiểu) - Min. SNR: Mức ngưỡng SNR tối thiểu. Thiết lập từ 0 đến 50 dB Wavelength range Thiết lập dải bước sóng đo Table Notes Thiết lập các mục trong kết quả hiển thị. Có thể ghi chú cho mỗi kênh. Unit Đơn vị cho trục x có thể chọn: - Tần số THz - Bước sóng nm c. Kết quả phân tích phổ Trên đồ thị kết quả OSA sẽ hiển thị tất cả các kênh trên toàn bộ băng tần được phân tích. Số kênh và công suất đa hợp được chỉ ra và với mỗi kênh, các thông số được chỉ ra bao gồm: Bước sóng Khoảng giữa các kênh Mức công suất Tỷ số tín hiệu trên nhiễu - Tổng công suất của hệ thống . Để phân tích riêng bộ khuyếch đại, độ nghiêng mức khuyếch đại và độ dốc có thể tính toán. Trong vùng phổ WDM, mức khuyếch đại phải phẳng. Phân tích DFB: để đảm bảo tỷ số BER, đôi khi cần phải kiểm tra lasers DFB. Việc kiểm tra được dùng phổ biến trong kỹ thuật DWDM. Bao gồm đo kiểm các tham số sau: – SMSR (Side mode Suppression Ratio - tỷ số chặn các búp phụ) - độ sai khác biên độ giữa thành phần phổ chính và thành phổ phụ lớn nhất. – Mode Offset (Wavalength separation) - phân tách bước sóng (đơn vị nm) giữa thành phần phổ chính và thành phần phổ cạnh lớn nhất – Peak Amplitude mức công suất của thành phần phổ chính của DFB laser. – Bandwidth độ rộng băng của thành phần phổ chính. Hình 3.8 Kết quả phân tích phổ 3. Đo tán sắc mode phân cực PMD a Mục đích Tán sắc mode phân cực (Polarization mode disperson) là tán sắc gây ra do tốc độ lan truyền của sợi quang theo các trục khác nhau không giống nhau. Vì thế xung ánh sáng tại đầu thu bị dãn ra so với xung phát (Hình 3.1). Hình 3.9 Tán sắc phân cực mode PMD PMD được quy về như giá trị trung bình của tất cả trễ nhóm vi sai (DGD) theo picogiây (ps) hay như hệ số DGD theo ps/nm.km1/2. DGD trung bình làm cho xung ánh sáng bị trải rộng trong khi lan truyền dọc theo sợi quang, gây méo làm tăng BER của hệ thống quang. Tán sắc mode phân cực giới hạn tốc độ truyền dẫn của tuyến quang. Vì vậy, việc đo PMD của tuyến rất quan trọng. Từ giá trị PMD có thể tính tốc độ bit giới hạn của tuyến. Tốc độ bit (Gigabit/s) PMD tối đa (ps) Hệ số PMD (ps/nm.km1/2) Chiều dài 400km 2,5 40 2 10 10 0.5 40 2,5 0.125 b. Phương pháp đo PMD Phương pháp được sử dụng để đo PMD dựa trên cơ sở phương pháp phân tích với bộ phản xạ cố định. Phương pháp này yêu cầu một nguồn phát phân cực băng rộng tại một đầu và một bộ phân tích phổ quang phân cực (khả biến) tại đầu kia. Hình 3.10 Sơ đồ đo PMD Phương pháp đo PMD là phương pháp biến đổi Fourier nhanh Fast Fourier Transform Method (FFT). Từ đồ thị phổ, chu kỳ trung bình của điều chế biên độ sẽ đo. Phương pháp biến đổi Fourier nhanh sang miền thời gian sẽ cho một đường cong Gaussian và giá trị DGD trung bình được xác định từ đường cong này (cho các liên kết sợi ở chế độ ghép chặt). Với chế độ ghép chặt, không cần phải thay đổi góc phân cực của bộ phân tích. Ở chế độ ghép yếu, một góc cần được chọn để có biên độ điều chế cực đại. Để thực hiện một phép đo PMD bằng máy đo MTS-8000, cần sử dụng thêm các thiết bị đi kèm sau: - Bộ phân cực quang khả biến (Optical Variable Polarizer) OVP-15 ± 90° - Nguồn phát quang băng rộng (Optical Broadband Sources) OBS-15, mức công suất ra 0 dBm - Bộ định vị lỗi thị giác (Visual Fault Locator) VFL - Máy soi đầu connector (Fiber scope) - Bộ dụng cụ làm sạch đầu connector quang (Jumper) - Hai sợi nhảy quang (coupler) - Một đầu nối quang c. Thiết lập tham số Sau khi kết nối sợi quang cần đo và tất cả các thiết bị đã được bật nguồn và sẵn sàng, kích hoạt chức năng đo PMD trên máy đo MTS-8000. Để thiết lập cấu hình bài đo, bấm phím SETUP. Có hai kiểu thiết lập tham số: 1) Để các giá trị mặc định bằng cách bấm phím Test Auto 2) Định nghĩa các tham số theo ý muốn Ở chế độ Test Auto các tham số mặc định như sau: ACQUISITION – Sweep : Single – Averaging acquisition: Auto – Make reference : No1 – Reference date – Long term: No MEASURES – Coupling : Strong RESULTS SCREEN – Alarms: None – Spectral Unit: nm Ở chế độ không tự động, các tham số có thể thiết lập các giá trị khác nhau. Giá trị từng tham số được chỉ ra chi tiết dưới đây: Hình 3.11 Tham số máy đo * Các tham số đo Sweep Chế độ quét: - Continue: các phép đo được thực hiện liên tiếp, đồ thị được làm mới và kết quả được hiển thị theo thời gian thực. - Single: chỉ một phép đo được thực hiện và hiển thị kết quả - Statistics: một số các phép đo được thực hiện và kết quả được tính trung bình thống kê từ các lần đo. Chế độ này có thêm hai tham số là chu kỳ đo (Wait period) và số mẫu (Number of sample). Averaging acquisition (để cải thiện dải động) No: Không thực hiện lấy trung bình mẫu đo. Low: Số mẫu đo lấy trung bình thấp (4 mẫu) Medium: Số mẫu đo lấy trung bình vừa (16 mẫu) High: Số mẫu đo lấy trung bình cao (32 mẫu) Auto: Số phép đo lấy trung bình thấp, vừa và cao được lựa chọn tự động trong thời gian tham chiếu. Việc tăng số mẫu đo lấy trung bình có thể cải thiện khoảng động lên tới 5 dB. Make Reference Yes: Nếu muốn thực hiện 1 tham chiếu trước khi đo PMD thì ta chọn tùy chọn này. No: Đây là tùy chọn mặc định. Máy đo tự động thiết lập trở lại tùy chọn này sau khi tham chiếu vừa được thực hiện xong. Ngày thực hiện phép đo tham chiếu trước được hiển thị dưới tham số này. Long term Chu kỳ đợi giữa 2 mẫu đo liên tiếp, trong chế độ đo Statistics: None: Các mẫu đo được hiển thị cái nọ sau cái kia; Manual: Yêu cầu người sử dụng nhấn nút Stop Wait để bắt đầu mẫu đo tiếp theo. Chế đo này được sử dụng cho mẫu đo mà người đo muốn thiết lập giá trị phân cực giữa mỗi phép đo. Period: khi Yes được lựa chọn thì thời gian chờ cho một đường mới sẽ trở nên có hiệu lực. Number of samples Số lượng các phép đo từ 2 đến 100. Wait Tham số Wait Period cho phép nhập một chu kỳ đợi trước khi bắt đầu thực hiện đo lần tiếp theo (nó chỉ được kích hoạt nếu Long Term ta chọn là Period) - Tăng từ 5 giây tới 1 phút, sau đó tăng 1 phút tới 10 phút, sau đó tăng 5 phút tới 60 phút. sau đo tăng 1 giờ tới 24 giờ. Fiber parameters Chiều dài sợi ( Giá trị thay đổi : Nhỏ nhất : 0.1km / Lớn nhất = 300 km) Chiều dài sợi phải được thiết lập để đưa ra hệ số PMD. Unit Km: Đơn vị khoảng cách là Km Kfeet: Đơn vị khoảng cách la Kfeet Miles: Đơn vị khoảng cách là dặm Coupling Strong: Cho các sợi đơn mode khoảng cách dài Weak: Cho các thành phần và các sợi phân cực bảo dưỡng. Weak coupling bao gồm 3 đỉnh cho 1 phương pháp biến đổi Fourier nhanh (FFT). * Các tham số hiển thị Alarms None: Tùy chọn này tắt chức năng cảnh báo. Vì vậy các mục Auto Values và Bit rate info sẽ không được hiển thị. Active: Kích hoạt các cảnh báo chung. Các mục cho dưới đây hiển thị trên màn hình. Auto Values No: Các giá trị ngưỡng được nhập vào bằng tay. Yes : Các giá trị ngưỡng được tính toán tự động và được điều chỉnh tùy theo thông tin đã chọn từ bảng Bit rate info. Tùy chọn này đưa ra truy nhập PMD Delay và PMD Coeff của các đường quang đo. Bit rate info. Một bảng bên phải của tùy chọn này xuất hiện khi Bit rate info được lựa chọn. Bảng này liệt kê các chuẩn PMD có sẵn có thể được sử dụng. Để thực hiện 1 lựa chọn, Sử dụng các phím hướng mũi tên ngang. PMD Delay: Trễ lớn nhất trước 1 tín hiệu cảnh báo. PMD Coeff: Hệ số PMD lớn nhất trước một tín hiệu cảnh báo PMD2 Delay: Trễ PMD bậc 2 lớn nhất trước một tín hiệu cảnh báo.( Chỉ xuất hiện nếu Coupling được cài đặt là Strong.) PMD2 Coeff. Hệ số PMD bậc 2 lớn nhất trước một tín hiệu cảnh báo Các giá trị hệ số và trễ cho PMD và PMD2 có thể được định nghĩa bằng các phím hướng hoặc sử dụng phím Edit Number. d. Thực hiện một phép đo PMD Trước khi thực hiện đo PMD, ta thực hiện phép đo tham chiếu nguồn phát dải rộng. * Thực hiện phép đo tham chiếu Phía đầu xa 1 Tháo nắp bảo vệ trên OBS - 55 (Optical Broadband LED Source) và sau đó kết nối connector tuyến sợi cần kiểm tra 2 - Nhấn nút ON/OFF để bật nguồn thiết bị phát dải rộng của OBS-55. - Giữ chặt nút ON/OFF trong khoảng thời gian > 2s, OBS-55 hiện lên bảng lựa chọn chế độ phát. Có hai chế độ - Permanent ON (PERM): ở chế độ này OBS-55 sẽ duy trì công suất phát. - Automatic OFF (ECON) : ở chế độ này OBS-55 sẽ tự động tắt nguồn sau 20 phút nễu người đo không tác động phím. - Chọn chế độ điều chế cho tín hiệu quang. Nhấn nút CW/FMOD để thay đổi các chế độ điều chế tín hiệu quang. Có 4 chế độ: + CW (Continuous Wave) : Không điều chế + Điều chế 270 Hz. + Điều chế 1kHz. + Điều chế 2kHz. Phía đầu gần Tháo nắp chống bụi của Adapter đầu vào tín hiệu quang vị trí trên thân của Base Unit để kết nối tuyến sợi cần đo. Thực hiện kết nối với OBS-55 qua 2 sợi dây nhảy và coupler như hình vẽ sau đây : Dây nhảy quang Dây nhảy quang Adapter tín hiệu vào của Module PMD Sợi cần kiểm tra 55 Hình 3.12 Kết nối với OBS-55 Lựa chọn chức năng PMD trong menu thiết lâp của máy đo bằng cách nhấn nút SETUP, sau đó lựa chọn chức năng PMD và nhấn vào phím Enter. Nhấn nút kết quả RESULTS để hiển thị trạng thái xác định đường kính tự động. Một thanh đồ thị cho biết chuỗi trạng thái của xác định đường kính tại phía dưới của màn hình. Cần đợi quá trình xác định đường kính được hoàn tất trước khi tiếp tục. Nhấn nút SETUP để truy cập vào menu cấu hình Base Unit dành cho PMD. Sử dụng các phím ▲ and ▼để di chuyển con trỏ tới các tham số khác nhau và các phím ◄ and ► để chọn một giá trị. Kiểm tra trong menu cấu hình tùy chọn Make Reference được cài đặt là Yes. Chú ý: Khi một tham chiếu được thực hiện, các tham số phép đo không được xét đến, trừ trường hợp các tính toán lấy trung bình liên quan. Nhấn nút START/STOP để bắt đầu tham chiếu nguồn phát dải rộng. Để hiển thị các kết quả nhấn nút RESULTS. Khi tham chiếu đúng, Ta có thể thực hiện phép đo PMD. Hình 3.13 Thực hiện đo Một đồ thị dạng thanh hiển thị mức công suất trong phép đo hiện tại. Nếu phép đo tham chiếu không đưa ra một kết quả chính xác, kiểm tra các lý do sau: Bản tin báo lỗi Nguyên nhân có thể Giải pháp có thể Acquisition impossible Hit any key to continue Xác định đường kính tự động không được hoàn tất Đợi cho quá trình xác định đường kính kết thúc Signal level too low ! Check source and onnections Hit any key to continue - OBS-55 chưa bật nguồn - Pin của OBS -55 quá yếu - Nhấn nút ON/OFF để bật nguồn OBS-55; kiểm tra lại tùy chọn Make Reference vẫn thiết lập là YES, sau đó quay lại bước 6 - Nếu OBS-55 báo yếu Pin thì tiến hành sạc pin. Do các kết nối chưa tốt Kiểm tra lại các kết nối đã đúng và tốt chưa. * Thực hiện đo PMD Khi phép đo tham chiếu của nguồn phát dải rộng được hoàn tất, ta thực hiện các bước dưới đây để đo PMD : Gỡ bỏ 2 nắp bảo vệ trên OVP-15 (Phân cực biến đổi quang -15). Kết nối như hình vẽ 5 ở dưới. Thiết lập góc phân cực OVP-15 về giá trị 00 (mọi góc phân cực đều có thể được, tuy nhiên tốt nhất là không nên thay đổi góc phân cực). Nhấn nút SETUP để truy cập menu cấu hình Base Unit. Lựa chọn cài đặt kiểm tra PMD thích hợp tùy theo ứng dụng của người đo. Nhấn nút START/STOP để xem các kết quả trong khoảng một vài giây. Giao diện vào Module PMD Tuyến sợi quang cần đo OBS -55 Giao diện vào Module PMD Dây nhảy quang Dây nhảy quang OVP-55 Hình 3.14 Phép đo PMD với bộ phân cực mở rộng d. Kết quả đo PMD Phím menu Spectrum/FFT Phím Spectrum dùng để hiển thị: - Hoặc đồ thị phổ theo công suất (dBm) theo tần số (THz hay nm tùy theo thiết lập của người dùng) -Hoặc đường cong FFT và thông tin PMD (độ trễ và hệ số) theo biến đổi Fourier nhanh. Đồ thị FFT biểu diễn PMD theo ps Hình 3.15 Đồ thị PMD theo ps 4. Đo tán sắc bước sóng CD a. Mục đích Các tuyến sử dụng để truyền dẫn tín hiệu WDM và 10Gbit/s rất cần thiết phải đo tán sắc bước sóng. Tán sắc bước sóng gây ra do sự biến đổi chiết suất của sợi quang theo bước sóng. Sự biến đổi này gây ra độ trế giữa các bước sóng dẫn đến sự dãn xung dọc theo chiều dài sợi quang, là nguyên nhân gây ra méo và làm tăng BER của hệ thống quang. Tán sắc bước sóng được định nghĩa bởi ba tham số quan trọng: - Trễ tại bước sóng xác định với đơn vị ps - Hệ số tán sắc D với đơn vị ps/nm. Tương đương với hàm dịch chuyển độ trễ theo bước sóng hay độ dốc của đường cong biểu thị độ trễ như hàm theo khoảng cách truyền dẫn tại bước sóng xác định, theo đơn vị ps/nm*km. - Độ dốc S theo đơn vị ps/(nm2*km). Tương ứng với độ lệch của hệ số tán sắc theo bước sóng Hình 3.16 Hệ số tán sắc theo bước sóng b. Phương pháp đo tán sắc bước sóng CD Máy đo lần lượt phát các xung tại các bước sóng khác nhau và đo thời gian trễ tương ứng. Đo trễ trên bốn bước sóng: 1310nm, 1480nm, 1550nm và 1625nm. Sử dụng kết quả của bước sóng được chọn làm tham khảo để tính chiều dài của sợi quang. Sợi kiểm tra Hình 3.17 Tán sắc CD Căn cứ kết quả độ trễ theo bước sóng tại bốn điểm này, máy đo có thể tính toán được đường cong đặc trưng của độ trễ theo bước sóng bằng một trong các thuật toán xấp xỉ dưới đây: Bậc hai: A + Bl+Cl2 (đường cong parabol). Sellmeier 3 số hạng: A+Bl2+Cl−2 Sellmeier 5 số hạng: A+Bl2+Cl−2+Dl4+El−4 Sau đó, tính toán đạo hàm của đường cong để đưa ra hệ số tán sắc D theo bước sóng. Hình 3.18 c. Thiết lập tham số Để thiết lập cấu hình một phép đo tán sắc bước sóng của một sợi, nhấn nút SETUP. Các tham số đo khác nhau sẽ được hiển thị. Có hai lựa chọn cài đặt cấu hình : - Chọn cấu hình mặc định nhấn Test Auto - Hoặc cấu hình người dùng định nghĩa. Các tham số khi chọn cấu hình đo tự động : Laser: All Mode: Auto Analysis window Auto Time of measurement: 00:25 Reference wavelength: 1550 nm Index: 1.465 Measurement zone: link Approximation formula: Sellmeier 5-Term Type of fiber: Standard 1st analysis window: Dispersion Lower wavelength: 1255.0 nm Upper wavelength: 1650.0 nm Inc. wavelength : 5 nm Standardized to 1km : Yes Unit km Để thiết lập cấu hình đo do người dùng định nghĩa, dùng các phím hướng dọc để di chuyển đến tham số cần thay đổi, sau đó dùng phím hướng ngang để di chuyển đến giá trị lựa chọn. Hình 3.19 * Các tham số đo Các tham số phép đo Laser Lựa chọn nguồn phát để thực hiện đo: - Chọn một trong bốn bước sóng: 1310nm, 1480nm, 1550nm hoặc 1625 nm. - Hoặc trên tất cả các bước sóng (All). Mode Chọn chế độ đo: Manual: Phép đo thực hiện trên một cửa sổ có độ rộng 500m, tại vùng cuối của sợi hoặc trên miền Fresnel (Vị trí của nó phải được định nghĩa bằng tham số “Analysis window” phía dưới. End of fiber: điểm cuối của sợi được xác định bằng phép đo phản xạ. Auto: Sau khi tự động xác định điểm cuối của sợi, một phép đo tán sắc bước sóng CD được thực hiện trên với cả bốn bước sóng. Analysis window Trong chế độ manual, nhập khoảng cách của sự kiện phản xạ để phân tích (Miền Fresnel), tương ứng với vị trí cuối của sợi. Giá trị tham số sẽ tương ứng trung tâm của cửa sổ phân tích (Analysis window). Measurement time Chọn khoảng thời gian đo từ 25 giây đến 10 phút. Nếu phép đo được thực hiện trên một bước sóng đơn, đó là thời gian đo cho bước sóng đó. Nếu phép đo được thực hiện trên cả 4 bước sóng, đó sẽ là tổng thời gian đo cho tất cả các bước sóng. Cụ thể như sau : 1/5 của thời gian đó được dành cho mỗi các bước sóng 1480, 1550, 1625 nm. 2/5 của thời gian đó được dành cho bước sóng 1310 nm, do nó yêu cầu số các lần lấy trung bình cao hơn. Nếu phép đo ở chế độ Auto, thời gian đo không bao gồm thời gian tính toán xác định điểm cuối sợi (30 giây). * Các tham số phân tích Ref. wavelength Bước sóng tham chiếu. Chọn một trong bốn bước sóng. Kết quả của phép đo cho bước sóng đó sẽ được tham chiếu để tính toán độ trễ tại các bước sóng khác. Refractive index Lựa chọn chỉ số nhóm N của sợi từ các giá trị nằm giữa 1.30000 và 1.70000. Chú ý: 1. Giá trị chỉ số này là duy nhất và nó không gán tới 1 bước sóng. Nó được sử dụng cho tất cả các phép đo thực hiện trên Tab CD và được lưu cùng với đồ thị. 2. Nên sử dụng chỉ số nhóm tại bước sóng 1550nm, để kết quả đo chính xác trong phép đo sợi. Measurement zone Lựa chọn phương pháp đo tán sắc bước sóng Link: đo toàn bộ tuyến từ một đầu. Section Measure: đo một đoạn của nó từ một điểm cuối, thực hiện hai phép đo trên mỗi điểm cuối của đoạn đó. Approximation formula Chọn công thức tính xấp xỉ độ trễ trong tính toán xác định đường cong tán sắc và độ dốc tán sắc. Bậc hai: A+Bλ+Cλ2. Khuyến nghị cho các sợi G.653, trong vùng cửa sổ 1550 nm. Sellmeier 3 số hạng: A+Bλ2+Cλ-2. Khuyến nghị cho các sợi G.652 trong vùng cửa sổ 1310 nm. Sellmeier 5 số hạng: A+Bλ2+Cλ-2+Dλ4+Eλ-4. Khuyến nghị trong tất cả các trường hợp khác, bao gồm các sợi không thuần nhất. Khuyến nghị chọn công thức xấp xỉ như sau: Hình 3.20 Fiber Type Chọn loại sợi cần đo: Standard / Special. Chọn Special cho một liên kết có một đoạn sợi tán sắc dịch chuyển. Cho các trường hợp khác chọn Standard * Các tham số hiển thị Alarms None: tùy chọn này sẽ chặn sự truy nhập các mục Auto Values và Bit rate info (Chúng sẽ biến mất khỏi màn hình) Active: Cho phép một số cảnh báo chung. Các trường cho dưới đây được kích hoạt. Auto Values: Yes Các giá trị ngưỡng và dải phân tích được tính toán và điều chỉnh tự động phù hợp với các thông tin đã lựa chọn từ bảng Bit rate info. Bit rate info: Một bảng bên phải của tùy chọn xuất hiện khi Auto Values được thiết lập là Yes. Bảng này liệt kê các tốc độ truyền tải có sẵn có thể được sử dụng. Để thực hiện một lựa chọn, sử dụng các phím hướng mũi tên ngang. Auto values: No Các giá trị ngưỡng được nhập bằng nhân công. Chọn dải phân tích (Analysis band) và ngưỡng tán sắc lớn nhất có thể tùy chọn. Analysis Band: Tùy chọn này xuất hiện khi Auto Values được cài đặt là No. Lựa chọn bước sóng 1550 nm hoặc dải C+ L. Mức ngưỡng tán xạ lớn nhất sẽ chỉ được xem xét trên dải và kênh đó. Disp. Max (ps/nm): Tùy chọn này xuất hiện khi Auto Values được thiết lập là No. Dùng để thiết lập ngưỡng tán sắc lớn nhất (Từ <200 tới <90000 ps/nm). Chú ý : Ngưỡng tán sắc lớn nhất luôn luôn được xem xét trên các giá trị tán sắc không bình thường. Các kết quả sẽ căn cứ vào hình dạng của các đường cong (Trễ, tán sắc, sườn dốc) và một bảng kết quả (Bao gồm 8 đường được hiển thị nếu chức năng bảng (Table) được lựa chọn). Cửa sổ phân tích thứ nhất Tham số này có thể được thay đổi thành không xuất hiện nếu ta chọn chế độ đo tự động. Chọn đường cong sẽ được hiển thị tự động khi kết thúc phép đo : Markers : Đường cong phản xạ với các con trỏ Dispersion: Đường cong tán sắc Lower wavelength Giới hạn thấp hơn của bước sóng được hiển thị trên đường cong và trong bảng : - Từ 1255.0 nm tới 1640.0 nm Upper wavelength Giới hạn lớn hơn của bước sóng được hiển thị trên đường cong và trong bảng : - Từ 1265.0 nm nm tới 1650.0 nm Inc. wavelength Chọn khoảng cách giữa hai bước sóng kết quả liên tiếp (độ phân giải kết quả) được lưu trong bảng. - Từ 0.10 tới 50 nm - Số lượng các kết quả được lưu phụ thuộc các giá trị các giới hạn và bước nhảy - Tối đa là 512 kết quả. Standardized to 1 km chuẩn hóa về 1 km Yes: Giá trị tán sắc được chuẩn hóa về 1 km (giá trị tán sắc trung bình trên 1 km) Unit: chọn đơn vị Km/ Kfeet / Mile d. Quá trình xử lý của phép đo Phép đo này được thực hiện theo 3 bước : Xác định cuối sợi bằng một phép đo phản xạ ngược. Bước này không thể thiếu nếu chiều dài của sợi chưa biết. Đặt các con trỏ tại sự kiện cuối sợi. Một phép đo phản xạ ngược thứ hai trong vùng cuối của sợi được thực hiện trên bốn bước sóng (1310nm, 1480nm, 1550nm, 1625nm). Kết quả là bốn điểm phản xạ Fresnel được xác định bởi các con trỏ. Một trong các điểm phản xạ Fresnel được chọn làm tham chiếu. Độ trễ của các điểm phản xạ khác được so sánh với điểm này. Tính toán tán sắc dựa trên cơ sở vị trí của các con trỏ. e. Kết quả đo CD Trễ tại bước sóng xác định với đơn vị ps Hệ số tán sắc D với đơn vị ps/nm. Tương đương với hàm dịch chuyển độ trễ theo bước sóng hay độ dốc của đường cong biểu thị độ trễ như hàm theo khoảng cách truyền dẫn tạ bước sóng xác định, theo đơn vị ps/nm*km Độ dốc S theo đơn vị ps/(nm2*km). Tương ứng với độ lệch của hệ số tán sắc theo bước sóng. Kết luận Trong thời gian làm tiểu luận dưới sự giúp đỡ của thầy cô, bạn bè đặc biệt là TS Lê Quốc Cường chỳng em đã hoàn thành tiểu luận của mình và đạt được một số kết quả sau: Nghiên cứu về thiết bị ghép kênh theo bước sóng 1626LM của ALCALTEL là thiết bị đang được triển khai trong hệ thống thông tin QB của quân đội. Các thiết bị ghép bước sóng của ALCATEL - LUCENT Tìm hiểu về đặc tính kỹ thuật và các thông số của các thiết bị đo từ đó đưa ra các giải pháp kỹ thuật để phát triển. Do thời gian làm tiểu luận hạn chế nên em chỉ tập trung vào nghiên cứu máy đo WDM MTS8000. Mặc dù đã cố gắng nhưng tiểu luận của em không thể tránh khỏi những thiếu sót, chúng em rất mong nhận được sự chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô để tiểu luận của em hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn!

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docSDN,WDM(1660,1626-ALCATEL).doc
Luận văn liên quan