Luận án: Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiễu bộ khuếch đại quang đến hiệu năng mạng truy nhập

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ -----o0o----- Bùi Trung Ninh NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỄU TRONG BỘ KHUẾCH ĐẠI QUANG VÀ TÁC ĐỘNG CỦA NÓ ĐẾN HIỆU NĂNG CỦA MẠNG TRUY NHẬP LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG Hà Nội - 2016 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ -----o0o----- Bùi Trung Ninh NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỄU TRONG BỘ KHUẾCH ĐẠI QUANG VÀ TÁC ĐỘNG CỦA NÓ ĐẾN HIỆU NĂNG CỦA MẠNG TRUY NHẬP Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số: 62.08 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. NGUYỄN QUỐC TUẤN Hà Nội - 2016 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CẢM ƠN Luận án được hoàn thành với sự hướng dẫn khoa học của PGS. Phạm Văn Hội và PGS. Nguyễn Quốc Tuấn.

Với sự chỉ dẫn và định hướng về mặt khoa học, sự động viên khích lệ tận tình của các thầy đã giúp nghiên cứu sinh hoàn thành tốt công việc nghiên cứu. Nghiên cứu sinh cũng xin cảm ơn GS. Phạm Tuấn Anh trường ĐH AiZu, Nhật Bản đã giúp nghiên cứu sinh có cơ hội trao đổi nghiên cứu và thực tập tại Nhật Bản về lĩnh vực liên quan đến luận án. Nghiên cứu sinh xin cảm ơn lãnh đạo Khoa ĐTVT, Trường Đại học Công nghệ, ĐHQGHN đã tạo môi trường và điều kiện nghiên cứu tốt, hỗ trợ tài chính giúp nghiên cứu sinh tham dự một số hội nghị quốc tế và thực tập tại nước ngoài.

Đồng thời, nghiên cứu sinh cũng xin được cảm ơn các thầy, cô Bộ môn Hệ thống viễn thông, các thầy, cô Khoa Điện tử - Viễn thông và Trường Đại học Công nghệ đã hỗ trợ nghiên cứu sinh trong quá trình nghiên cứu và bảo vệ luận án. Cuối cùng, tác giả cũng xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn cảm thông và động viên tác giả trong quá trình hoàn thành luận án. i LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án ―Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiễu trong bộ khuếch đại quang và tác động của nó đến hiệu năng của mạng truy nhập‖ là do tôi thực hiện và không chứa bất kỳ nội dung nào được sao chép từ các công trình đã được người khác công bố. Các tài liệu trích dẫn là trung thực và được chỉ rõ nguồn gốc.

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan trên. Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2016 Bùi Trung Ninh ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN. i LỜI CAM ĐOAN. ii MỤC LỤC.

iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT. vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU. viii DANH MỤC CÁC BẢNG. x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ.

xi MỞ ĐẦU. 5 TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP LR-PON. Tổng quan về mạng truy nhập. Các giải pháp băng rộng đang tồn tại.

Sợi quang cho mạng truy nhập. Mạng truy nhập thế hệ sau. PON - lựa chọn thích hợp nhất cho mạng truy nhập. Các công nghệ hỗ trợ PON.

Mạng PON ghép kênh theo thời gian (TDM-PON). Mạng PON ghép kênh theo bước sóng (WDM PON). Mạng PON ghép kênh phân chia theo mã quang (OCDM-PON). Mạng quang thụ động khoảng cách dài (LR-PON).

Một số kiến trúc LR-PON đã được triển khai. LR-PON dựa trên TDM. LR-PON dựa trên GPON hiện có. LR-PON dựa trên WDM-PON.

LR-PON dựa trên TDM và CWDM. LR-PON dựa trên TDM và DWDM. LR-PON dựa trên CDM và DWDM. Các tham số đánh giá hiệu năng của hệ thống mạng LR-PON.

25 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng của mạng LR-PON. Nhiễu và các kỹ thuật xử lý nhiễu trong mạng LR-PON. Nhiễu của bộ khuếch đại EDFA trong mạng LR-PON.

Nhiễu của bộ khuếch đại Raman trong mạng LR-PON. Các nghiên cứu liên quan đến đề tài luận án. Tình hình nghiên cứu trên thế giới. Các công nghệ tăng khoảng cách truyền dẫn.

Sử dụng hiệu ứng tán xạ Raman để mở rộng băng tần khuếch đại. Các công trình nghiên cứu trong nước. Vấn đề nghiên cứu của luận án. 41 THIẾT KẾ CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CỦA BỘ KHUẾCH ĐẠI QUANG RAMAN.

Nghiên cứu thiết kế phần điện tử của thiết bị FRA. Yêu cầu của nguồn laser bơm cho khuếch đại quang Raman. Mô hình của bộ khuếch đại quang Raman. Thiết kế phần điện tử bơm cho laser bán dẫn.

Xây dựng phần mềm điều khiển nguồn laser bơm. Chế tạo phần điện tử cho laser bán dẫn. Thiết kế bộ nguồn bơm cho hệ RFA cấu trúc kiểu cộng công suất quang. Thiết kế phần quang tử cho khuếch đại quang sợi Raman.

Laser bán dẫn công suất cao để bơm cho khuếch đại quang Raman. Mô-đun laser bán dẫn 34-0250-DW0-300. Mô-đun laser bán dẫn SLA5653-QD-71/CV1. Cấu hình quang tử thụ động của khuếch đại quang Raman.

Kết quả khảo sát đặc trưng của mô-đun laser bơm. Kết quả khảo sát phổ phát xạ Raman tự phát sử dụng 3 nguồn laser bơm. Kết quả khảo sát khuếch đại quang bằng hiệu ứng Raman cưỡng bức. Kết quả khảo sát khuếch đại quang Raman khi sử dụng sợi đệm.

So sánh các thông số của khuếch đại Raman thương mại và chế tạo. Thử nghiệm khuếch đại quang Raman đã chế tạo trên tuyến thực. 72 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Kết luận và đề xuất các phương án chế tạo khuếch đại quang Raman phục vụ tuyến thông tin quang WDM băng rộng.

80 NÂNG CAO HIỆU NĂNG MẠNG TRUY NHẬP QUANG ĐA BƢỚC SÓNG SỬ DỤNG KỸ THUẬT OCDMA VÀ EDFA. Xây dựng mô hình mạng LR-PON sử dụng OCDMA và EDFA. Mô phỏng hệ thống bằng phần mềm Optisystem. Phân tích các kết quả mô phỏng và so sánh kết quả với lý thuyết.

Đánh giá hiệu năng hệ thống mạng khi sử dụng bộ thu APD. Kết luận chương. 102 NÂNG CAO HIỆU NĂNG MẠNG TRUY NHẬP QUANG ĐA BƢỚC SÓNG SỬ DỤNG KỸ THUẬT DWDM VÀ KHUẾCH ĐẠI RAMAN BƠM BẰNG CÔNG SUẤT THẤP. Xây dựng mô hình mạng LR-PON sử dụng DWDM và khuếch đại Raman.

Mô phỏng hệ thống bằng phần mềm Optisystem. Cài đặt mô phỏng. Các kết quả mô phỏng. Kết luận chương.

117 KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO. 118 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN. 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 122 v LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt ADC Analog-to-Digital Converter Chuyển đổi tương tự sang số Đường dây thuê bao số bất đối ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line xứng APD Avalanche Photodiode Photo đi ốt thác lũ Phát xạ tự phát được khuếch ASE Amplified Spontaneous Emission đại ATM Asynchronous Transfer Mode Truyền dẫn không đồng bộ BER Bit Error Rate Tỉ lệ lỗi bít CATV Community Antenna Television Truyền hình cáp CO Central Office Tổng đài trung tâm Ghép kênh theo bước sóng mật CWDM Coarse Wavelength Division Multiplexing độ trung bình DCF Dispersion Compensating Fiber Sợi bù tán sắc DFB Distributed Feedback Laser Laser hồi tiếp phân bố DRA Distribution Raman Amplifier Khuếch đại Raman phân bố DSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số Digital Subscriber Line Access Bộ tập trung đường dây thuê DSLAM Multiplexing bao số Ghép kênh theo bước sóng mật DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing độ cao EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier Khuếch đại sợi pha tạp Erbium Electrically Erasable Programmable Read- Bộ nhớ chỉ đọc có khả năng lập EEPROM Only Memory trình được FBG Fiber Bragg Grating Cách tử sợi Bragg RFA Raman Fiber Amplifier Khuếch đại sợi Raman FTTx Fiber To The x Sợi quang tới x FWM Four Wave Mixing Trộn bốn bước sóng Đường dây thuê bao số tốc độ HDSL High Digital Subscriber Line cao Institute of Electrical and Electronics IEEE Viện kỹ nghệ điện và điện tử Engineers Điều chế cường độ, tách sóng IM-DD Intensity Modulation-Direct Detection trực tiếp ISDN Integrated Service Digital Network Mạng số tích hợp dịch vụ International Telecommunication Union - Tiêu chuẩn viễn thông, Tổ ITU-T Telecommunication Standardization chức viễn thông quốc tế LCD Liquid crystal display Màn hình tinh thể lỏng vi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LR-PON Long-Reach PON Mạng PON khoảng cách dài MAI Multi-access Interference Nhiễu đa truy nhập MPCP Multipoint Control Protocol Giao thức điều khiển đa điểm MQC Modified Quadratic Congruence Mã trọng số kép được sửa đổi MQW Multi-Quantum Well Giếng lượng tử đa lớp NF Noise Figure Hệ số tạp âm NRZ Non-return-to-Zero Tín hiệu không quay về không OCDM Optical Code Division Multiplexing Ghép kênh theo mã quang ODN Optical Distribution Network Mạng phân phối quang OLT Optical Line Terminal Kết cuối đường dây quang ONT Optical Network Terminal Thiết bị mạng quang OOK On-Off Keying Khóa bật tắt ORU Optical Repeat Unit Bộ lặp quang OSA Optical Spectrum Analyzer Phân tích phổ quang OSC Optical Supervisory Channel Kênh giám sát quang OSNR Optical Signal Noise Rate Tỉ số tín hiệu trên nhiễu quang P2MP Point-to-Multipoint Điểm - đa điểm P2P Point-to-Point Điểm-điểm PD Photodiode Phô tô đi ốt PMD Polarization Mode Dispersion Tán sắc phân cực mốt PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động PRBS Pseudorandom Binary Sequence Bộ tạo chuỗi bit giả ngẫu nhiên RF Radio Frequency Tần số vô tuyến RISC Reduced Instructions Set Computer Máy tính với tập lệnh đơn giản SAC Spectral Amplitude Coding Mã hóa biên độ phổ SNR Signal Noise Rate Tỉ số tín hiệu trên nhiễu SPI Serial Peripheral Interface Giao diện ngoại vi nối tiếp SOA Semiconductor Optical Amplifier Khuếch đại quang bán dẫn SPC Spectral Phase Coding Mã hóa pha phổ SPM Self-phase modulation Tự điều chế pha SRS Stimulated Raman Scattering Tán xạ Raman kích thích TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh theo thời gian Universal Asynchronous Receiver – Truyền thông nối tiếp không USART Transmitter đồng bộ USB Universal Serial Bus Chuẩn kết nối tuần tự đa dụng Đường dây thuê bao số tốc độ VDSL Very high Subscriber Line rất cao VoD Video on Demand Video theo yêu cầu WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh theo bước sóng XPM Cross-phase Modulation Điều chế pha chéo vii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.