Luận văn Mô phỏng và phân tích hệ thống WDM-PON sử dụng Laser đa Mode

mặt của lớp tích cực có phủ chất làm tăng hệ số phản xạ tương tự như ở laser Fabry Perot.Đặc tính khuếch đại:12SOAHình 6: Đặc tính khuếch đại của RSOA13SOAĐặc tính độ lợi phụ thuộc vào điện áp điều khiển:Hình 7: Đặc tính độ lợi của RSOANội dungGiới thiệu đề tài	 Lý thuyết Hệ thống WDM-PON sử dụng laser đa mode14Hệ thống WDM-PON 2 channel.Vấn đề còn tồn đọng của những nghiên cứu trướcSơ đồ nguyên lýLưu đồ giải thuậtSơ đồ mô phỏngKết quả mô phỏng với 1 trường hợp cụ thểPhân tích đáp ứng của hệ thống WDM-PON 2 kênh sử dụng mã NRZThu thập số liệuMô hình toán của hệ thốngTối ưu hệ thốngHệ thống WDM-PON 2 channelVấn đề còn tồn đọng của những nghiên cứu trước15Hình 8: Hệ thống WDM-PON trước đâyHệ thống WDM-PON 2 channelSơ đồ nguyên lý16Hình 9: Sơ đồ nguyên lýHệ thống WDM-PON 2 channelLưu đồ giải thuật17Hình 10: Sơ đồ giải thuật Hệ thống WDM-PON 2 channelSơ đồ mô phỏng18Hình 11: Sơ đồ mô phỏng Hệ thống WDM-PON 2 channelĐầu vào của các thiết bị mô phỏng trong chương trình:Laser:Công suất 8dBm, 2 bước sóng là 1554.94nm và 1555.47nmBộ lọc Bessel: Băng thông 2.5G, bậc 8Mux và Demux: kiệu lọc là Bessel, băng thông là 20GCáp: suy hao 0.2dB/km, tán sắc 18ps/(nm.km)EAM: hệ số điều chế =0.95RSOA: suy hao đầu vào=3dB, suy hao đầu ra=3dBWSOA:dòng tiêm 0.09A, suy hao đầu vào=3dB, suy hao đầu ra =3dB19Hệ thống WDM-PON 2 channelKết quả phân tích với một trường hợp cụ thể:Hệ thống mô phỏng dùng mã đường truyền NRZ, tốc độ downlink là 2.5Gbps, tốc độ uplink là 1.25Gbps chiều dài cáp là 20km.(GPON ITU-T G.984)20Hệ thống WDM-PON 2 channelTín hiệu downlink channel 1 trước và sau khi điều chế bằng RSOA ở miền thời gian21Hình 12: tín hiệu channel 1 trước và sau bộ điều chế RSOAHệ thống WDM-PON 2 channelTín hiệu downlink channel 2 trước và sau khi điều chế bằng RSOA ở miền thời gian22Hình 13: tín hiệu channel 2 trước và sau bộ điều chế RSOAHệ thống WDM-PON 2 channelTín hiệu downlink channel 1 nhận được tại ONU so sánh với tín hiệu dowlink1 sau khi điều chế:23Hình 14: Tín hiệu channel 1 sau bộ RSOA và tín hiệu thu được bên ONU Hệ thống WDM-PON 2 channelTín hiệu downlink channel 2 nhận được tại ONU so sánh với tín hiệu dowlink 2 trước khi điều chế:24Hình 15: Tín hiệu channel 2 sau bộ RSOA và tín hiệu thu được bên ONU Hệ thống WDM-PON 2 channelTín hiệu uplink channel 1 sau điều chế25Hình 16: Tín hiệu uplink channel 1 sau điều chếHệ thống WDM-PON 2 channelTín hiệu uplink channel 2 sau điều chế26Hình 17: Tín hiệu uplink channel 2 sau điều chếHệ thống WDM-PON 2 channelTín hiệu uplink channel 1 sau khi tách tại OLT27Hình 18: Tín hiệu uplink channel 1 sau khi tách tại OLTHệ thống WDM-PON 2 channelTín hiệu uplink channel 2 sau khi tách tại OLT28Hình 19: Tín hiệu uplink channel 2 sau khi tách tại OLT Phân tích đáp ứng của hệ thống WDM-PON 2 kênh sử dụng mã NRZBảng số liệu29Ở đây luận văn sẽ xét BER đến 10-3 dựa theo tiêu chuẩn International TelecommunicationUnion - TelecommunicationnStandardization Sector (ITU -T), G.709: Interfaces for the optical transport network, 2012[11] Trong chương trình Optisystem, ở mỗi lần mô phỏng ta sẽ mô phỏng chuỗi bit có chiều dài 1024 bit. Với một bộ yếu tố đầu vào (Lengh, BitrateDown, BitrateUp) ta sẽ chạy 10 lần và sau đó lấy trung bình, do đó trong quá trình mô phỏng nếu chuỗi bit thu được bị sai 1 bit so với chuỗi bit truyền (tương ứng với BER thu được là 10-3) thì độ tin cậy của kết quả BER là rất cao (khoảng 95%). Còn nếu giá trị BER thu được nhỏ hơn 10-3 thì độ tin cậy của BER thấp. Do đó để đảm bảo tính thực tế, các giá trị BER nhỏ hơn 10-4 ta đều quy về 10-4. 30 Phân tích đáp ứng của hệ thống WDM-PON 2 kênh sử dụng mã NRZMô hình toán của hệ thốngViệc thực hiện mô hình toán để đưa ra 1 hàm số tương quan giữa BER từng kênh và sự phụ thuộc của nó dưa vào 3 biến là: tốc độ down, tốc độ up và chiều dài của cáp tương ứng:BERchannel = f (BitrateUp,Bitratedown, L)Dựa vào phương trình và mục tiêu BER của từng kênh mà ta có thể dung hòa và tìm được tốc độ bit và chiều dài tốt nhất.Việc thực hiên mô hình toán dựa trên chương trình minitab.31 Phân tích đáp ứng của hệ thống WDM-PON 2 kênh sử dụng mã NRZMô hình toán của hệ thốngDownlink channel 1Phương trình:Logberdown1=-3,075+0,112.L+0,436.D-0,005.U-0,012.L.D-0,005.L.U-0,009.D.U+0,008.L.D.U32 Phân tích đáp ứng của hệ thống WDM-PON 2 kênh sử dụng mã NRZMô hình toán của hệ thốngDownlink channel 1Thể hiện những yếu tố ảnh hưởng đáng kể đến BERdown1:33 Phân tích đáp ứng của hệ thống WDM-PON 2 kênh sử dụng mã NRZHình 20: những yếu tố ảnh hưởng lên BER down1 Phân tích đáp ứng của hệ thống WDM-PON 2 kênh sử dụng mã NRZMô hình toán của hệ thốngUplink channel 1Phương trình:Logberup1= -2,459+0,055.L+0,114.D+0,131.U-0.042.L.D+0.070.L.U-0,120.D.U+0,050.L.D.U34 Phân tích đáp ứng của hệ thống WDM-PON 2 kênh sử dụng mã NRZMô hình toán của hệ thốngUplink channel 1Thể hiện những yếu tố ảnh hưởng đáng kể đến BERup1:35Hình 21: những yếu tố ảnh hưởng lên BER up1 Phân tích đáp ứng của hệ thống WDM-PON 2 kênh sử dụng mã NRZMô hình toán của hệ thốngDownlink channel 2 Với tất cả các dữ liệu đầu vào thì BER của Downlink channel 2 có giá trị nhỏ hơn 10-4. Mà ở phân tích trên ta đã nói các giá trị BER nhỏ hơn 10-4 có độ tin cậy thấp nên ta quy về 10-4. Do đó trong trường hợp này, ta coi như BER Downlink channel 2 luôn thỏa mãn điều kiện khảo sát với mọi sự thay đổi của yếu tố đầu vào trong khoảng khảo sát.36 Phân tích đáp ứng của hệ thống WDM-PON 2 kênh sử dụng mã NRZMô hình toán của hệ thốngUplink channel 2 Phương trình:Logberup2=-3,012+0,007.L+0,281.D-0,007.U-0,236.L.D+0,130.D.U+0,127.L.D.U37 Phân tích đáp ứng của hệ thống WDM-PON 2 kênh sử dụng mã NRZMô hình toán của hệ thốngUplink channel 2Thể hiện những yếu tố ảnh hưởng đáng kể đến BERup238Hình 22: những yếu tố ảnh hưởng lên BER up2 Phân tích đáp ứng của hệ thống WDM-PON 2 kênh sử dụng mã NRZTối ưu hệ thốngViệc tối ưu hệ thống ở đây tương tự như việc kiểm tra lại phương trình ta đã xây dưng lại có chính xác hay không bằng cách ta sẽ dưa vào chương trình minitab tính toán thông số BERchannel= 10-3 (theo tiêu chuẩn International Telecommunication  Union  -Telecommunication Standardization Sector (ITU -T), G.709 : Interfaces for the optical transport network, 2012)thì các yếu tố bitrateup, bitratedown và length sẽ là bao nhiêu rồi sau đó ta lấy giá trị của 3 thông số mô phỏng lại trên optisystem. Nếu BER ta nhận được gần bằng 10-3 thì có nghĩa là phương trình ta đã xây dựng là đáng tin cậy 39 Phân tích đáp ứng của hệ thống WDM-PON 2 kênh sử dụng mã NRZTối ưu hệ thốngKết quả tối ưu hệ thống của down140Hình 23: kết quả tối ưu của down1 Phân tích đáp ứng của hệ thống WDM-PON 2 kênh sử dụng mã NRZTối ưu hệ thốngKiểm nghiệm kết quả tối ưu bằng mô phỏng:BERdown1=0.000951138Log(BER) = log(0.000951138) = -3.022Kiểm nghiệm kết quả tối ưu bằng mô hình toán: Logberdown1= -3,075+0,112.L+0,436.D-0,005.U-0,012.L.D-0,005.L.U-0,009.D.U+0,008.L.D.U = -341 Phân tích đáp ứng của hệ thống WDM-PON 2 kênh sử dụng mã NRZTối ưu hệ thốngKết quả tối ưu hệ thống của up142Hình 24: kết quả tối ưu của up1 Phân tích đáp ứng của hệ thống WDM-PON 2 kênh sử dụng mã NRZTối ưu hệ thốngKiểm nghiệm kết quả tối ưu bằng mô phỏng:BERup1=0.00127351Log(BER) = log(0.00127351) = -2.9Kiểm nghiệm kết quả tối ưu bằng mô hình toán: Logberup1= -2,459+0,055.L+0,114.D+0,131.U-0.042.L.D+0.070.L.U-0,120.D.U+0,050.L.D.U=-343 Phân tích đáp ứng của hệ thống WDM-PON 2 kênh sử dụng mã NRZTối ưu hệ thốngKết quả tối ưu hệ thống của up244Hình 26: kết quả tối ưu của up2 Phân tích đáp ứng của hệ thống WDM-PON 2 kênh sử dụng mã NRZTối ưu hệ thốngKiểm nghiệm lại bằng mô phỏng optisystem ta được kết quả: BER=0.001264Log(BER) = log(0.001264) = -2.9Kiểm nghiệm kết quả tối ưu bằng mô hình toán: Logberup 2 =-3,012+0,007.L+0,281.D-0,007.U-0,236.L.D+0,130.D.U+0,127.L.D.U=-3,003145Nội dungGiới thiệu đề tài	 Lý thuyết Hệ thống WDM-PON sử dụng laser đa modeKết luận - Hướng phát triển46Kết luậnĐề xuất, phân tích một phương pháp thiết kế một mạng WDM-PON mới bằng việc thực hiện laser đa mode kết hợp với bô lọc Bessel => hệ thống hoàn toàn có thể thay thế hệ thống TDM-PON hiện nay.Giúp nhà cung cấp có thể tìm được tốc độ bit và chiều dài tương ứng thông qua phương trình tối ưu của từng kênh. Cho thấy được với từng kênh và từng luồng tín hiệu thì yếu tố nào sẽ ảnh hưởng lớn nhất hay nhỏ nhất lên hệ thốngƯu điểm:47Kết luậnKết quả chỉ dừng lại ở mô phỏng, cần được kiểm chứng thêm ngoài thực tếNhược điểm:48Hướng phát triểnKhảo sát hệ thống khi có thêm mã sửa lỗi sai trên đường truyền.Khảo sát khi ghép thêm bước sóng49TÀI LIỆU THAM KHẢO[1] N. Ansari and J. Zhang, Media Access Control and Resource Allocation: For NextGeneration Passive Optical Networks, SpringerBriefs in Applied Sciencesand Technology, DOI 10.1007/978-1-4614-3939-4 2, 2013.[2] High Performance, Low Cost, Colorless ONU for WDM-PON, Ryohei Urata, Cedric Lam, Hong Liu, and Chris Johnson.[3] Quang Minh, “Công nghệ và chuẩn hóa mạng quang thụ động”, 2006.[4] Cedric F. Lam, “Passive optical networks: principles and practice”, Academic Press, ISBN-13: 978-0-12-373853-0, 2007.[5] Đỗ Sinh Trường, Luận văn thạc sĩ khoa học ngành “Xử lý thông tin và truyền thông chất lượng dịch vụ trong mạng IP trên WDM”, 2008.[6] Kỹ thuật thông tin quang 1, TS. Lê Quốc Cường, THS. Đổ Văn Việt Em, THS. Phạm Quốc Hợp.[7] KEYMILE International GmbH, “White Paper AON vs PON – A comparison of two optical access network technologies and the different impact on operations”, Europaring F15 202 2345 Brunn am Gebirge, Austria, 2008-05-26.[8] Arrayed Waveguide Gratings- Research Centre for Microtechnology.[9] Electroabsorption Modulators-R.Sankaralingam EE 698.[10] Franz Keldysh effect C. Kittel, "Introduction to Solid State Physics", Wiley (1996).[11] A G.709 Optical Transport Network Tutorial by Guylain Barlow50ĐẠI HỌC QUỐC GIA HỒ CHÍ MINHTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAKHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬBỘ MÔN VIỄN THÔNGLUẬN VĂN TỐT NGHIỆPMÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH HỆ THỐNG WDM-PON SỬ DỤNG LASER ĐA MODEGVHD: TS. Phạm Quang TháiSVTH:	Lê Quang Phan An 41100009	Dương Nguyễn Thành Thái 41103164Tp.Hồ Chí Minh, 05/01/201651