Ứng dụng của ghép kênh phân chia không gian (SDM) trong cáp quang ngầm

Trong thời đại dữ liệu lớn, truyền dữ liệu đã trở thành một liên kết quan trọng cho sự phát triển kinh tế và xã hội. Với nhu cầu truyền tải dữ liệu ngày càng lớn, công nghệ truyền thông cáp quang không ngừng cải tiến và phát triển. Sự xuất hiện của công nghệ ghép kênh phân chia không gian mang đến một hướng phát triển mới cho việc nâng cao dung lượng của hệ thống truyền dẫn cáp quang. Trong những năm gần đây, người ta không ngừng nghiên cứu và ứng dụng nó vào cáp quang biển để mở rộng khả năng truyền dẫn.

Ghép kênh phân chia theo không gian là gì?

Công nghệ ghép kênh phân chia không gian, viết tắt là SDM, đề cập đến một cách để thực hiện ghép kênh quang bằng cách sử dụng phân chia không gian. Nguyên tắc chính là kết hợp nhiều cáp quang thành một bó để thực hiện ghép kênh phân chia không gian hoặc thực hiện ghép kênh phân chia không gian trong cùng một cáp quang. Nghiên cứu của các chuyên gia cho thấy, truyền dẫn cáp quang biển đường dài là một trong những kịch bản ứng dụng hứa hẹn nhất của công nghệ ghép kênh phân chia không gian.

Lý do tại sao công nghệ ghép kênh phân chia không gian đóng vai trò quan trọng trong truyền dẫn cáp quang biển là do tín hiệu quang bị hạn chế từ hệ thống cung cấp điện ở cả hai đầu và không thể tăng khả năng truyền tải bằng cách tăng công suất và số lượng bộ khuếch đại trong hệ thống cáp quang biển. Hệ thống cáp ngầm sử dụng công nghệ SDM có thể đạt được mức tiêu thụ điện năng trên mỗi bit thấp nhất.

Ba hệ thống truyền dẫn của công nghệ SDM

Trên cơ sở nghiên cứu công nghệ SDM trong ứng dụng cáp quang biển, công nghệ ghép kênh phân chia không gian có thể được chia thành ba hệ thống truyền dẫn: truyền dẫn sợi đơn lõi C, truyền dẫn cáp đơn lõi C + truyền dẫn băng L, truyền dẫn đa lõi C -đường truyền băng tần. Đây là sơ đồ đường dẫn ánh sáng hệ thống của ba hệ thống.

Trong truyền dẫn cáp quang biển, hệ thống truyền dẫn băng tần C sợi đơn lõi chỉ được trang bị thiết bị EDFA để tăng cường tín hiệu. Hệ thống truyền dẫn băng tần C + L bằng sợi đơn lõi cần hai EDFA để tăng cường tín hiệu hai băng tần tương ứng. Hệ thống truyền dẫn băng tần C bằng sợi quang đa lõi phức tạp hơn, và cần phải quạt từng lõi sợi quang và đưa nó vào bộ khuếch đại tín hiệu, sau đó quạt tín hiệu của bộ khuếch đại vào cáp sợi đa lõi.

Phân tích tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu của ba hệ thống truyền dẫn SDM

Khi tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR) của hệ thống truyền dẫn ba kênh là 9,5dB, hệ thống truyền dẫn cáp quang đơn lõi C + băng tần L yêu cầu 37 cặp sợi quang để đạt được khả năng truyền tải cáp quang cao nhất. Hệ thống truyền dẫn băng tần C bằng sợi quang đa lõi yêu cầu 19-20 đôi sợi (thường là 7 hoặc 4 cặp cáp sợi đa lõi) để đạt được khả năng truyền dẫn tối đa. Hệ thống truyền dẫn cáp quang đơn lõi C + băng tần L chỉ cần 13 cặp cáp quang để truyền tải công suất tối đa, nhưng dung lượng tối đa của nó chỉ bằng 70% so với truyền dẫn cáp quang băng tần C lõi đơn. Như trong hình dưới đây, số lượng lõi sợi quang mà cáp quang biển có thể hỗ trợ trong các khoảng cách truyền dẫn khác nhau.

Dung lượng cáp quang ngầm tối đa ở các giá trị SNR khác nhau

Tại đây, mỗi khoảng cách cáp quang biển được đặt là 60km để đo điện áp theo yêu cầu của ba hệ thống truyền dẫn trong công nghệ ghép kênh phân chia không gian. Băng C đơn lõi và C + L yêu cầu điện áp thấp hơn, với điện áp tối đa là 15 kV. So với hệ thống truyền dẫn cáp quang nhiều đường, điện áp của chúng thấp hơn. Lý do chính là hệ thống truyền dẫn sợi quang đa lõi yêu cầu bộ khuếch đại bổ sung để hoàn thành quá trình truyền.

Tóm lại, chúng ta có thể biết rằng trong ba hệ thống truyền dẫn trong ghép kênh phân chia không gian, khả năng truyền dẫn của sợi đơn lõi C + băng L và đa lõi C của băng tần C nhỏ hơn khả năng truyền của sợi đơn lõi băng C. . Hệ thống băng tần C và sóng C + L của sợi đơn lõi có thể sử dụng điện áp và mức tiêu thụ điện năng thấp hơn so với hệ thống đa lõi nếu có thể đạt được cùng công suất với đa lõi.

Kết luận

Công nghệ ghép kênh phân chia không gian phù hợp với xu hướng phát triển của truyền thông cáp quang. Nó là một sự đổi mới lớn và hướng phát triển của công nghệ truyền thông cáp quang. So sánh ba cấu hình dung lượng truyền dẫn, hệ thống băng tần C lõi đơn có lợi thế về dung lượng đáng kể và tiêu thụ điện năng trên bit thấp hơn so với băng tần C + L lõi đơn và đa lõi trong các ứng dụng cáp quang biển.

Xem thêm:

TIÊU CHUẨN SUY HAO MỐI HÀN CÁP QUANG VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO SUY HAO

TÌM HIỂU VỀ CÁP QUANG BIỂN VÀ CHUYỆN ĐỨT CÁP BIỂN TẠI VIỆT NAM