ĐỒ Án tỐt nghiỆp

Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu

LỜI NÓI ĐẦU

Ngay nay, xu hướng hội tụ của viễn thông và công nghệ thông tin có nhiều

ảnh hưởng đến mạng viễn thông, đòi hỏi mạng viễn thông phải có cấu trúc mở, linh

hoạt, cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau cho người sử dụng, … Chính vì vậy,

việc xây dựng mạng thế hệ sau NGN (Next Generation Network) dựa trên nền tảng

chuyển mạch gói tốc độ cao, dung lượng lớn và hội tụ được các loại hình dịch vụ

khác nhau là một điều tất yếu.

Trong cấu trúc NGN, lớp truyền tải là khâu quan trọng nhất có nhiệm vụ

truyền dẫn thông suốt lưu lượng trao đổi thông tin của người dùng với tất cả các loại

hình dịch vụ trên mạng, trong đó mạng truyền dẫn được xem là huyết mạch chính.

Để thoả mãn việc thông suốt lưu lượng với băng tần lớn, các hệ thống truyền dẫn

thông tin quang được sử dụng nhờ các ưu điểm nổi bật của nó. Trong các hệ thống

truyền dẫn thông tin quang, công nghệ ghép kênh theo bước sóng mật độ cao

DWDM được xem là công nghệ quan trọng và hiệu quả nhất cho đường truyền dẫn.

Chính vì vậy đó em đã chọn đề tài: “Kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng mật độ

cao DWDM và khả năng áp dụng trên mạng đường trục viễn thông Việt nam”

nhằm nghiên cứu sâu hơn về công nghệ này, cũng như những ứng dụng thực tế của

công nghệ tại Việt nam. Nội dung đồ án gồm 2 phần:

PHẦN I. KỸ THUẬT GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG MẬT ĐỘ CAO DWDM.

PHẦN II. KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ DWDM TRÊN MẠNG ĐƯỜNG

TRỤC VIỄN THÔNG VIỆT NAM.

Để hoàn thành Đồ án này em đã có sự hướng dẫn tận tình từ thầy Nguyễn Văn

Thắng và các anh ở Đài viễn thông Hà Nội, trung tâm viễn thông khu vực I (VTN

I). Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng 6 năm 2011

Sinh viên

Phạm Thị Lan Hương

Phạm Thị Lan Hương_ Lớp: Điện tử - viễn thông_ Khóa 4.


MỤC LỤC



LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................I

MỤC LỤC.....................................................................................................................II

HÌNH MINH HỌA.......................................................................................................V

BẢNG BIỂU.................................................................................................................V

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT...........................................................................................VI

PHẦN I. KỸ THUẬT GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG MẬT ĐỘ CAO DWDM 1

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG....................1

1.1 Giới thiệu chung..........................................................................................1

1.2 Các đặc điểm của hệ thống thông tin quang................................................1

1.2.1 Ưu điểm...................................................................................................1

1.2.2 Hạn chế....................................................................................................1

1.3 Các thành phần chính của tuyến truyền dẫn cáp quang...............................2

1.4 Xu hướng phát triển của hệ thống thông tin quang.....................................6

1.4.1 Trong viễn thông......................................................................................6

1.4.2 Xu hướng ứng dụng.................................................................................6

CHƯƠNG II. CÔNG NGHỆ GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG MẬT ĐỘ CAO

DWDM..........................................................................................................................7

2.1 Sơ đồ khối tổng quát....................................................................................7

2.1.1 Định nghĩa:..............................................................................................7

2.1.2 Sơ đồ chức năng.......................................................................................7

2.1.3 Phân loại hệ thống WDM........................................................................8

2.2 Các đặc điểm của công nghệ WDM............................................................9

2.2.1 Ưu điểm...................................................................................................9

2.2.2 Nhược điểm...........................................................................................11

2.3 Các thành phần của hệ thống quang WDM...............................................12

2.3.1 Thiết bị ghép/ tách kênh bước sóng (Mux/ Demux)..............................12

2.3.2 Bộ phát...................................................................................................12

2.3.3 Bộ suy hao.............................................................................................14

2.3.4 Bộ thu.....................................................................................................15

2.3.5 Các thiết bị bù tán sắc............................................................................15

2.3.6 Bộ khuếch đại quang sợi EDFA ( Erbium Doped Fiber Amplifier)......16



2.3.7 Bộ chuyển đổi bước sóng......................................................................18

2.3.8 Bộ đấu nối chéo quang OXC.................................................................18

2.3.9 Bộ xen/ rẽ quang OADM ( Optical Add/ Drop Multiplexer)................20

2.3.10 Sợi quang...........................................................................................21

2.4 Một số vấn đề cần xem xét khi tăng dung lượng của hệ thống bằng công nghệ

DWDM....................................................................................................................22

2.4.1 Số kênh bước sóng.................................................................................22

2.4.2 Xác định độ rộng phổ yêu cầu của nguồn phát......................................24

2.4.3 Quỹ công suất........................................................................................25

2.4.4 Xuyên âm...............................................................................................25

2.4.5 Tán sắc...................................................................................................26

2.4.6 Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến.................................................28

2.4.6.1 Hiệu ứng SPM..................................................................................29

2.4.6.2 Hiệu ứng XPM..................................................................................30

2.4.6.3 Hiệu ứng FWM.................................................................................30

2.4.6.4 Hiệu ứng SRS...................................................................................32

2.4.6.5 Hiệu ứng SBS...................................................................................34

2.5 Ứng dụng...................................................................................................35

2.5.1 Các kiểu mạng DWDM.........................................................................35

2.5.2 Ứng dụng DWDM tại các lớp mạng......................................................36

PHẦN II. KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ DWDM TRÊN MẠNG ĐƯỜNG TRỤC

VIỄN THÔNG VIỆT NAM........................................................................................37

CHƯƠNG III. TỔNG QUAN VỀ MẠNG ĐƯỜNG TRỤC CỦA VNPT.............37

3.1 Cấu hình mạng và cơ chế bảo vệ...............................................................37

3.1.1 Cấu hình mạng.......................................................................................37

3.1.2 Cơ chế bảo vệ mạng...............................................................................37

3.2 Các tuyến cáp quang đang sử dụng trên mạng đường trục........................37

3.3 Thiết bị mạng.............................................................................................37

3.4 Quản lý mạng.............................................................................................37

3.5 Đồng bộ mạng............................................................................................37

CHƯƠNG IV. CÁC HỆ THỐNG ĐƯỜNG TRỤC CỦA VNPT...........................37



4.1 Hệ thống đường trục 120 Gbit/s................................................................37

4.1.1 Sơ đồ mạng lưới hệ thống đường trục 120 Gbit/s.................................37

4.1.2 Các thiết bị sử dụng trên hệ thống đường trục 120 Gbit/s.....................37

4.1.3 Quản lý mạng 120 Gbit/s.......................................................................37

4.2 Hệ thống đường trục 240 Gbit/s................................................................37

4.2.1 Sơ đồ mạng lưới hệ thống đường trục 240 Gbit/s.................................37

4.2.2 Các thiết bị sử dụng trên hệ thống đường trục 240 Gbit/s.....................37

4.2.3 Quản lý mạng 240 Gbit/s.......................................................................38

4.3 Xu thế phát triển trong tương lai................................................................38

KẾT LUẬN.................................................................................................................39

TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................VII

HÌNH MINH HỌA

Hình 1-1. Hệ thống thông tin quang..............................................................................3

Hình 1-2. Suy hao sợi quang theo bước sóng................................................................4

Hình 2-1. Sơ đồ chức năng của hệ thống WDM............................................................7

Hình 2-2. Hệ thống WDM đơn hướng...........................................................................8

Hình 2-3 Hệ thống WDM song hướng..........................................................................8

Hình 2-4 Thiết bị ghép/ tách kênh bước sóng..............................................................12

Hình 2-5. Quang phổ và dạng đơn giản của Laser DFB..............................................13

Hình 2-6. Mô hình bộ suy hao.....................................................................................14

Hình 2-7. Đặc tuyến độ nhạy máy thu.........................................................................15

Hình 2-8. Sự giãn xung và bù tán sắc..........................................................................16

Hình 2-9 Bộ khuếch đại quang EDFA.........................................................................17

Hình 2-10 Các vị trí của bộ khuếch đại trên tuyến thông tin quang............................17

Hình 2-11 Sơ đồ mạch của bộ OXC............................................................................19

Hình 2-12 Bộ xen/ rẽ quang OADM..........................................................................21

Hình 2-13. Tán sắc mode phân cực PMD....................................................................27

Hình 2-14. Hệ thống DWDM tích hợp.......................................................................36



BẢNG BIỂU

Bảng 2-1. Sự phân chia các băng sóng........................................................................11

Bảng 2-4. Giá trị PMD đối với các tốc độ truyền dẫn khác nhau................................28



THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

ADM Add/Drop Multiplexer Bộ xe/rẽ kênh quang

APS Automatic Protection Switch Chuyển mạch bảo vệ tự động

DWDM Dense WDM Ghép kênh bước sóng mật độ cao

DXC Digital Cross-Connect Kết nối chéo số

ITU International Telecommunication

Union

Liên hiệp viễn thông quốc tế

LAN Local Area Network Mạng địa phương

NGN Next-Generation Network Mạng thế hệ sau

OADM Optical ADM ADM quang

OTN Optical Transport Network Mạng truyền tải quang

OXC Optical Cross-connect Kết nối chéo quang

P&R Protection & Restoration Bảo vệ & Phục hồi

PDH Plesiochronous Digital Hierarche Phân cấp số cận đồng bộ

POH Path OverHead Mào đầu đường truyền

PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm nối điểm

QoS Quality of Service Chất lượng của dịch vụ

SDH Synchronous Digital Hierarche Phân cấp số đồng bộ

WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước sóng



PHẦN I. KỸ THUẬT GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG MẬT ĐỘ CAO

DWDM

1 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG

1.1 Giới thiệu chung.

Thông tin quang là gì?

Ngành kỹ thuật thông tin sử dụng sóng ánh sáng để truyền thông tin (tương tự

như sóng vô tuyến nhưng ở tần số cao hơn).

Vai trò.

Mạng xương sống (back bone) cho hệ thống viễn thông (điện thoại, internet).

1.2 Các đặc điểm của hệ thống thông tin quang.

1.2.1 Ưu điểm.

Khả năng tải tin là rất lớn. (băng thông ~ 100 THz), truyền tin với tốc độ cao ~

Tb/s.

Suy hao rất thấp so với cáp kim loại ( 0,2 ÷ 0,3 dB/ Km). Chính vì vậy truyền

thông tin đi được rất xa (hàng trăm Km).

Sợi quang không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ.

Ít bị ăn mòn trong môi trường axit, kiềm.

Khả năng nâng cấp tốc độ rất dễ dàng vì chỉ cần thay đổi thiết bị đầu cuối. (Ví

dụ: Đường trục Bắc- Nam: Lúc đầu là 34 Mb/s, sau đó nâng lên 2,5 Gb/s, rồi đến 10

Gb/s mà không cần thay đổi cáp sợi quang).

1.2.2 Hạn chế.

Giá thành các thiết bị đầu cuối rất đắt so với thiết bị đầu cuối ở cáp kim loại.

Chỉ truyền được công suất nhỏ cỡ mW.



Tín hiệu ánh sáng truyền trong sợi quang cũng bị suy hao và biến dạng, dẫn

đến có hạn chế về tốc độ và cự ly tối đa.

1.3 Các thành phần chính của tuyến truyền dẫn cáp quang.

Hệ thống thông tin quang gồm có những phần chính là:

Phần phát quang: bao gồm nguồn phát quang và các mạch điều khiển phát

quang.

Phần truyền dẫn (sợi quang): bao gồm sợi quang, các bộ nối, bộ chia, bộ tách

hay ghép và bộ lặp, trong đó sợi quang được bọc cáp bảo vệ là thành phần quan

trọng nhất. Ngoài việc bảo vệ cho các sợi quang trong quá trình lắp đặt và khai thác,

trong ống cáp còn có thể có dây dẫn đồng để cấp nguồn cho các bộ lặp. Các bộ lặp

làm nhiệm vụ khôi phục và khuyếch đại tín hiệu truyền dẫn trên tuyến cáp quang có

khoảng cách dài.

Phần thu quang: bao gồm bộ tách sóng quang, mạch khuyếch đại điện và mạch

khôi phục tín hiệu

Để phát tín hiệu vào sợi quang, nguồn ánh sáng được sử dụng thường phải

tương thích với lõi sợi quang về kích thước. Nguồn quang có hai loại là điốt laze LD

và điốt phát quang LED. LED sử dụng phát xạ tự nhiên bằng cách phun năng lượng

bên ngoài dưới dạng dòng điện, còn LD sử dụng phát xạ cưỡng bức. Công suất phát

xạ của LED nhỏ hơn so với LD nhưng dễ sản xuất với giá thành thấp. Tín hiệu

quang phát ra từ LD và LED có tham số biến đổi tương ứng với biến đổi của tín hiệu

điện đầu vào. Tín hiệu điện đầu vào có thể ở dạng tương tự hoặc số. Thiết bị phát

quang sẽ thực hiện việc biến đổi tín hiệu điện đầu vào thành tín hiệu quang tương

ứng bằng cách biến đổi dòng vào qua các nguồn phát quang. Công suất quang ra phụ

thuộc vào sự biến đổi của cường độ tín hiệu quang. Bước sóng ánh sáng của nguồn

phát quang phụ thuộc chủ yếu vào vật liệu chế tạo phần tử phát. Trong vùng 800

đến 900 nm, các nguồn quang thường chế tạo từ hợp kim GaAlAs. Tại các vùng

bước sóng 1100 đến 1600 nm, các nguồn quang chế tạo từ hợp kim InGaAsP.



Hình 1-1. Hệ thống thông tin quang.

Tín hiệu quang sau khi được điều chế ở phần phát quang sẽ lan truyền dọc

theo sợi quang. Trong quá trình truyền dẫn, tín hiệu quang có thể sẽ bị suy hao và

méo dạng khi qua các bộ ghép nối, mối hàn sợi và trên sợi do các hiệu ứng tán xạ,

hấp thụ và tán sắc. Độ dài tuyến truyền dẫn phụ thuộc mức suy hao sợi quang theo

bước sóng.

Suy hao sợi quang là một hàm của bước sóng. Công nghệ đầu tiên mới chỉ sử

dụng băng tần có bước sóng 800 đến 900 nm, vì tại thời điểm đó, trong vùng bước

sóng này, sợi quang có suy hao nhỏ nhất và các nguồn ánh sáng và photodetector có

thể hoạt động tại các bước sóng này. Vùng bước sóng này được gọi là vùng cửa sổ

thứ nhất có hệ số tán sắc lớn.



Hình 1-2. Suy hao sợi quang theo bước sóng.

Từ những năm 1980, bằng cách làm giảm sự tập trung của các ion hydroxyl và

độ không tinh khiết của các ion kim loại trong nguyên liệu sợi quang, các nhà sản

xuất đã có khả năng chế tạo sợi quang có mức suy hao rất thấp trong vùng bước

sóng 1100 đến 1600 nm. Vùng bước sóng này chia làm hai vùng cửa sổ: vùng cửa sổ

thứ hai có bước sóng trung tâm là 1300 nm và vùng cửa sổ thứ ba có bước sóng

trung tâm là 1550 nm

Vùng cửa sổ thứ hai có bước sóng từ 1280 đến 1340 nm, là vùng cửa sổ quang

rộng nhất, có hệ số suy hao =0,5 dB/km, hệ số tán sắc nhỏ TS=3,55 ps/km.nm.

Vùng cửa sổ thứ ba có hệ số suy hao nhỏ nhất, tại bước sóng 1550 nm 0,25

dB/km. Cùng với sự phát triển của công nghệ chế tạo, sợi đơn mode truyền ở bước

sóng 1550 nm có suy hao 0,14 dB/km.

Nguyên liệu chính để chế tạo sợi quang là SiO2. Nguyên liệu này rất sẵn và rẻ

vì có trong cát thường. Chi phí sản xuất sợi quang phát sinh tập trung chủ yếu ở

khâu tạo thuỷ tinh tinh khiết từ nguyên liệu thô. Việc lắp đặt sợi quang rất đa dạng,

có thể là treo, đi trong ống dẫn, thả dưới nước hay chôn trực tiếp dưới đất. Độ dài

mỗi cuộn cáp có thể lên đến một vài kilômét đối với những ứng dụng có khoảng

cách truyền dẫn lớn. Kích cỡ của cuộn cáp và trọng lượng cáp sẽ quyết định độ dài

thực tế của một đoạn cáp quang đơn. Một tuyến truyền dẫn đường dài hoàn chỉnh

thường được hình thành bằng cách ghép nhiều đoạn cáp đơn với nhau.



Khi khoảng cách truyền dẫn dài (trên 100 Km), tín hiệu quang bị suy giảm

nhiều thì cần phải đặt thêm các trạm lặp quang (Repeater) để khuyếch đại tín hiệu và

bù lại phần tín hiệu đã bị suy hao. Trạm lặp thu tín hiệu quang, biến đổi tín hiệu

quang (O) -> điện (E), khuếch đại và tái tạo xung tín hiệu điện, sau đó biến đổi tín

hiệu điện (E) -> quang (O) và phát lại quang vào đường truyền tiếp theo. Các trạm

lặp có thể được thay thế bằng các bộ khuyếch đại quang (OA) để khuếch đại tín hiệu

quang trực tiếp. Rõ ràng trạm lặp cho ra tín hiệu tốt hơn. Nhưng giá thành của trạm

lặp cao hơn vì vậy chỉ sử dụng cho những tuyến có cự ly rất xa.

Các bộ tách sóng quang tiếp nhận tín hiệu quang, tách lấy tín hiệu thu được từ

phía phát, biến đổi thành tín hiệu điện. Bộ tách sóng quang phải đáp ứng được

những yêu cầu về đặc tính rất cao do tín hiệu quang thường bị suy giảm và méo

dạng khi tới đầu cuối của sợi cáp quang. Một trong những yêu cầu hàng đầu là độ

nhạy quang. Độ nhạy quang là công suất quang nhỏ nhất có thể thu được ở một tốc

độ truyền dẫn nào đó ứng với tỷ lệ lỗi BER cho phép. Ngoài ra, bộ thu quang phải

có tạp âm tối thiểu đối với hệ thống và có độ rộng băng tần đủ để xử lý tốc độ dữ

liệu mong muốn.

Bộ tách sóng quang phải không nhạy cảm với sự thay đổi của nhiệt độ. Hai loại

tách sóng quang được sử dụng chủ yếu trong các tuyến cáp quang là tách sóng

quang bán dẫn loại PIN hoặc APD. Cả hai loại này đều có hiệu suất làm việc cao và

tốc độ chuyển đổi nhanh. Khi khoảng cách truyền dẫn ngắn, tốc độ thấp (mạng thuê

bao, mạng nội hạt) thì đầu phát sử dụng LED còn đầu thu sử dụng PIN. Khi khoảng

cách truyền dẫn lớn, tốc độ đòi hỏi cao (mạng đường trục) thì phía phát sử dụng LD,

phía thu sử dụng APD. Bộ tách sóng quang phải đáp ứng được những yêu cầu về

đặc tính rất cao do tín hiệu quang thường bị suy giảm và méo dạng khi tới đầu cuối

của sợi cáp quang. Một trong những yêu cầu hàng đầu là có đáp ứng cao hay độ

nhạy của khoảng bước sóng phát của nguồn quang được sử dụng, có tạp âm tối thiểu

đối với hệ thống và có độ rộng băng tần đủ để xử lý tốc độ dữ liệu mong muốn. Bộ

tách sóng quang phải không nhạy cảm với sự thay đổi của nhiệt độ.



1.4 Xu hướng phát triển của hệ thống thông tin quang.

1.4.1 Trong viễn thông.

Thông tin quang phát triển theo hai xu hướng chính:

Tăng tốc độ truyền dẫn: từ 2,5 Gb/s đến 10 Gb/s rồi đến 40 Gb/s. Sử

dụng WDM tốc độ truyền dẫn lên tới hàng trăm Gb/s.

Tăng cự ly truyền dẫn: Trước đây, với cự ly khoảng 100 Km là phải sử

dụng trạm lặp. Nhưng hiện nay, với cáp quang biển, chiều dài cỡ mấy

trăm Km vẫn không cần sử dụng trạm lặp.Để đạt được điều này, chúng

ta cần sử dụng sợi quang có suy hao tán sắc thấp.

Chính vì vậy cần nghiên cứu sợi quang có hệ số suy hao thấp hơn và hoạt động

ở bước sóng cao hơn.

Đồng thời cần nghiên cứu linh kiện quang điện (Laser Diode, photodiode)

thích hợp.

Tăng cường sử dụng hệ thống WDM và nghiên cứu các kỹ thuât truyền dẫn

mới.

1.4.2 Xu hướng ứng dụng.

Không chỉ sử dụng trong mạng viễn thông mà còn sử dụng ở cự ly ngắn hơn

như trong mạng LAN, máy bay, nhà máy, ô tô, máy chủ (server) lớn (nối các bo

mạch )

2 CHƯƠNG II. CÔNG NGHỆ GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG MẬT ĐỘ

CAO DWDM



Ngày nay, với sự xuất hiện của các hệ thống truyền dẫn thông tin quang ghép

kênh theo bước sóng (WDM) thì dung lượng, tốc độ, băng thông…của hệ thống

ngày càng nâng cao. DWDM (ghép kênh theo bước sóng mật độ cao) là bước phát

triển tiếp theo của WDM. Nguyên lý của nó tương tự như WDM chỉ khác là khoảng

cách giữa các kênh bước sóng gần hơn, tức là số kênh ghép được nhiều hơn. Thông

thường khoảng cách kênh ghép là 0.4 nm (50GHz). Hiện nay người ta dùng WDM

với nghĩa rộng bao hàm cả DWDM.

Trong chương này em sẽ trình bày về công nghệ WDM.

2.1 Sơ đồ khối tổng quát.

2.1.1 Định nghĩa:

Ghép kênh theo bước sóng WDM (Wavelength Division Multiplexing) là công

nghệ “trong một sợi quang đồng thời truyền dẫn nhiều bước sóng tín hiệu quang”. Ở

đầu phát, nhiều tín hiệu quang có bước sóng khác nhau được tổ hợp lại (ghép kênh)

để truyền đi trên một sợi quang. Ở đầu thu tín hiệu tổ hợp đó được phân giải ra (tách

kênh), khôi phục lại các tín hiệu gốc rồi đưa vào các đầu cuối khác nhau.

2.1.2 Sơ đồ chức năng.

Hình 2-3. Sơ đồ chức năng của hệ thống WDM.

Như minh họa trên hình 2.1 để truyền nhận nhiều bước sóng trên một sợi

quang, hệ thống WDM phải thực hiện các chức năng sau:



Phát tín hiệu.

Ghép/ tách tín hiệu.

Truyền dẫn tín hiệu.

Khuếch đại tín hiệu.

Thu tín hiệu.

2.1.3 Phân loại hệ thống WDM

Hệ thống WDM về cơ bản chia làm hai loại: Hệ thống đơn hướng và song

hướng như minh họa hình 2.2 và 2.3.

Hình 2-4. Hệ thống WDM đơn hướng.

Hình 2-5 Hệ thống WDM song hướng.

Hệ thống đơn hướng chỉ truyền theo một chiều trên sợi quang. Như vậy để

truyền thông tin giữa hai điểm cần hai sợi quang. Ngược lại, hệ thống song hướng

truyền theo cả hai hướng trên cùng một sợi quang, vì vậy chỉ cần một sợi quang để

trao đổi thông tin giữa hai điểm.



Cả hai hệ thống đều có những ưu nhược điểm riêng. Giả sử công nghệ hiện tải

chỉ cho phép truyền N bước sóng trên một sợi quang, so sánh hai hệ thống ta thấy:

Xét về dung lượng: Hệ thống đơn hướng có khả năng cung cấp dung

lượng cao gấp đôi so với hệ thống song hướng. Ngược lại số lượng sợi

quang cần dùng là gấp đôi so với hệ thống song hướng.

Khi sự cố đứt cáp xảy ra, hệ thống song hướng không cần đến cơ chế

chuyển mạch tự động bảo vệ APS (Automatic Protection Switching) vì

cả hai đầu của liên kết đều có khả năng nhận biết một cách tức thời.

Đứng về khía cạnh thiết kế mạng, hệ thống song hướng khó thiết kế hơn

vì còn phải xét thêm các yếu tố như: vấn đề xuyên nhiễu, đảm bảo định

tuyến và phân bố bước sóng sao cho hai chiều trên sợi quang không

dùng chung một bước sóng.

Các bộ khuếch đại trong hệ thống song hướng thường phức tạp hơn

trong hệ thống đơn hướng. Tuy nhiên, trong hệ thống song hướng, số

bước sóng khuếch đại giảm ½ theo mỗi chiều nên ở hệ thống song

hướng, các bộ khuếch đại sẽ cho công suất ngõ ra lớn hơn ở hệ thống

đơn hướng.

2.2 Các đặc điểm của công nghệ WDM.

Thực tế nghiên cứu và triển khai WDM đã rút ra được những ưu và nhược

điểm của công nghệ WDM như sau:

2.2.1 Ưu điểm.

Hệ thống DWDM có các ưu điểm sau:

Dung lượng cực lớn.



Băng thông truyền dẫn của sợi quang thông thường được sử dụng rất lớn.

Nhưng, tỷlệ sử dụng của các hệ thống đơn bước sóng vẫn rất thấp. Bằng cách sử

dụng công nghệ DWDM, dung lượng truyền dẫn trên mỗi sợi quang được tăng lên

rất nhiều lần mà không cần tăng tốc độ bit.

Trong suốt đối với tốc độ bit và khuôn dạng dữ liệu

Các hệ thống DWDM được xây dựng trên cơ sở ghép và tách các tín hiệu

quangtheo bước sóng và việc ghép tách này độc lập với tốc độ truyền dẫn và phương

thức điều chế. Vì thế, các hệ thống này trong suốt đối với tốc độ dữ liệu và khuôn

dạng dữ liệu. Vì thế, có thể truyền các tín hiệu với các đặc điểm truyền dẫn khác hẳn

nhau, có thể tổng hợp và tách các tín hiệu điện khác nhau bao gồm các tín hiệu số và

các tínhiệu tương tự, các tín hiệu PDH và các tín hiệu SDH,…

Bảo vệ đầu tư tối đa trong quá trình nâng cấp hệ thống

Trong quá trình mở rộng và phát triển mạng, có thể mở rộng dung lượng mà

không cần xây dựng lại hệ thống cáp quang mà chỉ cần thay thế các bộ thu phát

quang. Hơn nữa, việc tăng thêm dịch vụ mới và dung lượng mới được thực hiện đơn

giản bằngcách tăng thêm bước sóng.

Khả năng linh hoạt, tiết kiệm và độ tin cậy cao



So với các mạng truyền thống sử dụng phương thức TDM điện, mạng DWDM

cócấu trúc cực kỳ đơn giản và các lớp mạng được phân tách rõ ràng. Lớp thấp nhất

củamạng là lớp toàn quang tính từ đầu vào bộ ghép tới đầu ra bộ tách kênh bước

sóngbao gồm các bộ khuyếch đại, bù tán sắc và các thành phần ở trên đoạn đường

truyền. Lớp này là được xây dựng cố định với từng mạng và có chi phí rất thấp. Lớp

dịch vụmức cao hơn bao gồm các bộ phát đáp quang. Các bộ phát đáp quang làm

nhiệm vụ gom các dữ liệu cần truyền và phát đáp tại các bước sóng chuẩn hóa của

hệ thống.Việc thay đổi dung lượng, thêm bớt dịch vụ được thực hiện bằng cách thay

đổi hoặcthêm bớt các bộ phát đáp. Do đó, mạng DWDM đáp ứng tốt về khả năng

linh hoạt và tiết kiệm chi phí. Do đặc điểm trong suốt với tín hiệu truyền nên độ tin

cậy của mạng cao hơn hẳn so với các mạng TDM.

Tương thích hoàn toàn với chuyển mạch quang hoàn toàn.

Theo dự đoán, có thể thực hiện được mạng chuyển mạch hoàn toàn quang

trongtương lai, việc xử lý như xen/rẽ và kết nối của tất cả các dịch vụ viễn thông có

thểđược thực hiện bằng cách thay đổi và điều chỉnh các bước sóng tín hiệu quang.

Vìvậy, DWDM là công nghệ cơ sở để thực hiện mạng hoàn toàn quang. Hơn nữa,

các hệ thống DWDM có thể tương thích với các mạng hoàn toàn quang trong tương

lai.Hoàn toàn có thể thực hiện mạng hoàn toàn quang trong suốt và có độ tin cậy

caotrên cơ sở hệ thống DWDM hiện tại.

2.2.2 Nhược điểm

Vẫn chưa khai thác hết băng tần hoạt động có thể của sợi quang (chỉ mới tận

dụng băng C và băng L) (Xem thêm bảng 2.1)

Quá trình khai thác bảo dưỡng phức tạp hơn gấp nhiều lần.

Nếu hệ thống sợi quang đang sử dụng là sợi DSF theo chuẩn G.653 thì rất khó

triển khai WDM vì xuất hiện hiện tượng trộn bốn bước sóng khá gay gắt.

Phạm Thị Lan Hương_ Lớp: Điện tử - viễn thông_ Khóa 4. XVIII


Bảng 2-1. Sự phân chia các băng sóng.

2.3 Các thành phần của hệ thống quang WDM.

2.3.1 Thiết bị ghép/ tách kênh bước sóng (Mux/ Demux)

Chức năng: Thiết bị ghép/ tách kênh bước sóng là thiết bị dùng để ghép/ tách

tín hiệu ở các bước sóng khác nhau.

Hình 2-6 Thiết bị ghép/ tách kênh bước sóng

Hiện nay, nhiều bộ ghép/tách kênh có thể xử lý được các kênh mà khoảng

cách giữa chúng là 100 GHz (0,78 nm) và sắp tới là các khoảng cách 50 Ghz, thậm

chí là với mật độ ghép dày đặc hơn.

Các thiết bị ghép/tách kênh làm việc chủ yếu dựa trên một trong hai nguyên

tắc sau: nguyên tắc tán sắc góc và nguyên tắc lọc quang.



Bộ ghép/ tách kênh bước sóng cùng với bộ kết nối chéo quang là thiết bị quan

trọng nhất cấu thành nên hệ thống WDM. Khi dùng kết hợp với bộ nối chéo quang

OXC (Optical Cross-connect) sẽ hình thành nên mạng truyền tải quang, có khả năng

truyền tải đồng thời và trong suốt mọi loại hình dịch vụ, mà công nghệ hiện nay

đang hướng tới.

2.3.2 Bộ phát

Các thiết bị biến đổi điện quang E/O và các phần tử điện rời rạc của các bộ

phát quang thuộc thế hệ trước đây đang dần dần được thay thế bởi các mạch tích

hợp. Việc thực hiện các mạch tích hợp cỡ lớn nhằm đáp ứng yêu cầu về tốc độ điều

chế và độ tin cậy ngày càng cao.

Một bộ phát của một kênh (một bước sóng) thường gồm bộ laser hồi tiếp

phân tán DFB, sau đó là một bộ điều chế, thường ở bên ngoài máy phát laser đặc

biệt là khi tốc độ điều chế cao. Sự phát triển các mạch quang tích hợp gần đây đã

làm giảm rất nhiều giá thành của các máy phát, trong đó chip laser, bộ khuyếch đại

quang được tích hợp vào trong một gói. Hiện nay, một gói phát gồm nhiều bộ phát

laser, nhiều bộ ghép kênh, một bộ khuyếch đại công suất (thường dùng khuyếch đại

quang bán dẫn)

Trong bộ laser hồi tiếp phân tán (DFB), hốc cộng hưởng Fabry - Perot hai

gương thông thường được làm nhỏ lại và được điều khiển. Việc lựa chọn bước sóng

chính xác qua hồi tiếp quang được thực hiện bằng một cách tử dọc được chế tạo như

một bộ phận của chip laser. Cách tử này dùng để buộc việc phát xạ đơn mode, sóng

truyền dọc nằm trong một khoảng rất hẹp, thông thường nhỏ hơn 100 MHz. Cùng

với máy phát laser Fabry - Perot, hình dạng của ống dẫn sóng đảm bảo cho đầu ra có

hướng ổn định. Cấu trúc hồi tiếp phân tán có thể được coi như là một kết hợp của

nhiều buồng cộng hưởng ánh sáng phân tán, cho phép lựa chọn bước sóng đỉnh của

ánh sáng laser tuỳ thuộc khoảng chu kỳ của cách tử nhiễu xạ. Nhờ đó, có thể thực

hiện được việc phát xạ bước sóng đơn.



Hình 2-7. Quang phổ và dạng đơn giản của Laser DFB.

Ngoài các kết nối điện tốc độ cao, một gói DFB còn có thể có một bộ làm mát

nhiệt điện, cảm biến nhiệt độ, bộ cách ly quang và điốt quang điều khiển. Các gói

DFB hiện nay có thể cho một công suất đầu ra là 40 dBm cho dòng kích thích

khoảng 40 mA.

Ánh sáng từ nguồn quang phải được điều chế với dòng bit mang thông tin cần

truyền dẫn bằng phương pháp biến điệu cường độ. Quá trình điều chế phải có độ

tuyến tính cao để tránh sự phát sinh các hài không cần thiết và sự méo dạng tín hiệu

do điều biến qua lại, gây nhiễu cho quá trình giải điều chế ở phía thu.

Các gói DFB kết hợp với các bộ điều chế trên một chip, làm cho cả khối có

độ di tần thấp, tốc độ điều chế cao. Tuy nhiên, chúng cũng có một số hạn chế ví dụ

như bề rộng phổ hẹp làm cho chúng dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu do sự phản hồi từ các

liên kết.

2.3.3 Bộ suy hao

Bộ suy hao thường được dùng sau bộ phát laser để biến đổi công suất đầu ra

của chúng phù hợp với khả năng của bộ ghép kênh và bộ khuyếch đại EDFA



Hình 2-8. Mô hình bộ suy hao.

Các bộ phát laser công suất cao có thể được dùng trong mạng để làm giảm

việc cần phải có khuyếch đại nối tiếp. Suy hao là cần thiết trong các phần cụ thể của

mạng để giữ cho các thiết bị quang khỏi bị ảnh hưởng bởi sự bức xạ có thể đủ lớn

làm cho các phần tử này không tuyến tính.

2.3.4 Bộ thu

Bộ thu chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện bằng việc tách tất cả các

tín hiệu quang được điều chế và giải điều chế chúng. Bộ thu phải hoàn toàn tương

thích với bộ phát (về cả bước sóng cơ bản và các đặc tính điều chế) và phải được

thiết kế để giải quyết tất cả sự suy hao tín hiệu bởi các phần tử trên mạng. Chỉ tiêu

máy thu được đánh giá thông qua tỷ lệ lỗi bit BER. Kết quả thu phụ thuộc vào độ

nhạy máy thu, băng thông của máy thu và tạp âm tín hiệu trước khi giải điều chế.

Chỉ tiêu đầy đủ của một máy thu được mô tả bởi đặc tuyến độ nhạy của nó, trong đó

tỷ lệ lỗi bit BER được xem như là một hàm của công suất quang thu được với một

tốc độ dữ liệu cho trước.



Hình 2-9. Đặc tuyến độ nhạy máy thu.

2.3.5 Các thiết bị bù tán sắc

Sự tán sắc ảnh hưởng đến nhiều thành phần của mạng quang, đặc biệt là sợi

quang. Chiết suất của chúng thay đổi theo bước sóng, làm thay đổi tốc độ truyền

dẫn, gây ra hiện tượng giãn xung ánh sáng, làm cho việc khôi phục các xung trở nên

khó khăn hơn do hiện tượng các bit lân cận chồng lên nhau.

Thiết bị bù tán sắc (DCD) để đưa ra một mức tán sắc bằng và ngược lại để điều

chỉnh sự giãn xung ánh sáng. Hai loại thiết bị DCD thường được sử dụng nhất là sợi

bù tán sắc và cách tử bù tán sắc

Hình 2-10. Sự giãn xung và bù tán sắc

2.3.6 Bộ khuếch đại quang sợi EDFA ( Erbium Doped Fiber

Amplifier).

Phạm Thị Lan Hương_ Lớp: Điện tử - viễn thông_ Khóa 4. XXIII


Chức năng: Bộ khuếch đại quang là thiết bị dùng để khuếch đại tín hiệu quang

đã bị suy giảm (trực tiếp trong miền quang).

Bộ khuếch đại quang thường được dùng trong các mạng có khoảng cách dài

khi suy hao tích lũy lớn. Hiện tại các hệ thống WDM thường sử dụng bộ khuếch đại

quang sợi có pha tạp Erbium (EDFA). Tuy nhiên trên thực tế, các bộ khuếch đại

Raman cũng đã được sử dụng.

Hình 2-11 Bộ khuếch đại quang EDFA.

Có ba chế độ khuếch đại: khuếch đại công suất BA, khuếch đại đường LA và

tiền khuếch đại PA.

Hình 2-12 Các vị trí của bộ khuếch đại trên tuyến thông tin quang.

Khi dùng bộ khuếch EDFA cho hệ thống WDM phải đảm bảo các yêu cầu sau:

Phạm Thị Lan Hương_ Lớp: Điện tử - viễn thông_ Khóa 4. XXIV


Độ lợi khuếch đại đồng đều đối với tất cả các kênh bước sóng (mức

chênh lệch không quá 1 dB).

Sự thay đổi số lượng kênh bước sóng không gây ảnh hưởng đến mức

công suất đầu ra của các kênh.

Có khả năng phát hiện mức sự chênh lệch mức công suất đầu vào để

điều chỉnh lại các hệ số khuếch đại nhằm đảm bảo đặc tuyến khuếch là

bằng phẳng đối với tất cả các kênh.

2.3.7 Bộ chuyển đổi bước sóng.

Chức năng: Bộ chuyển đổi bước sóng là thiết bị chuyển đổi tín hiệu có bước

sóng này ở đầu vào thành bước sóng khác ở đầu ra trong phạm vi băng tần hoạt động

của hệ thống. Đối với hệ thống WDM, bộ chuyển đối bước sóng cho nhiều hữu ích

khác nhau:

Tín hiệu có thể đi vào mạng với bước sóng không thích hợp khi truyền

trong mạng WDM.

Bộ chuyển đổi khi được trang bị trong cầu hình nút mạng WDM giúp sử

dụng tài nguyên bước sóng linh động hơn, hiệu quả hơn.

Bộ chuyển đổi bước sóng được sử dụng trong các thiết bị định tuyến khi bước

sóng bị thay đổi. Nó cho phép tái sử dụng bước sóng trong hệ thống. Chuyển đổi

bước sóng có thể là quang/điện hay toàn quang. Tuy nhiên xu hướng là dùng chuyển

đổi toàn quang.

2.3.8 Bộ đấu nối chéo quang OXC.

Chức năng của OXC

Chức năng của OXC (Optical Cross-connect) tương tự như chức năng của

DXC trong mạng SDH, chỉ khác là thực hiện trên miền quang, không cần chuyển

đổi O/E/O và xử lý tín hiệu điện. OXC phải hoàn thành hai chức năng chính sau:

Phạm Thị Lan Hương_ Lớp: Điện tử - viễn thông_ Khóa 4. XXV


Chức năng nối chéo các kênh quang: Thực hiện chức năng kết nối giữa

N cổng đầu vào tới N cổng đầu ra.

Chức năng xen/rẽ đường tại chỗ: Chức năng này có thể làm cho kênh

quang nào đó tách ra để vào mạng địa phương hoặc sau đó trực tiếp đi

vào DXC của SDH thông qua biến đổi O/E.

Có thể phân biệt chức năng đấu nối chéo với chức năng chuyển mạch là: Đấu

nối chéo là các kết nối bán cố định dưới sự điều khiển của nhà khai thác và thường

thực hiện ở mức tín hiệu đã ghép kênh theo thời gian như các VC-n; chuyển mạch là

các kết nối tạm thời dưới sự điều khiển của người sử dụng.

Cấu tạo của OXC có 3 thành phần chính (Hình 2.8):

Bộ tách kênh chia bước sóng quang ở đầu vào: Thực hiện tách các kênh

quang theo các bước sóng khác nhau từ các sợi quang vào khác nhau.

Ma trận chuyển mạch: Thực hiện đấu nối chéo từ một kênh quang đầu

vào tới một kênh quang đầu ra. Trường chuyển mạch có thể là chuyển

mạch chia thời gian hoặc chuyển mạch chia bước sóng.

Bộ ghép kênh chia bước sóng quang ở đầu ra: Thực hiện ghép các

kênh quang từ các đầu ra tương ứng của trường chuyển mạch để truyền

dẫn trên một sợi quang.

Phạm Thị Lan Hương_ Lớp: Điện tử - viễn thông_ Khóa 4. XXVI


Hình 2-13 Sơ đồ mạch của bộ OXC.

Ngoài các thành phần chính trên thì trong OXC có thể còn trang bị các bộ lọc

bước sóng để loại bỏ các thành phần xuyên nhiễu xuất hiện trong quá trình truyền tín

hiệu. Biến đổi bước sóng là công nghệ then chốt trong cấu tạo của OXC. Nhờ công

nghệ này có thể thực hiện kết nối định tuyến ảo, do đó giảm nghẽn mạng, tận dụng

tối đa tài nguyên sợi quang cũng như bước sóng…

2.3.9 Bộ xen/ rẽ quang OADM ( Optical Add/ Drop

Multiplexer).

Hay còn gọi là bộ xen/rẽ bước sóng WADM là một phần hệ toàn quang đã thúc

đẩy sự phát triển các mạng quang điểm-điểm một bước sóng đến mạng quang ghép

kênh phân chia theo bước sóng. OADM thường được dùng trong các mạng quang đô

thị và mạng quang đường dài vì nó cho hiệu quả kinh tế cao, đặc biệt với cấu hình

mạng tuyến tính, mạng vòng (ring).

Chức năng: OADM rẽ tín hiệu quang từ thiết bị truyền dẫn về mạng tại chỗ,

đồng thời xen tín hiệu quang của thuê bao để phát đến một điểm nút khác mà không

ảnh hưởng đến việc truyền dẫn các tín hiệu kênh bước sóng khác. Chức năng này

tương tự như chức năng của bộ xen/rẽ kênh ADM trong mạng SDH, nhưng đối

tượng thao tác trực tiếp là tín hiệu quang.

Cấu tạo của OADM là các lõi OADM, lõi OADM hoạt động với các chức năng

kết hợp một bộ ghép/tách kênh theo bước sóng và chuyển mạch không gian xen/rẽ.

Bộ OADM chịu trách nhiệm quản lý lưu lượng trong sợi quang. Nhờ khả năng thao

tác trực tiếp với tín hiệu quang, OADM trở thành phần tử cơ bản nhất trong các

mạng ring dựa trên công nghệ WDM.

Phạm Thị Lan Hương_ Lớp: Điện tử - viễn thông_ Khóa 4. XXVII


Hình 2-14 Bộ xen/ rẽ quang OADM

2.3.10 Sợi quang

Sợi quang là một trong những thành phần quan trọng nhất của mạng. Nó là

phương tiện truyền dẫn vật lý

Sợi quang được chế tạo từ SiO2, một nguyên liệu rất rẻ và phổ biến vì nó có

trong cát thường. Sợi quang có ba cửa sổ truyền dẫn ứng với các bước sóng 850 nm,

1300nm, 1550 nm. Suy hao tại ba vùng cửa sổ này là thấp nhất:

- Vùng cửa sổ I: Người ta dùng LED chế tạo ra cửa sổ quang có bước sóng 850

nm, mức suy hao =1 dB/km, gần dải ánh sáng nhìn thấy. Hệ số tán sắc lớn

- Vùng cửa sổ II: ứng với bước sóng 1300 nm, có hệ số suy hao =0,5 dB/km,

hệ số tán sắc nhỏ TS= 3,5 – 5 ps/km.nm

- Vùng cửa sổ III: ứng với bước sóng 1550 nm, có hệ số suy hao nhỏ nhất

=0,154 dB/km. Với kỹ thuật cao có thể chế tạo được sợi quang đơn mode có

=0,14 dB/km

Ở Việt Nam thường dùng vùng cửa sổ thứ ba (=1550 nm)

Phạm Thị Lan Hương_ Lớp: Điện tử - viễn thông_ Khóa 4. XXVIII


Các sợi quang mới hiện nay đã giải quyết được nhiều vấn đề chẳng hạn như sợi

cải tiến không tán sắc. Chỉ số khúc xạ của một số sợi có dạng hình vòng. Một lượng

nhỏ được điều khiển của tán sắc có thể được đưa vào dải 1530 nm đến 1565 nm (từ

hơn 3 ps/nm.km tại 1530 nm đến gần 0,7 ps/nm.km tại 1565 nm) cho phép tốc độ

kênh ít nhất là 2,5 Gbps trên khoảng cách 1000 km. Những sợi này thích hợp cho hệ

thống DWDM.

2.4 Một số vấn đề cần xem xét khi tăng dung lượng của hệ thống

bằng công nghệ DWDM.

Khi sử dụng kỹ thuật DWDM để tăng dung lượng của các hệ thống thông tin

quang cần phải lưu ý một số vấn đề sau:

- Số kênh bước sóng được sử dụng và khoảng cách giữa các kênh

- Quỹ công suất của hệ thống

- Tán sắc

- Xuyên âm

- Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến

2.4.1 Số kênh bước sóng

Một trong các yếu tố quan trọng cần phải xem xét là hệ thống sẽ sử dụng bao

nhiêu kênh bước sóng và điều cần lưu ý là số kênh bước sóng cực đại có thể sử dụng

được phụ thuộc vào:

- Khả năng của công nghệ hiện có đối với các thành phần quang như:

+ Băng tần của sợi quang

+ Khả năng tách/ghép các kênh bước sóng

- Khoảng cách giữa các kênh bước sóng:

Các yếu tố ảnh hưởng đến khoảng cách này, bao gồm:

Phạm Thị Lan Hương_ Lớp: Điện tử - viễn thông_ Khóa 4. XXIX


+ Tốc độ truyền dẫn của từng kênh

+ Quỹ công suất quang

+ Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến

+ Độ rộng phổ của nguồn phát

+ Khả năng tách/ghép của các thiết bị WDM

Mặc dù cửa sổ truyền dẫn tại vùng bước sóng 1550 nm có độ rộng khoảng 100

nm, nhưng do dải khuếch đại của các bộ khuếch đại quang chỉ có độ rộng khoảng 35

nm (theo quy định của ITU-T thì dải khuếch đại này là từ bước sóng 1530 - 1565

nm) nên trong thực tế, các hệ thống WDM không thể tận dụng hết toàn bộ băng tần

của sợi quang. Nếu gọi là khoảng cách giữa các kênh bước sóng thì tương ứng ta

sẽ có:

f = - c. /2

Như vậy, tại bước sóng 1550 nm, với = 35 nm thì ta sẽ có f = 4,37.1012Hz.

Giả sử tốc độ truyền dẫn của từng kênh bước sóng là 2,5 GHz, và theo tiêu chuẩn

Nyquist với phổ cơ sở của tín hiệu là 2x2,5 = 5 GHz, thì số kênh bước sóng cực đại

có thể đạt được là N = f /5 = 874 kênh trong dải băng tần của một bộ khuếch đại có

quang. Đây là số kênh cực đại tính theo lý thuyết, tuy nhiên với mật độ kênh càng

lớn đòi hỏi các thành phần quang trên tuyến phải có chất lượng càng cao. Để tránh

xuyên âm giữa các kênh này đòi hỏi phải có những nguồn phát rất ổn định và các bộ

thu có độ chọn lọc bước sóng cao. Bất kỳ sự dịch tần nào của nguồn phát cũng có

thể làm dãn phổ sang kênh lân cận.

Dựa vào khả năng của công nghệ hiện nay, ITU - T đưa ra quy định về khoảng

cách giữa các kênh bước sóng là 100 GHz ( 0,8 nm), 50 GHZ ( 0,4 nm) với tần

số chuẩn là 193,1 THz.

2.4.2 Xác định độ rộng phổ yêu cầu của nguồn phát

Phạm Thị Lan Hương_ Lớp: Điện tử - viễn thông_ Khóa 4. XXX


Việc chọn độ rộng phổ của nguồn phát nhằm đảm bảo cho các kênh bước sóng

hoạt động một cách độc lập với nhau, hay nói cách khác là tránh hiện tượng chồng

phổ ở phía thu giữa các kênh lân cận. Khoảng cách giữa những kênh này phụ thuộc

vào đặc tính của các thiết bị WDM như MUX/DEMUX, bộ lọc, độ rộng phổ nguồn

phát và độ dung sai cũng như mức độ ổn định của các thiết bị này.

Về bản chất, việc ghép các bước sóng khác nhau trên cùng một sợi quang là

dựa trên nguyên tắc ghép kênh theo tần số. Các kênh khác nhau làm việc ở các tần

số quang khác nhau trong cùng băng thông của sợi. Theo lý thuyết, băng thông của

sợi quang rất rộng nên số lượng kênh bước sóng ghép được rất lớn (ở cả hai cửa sổ

truyền dẫn). Tuy nhiên, trong thực tế các hệ thống WDM thường đi liền với các bộ

khuếch đại quang sợi và làm việc chỉ ở vùng cửa sổ 1550 nm. Do đó, băng tần của

sợi quang bị giới hạn bởi băng tần của bộ khuếch đại (35 nm). Như vậy, một vấn đề

đặt ra khi ghép là khoảng cách giữa các bước sóng phải thoả mãn được yêu cầu

tránh chồng phổ của các kênh lân cận ở phía thu. Khoảng cách này phụ thuộc vào

độ rộng phổ nguồn phát và cả ảnh hưởng khác nhau trên đường truyền như tán sắc

sợi, hiệu ứng phi tuyến…

Một cách lý tưởng có thể xem hệ thống WDM như là sự xếp chồng của các hệ

thống truyền dẫn đơn kênh khi mà khoảng cách giữa các kênh bước sóng đủ lớn và

công suất phát hợp lý (hạn chế ảnh hưởng phi tuyến). Mối quan hệ giữa phổ công

suất nguồn phát được thể hiện bởi tham số đặc trưng cho sự giãn phổ, ký hiệu ,

băng tần tín hiệu và tán sắc. Nếu gọi là hệ số đặc trưng cho sự tương tác giữa

nguồn phát và sợi quang, chúng ta sẽ có biểu thức:

= B.D.RMS

Với: B là độ rộng băng tần tín hiệu truyền dẫn (Mbit/s)

D là độ tán sắc tương ứng với khoảng cách truyền dẫn (ps/nm)

RMS là độ giãn rộng phổ

Phạm Thị Lan Hương_ Lớp: Điện tử - viễn thông_ Khóa 4. XXXI


Từ công thức trên có thể tính được độ rộng phổ nguồn phát ứng với độ tán sắc

D:

RMS = /B.D

Nếu tính độ rộng phổ tại giá trị -20 dB thì độ rộng phổ sẽ là:

-20dB= 6,07. RMS

Như vậy, từ độ rộng phổ này và khoảng cách kênh bước sóng chọn theo bảng

trên có thể tìm được độ rộng phổ yêu cầu của nguồn phát.

2.4.3 Quỹ công suất

Trong bất kỳ hệ thống nào thì vấn đề quan trọng là phải đảm bảo được tỷ sổ

S/N sao cho đầu thu có thể thu được tín hiệu với một mức BER cho phép. Trước đây

khi chưa có khuếch đại quang, suy hao tín hiệu trên đường truyền (do suy hao sợi

quang, suy hao mối hàn, suy hao do các thành phần quang thụ động…) sẽ được bù

lại thông qua việc sử dụng các trạm lặp điện và quá trình thực hiện tương đối phức

tạp. Tuy nhiên khi khuếch đại quang ra đời việc đảm bảo quỹ công suất cho hệ

thống không còn khó khăn nữa, vấn đề quan trọng là thiết kế và bố trí các bộ khuếch

đại quang sao cho thích hợp.

2.4.4 Xuyên âm

Một trong các yếu tố có ảnh hưởng lớn đến chất lượng của các hệ thống WDM,

đó là xuyên âm giữa các kênh bước sóng. Trong hệ thống WDM, xuyên âm có thể

do một số nguyên nhân gây ra nhưng có thể chia ra làm hai loại chính sau:

- Xuyên âm tuyến tính: do đặc tính không lý tưởng của các thiết bị tách sóng

được sử dụng cũng như khoảng cách giữa các kênh. Thực tế thì khoảng cách giữa

các kênh lại được xác định bởi thiết bị tách kênh và mức xuyên âm cho phép.

- Xuyên âm phi tuyến: chủ yếu do các hiệu ứng phi tuyến gây nên (sẽ đề cập cụ

thể trong phần sau).

Phạm Thị Lan Hương_ Lớp: Điện tử - viễn thông_ Khóa 4. XXXII


2.4.5 Tán sắc

Như trong phần trước đã trình bày, hai phương pháp chính có thể sử dụng để

giảm bớt ảnh hưởng của tán sắc bao gồm: làm hẹp độ rộng phổ nguồn phát hoặc sử

dụng các phương pháp bù tán sắc. Tuy nhiên, việc sử dụng kỹ thuật WDM cũng có

thể coi là một phương pháp giảm ảnh hưởng của hệ thống mà không phải tăng tốc độ

truyền dẫn của kênh tín hiệu. Do đó, nếu không xảy ra các hiệu ứng phi tuyến làm

tăng ảnh hưởng của tán sắc điển hình là hiệu ứng XPM (trình bày cụ thể trong phần

sau) thì giới hạn khoảng cách truyền dẫn do tán sắc gây ra đối với hệ thống WDM

có thể coi như giống với hệ thống đơn kênh có tốc độ bằng tốc độ của một kênh

bước sóng trong hệ thống WDM.

Ngoài ra khi tăng tốc độ truyền dẫn của hệ thống còn phải quan tâm đến ảnh

hưởng của tán sắc mode phân cực (PMD). Ảnh hưởng này thường được bỏ qua đối

với hệ thống tốc độ thấp.

- Khái niệm tán sắc mode phân cực:

Tán sắc mode phân cực hay PMD là một thuộc tính cơ bản của sợi quang đơn

mode và các thành phần hợp thành trong đó năng lượng tín hiệu ở bất kỳ bước sóng

nào cũng được phân tích thành hai mode phân cực trực giao có vận tốc truyền khác

nhau. Do vận tốc của hai mode chênh nhau đôi chút nên thời gian truyền qua cùng

khoảng cách là khác nhau và được gọi là sự trễ nhóm. Vì vậy, PMD sẽ làm giãn

rộng xung tín hiệu gây nên suy giảm dung lượng truyền dẫn. Về phương diện này,

ảnh hưởng của tán sắc mode phân cực cũng giống như ảnh hưởng của tán sắc tuy

nhiên có một điểm khác biệt lớn đó là tán sắc là một hiện tượng tương đối ổn định,

trong khi đó PMD của sợi đơn mode ở bất cứ bước sóng nào cũng là không ổn định.

Phạm Thị Lan Hương_ Lớp: Điện tử - viễn thông_ Khóa 4. XXXIII


Hình 2-15. Tán sắc mode phân cực PMD.

- Nguyên nhân:

Do cấu trúc không hoàn hảo của sợi quang cũng như các thành phần quang hợp

thành nên có sự khác biệt về chiết suất đối với cặp trạng thái phân cực trực giao nên

được gọi là sự lưỡng chiết. Sự khác biệt chiết suất sẽ sinh ra độ lệch thời gian truyền

sóng trong các mode phân cực này. Trong sợi đơn mode, hiện tượng này bắt nguồn

từ sự không tròn hoặc ôvan của lõi sợi theo hai cách: ống dẫn sóng ôvan (vốn có tính

lưỡng chiết ) và trường lực căng cơ học tạo nên bởi lõi ôvan gồm cả lưỡng chiết phụ.

Sự lưỡng chiết của các vật liệu trong suốt giống như thạch anh được tạo ra từ

cấu trúc tinh thể cân xứng. Và như vậy PMD trong các thành phần quang có thể

sinh ra từ sự lưỡng chiết của các thành phần con trong các thành phần quang hợp

thành đó. Tín hiệu truyền trên các đường song song nhau có độ dài quang khác nhau

cũng sinh ra hiện tượng trễ nhóm.

Sự phân cực trong sợi đặc trưng cho lưỡng chiết do lực cơ học. Nhiều phần tử

không phải là thuỷ tinh được cho vào trong lớp vỏ của sợi cho nên ở lõi xuất hiện

tượng lực không đối xứng giống nhau dọc theo chiều dài sợi. Khi ánh sáng phân cực

bị ghép trong một đoạn sợi này thì trường điện đầu ra của ánh sáng đầu vào được

phân tích thành hai mode phân cực trực giao với tốc độ truyền khác nhau.

Phạm Thị Lan Hương_ Lớp: Điện tử - viễn thông_ Khóa 4. XXXIV


Ngoài những nguyên nhân trên, lưỡng chiết còn sinh bởi sự uốn cong của sợi.

Sự uốn cong làm thay đổi mật độ phân tử của cấu trúc sợi làm cho hệ số khúc xạ mất

đối xứng. Tuy nhiên, lưỡng chiết do uốn cong không phải là nguyên nhân chủ yếu

sinh ra PMD.

Yêu cầu về giá trị PMD của các tốc độ truyền dẫn khác nhau được thể hiện

trong bảng 2.3:

Tốc độ truyền dẫn (Gb/s) Giá trị PMD (ps/km)

2,5 < 2

10 < 0,5

20 < 0,25

40 < 0,125

Phạm Thị Lan Hương_ Lớp: Điện tử - viễn thông_ Khóa 4. XXXV


Bảng 2-2. Giá trị PMD đối với các tốc độ truyền dẫn khác nhau.

2.4.6 Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến

Trong hệ thống thông tin quang, các hiệu ứng phi tuyến sẽ xảy ra khi công suất

tín hiệu trong sợi quang vượt quá một mức nào đó và đối với các hệ thống WDM

thì mức công suất này thấp hơn nhiều so với các hệ thống đơn kênh. Việc nảy sinh

các hiệu ứng phi tuyến sẽ gây ra một số hiện tượng như: xuyên âm giữa các kênh,

suy giảm mức công suất tín hiệu của từng kênh dẫn đến suy giảm tỷ số S/N… Các

hiệu ứng phi tuyến ảnh hưởng đến chất lượng của hệ thống WDM chủ yếu gồm:

hiệu ứng SPM, XPM, FWM, SBS và SRS. Các hiệu ứng này có thể chia thành hai

loại:

- Hiệu ứng tán xạ: bao gồm các hiệu ứng SBS và SRS

- Các hiệu ứng liên quan đến hiệu ứng Kerr: bao gồm hiệu ứng SPM, XPM và

FWM.

2.4.6.1 Hiệu ứng SPM

Hiệu ứng SPM thuộc loại hiệu ứng Kerr, tức là hiệu ứng trong đó chiết suất

của môi trường truyền dẫn thay đổi theo cường độ ánh sáng truyền trong đó:

n = n0 + nNL = n0 + n2E2 (1)

Với: n0 là chiết suất tuyến tính

n2 là hệ số chiết suất phi tuyến

(n2= 1,22.10-22 (V/m)2 đối với Si)

E là trường quang.

Hiện tượng này tạo nên sự dịch pha phi tuyến NL của trường quang khi lan

truyền trong sợi quang. Giả sử bỏ qua suy hao quang thì sau khoảng cách L, pha của

trường quang sẽ là:

Phạm Thị Lan Hương_ Lớp: Điện tử - viễn thông_ Khóa 4. XXXVI


= NLconst

EnnLnL

)(22

2

20 (2)

Đối với trường quang có cường độ không đổi hiệu ứng SPM chỉ làm quay pha

của trường quang, do đó ít ảnh hưởng đến chất lượng của hệ thống. Tuy nhiên đối

với các trường quang có cường độ thay đổi thì pha phi tuyến NL sẽ thay đổi theo

thời gian. Sự thay đổi theo thời gian này cũng có nghĩa là trong xung tín hiệu sẽ tồn

tại nhiều tần số quang khác với tần số trung tâm v0 một giá trị là vNL:

vNL = (1/2)(NL/t) (3)

Hiện tượng này còn gọi là hiện tượng dịch tần phi tuyến làm cho sườn sau của

xung dịch đến tần số v<v0 và sườn trước của xung dịch đến tần số v>v0. Điều này

cũng có nghĩa là phổ của tín hiệu đã bị dãn trong quá trình truyền. Trong hệ thống

WDM, đặc biệt khi khoảng cách giữa các kênh gần nhau, hiện tượng dãn phổ do

SPM có thể dẫn đến giao thoa gây nhiễu giữa các kênh.

2.4.6.2 Hiệu ứng XPM

Đối với hệ thống WDM, hệ số chiết suất tại một bước sóng nào đó không chỉ

phụ thuộc vào cường độ của sóng đó mà còn phụ thuộc vào cường độ của các bước

sóng khác lan truyền trong sợi. Trong trường hợp này chiết suất phi tuyến ứng với

bước sóng thứ i sẽ là:

nNL = n2{|Ei|2 + 2|Ej|2} (4)

Với: N là tổng số kênh quang

Ei là cường độ trường quang của bước sóng thứ i

Số hạng thứ nhất trong công thức (4) ứng với hiệu ứng với hiệu ứng SPM (đã

đề cập đến ở trên), số hạng thứ hai tương ứng với hiệu ứng XPM. Nếu giả sử công

suất của các kênh là như nhau thì ảnh hưởng của hiệu ứng XPM sẽ gấp 2N lần hiệu

ứng SPM.

Phạm Thị Lan Hương_ Lớp: Điện tử - viễn thông_ Khóa 4. XXXVII


2.4.6.3 Hiệu ứng FWM

Hiện tượng chiết suất phi tuyến còn gây ra một hiệu ứng khác trong sợi đơn

mode, đó là hiệu ứng FWM. Trong hiệu ứng này, hai hoặc ba sóng quang với các tần

số khác nhau sẽ tương tác với nhau tạo ra các thành phần tần số mới. Tương tác này

có thể xuất hiện giữa các bước sóng của tín hiệu trong hệ thống WDM, hoặc giữa

bước sóng tín hiệu với tạp âm của các bộ khuếch đại quang. Giả sử có 3 bước sóng

với tần số i, j , k thì tổ hợp tần số mới tạo ra sẽ là những tần số iik thoả mãn:

ijk = i + j - k (5)

Theo quan điểm cơ lượng tử, thì hiệu ứng FWM là hiệu ứng mà trong đó có sự

phá huỷ photon ở một số bước sóng và tạo ra một số photon ở các bước sóng mới

sao cho vẫn bảo toàn về năng lượng và động lượng. Nếu gọi P ijk(L) là công suất của

bước sóng ijk trong sợi quang thì

)exp(.)6(1024

)(2

22)3(

220

6

LPPPS

L

cnLP kji

effijkijk

(6)

Trong đó: là hiệu suất của quá trình FWM

c là vận tốc ánh sáng trong chân không

Seff là diện tích vùng lõi hiệu dụng

Pi, Pj, Pk là công suất tương ứng của bước sóng 1, 2, k

(3) là độ cảm phi tuyến bậc 3

Hiệu suất của quá trình FWM phụ thuộc vào điều kiện phù hợp về pha. Hiệu

ứng FWM xảy ra mạnh chỉ khi điều kiện này được thoả mãn (tức là động lượng của

photon được bảo toàn). Về mặt toán học thì điều kiện này có thể biểu thị như sau:

(ijk) = (i) + (j) + (k) (7)

Phạm Thị Lan Hương_ Lớp: Điện tử - viễn thông_ Khóa 4. XXXVIII


Vì trong sợi quang tồn tại tán sắc nên điều kiện phù hợp về pha rất khó xảy ra.

Tuy nhiên, với môi trường truyền dẫn là loại sợi có tán sắc thấp và khoảng cách

truyền dẫn là tương đối lớn và các kênh gần nhau thì điều kiện này có thể coi là xấp

xỉ đạt được.

Do việc tạo ra các tần số mới là tổ hợp của các tần số tín hiệu nên hiệu ứng

FWM sẽ làm giảm công suất của các kênh tín hiệu trong hệ thống WDM. Hơn nữa,

nếu khoảng cách giữa các kênh là bằng nhau thì những tần số mới được tạo ra có thể

rơi vào các kênh tín hiệu, gây xuyên âm giữa các kênh, làm suy giảm chất lượng của

hệ thống.

Sự suy giảm công suất sẽ làm cho dạng hình cắt của tín hiệu ở đầu thu bị thu

hẹp lại do đó sẽ làm giảm chất lượng BER của hệ thống. Vì các hệ thống WDM chủ

yếu làm việc ở cửa sổ bước sóng 1550 nm và do tán sắc của sợi quang đơn mode

thông thường (sợi G.652) tại cửa sổ này là khoảng 18 ps/nm.km, còn tán sắc của sợi

tán sắc dịch chuyển (sợi G.653) là 0 (< 3ps/nm.km) nên hệ thống WDM làm việc

trên sợi đơn mode thông thường sẽ ít bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng FWM hơn hệ thống

WDM làm việc trên sợi tán sắc dịch chuyển.

Ảnh hưởng của hiệu ứng FWM càng lớn nếu như khoảng cách giữa các kênh

trong hệ thống WDM càng nhỏ cũng như khi khoảng cách truyền dẫn và mức công

suất của mỗi kênh lớn. Vì vậy hiệu ứng FWM sẽ hạn chế dung lượng và cự ly truyền

dẫn của hệ thống WDM.

2.4.6.4 Hiệu ứng SRS

Phạm Thị Lan Hương_ Lớp: Điện tử - viễn thông_ Khóa 4. XXXIX


Hiệu ứng Raman là kết quả của quá trình tán xạ không đàn hồi mà trong đó

photon của ánh sáng tới chuyển một phần năng lượng của mình cho dao động cơ học

của các phân tử cấu thành môi trường truyền dẫn và phần năng lượng còn lại được

phát xạ thành ánh sáng có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh sáng tới (ánh sáng

với bước sóng mới này được gọi là ánh sáng Stoke). Khi ánh sáng tín hiệu truyền

trong sợi quang có cường độ lớn, quá trình này trở thành quá trình kích thích (được

gọi là SRS) mà trong đó ánh sáng tín hiệu đóng vai trò sóng bơm (gọi là bơm

Raman) làm cho phần lớn năng lượng của tín hiệu được chuyển tới bước sóng Stoke.

Nếu gọi Ps(L) là công suất của bước sóng Stoke trong sợi quang thì:

Ps(L) = P0exp (grP0L/K.Seff) (8)

Trong đó: P0 là công suất đưa vào sợi tại bước sóng tín hiệu

gr là hệ số khuếch đại Raman

K là hệ số đặc trưng cho mối quan hệ về phân cực giữa tín

hiệu, bước sóng stoke và phân cực của sợi. Đối với sợi thông thường thì K2.

Công thức (8) có thể dùng để tính toán mức công suất P0 mà tại đó hiệu ứng

SRS ảnh hưởng lớn đến hệ thống, được gọi là ngưỡng Raman (P0th) (P0

th là công

suất của tín hiệu đầu vào mà ứng với nó, công suất của bước sóng Stoke và của bước

sóng tín hiệu tại đầu ra là bằng nhau)

P0th 32 Seff.(L.gr) (9)



Từ công thức (9) người ta tính toán được rằng, đối với hệ thống đơn kênh để

hiệu ứng SRS có thể ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống thì mức công suất P0 phải >

1W (nếu như hệ thống không sử dụng khuếch đại quang trên đường truyền). Tuy

nhiên trong hệ thống WDM thì mức công suất này sẽ thấp hơn nhiều vì có hiện

tượng khuếch đại đối với các bước sóng lớn, trong khi đó công suất của các kênh có

bước sóng ngắn hơn lại bị giảm đi (do đã chuyển một phần năng lượng cho các bước

sóng lớn) làm suy giảm hệ số S/N, ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống. Để đảm bảo

suy giảm S/N không nhỏ hơn 0,5 dB thì mức công suất của từng kênh phải thoả mãn

(theo lý thuyết của Chraplyvy).

P < fLNN eff

.)1(

1028,1021

12

(10)

Với : N là số kênh bước sóng

f là khoảng cách giữa các kênh bước sóng

Như vậy, trong hệ thống WDM hiệu ứng này cũng hạn chế số kênh bước sóng,

khoảng cách giữa các kênh, công suất của từng kênh và tổng chiều dài của hệ thống.

Hơn nữa, nếu như bước sóng mới tạo ra lại trùng với kênh tín hiệu thì hiệu ứng này

cũng gây xuyên âm giữa các kênh.

2.4.6.5 Hiệu ứng SBS



Hiệu ứng SBS là hiệu ứng tương tự như hiệu ứng SRS, tức là có sự tạo thành

của bước sóng Stoke với bước sóng dài hơn bước sóng của ánh sáng tới. Điểm khác

nhau chính của hai hiệu ứng này là: hiệu ứng SBS liên quan đến các phonon âm học

còn hiệu ứng SRS liên quan đến các phonon quang. Chính do sự khác biệt này mà

hai hiệu ứng có những ảnh hưởng khác nhau đến hệ thống WDM. Trong hiệu ứng

này, một phần ánh sáng bị tán xạ do các phonon âm học và làm cho phần ánh sáng

bị tán xạ này dịch tới bước sóng dài hơn (tương đương với độ dịch tần là khoảng 11

Ghz tại bước sóng 1550nm). Tuy nhiên chỉ có phần ánh sáng bị tán xạ là theo chiều

ngược trở lại (tức là ngược chiều với chiều truyền tín hiệu) mới có thể truyền đi ở

trong sợi quang, vì vậy trong hệ thống WDM khi tất cả các kênh đều cùng truyền

theo một hướng thì hiệu ứng SBS không gây xuyên âm giữa các kênh.

Trong tất cả các hiệu ứng phi tuyến thì ngưỡng công suất để xảy ra hiệu ứng

SBS là thấp nhất, chỉ khoảng vài mW. Tuy nhiên do hiệu ứng SBS giảm tỉ lệ với

VB/Vlaser ( VB là băng tần khuyếch đại Brillouin, Vlaser là độ rộng phổ của laser)

và băng tần khuyếch đại Brillouin là rất hẹp (chỉ khoảng 10-100 MHz) nên hiệu ứng

này cũng khó xảy ra. Chỉ các hệ thống với nguồn phát có độ rộng phổ rất hẹp thì

mới có thể ảnh hưởng bởi hiệu ứng SBS. Người ta tính toán được mức công suất

ngưỡng đối với hiệu ứng SBS như sau:

P < Beff

pueff

VgL

VVKA

.

)(21 (11)

Trong đó: g là hệ số khuếch đại Brillouin

Aeff là vùng lõi hiệu dụng

K đặc trưng cho mối quan hệ về phân cực giữa tín hiệu, bước sóng

Stoke và phân cực của sợi. Đối với sợi thông thường thì K 2

VB là băng tần khuếch đại Brillouin

Vp là độ rộng phổ của tín hiệu



Như vậy hiệu ứng SBS sẽ ảnh hưởng đến mức công suất của từng kênh và

khoảng cách giữa các kênh trong hệ thống WDM. Hiệu ứng này không phụ thuộc

vào số kênh của hệ thống.

Nhận xét:

- Nhìn chung các hiệu ứng đều gây xuyên âm giữa các kênh, làm suy giảm

mức công suất của từng kênh dẫn đến suy giảm tỷ số S/N, ảnh hưởng đến chất lượng

hệ thống. Hơn nữa, do mức độ ảnh hưởng của các hiệu ứng này đều phụ thuộc vào

mức công suất của từng kênh, số kênh và khoảng cách giữa các kênh bước sóng

cũng như khoảng cách truyền dẫn, vì vậy để giảm ảnh hưởng của các hiệu ứng này

phải cần lựa chọn các tham số trên sao cho phù hợp.

- Đối với các hệ thống làm việc trên sợi G.652, tại vùng bước sóng 1550 nm sẽ

không bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng FWM (do tán sắc của sợi quang tại bước sóng này

tương đối lớn, khoảng 17ps/nm.km).

2.5 Ứng dụng.

2.5.1 Các kiểu mạng DWDM.

DWDM có hai kiểu ứng dụng: kiểu mạng mở và mạng tích hợp.

Kiểu mạng DWDM mở hoạt động với mọi loại giao diện quang đầu cuối. Hệ

thống này sử dụng công nghệ chuyển đổi bước sóng để chuyển đổi tín hiệu

quang từ bướcsóng của luồng tín hiệu cần truyền sang bước sóng quy chuẩn trong

hệ thống. Các tín h iệu quang từ các th iế t b ị đầu cuố i khác nhau sau

khi được chuyển đổi thành các bước sóng khác nhau phù hợp hệ thống theo khuyến

nghị ITU-T được đưa tới bộ ghép để ghép thành tín hiệu DWDM.

Phạm Thị Lan Hương_ Lớp: Điện tử - viễn thông_ Khóa 4. XLIII


Hình 2-16. Hệ thống DWDM tích hợp

Các kiểu mạng này được áp dụng tùy thuộc vào từng hoàn cảnh cụ thể. Trong

thực tế, có thể kết hợp cả hai kiểu ứng dụng này trong một hệ thống mạng.

2.5.2 Ứng dụng DWDM tại các lớp mạng

Mạng đường trục (back-bone)

Các hệ thống DWDM khoảng cách xa (long-haul) được ứng dụng trong

mạng đường trục để truyền tải thông tin với lưu lượng lớn giữa các vùng trong một

quốc gia. Đặc điểm của các hệ thống này là dung lượng rất lớn và sử dụng các công

nghệ sửa lỗi FEC, khuếch đại Raman, định dạng xung CRZ cùng với các trạm lặp để

tăng cường về khoảng cách. Hệ thống mạng đường trục được xây dựng dưới dạng

mạng vòng (ring) hoặc mạng lưới (mesh) để tăng khả năng bảo vệ lưu lượng.

Mạng nội vùng (Metropolitan)

Sử dụng các hệ thống DWDM khoảng cách trung bình để kết nối giữa các

điểm tậptrung lưu lượng trong một vùng. Các mạng metro cũng được xây dựng dạng

mạng vòng (ring) hoặc mạng lưới (mesh) để tăng khả năng bảo vệ lưu lượng.

PHẦN II. KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ DWDM TRÊN MẠNG

ĐƯỜNG TRỤC VIỄN THÔNG VIỆT NAM

Phạm Thị Lan Hương_ Lớp: Điện tử - viễn thông_ Khóa 4. XLIV


3 CHƯƠNG III. TỔNG QUAN VỀ MẠNG ĐƯỜNG TRỤC CỦA VNPT

3.1 Cấu hình mạng và cơ chế bảo vệ.

3.1.1 Cấu hình mạng.

3.1.2 Cơ chế bảo vệ mạng.

3.2 Các tuyến cáp quang đang sử dụng trên mạng đường trục.

3.3 Thiết bị mạng.

3.4 Quản lý mạng.

3.5 Đồng bộ mạng.

4 CHƯƠNG IV. CÁC HỆ THỐNG ĐƯỜNG TRỤC CỦA VNPT

4.1 Hệ thống đường trục 120 Gbit/s

4.1.1 Sơ đồ mạng lưới hệ thống đường trục 120 Gbit/s.

4.1.2 Các thiết bị sử dụng trên hệ thống đường trục 120 Gbit/s

4.1.3 Quản lý mạng 120 Gbit/s

4.2 Hệ thống đường trục 240 Gbit/s

4.2.1 Sơ đồ mạng lưới hệ thống đường trục 240 Gbit/s.

4.2.2 Các thiết bị sử dụng trên hệ thống đường trục 240 Gbit/s

4.2.3 Quản lý mạng 240 Gbit/s.

4.3 Xu thế phát triển trong tương lai.



Phạm Thị Lan Hương_ Lớp: Điện tử - viễn thông_ Khóa 4. XLVI


KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] TS. Vũ Văn San,Kỹ thuật thông tin quang, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà

Nội 1997.

[2] THS. Đỗ Văn Việt Em,Kỹ thuật thông tin quang 2, HVCN-BCVT, 2007.

[3] TS. Cao Phán, THS. Cao Hồng Sơn, Ghép kênh tín hiệu số, HVCN-BCVT, 2007.

[4] TS. Phùng Văn Vận, TS. Trần Hồng Quân & TS. Nguyễn Quí Minh Hiền, Mạng

viễn thông và xu hướng phát triển, NXB Bưu Điện, 12/2002.

[5] Các trang web:

http://www.tapchibcvt.gov.vn

Phạm Thị Lan Hương_ Lớp: Điện tử - viễn thông_ Khóa 4. XLVII

http://www.tapchibcvt.gov.vn/

ĐỒ Án tỐt nghiỆp

Documents