Học viện công nghệ bu viễn thông Khoa viễn thông đồ án tốt nghiệp công nghệ ghép kênh quang theo bớc sóng WDM công nghệ ghép kênh quang theo bớc sóng WDM Giáo viên hớng dẫn: TS Bùi trung hiếu Sinh viên thực hiện: Phùng văn lơng Lớp: Điện tử - Viễn thông khoá 1997 (D97-VT) Hà Nội, tháng 03 - 2002 Lời nói đầu Dới lãnh đạo Đảng, toàn Đảng, toàn dân ta phấn đấu thi đua thực công nghiệp hoá - đại hoá đất nớc Bằng việc tắt đón đầu công nghệ mới, tiên tiến giới, công nghệ thông tin, điện tử viễn thông hớng phát triển tiên phong góp phần đa đất nớc ta hớng tới xã hội thông tin Nghĩa vụ trách nhiệm sinh viên trờng thật không nhỏ, họ vận hội, thách thức mở phía trớc Với nhận thức ấy, luận văn tốt nghiệp báo cáo tổng kết phần kiến thức Khoa học Công nghệ chuyên ngành Điện tử Viễn thông mà em đợc đào tạo sau gần năm học tập trờng Đại học Bản luận văn trình bày công nghệ mới: công nghệ ghép kênh theo bớc sóng quang WDM (Wavelength Division Multiplexing) ứng dụng việc phát triển mạng thông tin quang nhằm tăng dung lợng truyền dẫn mạng, đáp ứng đợc nhu cầu phát triển dịch vụ tơng lai Chuẩn bị trở thành kỹ s, với kiến thức bổ ích, sâu rộng chuyên ngành điện tử - viễn thông nh ngày hôm nay, em đợc dìu dắt, giúp đỡ thầy cô giáo khoa điện tử - viễn thông, thầy cô giáo Học viện Công nghệ Bu Viễn thông, cô cán hớng dẫn thực tập VTI (công ty viễn thông quốc tế), Công ty VINAFONE, dự án JICA-PTTC1, công lao đào tạo, hớng dẫn thầy giáo TS Bùi Trung Hiếu Em xin chân thành cảm ơn thầy cô, cô cán khoa học bạn bè giúp đỡ em nhiều qúa trình hoàn thành luận văn Em mong nhận đợc nhiều đóng góp thầy cô bạn bè cho luận văn, để nghiên cứu sâu sau đạt kết tốt Mục lục Các từ viết tắt Chơng 1: Giới thiệu hệ thống Thông Tin Quang ph ơng pháp ghép kênh quang theo bớc sóng WDM: -1 I Giới thiệu hệ thống thông tin quang: -1 II Nguyên lý ghép kênh quang theo bớc sóng tham số bản: -4 II.1 Giới thiệu nguyên lý ghép kênh quang theo bớc sóng WDM: -4 Hệ thống truyền dẫn hai chiều hai sợi: Hệ thống truyền dẫn hai chiều sợi: - II.2 Các tham số bản: Chơng 2: Các thiết bị quang thụ động WDM: - 10 I Các thiết bị WDM vi quang: 11 I.1 Các lọc thiết bị WDM: 12 a) Bộ tách hai kênh sử dụng lọc: -13 b) Bộ tách lớn hai kênh sử dụng lọc: -14 c) Thiết bị kết hợp ghép/tách kênh sử dụng lọc: -16 I.2 Thiết bị WDM làm việc theo nguyên lý tán sắc góc: -18 I.2.1 Dùng lăng kính làm phần tử tán sắc góc: -18 I.2.2 Dùng cách tử làm phân tử tán sắc góc: 19 a)- Mở đầu: -19 b) Cách tử nhiễu xạ phẳng: 27 30 -20 c) ứng dụng cách tử nhiễu xạ phẳng: -22 d) Cách tử hình lòng chảo: -24 e) Cách tử Bragg: -25 II Các thiết bị WDM ghép sợi : -III Một số kỹ thuật khác đợc sử dụng ghép WDM: III.1 Bộ ghép bớc sóng dùng công nghệ phân phối chức quang học SOFT: 30 III.1.1 Nguyên lý chung: -30 III.1.2 Bộ ghép nhân kênh dùng cách tử: -31 III.1.3 ứng dụng thiết kế ghép n bớc sóng: -32 III.2 AWG nét công nghệ thiết bị WDM: 35 Chơng 3: Một số vấn đề kỹ thuật cần quan tâm 39 40 43 44 45 I II hệ thống thông tin quang WDM: -I Số kênh sử dụng khoảng cách ghép kênh: -II Vấn đề ổn định bớc sóng nguồn quang yêu cầu độ rộng phổ nguồn phát: -III Vấn đề xuyên nhiễu kênh tín hiệu quang: -IV vấn đề suy hao quỹ công suất hệ thống: V Vấn đề tán sắc - bù tán sắc: -45 VI Vấn đề ảnh hởng hiệu ứng phi tuyến: -47 VI.1 Hiệu ứng SPM (Self Phase Modulation): III IV 48 VI.2 Hiệu ứng XPM (Cross Phase Modulation): 49 VI.3 Hiệu ứng FWM (Four Wave Mixing): 50 VI.4 Hiệu ứng SRS (Stimulated Raman Sattering): 51 VI.5 Hiệu ứng SBS (Stimulated Brillouin Sattering): 51 VI.6 Phơng hớng giải ảnh hởng hiệu ứng phi tuyến: 53 VII Bộ khuếch đại EDFA số vấn đề sử dụng EDFA mạng WDM: -53 VII.1 Vấn đề tăng ích động điều chỉnh EDFA: 54 VII.2 Vấn đề tăng ích phẳng EDFA: 55 VII.3 Vấn đề tích luỹ tạp âm dùng khuếch đại EDFA: 56 Chơng 4: Công nghệ then chốt hệ thống WDM: - 57 I Công nghệ lọc quang có điều chỉnh bớc sóng: 58 I.1 Nguyên lý tham số lọc quang kiểu khoang F-P: 58 I.2 Bộ lọc quang có công cụ tiêu chuẩn F-P: -60 II Công nghệ chuyển phát quang (OTU): -60 II.1 Kết cấu OTU: -60 II.2 ứng dụng OTU: 61 a) Sử dụng OTU đầu phát: 61 b) Sử dụng OTU chuyển tiếp: 62 c) Sử dụng OTU đầu thu: 63 III Công nghệ khuếch đại quang sử dụng sợi quang pha trộn Erbium (EDFA): 64 III.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động EDFA: -64 III.2 Đặc tính EDFA: -66 a) Đặc tính tăng ích EDFA: 66 b) Đặc tính công suất ra: 69 c) Đặc tính nhiễu: 69 III.3 Các phơng thức bơm sử dụng EDFA: -70 a) Bơm chiều: 70 b) Bơm ngợc chiều: -71 c) Bơm hai chiều: -71 d) So ánh tính phơng thức bơm: -71 III.4 ứng dụng EDFA mạng WDM: 72 V IV.Công nghệ sợi quang: -74 IV.1 Phân loại sợi quang: 74 IV.2 Sợi quang dich chuyển vị trí tán sắc khác không: 75 a) Sự xuất hiệu ứng phi tuyến tính mạng có sử dụng DSF EDFA: 75 b) Nguyên lý làm việc NZ-DSF: -76 c) ứng dụng NZ-DSF: 76 IV.3 Sợi quang bù tán sắc : 77 a) Nguyên lý bù tán sắc: -77 b) Tính nâng kết cấu sợi bù tán sắc DCF: -78 IV4 Sợi quang tán sắc phẳng: 79 VI V.Công nghệ điều khiển giám sát hệ thống WDM: -81 V.1 Tại cần điều khiển giám sát: 81 V.2 Yêu cầu kênh điều khiển giám sát: -81 V.3 Thực điều khiển giám sát: 82 a) Điều khiển giám sát sử dụng bớc sóng băng: -82 b) Điều khiển giám sát sử dụng bớc sóng băng: -83 c) Điều khiển giám sát sử dụng kết hợp bớc sóng băng băng: -83 V.4 Các yêu cầu giám sát: -83 Chơng 5: Mạng WDM: 86 VII I Phân cấp mạng WDM: 87 II Hai kiểu chuyển mạch mạng WD: 88 a) Mạng WDM chuyển mạch lênh: 88 b) Mạng WDM chuyển mạch gói: 89 VIII III Điểm nút mạng WDM: -90 a) Điểm nút OXC: 95 90 b) Điểm nút OADM: 93 IV Phân phối định tuyến bớc sóng mạng WDM: - a) Kênh bớc sóng kênh bớc sóng ảo: 98 96 b) Chọn đờng mạng WDM: 97 V Bảo vệ mạng WDM: - a) Bảo vệ kiểu 1+1 lớp SDH: - 98 b) Bảo vệ đoạn ghép kênh: -100 VI WDM SDH: -100 VII Mạng quang mạng hỗn hợp quang điện: 101 VIII Vấn đề phi tuyến tính mạng quang WDM.: -102 IX Thiết kế kết cấu mạng WDM.: 102 X Mạng Ring tự hồi phục ghép bớc sóng: 103 X.1 Mở đầu: -103 X.2 Cấu trúc SHR/WDM đơn hớng: 104 a) Cấu trúc mạng Ring có nút: -104 b) Cấu trúc nút: -105 c) Quan hệ số lợng nút số lợng bớc sóng: -106 X.3 Cấu trúc SHR/WDM hai hớng: -106 X.4 So sánh SHR/ADM SHR/WDM: -108 XI Kết luận: 109 Tài liêu tham khảo: Chơng Giới thiệu hệ thống thông tin quang phơng pháp ghép kênh quang WDM I Giới thiệu hệ thống thông tin quang Ngay từ xa xa để thông tin cho nhau, ngời biết sử dụng ánh sáng để báo hiệu Qua thời gian dài lịch sử phát triển nhân loại, hình thức thông tin phong phú dần ngày đợc phát triển thành hệ thống thông tin đại nh ngày nay, tạo cho nơi giới liên lạc với cách Bộthuận nối quang lợi nhanh chóng Cách 20 năm, từ hệ thống thông tin cáp sợi quang đợc thức đa vào khai thác mang viễn thông, ngời thừa nhận phơng thức truyền dẫn quang thể khả to lớn việc chuyển tải dịch vụ viễn thông ngày phong phú loại Trong vòng 10 năm trở lại đây, với tiến vợt bậc của công nghệ điện tử - viễn thông, công nghệ quang sợi thông tin quang có tiến vợt bậc Các nhà sản xuất chế tạo sợi quang đạt tới giá trị suy hao nhỏ, giá trị suy hao 0,154 dB/km bớc sóng 1550 nm cho thấy phát triển mạnh mẽ công nghệ sợi quang hai thập niên qua Cùng với tiến lớn công nghệ chế tạo nguồn phát quang thu quang, để từ tạo hệ thống thông tin quang với nhiều u điểm trội so với hệ thống thông tin cáp kim loại Dới u điểm trội môi truờng truyền dẫn quang so với môi trờng truyền dẫn khác, là: Suy hao truyền dẫn nhỏ Mối hàn sợi Băng tần truyền dẫn lớn Không bị ảnh hởng nhiễu điện từ Có tính bảo mật tín hiệu thông tin cao Có kích thớc trọng lợng nhỏ Sợi có tính cách điện tốt Độ tin cậy cao Sợi đợc chế tạo từ vật liệu sẵn có Tínhệ hiệu điện thông Chính lý mà thống tin quang có sức hấp dẫn mạnh mẽ nhà khai thác viễn thông Các hệ thống thông tin quang phù hợp với tuyến thông tin xuyên lục địa, tuyến đờng trục, tuyến trung kế mà có tiềm to lớn việc thực chức mạng nội hạt với cấu trúc tin cậy đáp ứng loại hình dịch vụ tơng lai Mô hình chung tuyến thông tin quang nh sau: Hình 1.1 Các thành phần tuyến truyền dẫn cáp sợi quang Các thành phần tuyến gồm có phần phát quang, cáp sợi quang phần thu quang Phần phát quang đợc cấu tạo từ nguồn phát tín hiệu quang mạch điện điều khiển liên kết với Cáp sợi quang gồm có sợi dẫn quang lớp vỏ bọc xung quanh để bảo vệ sợi quang khỏi tác động có hại từ môi trờng bên Phần thu quang tách sóng quang mạch khuếch đại, tái tạo tín hiệu hợp thành Ngoài thành phần chủ yếu này, tuyến thông tin quang có nối quang (connector), mối hàn, chia quang trạm lặp; tất tạo nên tuyến thông tin quang hoàn chỉnh Đặc tuyến suy hao sợi quang theo bớc sóng tồn ba vùng mà có suy hao thấp vùng xung quanh bớc sóng 850 nm, 1300 nm 1550 nm Ba vùng bớc sóng đợc sử dụng cho hệ thống thông tin quang gọi vùng cửa sổ thứ nhất, thứ hai thứ ba tơng ứng Thời kỳ đầu kỹ thuật thông tin quang, cửa sổ thứ đợc sử dụng Nhng sau công nghệ chế tạo sợi phát triển mạnh, suy hao sợi hai cửa sổ sau nhỏ hệ thống thông tin quang ngày chủ yếu hoạt động vùng cửa sổ thứ hai thứ ba Nguồn phát quang thiết bị phát sử dụng diode phát quang (LED) Laser bán dẫn (LD) Cả hai loại nguồn phát phù hợp cho hệ thống thông tin quang, với tín hiệu quang đầu có tham số biến đổi tơng ứng với thay đổi dòng điều biến Tín hiệu điện đầu vào thiết bị phát dạng số có dạng tơng tự Thiết bị phát thực biến đổi tín hiệu thành tín hiệu quang tơng ứng công suất quang đầu phụ thuộc vào thay đổi cờng độ dòng điều biến Bớc sóng làm việc nguồn phát quang phụ thuộc vào vật liệu cấu tạo Đoạn sợi quang (pigtail) nguồn phát quang phải phù hợp với sợi dẫn quang đợc khai thác tuyến Tín hiệu ánh sáng đợc điều chế nguồn phát quang lan truyền dọc theo sợi dẫn quang để tới phần thu quang Khi truyền sợi dẫn quang, tín hiệu ánh sáng thờng bị suy hao méo yếu tố hấp thụ, tán xạ, tán sắc gây nên Bộ tách sóng quang đầu thu thực tiếp nhận ánh sáng tách lấy tín hiệu từ hớng phát đa tới Tín hiệu quang đợc biến đổi trở lại thành tín hiệu điện Các photodiode PIN photodiode thác APD sử dụng để làm tách sóng quang hệ thống thông tin quang, hai loại có hiệu suất làm việc cao có tốc độ chuyển đổi nhanh Các vật liệu bán dẫn chế tạo bớc sóng, chiếm bớc sóng mà D-10-9-E cung cấp kênh bớc sóng ảo, đoạn nghép kênh chiếm bớc sóng (có thể biến đổi) Trong mạng kênh bớc sóng (là mạng mà điểm nút OXC chức biến đổi bớc sóng) kênh có quan hệ với bớc sóng cố định, yêu cầu chọn đờng phân phối bớc sóng, phải dùng phơng thức điều khiển tập trung, tức sau nắm vững trạng thái tất đoạn ghép kênh toàn mạng, chọn tuyến thích hợp cho đề nghị gọi Nhng mạng kênh bớc sóng ảo (là mạng mà điểm nút OXC có chức biến đổi bớc sóng) kênh lần lợt phân phối bớc sóng cho đờng kết nối, điều khiển phân tán điều làm giảm nhiều tính phức tạp việc chọn đờng lớp kênh quang thời gian cần thiết để chọn đờng Vì số bớc sóng mà OXC đáp ứng đợc có hạn, để tối u hoá tính mạng lới, kênh quang mạng phải vào kết cấu vật lý nhu cầu dịch vụ điểm nút, thiết kế phơng án kết nối tối u cho mạng B C A D 10 E H G F Hình 5.9 Kênh bớc sóng kênh bớc sóng ảo mạng WDM b) Chọn đờng mạng WDM Hình 5.10 kết cấu vật lý mạng WDM Những khung chữ nhật thể điểm đầu cuối quang, hình tròn ma trận chuyển mạch quang (nút OXC), đờng nét đậm thể cho đờng kết nối quang, đờng nét đứt thể cho kênh quang Từ hình vẽ thấy, kênh quang đờng kết nội dùng chung dùng bớc sóng, nh kênh quang BA, CD, hình vẽ sử dụng bớc sóng B3 Do có vấn đề sử dụng trùng lặp bớc sóng mạng B mạng WDM Hình 5.10 biểu thị kết cấu logic mạng này, kênh logic đại diện cho kênh quang thực tế A C A C D D Hình 5.10 Sơ đồ kênh quang kết cấu vật lý mạng Hình 5.11 Sơ đồ kêt cấu logíc mạng Vấn đề phân phối bớc sóng quang xét từ định nghĩa toán học biểu thị quan hệ tuyến tính, hàm mục tiêu tối u có nhiều dạng, ví dụ mạng kiểu chuyền mạch gói, mục tiêu tối u hoá trễ nhóm bình quân nhỏ nhất, lu lợng lớn kênh quang nhỏ Trong mạng kiểu chuyển mạch kênh, mục tiêu tối u hoá bao gồm số bớc sóng mạng lớn Do vấn đề phân phối bớc sóng quang gặp nhiều khó khăn, vấn đề đạt đợc tối u cần có thời gian tính toán tăng theo quy mô vấn đề với hàm số mũ, dùng mạng có quy mô tơng đối lớn, thời gian tính toán dài mà ý nghĩa thực tế V Bảo vệ mạng WDM Có phơng thức bảo vệ đờng dây WDM điểm đến điểm: lớp SDH thực bảo vệ 1+1 1: n; hai dựa vào bảo vệ đoạn ghép kênh quang; dựa vào bảo vệ mạng vòng a) Bảo vệ kiểu 1+1 lớp SDH - Bảo vệ kiểu 1+1 lớp SDH Tx1(w) Tx1(p) Tx2(w) Tx2(p) Txn(w) Txn(p) Bộ ghép kênh Bộ tách kênh LA Hệ thống WDM công tác Bộ ghép kênh Bộ tách kênh LA Hệ thống WDM bảo vệ Rx1(w) Rx1(p) Rx2(w) Rx2(p) Rxn(w) Rxn(p) Hình 5.12 Bảo vệ kiểu 1+1 lớp SDH phơng thức bảo vệ này, toàn thiết bị hệ thống nh: đầu cuối SDH, tách/ghép kênh, khuyếch đại quang, đờng dây cáp quang cần phải có phận dự phòng, đầu phát tín hiệu SDH đợc nối bắc cầu cố định hệ thống công tác hệ thống bảo vệ, đầu thu giám sát trạng thái tín hiệu SDH thu đợc từ hệ thống WDM, chọn tín hiệu thích hợp Phơng thức có tính tin cậy cao nhng giá thành cao Trong hệ thống WDM, chuyển đổi kênh SDH quan hệ với chuyển đổi kênh khác, tức Tx1 hệ thống công tác WDM có cố, chuyển đổi sang hệ thống bảo vệ WDM Tx2 tiếp tục làm việc hệ thống công tác WDM Một phát thấy thời gian khởi động việc chuyển giao, phải hoàn thành chuyển giao bảo vệ 50ms - Bảo vệ kiểu 1: n lớp SDH Hệ thống WDM dựa bớc sóng, thực thi bảo vệ 1: n lớp SDH Trong hình 5.13, Tx11, Tx21, ,Txn1 dùng chung đoạn bảo vệ, với Tx1 cấu thành quan hệ bảo vệ 1: n Tiếp tục nh vậy, Tx1m, Tx2m, ,Txnm dùng chung đoạn bảo vệ, với Txpm cấu thành quan hệ bảo vệ 1: n Trong hệ thống WDM, chuyển đổi lẫn kênh SDH quan hệ với thay đổi kênh khác, tức hệ thống công tác WDM Tx11 chuyển đổi sang hệ thống bảo vệ WDM Tx12, , Tx1m tiếp tục làm việc hệ thống WDM Một phát thấy thời gian khởi động chuyển giao, chuyển giao bảo vệ phải hoàn thành 50ms Tx11 Tx12 Tx1m Bộ ghép kênh LA Rx11 Rx12 Rx1m Bộ tách kênh Hệ thống công tác WDM Tx21 Tx22 Tx2m Bộ ghép kênh LA Rx21 Rx22 Rx2m Bộ tách kênh Hệ thống công tác WDM Txn1 Txn2 Txnm Bộ ghép kênh LA Rxn1 Rxn2 Rxnm Bộ tách kênh Hệ thống công tác n WDM Txp1 Txp2 Txpm Bộ ghép kênh LA Bộ tách kênh Hệ thống bảo vệ WDM Hình 5.13 Bảo vệ kiểu + n lớp SDH - Bảo vệ kiểu 1: n hệ thống WDM Rxp1 Rxp2 Rxpm Một đờng dây WDM mang nhiều kênh SDH sử dụng bớc sóng rỗi hệ thống WDM để làm kênh bảo vệ Tx1 Tx2 Txn Txp công tác : : công tác công tácBộ ghép kênh Bộ ghép kênh LA công tác công tác công tác Bảo vệ Bảo vệ : : Rx1 Rx2 Rxn Rxp Hình 5.14 Bảo vệ kiểu 1: n hệ thống WDM Hình 5.14 hệ thống ghép kênh bớc sóng gồm có n+1 kênh, n bớc sóng dùng làm bớc sóng công tác, bớc sóng dùng làm kênh bảo vệ Nhng xét tới hệ thống thực tế, tính tin cậy sợi quang cáp quang tính tin cậy thiết bị, bảo vệ hệ thống mà không bảo vệ đ ờng dây ý nghĩa không lớn Một phát thấy thời gian khởi động chuyển giao, phải hoàn thành chuyển giao bảo vệ 50ms b) Bảo vệ đoạn ghép kênh: Công nghệ bảo vệ + kênh quang, mà không bảo vệ đờng dây đầu cuối Tại đầu phát đầu thu sử dụng phân nhánh quang x khoá quang đầu thu chọn đờng cho tín hiệu quang Đặc điểm khoá quang tổn hao nhỏ, suốt khu vực khuếch đại bớc sóng tốc độ nhanh Hình 5.15 dùng phơng án bảo vệ đoạn ghép kênh quang gồm phân nhánh quang khoá quang Trong hệ thống bảo vệ này, có hệ thống đờng dây WDM có phận dự phòng, đầu cuối SDH trạm đầu cuối hệ thống WDM ghép kênh dự phòng, thực tế, ngời ta dùng n: phối ghép để thay cho ghép kênh phân nhánh 1:2 So với bảo vệ + 1, hạ thấp giá thành, bảo vệ đoạn ghép kênh OMSP thực thi sợi cáp quang độc lập thực có ý nghĩa hệ thống công tác LA Tx1 Tx2 đờng dây WDM Bộ phân nhánh quang 1: Bộ ghép kênh Bộ khoá quang 1x2 tách kênh đờng dây WDM Txn Rx1 Rx2 Rxn LA hệ thống bảo vệ VI WDM SDH Hình 5.15 Bảo vệ đoạn ghép kênh quang Hiện tín hiệu lớp thuê bao khách hàng hệ thống WDM ứng dụng thực tế dựa SDH, tức hệ thống SDH Nx 2,5 Gbit/s, nhng nh nghĩa hệ thống WDM truyền tải tín hiệu SDH Một đặc điểm quan trọng hệ thống WDM không quan hệ với dịch vụ, nghĩa suốt dịch vụ Nó gánh tải khuôn dạng tín hiệu, PDH, SDH tín hiệu IP, ATM tơng lai Điểm giống SDH WDM xây dựng môi trờng vật lý sợi quang, sử dụng sợi quang làm phơng tiện truyền dẫn Nhng chúng khác chất, WDM hệ thống gần môi trờng vật lý (sợi quang, cáp quang) hơn, ghép kênh miền quang, ứng dụng điểm đến điểm, cộng thêm OXC, OADM cấu thành mạng hình sao, mạng vòng Ring hay mạng mắt lới SDH công nghệ mạng truyền dẫn đồng quang thực thi lớp mạch điện So với công nghệ WDM, tín hiệu SDH, PDH ATM giống nhau, dich vụ mà hệ thống WDM truyền tải Cũng tức SDH WDM quan hệ lớp thuê bao khách hàng lớp phục vụ Việc ứng dụng công nghệ WDM hầu nh có khách hàng hệ thống SDH, nhng thực tế có lực truyền tải nhiều tín hiệu khách hàng Theo tiến triển phát triển mạng, WDM truyền tải đợc ngày nhiều tín hiệu khác nhau, ngày có nhiều khách hàng, hình thành mạng đa dịch vụ thực Theo phát triển mạng quang cuối mạng quang đối mặt trực tiếp với mạng dịch vụ nh IP, ATM khuôn dạng tín hiệu khác xuất hiện, lúc không cần dùng SDH phơng tiện truyền dẫn Trên sở dựa vào chia gói dựa vào giao thức tế bào, tổng đài số định tuyến cao tốc kết nối trực tiếp với tiếp thiết bị WDM thông qua mạng quang, vào mạng tốc độ STM - 16, thiết bị đấu ghép song song SDH ứng dụng cho âm thoại số liệu có tốc độ thấp không cần thiết Nhng mục tiêu lâu dài Có thể tin tởng rằng: SDH tiếp tục tồn thời gian dài, nớc có lu lợng không lớn, sử dụng chuyển mạch kênh VII Mạng quang mạng hỗn hợp quang điện Trong mạng quang lý tởng, tín hiệu từ điểm nút nguồn đến điểm nút đích diễn miền quang, nhng hạn chế công nghệ linh kiện có lực xử lý điểm nút mạng quang có hạn, hoàn thành đợc việc biến đổi bớc sóng quang chức nhớ, chức có ý nghĩa quan trọng việc vận hành mạng quang Do từ góc độ thực dụng ngời ta đề suất sách lợc xử lý điện có hạn chế điểm nút, tức dùng xử lý điện để hoàn thành chức việc xử lý quang hoàn thành đợc, từ lực vận hành mạng quang WDM phạm vi sử dụng đ ợc mở rộng Do có quan điểm phơng hớng phát triển mạng WDM Quan điểm thứ nên phát triển theo hớng mạng thông tin toàn quang WDM, tất việc xử lý tín hiệu diễn hoàn toàn miền quang, từ khắc phục đợc hiệu ứng nghẽn, thực truyền dẫn quang suốt Quan điểm thứ hai nên theo hớng mạng hỗn hợp quang điện phần lớn chức nối chéo điểm nút chức ghép kênh tách nhập thiết bị điện tử thực Phải thừa nhận rằng, so với công nghệ điện tử, công nghệ quang cha phát triển hoàn thiện, nhiều vấn đề tồn tại, đa phần chức để công nghệ điện tử thực nhanh Nhng bản, phơng án mạng hỗn hợp quang điện cha khắc phục triệt để đợc hiệu ứng nghẽn, phơng án để giải nhiều vấn đề mạng thông tin tơng lai mạng thông tin quang WDM Đơng nhiên việc giải vấn đề phát hiện, việc thực mạng thông tin quang then chốt thực hoàn thiện công nghệ tái sinh tín hiệu quang cách thực sự, hàm ý suốt toàn quang gì; có cần thiết truyền dẫn xử lý tất tín hiệu suốt miền quang hay không, loại suốt tuyệt đối nh thực đợc chăng; có phải cần thiết nh không vấn đề tranh luận VIII Vấn đề phi tuyến tính mạng quang WDM Hạn chế vật lý kênh tín hiệu thông tin gồm loại: hạn chế băng tần hạn chế công suất Xét từ tình hình nay, kênh quang rõ ràng bị hạn chế băng tần, nhng công suất bị giới hạn chặt chẽ Biều chủ yếu hạn chế chỗ công suất tín hiệu quang vợt mức độ định, ảnh hởng xấu phi tuyến tính gây tăng lên nhanh Hiện nay, số bớc sóng mạng WDM nhiều, thờng sợi quang có khoảng 16 - 32 bớc sóng tín hiệu, khoảng cách kênh tơng đối lớn, nhng ảnh hởng phi tuyến tính tính toàn hệ thống rõ rệt Nếu số bớc sóng tiếp tục tăng lên, xuất tổng công suất tín hiệu sợi quang tăng lên, khoảng cách bớc sóng tín hiệu giảm xuống, can nhiễu tính phi tuyến ngày nghiêm trọng, công suất tín hiệu quang bớc sóng không tăng, điều tất nhiên dẫn đến tính hệ thống giảm Hơn nữa, vấn đề tồn đơng kết nối truyền dẫn, mà tồn điểm nút mạng Hiện giải vấn đề loại phi tuyến tính sợi quang cách tăng tiết diện hữu dụng của sợi quang chủ yếu nhất, trọng điểm nghiên cứu trớc mắt vấn đề IX Thiết kế kết cấu mạng WDM Kết cấu mạng WDM bao gồm lớp: thức kết cấu vật lý, thứ hai kết cấu logic Do đó, vấn đề thiết kế toàn mạng biến thành vấn đề tối u hoá lớp Trong trình tối u hoá lớp này, phải xét tới hạn chế hỗ trợ lẫn Nhất thiết kế kết cấu lôgic, phải xét tới yếu tố đặc tính lớp dới lớp quang WDM kết cấu vật lý, cần xét tới đặc tính ứng dụng dịch vụ vận hành lớp Nói chung trớc xây dựng mạng thiết kế xong kết cấu vật lý, việc thiết kế xét tới yếu tố lu lợng, nhng nói chung có tính cố định tơng đối lớn, xây dựng không thay đổi Dịch vụ vận hành mạng không cố định, mà dịch vụ khác yêu cầu kết cấu mạng khác nhau, thiết kế kết cấu lôgic trở thành quan trọng Có kiểu kết cấu logic: kiểu coi WDM nh kênh truyền dẫn lớn tạo thành mạng, có lu lợng dịch vụ kênh (đặc tính truyền dẫn nó), thiết kế kết cấu mạng chủ yếu xét đến tối u hoá ma trận lu lợng, nh phân bố lu lợng đồng đều, giảm mức nghẽn Một kiểu khác coi WDM nh mạng kết cấu phân lớp, lớp có chức định, chức lớp gần nh bổ trợ tạo điều kiện cho nhau, lớp ảnh hởng đến lớp dới gần kề Khi thiết kế kết cấu logíc xem xét tới đặc tính lớp dới (kết cấu vật lý) lớp (lớp ứng dụng) Do thiết kế kết cấu logic cần xem xét không đơn giản lu lợng dịch vụ mà cần phải xem xét hạn chế số lợng bớc sóng ghép công nghệ ghép kênh Khi thiết kế kết cấu logíc, đề cập đến nhiều tiêu tối u hoá mạng, nh hệ số sử dụng lực chuyển mạch điểm nút, tỷ lệ nghẽn lớn mạng, trễ truyền dẫn bình quân, hệ số ghép kênh bớc sóng Trong nghiên cứu thiết kế số kết cấu logíc có, xét đến tiêu mà bỏ qua tiêu quan trọng khác, bỏ qua tiêu đề mạng liên quan đến ứng dụng lớp Do đó, việc nghiên cứu thiết kế kết cấu logíc xét đến nhiều loại tiêu tối u hoá dới điều kiện số hạn chế cố hữu mạng WDM có ý nghĩa quan trọng Khi thiết kế kết cấu, có quan hệ với định tuyến phân phối bớc sóng (RAW) RAW vấn đề nghiên cứu ứng dụng quan trọng, giải vấn đề làm để tạo thành kênh quang chuyển tải tín hiệu thông qua kết nối chéo quang thiết bị khác, phân phối hợp lý bớc sóng cho kênh sử dụng, làm cho với tài nguyên có hạn cung cấp dung lợng thông tin lớn Vấn đề RAW phận tạo thành: đờng mà điểm nút nguồn tìm đến điểm nút đích; hai phân phối bớc sóng đờng đó, số bớc sóng có hạn, xây dựng kênh quang cho đôi điểm nút Vấn đề RAW chia làm RAW động RAW tĩnh Nói chung RAW động yêu cầu xem xét xây dựng kết nối quang đến ngẫu nhiên, RAW tĩnh trớc xét đến việc phân phối định tuyến bớc sóng biết kết nối quang muốn xây dựng X Mạng Ring tự hồi phục ghép bớc sóng X.1 Mở đầu Mạng Ring thông tia quang, thông htờng cặp sợi truyền đợc tín hiệu số có tốc độ bít 155,52 Mbit/s (STM-1), 622 Mbit/s (STM-4), 2,5 Gbit/s (STM-16) Các nút mạng Ring nh có chức xen/rẽ luông nhánh PDH SDH> Liên hệ nút thông qua luồng nhánh hệ thống quản lý phải sử dụng địa nút để trao đổi tin tức Địa nút đợc thể bit cuối byte K1 Nh mặt lý thuyết mạng Ring có tối đa 16 nút Tuy nhiên thực tế yêu cầu đồng nên số nút 16 Loại mạng Ring đợc ký hiệu SHR/ADM Muốn tăng tốc độ truyền cặp sợi, thí dụ nâng từ 2,5 Gbit/s lên 10 Gbit/s giải pháp kinh tế dùng công nghệ ghép kênh bớc sóng quang Mạng Ring trờng hợp đợc ký hiệu SHR/WDM Trong phần trìng bày cấu trúc mạng, số bớc sóng ghép quan hệ với tổng số nút mạng số lợng nút tối đa X.2 Cấu trúc SHR/WDM đơn hớng a) Cấu trúc mạng Ring có nút: Hình 5.16 thể SHR/WDM có nút Các nút nối với đầy đủ Cấu hình có phơng thức bảo vệ 1+1 ad bd, cd da db, dc * * ad bd cd ca cb ba ab, ac, bc * * * * * * db ba cb da, db, dc ad dc bd * * * * ab, cb, db * * ca, cd, da ac ad dc * * ba, bc, bd cd, ca, cb ac bc dc Hình 5.16 Mạng Ring ghép bớc sóng có nút ba trạng thái bình thờng tín hiệu quang từ nút truyền đến nút thu theo bớc sóng riêng sợi hoạt động sợi dự phòng Lúc chuyển mạch bc quang nútbdđặt vào phía sợi hoạt động Khi sợi quang bi đứt chuyển mạch quang nút chuyển sang sợi dự phòng Tổng số bớc sóng đợc sử dụng mạng Ring 12 b) Cấu trúc nút: Hình 5.17 thể cấu trúc nút (nút B) Số thiết bị sử dụng nút gồm: lọc bớc sóng (MWF); thiết bị ghép bớc sóng (WDM); thiết bị ba chuyển mạch bc đầu cuối quang hoạt động dự phòng; quang ì bd (OS); coupler tách quang; khuếch đại quang (OA) điều khiển chuyển mạch quang (OSC) Hình 5.17 Cấu trúc nút Các luồng nhánh PDH từ tổng đài từ thiết bị ghép đa đến ghép SDH để ghép thành tốc độ bit STM-N; qua chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang (E/O); qua tách quang để chia công suất quang sợi quang đầu vào thành hai sợi đầu ra, sợi chiếm nửa công suất vào; sợi đầu chia công suất đến ghép bớc sóng WDM Đầu vào WDM có bớc sóng khác từ chia quang đa đến bớc sóng thứ t từ lọc hớng đa tới bớc sóng đợc ghép thành luồng ánh sáng chung truyền sợi hoạt động sợi dự phòng Chuyển mạch quang OSC phía thu tiếp xúc với đầu tơng ứng lọc bớc sóng cuối sợi hoạt động để thu bớc sóng tơng ứng Tín hiệu quang vào chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện (O/E) Tín hiệu điện vào tách để chuyển tốc độ bít STM-N thành tốc độ bít thấp luồng nhánh đa vào tổng đài thiết bị tách PDH Tốc độ bít truyền sợi quang n lần tốc độ bít thiết bị ghép SDH, n số lợng bớc sóng đầu vào WDM Trong trờng hợp mạng Ring có nút n = Bộ khuếch đại quang đợc sử dụng khoảng cách nút vợt cự ly cho phép Bộ ghép SDH mối nút M-1, M tổng số nút mạng Ring Trong sơ đồ nút phải sử dụng ghép SDH, thiết bị đầu cuối quang dự phòng c) Quan hệ số lợng nút số lợng bớc sóng Từ điều trình bày cho thấy, nút nối đầy đủ với số bớc sóng cần sử dụng m số lợng nút mạng Ring M đợc xác định theo biểu thức sau đây: m = M(M-1) (5.1) Nh vậy, số nút tăng số lợng bớc sóng tăng nhanh Số lợng bớc sóng ghép tách nút m đợc xác định theo biểu thức sau đây: m = 2(M-1) (5.2) Muốn giảm số lợng bớc sóng dùng mạng Ring phải sử dụng cấu hình truyền hai hớng X.3 Cấu trúc SHR/WDM hai hớng Trong cấu hình này, sử dụng phơng thức bảo vệ 1+1, nghĩa hai sợi hoạt da, ca ab động hai sợi dự phòng Từ nút nối đến nút khác mạng cần sử dụng ad, ac ba sợi khác Thí dụ nút A nối với bớc sóng để phát sợi thu nút B ab truyền từ A tới B sợi bên trong, ba truyền từ B đến A sợi bd bên Hai bớc sóng nh Ngoài bớc sóng xen/ rẽ có bdb kia Thí dụ nút A có nối từ ớc sóng nối chuyển tiếp từ hớng sang hớng bd hớng Tây sang hớng Đông, db nối từNút hớng A Đông sang hớng Tây, hai bớc sóng ad, nhbd ba, bd da, db Nút D ab, db bc Nút B cb Nút C ac, dc cb cd, ca bc Hình 5.18 Cấu hình SHR/WDM hai hớng Trong cấu hình hai hớng này, sử dụng bớc sóng khác Tại mối nút cần dùng bớc sóng để nối với nút lại mạng Để chuyển mạch bảo vệ đứt cáp hỏng nút trạm phải có hệ thống chuyển mạch quang (không có hình vẽ) để chuyển bớc sóng hai sợi bị đứt sang hai sợi dự phòng hớng bên nút sau: Mối quan hệ số bớc sóng m cần sử dụng mạng số nút M nh m = M(M-1)/2 (5.3) Hiện thiết bị WDM, dùng cách tử số bớc sóng tối đa ghép đợc 50 Vậy số nút cực đai mạng 10 phía thu dùng lọc điều chỉnh đợc để tách bớc sóng Số lợng tối đa bớc sóng mà lọc tách tỷ số tổng phạm vi điều chỉnh lọc khoảng cách tối thiểu kênh để đảm bảo xuyên âm bé Thí dụ tổng phạm vi điều chỉnh bộlọc 200 GHz (khoảng 1,5 nm quanh bớc sóng 1550 nm) khoảng kênh 50 GHz dung lợng hệ thống kênh Bộ lọc nút cần tách đợc M-1 bớc sóng tổng số M(M-1)/2 bớc sóng mạng Thí dụ SHR/WDM có 10 nút lọc nút cần tách bớc sóng tổng số 45 bớc sóng Công nghệ chế tạo lọc tách đợc hàng chục bớc sóng số hàng trăm bớc sóng mạng X.4 So sánh SHR/ADM SHR/WDM Bảng 5.1 thống kê số liệu so sánh đặc tính hệ thống SHR/ADM SHR/WDM Danh mục so sánh SHR/ADM SHR/WDM Khối tách /xen tín hiệu STM-1 Kênh quang truyền qua sợi Số thiết bị đầu cuối Tốc độ phát Nâng cấp Yếu tố hạn chế số nút mạng bị hạn chế Chuyển đổi O/E tín hiệu nút qua Trễ truyền dẫn thấp khó khăn, đắt dung lợng ADM có nhiều cao dễ dàng số lợng bớc sóng ghép không cần lớn nhỏ Sự khác chủ yếu SHR/ADM SHR/WDM chỗ: SHR/ADM tách/ghép tín hiệu điện STM-1 luồng nhánh, SHR/WDM tách/ghép trực tiếp kênh quang (bớc sóng quang) So với SHR/ADM SHR/WDM cần nhiều thiết bị điện tử hơn, SHR/WDM có chức năn giống nh mạng có cấu bảo vệ 1+1 SHR/WDM nâng cấp tới n ì 2,5 Gbit/s (n số bớc sóng sử dụng SHR/WDM) sợi quang truyền dẫn 2,5 Gbit/s mà không cần sử dụng thêm sợi Hạn chế chủ yếu SHR/WDM số lợng bớc sóng sử dụng, số nút SHR/WDM số nút SHR/ADM Trễ truyền dẫn SHR/WDM ngắn so với SHR/ADM có cự ly, không cần xử lý tín hiệu điện tách trạm thu cuối XI Kết luận: Truyền dẫn dung lợng cao theo hớng sử dụng công nghệ WDM có sức hút mạnh nhà cung cấp dịch vụ viễn thông hàng đầu giới Đã có hàng loạt tuyến truyền dẫn vận hành khai thác theo công nghệ này, chi phí đầu t tính ổn định có nhiều điểm hẳn so với ghép kênh truyền thống TDM, mà nhu cầu dung lợng ngày cao nh Khi nâng cấp hệ thống thông tin quang theo công nghệ WDM, có nhiều vấn đề cần phải xem xét, nh nhu cầu dung lợng, cấu hình hợp lý cấu hình tối u Mỗi mục nhỏ đồ án toán kỹ thuật, đòi hỏi phải có giải pháp tối u toàn diện Vấn đề mật độ ghép bớc sóng, ITU-T ban hành chuẩn tần số khoảng cách ghép kênh, nhng trở nên lạc hậu so với công nghệ tách/ghép bớc sóng nay, mà khoảng cách ghép bớc sóng hệ thống WDM giảm xuống 25 GHz Công nghệ khuếch đại quang sợi đời, mở chặng cho thông tin quang nói chung cho thông tin WDM nói riêng, giải đợc vấn đề suy hao, quỹ công suất mà không cần lặp 3R cồng kềnh, chi phí lớn đáp ứng đợc tốc độ thông tin thấp Thêm vào đó, module bù tán sắc DCM đợc nhúng vào thiết bị WDM, làm cho hệ thống WDM có thêm nhiều hứa hẹn Khi kênh bớc sóng đạt đến tốc độ 10 Gbit/s nữa, nhờ đạt đợc tốc độ Tbit/s sợi đơn mode SSMF thông thờng Với thời gian nghiên cứu tìm hiểu thực tế mạng lới, nh tìm hiểu công nghệ WDM hạn chế, đợc đề cập luận văn thực nhỏ bế, mang tính chất tìm hiểu, tập dợt Công nghệ truyền dẫn WDM thực tế cha đợc triển khai nớc sta, lại công nghệ mới, thời kỳ mà có nhiều đột biến giải pháp, công nghệ cho thiết bị Tuyến truyền dẫn quang Bắc-Nam nớc ta giữ vai trò quan trọng an ninh quốc gia phát triển kinh tế, xã hội Do vậy, việc thảo luận, nghiên cứu - triển khai phơng án tăng dung lợng tuyến cáp quang trục BắcNam công nghệ nh WDM có ý nghĩa thiết thực Từ suy nghĩ em mong muốn đợc tìm hiểu công nghệ ghép kênh quang WDM để sau đóng góp phần công sức nhỏ bé xây dựng đất nớc Em mong có hội để tiếp tục đợc nghiên cứu sâu vấn đề Các chữ viết tắt ADM APD ASE ATM AWG BA BER DCF DCG DCM DEM DGD DSF DST DWDM DXC EDFA FBG FTTH FWM IP ISDN LA LAN LTmcs LWPF M_nREP MOR MS-SPRING NF NL NrREG NRZ OA OADM OAS_m OC ODM OM OPM Add/Drop Multiplexer: Bộ ghép kênh xen/rẽ Avalanche Photo Diode: Điốt quang thác APD Amplifier Spontaneous Emission: Bức xạ tự phát đợc khuếch đại Ansynchronous Transfer Mode: Kiểu chuyền dẫn không đồng Array Wave Grating: Cách tử AWG Booser Amplifier: Bộ khuếch đại công suất đầu phát Bit Error Ratio: Tỉ lệ lỗi Dispersion Compensated Firber: Sợi bù tán sắc Dispersion Compensating Grating: Cách tử bù tán sắc Dispersion Compensator Module: Module bù tán sắc Dispersion-Equalization Module: Module điều chỉnh tán sắc Differential Group Delay: Trễ nhóm Dispersion Shifted Firber: Sợi tán sắc dịch chuyển Dispersion Supported Transmission Density Wavelengh Division Multiplexer: Ghép kênh theo bớc sóng mật độ cao Digital Cross-connect: Bộ đấu nối chéo Erbium Doped Fiber Amplifier: Bộ khuếch đại quang sợi Fiber-Bragg Grating: Cách tử sợi Bragg Fiber To The Home Four Wave Mixing: Hiệu ứng trộn bốn bớc sóng Internet Protocol: Giao thức IP Intergrated Service Digital Network: Mang số đa dịch vụ Line Amplifier: Khuếch đại quang đờng truyền Local Area Network: Mạng nội Line Termination for multichannel system: Kết cuối đờng truyền cho hệ thống đa kênh Long Wavelengh Pass Filter: Lọc thông bớc sóng dài Multichannel non_Regenarative: Đa kênh không trạm lặp Multi-Wavelengh Optical Repeater: Trạm lặp đa kênh quang Multiplex Secsion - Phare Protection Ring: Ring bảo vệ luồng đoạn ghép Noise Figure: Hệ số tạp âm Non-Linear: Phi tuyến non-regenarative Repeater: Trạm lặp quang Non Return to Zero: Mã không trở Optical Amplifier: Bộ khuếch đại quang Optical Add/Drop Multiplexer: Bộ xen/rẽ bớc sóng quang Optical Amplifier Section for Multichannel system: Đoạn khuyếch đại quang cho hệ thống đa kênh Optical Channel: Kênh quang Optical Demultiplexer: Bộ tách bớc sóng quang Optical Multiplexer: Bộ ghép bớc sóng quang Optical Performance Monitor: Thiết bị giám sát mạng quang OSC PA PDH PIN PLC PMD REG RS SBS SDH SNR SONET SPM STM SWPF TMN Optical Supervesor/Service Channel: Kênh giám sát quang Pre_Amplifier: Bộ tiền khuếch đại Plesiochronous Digital Hierarchy: Phân cấp cận đồng Positive Intrinsic Nagative: Điốt PIN Planar Lighwave Circuit: Vi mạch quang Polarization Mode Dispersion: Tán sắc mode phân cực Regenerator: Trạm lặp (3R) Regenerator Section: Doạn lặp (3R) Stimulated Brillouin: Tán xạ Brillouin Synchronous Digital Hierarchy: Phân cấp số đồng Signal to Noise Ratio: Tỉ số tín hiệu tạp âm Synchronous Optical NETwork: Mạng quang đồng Self Phase Modulation: Điều chế tự dịch pha Synchronous Transport Module: Môdun truyền tải đồng Short Wavelengh Pass Filter: Lọc thông bớc sóng ngắn Telecomunication Management Network: Mạng quản lý viễn thông Wavelengh Division Multiplexer: Ghép kênh phân chia theo bớc sóng Cross Phase Modulation: Điều chế pha chéo WDM XPM Tài liệu tham khảo [1] Vũ Văn San [2] Dơng đức tuệ [3] Cao phán [4] Cao phán Kỹ thuật thông tin quang Nhà xuất khoa học kỹ thuật 1997 Hệ thống ghép kênh theo bớc sóng Nhà suất bu điện 2001 Ghép kênh quang khuếch đại quang Học viện công nghệ bu viễn thông 1998 Cơ sở kỹ thuật thông tin quang Học viện công nghệ bu viễn thông 2000 [5] Trần thuỷ bình, phạm hồng nhung [6] Nguyễn minh dân [7] Denis J G Mestdagh [8] T Okoshi and K Kikuchi [9] WWW exfo.com [10] Jean-Pierre LAUDE Nghiên cứu loại sợi dẫn quang khả sử dụng vào hệ thống truyền dẫn mạng viễn thông Việt Nam Viện KHKT Bu điện 1999 Mạng cáp quang nội hạt thuê bao quang - Đề tài nghiên cứu khoa học cấp ngành Hà Nội 1995 Fundamentals of Multiaccess Optical Fiber Network artech House Boston London Optical Fiber Communication University of Tokyo, Tokyo 2000 EXFO Electro-Optical Engineering Inc All rights reserved Wavelength Division Multiplexing, Paris 1993 [...]... đòi hỏi công nghệ rất cao Kỹ thuật ghép kênh quang theo bớc sóng ra đời đã khắc phục đợc những hạn chế trên Hệ thống WDM dựa trên cơ sở tiềm năng băng tần của sợi quang để mang đi nhiều bớc sóng ánh sáng khác nhau, điều thiết yếu là việc truyền đồng thời nhiều bớc sóng cùng một lúc này không gây nhiễu lẫn nhau Mỗi bớc sóng đại diện cho một kênh quang trong sợi quang Công nghệ WDM phát triển theo xu... nguồn quang và dải thông của sợi quang (m) 0,9lý khi 1,0 cho1,1 1,5 thời 1,6 nhiều Một ý tởng O,7 hoàn O,8 toàn có rằng 1,2 có thể 1,3 truyền1,4 dẫn đồng tín hiệu quang từ các nguồn quang có bớc sóng phát khác nhau trên cùng một sợi quang Kỹ thuật ghép kênh quang theo bớc sóng WDM ra đời từ ý tởng này II nguyên lý ghép kênh quang theo bớc sóng WDM và các tham số cơ bản: IX II.1 Giới thiệu nguyên lý ghép. .. ghép kênh quang theo bớc sóng: Đặc điểm nổi bật của hệ thống ghép kênh theo bớc sóng quang (WDM) là tận dụng hữu hiệu nguồn tài nguyên băng rộng trong khu vực tổn hao thấp của sợi quang đơn mode, nâng cao rõ rệt dung lợng truyền dẫn của hệ thống đồng thời hạ giá thành của kênh dịch vụ xuống mức thấp nhất ở đây việc thực hiện ghép kênh sẽ không có quá trình biến đổi điện nào Mục tiêu của ghép kênh quang. .. tuyến truyền dẫn quang và công nghệ ghép kênh quang theo bớc sóng WDM Các thiết bị OWDM rất đa dạng, có thể thực hiện qua các phần tử tích cực hay thu động, nguồn quang phổ hẹp, các thiết bị vi quang, các thiết bị phân cực quang, quay pha, cách tử quang, ghép sợi Nhng tu trung lại, chúng làm việc chủ yếu theo hai nguyên tắc chính: nguyên tắc tán sắc góc và nguyên tắc lọc quang Ngày nay, cùng với những... qua bộ ghép/ tách kênh đợc tổ hợp lại với nhau truyền dẫn trên một sợi Cũng sợi quang đó, ở hớng về các bớc sóng n+1, n+2, , 2n đợc truyền dẫn theo chiều ngợc lại (xem hình 1.4) Nói cách khác ta dùng các bớc sóng tách rời để thông tin hai chiều (song công) 1 Máy thu quang Máy phát quang 1 1 1, 2 n n Máy phát quang n 1 Máy thu quang n Máy thu quang Bộ khuếch đại sợi quang Bộ ghép/ O OBộ tách/ ghép kênh. .. Máy thu quang n Máy thu quang 1 Bộ ghép kênh O n Bộ khuếc h đại sợi O Bộ tách kênh 1, 2 n O Bộ tách kênh Bộ khuếc h đại sợi O 1, 2 n 1 Bộ ghép kênh n Máy thu quang 1 Máy thu quang n Máy phát 1 Máy phát quang n Hình 1.3 Sơ đồ truyền dẫn hai chiều trên hai b) Truyền dẫn hai chiều trên một sợi: Hệ thống WDM truyền dẫn hai chiều trên một sợi là: ở hớng đi, các kênh quang tơng ứng với các bớc sóng 1,... Đối với bộ tách kênh, yêu cầu xuyên kênh phải nhỏ, thờng thích hợp với các bộ grating vi quang III Một số kỹ thuật khác đợc sử dụng trong ghép WDM III.1 Bộ ghép bớc sóng dùng công nghệ phân phối chức năng quang học SOFT III.1.1 Nguyên lý chung: Chức năng ghép hoặc ghép bớc sóng của một hệ thống quang hai hoặc ba chiều, thờng tạo nên quan hệ giữa sợi quang truyền dẫn và một tập sợi quang đầu vào hoặc... hình 2.1: Thiết bị WDM Thụ động Tích cực Các nguồn phát quang và các bộ tách sóng quang nhiều bớc sóng Thiết bị vi quang Ghép sợi Thiết bị quang tổ hợp Các thiết bị khác Tán sắc góc Thiết bị có bộ lọc PhiXI tuyến Tán sắc vật liệu Cách tử XIII Giao thoa Phân cực XII Hình 2.1 Phân loại các thiết bị WDM Để đơn giản khi xem xét các thiết bị WDM, chúng ta chủ yếu lấy bộ tách kênh theo bớc sóng để phân tích,... có suy hao nhỏ từ mỗi nguồn quang tới đầu ra của bộ ghép kênh ở phía thu, các bộ tách sóng quang phải nhạy với dải rộng của các bớc sóng quang Khi thực hiện tách kênh cần phải cách ly kênh quang thật tốt với các bớc sóng khác bằng cách thiết kế các bộ tách kênh thật chính xác, các bộ lọc quang nếu đợc sử dụng phải có bớc sóng cắt chính xác, dải làm việc ổn định Hệ thống WDM đợc thiết kế phải giảm tối... một bớc sóng (hoặc một nhóm các bớc sóng) tại một thời điểm, nhằm để tách ra một bớc sóng trong nhiều bớc sóng Để thực hiện thiết bị hoàn chỉnh, ngời ta phải tạo ra cấu trúc lọc theo tầng Còn thiết bị phân tán góc lại đồng thời đa ra tất cả các bớc sóng I.1 Các bộ lọc trong thiết bị WDM: Trong thiết bị ghép- tách bớc sóng vi quang thờng sử dụng bộ lọc bớc sóng bằng màng mỏng Thí dụ bộ tách bớc sóng dùng