BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 1 GIỚI THIỆU MÔN HỌC

BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG GIỚI THIỆU MÔN HỌC  Thời lượng môn học:  4ĐVHT (36LT + 18TL + 6TH)  Mục tiêu:  Kiến thức: Trang bị cho sinh viên kiến thức ghép kênh quang theo bước sóng WDM, kỹ thuật khuếch đại quang, xu hướng phát triển mạng quang  Kỹ năng: Rèn cho sinh viên có kỹ nghiên cứu, phân tích, đánh giá cơng nghệ mạng truyền tải quang  Nội dung:  Chương 1: Hệ thống thông tin quang WDM  Chương 2: Khuyếch đại quang  Chương 3: Truyền tải IP/WDM  Chương 4: Một số công nghệ, kỹ thuật xu hướng nghiên cứu mạng truyền tải quang www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG GIỚI THIỆU MÔN HỌC  Tài liệu tham khảo:          Cao Hồng Sơn Công nghệ IP WDM Nhà xuất Bưu Điện, 8-2005 Hoàng Văn Võ Công nghệ mạng hệ sau Nhà xuất Bưu Điện, 2008 Vũ Văn San Hệ thống Thông Tin Quang, tập Nhà xuất Bưu Điện, 2008 Đỗ Văn Việt Em Hệ thống thông tin quang II Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng, 2007 J M Senior, “Optical Fiber Communications: Principles and Practice” Second edition, Prentice Hall, 1993 G Keiser, “Optical Fiber Communications” Third edition, McGraw-Hill, 2000 J Gowar Optical Communication Systems Second edition, Prentice-Hall, 1993 G P Agrawal Fiber-Optic Communication Systems Second edition, John Wiley & Sons, 1997 Silvello Betti, Giancarlo De Marchis, Eugenio Iannoe Coherent Optical Communications Systems John Wiley & Sons, Inc, 1995 www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG GIỚI THIỆU MÔN HỌC  Tài liệu tham khảo:  Max Ming – Kang Liu Principles and Applications of Optical Communications, 2001  Gerard Lachs Fiber Optic Communications – Systems, Analysis, and Enhancements McGraw-Hill, 1998  Peter Tomsu and Christian Schmutzer, "Next Generation Optical Networks", Prentice Hall PTR, 2002  D Marcuse, A R Chraplyvy, et al., “Effect of Fiber Nonlinearity on Long Distance Transmission”, J Lightwave Tech., Vol 9, No.1, pp 121-128, 1991  G P Agrawal, Nonlinear Fiber Optics New York: Academic, 1995  Đánh giá:  Tham gia học tập lớp: 10%  Thực hành/Thí nghiệm/Bài tập/Thảo luận: 30 %  Kiểm tra kỳ: 10%  Kiểm tra cuối kỳ: 50 % www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG CHƯƠNG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM  NGUYÊN LÝ GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG QUANG (WDM) )  CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN TRONG HỆ THỐNG WDM  MỘT SỐ VẤN ĐỀ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG WDM  MẠNG TRUYỀN TẢI WDM www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM  1.1 NGUYÊN LÝ GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG QUANG (WDM) )  Khái niệm WDM: - Nhu cầu truyền số liệu tăng cao  dung lượng truyền dẫn tăng nhanh - Hệ thống truyền dẫn TDM truyền thống bị giới hạn tốc độ - Cửa sổ truyền dẫn sợi quang: - WDM kỹ thuật cho phép truyền dẫn nhiều kênh bước sóng quang sợi quang www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM  Các dải băng tần hoạt động WDM: • O-band (Original band): Dải băng tần từ 1260 nm  1360 nm • E-band (Extended band): Dải băng tần từ 1360 nm  1460 nm • S-band (Short wavelength band): Dải băng tần từ 1460 nm  1530 nm • C-band (Conventional band): Dải băng tần từ 1530 nm  1565 nm • L-band (Long wavelength band): DảI băng tần từ 1565 nm  1625 nm • U-band (Ultra-long wavelength band): DảI băng tần từ 1625 nm  1675 nm www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM  Quá trình phát triển WDM Transmitters Combining Signals www.ptit.edu.vn Receivers Transmission on fiber Separating Signals BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM  Các chế độ truyền dẫn WDM: (Theo hướng truyền dẫn)  Hệ thống WDM đơn hướng: Transmitters Receivers 1  Multiplexing 2 Fiber 1  Demultiplexing 2 3 3 n n Transmitters Receivers 1  Multiplexing 2 Fiber  Demultiplexing 1 2 3 3 n n www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM Hệ thống WDM song hướng: Transmitters 11  Multiplexing +Demultiplexing 1n Fiber  Multiplexing +Demultiplexing Receivers 1 2 21 21 2n 2n Receivers Transmitters Transmitters 11 Receivers 1  Multiplexing +Demultiplexing 1n Fiber n  Multiplexing +Demultiplexing 2 21 21 2n 2n Receivers www.ptit.edu.vn Transmitters BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 10 BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM  Mơ hình chung hệ thống WDM: (điểm- điểm) Máy phát quang OTU MUX n Máy thu quang Khuếch đại trung kế quang PA BA LA OTU s Bộ phát tín hiệu điều khiển giám sát kênh quang s s Thu/ phát tín hiệu điều khiển giám sát kênh quang D E M U X Bộ thu Bộ thu n s Bộ thu tín hiệu điều khiển giám sát kênh quang Hệ thống quản lý mạng OTU - Bộ chuyển phát quang PA - Bộ tiền khuyếch đại quang MUX/DEMUX - Bộ ghép/tách bước sóng LA - Bộ khuyếch đại đường truyền BA - Bộ khuyếch đại cơng suất S - Bước sóng kênh giám sát quang (OSC) www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 11 BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM  Các tham số hệ thống WDM a Số lượng kênh bước sóng N b Khoảng cách kênh bước sóng Dl c Băng thông sử dụng hệ thống N x Dl d Tốc độ truyền tin kênh bước sóng B e Dung lượng hệ thống N x B f Dung lượng truyền dẫn hệ thống N x B x L g Hiệu suất sử dụng kênh bước sóng B/Dl Cơn g suất quan g #1 #2 … #k … # N-1 #N ~B Bước sóng  D Băng thơng sử dụng hệ thống www.ptit.edu.vn BỘ MƠN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 12 BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM Bảng 1.1- Các tham số số hệ thống WDM phịng thí nghiệm Số kênh bước sóng N www.ptit.edu.vn Tốc độ kênh B (Gbit/s) Khoảng Dung lượng cách truyền truyền dẫn dẫn L (km) (Tb/s-km) 10 68 1.3 17 20 150 51.0 273 40 117 1277.6 26 100 410 1066.0 320 525 840.0 BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 13 BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM Bảng 1.2- Các tham số số hệ thống WDM khai thác giới Số kênh bước sóng N 8+4 www.ptit.edu.vn Tốc độ kênh B (Gbit/s) Khoảng cách truyền dẫn Dl Dung lượng truyền dẫn (Pb/s-km) Hệ thống 10 + 40 700 0.4 Mạng đường trục DWDM backbone VNPT (2010) 48 10 39 000 18.7 Mạng liên lục SEAMEWE3 (2007) địa 64 10 18 800 12 Mạng liên lục SEAMEWE4 (2008) địa BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 14 BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM  Phân loại chuẩn hệ thống WDM Hệ thống WDM băng tần rộng (BWDM – Broad passband WDM) Hệ thống WDM ghép mật độ thấp (CWDM – Coarse WDM) Hệ thống WDM ghép mật độ cao (DWDM – Dense WDM) www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 15 BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM  1.2- CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN TRONG HỆ THỐNG WDM www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 16 BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM  Nguồn quang: - Sử dụng laser đơn mode làm nguồn phát (Có thể sử dụng LED kỹ thuật cắt phổ) - Sử dụng điều biến để giảm chirp, tốc độ điều biến cao tạo định dạng tín hiệu quang khác (NRZ, RZ, CS-RZ, DPSK …) - Đảm bảo tín hiệu quang có độ rộng phổ hẹp bước sóng xác theo tiêu chuẩn www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 17 BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM  Bộ thu quang: - Giống thu quang sử dụng hệ thống đơn kênh - Độ nhạy cao dải rộng bước sóng, nhiễu thấp, hoạt động ổn định www.ptit.edu.vn BỘ MƠN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 18 BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM  Sợi quang: - Sử dụng sợi đơn mode G.652 (SMF) sợi G.655 (NZ-DSF) - Tránh sử dụng sợi G.653 (DSF) - Các yếu tố ảnh hưởng bản: Suy hao Tán sắc Hiệu ứng phi tuyến Một số loại sợi điển hình www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 19 BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM  Bộ tách/ ghép bước sóng: (OMUX/ ODEMUX) - OMUX: kết hợp bước sóng rời rạc khác thành tín hiệu tổ hợp đưa vào sợi quang - ODEMUX: tách tín hiệu tổ hợp WDM thành kênh bước sóng riêng biệt đưa tới thu - Các tham số bản: Suy hao xen: j   Pj  10 lg  0  Xuyên âm: j công suất quang vào đường truyền 0 công suất quang tới j Xuyên kênh i sang kênh j: www.ptit.edu.vn   ij Dij  10 lg   jj      i  j  ij Xuyên kênh tổng kênh j: D j  10 lg   jj  BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1     Trang 20