Nghiên cứu công nghệ ghép bước sóng quang wdm, đặc điểm và khả năng ứng dụng trên mạng viễn thông

Để đáp ứng được nhu cầu này, công nghệ truyềndẫn theo phương thức ghép kênh phân chia theo bước sóng quang –WDM wavelengthdivision multiplexing có khả năng ghép nhiều bước sóng trên một

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG



-BÀI TIỂU LUẬN MÔN THÔNG TIN QUANG NÂNG CAO

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ GHÉP BƯỚC SÓNG QUANG WDM, ĐẶC ĐIỂM VÀ KHẢ NĂNG

ỨNG DỤNG TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG

Giảng viên : TS VŨ TUẤN LÂM

: TS HOÀNG VĂN VÕ Học viên thực hiện : NGUYỄN VĂN NHÂN

: LƯU CẨM TÚ : ĐOÀN THỊ LINH CHI

Hà Nội, Tháng 11/2023

BÀI TIỂU LUẬN CUỐI KỲ Lời mở đầu

1

CHUYÊN ĐỀ 3

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng về thông tin viễn thông, hệ thống truyềndẫn thông tin quang – truyền tín hiệu trên sợi quang đã và đang phát triển ở nhiều nướctrên thế giới trong đó có Việt Nam Thông tin quang chiếm giữ vai trò chính trong việctruyền tín hiệu ở các tuyến đường trục và các tuyến xuyên lục địa, xuyên đại dương Cáccông nghệ của hệ thống thông tin quang cũng được phát triển liên tục để đáp ứng nhu cầucủa người dùng

Thông tin quang sợi là một trong những thành tựu nổi bật nhất của con người trong thế

kỷ trước, cung cấp giải pháp hữu hiệu cho vấn đề truyền tải thông tin Sự ra đời của mạngInternet mang lại một lợi ích to lớn cho tri thức, nhu cầu trao đổi, lưu trữ và xử lý thôngtin của con người Với sự bùng nổ của các dịch vụ số liệu trên nền Internet, nhu cầu băngthông phát triển với tốc độ rất nhanh Để đáp ứng được nhu cầu này, công nghệ truyềndẫn theo phương thức ghép kênh phân chia theo bước sóng quang –WDM (wavelengthdivision multiplexing) có khả năng ghép nhiều bước sóng trên một sợi quang đã đáp ứngnhu cầu phát triển nhanh của các dịch vụ tryền số liệu các dịch vụ video, các dịch vụ cápsợi quang đến hộ gia đình – FTTH (fiber to the home) hay các mạng truy nhập quang thụđộng PON (passive optical network) khác Hơn nữa, với sự phát triển của các bộ khuếchđại quang đã tạo ra những hệ thống thông tin có cự ly truyền dẫn rất xa cho các mạngquốc gia hay kết nối liên châu lục

Môn Thông tin quang nâng cao đã cung cấp cho em những kiến thức nền tảng cơ bảnkhái quát nhất về hệ thống thông tin quang cùng với các công nghệ liên quan Em xinchân thành cảm ơn TS Vũ Tuấn Lâm và TS Hoàng Văn Võ đã tận tình chỉ dạy và hướngdẫn cho em trong quá trình học môn Thông tin quang nâng cao, giúp cho em có nhữnghiểu biết nhất định về thông tin quang

Đề tài “NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ GHÉP BƯỚC SÓNG QUANG WDM, ĐẶC ĐIỂM VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG” tập

trung vào

việc nghiên cứu tìm hiểu công nghệ ghép kênh theo bước sóng quang, thiết bị được sử dụng

để ghép bước sóng quang và ứng dụng của công nghệ vào mạng viễn thông Đề tài được trình bày với các nội dung sau:

 Chương 1: Giới thiệu chung về công nghệ WDM

 Chương 2: Các thiết bị quang thụ động trong WDM

 Chương 3: WDM sử dụng trong mạng viễn thông

Trong quá trình làm bài tiểu luận không tránh khỏi những thiếu sót về nội dung, cáchdiễn giải vấn đề cũng như các lỗi về trình bày Vì vậy, em rất mong nhận được sự đónggóp ý kiến của thầy

Em xin chân thành cảm ơn!

BÀI TIỂU LUẬN CUỐI KỲ Mục lục

3

CHUYÊN ĐỀ 3

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

MỤC LỤC 3

DANH MỤC HÌNH VẼ 4

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ WDM 5

1.1 Lịch sử phát triển WDM 6

1.2 Mô hình hệ thống WDM 8

1.3 Nguyên lý ghép bước sóng quang 9

1.4 Các tham số cơ bản của WDM 12

1.5 Phân loại hệ thống WDM 12

1.6 Ưu nhược điểm và ứng dụng của hệ thống WDM 13

CHƯƠNG 2: CÁC THIẾT BỊ QUANG THỤ ĐỘNG WDM 15

2.1 Một số phần tử cơ bản của bộ ghép tách sóng quang 16

2.2 Ghép kênh bước sóng quang 17

2.3 Tách kênh bước sóng quang 19

2.4 Công nghệ EDFA trong WDM 20

CHƯƠNG 3: WDM SỬ DỤNG TRONG MẠNG VIỄN THÔNG 24

3.1 Mạng truyền tải quang WDM 24

3.2 Mạng truy nhập quang 28

KẾT LUẬN 31

TÀI LIỆU THAM KHẢO 32

BÀI TIỂU LUẬN CUỐI KỲ Danh mục hình vẽ

4

CHUYÊN ĐỀ 3

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Cấu trúc của mạng viễn thông 5

Hình 1.2: Mô hình hệ thống WDM 9

Hình 1.3: Một số kỹ thuật truyền song hướng WDM (a) Sử dụng bộ chia tách băng tần (b) Sử dụng bộ lọc xen kẽ bước sóng (c) Sử dụng bộ xoay vòng một chiều - circulator 11

Hình 1.4: Băng thông hệ thống WDM 12

Hình 1.5: Dải băng tần quang 13

Hình 2.1: Truyền 6 tín hiệu qua 1 sợi quang 15

Hình 2.2: Coupler 16

Hình 2.3: Isolator 16

Hình 2.4: Circulator 17

Hình 2.5: Nguyên lý bộ ghép sử dụng tán xạ cách tử phẳng kết hợp thấu kính (a) và kết hợp môi trường chiết suất biến đổi đều 18

Hình 2.6: Bộ ghép kênh sử dụng các giao thoa kế MZ 19

Hình 2.7: Tách kênh bước sóng sử dụng bộ chia công suất và các bộ lọc 19

Hình 2.8: Tách kênh bước sóng sử dụng các bộ tách đơn kênh nối tiếp 20

Hình 2.9: Tách kênh sử dụng mảng cách tử ống dẫn sóng 20

Hình 2.10: Cấu tạo của một EDFA 20

Hình 2.11: Giản đồ năng lượng Erbium 22

Hình 3.1: Mạng định tuyến bước sóng 24

Hình 3.2: Mô hình thiết bị đầu cuối đường quang 25

Hình 3.3: Thiết bị OADM 26

Hình 3.4: Thiết bị kết nối chéo quang OXC 27

Hình 3.5: Mô hình tham chiếu của mạng truy nhập quang 28

Hình 3.6: Khối OLT 29

Hình 3.7: Kiến trúc mạng truy cập quang FTTH 30

BÀI TIỂU LUẬN CUỐI KỲ Chương 1: Giới thiệu chung về công nghệ WDM

5

CHUYÊN ĐỀ 3

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ WDM

Mạng viễn thông là tập hợp thiết bị viễn thông (thiết bị đầu cuối, thiết bị mạng: router,switch, hub, repeater…) được liên kết với nhau bằng đường truyền dẫn để cung cấp dịch

vụ viễn thông và ứng dụng viễn thông Hình 1.1 mô tả cấu trúc của mạng viễn thông baogồm ba thành phần mạng chính: Mạng cung cấp dịch vụ mạng (ISP), mạng lõi (CN),mạng truy nhập (AN)

Hình 1.1: Cấu trúc của mạng viễn thông

Mạng cung cấp dịch vụ mạng là mạng chuyên cung cấp các giải pháp kết nối mạngtoàn cầu (Internet) cho các đơn vị tổ chức hay các cá nhân người dùng Mạng này do cácnhà cung cấp dịch vụ mạng (ISP-Internet Service Provider) cung cấp, khai thác và pháttriển Các ISP lớn ở Việt Nam như: Viettel, VNPT, FPT, CMC… Mạng lõi (CoreNetwork) là mạng bao gồm chức năng chuyển mạch gói (PS), chuyển mạch kênh (CS),chức năng báo hiệu điều khiển và kết nối Mạng lõi bao gồm các thiết bị chuyển mạch nộihạt, thiết bị chuyển mạch cổng Mạng truy nhập là nút cuối cùng trong cấu trúc mạngviễn thông, là thành phần giao tiếp với con người trong quá trình truyền thông dịch vụđến con người Mạng viễn thông có kẽ kết hợp của hệ thống vô tuyến và quang, tùy theochức năng nhiệm vụ của mạng và yêu cầu của người dùng

Trong cả mạng truy cập hay mạng lõi thì hiện nay vấn đề tốc độ và tối ưu hóa tàinguyên là quan trọng hàng đầu Vì vậy truyền thông quang được phát triển và ứng dụngrộng khắp vào cả mạng lõi và mạng truy cập Với sự bùng nổ của các dịch vụ số liệu trênnền Internet, nhu cầu băng thông phát triển với tốc độ rất nhanh Để đáp ứng được nhucầu này, công nghệ truyền dẫn theo phương thức ghép kênh phân chia theo bước sóngquang –WDM (wavelength division multiplexing) có khả năng ghép nhiều bước sóngtrên một sợi quang đã đáp ứng nhu cầu phát triển nhanh của các dịch vụ tryền số liệu cácdịch vụ video, các dịch vụ cáp sợi quang đến hộ gia đình –FTTH (fiber to the home) haycác mạng truy nhập quang thụ động PON (passive optical network) khác Hơn nữa, với

sự phát triển của các bộ khuếch đại quang đã tạo ra những hệ thống thông tin có cự lytruyền dẫn rất xa cho các mạng quốc gia hay kết nối liên châu lục Điều này được sửdụng nhiều trong mạng lõi, mạng đường trục

1.1 Lịch sử phát triển WDM

Với khởi đầu là sự phát triển thành công công nghệ laser và được tiếp nối bằng nhữngtiến bộ trong công nghệ vật liệu và xử lý quang học, truyền tải quang trong mạng viễnthông đã sớm trở thành hiện thực từ những năm 1980 Trong hơn ba mươi năm vừa qua,công nghệ truyền tải quang đã được phát triển nhanh chóng, dung lượng truyền tải tănglên hơn 10 ngàn lần Quá trình phát triển của công nghệ truyền tải quang được chia thành

ba thời kỳ (thế hệ) tương ứng với ba xu hướng tiến bộ công nghệ chính bao gồm:

Thế hệ thứ nhất - Công nghệ ghép kênh theo thời gian TDM: được dựa trên kỹ thuậtghép kênh trong miền điện

Thế hệ thứ hai - Công nghệ khuếch đại quang kết hợp với công nghệ ghép kênh theobước sóng quang WDM: đang được ứng dụng rộng khắp trong các mạng truyền tải quangThế hệ thứ ba - Công nghệ coherent số: là công nghệ hiện mới trong quá trình nghiêncứu phát triển

Thế hệ truyền dẫn quang thứ nhất bắt đầu từ năm 1980 đến những năm đầu của thập kỷ

90 Trong giai đoạn này, ghép kênh theo thời gian TDM là công nghệ truyền tải chính trong

các hệ thống truyền dẫn sợi quang Các hệ thống này, các thiết bị điện và quang tốc độcao cũng như các bộ khuếch đại quang là chìa khóa để hiện thực các hệ thống truyền dẫnquang đường trục tốc độ cao Các hệ thống này thực hiện ghép kênh TDM lên một bướcsóng quang và có khả năng hỗ trợ truyền tải với dung lượng 10 Gbps.

Từ cuối những năm 1990 đến nay, những tiến bộ vượt bậc trong công nghệ truyền dẫnquang như công nghệ laser, công nghệ khuyếch đại quang và đặc biệt là công nghệ ghépkênh theo bước sóng quang WDM đã góp phần tạo ra sự đột phá trong quá trình pháttriển dung lượng của hệ thống truyền tải quang Tương tự với kỹ thuật ghép kênh theo tần

số trong miền tín hiệu điện, nguyên lý cơ bản của công nghệ WDM là thực hiện truyềnđồng thời các tín hiệu quang thuộc nhiều bước sóng khác nhau trên cùng một sợi quang

Do đó, công nghệ WDM cho phép xây dựng những hệ thống truyền tải thông tin quang

có dung lượng lớn hơn nhiều so với hệ thống thông tin quang đơn bước sóng Khôngnhững thế, công nghệ WDM hiện nay còn có khả năng cho phép mỗi sợi quang mangđồng thời hàng trăm hoặc thậm chí hàng ngàn bước sóng (sử dụng DWDM hay ultra-DWDM) và mỗi bước sóng lại có thể truyền dẫn với tốc độ rất cao Hệ thống truyền dẫnWDM mới nhất với 40 bước sóng ở tốc độ 40 Gbps/bước sóng đã bắt đầu được triển khaitrong một số mạng lõi, và dung lượng truyền dẫn tổng đạt đến 1.6 Tbps Công nghệtruyền dẫn WDM hiện đang là và trong tương lai gần vẫn sẽ là công nghệ truyền dẫn nềntảng cho mạng toàn quang

Tuy nhiên, để bắt kịp với sự phát triển nhanh chóng của lưu lượng truyền tải trongtương lai, các công nghệ mới hỗ trợ các hệ thống truyền tải quang 10 Tbit/s dựa trên tốc

độ 100 Gbps/kênh đang được hướng đến Một trong các công nghệ ứng cử viên hấp dẫncho các hệ thống WDM tốc độ truyền dẫn nối tiếp 100 Gbps là truyền dẫn coherent sốquang trong đó kết hợp tách quang coherent và xử lý tín hiệu số quang Hai vấn đề chínhcần được xác định để tăng tốc độ dữ liệu lên 100 Gb/s trên mỗi bước sóng là: mở rộngbăng thông và nâng cao hiệu quả phổ

Tuy nhiên phương pháp ghép kênh quang theo bước sóng (WDM) đã và đang được sửdụng rộng rãi nhất hiện nay Công nghệ WDM tận dụng tài nguyên băng tần truyền dẫn

rất lớn của sợi quang, làm cho dung lượng truyền dẫn của sợi quang so với truyền dẫnđơn

bước sóng tăng từ vài lần đến hàng trăm lần Khi cần tăng dung lượng của hệ thống chỉcần thay đổi thiết bị đầu cuối mà không cần tăng tốc độ bit đường truyền và không cầnthêm sợi quang, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế mạng, do đó có thể giảm chi phíđầu tư, làm cơ sở cho việc phát triển nhiều loại hình dịch vụ viễn thông trong tương lai.Các giải pháp thực tế đối với các vấn đề giới hạn ảnh hưởng của tán sắc mode phâncực, hiệu ứng phi tuyến, sẽ làm tăng cả số lượng kênh và tốc độ bít của hệ thống WDM.

Số lượng các kênh tăng đòi hỏi yêu cầu khắt khe hơn đối với độ ổn định của laser, độchính xác của bộ lọc và vấn đề liên quan đến quản lý tán sắc, hiệu ứng phi tuyến Mạngtiến dần tới mô hình toàn quang, do đó sẽ xuất hiện các hệ thống thiết bị quang mới cókhả năng thực hiện các chức năng mà các thiết bị điện tử đang đảm nhận Việc loại bỏcác yêu cầu khôi phục và tái tạo lưu lượng qua thiết bị điện tử làm giảm đáng kể tínhphức tạp phần cứng của mạng, nhưng sẽ làm tăng các hiệu ứng quang khác Mặc dù trênkhía cạnh nào đó các kỹ thuật WDM mật độ cao sẽ đạt tới giới hạn của nó Sự truyền dẫncủa vài trăm kênh trên một sợi quang cũng đã được kiểm chứng Nhờ có sự phát triển củacông nghệ WDM, trong tương lai không xa sẽ xuất hiện các dịch vụ thông tin quang giáthành thấp tốc độ cao

1.2 Mô hình hệ thống WDM

Mô hình hệ thống thông tin quang WDM được minh họa như hình 1.2 Giả sử hệ thống

có N nguồn làm việc ở các bước sóng 1, 2… N Các tín hiệu quang được phát ra ở cácbước sóng khác nhau này sau đó sẽ được ghép vào cùng một sợi quang nhờ bộ ghép kênhtheo bước sóng Tín hiệu quang sau khi được truyền qua sợi quang đến phía thu sẽ đượctách ra thành các kênh bước sóng riêng biệt nhờ bộ tách kênh theo bước sóng, và từngkênh bước sóng này sẽ được đưa đến các bộ thu quang để khôi phục lại dạng tín hiệu điệnban đầu

Hình 1.2: Mô hình hệ thống WDM

- Khối phát quang: gồm N bộ phát quang tương ứng với N bước sóng λ1, λ2…λN, vàmột bộ ghép kênh quang theo bước sóng WDM Đầu ra của khối phát quang là Nbước sóng đã được ghép lại để có thể ghép lên đường truyền quang

- Khối truyền dẫn: gồm một sợi quang và các bộ khuếch đại đường truyền Các bộkhuếch đại được đặt dọc theo đường truyền quang tại các khoảng cách hợp lý nhằmđảm bảo bù suy hao cho tín hiệu đến được phía đầu thu Sợi quang được dùng trongcác hệ thống WDM chủ yếu là sợi đơn mode tiêu chuẩn đã được lắp đặt cho các hệthống đơn kênh trước đó Tuy nhiên, nếu một hệ thống WDM được lắp mới, loạisợi quang được dùng có thể là sợi đơn mode dịch tán sắc không bằng không (NZ-DSF- Non Zero Dispersion Shifted Fiber) hoặc sợi có diện tích hiệu dụng lõi sợilớn (LMA- Large Mode Area)

- Khối thu quang: gồm một bộ tách kênh bước sóng DEMUX và N bộ thu quang đểthu được N kênh bước sóng riêng biệt

1.3 Nguyên lý ghép bước sóng quang

Đặc điểm nổi bật của hệ thống ghép kênh theo bước sóng quang (WDM) là tận dụnghữu hiệu nguồn tài nguyên băng rộng trong khu vực tổn hao thấp của sợi quang đơnmode,

nâng cao rõ rệt dung lượng truyền dẫn của hệ thống đồng thời hạ giá thành của kênh dịch

vụ xuống mức thấp nhất Mục tiêu của ghép kênh quang là nhằm để tăng dung lượngtruyền dẫn Ngoài ý nghĩa đó việc ghép kênh quang còn tạo ra khả năng xây dựng cáctuyến thông tin quang có tốc độ rất cao Khi tốc độ đường truyền đạt tới một mức độ nào

đó người ta đã thấy được những hạn chế của các mạch điện trong việc nâng cao tốc độtruyền dẫn Khi tốc độ đạt tới hàng trăm Gbit/s, bản thân các mạch điện tử sẽ không thểđảm bảo đáp ứng được xung tín hiệu cực kỳ hẹp; thêm vào đó, chi phí cho các giải pháptrở nên tốn kém và cơ cấu hoạt động quá phức tạp đòi hỏi công nghệ rất cao Kỹ thuậtghép kênh quang theo bước sóng ra đời đã khắc phục được những hạn chế trên

Hệ thống WDM dựa trên cơ sở tiềm năng băng tần của sợi quang để mang đi nhiềubước sóng ánh sáng khác nhau, điều thiết yếu là việc truyền đồng thời nhiều bước sóngcùng một lúc này không gây nhiễu lẫn nhau Mỗi bước sóng đại diện cho một kênh quangtrong sợi quang Công nghệ WDM phát triển theo xu hướng mà sự riêng rẽ bước sóngcủa kênh có thể là một phần rất nhỏ của 1nm hay 10-9m, điều này dẫn đến các hệ thốngghép kênh theo bước sóng mật độ cao (DWDM) Các thành phần thiết bị trước kia chỉ cókhả năng xử lý từ 4 đến 16 kênh, mỗi kênh hỗ trợ luồng dữ liệu đồng bộ tốc độ 2,5 Gbit/scho tín hiệu mạng quang phân cấp số đồng bộ (SDH/SONET) Các nhà cung cấp DWDM

đã sớm phát triển các thiết bị nhằm hỗ trợ cho việc truyền nhiều hơn các kênh quang Các

hệ thống với hàng trăm kênh giờ đây đã sẵn sàng được đưa vào sử dụng, cung cấp mộttốc độ dữ liệu kết hợp hàng trăm Gbit/s và tiến tới đạt tốc độ Tbit/s truyền trên một sợiđơn Có hai hình thức cấu thành hệ thống WDM đó là:

- Truyền dẫn hai chiều trên 2 sợi quang

- Truyền dẫn hai chiều trên 1 sợi quang

Một hệ thống WDM truyền dẫn đơn hướng sẽ có các bước sóng chiều phát trên mộtsợi và các bước sóng chiều thu trên một sợi khác Đối với hệ thống WDM song hướng sẽ

có các bước sóng chiều phát và chiều thu đều truyền trên cùng một sợi Như vậy, tại mỗiđiểm truyền thông, sẽ có cả khối phát và khối thu quang Để có thể truyền chung haihướng trên

một đường truyền quang, tại mỗi đầu truyền thông người ta có thể sử dụng các kỹ thuật sau:

 Sử dụng bộ chia băng tần

 Sử dụng bộ lọc xen kẽ bước sóng

 Sử dụng bộ xoay vòng một chiều – circulator

Hình 1.3: Một số kỹ thuật truyền song hướng WDM (a) Sử dụng bộ chia tách băng tần (b) Sử

dụng bộ lọc xen kẽ bước sóng (c) Sử dụng bộ xoay vòng một chiều - circulator

1.4 Các tham số cơ bản của WDM

Hệ thống thông tin quang sử dụng ghép kênh theo bước sóng WDM có một số tham số quang trọng như sau:

 Số lượng kênh bước sóng N

 Khoảng cách giữa các kênh bước sóng 

 Băng thông sử dụng của hệ thống N x 

 Tốc độ truyền tin trên mỗi kênh bước sóng B

 Dung lượng của hệ thống N x B

 Dung lượng truyền dẫn của hệ thống N x B x L

 Hiệu suất sử dụng kênh bước sóng B/

Hình 1.4: Băng thông hệ thống WDM

1.5 Phân loại hệ thống WDM

Có nhiều cách phân loại hệ thống thông tin quang WDM, tuy nhiên thì cách phân loạidựa vào khoảng cách kênh bước sóng là phổ biến nhất, có 2 loại là CWDM (ghép kênhtheo bước sóng mật độ thấp) và DWDM (ghép kênh theo bước sóng mật độ cao) Ngoài

ra cũng có sự phân chưa các băng tần bước sóng sử dụng như hình 1.5 có 6 dải băng tần:

 Original Band (O-Band): 1260-1360 nm

 Extended Band (E-Band): 1360-1460 nm

 Short Band (S-Band): 1460-1530 nm

 Conventional Band (C-Band): 1530-1565 nm

 Long Band (L-Band): 1565-1625 nm

 Ultra-long Band (U-Band): 1625-1675 nm

Hình 1.5: Dải băng tần quang

CWDM: các khuyến nghị ITU-T G.694.2 và G.695 Hệ thống CWDM hiệu quả về chiphí vì nó không yêu cầu kiểm soát nhiệt độ Một lưới CWDM thường bao gồm 18 bướcsóng từ O- đến L-Band với khoảng cách bước sóng 20-40nm trong dải 1260-1670nm.CWDM được sử dụng cho khoảng cách truyền ngắn dưới 50 km vì nó hiệu quả hơn sovới hệ thống DWDM Dung sai độ dịch phổ đối với nguồn quang rộng hơn: ±2 nm

Giải pháp cho nhu cầu lớn về dung lượng trong mạng truyền thông là công nghệDWDM DWDM: khuyến nghị ITU-T G.694.1 DWDM được sử dụng cho các dịch vụtốc độ cao MAN/WAN trong các dải S/C/L Bands Hệ thống DWDM kết nối trực tiếpcác thiết bị của người dùng với bộ định tuyến cung cấp băng thông lớn hơn Hệ thốngDWDM có thể đạt được dung lượng và khoảng cách truyền cao bằng cách giảm thiểukhoảng cách bước sóng Nó có thể đạt khoảng cách bước sóng 200-50 GHz (0,4-1,6nm)trong vùng bước sóng 1500- 1600nm, điều này giúp nó tạo điều kiện thuận lợi cho 32 đến

128 kênh trên mỗi sợi đơn Dung sai độ dịch phổ đối với nguồn quang: ±0.02 nm (chokhoảng cách kênh 25 GHz) Mặt khác, nhiệt độ tăng trong quá trình hoạt động là nhượcđiểm lớn của hệ thống DWDM vì điều này sẽ dẫn đến giảm hiệu quả của hệ thống Do

đó, nó sẽ cần một hệ thống làm mát tiêu thụ nhiều năng lượng hơn và có thể dẫn đến tăngchi phí

1.6 Ưu nhược điểm và ứng dụng của hệ thống WDM

Ưu điểm:

 Sử dụng hiệu quả băng tần truyền dẫn của sợi quang

 Tinh trong suốt: truyền tải các loại tốc độ, định dạng tín hiệu quang khác nhau

 Mở rộng và nâng cấp mạng quang với chi phí thấp

 Xây dựng mạng truyền tải quang với kỹ thuật chuyển mạch và định tuyến bước sóng

Nhược điểm:

 Tăng mức độ phức tạp trong quản lý và bảo dưỡng hệ thống

 Có thêm một số thách thức: xuyên nhiễu, hiệu ứng phi tuyến, quản lý tán sắc

Hệ thống WDM được ứng dụng rộng khắp trên toàn mạng viễn thông sẽ được trình bày chi tiết ở trong chương 3

BÀI TIỂU LUẬN CUỐI KỲ Chương 2: Các thiết bị quang thụ động trong WDM

18

CHUYÊN ĐỀ 3

CHƯƠNG 2: CÁC THIẾT BỊ QUANG THỤ ĐỘNG WDM

Trong chương 1, chúng ta đã có tầm nhìn bao quát về một tuyến truyền dẫn quang vàcông nghệ ghép kênh quang theo bước sóng WDM Các thiết bị WDM quang hayOWDM rất đa dạng, có thể thực hiện qua các phần tử tích cực hay thu động, nguồn quangphổ hẹp, các thiết bị vi quang, các thiết bị phân cực quang, quay pha, cách tử quang, ghépsợi Ngày nay, cùng với những tiến bộ không ngừng trong nhiều lĩnh vực khác củangành công nghiệp truyền thông, đặc biệt là với công nghệ mới đầy hấp dẫn này, các thiết

bị WDM không ngừng được đổi mới và cải tiến cho phù hợp nhằm vươn tới nhữngngưỡng dung lượng truyền dẫn khổng lồ với chi phí đầu tư thấp Chương này nhằm đềcập đến các vấn đề kỹ thuật từ cơ bản đến phức tạp đã và đang được sử dụng trong cácthiết bị WDM

Các hệ thống WDM giúp tăng cường khả năng của hệ thống bằng cách gửi nhiều bướcsóng hay tín hiệu qua một sợi quang như hình 2.1 Các hệ thống WDM cung cấp một sựgia tăng đáng kể về tốc độ dữ liệu được truyền qua một sợi đơn bằng cách sử dụng nhiềubước sóng, trong đó mỗi bước sóng mang một kênh riêng WDM chia phổ quang cho cáckênh nhỏ hơn, được sử dụng để truyền và nhận dữ liệu đồng thời

Hình 2.1: Truyền 6 tín hiệu qua 1 sợi quang

Hệ thống ghép kênh theo bước sóng quang (WDM) cũng giống như các hệ thốngthông tin quang thông thường, chỉ khác nhau là hệ thống WDM có khối ghép kênh quang

để ghép các bước sóng quang lại với nhau tại máy phát và khối phân kênh tại máy thu