Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án báo cáo công nghệ WDM và ứng dụngĐây là đồ án chi tiết được đánh giá chất lượng rất cao,được biên soạn nghiên cứu từ các tài liệu chuyên ngành,...được chắt lọc từ các tài liệu công nghệ mới nhất.Đây là tài liệu thực sự bổ ích cho các bạn trẻ giúp các bạn sinh viên đạt kết quả cao khi bảo vệ đồ án của mình,trinh phục tương lai của mình.....Chúc các bạn thành công
ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỀ TÀI : CÔNG NGHỆ WDM VÀ ỨNG DỤNG Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Trường Giang Lớp : DHDT3A Sinh Viên Thực Hiện : Nhóm 2 Phát tín hiệu MUX DE MUX Tx1 Tx2 TxN Rx1 Rx2 RxN Ghép tín hiệu Tách tín hiệu Thu tín hiệu Khuếch đại tín hiệu Sợi quang PHẦN I CÔNG NGHỆ GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM 1. Tìm hiểu về WDM a. Định nghĩa: WDM (Wavelength Division Multiplexing – Ghép kênh theo bước sóng) là công nghệ “ trong một sợi quang truyền dẫn nhiều tín hiệu quang với nhiều bước sóng khác nhau”. 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 tín hiệu gốc rồi đưa vào các đầu cuối khác nhau. b.Sơ đồ tổng quát của hệ thống WDM Các thành phần trong WDM Phát tín hiệu (Tx): Nguồn phát quang chủ yếu là Laser Truyền dẫn tín hiệu: chịu ảnh hưởng lớn liên quan tới sợi quang như : suy hao, tán sắc, các hiệu ứng phi tuyến, khuếch đại Khuếch đại tín hiệu: chủ yếu là khuếch đại quang EDFA và Raman. Có 3 chế độ: tiền khuếch đại, khuếch đại công suất, khuếch đại đường Thu tín hiệu (Rx): như trong thông tin quang thông thường dùng PIN, APD Ghép/tách tín hiệu: bộ lọc màng mỏng điện môi, cách tử bragg sợi, cách tử nhiễu xạ, linh kiện quang tổ hợp AWG, bộ lọc Fabry-Perot Phân loại hệ thống WDM WDM đơn hướng (truyền dẫn hai chiều trên hai sợi quang) WDM song hướng (truyền dẫn hai chiều trên một sợi quang) c. Đặc điểm và mục đích của ghép kênh quang theo bước sóng - Hệ thống WDM tận dụng hữu hiệu nguồn tài nguyên băng rộng trong khu vực tổn hao thấp của sợi quang đơn mode, tăng dung lượng truyền dẫn, hạ giá thành dịch vụ xuống mức thấp nhất có thể. Ngoài ra, việc ghép kênh quang còn tạo ra khả năng xây dựng các tuyến 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 độ truyền dẫn. Khi tốc độ đạt tới hàng trăm Gbit/s, các mạch điện tử không thể đáp ứng được xung tín hiệu cực kỳ hẹp; thêm vào đó, chi phí cho các giải pháp trở nên tốn kém và cơ cấu hoạt động quá phức tạp đòi hỏi công nghệ rất cao => WDM ra đời để khắc phục những hạn chế trên. - Hệ thống WDM dựa trên cơ sở tiềm năng băng tần của sợi quang để mang đi nhiều bước sóng ánh sáng khác nhau (cùng một lúc) mà không gây nhiễu lẫn nhau. Các thành phần thiết bị trước kia chỉ có khả năng xử lý từ 4 đến 16 kênh, mỗi kênh hỗ trợ luồng dữ liệu đồng bộ tốc độ 2,5 Gbit/s cho 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 một tốc độ dữ liệu kết hợp hàng trăm Gbit/s và tiến tới đạt tốc độ Tbit/s truyền trên một sợi đơn. d. Phân loại hệ thống WDM WDM đơn hướng: Tất cả các kênh quang trên cùng một sợi quang được ghép lại thành một luồng tín hiệu và truyền theo một hướng trên một sợi quang và truyền theo ngược lại trên một sợi quang riêng biệt khác. DE MUX Tx1 Tx2 TxN MUX Rx1 Rx2 RxN λ1, λ2,…, λN EDFAλ1, λ2,…, λN EDFA WDM song hướng: ở hướng đi các kênh quang tương ứng với các bước sóng khác nhau đi bộ tách/ghép kênh được ghép lại với nhau thành một luồng tín hiệu truyền dẫn theo một chiều trên một sợi. Và truyền theo hướng ngược lại trên cùng một sợi quang đó. Tx1 Tx2 TxN DE MUX MUX Rx1 Rx2 RxN λ1, λ2,…, λi λi+1, λi+2,…, λN - Về dung lượng: WDM song hướng < WDM đơn hướng, tuy nhiên WDM đơn hướng lại đòi hỏi số lượng sợi quang gấp đôi. - Về thiết kế: rõ ràng WDM song hướng đòi hỏi sự phức tạp hơn nhiều với những vấn đề như chống sự xuyên nhiễu (do có nhiều bước sóng trên một sợi quang), đảm bảo định tuyến và phân bố bước sóng sao cho hai chiều trên sợi quang không dùng chung một bước sóng -Khi có sự cố: đối với WDM song hướng thì không cần đến cơ chế AP ( automatic protection switching) để chuyển mạch bảo vệ mà nó có thể tự hiểu ở hai đầu hệ thống. - Bộ khuếch đại quang EDFA ở hệ thống song hướng đơn giản hơn so với đơn hướng, nhưng do số bước sóng ở WDM song hướng chỉ bằng một nửa so với WDM đơn hướng nên công suất khuếch đại ở đầu ra của hệ thống WDM song hướng sẽ lớn hơn WDM đơn hướng. => Về tối ưu thì WDM song hướng hơn hẳn WDM đơn hướng. Tuy nhiên trong một số trường hợp ta bắt buộc phải áp dụng hệ thống WDM đơn hướng. Ví dụ: trong điều kiện khả năng xuyên nhiễu giữa các bước sóng là rất lớn, hệ thống đòi hỏi phải có dung lượng truyền dẫn lớn nên chỉ có thể sử dụng WDM đơn hướng. e. Ưu nhược điểm của hệ thống WDM Nhược điểm: Nhược đểm của WDM Chưa khai thác băng tần triệt để của sợi quang Chi phí khai thác bảo dưỡng tăng do nhiều hệ thống cùng hoạt động Giá thành thiết bị đắt So sánh WDM đơn hướng và WDM song hướng Ưu điểm của WDM Dung lượng truyền dẫn lớn Tính trong suốt cao Quản lý băng tần hiệu quả, cấu hình hệ thống mềm dẻo Nâng cấp dung lượng hệ thống dễ dàng, linh hoạt Tận dụng cơ sở hạ tầng để giảm chi phí, tiết kiệm kinh tế Như vậy, ta thấy so với nhược điểm thì ưu điểm của hệ thống WDM đã cho thấy rằng WDM là hệ thống có thể khắc phục được nhiều yếu điểm của các công nghệ ghép kênh quang khác trong thực tế. 2. CÁC THIẾT BỊ TRONG WDM Một số vấn đề kỹ thuật cần quan tâm Số kênh được sử dụng và khoảng cách giữa các kênh Vấn đề ổn định bước sóng của nguồn quang Vấn đề tán sắc, bù tán sắc Vấn đề xuyên nhiễu giữa các kênh EDFA và một số vấn đề khi sử dụng nó trong mạng WDM Quỹ công suất của hệ thống Ảnh hưởng của các hệ thống phi tuyến PHẦN II. ƯU ĐIỂM CÔNG NGHỆ WDM SO VỚI CÔNG NGHỆ KHÁC So với hệ thống truyền dẫn đơn kênh quang, hệ thống WDM cho thấy những ưu điểm vượt trội : 1 - Dung lượng lớn truyền dẫn lớn ; Đối với công nghệ WDM theo ước tính thì tốc độ chuyển mạch cơ sở cỡ có thể đạt 300Gbit/s tương ứng với dung lượng truyền dẫn 10Tbit/s. Dựa theo lịch sử phát triển và nhu cầu hiện tại thì công nghệ WDM ít nhất cũng đáp ứng được dài trong một thập kỷ. [...]... tư mới : Sử dụng công nghệ WDM có thể tận dụng cơ sở hạ tầng của các mạng quang trước đó, giảm được chi phí đầu tư mới Do vậy tiết kiệm và kinh tế hơn rất nhiều Bên cạnh những ưu điểm trên WDM cũng bộc lộ một số mặt hạn chế nằm ở ngay bản thân công nghệ Đây cũng chính là những thách thức cho công nghệ này 1- Dung lượng hệ thống vẫn còn quá nhỏ bé so với băng tần sợi quang : Công nghệ WDM ngày nay... đối với công nghệ PCM thì có chuyển mạch chỉ ở mức 64Kbit/s và truyền dẫn ở mức 2Mbit/s; khi chuyển lên PDH thì nối chéo ở mức 2Mbit/s và truyền dẫn ở mức 140Mbit/s; và khi lên đến SDH thì nối chéo chỉ đạt ở mức 155Mbit/s và truyền dẫn chỉ ở mức 10Mbit/s.Kém xa so với công nghệ WDM Hệ thống truyền dẫn TDM Hệ thống WDM còn có dung lượng truyền dẫn lớn hơn nhiều so với các hệ thống TDM.Với công nghệ TDM,... lớn của sợi quang Cho dù công nghệ còn phát triển nhưng dung lượng WDM cũng sẽ đạt đến giá trị tới hạn 2 - Chi phí cho khai thác và bảo dưỡng tăng do có nhiều hệ thống cùng hoạt động hơn : Với tốc độ bùng nổ nhu cầu sử dụng công nghệ truyền dẫn hiện nay phải tiêu tốn chi phí rất lớn cho lắp đặt thiết bị công nghệ giá cao,chi phí cho vận hành,bão dưỡng lớn… Kết Luận : Công nghệ WDM thực sự có rất nhiều... các công nghệ khác,với sự nâng cấp mở rộng dung lượng phát triển dịch vụ băng rộng, khai thác vượt trội tiềm năng băng rộng của sợi quang, thực hiện truyền dẫn thông tin siêu tốc, có ý nghĩa rất quan trọng trong truyền dẫn cáp sợi quang nói riêng, trong công nghiệp viễn thông nói chung Thực sự, nó là công nghệ đáng được quan tâm, nghiên cứu và triển khai ứng dụng rộng rãi CHƯƠNG III : ỨNG DỤNG CỦA CÔNG... cần mang vài tín hiệu, mỗi tín hiệu ứng với một bước sóng riêng (kênh quang), do đó tốc độ từng kênh quang thấp Điều này có tác dụng làm giảm đáng kể tác động bất lợi của các tham số truyền dẫn như tán sắc,suy hao… Do đó tránh được sự phức tạp của các thiết bị TDM tốc độ cao 5 - Tính trong suốt của mạng WDM : Công nghệ WDM thuộc kiến trúc lớp mạng vật lý nên có thể hỗ trợ các định dạng số liệu và thư... hạn dung lượng của công nghệ này Nhưng đối với hệ thống WDM có thể mang nhiều kênh quang, mỗi kênh quang ứng với tốc độ bit nào đó (TDM) Hiện nay hệ thống WDM 80 bước sóng với mỗi bước sóng mang tín hiệu TDM 2,5Gbit/s, tổng dung lượng hệ thống sẽ là 200Gbit/s đã được thử nghiệm thành công Trong khi đó thử nghiệm hệ thống TDM, tốc độ bit mới chỉ đạt tới STM-256 (40Gbit/s) 2 - Đáp ứng linh hoạt việc... CỦA CÔNG NGHỆ WDM I HỆ THỐNG WDM ĐIỂM – ĐIỂM DUNG LƯỢNG LỚN Cấu hình điểm-điểm là cấu hình hay được sử dụng cho truyền dẫn đường dài với tốc độ rất cao λ1 λ1 Mỗi kênh mang một bước sóng nhất định Tx Tx λ2 λ2 DE MUX Tx MUX Thoại , Số liệu, Video λN Tx Tx Sợi quang λN Tx Tốc độ cao, tín hiệu được truyền đi toàn vẹn, độ tin cậy cao và khả năng phục hồi lại đường truyền nhanh II MẠNG PHÂN BỐ VÀ QUẢNG... tuyến và phân bổ bước sóng trong mạng WDM nên nó có khả năng quản lý hiệu quả băng tần truyền dẫn và cấu hình lại hệ thống một cách linh hoạt tuỳ theo yêu cầu thực tế mà không cần đi lại cáp hoặc thiết kế lại mạng hiện tại 4 - Loại bỏ yêu cầu khắt khe cũng như những khó khăn gặp phải với hệ thống TDM đơn kênh tốc độ cao : Không giống như TDM phải tăng tốc độ số liệu khi lưu lượng truyền dẫn tăng, WDM. .. mạng 1 / Mạng WDMA đơn chặng Trong mạng WDMA đơn chặng mọi nút đều được kết nối trực tiếp đến tất cả các nút khác trên mạng MẠNG WDMA PHÁT QUẢNG BÁ NHƯNG THU CÓ LỰA CHỌN Dữ liệu tại các nút phát ra được ghép lại với nhau và phát quảng bá tới tất cả các nút khác trong mạng Tại đầu thu, sẽ dựa vào bước sóng để lựa chọn tín hiệu mong muốn MẠNG WDM ĐỊNH TUYẾN... thống cao WDM DEMUX Node 2 Node N Mạng Lambdanet là một mạng toàn quang sử dụng một bộ Coupler hình sao N×N để phân phối tín hiệu tới tất cả các nút trong mạng Mỗi nút có một bộ phát để phát một bước sóng duy nhất và N bộ thu để thu được N bước sóng khác nhau trong mạng, mỗi nút sẽ nhận toàn bộ lưu lượng của mạng 2./ Mạng WDMA đa chặng Trong mạng WDMA đa . ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỀ TÀI : CÔNG NGHỆ WDM VÀ ỨNG DỤNG Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Trường Giang Lớp : DHDT3A Sinh Viên Thực. ĐIỂM CÔNG NGHỆ WDM SO VỚI CÔNG NGHỆ KHÁC So với hệ thống truyền dẫn đơn kênh quang, hệ thống WDM cho thấy những ưu điểm vượt trội : 1 - Dung lượng lớn truyền dẫn lớn ; Đối với công nghệ WDM theo. 300Gbit/s tương ứng với dung lượng truyền dẫn 10Tbit/s. Dựa theo lịch sử phát triển và nhu cầu hiện tại thì công nghệ WDM ít nhất cũng đáp ứng được dài trong một thập kỷ. Còn đối với công nghệ PCM