Tổng kết nội dung ôn tập công nghệ truyền tải quang

HƯỚNG DẪN ÔN TẬP CÔNG NGHỆ TRUYỀN TẢI QUANG PHẨN 1: HỆ THỐNG WDM Câu 1(1đ): Phân loại hệ thống WDM theo khoảng cách kênh bước sóng sử dụng hệ thống Có nhiều cách phân loại hệ thống WDM Tuy nhiên, phổ biến phân loại theo khoảng cách kênh bước sóng sử dụng hệ thống Hệ thống WDM băng tần rộng (BWDM – Broad passband WDM) o Đây hệ thống WDM đời sớm lịch sử phát triển WDM o Nó thực truyền dẫn kênh bước sóng, kênh bước sóng thuộc cửa sổ truyền dẫn (vùng 850 nm, 1310 nm vùng 1550 nm) Như vậy, khoảng cách kênh hệ thống cỡ vài trăm nm o Đặc điểm hệ thống chi phí hệ thống thấp, nhiên dung lượng khoảng cách truyền dẫn bị giới hạn CWDM: ghép kênh theo bước sóng mật độ thấp o Đây hệ thống WDM đời từ đầu năm 1990 cho phép ghép nhiều bước sóng hệ thống Khoảng cách bước sóng lớn (cỡ 20 nm) o ITU-T đưa chuẩn G.694.2 quy định khoảng cách kênh, bước sóng trung tâm hệ thống sau:  Khoảng cách kênh: 2500 GHz  Bước sóng trung tâm: 1552.52 nm  Dải bước sóng hoạt động từ 1270 nm đến 1610 nm) DWDM: ghép kênh theo bước sóng mật độ cao - - - o Đây hệ thống WDM đời từ năm 1990 hệ thống    WDM khai thác giới Hệ thống cho phép ghép nhiều bước sóng hệ thống Khoảng cách bước sóng cỡ 200 GHz, 100 GHz, 50 GHz chí 25 GHz o ITU- T đưa chuẩn G.692 quy định khoảng cách kênh, bước sóng trung tâm hệ thống DWDM sau: Khoảng cách kênh: 100 GHz Bước sóng trung tâm: 1552.52 nm Vùng bước sóng hoạt động: Băng S, C, L, U Câu (2đ,1 ý): Sơ đồ khối trình bày nguyên lý hoạt động hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng WDyM đơn hướng/ song hướng Có ngân hang Ao Sen a Hệ thống đơn hướng - Vẽ sơ đồ hệ thống WDM đơn hướng - Nêu chức khối - Trình bày hoạt động hướng phát Page | - Trình bày hoạt động hướng thu Phương thức truyền dẫn đơn hướng: bước sóng chiều phát sợi bước sóng chiều thu sợi khác b Hệ thống song hướng Phương thức truyền dẫn song hướng: bước sóng chiều phát chiều thu sợi PHẦN 2: KHUẾCH ĐẠI QUANG OA Câu 1(2đ): Nêu tham số khuếch đại quang a Hệ số khuếch đại: G = Pout / Pin G (dB) = 10 log (Pout / Pin) - Pin Pout công suất đầu vào đầu khuếch đại quang [mW] Hệ số khuếch đại đặc trưng cho khả khuếch đại công suất ánh sáng khuếch đại Page | - - - - Bị giới hạn chế bão hòa khuếch đại Điều làm giới hạn công suất quang cực đại khuếch đại b Độ rộng băng tần khuếch đại (B0) Hệ số khuếch đại khuếch đại quang hàm số tần số quang [G(f)] Tức là, đo hệ số khuếch đại G tín hiệu quang tần số khác khác Độ rộng băng tần khuếch đại khuếch đại quang B o xác định điểm -3dB so với hệ số khuếch đại đỉnh khuếch đại Giá trị Bo xác định băng thông tín hiệu truyền khuếch đại quang Do đó, ảnh hưởng đến hoạt động hệ thống thông tin quang sử dụng chúng c Công suất bão hòa Khi hoạt động chế độ tín hiệu nhỏ, công suất quang đầu tăng tuyến tính với công suất quang đầu vào theo hệ số khuếch đại G: Pout = G.Pin Tuy nhiên, công suất đầu vào P in tăng đến mức đó, hệ số khuếch đại G không tăng tuyến tính với tính hiệu đầu vào mà không đổi chí bắt đầu giảm tiếp tục tăng công suất đầu vào Khi đó, khuếch đại quang đạt trạng thái bão hòa Công suất đầu điểm G giảm dB gọi công suất bão hòa P sat, out Công suất bão hòa Psat, out khuếch đại quang cho biết công suất đầu lớn mà khuếch đại quang hoạt động Một khuếch đại quang có hệ số khuếch đại cao có công suất bão hòa cao d Nhiễu KĐ - Hệ số nhiễu NF Các khuếch đại quang tạo nhiễu, gây phát xạ tự phát, pha photon phát xạ tự phát ngẫu nhiên Năng lượng phát xạ tự phát tạo khuếch đại chúng truyền qua khuếch đại phía đầu Tại đầu khuếch đại công suất quang thu P out bao gồm công suất tín hiệu khuếch đại - G.Pin công suất nhiễu phát xạ tự phát khuếch đại (ASE) - PASE Pout = G.Pin + PASE - Ảnh hưởng nhiễu khuếch quang biểu diễn hệ số nhiễu (NF) Page | - SNRin, SNRout tỷ số tín hiệu nhiễu đầu vào đầu khuếch đại [mW] NF khuếch đại nhỏ tốt Câu 2(1đ): Ưu khuyết điểm khuếch đại quang bán dẫn EDFA/ Raman EDFA Raman Ưu: Ưu: +Nguồn laser bơm bán dẫn có độ tin cậy + Tạp âm nhiễu thấp cao, gọn công suất cao + Cấu trúc đơn giản, không cần sợi đặc biệt +Cấu hình đơn giản, hạ giá thành hệ + Dễ chọn băng tần thống + Có thể đạt băng thông rộng nhờ kết hợp +Cấu trúc nhỏ gọn: lắp đặt nhiều vài laser bơm EDFA trạm, dễ vận chuyển, thay + Công suất nguồn nuôi nhỏ: thuận lợi cho áp dụng tuyến thông tin quang vượt biển +Ko có nhiễu xuyên kênh KĐ tín hiệu WDM KĐ quang bán dẫn + Hầu ko phụ thuộc vào phân cực tín hiệu Nhược: Nhược: +Phổ KĐ EDFA ko phẳng +Xuyên âm kênh tín hiệu tán xạ +Băng tần bị giới hạn băng Raman kích thích SRS C L +Hệ số KĐ thấp +Nhiễu tích lũy qua nhiều chặng gây + Hiệu suất KĐ thấp so với EDFA: KĐ hạn chế cự ly truyền Raman cần công suất bơm lớn để đạt giá trị hệ số KĐ Câu (3đ): Vẽ sơ đồ cấu trúc khuếch đại EDFA theo chế độ bơm thuận/ngược/2 chiều, nêu chức khối nguyên tắc hoạt động a Chế độ bơm thuận: - Bơm thuận với bước sóng bơm 980nm Page | Ion erbium sợi quang EDFA liên tục chuyển tiếp từ vùng lượng 4I15/2 thấp lên vùng lượng cao 4I11/2, sau ion phân rã xuống vùng 4I13/2 không phát xạ - Từ vùng này, có tín hiệu ánh sáng kích thích ion phát xạ bước sóng mong muốn (từ 1550 đến 1600 nm) chuyển từ vùng lượng 4I13/2 xuống vùng 4I15/2 Đây hệ thống ba mức Thời gian sống ion erbium mức 4I11/2 khoảng 1µs 4I13/2 tới 10ms Với thời gian sống dài, vùng 4I15/2 gọi vùng ổn định - Các ion bơm lên mức cao, sau nhanh chóng xuống vùng 4I13/2 tồn khoảng thời gian tương đối dài tạo nên nghịch đảo nồng độ b Chế độ bơm ngược - - Bơm bước sóng 1480nm Các ion erbium hoạt động hai vùng lượng 4I13/2 4I15/2 Đây hệ thống mức Các ion erbium liên tục chuyển từ vùng lượng 4I15/2 lên vùng lượng kích thích I13/2 nhờ lượng bơm Vì thời gian tồn mức dài nên chúng tích lũy tạo nghịch đảo nồng độ c Chế độ bơm hướng - Sử dụng nguồn bơm (980nm 1480nm ngược chiều nhau) Chức khối: - Sợi quang pha ion đất Erbium (EDF): + nồng độ pha tạp 100 – 2000 ppm, môi trường KĐ, tạo trạng thái nghịch đảo nồng độ + Vùng lõi trung tâm có đường kính từ -6 µm pha trộn ion Er3+ nơi có cường độ sóng bơm Là nơi xảy trình khuếch đại (vùng tích cực) EDFA + Lớp bọc có chiết suất thấp bao quanh vùng lõi, Lớp vỏ bảo vệ bao quanh sợi quang tạo bán kính sợi quang tổng 250 µm Page | - - - + Trong giản đồ phân bố lượng, ion Er3+ tồn nhiều vùng lượng khác ký hiệu: 4I15/2 , 4I13/2 , 4I11/2, 4I9/2, 4F9/2, 4S9/2, 2H11/2 Laser bơm: + Cung cấp lượng ánh sáng để tạo trạng thái nghịch đạo nồng độ vùng tích cực Laser bơm phát ánh sáng có bước sóng 980nm 1480nm WDM Coupler: + Ghép tín hiệu quang cần khuếch đại ánh sáng từ laser bơm vào sợi quang Loại coupler sử dụng WDM coupler cho phép ghép tín hiệu có bước sóng 980/1550nm 1480/1550nm Bộ cách ly quang: + Ngăn không cho tín hiệu quang phản xạ ngược phía đầu phát tín hiệu quang đường truyền phản xạ ngược EDFA Nguyên tắc hoặt động: - - Khi bơm ánh sáng cho laser: + Khi sử dụng nguồn bơm laser 980nm, ion Er3+ vùng hấp thụ lượng từ photon (có lượng Ephoton =1.27eV) chuyển lên trạng thái lượng cao vùng bơm (1) + Tại vùng bơm, ion Er3+ phân rã không xạ nhanh (khoảng 1µs) chuyển xuống vùng giả bền (2) Khi sử dụng nguồn bơm laser 1480nm, ion Er3+ vùng hấp thụ lượng từ photon (có lượng Ephoton =0.841eV) chuyển sang trạng thái lượng cao đỉnh vùng giả bền (3) + Các ion Er3+ vùng giả bền có khuynh hướng chuyển xuống vùng lượng thấp (4) + Sau khoảng thời gian sống (khoảng 10ms), không kích thích photon có lượng thích hợp ion Er3+ chuyển sang trạng thái lượng thấp vùng phát xạ photon (phát xạ tự phát) (5) Khi cho tín hiệu ánh sáng vào EDFA, có trình: Page | - + Các photon tín hiệu bị hấp thụ ion Er3+ vùng (6) Tín hiệu ánh sáng bị suy hao + Các photon tín hiệu kích thích ion Er 3+ vùng giả bền (7) Hiện tượng phát xạ kích thích xảy => EDFA khuếch đại tín hiệu ánh sáng tới KĐ tín hiệu ánh sáng tới: + Các ion Er3+ vùng giả bền trạng thái kích thích nhờ nguồn bơm (7) nhận kích thích từ tín hiệu ánh sáng tới chuyển trạng thái lượng từ mức lượng cao vùng giả bền xuống mức lượng thấp vùng phát xạ photon có hướng truyền, phân cực, pha bước sóng => Tín hiệu ánh sáng khuếch đại Câu 4(3đ): Trình bày cấu tạo giải thích nguyên lý hoạt động khuếch đại Raman/ SOA a Bộ KĐ Raman - Cấu tạo: + Sợi quang: nơi xảy trình khuếch đại, sợi quang thường truyền tín hiệu sợi SMF, DSF Trong khuếch đại Raman, không cần sử dụng sợi quang đặc biệt EDFA + Coupler: dùng để ghép bước sóng tín hiệu vào với bước sóng bơm + Laser bơm có tần số ωp: dùng để cung cấp lượng cho nguyên tử sợi quang chuyển lên trạng thái kích thích, giúp tạo nghịch đảo nồng độ Laser phát ánh sáng có bước sóng thích hợp tùy thuộc vào vùng bước sóng cần khuếch đại Đây ưu điểm quan trọng khuếch đại Raman so với EDFA (chỉ khuếch đại bước sóng băng C) + Bộ lọc (hoặc cách ly): đặt hai đầu khuếch đại quang để ngăn chặn tín hiệu phản xạ hai đầu khuếch đại Đồng thời giúp loại trừ nhiễu ASE theo hướng ngược phía đầu vào gây ảnh hưởng đến tín hiệu đầu vào Nguyên lý hoạt động: Page | - - - Luồng ánh sáng bơm có tần số ωp ánh sáng tín hiệu tần số ωs đưa vào sợi quang thông qua coupler quang Năng lượng truyền từ ánh sáng bơm sang ánh sáng tín hiệu thông quang hiệu ứng SRS sợi quang Cụ thể: Ánh sáng bơm từ laser bơm có bước sóng thấp bước sóng tín hiệu cung cấp lượng cho nguyên tử sợi quang Khi đó, nguyên tử sợi quang hấp thụ lượng ánh sáng bơm chuyển lên mức cao (mức khích thích) tạo đảo lộn nồng độ Khi có tín hiệu ánh sáng tới, kích thích nguyên tử mức lượng cao chuyển sang trạng thái lượng thấp giải phóng lượng dạng photon ánh sáng có bước sóng (dài bước sóng bơm) pha với tín hiệu đến Do đó, tín hiệu khuếch đại Các cấu hình bơm KĐ Raman - Bơm xuôi: - Bơm ngược: Page | - Bơm hướng: b Bộ KĐ SOA - Cấu tạo Page | - + SOA điều khiển dòng điện, + Vùng tích cực SOA khuếch đại ánh sáng đầu vào nhờ trình phát xạ kích thích + Tín hiệu đầu bao gồm tín hiệu truyền dẫn nhiễu phát xạ tự phát khuếch đại (ASE) trình khuếch đại gây Nguyên lý hoạt động: + Dựa chế phát xạ kích thích lớp tiếp giáp PN + Khi có dòng điện điều khiển, điện tử trạng thái lượng E1 kích thích dòng điều khiển nhảy lên mức NL cao E2 tạo nên nghịch đảo nồng độ + Khi có ánh sáng tới kích thích điện tử trạng thái kích thích E2 Các điện tử hấp thụ lượng ánh sáng trở trạng thái E1 giải phóng lượng Sóng điện từ dạng ánh sáng có lượng lớn E2 – E1 + Quá trình kích thích điện tử trạng thái E2 tiếp tục diễn ra, tín hiệu ánh sáng KĐ + Cũng có số điện tử trạng thái E2 không nhận lượng ánh sáng tới trở trạng thái E1 phát xạ photon Quá trình phát xạ gọi phát xạ tự phát PHẦN 3: BÙ TÁN SẮC Câu 1: Trình bày phương pháp bù quang để bù tán sắc hệ thống thông tin quang Giải pháp thường sử dụng để bù tán sắc đường truyền dẫn quang Hiện nay, có nhiều kỹ thuật sử dụng như: Page | 10 - Sử dụng sợi quang bù tán sắc (DCF) - Sử dụng lọc quang - Sử dụng cách tử sợi quang - Sử dụng kỹ thuât kết hợp pha quang  Sử dụng sợi quang bù tán sắc (DCF) Phương pháp bù tán sắc sợi có tán sắc âm Phương pháp dựa nguyên lý sau: Tán sắc sợi đơn mode nói chung tổng tán sắc dẫn sóng tán sắc vật liệu Như vậy, mặt nguyên tắc với cấu trúc thành phần hợp lý tạo sợi có tán sắc đủ lớn, ngược dấu bước sóng công tác định trước Dựa theo tính chất này, khoảng lặp đặt thêm đoạn sợi có tán sắc âm với độ dài hợp lý bù phần tán sắc Ưu điểm: - Thiết bị bù tán sắc hoàn toàn thụ động - Bù khoảng tán sắc lớn Nhược điểm: - Suy hao bù tán sắc lớn phụ thuộc vào khoảng tán sắc phải bù - Phải giám sát công suất tín hiệu truyền để tránh tượng hiệu ứng  Sử dụng lọc quang Trong kỹ thuật bù tán sắc lọc quang, thường lọc quang đặt sau chặng sợi dài L km Giả sử lọc quang có hàm truyền đạt H(ω): Tín hiệu truyền qua lọc biểu diễn biểu thức: Bằng cách khai triển pha H(ω) theo chuỗi Taylor giữ số hạng bậc hai biểu thức: Pha không đổi φ0 trễ thời gian φ1 không ảnh hưởng tới dạng xung bỏ qua Pha sợi sinh bù cách chọn lọc quang cho có φ2 = - β2L (4-23) Page | 11 Xung phục hồi hoàn toàn H(ω) thỏa mãn điều kiện (4-23) số hạng bậc ba bậc cao khai triển Taylor không đáng kể  Sử dụng sợi quang cách tử Bragg - Nguyên lý bù tán sắc quang sợi cách tử Bagg chu kỳ biến đổi Để bù tán sắc hệ thống TTQ, người ta thường sử dụng sợi quang cách tử Bragg chu kỳ biến đổi tuyến tính Sợi quang cách tử Bragg chu kỳ biến đổi tuyến tính sợi quang đơn mode có đoạn lõi khắc cách tử có chu kỳ thay đổi cách tuyến tính dọc theo chiều dài quang sợi: Λ(z) = Λ0 + Λ1(z) Trong đó, Λ0 chu kỳ điểm bắt đầu đoạn cách tử, Λ1 thay đổi tuyến tính dọc theo chiều dài đoạn cách tử Tại vị trí z đoạn cách tử Bragg, sóng ánh sáng bị phản xạ ngược lại bước sóng thỏa mãn công thức: λB(z) = 2neff (z)Λ(z) Trong đó, λB(z) bước sóng Bragg vị trí z tương ứng với chu kỳ cách tử Λ(z) Đặc tính quang sợi cách tử Bragg chu kỳ biến đổi vị trí tương ứng với chu kỳ dài phản xạ ánh sáng có bước sóng dài Khi xung tín hiệu có bước sóng dài vào đầu đoạn sợi cách tử có chu kỳ dài bị phản xạ phần đầu đoạn cách tử bước sóng ngắn phải quãng đường xa đoạn cách tử sau phản xạ ngược lại Với phản xạ thành phần tín hiệu có bước sóng dài phần đầu đoạn cách tử thành phần tín hiệu có bước sóng ngắn phải quãng đường xa đoạn cách tử sau phản xạ ngược lại Kết khoảng thời gian trễ d tạo thành phần bước sóng ngắn so với thành phần bước sóng dài Khoảng cách d xác định theo công thức: Page | 12 Trong công thức d khoảng thời gian trễ, n eff chiết xuất hiệu dụng, L độ dài đoạn cách tử Bragg, c vận tốc ánh sáng chân không, Δλc hiệu số bước sóng bị phản xạ đầu đoạn cách tử (thành phần bước sóng dài nhất) so với bước sóng bị phản xạ cuối đoạn cách tử (thành phần ngắn nhất) - Sơ đồ thiết bị bù tán sắc dùng cách tử Bragg Mô hình thiết bị bù tán sắc dùng cách tử Bragg chu kỳ thay đổi tuyến tính Circulator thiết bị ghép nối quang cho ánh sáng cổng 1, 2, theo chiều kim đồng hồ Một xung bị giãn rộng sau khuếch đại qua circulator để tới đoạn cách tử Bragg có chu kỳ biến đổi hình vẽ Trong mô hình thiết bị bù tán sắc dùng cách tử Bragg chu kỳ thay đổi tuyến tính: Tại đoạn cách tử, thành phần bước sóng ngắn tới trước tán sắc phải thêm quãng đường trước phản xạ ngược lại để tới thiết bị đầu thu Trong đó, thành phần bước sóng dài hơn, đến chậm bị tán sắc, phản xạ tới cách tử Bragg Kết xung tín hiệu sau qua thiết bị bù co lại Tính toán hợp lý số liệu độ dài đoạn cách tử Bragg, hàm thay đổi chu kỳ cách tử L(z), người ta thu xung ánh sáng có độ rộng đầu phát Điều có nghĩa là: Đối với kỹ thuật bù tán sắc cách tử Bragg sợi, coi lọc quang có tồn “băng dừng”, vùng tần số mà hầu hết ánh sáng tới phản xạ trở lại Băng dừng có bước sóng trung tâm bước sóng Bragg: λB= 2n Λ, n số mode Λ chu kỳ cách tử => Kết tín hiệu quang bù tán sắc Page | 13  Bù tán sắc kết hợp pha quang Trong hệ thống quang cự li dài, sử dụng kỹ thuật điều chỉnh pha quang (OPC) để bù tán sắc Nguyên lý OPC thực điều chỉnh kết hợp pha song ánh sang dạng trường phức chặng tuyến, cho ảnh hướng GVD nửa sau tuyến trung hòa ảnh hưởng GVD đầu tuyến Phương pháp gọi đảo phổ chặng Phương pháp sử dụng thông dụng OPC FWM môi trường phi tuyến: thường chọn bước song bơm trùng với bước song tán sắc không PHẦN 4: TRUYỀN TẢI QUANG – IP QUANG Câu 1: Trình bày giai đoạn phát triển IP/ WDM a Giai đoạn IP/ATM/SDH/WDM Page | 14 Đây giai đoạn công nghệ truyền tải IP quang Trong giai đoạn này, IP datagram trước đưa vào mạng truyền tải quang phải thực chia cắt thành tế bào ATM để từ nguồn tới đích - Tại chuyển mạch ATM cuối cùng, IP datagram khôi phục lại từ tế bào - Đây giai đoạn có đầy đủ tầng IP, ATM SDH, chi phí lắp đặt, vận hành bảo dưỡng tốn Tuy nhiên, công nghệ router nhiều hạn chế mặt tốc độ, dung lượng việc xử lý truyền dẫn IP quang thông qua ATM SDH có lợi mặt kinh tế b Giai đoạn IP/SDH/WDM - - - Giai đoạn này, tầng ATM bị loại bỏ IP datagram chuyển trực tiếp xuống tầng SDH Thay vào đó, người ta sử dụng công nghệ router với ưu điểm vượt trội so với chuyển mạch ATM mặt tính năng, dung lượng router IP phương tiện truyền dẫn ưu việt cho công nghệ IP datagram Ngoài ra, việc có thêm kỹ thuật MPLS bổ sung vào tầng IP tạo hai khả mới: Thứ nhất, cho phép thực kỹ thuật lưu lượng nhờ vào khả thiết lập kênh ảo VC Thứ hai, MPLS tách riêng mặt điều khiển khỏi mặt định hướng nên cho phép giao thức điều khiển IP quản lý trạng thái thiết bị mà không yêu cầu xác định rõ biên giới IP datagram Như vậy, dễ dàng xử lý IP datagram có độ dài thay đổi c Giai đoạn IP/WDM Page | 15 - Trong giai đoạn này, tầng SDH bị loại bỏ IP datagram chuyển trực tiếp xuống tầng quang Giải pháp cho phép truyền trực tiếp IP datagram hệ thống WDM, giao thức có bước sóng tương ứng Việc loại bỏ tầng ATM tầng SDH đồng nghĩa với việc có phần tử mạng phải quản lý việc xử lý (việc xử lý thực hiên theo luồng quang) Các bước sóng khác xen/rẽ chuyển đổi bước sóng nút khác nhờ thiết bị như: OXC, OADM, định tuyến bước sóng quang Sự kết hợp IP phiên với khả khôi phục tầng quang, thiết bị OAM&P chức định tuyến phân bố tạo khả phục hồi, phát lỗi giám sát nhanh Một điểm với cấu trúc khung gọn nhẹ thay cho chức mà khung SDH thực kết nối Och Sự tồn hàng loạt giao thức kỹ thuật lưu lượng MPLS (MPLS TE) mở rộng khả hoạt động cho mạng quang tầng IP, đặc biệt router IP ngày giao diện trực tiếp với mạng quang PHẦN 5: MẠNG TRUY NHẬP QUANG FTTx Câu 1: Nêu khái niệm nêu ưu khuyết điểm FTTx - Khái niệm: Đây hình thức truy nhập mạng truy nhập sợi quang, để đưa dịch vụ tới khách hàng - FTTx bao gồm hệ thống truy nhập:  Sợi quang tới vùng dân cư (FTTC)  Sợi quang tới quan (FTTO)  Sợi quang tới tòa nhà (FTTB)  Sợi quang tới tận nhà (FTTH) - Ưu điểm:  Dung lượng lớn  Cự ly đoạn lặp dài  Tính cách điện tốt Page | 16 Tính bảo mật cao Độ tin cậy cao dễ bảo dưỡng Tính linh hoạt lớn Tính mở rộng cao Nhược điểm:  Mặc dù sợi quang rẻ chi phí cho lắp đặt, bảo dưỡng, thiết bị đầu cuối lớn  Do thiết bị đầu cuối đắt nên lúc hệ thống mạng FTTx phù hợp  Đối với ứng dụng thông thường, không đòi hỏi băng thông lớn lướt Web, Check mail…thì cáp đồng tin dùng Do ngày người ta cần phải đầu tư nghiên cứu để giảm chi phí     - Câu 2(1đ): Cho biết công nghệ mạng quang thụ động PON - Mạng quang thụ động (PON) kiến trúc mạng điểm - đa điểm, sử dụng chia quang thụ động (không có nguồn cung cấp) để chia công suất quang từ sợi quang tới sợi quang cung cấp cho nhiều khách hàng - Ưu điểm PON không cần nguồn cung cấp nên không bị ảnh hưởng nhiễu nguồn, có độ tin cậy cao không cần phải bảo dưỡng phần tử tích cực - Các công nghệ PON: • Công nghệ ATM PON: ban hành thành tiêu chuẩn G983.1 ITU Trên sở xây dựng PON băng rộng (B-PON) chuẩn ITU-T G983 Một mạng APON/BPON điển hình cung cấp 622Mbít/s băng thông đường xuống 155 Mbit/s đường lên • Công nghệ GPON: Chuẩn ITU-T G984 mô tả gia tăng băng thông hiệu suất sử dụng băng thông nhờ sử dụng gói lớn, có độ dài thay đổi Hơn chuẩn G984 cho phép vài lựa chọn tốc độ bít, sử dụng tốc độ 2,488 Mbit/s cho luồng xuống tốc độ 1,244 Mbit/s cho luồng lên Phương thức gói tổng hợp GPON (GPON Encapsulation Methed- GEM) cho phép đóng gói lưu lượng liệu người dùng hiệu quả, với phân đoạn khung cho phép đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS cao phục vụ lưu lượng nhạy cảm (dịch vụ thời gian thực yêu cầu trễ thấp) truyền thoại luồng video • Công nghệ: EPON/GEPON + Chuẩn IEEE 802.3 Ethernet PON (EPON hay GEPON) hoàn thành năm 2004, phần dự án Ethernet First Mile + EPON chuẩn IEEE 802.3 sử dụng khung Ethernet đối xứng 1,24 Gbit/s tốc độ luồng lên luồng xuống + EPON ứng dụng cho mạng trung tâm liệu, mạng dịch vụ ba thoại, liệu video + Gần đây, năm 2006, tiếp tục thực chuẩn EPON tốc độ cực cao 10Gigabit/s (chuẩn XEPON hay 10- GEPON) • WDM PON: ??? Page | 17 Câu 3: Cấu hình tham chiếu nêu khối chức mạng truy nhập quang FTTx Các khối chức mạng truy nhập FTTx - - - Khối chức OLT + Khối đầu cuối đường quang OLT cung cấp giao diện quang phía mạng với ODN, đồng thời cung cấp giao diện phía mạng dịch vụ OLT chia thành dịch vụ chuyển mạch dịch vụ không chuyển mạch OLT quản lý báo hiệu thông tin giám sát điều khiển đến từ ONU, từ cung cấp chức bảo dưỡng cho ONU OLT lắp đặt tổng đài nội hạt vị trí xa Khối chức ONU/ONT: + Khối mạng quang ONU/ONT đặt ODN thuê bao Phía mạng ONU có giao diện quang, phía thuê bao giao diện điện Do đó, ONU có chức biến đổi quang/điện Đồng thời thực chức xử lý quản lý bảo dưỡng loại tín hiệu điện ONU đặt phía khách hàng (FTTH/B) trời (FTTC) Khối chức ODN: + Khối mạng phân phối quang ODN đặt ONU với OLT Chức phân phối công suất tín hiệu quang ODN chủ yếu linh kiện quang không nguồn sợi quang tạo thành mạng phân phối quang thụ động Nếu ODN thay ghép kênh quang trở thành mạng phân phối quang hình tích cực PHẦN 6: QUẢN LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN QUANG Page | 18 Câu 1: Trình bày phương pháp bảo vệ mạng vòng (ring) quang UPSR/2 Sơ đồ mạng vòng sợi đơn hướng chuyển mạch bảo vệ tuyến (2F USHR/P) hình 3.21 2F USHR/P cấu mạng vòng ởtrạng thái bình thường, đứt cáp điểm sẽhoạt động theo kiểu mạng đường thẳng Nghĩa trạng thái đứt cáp sợi hoạt động sợi bảo vệ chung cáp Hình 3.21a hoạt động mạng vòng hai sợi đơn hướng với giảthiết nút A nút C liên lạc với Ởtrạng thái bình thường, tín hiệu truyền đồng thời cảsợi hoạt động (W) sợi bảo vệ(P) Tín hiệu phát tín hiệu thu nút ADM truyền hai sợi khác hướng với nhau, hình hướng kim đồng hồ Tại phía thu có chuyển mạch bảo vệvà chuyển mạch tiếp xúc với sợi hoạt động W Hình 3.21b mô tảtrạng thái cáp bị đứt đoạn BC Khi cáp đứt, đầu vào nút C tín hiệu, tức có cảnh báo LOS Ngay sau đó, chuyển mạch C hoạt động chuyển sang tiếp xúc với sợi P bên trái Chuyển mạch trang bịcho tất cảcác tín hiệu lớp tuyến nên gọi chuyển mạch bảo vệ tuyến Câu 2: Các phương pháp điều khiển mạng quang Có phương pháp điều khiển mạng IP quang:  Phương pháp điều khiển tĩnh: Áp dụng cho giai đoạn đầu tổ chức truyền tải IP/ WDM việc điều khiển IP WDM thực theo phương thức cấp phát cố định  Phương pháp điều khiển động: Áp dụng cho giai đoạn thứ hai, mạng WDM chuyển đổi từ cấu trúc vòng ring hay điểm-điểm sang cấu trúc mesh với hệ thống DWDM Trong giai đoạn này, điều khiển WDM thông qua việc cấp phát bước sóng thực liệu điều khiển nhằm đảm bảo tận dụng mạng cách hiệu Page | 19  Phương pháp điều khiển tích hợp: Giải pháp điều khiển tích hợp sử dụng mô hình giải pháp mạng ngang hàng Trong đó, mặt phẳng điều khiển dùng mạng WDM IP, đồng thời kết nối quang dẫn hướng định tuyến IP PHẦN 7: MỘT SỐ CÔNG NGHỆ, KỸ THUẬT VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG Câu 1(3đ): Nêu khái niệm ASK, FSK, PSK, vẽ dạng sóng tín hiệu đầu vào đầu điều biến thông tin quang Coherent, với tín hiệu đầu vào điều biến tín hiệu số ứng với dãy bit 110100101, sóng mang quang đơn sắc Điều chế ASK: - - Có thể thực điều chế trực tiếp hay gián tiếp (điều chế ngoài) Điều chế biên độ P sóng mang quang p(t) sóng ánh sáng phát xạ LD (LD phần tử phát quang điều chế trực tiếp, hay LD phần tử tạo sóng ánh sáng dao động nội điều chế ngoài) với tín hiệu cần truyền dẫn i(t) Còn tần số ω pha Φ sóng mang quang p(t) không thay đổi p (t ) = P cos(ω t + φ ) Sóng ánh sáng p(t) LD có dạng: pASK (t ) = P [ i (t ) ] cos(ω t + φ ) Khi đó, tín hiệu điều biên quang có dạng: Đối với điều chế nhị phân tương tự, P lấy hai giá trị cố định thời kì bit, phụ thuộc vào bit hay bit truyền dẫn Điều chế FSK: - - Có thể thực điều chế gián tiếp (điều chế ngoài) Điều chế tần số f sóng mang quang p(t) sóng ánh sáng phát xạ LD (LD phần tử phát quang điều chế trực tiếp, hay LD phần tử tạo sóng ánh sáng dao động nội điều chế ngoài) với tín hiệu cần truyền dẫn i(t) Còn biên độ P pha Φ sóng mang quang p(t) không thay đổi p (t ) = P cos(ω t + φ ) Sóng ánh sáng p(t) LD có dạng: pFSK (t ) = P cos { ω [ i (t ) ] t + φ} Khi đó, tín hiệu điều tần quang có dạng: Điều chế PSK: - - Có thể thực điều chế gián tiếp (điều chế ngoài) Điều chế pha Φ sóng mang quang p(t) sóng ánh sáng phát xạ LD (LD phần tử phát quang điều chế trực tiếp, hay LD phần tử tạo sóng ánh sáng dao động nội điều chế ngoài) với tín hiệu cần truyền dẫn i(t) Còn biên độ P tần số ω sóng mang quang p(t) không thay đổi p (t ) = P cos(ω t + φ ) Sóng ánh sáng p(t) LD có dạng: Page | 20 pPSK (t ) = P cos { ω t + φ [ i (t ) ] } - Khi đó, tín hiệu điều pha quang có dạng: Đối với PSK nhị phân, pha ϕ lấy hai giá trị, thường chọn π Câu 2: Trình bày kỹ thuật chuyển mạch burst quang chuyển mạch gói quang - Đặc điểm chuyển mạch burst/gói quang - Hình vẽ mô tả hoạt động nút chuyển mạch burst/gói quang - Nêu nguyên tắc hoạt động - Đặc điểm OBS: + Các chùm liệu bao gồm nhiều gói chuyển mạch thông qua mạng toàn quang Một tin điều khiển (Tiêu đề) truyền trước chùm để thiết lập cấu hình chuyển mạch tuyến truyền chùm Các chùm liệu truyền sau tiêu đề mà không cần đợi tin xác nhận kết nối hoàn thành + Tách biệt kênh truyền gói điều khiển kênh truyền chùm liệu + Sự dành riêng nguồn chiều: Tài nguyên cấp phát theo kiểu dành riêng chiều, nghĩa nút nguồn không cần đợi thông tin phản hồi từ nút đích trước bắt đầu truyền chùm + Độ dài chùm thay đổi + Không cần đệm quang: Nút trung gian mạng quang không yêu cầu phải có đệm quang Các chùm qua nút trung gian mà không chịu trễ - Hoạt động nút chuyển mạch: + Các nút chuyển mạch chùm quang: Kết nối với thông qua sợi cáp quang có khả hỗ trợ kênh đa bước sóng + Các nút mạng chuyển mạch chùm quang gồm kiểu nút: Nút biên nút lõi + Nút biên xem giao diện miền điện tử miền quang, nút biên vào nút biên Nút biên vào thực tập hợp gói điện tử (vd: gói IP) có đích thành đơn vị truyền dẫn lớn gọi burst quang, sau thực định tuyến, ấn định bước sóng lập lịch cho burst kênh liệu ngõ ra, sau truyền qua mạng chuyển mạch OBS cuối tách gói nút biên ngõ + Nút lõi xem ma trận chuyển mạch đơn vị chuyển mạch có trách nhiệm chuyển tiếp burst liệu đến nút khác Page | 21 + Một nút OBS gồm phần quang điện Phần quang ghép/tách bước sóng chuyển mạch quang Phần điện module vào/ra, điều khiển định tuyến lập lịch Đơn vị chuyển mạch quang điều khiển burst liệu từ cổng vào cổng tương ứng với đích đến chúng + Khi nút biên chuẩn bị truyền burst liệu, gửi gói điều khiển bước sóng riêng tới nút lõi Gói điều khiển thực việc báo hiệu, cấu hình chuyển mạch nút lõi để chuyển burst từ cổng vào đến cổng giải xung đột xảy Chuyển mạch gói quang (OPS) - - Chuyển mạch gói thực truyền gói số liệu độc lập Mỗi gói từ cổng tới cổng khác theo đường Các gói gửi tới nút chưa thực thành công nút trước Mỗi nút cần có đệm để tạm thời lưu gói Mỗi nút chuyển mạch gói yêu cầu hệ thống quản lý để thông báo điều kiện truyền thông tin tới nút lân cận trường hợp số liệu truyền bị lỗi Một nút bao gồm chuyển mạch quang có khả cấu hình dựa gói Khối chuyển mạch tái cấu hình dựa thông tin tiêu đề gói Tiêu đề gói xử lý điện, mang băng gói kênh điều khiển riêng Phải thời gian để tiêu đề chuyển mạch thiết lập, gói bị trễ cách truyền qua đường trễ sợi quang Nguyên tắc chuyển mạch gói quang dựa gói tiêu đề điều khiển thực miền quang Nhưng nay, chuyển mạch gói quang sử dụng điều khiển điện tử để xử lý tiêu đề gói Tiêu đề nhãn đọc so sánh với bảng định tuyến Tải số liệu sau định tuyến tới cổng tương ứng với nhãn (trao đổi nhãn) Tải tin truyền suốt qua chuyển mạch Page | 22 [...]... sử dụng thông dụng nhất trong OPC là FWM trong môi trường phi tuyến: thường chọn bước song bơm trùng với bước song tán sắc không PHẦN 4: TRUYỀN TẢI QUANG – IP QUANG Câu 1: Trình bày các giai đoạn phát triển IP/ WDM a Giai đoạn IP/ATM/SDH/WDM Page | 14 Đây là giai đoạn đầu tiên trong công nghệ truyền tải IP trên quang Trong giai đoạn này, các IP datagram trước khi đưa vào mạng truyền tải quang phải... dụng thông thường, không đòi hỏi băng thông lớn như lướt Web, Check mail…thì cáp đồng vẫn được tin dùng Do đó càng ngày người ta càng cần phải đầu tư nghiên cứu để giảm các chi phí đó     - Câu 2(1đ): Cho biết các công nghệ của mạng quang thụ động PON - Mạng quang thụ động (PON) là một kiến trúc mạng điểm - đa điểm, sử dụng các bộ chia quang thụ động (không có nguồn cung cấp) để chia công suất quang. .. phân phối quang ODN đặt giữa ONU với OLT Chức năng của nó là phân phối công suất tín hiệu quang ODN chủ yếu là linh kiện quang không nguồn và sợi quang tạo thành mạng phân phối quang thụ động Nếu ODN được thay thế bằng bộ ghép kênh quang thì trở thành mạng phân phối quang hình sao tích cực PHẦN 6: QUẢN LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN QUANG Page | 18 Câu 1: Trình bày phương pháp bảo vệ trong mạng vòng (ring) quang UPSR/2... bắt đầu truyền chùm + Độ dài chùm thay đổi được + Không cần bộ đệm quang: Nút trung gian trong mạng quang không yêu cầu phải có bộ đệm quang Các chùm đi qua các nút trung gian mà không chịu bất kỳ sự trễ nào - Hoạt động của các nút chuyển mạch: + Các nút chuyển mạch chùm quang: Kết nối với nhau thông qua các sợi cáp quang có khả năng hỗ trợ kênh đa bước sóng + Các nút trên mạng chuyển mạch chùm quang. .. nhiên, khi công nghệ các router còn nhiều hạn chế về mặt tốc độ, dung lượng thì việc xử lý truyền dẫn IP trên quang thông qua ATM và SDH vẫn có lợi về mặt kinh tế b Giai đoạn IP/SDH/WDM - - - Giai đoạn này, tầng ATM đã bị loại bỏ và các IP datagram được chuyển trực tiếp xuống tầng SDH Thay vào đó, người ta sử dụng công nghệ router với những ưu điểm vượt trội so với chuyển mạch ATM về mặt tính năng, dung. .. chia quang thụ động (không có nguồn cung cấp) để chia công suất quang từ một sợi quang tới các sợi quang cung cấp cho nhiều khách hàng - Ưu điểm của PON là không cần nguồn cung cấp nên không bị ảnh hưởng bởi nhiễu nguồn, có độ tin cậy cao và không cần phải bảo dưỡng như đối với các phần tử tích cực - Các công nghệ PON: • Công nghệ ATM PON: được ban hành thành tiêu chuẩn trong G983.1 của ITU Trên cơ sở... (Tiêu đề) được truyền đi trước chùm để thiết lập cấu hình chuyển mạch trên tuyến truyền của chùm Các chùm dữ liệu truyền sau tiêu đề mà không cần đợi bản tin xác nhận kết nối đã hoàn thành + Tách biệt giữa kênh truyền gói điều khiển và kênh truyền chùm dữ liệu + Sự dành riêng nguồn một chiều: Tài nguyên được cấp phát theo kiểu dành riêng một chiều, nghĩa là nút nguồn không cần đợi thông tin phản hồi... hiệu ứng  Sử dụng bộ lọc quang Trong kỹ thuật bù tán sắc bằng bộ lọc quang, thường một bộ lọc quang được đặt sau một chặng sợi dài L km Giả sử bộ lọc quang có hàm truyền đạt H(ω): Tín hiệu truyền qua bộ lọc được biểu diễn như biểu thức: Bằng cách khai triển pha của H(ω) theo chuỗi Taylor và giữ ở số hạng bậc hai sẽ được biểu thức: Pha không đổi φ0 và trễ thời gian φ1 sẽ không ảnh hưởng tới dạng xung... ra Chuyển mạch gói quang (OPS) - - Chuyển mạch gói thực hiện truyền các gói số liệu độc lập Mỗi gói đi từ một cổng tới một cổng khác theo một đường nào đó Các gói không thể gửi tới nút kế tiếp khi chưa thực hiện thành công tại nút trước đó Mỗi nút cần có các bộ đệm để tạm thời lưu các gói Mỗi nút trong chuyển mạch gói yêu cầu một hệ thống quản lý để thông báo điều kiện truyền thông tin tới nút lân... CỨU TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG Câu 1(3đ): Nêu khái niệm về ASK, FSK, PSK, vẽ dạng sóng tín hiệu tại các đầu vào và đầu ra bộ điều biến trong thông tin quang Coherent, với tín hiệu đầu vào bộ điều biến là tín hiệu số ứng với dãy bit 110100101, sóng mang quang đơn sắc Điều chế ASK: - - Có thể thực hiện điều chế trực tiếp hay gián tiếp (điều chế ngoài) Điều chế biên độ P của sóng mang quang p(t) là sóng