Tìm hiểu công nghệ WDM và DWDM

Đề tài: Tìm hiểu cơng nghệ WDM DWDM MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .4 MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: CÔNG NGHỆ WDM 1.1 Tổng quan 1.2 Các thành phần hệ thống WDM 10 1.3 Các tham số hệ thống WDM[2] 14 CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ DWDM .20 2.1 Tổng quan 20 2.2 Thành phần mạng DWDM[4] 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO 26 LỜI CẢM ƠN 26 DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .4 MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: CÔNG NGHỆ WDM 1.1 Tổng quan 1.1.1 Khái niệm[1] Hình 1.1 Sơ đồ chức WDM 1.1.2 Quá trình phát triển WDM[5] .8 Hình 1.2 Sự phát triển WDM .9 1.1.3 Các chế độ truyền dẫn WDM Hình 1.3 Hệ thống ghép bước sóng đơn hướng Hình 1.4 Hệ thống ghép bước sóng song hướng 10 1.1.4 Ưu, nhược điểm WDM 10 1.2 Các thành phần hệ thống WDM 10 1.2.1 Bộ đầu cuối đường quang (OLT: Optical Line Terminal) 11 Hình 1.5 Sơ đồ khối đầu cuối đường quang (OLT) 11 1.2.2 Bộ lọc quang 12 Hình 1.6 Sơ đồ khối lọc .12 1.2.3 Bộ nối chéo quang OXC 12 Hình 1.7 Bộ OXC .12 1.2.4 Bộ xen rẽ quang OADM 12 Hình 1.8 Cấu hình mạng WDM tuyến tính .13 Hình 1.9 OADM dựa FBG Circulator 14 1.3 Các tham số hệ thống WDM[2] 14 1.3.1 Hiện tượng phi tuyến xảy sợi quang .15 1.3.2.1 Hiệu ứng tán xạ Brillouin kích thích 15 1.3.2.2 Hiệu ứng tán xạ Raman kích thích 16 Hình 1.10 Ảnh hưởng SRS 16 Hình 1.11 Hệ số độ lợi SRS hàm khoảng cách kênh 17 1.3.2.3 Hiệu ứng trộn bước sóng 17 Hình 1.12 Hiệu ứng trộn bốn bước sóng 17 1.3.2 Số kênh bước sóng[3] 17 1.3.3 Độ rộng phổ nguồn phát .19 CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ DWDM .20 2.1 Tổng quan 20 2.1.1 Khái niệm 20 Hình 2.1 Khái niệm DWDM[6] 21 2.1.2 Chức hệ thống 21 2.1.3 Ưu, nhược điểm DWDM .22 2.2 Thành phần mạng DWDM[4] 22 Hình 2.2 Mơ hình DWDM .23 TÀI LIỆU THAM KHẢO 26 LỜI CẢM ƠN 26 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ADM Add/Drop Multiplexer Bộ ghép kênh xen/rẽ APD Avalanche Photo Diode Diode quang thác ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền bất đồng DWDM Dense EDFA Wavelength Division Ghép kênh theo bước sóng mật độ Multiplexer cao Erbium Doped Fiber Amplifier Bộ khuếch đại quang sợi pha trộn Erbium FBG Fiber Bragg Grating Sợi quang cách tử Bragg FWM Four Wave Mixing Hiệu ứng trộn bốn bước sóng IP Internet Protocol Giao thức Internet ITU-T International Telecommunication Tổ chức Viễn thông quốc tế Union Telecommunication - Standardization Sector MUX/DEMUX Multiplexer /Demultiplexer OADM Optical Add/Drop Mutplexer Thiết bị ghép kênh /Thiết bị tách kênh Bộ xen/rẽ bước sóng quang OLT Optical Line Terminator Bộ kết cuối đường quang OSC Optical Supervisor Channel Kênh giám sát quang OTN Optical Transport Network Mạng truyền tải quang OXC Optical Cross Connect Khối kết nối chéo quang SBS Stimulated Brillouin Scattering Tán xạ kích thích Brillouin SONET/SDH Synchronous Optical Networrk Mạng quang đồng SRS Stimulated Raman Scattering Tán xạ kích thích Raman WDM Wavelength Division Multiplexer Ghép kênh theo bước sóng MỞ ĐẦU Hệ thống ghép kênh quang theo bước sóng WDM/ DWDM (Wavelength Division Multiplexing) tận dụng hữu hiệu nguồn tài nguyên băng rộng cửa sổ truyền sóng (tại suy hao tín hiệu truyền sợi nhỏ nhất) sợi quang đơn mode, nâng cao dung lượng truyền dẫn hệ thống Việc thực ghép kênh khơng có q trình biến đổi điện Mục tiêu ghép kênh quang nhằm tăng dung lượng tốc độ truyền dẫn lên lớn Đề tài tập trung vào việc tìm hiểu kỹ thuật ghép kênh quang theo bước sóng WDM/ DWDM, công nghệ thiết bị, kỹ thuật cần quan tâm hệ thống ghép kênh quang theo bước sóng CHƯƠNG 1: CƠNG NGHỆ WDM 1.1 Tổng quan 1.1.1 Khái niệm[1] Ghép kênh theo bước sóng WDM (Wavelength Devision Multiplexing): công nghệ “trong sợi quang đồng thời truyền dẫn nhiều bước sóng tín hiệu quang” Ở đầu phát, nhiều tín hiệu quang có bước sóng khác tổ hợp lại (ghép kênh) để truyền sợi quang Ở đầu thu, tín hiệu tổ hợp phân giải (tách kênh), khơi phục lại tín hiệu gốc đưa vào đầu cuối khác Hình 1.1 Sơ đồ chức WDM Để đảm bảo việc truyền nhận nhiều bước sóng sợi quang, hệ thống WDM phải thực chức sau: Phát tín hiệu: Trong hệ thống WDM, nguồn quang dùng laser Yêu cầu nguồn phát laser phải có độ rộng phổ hẹp, bước sóng phát ổn định, độ rộng phổ nằm giứi hạn cho phép Ghép/tách tín hiệu: Ghép tín hiệu kết hợp số nguồn sáng khác thành luồng ánh sáng tổng hợp để truyền qua sợi quang Tách tín hiệu phân chia luồng ánh sáng tổng hợp thành tín hiệu ánh sáng riêng rẽ cổng đầu tách Có tách ghép tín hiệu WDM như: lọc màng mỏng điện môi, cách tử Bragg sợi, cách tử nhiễu xạ, linh kiện quang tổ hợp AWG,…Khi xét đến tách/ghép WDM, ta phải xét tham số như: khoảng cách kênh, độ rộng băng tần kênh bước sóng, bước sóng trung tâm kênh, mức xuyên âm kênh, suy hao xen,… Truyền dẫn tín hiệu: Quá trình truyền dẫn tín hiệu sợi quang chịu sử ảnh hưởng nhiều yếu tố: suy hao, tán sắc, hiệu ứng phi tuyến, vấn đề liên quan đến khuếch đại… Khuếch đại tín hiệu: Hệ thống WDM chủ yếu sử dụng khuếch đại quang sợi EDFA, khuếch đại Raman Khi dùng khuếch đại EDFA phải đảm bảo yêu cầu: Độ lợi khuếch đại đồng tất kênh bước sóng; Sự thay đổi số lượng kênh bước sóng làm việc không gây ảnh hưởng đến mức công suất đầu kênh; Có khả phát chênh lệch mức công suất đầu vào để điều chỉnh lại hệ số khuếch đại Thu tín hiệu: Thu tín hiệu hệ thống WDM sử dụng thu quang hệ thống thông tin quang thơng thường: PIN, APD 1.1.2 Q trình phát triển WDM[5] - WDM bắt đầu vào cuối năm 1980 sử dụng hai cửa sổ bước sóng 1310 nm 1550 nm (hoặc 850 nm 1310 nm) - Đầu năm 1990 - hệ thứ hai WDM, sử dụng từ hai đến tám kênh Các kênh đặt cách khoảng 400 GHz cửa sổ 1550nm - Vào năm 1990, hệ thống WDM (DWDM) mật độ cao xuất với 16 đến 40 kênh khoảng cách kênh từ 100 đến 200 GHz - Vào cuối năm 1990, hệ thống DWDM phát triển đến mức có 64 đến 160 kênh song song, mật độ kênh khoảng 50 GHz chí 25 GHz Hình 1.2 Sự phát triển WDM 1.1.3 Các chế độ truyền dẫn WDM Dựa hướng truyền dẫn, người ta chia thành hai chế độ truyền dẫn WDM Hệ thống ghép bước sóng đơn hướng: Hệ thống đơn hướng truyền theo chiều sợi quang Do để truyền thông tin hai điểm cần hai sợi quang Hình 1.3 Hệ thống ghép bước sóng đơn hướng Hệ thống ghép bước sóng song hướng: Hệ thống ghép bước sóng song hướng sử dụng sợi quang cho hai hướng truyền dẫn: Hình 1.4 Hệ thống ghép bước sóng song hướng 1.1.4 Ưu, nhược điểm WDM Ưu điểm: - Tăng băng thông truyền sợi quang số lần tương ứng số bước sóng ghép vào để truyền sợi quang - Tính suốt: Do công nghệ WDM thuộc kiến trúc lớp mạng vật lý nên hỗ trợ định dạng số liệu thoại như: ATM, Gigabit Ethernet, chuyển mạch kênh, IP - Khả mở rộng: Những tiến công nghệ WDM hứa hẹn tăng băng thông truyền sợi quang lên đến hàng Tbps, đáp ứng nhu cầu mở rộng mạng nhiều cấp độ khác - Hiện tại, có cơng nghệ WDM cho phép xây dựng mơ hình mạng truyền tải quang OTN (Optical Transport Network) giúp truyền tải suốt nhiều loại hình dịch vụ, quản lý mạng hiệu quả, định tuyến linh động Nhược điểm: 1.2 - Vẫn chưa khai thác hết băng tần hoạt động sợi quang (chỉ tận dụng - băng C (1530÷1565nm) băng L (1565÷1625nm)) Q trình khai thác, bảo dưỡng phức tạp gấp nhiều lần Các thành phần hệ thống WDM 10 Ta xét mạng gồm có ba trạm nối chuỗi với nhau, thường gọi cấu hình tuyến tính Giả sử liên kết kết nối song công, nút mạng nối với hai sợi quang, sợi truyền theo chiều Giả sử kết nối A B dùng bước sóng cho chiều truyền về, kết nối B C dùng bước sóng, kết nối A C dùng bước sóng Như vậy, liên kết A-B B-C dùng bước sóng Nếu mạng dùng OLT, cần phải dùng OLT với số chuyển đổi bước sóng 16 Trong triển khai dùng OADM node B với cấu hình thích hợp cho bớt kênh bước sóng thuộc kết nối A B, cho thêm kênh bước sóng thuộc kết nối B C, cho xuyên qua kênh bước sóng thuộc kết nối A C, ta tiết kiệm số nút mạng sử dụng (2 OLT+1 OADM) số chuyển đổi tín hiệu dùng Hai cấu hình ứng với trường hợp (a) (b) hình 1.8 Trên thực tế, số bước sóng cần thêm/bớt nút mạng thường nhỏ so với số lượng bước sóng truyền sợi quang nên hiệu ứng dụng OADM vào mạng lớn Tuy nhiên, ta thấy khoảng cách từ trạm A đến trạm C đủ nhỏ, ta nối trực tiếp kết nối A C mà khơng cần qua trung gian trạm B Khi đó, hiệu ứng dụng OADM khơng lớn Trong trường hợp trạm có khoảng cách tương đối nhỏ (mạng thị) cấu hình mạng Mesh dùng OXC làm phần tử cấu hình tối ưu Hình 1.8 Cấu hình mạng WDM tuyến tính Ví dụ: Cấu hình OADM sử dụng FBG Circulator Cấu hình tương tự cấu hình cổng, ghép (Coupler) thay truyền thông tin (Circulator) quang Về lý thuyết, cấu hình sử 13 dụng thiết bị khơng giao thoa lý tưởng Các tính chất phổ theo nguyên lý phụ thuộc vào hoạt động tính chất FBG thiết kế lọc trực giao lý tưởng sử dụng kĩ thuật tán sắc ngược, tín hiệu xuyên âm chủ yếu phụ thuộc vào hoạt động truyền thơng tin quang Hình 1.9 OADM dựa FBG Circulator Nguyên lý hoạt động OADM dạng sau: ánh sáng đưa vào cổng In định hướng tới FBG có bước sóng phản xạ λ G, ánh sáng có bước sóng cách tử phản xạ trở lại truyền thông tin tách cổng Drop 4, phần ánh sáng lại chuyển qua cách tử đưa tới truyền thông tin Ở truyền thơng tin 2, tín hiệu khác có bước sóng λG đưa vào cổng Add 3, tín hiệu cách tử phản xạ trở lại cổng Out 1.3 Các tham số hệ thống WDM[2] Có tham số hệ thống WDM, bao gồm: - Suy hao - Tán sắc - Hiện tượng phi tuyến xảy sợi quang - Số kênh bước sóng - Độ rộng phổ nguồn phát Tuy nhiên, hệ thống khác mức độ ảnh hưởng yếu tố khác Ví dụ: - Ðối với hệ thống cự ly ngắn, dung lượng thấp yếu tố chủ yếu cần quan tâm suy hao 14 - Ðối với hệ thống tốc độ cao, cự ly tương đối lớn yếu tố chủ yếu cần quan tâm suy hao tán sắc - Ðối với hệ thống cự ly dài dung lượng lớn ngồi yếu tố cần phải xem xét đến hiệu ứng phi tuyến 1.3.1 Hiện tượng phi tuyến xảy sợi quang Hiệu ứng quang gọi phi tuyến tham số phụ thuộc vào cường độ ánh sáng (cơng suất) Các hiệu ứng phi tuyến chia làm loại Loại thứ phát sinh tác động qua lại sóng ánh sáng với phonon (rung động phân tử) môi trường silica- nhiều loại hiệu ứng tán xạ mà xem xét tán xạ Rayleigh Hai hiệu ứng loại tán xạ kích thích Brillouin (SBS) tán xạ kích thích Raman (SRS) Loại thứ hai sinh phụ thuộc chiết suất vào cường độ điện trường hoạt động, tỉ lệ với bình phương biên độ điện trường Các hiệu ứng phi tuyến quan trọng loại hiệu ứng tự điều pha (SPM - Self-Phase Modulation), hiệu ứng điều chế xuyên pha (CPM - Cross-Phase Modulation) hiệu ứng trộn bước sóng (FWM Four-Wave Mixing) 1.3.2.1 Hiệu ứng tán xạ Brillouin kích thích Trong trường hợp SBS, phonon liên quan đến tác động tán xạ phonon âm học tương tác xảy dải tần hẹp Δf = 20 MHz bước sóng 1550 nm Sóng bơm sóng Stokes truyền theo hai hướng ngược Do đó, SBS khơng gây tác động qua lại bước sóng khác mà khoảng cách bước sóng lớn 20 MHz (là trường hợp đặc trưng cho WDM) Tuy nhiên, SBS tạo nên méo quan trọng kênh đơn lẻ SBS tạo độ lợi theo hướng ngược lại với hướng lan truyền tín hiệu, nói cách khác hướng phía nguồn Vì vậy, làm suy giảm tín hiệu truyền tạo tín hiệu có cường độ mạnh hướng phát, nên phải dùng cách ly để bảo vệ 15 1.3.2.2 Hiệu ứng tán xạ Raman kích thích Nếu đưa vào sợi quang hai hay nhiều tín hiệu có bước sóng khác SRS gây chuyển lượng từ kênh có bước sóng thấp sang kênh có bước sóng cao (xem hình 1.10) Sự chuyển lượng từ kênh tín hiệu có bước sóng thấp sang kênh tín hiệu có bước sóng cao hiệu ứng làm sở cho khuếch đại quang laser Năng lượng photon bước sóng λ hc/λ với h số Planck (6.63x10-34 Js) Do đó, photon bứơc sóng thấp có lượng cao Sự chuyển lượng từ tín hiệu bước sóng thấp sang tín hiệu bước sóng cao tương ứng với sinh photon lượng thấp từ photon lượng cao Hình 1.10 Ảnh hưởng SRS Khơng giống SBS, SRS hiệu ứng băng rộng Hình 1.11 cho thấy độ lợi hàm khoảng cách bước sóng Giá trị đỉnh hệ số độ lợi gR xấp xỉ 6x1014 m/W bước sóng 1550 nm nhỏ nhiều so với độ lợi SBS Tuy nhiên, kênh cách đến 15 THz (125 nm) bị tác động SRS SRS gây ảnh hưởng hướng truyền hướng ngược lại 16 Hình 1.11 Hệ số độ lợi SRS hàm khoảng cách kênh 1.3.2.3 Hiệu ứng trộn bước sóng Trong hệ thống WDM sử dụng tần số góc ω 1….ωn, phụ thuộc chiết suất vào cường độ (công suất) không gây dịch pha kênh mà sinh tần số 2ωi-ωj ωi+ωj-ωk Hiện tượng gọi tượng trộn bốn bước sóng (FWM_Four-wave Mixing) Hình 1.12 Hiệu ứng trộn bốn bước sóng 1.3.2 Số kênh bước sóng[3] 17 Một vấn đề quan trọng hệ thống sử dụng kênh bước sóng số kênh cực đại hệ thống sử dụng Số kênh bước sóng sử dụng phụ thuộc vào: • Khả công nghệ thành phần quang như:  Khả băng tần sợi quang  Khả tách/ghép kênh bước sóng • Khoảng cách kênh gồm yếu tố sau:  Tốc độ truyền dẫn kênh  Quỹ công suất quang  Ảnh hưởng hiệu ứng phi tuyến  Độ rộng phổ nguồn phát  Khả tách/ghép hệ thống WDM Mặc dù cửa sổ truyền dẫn vùng bước sóng 1550 nm có độ rộng khoảng 100 nm, dải khuếch đại khuếch đại quang có độ rộng khoảng 35 nm (theo quy định ITU - T dải khuếch đại từ bước sóng 1530 nm đến 1565 nm băng C; băng L từ 1570 nm đến 1603 nm) nên thực tế, hệ thống DWDM tận dụng hết băng tần sợi quang Gọi ∆λ khoảng cách kênh bước sóng tương ứng ta có: ∆f= −c.∆λ / λ2 12 Như vậy, bước sóng λ = 1550 nm, với ∆λ = 35 nm ∆f = 4,37.10 Hz Giả sử tốc độ truyền dẫn kênh bước sóng 2.5Gbps theo định nghĩa Nyquist, phổ sở tín hiệu x 2,5 = 5Gbps số kênh bước sóng cực đại đạt N = ∆f /5 = 874 kênh dải băng tần khuếch đại quang Đây số kênh tính theo lý thuyết, nhiên, với mật độ kênh lớn đòi hỏi thành phần quang tuyến phải có chất lượng cao Để tránh xuyên âm kênh cần có phát ổn định lọc quang có khả chọn lọc bước sóng cao Bất kỳ dịch tần nguồn phát làm dãn phổ sang kênh lân cận Dựa vào khả công nghệ nay, ITU - T đưa quy định khoảng cách kênh bước sóng 100 GHz (0,8 nm) 50 GHz (0,4 nm) với chuẩn tần số 193,1 THz 18 1.3.3 Độ rộng phổ nguồn phát Việc chọn độ rộng phổ nguồn phát nhằm đảm bảo cho kênh bước sóng hoạt động cách độc lập nhau, nói khác tránh tượng chồng phổ phía thu kênh lân cận Khoảng cách kênh phụ thuộc vào đặc tính thiết bị MUX/DEMUX, lọc, độ dung sai mức độ ổn định thiết bị Về chất, việc ghép bước sóng khác sợi quang dựa nguyên tắc ghép kênh theo tần số Các kênh khác làm việc kênh tần số khác băng thông sợi quang Theo lý thuyết, băng thông sợi quang rộng nên số lượng kênh bước sóng ghép lớn (ở cửa sổ truyền dẫn) Tuy nhiên, thực tế, hệ thống WDM thường liền với khuếch đại quang sợi làm việc cửa sổ bước sóng 1550 nm Vì vậy, băng tần sợi quang bị giới hạn băng tần khuếch đại Như vậy, vấn đề đặt ghép khoảng cách bước sóng phải thỏa mãn yêu cầu tránh cộng phổ kênh lân cận phía thu Khoảng cách phụ thuộc vào đặc tính phổ nguồn phát ảnh hưởng khác đường truyền tán sắc sợi, hiệu ứng phi tuyến… Một cách lý tưởng, xem hệ thống DWDM xếp chồng hệ thống truyền dẫn đơn kênh khoảng cách kênh bước sóng đủ lớn cơng suất phát hợp lý Mối quan hệ phổ công suất phía thu với phổ cơng suất nguồn phát thể tham số đặc trưng cho giãn phổ, kí hiệu ∆, băng tần tín hiệu B bù tán sắc D Nếu gọi ε hệ số đặc trưng cho tương tác nguồn phát sợi quang, ta có biểu thức: ε = B.D.∆RMS Trong đó: B độ rộng băng tần tín hiệu truyền dẫn D độ tán sắc tương ứng khoảng cách truyền dẫn ∆RMS độ giãn rộng phổ Như vậy: Ghép kênh quang phân chia theo bước sóng giải pháp hiệu việc tăng dung lượng truyền dẫn Kỹ thuật biện pháp khả thi triển khai mạng thuê bao quang mạng nội hạt Việc sử dụng ghép kênh quang theo 19 bước sóng mạng đường trục cho phép rẽ nhánh tuyến khai thác điểm khó khăn mặt cấp nguồn ghép bước sóng không cần đến nguồn điện, nâng cấp dung lượng tuyến khai thác thiết kế Nhưng kỹ thuật có hạn chế cần khắc phục như: suy hao, xuyên kênh, hiệu ứng phi tuyến tán sắc CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ DWDM 2.1 Tổng quan Qua q trình phát triển cơng nghệ, khái niệm WDM thay khái niệm DWDM (Dense Wavelenght Division Multiplexing) Về ngun lý khơng có khác biệt hai khái niệm nói DWDM nói đến khoảng cách kênh cách định tính số lượng kênh riêng rẽ (mật độ kênh) hệ thống Những kênh quang hệ thống DWDM thường nằm cửa sổ bước sóng chủ yếu 1550nm mơi trường ứng dụng hệ thống mạng đường trục, cự ly truyền dẫn dài dung lượng lớn Công nghệ cho phép chế tạo phần tử hệ thống DWDM 80 kênh với khoảng cách nhỏ 0,5nm 2.1.1 Khái niệm 20 DWDM (Dense Wavelength Division Multiplex) công nghệ ghép kênh theo bước song mật độ cao Công nghệ DWDM công nghệ quan trọng phát triển công nghệ truyền tín hiệu sợi quang DWDM thực ghép kênh theo bước sóng với mật độ cao, có lên tới hàng nghìn kênh, với cung cấp dung lượng lớn Khi mà dịch vụ truyền liệu, tải phim ảnh, âm nhạc, trò chơi ngày phát triển, việc triển khai DWDM nói chung cần thiết để đảm bảo việc cung cấp dải thông tốc độ cho việc truyền dẫn DWDM hiên thường dùng cho mạng back bone hệ thống cáp quang biển hay hệ thống xuyên lục địa, nhiên, cung cấp phạm vi nước hay khu vực chi phí việc triển khai cao Khoảng cách không dùng lặp hay khuếch đại lên đến vài nghìn km Hình 2.1 Khái niệm DWDM[6] 2.1.2 Chức hệ thống Chức hệ thống DWDM bao gồm số chức lớp vật lý Hệ thống gồm chức sau: • Tạo tín hiệu: Nguồn tín hiệu, laser rắn, phát sáng ổn định, băng hẹp mang tín hiệu số điều chế dạng tín hiệu tương tự • Ghép kênh tín hiệu: Hệ thống DWDM triển khai ghép kênh để tổng hợp tín hiệu Có nhiễu sảy q trình tách ghép kênh, nhiễu phụ thuộc vào số kênh truyền tối thiểu lọc quang - cải thiện tất tín hiệu quang mà khơng cần chuyển sang tín hiệu điện 21 • Truyền tín hiệu Dưới tác động nhiễu xuyên suy hao tín hiệu quang gây suy hao, tổn thất truyền tín hiệu sợi quang Giảm suy hao điều khiển thông số khoảng cách tần số, dung sai bước sóng, cơng suất phát laser Các tín hiệu quang cần khuếch tăng khoảng cách truyền giảm nhiễu • Phân kênh tín hiệu: Tách kênh ghép trở lại kênh ban đầu, nhiệm vụ khó khăn phải bù trừ nhiều đưa dạng tín hiệu ban đầu • Thu tín hiệu: Tín hiệu phân kênh nhận thiết bị thu quang photodetector Thêm nữa, hệ thống DWDM cần trang bị giao diện phí người sử dụng để nhận tín hiệu đầu vào Chức thực transponder Về mặt DWDM giao diện quang liên kết với hệ thống DWDM 2.1.3 Ưu, nhược điểm DWDM Ưu điểm: - Tốc độ truyền cao, DWDM cho phép dung lượng sợi tín hiệu quang lên đến 400Gb/s, suy hao thấp khoảng cách truyền xa, thường sử dụng làm mạng backbone - Đa giao thức: giao thức DWDM không phụ thuộc đến tốc độ truyền liệu, giao thức IP, ATM, SONET/SDH truyền với tốc độ từ 100Mbps đến 2.5Gbps - DWDM truyền nhiều dạng tín hiệu khác kênh Nhược điểm: - Giá thành đắt, chi phí lắp đặt triển khai đắt so với mạng WDM cũ 2.2 Thành phần mạng DWDM[4] 22 Hình 2.2 Mơ hình DWDM  Bộ ghép kênh đầu cuối DWDM: Bộ ghép kênh chứa transponder (bộ tách sóng) chuyển đổi bước sóng cho bước sóng mang tín hiệu Các transponder nhận tín hiệu quang đầu vào (ví dụ từ lớp client SONET/SDH tín hiệu khác…) , chuyển chúng thành tín hiệu điện, truyền lại laser dải băng 1550nm (1990s hệ thống DWDM có khoảng transponder, từ năm 2000 trở đây, hệ thống DWDM thương mại có đến 128 chuyển đổi tín hiệu) Các ghép kênh đầu cuối có ghép kênh tín hiệu quang (bộ dồn kênh tín hiệu quang), ghép tín hiệu băng 1550nm vào sợ cáp (SMF -28 fiber) Bộ ghép kênh đầu cuối khơng hỗ trợ EDFA nội tín hiệu quang đa bước sóng  Các lặp quang tức thời: Mỗi khoảng 80-100km lại đặt để giảm suy hao công suất quang truyền đường Tín hiệu khuếch đại EDFA  Đầu cuối quang tức thời (bộ ADM): Là phần địa điểm độ khếch đại từ xa mà khuếch đại tín hiệu đa bước sóng truyền lên đến 140 km trước tới trạm remote sites Phân tích đo đạc tín hiệu quang thực site, phép định vị (xác định) đứt gãy suy giảm tín hiệu Trong hệ thống phức tạp tín hiệu vượt ngồi tín hiệu đa bước sóng loại bỏ phần  Thiết bị đầu cuối phân kênh DWDM: 23 Chuyển tín hiệu đa bước sóng trở tín hiệu đơn trước đó, đưa trả sợi khác hệ thống client-layer (như SONET/SDH) Cơ phần phân kênh thực hoàn toàn thụ động ngoại trừ vài phép đo, hầu hết hệ thống SONET nhận tín hiệu bước sóng 1550nm Tuy nhiên để chuyển đến hệ thống client – layer dùng (để đảm bảo tính tồn vẹn tín hiệu số) tín hiệu phân kênh thông thường gửi sang transponder đầu O/E/O trước chuyển đến hệ thống client-layer Thông thường chức output transponder tích hợp ln vào input transponder, nên hệ thống thương mại transponder giao diện chiều 1550nm lần Ở số hệ thống transponder hỗ trợ 40 GHz, sửa sai hướng tới (FEC) theo công nghệ digital wrapper mô tả chuẩn ITU-T G.709 standard  Optical Supervisory Channel (OSC): Kênh giám sát quang Kênh dùng bước sóng ngồi dải khuếch đại EDFA (1510nm, 1620nm, 1310nm …) Kênh truyền thơng tin tín hiệu quang đa bước sóng điều kiện điều khiển điểm đầu cuối, EDFA Cũng sử dụng để nâng cao phần mềm từ xa quản lý thông tin mạng người dùng Đây tín hiệu tương tự đa bước sóng sang kênh giám sát DCC SONET Theo chuẩn ITU để nghị OSC cần tối ưu (tận dụng) tín hiệu cấu trúc OC-3, vài nhà cung cấp chọn 100M ethernet, hay dạng tín hiệu khác khơng giống bước sóng mang tín hiệu client băng 1550nm, OSC kết thúc khuếch đại tức thời- nơi nhận tín hiệu cục trước truyền lại  Giao diện DWDM Phần lớn hệ thống DWDM hỗ trợ chuẩn giao tiếp với SONET/SDH Ngày hệ thống DWDM khoảng cách xa, thường dùng chuẩn giao diện OC-48c/STM16c hoạt động bước sóng 1310nm Ngồi giao diện quan trọng ở vùng đô thị, truy cập mạng thường hỗ trợ: Ethernet (Fast and Gigabit Ethernet), ESCON, Sysplex Timer, Sysplex Coupling Links, kênh sợi quang Về phía client có đầu cuối SONET/SDH ADM, chuyển mạch ATM, router Bằng cách chuyển tín hiệu quang đến sang bước sóng chinh xác ghép kênh chuẩn ITU, transponder giúp hệ thống DWDM có tính mở lớn 24 Bên hệ thống DWDM, transponder chuyển tín quang clien từ tín hiệu điện gửi trả theo chức Những tín hiệu điện sử dụng cho đầu vào laser Mơi xtranssponder hệ thống chuyển tín hiệu client thành bước sóng khác Các bước sóng khác tất client qua transpoindr ghép kênh quang lại Và bên phí đầu thu hệ thống DWDM diển q trình hồn tồn ngược lại Các bước sóng đơn lẻ tách từ tách sóng, chuyển đển transponder tương ứng, mà tín hiệu chuyển lại thành tín hiệu điện giao diện chuẩn trả cho client Như giới hiệu lưới tần số ITU-T G.684.1 năm 2002, giúp tích hợp hệ thống WDM vào hệ thống cũ theo chuẩn SONET/SDH Các bước sóng WDM đặt vào lưới tần số xác 100GHz (0.8nm) khoảng tần số quang, với tần số tham khảo cố định 193.10 THz (1552,52 nm) Lưới đặt vào băng khuếch đại quang, mở rộng với băng rộng Ngày hệ thống DWDM sử dụng băng 50GHz thập chí 35 GHz với số kênh lên đến 160 kênh Hệ thống DWDM trì tần số bước sóng ổn định, CWDM khoảng cách bước sóng Độ xác điều khiển nhiệt độ laser yêu cầu hệ thống DWDM nhằm ngăn cản độ lệch cửa sổ hẹp hệ thống cũ khoảng vài GHz Hơn nữa, DWDM cung cấp dung lượng lớn nhằm sử dụng truyền thông cấp cao CWDM, vd mạng back bone internet có tốc độ modul cao hơn, tạo thị trường nhỏ cho thiết bị DWDM với mức hiệu cao Những yếu tố khối lượng nhỏ hơn, hiệu cao trọng hệ thống DWDM khiến chúng đắt so với CWDM 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Th.S Đỗ Văn Việt Em, Kỹ thuật thông tin quang 2, Học viện Bưu Viễn thơng, 2007 [2] Bài giảng Mạng truyền tải quang, Học viện Bưu Viễn thơng [3] Trần Thị Kim Chi, “Thiết kế mạng DWDM giải pháp công nghệ”, Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, 2012 [4] Ashwin Gumaste, Tony Antony, DWDM Network Designs and Engineering Solutions [5] http://blog.zulyusof.com/?tag=dwdm [6] http://www.pandacomdirekt.com/en/technologies/wdm/what-is-dwdm.html LỜI CẢM ƠN 26 Bám theo nội dung tập lớn, nhóm thực theo nội dung phân công sau: Học viên Công việc phân công Nguyễn Văn Chinh Tìm tài liệu WDM/ DWDM Mức độ hoàn thành Tốt Làm powerpoint Đỗ Viết Tiến Tìm tài liệu WDM/ DWDM Tốt Tổng hợp viết báo cáo chương Trần Thu Hương Tìm tài liệu WDM/ DWDM Tốt Tổng hợp viết báo cáo chương Trong nội dung khơng tránh khỏi thiếu sót mong nhận góp ý Cơ Cuối cùng, nhóm xin trân trọng cảm ơn quan tâm, định hướng, hỗ trợ TS Hoàng Phương Chi! 27 ... Khái niệm 20 DWDM (Dense Wavelength Division Multiplex) công nghệ ghép kênh theo bước song mật độ cao Công nghệ DWDM công nghệ quan trọng phát triển cơng nghệ truyền tín hiệu sợi quang DWDM thực... 2: CÔNG NGHỆ DWDM 2.1 Tổng quan Qua q trình phát triển cơng nghệ, khái niệm WDM thay khái niệm DWDM (Dense Wavelenght Division Multiplexing) Về ngun lý khơng có khác biệt hai khái niệm nói DWDM. .. CHƯƠNG 1: CÔNG NGHỆ WDM 1.1 Tổng quan 1.2 Các thành phần hệ thống WDM 10 1.3 Các tham số hệ thống WDM[ 2] 14 CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ DWDM .20 2.1 Tổng