Chuong i tong quan DWDM

Hệ thống DWDM Chương I: Tổng quan DWDM I TỔNG QUAN DWDM 1.1 Khái niệm Ghép kênh theo bước sóng (WDM) cơng nghệ ghép nhiều kênh có bước sóng khác để truyền sợi quang Các ghép tách kênh sử dụng thiết bị quang thụ động Ghép kênh theo bước sóng hồn tồn suốt liệu truyền Vì thế, tốc độ chuẩn liệu kênh ghép không cần phải giống Cấu trúc tổng quát tuyến WDM đơn hướng, n kênh hình 1.1 Giao tiếp với phía phát thơng tin cần truyền Tx-1 Tx-2 Tx-k λ1 λ1 λ2 λ2 OA λk OA OA D EMUX MUX Tx-n λn λk λn Rx-1 Giao tiếp với phía thu thơng tin cần truyền Rx-2 Rx-k Rx-n Ghép kênh WDM λk λ Phổ kênh đơn λ1 λ2 λk λn λ Phổ tín hiệu ghép WDM Hình 1.1: Cấu trúc tổng qt WDM phổ tín hiệu ghép Các luồng thông tin cần truyền đưa tới khối phát kênh Các khối làm nhiệm vụ phát đáp với bước sóng khác Đầu khối phát đưa tới ghép kênh theo bước sóng để ghép thành luồng tổng khuyếch đại phát lên sợi quang Trên đường truyền, đặt khuyếch đại nhằm đảm bảo công suất để tăng khoảng cách truyền Tại đầu thu, tín hiệu khuyếch tín hiệu đủ lớn đưa tới tách kênh theo bước sóng để tách thành kênh tương tự đầu phát Các kênh bước sóng riêng đưa tới khối phát tương ứng để chuyển kênh thành luồng tín hiệu riêng tương ứng với phía phát Hệ thống DWDM Chương I: Tổng quan DWDM Hiện tại, có hai hệ thống ghép kênh theo bước sóng biết hệ thống ghép kênh theo bước sóng mật độ cao (DWDM – Dense Wavelength Division Mutiplexing) hệ thống ghép kênh theo bước sóng thơ (CWDM – Coarse Wavelength Division Mutiplexing) Bảng 1-1: Phân chia băng tần quang Băng Ý nghĩa Dải bước sóng (nm) Băng O Original – băng gốc 1260 đến 1360 Băng E Extended – băng mở rộng 1360 đến 1460 Băng S Short – băng ngắn 1460 đến 1530 Băng C Conventional – băng thông thường 1530 đến 1565 Băng L Long – băng dài 1565 đến 1625 Băng U Ultra-long – băng cực dài 1625 đến 1675 DWDM công nghệ ghép kênh theo bước sóng với số bước sóng lớn băng tần hạn chế Hệ thống ghép kênh DWDM hoạt động băng C băng L (bảng 1-1), dung lượng 32 40 kênh, khoảng kênh 0,4 nm tốc độ tới 10G Các bước sóng chuẩn hóa theo khuyến nghị ITU-T G.692 (bảng 1-2) Hiện tại, hệ thống DWDM nghiên cứu thử nghiệm với dung lượng kênh nâng đến 40G số lượng kênh nâng đến 80 Bảng 1-2: Bước sóng chuẩn hóa DWDM theo khuyến nghị ITU-T G.692 TT 10 11 12 13 14 TT Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 50 GHz 196.10 196.05 196.00 195.95 195.90 195.85 195.80 195.75 195.70 195.65 195.60 195.55 195.50 195.45 Tần số trung tâm Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 100 GHz 196.10 – 196.00 – 195.90 – 195.80 – 195.70 – 195.60 – 195.50 – Tần số trung tâm (THz) Bước sóng trung tâm (nm) 1528.77 1529.16 1529.55 1529.94 1530.33 1530.72 1531.12 1531.51 1531.90 1532.29 1532.68 1533.07 1533.47 1533.86 Bước sóng trung tâm Hệ thống DWDM TT 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 50 GHz (THz) cho khoảng kênh 50 GHz 195.40 195.35 195.30 195.25 195.20 195.15 195.10 195.05 195.00 194.95 194.90 194.85 194.80 194.75 194.70 194.65 194.60 194.55 194.50 194.45 194.40 194.35 194.30 194.25 194.20 194.15 194.10 194.05 194.00 193.95 193.90 193.85 193.80 193.75 193.70 193.65 193.60 Chương I: Tổng quan DWDM Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 100 GHz cho khoảng kênh 100 GHz 195.40 – 195.30 – 195.20 – 195.10 – 195.00 – 194.90 – 194.80 – 194.70 – 194.60 – 194.50 – 194.40 – 194.30 – 194.20 – 194.10 – 194.00 – 193.90 – 193.80 – 193.70 – 193.60 Bước sóng trung tâm (nm) (nm) 1534.25 1534.64 1535.04 1535.43 1535.82 1536.22 1536.61 1537.00 1537.40 1537.79 1538.19 1538.58 1538.98 1539.37 1539.77 1540.16 1540.56 1540.95 1541.35 1541.75 1542.14 1542.54 1542.94 1543.33 1543.73 1544.13 1544.53 1544.92 1545.32 1545.72 1546.12 1546.52 1546.92 1547.32 1547.72 1548.11 1548.51 Hệ thống DWDM TT Chương I: Tổng quan DWDM Tần số trung tâm Tần số trung tâm (THz) Bước sóng trung tâm (THz) cho khoảng cho khoảng kênh 100 GHz (nm) kênh 50 GHz 52 193.55 – 1548.91 53 193.50 193.50 1549.32 TT Tần số trung tâm Tần số trung tâm (THz) Bước sóng trung tâm (THz) cho khoảng cho khoảng kênh 100 GHz (nm) kênh 50 GHz 54 193.45 – 1549.72 55 193.40 193.40 1550.12 56 193.35 – 1550.52 57 193.30 193.30 1550.92 58 193.25 – 1551.32 59 193.20 193.20 1551.72 60 193.15 – 1552.12 61 193.10 193.10 1552.52 62 193.05 – 1552.93 63 193.00 193.00 1553.33 64 192.95 – 1553.73 65 192.90 192.90 1554.13 66 192.85 – 1554.54 67 192.80 192.80 1554.94 68 192.75 – 1555.34 69 192.70 192.70 1555.75 70 192.65 – 1556.15 71 192.60 192.60 1556.55 72 192.55 – 1556.96 73 192.50 192.50 1557.36 74 192.45 – 1557.77 75 192.40 192.40 1558.17 76 192.35 – 1558.58 77 192.30 192.30 1558.98 78 192.25 – 1559.39 79 192.20 192.20 1559.79 80 192.15 – 1560.20 81 192.10 192.10 1560.61 Hệ thống CWDM phát triển nhằm đáp ứng ứng dụng dung lượng nhỏ để giảm chi phí đầu tư CWDM hệ thống ghép kênh bước sóng với mật độ kênh thấp, yêu cầu xử lý băng tần không cao Số kênh CWDM nhỏ 18 với khoảng kênh 20nm (tương đương khoảng 2,5 THz), dung lượng kênh đến 10G, Hệ thống DWDM Chương I: Tổng quan DWDM bước sóng theo khuyến nghị ITU-T G.694.2 Bước sóng CWDM phân bổ hình 1.2 Hình 1.2: Bước sóng CWDM 1.2 Động lực phát triển Sự tăng nhanh yêu cầu dung lượng, khoảng cách đa dạng định dạng truyền tin làm cho hệ thống ghép kênh theo thời gian (TDM) việc tăng số lượng sợi quang không đáp ứng Trong khi, dung lượng sợi quang lớn hệ thống truyền dẫn quang TDM, với tín hiệu quang sợi quang, khai thách phần nhỏ băng tần rộng lớn sợi quang Do đó, nảy sinh nhu cầu cần hệ thống có khả tăng dung lượng truyền dẫn sợi quang cách tận dụng băng thông rộng sợi, tăng khoảng cách truyền dẫn đáp ứng đồng thời nhiều định dạng thông tin Đây động lực phát triển hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM Hệ thống WDM cho phép tăng dung lượng truyền dẫn sợi quang, mà không tăng tốc độ xung, cách tận dụng băng thông rộng sợi quang Có thể ghép luồng số liệu có tốc độ định dạng khác Do đó, hệ thống đáp ứng yêu cầu kể 1.3 Ứng dụng 1.3.1 Các kiểu mạng DWDM DWDM có hai kiểu ứng dụng: kiểu mạng mở mạng tích hợp Kiểu mạng DWDM mở hoạt động với loại giao diện quang đầu cuối Hệ thống sử dụng công nghệ chuyển đổi bước sóng để chuyển đổi tín hiệu quang từ bước sóng luồng tín hiệu cần truyền sang bước sóng quy chuẩn hệ thống Các tín hiệu quang từ thiết bị đầu cuối khác sau chuyển đổi thành bước sóng khác phù hợp hệ thống theo khuyến nghị ITU-T đưa tới ghép để ghép thành tín hiệu DWDM Hệ thống DWDM Chương I: Tổng quan DWDM Hình 1.3: Hệ thống DWDM mở Hệ thống DWDM tích hợp khơng sử dụng cơng nghệ chuyển đổi bước sóng Hệ thống DWDM tích hợp thiết kế để hoạt động với số mạng khác SDH, Ethernet, Các giao diện quang từ thiết bị thuộc mạng tích hợp phải có bước sóng chuẩn hóa DWDM kết nối trực tiếp vào tách ghép kênh hệ thống DWDM Hình 1.4: Hệ thống DWDM tích hợp Các kiểu mạng áp dụng tùy thuộc vào hồn cảnh cụ thể Trong thực tế, kết hợp hai kiểu ứng dụng hệ thống mạng 1.3.2 Ứng dụng DWDM lớp mạng - Mạng đường trục (back-bone) Các hệ thống DWDM khoảng cách xa (long-haul) ứng dụng mạng đường trục để truyền tải thông tin với lưu lượng lớn vùng quốc gia Đặc điểm hệ thống dung lượng lớn sử dụng công nghệ sửa lỗi FEC, khuyếch đại Raman, định dạng xung CRZ với trạm lặp để tăng cường khoảng cách Hệ thống mạng đường trục xây dựng dạng hình vòng hình lưới để tăng khả bảo vệ lưu lượng - Mạng nội vùng (Metropolitan) Sử dụng hệ thống DWDM khoảng cách trung bình để kết nối điểm tập trung lưu lượng vùng Các mạng metro xây dựng dạng hình vòng hình lưới để tăng khả bảo vệ lưu lượng Hệ thống DWDM Chương I: Tổng quan DWDM 1.4 Ưu điểm DWDM Hệ thống DWDM có ưu điểm sau: Dung lượng cực lớn Băng thông truyền dẫn sợi quang thông thường sử dụng lớn Nhưng, tỷ lệ sử dụng hệ thống đơn bước sóng thấp Bằng cách sử dụng công nghệ DWDM, dung lượng truyền dẫn sợi quang tăng lên nhiều lần mà không cần tăng tốc độ bit Trong suốt tốc độ bit khuôn dạng liệu Các hệ thống DWDM xây dựng sở ghép tách tín hiệu quang theo bước sóng việc ghép tách độc lập với tốc độ truyền dẫn phương thức điều chế Vì thế, hệ thống suốt tốc độ liệu khn dạng liệu Vì thế, truyền tín hiệu với đặc điểm truyền dẫn khác hẳn nhau, tổng hợp tách tín hiệu điện khác bao gồm tín hiệu số tín hiệu tương tự, tín hiệu PDH tín hiệu SDH,.v.v Bảo vệ đầu tư tối đa trình nâng cấp hệ thống Trong trình mở rộng phát triển mạng, mở rộng dung lượng mà khơng cần xây dựng lại hệ thống cáp quang mà cần thay thu phát quang Hơn nữa, việc tăng thêm dịch vụ dung lượng thực đơn giản cách tăng thêm bước sóng Khả linh hoạt, tiết kiệm và độ tin cậy cao So với mạng truyền thống sử dụng phương thức TDM điện, mạng DWDM có cấu trúc đơn giản lớp mạng phân tách rõ ràng Lớp thấp mạng lớp tồn quang tính từ đầu vào ghép tới đầu tách kênh bước sóng bao gồm khuyếch đại, bù tán sắc thành phần đoạn đường truyền Lớp xây dựng cố định với mạng có chi phí thấp Lớp dịch vụ mức cao bao gồm phát đáp quang Các phát đáp quang làm nhiệm vụ gom liệu cần truyền phát đáp bước sóng chuẩn hóa hệ thống Việc thay đổi dung lượng, thêm bớt dịch vụ thực cách thay đổi thêm bớt phát đáp Do đó, mạng DWDM đáp ứng tốt khả linh hoạt tiết kiệm chi phí Do đặc điểm suốt với tín hiệu truyền nên độ tin cậy mạng cao hẳn so với mạng TDM Tương thích với chuyển mạch quang hồn tồn Theo dự đốn, thực mạng chuyển mạch hoàn toàn quang tương lai, việc xử lý xen/rẽ kết nối tất dịch vụ viễn thơng thực cách thay đổi điều chỉnh bước sóng tín hiệu quang Vì vậy, DWDM cơng nghệ sở để thực mạng hoàn toàn quang Hơn nữa, Hệ thống DWDM Chương I: Tổng quan DWDM hệ thống DWDM tương thích với mạng hồn tồn quang tương lai Hồn tồn thực mạng hồn tồn quang suốt có độ tin cậy cao sở hệ thống DWDM  ... truyền tin làm cho hệ thống ghép kênh theo th i gian (TDM) việc tăng số lượng s i quang không đáp ứng Trong khi, dung lượng s i quang lớn hệ thống truyền dẫn quang TDM, v i tín hiệu quang s i quang,...Hệ thống DWDM Chương I: Tổng quan DWDM Hiện t i, có hai hệ thống ghép kênh theo bước sóng biết hệ thống ghép kênh theo bước sóng mật độ cao (DWDM – Dense Wavelength Division Mutiplexing) hệ thống... hiệu quang từ thiết bị đầu cu i khác sau chuyển đ i thành bước sóng khác phù hợp hệ thống theo khuyến nghị ITU-T đưa t i ghép để ghép thành tín hiệu DWDM Hệ thống DWDM Chương I: Tổng quan DWDM