GIỚI THIỆU CHUNG

Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1. Giới thiệu chung GIỚI THIỆU CHUNG Mục đích ban đầu của các mạng viễn thông và Internet là cung cấp truy nhập thông tin tới bất cứ nơi đâu vào bất cứ thời điểm nào và dưới bất cứ hình thức nào chúng ta cần. Để đạt được mục tiêu này các công nghệ quang và không dây đóng một vai trò quyết định trong mạng viễn thông tương lai. Các mạng quang và không dây có tính bổ sung cho nhau. Mạng quang cho phép cung cấp một băng thông rất lớn mặc dù nó không thể xuất hiện ở mọi chỗ. Ngược lại, các mạng không dây có khả năng xuất hiện ở mọi chỗ nhưng lại chỉ có khả năng cung cấp các kênh truyền dẫn có băng thông giới hạn tuỳ thuộc vào việc triển khai khác nhau. Khác với các kênh không dây, sợi quang có một số ưu điểm về đặc tính truyền dẫn như là suy hao nhỏ, băng thông rộng và không chịu ảnh hưởng của nhiễu điện từ. Các mạng quang là môi trường trung gian để cung cấp đủ băng thông khi số người sử dụng đang tăng nhanh. Có hai thế hệ mạng quang, ở hình 1.1a, mạng quang thế hệ thứ nhất thay thế các dây đồng bằng các sợi quang trong khi các node vẫn là điện. Trong mạng này cách chuyển đổi tín hiệu quang - điện - quang (OEO) xảy ra ở mỗi node. Ban đầu, mỗi sợi quang chỉ mang một bước sóng như trong các chuẩn FDDI và IEEE 802.6. Để giải quyết khả năng tăng nhanh các lưu lượng dữ liệu và để tận dụng tối đa băng thông của các sợi quang EDFA ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM) đã ra đời đầu những năm 90. Nhờ WDM, mỗi kết nối sẽ mang nhiều bước sóng, mỗi bước sóng hoạt động ở một tốc độ khác nhau. Hình 1.1 Các mạng quang: a. Thế hệ thứ nhất b. Thế hệ thứ hai Trong thế hệ thứ hai của mạng quang (hình 1.1b), các chuyển đổi OEO chỉ xảy ra tại các node nguồn và node đích, trong khi tất cả các node trung gian hoàn toàn là quang. Bằng cách sử dụng các node trung gian quang, các thắt cổ chai quang điện được loại bỏ và số lượng các card cổng giảm đi. Kết quả là chi phí mạng giảm đáng kể. Điều này là một trong các yếu tố quan trọng nhất đối với mạng quang. Hơn thế, các đường dẫn toàn quang từ đầu cuối đến đầu cuối có thể cung cấp các kênh trong suốt cho người IPATMSONET/SDHWDM NetworkData link NetworkData link NetworkData linkPhysical (WDM) IP & MPLSWDM & Protection/Restoration SONET ATM IP a) b) c) Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1. Giới thiệu chung sử dụng. Người sử dụng có thể tự chọn tốc độ bít, định dạng khối và giao thức. Sự trong suốt này cho phép dễ dàng hỗ trợ các bảo mật khác nhau cũng như các dịch vụ trong tương lai. Hình 1.2: Các chồng giao thức: a) IP/ATM/SONET(SDH)/WDM b) Chi tiết cấu trúc lớp của IP/ATM/SONET/WDM c) Chồng giao thức đơn giản IP/WDM Trong tương lai lưu lượng trong các mạng quang sẽ chủ yếu là IP. Thường thì, các truyền dẫn gói IP trong các mạng quang WDM được thực hiện theo kiểu trộn lẫn và kiểu ghép. Hình 1.2 mô tả trồng giao thức IP/ATM/SONET (SDH)/WDM mà hiện nay các mạng đang triển khai để truyền dẫn các gói IP. Các gói tin IP có kích cỡ khác nhau được phân mảnh thành các tế bào ATM với kích thước cố định rồi được truyền trên các khung SONET/SDH thông qua các kết nối WDM quang. Trồng giao thức này đòi hỏi một số thao tác sắp xếp giữa các giao thức. Điều này không chỉ làm tăng chi phí và độ phức tạp của mạng mà còn có xu hướng tạo ra các nghẽn cổ chai tính toán trong các mạng tốc độ cao. Hơn thế, như hình 1.2 chỉ ra trồng giao thức này là không hiệu quả vì cùng một khía cạnh quan tâm của mạng và tầng kết nối dữ liệu được đánh địa chỉ ở mỗi giao thức. Điều này dẫn đến các chức năng thừa và các sơ đồ kết nối tầng phức tạp. Để tránh những sự không hiệu quả này và để đơn giản sự hoạt động của mạng, cấu trúc tầng giao thức phức tạp trên có thể được thay thế bằng chồng giao thức IP/WDM ít phức tạp hơn nhiều. Chức năng ATM của kĩ thuật lưu lượng (QoS) sẽ được hấp thụ vào trong tầng IP nhờ sử dụng chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS). Và các khả năng truyền dẫn của SONET/SDH (bảo vệ và tái cấu hình) sẽ được hấp thụ bởi tầng WDM quang. Nhờ đó các mạng WDM tương lai sẽ có trồng giao thức rất đơn giản là IP/WDM như được mô tả trong hình 1.2c. Mạng IP WDM quang lắm các hứa hẹn rất lớn cho việc cung cấp hiệu quả một băng thông lớn với độ phức tạp của mạng nhỏ mặc dầu các công nghệ quang hiện nay vẫn còn một số giới hạn về tính ổn định và tính hiệu quả về mặt chi phí. Tuy nhiên, Hình 1.3. Mạng phân cấp (được định nghĩa ở phụ lục B) Kết nối đường trục Kết nối đường trục Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1. Giới thiệu chung đáng chú ý là, trong tương lai sự phức tạp và chi phí trong các mạng WDM quang có thể được giải quyết. 1.1 Mục tiêu và phương pháp tiếp cận 1.1.1 Mục tiêu Trong hình 1.3, mô hình của mạng truyền thông sẽ gồm các mạng đường trục, mạng nội thị, mạng truy nhập trong đó các mạng sau sẽ thu thập/phân phối dữ liệu từ/đến các trạm trung gian khác ví dụ như các trạm không dây và các LAN. Các LAN gigabit Ethernet cùng với chuẩn 10 GbE IEEE 802.3ae được hoàn thiện năm 2002 được hi vọng sẽ cung cấp đủ băng thông cho ít nhất 5 năm tới. Các công ti điện thoại đã triển khai một số dạng của đường dây thuê bao số (DSL) và các công ti cáp triển khai các modem cáp. Nghẽn cổ chai ở bước truy nhập đầu tiên sẽ được loại bỏ nhờ ứng dụng chuẩn IEE802.3ab Ethernet mà được đề cập vào tháng 9 năm 2003. Các công nghệ truy nhập băng rộng này cùng với các dịch vụ không dây thế hệ tiếp theo ví dụ như UMTS và các LAN không dây (WLAN) và các giao thức tốc độ cao như ATM, FRAME RELAY (FR) IP, ESCON và kênh sợi quang sẽ đòi hỏi băng thông rất lớn và chất lượng dịch vụ QoS hỗ trợ từ các mạng cao hơn. Nằm giữa các thuê bao tốc độ cao và các đường dẫn cực lớn của mạng đường trục là mạng truy nhập và mạng nội thị. Ban đầu các mạng truy nhập là các hệ thống HFC Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1. Giới thiệu chung trong đó chỉ có phần nguồn nuôi ở giữa tổng đài trung tâm và node ở xa của mạng là quang còn mạng phân tán giữa node ở xa và các thuê bao vẫn là điện. Kết quả là, các mạng truy nhập FTTx đang nhận được sự chú ý rất lớn. Các mạng FTTx, nghĩa là mạng sợi quang tới đầu cáp FTTC hay sợi quang tới nhà FTTH, là mạng hoàn toàn quang nghĩa là tín hiệu được truyền dẫn thông qua sợi quang từ tổng đài trung tâm hoặc tất cả các con đường tới khách hàng. Về lí do chi phí nên các mạng truy nhập toàn quang đều không được cấp nguồn hay còn được gọi tương ứng là các mạng quang thu động (PON). Các PON đã được xem xét cho mạng truy nhập kể từ giữa những năm 90 trước cả khi nhu cầu băng thông cho Internet bùng nổ. Gần đây, các PON Ethernet cải tiến đang trở thành ứng viên đầy hứa hẹn để cung cấp đầy đủ băng thông cho truyền dẫn hiệu quả lưu lượng dữ liệu. Các mạng nội thị hiện nay chủ yếu là các mạng vòng SONET/SDH. Các mạng này có một số nhược điểm: - Việc giám sát kênh cho các mạng SONET/SDH mất quá nhiều thời gian thường là từ 6 tuần đến 6 tháng. Do đó giám sát dịch vụ nhanh là điều không thể - Thiết bị SONET/SDH rất đắt và làm giảm đáng kể vùng phủ trong thị trường nội thị rất nhạy cảm với chi phí trong đó chi phí chỉ được chia sẻ bởi một lượng ít khách hàng hơn nhiều so với mạng đường trục. Chính chi phí cao đã ngăn cản các công ti mới tham gia vào thị trường nội thị. - Việc nâng cấp một mạng vòng SONET/SDH ảnh hưởng tới tất cả các node chứ không chỉ các node nguồn và node đích mong muốn truyền thông ở tốc độ dữ liệu cao hơn. - Cơ chế chuyển mạch bảo vệ tự động (APS) của SONET/SDH (bảo vệ 1+1) là không hiệu quả về mặt băng thông bởi vì các đường bảo vệ và làm việc đều mang cùng loại lưu lượng. - SONET/SDH được thiết kế cho lưu lượng đối xứng. Do đó, lưu lượng IP không đối xứng truyền dẫn không hiệu quả. - Hoạt động TDM tập trung thoại không có khả năng hỗ trợ hiệu quả lưu lượng dữ liệu có tính bùng nổ dẫn đến việc lãng phí băng thông. Những nhược điểm được đề cập ở trên của các mạng vòng SONET/SDH tạo ra một nghẽn cổ chai băng thông nghiêm trọng tại mức nội thị. Hiện tượng này được gọi là Metrogap, ngăn cản các khách hàng tốc độ cao (và cũng ngăn cản các nhà cung cấp dịch vụ) trong việc sử dụng băng thông còn rất lớn trong mạng đường trục. Nghẽn cổ chai này có thể trở nên nghiêm trọng hơn vì thực tế lưu lượng IP tăng lên sẽ mang tính cục bộ bằng cách đặt thêm nhiều máy chủ Proxy trong các mạng nội thị để giảm trễ mạng, Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1. Giới thiệu chung cân bằng tải máy chủ và có độ sẵn sàng cao hơn. Sự tăng cường sử dụng điện thoại tổ ong và các thiết bị cầm tay đối với các dịch vụ Internet sẽ làm tăng lượng thông tin truy cập nội hạt và cần được cập nhật thường xuyên đặc biệt là các ứng dụng trong nhà, trên xe hơi, và các thiết bị điện tử khác đang bắt đầu tận dụng mạng nội thị [KWSR]. Hơn thế, Napster đang báo trước sự xung đột về chia sẻ thông tin, các ứng dụng đồng hàng trong tương lai trong đó mỗi đầu cuối người sử dụng sẽ hoạt động như là một máy chủ và sẽ làm tăng đáng kể lưu lượng bên trong mạng MAN. Để vượt qua độ rộng giữa các khách hàng tốc độ cao và tương lai của mạng đường trục thì các kiến trúc và giao thức mạng nội thị cần phải được triển khai. Gần đây, các nghiên cứu đã bắt đầu tập trung vào để hạn chế độ rộng nội thị. Sự quan trọng của độ rộng nội thị cũng được phản ánh qua một số lượng lớn các hoạt động chuẩn hoá đang được triển khai gần đây, và các diễn đàn công nghiệp như là IETF WG IPoRPR, IEEE 802.17 RPRWG, diễn đàn Ethernet nội thị (MEF) và liên minh mạng vòng gói mềm dẻo (RPR) bao gồm hơn 70 công ty. Bản đồ án này sẽ tập trung vào các mạng WDM chuyển mạng gói trong đó các gói tin được lưu trữ trong các RAM điện tử thay vì là các đường dây trễ sợi quang. Với các kiến trúc và giao thức được giới thiệu và kiểm tra ở đây có thể cho phép các khách hàng tốc độ cao và các nhà cung cấp dịch vụ để vượt qua độ rộng nội thị và tận dụng tối đa băng thông rất lớn trong mạng đường trục theo một cách hiệu quả, chi phí thấp và có tương lai. 1.1.2 Phương pháp tiếp cận Vấn đề sẽ được tiếp cận để có thể tận dụng các lợi thế tương ứng của miền điện và miền quang trong khi tránh các nhược điểm tương ứng của chúng: truyền dẫn sẽ được thực hiện trong miền quang trong khi việc đệm và các phép logic sẽ được thực hiện trong miền điện. Do sự thiếu hụt các bộ đệm quang (RAM) các mạng quang không dùng bộ đệm sẽ được xem xét. Kiến trúc mạng không chuyển mạch hoàn toàn thụ động sẽ được xem xét. Các mạng thụ động không chỉ khá tin cậy mà còn có thể nâng cấp tới mạng thông minh rìa cho phép việc giảm chi phí mạng và đơn giản hoá trong duy trì, bảo dưỡng, hoạt động của mạng. Mạng đang được xem xét là lựa chọn bước sóng. Trong một mạng lựa chọn bước sóng tĩnh, mỗi node nguồn có khả năng tiếp cận nhiều node đích khác nhau bằng cách thay đổi bước sóng truyền dẫn. Để làm được như vậy, mô hình chuyển mạch gói lưu trữ và chuyển tiếp truyền thống phải được thay thế bằng mô hình chuyển đổi bước sóng theo mỗi gói tin tại biên giới mạng. Trong mạng lựa chọn bước sóng mỗi bước sóng được định tuyến chỉ trong một phần nhỏ của mạng, các phần còn lại của mạng có thể dùng cùng các bước sóng này. Kết quả là việc tái sử dụng Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1. Giới thiệu chung bước sóng theo không gian không chỉ giảm sự trùng lặp mà còn giữ cho số lượng các bước sóng cần dùng là hữu hạn. Một số lượng nhỏ các bước sóng sẽ đòi hỏi các bộ thu rất nhạy bước sóng để có thể cho truyền qua một dải sóng rất hẹp. Điều này lại cho phép ứng dụng các bộ thu chuyển đổi được mà có thời gian chuyển đổi nhỏ hơn so với các bộ thu với các giải chuyển đổi tương đối lớn. Mạng được xem xét sẽ là mạng hình sao. Các mạng hình sao cho thấy lợi thế về mặt công suất hơn các mạng bus. Cả mạng hình sao và mạng bus đều chịu ảnh hưởng của suy hao do rẽ nhánh. Trong khi suy hao rẽ nhánh tổng (tính bằng dB) ở mạng hình bus tăng tuyến tính theo số lượng node trong mạng thì suy hao rẽ nhánh tổng (tính bằng dB) ở mạng hình sao lại chỉ tăng theo hàm logarit. Hơn thế, cấu hình mạng sao vật lí thì dễ dàng thiết lập, cấu hình, điều khiển, và gỡ rối hơn. Ở phía trên tầng vật lí của mạng hình sao mạng đơn chặng sẽ được xem xét. Trong các mạng đơn chặng bất cứ một cặp node nguồn và đích nào cũng giao tiếp trực tiếp với nhau mà không thông qua một node trung gian nào. Khác với mạng đa chặng, các mạng đơn chặng có một số lợi thế: Khoảng cách chặng trung bình được tối thiểu hoá (tính đồng nhất), không lãng phí băng thông vì việc chuyển tiếp tại mỗi node xảy ra ngay khi tiếp cận được đích, mỗi node chỉ phải xử lý các gói tin được định tuyến tới chính nó do đó giảm nhu cầu xử lý tại các node, độ trong suốt được cung cấp, và việc nâng cấp một cặp nguồn-đích nhất định chỉ liên quan tới hai node đó khác với mạng đa chặng vì không có node trung gian nào cần phải nâng cấp. Các mạng đơn chặng cũng giảm đáng kể độ phức tạp của chồng giao thức bởi vì việc định tuyến và chuyển tiếp trong truyền thông đơn chặng không xảy ra. Kết quả là, tầng mạng sẽ hoàn toàn loại bỏ được. Thêm vào đó, các gói tin truyền thông qua đơn chặng quang thụ động duy nhất giữa chặng nguồn và chặng đích, dẫn đến xác xuất lỗi là rất nhỏ. Do đó, phát hiện và sửa lỗi ở tầng liên kết dữ liệu có thể loại bỏ và các lỗi truyền dẫn còn lại có thể được loại bỏ ở tầng truyền dẫn. 1.2 Các phần tử cơ bản của mạng MAN đơn chặng lựa chọn bước sóng dựa trên AWG Các linh kiện sau đây là các khối cơ bản để thiết kế mạng WDM. Trong phần mô tả dưới đây sẽ tập trung vào các linh kiện quan trọng trong phần còn lại của đồ án này. 1.2.1 Bộ kết hợp và bộ chia quang Coupler là thuật ngữ chung chỉ tất cả các thiết bị thực hiện kết hợp ánh sáng vào và/hoặc chia ánh sáng trong một sợi quang. Các bộ kết hợp là các thiết bị mà thực hiện kết hợp ánh sáng từ các sợi quang khác nhau. Các bộ chia quang chia ánh sáng vào nhiều sợi quang. Cả bộ kết hợp và chia quang đều là các thiết bị thụ động. a) b) c) Hình 2.1: a) Bộ chia b) Bộ ghép và c) coupler Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1. Giới thiệu chung Bộ chia quang phổ biến nhất là bộ chia 1x2 như được vẽ trên hình 2.1 a). Tỉ số công suất đầu ra được gọi là tỉ số chia quang α và có thể điều khiển được. Phần α trong công suất đầu vào được đưa ra đầu ra, còn phần (1-α) còn lại đưa ra đầu ra còn lại. Biểu thị tỉ số chia quang dưới dạng dB sẽ cho chúng ta suy hao do chia quang. Đối với bộ chia quang hai cổng với tỉ lệ chia quang 50:50 là rất phổ biến, kết quả là suy hao do chia quang sẽ là 3 dB cho mỗi cổng ra. Các bộ coupler cũng được dùng để tách một phần công suất từ luồng ánh sáng để dùng cho các mục đích giám sát hoặc các nguyên nhân khác. Các bộ coupler như vậy được gọi là bộ rẽ và được thiết kế với các giá trị α rất gần với 1, thường là từ 0.90 tới 0.95. Khi đổi chiều thì một bộ chia quang sẽ có thể được sử dụng như là bộ kết hợp quang, như được thể hiện như hình 2.1 b). Một tín hiệu đầu vào tới bộ kết hợp 2x1 sẽ chịu suy hao công suất là 3dB, mà đôi khi còn gọi là suy hao do ghép quang. Bằng cách dùng bộ kết hợp cùng với bộ chia quang, các coupler có thể được tạo ra. Hình 2.1 c) mô tả một bộ coupler 2x2 bao gồm một bộ kết hợp quang 2x1 được theo sau bởi một bộ chia quang 1x2, có vai trò là phân bố các tín hiệu từ hai sợi quang đầu vào tới hai sợi quang đầu ra. Để có tỉ lệ chia quang là 50:50 cần có bộ coupler 3dB trong đó tín hiệu đầu vào được chia đều cho cả hai đầu ra. Ngoài tỉ lệ chia công suất 50:50 xảy ra trong coupler, tín hiệu cũng chịu các suy hao chèn, suy hao thừa và suy hao phản hồi. Suy hao chèn là một phần của công suất (thường được biểu thị dưới dạng dB) bị mất giữa các cổng vào và cổng ra của linh kiện (coupler). Nếu như tín hiệu đi vào một coupler, một phần nhỏ công suất sẽ bị phản hồi theo hướng ngược lại và được dẫn trở lại tới các đầu vào của bộ coupler (suy hao phản hồi). Suy hao thừa gây ra bởi các khiếm khuyết sản xuất trong các vùng rất nhỏ. Một bộ coupler có thể được sản xuất không phụ thuộc bước sóng hoặc lựa chọn bước sóng, có nghĩa là tính chất của coupler phụ thuộc vào bước sóng. Ưu điểm của coupler là không cần cung cấp nguồn, hoạt động tin cậy, không đắt, mức suy hao thấp. 1.2.2 Coupler hình sao thụ động (PSC) PSC là một thiết bị thực hiện kết hợp các tín hiệu quang từ các cổng đầu vào và chia đều ra các cổng đầu ra. Không giống như các bộ tách ghép kênh, các PSC không chứa các phần tử lựa chọn bước sóng. Vì vậy chúng không có khả năng tách các kênh N x N PSC 1 2 N 1 2 N Hình 2.2 Bộ coupler hình sao thụ độngN x N (PSC) Tấm dẫn sóng Ống dẫn sóng vào/ra N cổng ra N cổng vào tấm dẫn sóng tại trục đối xứng Ma trận M ống dẫn sóng Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1. Giới thiệu chung riêng rẽ. Trong trường hợp tổng quát, PSC có số cổng vào (N) và số cổng ra (M) không nhất thiết bằng nhau và ký hiệu là PSC NxM. Một PSC NxN được tạo ra từ các coupler 2x2 3dB như được vẽ trong hình 2.2. PSC NxN là một linh kiện N đầu vào và N đầu ra với đặc tính là công suất của mỗi cổng đầu vào P in sẽ được chia đều tới tất cả các cổng đầu ra. Do đó, công suất quang tại mỗi đầu ra P out sẽ bằng: P out = P in N Và tỉ lệ chia quang sẽ là α = 1/N hay tương ứng với suy hao do chia quang là 10 log 10 N dB. Một phương pháp để tạo ra PSC là kết nối một số các coupler 3dB. Cách này cần (N/2. log 2 N) coupler 3 dB để tạo ra một PSC NxN. 2.1.3 Cách tử ống dẫn sóng (AWG) Bộ AWG còn được biết đến là dãy pha (PHASAR) hay định tuyến lưới dẫn sóng. Một AWG NxN được vẽ sơ đồ khối như trong hình 2.3, trong đó N≥2, bao gồm các bộ dẫn sóng đầu vào đầu ra N, hai bộ dẫn sóng tấm tập trung (các vùng truyền dẫn tự do) và một lưới dẫn sóng hàng, trong đó chiều dài của các ống dẫn sóng liền kề sai khác nhau một hằng số. Tấm dẫn sóng tại các đường đối xứng trong linh kiện sẽ loại bỏ sự phụ thuộc phân cực. Do vậy, có thể tạo ra các AWG không phụ thuộc phân cực, suy hao thừa ở mức 0,4 dB. Cả hai dẫn sóng tấm đều làm việc giống như các coupler sao NxM, M>>N, sao cho tất cả công suất ánh sáng bị khuyếch tán trong tấm đều được thu lại. Nếu M>>N xuyên âm tại trung tâm của băng thông sẽ nhỏ hơn so với M=N. Tín hiệu đến từ bất kì cổng nào trong N cổng vào cũng sẽ được chia ra M đầu ra của bộ dẫn sóng tấm tới các đầu ra hàng. Mỗi luồng sáng đến được khuyếch tán trong tấm đầu vào, đi qua các dẫn sóng xếp hàng, tập trung lại tại tấm đầu ra, và được ghép vào các dẫn sóng đầu ra. Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1. Giới thiệu chung Hình 2.3 Biểu đồ sắp xếp của một AWG N x N Các dẫn sóng xếp hàng sẽ trễ pha không phụ thuộc vào bước sóng vì chỉ các tần số với sự khác pha số nguyên lần 2π mới gây cộng hưởng trong dẫn sóng tấm đầu ra. Do vậy, mỗi cổng đầu ra mang các tần số vượt qua có tính tuần hoàn. Độ rộng của các tần số vượt qua có tính tuần hoàn này được gọi là dải phổ tự do (FSR) và xấp xỉ bằng: FS R = C [ Hz] ( 2.2) n g (∆L + dsinθ I +dsin 0 ) FS R = λ 2 [m] ( 2.3) n g ∆L Trong mỗi FSR, một AWG NxN chấp nhận một số lượng tổng của N bước sóng từ mỗi cổng vào và nó truyền dẫn mỗi bước sóng tới một đầu ra nhất định. Mỗi đầu ra nhận các bước sóng N, mỗi bước sóng từ một cổng vào riêng. Ở đây tồn tại hoán vị bước sóng vòng lặp tại các dẫn sóng đầu ra nếu các dẫn sóng đầu vào khác nhau được sử dụng. Trong hình 2.4 kết nối định tuyến của một AWG 8x8 được mô tả. Mỗi tần số quang (tương ứng, chúng ta cũng có thể nói mỗi bước sóng) cho ta một chỉ dẫn định tuyến độc lập với cổng vào. Do vậy, thông tin định tuyến của f k ra cổng ra, mà các cổng (k-1) nằm dưới cổng vào tương ứng ví dụ như f 1 vào từ cổng vào 1 được ra ở cổng 1 và từ cổng vào 5 sẽ ra ở cổng 5. Tương tự như vậy, f 3 vào ở cổng 1 sẽ đi ra ở cổng 3, trong khi nếu f 3 vào ở cổng 5 nó sẽ đi ra ở cổng 7. Nhờ vào đặc tính tuần hoàn của AWG, tần số quang f 9 (ví dụ như một dải phổ tự do lớn hơn f 1 ) vảo ở cổng 1 và ra ở cổng 1 giống như f 17 và các tần số khác được phân tách nhờ một số lượng nguyên FSR. Nhưng cũng có các AWG với các phương pháp định tuyến kênh khác, ví dụ như kênh f i vào ở cổng j và ra ở cổng k trong đó k = (8-i+j) mod 8 + 1 với i ⊆ N và j,k ⊆ {1,2,…8}. Kiểu định tuyến bước sóng của một AWG có thể được mô tả chính thức hơn dựa vào ma trận chuyển đổi bước sóng. Nhờ vào hoán vị bước sóng tại các cổng ra AWG hoặc đơn giản hơn [Zir98] f1 f8 f4 f8 f4 f8 N=1(f1… f4…f8) 2 3 4 5 6 7 8 INPUT 1 2 3 4 5 6 7 8 OUTPUT f1 Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1. Giới thiệu chung nằm trong họ các bộ định tuyến bước sóng hoán vị. Một AWG NxN cung cấp kết nối bên trong NxN đầy đủ. Sử dụng một FSR có thể cho phép có đồng thời N 2 kết nối. Chú ý rằng một PSC NxN chỉ có thể cho phép mang đồng thời tối đa N kênh. Các đặc tính truyền dẫn sau của một AWG NxN đóng một vai trò quan trọng trong các mạng WDM. Các AWG có suy hao chèn thấp vào khoảng từ 3-5 dB. Cũng như vậy, các AWG với suy hao không thay đổi hình thức đối với tất cả các kênh cũng được xác định. Độ rộng kênh tần số của bộ kết hợp kênh được cho bởi công thức:         ∆ =         ∆ =∆ − c g sff n n dcn m L x df d L x f 2 1 λθ [Hz] (2.4) Hình 2.4 Bộ kết hợp nối của một AWG 8 x 8 Độ rộng kênh thông thường là 100 hoặc 200 GHz. Một độ rộng kênh 100 GHz tại vùng suy hao thấp ở 1,55µm tương ứng với một độ rộng kênh là 0,8µm, dẫn đến ghép kênh phân chia theo bước sóng chặt (DWDM). Một AWG 64x64 với độ rộng kênh là 0,4nm (50 GHz) đã được báo cáo trong [OMS95]. Gần đây, AWG độ rộng 25 GHz với 400 kênh đã được báo cáo trong [JJK + 01]. Tần số đáp ứng của AWG là rất quan trọng cho các ứng dụng. Nó cũng giống như tần số đáp ứng của các bộ lọc thông dải Gauss. Độ rộng tối đa tại nửa đỉnh (FWHM) được cho bởi công thức: x f FWHM ∆ ∆ = 0 2ln2 ω [Hz] (2.5) Nói chung, FHWM bằng khoảng 30% độ rộng kênh. Hình dáng của bộ lọc thông dải Gauss đặt ra các giới hạn chặt chẽ cho dung sai bước sóng của các laser diode và đòi hỏi điều khiển nhiệt độ chính xác cho cả các AWG và các laser diode. Sự dao động tần số trong nguồn quang sẽ dẫn tới phải giảm công suất để đạt được cùng giá trị BER tại [...]...Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1 Giới thiệu chung đầu thu Hơn nữa, độ rộng dải thông của các AWG thác trở nên nhỏ hơn nhiều so với của bộ lọc AWG đơn chặng Gần đây, các bộ kết hợp kênh AWG với đáp ứng phổ phẳng đã được công bố [OS96] [TBB+97]... kênh tại các cổng ra của AWG Do đó, một PSC NxN chỉ cỏ thể hỗ trợ tối đa N truyền dẫn đồng thời, mỗi truyền dẫn sử dụng một bước sóng khác nhau Trong khi đó một AWG Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1 Giới thiệu chung NxN không có một yêu cầu nào đối với các tín hiệu đến và hỗ trợ tới N 2 truyền dẫn đồng thời mà không gây nên xung đột kênh tại các đầu ra của AWG P SC Quảng bá A WG y es Phát theo nhóm n o... của chúng là 10 dBm Tuy nhiên, các diode siêu phát quang với công suất ra của sợi đơn mode là 18,0 dBm và độ rộng băng thông 3 dB là 35 nm đã có trên thị trường Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1 Giới thiệu chung Ở tốc độ thấp, các hệ thống nhạy cảm với bước sóng có độ dự trữ nhỏ, LED cung cấp một giải pháp rẻ so với các laser rất đắt Hình 2.5 biểu thị một phần dải phổ của một tín hiệu LED băng rộng... âm hoặc dòng điện Một laser quang âm có một dải chuyển đổi trung bình, vào khoảng xấp xỉ 100nm với một thời gian chuyển đổi trung bình, vào khoảng 10µs Các laser Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1 Giới thiệu chung quang điện có thể chuyển đổi 10-15nm trong vài ns Các laser dùng dòng tiêm hình thành một họ các nguồn quang cho phép lựa chọn bước sóng thông qua lưới phản xạ, ví dụ như các laser phản xạ... một bộ kết hợp thực hiện kết hợp các tín hiệu tại đầu ra của dẫn sóng Một thiết bị trễ điều chỉnh được bằng nhiệt điều khiển chiều dài đường dẫn quang của một ống Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1 Giới thiệu chung dẫn sóng Nhờ vào sự sai khác pha một sóng mong muốn duy nhất sẽ được lựa chọn nhờ cộng hưởng Một MZI cớ thể chuyển đổi lớn hơn 10 nm trong vòng vài ms Trong các bộ lọc điều chỉnh quang âm (AOTFs),... bằng các bộ lọc Trong các hệ thống như vậy, một tín hiệu quang truyền từ bộ phát tới bộ thu phải gặp một số lỗi như: suy hao, tán sắc, phi tuyến, xuyên âm, nhiễu Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1 Giới thiệu chung 1.3.1 Suy hao Ngoài tổn thất công suất quang gây ra bởi các linh kiện, bộ lọc làm giảm công suất tín hiệu Hình 2.6 chỉ ra suy hao của một sợi quang theo bước sóng Đỉnh suy hao ở vùng 1400nm... và vỏ Phần lớn sẽ di chuyển bên trong lõi, phần còn lại sẽ nằm trong vỏ Cả hai phần này di chuyển với tốc độ khác nhau vì lõi và vỏ có chỉ số chiết suất khác nhau Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1 Giới thiệu chung Tán sắc màu Tán sắc màu hay tán sắc vật liệu xuất hiện do các thành phần tần số khác nhau trong một xung (và cũng là tín hiệu với bước sóng khác nhau) di chuyển với vận tốc khác nhau do chỉ... pha của tín hiệu SPM dẫn đến việc mở rộng phổ của xung Các biến đổi tức thời trong pha của tín hiệu gây ra bởi sự thay đổi trong mật độ tín hiệu sẽ dẫn tới các biến Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1 Giới thiệu chung đổi tức thời của tần số quanh tần số trung tâm của tín hiệu Đối với các xung rất ngắn, thành phần tần số bổ sung do SPM kết hợp với các hiệu ứng tán sắc vật liệu dẫn tới mở rộng hoặc nén xung... gây ra xuyên âm giữa các kênh Xuyên âm xảy ra khi hai sóng truyền đối nghịch khác nhau về tần số bằng đúng dịch Brillouin, khoảng 11 GHz đối với bước sóng 1550 nm Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1 Giới thiệu chung 1.3.4 Xuyên âm Xuyên âm làm giảm tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu SNR từ đó dẫn đến tăng BER Có hai loại xuyên âm: + Xuyên âm liên kênh: gây ra bởi các tín hiệu có tần số khác nhau Xuyên âm liên kênh... bộ khuyếch đại điện Bộ khuyếch đại điện này tạo ra một dòng nhiễu nhiệt bổ sung do sự chuyển động của các electron mà luôn xuất hiện ở các nhiệt độ thông thường Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1 Giới thiệu chung  . Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1. Giới thiệu chung GIỚI THIỆU CHUNG Mục đích ban đầu của các mạng viễn thông và Internet là. Protection/Restoration SONET ATM IP a) b) c) Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1. Giới thiệu chung sử dụng. Người sử dụng có thể tự chọn tốc độ bít, định dạng khối