Thiết bị WDM ghép sợi quang theo bước sóng

CÁC THIẾT BỊ WDM GHÉP SỢI

Các thiết bị WDM ghép sợi phù hợp hơn đối với các sợi đơn mode vì có thể tránh được quang sai, giảm trễ, giảm suy hao do các quá trình xử lý chùm sáng qua các đoạn phản xạ, chuẩn trực, hội tụ vv. Thiết bị WDM ghép sợi hoạt động dựa trờn nguyờn lý: khi lừi cỏc sợi quang đặt gần nhau thỡ cụng suất quang từ một sợi sẽ chuyển vào các sợi khác. Còn nếu d cố định, thì hệ số ghép tăng khi tần số chuẩn hoá giảm (l giảm), vì khi đó sự phân bố trường mode có xu hướng dãn rộng tới vùng vỏ.

Các thiết bị WDM ghép sợi có thể có hai dạng như hình 2.23, đó là: nung nóng chảy các sợi kề nhau và đánh bóng chỗ tiếp xúc giữa hai sợi. Trong kỹ thuật đánh bóng, mỗi sợi được lắp vào một thấu kính đã đục cong sẵn, có đường kính cong thường bằng 25 cm, cho nên dạng này còn gọi là bộ ghép khối. Các bước sóng tương ứng với sự đồng nhất các hàm số lan truyền của hai đường dây này là các bước sóng mà ở đó sự truyền năng lượng được đổi chỗ từ sợi này sang.

Ưu điểm chính của ghép đơn mode theo phương pháp mài bóng so với phương pháp ghép nóng chảy là có thể điều hưởng được bằng cách dịch chuyển vị trí tương.

MỘT SỐ KỸ THUẬT KHÁC ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG GHÉP WDM

Hiện nay chủ yếu dùng hai phương pháp điều khiển nguồn quang: thứ nhất là phương pháp điều khiển phản hồi thông qua nhiệt độ chip của bộ kích quang để điều khiển giám sát mạch điện điều nhiệt với mục đích điều khiển bước sóng và ổn định bước sóng; thứ hai là phương pháp điều khiển phản hồi thông qua việc giám sát bước sóng tín hiệu quang ở đầu ra, dựa vào sự trênh lệnh trị số giữa điện áp đầu ra và điện áp tham khảo tiêu chuẩn để điều khiển nhiệt độ của bộ kích quang, hình thành kết cấu khép kín chốt vào bước sóng trung tâm. Đầu tiên, phải tách tất cả các kênh (nhờ thiết bị DEMUX), biến đổi các kênh tín hiệu quang này thành các kênh tín hiệu điện, thực hiện khuếch đại từng kênh, biến đổi từng kênh trở lại tín hiệu quang, sau đó mới thực hiện ghép các kênh tín hiệu quang này lại với nhau (nhờ thiết bị MUX), điều này làm cho việc tính toán, thiết kế tuyến thông tin quang gặp nhiều khó khăn. - Tán sắc vật liệu: chỉ số chiết suất trong sợi quang thay đổi theo bước sóng đã gây ra tán sắc vật liệu, vận tốc nhóm Vnhóm của mode là một hàm số của chỉ số chiết suất, cho nên các thành phần phổ khác nhau của mode đã cho sẽ lan truyền đi ở các tốc độ khác nhau, phụ thuộc vào bước sóng, vì thế tán sắc vật liêu là một hiệu ứng tán sắc bên trong mode, và là yếu tố quan trọng đối với các sợi đơn mode và các hệ thống sử dụng nguồn phát quang là diode phát quang LED.

Với xu thế phát triển công nghệ và linh kiện quang học, hệ thống WDM hiện nay đã tìm được một số phương pháp giải quyết hữu hiệu để khắc phục ảnh hưởng của những hiệu ứng trên đối với truyền dẫn, nhất là hệ thống WDM có số lượng kênh quang tương đối ít (nhỏ hơn 16 kênh), tổng công suất truy nhập sợi quang thường không lớn hơn +17 dBm, nhỏ hơn nhiều so với trị số ngưỡng gây ra hiệu ứng SRS, do đó sẽ không có ảnh hưởng của SRS; sử dụng công nghệ điều chế ngoài của bộ kích quang và công nghệ dao động tần số thấp có thể khắc phục ảnh hưởng của hiệu ứng băng hẹp SBS; Hiệu suất trộn tần bốn sóng (FWM) có quan hệ rất lớn đối với tán sắc của sợi quang, sử dụng sợi quang G.655 có thể khắc phục được hiệu ứng FWM, hơn nữa giảm tán sắc của sợi quang, là lựa chọn tốt trong hệ thống WDM tốc độ cao; điều chế pha chéo (XPM) thường phát sinh trong hệ thống WDM có nhiều hơn 32 kênh tín hiệu, cú thể khắc phục bằng phương phỏp tăng tiết diện hữu dụng vựng lừi của sợi quang G.652; tự điều chế pha (SPM) sẽ làm hẹp độ rộng xung quang truyền dẫn, ngược lại với hiệu ứng dãn xung của tán sắc, ở mức độ nhất định, có thể lợi dụng SPM để bù sự dãn xung do tán sắc. Hệ số tạp âm được định nghĩa là tỷ số tín hiệu trên tạp âm của tín hiệu quang đầu vào/tỷ số tín hiệu trên tạp âm của tín hiệu quang đầu ra, theo lý thuyết thì hệ số tạp âm của EDFA là khoảng 3 dB, hệ số tạp âm tăng tỷ lệ theo số lượng bộ khuếch đại được sử dụng trên tuyến và sự chênh lệch khoảng cách đoạn sợi quang giữa các bộ khuếch đại, thường khống chế độ dài đoạn sợi quang giữa hai bộ khuếch đại liên tiếp là 80 ~ 120 km, để đảm bảo tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm. Về cơ bản có thể chia điểm nút của mạng thông tin ra làm hai loại là: điểm nút đầu cuối và điểm nút trung gian, trong mạng WDM nói đến công nghệ điểm nút thì chủ yếu là điểm nút trung gian, bao gồm các điểm nút nối chéo quang (OXC- Optical Cross Connection), các điểm nút tách/ ghép kêng quang (OADM- Optical Add/Drop Multiplexer) và các điểm nút hốn hợp (là các điểm nút có đồng thời chức năng của OXC và OADM).

Chức năng của điểm nút OXC tương tự như chức năng nối chéo tín hiệu số của thiết bị DXC (Digital Cross Connection) trong mạng SDH, chỉ khác là OXC thực hiện việc nối chéo tín hiệu trên miền quang, không cần thực hiện chuyển đổi quang điện/. điện quang và xử lý tín hiệu điện, cho nên tốc độ xử lý rất nhanh, đáp ứng được mạng thông tin tốc độ cao và hướng tới một mạng hoàn toàn quang. Như vậy sẽ tạo ra nhiều dịch vụ mới, mang lại lợi ích cho cả nhà cung cấp dịch vụ và khách hàng. Điểm nút OXC được chia ra thành điểm nút OXC động và điểm nút OXC tĩnh. Trong điểm nút OXC tĩnh, trạng thái nối vật lý của các kênh tín hiệu quang khác nhau là cố định, ưu điểm của nó là rễ thực hiện về công nghệ. Trong điểm nút OXC động trạng thái nối vật lý của các kênh tín hiệu quang khác nhau có thể thay đổi theo yêu cầu tức thời, mặc dù rất khó thực hiện về công nghệ, nhưng đó chính là tiền đề quan trọng để thực hiện chức năng then chốt của mạng thông tin quang WDM như: chọn tuyến động, khôi phục cấu hình theo thời gian thực, mạng tự hồi phục..). Trong tương lai, khi vai trò của lớp chuyển mạch định tuyến được chuyển dần cho lớp quang thì thiết bị OADM cần có một quá trình chuyển giao từ cấu hình tĩnh sang cấu hình động (hiện nay lớp điện vẫn đóng vai trò chuyển mạch chính: các tín hiệu quang được chuyển thành các tín hiệu điện, thực hiện chuyển mạch ATM, hoặc định tuyến IP, rồi được chuyển lại thành tín hiệu quang và truyền đi). Định tuyến bước sóng của mạng quang có thể đơn giản hoá rất nhiều thuật toán định tuyến, điều khiển và quản lý mạng, khi chuyển mạch không cần thiết xử lý tin tức trước định tuyến, từ đó có lợi cho việc thực hiện mạng thông tin cao tốc, nâng cao tính ổn định và độ tin cậy của mạng, nhưng tính khả thi của phương án tổ chức mạng này sẽ gặp khó khăn khi số lượng bước sóng tăng lên quá cao.

Trong mạng kênh bước sóng (là mạng mà các điểm nút OXC không có chức năng biến đổi bước sóng) do mỗi kênh có quan hệ với một bước sóng cố định, yêu cầu khi chọn đường và phân phối bước sóng, phải dùng phương thức điều khiển tập trung, tức là sau khi nắm vững trạng thái của tất cả các đoạn ghép kênh trong toàn bộ mạng, thì mới có thể chọn một tuyến thích hợp cho đề nghị của cuộc gọi mới. Trong mạng quang lý tưởng, tín hiệu từ điểm nút nguồn đến điểm nút đích đều diễn ra trên miền quang, nhưng do hạn chế về công nghệ linh kiện hiện có và năng lực xử lý của các điểm nút trong mạng quang có hạn, không thể hoàn thành được việc biến đổi bước sóng quang và chức năng nhớ, những chức năng này có ý nghĩa rất quan trọng đối với việc vận hành mạng quang.