Division Multiplexing)
I.1 DWDM
Nguyờn lý cơ bản của kỹ thuật ghộp kờnh phõn theo bước súng WDM:
Cụng nghệ ghộp kờnh theo bước súng quang WDM là cụng nghệ cho phộp trong một sợi quang đồng thời truyền dẫn nhiều bước súng tớn hiệu quang.
Nguyờn lớ cơ bản của WDM là ghộp tất cả cỏc bước súng khỏc nhau của nguồn phỏt quang vào cựng một sợi dẫn quang nhờ bộ ghộp kờnh Mux (bộ ghộp kờnh phải bảo đảm cú suy hao nhỏ) và truyền dẫn cỏc bước súng này trờn cựng một sợi quang. Đến đầu thu bộ tỏch kờnh quang DEMUX sẽ
phõn tỏch và thu nhận cỏc bước súng đú.
Hỡnh 1.5.1: Nguyờn lý của kỹ thuật ghộp kờnh theo bước súng
Hỡnh 1.5.1 minh họa cấu hỡnh của hệ thống WDM. Trong đú cỏc luồng tớn hiệu quang từ cỏc nguồn cú cỏc bước súng khỏc nhau λ1, λ2,..., λn được ghộp lại nhờ bộ ghộp kờnh MUX. Bộ ghộp MUX phải đảm bảo ớt suy hao và khụng cho sự xuyờn nhiễu giữa cỏc luồng. Cỏc luồng tớn hiệu sau khi ghộp được truyền trờn một sợi quang tới phớa thu. Trờn một tuyến đường cú cự ly dài thỡ chựm súng quang được khuếch đại nhờ cỏc bộ khuếch đại. Bộ giải ghép kờnh DEMUX, tại đầu thu, sẽ
tỏch cỏc bước súng quang λ1, λ2,..., λn tới cỏc bộ thu Rx tương ứng của từng luồng. Các thiết bị thu Rx sẽ khụi phục lại cỏc tớn hiệu điện của từng luồng tương ứng với phớa phỏt.
Hệ thống WDM cú thể dựng cấu hỡnh truyền dẫn 1 chiều (đơn hướng) và truyền dẫn 2 chiều. Truyền dẫn 1 chiều là cỏc bước súng sau khi ghộp được truyền đi theo một chiều từ phớa phỏt sang
thu trờn một sợi quang và cần một sợi quang nữa để truyền dẫn tớn hiệu theo chiều ngược lại. Trong khi đú, việc truyền dẫn hai chiều là dựng một sợi quang cho cả hai hướng phỏt và thu.
Như vọ̃y, WDM cho phộp ta tăng dung lượng kờnh mà khụng cần tăng tốc độ bit của đường truyền và cũng khụng dựng thờm sợi dẫn quang.
I.2 Sự phõn bụ́ bước sóng trong hợ̀ thụ́ng cáp quang DWDM Nortel
Hợ̀ thụ́ng 1600G Amplifier đơn hướng hỗ trợ một dải (plan) bước súng gồm 40 bước súng C- Band (Conventional Band) và 40 bước súng L-Band (Long Band) trờn mỗi sợi quang (Hình 1.5.2).
Hình 1.5.2: Sự phõn bụ́ cac b́ ước quang trong hợ̀ thụ́ng cáp quang DWDM Nortel
C-Band:
Cỏc bước súng C-Band là cỏc bước súng nằm trong dải từ 1530nm đến 1563nm, được sắp xếp thành hai Grid 1 và 2. Mỗi Grid gồm 40 bước súng cỏch nhau một khoảng là 100GHz.
Cỏc bước súng Grid 1 được phõn bố theo ITU-T G.692. Cỏc cấu hỡnh đơn hướng truyền tải cỏc bước súng Grid 1 mỗi hướng trờn mỗi sợi quang riờng biệt.
Cỏc bước súng Grid 2 xen giữa cỏc bước súng Grid 1 một khoảng 50GHz dựng dự trữ cho cỏc cấu hỡnh hai hướng. Cỏc cấu hỡnh đơn hướng chỉ sử dụng cỏc bước súng Grid 1 do đú khụng thể kết hợp cỏc bước súng ở 2 Grid này với nhau trong cấu hỡnh đơn hướng.
L-Band:
Cỏc bước súng L-Band là cỏc bước súng nằm trong dải từ 1570nm đến 1603nm. Cũng như C- Band, L-Band được sắp xếp thành hai Grid 3 và 4. Mỗi Grid gồm 40 bước súng cỏch nhau một khoảng là 100GHz, trong đú Grid 3 sử dụng cho cỏc cấu hỡnh đơn hướng và Grid 4 dự trữ cho cỏc cấu hỡnh hai hướng.
Cỏc dải bước súng và cỏc Grid tương ứng cho cấu hỡnh đơn hướng được trỡnh bày trong bảng sau:
Lưu ý: Relese7 đưa ra ứng dụng hai hướng chỉ cho L-band. Khi đú sẽ sử dụng Grid 3 cho hướng 1 và Grid 4 cho hướng 2.
Kờnh dịch vụ quang OSC (Optical Service Channel):
Để giao tiếp trong hệ thống, LH1600 Amplifier hỗ trợ một kờnh dịch vụ quang (ngoài cỏc dải
bước súng C-band và L-band (out-of-band)) OSC ở bước súng 1510nm và 1615nm như hỡnh 5.3 (ở
cỏc Release ban đầu kờnh OSC sử dụng bước súng 1480nm và 1510nm, việc sử dụng cỏc bước súng 1510nm và 1615nm ở cỏc kờnh OSC mới cũn để thớch hợp với cỏc đường quang cú dựng mạch khuyếch đại Raman (DRA: Distributed Raman Amplofier.)
Hình 1.5.3: Phụ̉ bước sóng của kờnh dịch vụ quang OSC
II.1 Nguyờn lý hoạt động của EDFA
Cỏc nguyờn tử Erbium hoỏ trị 3 Er3+ trong sợi EDF là cỏc phần tử tớch cực trong bộ khuếch
đại quang cú chức năng khuếch đại ỏnh sỏng. EDFA hoạt động dựa trờn sự hấp thụ và bức xạ của ion Er3+ trong sợi EDF. Hình 1.5.4 là giản đồ năng lượng của Er3+. Trong đú trạng thỏi đṍt (mức cú
năng lượng thấp nhất) được ký hiệu là 4I15/2, mức 4I13/2 là mức siờu bền tức là mức năng lượng mà ion Er3+ cú thời gian sống là lớn nhất.
Ánh sỏng bơm sẽ được truyền dọc theo sợi cú pha tạp Erbium. Thụng qua sự hấp thụ năng lượng của ỏnh sỏng bơm cú bước súng 1480nm, 980nm hay 800nm,.v.v…cỏc ion Er3+ sẽ chuyển từ
trạng thỏi đất lờn cỏc trạng thỏi cú mức năng lượng tương ứng là 4I13/2, 4I11/2, 4I9/2 ... Cỏc ion ở cỏc mức 4I11/2, 4I9/2 ... sẽ nhanh chúng phõn ró khụng phỏt xạ và chuyển xuống trạng thỏi siờu bền (trạng
thỏi ở mức năng lượng 4I13/2). Khi tớn hiệu quang tới đầu vào sợi EDF đến gặp cỏc ion Er3+đó được kớch thớch và phõn bố dọc theo lừi sợi sẽ xảy ra quỏ trỡnh bức xạ kớch thớch. Quỏ trỡnh này sẽ tạo ra cỏc photon phụ cú cựng pha và hướng như là tớn hiệu tới, chớnh vỡ thế mà ta thu được cường độ ỏnh sỏng tớn hiệu tại đầu ra EDF lớn hơn đầu vào. Đõy chớnh là quỏ trỡnh khuếch đại trong EDFA. Cỏc ion đó được kớch thớch mà khụng tương tỏc với ỏnh sỏng tới sẽ phõn ró tự phỏt xuống trạng thỏi đất. Phỏt xạ tự phỏt SE (Spontaneous Emission) cú pha và hướng ngẫu nhiờn. Thụng thường cú ớt hơn 1% được giữ lại trong mode quang nờn nú trở thành nguồn nhiễu quang. Nhiễu này cũng sẽ được khuếch đại và tạo ra bức xạ tự phỏt được khuếch đại ASE (Amplifier Spontaneous Emission). Ở
trạng thỏi đất, khi cú sự hấp thụ photon bơm hoạt động trở lại, quỏ trỡnh này sẽ tự lặp lại. ASE làm giảm tỉ số tớn hiệu trờn nhiễu trong quỏ trỡnh truyền tớn hiệu .
Hình 1.5.4: Giản đụ̀ năng lượng Er3+
II.2 Cấu trỳc bộ khuếch đại EDFA
Hình 1.5.5: Cấu trỳc bộ khuếch đại EDFA 4S3/2 4F9/2 2H11/2 4I9/2 4I11/2 4I13/2 4I15/2 810 nm 543 nm 660 nm 980 nm 520 nm 1480 nm Phõn ró Siờu bền B ứ c x ạ Trạng thỏiđất Khụng bức xạ Hấp thụ
Bụ̣ khuyờ́ch đại EDFA bao gồm sợi pha tạp Erbium, laser bơm LD, bộ ghộp bước súng quang Coupler và bộ cỏch ly quang.
Sợi pha tạp Erbium (EDF-Erbium Dopped Fiber) thường cú độ dài bằng hoặc lớn hơn 10m, cú lừi được pha tạp cỏc ion Er3+ với nồng độ 100-2000 ppm. Cỏc sợi EDF thường cú lừi nhỏ hơn và cú khẩu độ số NA lớn hơn so với cỏc sợi đơn mode tiờu chuẩn. Để thu được độ khuếch đại thỡ phải cung cấp năng lượng quang gọi là năng lượng bơm cho sợi pha tạp Erbium. Cỏc diode laser LD
được dựng làm nguồn bơm cung cấp năng lượng này với cụng suất bơm 10mW đến 100mW và bước súng bơm 980nm hoặc 1480nm. Bộ ghộp bước súng coupler thực hiện ghộp ỏnh sỏng tớn hiệu và ỏnh sỏng bơm vào sợi pha tạp Erbium. Cỏc bộ cỏch li cú tỏc dụng làm giảm ỏnh sỏng phản xạ từ
hệ thống chẳng hạn như phản xạ từ cỏc bộ nối quang hoặc cỏc phản xạ ngược lại từ bộ khuếch đại. Do đú cỏc bộ cỏch ly làm tăng đặc tớnh khuếch đại và giảm nhiễu.
III Cụng nghợ̀ bù tán sắc
III.1 Tán sắc
Tỏn sắc trong quang sợi đơn mode là một trong những hiện tượng vật lý ảnh hưởng nghiờm trọng đến chất lượng của mạng thụng tin quang tốc độ cao dựng bước súng ỏnh sỏng vựng cửa sổ
1550nm. Nú làm tăng tỉ lệ lỗi bit, giới hạn tốc độ hoặc khoảng cỏch truyền của mạng. Để xõy dựng hoặc nõng cấp những mạng thụng tin quang (OTDM, DWDM, OCDMA) kớch thước lớn (vài nghỡn
km), tốc độ cao (vài chục Gbit/s) thỡ một vấn đề quan trọng phải giải quyết đú là giảm tối thiểu độ
tỏn sắc trong sợi cỏp quang.
Hiện tượng tỏn sắc trong sợi cỏp quang:
Hiện tượng một xung ỏnh sỏng bị gión rộng ra về mặt thời gian sau một quóng đường truyền nhất định trong sợi cỏp quang được gọi là hiện tượng tỏn sắc trong sợi cỏp quang. Cú ba nguồn gõy nờn hiện tượng tỏn sắc đú là:
Tỏn sắc vật liệu Tỏn sắc dẫn súng Trễ nhúm
Đối với cỏc bước súng trong phạm vi 1550nm thỡ tỏn sắc vật liệu là nguyờn nhõn chớnh gõy nờn hiện tượng tỏn sắc. Tỏn sắc vật liệu sinh ra là do trong một sợi cỏp quang, vận tốc ỏnh sỏng cũng như chiết xuất của quang sợi là một hàm số của bước súng ỏnh sỏng tớn hiệu. Hỡnh 1.5.8 biểu diễn sự
Hình 1.5.8: Sự thay đổi của vận tốc nhúm theo bước súng trong quang sợi đơn mode thụng thường
Trong hỡnh 1.5.8, chỳng ta nhận thấy tại cỏc bước súng vựng cửa sổ 1550nm, vận tốc nhúm tỷ
lệ nghịch với bước súng của ỏnh sỏng. Trờn thực tế khụng thể cú một nguồn sỏng đơn sắc tuyệt đối, mọi nguồn sỏng đều cú một độ rộng phổ nhất định. Giả sử một xung ỏnh sỏng cú bước súng trung tõm tại 1550nm, độ rộng phổ Δλ0 truyền qua một sợi cỏp quang đơn mode. Cỏc thành phần bước súng dài hơn của xung sẽ chuyền chậm hơn cỏc thành phần bước súng ngắn hơn. Như vậy, sau một quóng đường truyền đủ dài, độ rộng xung sẽ bị kộo gión ra tới mức hai xung kế tiếp nhau sẽ bị chốn lờn nhau (hỡnh 1.5.9). Hậu quả là thiết bị ởđầu thu sẽ khụng thể phõn biệt được 2 xung riờng biệt.
Để thiết bị thu được tớn hiệu xung, người ta phải giảm tốc độ truyền hoặc rỳt ngắn khoảng cỏch giữa bờn phỏt và bờn thu.
Hỡnh 1.5.9: Hậu quả của tỏn sắc đối với tốc độ truyền của mạng
Với: a) xung tại đầu phỏt
b) xung thu được tại đầu thu và thiết bị thu khụng thể phõn biệt được hai xung kế tiếp
III.2 Phương pháp bù tán sắc
Một số giải phỏp khắc phục hiện tượng tỏn sắc đang được ỏp dụng hiện nay trờn thế giới là sử dụng cỏc cỏp quang thụng tin cú độ tỏn sắc tối thiểu (dispersion-shifted fibers) hoặc cỏp quang cú khả năng bự độ tỏn sắc (dispension-compensating fibers). Tuy nhiờn cỏc phương phỏp này cú một nhược điểm là chi phớ lớn do giỏ thành cỏp quang đặc biệt này đắt hơn nhiều so với cỏp quang thụng
tin thụng thường. Ngoài ra phải tớnh đến chi phớ để thay thế toàn bộ cỏc cỏp quang thụng thường đó lắp đặt trước đú hoặc lắp đặt thờm những đoạn cỏp quang bự tỏn sắc khỏ dài (cỡ vài km cỏp quang
bự tỏn sắc để bự cho vài chục km cỏp quang thường). Hiện nay cú một hướng nghiờn cứu mới sử
dụng cỏc quang sợi cú lừi là cỏc cỏch tử Bragg để bự độ tỏn sắc. Ưu điểm của phương phỏp này là thiết bị cú kớch thước nhỏ gọn, chế tạo đơn giản, và hoạt động rất cú hiệu quả. Bài viết này xin trỡnh bày về phương phỏp bự độ tỏn sắc trong quang sợi đơn mode dựng quang sợi cỏch tử Bragg chu kỳ
thay đổi tuyến tớnh (linear chirped Fiber Bragg Grating).
Quang sợi cỏch tử Bragg chu kỳ biến đổi tuyến tớnh là một sợi quang đơn mode cú một đoạn lừi
được ghi những cỏch tử cú chu kỳ thay đổi một cỏch tuyến tớnh dọc theo chiều dài của quang sợi.
Đặc tớnh của quang sợi cỏch tử Bragg chu kỳ biến đổi là tại những vị trớ tương ứng với chu kỳ
dài hơn sẽ phản xạ những ỏnh sỏng cú bước súng dài hơn
Hỡnh 1.5.10: Nguyờn lý bự tỏn sắc của quang sợi cỏch tử Bagg chu kỳ biến đổi
Giả sử xung tớn hiệu đi vào đầu cú chu kỳ dài hơn của đoạn cỏch tử như hỡnh 1.5.10. Khi đú, những bước súng dài hơn sẽ bị phản xạở gần phần đầu của đoạn cỏch tử hơn. Núi cỏch khỏc, những bước súng ngắn hơn sẽ phải đi một quóng đường xa hơn trong đoạn cỏch tử trước khi chỳng được phản xạ ngược lại. Kết quả là một khoảng thời gian trễ d sẽ được tạo ra giữa thành phần bước súng ngắn so với thành phần bước súng dài
Đõy là hiện tượng ngược với hiện tượng tỏn sắc và là nguyờn lý của thiết bị bự tỏn sắc trong mạng thụng tin quang dựng cỏch tử Bragg chu kỳ thay đổi tuyến tớnh.
Hỡnh 1.5.11: Mụ hỡnh cơ bản của thiết bị bự tỏn sắc dựng cỏch tử Bagg chu kỳ thay đổi tuyến tớnh
ngắn tới trước do tỏn sắc sẽ phải đi thờm quóng đường nữa trước khi được phản xạ ngược lại để tới thiết bịđầu thu. Trong khi đú, thành phần bước súng dài hơn, đến chậm hơn do bị tỏn sắc, sẽđược phản xạ ngay khi tới cỏch tử Bragg. Kết quả là xung tớn hiệu sau khi đi qua thiết bị bự đó được co lại. Tớnh toỏn hợp lý cỏc số liệu về độ dài đoạn cỏch tử Bragg, hàm thay đổi của chu kỳ cỏc cỏch tử
L(z), người ta cú thể thu được xung ỏnh sỏng cú độ rộng nhưởđầu phỏt.
Người ta đó chứng minh rằng một đoạn cỏch tử Bragg dài 5,7cm cú thể bự cho 100km quang sợi truyền thống cú độ tỏn sắc 17ps/nm km dựng bước súng 1550nm, độ rộng phổ 0,2 nm.
Như vọ̃y, ưu điểm nổi trội của phương phỏp bự tỏn sắc dựng cỏch tử Bagg chu kỳ thay đổi tuyến tớnh là thiết bị chế tạo rất đơn giản, kớch thước nhỏ (nằm hoàn toàn trong một sợi quang),
hoàn toàn tương thớch với mạng cỏp quang nờn tổn hao ghộp nối rất nhỏ, cú khả năng điều chỉnh độ
bự tỏn sắc.
PHẦN II
CÁC QUY TRÌNH VẬN HÀNH, KHAI THÁC, BẢO DƯỠNG Hậ́ THễ́NG CÁP QUANG DWDM 40Gbps
CÁC QUY ĐỊNH AN TOÀN Vấ̀ NGƯỜI VÀ THIấ́T BỊ
Người thực hiợ̀n quy trình phải là nhõn viờn ky thuõ̃ ̣t, có kiờ́n thức vờ̀ hợ̀ thụ́ng thụng tin quang cũng như vờ̀ hờ thụ̣ ́ng thiờ́t bị Cáp quang DWDM 40Gb/s.
Chỉ người có trach nhiờ́ ̣m mới được phép thực hiợ̀n quy trình và phai n̉ ắm rõ hoàn cảnh cũng như mục đích cụng viợ̀c.
Người thực hiợ̀n quy trinh phà ̉i có trách nhiợ̀m thụng báo và xin ý kiờ́n cua cả ́n bụ̣ phụ trách kỹ thuọ̃t trước khi thực hiợ̀n các quy trình có khả năng ảnh hưởng đờ́n chṍt lượng mạng lưới.
Khi thực hiợ̀n, phải tuõn thủ theo các quy đinh vợ̀ ̀ an toàn, vợ̀ sinh lao đụ̣ng, an toàn mạng lưới:
Phải đeo dõy tiờ́p đṍt đờ̉ xả tinh ̃ điợ̀n trước khi thực hiợ̀n các thao tác trờn thiờ́t bị, card, khụng chạm vào cỏc mối hàn trờn mạch điện, cỏc linh kiện hoặc cỏc chõn (pin) của đầu nối (connector).
Khi tháo các đõu nụ́ ́i quang phải dùng các đõ̀u nhựa bọc cac ́ đõ̀u quang vừa tháo cho
đờ̉ tránh gõy hỏng do va chạm..
Khụng đờ̉ đõ̀u sợi quang hướng vào mắt cũng như khụng sử dụng dụng cụ soi đõ̀u quang đờ̉ soi khi các đõu nụ́ ́i phát võ̃n còn gắn váo thiờ́t bị đờ̉ tránh ảnh hưỡng đờ́n mắt.
Người thực hiợ̀n quy trình phải ghi chép sụ̉ sach nhṍ ̣t kýđõ̀y đủ theo quy định
Các tình huụ́ng phát sinh nằm ngoài phạm vi quy trình phải báo cáo choncán bụ̣ phụ trách kỹ thuọ̃t đờ̉ tìm giải pháp giải quyờ́t thích hợp.
Các trường hợp xử lý sự cụ́ xảy ra cõn tuõn thù ̉ theo quy định vờ̀ xử lý sự cụ́ của cụng ty.
CHƯƠNG 1: CÁC QUY TRÌNH VẬN HÀNH, KHAI THÁC
I Quy trình loging in/loging out