b) Các ứng dụng của bộ lọc phản xạ Bragg
4.1.1 Tuyến truyền dẫn điểm-điểm dung lợng cao
Trong tuyến thông tin điểm-điểm đờng dài, tốc độ của một kênh thờng nhỏ hơn 10Gb/s. WDM có vai trò tăng dung lợng tuyến truyền dẫn. Hình 4.1 chỉ ra sơ đồ khối một tuyến thông tin WDM. Mỗi kênh tín hiệu điện đợc điều chế với một sóng mang riêng. Sau đó chúng đợc ghép lại và truyền đến đầu thu. Giả sử có N kênh với tốc độ B1 ,B2,...,BNđợc truyền đồng thời qua sợi quang có chiều dài L. Tích tổng số tốc độ và khoảng cách BL đựoc xác đinh nh sau:
BL= (B1 +B2+...+BN)L (4-1) Sợi quang 1 x x x x x x 2 n 1 2 n M UX UX DM 65
Khi tốc độ của các kênh bằng nhau, dung lợng của hệ thống tăng lên N lần. Năm 1985, BL đạt đến 1,37Tb/s-km ở bớc sóng 1500nm bằng cách ghép 10 kênh 2Gb/s, chiều dài tuyến 68,3 km, khoảng cách kênh 1,35nm. Do tán sắc, giá trị BL của một hệ thống đơn kênh chỉ nhỏ hơn 1Tb/s-km.
Dung lợng của một tuyến WDM phụ thuộc vào khoảng cách giữa các kênh trong miền bớc sóng. Khoảng cách tối thiểu giữa các kênh bị giới hạn bởi xuyên nhiễu giữa các kênh. Khoảng cách giữa các kênh thờng lớn hơn bốn lần tốc độ bít. ở của sổ 1500nm, vùng suy hao thấp của sợi quang khoảng 120nm (hình 1.1). Ví dụ, đối với các kênh có tốc độ 2,5Gb/s, khoảng cách tối thiểu giữa các kênh là 10GHz hoặc 0,1nm, ta có thể ghép 1200 kênh trên băng thông 120nm. Do đó, tổng dung lợng lên tới 3Tb/s. Nếu một tuyến thông tin không sử dụng trạm lặp điện hoặc bộ khuếch đại quang thì khoảng cách truyền dẫn là 80km, BL hiệu dụng là 240Tb/s-km. Trong đó một hệ thống quang đơn kênh có khả năng truyền tốc độ bit 2,5 Gb/s, chiều dài tuyến là 80 km thì BL là 0,2 Tb/s-km.
Trong thực tế, có rất nhiều yếu tố hạn chế việc sử dụng toàn bộ cửa sổ suy hao thấp của sợi quang. Ví dụ, bộ khuếch đại quang có dải khuyếch đại đòng đều thấp, điều này giới hạn số lợng kênh truyền trên sợi quang. Băng thông của EDFA thờng từ 30 đến 35 nm, ngay cả khi sử dung công nghệ làm phẳng hệ số khuyếch đại. Một số yếu tố khác cũng làm hạn chế số lợng kênh là độ ổn định và khả năng điều chỉnh của laser phân bố hồi tiếp, sự suy giảm tín hiệu trong quá trình truyền dẫn gây ra bởi hiệu ứng phi tuyến, nhiễu xuyên kênh trong quá trình ghép kênh.
Hiện nay có rất nhiều ứng dụng của hệ thống thông tin quang WDM điểm- điểm dung lợng cao ở cấp độ thực nghiệm. Dựa vào khoảng cách truyền, có thể chia hệ thống WDM thực nghiệm thành hai loại, loại có khoảng cách truyền cỡ 100 km và loại trên 1000 km.
Năm 1985 đã tồn tại hệ thống tin quang WDM thực nghiệm gồm 10 kênh 2Gb/s và khoảng cách truyền không dùng trạm lặp là 68,3 km. Năm 1995 hệ thống thông tin quang WDM dung lợng 340 Gb/s ra đời bằng cách ghép 17 kênh tốc độ 20 Gb/s và khoảng cách truyền 150 km. Nhng ngay trong năm này đã có ba hệ thống WDM thực nghiệm khác ra đời với dung lợng trên 1 Tb/s. Thứ nhất là hệ thống WDM 55 kênh, khoảng cách giữa các kênh 0,8 nm, tốc độ mỗi kênh 20 Gb/s và khoảng cách truyền 150 km, sử dụng 2 bộ khuyếch đại. Do đó, dung lợng hệ thống là 1,1 Tb/s và BL bằng 165 Tb/s-km. Thứ hai là hệ thống 50 kênh, mỗi kênh có tốc độ 20 Gb/s, khoảng cách truyền là 55 km. Thứ ba là hệ thống ghép 10 kênh 100Gb/s với khoảng cách truyền 55 km. Hệ thống này sử dung kĩ thuật WDM kết hợp với TDM (mỗi kênh 100 Gb/s đợc tạo thành bằng cách ghép 10 kênh 10Gb/s theo kĩ thuật TDM). Đến cuối năm 1996 đã xuất hiện hệ thống có dung lợng 2,64 Tb/s bằng cách ghép 132 kênh, khoảng cách kênh 0.27 nm. Bảng 4.1 liệt kê một số hệ thống WDM thực nghiệm trớc năm 1995.
Bảng 4.1 Một số hệ thống WDM thực nghiệm Số kênh N Tốc độ bit B(Gb/s) Dung ợng N.B(Gb/s) Khoảng cách L (km) NBL (Tb/s-km) 10 100 1000 40 40 16 10 160 531 85 32 10 320 640 205 32 5 160 9300 1488 50 20 1000 55 55 55 20 1100 150 165 132 20 2640 120 317
Nhóm thứ hai trong hệ thống WDM thực nghiệm có khoảng cách truyền trên 1000km. Nhóm này đợc chia làm hai loại, mạng đờng thẳng và mạng vòng. Năm 1994 tuyến quang đờng thẳng 40 Gb/s với khoảng cách truyền 1420 km đã ra đời. Hệ thống này đợc tạo thành từ việc ghép 16 kênh 2,5 Gb/s và có khoảng cách giữa hai bộ khuyếch đại là 100km. Tiếp theo đó là hàng loạt các hệ thống
mới ra đời có dung lợng và khoảng cách truyền tăng lên. Trong một thí nghiêm đã tạo ra hệ thống 20 Gb/s (ghép 8 kênh 2,5 Gb/s), khoảng cách truyền 6000 km, khoảng cách giữa hai bộ khuyếch đại là 75 km. Một thí nghiệm khác cũng tạo ra hệ thống 40 Gb/s (ghép 8 kênh 5 Gb/s), khoảng cách truyền 4500 km và sử dụng mã RZ để cải thiện tỉ số tín hiệu trên tạp âm. Năm 1996 đã cho ra đời hệ thống WDM thực nghiệm dung lợng 320 Gb/s (ghép 16 kênh 20 Gb/s) độ dài tuyến 531 km. Đối với loại loop vòng sợi quang đã tồn tại hệ thống 100 Gb/s (ghép 20 kênh 5 Gb/s) truyền vợt đại dơng với khoảng cách 9100 km. Hệ thống này có sử dụng thêm kĩ thuật ngẫu nhiên hoá phân cực và sửa lỗi trớc.
Nh vậy với sự ra đời của hệ thống WDM, dung lợng của hệ thống thông tin quang tăng lên rất nhiều. Một số hệ thống WDM đã đợc triển khai trong thực tế. Năm 1995, hệ thống WDM 4 kênh, mỗi kênh có tốc độ 2,5 Gb/s đã đợc thơng mại hoá. Đến năm 1996, hệ thống WDM dung lợng 40 Gb/s (ghép 16 kênh 2,5 Gb/s) bắt đầu đợc thơng mại hoá. Hệ thống này sử dụng dải băng tần 12nm ở bớc sóng 1550 nm và khoảng cách giữa các kênh 0,8 nm. Đến năm 1997 đã tồn tại tuyến thông tin quang 80 Gb/s tiếp đó là hệ thống 160 Gb/s (ghép 16 kênh 10 Gb/s). Kĩ thuật WDM đã tạo ra một cuộc cách mạng trong hệ thống thông tin quang.