Trong hình a: Các thành phần của tín hiệu quang đầu vào được chuyển tới cổng đầu racụ thể tương ứng với bước sóng của chúng.
Trong hình b: Một AWG thông thường bao gồm 2 bộ ghép hình sao liên kết với nhau thông qua ma trận ống dẫn sóng có chiều dài không bằng nhau.
Mỗi ống dẫn sóng đều có liên quan đến ống dẫn sóng liền kề bởi độ lệch về chiều dài giữa hai ống dẫn sóng kế cận là không đổi. Các ống dẫn sóng này có chức năng như một cách tử quang học để làm phân tán những tín hiệu có bước sóng khác nhau.
Tên gọi khác của AWG là bộ định tuyến bước sóng WGR (wavelength grating router). Một đặc điểm rất quan trọng và hữu ích của AWG là chu kỳ định tuyến bước sóng được minh họa trong bảng hình 5.7b. Với một bộ ghép kênh bước sóng bình thường, nếu một bước sóng nằm ngoài dải phạm vi bước sóng được gửi đến cổng đầu vào, thì tại đầu ra bước sóng này sẽ bị mất hoặc “block”. Thiết bị AWG có thể được thiết kế để đặc tính phân kênh theo bước sóng, lặp lại hết chu kỳ của dải quang phổ được gọi là dải quang phổ tự do (FSR). Hơn nữa, nếu đầu vào đa bước sóng bị dịch đến cổng đầu vào lân cận, thì bước sóng đầu ra sau khi phân kênh cũng bị dịch đến cổng đầu ra lân cận tương ứng. Cyclical AWG (AWG có đặc tính chu kỳ) cũng được gọi là AWG có tính trong suốt.
Đặc tính bước sóng theo chu kỳ của AWG có thể được khai thác để dẫn đến nhiều đổi mới kiến trúc một cách nhanh chóng. Ví dụ, bằng cách sử dụng hai cổng liền kề cho các kết nối upstream và downstream, những bước sóng giống nhau có thể được tái sử dụng cho việc truyềntảivà tiếp nhận tại cùng một ONU.
5.3.2. Vấn đề thiết kế kỹ thuật trong mạng WDM
Thiết kế kỹ thuật của hệ thống WDM là rất phức tạp, nó là sự cân bằng của nhiều các yếu tố tác động. Nhiều hiệu ứng trong hệ thống WDM đã được biết đến trong các hệthống đơn kênh. Tuy nhiên còn có một số hiệu ứng khác trong truyền dẫn WDM, bao gồm:
- Sự phân tách kênh và băng tần tín hiệu: Để giảm thiểu ảnh hưởng của SRS và đạt được độ bằng phẳng khuếch đại tối ưu từ các bộ khuếch đại ta phải sắp xếp các kênh càng gần nhau càng tốt. Dĩ nhiên điều này sẽ cho chúng ta có được nhiều kênh hơn (nếu cần) và vì vậy dung lượng cũng cao hơn.Tuy nhiên, những tác động của FWM lại không cho phép các kênh có khoảng cáchquá gần nhau.
- Độ chính xác và giá thành phần tử quang: Nói chung, các phần tử quang càng chính xác và ổn định thì chúng càng có giá thành đắt. Độ rộng phổ nguồn laser càng hẹp và tín hiệu của nó càng ổn định thì nó càng có giá thành cao hơn. Những đánh giá tương
tự cũngđược xét cho các cách tử, bộ lọc, và phần lớn các thiết bị khác. Đây là yếu tố quan trọng để quyết định độ rộng dải thông và khoảng cách kênh.
- Kiểm soát tán sắc: ý nghĩa cơ bản của việc kiểm soát tán sắc là giảm nhỏ dải thông tín hiệu và sử dụng một số phương pháp bù tán sắc. Việc sử dụng sợi DSF tại bước sóng tán sắc 0 (zero) là không thể được do vấn đề FWM. Có thể giảm nhỏ dải thông tín hiệu nhưng dải thông lại bị giãn rộng ra do chúng tự điều chế và nếu ta giảm dải thông tín hiệu xuống thấp hơn 80 MHzthì lại xuất hiện những hạn chế do các hiệuứng SBS. Trong các hệ thống có cự ly dưới 100km tại tốc độ 2,4 Gbit/s trở lên sẽ cần đến một số phương thức quản lý tán sắc và bù tán sắc. Công suất tín hiệu (cho mỗi kênh): Một trong các yếu tốđể đánh giá hệ thống là nhu cầu làm tăng khoảng cách giữa các bộ khuếch đại. Chi phí cho các bộ khuếch đại không phải là vấn đề chính. Chi phí cho việclắp đặt và bảo dưỡng chúng tại các trạm dọc theo tuyến cáp cao hơn khá nhiều so với chi phí cho các bộ khuếch đại. Vì vậy cần phảităng tối đa công suất cho mỗi kênh. Tuy nhiên có nhiều yếu tố ảnh hưởng làm hạn chế lượng công suất có thể được sử dụng:
- Công suất cực đại có ở các bộ phát. Đây thực ra là công suất đầu ra lớn nhất của một EDFA đặt tại bộ phát. Cho tới gần đâynó vẫn đạt khoảng 200 mW nhưng cùng với sự phát triển của các bộ khuếch đại EDFA nhiều tầng, thì giới hạn công suất đạt được ngày nay là 10 W.
- Các hiệu ứng phi tuyến (SBS, SRS, CIP) gây ra những hạn chế lớn đối với lượng công suất có thể dùng cho mỗi kênh tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố.
- Vấn đề an toàn cũng rất quan trọng. Hầu như tất cả các hệ thống WDM đều được phân loại kỹ lưỡng theo độnguy hiểm và cần thiết phải có những hệ thống bảo an toàn được đặt ở những vị trí xác định có thể truy nhập hiệu quả chỉ riêng các dịch vụ có chất lượng.
- Tạp âm:Như đã nói ở trên, tác động của sự tích luỹ tạp ASE được đánh giá chủ yếu là vềkhoảng cáchbộ khuếch đại.
- Loại sợi: Để giảm tán sắc ta nên sử dụng sợi DSF. Tuy nhiên, sợi DSF lại làm tăng đáng kể các hiệu ứng FWM và SRS. Do đó ta nên dùng cả sợi tiêu chuẩn lẫn sợi tối ưu hoá tán sắc (DOF).
5.4. AON và PON
Như chúng ta đã biết, FTTX được xem như là một giải pháp hoàn hảo thay thế mạng cáp đồng hiện tại nhằm cung cấp các dịch vụ “triple play” và các các ứng dụng đòi hỏi nhiều băng thông (như chơi game trực tuyến hay xem video trực tuyến). Tuy
nhiên nhược điểm chính của FTTX đó là chi phí cho các linh kiện và cáp quang tương đối cao dẫn tới giá thành lắp đặt những đường quang như vậy là rất lớn. Có nhiều giải pháp để khắc phục nhược điểm này và một trong số đó là triển khai FTTX trên nền mạng quang thụ động PON (Passive Optical Network). Hầu hết trong các mạng quang hiện nay, mỗi đường cáp quang từ nhà cung cấp sẽ được chia sẻ cho một số người sửdụng. Khi cácđường cáp quang này được kéo tới phía người sử dụng, cần có 1 bộ chia quang để tách tín hiệu tới các sợi quang riêng biệttới từng người sử dụng khác nhau. Vì thế, đã xuất hiện 2 kiến trúc điển hình trong việc chia đường cáp quang là mạng quang tích cực AON (Active Optical Network) và mạng quang thụ động PON.
5.4.1. Mạng AON
AON (Active Optical Network - mạng quang chủ động) là kiến trúc mạng điểm - điểm (point to point), thông thường mỗi thuê bao có một đường cáp quang riêng chạy từ thiết bị trung tâm (Access Node) đến thuê bao như hình 5.8.