CHƯƠNG V: CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 5.1 Hệ thống thông tin quang số IM/DD
5.2.2 Nguyên tắc làm việc
Chúng ta chỉ xét tóm tắt nguyên tắc làm việc, cấu trúc sơ đồ khối và đặc điểm của hệ thống thông tin quang đa kênh WDM.Hệ thống thông tin quang đa kênh WDM làm việc dựa trên nguyên tắc ghép nhiều bước sóng quang khác nhau như : λ1,λ2, …λN
để truyền dẫn đồng thời trên một sợi quang thay vì chỉ truyền một bước sóng quang trên một sợi quang như trong hệ thống đơn kênh.
Nguyên tắc thực hiện là :
+ Do các vùng cửa sổ truyền dẫn thứ hai (λ2 = 1,3 μm) và thứ ba (λ3 =1,55μm)
có tổn hao thấp của sợi quang có băng tần rất rộng : Δλ2 = 70 nm (Δf = 12.1012Hz)
Δλ3 = 110 nm (Δf = 15.1012 Hz).
+ Nếu phổ bức xạ của các laser phát là khá hẹp ∆λ = 1-2 nm (với LD đa mode) và ∆λ = 0,1 nm (với LD đơn mode) thì trong mỗi vùng cửa sổ trên có thể ghép nhiều b- ước sóng phát khác nhau như : λ1 , λ2 , λ3 ,… λN mà không chồng lấn lên nhau để
truyền dẫn đồng thời trên cùng một sợi quang. Mỗi bước sóng quang được điều chế một luồng tín hiệu điện riêng gọi là một kênh quang. Do đó hệ thống thông tin quang đa kênh WDM có dung lượng và tốc độ bit cao gấp nhiều lần so với hệ thống thông tin quang đơn kênh. Giả sử mỗi kênh có tốc độ bit là B, và hệ thống truyền được N kênh đồng thời, thì tốc độ bit của cả hệ thống đa kênh WDM là NB.
+ Phân loại hệ thống WDM :
Tuỳ theo khoảng cách bước sóng giữa các kênh lân cận nhau, mà hệ thống đa kênh WDM được phân loại thành hệ thống:
- Hệ thống WDM thô viết tắt là CWDM (coarse wavelength division multiplexing) với khoảng cách bước sóng giữa các kênh lân cận ∆λ > 1nm (thông thường N < 8)
- Hệ thống WDM dài hay cao ký hiệu là DWDM (dense wavelength division multiplexing) với khoảng cách bước sóng giữa các kênh lân cận ∆λ < 1nm (theo tiêu chuẩn của ITU là ∆F = 100 GHz).
- Hệ thống thông tin quang đa kênh WDM có hai cấu hình sơ đồ khối là dạng ghép kênh quang đơn hướng và ghép kênh quang hai hướng. (Hình 5.3) mô tả sơ đồ khối của hệ thống WDM dạng ghép kênh đơn hướng. Sơ đồ hoạt động như sau :
Hình 5.3 Sơ đồ hệ thống ghép kênh quang đa kênh
Tại phía máy phát, N kênh quang có bước sóng khác nhau là λ1 ,λ2 , λ3 ,…λN từ
các máy phát riêng T1 , T2 , T3 ,…TN được đưa đến bộ ghép kênh theo bước sóng MUX, sau đó tất cả N bước sóng được truyền dẫn đồng thời trên một sợi quang đi đến phía máy thu. Tại đầu thu, các bước sóng khác nhau được bộ tách kênh quang DEMUX tách ra thành các bước sóng riêng rẽ rồi đưa đến từng máy thu quang R1 , R2 , R3 ,…RN dành cho các kênh tương ứng. Việc truyền các kênh quang theo hướng ngược lại được thực hiện theo sơ đồ tương tự nhưng truyền trên sợi quang thứ hai khác. Trong sơ đồ dạng ghép kênh đơn hướng các bộ tách và bộ ghép kênh theo bước sóng chỉ làm việc một chức năng là tách hoặc ghép độc lập riêng rẽ nhau, nên cấu trúc đơn giản, chất l- ượng cao, nhưng phải dùng đến hai sợi quang cho hướng đi và về.
Hình 5.4 mô tả sơ đồ khối hệ WDM dạng ghép kênh quang hai hướng
Trong sơ đồ hệ WDM dạng ghép kênh hai hướng, từ trạm đầu cuối thứ nhất , các kênh quang bước sóng khác nhau là λ1,… λN từ các máy phát T1,…TN được đưa vào
bộ ghép kênh quang theo bước sóng, rồi truyền trên sợi quang đến đầu cuối thứ hai. Tại đây chúng được bộ tách kênh theo bước sóng tách thành các kênh riêng rẽ đi đến từng máy thu tương ứng R1, …RN . Đồng thời tại trạm đầu cuối này các kênh quang bước sóng khác nhau khác là RN+1, …RM từ các máy phát TN+1, …TM cũng được đưa đến bộ ghép kênh theo bước sóng để truyền cũng trên cùng một sợi quang đó nhưng theo chiều ngược lại đi về phía trạm đầu cuối thứ nhất. Tại đây chúng lại được bộ tách kênh theo bớc sóng tách thành các bước sóng riêng để đi đến các máy thu tương ứng RN+1, …RM . Do đó tại mỗi đầu cuối hệ phải có các thiết bị làm nhiệm vụ đồng thời cả ghép kênh lẫn tách kênh quang, gọi chung là bộ tách-ghép kênh quang MUX- DEMUX. Hệ thống WDM ghép kênh quang hai hướng có ưu điểm là chỉ cần một sợi quang, nhưng bộ tách-ghép có cấu tạo phức tạp, chất lượng đòi hỏi cao, nên giá thành cao.