1. M
ð U
Tr ng tâm c a lu n văn là t p trung nghiên c u công ngh truy n d n quang và
k thu t ñ nh tuy n trong truy n d n quang, c th là k thu t lưu lư ng trong m ng
quang s d ng công ngh MPLS.
Hi n nay, v i nh ng ưu ñi m vư t tr i c a mình, các h th ng thông tin quang
truy n d n t t c các tín hi u d ch v băng thông h p và băng thông r ng, ñáp ng
yêu c u c a m ng s tích h p d ch v ISDN. H th ng thông tin quang là m t mũi
ñ t phá v t c ñ truy n d n và c u hình linh ho t cho các d ch v vi n thông c p
cao. V n ñ ñ nh tuy n và qu n lý lưu lư ng là m t thành ph n c t y u, không th
thi u ñư c trong c u trúc m ng, thi t k m ng và ñi u hành m ng. V n ñ ñ t ra là
ñ nh tuy n ñư ng ñi cho ánh sáng như th nào ñ ñ t ñư c m t m ng t i ưu. Có r t
nhi u phương pháp ñ nh tuy n, nhưng phương pháp ñ nh tuy n s d ng k thu t lưu
lư ng là m t phương pháp r t hi u qu trong truy n d n d li u trong m ng, nó ñi u
khi n cách th c các lu ng lưu lư ng ñi qua m ng sao cho t i ưu hóa vi c s d ng tài
nguyên và hi u năng c a m ng, t ñó làm tăng tính hi u qu c a m ng.
Trong lu n văn này, em xin trình bày ñ tài: “Công ngh truy n d n quang và
k thu t ñ nh tuy n trong truy n d n quang”. N i dung c a lu n văn c th như sau:
- Chương 1: Gi i thi u công ngh truy n d n quang.
- Chương 2: Công ngh ghép kênh quang theo bư c sóng (WDM) và k thu t
ñ nh tuy n
- Chương 3: Chuy n m ch nhãn ña giao th c MPLS
- Chương 4: K thu t lưu lư ng MPLS-TE.
Em xin chân thành c m ơn th y giáo - TS Nguy n Vi t Nguyên, ñã giúp ñ và
t o ñi u ki n cho em hoàn thành t t ñ tài này.
Hà N i, tháng 11 năm 2011
H c viên th c hi n
Nguy n Ng c Ánh
1

2. OPENING
This thesis is focused on optical transmission technologies and routing problem
in optical transmission, particularly traffic engineering in optical networks using
MPLS technology.
Now, with its outstanding features, the optical information systems transmit all
narrow signal bandwidth and broadband services, meeting the requirements of
integrated services digital network ISDN. Optical information system is a
breakthrough nose in transmission speed and flexible configuration for advanced
telecommunications services. Routing problems and traffic management is a key
component, is indispensable in network architecture, network design and network
operators. At issue is the route for light as to how to achieve an optimal network.
There are many methods of routing, but routing method using traffic engineering is a
very effective method of data transmission network, it controls how the flow of
traffic traversing the network so that optimal the use of resources and performance of
the network, thereby increasing the efficiency of the network.
In this thesis, I would like to present the topic: “Optical transmission
technology and routing in optical transmission technology” with the following
content:
- Chapter 1: The introduction of optical transmission technology.
- Chapter 2: The optical wavelength-multiplexing (WDM) technology and routing
technology
- Chapter 3: Multi-protocol Label Switching MPLS
- Chapter 4: The MPLS TE traffic engineering technology.
I would like to sincerely thank Mister Nguyen Viet Nguyen – my teacher with
his help and facilitating me in completing this thesis.
Hanoi, October 2011
Student
Nguyen Ngoc Anh
2

3. CHƯƠNG I: GI I THI U CÔNG NGH TRUY N D N QUANG
1.1. GI I THI U H TH NG THÔNG TIN QUANG
1.1.1. Khái quát chung.
Vào nh ng năm 80 c a th k trư c, khi mà các h th ng thông tin cáp s i
quang chính th c ñưa vào khai thác trên vi n thông ñã cho chúng ta th y r ng
phương th c truy n d n quang ñã th hi n kh năng to l n trong vi c truy n t i các
d ch v vi n thông ngày càng phong phú và hi n ñ i. Sau nh ng năm 90, cùng v i s
phát tri n vư t b c c a công c thu phát quang, ñ t ñó t o ra các h th ng thông tin
quang v i nhi u ưu ñi m vư t tr i hơn so v i các h th ng thông tin cáp kim lo i.
Quá trình phát tri n c a thông tin quang tương ñ i lâu dài, và nó có th ñư c thâu
tóm trong các m c th i gian như sau:
- Năm 1790 CLAUDE CHAPPE k sư ngư i Pháp xây d ng h th ng ñi n báo
quang (optical telegraph). H th ng này g m m t chu i các tháp có các ñèn báo hi u
ch y trên ñó. V i h th ng này thì trong vòng 15 phút thông tin ñi ñư c 200km.
- Năm 1870 JONH TYNDALL nhà v t lý ngư i anh ñã ch ng t r ng, ánh sáng
có th d n theo vòi nư c u n cong. Thí d c a ông ñã s d ng nguyên lý ph n x
toàn ph n, và ngày nay ngư i ta cũng s d ng nguyên lý này ñ truy n ánh sáng bên
trong s i quang.
- Năm 1880 ALEXANDER GRAHAM BELL Ngư i M gi i thi u h th ng
photophone qua ñó ti ng nói có th truy n ñi b ng ánh sáng.
- Năm 1934 NORMAN R. FRENCH K sư ngư i M nh n ñư c b ng sáng
ch v h th ng thông tin quang. Phương ti n truy n d n chính c a ông là các thanh
th y tinh.
- Năm 1958 ñ n năm 1960 Laser ñư c nghiên c u và ñưa vào phát tri n thành
công.
- Năm 1962 Photodiode ñư c th a nh n, v n ñ còn l i ph i tìm môi trư ng
truy n d n quang phù h p.
- Năm 1966 CHARLES H. KAO và GEORGE A. HOCKHAM, hai k sư
phòng thí nghi m Standard Telecommunication c a Anh ñ xu t vi c dùng th y tinh
ñ truy n d n ánh sáng. Nhưng do công ngh ch t o s i th y tinh th i ñó còn h n
ch nên suy hao c a s i quá l n (α ~ 1000 dB/Km)
- Năm 1970 Hãng Corning Glass Works ch t o thành công s i quang lo i SI có
suy hao nh hơn 20dB/km
bư c sóng 633nm
- Năm 1972 S i GI ñư c ch t o v i ñ suy hao 4dB/km
3

4. - Năm 1983 S i ñơn mode ñư c xu t xư ng t i M
Công ngh quang s i và thông tin quang ñã có nh ng bư c ti n vư t b c, các
nhà s n xu t ñã ch t o ra nh ng s i quang ñ t t i giá tr suy hao r t nh , giá tr suy
hao 0,154 dB/km t i bư c sóng 1550nm cho th y s phát tri n m nh m c a công
ngh s i quang trong nh ng th p niên cu i c a th k trư c. Ngày nay giá tr suy hao
ñã g n ñ t t i m c tính toán trên lý thuy t cho các s i quang ñơn mode là 0,14
dB/km. Song song v i nó là s ti n b trong công ngh ch t o các ngu n phát
quang.
Các h th ng thông tin quang ñư c áp d ng r ng rãi trên m ng lư i thông tin.
Chúng có th xây d ng làm các tuy n ñư ng tr c trung k , liên k t t nh, thuê bao kéo
dài, truy nh p cao và ñáp ng m i môi trư ng l p ñ t trong nhà, trong các c u hình
xuyên l c ñ a, vư t ñ i dương…Các h th ng thông tin quang cũng r t phù h p cho
truy n d n s không lo i tr tín hi u dư i b t kỳ d ng ghép kênh nào.
Hi n nay các h th ng thông tin quang ñã ñư c ng d ng r ng rãi trên th gi i,
chúng ñáp ng ñư c c tín hi u tương t (Analog) và s (Digital), chúng cho phép
truy n d n t t c các tín hi u d ch v băng h p và băng r ng, ñáp ng m i nhu c u
c a m ng s hoá liên k t ña d ch v (ISDN). S lư ng cáp quang hi n nay ñư c l p
ñ t m i nơi trên th gi i và ñang tr thành h th ng truy n d n hi u qu nh t, v i ñ
m i t c ñ truy n d n, v i các c ly khác nhau, các c u trúc m ng ña d ng. Nhi u
nư c l y cáp quang làm môi trư ng truy n d n chính cho m ng vi n thông. Các h
th ng thông tin quang s là mũi ñ t phá v t c ñ , c ly truy n d n và c u hình linh
ho t cho các d ch v vi n thông c p cao.
1.1.2. C u trúc h th ng thông tin quang.
Các h th ng thông tin quang phù h p cho vi c truy n tín hi u s và h u h t
quá trình phát tri n c a h th ng thông tin quang ñ u ñi theo hư ng này. Theo quan
ni m th ng nh t ñó, thì c u trúc c a tuy n thông tin g m các thành ph n chính sau:
Ph n phát quang, Cáp s i quang và Ph n thu quang
Ph n phát quang c u t o t ngu n phát tín hi u quang và các m ch ñi n ñi u
ch . Cáp s i quang bao g m các s i d n quang và các l p v b c xung quanh ñ b o
v kh i tác ñ ng có h i t môi trư ng bên ngoài. Ph n thu quang do b tách sóng
quang và m ch khuy ch ñ i tái t o tín hi u h p thành. Ngoài các thành ph n ch y u
trên, tuy n thông tin quang còn có các b n i quang (Connector), các m i hàn, các
b n i quang, chia quang và tr m l p. T t c t o nên m t tuy n thông tin quang hoàn
ch nh.
4

5. TÝn hiÖu
®iÖn v o
B phát quang
M ch
ñi u
khi n
B n i
quang
B chia
quang
Nguån
ph¸t
quang
S i
quang
Bé t¸ch hoÆc
ghÐp quang
Tr¹m lÆp
KhuyÕch ®¹i
quang
Tách
sóng
quang
Khôi
ph c
tín hi u
TÝn hiÖu
®iÖn ra
B thu quang
Hình 1.1: Các thành ph n chính c a tuy n truy n d n cáp s i quang
1.1.3. Sơ ñ t ng quát c a h th ng thông tin quang.
Ph n
ñi n t
ði u
bi n
Kênh truy n
d n
Gi i ñi u
ch
Ph n
ñi n t
Ngu n
tín hi u
Tín hi u
thu
a)
Ph n
ñi n t
Ngu n
tín hi u
Bi n ñ i
ñi n quang
E/O
S i quang
SQ
Bi n ñ i
ñi n quang
O/E
Ph n
ñi n t
Tín hi u
thu
b)
Hình 1.2: T ng quát h th ng thông tin ñi n (a) và quang (b)
- Ngu n tín hi u thông tin là như nhau, ñ u là các d ng thông tin thông thư ng
hi n nay như ti ng nói, hình nh, s li u, văn b n…
5

6. - Ph n ñi n t : Là ph n t chung c a hai h th ng, ñ x lý ngu n tin, t o ra các
tín hi u ñi n ñưa vào các h th ng truy n d n, có th là tín hi u analog ho c digital
(ñi m A).
- B bi n ñ i quang ñi n (E/O) ñ th c hi n ñi u bi n tín hi u ñi n vào cư ng
ñ b c x quang ñ cho phát ñi. Cũng gi ng như trong thông tin ñi n v i nhi u
phương th c ñi u bi n khác nhau, trong thông tin quang cũng có nhi u phương pháp
ñi u bi n tín hi u ñi n vào b c x quang. Các h th ng hi n nay ñang làm vi c theo
nguyên lý ñi u bi n tr c ti p cư ng ñ ánh sáng, còn các h th ng coherence trong
tương lai thì áp d ng nguyên lý ñi u bi n gián ti p b ng cách ñi u pha ho c ñi u t n
các tia b c x coherence là các b c x k t h p. Tín hi u ra (ñi m c) ph i là tín hi u
quang, khác v i tín hi u ra t i C, các tín hi u cao t n ñư c ñi u bi n biên ñ ho c
pha ho c t n s .
- S i quang SQ ñ truy n d n ánh sáng c a ngu n b c x (E/O) ñã ñi u bi n,
vai trò như kênh truy n d n.
- B bi n ñ i quang ñi n (O/E) là b thu quang, ti p nh n ánh sáng t s i quang
ñưa vào bi n ñ i ngư c l i thành tín hi u ñi n như tín hi u phát ñi. Tín hi u vào c a
hai b này (ñi m D) khác d ng nhau (ñi n ho c quang) nhưng tín hi u ra c a chúng
(ñi m B) là tín hi u ñi n gi ng nhau ñ ñưa vào ph n ñi n t , tách ra tín hi u thu
gi ng tín hi u phát ñi
ngu n tin ban ñ u.
- T i tin: Trong h th ng ñi n thì t i tin là các sóng ñi n t cao t n, trong h
th ng quang thì ánh sáng cũng là sóng ñi n t nhưng có t n s r t cao ( 1014 ÷ 1015 ) do
v y t i tin quang r t thu n l i cho t i các tín hi u băng r t r ng.
- V n ñ chuy n ti p tín hi u: Tín hi u truy n ñưa trên ñư ng truy n b tiêu
hao, nên sau m t kho ng cách nh t ñ nh ph i có tr m l p khuy ch ñ i ho c tái sinh
tín hi u quang, nên t i các tr m khuy ch ñ i (tín hi u analog) ho c tái sinh tín hi u
(tín hi u digital). Hi n nay t i các tr m khuy ch ñ i trung gian ho c các tr m l p
th c hi n ba bư c:
+ Chuy n ñ i tín hi u quang sang tín hi u ñi n
+ S a ñ i d ng tín hi u ñã b méo ho c tái sinh tín hi u dư i d ng ñi n
+ Chuy n ñ i tín hi u ñi n ñã ñư c khuy ch ñ i ho c tái sinh thành tín hi u
quang ñ ti p t c phát ñi.
- Năng l c truy n d n: Năng l c truy n d n c a h th ng ñư c ñánh giá qua hai
ñ i lư ng:
+ ð r ng băng t n có th truy n d n ñư c
6

7. + C ly tr m l p ho c ñ dài ño n chuy n ti p
Xu th c a các h th ng truy n d n quang là truy n d n d i r t r ng và c ly
tr m l p r t l n. Th c t các h th ng quang hi n nay ñã vư t qua các h th ng
truy n d n ñi n
c hai yêu c u trên. Các ñ i lư ng trên ñư c xác ñ nh b i nhi u
y u t liên quan ñ n nhau như sau:
+ Tiêu hao và tán x truy n d n c a s i quang
+ Công su t b c x và kh năng ñi u bi n c a linh ki n phát quang
+ ð nh y c a máy thu quang
+ Tiêu hao ph khi x lý các ph n t trên toàn tuy n.
1.1.4. Ưu ñi m và như c ñi m c a h th ng thông tin quang.
1.1.4.1. Ưu ñi m:
- S i quang nh và nh hơn các kim lo i, ñư ng kính m u c a s i quang là
0,1mm, nh hơn r t nhi u so v i s i cáp ñ ng tr c 10mm
- S i cáp nh hơn r t nhi u s i cáp kim lo i, nh hơn, d u n ong. Chi phí v t
li u cáp ít, cáp l i ñư c l p ñ t thu n ti n, ngay c b ng tay. Cáp quang hi n nay cho
phép tăng ñư c nhi u kênh truy n d n mà ch tăng ñư ng kính cáp r t ít
- S i quang ñư c ch t o t thu tinh th ch anh là môi trư ng trung tính v i nh
hư ng c a nư c, axít, ki m… nên không s b ăn mòn, ngay c khi l p v b o v
bên ngoài có b hư h ng nhưng s i thu tinh còn t t thì v n b o ñ m truy n tin t t.
- S i thu tinh là s i ñi n môi nên hoàn toàn cách ñi n, không s b ch p m ch
- Tín hi u truy n trong s i quang không b nh hư ng c a ñi n t trư ng ngoài,
nên có th s d ng s i cho các h th ng thông tin
nh ng nơi có nhi u ñi n t m nh
như trong các nhà máy s n xu t, nhà máy ñi n… mà không c n che ch n nh hư ng
c a ñi n t
- Cũng vì nh và không b
nh hư ng c a ñi n t nên s i quang cũng ñư c s
d ng nhi u trong máy bay, tàu thu , ho c trong khu công nghi p ñ truy n s li u
- Không gây nhi u ra bên ngoài và cũng không gây xuyên âm gi a các s i
quang, ñ m b o không b nghe tr m
- Vì s i quang là s i ñi n môi nên ñ u vào và ñ u ra c a h th ng hoàn toàn
cách ñi n và không có m ch vòng ch y qua ñ t
- Tiêu hao nh không ph thu c t n s tín hi u và tiêu hao nh trong d i t n
r ng nên cho phép truy n d n băng r ng, truy n t c ñ l n hơn cáp kim lo i khi cùng
chi phí xây d ng m ng. Trong tương lai làm cáp thuê bao cho các d ch v d i r ng
cũng r t phù h p.
7

8. - Vì có tiêu hao nh nên cho phép ñ t c ly kho ng l p l n hơn c a cáp kim lo i
r t nhi u
1.1.4.2. Như c ñi m:
- Do lưu lư ng thông tin ñòi h i ngày càng l n, dung lư ng tuy n ngày càng
ñư c nâng cao và ñ n lúc ñ t quá kh năng c a thi t b truy n d n nh t là các tuy n
cáp quang, tr c cáp quang có dung lư ng tuy n tăng r t nhanh. ð nâng cao kh
năng c a m t tuy n thông tin thì các nhà ñi u hành m ng ph i l a ch n:
+ Xây d ng thêm tuy n truy n d n quang
+ Nâng c p ñư ng truy n b ng phương pháp ghép kênh theo th i gian, ghép
kênh theo bư c sóng
- H th ng thông tin quang yêu c u công ngh ch t o các linh ki n r t tinh vi
và ñòi h i ñ chính xác tuy t ñ i, ñ c bi t là vi c hàn n i s i quang r t ph c t p.
- Vi c c p ngu n ñi n cho tr m trung gian là khó vì không l i d ng luôn ñư c
ñư ng truy n như
tr m l c
trong các h th ng thông tin ñi n (ví d như c p ngu n ñi n cho
gi a bi n).
1.2. THÀNH PH N CƠ B N C A H TH NG THÔNG TIN QUANG
1.2.1. Cáp s i quang
Cáp s i quang là thi t b ñ u n i liên k t lý tư ng gi a các tr m ñ u cu i, có
nhi m v truy n t i thông tin dư i d ng các xung ánh sáng.
1.2.1.1. C u t o
S i quang có c u t o hình tr , g m hai l p chính t ch t ñi n môi ñ ng tâm
nhau. L p trong g i là l p lõi (core), l p ngoài là l p v (clading). Ngoài ra còn có
l p b o v và v b c bên ngoài.
Vá
Lâi
d
D
Hình 1.3: C u t o s i quang
Ch t ñi n môi ch y u ñ ch t o s i quang ph bi n là th y tinh th ch anh
ho c ch t d o t ng h p. S i quang th y tinh th ch anh có tiêu hao th p và ñư ng
8

9. kính nh nên giá thành cao, còn s i quang làm b ng ch t d o có ñư ng kính l n hơn
và tiêu hao l n hơn, giá thành th p.
Chi t su t c a lõi s i quang là n1 l n hơn chi t su t c a v s i quang n2. L p
clading là th y tinh hay plastic, có nhi m v b o v cho ánh sáng truy n l i lõi. L p
v b c và b o v bên ngoài là l p v nh a PVC giúp b o v core và cladding không
b b i m và tr y xư c. L p v b o v bên ngoài có ba l p chính là v b o v bên
ngoài, l p áo giáp và l p ch u l c.
1.2.1.2. Phân lo i s i quang:
- Phân lo i theo v t li u ñi n môi:
+ S i quang th ch anh
+ S i quang thu tinh h n h p
+ S i quang làm b ng ch t d o
- Phân lo i theo phân b chi t su t có s i quang chi t su t nh y b c SI (step
index), s i quang chi t su t bi n ñ i GI (Gradex index)
- Phân lo i theo mode truy n d n:
+ S i quang ñơn mode
+ S i quang ña mode
- Phân lo i theo phân b chi t su t khúc x :
+ S i quang chi t xu t phân b c
+ S i quang chi t xu t bi n ñ i ñ u
1.2.1.3. Nguyên lý truy n d n ánh sáng trong s i quang
Vi c truy n d n sóng ánh sáng trong s i quang d a trên hi n tư ng khúc x trong
lõi s i và ph n x toàn ph n ánh sáng trên b m t phân chia gi a l p lõi và l p v
c a s i quang.
n2
n0
β
αth
αt
n1
Hình 1.4: Truy n ánh sáng trong s i quang
9

10. ði u ki n ñ x y ra hi n tư ng ph n x toàn ph n là:
+ n1 > n2
+ Góc t i l n hơn góc t i h n
Do ñ c ñi m c u t o c a s i quang ñã có ñi u ki n là n1 > n2 . V y ch còn ñi u
ki n là góc t i αt ph i l n hơn góc t i h n αth (αt >αth). Nên ngư i ta ñưa ra khái
ni m g i là kh u ñ s NA (Numerical Aperture) nghĩa là kh năng ghép lu ng b c
x quang vào s i.
Ta có: n0Sinαth = n1.Sinβ (n0=1: chi t su t c a không khí)
⇒ 1.Sinαth = n1.Sinβ = n1Cosαt.
(Do Sinβ=Sin(900-αt)=Cosαt)
Cos α t = 1 − Sin 2 α t = 1 −
n2
2
2
n1
⇒ Sin α th = n 1 . 1 −
n2
2
=
2
n1
⇒ NA = Sin α th =
2
n 2 − n1 = n1 . 2∆
2
V i ∆=
2
n 2 − n1
2
2
n1 − n 2
2
g i là ñ l ch chi t xu t tương ñ i
2
2. n 1
V y ñi u ki n ñ ñ t ñư c hi n tư ng ph n x toàn ph n
trong lõi là khi ñưa
ngu n sáng vào lõi cáp ph i n m trong m t hình nón có góc m
α th = arcsin n 1 . 2 ∆
1.2.1.4. Các ñ c tính c a s i quang
1.2.1.4.1. Suy hao c a s i quang
a. ð nh nghĩa
Khi truy n ánh sáng trong s i quang, công su t ánh sáng gi m d n theo c ly
v i quy lu t c a hàm s mũ nên ánh sáng b suy hao. Bi u th c t ng quát c a hàm s
truy n công su t có d ng:
P(L)=P(0).10-α.1/10
Trong ñó: P(L) là công su t
P(0) là công su t
c ly L tính t ñ u s i
ñ u s i (L)
α: H s suy hao
10

11. P1=P(1)
P1=P(1)
L
L
Hình 1.5: Công su t truy n trên s i quang
ð suy hao c a s i quang tính b i:
A(dB ) = 10. log
P2
P
1
Trong ñó: P1 = P(0)
P2 = P(1)
H s suy hao trung bình:
1
L
λ (dB / Km) = − .10. log
P2 A
=
P1 L
b. Suy hao do h p th
Các t p ch t kim lo i trong thu tinh là m t trong nh ng ngu n h p th ánh
sáng. M c ñ h p th c a t ng lo i t p ch t ph thu c vào n ng ñ t p ch t và các
bư c sóng ánh áng truy n qua nó
S h p th c a các ion OH, ñ h p th tăng v t
các bư c sóng 950nm,
1240nm và 1400nm
B n thân thu tinh tinh khi t cũng h p th ánh sáng trong vùng c c tím và h ng
ngo i. S h p th trong vùng h ng ngo i gây tr ng i cho khuynh hư ng s d ng các
bư c sóng dài trong thông tin quang
c. Suy hao do tán x
Suy hao do tán x hay còn g i là tiêu hao tán x Reyleigh, là hi n tư ng ánh
sáng b tán x theo các hư ng khác nhau khi g p ph i các v t nh ho c nh ng ch
không ñ ng nh t có kích thư c không quá l n so v i bư c sóng ánh sáng. Nh ng
ch không ñ ng nh t còn xót l i trong giai ño n làm ngu i s i hay nh ng ch hàn
n i s i quang không chu n.
11

12. ð l n c a tán x Reyleigh t l ngh ch v i mũ 4 bư c sóng ánh sáng:
α
tx
(λ ) = α
tx
( λ 0 )(
λ0 4
)
λ
α(dB/Km)
4
3
2
1
0
600
800
1000
1200
1400
1600 λ(nm)
)
Hình 1.6: Suy hao do tán x Reyleigh
Có th nói bư c sóng ánh sáng càng dài thì suy hao do tán x Reyleigh càng ít.
d. Suy hao do s i b u n cong
Khi s i quang b chèn ép t o nên ch u n cong nh thì suy hao c a s i cũng
tăng lên.T i nh ng ch b u n cong thì ñi u ki n ph n x toàn ph n không th c hi n
ñư c, s phân b trư ng s b sáo tr n và d n t i s phát x năng lư ng ra kh i lõi.
d. Suy hao do k t n i
Suy hao do k t n i bao g m suy hao do hàn n i s i và suy hao do ñ u n i dùng
conector.
S s ng các Conector s t o ñi u ki n thu n ti n cho vi c ki m tra và b o
dư ng, vì v y các Conector thư ng ñư c dùng ñ ghép n i s i quang v i thi t b ñ u
cu i ñư ng truy n ho c các tr m l p. Chúng gây suy hao αconnector ≈ 0,4 dB/1
Connector
N u c ly thông tin l n hơn ñ dài cu n cáp thì ph i hàn n i. M i m i hàn gây
t n hao c 0,1 dB/1 m i hàn.
1.2.1.4.2. ð c tuy n suy hao
T ng h p các lo i suy hao trong s i và bi u di n m t tương quan theo bư c
sóng, ngư i ta nh n ñư c ph c a s i. M i lo i s i có ñ c tuy n suy hao riêng
12

13. α[dB/Km]
5
4
3
2
1
0,8
1,2
1
1,4
λ(µm)
1,6
)
Hình 1.7: ð c tuy n suy hao (ph suy hao) c a s i quang
Theo ph t n hao này có 3 vùng c a s bư c sóng mà t i ñó suy hao c a s i
quang là c c ti u.
- Vùng c a s 0,8µm: Suy hao trung bình
m c t 2÷3 dB/Km, T n hao như
v y v n còn là l n nên hi n nay không còn ñư c s d ng.
- Vùng c a s 1,3µm: T i vùng này có t n hao th p (αmin ≈ 0,35 dB/Km). V i
s i quang ñơn mode g n như không có tán x nên ñư c dùng ñ truy n thông tin
dung lư ng c c l n ñi xa hàng ch c Km mà không c n b l p.
- Vùng c a s 1,55µm: T i vùng này có t n hao c c th p (αmin ≈ 0,16 dB/Km)
nên có th truy n tín hi u ñi r t xa.
1.2.1.4.3. Tán s c
Khi truy n d n các tín hi u Digital quang, xu t hi n hi n tư ng giãn xung
ñ u
thu, th m chí trong m t s trư ng h p các xung lân c n ñè lên nhau. Khi ñó không
phân bi t ñư c các xung v i nhau n a, gây nên méo tín hi u
ñ u thu. Hi n tư ng
giãn xung này g i là hi n tư ng tán s c. ð i v i tín hi u Analog thì nh hư ng c a
tán s c làm biên ñ tín hi u
ñ u thu gi m nh và tín hi u b d ch pha.
a. Nguyên nhân gây ra tán s c
* Tán s c mode
Tán s c mode ch x y ra
s i ña mode. Trong s i quang ña mode t c ñ lan
truy n c a các mode là khác nhau, d n ñ n làm giãn xung ánh sáng và co h p kho ng
tr ng th i gian gi a các xung c nh nhau. ðây là nguyên nhân ch y u gây ra giãn
xung ánh sáng trong s i ña mode
13

14. * Tán s c v t li u và tán s c d n sóng
Trên th c t chi t su t c a v t li u làm s i ph thu c vào bư c sóng. N u
ngu n phát phát ra ánh sáng hoàn toàn ñơn s c thì không có tán s c này, nhưng th c
t không th ñ t ñư c như v y do b n ch t c a quá trình phát b c x c a nguyên t .
Ngay c các tia laser cũng có m t gi i ph v i ñ r ng ∆λ ≠ 0, m c dù là r t nh . Do
v y v n gây ra hi n tư ng giãn xung ánh sáng.
Gi s xung ánh sáng có ñ r ng ph ∆λ, ñư c truy n qua kho ng cách L thì ñ
l ch th i gian ∆τ ñư c xác ñ nh theo công th c:
∆τ = D(λ). ∆λ.L
D(λ) là h s tán s c và có th bi u di n dư i d ng:
D = M(λ) – W(λ)
H s M(λ) ph thu c vào v t li u ch t o s i và bư c sóng ánh sáng ñư c g i
là h s tán s c v t li u:
′
M(λ) =
λο d 2 n1 (λ )
.
→ τmax = M(λ).L. ∆λ
c
d .λ2
W(λ) g i là tán x d n sóng (là hi n tư ng chung trong truy n sóng ng d n
sóng ñi n môi mà s i quang ch là trư ng h p ñ c bi t). Tán x d n sóng ñư c xác
ñ nh:
W(λ) =
n g 2 .( n1 − n2 ).1,984
c.λο .V
→ τwg = W(λ).L. ∆λ
B ng ñ th tán s c ngư i ta nh n th y t i bư c sóng λ = 1,3µm thì tán s c v t
li u và tán s c sóng bù tr nhau. T i bư c sóng này trong s i quang ñơn mode g n
như không có tán s c và băng t n truy n d n c a s i quang ñơn mode là c c l n. Do
ñó ngư i ta hay s d ng bư c sóng 1,3µm ñ th c hi n tuy n thông tin quang.
D
T¸n s¾c vËt liÖu
T¸n s¾c tæng
λ
0
1,3 s
T¸n s¾c dÉn sãng
Hình 1.8: ð th tán s c
14

15. b. ð tán s c c a m t vài lo i s i ñ c bi t
- S i d ch tán: Vì ñ suy hao
hao
bư c sóng 1300nm nên
này, nhưng ñ tán s c
bư c sóng 1550nm ch b ng m t n a so v i suy
tuy n cáp quang ñư ng dài hay s d ng bư c sóng
bư c sóng 1550nm l i l n. ð kh c ph c như c ñi m này,
ngư i ta làm theo hai cách:
+ Gi m ñ r ng ph c a ngu n quang ñ gi m tán s c v t li u
+ D ch ñi m có tán s c b ng không ñ n bư c sóng 1550nm
ð có s i d ch tán s c thì tán s c v t li u và tán s c ng d n sóng tri t tiêu nhau
bư c sóng 1550nm.
D
12
8
(1)
(3)
4
(2)
1300
λ(nm)
-8
1200
1400
1500
1600
-4
- 12
Hình 1.9: Tán s c th c a các lo i s i
(1): S i bình thư ng
(2): S i d ch tán
(3): S i san b ng tán s c
- S i san b ng tán s c: Dung lư ng c a s i quang có th ñư c n i r ng b ng
cách ghép hai hay nhi u bư c sóng trên cùng m t s i quang (WDM). C n m t s i
quang có ñ tán s c nh trong kho ng m t bư c sóng. S i như v y g i là s i san
b ng tán s c và s bi n thiên tán s c theo bư c sóng như Hình 1.9.
1.2.1.4.4. Quan h gi a tán x và ñ r ng băng truy n
Gi s xung ñi n kích thích là m t xung Dirac, xung ñáp ng có d ng phân b
Gauss:
1
− t2
. exp( 2 )
2τ
τ 2π
15

16. V i ñ r ng xung là τs. T i ñ u thu xung nh n ñư c có ñ r ng τR > τS
ð giãn xung gi a xung phát và xung thu do tán s c có th ñư c xác ñ nh theo
công th c:
τ = τ R2 −τ S 2
N u xung phát ra r t h p (τS << τR) thì có th coi g n ñúng τ ≈ τR
N u ñi u ch v i tín hi u hình sin v i t n s ω thì s i quang ñư c coi g n ñúng
như m t b l c thông th p v i hàm truy n ñ t biên ñ Gauss:
|H(f)| = exp{
− ω 2 .τ 2
}
2
ð r ng băng t n truy n d n ch t n s ñi u ch tín hi u quang cao nh t có th
ñ t ñư c. Nó ñư c ñ nh nghĩa là t n s tín hi u ñi n ω elect mà t i ñó công su t quang
xoay chi u gi m 3dB (Biên ñ gi m d n) so v i công su t quang m t chi u, khi ñó
t n s tín hi u ñi n ñư c tính như sau:
ωelect =
0,83
σ
H(f)
1/ 2
ωelect
Hình 1.10: M i quan h gi a t n s tín hi u v i hàm truy n ñ t
ð r ng băng truy n trên m t Km s i:
B = felect =
ωelect
0,83
0,132
=
=
(Hz.Km)
2π
2πτ
τ
V i τ là tán x t ng c ng trên 1 Km s i quang, ñư c xác ñ nh theo công th c:
τ = τ mode 2 + (τ max + τ Wg )2
16

17. 1.2.1.5. Gi i thi u m t s lo i s i quang ñang s d ng ph bi n
Các tuy n thông tin trên th gi i hi n nay ph bi n dùng lo i cáp quang ñơn
mode theo khuy n ngh G.652 c a ITU-T. Sau ñây là các thông s v suy hao và tán
s c c a lo i s i này:
Bư c sóng
H s suy hao
H s tán s c
(nm)
(dB/Km)
(ps/nm.Km)
1310
1
3,5
1550
0,5
20
B ng 1.1: Thông s v suy hao và tán s c c a s i quang ñơn mode theo khuy n
ngh G.652 c a ITU-T
Lo i s i quang này ñư c khuy n ngh dùng t i bư c sóng
vùng c a s th
nh t c a lo i s i quang (1310nm), và th c t là h u h t các h th ng ñơn bư c sóng
ho t ñ ng t i bư c sóng 1310nm ñang s d ng lo i s i này, lý do là chúng có h s
tán s c và h s suy hao ch p nh n ñư c.
Tuy nhiên khi áp d ng trong h th ng WDM có m t s như c ñi m sau:
+ C a s vùng 1310nm bé, không ghép ñư c nhi u bư c sóng
+ Suy hao còn l n
+ Các b khuy ch ñ i quang trong h th ng WDM thư ng ho t ñ ng t i c a s
1550nm, do v y không phù h p v i s i G.652
Hi n nay ñã s n xu t ñư c lo i s i ho t ñ ng t i ưu t i c a s 1550nm, ñây là
s i quang ñơn mode có tán s c d ch chuy n và tuân theo khuy n ngh G.653 c a
ITU-T. Lo i s i này t n d ng ñư c h s suy hao c a bư c sóng 1550nm và h s
tán s c c a bư c sóng 1310nm. ðây là lo i s i ñư c khuy n ngh dùng cho các h
th ng WDM.
ps/nm.Km
6
5
4
3
2
1
1500
1520
1540
1560
1580
1600 Bư c sóng (nm)
Hình 1.11: H s tán s c c a cáp quang G.653
17

18. 1.2.2. Ph n phát quang
Trong thông tin quang, m t b phát bao g m ngu n quang và m ch ñi u ch .
Ngu n quang t o ra sóng mang quang và m ch ñi u ch có nhi m v ñi u ch sóng
mang ñó theo tín hi u c n truy n.
Ngu n quang dùng trong thông tin quang thư ng là các Diode b c x ánh sáng
LED và Diode laser LD, yêu c u có ñ r ng ph h p (Càng h p càng t t) ñ tránh
xuyên âm, có th ñi u ch nh ñư c bư c sóng quang phát ra.
Các ngu n phát quang bán d n dùng trong thông tin quang như LED và Diode
laser d a trên nguyên lý b c x ánh sáng do s tái h p gi a ñi n t và l tr ng x y ra
trong vùng chuy n ti p P-N c a ch t bán d n ñư c ñ t dư i ñi n áp thu n. Vùng ti p
giáp P-N này ñư c g i là vùng ho t tính c a LED và LD.
1.2.2.1. Yêu c u ñ i v i m t ngu n quang trong h th ng thông tin quang
- Có kích thư c nh tương ng v i s i quang ñ có th ghép ánh sáng vào trong
s i quang. Ánh sáng
ngõ ra c a ngu n quang ph i có tính ñ nh hư ng cao. Thu
nh n tín hi u ñi n ngõ vào m t cách chính xác ñ gi m s méo d ng và nhi u lên tín
hi u
- Ngu n phát quang ph i phát ra ánh sáng có bư c sóng phù h p v i vùng bư c
sóng mà s i quang có suy hao th p và tán s c, ñ ng th i linh ki n thu quang ho t
ñ ng hi u qu t i các bư c sóng này.
- Có kh năng ñi u ch tín hi u m t cách ñơn gi n trên d i t n r ng tr i dài t
t n s âm thanh t i d i t n Gigahezt.
- Hi u su t ghép quang t t ñ gi m suy hao ghép t ngu n quang vào trong s i
quang.
- ð r ng ph t n h p ñ gi m tán s c trong s i quang.
- Duy trì m c công su t ngõ ra n ñ nh và không b
nh hư ng c a các y u t
bên ngoài.
- Giá thành th p và có ñ tin c y cao, ñ c nh tranh v i các k thu t truy n d n
khác.
1.2.2.2. Diode phát quang LED
Hi n nay, ngư i ta s d ng ch y u hai lo i LED trong các h th ng thông tin
cáp s i quang là SLED phát x m t (Surface Light Emitting Diode) và ELED phát x
c nh (Edge Light Emitting Diode). C hai lo i này ñ u dùng c u trúc d th kép ñ
giam h t ña s và ánh sáng vào m t l p ho t tính.
18

19. T n s ñi u ch l n nh t
Công su t ra
Công su t ph i ghép
(MHZ)
(mW)
v i s i quang (mW)
Phát x m t
60
<4
<0.2
Phát x c nh
200
<7
<1.0
Lo i LED
B ng 1.2: So sánh ELED và SLED
T b ng trên ta th y ELED ưu vi t hơn lo i phát x m t v hi u su t ph i ghép
và t n s ñi u ch . Vì v y, LED phát x m t ch ñư c s d ng trong tuy n thông tin
có c li ng n và có t c ñ th p. Ngư c l i ELED thư ng ñư c s d ng
c li trung
bình. Ánh sáng b c x c a LED tr i ra trong m t vùng ph r ng hơn r t nhi u so v i
laser, do v y chúng ch có th ph i ghép ánh sáng có hi u qu và s i ña mode có
kh u ñi u ch s l n.
1.2.2.3. Diode laser
- Diode laser ñư c s d ng trong các tuy n c li dài t c ñ cao (các tuy n này
dùng s i quang ñơn mode). Yêu c u ñ t ra ñ i v i diode laser trong thông tin quang
là gi m thi u ñ r ng v ch ph và ho t ñ ng ch ñ ñơn mode và yêu c u quan tr ng
là tăng hi u su t thì c n ph i gi m dòng ñi n ngư ng.
- Ánh sáng laser ñư c t o ra b ng b c x kích thích. B c x kích thích x y ra
khi m t photon sơ c p (hv)1 va ñ p vào m t nguyên t ñã ñư c kích thích và thay vì
h p thu photon này l i kích thích cho m t ñi n t d ch chuy n xu ng qua d i c m và
sinh ra m t photon m i g i là photon th c p (hv)2. Photon m i ñư c t o ra gi ng
h t photon ban ñ u. Các photon này ti p t c va ch m v i các nguyên t
tr ng thái
kích thích khác trong m ng tinh th và l i sinh ra nhi u photon hơn n a khi chúng va
ch m. Như v y, m ng tinh th bán d n ñã khu ch ñ i nh ng photon ban ñ u t c
nh ng photon sơ c p.
VC
•
VC
photon
VB
O
•
(hv)1
(hv)2
(hv)1
VB
(a)
O
(b)
Hình 1.12
B c x t phát
B c x kích thích
19

20. ð b c x kích thích có th x y ra, trong d i d n ph i có m t s lư ng l n các
ñi n t và trong d i hoá tr cũng ph i có m t lư ng l tr ng như v y. Tr ng thái g n
n ñ nh này ñư c g i là tr ng thái ñ o ñ ng b . Trong diode laser nó là k t qu c a
s phun m t lư ng l n h t ña s vào vùng ho t tính có n ng ñ pha t p l n. N u
tr ng thái ñ o n ng ñ xu t hi n v i tác d ng giam ánh sáng c a 2 l p d th s sinh
ra m t b c x kích thích. Tuy nhiên, ñ ñ m b o ñ khu ch ñ i và ñi u ki n t kích
cho máy phát laser c n ñ t môi trư ng bán d n vào trong bu ng c ng hư ng quang
h c (là m t h g m 2 m t ph n x ñ i di n nhau, gi a 2 m t này là ho t ch t).
1.2.3. Khu ch ñ i quang
1.2.3.1. Gi i thi u khu ch ñ i quang
Trên ñư ng truy n tín hi u quang có r t nhi u nguyên nhân gây ra s suy hao
v công su t, nguyên nhân gây t n hao t các b ghép ngu n vào s i quang, t i các
m i hàn s i quang và t cáp quang vào b thu, ñ c bi t là suy hao quang do v t li u
ch t o s i quang. Vì các lý do ñó mà
các tuy n truy n d n có kho ng cách l n,
ngư i ta m c thêm vào h th ng các tr m l p, thư ng là các tr m l p quang ñi n
(Optoelectronic repeater). T i các tr m l p quang ñi n, tín hi u quang s ñư c bi n
ñ i thành dòng ñi n b i các thi t b thu quang (Optical receiver). Dòng quang ñi n
ñư c tái t o l i d ng xung, ñ ng th i ñư c khu ch ñ i b i các m ch ph c h i tín hi u
và các m ch khu ch ñ i. Sau ñó tín hi u ñi n l i ñư c tái t o và bi n ñ i thành tín
hi u quang thông qua các ngu n quang ñi n trong thi t b phát quang (Optical
Transmistter) và ñư c truy n ñi trong s i quang. Như v y quá trình khu ch ñ i ñư c
th c hi n trên mi n ñi n.
Input
Output
Pout
Pin
Sîi quang
Sîi quang
O-E
Bé ph¸t quang
MiÒn quang
K§
Bé khuÕch ®¹i
MiÒn ®iÖn
E-O
Bé thu quang
MiÒn quang
Hình 1.13: C u trúc c a m t tr m l p quang ñi n
20

21. Các tr m l p quang ñi n ñã ñư c ph bi n trong các h th ng truy n d n quang
m t bư c sóng như trong h th ng SDH. Tuy nhiên, khi khi s d ng cho các h
th ng truy n d n quang ña bư c sóng như h th ng WDM, r t nhi u tr m l p quang
ñi n c n ñư c s d ng ñ khu ch ñ i và tái t o các kênh quang có bư c sóng khác
nhau. ði u này làm tăng ñ ph c t p cũng như giá thành c a h th ng truy n d n
quang WDM.
ð kh c ph c như c ñi m trên c a các tr m l p quang ñi n, ñó là s d ng các
b khu ch ñ i quang (Optical Amplifier). Trong các b khu ch ñ i quang này ánh
sáng ñư c khu ch ñ i tr c ti p trong mi n quang mà không thông qua vi c bi n ñ i
sang mi n ñi n. So v i các tr m l p, các b khu ch ñ i quang có ưu ñi m sau:
+ Khu ch ñ i tr c ti p tín hi u quang, không có m ch tái t o th i gian hay
m ch ph c h i (b bi n ñ i O-E ho c E-O). Do v y khu ch ñ i quang s tr nên linh
ho t hơn.
+ Không ph thu c vào t c ñ bít và phương th c ñi u ch tín hi u nên vi c
nâng c p h th ng s ñơn gi n hơn.
+ Khu ch ñ i nhi u tín hi u có bư c sóng khác nhau cùng truy n trên m t s i
quang.
1.2.3.2. Nguyên lý khu ch ñ i quang
Nguyên lý khu ch ñ i quang trong các b khu ch ñ i quang ñư c th c hi n d a
trên hi n tư ng phát x kích thích và không có s c ng hư ng x y ra trong quá trình
khu ch ñ i.
Hi n tư ng phát x kích thích (simulated emission) là m t trong ba hi n tư ng
bi n ñ i quang ñư c ng d ng trong thông tin quang. Các hi n tư ng này ñư c minh
h a trên hình 1.14.
E2
E2
E2
hf12
hf12
hf12
E1
E1
E1
hf12 (cùng pha)
(a) H p th
(b) Phát x t phát
(c) Phát x kích thích
(Absorption)
(Spontanceuos emisson)
(Stimulated emission)
Hình 1.14: Các hi n tư ng bi n ñ i quang ñi n
21

22. Hi n tư ng phát x do kích thích, hình 1.14c, x y ra khi m t ñi n t ñang
tr ng thái năng lư ng cao E2 b kích thích b i m t photon khác có năng lư ng hf12
b ng v i ñ chênh l ch năng lư ng gi a 2 ñi n t (Eg = E2 – E1). Khi ñó, ñi n t s
chuy n t tr ng thái năng lư ng cao xu ng tr ng thái năng lư ng th p hơn và t o ra
m t photon có năng lư ng b ng v i năng lư ng c a photon ban ñ u. Như v y t m t
photon ban ñ u, sau khi x y ra hi n tư ng phát x kích thích s t o ra hai photon
(photon ban ñ u và photon m i ñư c t o ra) có cùng phương truy n, cùng phân c c,
cùng pha và cùng t n s . Hay nói cách khác quá trình khu ch ñ i ánh sáng ñư c th c
hi n.
Hi n tư ng phát x do kích thích ñư c ng d ng trong các b khu ch ñ i quang
bán d n (OSA) và khu ch ñ i quang s i (OFA). Nó cũng ñư c ng d ng trong vi c
ch t o laser. Tuy nhiên ñi m khác bi t chính gi a laser v i các b khu ch ñ i quang
là trong b khu ch ñ i quang không x y ra hi n tư ng h i ti p và c ng hư ng, vì n u
x y ra hi n tư ng h i ti p và c ng hư ng như trong laser, b khu ch ñ i quang s t o
ra các ánh sáng k t h p c a riêng nó cho dù không có tín hi u quang
ngõ vào.
Ngu n ánh sáng này ñư c xem là nhi u x y ra trong các b khu ch ñ i quang. Do
v y, khu ch ñ i quang có th làm tăng công su t tín hi u ánh sáng ñư c ñưa
vào b khu ch ñ i nhưng không t o ra tín hi u quang k t h p c a riêng nó
ngõ
ngõ ra.
Hi n tư ng h p th , hình 1.14a, x y ra khi m t photon có năng lư ng hf12 b
h p th b i m t ñi n t
tr ng thái năng lư ng th p. Quá trình này ch x y ra khi
năng lư ng hf12 b ng v i ñ chênh l ch năng lư ng gi a tr ng thái năng lư ng cao
và tr ng thái năng lư ng th p c a ñi n t . Khi x y ra hi n tư ng h p th , ñi n t s
nh n ñư c năng lư ng t photon và chuy n lên tr ng thái năng lư ng cao. Hay nói
cách khác, hi n tư ng h p th là nguyên nhân gây suy hao cho tín hi u quang khi ñi
qua b khu ch ñ i quang.
Hi n tư ng phát x t phát, hình 1.14b, x y ra khi m t ñi n t chuy n tr ng thái
năng lư ng t m c năng lư ng cao E2 xu ng m c năng lư ng th p E1 và phát ra m t
năng lư ng Eg = E2 – E1 dư i d ng m t photon ánh sáng. Quá trình này x y ra m t
cách t nhiên vì tr ng thái năng lư ng cao E2 không ph i là tr ng thái năng lư ng
b n v ng c a ñi n t . Sau m t kho ng th i gian ñư c g i là th i gian s ng (life time)
c a ñi n t
m c năng lư ng cao, ñi n t s t ñ ng chuy n v tr ng thái năng
lư ng th p hơn (tr ng thái năng lư ng b n v ng). Tùy theo lo i v t li u khác nhau
mà th i gian s ng c a ñi n t s khác nhau.
22

23. Cho dù hi n tư ng phát x t phát t o ra photon ánh sáng, nhưng trong khu ch
ñ i quang, phát x t phát không t o ra ñ l i khu ch ñ i. Nguyên nhân là do hi n
tư ng này x y ra m t cách t phát, không ph thu c vào tín hi u ánh sáng ñưa vào
b khu ch ñ i. N u không có tín hi u ánh sáng ñưa vào, v n có năng lư ng ánh sáng
ñư c t o ra
ngõ ra c a b khu ch ñ i. Ngoài ra, ánh sáng do phát x t phát t o ra
không có tính k t h p như hi n tư ng phát x kích thích. Do v y, phát x t phát
ñư c xem là nguyên nhân chính gây nhi u trong các b khu ch ñ i quang. Lo i
nhi u này ñư c g i là nhi u phát x t phát.
1.2.3.3. Các thông s k thu t trong khu ch ñ i quang
1.2.3.3.1. ð l i (Gain)
ð l i c a m t b khu ch ñ i quang là t s gi a công su t quang
công su t quang
ngõ ra trên
ngõ vào.
G=
Pout
Pin
G(dB) = 10.log[
Pout
]
Pin
Trong ñó:
G: ð l i tín hi u c a b khu ch ñ i quang
Pin , Pout: Công su t tín hi u ánh sáng
ngõ vào và ngõ ra c a b
khu ch ñ i quang (mW)
ð l i ñ c trưng cho kh năng khu ch ñ i công su t ánh sáng c a b khu ch
ñ i. Tuy v y ñ l i c a b khu ch ñ i b gi i h n b i các cơ ch bão hòa ñ l i. ði u
này làm gi i h n công su t quang ra c c ñ i c a b khu ch ñ i.
1.2.3.3.2. Băng thông ñ l i (Gain Bandwidth)
ð l i c a b khu ch ñ i quang không b ng nhau cho t t c các t n s c a tín
hi u quang vào. N u ño ñ l i G c a các tín hi u quang v i các t n s khác nhau,
m t ñáp ng t n s quang c a m t b khu ch ñ i G(f) s ñ t ñư c. ðây chính là ph
ñ l i c a b khu ch ñ i quang.
Băng thông ñ l i c a b khu ch ñ i quang B0 ñư c xác ñ nh b i ñi m
-3dB
so v i ñ l i ñ nh c a b khu ch ñ i. Giá tr B0 xác ñ nh băng thông c a các tín hi u
có th ñư c truy n b i m t b khu ch ñ i quang. Do ñó nh hư ng ñ n ho t ñ ng
c a các h th ng thông tin quang khi s d ng chúng như các b l p hay b ti n
khu ch ñ i.
23

24. 1.2.3.3.3. Công su t ngõ ra bão hòa (Saturation Output Power)
Khi ho t ñ ng
ch ñ tín hi u nh , công su t quang
tính v i công su t quang
ngõ ra s tăng tuy n
ngõ vào theo h s ñ l i G: Pout = G.Pin. Tuy nhiên công
su t ngõ ra không th tăng mãi ñư c. B ng th c nghi m, ngư i ta th y r ng trong t t
c các b khu ch ñ i quang, khi công su t ngõ vào Pin tăng ñ n m t m c nào ñó thì
ñ l i G b t ñ u gi m. K t qu là công su t
ngõ ra không còn tăng tuy n tính v i
tín hi u ngõ ra n a mà ñ t tr ng thái bão hòa. S thay ñ i tín hi u quang ngõ ra so
v i công su t quang
ngõ vào ñư c minh h a như hình sau:
Pout
G
Pout,sat
§é lîi tÝn hiÖu
3dB
Pin
Pout
Pin,sat
Pout,sat
a)
b)
``
Hình 1.15: a) Công su t ngõ ra theo công su t ngõ vào. b) ð l i khu ch ñ i
theo công su t quang ngõ ra.
Công su t ra bão hòa Pout,sat c a b khu ch ñ i quang cho bi t công su t ngõ ra
l n nh t mà b khu ch ñ i quang có th ho t ñ ng ñư c. Thông thư ng, m t b
khu ch ñ i quang có ñ l i cao s có công su t ra bão hòa cao b i vì s ngh ch ñ o
n ng ñ cao có th ñư c duy trì trong m t d i công su t vào và ra r ng.
1.2.3.3.4. H s nhi u (Noise Figure)
Gi ng như các b khu ch ñ i ñi n, các b khu ch ñ i quang ñ u t o ra nhi u.
Ngu n nhi u chính do các b khu ch ñ i quang t o ra là do phát x t phát, vì s
phát x t phát là các s ki n ng u nhiên, pha c a các photon phát x cũng ng u
nhiên. N u photon phát x t phát có hư ng g n v i hư ng truy n c a các photon tín
hi u, chúng s tương tác v i các photon tín hi u gây nên s dao ñ ng v pha và biên
ñ . Bên c nh ñó, năng lư ng do phát x t phát t o ra cũng s ñư c khu ch ñ i v
phía ngõ ra. Do ñó t i ngõ ra c a b khu ch ñ i công su t quang thu ñư c Pout bao
g m c công su t tín hi u ñư c khu ch ñ i và công su t phát nhi u t phát ñư c
khu ch ñ i ASE (Amplified Spontaneous Emission).
Pout = G.Pin + PASE
24

25. nh hư ng c a nhi u ñ i v i b khu ch ñ i quang ñư c bi u di n b i h s
nhi u NF (Noise Figure), mô t s suy gi m t s tín hi u trên nhi u SNR (Signal to
Noise Ration) do nhi u c a b khu ch ñ i thêm vào. H s NF ñư c tính b i công
th c:
NF =
SNRin
SNRout
Trong ñó: SNRin , SNRout là t s tín hi u trên nhi u
ngõ vào và ra c a b
khu ch ñ i.
H s nhi u NF c a b khu ch ñ i càng nh thì càng t t. Giá tr nh nh t c a
NF có th ñ t ñư c là 3dB. Nh ng b khu ch ñ i ho t ñ ng th a mãn h s t i thi u
này ñư c g i là ñang ho t ñ ng
gi i h n lư ng t .
Ngoài b n thông s k thu t trên, các b khu ch ñ i quang còn ñư c ñánh giá
d a trên các thông s sau:
+ ð nh y phân c c (Polarization sensitiviti) là s ph thu c c a ñ l i vào
phân c c c a tín hi u.
+ nh hư ng c a nhi t ñ ñ i v i ñ l i và băng thông ñ l i.
+ Xuyên nhi u (Crosstalk).
1.2.3.4. B khu ch ñ i EDFA
Lo i khu ch ñ i quang ñi n hình là b khu ch ñ i quang s i EDFA (Erbium
Doped Fiber Amplifier - khu ch ñ i quang s i có pha t p Erbium).
Er3+ Doped
Fiber
Isolator
Isolator
Coupler
LASER
bơm
Hình 1.16: C u trúc t ng quát c a b khu ch ñ i EDFA
B EDFA th c ch t là s i quang có pha ion ñ t hi m Erbium EDF (ErbiumDoped Fiber): là nơi x y ra quá trình khu ch ñ i tín hi u ánh sáng (vùng tích c c)
25

26. c a EDFA. ð c ñi m c a s i này là chúng có kh năng t khu ch ñ i ho c tái t o tín
hi u khi có kích thích phù h p. Hình 1.16 mô t b EDFA
Theo hình v thì ánh sáng bơm vào t laser ñư c k t h p v i tín hi u quang c n
khu ch ñ i nh s d ng b ghép WDM Coupler trên h th ng. Ánh sáng bơm này
ñư c truy n d c theo s i có pha Eribium và tín hi u bơm này kích thích các các ion
Eribium lên m c năng lư ng cao hơn. S d ch chuy n m c năng lư ng c a ñi n t t
cao xu ng th p s phát ra photon, ñư c g i là b c x t phát n u không có b t c tác
ñ ng nào t phía bên ngoài, còn g i là b c x kích thích khi do s có m t các photon
ch a năng lư ng b ng năng lư ng d ch chuy n. Khi tín hi u d li u ñư c truy n ñ n
EDFA, tín hi u d li u này ñ n g p các ion Er3+ ñã ñư c kích thích
m c năng
lư ng cao. Quá trình này làm cho các ion nh y t tr ng thái năng lư ng cao xu ng
m c tr ng thái năng lư ng th p nên phát ra photon, do ñó s khu ch ñ i công su t tín
hi u lên r i truy n ñi ti p trong s i quang.
B khu ch ñ i EDFA có th ñư c bơm theo ba cách:
+ Bơm thu n (codirectional pumping): ngu n bơm ñư c bơm cùng chi u v i
hư ng truy n tín hi u
+ Bơm ngư c (counterdirectional pumping): ngu n bơm ñư c bơm ngư c chi u
v i hư ng truy n tín hi u
+ Bơm hai chi u (dual pumping): s d ng hai ngu n bơm và ñư c bơm theo
hai chi u ngư c nhau
Hư ng bơm thu n có ưu ñi m nhi u th p vì nhi u khá nh y c m v i ñ l i, mà
ñ l i tín hi u cao nh t khi công su t tín hi u vào th p nh t. Trong khi ñó, hư ng
bơm ngư c cung c p công su t ra bão hoà cao nhưng có h s nhi u cao hơn bơm
thu n.
Do v y, ngư i ta ñ ngh s d ng c hai laser bơm có bư c sóng bơm khác
nhau. Vi c bơm t i bư c sóng 1480 nm thư ng ñư c s d ng theo chi u ngư c v i
hư ng truy n tín hi u và bơm t i 980 nm theo hư ng thu n ñ s d ng t t nh t ưu
ñi m c a m i lo i bơm. Bơm t i 1480 nm có hi u su t lư ng t cao hơn nhưng có h
s nhi u cao hơn, trong khi bơm t i bư c sóng 980 nm có th cung c p m t h s
nhi u g n m c gi i h n lư ng t . H s nhi u th p phù h p cho các ng d ng ti n
khu ch ñ i
26

27. Bư c sóng bơm
980nm
1480nm
ð l i
Cao hơn
Th p hơn
ð l i công su t bơm
Th p hơn
Cao hơn
Suy hao công su t bơm
Cao hơn
Th p hơn
H s nhi u
Th p hơn
Cao hơn
Ti n khu ch ñ i
Khu ch ñ i công su t
Tính ch t:
ng d ng
B ng 1.3: So sánh ưu như c ñi m khi bơm t i bư c sóng 980nm và 1480nm
M t EDFA ñư c bơm b ng m t ngu n bơm có th cung c p công su t ñ u ra
c c ñ i kho ng +16 dBm trong vùng bão hoà ho c h s nhi u t 5-6 dB trong vùng
tín hi u nh . C hai bư c sóng bơm ñư c s d ng ñ ng th i có th cung c p công
su t ñ u ra cao hơn. M t EDFA ñư c bơm kép có th cung c p công su t ra t i +26
dBm trong vùng công su t bơm cao nh t có th ñ t ñư c
B cách ly quang (Optical isolator): ngăn không cho tín hi u quang ñư c
khu ch ñ i ph n x ngư c v phía ñ u phát ho c các tín hi u quang trên ñư ng
truy n ph n x ngư c v EDFA
Các ưu khuy t ñi m c a EDFA:
- Ưu ñi m:
+ Ngu n laser bơm bán d n có ñ tin c y cao, g n và công su t cao.
+ C u hình ñơn gi n, do ñó h giá thành c a s n ph m.
+ C u trúc nh g n do v y có th l p ñ t nhi u EDFA trong cùng m t tr m,
d v n chuy n và thay th .
+ Công su t ngu n nuôi nh : thu n l i khi áp d ng cho các tuy n thông tin
quang vư t bi n.
+ Không có nhi u xuyên kênh khi khu ch ñ i các tín hi u WDM.
+ H u như không ph thu c vào phân c c tín hi u
- Khuy t ñi m:
+ Ph ñ l i c a EDFA không b ng ph ng
+ Băng tàn hi n nay ñang b gi i h n trong băng C và băng L
+ Nhi u ñư c tích lũy qua nhi u ch ng khu ch ñ i gây h n ch c ly truy n
d n.
27

28. 1.2.4. Ph n thu quang
1.2.4.1. Khái quát v ngu n thu quang
Ngu n thu quang s d ng trong thông tin s i quang là diode bán d n quang g i
là photo diode. Có hai lo i photo diode ñư c s d ng ph bi n là photo diode PIN và
và photo diode thác APD. Photo diode có nhi m v thu và bi n ñ i tín hi u quang t
máy phát truy n d c s i quang v d ng tín hi u ñi n.
Photo diode dùng trong h th ng thông tin quang c n ñáp ng nh ng yêu c u
sau:
-
Có ñ nh y cao
-
ðáp ng th i gian nhanh
-
T p âm th p
-
ð tin c y cao
-
Giá thành h p lý
-
Kích thư c phù h p v i kích thư c lõi s i quang.
Photo diode làm vi c d a trên hi u ng quang ñi n c a l p chuy n ti p bán d n
P-N khi ñư c c p ñiên áp ngư c (ñi n áp âm ñ t lên l p P).
1.2.4.2. Photo diode PIN
Photo diode PIN ñư c c u t o t bán d n lo i Si hay InGaAs g m 3 l p là P, N
và l p gi a I. I là ch t bán d n tinh khi t (Instrinsic). T i hai l p P và N có g n l p
ti p xúc kim lo i ñ t o thành các ñi n c c là anôt và catot. Nh có thêm vùng bán
d n tinh khi t I nên ñi n trư ng do ñi n áp ñ t t ngoài lên vùng này có cư ng ñ
trư ng khá l n.
Photon t i
ði n trư ng
Y
P
+ Thiên áp
I
N
Tr t i RL
Chi u d y
X
Hình 1.17: C u t o photo diode PIN
28

29. Ngoài ra 2 l p P và N ñư c ch t o r t m ng, ñ cho các c p ñi n t và l tr ng
ch ñư c t o ra
l p nghèo, nên gi m ñư c dòng ñi n khu ch tán, do ñó làm gi m
th i gian ñáp ng. L p nghèo chi m c vùng I và m r ng sang 2 bên l p P và N m t
ph n, do ñó làm tăng hi u su t lư ng t c a diode.
Photo diode PIN ñư c ng d ng trong các h th ng thông tin t c ñ trung bình,
c ly trung bình, có giá thành r và tin c y.
1.2.4.3. Photo diode thác APD
ð tăng ñ nh y c a diode và t o ra dòng quang ñi n l n hơn, ngư i ta nghĩ ra
diode hi u ng thác. Diode lo i này khuy ch ñ i dòng quang ñi n ngay trong lòng
bán d n quang. C u t o c a nó g n gi ng v i PIN nhưng có thêm l p bán d n pha
t p lo i p gi a l p bán d n n+ và l p bán d n t d n I. Như v y có c u trúc p+ipn+.
+
N
P+ I
P-ñ
Hình 1.18: Diode tách sóng quang ki u APD
Nguyên lý ho t ñ ng c a diode APD:
Phân c c ngư c cho diode, vùng ti p giáp gi a l p p và l p n+ có ñi n trư ng
l n. Khi ánh sáng ñư c chi u vào diode, photon s ñi qua l p p+ và ñư c h p th
trong l p i. Vùng i ñóng vai trò như là vùng nh n các h t mang quang ñư c phát ra.
Năng lư ng photon khi ñư c h p th s ta ra các c p ñi n t - l tr ng. Dư i tác
ñ ng c a ñi n trư ng, các c p này tách ra thành ñi n t và l tr ng, chuy n ñ ng
ngư c chi u nhau dư i tác ñ ng c a l c hút và t o thành dòng quang ñi n. Khi ñi n
t ñi qua vùng ti p giáp pn+, chúng có v n t c r t nhanh nên khi va ch m v i các h t
d n khác s t o ra các c p ñi n t - l tr ng khác, các h t này b tách ra do tác ñ ng
c a ñi n trư ng, ñây g i là hi u ng thác. N u ñi n áp quá l n, quá trình này s ñ t
ñ n tr ng thái th ng t c là dòng ñi n s tăng lên giá tr r t cao ñ c l p v i ánh sáng
29

30. chi u vào (Hi u ng thác b phá v ). ð tránh hi n tư ng này c n gi ñi n áp ñ t vào
t 10% ñ n 15% ñi n áp mà t i ñó hi u ng thác b phá v .
ð i v i diode APD, h s nhân M cho t t c các h t mang ñư c phát ra trong
diode quang ñư c xác ñ nh như sau:
M=
IM
IP
Trong ñó:
IM: Giá tr trung bình c a dòng ñ u ra ñã ñư c nhân
IP: Dòng photon ban ñ u không ñư c nhân (dòng ra c a diode quang lo i PIN),
ñây chính là s lư ng h t mang ñư c t o ra khi có m t photon ñ n.
Trong th c t , cơ ch thác là m t quá trình th ng kê vì không ph i m i c p h t
ñ u ñư c phát ra trong diode v i cùng m t h s nhân. Do ñó giá tr M ñư c tính như
m t giá tr trung bình, thư ng là gi a 30 và 100.
ð nh y c a APD cũng ñư c mô t b ng ñáp ng c a b thu. ðáp ng c a
diode quang hi u ng thác APD ñư c tính như sau:
R APD = M
ηe
hv
= MR1
ñây R1 là ñ nh y c a APD ng v i th a s nhân thác M=1
30

31. 1.3. K T LU N CHƯƠNG
Qua chương này chúng ta ñã tìm hi u t ng quan v h th ng thông tin quang
v i nh ng ưu như c ñi m c a nó. ð ng th i cũng gi i thi u các thành ph n cơ b n
c a h th ng thông tin quang: cáp s i quang, ph n phát quang, khu ch ñ i quang,
ph n thu quang.
Khi truy n ánh sáng trong s i quang, công su t ánh sáng gi m d n theo c ly
v i quy lu t c a hàm s mũ nên ánh sáng b suy hao. Các nguyên nhân gây suy hao
như suy hao do h p th , do tán x , do s i b u n cong và do k t n i. ð i v i h th ng
thông tin quang thì hi n tư ng tán s c cũng nh hư ng r t l n ñ n quá trình truy n
d n quang, nó gây nên giãn xung
ñ u thu, trong m t s trư ng h p các xung lân
c n ñè lên nhau, khi ñó không phân bi t ñư c các xung v i nhau n a, gây nên méo
tín hi u.
Trong h th ng thông tin quang, ngu n quang t o ra sóng mang quang và m ch
ñi u ch có nhi m v ñi u ch sóng mang ñó theo tín hi u c n truy n. Ngu n quang
dùng trong thông tin quang thư ng là các Diode b c x ánh sáng LED và Diode laser
LD, yêu c u có ñ r ng ph h p (càng h p càng t t) ñ tránh xuyên âm, có th ñi u
ch nh ñư c bư c sóng quang phát ra. Các ngu n phát quang bán d n dùng trong
thông tin quang như LED và Diode laser d a trên nguyên lý b c x ánh sáng do s
tái h p gi a ñi n t và l tr ng x y ra trong vùng chuy n ti p P-N c a ch t bán d n
ñư c ñ t dư i ñi n áp thu n. Vùng ti p giáp P-N này ñư c g i là vùng ho t tính c a
LED và LD.
Trên ñư ng truy n tín hi u quang có r t nhi u nguyên nhân gây ra s suy hao
v công su t. Vì v y mà
các tuy n truy n d n có kho ng cách l n, ngư i ta m c
thêm vào h th ng các tr m l p, thư ng là các tr m l p quang ñi n. Tuy nhiên, khi
khi s d ng cho các h th ng truy n d n quang ña bư c sóng như h th ng WDM,
r t nhi u tr m l p quang ñi n c n ñư c s d ng ñ khu ch ñ i và tái t o các kênh
quang có bư c sóng khác nhau. ði u này làm tăng ñ ph c t p cũng như giá thành
c a h th ng truy n d n quang WDM. ð kh c ph c như c ñi m trên c a các tr m
l p quang ñi n, ñó là s d ng các b khu ch ñ i quang, ñi n hình là b khu ch ñ i
quang EDFA. Trong các b khu ch ñ i quang này ánh sáng ñư c khu ch ñ i tr c
ti p trong mi n quang mà không thông qua vi c bi n ñ i sang mi n ñi n. Khu ch ñ i
quang khu ch ñ i ñư c nhi u tín hi u có bư c sóng khác nhau cùng truy n trên m t
s i quang.
H th ng thông tin quang d a vào ưu ñi m vư t tr i c a mình ñang phát tri n
m nh m và ñáp ng nhu c u thông tin băng r ng hi n nay.
31

32. CHƯƠNG II: CÔNG NGH
GHÉP KÊNH QUANG THEO BƯ C SÓNG
(WDM) VÀ K THU T ð NH TUY N
Ngày nay v i nhu c u s d ng thông tin h t s c ña d ng, các m ng ngày càng
m r ng. Do v y v n ñ ñ t ra cho các nhà cung c p d ch v là h t s c n ng n khi
ph i gi i quy t r t nhi u v n ñ liên quan ñ n lưu lư ng truy n d n. Do nh ng yêu
c u v kinh t và nh ng ñ c ñi m ưu vi t c a s i quang nên s i quang ñư c dùng
chung cho nhi u thuê bao nên ta ph i xét ñ n công ngh ghép kênh. Hai k thu t
ghép kênh cơ b n có th s d ng ñ c l p ho c k t h p v i nhau là ghép kênh theo
th i gian TDM và ghép kênh theo bư c sóng WDM
2.1. K
THU T GHÉP KÊNH QUANG THEO TH I GIAN TDM (TIME
DIVISION MULTIPLEXING)
2.1.1. T ng quan v h th ng ghép kênh quang theo th i gian TDM
Hi n nay công ngh thông tin quang ñã ñ t ñư c nh ng thành t u r t to l n,
trong ñó ph i k ñ n k thu t ghép kênh quang, nó th c hi n vi c ghép các tín hi u
ánh sáng ñ truy n trên s i quang nh m tăng dung lư ng kênh truy n và t o ra các
tuy n thông tin có t c ñ cao. Vi c xây d ng các h th ng thông tin quang t c ñ cao
10Gbit/s, 20Gbit/s và 40Gbit/s TDM cho m i lu ng ñơn kênh quang g p khó khăn
do s h n ch c a các m ch ñi n t , các m ch ñi n t không ñ m b o ñư c vi c ñáp
ng xung tín hi u c c kỳ h p cùng v i nó là chi phí cao. K thu t ghép kênh quang
theo th i gian (TDM – Time Division Multiplexing) ra ñ i ñã kh c ph c ñư c nh ng
h n ch trên b i vì quá trình ghép các lu ng tín hi u quang thành các lu ng tín hi u
có t c ñ cao hơn không thông qua m t quá trình bi n ñ i nào v ñi n. S phát tri n
c a chúng ñòi h i nhi u lo i b phát và b thu quang v i công ngh m i s d ng k
thu t ghép tách kênh toàn quang. Nh công ngh TDM mà ta có th xây d ng ñư c
các h th ng thông tin quang có t c ñ cao t i hàng trăm Gbit/s ñ n trên 1Tbit/s.
32

33. TÝn hiÖu
Ph¸t
xung
nhÞp
§iÒu chÕ
§iÒu chÕ
Nguån
ph¸t
K§
quang
GhÐp
quang
Chia
quang
K§
quang
T¸ch
kªnh
Sîi
quang
§iÒu chÕ
§iÒu chÕ
TrÔ quang
Hình 2.1: H th ng ghép kênh phân chia theo th i gian TDM
K thu t ghép kênh quang theo th i gian ra ñ i thích h p v i công ngh truy n
d n SDH. K thu t SDH s ghép các kênh ñ t o ra các lu ng tín hi u quang, còn
TDM s th c hi n vi c ghép các lu ng quang này ñ t o ra các tuy n truy n d n có
dung lư ng cao.
2.1.2. Nguyên lý ho t ñ ng
Trong k thu t ghép kênh theo th i gian, tín hi u quang trên m t s i cáp ñư c
chia s v i nhi u kênh thông tin thông qua vi c phân chia th i gian. Trong m t
kho ng th i gian r t ng n g i là khe th i gian, tín hi u quang ñư c ñi u ch l n lư t
v i tín hi u t các kênh thông tin tương ng. ð r ng c a m i khe th i gian ph
thu c vào nhi u thông s thi t k k thu t khác nhau, ñ c bi t là t c ñ truy n d n
c n thi t ñ i v i m i liên k t. M i kênh truy n d n ñư c n ñ nh m t khe th i gian c
th , g i là m t kênh TDM, trong kho ng th i gian này, d li u ñư c truy n t ngu n
t i ñích. D li u t các ngu n khác không ñư c phép truy n trong su t th i gian này.
Thi t b ghép kênh
phía phát chèn các gói d li u t các ngu n khác nhau vào s i
cáp trong các khe th i gian tương ng. Thi t b tách kênh
phía thu s nh n d ng các
khe th i gian, ñưa d li u dư i d ng các dòng liên t c ra các kênh quang riêng r như
ñ u vào b ghép kênh
phía phát. Ngu n quang s d ng trong k thu t ghép kênh
theo th i gian thư ng là các laser phát xung r t h p
t c ñ r t cao, bư c sóng làm
vi c thư ng trong vùng 1550 nm do có suy hao nh nh t và phù h p v i các b
khuy ch ñ i quang s i s d ng trong h th ng.
33

34. Trong TDM h th ng ch ho t ñ ng t i m t bư c sóng quang c ñ nh và duy
nh t. M i thuê bao s ñư c ñ nh s n m t s khe th i gian nh t ñ nh tùy theo yêu c u
d ch v tuân theo s ñi u khi n c a ONM (ONM- Optical Network Manager). T i
các ñi m phân ph i, công su t quang ñư c chia nh cho các thuê bao gi ng như phát
qu ng bá. Tín hi u quang sau khi chia ñư c ñưa t i các ONU (ONU- Optical
Network Unit) ñ th c hi n chuy n ñ i O/E và th c hi n tách kênh ñ ñưa t i t ng
thuê bao.
Tx
Sub
ONM
Rx
Splitter Splitter
Hình 2.2: C u hình h th ng TDM (ñơn gi n)
ð th c hi n thông tin hai chi u có th s d ng hai bi n pháp:
+ S d ng 2 s i quang: M t chi u cho thông tin t i thuê bao và m t chi u cho
thông tin v t ng ñài. Bi n pháp này r t t n kém v m t thi t b nên không th c t .
+ S d ng k thu t TCM (TCM- Time Compression Multiplexing): Theo k
thu t này các khung TDM lên và xu ng ñư c truy n l n lư t, luân phiên nhau. Như
v y ñ th c hi n truy n song công thì t c ñ bít c a b thu phát TCM ph i l n g p
hai l n t c ñ bít ban ñ u.
TTCM
TFR
TG
TDM xuèng
TDM lªn
TDM xuèng
TDM lªn
TG
TD
Hình 2.3: Gi n ñ th i gian trong k thu t TCM
34

35. Ký hi u:
TD :
Th i gian tr
TFR:
Th i gian c a khung TDM lên hay xu ng
TG :
Th i gian b o v an toàn
Theo gi n ñ th i gian, ta có TTCM ≥ 2.( TD + TFR + TG )
2.2. K THU T GHÉP KÊNH QUANG THEO BƯ C SÓNG (WDM)
2.2.1. T ng quan
Trong các tuy n thông tin quang ñi m n i ñi m thông thư ng, m i m t s i
quang s có m t ngu n phát quang
phía phát và m t b tách sóng quang
phía thu.
Các ngu n phát quang khác nhau s cho ra các lu ng ánh sáng mang tín hi u khác
nhau và phát vào s i d n quang xác ñ nh riêng bi t, b tách sóng quang tương ng s
nh n tín hi u t s i này. Như v y, mu n tăng dung lư ng h th ng thì ph i s d ng
thêm s i quang. K thu t ghép kênh theo bư c sóng WDM cho phép ta tăng dung
lư ng truy n d n quang mà không c n tăng t c ñ bit ñư ng truy n và cũng không
c n tăng thêm s s i quang.
Ghép kênh quang theo bư c sóng WDM (Wavelength Devision Multiplexing)
là công ngh “ Trong m t s i quang ñ ng th i truy n d n nhi u bư c sóng tín hi u
quang”.
ñ u phát, nhi u tín hi u quang có bư c sóng khác nhau ñư c t h p l i
(ghép kênh) ñ truy n ñi trên m t s i quang.
ñ u thu, tín hi u t h p ñó ñư c phân
gi i ra (tách kênh), khôi ph c l i tín hi u g c r i ñưa vào các ñ u cu i khác nhau.
Công ngh WDM có th mang ñ n gi i pháp hoàn thi n nh t trong ñi u ki n
công ngh hi n t i. Th nh t nó v n gi t c ñ x lý c a các linh ki n ñi n t
m c
10 Gbps, b o ñ m thích h p v i s i quang hi n t i. Th hai, công ngh WDM tăng
băng thông b ng cách t n d ng c a s làm vi c c a s i quang trong kho ng bư c
sóng 1260 nm ñ n 1675 nm.
Ban ñ u, h th ng WDM ho t ñ ng
EDFA có kh năng ho t ñ ng
băng C. V sau, b khu ch ñ i quang
c băng C và băng L nên h th ng WDM hi n t i
dùng EDFA, do v y ho t ñ ng ñư c c
băng C và băng L. N u theo chu n ITU-T,
xét kho ng cách gi a các kênh bư c sóng là 100 Ghz (ñ m b o kh năng ch ng
xuyên nhi u kênh trong ñi u ki n công ngh hi n t i), s có 32 kênh bư c sóng ho t
ñ ng trên m i băng. Như v y, n u gi nguyên t c ñ bít trên m i kênh truy n, dùng
công ngh WDM cũng ñ làm tăng băng thông truy n trên m t s i quang lên 64 l n.
35

36. Băng sóng
Mô t
Ph m vi bư c sóng (nm)
Băng O
Original
1260 – 1360
Băng E
Extended
1360 – 1460
Băng S
Short
1460 – 1530
Băng C
Convertional
1530 – 1565
Băng L
Long
1565 – 1625
Băng U
Ultra-long
1625 – 1675
B ng 2.1: Phân chia ph m vi bư c sóng
2.2.2. Nguyên lý ho t ñ ng.
Nguyên lý cơ b n c a WDM là ghép t t c các bư c sóng khác nhau vào cùng
m t ngu n phát quang trên cùng m t s i d n quang nh b ghép kênh MUX và
truy n d n các bư c sóng khác nhau này trên cùng m t s i quang. Khi ñ n ñ u thu,
b tách kênh DEMUX s phân tách ñ thu nh n l i các bư c sóng này, khôi ph c l i
các tín hi u g c r i ñưa vào các ñ u cu i khác nhau. Hình 2.4 minh h a m t cách rõ
ràng h th ng WDM.
Tx1
Rx1
Tx2
Rx2
MUX
DE
MUX
TruyÒn tÝn hiÖu
trªn sîi quang
Txn
Ph¸t
tÝn hiÖu
EDFA
Rxn
EDFA
GhÐp
tÝn hiÖu
T¸ch
tÝn hiÖu
Thu
tÝn hiÖu
Hình 2.4: Mô hình cơ b n c a m t h th ng WDM
2.2.3. Ch c năng
M t h th ng WDM có các ch c năng cơ b n sau:
Phát tín hi u: trong h th ng WDM, ngu n phát quang ñư c dùng là laser. Hi n
t i ñã có m t s ngu n như laser ñi u ch nh ñư c bư c sóng (tunable laser), laser ña
bư c sóng (multiwavelength laser),…Yêu c u ñ i v i ngu n laser là ñ r ng ph
ph i h p, bư c sóng phát ra ph i n ñ nh, m c công su t phát ñ nh, ñ r ng ph ph i
n m trong gi i h n cho phép.
Ghép/tách tín hi u: Ghép tín hi u WDM là s k t h p c a m t s ngu n sáng
khác nhau thành m t lu ng tín hi u ánh sáng t ng h p ñ truy n d n qua s i quang.
36

37. Tách tín hi u WDM là s phân chia lu ng ánh sáng t ng h p ñó thành các tín hi u
ánh sáng riêng bi t t i m i c ng ñ u ra b tách. Hi n ñã có các b ghép/tách tín hi u
như: b l c màng m ng ñi n môi, cách t Bagg, cách t nhi u x , linh ki n quang t
h p AWG, b l c Fabry-Perot… Khi xét ñ n các b ghép/tách WDM ta ph i xét các
tham s như: kho ng cách gi a các kênh, m c xuyên âm gi a các kênh, ñ r ng
băng t n c a các kênh bư c sóng, bư c sóng trung tâm c a kênh, m c xuyên âm
gi a các kênh, tính ñ ng ñ u c a kênh, suy hao xen, suy hao ph n x Bagg, xuyên
âm g n ñ u ra…
Truy n d n tín hi u: quá trình truy n d n tín hi u trong s i quang ch u nh
hư ng c a nhi u y u t : suy hao s i quang, tán s c, các hi u ng phi tuy n, v n ñ
liên quan t i khu ch ñ i tín hi u… M i v n ñ k trên ñ u ph thu c vào r t nhi u
y u t s i quang (lo i s i quang, ch t lư ng s i).
Khu ch ñ i tín hi u: H th ng WDM hi n t i ch y u s d ng b khu ch ñ i
quang s i EDFA (Erbium – Doped Fiber Amplifier). Tuy nhiên b khu ch ñ i
Raman hi n nay cũng ñã ñư c s d ng trên th c t . Có ba ch ñ khu ch ñ i: khu ch
ñ i công su t, khu ch ñ i ñư ng và ti n khu ch ñ i. Khi dùng b khu ch ñ i EDFA
cho h th ng WDM ph i ñ m b o nh ng yêu c u sau:
+ ð l i khu ch ñ i ñ ng ñ u ñ i v i t t c các kênh bư c sóng (m c chênh
l ch không quá 1dB)
+ S thay ñ i s lư ng kênh bư c sóng làm vi c không ñư c gây nh hư ng
ñ n công su t ñ u ra c a các kênh.
+ Có kh năng phát hi n s chênh l ch m c công su t ñ u vào ñ ñi u ch nh
l i các h s khu ch ñ i nh m ñ m b o ñư c tuy n khu ch ñ i là b ng ph ng ñ i v i
t t c các kênh.
Thu tín hi u: thu tín hi u trong các h th ng WDM cũng s d ng các b tách
sóng quang như trong h th ng thông tin thông thư ng: PIN, APD.
2.2.4. Nguyên lý ghép kênh quang theo bư c sóng
H th ng WDM d a trên cơ s ti m năng băng t n c a s i quang ñ mang ñi
nhi u bư c sóng ánh sáng khác nhau, ñi u thi t y u là vi c truy n ñ ng th i nhi u
bư c sóng cùng m t lúc này không gây nhi u l n nhau. M i bư c sóng ñ i di n cho
m t kênh quang trong s i quang. Công ngh WDM phát tri n theo xu hư ng mà s
riêng r bư c sóng c a kênh có th là m t ph n r t nh c a 1nm hay 10-9 m, ñi u này
d n ñ n các h th ng ghép kênh theo bư c sóng m t ñ cao (DWDM). Các thành
ph n thi t b trư c kia ch có kh năng x lý t 4 ñ n 16 kênh, m i kênh h tr lu ng
37

38. d li u ñ ng b t c ñ 2,5 Gbit/s cho tín hi u m ng quang phân c p s ñ ng b
(SDH/SONET). Các nhà cung c p DWDM ñã s m phát tri n các thi t b nh m h tr
cho vi c truy n nhi u hơn các kênh quang. Các h th ng v i hàng trăm kênh gi ñây
ñã s n sàng ñư c ñưa vào s d ng, cung c p m t t c ñ d li u k t h p hàng trăm
Gbit/s và ti n t i ñ t t c ñ Tbit/s truy n trên m t s i ñơn. Có hai hình th c c u
thành h th ng WDM ñó là:
2.2.4.1. Truy n d n hai chi u trên hai s i
H th ng WDM truy n d n hai chi u trên hai s i là t t c các kênh quang cùng
trên m t s i quang truy n d n theo cùng m t chi u (như hình 2.5),
ñ u phát các tín
hi u có các bư c sóng quang khác nhau và ñã ñư c ñi u ch λ1, λ2, ……, λn thông qua
b ghép kênh t h p l i v i nhau và truy n d n m t chi u trên m t s i quang.Vì các
tín hi u ñư c mang thông qua các bư c sóng khác nhau, do ñó s không b l n l n.
ñ u thu, b tách kênh quang tách các tín hi u có bư c sóng khác nhau, hoàn thành
truy n d n tín hi u quang nhi u kênh.
chi u ngư c l i truy n d n trên m t s i
quang khác, nguyên lý gi ng như trên.
Hình 2.5: Sơ ñ truy n d n hai chi u trên hai s i quang
2.2.4.2. Truy n d n hai chi u trên m t s i
H th ng WDM truy n d n hai chi u trên cùng m t s i là
hư ng ñi, các kênh
quang tương ng v i các bư c sóng λ1, λ2, ……, λn qua b ghép/tách kênh ñư c t h p
l i v i nhau truy n d n trên m t s i. Cũng s i quang ñó,
hư ng v các bư c sóng
λn+1, λn+2, ……, λ2n ñư c truy n d n theo chi u ngư c l i (như hình 2.6) Nói cách khác
ta dùng các bư c sóng tách r i ñ thông tin hai chi u (song công).
38

39. Hình 2.6: Sơ ñ truy n d n hai chi u trên cùng m t s i quang
H th ng WDM hai chi u trên hai s i ñư c ng d ng và phát tri n tương ñ i
r ng rãi. H th ng WDM hai chi u trên cùng m t s i thì yêu c u phát tri n và ng
d ng cao hơn, ñòi h i yêu c u k thu t c c kỳ nghiêm ng t.
phía phát, các thi t b
ghép kênh ph i có suy hao nh t m i ngu n quang t i ñ u ra c a b ghép kênh.
phía thu, các b tách sóng quang ph i nh y v i d i r ng c a các bư c sóng quang.
Khi th c hi n tách kênh c n ph i cách ly kênh quang th t t t v i các bư c sóng khác
b ng thi t k các b tách kênh th t chính xác, các b l c quang n u ñư c s d ng
ph i có bư c sóng c t chính xác, d i làm vi c n ñ nh.
H th ng WDM ñư c thi t k ph i gi m t i ña các hi u ng có th gây ra suy
hao truy n d n. Ngoài vi c ñ m b o suy hao xen c a các ph n t ghép, ho c t i các
ñi m ghép n i các module, các m i hàn…, b i chúng có th làm gia tăng v n ñ
xuyên kênh gi a các bư c sóng, d n ñ n làm suy gi m nghiêm tr ng t s S/N c a
h th ng. Các hi u ng trên ñ c bi t nghiêm tr ng ñ i v i h th ng WDM truy n d n
hai chi u trên m t s i, do ñó h th ng này có kh năng ít ñư c l a ch n khi thi t k
tuy n.
m t m c ñ nào ñó, ñ ñơn gi n ta có th xem xét b tách bư c sóng như b
ghép bư c sóng ch b ng cách bi n ñ i chi u tín hi u ánh sáng. Như v y hi u ñơn
gi n, t b ghép (multiplexer) trong trư ng h p này thư ng ñư c s d ng
chung ñ xét cho c b ghép và b tách.
Thi t b WDM ñư c chia làm ba lo i:
+ Các b ghép ((MUX)
+ Các b tách (DEMUX)
+ Các b ghép/tách h n h p (MUX-DEMUX)
39
d ng

40. Các b MUX và DEMUX ñư c s d ng trong các phương án truy n d n theo
m t hư ng, còn MUX-DEMUX ñư c s d ng cho các phương án truy n d n theo
hai hư ng. Hình 2.7 mô t thi t b ghép/tách h n h p.
Hình 2.7: Mô t thi t b ghép/tách h n h p (MUX-DEMUX)
2.2.5. Nh ng v n ñ k thu t trong h th ng ghép kênh quang WDM
2.2.5.1.
n ñ nh bư c sóng và ñ r ng ph c a ngu n quang
Trong h th ng WDM c n ph i quy ñ nh và ñi u ch nh chính xác bư c sóng c a
ngu n quang ñ tránh s trôi bư c sóng do các nguyên nhân s làm cho h th ng
không n ñ nh hay kém tin c y vì kho ng cách gi a các bư c sóng là r t g n nhau.
Hi n nay dùng hai phương pháp ñi u khi n ngu n quang:
+ Phương pháp ñi u khi n ph n h i thông qua nhi t ñ chip c a b phát
quang ñ ñi u khi n bư c sóng và n ñ nh bư c sóng.
+ Phương pháp 2: Vi c ñi u khi n ph n h i thông qua vi c giám sát bư c
sóng tín hi u quang
ñ u ra, d a vào s chênh l ch tr s gi a ñi n áp ñ u ra và ñi n
áp tham kh o tiêu chu n ñ ñi u khi n nhi t ñ c a b kích quang, hình thành k t
c u khép kín ch t vào bư c sóng tung tâm.
Vi c ch n ñ r ng ph c a ngu n phát nh m ñ m b o cho các kênh ho t ñ ng
m t cách ñ c l p v i nhau hay nói cách khác là tránh hi n tư ng ch ng ph
phía
thu gi a các kênh lân c n. Băng thông c a s i quang r t r ng nên s lư ng ghép
kênh ñư c r t l n. Tuy nhiên trong th c t các h th ng WDM thư ng ñi li n v i các
h th ng khu ch ñ i quang s i, ch làm vi c
vùng c a s 1550nm, nên băng t n c a
h th ng WDM b gi i h n b i băng t n c a h th ng khu ch ñ i. Như v y v n ñ
ñ t ra khi ghép là kho ng cách ghép gi a các bư c sóng ph i th a mãn nh ng yêu
c u, tránh ch ng ph c a các kênh lân c n
phía thu, kho ng cách này ph thu c
vào ñ r ng ph c a ngu n phát, ph thu c vào các nh hư ng như: tán s c, các hi u
ng phi tuy n…
40

41. 2.2.5.2. S kênh ñư c s d ng
M t trong các y u t quan tr ng ph i xem xét là h th ng s s d ng bao nhiêu
kênh và s kênh c c ñ i có th s d ng là bao nhiêu.
S kênh c c ñ i c a h th ng ph thu c vào:
+ Kh năng công ngh có ñ i v i các thành ph n quang c a h th ng, c th
là: băng t n c a s i quang, kh năng tách/ghép c a thi t b WDM.
+ Kho ng cách gi a các kênh
M ts y ut
nh hư ng t i kho ng cách gi a các kênh là: t c ñ truy n d n
c a t ng kênh, qu công xu t, nh hư ng c a các hi u ng phi tuy n, ñ r ng ph
c a ngu n phát, kh năng tách/ghép c a thi t b WDM.
Kho ng cách kênh là ñ r ng t n s tiêu chu n gi a các kênh g n nhau. Vi c
phân b kênh m t cách h p lý trong gi i băng t n có h n giúp cho vi c nâng cao hi u
su t s d ng tài nguyên gi i t n và gi m nh hư ng phi tuy n tính gi a các kênh g n
nhau. S d ng kho ng cách kênh không ñ ng ñ u nhau ñ h n ch hi u ng tr n t n
b n sóng trong s i quang.
C a s truy n d n t i vùng bư c sóng 1550nm có ñ r ng kho ng 100nm,
nhưng d i khu ch ñ i c a các b khu ch ñ i quang ch có ñ r ng kho ng 35nm
(Theo khuy n ngh c a ITU-T thì d i khu ch ñ i này là t bư c sóng 1530nm ñ n
1565nm ñ i v i băng C, ho c t 1570nm ñ n 1603nm ñ i v i băng L). Do ñó trong
th c t các h th ng WDM không th t n d ng h t toàn b băng t n c a s i quang,
nói cách khác h th ng WDM ch làm vi c v i d i bư c sóng nh hơn nhi u so v i
toàn b d i t n b ng ph ng có ñ t n hao th p c a s i quang.
2.2.5.3. Kho ng cách gi a các kênh
Kho ng cách kênh là ñ r ng t n s tiêu chu n gi a các kênh g n nhau. Vi c
phân b kênh m t cách h p lý trong d i băng t n có h n giúp cho vi c nâng cao hi u
su t s d ng tài nguyên d i t n và gi m nh hư ng phi tuy n tính gi a các kênh g n
nhau. S d ng kho ng cách kênh không ñ u nhau ñ h n ch hi u ng tr n t n b n
sóng trong s i quang. Dư i ñây ch ñ c p ñ n h th ng có kho ng cách kênh ñ u
nhau. M t s y u t
nh hư ng ñ n kho ng cách gi a các kênh là:
+ T c ñ truy n d n c a t ng kênh
+ Qu công su t chung
+ nh hư ng c a các hi u ng phi tuy n
+ ð r ng ph c a ngu n phát
+ Kh năng tách/ghép c a các thi t b WDM.
41

42. Quan h gi a kho ng cách gi a các kênh và s kênh s d ng:
N u g i ∆λ là kho ng cách gi a các kênh, ta có:
∆f = c
∆λ
λ2
(V i ∆f là t n s trung tâm danh ñ nh)
Như v y, t i bư c sóng λ = 1550nm, v i ∆λ = 35nm, xét ñ i v i riêng băng C ta
s có ∆f = 4,37.1012 Hz = 4370 Ghz
Gi s t c ñ truy n d n c a t ng kênh là 2,5 Ghz, theo ñ nh lý Nyquist, ph cơ
s c a tín hi u là: 2 x 2,5 = 5 Ghz.
Khi ñó s kênh bư c sóng c c ñ i có th ñ t ñư c là: N = ∆f /5 = 874 kênh
trong d i băng t n c a b khu ch ñ i quang.
ðây là s kênh c c ñ i tính theo lý thuy t ñ i v i băng C. Tuy nhiên v i m t ñ
kênh càng l n ñòi h i các thành ph n quang trong tuy n ph i có ch t lư ng càng cao.
ð tránh xuyên âm gi a các kênh, c n ph i có các ngu n phát quang r t n ñ nh và
các b thu quang có ñ ch n l c bư c sóng cao, b t c s d ch t n nào c a ngu n
phát cũng có th làm giãn ph sang kênh lân c n.
T n s trung tâm danh ñ nh là t n s tương ng v i m i kênh quang trong h
th ng ghép kênh quang. ð ñ m b o tính tương thích gi a các h th ng WDM khác
nhau, c n ph i chu n hoá t n s tung tâm c a các kênh, ITU-T ñã ñưa ra quy ñ nh v
kho ng cách t i thi u gi a các kênh là 100 Ghz (x p x b ng 0,8 nm) v i t n s
chu n là 193,1 THz.
Trong m t h th ng WDM, s lư ng bư c sóng không th quá nhi u b i vì vi c
ñi u khi n và giám sát ñ i v i các bư c sóng này là m t v n ñ ph c t p, có th quy
ñ nh tr s l n nh t ñ i v i s lư ng bư c sóng c a h th ng t góc ñ kinh t và
công ngh . T t c các bư c sóng ñ u ph i n m
ph n tương ñ i b ng ph ng trên
ñư ng cong tăng ích c a b khu ch ñ i quang, ñ cho h s tăng ích c a các kênh
khi ñi qua b khu ch ñ i quang là g n như nhau, ñi u này ti n l i cho thi t k h
th ng. ð i v i b khu ch ñ i quang EDFA, ph n tương ñ i b ng ph ng c a ñư ng
cong tăng ích là t 1540 nm ñ n 1560 nm.
M t ñi m c n lưu ý là v i m t ñ kênh càng l n ñòi h i các thành ph n quang
trên tuy n truy n d n quang ph i có ch t lư ng và ñ
n ñ nh cao. ð tránh xuyên
âm gi a các kênh này c n ph i có ngu n phát quang r t n ñ nh (ngu n laser DFB)
và các b thu quang có ñ ch n l c cao, b t kì s d ch t n nào c a ngu n phát cũng
có th làm giãn ph sang kênh lân c n.
42

43. 2.2.5.4.
n ñ nh bư c sóng c a ngu n quang.
Trong h th ng WDM, ph i quy ñ nh và ñi u ch nh chính xác bư c sóng c a
ngu n quang, n u không thì s trôi bư c sóng do nhi u nguyên nhân s làm cho h
th ng không n ñ nh ho c kém tin c y. Hi n nay ch y u dùng hai phương pháp ñi u
khi n ngu n quang:
+ Phương pháp ñi u khi n ph n h i thông qua nhi t ñ chíp c a b kích quang
ñ ñi u khi n giám sát m ch ñi n ñi u nhi t, v i m c ñích ñi u khi n bư c sóng và
n ñ nh bư c sóng.
+ Phương pháp ñi u khi n ph n h i thông qua vi c giám sát bư c sóng tín hi u
quang
ñ u ra, d a vào s chênh l ch tr s ñi n áp ñ u ra và ñi n áp tham kh o tiêu
chu n ñ ñi u khi n nhi t ñ c a b kích quang, hình thành k t c u khép kín ch t
vào bư c sóng trung tâm.
2.2.5.5. Yêu c u ñ r ng ph c a ngu n phát
Vi c ch n ñ r ng ph c a ngu n phát nh m b o ñ m cho các kênh ho t ñ ng
m t cách ñ c l p v i nhau, hay nói cách khác là tránh hi n tư ng ch ng ph
phía
thu gi a các kênh lân c n. Băng thông c a s i quang r t r ng nên s lư ng kênh
ghép ñư c r t l n. Tuy nhiên trong th c t , các h th ng WDM thư ng ñi li n v i
các b khu ch ñ i quang s i, làm vi c ch
vùng c a s 1550 nm, nên băng t n c a
h th ng WDM b gi i h n b i băng t n c a b khu ch ñ i (t 1530 nm ñ n 1565 nm
cho băng C, t 1570 nm ñ n 1603 nm cho băng L). Như v y m t v n ñ ñ t ra khi
ghép là kho ng cách ghép gi a các bư c sóng ph i th o mãn ñư c yêu c u tránh
ch ng ph c a các kênh lân c n
phía thu, kho ng cách này ph thu c vào ñ r ng
ph c a ngu n phát và các y u t
nh hư ng như tán s c s i, các hi u ng phi tuy n,
…
H th ng WDM có th ñư c xem xét như là s x p ch ng c a các h th ng
truy n d n ñơn kênh khi kho ng cách gi a các kênh ñ l n và công su t phát h p lý.
M i quan h gi a ph c a tín hi u phía thu v i ph c a tín hi u phía phát ñư c th
hi n b i tham s ñ c trưng cho s giãn ph , ký hi u ∆, ñ r ng băng t n tín hi u
truy n d n ký hi u là B, ñ tán s c tương ng v i kho ng cách truy n ký hi u là D.
G i ξ là h s ñ c trưng cho s tương tác gi a ngu n phát và s i quang, ta có:
ξ = B.D.∆
Trong ñó:
[B] : Mbit/s
[D] : ps/nm
43

44. T công th c trên có th tính ñư c ñ giãn r ng ph c a ngu n phát:
∆ = ξ / B.D
V i ñ giãn r ng ph này và kho ng cách kênh bư c sóng ch n theo b ng t n
s tung tâm, ta s tìm ñư c ñ r ng ph yêu c u c a ngu n phát.
2.2.5.6. Hi n tư ng suy hao và qu công su t c a h th ng WDM
Trong b t kỳ h th ng nào thì v n ñ quan tr ng là ph i ñ m b o ñư c t s tín
hi u trên t p âm (S/N), sao cho ñ u thu có th thu ñư c tín hi u v i m t m c t l l i
bít BER (Bit error ratio) cho phép. Gi s máy phát tín hi u ñi t i phía thu v i m t
m c công su t Pphát nh t ñ nh, công su t c a tín hi u s b suy gi m d n trên ñư ng
truy n d n do r t nhi u nguyên nhân. C ly truy n d n càng l n thì công su t tín hi u
b suy hao càng nhi u. N u suy hao quá l n s làm cho công su t tín hi u ñ n ñư c
máy thu nh hơn công su t ngư ng thu nh nh t cho phép (Pthu
min)
thì thông tin
truy n ñi s b m t. ð máy thu thu ñư c thông tin, công su t tín hi u ñ n máy thu
ph i n m trong gi i công su t c a máy thu
Pmáy phát = Pphát + Pd
Pthu min < Pphát - Pt
tr
ng suy hao <Pthu max
Như v y ñ ñ m b o ñư c thông tin thì công su t ph i càng l n khi c ly truy n
d n càng xa. ð kh c ph c ñi u này, ngư i ta s d ng b l p tín hi u trên ñư ng
truy n. Trư c ñây s d ng các tr m l p ñi n 3R, nhưng hi n nay ñư c s d ng ph
bi n b khu ch ñ i quang EDFA.
2.2.5.7. V n ñ xuyên nhi u gi a các kênh tín hi u quang
Xuyên nhi u tuy n tính: Sinh ra do ñ c tính không lý tư ng c a các thi t b
tách/ghép kênh. M c ñ xuyên âm này ph thu c vào các thi t b tách/ghép sóng
ñư c s d ng và kho ng cách gi a các kênh. Trên th c t thì kho ng cách gi a các
kênh ñư c xác ñ nh b i thi t b tách/ghép và m c xuyên âm cho phép. Xuyên nhi u
tuy n tính còn x y ra do s h n ch d i thông c a b l c hay s d ch t n c a diode
laser.
Xuyên nhi u khác t n s : bư c sóng xuyên nhi u và bư c sóng c a tín hi u
truy n d n không gi ng nhau. ðây là lo i nhi u không tích lũy và có th làm gi m
ñư c xuyên nhi u này b ng các b l c (F-P)
trư c máy thu.
Xuyên nhi u cùng t n s : bư c sóng xuyên nhi u và bư c sóng tín hi u truy n
d n gi ng nhau. Xuyên nhi u cùng t n s sinh ra do b n thân tín hi u qua các tuy n
44

45. khác nhau r i ghép vào nhau nhưng có tr truy n d n khác nhau, nguyên nhân do
tính năng c a linh ki n không t t gây ra.
Xuyên nhi u phi tuy n: Ch y u do các hi u ng phi tuy n c a s i quang ho c
ñi m nút gây nên. Chúng không nh ng gây ra t n hao năng lư ng mà s d n ñ n s
d ch chuy n công su t t kênh này sang kênh khác, gây nên xuyên nhi u phi tuy n
và nh hư ng không t t t i tính năng c a h th ng.
ð i v i h th ng WDM, hi u ng phi tuy n có tác h i l n nh t ñó là hi u ng
tr n 4 sóng FWM (Four Wave Mixing). Trong hi u ng này, 2 ho c 3 sóng quang
v i các t n s khác nhau s tương tác v i nhau t o ra các thành ph n t n s m i,
tương tác này có th xu t hi n gi a các bư c sóng c a tín hi u trong h th ng WDM.
Gi s có 3 bư c sóng fi , fj , fk thì t h p t n s m i t o ra s là nh ng t n s fijk th a
mãn:
fijk = fi + fj + fk
T n s này g i là t n s tr n b n sóng. Do vi c t o ra các t n s m i là t h p
c a các t n s tín hi u nên hi u ng FWM s làm gi m công su t c a các kênh tín
hi u trong h th ng WDM. Hơn n a, n u kho ng cách gi a các kênh là b ng nhau
thì nh ng t n s m i ñư c t o ra có th rơi vào các kênh tín hi u gây xuyên âm gi a
các kênh, làm suy gi m ch t lư ng c a h th ng. Vì các h th ng WDM ch y u làm
vi c
c a s bư c sóng 1550nm và do tán s c c a s i quang ñơn mode thông
thư ng (s i G.652) là ~ 0 (<3ps/nm.km) nên h th ng WDM làm vi c trên s i ñơn
mode thông thư ng s ít b
nh hư ng b i hi u ng FWM hơn h th ng WDM làm
vi c trên s i tán s c d ch chuy n.
nh hư ng c a FWM càng l n khi kho ng cách
gi a các kênh trong h th ng WDM càng nh và m c công su t m i kênh càng l n.
Vì v y hi u ng FWM là nguyên nhân chính làm h n ch dung lư ng và c ly truy n
d n c a h th ng.
Nhìn chung ñ i v i h th ng thông tin quang WDM, ngu n xuyên nhi u chính
là do s dò d tín hi u t kênh này sang kênh khác và do các hi u ng phi tuy n gây
ra
2.2.6. Gi i pháp h n ch các hi u ng phi tuy n.
M cñ
nh hư ng c a các hi u ng phi tuy n ph thu c r t nhi u vào ti t di n
hi u d ng c a s i quang (Aeff). Vùng lõi càng l n thì m t ñ ánh sáng
trong s i
quang càng gi m, do ñó s gi m nh hư ng c a các hi u ng phi tuy n, cho phép
tăng công su t lan truy n trong s i quang. ð bù l i suy hao trong s i quang, hi n t i
45

46. ñ i v i các h th ng làm vi c
bư c sóng 1550nm ngư i ta s d ng b khu ch ñ i
quang EDFA.
nh hư ng c a các hi u ng phi tuy n t l ngh ch v i Aeff. Trong h th ng
WDM, hi u ng FWM có ý nghĩa quan tr ng hơn c . Hi u su t c a hi u ng này
ph thu c vào tán s c c a s i quang. V i tán s c b ng 0 (zero), hi u ng x y ra r t
m nh. Tuy nhiên ch c n m t lư ng nh tán s c cũng làm gi m b t hi n tư ng này
m t cách ñáng k . Do ñó s i quang có tán s c d ch chuy n khác 0 (NZ-DSF) ñang là
m c tiêu c a các nhà ch t o. Thông thư ng các s i quang ñư c thi t k ñ d ch
chuy n tán s c thư ng có ti t di n hi u d ng kho ng 50-60 m2. Các nhà nghiên c u
ñang quan tâm ñ n gi i pháp tăng ti t di n hi u d ng b ng cách thay ñ i m t c t
chi t su t c a lõi cáp. Khi tăng Aeff có th làm gi m hi u ng phi tuy n, do ñó cho
phép s i có th ti p nh n ñư c công su t tín hi u l n và làm tăng kho ng cách gi a
các b khu ch ñ i quang, gi m s lư ng thi t b trên tuy n và ñ t t l tín hi u trên
nhi u (SNR) l n hơn. Tăng di n tích hi u d ng Aeff là m t trong nh ng m c tiêu ch
y u trong vi c thi t k các lo i s i quang m i. ðây là m t tham s quan tr ng khi
thi t k các h th ng ho t ñ ng
vùng bư c sóng 1550nm, ñ c bi t là các h th ng
ghép bư c sóng m t ñ cao có s d ng khu ch ñ i quang.
S d ng cáp s i quang d ch chuy n tán s c (NZ-DSF) cũng là m t gi i pháp
h u hi u cho vi c h n ch các hi u ng phi tuy n.
2.2.7. V n ñ chuy n ñ i bư c sóng
2.2.7.1. Vai trò c a chuy n ñ i bư c sóng.
Chuy n ñ i bư c sóng là kh năng chuy n ñ i tín hi u t bư c sóng λ1 t i ñ u
vào sang m t bư c sóng λ2 khác t i ñ u ra. Các b chuy n ñ i này làm gi m kh
năng t c ngh n trong m ng và lo i b r ng bu c v tính liên t c c a bư c sóng.
Tuy nhiên trong th c t , các b chuy n ñ i này r t khó th c hi n b i các lý do
v chi phí và gi i h n k thu t. C n ph i l a ch n v trí các nút ñ ñ t các b chuy n
ñ i bư c sóng sao cho m ng t i ưu nh t, thư ng ñ t các b chuy n ñ i bư c sóng t i
các nút có lưu lư ng m ng l n nh t.
Xét ví d như hình 2.8, thi t l p m t lightpath trên bư c sóng λ1 gi a hai nút A
và B, ñ ng th i thi t l p m t lightpath trên bư c sóng λ2 gi a hai nút B và C.
46

47. Node A
Node C
Node B
λ1
λ1
λ2
λ2
Hình 2.8: Ví d v v n ñ chuy n ñ i bư c sóng.
Gi s có yêu c u t A ñ n C, thì yêu c u này không th th c hi n ñư c do r ng
bu c v tính liên t c c a bư c sóng. N u ñ t
B m t b chuy n ñ i bư c sóng thì nó
s chuy n ñ i bư c sóng λ1 sang bư c sóng λ2. Như v y yêu c u t A sang C ñư c
th c hi n.
Tóm l i, vi c chuy n ñ i bư c sóng giúp gi m xác xu t t c ngh n trong m ng
và c i thi n hi u su t c a m ng, ñ ng th i lo i b r ng bu c v tính liên t c c a bư c
sóng.
2.2.7.2. Phân lo i
Chuy n ñ i bư c sóng có th chia làm 2 lo i:
+ Chuy n ñ i bư c sóng quang - ñi n: Tín hi u trư c tiên ñư c chuy n sang tín
hi u ñi n. Lu ng bit ñư c lưu tr trong b ñ m. Sau ñó tín hi u ñi n s ñư c dùng ñ
lái ñ u ra c a m t tunable laser ñ t o thành m t bư c sóng mong mu n c a ñ u ra.
Phương pháp này không thích h p cho t c ñ bít cao hơn 10 Gbít, tiêu hao công su t
l n và th c hi n ph c t p hơn các phương pháp khác.
+ Chuy n ñ i bư c sóng toàn quang: Quá trình chuy n ñ i bư c sóng ñư c
th c hi n hoàn toàn trong mi n quang. Phương pháp này d a vào hi u ng tr n bư c
sóng ñ t o ra các bư c sóng khác.
Kh năng chuy n ñ i bư c sóng có th ñư c th c hi n
nhi u m c khác nhau.
Có 4 kh năng chuy n ñ i bư c sóng khác nhau là:
+ Không có chuy n ñ i bư c sóng (No conversion): M i bư c sóng chuy n ñ i
thành chính nó, t c là không có s chuy n ñ i bư c sóng nào.
+ Kh năng chuy n ñ i bư c sóng c ñ nh (Fix conversion): M i bư c sóng
ñ u vào ñư c chuy n ñ i thành m t bư c sóng c ñ nh
47
ñ u ra.

48. + Kh năng chuy n ñ i bư c sóng có gi i h n (Limited conversion): M i bư c
sóng
ñ u vào có th ñư c chuy n ñ i thành m t s bư c sóng xác ñ nh trư c
ñ u
ra.
+ Kh năng chuy n ñ i bư c sóng hoàn toàn (Full conversion): Chuy n ñ i
bư c sóng
ñ u vào thành m t bư c sóng b t kỳ
λ1
λ2
λ3
λ1
λ2
λ3
λ1
λ2
λ3
(a) No conversion
λ1
λ2
λ3
(b) Fixed conversion
λ1
λ2
λ3
λ1
λ2
λ3
λ1
λ2
λ3
ñ u ra.
(c) Limited conversion
λ1
λ2
λ3
(d) Full conversion
Hình 2.9: Các kh năng chuy n ñ i bư c sóng
2.2.8. Thành ph n cơ b n trong m ng WDM
Các ph n t ch ch t c a m ng WDM hi n nay bao g m:
+ B ñ u cu i ñư ng quang (OLT)
+ B ghép kênh xen/r t quang (OADM)
+ B k t n i chéo quang (OXC)
+ B khu ch ñ i ñư ng quang (OLA)
2.2.8.1. B ñ u cu i ñư ng quang (OLT)
Thi t b ñ u cu i OLT (Optical Line Terminator) là thi t b ñư c dùng
cu i c a m t liên k t ñi m n i ñi m ñ ghép và phân kênh các bư c sóng.
48
ñ u

49. O/E/O
E/O/E
Hình 2.10: Mô hình m t OLT
Thi t b ñ u cu i OLT g m có ba kh i ch c năng chính:
+ Chuy n ñ i tín hi u (transponder)
+ Ghép kênh bư c sóng (wavelength multiplexer)
+ Khu ch ñ i quang (optical amplifier)
2.2.8.1.1. Ch c năng chuy n ñ i tín hi u
B chuy n ñ i tín hi u th c hi n các ch c năng:
+ Chuy n ñ i tín hi u sang bư c sóng, m c công su t và các thông s quang
cho phù h p v i yêu c u chung c a l p kênh quang.
+ Thêm vào ho c trích ra các tín hi u ban ñ u ñ có th qu n lý tín hi u truy n
ñi ngay t i l p kênh quang.
+ Giám sát BER c a tín hi u truy n trong l p khách hàng và tín hi u truy n
trong l p kênh quang t i ñ u vào và ñ u ra c a tín hi u ñó.
2.2.8.1.2. Ch c năng ghép bư c sóng
B ghép bư c sóng có ch c năng ghép các tín hi u thu c các bư c sóng khác
nhau (tương thích v i khuy n ngh c a ITU-T) thành tín hi u truy n ñi trên m t s i
quang. Như v y, các k thu t ghép bư c sóng như k thu t ng d n sóng AWG, k
thu t ñi n môi màng m ng, k thu t cách t Bragg … ñ u có th ñư c ng d ng.
2.2.8.1.3. Ch c năng khu ch ñ i tín hi u
ðây là m t ch c năng tuỳ ch n trong OLT, t c là có th có ho c không có ch c
năng này tuỳ vào tưng ñi u ki n c th . ð th c hi n ch c năng này, c n dùng hai
c u hình EDFA khác nhau. C u hình EDFA khu ch ñ i công su t cho hư ng phát
(Booster amplifier) và c u hình EDFA ti n khu ch ñ i (Preamplifier) cho hư ng thu.
49

50. Hi n nay, các nút m ng WDM có th ho t ñ ng
các bư c sóng băng C và băng L
do b khu ch ñ i EDFA ho t ñ ng ñư c trên c hai băng sóng này.
2.2.8.2. B xen/r t quang (OADM)
2.2.8.2.1. T ng quan
B ghép xen/r t quang OADM (Optical Add/Drop Multiplexer) thư ng ñư c
dùng trong các m ng quang ñô th và m ng quang ñư ng dài vì nó cho hi u qu kinh
t cao, ñ c bi t ñ i v i c u hình m ng tuy n tính, c u hình m ng vòng (Ring).
Ch c năng c a b ghép xen/r t quang là nó ñư c c u hình ñ xen/r t m t s
kênh bư c sóng, các kênh bư c sóng còn l i ñư c c u hình cho ñi xuyên qua (Pass
through).
ð hi u rõ hơn hi u qu kinh t và ch c năng c a b ghép xen/r t quang, ta xét
m t m ng g m có 3 nút m ng A, B, C n i chu i v i nhau, thư ng ñư c g i là c u
hình tuy n tính.
Xem xét m ng trong các ñi u ki n: các liên k t và k t n i là song công, các nút
m ng liên k t b ng hai s i quang, m i s i truy n theo m t chi u. Gi s k t n i A và
B dùng m t bư c sóng, k t n i B và C dùng m t bư c sóng, k t n i A và C dùng ba
bư c sóng. Ta th c hi n 2 gi i pháp thi t k h th ng m ng. Hình 2.11 minh ho các
gi i pháp cho m ng trên.
Gi i pháp th nh t (Hình 2.11a), xây d ng h th ng ñi m n i ñi m gi a A và B,
gi a B và C. M i liên k t ñi m n i ñi m s d ng m t OLT t i ñ u và cu i c a liên
k t, m i OLT k t thúc b n bư c sóng, vì th c n yêu c u b n b ti p sóng. Như v y,
c n dùng b n OLT v i s b ti p sóng là 16. Nút m ng B có hai OLT, m i OLT yêu
c u b n bư c sóng. Tuy nhiên ch có 1 trong 4 b ti p sóng là dùng cho nút B, các b
ti p sóng còn l i là dùng cho cung c p lưu lư ng gi a nút A và C. Do ñó, 6 trong 8
b ti p sóng
nút B dùng ñ ñi u khi n lưu lư ng. Như v y là r t t n kém.
50

51. Node A
Node C
Node B
(a)
Add/Drop
B chuy n ñ i tín hi u
Node A
Node C
Node B
OADM
Optical passthrough
(b)
Add/Drop
Hình 2.11: Minh ho tính hi u qu khi s d ng OADM
Gi i pháp th hai (Hình 2.11b), xây d ng h th ng s d ng m t OLT t i nút A,
m t OLT
nút C, ñ ng th i s d ng OADM t i nút B v i c u hình phù h p cho r t
kênh bư c sóng thu c k t n i A và B, cho xen kênh bư c sóng thu c k t n i B và C,
cho ñi xuyên qua các kênh bư c sóng thu c k t n i A và C. Như v y, ta c n ph i
dùng hai OLT và m t OADM và s b ti p sóng theo gi i pháp này là 8. Như v y là
gi m ñư c chi phí so v i gi i pháp th nh t.
Trên th c t , s bư c sóng c n xen/r t t i nút m ng thư ng r t nh so v i s
lư ng bư c sóng ñư c truy n trên s i quang nên hi u qu
ng d ng OADM vào
m ng là r t l n. N u kho ng cách gi a hai nút m ng A và C là ñ nh , ta có th k t
n i tr c ti p mà không c n qua trung gian là nút m ng B. Qua ñó có th th y trong
các trư ng h p kho ng cách gi a các nút m ng (tr m) tương ñ i nh như trong m ng
ñô th thì ng d ng OADM là không l n n a.
2.2.8.2.2. Thu c tính cơ b n c a OADM
M t ñi m nút m ng ñóng vai trò là ñi m ghép xen/r t kênh quang trong h
th ng có nh ng thu c tính cơ b n sau:
- S lư ng bư c sóng có th h tr t i ña là bao nhiêu.
51

52. - S lư ng bư c sóng t i ña có th th c hi n xen/r t là bao nhiêu. ð i v i ña s
các OADM hi n t i, s lư ng bư c sóng th c hi n xen/r t thư ng quy t ñ nh b i s
ph n c ng ñư c l p ñ t. Mu n thay ñ i s bư c sóng th c hi n xen/r t c n thay ñ i
s ph n c ng.
- Có quy ñ nh nh ng bư c sóng c th nào có th xen r t t i OADM không?
ði u này có nh hư ng r t l n lên vi c ñ nh tuy n lưu lư ng trong m ng.
- Th c hi n xen/r t kênh t i nút m ng có d dàng, có làm gián ño n lưu lư ng
khi xen/r t kênh không?
- OADM có c u trúc Module, t c là tính ñ n chi phí tri n khai.
- Tính ph c t p c a l p v t lý (suy hao truy n d n) ñư c thi t k có nh hư ng
ñ n vi c s d ng OADM và vi c xen các kênh m i hay nút m ng m i nh hư ng
ñ n vi c thi t k l p v t lý như th nào? V cơ b n, n u suy hao truy n d n t ng
c ng không ph thu c vào s lư ng kênh ñư c xen/r t thì vi c xen/r t thêm các
kênh m i s không nh hư ng nhi u ñ n các kênh hi n h u m c dù có th xu t hi n
nhi u xuyên kênh.
2.2.8.2.3. C u trúc OADM
a. C u trúc song song
Trong c u trúc song song, t t c các kênh tín hi u ñ u ñư c gi i ghép kênh. Sau
ñó m t s kênh tuỳ ý ñư c c u hình r t, các kênh còn l i c u hình cho ñi xuyên qua
m t cách thích h p ñư c minh ho như hình 2.12. Như v y, s lư ng kênh th c hi n
xen/r t, c th kênh nào th c hi n xen/r t là không c ñ nh. OADM ch t o theo c u
trúc song song s không t o nhi u r ng bu c khi thi t l p m t ñư ng quang gi a các
nút trong m ng. ð ng th i, do OADM x lý ñ i v i t t c các kênh bư c sóng ñi
vào, suy hao thêm vào c a tín hi u khi qua OADM là c ñ nh, không ph thu c vào
s lư ng kênh xen/r t t i ñi m nút. Hơn n a, vi c xen/r t thêm các kênh không làm
gián ño n các kênh ñang ho t ñ ng. Tuy nhiên, so v i ñi u ki n th c t , c u trúc này
không mang tính kinh t do s lư ng kênh xen/r t t i m i nút thư ng không ñáng k
so v i s lư ng kênh truy n trên s i quang.
52

53. Demux
Mux
λω
λ1, λ2, ……λω
λ1, λ2, ……λω
λ2
λ1
Rít
Xen
Hình 2.12: C u trúc song song
b. C u trúc song song theo băng (Theo module)
ð tăng tính kinh t hơn, c u trúc song song có th thay ñ i nh b ng cách thi t
k theo t ng module như minh ho trên hình 2.13.
ñây, quá trình MUX và
DEMUX tín hi u ñư c th c hi n theo hai t ng. T ng th nh t MUX tín hi u t s i
quang ñi vào ra thành các băng sóng riêng bi t và t ng th hai MUX tín hi u thu c
các băng sóng ra thành các tín hi u bư c sóng riêng r . Như v y, c u trúc theo
module giúp tăng hi u qu s d ng b MUX/DEMUX cao hơn và cho ra ñ suy hao
gi a các kênh sóng ñ ng nh t hơn.
Demux
Mux
B¨ng 4
λ1, λ2, ……λω
B¨ng 3
λ1, λ2, ……λω
B¨ng 2
B¨ng 1
Rít
Xen
Hình 2.13: C u trúc song song theo module
c. C u trúc n i ti p
M t kênh ñơn ñư c th c hi n xen/r t t t p h p t các kênh ñi vào OADM. Ta
g i thi t b này là OADM ñơn kênh SC-OADM (single channel OADM). SC-OADM
là y u t cơ b n c u thành nên h th ng OADM hoàn ch nh b ng cách ghép n i ti p
nhi u SC-OADM l i v i nhau như minh ho
53
hình 2.14. Trên th c t , thi t b ki u

54. này có tính kinh t cao hơn so v i c u trúc song song nhưng suy hao thêm vào l n do
m c n i ti p các SC-OADM theo nhi u ch ng. Vi c xen/r t các kênh m i s làm
gián ño n các kênh khác. Do ñó c n có k ho ch phân b bư c sóng trư c ñ h n ch
vi c gián ño n này.
λ1, λ2, ……λω
λ1, λ2, ……λω
Rít
λ1
Xen
λ2
Hình 2.14: C u trúc n i ti p
d. C u trúc xen/r t theo băng sóng
Trong c u trúc này, m t nhóm c ñ nh kênh bư c sóng ñư c th c hi n xen/r t
t i m t nút m ng OADM. Các kênh ñư c th c hi n xen/r t là các kênh liên ti p nhau
trong m t băng sóng, s ñư c l c b i m t b l c có băng thông là d i bư c sóng. Sau
ñó chúng ñư c ñưa lên m c ghép kênh cao hơn và t ñó gi i ghép kênh thành các
kênh bư c sóng riêng l như minh ho trên hình 2.15. ðây là c u trúc trung hoà gi a
c u trúc song song và c u trúc n i ti p mà ta ñã mô t
trên. S lư ng t i ña kênh
bư c sóng ñư c xen/r t là tuỳ vào băng thông c a b l c. S lư ng th c t các kênh
xen/r t là còn tuỳ thu c vào nhà qu n lý h th ng trang b bao nhiêu b chuy n ñ i
tín hi u t i nút OADM.
λ1, λ2, ……λω
λ1, λ2, ……λω
Xen
Rít
λ1, λ2, λ3, λ4
Hình 2.15: C u trúc xen/r t theo băng sóng
54

55. 2.2.8.3. B k t n i chéo quang (OXC)
2.2.8.3.1. T ng quan
ð i v i m t mô hình m ng ñơn gi n như mô hình m ng tuy n tính ho c mô
hình m ng vòng (Ring), OADM là s l a ch n t i ưu xét v khía c nh kinh t , công
ngh ch t o và kh năng ñáp ng yêu c u c a m ng. Tuy nhiên, trong tương lai khi
yêu c u v kh năng linh ñ ng trong vi c cung ng d ch v , ñ ng th i các d ch v ña
phương ti n ñòi h i ph i ñáp ng ñư c s tăng băng thông ñ t bi n thì các mô hình
m ng hi n t i không ñáp ng ñư c. Khi ñó c n ph i tri n khai m ng m t lư i (mesh),
v i ph n t trung tâm là b k t n i chéo quang OXC (Optical Cross Connect).
OXC là thành ph n chính cho phép c u hình l i m ng quang, mà
ñó các
lightpath (ñư ng quang) có th thi t l p và k t thúc khi c n thi t ch không ph i
ñư c cung c p c ñ nh. OXC ñư c c u trúc v i m ch tích h p r t l n và kh năng
k t n i hàng ngàn ñ u vào và ñ u ra t o nên ch c năng chuy n m ch và ñ nh tuy n.
OXC là thi t b c n thi t ñ có th ti p nh n nhi u bư c sóng khác nhau
các ñ u
vào và ñ nh tuy n cho các bư c sóng này ñ n c ng ra thích h p. ð th c hi n ñư c
ñi u này, c n xây d ng OXC có các kh i ch c năng sau:
+ Chuy n m ch s i: Kh năng ñ nh tuy n t t c các bư c sóng khác nhau trên
m t s i quang
ñ u vào ñ n m t s i quang khác
ñ u ra.
+ Chuy n m ch bư c sóng: Kh năng chuy n m ch các bư c sóng c th t
m t s i quang
ñ u vào t i nhi u s i quang khác
ñ u ra.
+ Chuy n ñ i bư c sóng: Kh năng nh n và chuy n ñ i các bư c sóng
vào thành các t n s quang khác
ñ u ra.
Hình 2.16: M t m ng dùng OXC
55
ñ u

56. 2.2.8.3.2. Ch c năng
M t OXC có các ch c năng sau:
Cung c p d ch v : M t OXC có th dùng ñ cung c p các ñư ng quang trong
m ng m t cách t ñ ng, mà không c n s can thi p c a nhà qu n lý h th ng, ch ng
h n như kh năng ñáp ng thêm kênh bư c sóng n u nhu c u băng thông tăng lên.
B o v : Ch c năng quan tr ng c a b OXC là b o v các ñư ng quang khi s i
b ñ t ho c thi t b g p s c trong m ng. B OXC là ph n t m ng thông minh mà
nó có th phát hi n s c trong m ng và nhanh chóng ñ nh tuy n l i các ñư ng
quang.
Trong su t ñ i v i t c ñ truy n d n bit: Là kh năng chuy n m ch các tín hi u
v i t c ñ bit và ñ nh d ng khung truy n khác nhau.
Giám sát th c hi n, ñ nh v l i: OXC cho th y tham s c a m t tín hi u
nh ng nút trung gian, OXC cho phép ki m tra thi t b và giám sát các tín hi u ñi
xuyên qua nó.
Chuy n ñ i bư c sóng: Bư c sóng
ñ u vào i, chuy n m ch ñ ñ n ñ u ra j, có
th cũng ñư c chuy n ñ i thành bư c sóng khác.
Ghép và nhóm tín hi u: Cho phép ho t ñ ng v i các tín hi u khách hàng có t c
ñ bít không tương ng v i t c ñ bít c a tín hi u truy n trong l p kênh quang.
2.2.8.3.3. C u trúc b OXC
M t b OXC có th chia thành hai ph n: ph n lõi chuy n m ch và ph n c ng
giao di n. Ph n lõi th c hi n ch c năng k t n i quang trong khi ph n c ng giao di n
th c hi n giao ti p v i tín hi u khách hàng. Chú ý r ng thông thư ng thì là các card
ch a các b chuy n ñ i quang - ñi n - quang, ho c b chuy n ñ i quang - ñi n, tuy
nhiên ñ i v i c u hình ph n lõi chuy n m ch là toàn quang thì ph n lõi ñư c n i tr c
ti p v i các b MUX/DEMUX c a các OLT ho c OADM mà không c n qua b
chuy n ñ i quang - ñi n - quang
ph n giao di n. Các c u hình cho OXC ñư c minh
ho b i hình 2.17.
56