Đồ án Tốt nghiệp: Tìm hiểu kỹ thuật định tuyến và gán bước sóng trong hệ thống WDM

Đề tài có cấu trúc gồm 4 chương trình bày Tổng quan về hệ thống thông tin quang; giới thiệu về hệ thống WDM; định tuyến và gán bước sóng trong hệ thống WDM; mô phỏng định tuyến cho đường đi ánh sáng lightpath. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Huyền Trang đã tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu, đồng thời động viên trong thời gian em nghiên cứu đề tài này Em xin cảm ơn tất cả các thầy cô giáo trong khoa Công Nghệ Thông Tin Ứng Dụng đã nhiệt tình dạy dỗ, cung cấp trang bị cho em những kiến thức quí báu trong suốt thời gian vừa qua, cám ơn các bạn đã góp những ý kiến chân thành góp phần giúp em hoàn thành đồ án

Trong thời gian thực hiện đồ án khá ngắn, mặc dù có nhiều cố gắng nhưng đồ án không khỏi tránh những thiếu sót Kính mong các thầy cô giáo trong khoa cùng các bạn tận tình chỉ bảo và góp ý kiến để đồ án được hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn

Đà Nẵng Tháng 06 Năm 2013

Sinh viên thực hiện

Trần Văn Thời

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v

DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU vii

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 2

1.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG 2

1.2 GIỚI THIỆU VỀ THÔNG TIN QUANG 3

1.2.1 Sự phát triển của thông tin quang 3

1.2.2 Cấu trúc và các thành phần chính của hệ thống thông tin quang 4

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG WDM 6

2.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG 6

2.2 NGUYÊN LÝ GHÉP KÊNH QUANG THEO BƯỚC SÓNG WDM 6

2.2.1 Nguyên lý ghép kênh quang theo bước sóng 6

2.2.2 Các phương pháp truyền dẫn sử dụng ghép kênh quang theo bước sóng 10

2.2.2.1 Phương pháp truyền dẫn WDM song hướng 10

2.2.2.2 Phương pháp truyền dẫn WDM đơn hướng 11

2.3 CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG WDM 12

2.3.1 Thiết bị xen /rẽ quang OADM (Optical Add/Drop Multiplexer) 12

2.3.1.1 Cấu trúc song song 13

2.3.1.2 Cấu trúc nối tiếp 14

2.3.1.3 Cấu trúc OADM cấu hình lại 16

2.3.2 Bộ ghép tín hiệu (Coupler) 17

2.3.2.1 Nguyên lý hoạt động 18

2.3.2.2 Ứng dụng 19

2.3.3 Bộ định tuyến bước sóng 19

2.3.4 Thiết bị đấu nối chéo quang OXC (Optical Cross Connect) 20

2.3.4.1 Chức năng của bộ đấu nối chéo OXC 20

2.3.4.2 Cấu trúc của bộ đấu nối chéo OXC 21

2.3.4.3 Phân loại bộ đấu nối chéo OXC 22

2.3.5 Bộ biến đổi bước sóng 22

2.3.5.1 Chế tạo bằng phương pháp quang-điện 23

2.3.5.2 Chế tạo bằng phương pháp cửa quang 24

2.3.5.3 Chế tạo bằng phương pháp giao thoa 25

2.3.5.4 Chế tạo bằng phương pháp trộn bốn bước sóng 26

2.3.6 Bộ khuếch đại quang 26

2.3.7 Bộ lọc 28

2.3.7.1 Bộ lọc chọn bước sóng 28

2.3.7.2 Bộ lọc điều chỉnh được 29

CHƯƠNG 3 ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG 32

TRONG HỆ THỐNG WDM 32

3.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG 32

3.2 GIỚI THIỆU VỀ ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG (ROUTING AND WAVELENGTH ASSIGNMENT - RWA) 32

3.3 ĐỊNH TUYẾN BƯỚC SÓNG 34

3.4 ĐỊNH TUYẾN (ROUTING) 35

3.4.1 Giới thiệu 35

3.4.2 Phân loại định tuyến 36

3.4.3 Lí thuyết đồ thị 37

3.4.3.1 Đồ thị vô hướng 38

3.4.3.2 Đồ thị có hướng 38

3.4.3.3 Đồ thị hỗn hợp 39

3.4.3.4 Ví dụ 39

3.4.4 Các thuật toán cơ bản trong định tuyến 40

3.4.4.1 Thuật toán trạng thái liên kết LSA 40

3.4.4.1.1 Bài toán 40

3.4.4.1.2 Thuật toán 41

3.4.4.1.3 Chứng minh 41

3.4.4.1.4 Các bước thực hiện 41

3.4.4.1.5 Ví dụ về thuật toán Dijkstra 42

3.4.4.2 Thuật toán định tuyến vectơ khoảng cách DVA 43

3.4.4.2.2.Chứng minh 45

3.4.5 Kết luận 46

3.5 GÁN BƯỚC SÓNG 46

3.6 SỰ THIẾT LẬP ĐƯỜNG ẢO (VIRTUAL PATH) 48

3.7 GIẢI THUẬT CHO VẤN ĐỀ ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG VỚI LƯU LƯỢNG MẠNG THAY ĐỔI DRWA 49

CHƯƠNG 4 MÔ PHỎNG ĐỊNH TUYẾN CHO ĐƯỜNG ĐI ÁNH SÁNG LIGHTPATH 51

4.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG 51

4.2 GIỚI THIỆU VỀ NGÔN NGỮ VISUAL C++ 51

4.3 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN 51

4.4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 53

4.5 KẾT LUẬN 56

KẾT LUẬN 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

APD Avalanche Photodiode Diod tách sóng quang thác lũ

AS Autonomous System Hệ thống độc lập

ATM Asynchronous Transfer Mode Kiểu truyền bất đồng bộ

BGP Border Gateway Protocol Giao thức định tuyến vùng biên

CDM Code Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo mã

DVA Distance Vector Algorithm Thuật toán Vector khoảng cách

EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier Bộ khuếch đại quang sợi có pha tạp

Erbium EIGRP Enhanced IGRP Giao thức IGRP nâng cấp

IGRP Interior Gateway Routing Protocol Giao thức định tuyến bên trong ISDN Itegrated Servise Digital Network Mạng số tích hợp dịch vụ

LD Diod Laser

LED Light Emitting Diode Diod phát quang

LP Lightpath Đường đi ánh sáng

LSA Link State Algorithm Thuật toán trạng thái liên kết

OADM Optical Add/Drop Multipler Bộ ghép kênh xen/rớt quang

OLT Optical Line Terminator Thiết bị đầu cuối quang

OXC Optical Cross Connect Bộ kết nối chéo quang

PIN Positive Intrinsic Negative

RIP Routing Information Protocol Giao thức thông tin định tuyến

RWA Routing & Wavelength Assignment Định tuyến và gán bước sóng

SOA Semiconductor Optical Amplifier Bộ khuếch đại quang bán dẫn

TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian

WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Sự gia tăng lưu lượng dữ liệu và tiếng nói qua các năm 2

Hình 1.4: Quá trình phát triển của thông tin sợi quang 4

Hình 2.1: Các cửa sổ có suy hao thấp sử dụng trong WDM 8

Hình 2.2: Nguyên lý ghép kênh quang theo bước sóng WDM 8

Hình 2.3: Phương pháp truyền dẫn WDM song hướng 10

Hình 2.4: Phương pháp truyền dẫn WDM đơn hướng 11

Hình 2.5: Vai trò của bộ OADM 12

Hình 2.6: Cấu trúc OADM song song 14

Hình 2.7: Cấu trúc OADM ghép nối tiếp 14

Hình 2.8: Ảnh hưởng của sự thay đổi lưu lượng mạng sử dụng OADM nối tiếp 15 Hình 2.9: Cấu trúc OADM kết hợp 16

Hình 2.10: Cấu trúc OADM có thể cấu hình lại 17

Hình 2.11: Bộ ghép hình sao 8×8 18

Hình 2.12: Sơ đồ bộ định tuyến bước sóng 20

Hình 2.13: Cấu trúc OXC sử dụng chuyển mạch phân chia theo không gian 21

Hình 2.14: Bộ OXC 4×4 sử dụng bộ SLA 22

Hình 2.15: Các bộ chuyển đổi bước sóng quang- điện 24

Hình 2.16: Nguyên lý hoạt động của bộ chuyển đổi bước sóng theo phương pháp cửa quang 25

Hình 2.17: Biến đổi bước sóng bằng điều chế pha sử dụng SLA có gắn bộ lọc MZ 25

Hình 2.18: Chuyển đổi bước sóng bằng kỹ thuật trộn bốn bước sóng 26

Hình 2.19: Bộ khuếch đại EDFA 27

Hình 2.20: Bộ lọc màng mỏng điện môi 29

Hình 2.21: Nguyên lý hoạt động của bộ lọc Fabry-Perot 29

Hình 2.22: Hàm truyền đạt của bộ lọc Fabry-Parot 30

Hình 3.1: Điều kiện tính liên tục bước sóng 33

DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Sự phân chia các băng sóng trong WDM 7 Bảng 2.2: Bảng so sánh giữa CWDM và DWDM 10

LỜI MỞ ĐẦU

Hệ thống thông tin quang ra đời cùng với những ưu điểm vượt trội của nó đã và đang áp dụng rộng rãi trên mạng lưới thông tin toàn cầu Hiện nay, các hệ thống thông tin quang truyền dẫn tất cả các tín hiệu dịch vụ băng hẹp, băng rộng đáp ứng yêu cầu của mạng số tích hợp dịch vụ ISDN Vì thế, hệ thống thông tin quang sẽ là mũi đột phá

về tốc độ truyền dẫn và cấu hình linh hoạt cho các dịch vụ viễn thông cấp cao

Đối với hệ thống thông tin quang, môi trường truyền dẫn chính là sợi quang, nó thực hiện truyền ánh sáng mang tín hiệu thông tin từ phía phát tới phía thu Định tuyến

và gán bước sóng trở thành chức năng không thể thiếu được trong mạng quang WDM Vấn đề đặt ra là định tuyến đường đi cho ánh sáng và gán bước sóng cho nó trên mỗi tuyến như thế nào để đạt được một mạng tối ưu

Trong đồ án tốt nghiệp này, em xin trình bày về đề tài định tuyến và gán bước sóng trong hệ thống WDM (Routing and Wavelength Assignment) Đồ án được chia thành bốn chương:

 Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin quang

 Chương 2: Giới thiệu về hệ thống WDM

 Chương 3: Định tuyến và gán bước sóng trong hệ thống WDM

 Chương 4: Mô phỏng định tuyến cho đường đi ánh sáng lightpath

Đề tài “Tìm hiểu kỹ thuật định tuyến và gán bước sóng trong hệ thống WDM” của đồ án này đã phân tích sự cần thiết của chức năng định tuyến và gán bước sóng trong mạng quang WDM, trở thành chức năng không thể thiếu trong việc điều hành mạng quang

Phương pháp nghiên cứu của đề tài: dựa vào chức năng của định tuyến và gán bước sóng trong WDM, thực hiện mô phỏng chức năng định tuyến trong mạng Ánh sáng đi trong sợi quang phải đi qua nhiều node mạng trung gian để tới node đích, tức

là qua các tuyến trung gian Việc định tuyến với tiêu chí tối ưu hàm mục tiêu là các tham số quen thuộc như băng thông, độ trễ, chi phí tuyến, Vì thế dùng thuật toán tìm đường ngắn nhất Dijkstra để thực hiện mô phỏng định tuyến tối ưu mạng

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN

QUANG

1.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG

Lượng thông tin trao đổi trong các hệ thống thông tin ngày nay tăng lên rất nhanh Bên cạnh gia tăng về số lượng, dạng lưu lượng truyền thông trên mạng cũng thay đổi Dạng dữ liệu chủ yếu là lưu lượng Internet Số người sử dụng truy cập Internet ngày càng tăng và thời gian mỗi lần truy cập thường kéo dài gấp nhiều lần cuộc nói chuyện điện thoại Chúng ta đang hướng tới một xã hội mà việc truy cập thông tin có thể được đáp ứng ở mọi lúc, mọi nơi chúng ta cần Mạng internet và ATM ngày nay không đủ dung lượng để đáp ứng cho nhu cầu băng thông trong tương lai

Hình 1.1: Sự gia tăng lưu lượng dữ liệu và tiếng nói qua các năm

Kĩ thuật thông tin quang có thể được xem là vị cứu tinh của chúng ta trong việc giải quyết vấn đề trên Bởi vì hệ thống thông tin quang ra đời với những khả năng vượt trội của nó: băng thông khổng lồ (gần 50Tbps), suy giảm tín hiệu thấp (khoảng 0.2dB/km), méo tín hiệu thấp, đòi hỏi năng lượng cung cấp thấp, không bị ảnh hưởng của nhiễu điện từ, khả năng bảo mật cao… Vì vậy thông tin quang được xem là kĩ thuật cho hệ thống thông tin băng rộng Các hệ thống thông tin quang không chỉ đặc biệt phù hợp với các tuyến thông tin đường dài, trung kế mà còn có tiềm năng to lớn trong việc thực hiện các chức năng của mạng nội hạt và đáp ứng mọi loại hình dịch vụ hiện tại và trong tương lai

Vì vậy việc phát triển và xây dựng hệ thống thông tin sợi quang là cần thiết cho nhu cầu phát triển thông tin trong tương lai

1.2 GIỚI THIỆU VỀ THÔNG TIN QUANG

Khác với thông tin hữu tuyến hay vô tuyến - các loại thông tin sử dụng các môi trường truyền dẫn tương ứng là dây dẫn và không gian như hình 1.2 - thì thông tin quang là hệ thống truyền tin qua sợi quang như hình 1.3 Điều đó có nghĩa là thông tin được chuyển thành ánh sáng và sau đó ánh sáng được truyền qua sợi quang Tại nơi nhận, nó lại được biến đổi thành thông tin ban đầu

1.2.1 Sự phát triển của thông tin quang

Các phương tiện sơ khai của thông tin quang là khả năng nhận biết của con người về chuyển dộng, hình dáng và màu sắc sự vật qua đôi mắt Tiếp đó một hệ thống thông tin điều chế đơn giản xuất hiện bằng cách sử dụng các đèn hải đăng, các đèn hiệu Sau đó, năm 1791, VC Chape phát minh một máy điện báo quang Thiết bị này

sử dụng khí quyển như là một môi trường truyền dẫn, do đó chịu ảnh hưởng của các điều kiện về thời tiết Để giải quyết hạn chế này, Marconi đã sáng chế ra máy điện báo

vô tuyến có khả năng thực hiện thông tin giữa những người gởi và người nhận ở xa nhau

Đầu năm 1880, A.G Bell- người phát minh ra hệ thống điện thoại đã nghĩ ra một thiết bị quang thoại có khả năng biến đổi dao động máy hát thành ánh sáng Tuy nhiên, sự phát triển tiếp theo của hệ thống này đã bị bỏ bê do sự xuất hiện hệ thống vô tuyến

Sự nghiên cứu hiện đại về thông tin quang được bắt đầu bằng sự phát minh thành công của Laser năm 1960 và bằng khuyến nghị của Kao và Hockham năm 1966

về việc chế tạo sợi quang có độ tổn thất thấp Bốn năm sau, Kapron đã có thể chế tạo

Hình 1.2: Thông tin hữu tuyến

Hình 1.3: Thông tin quang

này, các nhà khoa học và kĩ sư trên khắp thế giới đã bắt đầu tiến hành các hoạt động nghiên cứu và phát triển và kết quả là các công nghệ mới về giảm suy hao truyền dẫn,

về tăng dải thông, về các Laser bán dẫn… đã được phát triển thành công trong những năm 70, độ tổn thất của suy hao đã được giảm đến 0.18dB/km Hơn nữa trong những năm 70, Laser bán dẫn có khả năng thực hiện dao động liên tục đã được chế tạo, tuổi thọ của nó ước lượng khoảng 100 năm và cho phép tạo ra cự ly truyền xa hơn với dung lượng truyền lớn hơn mà không cần đến các bộ tái tạo Cùng với công nghệ chế tạo các nguồn phát và thu quang, sợi dẫn quang đã tạo ra các hệ thống thông tin quang với nhiều ưu điểm vượt trội hơn hẳn so với các hệ thống thông tin cáp kim loại

Hình 1.4: Quá trình phát triển của thông tin sợi quang

1.2.2 Cấu trúc và các thành phần chính của hệ thống thông tin quang

-Phần phát quang: được cấu tạo từ nguồn phát tín hiệu quang và các mạch

điều khiển liên kết với nhau Phần tử phát xạ ánh sáng có thể là: Diod Laser (LD), Diod phát quang (LED: Light Emitting Diode) LED dùng phù hợp cho hệ thống thông tin quang có tốc độ bit không quá 200Mbps sử dụng sợi đa mode LED phát xạ tự phát, ánh sáng không định hướng nên để sử dụng LED tốt trong hệ thống thông tin quang thì

nó phải có công suất bức xạ cao, thời gian đáp ứng nhanh LD khắc phục nhược điểm

quang

Bộ lặp

Thiết

bị thu quang

Hình 1.5: Cấu trúc của hệ thống thông tin

quang

của LED, thường sử dụng LD cho truyền dẫn tốc độ cao LD có nhiều ưu điểm hơn so với LED: phổ phát xạ của LD rất hẹp (khoảng từ 1 đến 4nm nên giảm được tán sắc chất liệu), góc phát quang hẹp (5- 100), hiệu suất ghép ánh sáng vào sợi cao

- Cáp sợi quang: gồm các sợi dẫn quang và các lớp vỏ bọc xung quanh để bảo

vệ khỏi tác động có hại từ môi trường bên ngoài Có thể chọn các loại sợi sau: sợi quang đa mode chiết suất nhảy bậc, sợi quang đa mode chiết suất giảm dần, sợi quang đơn mode

- Phần thu quang: do bộ tách sóng quang và các mạch khuếch đại, tái tạo tín

hiệu hợp thành Trong hệ thống thông tin quang, người ta quan tâm nhất đối với các bộ tách sóng quang là các diod quang PIN và diod quang kiểu thác APD được chế tạo từ các bán dẫn cơ bản Si, Ge, InP

Ngoài các thành phần chủ yếu này, tuyến thông tin quang còn có các bộ nối quang, các mối hàn, các bộ chia quang và các trạm lặp Tất cả tạo nên một tuyến thông tin hoàn chỉnh

Nguồn phát quang ở thiết bị phát có thể sử dụng LED hoặc laser bán dẫn Cả hai nguồn phát này đều phù hợp cho các hệ thống thông tin quang, với tín hiệu quang đầu ra có tham số biến đổi tương ứng với sự thay đổi của dòng điều biến Bước sóng làm việc của nguồn phát quang cơ bản phụ thuộc vào vật liệu chế tạo, đoạn sợi quang

ra của nguồn phát quang phải phù hợp với sợi dẫn quang khai thác trên tuyến

Tín hiệu ánh sáng đã được điều chế tại nguồn phát quang sẽ đuợc lan truyền dọc theo sợi quang để tới phần thu quang Khi truyền trên sợi dẫn quang, tín hiệu thường bị suy hao và méo do các yếu tố hấp thụ, tán xạ, tán sắc gây nên Bộ tách sóng quang ở phần thu thực hiện tiếp nhận ánh sáng và tách lấy tín hiệu từ hướng phát tới Tín hiệu quang được biến đổi trở lại thành tín hiệu điện Các Photodiod PIN và Photodiod thác APD đều có thể sử dụng làm các bộ tách sóng quang trong các hệ thống thông tin quang Đặc tính quan trọng nhất của thiết bị thu quang là độ nhạy thu quang

Khi khoảng cách truyền dẫn khá dài, tới một cự ly nào đó, tín hiệu quang trong sợi bị suy hao khá nhiều thì cần thiết phải có các trạm lặp quang đặt trên tuyến Những năm gần đây, các bộ khuếch đại quang đã được sử dụng để thay thế cho các thiết bị trạm lặp quang

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG WDM

2.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG

Kĩ thuật mạng ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM (Wavelength Division Mutiplexing) được coi là cuộc cách mạng về băng thông trong mạng xương sống Internet và hơn thế nữa Nhu cầu băng thông đang gia tăng một cách nhanh chóng với nhiều ứng dụng mới phong phú, chẳng hạn như thương mại điện tử, video theo yêu cầu, các công việc đòi hỏi hoạt động đồng bộ trên toàn cầu

Để thích ứng với sự phát triển không ngừng đó và thoả mãn yêu cầu tính linh hoạt về thay đổi mạng, các công nghệ truyền dẫn khác nhau đã được nghiên cứu, triển khai thử nghiệm và đưa vào ứng dụng như kĩ thuật TDM, CDM Công nghệ ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM được ưa chuộng hơn cả Điều này là do công nghệ TDM có chi phí kĩ thuật và thiết bị lắp đặt hệ thống tương đối cao, đặc biệt trong TDM gây lãng phí một số kênh thông tin khi mỗi khe thời gian được dự trữ ngay cả khi không có dữ liệu để gửi và phía thu khó khăn khi phân biệt các khe thời gian thuộc về kênh nào để giải ghép kênh tín hiệu Bên cạnh đó, ghép kênh phân chia theo mã CDM còn tồn tại những hạn chế về kĩ thuật như tốc độ điều chế và suy hao trong mã hoá cũng như giải mã cao WDM là tiến bộ rất lớn trong công nghệ truyền thông quang, nó cho phép tăng dung lượng kênh mà không cần tăng tốc độ bit đường truyền cũng như không cần dùng thêm sợi dẫn quang

Với WDM, mỗi kênh với một bước sóng khác nhau và các bước sóng ánh sáng này không ảnh hưởng lẫn nhau bởi vì chu kì dao động của các các kênh khác nhau là hoàn toàn độc lập nhau Khác với hệ thống TDM, mỗi phần tử kênh WDM có thể hoạt động ở tốc độ bất kì và mỗi kênh cũng có thể mang đầy dung lượng của mỗi bước sóng Chương này sẽ trình bày rõ nguyên lí hoạt động của hệ thống WDM và các thành phần của nó

2.2 NGUYÊN LÝ GHÉP KÊNH QUANG THEO BƯỚC SÓNG WDM

2.2.1 Nguyên lý ghép kênh quang theo bước sóng

Trong hệ thống thông tin quang thì tồn tại 3 cửa sổ truyền sóng là 3 vùng bước sóng có suy hao nhỏ nhất đó là:

Vùng 1: có bước sóng λ = 0.8÷0.9 nm: có hệ số suy hao αmin = 2 ÷ 3 dB/km, là vùng dành cho sợi đa mode chiết suất nhảy bậc SI (Step Index) và chiết suất biến đổi

GI (Graded Index), được dùng cho các hệ thống có cự ly truyền dẫn ngắn với tốc độ truyền khoảng vài chục Mb/s

Vùng 2: có bước sóng λ = 1÷1.3 nm: có αmin = 0,35 dB/km, lúc này tán xạ vật liệu không còn, được sử dụng cho các sợi đa mode GI và các sợi đơn mode và dùng cho các hệ thống truyền dẫn cự ly xa khoảng mấy chục km với tốc độ hàng Gb/s

Vùng 3: là vùng có bước sóng nằm trong khoảng 1, 5 1, 7nm ; có hệ số suy hao αmin=0.16dB/km, được dùng chủ yếu cho sợi đơn mode, dùng cho các hệ thống có

cự ly truyền dẫn hàng trăm km với tốc độ lên đến hàng ngàn Gb/s

Ghép kênh quang phân chia theo bước sóng WDM có thể ghép nhiều bước sóng truyền trên một sợi quang mà không cần tăng tốc độ truyền dẫn trên một bước sóng Công nghệ WDM tăng băng thông bằng cách tận dụng cửa sổ làm việc của sợi quang trong khoảng bước sóng 1260 nm đến 1675 nm Khoảng bước sóng này được chia ra làm các băng hoạt động như trong Bảng 2.1

Bảng 2.1: Sự phân chia các băng sóng trong WDM

Băng C Tiêu chuẩn: Conventional 1530÷1565

Trong hệ thống WDM thì thường sử dụng các bước sóng nằm trong các vùng

có suy hao thấp như trên được thể hiện rõ hơn trong Hình 2.1

Định nghĩa WDM (Wavelength Division Multiplexing): WDM là phương thức ghép kênh quang theo bước sóng, cho phép ghép nhiều sóng quang có bước sóng khác nhau nhờ vào một bộ ghép kênh MUX (Multiplexing) rồi truyền trên 1 sợi quang Tại đầu thu thì các bước sóng khác nhau sẽ được tách ra nhờ vào một bộ giải ghép kênh DEMUX (Demultiplexing) ở đầu bên kia của sợi quang

Hình 2.1: Các cửa sổ có suy hao thấp sử dụng trong WDM

Nguyên lý hoạt động của công nghệ ghép kênh quang theo bước sóng được minh hoạ như trong Hình 2.2

Hình 2.2: Nguyên lý ghép kênh quang theo bước sóng WDM

Phần phát tín hiệu: Hệ thống WDM sử dụng các nguồn phát quang là các Laser

có độ rộng phổ hẹp, phát ra các bước sóng ổn định, mức công suất đỉnh, bước sóng trung tâm, độ rộng phổ, độ rộng dịch tần phải nằm trong giới hạn cho phép

Ghép/tách tín hiệu: Bộ ghép các bước sóng quang OMUX có nhiệm vụ ghép các bước sóng khác nhau λ1, λ2, λ3,…, λN từ các nguồn quang khác nhau thành một luồng ánh sáng chung để truyền qua sợi quang Bộ ghép kênh quang này phải có suy hao nhỏ để đảm bảo tín hiệu ở đầu ra của bộ ghép kênh ít bị suy hao, giữa các kênh phải có khoảng bảo vệ nhất định để tránh nhiễu sang nhau Bộ tách tín hiệu quang ODEMUX có nhiệm vụ phân luồng tín hiệu thu được thành các kênh có bước sóng khác nhau và đi đến đầu thu riêng

Truyền dẫn tín hiệu: Quá trình truyền tín hiệu trong sợi quang chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố: suy hao, tán sắc hay các hiệu ứng phi tuyến mà mức độ ảnh hưởng của mỗi yếu tố phụ thuộc vào loại sợi được sử dụng trong hệ thống

Phát tín

hiệu

MUX

DE MUX

hiệu

Tách tín

Khuếch đại tín hiệu

Sợi quang

Thu tín hiệu: Các hệ thống WDM sử dụng các bộ tách sóng quang là các bộ PIN (Positive Intrinsic Negative) hoặc Diode quang thác APD (Avalanche Photo-Diode) để biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện, nó phải tương thích với bộ phát

cả về bước sóng và đặc tính điều chế

Khi N kênh tại tốc độ bit B1, B2, …, BN được truyền đồng thời qua sợi có độ dài

L, thì B.L = (B1+ B2+…+ BN)L Khi tốc độ bit đồng đều, tức B1=B2=…=BN thì dung lượng của hệ thống sẽ tăng lên với hệ số N

Dung lượng cực đại của các tuyến WDM phụ thuộc vào khoảng cách cho phép giữa các kênh Khoảng cách tối thiểu là khoảng cách mà đảm bảo được khả năng chống nhiễu xuyên kênh giữa các kênh

Các kênh tần số (hay bước sóng) của các hệ thống WDM đã được chuẩn hoá bởi ITU_T thì khoảng cách giữa các kênh bước sóng là 100 Ghz, hệ thống WDM hiện tại (có sử dụng bộ khuếch đại quang sợi pha tạp EDFA- Erbium Doped Fiber Amplifier) hoạt động trong băng C và L thì sẽ có 32 kênh bước sóng hoạt động trên mỗi băng Như vậy, nếu giữ nguyên tốc độ bit trên mỗi kênh truyền mà sử dụng công nghệ WDM thì cũng đủ làm tăng băng thông truyền trên một sợi quang lên 64 lần

Hệ thống thông tin quang WDM có kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng lỏng CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) và kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng mật độ cao DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)

Kỹ thuật ghép kênh quang theo bước sóng lỏng CWDM: là kỹ thuật ghép kênh quang theo bước sóng mà trong đó khoảng cách giữa các kênh liên tiếp nhau lớn hơn

20 nm và độ rộng phổ của một kênh là 2500 Ghz Bước sóng của laser thay đổi theo nhiệt độ nhưng đối với kỹ thuật này không cần bộ làm mát vì khoảng cách giữa các kênh liền nhau lớn Kỹ thuật CWDM mang lại hiệu quả kinh tế cao đối với hệ thống cần ít bước sóng

Khi dung lượng của hệ thống tăng lên thì số kênh ghép trong sợi quang tăng lên Điều này làm cho kỹ thuật CWDM khó có thể đáp ứng được nhu cầu Kỹ thuật ghép kênh quang theo bước sóng mật độ cao DWDM đã khắc phục điều đó DWDM là

kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng mà khoảng cách giữa các kênh quang liền nhau truyền trên sợi quang là 0,8 nm tại vùng tần số 1550 nm và độ rộng phổ của một kênh tầm 100 Ghz Hiện nay, người ta còn có thể ghép được các bước sóng mà khoảng cách

phổ của bước sóng giảm xuống thì có nhiều yêu cầu cần phải giải quyết như: nhiệt độ của Laser phát phải ổn định, các thiết bị tách ghép phải hoạt động chính xác hơn Những yêu cầu này làm cho giá thành của các thiết bị DWDM tăng lên rất nhiều so với các thiết bị của hệ thống CWDM Việc so sánh giữa CWDM và DWDM được minh họa như trong Bảng 2.2

Bảng 2.2: Bảng so sánh giữa CWDM và DWDM

Nguồn Laser DFB (không làm mát) DFB (làm mát)

Tốc độ dữ liệu/ kênh 2,5 Gbit/s 10 Gbit/s

Tốc độ bít tập trung 40 Gbit/s 320 Gbit/s

2.2.2 Các phương pháp truyền dẫn sử dụng ghép kênh quang theo bước sóng

Có hai phương pháp thiết lập hệ thống truyền dẫn sử dụng ghép kênh quang theo bước sóng WDM, đó là truyền dẫn WDM đơn hướng và song hướng

2.2.2.1 Phương pháp truyền dẫn WDM song hướng

Phương pháp truyền dẫn WDM song hướng là: ở hướng đi, các kênh quang tương ứng với các bước sóng 1, 2, ., i qua bộ ghép/tách kênh được ghép lại với nhau thành một luồng tín hiệu truyền dẫn theo một chiều trên một sợi Cũng sợi quang

đó, ở hướng về các bước sóng i+1, i+2, , N được truyền dẫn theo chiều ngược lại Phương pháp này chỉ cần sử dụng một sợi quang cũng có thể thiết lập được một hệ thống truyền dẫn cho cả chiều đi và chiều về Phương pháp này được biểu diễn trong Hình 2.3

Hình 2.3: Phương pháp truyền dẫn WDM song hướng

Tx1

T x2

TxN

DE MUX MUX

2.2.2.2 Phương pháp truyền dẫn WDM đơn hướng

Phương pháp truyền dẫn WDM đơn hướng là: tất cả kênh quang trên cùng một sợi quang được ghép lại thành một luồng tín hiệu và được truyền theo cùng một hướng Ở hướng đi, các kênh quang tương ứng với các bước sóng 1, 2 , , λN qua

bộ ghép kênh được ghép lại với nhau thành một luồng tín hiệu và truyền dẫn theo một chiều trên một sợi quang đến đầu thu Ở đầu thu, bộ giải ghép bước sóng quang tách các tín hiệu có bước sóng khác nhau trong luồng tín hiệu thu được để đến các đầu thu riêng rẽ Ở hướng ngược lại, có nguyên lý truyền giống như nguyên lý truyền ở hướng

đi nhưng truyền trên một sợi quang riêng biệt khác Phương pháp truyền dẫn đơn hướng được biểu diễn trong Hình 2.4

Hình 2.4: Phương pháp truyền dẫn WDM đơn hướng

Hai phương pháp truyền dẫn đều có ưu nhược điểm riêng Giả sử công nghệ hiện tại cho phép truyền N bước sóng trên một sợi quang, thì có thể so sánh hai phương pháp như sau:

Đầu tiên là về dung lượng: phương pháp truyền hai hướng trên hai sợi có dung lượng cao gấp đôi so với phương pháp truyền hai hướng trên một sợi, nhưng số sợi quang cần dùng lại nhiều gấp đôi

Tiếp theo là khi có sự cố đứt cáp thì hệ thống truyền hai hướng trên hai sợi không cần cơ chế chuyển mạch bảo vệ tự động vì cả hai đầu liên kết đều có khả năng nhận biết tức thời sự cố

Bên cạnh đó, khi thiết kế mạng: hệ thống song hướng khó thiết kế hơn do phải xét đến các yếu tố xuyên nhiễu do có nhiều bước sóng truyền trên một sợi quang hơn

hệ thống đơn hướng, đảm bảo định tuyến và phân bố bước sóng sao cho hai chiều trên sợi quang không sử dụng chung một bước sóng

DE MUX

Cuối cùng là bộ khuếch đại trong hệ thống song hướng thường có cấu trúc phức tạp hơn trong hệ thống đơn hướng Nhưng do số bước sóng khuếch đại trong hệ thống song hướng giảm một nửa theo mỗi chiều, nên các bộ khuếch đại của hệ thống song hướng sẽ cho công suất quang ngõ ra lớn hơn so với hệ thống đơn hướng

2.3 CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG WDM

Cấu trúc hệ thống ghép kênh quang theo bước sóng WDM bao gồm các thiết bị sau: phần tử phát và thu, thiết bị xen rẽ, thiết bị đấu nối chéo quang, bộ biến đổi bước sóng, bộ định tuyến, bộ khuếch đại quang Sau đây, sẽ tìm hiểu về một số loại thiết bị được sử dụng trong hệ thống WDM

2.3.1 Thiết bị xen /rẽ quang OADM (Optical Add/Drop Multiplexer)

Bộ xen/rẽ quang được sử dụng trong các hệ thống WDM khi hệ thống đó cần tách ra hoặc ghép vào một hoặc nhiều kênh mà vẫn phải bảo toàn tính nguyên vẹn của các kênh khác Vai trò của bộ xen/rẽ quang có thể được làm rõ thông qua ví dụ sau:

Hình 2.5: Vai trò của bộ OADM

Xét một mạng gồm ba nút A, B, C Nút A trao đổi thông tin với nút C thông qua nút B, giả thiết rằng, các tuyến liên kết hoàn toàn song công Giả sử yêu cầu lưu lượng như sau: giữa A và B có một bước sóng, giữa A và C có ba bước sóng Các hệ thống WDM điểm nối điểm được triển khai để cung cấp nhu cầu lưu lượng này Có hai giải pháp như trong Hình 2.5

Giải pháp 1: Có hai hệ thống điểm nối điểm, một giữa A và B, một giữa B và C Mỗi liên kết điểm-điểm sử dụng một thiết bị đầu cuối OLT ở cuối liên kết (thiết bị đầu cuối đường quang OLT-Optical Line Terminator là thiết bị được dùng ở đầu cuối của một liên kết điểm nối điểm để ghép và giải ghép các bước sóng OLT gồm 3 phần tử:

bộ tiếp sóng, bộ ghép các bước sóng và bộ khuếch đại) Mỗi nút có bốn bước sóng, do

đó cần có bốn bộ tiếp sóng Nhưng chỉ có một bước sóng là dành cho nút B, các bộ tiếp sóng còn lại dùng để liên lạc giữa nút A và C Vì vậy, sẽ có sáu trong tám bộ tiếp sóng ở nút B được dùng để điều khiển lưu lượng nên rất tốn kém Giải pháp 1 được trình bày trong Hình 2.15(a)

Giải pháp 2: không sử dụng hệ thống WDM điểm nối điểm mà sử dụng mạng định tuyến bước sóng Ở mỗi nút A và C sử dụng một OLT, nút B sử dụng thiết bị xen/rẽ quang OADM Bộ OADM sẽ tách lấy một trong bốn bước sóng của node B, ba bước sóng còn lại đi xuyên qua miền quang mà không cần các bộ tiếp sóng, như vậy, chỉ cần sử dụng hai bộ tiếp sóng chứ không cần tám bộ tiếp sóng như ở giải pháp 1, nên giảm được chi phí Giải pháp 2 được minh họa trong Hình 2.15(b)

Bộ OADM có nhiều kiến trúc được đề xuất để xây dựng, trong đó kỹ thuật đơn giản nhất là sử dụng một hoặc nhiều bộ lọc, bộ MUX/DEMUX Nhưng có hai cấu trúc chung sau: cấu trúc song song và cấu trúc nối tiếp

2.3.1.1 Cấu trúc song song

Trong cấu trúc song song, tất cả các kênh tín hiệu đều được tách/ghép kênh, sau

đó, một số kênh tùy ý được tách, những kênh còn lại được cấu hình đi qua một cách thích hợp (xem Hình 2.6(a)) Có thể tách một tập các kênh tuỳ ý, vì vậy, không có sự ràng buộc trên các kênh được xen và tách Vì thế, cấu hình này có ít ràng buộc nhất trong việc thiết lập đường truyền ánh sáng (đường truyền: là một đường đi của tín hiệu ánh sáng từ nguồn đến đích dưới dạng quang thông qua các kết nối trung gian Một đường truyền có thể kéo dài qua nhiều tuyến truyền dẫn để cung cấp một kết nối chuyển mạch giữa hai nút mà có thể chứa một luồng lưu lượng lớn giữa chúng) trong mạng Ngoài ra, suy hao qua bộ OADM là cố định và độc lập với số lượng kênh được xen/tách Tuy nhiên, cấu hình này lại không hiệu quả về mặt kinh tế trong việc điều khiển một số nhỏ các kênh được tách, vì mỗi khi cần tách một bước sóng thì toàn bộ các bước sóng khác cần được tách và ghép lại với nhau Vì vậy, phải trả chi phí cho việc tách và ghép với tất cả các kênh đi vào, không những vậy, nó còn làm suy hao tăng cao hơn, do tất cả các kênh đều được tách và ghép ở mọi OADM, mỗi đường truyền phải đi qua nhiều bộ lọc trước khi đến đích Nhưng cấu hình này lại có hiệu quả hơn khi có một số lượng lớn các kênh được tách và linh hoạt trong việc thêm vào hoặc lấy ra bất cứ kênh nào

Hình 2.6: Cấu trúc OADM song song

Để giảm chi phí của thiết kế trên, đã thực hiện như trên Hình 2.6(b) bằng việc thực hiện hai giai đoạn: giai đoạn một là tách riêng các bước sóng thành các dải, giai đoạn hai là tách các dải đó thành những bước sóng riêng rẽ Ví dụ như, một hệ thống

có 16 kênh thì có thể được chia thành 4 dải, mỗi dải gồm 4 bước sóng Nếu chỉ có 4 kênh được tách ở một nút thì 12 kênh còn lại có thể giữ nguyên trong các dải thay vì phải tách từng kênh riêng rẽ Ngoài ra, việc tách kênh theo các dải cho phép tín hiệu đi qua với suy hao thấp hơn và tính đồng dạng suy hao tốt hơn

2.3.1.2 Cấu trúc nối tiếp

Trong cấu trúc nối tiếp, từng kênh được xen/tách lần lượt từ một kênh chính và

có thể gọi theo tên khác là bộ xen tách đơn kênh SC-OADM (Single Channel OADM)

Để xen/tách nhiều kênh, các SC-OADM được nối liên tiếp nhau như trong Hình 2.7

Hình 2.7: Cấu trúc OADM ghép nối tiếp

Cấu trúc này về nhiều mặt thì tương phản với cấu trúc song song Việc xen/tách các kênh ảnh hưởng đến các kênh đang tồn tại Vì thế, cần lập kế hoạch tập bước sóng nào cần được lấy ra ở từng vị trí nhằm hạn chế tối đa ảnh hưởng này Cấu trúc này chỉ hiệu quả khi một số nhỏ các kênh được xen/tách, nó không hiệu quả nếu số kênh cần xen/tách lớn, chi phí có thể tăng lên một cách đáng kể vì số thiết bị riêng rẽ phải nối lại với nhau Ngoài ra, nó còn làm tăng suy hao khi có nhiều kênh cần xen/tách nên cần thêm bộ khuếch đại, do đó, sẽ làm tăng thêm chi phí của hệ thống Sự gia tăng suy hao với số kênh được xen/tách đóng một vai trò quan trọng đối với hệ thống OADM nối

tiếp Giả sử, quỹ đường truyền cho phép một đường truyền giữa bộ thu và bộ phát là

25 dB Xét trường hợp một đường truyền từ nút B đến nút D được thực hiện với suy hao gần 25 dB như trong Hình 2.8(a), giả sử, cần thêm một kênh truyền có bước sóng khác từ nút A đến nút C, cần lắp thêm một OADM ở nút C để tách đường truyền mới này Bộ OADM này gây thêm suy hao 3dB đến những kênh đi xuyên qua nút C Việc

bổ xung OADM này làm suy hao từ B đến D lên thành 28 dB như trong Hình 2.8(b),

do đó, không hiệu quả Để khắc phục vấn đề này thì tìm cách khôi phục đường truyền của C bằng cách tách nó ra, đưa qua bộ khôi phục và ghép trở lại Điều này yêu cầu thêm một OADM ở nút C, và làm tăng suy hao thêm 3 dB cho các kênh xuyên qua nút

C Việc này có thể lần lượt phá vỡ các đường truyền khác đi qua C như trong Hình 2.8(c) Vì vậy, việc ghép vào hay lấy ra các kênh đều ảnh hưởng đến tất cả các đường truyền khác trong mạng Sử dụng bộ khuếch đại quang cùng với việc xây dựng đường truyền cẩn thận có thể khắc phục được một phần Trong cấu trúc nối tiếp, các kênh không phải đi qua bộ lọc nào nên mỗi đường truyền chỉ đi qua hai bộ lọc ở nút nguồn

và nút đích

Hình 2.8: Ảnh hưởng của sự thay đổi lưu lượng mạng sử dụng OADM nối tiếp

Để tận dụng những ưu điểm của cấu trúc song song và cấu trúc nối tiếp, còn có thêm một cấu trúc kết hợp như trong Hình 2.9

OADM

SC-A

OADM

SC-B

OADM

SC-A

OADM

SC-B

OADM

SC-C X-3 dB

(b )

OADM

SC-A

OADM

SC-B

OADM

SC-D

OADM

SC-C X-6 dB

(c)

OADM

SC-Hình 2.9: Cấu trúc OADM kết hợp

Trong cấu trúc này, một nhóm kênh cố định được xen/tách từ kênh truyền chính Nhóm này sẽ được đưa qua tầng xen/tách tiếp theo để chia thành những kênh riêng biệt Các kênh thêm vào thường được kết hợp với các bộ ghép đơn giản và cộng vào các kênh xuyên qua Điển hình là 4 kênh kế tiếp nhau được tách trong số 32 kênh

sử dụng một bộ lọc thông dải

Cấu trúc kết hợp dung hòa giữa cấu trúc song song và cấu trúc nối tiếp Số kênh lớn nhất có thể tách được xác định bởi bộ lọc thông dải được sử dụng Trong vòng nhóm các kênh này thì việc xen/tách các kênh thêm vào không làm ảnh hưởng đến các đường truyền khác trong mạng Tuy nhiên, nó có cấu trúc phức tạp và đưa ra nhiều ràng buộc trong việc gán bước sóng vì chỉ một số lượng cố định được tách ở mỗi vị trí

Ví dụ như, nếu bước sóng λ1 được cộng ở một nút và lấy ra ở một nút kế tiếp, tất cả các bước sóng khác: λ2, λ3, λ4 trong cùng băng sóng với λ1 cũng sẽ được thêm vào ở nút đó và được lấy ra ở nút tiếp theo Khi một bước sóng được tách thuộc một băng, nó cần được tái sinh lại trước khi có thể được chèn lại vào trong mạng Vì vậy, ở ví dụ này, các bước sóng λ2, λ3, λ4 cần được phục hồi lại ở cả hai nút Do vậy, khó có thể xây dựng được quỹ đường truyền cho phép dung lượng quang với những bước sóng này mà không cần tái sinh lại Vấn đề này có thể khắc phục bằng cách sử dụng nhiều loại OADM, mỗi loại tập trung một tập các bước sóng khác nhau Đây là một việc phức tạp, nhưng nếu các bước sóng cần tách có thể được sắp xếp trước và mạng duy trì

cố định, thì điều này có thể chấp nhận được, nhưng với các mạng mà lưu lượng thay đổi theo thời gian thì điều này là không dễ

2.3.1.3 Cấu trúc OADM cấu hình lại

Khả năng cấu hình lại rất cần thiết cho bộ OADM Nó cho phép lựa chọn các bước sóng để xen/tách, mà không cần phải lên kế hoạch và triển khai thiết bị sao cho phù hợp Điều này cho phép nhà cung cấp dịch vụ linh hoạt khi lập kế hoạch trong mạng và cho phép các đường quang được thiết lập và kết thúc theo yêu cầu của người

sử dụng trong mạng Cấu trúc OADM cấu hình lại được minh họa trong Hình 2.10

OADM

λ1, λ2,…, λw λ1, λ2,…, λw

Drop λ1, λ2, λ3, λ4 Add

Hình 2.10: Cấu trúc OADM có thể cấu hình lại

Hình 2.10 đưa ra 1 số cấu trúc OADM khác nhau có thể cấu hình lại Hình 2.10(a) là một biến thể của cấu trúc song song, nó sử dụng chuyển mạch quang để xen/tách các bước sóng riêng lẻ khi cần thiết Hình 2.10(b) là biến thể của cấu trúc nối tiếp, ở đó mỗi SC-OADM là một thiết bị điều chỉnh, chúng có khả năng xen/tách một bước sóng riêng lẻ hoặc có thể cấu hình cho chúng xuyên qua

Cả hai cấu trúc này chỉ đáp ứng một phần vấn đề cấu hình lại bởi vì các bộ chuyển đổi tín hiệu vẫn cần được thiết kế để tạo ra sự thích nghi trong lớp quang Phân biệt sự khác nhau giữa hai loại: một là bộ chuyển đổi tín hiệu cố định bước sóng, hai là

bộ chuyển đổi tín hiệu điều chỉnh bước sóng Loại thứ nhất có khả năng truyền dẫn và nhận tín hiệu ở một bước sóng cố định đặc biệt, đây là trường hợp phổ biến nhất đối với các bộ chuyển đổi tín hiệu ngày nay Loại thứ 2 có thể truyền và nhận bất kỳ bước sóng mong muốn nào Loại này sử dụng một Laser WDM để điều chỉnh và một bộ thu dải rộng có khả năng nhận bất kỳ bước sóng nào

2.3.2 Bộ ghép tín hiệu (Coupler)

Bộ ghép tín hiệu (Coupler) là thiết bị quang dùng để kết hợp các tín hiệu truyền đến từ các sợi quang khác nhau Nếu Coupler chỉ cho ánh sáng truyền qua nó theo một chiều thì được gọi là Couper đơn hướng, nếu Coupler cho phép ánh sáng đi qua nó theo hai chiều thì được gọi là Coupler song hướng

Coupler thông dụng nhất là Coupler FTB, được chế tạo bằng phương pháp kéo

R/T T/R

Bộ chuyển tiếp (a)

SC-OADM

R/T T/R

SC-OADM

R/T T/R

SC-OADM

R/T T/R

dạng cấu trúc thắt làm hai phần, tín hiệu từ mỗi sợi được ghép lại với nhau và chia đều đến các cổng ra Một Coupler 2×2 đặc trưng bởi tỷ số ghép α (0<α<1), α là tỷ lệ công suất ánh sáng ngõ vào 1 đến ngõ ra 1 so với tổng công suất ánh sáng vào ngõ vào 1 Phần tỷ lệ (1- α) công suất ánh sáng còn lại của ngõ vào 1 sẽ được truyền đến ngõ ra 2

Coupler lựa chọn bước sóng khi α phụ thuộc vào bước sóng và ngược lại, khi α không phụ thuộc vào bước sóng thì Coupler không phụ thuộc vào bước sóng

Coupler hình sao N×N được tạo thành bằng cách kết nối các Coupler 3 dB (Coupler 3 dB là coupler 2×2 khi α = 1/2, nó chia đều công suất tín hiệu ngõ vào thành hai phần bằng nhau ở hai ngõ ra) như Hình 2.11

Hình 2.11: Bộ ghép hình sao 8×8

2.3.2.1 Nguyên lý hoạt động

Khi hai sợi quang được đặt cạnh nhau, ánh sáng sẽ được ghép từ sợi này sang sợi kia và ngược lại Đó là do quá trình truyền mode ánh sáng trên sợi quang qua vùng ghép sẽ khác so với truyền trên sợi quang đơn Khi đó, toàn bộ ánh sáng thuộc một sợi quang sẽ được ghép hoàn toàn sang sợi quang ghép với nó, phần ánh sáng này lại tiếp tục được ghép ngược trở lại sang sợi quang ban đầu theo chu kỳ tuần hoàn khép kín Kết quả là cường độ trường điện từ ở đầu ra của bộ ghép Eo1, Eo2 được tính theo cường

độ trường điện từ đầu vào Ei1, Ei2 theo Công thức (2.1)

Trong đó: β: hệ số pha của sự truyền ánh sáng trong sợi quang

k: hệ số ghép, k phụ thuộc vào chiều rộng của sợi quang, chiết suất của lõi sợi và đến khoảng cách gần nhau của hai sợi quang khi thực hiện nung chảy

2 12

cos sin

E T E

2.3.2.2 Ứng dụng

Coupler là linh kiện quang linh hoạt và có nhiều ứng dụng khác nhau: bộ Coupler với α ≈ 1 được dùng để trích một phần nhỏ tín hiệu quang, phục vụ cho mục đích giám sát; Là bộ phận cơ bản để tạo nên các thành phần quang khác như các bộ chuyển mạch tĩnh, các bộ điều chế, các bộ giao thoa và bộ chuyển đổi bước sóng; Thực hiện tách/ghép bước sóng trên sợi quang Bộ Coupler 2×2 được ứng dụng phổ biến, tạo ra bộ Coupler N×N ghép N tín hiệu khác nhau vào một sợi quang

2.3.3 Bộ định tuyến bước sóng

Bộ định tuyến bước sóng N×N là một thành phần WDM quan trọng Nó kết hợp chức năng của một bộ ghép hình sao với các hoạt động tách/ghép kênh Các tín hiệu WDM tới từ N cổng vào được giải ghép vào các kênh riêng và chuyển tới N cổng ra của bộ định tuyến sao cho tín hiệu WDM tại mỗi cổng gồm các kênh từ các đầu vào khác nhau được minh họa trong Hình 2.12 Bộ ghép kênh N×N có thể được sử dụng như một bộ định tuyến bước sóng Ngoài ra, còn có bộ định tuyến cách tử ống dẫn sóng, gồm một bộ chép hình sao N×M chia đều công suất của N kênh đầu vào cho M cổng đầu ra, cách tử được tạo ra từ M ống dẫn sóng sẽ tách các kênh khác nhau theo bước sóng của chúng, bộ ghép M×N thứ 2 sẽ phân phối các tín hiệu đã được tách tới các đầu ra, và được định tuyến tới N nút mạng

Hình 2.12: Sơ đồ bộ định tuyến bước sóng

2.3.4 Thiết bị đấu nối chéo quang OXC (Optical Cross Connect)

Bộ xen/rẽ quang OADM được sử dụng hiệu quả khi điều khiển các cấu trúc mạng đơn giản, như các cấu trúc tuyến tính hoặc cấu trúc vòng Ring với số lượng bước sóng vừa phải Nhưng đối với các cấu trúc mắt lưới cùng với số lượng các bước sóng cần xử lý lớn hơn, đặc biệt, tại các trung tâm điều khiển có lưu lượng cao, thì cần một phần tử khác gọi là bộ đấu nối chéo OXC, bộ OXC cho phép cấu hình lại mạng quang Ở đó, các đường truyền có thể được thiết lập và kết thúc khi cần thiết Nó được cấu trúc với mạch tích hợp rất lớn và khả năng nối kết hàng ngàn đầu vào/ra

2.3.4.1 Chức năng của bộ đấu nối chéo OXC

OXC cung cấp các chức năng sau:

Thứ nhất là cung cấp dịch vụ: OXC có thể được dùng để cung cấp một cách tự động các đường truyền trong một mạng lớn một cách tự động mà không cần phải thao tác bằng tay Khả năng này rất quan trọng khi số bước sóng cần giải quyết lớn trong một nút hay nhiều nút trong mạng, nhất là khi các đường truyền trong mạng cần cấu hình lại để đáp ứng với sự thay đổi lưu lượng của mạng

Thứ hai là chuyển đổi bước sóng: ngoài khả năng chuyển mạch tín hiệu từ cổng này đến cổng khác thì OXC còn có khả năng chuyển đổi bước sóng

Thứ ba là khả năng giám sát, phát hiện truy nhập và định vị lỗi: OXC cho thấy tham số của một tín hiệu ở các nút trung gian OXC cho phép kiểm tra thiết bị và giám sát các tín hiệu đi qua nó mà không làm ảnh hưởng đến tín hiệu

Tiếp theo là bảo vệ: OXC bảo vệ các đường truyền quang không bị đứt và tránh các sự cố của các thiết bị trong mạng Bộ đấu nối chéo có thể phát hiện được sự cố trong mạng và định tuyến lại cho các đường truyền một cách nhanh chóng

Cuối cùng là tách/ghép kênh: OXC có thể điều khiển các tín hiệu ngõ vào/ra ở tốc độ đường quang Tuy nhiên, nó còn có khả năng tách/ghép kênh để chuyển mạch lưu lượng nội tại

Một OXC được phân chia thành hai phần theo chức năng của nó là: một trung tâm chuyển mạch và một tổ hợp các cổng giao diện Trung tâm chuyển mạch chứa bộ chuyển mạch thực hiện chức năng đấu nối chéo Tổ hợp các cổng giao diện thực hiện việc giao tiếp với các thiết bị khác thông qua card giao tiếp Các cổng giao tiếp có thể

có hoặc không có các bộ biến đổi quang-điện hoặc biến đổi điện-quang

2.3.4.2 Cấu trúc của bộ đấu nối chéo OXC

Cấu trúc của thiết bị OXC: có hai cách để thiết kế một bộ đấu nối chéo quang: Thứ nhất: Thiết bị đấu nối quang N×N sử dụng chuyển mạch phân chia theo không gian: bao gồm N cổng đầu vào, N đầu ra, mỗi một cổng thu một tín hiệu WDM

có M bước sóng Bộ giải ghép kênh sẽ tách tín hiệu thành các bước sóng riêng rẽ và phân phối bước sóng cho M bộ chuyển mạch, mỗi bộ chuyển mạch thu N tín hiệu đầu vào tại cùng một bước sóng Cổng đầu vào và đầu ra phụ được thêm vào chuyển mạch cho phép tách ra hoặc xen vào một kênh xác định Các bộ chuyển mạch đưa đầu ra của chúng tới N bộ ghép kênh, các bộ ghép kênh này sẽ kết hợp với M đầu vào của chúng,

để tạo thành tín hiệu WDM Bộ chuyển mạch được sử dụng là bộ chuyển mạch phân chia theo không gian như trong Hình 2.13

Hình 2.13: Cấu trúc OXC sử dụng chuyển mạch phân chia theo không gian

Thứ hai: Sử dụng bộ khuếch đại Laser bán dẫn SLA (Semiconductor Laser Amplifier) như một chuyển mạch cổng Hình 2.14 mô tả chuyển mạch 4×4 Mỗi đầu vào được chia thành một số nhánh bằng các bộ chia 3 dB, mỗi nhánh đi qua một SLA,

LSA này có thể chặn nó lại bằng cách hấp thụ hoặc cho nó đi qua thông qua quá trình khuếch đại tín hiệu

Hình 2.14: Bộ OXC 4×4 sử dụng bộ SLA

2.3.4.3 Phân loại bộ đấu nối chéo OXC

Về phương diện ứng dụng, có 3 loại OXC bao gồm OXC chuyển mạch sợi FXC (Fiber XC), OXC lựa chọn bước sóng WSXC (Wavelength Selected XC) và OXC trao đổi bước sóng (Wavelength Interchange XC)

FXC chuyển mạch tất cả các bước sóng từ một sợi đầu vào đến một sợi đầu ra,

có khả năng cung cấp khả năng khôi phục và dự phòng đơn giản, nhưng lại không có tính linh hoạt trong việc hỗ trợ các dịch vụ bước sóng điểm-điểm mới

WSXC chỉ chuyển mạch một nhóm bước sóng từ một sợi đầu vào đến một sợi đầu ra Nó có thể hỗ trợ các dịch vụ video phân bố hoặc từ xa, có khả năng linh hoạt trong việc khôi phục dịch vụ

WIXC có khả năng chuyển đổi hoặc thay đổi bước sóng của kênh WIXC linh hoạt nhất so với hai loại còn lại

2.3.5 Bộ biến đổi bước sóng

Bộ chuyển đổi bước sóng là thiết bị chuyển đổi tín hiệu có bước sóng này ở đầu vào thành tín hiệu có bước sóng khác ở đầu ra, mà không làm thay đổi nội dung của tín hiệu Bộ chuyển đổi bước sóng rất có ích trong việc giảm xác suất tắc nghẽn mạng Nếu bộ chuyển đổi bước sóng được tích hợp vào trong bộ đấu nối chéo OXC trong mạng WDM, các kết nối có thể được thiết lập giữa nguồn và đích ngay cả khi trên tất

cả các tuyến của đường đi không có sẵn cùng một bước sóng Các bộ chuyển đổi bước sóng giúp loại trừ sự bắt buộc tính liên tục về bước sóng

Trong hệ thống WDM thì bộ chuyển đổi bước sóng có các ứng dụng sau:

Tín hiệu có thể đi vào mạng với bước sóng không thích hợp khi truyền trong mạng WDM Hiện nay, các thiết bị sử dụng trong hệ thống WDM trên thế giới đa số chỉ có khả năng hoạt động trên các bước sóng thuộc băng C và băng L, mà tín hiệu SDH thì lại hoạt động ở bước sóng 1310 nm, nếu không có thiết bị chuyển đổi bước sóng thì sẽ không truyền được tín hiệu vào hệ thống WDM, khi đó, bộ chuyển đổi bước sóng sẽ được đặt ở biên giới mạng WDM và mạng SDH để chuyển đổi tín hiệu

từ bước sóng 1310 nm sang tín hiệu tương thích với tín hiệu trong hệ thống WDM theo quy định của ITU_T ở vùng 1550 nm

Khi bộ chuyển đổi bước sóng được đặt tại các nút mạng WDM thì nó làm cho

hệ thống có thể sử dụng tài nguyên bước sóng hiệu quả hơn và linh động hơn

Có nhiều phương pháp chế tạo bộ chuyển đổi bước sóng, sau đây, sẽ tìm hiểu

về bốn phương pháp điển hình sau: phương pháp quang-điện, phương pháp cửa quang, phương pháp giao thoa và phương pháp trộn bốn bước sóng

2.3.5.1 Chế tạo bằng phương pháp quang-điện

Phương pháp này là phương pháp đơn giản và phổ biến nhất Tín hiệu quang có bước sóng λ1 đầu vào được chuyển thành tín hiệu điện I(t) và đi vào bộ phát Laser, Laser này có nhiệm vụ chuyển tín hiệu điện I(t) này thành tín hiệu quang có bước sóng

λ2 Tính trong suốt của thiết bị phụ thuộc vào kiểu tái tạo của thiết bị đối với tín hiệu:

Tái tạo 1R: đầu thu chỉ chuyển đổi tín hiệu đầu vào từ dạng năng lượng các hạt photon ánh sáng sang các hạt điện tử, sau đó, các hạt điện tử được khuếch đại bởi một

bộ khuếch đại tương tự RF (Radio Frequency) và phát ra tia laser với bước sóng thích hợp như minh họa trong Hình 2.15(a)

Tái tạo 2R: chỉ được áp dụng khi tín hiệu đầu vào là tín hiệu số Tín hiệu đó được sửa lại hình dạng xung bằng bộ logic mà không đồng bộ lại tín hiệu nên dễ xảy

ra hiện tượng Jitter như trong Hình 2.15(b)

Tái tạo 3R: tín hiệu đó được sửa lại hình dạng xung và đồng bộ lại tín hiệu Phương pháp này có thể xoá bỏ được một số ảnh hưởng đến dạng tín hiệu do các yếu

tố như phi tuyến, tán sắc trong sợi quang, nhiễu của bộ khuếch đại Nhưng để đồng bộ lại tín hiệu, mỗi bộ chuyển đổi bước sóng chỉ hoạt động tương ứng với một luồng tín hiệu số có tốc độ bít nhất định, nên nó làm giảm tính trong suốt của thiết bị (Hình 2.15(c))

Hình 2.15: Các bộ chuyển đổi bước sóng quang- điện: (a) 1R, (b) 2R, (c) 3R

Phương pháp quang điện này dễ thực hiện vì nó sử dụng các thành phần linh kiện thiết bị chuẩn, không nhạy cảm đối với phân cực đầu vào, có khả năng khuếch đại trên mạng lưới Tuy nhiên, nó có nhược điểm là bị hạn chế về tính trong suốt (thông suốt) luồng quang cho tốc độ bit và dạng dữ liệu do hạn chế từ các thiết bị điện tử, giá thành lại tương đối cao

2.3.5.2 Chế tạo bằng phương pháp cửa quang

Phương pháp cửa quang tận dụng tính chất của một số thiết bị quang có đặc tính đầu ra thay đổi theo cường độ tín hiệu Sự thay đổi này được chuyển đến tín hiệu chưa được điều chế gọi là tín hiệu dò (λp) có thể đi qua được thiết bị Tại đầu ra, tín hiệu dò mang thông tin chứa trong tín hiệu đầu vào (λs) Phương pháp này sử dụng kỹ thuật điều chế chéo độ lợi, tận dụng hiệu ứng phi tuyến trong bộ khuếch đại laser bán dẫn SLA là có độ lợi thay đổi theo cường độ tín hiệu vào Nguyên lý hoạt động được mô tả như trong Hình 2.16

Bộ tách sóng quang

Bộ khuếch đại

Bộ điều khiển laser

Laser Tín hiệu nhiễu Tín hiệu nhiễu được khuếch đại

(a)

Bộ tách sóng quang

Bộ khuếch đại

Bộ điều khiển laser

Laser Gate

Tín hiệu nhiễu Tín hiệu được tái tạo lại (do rung pha)

Bộ tách sóng quang

Bộ khuếch đại

Bộ điều khiển laser

Laser Gate

Xử lý bít mào đầu giám sát đặc tính Tín hiệu nhiễu Tín hiệu được điều chỉnh thời gian và tái tạo lại

Bộ phục hồi thời gian

Xung đồng hồ (b)

(c)

Hình 2.16: Nguyên lý hoạt động của bộ chuyển đổi bước sóng theo phương pháp

cửa quang

2.3.5.3 Chế tạo bằng phương pháp giao thoa

Phương pháp giao thoa sử dụng kỹ thuật điều chế chéo pha Khi cường độ sóng mang trong bộ khuếch đại thay đổi cùng với tín hiệu đầu vào nó sẽ làm thay đổi chiết suất của môi trường độ lợi, nên làm thay đổi pha của tín hiệu dò Có thể chuyển từ chế

độ điều pha sang chế độ điều biên bằng cách sử dụng bộ lọc MZ (Mach-Zehnder) Trong đó, hai nhánh của bộ lọc MZ có cùng chiều dài, mỗi nhánh kết hợp với bộ khuếch đại SLA Tại đầu vào của bộ lọc MZ dùng bộ Coupler để tách tín hiệu đi theo hai nhánh của bộ lọc theo tỷ lệ không đều nhau Do cường độ tín hiệu trên mỗi nhánh không đều nhau, nên khi đi qua các bộ SLA sẽ bị dịch pha các lượng sẽ không giống nhau Sự lệch pha giữa hai tín hiệu này sẽ được chuyển đến một tín hiệu điều chế biên

độ ở đầu ra truyền với bước sóng khác Từ đó có thể chuyển từ một bước sóng này đến một bước sóng khác mà hệ thống cần sử dụng, được trình bày trong Hình 2.17

Sóng dò λ p

Tín hiệu λ s

Tín hiệu Mật độ hạt xung

Độ lợi Đầu ra sóng dò

Thời gian

2.3.5.4 Chế tạo bằng phương pháp trộn bốn bước sóng

Phương pháp này sử dụng hiệu ứng trộn bốn bước sóng: nếu một sợi quang truyền đồng thời 3 bước sóng λ1, λ2, λ3 thì sẽ xuất hiện hiệu ứng phi tuyến, nên sẽ xuất hiện một sóng ánh sáng có tần số f1+f2-f3 Ứng dụng cho bộ chuyển đổi bước sóng là khi f1=f2 và đi qua bộ SLA Giả sử, sóng vào là fs, sóng dò là fp, bộ khuếch đại SOA (Signal Optical Amplifier) được cấu hình sao cho một trong hai bước sóng được sinh

ra do hiệu ứng trộn bốn bước sóng 2fp-fs và 2fs-fp nằm trong băng thông hoạt động của tín hiệu, khi đó, thực hiện được chức năng chuyển đổi bước sóng như trong Hình 2.18

Hình 2.18: Chuyển đổi bước sóng bằng kỹ thuật trộn bốn bước sóng

Ưu điểm: có thể hoạt động với nhiều tốc độ bit khác nhau

Nhược điểm: khi khoảng cách giữa fs và fp tăng thì hiệu quả chuyển đổi bước sóng giảm

2.3.6 Bộ khuếch đại quang

Trong các tuyến truyền dẫn quang thì khi cự ly truyền dẫn xa đến một mức nào

đó, suy hao tín hiệu trên đường truyền cũng như suy hao tín hiệu do các thiết bị sẽ làm cho tín hiệu tại đầu thu sẽ khó hoặc không thể khôi phục được Khi đó, phải sử dụng các bộ khuếch đại để khuếch đại tín hiệu trên đường truyền Trước khi các bộ khuếch đại quang ra đời, thì lựa chọn duy nhất cho các tuyến truyền dẫn là sử dụng bộ lặp tái sinh để tái tạo lại tín hiệu, tức là bộ lặp nhận tín hiệu quang, chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu điện, khôi phục nó, sau đó, lại chuyển tín hiệu điện đã được khôi phục thành tín hiệu quang để phát đi Điều này làm hạn chế tính trong suốt và tăng chi phí bảo trì hệ thống

Kỹ thuật khuếch đại quang chiếm ưu thế hơn nhiều các bộ lặp Bộ khuếch đại quang không phụ thuộc vào tốc độ bit và các định dạng tín hiệu Một hệ thống sử dụng khuếch đại quang có thể dễ nâng cấp hơn nhiều, ví dụ, đến một tốc độ bit cao hơn mà không cần phải thay thế bộ khuếch đại Hơn nữa, các bộ khuếch đại quang có băng thông lớn nên có thể được dùng để khuếch đại đồng thời nhiều tín hiệu WDM Nếu

fp

p

không, với mỗi bước sóng phải sử dụng một bộ lặp Kỹ thuật khuếch đại quang khắc phục được nhiều hạn chế của các trạm lặp như băng tần, cấu trúc phức tạp, tính phụ thuộc vào dạng tín hiệu, cấp nguồn hay các ảnh hưởng của nhiễu điện

Có nhiều loại khuếch đại quang sợi như bộ khuếch đại quang SLA, bộ khuếch đại Raman, bộ khếch đại Brillouin, bộ khuếch đại EDFA Bộ khuếch đại SLA thực hiện việc khuếch đại ánh sáng thông qua cơ chế bức xạ kích thích giống như cơ chế phát ánh sáng của các laser Bộ khuếch đại Raman sợi lợi dụng hiệu ứng tán xạ Raman

có kích thích SRS (Stimulated Raman Scattering) xảy ra trong sợi thủy tinh silic khi có một chùm sóng bơm truyền qua nó Bộ khuếch đại Brillouin có cơ chế tương tự như bộ khuếch đại Raman sợi, nhưng có sự khác biệt là độ khuếch đại quang có từ quá trình tán xạ Brillouin có kích thích SBS (Stimulated Brillouin Scattering) Bộ khuếch đại SLA được bơm điện còn bộ khuếch đại Raman và bộ khuếch đại Brillouin được bơm quang

Tuy nhiên, bộ khuếch đại quang được sử dụng rộng rãi trong hệ thống WDM là

bộ khuếch đại quang sợi pha tạp EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier)

Bộ khuếch đại EDFA sử dụng sợi quang có pha tạp có khả năng khuếch đại được tín hiệu ánh sáng, chúng có thể thay đổi được các đặc tính vật lý của sợi theo nhiệt độ, áp suất và có tính chất bức xạ ánh sáng Đặc điểm của sợi này là chúng có khả năng tự khuếch đại hoặc tái tạo tín hiệu khi có kích thích phù hợp

Hình 2.19: Bộ khuếch đại EDFA

Ánh sáng bơm vào từ laser kết hợp với tín hiệu vào nhờ sử dụng bộ ghép WDM Ánh sáng bơm này được truyền dọc theo sợi có pha Erbium và tín hiệu bơm này kích thích các ion Erbium lên mức năng lượng cao hơn Sự dịch chuyển mức năng lượng của điện tử từ cao xuống thấp sẽ phát ra photon, được gọi là bức xạ tự phát nếu không có bất cứ tác động nào từ bên ngoài, còn được gọi là bức xạ kích thích khi có mặt của các photon chứa năng lượng bằng năng lượng dịch chuyển Khi tín hiệu dữ

Bộ cách li

WDM

năng lượng cao Quá trình này làm các ion chuyển từ trạng thái năng lượng cao xuống trạng thái mức năng lượng thấp nên phát ra photon, do đó, sẽ khuếch đại công suất tín hiệu lên rồi truyền đi tiếp trong sợi quang

Thông thường, sử dụng thêm bộ cách ly ở ngõ vào hoặc ngõ ra của bộ khuếch đại tín hiệu EDFA để ngăn chặn sự phản xạ vào trong bộ khuếch đại này

EDFA cho hệ số khuếch đại lớn, công suất ra lớn và nhiễu thấp, nó làm việc ở vùng bước sóng 1550nm Trong các hệ thống thông tin quang, để cho các EDFA hoạt động thì cần có nguồn bơm Các nguồn bơm thực tế là các laser diode bán dẫn công suất cao dùng để cung cấp nguồn ánh sáng cho EDFA

EDFA có các đặc điểm sau:

Một là không có mạch tái tạo thời gian, mạch phục hồi (bộ chuyển đổi O/E và E/O) Do đó, mạch sẽ trở nên linh hoạt hơn

Hai là công suất nguồn nuôi nhỏ, nên khi áp dụng cho các tuyến thông tin vượt biển, cáp sẽ có cấu trúc nhỏ và nhẹ hơn cáp thường

Ba là giá thành của hệ thống thấp do cấu trúc của EDFA đơn giản, trọng lượng nhỏ, khoảng lặp và dung lượng truyền dẫn được nâng cao

Ngoài ra, do EDFA có khả năng khuếch đại nhiều bước sóng trong cùng một sợi, nên nó có khả năng tăng dung lượng tốc độ lên đến 20Gbps, hoặc cao hơn khi sử dụng kỹ thuật WDM

2.3.7 Bộ lọc

Bộ lọc quang là thiết bị chỉ cho phép một kênh bước sóng đi qua, còn tất cả các kênh bước sóng khác đều bị chặn Nguyên lý cơ bản nhất của bộ lọc là sự giao thoa giữa các tín hiệu, bước sóng hoạt động của bộ lọc sẽ được cộng pha nhiều lần khi đi qua nó, các kênh bước sóng khác thì sẽ bị triệt tiêu về pha Dựa vào khả năng điều chỉnh kênh bước sóng hoạt động mà bộ lọc được chia làm hai loại: bộ lọc chọn bước sóng và bộ lọc điều chỉnh được

2.3.7.1 Bộ lọc chọn bước sóng

Bộ lọc màng mỏng có khoang cộng hưởng thuộc loại bộ lọc có bước sóng cố định Cấu trúc gồm bộ giao thoa Fabry-Perot, trong đó, các gương tại hai phía khoang được thực hiện nhờ nhiều lớp màng mỏng điện môi phản xạ Thiết bị này hoạt động như một bộ lọc thông dải, cho qua một bước sóng riêng và phản xạ các bước sóng khác Bước sóng tại đầu ra của bộ lọc được xác định bởi chiều dài và chiết suất của