Luận văn kỹ thuật Đa truy nhập trong mạng quang và Ứng dụng

Tái sử dụng bước sóng trong mạng LLN Quan hệ thời gian đợi và tải cho mạng đệm đầu ra đản vào 26 Chọn kênh trong mạng WDMA thu kết hợp Mãi tát công suất do xuyên kênh trong bộ tách sóng

LUAN VAN THAC SI KHOA HOC

KY THUAT DA TRUY NHAP TRONG MANG

QUANG VA UNG DUNG

NGÀNH: XỬ LÝ THÔNG TIN VÀ TRUYỂN THÔNG

MÃ SỐ:

NGUYEN THE DUGNG

Người hướng din khoa hoc: PGS -TS BANG VAN CHUYET

HA NOT 2006

LOI CAM ĐO/

Em xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của bản thân

Các nghiên cứu trong luận văn này dựa trên nhứng tổng hợp lý thuyết và hiểu

biết thực tế của cm, không sao chép

Tác giả luận văn

Nguyễn Thế Dương

CHƯƠNG 1: CAC PHAN TU SỬ DỤNG TRONG MẠNG

QUANG ĐA TRUY NHẬP

GIỚI THIỆU CHUNG

BO GHEP HINA SAO QUẢNG BÁ .-

BỘ GIIÉP KẼNH VÀ TÁCH KÊNH

DIỐT LAZE DIỀU CHỈNH DUỢC BUỐC SÓN:

Điều chỉnh nhiệt Điết laze điều chỉnh được bước sóng sử dụng hốc ng

Điốt laze hỏi tiếp phân bố (DFRB) hai đoạn

Điết laze phản xạ phân bố Tragg hai đoạn và ba đoạn

BỘ LỌC QUANG ĐIỀU CHỈNT ĐUỢC

CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT ĐA TRUY NHẬP PHAN CHIA THEO BƯỚC SÓNG - WDMA

TONG QUAN VE KY THUAT WDMA

MẠNG WDMA DƠN BUỚC

Mạng WDMA * quảng bá và lựa chọn ” Mạng WDMA “định tuyến theo bước sóng!

Các vấn đề liên quan đến hiệu suất và thiết kế mạng

Vi bí bộ đệm trong mạng WDMA đơn bước

MẠNG WDMA ĐA BƯỚC

Khải niệm chung về mạng WDMA da bud Đặc điểm của mạng WDMA đa bước

ỨNG DỰNG MẠNG KỸ THUẬT ĐA TRUY NHẬP WDMA 36

FOX —Bé két noi chéo quang tốc độ cao,

CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT ĐA TRUY NHẬP

PHÂN CHIA THEO SÓNG MANG PHỤ - SCMA

GIỚI TIHỆU CHUNG

HIỆU SUẤT CỦA MẠNG SCMA ĐƠN KÊNH

Nhiều lượng lử Slort noisc

Nhiễu nhiệt của may thu

Ty s6 tin hiệu trên tạp âm tổng

Ung đụng của các hệ thống SCMA đơn kênh °„ 5

DA TRUY NHAP SONG MANG PAU DA KÊNH

Khai nigm vé hé thong SCMA da kenh Đặc điểm của hệ thống SCMA đa kênh

Tý số tín hiệu trên tạp âm tổng

tỨg dụng của các hé thống SCMIA đa kênh

CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT ĐA TRUY NHẬP

PHAN CHIA THEO THOT GIAN — TDMA GIGI THIEU CHUNG

43.2

I3- PON (Itthernet dựa trên mạng quang thụ động) 4

CHUONG §: KỸ THUẬT ĐA TRUY NHẬP

PHÂN CHIA THEO MẢ - CDMA

TONG QUAN K¥ TITUAT BA TRUY NOAP CDMA 78

CAC MANG SU DUNG KY TAUAT CDMA

Many sit dung k¥ thuat COMA Lich séng true

MAN TẠI BƯU ĐIỆN TẢ NỘI

61 HIỆN TRẠNG MẠNG VIỄN THÔNG CỦA BDHY 88

6.1.2 Mạng tổng đài 88

GAS Mang truy nhập bảng rộng ADBI, & SHDSI, 9

62 ĐÁNH GIÁ ỨNG DỰNG TRUY NHẬP QUANG CỦA BĐHN 94

6.4 PHÂN TÍCH GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG XÂY DỰNG MẠNG 99

6.5 TA CHỌN GIÁT PHÁP CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP 1013

66 MỘT SỐ CHỈ TIÊU CƠ BẢN KHI XÂY DỤNG MẠNG 10S

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1H

THUAT NGU VA CHU VIET TAT

Asynmuetric Digital Sub Tine All -optical network

Add/ Drop Multiplexer Avalanche Photodiode Antiretlection Coating Amplitude Shift Keying Asynchronous Transfer Mode

Broadland = Tnlegrated Srvice

Digital network

BandPass Tilter Broadband Access Server

Carrier -to- Noise Ratio

Central Office terminal Central terminal

Distributed Bragg Reflecter

Digital Communication nctwork

Digital Cross -connect system

Demultiplexer Distributed Feedback

Digital loop Carrier

Distributed reflector

Digital sub line DSL access Multiplexer Fiber Bragg grating

Fabry-Perot laser diode

Frequency Shift Keying

Fiber to the Building Tiber to the Curb

Thuê báo số không đối xứng Mạng toàn quang

Bộ ghép kênh xen rẽ

Diết tách sống thác

V6 chong phan xa

Khoi dich biên độ

Mode chuyén giao không đồng bộ

Mạng số Ì đa địch vụ băng rộng:

Bé loc bang thông

Servcr truy nhập bãng rộng

'Tỷ số sóng mang trên nhiều

Thiết bị đầu cuối tổng đài

Thiết bi đần cuối lập trung,

Phân xa phan bé Bragg Mạng thông tin số

lộ ghép đường thuê bao số

Tiber to the home

Biber to the loop

Fiber to the office

Tour —Wave Mixing

Gain Guided lascr

Graded [ndex Graded refractive Tndex Intermediate frequency Index Guided Laser

T.arpr Optical Cavity

Metropolitan Area Network Multiple Quantum Well

Multiplexer

Mach —Zchnder

Optical amplifier

Optical Add/Drop Multiplexer

Optical fiber amplifier

Optical Network interface

Optical network 1o interface

Optical network Unit Optical transport network Optical Cross conncet

Passive Distribute Service

network

Cáp quang tới nhà Mạch vòng cáp quang, Cáp quang tối công sở Trộn bốn sống

Ladc điểu khiến khuyếch

đại Chỉ số Gradien

Chi số chiết suất Gradien

Trung tan

Lade điều khiển chỉ số chiết

suất

Điều biến cường độ

Mêo diễu chế tương hỗ Tiết lade

Điết phát quang LED Dao dong nội

Tiếu công hưởng quang rộng

Mạng khu vực nội thị

Giống lượng tử

Tệ ghép kênh

Bộ điều chế Mach —Zchndcr

Tộ khuếch đại quang:

lộ ghép kênh xen rễ quang

Bộ khuếch dại quang sợi

Giao điện mạng quang

Giao diện mạng quang mang

Thiết bị mạng quang

Mạng truyền tải quang:

Nei Dịch vụ phân phối thụ động

hếo quang

Radio frequency Relative Intensity Noise Resilient packet ring

Stimulated Brillouin Scattering Subcarrier Multiplexing

Symmetric digital sub line Surface Bmitling laser Self phase modulation

Stimulated Raman Scab

Time division Multiplexing

Time division Multiple Access Tunable transmitter

Tunable receiver

Fixed tuned transmitter

Fixed — tuned receiver

Virtual private network

Wavelength Division Multiplex Wavelength Division Multiple

Cau tric PIN

Mạng quang thụ động,

Khoá d

Tân số vô tuyến

Nhiễu cường độ tương đối

Mạng vòng chuyển mạch gói tự hỏi phục

Gihép kênh theo thời gian

Đa truy nhập theo thời gian

Ghép kênh theo bước sóng

Đa truy nhập theo bước sóng

Bộ định tuyến cách tử dẫn song,

Hộ định tuyến bước sóng

Thiết bị kết cuối bước sóng Điều chế ngang (chéo) pha

Kỹ thuật truyền dẫn từ tổng đài đến thuê bao

K¥ thuật truyền dẫn từ thuê bao đến tổng đài 104

DANH MỤC HÌNH VẺ

Một số cấu kiện quang thụ động

Bộ ghép hình sao 8x8 tạo ra bằng 12 bộ ghép sợi đơn mode Các bộ phép hình sao

Sơ đồ khối hệ thống WDM

Thiết bị phép -tách kênh hé Xuyên kênh

Dist laze digu chỉnh được sử dụng hốc ngoài

Laser MAGIC cớ

Dist laze hỏi tiếp phân bố hai doạn

Sơ đố cấu trúc diode laze phản xạ phân bố Bragg

Sơ đồ khối bộ lọc quang điều chỉnh được 12 Mang WDMA hình sao đơn bước “quảng

Sơ đồ chuyển đổi trạng thái kết hợp với số bước sóng được — l7

sử dụng chuyển mạch không gian chọn bước sóng

Tái sử dụng bước sóng trong mạng LLN

Quan hệ thời gian đợi và tải cho mạng đệm đầu ra đản vào 26

Chọn kênh trong mạng WDMA thu kết hợp Mãi tát công suất do xuyên kênh trong bộ tách sóng quang 28

Quan hệ giữa công suất cực dại trên kênh và số kênh cho 29

4 ãnh hưởng phí lien iremg mang WDMA

Cấu trúc mạng da chang WDMA hinh sao 8 nút

Biểu đồ kết nối trực tiếp ShufTlenet mạng da ch hình sao 8 nút

Biểu diễu thông lượng trêu một nút, số nút Ñ' 35

che mang WDMA shuttleNet

ang Lamnbdanel WDMA

Cấu trúc cơ bản của mang POX Cấu trắc mạng WIDMA -Hyp

Minh hoa thuật toán thăm dò hình cây trong trường hợp 40

có 4 gối dữ liệu đồng thời đến c

Quan hệ giữa thời gian trễ trung bình 4L

Mang SCMA cau trac hink sao

Phổ công suất quang của hai T.aser đơn mode dọc 33

Tỷ số (SNR„„) tổng và 4 loại nhiễu trong, 59

he théng SCMA don kéuh

Thướng lên hệ thống IITL dựa trên SOMA PON |

Mạng, SCMA da kênh , N bước sóng và M nút mạn trên một bước sóng

Gin kênh tấu trong mạng SCMA, da kênh

Cấu trúc chuyển mạch gói tốc độ cao dựa trên 66 SCMA đa kênh ng dựng cho MAN

Mạng quang thụ động dựa trên cấu trúc Bus

Cấu trúc của ATM-PON

Khung thời gian ATM-PON đối xứng 155 Mbps

Sơ đồ ứng dụng B-PON Khe théi gian hướng lên

Mang CDMA quang

M& hoa bit nguén tin ‘1’ véi chudi chip CDMA 9

Mã hoá và giải mã phổ gác xung ảnh sắng cực ngắn 86

trong các mạng CDMA quang kết hop

Sư đồ đấu nối các trạm tổng đài - mang Bưu điện Hà Nội 89

Cấu trúc mạng truyền số liệu ATM + TP

Sư đồ cấu trúc mạng tray nhập ADST, & SHDSI, 92

Sơ đồ mạng truy nhập ADDSL và SIIDSL — Bưu điện ÏàNội 93

Sư đồ triển khai MAN ứng dụng công nghệ 108 HORNET trén mang Ha Noi

rộng và đa phương tiện trong đời sống kinh tế _ xã hội của từng quốc gia cũng,

như kết nối toàn cầu

Dể đáp ứng được vai trò động lực thúc đẩy sự phát triển của kỷ nguyên

thông tin, mạng truyền thông cẩn phải có khả nãng truyền dẫn tốc độ cao,

băng thông rộng, dung lượng lớn Một trong giải pháp để †ạo ra mạng truyền

thông cố khả năng truyền đân đó là mạng thông tỉn quang tốc độ cao Mạc đù

có sự phát triển nhanh vẻ công nghệ, cấu trúc mạng và cấu hinh các hệ thống, truyền dẫn quang trong các ứng dụng thực tế, song vẻ cơ bẩu mạng thông tin

rộng nhằm thoả mản nhu cẩu truyền tải trong cấu trúc mạng hiện đại Trên cơ

sở đó, vấn đề thông suốt lưu lượng được đặt ra như là một nền tãng cho việc thoả mãn nhu cẩu bãng tần rộng của khách hàng mà không cần quan tam tới

nội dung của luồng tín hiêu Đây cũng là nội dung yêu cầu tiến đến mạng toàn

quang thé hé sau {all optical network) Mạng truy nhập quang ở nhiều nơi đã

được khai thác có hiệu quả và đã đáp ứng dược nhiều loại hình dịch vụ Tuy nhiên, nhu cấu thông tin ngày một phát triển mạnh, các yêu cầu vẻ các hệ

thống truy nhập quang cho mạng nội hạt có bảng tẩn rộng đã được đại ra

nhằm thoả mãn sự phát triển của mạng và các loại bình dịch vụ có băng tần và

chất lượng cao Để thực hiên các mục đích trên người †a đã và đang nghiên

cứu rất nhiều các giải pháp kỹ thuật, một trong số đó là KỸ THUẬT ĐA TRUY NHẬP QUANG nhằm tạo ra các sở cứ khơa học cho việc thiết kế và

ứng dụng các mạng quang da truy nhập, nội dung luận văn bao gồm:

Chương l giới thiệu một số phan ti sử dụng trong mạng quang đa truy

nhập Nghiên cứu chức năng, nguyên lý hoạt động và đặc tỉnh kỹ thuật của một số cấu kiện quang thụ động và các phần tử điều chỉnh được ứng dụng

trong mạng quang đa truy nhập (Bộ phái thay đổi, bộ thu thay đổi và bộ lục

thay đổi dược).

trúc và giao thức mạng ứng dụng kỹ thuật WDMA

Chương 3 nghiên cứu vẻ kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo sóng

mang phụ SCMA tìm hiểu các đặc điểm về kỹ thuật đa truy nhập sống mang

phụ đơn kênh, kỹ thuật đa truy nhập sóng mang phụ đa kênh, đưa ra các phân tích ánh hưởng vẻ nhiễu gây ra liên quan đến hiệu suất của mạng và nêu ứng dụng của kỹ thuật SCMA

Chương 4 mô tả kỹ thuật đã truy nhập theo thời gian TDMA với bai phương thức xứ lý ghép đòng tín hiện dưới dạng chèn bít và đạng khối Trình Day cic mang ứng dụng: Mạng A-PON (ATM dựa trên mạng quang thủy động)

vi Mang F-PON (Fthernet dua tréu mang quang thu dong)

Chương § nghiêu cứu dic didu của kỹ thuat plan chia theo mi CDMA liên quan đếu

thấy mức dộ và tính khả thí khi áp dụng cấu trúc MAN cho việc truyền tải dữ liệu chuyển mạch gói rất phù hợp cho các ứng dụng của mạng thể hệ sau NGN

ên rộng, dua: mô Tả cho

vào thực tế như thế não.

CHƯƠNG 1

TONG QUAN VE CAC PHAN TU SU! DUNG TRONG

MANG QUANG DA TRUY NHAP

1.1 GIỚI THIỆU CHƯNG

Trong kỹ thuật đa truy nhập quang, về mặt bước sóng ta có kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng WI2M tương ứng là kỹ thuật truy nhập WI2MA, ghếp kênh nhiều sóng mang SCM tương ứng là kỹ thuật truy nhập SCMA, về

mặi thời giám ta có kỹ thuật truy nhập theo thời gian TOMA va truy nhập phẩm

chia theo ma CDMA

Trong các mạng truy nhập quang dòng bít dữ liệu hướng di từ người sử dụng dến tổng đài có lưu lượng nhỗ và hướng về từ tổng dài đến người sử dụng có lưu lượng lớn hơn zết nhiều, vì vậy, kỹ thuật iruy nhập cho các hướng cũng khác nhan

Dể thực hiện được mạng quang đa truy nhập cần phải có một số cấu

kiện quang, thông thường được gọi là cất:

thiết bị quang thụ động, Tuỷ theo

năng Huực hiện mã chứng được chia ra các loại như san :

«_ Hộ chia quang: Bộ này thực hiện chia công suất quang từ một đầu vào

duy nhất tới một số đầu ra

«Bộ tổng hợp quang: Bộ này thực k tức năng, ngược lại cửa bộ chia,

nó tổng hợp một sở tíu hiệu quang ở các đường vào về đưa tới một đầu

« Thiết bị phép kênh theo bước sóng : Thiết bị nãy tổng hợp cá

bước sóng khác nhau tại các dầu vào và dưa ra một đầu ra duy nhất,

« Thiết bị tách kênh theo bước sóng : Thiết bị này chỉa đa kênh quang từ một đầu vào thành các đầu ra khác nhau tuỳ thuộc vào bước sóng của chúng,

Ngoài ra trong một số mạng quang đa truy nhập yêu cầu một vài phần

từ điểu chỉnh được, ví dụ như bộ phát thay đổi được (Tx- Tunahle), bộ thu

bi

quan đến độ nhay từ những tín hiệu phẩn xạ không mong muướn.

“Sf ye- Det

re

he d

Hình 1.1 Cau kién quang thu động

a Bộ chia quang d Bộ ghép kênh theo bước sóng

b Bộ tổng hợp quang e Bộ tách kênh theo bước sóng

e Bộ ghép hình sao quảng bá £ Bộ cách ly quang

1.2 BỘ GHÉP HÌNH SAO QUẢNG BÁ

Hinh 1.2 Bé ghép hình sao 8x8 tạo ra bằng 12 bộ ghép sợi don mode

Vai trò của một bộ ghép hình sao là kết hợp các tín hiệu quang từ các cổng đầu vào và chia đều nó trên các cổng đầu ra như chỉ ra trên hình 1.2

Không như các bộ tách kênh, các bộ ghép hình sao không chứa các phần tử

lựa chọn bước sóng Vì vậy chúng không cổ khả năng tách các kênh riêng rẽ Trong trường hợp tổng quát số các cổng đầu vào và các cổng đầu ra không cần

xo lớn NaN có thể được tạo ra bằng cách gop một số lộ phếp 2x2 với nhau Irong đồ Ñ là bội số lần của 2 Hình 1.2 mỗ tả sơ

đồ như vậy cho cấu trúc hình sao 8x8 tạo thành từ 12 bộ ghép 2x2 Để tạo ra

được bộ couplcr hình sao NzÑ thì số bộ couplcr 3 dB cần thiết được tính theo biểu thức sau:

Los[d#]= log of leg 9 ¥ | s100 3.3log yy Ø).logpgW — 12

Có một giải pháp khác dược dưa ra là sử dụng các bộ ghép biconical- taper (thắt làm hai hình chóp nóng chảy) để tạo ra các bộ ghép hình sao vững

vàng, chắc chấn TTình 1.3 mô tẢ sơ đỗ sao truyền dẫn và sao phần xạ được tạo

ra bang công nghệ này Kỹ thuật này làm nóng chấy một số lượng lớn các sợi lại với nhau và kéo dài phần nóng chấy thành dạng cấu trúc thắt hai phần Ở phần có dạng hình nêm, tín hiệu từ mỗi sợi được ghép lại với nhau và chia đều

ra trên các cổng đầu ra Cấu trúc như vậy hoạt động tương đối tốt với sợi đa

mode Còn trong trường hợp sợi đen mode thì nó bị hạn chế do chỉ có thể làm

móng chấy được vài sợi Các

jp sao Iruyền dân ; b, BO phép sao phan xa

Hình 1.3 Các bộ ghép hình sao

1.3 BỘ GHÉP KÊNH (MUX) VÀ TÁCH KÊNH (DE-MUX)

1.3.1 Nguyên lý cơ bản ghép kênh theo bước sóng quang

sống quang WDM đó là: Phương ấn truy

một hướng, là sự kết hợp các tín hiệu có bước sóng khác nhau vào sợi quang tại một đầu và thực hiệu tách chúng để chuyển tới các bộ tách sóng quang Ở đầu kia Thông thường cần phải sử dụng hai sợi quang để thực hiện truyền tín hiệu thông tin cho chiểu đi và chiều về Phương án truyền dẫn hai hướng thì

dân ghép bước sống quang theo

không qui định phát ở một đâu và thu ở một đầu; điều này tức là có thể tru:

¿ bước sống Aw Âz,Ây

.Áy và đồng

thông tin theo một hướng lại

thời cũng truyền thông lin khác theo hướng ngược lại tại các bước sống Ây`, Debs Daly «ssuÄ 2e.u2u", Phương án này chỉ cần sử dụng một sợi cũng có thể thiết lập dược một hệ thống truyền dẫn cho cả chiếu di và chiều về Để thực biện một hệ thống WDM theo một hướng, thì cần phải có bộ phép kênh bước sóng MUX ở đầu phát để kết hợp các tín hiệu quang từ các nguồn phất quang, khác nhau đưa vào một sợi quang chưng Tại đầu thu, cầu phải có một bộ tách kênh DEMUX để thực huện tách các kênh quang tương ứng Nhìn chưng, các

laze đơn mode thường không phát một lượng cêng suất dang kể nào ở ngoài

độ rộng phổ kênh đã định trước cúa chúng, cho nên không cản phái để ý đến vấn để xuyên kênh ở đầu phát Vấn để

áng quan tâm ở đây là bộ ghép kênh cần có suy hao thấp để sao cho tín hiệu từ nguồn quang tới đầu ra bộ ghép ít bị suy bao Đối với bộ tách kênh, vì các bộ tách sống quang thường nhạy cảm trên cả một vùng rộng các bước sóng cho nên nó có thể thu được toàn bộ các bước sóng đã được phát đi từ phía thiết bị phát Như vậy, để ngăn chặn các tín hiện khong mong muốn một cách cổ hiệu quả, phải có biện pháp các]

bộ tách kênh chính

các kênh quang Dể thực hiện điều

xác hoặc sử dụng các bộ lọc quang rất ổn dịnh và có bước sóng cất chính xác

Về nguyên lý, bất kỳ một bộ ghép kênh nào cũng có thể dược dùng làm

bộ tách kênh Như vậy hiểu đơn giản, từ “bộ ghép-Multiplexer” trong trường hợp này thường được sử dụng ở dạng chung để tương thích cho cả bộ ghếp và

bộ tách kênh, ngoại trừ trường hợp cẩn thiết phải phân biệt hai thiết bị hoặc

án truyền dần hai hướng trên một sợi Hình 1.5 mô tả cấu trúc thiết bị ghép — tách kênh hồn hợp Việc phân tích chính xác thiết bị ghép phải dựa trên ma trận chuyển đổi với các phần tử của sua trận là A,(x) Che phẩu tử này là các

1.5 Các ký hiện TẠA) và O(„) Lương ứng là các tín hiệu số bước sống Ay Ay ở

đường dàng, Ký hiệu T,(A) là tín hiện đầu vào được ghép vào cửa thứ k, tin

thiện

ày được plưất từ nguồn phát quang thứ k Ký hiệu O4) là tín hiệu có

bước sóng ^, đã được tách và di ra từ cửa thứ ¡ Hãy giờ ta xem xét ba tham số

cơ bản là suy hao xen, xuyên kênh, và độ rộng kênh như sau ;

Suy hao xen : Dược xác dịnh là lượng công suất tốn hao sinh ra trong,

tuyến truyền dẫn quang do tuyến có thêm các thiết bị ghép bước sóng quang WDM Suy hao này bao gém suy hao do các điểm ghép nối các thiết bị WIDM

với sợi và suy hao bản thàn các thiết bị ghép gây ra Suy hao xen được diễn giải tương tự như suy hao đối với các hộ ghép coupler chưng, nhưng cổ điểm

khác là ở WIOM chỉ xét cho một bước sói

O(a) F(A)

Dea) " a 1s

Từ hình L6 (a) ta thấy U,(,) 1a hrong tin higu khéng mong mudn & bước sóng 3 do có sự rõ tín hiệu trén cita ra thé i, ma diing ra thi chi ed tin hiệu ở bước sóng A„ Trong thiết bị ghép -tách kênh hỗn hợp như ở Link 1.6 (), việc xác dịnh suy hao xuyên kênh cũng được áp dụng như bộ tách kênh Trong trường hợp này, phải xem sét cả hai loại xuyên kênh “xuyên kênh đều xa” là do các kênh khác được ghép đi vào đường truyền gây ra, ví dụ như T(A„) sinh ra (1) “ xuyên kênh đầu gần” là do các kênh khác ở đầu vào sinh

ra, nó được ghép ở bên trong thiết bị, như U, (A,) Khi tạo ra các sắn phẩm, các nhà chế tạo phải cho biết suy hao kênh đổi với từng kênh của thiết bị

dược yêu cầu vào khoảng một vài đến hàng chục nano mớt để đấm bảo không

bị nhiễu giữa các kênh do sự bất ổn định của các nguồn phát gây ra, ví dụ như khi nhiệt độ làm việc thay đổi sẽ làm trôi bước sóng Đối với nguồn phát quang là điết phát quang LD, yêu cầu độ rộng kênh phải lớn hơn I0 đến 20 Tân Như vậy, độ rộng kênh phái đấm bảo đủ lớu để tránh nhiều gia các kênh,

vì thế nó được xác định tuỳ theo từng loại nguồn phát

1.4 DIỐT LAZE DIỀU CHỈNH DƯỢC BUÓC SÓNG

Đối với việc thiết kế hệ thống thì điết laze lý tưởng là loại phát xạ đơn

mode dọc với độ rộng phổ rất hẹp và tốc độ điều chỉnh bước sống cỡ nano giây trên khoảng bước sông cỡ 100 mm quanh bước sóng 1.3 hoặc 1.5 pm Đã

có nhiều kỹ thuật được phẩt triển cho ứng dụng điểu chỉnh bước sóng Tuy

nhiên cho dến nay các kỹ thuật này vẫn chưa hoàn thiện và dáp ứng dược tất

cả các yêu cầu ứng dụng một cách đồng thời Do đó có những thoả hiệp nhất

Do ảnh hưởng chỉ số khúc xạ của lớp laze tích cực phụ Thuộc vào nhiệt

độ, như vậy một

ách đơn giản để làm Iaz: thay đồi bước sóng là làm Thay đổi

nhiệt độ của nó Tỷ lệ thay đổi bước sóng theo nhiệt độ là vào khoảng —

O.1nm/°C ( + 13 GHa/ °C tại bước sóng 1.5 gun) lo khoảng thay đổi nhiệt độ

bị khống chế nhỏ hen 1 10°C để đảm bảo độ tín cậy, do vậy khoảng điều chỉnh thực tế có thể được thực hiện bằng phương pháp này vào khoảng 2 nm là

tối đa Gần đây khoảng điều chỉnh đã được cải thiện tới 10.8 nm khi sứ dụng

laze giếng lượng ti'— phiin xa phan bd Brage MOW-DBR Tuy nhiên, tốc

fay do dé plutong phiip

Iazc diễn chỉnh được bước sóng sử dụng hốc ngoài

Một phương pháp đơn giản để tạo điốt laze điểu chính được trên một

khoảng rộng là thêm vào một bộ lọc thay đổi được tại một đầu ra Các bưc

như vậy dược xem như là laze báu dẫn có hốc ngoài Hằng cách diều chỉnh bộ

lọc, bước sóng của mode chọn có thể thay đổi chơ tới khi xuất hiện bước nhảy

tới mode mới của buồng cổng hưởng Fabry-Ferot Đối với chiều dài hốc 10

em thì các mode Fabry-Perơt lân cận được phân cách cỡ 8f s | GHz (hay 5, 8 0.005 nm) Như vậy, khoảng điều chỉnh được thực hiện bằng các bước nháy giữa các mode Eabry-Perot Nguyên tắc này được tuân thủ cho các loại điết

lave thay déi được

Mac dù rất nhiễu dạng bộ lợc ngoài khác nhau đã dược làm ra, tuy nhiên loại được sử dụng rộng rãi nhất là cách tử tản xạ chỉ ra trên hình 1.7

Ánh sáng đi ra từ một đầu của dit lazc được chuẩn trực bằng thấu kính trước

khi đi đến cách tử tấn xạ, cách tử này đáp ứng như là gương phan xạ và cũng

như bộ lọc bảng hẹp Bước sóng được điều chỉnh bằng cách di chuyển cách tử

¡ Điều chỉnh thô được tạo ra bằng cách quay cách tử trong lúc đó điều chỉnh

tỉnh được thực hiện bằng cách dịch chuyển cách tử theo chiều dọc Với kỹ

thuật này Khoảng điều chỉnh đạt được đến 240 nm tại bước sóng 1.5 um khi

sit dung dist laze giếng lượng tử (MQW)

Mặt hạn chế của các điốt laze sử dụng cách tử là tốc độ điều chỉnh

thấp, kích thước vật lý tương đối lớn và khó thực hiện được độ ồn định cơ học cho các bộ phát quang Những hạn chế này gần đây đã được khắc phục bằng

phương pháp mới dựa trên nguồn quang ban din có thé chon được lừng bước:

sống ra Thay vì sử dụng điết la đơn và địch chuyển cách tử, thiết bị mới

này sử dụng hai mảng phần tử tích cực tổ hợp với cách tử tần xạ cố định Sơ đỏ thiết bị này được chỉ ra trong hình 18 và được gọi là laze MAGIC (

multistripe atray grating-integrated cavity laser) Mỗi sọc được đánh địa chỉ

một cách độc lập để tạo ra các bước sóng laze khác nhau Việc chọn và liên kết cách tử với một sọc là duy nhất với một bước sóng Thiết bị kiểu này có

khả năng đánh địa chỉ cho 15 bước sóng khác nhau với độ phân cách bằng

1.89 nm trong ctta sé 1.5 pum

1.4.3 điết laze hỏi tiếp phân bố (DEB) hai đoạn

Điễu chỉnh bước sóng nhanh cỡ nano giây có thể được thực hiện bằng cách phun sóng mang vào môi trường laze tích cực, điều này làm giảm chỉ số

khúc xạ hiệu dụng tạo nên sự thay đổi bước sóng laze đầu ra Khoảng điều

chỉnh bước sóng có thể được ước tính bảng biểu thức 8A/A=õn„/n„„ Trong

thực tế khoảng thay đổi của chiết suất tương đối là vào khoảng 1% do hạn chế

về nhiệt Như vậy khoảng thay đổi bước sóng lớn nhất cỡ từ 10 đến 15 nm có

thể được thực hiện ở phương pháp này Để thực hiện điều chỉnh một cách độc

lập bước sóng và công suất ra của điốt laze cần ít nhất hai điện cực: Trong đó

một điện cực sử dụng để thay đổi chỉ số khúc xạ tức là điều chỉnh bước sóng

phát xạ, điện cực còn lại được sử dụng để biển đổi tín hiệu điện đầu vào thành

tín hiệu quang được điều chế ở đầu ra Sơ đồ dựa trên cấu trúc hồi tiếp phân bố

chỉ ra ở hình 1.9 được gọi là điết laze hồi tiếp phân bố hai đoạn

Hinh 1.9 Dict laze héi tiếp phân bố hai đoạn

Công suất quang đầu ra được xác định bảng đoạn thứ nhất với thiên áp

ngưỡng trên Bước sóng quang phát xạ chủ yếu được xác định bằng phần bơm

chỉnh về cơ bản bị giới hạn bởi lượng cho phép cực đại của sóng mang phun

vào phần điều khiển bước sóng

1.4.4 Điöt laze phan xa phan bé Bragg (DBR) hai doan va ba doan

Việc

tách vùng cách tử chọn bước sóng BHragg ra khối vùng khuyếch đại bên trong hốc laze Vùng, Bragg lớn hon ving khuyếch đại Do đó, ving Bragg có thể được bơm rất mạnh mà không cẩn sự đóng góp từ bộ tạo photon dẫn đến

khoảng thay đổi được rộng hơn Cầu trúc này được xem như là bộ phản xạ

phân bố Brapg hai đoạn

thiện khoảng điều chỉnh bước sóng được thực hiệu bằng c

Tông điều khiển

Hình 1.10 Sơ đố cấu trúc diốt laze phân xạ phân bé Brage

Để cải thiện hơn nữa khoảng điều chỉnh bước sống người ta đưa thêm

phần thứ ba nhằm để điều chỉnh phase bước sóng bên trong hốc laze, cấu trúc của nó được chỉ ra ở hình 1.10 Nguyên lý điều chỉnh bước sóng trong bộ phán

xạ phẩm bố Bmgg bø đoạn có thể được hiểu như sau: Phẩn IYBR đưa ra mức

phan xa cao bén trong mét bing tau ban ch

có mức phản xạ cực đại của bộ phản xạ phân bố Bragg sẽ hơạt động như laze

vào khoảng 3 mm Mode gần nhất nếu phase của nó là bội số 2z Phần dịch phase sử dụng để điều chỉnh phase

của hành trình, như vậy bước sóng laze có thể được điều chỉnh quanh môi

bang tan phan xa Bragg Với sự điều chỉnh độc lập của ba dòng điện trong các

phần tích cực, Bragg, phase thì các khoảng điều chỉnh là hầu như liên tục từ 8

nm dén 10 nm Gan day người ta đã chế tạo được điốt laze có khoảng thay đổi

lớn hơn 10 nm thậm chí đạt đến 80 mm khi sử dụng siêu cách tử

1.5 BỘ LỌC QUANG ĐIỀU CHỈNH DƯỢC

Các bộ thu thay đổi được là phần tử then chốt trong mạng WDMA, nó

có thể chọn được một kênh mong, muốn trong một tập kênh ghép theo bước

Thông thường việc chọn kênh đòi hỏi một bộ lọc quang thay đổi được, sơ đỏ chức năng của bộ lọc quang điều chỉnh được trình bày trong hình 1.11, trong,

đồ rất nhiều kênh đầu vào nhưng chỉ xuất hiện một kênh ở đầu ra

Hình 1.11 Sơ đồ khối bộ lọc quang điều chỉnh được

Có rất nhiều loại thiết bị lọc quang điều chỉnh được, tuỳ thuộc vào công,

nghệ chế tạo Các công nghệ này chủ yếu là khai thác hiệu ứng giao thoa

quang để tạo ra sự lựa chọn bước sóng Một số thiết bị này cũng có thể được

sử dụng trong các bộ thu quang kết hợp mặc dù bộ thu thay đổi trong tách

sóng quang kết hợp thông thường đạt được từ bộ giao động nội có khả năng,

điều chỉnh (laze thay đổi) như đã trình bày mục trên Để đánh giá các bộ lọc

quang thay đổi được người ta dựa trên một số thông số cơ bản như sa :

-Khoảng điều chỉnh AÂ : Bằng khoảng giữa bước sóng ngắn nhất và dài nhất

-13-

chuyển mạch kênh thì thời gian thay déi cd mili giay là đủ, trong khi đó đối với các ứng đụng chuyển mạch gồi thì đồi hỏi thay đổi cỡ micro giây

-Múc độ suy hao : Thông thường tín hiệu quang được chọn sẽ chịu một lượng

suy hao nhất định do suy hao đấu nếi và suy hao bên trong bộ lọc Suy hao

này càng nhỏ cảng tốt để trầnh ảnh hưởng đến quỹ công suất của mạng

-Mức độ phụ thuậc vàa phân cực: Tết nhất là bộ lọc không tị ảnh hưởng bởi

với các trang

-Yêu câu về kích thước : Nhỗ gọn phù hợp với ứng dụng trong mạng quang

Hiện tại đã có rất nhiều loại bộ lọc điều chỉnh được như : Bệ lọc Fabry Perot (BPI); Bộ lọc Mach-Zender (MZT); Bộ lọc sử đụng các hiệu ứng điện — quang ŒOTT); Bộ lọc dựa trên các phần tử bán đẫn; Bộ lọc dựa trên hiệu ứng phi tuyển quang Brillouin

Nhân xét: Chương L của luận văn đã hệ thống lại một số cẩu kiện quang thụ động cơ bản, nghiên cứu cấu trúc và các đặc tính kỹ thuật của các bộ: Ghép hình sao quảng bá, ghép kênh, tách kẽnh và các phần tử điều chỉnh được (Tx Tunable; Rx- Tunable; bé lọc quang thay đổi)

Với sự phát triển rất nhanh của công nghệ, do vậy nhiều cấu kiện cũng như các phần tử mới (ví dụ bộ xcn z quang, cách tử dẫn sóng ) đã và dang được nghiên cứu chế tạo nhằm tạo ra kiến trúc mạng quang hiện đại, mẻm dẻo:

và én định để đáp ứng được các dịch vụ bảng rộng cho khách hàng và cũng

như các yêu cầu quản lý mạng Tuy nhiên trong khuôn khổ của luận văn

chúng ta chỉ để cập đến những phần tử cơ bản nhất và nó là cơ sở trong việc

nghiên gữn các chương tiếp theo

CHƯƠNG 2

KY THUAT DA TRUY NHAP PHAN

CHIA THEO BUGC SONG -WDMA

2.1 TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT WDMA

Việc sử dụng công nghé WDM cho phép ta xây dựng một phương thức

mạng trong đó bước sóng của kênh tự nó có thể được sử dụng cho chuyển

mạch định tuyến hoặc phân phát từng kênh đến địa chỉ của nó Bước sóng ở đây được sử dụng cho đu truy nhập nên được

can là phương thức đa truy nhập

1 tái là WDMA Về cơ bản để thực hiện duge mang WDMA

yêu cầu các phần tử quang có khả năng diều chỉnh được bước sóng như là các nguồn phát quang diều chỉnh được hoặc là các bộ lợc quang điều chỉnh dược

Các phần tử này tạo thành các bộ thu phát quang điều chỉnh được để kết hợp yao mdi nút mạng và nó được sử đụng vào các mục đích khác nhau phụ thuộc

vào loại cấu trúc mạng WIDMA được lựa chọn Mạng đa truy nhập sứ dụng kỳ thuật ghép bước sóng được phán Eim hai loại chính là : Mạng WDMA đơi

xuzng WDMA tuần quang) và trạng WIDMA đa bước

1 Trong mạng đơn bước WUDMA: Chuỗi tín hiệu được truyền dưới

2.2 MẠNG WDMA DƠN BUỚC

Mạng WDMA đơn bước được phân loại thành hai loại chính là: Mạng WDMA “quảng bá và lựa chợn” và mạng WDMA “định luyến theo bước súng"

2.2.1 Mạng WDMA “ quảng bá và hựa chọn ”

Trong mạng WDMA "quảng bá và lựa chọn” đầu phát chỉ phất một hoặc một số bước sóng, còn tại các đầu thu "quảng 6á” có thể điều chỉnh để thụ được nhiều bước sóng, Trong mạng WDMA "quảng bá ",

sóng A2a À„ phía phát dược ghép vào trong một cáp và gửi đến đầu thu R

các bước

-18-

Ngược lại trong WDMA "lựa chọn” các bước sóng từ ^¿,A¿ À„ được đưa qua

bộ tách WDM dé đưa từng bước sóng đến Ri tương ứng Tại các bộ ghép

WDM có thể thu cả, hoặc lựa chọn một số bước sóng cần thiết Một số khả nâng có thể xảy ra phụ thuộc vào hoặc các bộ thu hoặc các bộ phát hoặc cả hai

đều có khả nãng điều chỉnh được Nói chung môi nút mạng có thể được trang

bị với một số bộ phát và một số bộ thu, một trong số chúng có khả năng điều

chỉnh động trong khi các số khác được điều chỉnh cố định tới một vài bước

sóng cụ thể Tuỳ thuộc vào các chức năng của các đầu thu, đầu phát mà mạng,

Các bộ thu thay đổi

Tĩnh 2.1 Mạng WDMA hình sao đơn bước “quảng bá và lựa chọn”

+ Khi các bộ phát là điều chỉnh được trong khi các bộ thu được chỉnh

cố định ở một bước sóng, một kết nối được thiết lập giữa bộ phát và bộ thu bang cách điều chỉnh bước sóng trùng nhau của bộ phát và bộ thu Vẻ cơ bản

mạng WDMA “quảng bá và lựa chọn” là kiểu chuyển mạch không gian theo

thứ tự dữ liệu vào Xung đột dữ liệu có thể xảy ra trong mạng do hai hoặc

nhiêu gối dữ liệu từ các nút khác nhau gửi đến đồng thời cùng một địa chỉ đích Vấn đề tranh chấp này được giải quyết bảng các giao thức mạng kết hợp

với các kết nối trong mạng

Các mạng WDMA đơn chặng với một bộ phát điều chỉnh được và một

bộ thu cố định (được xem là mạng TT-ER) thì các nút trong mạng bị hạn chế

kết nối “điểm-tới-điểm"” Dới với các kết nối “đa điểm - điểm" được thực hiện

thì mỗi nút thu của mạng WDMA phải được trang bị tối thiểu từ hai bộ thu cố

TT-FR”) Tương tự ta có khái niệm Trạng kết nối kiểu multicast “điểm — tới - da điểm” được thực b

TR), vdi mang kiéu

bằng cách điều chỉnh đồng thời các bộ thu của một số nút về cùng một bước sống nó còn cung cấp khả năng kết nối Multicast Tương tự như các mạng TT-

IR, Các kết nối “đa điểm _ tới - điểm” cũng được cung cấp nếu các nút mạng 'WDMA được trang bị từ hai bộ thu điều chỉnh đựoc trở nên (ký hiệu là mạng FT-TR®) Ui diém của các mạng FT-PR là tự động ngăn ngừa được các xung

đột dữ liệu do mỗi kênh sử dụng các bước sóng khác nhau Tuy nhiên do các

bộ thu chỉ có thể điều chỉnh tới một bước sóng ở một thời điểm nên dễ xảy ra mất dữ liệu trang mạng kiểu này Trong trường hợp này chất lượng của mạng

FT-TR đượ

chỉnh đến bước sống ở thời điểm nào thông qua các giao thức

¡ Khả năng thứ ba đổi với mạng WDMA “quảng bá và lựa chọn” là Khi

cả hai bộ phát và bộ thu đều có khả năng diều chỉnh được (ký hiệu TT-TR)

Các mạng TT-LR có khả năng hỗ trợ các kết nổi “điểm tới -điểm” và "đa điểm -tới -điểm"” cũng như các kết nối muHicast vì vậy đây là mạng linh hoạt nhất trong ba loại, do đó mạng này đồi hỗi các giao thức mạng phức tạp hơn

yêu cầu cả hai bộ phát và bộ thu phải được đã

y ngoài khả năng cùng cấp kết nổi “điểm -tới -điểm”,

Như đã trình bày trong phan trén vé cic mang WDMA “quing ba va lya chọn” với giả thiết rằng số bước sóng có khả năng sử dụng được W bằng với

số nút ÁN kết nối vào mạng Tuy nhiên trong thực tế do nhiều lý do về công, nghệ nên số bước sáng có khả năng sử dụng W thường bị hạn chế, thường nhỏ hơn rất nhiều so với số nút mạng M Do đó việc phân tích sau nầy sẻ tập trung vào đặc tính mạng WDMA “quảng bá và lựa chọn” với điều kiện W <Ñ

Trong ba loại mạng trêu thì mạng TT-TR lận dụng tốt nhất l

của các bước bước sóng phục vụ chơ việc truyền tải dữ liệu, Điều này dựa trêu giả thiết rằng mỗi nút mạng đều có khả năng biết được hoàn toàn trạng thái

nang

của tất cá các bước sống trong hệ thống Tại các nút không có bộ đệm khí gồi

tin đến, chỉ có khả nâng hoạc là gói tin được truyền hoạc là mất ngay lập tức

ào kết nối dược phép bay không một

tương ứng và trễ lan

êu dược bỏ qua Do đó phán tích này là thích hợp với cả mạng

chuyển mạch kênh cũng như chuyển mạch gồi tập trung

Khi số nút gần vào mạng hình sao quảng bá bằng N và số bước sóng có thể được đùng bảng W, trong đó W< N Một gói tin đi đến nút ¡ được gửi đến

ao ï vũ j, Chiều dài gói tin phan bo

nút j với xác suất TN không phụ thuộc

ân giữ trung bình 14+ (giay/gó

ác gới tin đến ở mỗi nút tuân theo hề phâu bố

theo luật hầm mii va tin ) và là

như than chờ tất cả

Poisson với tốc độ trung bình ^ gói trên giây 2o đó tải trung bình của mỗi

Tình 2.2 Sơ đồ chuyển đổi trang thải kết hợp với số bước sóng sử dụng Đãi với mỗi giá trì p xác định tà ï bước sứng bận w thay đổi ngấu nhiên tuỳ theo thống kẽ của các tuyến vào Tính chất thay đổi động của w có thể được mô hình hoá bằng quá trình "sinh ra mất di "như chỉ ra trong hình Tinh 2.2 (a) tương ứng với trường hợp hoặc chỉ là bước sóng điều chỉnh được

ở bộ phát hoặc bước sóng điều chỉnh được ở bộ thu, trong khi đó hình 2.2 (b) tương ứng với trường hợp bước sóng điều chỉnh được ở cả phát v thu Trang tất cã các trường hợp chuyển địch trạng thái vẻ hướng trái là kết quả là đo giải phóng một bước sóng bận sau khi kết nối thành công Đối với một trạng thái xác định mà trong đó w bước sóng bận thì xác suất chuyểu dịch trạng thái về bướng trái được tính theo biểu thức 2.1

Xác suất chuyển địch trạng thái sang phía phải tương ứng với việc bổ sung thêm một bước sóng kích hoạt trơng mạng, phụ thuậc vào vi trí của bước sóng điều chỉnh được đối với bộ phái và thụ

Khi chỉ có cáo bộ phái điều chỉnh được thì việc chuyển địch trạng thái chỉ cổ thể xẩy ra nếu đáp ứng 02 điều kiện sau:

+ Một yêu cẩu kết nối được tạo ra từ một trong số (N-w) bộ phát còn

+ Kết nối này được đánh địa chỉ đến một trong số các bộ thu cố định còn rồi Do hệ thống có W bước sóng được sử dụng mà trong đồ w bước sóng

dã bận đo vậy xác suất để thoả mãn diều kiện thứ bai là (1-w/W) Vì vậy việc

dịch chuyển trạng thái từ w tới trạng thái w 11 xuất Hiện với xác suất,

hi chỉ có các bộ thu điều chỉnh được, thì việc chuyển đổi trạng thái

sang hướng phái chỉ có thể xuất hiện nếu:

1 Mội yêu cầu kết nối được 1ạo ra từ một bộ phát mà bước sóng cố định

cảnø bị bận (Xác suấi tương ứng bằng (1-w/W))

+ Yêu cầu này được đánh địa chỉ đến một trong số (N-w) bộ thu còn

rỗi, vì vậy xác suất chuyển dịch trạng thái giống như (2.2)

Như vậy trong các trường hợp khả năng điều chỉnh được chỉ được cung

cấp tại một phía (ví dụ như chỉ ở phía phái hoặc chỉ ở phía thư nhưng không cä

-19-

bai) có xác suất chuyển dịch trạng thái thái giống nhau Trường hợp cá hai phía phát và phía thu đều có khả năng điều chỉnh được thì xác suất chuyển dich trạng thái sang phía phải là lớu hơn do cả lưi phí: có khả năng đ

chỉnh Công thức tính xác suất chuyển đổi như sau được tính như sau:

giau cũng bằng sổ lượng trưng bình các bước

S =< w >= Š Pw 24

wo

Dung lượng mạng thực tế dạt dược khi ta nhân § với tốc độ bit của

tuyến vào và tải p (với giả thiết là tất cả các nút giống nhau) [Tình 2.3 chỉ ra quan hệ số bước sóng được dùng và tải trung bình của tuyến Từ hình vẽ ta

thấy 8 như là muội hàm của tải trung bình p đối với W=25, 5O và 125 khi

N—250 Thấy ràng ngoại trừ tái rất thấp (a < 0.1) thì trường hợp cung cấp khả nang điều chỉnh được cả phía phẩt lân phía thu thĩ việc tạn đụng bước sóng là lớn nhất, do đó dụng lượng của trạng cao hơn trường, hợp mạng chỉ có hoặc

một phía phát thay đổi hoặc chỉ có một phía thụ thay đổi Sự khác nhau này cd

thé tang lén 40% tai một số trường hợp đặc biệt chẳng hạn như W=50 và p =

U.3 Đối với các giá trị W nhỏ (W=25 hoặc 50) thì S tiến đến bão hoà khi p

tăng Giá trị bảo hoà xây ra do tãi p của tuyến đầu vào răng lên, giá trị trung

bình của bước sóng bận tiến nhanh đến giá trị W nhô Trường hợp W lớn (ví

dụ W-125) thì giá trị trung bink của bước sống bận luôn luôn nhỗ hơn W,

luồng tín hiệu vào các nút, Xác suất p¿ mà k gói đồng thời đi đến cùng nút được tính theo biểu thức 2.5

Tải Trung bình p =A/Ju

Hình 2.3 Quan hệ số bước sóng bận - Tải p và số bước sóng cực dai

2.2.2 Mạng WDMA “định tuyến theo bước sóng”

“Tổ hợp các phần từ định tuyến bước sóng

-21-

Hình 2.4 Nguyên lý định tuyến bước sóng trong mạng WDMA đơn bước

Loại thứ hai của mạng WDMA đơn chặng được nói đến là mạng định

tuyến theo bước sóng Hình 2.4 và 2.5 chỉ ra sơ đồ cấu trúc và nguyên lý hoạt

động của mạng WDMA đơn bước sử dụng kỹ thuật định tuyển theo bước

sóng Mạng này bao gồm các phần tử lựa chọn (định tuyến) bước sóng thụ

động và một kết nối duy nhất đựợc xác định bằng bước sóng của tín hiệu phát

và nút mà qua đó tín hiệu được đưa vào mạng Ví dụ mạng định tuyến bước sóng NxN có thể được xây dựng từ các phần tử WDM được nối với nhau bằng

N? sợi cáp như chỉ ra trên hình 2.4(b) với N=3 Mỗi nút được trang bị 01 bộ

phát và OL bộ thu có khã nâng điều chỉnh được Bằng cách điều chỉnh bộ phát

đến một bước sóng đã được lựa chẹn, tín hiệu đưa vào được định tuyến thụ

chỉnh đến cũng bước

trong mạng chỉ với Ñ bước sóng phâu biệt và mỗi nút thu có thể thu được từ bat ky bg phat nao ma khong ảnh hưởng đến nhau

Trong thực tiễn ưu diém cia mang WDMA “dinh tuyén theo bước

sóng” so với mạng WDMA “quảng bá và lựa chọn” là mạng WDMA định

tuyến theo bước sóng sứ đụng các bộ WDM không sit dung œ

hoặc van quang nên tránh đựợc suy hao tách quang Tuy nhiền mặt hạn chế chính của nguyên lý khi sử dụng các phần tử định tuyến thụ động là các mit

phải cung cấp các bộ phát và bộ thu đều phải điều chỉnh được hoặc là phải bế trí mắng các phần tử phát hoặc 1hu đã được điều chỉnh trước đến một số bước sống cố định khác nhau Dổi lại thì mạng WDMA định tuyến theo bước sống

có khả năng điều chỉnh động cấu Irúc định tuyến bên trong thes you

0 coupler

du phar

bố lưu lượng, của mạng, Điều này rất có lợi cho mang khi có lưu lượng, không,

cân bằng giữa các nút khi nối vào mạng Việc thay dối định tuyến động có thể

thực hiện theo hai cách sau:

1 Sử dụng các bộ chuyển mạch không gian chọn bước sóng, các tín

hiệu chuyển mạch động từ một đường tới một đường khác bằng cách thay đổi

dinh tuyén WDM trong mạng

2 Sử dụng cấu bộ biển đổi bước sóng để chuyển đổi tín hiệu từ một

bude ng sang bước sóng khắc

Hình 2.6 Mô tả mạng dịnh tuyến theo bước sóng sử dụng chuyển mạch

không gian chọn bước sóng có 2 nút Ở đây có thể xem các chuyển mạch như

thiết bì có bà cổng có khả năng điều khiển bất kỳ bước sống nào ở đầu vào đến một trong hai cổng ra Nói cách khác bất kỳ tập bước sóng 2u Jeg ttn

cổng đầu vào của thiết bị có thể được lựa chọn và truy cập trực tiếp đến một

trong hai cổng ra Sự lựa chọn này được sắp xếp lại do đó đường đi của bất kỳ bước sóng nào trong mạng ciing có thể được thay đổi khi mong muốn

Hinh 2.6 Mạng định tuyến theo bước sóng

sử dụng chuyển mạch không gian chọn bước sống

Gan day đã phát triển một kiểu mạng định tuyến bước sóng được gọi là

mạng quang tuyến tinh LLN mạng này được để xuất ứng dụng cho lưu lượng

chuyển mạch kênh Để giải thích nguyên lý hoạt động của mạng này ta khảo sát hình 2.7 Trong đó các nút được nổi nhau thông qua bộ coupler 2x2 không, phụ thuộc vào bước sóng, hệ số liên kết œ, được cho phép lấy bất kỳ giá trị

nào giữa 0 và 1

Mỗi nút mạng sử dụng một bước sóng riêng để thiết lập kết nối mong

muốn Ví dụ kết nối từ nút 1 đến nút I* được thiết lập trên bước sóng ^„ qua

tuyến A-B-C-F-G, trong cùng thời điểm đó kết nối từ nút 2 tới nút 2 thông,

qua bước sóng A„ qua tuyến H-B-C Với việc đưa thêm các bước sóng, các kết

nối khác có thể được thực hiện ở cùng thời điểm với việc cung cấp giá trị œ,

thích hợp Giá trị của hệ số liên kết œ, có thể quản lý tập trung thông qua bộ điều khiển trung tâm hoặc sử dụng giao thức điều khiển phản bổ Trong cả hai

trường hợp trên hệ số liên kết mỗi coupler phụ thuộc vào việc thiết lập của các coupler khác trên toàn mạng Từ các phân tích trên ta thấy các mạng LTN phù

hợp với mô hình hoạt động của mạng chuyển mạch kênh trong khi không phù

hợp với mạng chuyển mạch gói.

Để tránh tán xạ đa đường từ cùng một nút mạng nguồn, các đường khác

nhau nên được bố trí theo cấu trúc hình cây Theo hình 2.7 tán xạ đa đường,

xuất hiện tại các coupler B và E đối với kết nổi từ 1 đến 1* Thật vậy bằng

cách thiết lập kết nổi A-B-C-E-G tín hiệu tại bước sóng 3, cũng có thể truyền

theo tuyến A-H-B-C-E-G, A-H-B-D-E-FE-G do đó liên kết từ E tối G sẽ chứa 4

bản copy trễ theo thời gian của các luồng tín hiệu từ nút 1 dẫn đến chất lượng kết nổi bị giảm do nhiều giữa các biểu tượng Người ta đã nghiên cứu và đưa vào sử dụng coupler bước séng phang AxA trong mang LLN, một giải pháp

mới đưa ra cùng với việc thiết lập hệ số phù hợp để tránh tán xạ đa đường

Mặc dù suy hao tín hiệu trong mạng LLN lớn hơn các mạng định tuyến

theo bước sóng sử dụng các phần tử WDM hoặc các chuyển mạch nhưng nó

cho một đặc tính rất hữu ích là sử dụng lại bước sóng Điều này có thể thực

hiện được là do nếu sau khi đi qua một số bộ coupler tín hiệu tại bước sóng

xác định bị suy hao đo đó các kết nối tại cùng thời điểm ở các phần khác của

mạng có cùng bước sóng này có thể dùng lại Điều này được mô tả trong Hình

2.8, các kết nối ở A, có thể xảy ra đồng thời đối với kết nối giữa nút 1 đến 4*

và giữa nút 3 đến 1*, Khi kỹ thuật ngày càng hoàn thiện tạo ra các bộ coupler

suy hao thấp, mức tán xạ đa đường thấp và kết hợp với kỹ thuật sử dụng lại

bước sóng sẽ mở ra hướng ứng dụng cho các mạng MAN dung lượng cao.

2.2.3 Các vấn để liên quan đến hiệu suất, thiết kế mạng WDMA đơn bước

Trong mạng đa truy nhập theo bước sóng thì chất lượng, tốc độ điều chỉnh của các bộ thu và bộ phát là rất quan trọng, tuy nhiên cho đến ngày nay

các công nghệ này vân còn có rất nhiều hạn chế Bên cạnh đó còn có một số

yếu tố khác ảnh hưởng đến đặc tính và hiệu suất của các mạng WDMA don bước như : Giao thức mạng, vị trí của các bộ đệm số liệu đảm bảo tránh mất

gói, mức xuyên kênh giữa các kênh WDM và yêu cầu độ ổn định bước sóng

2.2.3.1 Vị trí bộ đệm trong mạng WDMA đơn bước

“Thông thường do tính ngâu nhiên của lưu lượng bên trong mạng nên

xuất hiện xung đột giữa các gói dữ liệu đồng thời đi đến cùng một nút là không thể tránh khỏi Các gói ệu xung đột có thể hoặc bị loạ

được đưa vào hằng đợi để phát lại sau đó Nếu gói tỉn bị loại bổ thông tin sẽ bị

mất vĩnh viễn, rõ rang điều đó là không thể chấp nhận được trừ khi xác suất mất gói tin là rất nhỏ trong phạm vi cho phép Do vậy bộ đệm cần thiết phải

có để chống lại việc mất gói dữ liệu

Hình 2.2 chỉ ra quan hệ giữa thdi gian dợi và tải chơ cả hai hệ thống, đệm đầu vào và đầu ra.Trong các hệ thống đệm đầu ra, biện tượng block HƠL, không thể xuất hiện do tất cả các gói tin tại đầu của các bộ đệm [HO (ở phía các bộ phát) có thể tự do định tuyến đến các nút đích của nó trong khi đó các gối tin được đệm trong các bộ đệm TTFO tại đầu thu Cẩn phái chú ý là để có dùng lượng tuạng lớn, thì ¢

giữ nguyên trật tự vào ra của các gói tin trong cic bd dém FIFO

là mức xuyên kênh giữa các kênh ghép theo bước sóng

kênh có thể được phân biệt theo hai loại sau:

- Xuyén kénh tuyén tính, nguyên nhân đo các đặc tính không lý tưởng của các

Xuyên kênh tuyến tí

Lua chon kénh trong mang WDMA cé thể được thực hiện bằng cách sử

dụng hoặc là bộ lọc quang điều chỉnh được với bộ thu tách sóng trực tiếp hoặc là sử dụng Laze 06 bộ đao động nội điều chỉnh được và một bộ lọc điện

thông dai (BPP) trong các bộ thu tách sóng kết hợp Xuyên kênh tuyến tính

phụ thuộc vào loại thiết bị sử dụng dể chọn kênh cũng như là khoảng cách giữa các kênh Trong thực fế thì khoảng cách giữa các kênh dược xác định bằng đặc tính của các thiết bi chon kénh vA mite xuyên ám cho phép

c bộ khuyếch dại quang bán di

Tĩnh 2.10 Chọn kênh trong mạng WDMA kết hợp

'Trơng mạng WIDMA tách sóng kết hợp, việc chuyển kênh được thực

hiện bằng cách điều chỉnh bước sóng của bộ dao động nội 1.aze trong vũng lăn

cận của kênh được chợn và wau đỏ tru

sóng qua bộ lọc BPF điều chỉnh cố định có tẩu số trung tâm bằng tổn số trung tấn TF Xuyên kênh tuyến tính bị ảnh hưởng bởi độ rộng, phố tần số trung, tần ( Ay ~Ay,+ Ava trong dé Ay, và Avu là độ rộng phố của laze phát và bộ dao động nội tương, ứng) và hàm truyền của bộ Lọc IPT điện Độ rộng trung tần gây ra hiện tượng,

xuyên âm có thể giảm nhỏ mật cách đáng kể khi ta chọn Av/ä<0.! (trong đó

ñ là tốc độ bít tín hiệu) Bộ lọc điện thông giải gây ra hiện tượng xuyên kênh