Chuyển mạch gói trong mạng quang WDM

Cùng với sự phát triển của xã hội thì nhu cầu của con người đối với việc trao đổi thông tin ngày càng cao.

Lời nói đầu

Cùng với sự phát triển của xã hội thì nhu cầu của con người đối với việc trao đổi thông tin ngày càng cao Để đáp ứng được nhu cầu đó, đòi hỏi đó mạng lưới viễn thông phải có tốc độ cao, dung lượng lớn Kỹ thuật ghép kênh phân chia bước sóng WDM ra đời đã đáp ứng được một phần những đòi hỏi cấp thiết đó Kỹ thuật ghép kênh bước sóng WDM có thể nâng dung lượng truyền dẫn của sợi quang lên rất cao Đồng thời sự tăng trưởng với tốc độ nhanh chóng dung lượng của hệ thống truyền dẫn là sức ép và động lực mạnh cho sự phát triển hệ thống chuyển mạch Quy mô của hệ thống chuyển mạch trong thông tin càng ngày càng lớn, tốc

độ vận hành càng ngày càng cao Nhưng mạng chuyển mạch điện tử và xử lý thông tin đã phát triển đến gần tốc độ giới hạn Trong đó tham số cố hữu như RC, méo, trôi trượt, xuyên âm, tốc độ phản ứng chậm… là những khuyết điểm hạn chế đến việc nâng cao tốc độ chuyển mạch Để giải quyết vấn đề này chuyển mạch quang với kỹ thuật quang điện tử đã ra đời.

Ưu điểm của chuyển mạch quang là ở chỗ, khi tín hiệu quang đi qua bộ chuyển mạch, không cần chuyển đổi quang điện/điện quang, do đó nó không bị các thiết bị quang điện như máy đo kiểm, bộ điều chế… hạn chế tốc độ đáp ứng, đối với tốc độ bít và phương thức điều chế là trong suốt, có thể nâng rất cao thông lượng qua bộ chuyển mạch Do tác dụng của linh kiện logic quang còn rất đơn giản, không thể hoàn thành chức năng xử lý logic phức tạp của bộ phận điều khiển, nên bộ chuyển mạch quang hiện nay vẫn còn phải điều khiển bằng tín hiệu điện, tức là chuyển mạch quang điều khiển điện.

Mặt khác, mạng quang trong tương lai cần phải hỗ trợ dịch vụ truyền số liệu.

Do đó, ý tưởng về chuyển mạch gói quang ra đời Đây là một ý tưởng mới được đưa ra nhưng được tập chung nghiên cứu rất cẩn thận với rất nhiều ưu điểm như mạng thông tin toàn quang, có tốc độ cao, dung lượng lớn, trong suốt….

Với mục đích tìm hiểu một công nghệ mới, củng cố và phát triển các kiến thức

đã lĩnh hội được trong quá trình nghiên cứu và học tập tại Học viện công nghệ Bưu chính Viễn thông em đã chọn đề tài tốt nghiệp của mình là: “Chuyển mạch gói trong mạng quang WDM” Sau một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu cuốn đồ án tốt nghiệp với đề tài đã chọn đã được hoàn thành với nội dung gồm 3 chương như

Chương 1: Giới thiệu chung về WDM.

Chương 2: Các phần tử trong hệ thống WDM.

Chương 3: Chuyển mạch gói trong mạng quang WDM.

Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo TS Bùi Trung Hiếu, người đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em rất nhiều trong thời gian em thực hiện đề tài này Em xin cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa Viễn Thông 1, các thầy cô đang công tác tại trung tâm đào tạo Bưu chính Viễn thông I đã giúp em thực hiện ước

mơ bước vào những chân trời tri thức mới Cảm ơn bạn bè và người thân đã luôn ủng hộ tôi trong quá trình học tập tại mái trường Học viện công nghệ Bưu chính Viễn thông.

Mặc dù đã cố gằng rất nhiều trong thời gian hoàn thành cuốn đồ án này, nhưng do thời gian và trình độ có hạn nên cuốn đồ án này chắc chắn sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy cô và bạn bè đồng nghiệp để cuốn đồ án này được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày 25 tháng 10 năm 2005

Sinh viênNgô Đức Tiến

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ WDM 1.1 Nguyên lý cơ bản của WDM

1.1.1 Khái niệm về WDM

a Quá trình phát triển của WDM

Khái niệm ghép kênh quang không phải là mới Khái niệm này bắt đầu có từ nhữngnăm 1950 Có thể nói rằng ý tưởng về truyền nhiều tín hiệu quang là rất đơn giản

và tự nhiên như là công nghệ truyền tín hiệu sử dụng trong viễn thông cổ điển vớitín hiệu điện Nhưng giải pháp cho các vấn đề công nghệ là rất khó khăn và nó cầnthời gian dài phát triển để giải quyết các vần đề này Khoảng 20 năm sau các linhkiện thực tế đầu tiên sử dụng cho ghép kênh đã được sản xuất và sử dụng ở Mỹ,Nhật, Châu Âu Năm 1977 thiết bị thụ động WDM đầu tiên được phát triển bởiTomlinson và Aumiller

b WDM và TDM

Một câu hỏi được đặt ra là ghép tín hiệu trong miền điện (TDM: Time DivisionMultiplexing) hay trong miền quang (FDM: Frequency Division Multiplexing) dễhơn? Câu trả lời cho câu hỏi này không hề dễ dàng và giải pháp tối ưu chỉ có thểtìm thấy với tập hợp các công nghệ phức tạp

Với các dịch vụ tốc độ bit thấp (<2Mb/s) nói chung sẽ tốt hơn nếu ta sử dụng côngnghệ TDM Với tín hiệu chưa nén như truyền hình quảng bá chất lượng cao(HDTV: High Definition TeleVision) thì WDM lại có vẻ tốt hơn Với công nghệnén video băng tần yêu cầu đã được giảm xuống mức thấp nhất Tuy nhiên vào thờiđiểm hiện nay, CATV và HDTV vẫn yêu cầu các băng tần tương ứng là 4 Mb/s và

25 Mb/s Các ứng dụng như mạng video liên kết các trạm làm việc truyền tín hiệu

từ trung tâm vô tuyến định tuyến các mạng video hội nghị, các hệ thống đào tạovideo tương tác, các mạng dịch vụ thông tin đa chiều và mạng truyền số liệu giữacác máy tính, mạng số đa dịch vụ tích hợp (ISDN), các mạng băng rộng sẽ tiến đến

sử dụng cả ghép kênh phân chia theo thời gian và ghép kênh phân chia theo bướcsóng Dự báo nhu cầu của thuê bao vào năm 2010 sẽ vào khoảng 100 Mb/s Điềunày sẽ không thể trở thành hiện thực nếu không phát triển mạng quang WDM.Một mạng thực tế thường được tạo nên bởi một tập các kiến trúc để tạo nên môitrường vật lý của mạng giữa các trạm Cấu hình được gọi là ảo khi nó chỉ bao gồm

các liên kết logic giữa các trạm Một ví dụ về ứng dụng ghép kênh quang là tạo cấuhình mạng ảo theo yêu cầu Cấu hình mạng có thể được thay đổi phụ thuộc vào cấuhình vật lý khi thay đổi tần số quang của đầu phát hay đầu thu Trong các cấu trúcnày các bộ đấu nối chéo WDM, các bộ định tuyến WDM và các bộ tách xen WDMtrở nên rất quan trọng.

1.1.2 Mô hình hệ thống WDM

Nhiệm vụ của các hệ thống truyền dẫn nói chung là truyền tín hiệu qua mộtkhoảng cách nhất định trên môi trường truyền dẫn đã được lựa chọn trước Đối vớicác hệ thống truyền dẫn lựa chọn sợi quang làm môi trường truyền dẫn sẽ là rất tốnkém nếu không sử dụng hiệu quả băng thông của sợi quang Để tận dụng tốt băngthông của sợi quang kỹ thuật ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM) đã rađời và phát triển không ngừng trong nửa thế kỷ qua Các hệ thống WDM cũng lầnlượt được giới thiệu và phát triển trong các mạng viễn thông thương mại Mô hìnhcủa hệ thống WDM và nguyên lý hoạt động của nó được chỉ ra trong hình vẽ sauđây

Hình 1.1 Hệ thống ghép kênh phân chia theo bước sóng quang

Giả sử có các nguồn quang làm việc ở các bước sóng khác nhau λ1, λ2, , λn.Các tín hiệu quang ở các bước sóng khác nhau này sẽ được ghép vào cùng một sợidẫn quang Các tín hiệu có bước sóng khác nhau được ghép lại ở phía phát nhờ bộghép kênh (MUX), bộ ghép bước sóng phải đảm bảo có suy hao nhỏ và tín hiệu saukhi ghép sẽ được truyền dọc theo sợi quang tới phía thu Các bộ tách sóng quangkhác nhau ở phía đầu thu sẽ nhận lại các luồng tín hiệu với các bước sóng riêng rẽnày sau khi chúng qua bộ giải ghép bước sóng (DE-MUX)

Ở phía phát, các thiết bị ghép kênh phải có suy hao nhỏ từ mỗi nguồn quang tới đầu

ra của bộ ghép kênh Ở phía thu các bộ tách sóng quang phải nhạy với độ rộng củacác bước sóng quang Khi thực hiện tách kênh cần phải thực hiện cách ly kênh

RxN

TxN

TxN

MUX/

DE-MUX

MUX/

MUX

λ, 1

λN

TxN

Kênh 1 Kênh 1

KênhN KênhN

λ1

λ, N

λ, 1

TxN

RxN

RxN

λN

quang thật tốt với các bước sóng bằng cách thiết kế các bộ giải ghép kênh thậtchính xác, các bộ lọc quang nếu được sử dụng phải có bước sóng cắt chính xác, dảilàm việc thật ổn định

Có 2 phương án thiết lập hệ thống truyền dẫn sử dụng kỹ thuật ghép bước sóngquang là thiết lập hệ thống ghép kênh theo bước sóng quang một hướng và thiết lập

hệ thống ghép kênh bước sóng quang theo hai hướng Hình vẽ 1.1 chỉ ra một hệthống ghép kênh theo bước sóng quang theo hai hướng, trong đó tại các đầu cuối cócác thiết bị tách ghép kênh hỗn hợp Trong hệ thống này λ1, λ2, , λN và λ’1, λ’2, ,

λ’n nằm trên một cửa sổ truyền dẫn nhưng thuộc hai giải tần số khác nhau Còntrong trường hợp thiết lập hệ thống ghép kênh theo bước sóng quang một hướng thìtại các đầu cuối chỉ thực hiện một nhiệm vụ là ghép hoặc tách kênh

Trong hệ thống thông tin quang WDM có kỹ thuật ghép kênh bước sóng lỏng và kỹthuật ghép kênh bước sóng chặt hay mật độ cao

CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) là kỹ thuật ghép kênh quangphân chia theo bước sóng lỏng trong đó khoảng cách giữa các bước sóng quang kềnhau lớn hơn 20 nm và tương ứng với nó là độ rộng phổ của một kênh là 2500GHz Bước sóng của laser thay đổi theo nhiệt độ nhưng đối với kỹ thuật này khôngcần bộ làm mát vì khoảng cách giữa các bước sóng kề nhau lớn Kỹ thuật CWDMmang lại hiệu quả kinh tế cao đối với hệ thống yêu cầu ghép ít bước sóng

Khi dung lượng của hệ thống tăng lên thì số kênh ghép trong sợi quang tănglên Điều này đã làm cho kỹ thuật ghép kênh CWDM khó có thể đáp ứng được nhucầu và kỹ thuật ghép kênh DWDM ra đời DWDM (Dense Wavelength DivisionMultiplexing) là kỹ thuật ghép kênh quang phân chia theo bước sóng chặt trong đókhoảng cách giữa các bước sóng kề nhau được truyền trên sợi quang là 0,8 nm Vớikhoảng cách này tại vùng tần số 1550 nm độ rộng phổ của mỗi kênh tương ứng vàokhoảng 100 GHz Khi độ rộng phổ của bước sóng giảm xuống thì rất nhiều các yêucầu đưa ra cần được 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 đã làm cho giáthành của các phần tử trong mạng tăng lên và giá thành của hệ thống DWDM tănglên rất nhiều so với hệ thống thông tin quang CWDM

Bảng 1.1 So sánh CWDM và DWDM

Khoảng cách kênh 2500 GHz 100GHz

Nguồn laser DFB (không làm mát) DFB (làm mát)Tốc độ dữ liệu/kênh 2,5 Gbit/s 10 Gbit/s

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

Trong hệ thống thông tin quang, các hiệu ứng phi tuyến sẽ xảy ra khi công suấtcủa tín hiệu trong sợi quang vượt quá một mức nào đó Đối với các hệ thống WDMthì mức công suất này cao hơn nhiều so với các hệ thống đơn kênh Việc nảy sinhcác hiệu ứng phi tuyến sẽ gây ra một số hiện tượng như: Xuyên âm giữa các kênh,suy giảm mức công suất tín hiệu của từng kênh dẫn đến suy giảm tỷ số S/N Cáchiệu ứng phi tuyến ảnh hưởng đến chất lượng của hệ thống WDM chủ yếu gồm:Hiệu ứng SPM, XPM, FWM, SBS và SBR Các hiệu ứng này có thể chia thành hailoại:

Hiệu ứng tán xạ: Bao gồm các hiệu ứng SBS và SBR

Các hiệu ứng liên quan đến hiệu ứng Kerr: Bao gồm hiệu ứng SPM, XPM vàFWM

1.2.1 Hiệu ứng tán xạ

a Hiệu ứng SBR

Hiệu ứng Raman là kết quả của quá trình tán xạ không đàn hồi mà trong đóphoton ánh sáng tới chuyển một phần năng lượng của mình cho dao động cơ họccủa các phân tử cấu thành môi trường truyền dẫn và phần năng lượng còn lại đượcphát xạ thành ánh sáng có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh sáng tới (ánh sángvới bước sóng mới này được gọi là ánh sáng Stoke) Khi ánh sáng tín hiệu truyềntrong sợi quang có cường độ lớn, quá trình này trở thành quá trình kích thích (đượcgọi là SRS) mà trong đó ánh sáng tín hiệu đóng vai trò sóng bơm (gọi là bơmRaman) làm cho phần lớn năng lượng của tín hiệu được chuyển tới bước sóngStoke

Nếu gọi Ps(L) là công suất của bước sóng Stoke trong sợi quang thì:

Ps(L)= P0exp (grP0L/K.Seff) (1.5)Trong đó: P0 là công suất đưa vào sợi tại bước sóng tín hiệu

gr là hệ số khuếch đại Raman.

K là hệ số đặc trưng cho mối quan hệ về phân cực giữa tín hiệu,bước sóng Stoke và phân cực của sợi Đối với sợi thông thường thì K≈2

Công thức trên có thể dùng để tính toán mức công suất P0 mà tại đó hiệu ứngSBR ảnh hưởng lớn đến hệ thống, được gọi là ngưỡng Raman (P0th) (P0thlà côngsuất của tín hiệu đầu vào mà ứng với nó, công suất của bước sóng Stoke và củabước sóng tín hiệu tại đầu ra là bằng nhau)

P0th≈ 32 Seff.(L.gr) (1.6)

Từ công thức 1.6 người ta tính toán được rằng, đối với hệ thống đơn kênh đểhiệu ứng SRR có thể ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống thì mức công suất P0 phảilớn hơn 1W (nếu như hệ thống không sử dụng khuếch đại quang trên đườngtruyền) Tuy nhiên trong hệ thống WDM thì mức công suất này sẽ thấp hơn nhiều

vì có hiện tượng khuếch đại đối với các bước sóng lớn, trong khi đó công suất củacác kênh có bước sóng ngắn hơn lại bị giảm đi (do đã chuyển một phần năng lượngcho các bước sóng lớn) làm suy giảm hệ số S/N, ảnh hưởng đến chất lượng hệthống Để đảm bảo suy giảm S/N không nhỏ hơn 0,5 dB thì mức công suất của từngkênh phải thoả mãn (theo lý thuyết của Chraplyvy)

Với N là số kênh bước sóng

∆f là khoảng cách giữa các kênh bước sóng

Như vậy, trong hệ thống WDM hiệu ứng này cũng hạn chế số kênh bước sóng,khoảng cách giữa các kênh, công suất của từng kênh và tổng chiều dài của hệthống Hơn nữa, nếu như bước sóng mới tạo ra lại trùng với kênh tín hiệu thì hiệuứng này cũng gây xuyên âm giữa các kênh

b Hiệu ứng SBS

Hiệu ứng SBS là hiệu ứng tương tự như hiệu ứng SRR, tức là có sự tạo thànhcủa bước sóng Stoke có bước sóng dài hơn bước sóng tới Điểm khác nhau chínhcủa hai hiệu ứng này là: Hiệu ứng SBR liên quan đến các photon âm học còn hiệuứng SBS liên quan đến các photon quang Chính do sự khác biệt này mà hai hiệu

f L N N

10 28 , 10

ứng có những ảnh hưởng khác nhau đến hệ thống WDM Trong hiệu ứng này, mộtphần ánh sáng bị tán xạ do các photon âm học và làm cho phần ánh sáng bị tán xạnày dịch tới bước sóng dài hơn (tương đương với độ dịch tần là khoảng 11 GHz tạibước sóng 1550 nm) Tuy nhiên chỉ có phần ánh sáng bị tán xạ theo chiều ngượctrở lại (tức là ngược chiều với chiều truyền tín hiệu) mới có thể truyền đi ở trongsợi quang, vì vậy trong hệ thống WDM khi tất cả các kênh đều cùng truyền theomột hướng thì hiệu ứng SBS không gây xuyên âm giữa các kênh

Trong tất cả các hiệu ứng phi tuyến thì ngưỡng công suất để xảy ra hiệu ứngSBS là thấp nhất, chỉ khoảng vài mW Tuy nhiên hiệu ứng SBS với ∆VB/∆Vlaser

(∆Vb là băng tần khuếch đại Brillouin, ∆Vlaser là độ rộng phổ của laser) và băng tầnkhuếch đại Brillouin là rất hẹp (chỉ khoảng 10-100 MHz) nên hiệu ứng này cũngkhó xảy ra Chỉ các hệ thống với nguồn phát có độ rộng phổ rất hẹp thì mới có thểảnh hưởng bởi hiệu ứng SBS Người ta tính toán được mức công suất ngưỡng đốivới hiệu ứng SBS như sau:

B eff

p u eff

V gL

V V KA P

∆

×

∆ +

∆

Trong đó: g là hệ số khuếch đại Brillouin

Aeff là vùng lõi hiệu dụng

K đặc trưng cho mối quan hệ về phân cực giữa tín hiệu, bước sóngStoke và phân cực của sợi Đối với sợi thông thường thì K≈2

∆VB là băng tần khuếch đại Brillouin

∆VP là độ rộng phổ của tín hiệu

Như vậy hiệu ứng SBS sẽ ảnh hưởng đến mức công suất của từng kênh vàkhoảng cách giữa các kênh trong hệ thống WDM Hiệu ứng này không phụ thuộcvào số kênh của hệ thống

1.2.2 Hiệu ứng Kerr quang

Kerr là hiệu ứng trong đó chiết suất của môi trường truyền dẫn thay đổi theocường độ ánh sáng truyền

a Hiệu ứng SPM

Hiệu ứng SPM thuộc loại hiệu ứng Kerr, tức là hiệu ứng trong đó chiết suất củamôi trường truyền dẫn thay đổi theo cường độ ánh sáng truyền Hiện tượng này tạonên sự dịch pha phi tuyến φNL của trường quang khi lan truyền trong sợi quang Giả

sử bỏ qua suy hao quang thì sau khoảng cách L, pha của trường quang sẽ là:

Đối với trường quang có cường độ không đổi hiệu ứng SPM chỉ làm quay phacủa trường quang, do đó ít ảnh hưởng đến chất lượng của hệ thống Tuy nhiên đốivới các trường quang có cường độ thay đổi thì pha phi tuyến φNL sẽ thay đổi theothời gian Sự thay đổi theo thời gian này cũng có nghĩa là trong xung tín hiệu sẽ tồntại nhiều tần số quang khác với tần số trung tâm v0 một giá trị là δvNL:

δvNL=(1/2π)(δφNL/δt) (1.10)Hiện tượng này còn gọi là hiện tượng dịch tần phi tuyến làm cho sườn sau củaxung dịch đến tần số v<v0 và sườn trước của xung dịch đến tần số v>v0 Điều nàycũng có nghĩa là phổ của tín hiệu đã bị dãn trong quá trình truyền Trong hệ thốngWDM, đặc biệt khi khoảng cách giữa các kênh gần nhau, hiện tượng dãn phổ doSPM có thể dẫn đến giao thoa gây nhiễu giữa các kênh

b Hiệu ứng XPM

Đối với hệ thống WDM, hệ số chiết suất tại một bước sóng nào đó không chỉphụ thuộc vào cường độ của sóng đó mà còn phụ thuộc vào cường độ của các bướcsóng khác lan truyền trong sợi Trong trường hợp này chiết suất phi tuyến ứng vớibước sóng thứ i sẽ là:

∆nNL=n2{|Ei|2 + 2Σ|Ej|2} (1.11)Với: N là tổng số kênh quang

Ei là cường độ trường quang của bước sóng thứ i

Số hạng thứ nhất trong công thức (1.11) ứng với hiệu ứng SPM, số hạngthứ hai tương ứng với hiệu ứng XPM Nếu giả sử công suất của các kênh lànhư nhau thì ảnh hưởng của hiệu ứng XPM sẽ gấp 2N lần hiệu ứng SPM

NL

const E

n n L

λ

π λ

π

φ = 2 = 2 ( + ) = +

2 2 0

(1.9)

c Hiệu ứng FWM

Hiện tượng chiết suất phi tuyến còn gây ra một hiệu ứng khác trong sợi đơnmode, đó là hiệu ứng FWM Trong hiệu ứng này, hai hoặc ba sóng quang với cáctần số khác nhau sẽ tương tác với nhau tạo ra các thành phần tần số mới Tương tácnày có thể xuất hiện giữa các bước sóng của tín hiệu trong hệ thống DWDM, hoặcgiữa các bước sóng tín hiệu với tạp âm của các bộ khuếch đại quang Giả sử có babước sóng với tần số ωi, ωJ, ωk thì tổ hợp tần số mới tạo ra sẽ là những tần số ωijk

thoả mãn:

ωij k=ωi + ωJ - ωk (1.12)Theo quan điểm cơ lượng tử, thì hiệu ứng FWM là hiệu ứng mà trong đó có sựphá huỷ photon ở một số bước sóng và tạo ra một số photon ở các bước sóng mớisao cho vẫn bảo toàn về năng lượng

Hiệu suất của quá trình FWM phụ thuộc vào điều kiện phù hợp về pha Hiệuứng FWM xảy ra mạnh chỉ khi điều kiện này được thoả mãn (tức là động lượng củaphoton được bảo toàn) Về mặt toán học thì điều kiện này có thể được biểu thị nhưsau:

β(ωijk)= β(ωi) + β(ωj) - β(ωk) (1.13)

Vì trong sợi quang tồn tại tán sắc nên điều kiện phù hợp về pha rất khó xảy ra.Tuy nhiên, với môi trường truyền dẫn là loại sợi có tán sắc thấp và khoảng cáchtruyền dẫn là tương đối lớn và các kênh gần nhau thì điều kiện này có thể coi là xấp

xỉ đạt được

Do việc tạo ra các tần số mới là tổ hợp của các tần số tín hiệu nên hiệu ứngFWM sẽ làm giảm công suất của các kênh tín hiệu trong hệ thống WDM Hơn nữa,nếu khoảng cách giữa các kênh là bằng nhau thì những tần số mới được tạo ra cóthể rơi vào các kênh tín hiệu với xác suất rất lớn, gây xuyên âm giữa các kênh, làmsuy giảm chất lượng của hệ thống

Sự suy giảm công suất sẽ làm cho dạng hình cắt của tín hiệu ở đầu thu bị thuhẹp lại do đó làm giảm chất lượng của hệ thống Vì các hệ thống WDM chủ yếulàm việc ở cửa sổ bước sóng 1550 nm và do tán sắc của sợi quang đơn mode thôngthường (sợi G.652) tại cửa sổ này là khoảng 18 ps/nm.km, còn tán sắc của sợi tánsắc dịch chuyển (sợi G 653) là ≈0 (<3ps/nm.km) nên hệ thống WDM làm việc trên

sợi đơn mode thông thường sẽ ít bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng FWM hơn hệ thốngWDM làm việc trên sợi tán sắc dịch chuyển

Ảnh hưởng của hiệu ứng FWM càng lớn nếu như khoảng cách giữa các kênhtrong hệ thống WDM càng nhỏ cũng như khoảng cách truyền dẫn và mức công suấtcủa mỗi kênh lớn Vì vậy hiệu ứng FWM sẽ hạn chế dung lượng và cự ly truyềndẫn của hệ thống WDM

Các mạng ghép kênh bước sóng quang có bốn cấu hình cơ bản: WDM điểm có hoặc không có các bộ tách ghép, cấu hình mạng sao, cấu hình mạng Ringvới các node OADM và hub, cấu hình hỗn hợp, nó có thể bao gồm cấu hình sao,cấu hình vòng Ring với các kết nối điểm-điểm Với mỗi cấu hình sẽ có các yêu cầuriêng và nó cũng phù hợp đối với từng ứng dụng cụ thể

điểm-1.3.1 Cấu hình điểm-điểm

Cấu hình điểm-điểm là cấu hình hay được sử dụng cho truyền dẫn đường dàivới tốc độ rất cao (có thể lên đến vài Tertabits/s), tín hiệu được truyền đi toàn vẹn,

độ tin cậy cao và khả năng phục hồi lại đường truyền nhanh Khoảng giữa máy phát

và máy thu có thể lên đến vài trăm km và có một số bộ khuếch đại giữa các đầucuối và thông thường số lượng bộ khuếch đại nhỏ hơn 10 (phụ thuộc vào suy haocông suất và méo tín hiệu) Cấu hình điểm-điểm với bộ tách ghép cho phép hệthống tách và ghép dọc theo đường truyền Số lượng các kênh, khoảng cách giữacác kênh, loại sợi quang, phương pháp điều chế tín hiệu và loại thiết bị được lựachọn sử dụng trên mạng là các thông số quan trọng trong việc tính toán quỹ côngsuất của hệ thống

Trong WDM mỗi kênh được mang trên một bước sóng xác định và cũng đượcgọi là kênh quang Các kênh khác nhau có thể mang các loại dữ liệu khác nhau nhưthoại, số liệu, video, các gói số liệu với các tốc độ khác nhau Các liên kết giữa máythu và máy phát có thể có vài thiết bị quang cũng như một hay một số sợi quang,các bộ khuếch đại quang, các bộ tách ghép quang, các bộ lọc quang, coupler…

Hình 1.2 Cấu hình điểm-điểm truyền đơn hướng

1.3.2 Cấu hình vòng

Một mạng Ring bao gồm một sợi quang nối liền giữa các node, một số hệthống có hai sợi quang cho chức năng bảo vệ mạng (dự phòng) Một mạng Ring cóthể bao một vùng nhỏ hoặc vùng thành phố lớn với chiều dài vài chục Km MạngRing có thể gồm 4 hoặc nhiều kênh và có thể có nhiều node Tốc độ của các kênh

có thể là 622,08 Mb/s hoặc thấp hơn hoặc 1,25 Gb/s và cao hơn Một node trong sốcác node của mạng Ring là trạm hub nơi mà các bước sóng được quản lý, kết nốivới các mạng khác Tại mỗi node đều có các bộ tách và ghép kênh quang để lấy rahoặc ghép vào một hoặc một số kênh

Hình 1.3 Cấu hình mạng Ring

LD

Re

ALD

OADM

OADM

O/EIP

λi λi

λj λjMux

λN λN