Định tuyến và gán bước sóng trong mạng quang WDM

Các kĩ thuật trong thông tin quang có thể cung cấp giải pháp ứng dụng cho hiện tại và tƣơng lai. Thông qua sự phát triển của sợi quang thì kiến trúc mạng viễn thông cũng ngày càng phát triển mạnh mẽ, cung cấp tốc độ rất cao để truy ền dữ liệu có dung lƣợng lớn. Một số thuận lợi của hệ thống thông tin quang là: dung lƣợng băng thông cao, truyền dẫn dài, đáng tin cậy. Những năm gần đây, việc gia tăng dung lƣợng mạng truyền dẫn cùng với việc phát triển các ứng dụng và dịch vụ mới đến khách hàng đã tạo ra hiện tƣợng gọi là thắt cổ chai trong mạng truy nhập. Không nghi ngờ gì nữa mạng quang là một gi ải pháp cần thiết và quan trọng trong vấn đề truy ền dẫn. Trong đó, mạng quang thụ động PON (Passive Optical Network) là một gi ải pháp tri ển vọng đầy hứa hẹn trong mạng truy nhập để làm giảm bớt hiện tƣợng thắt cổ chai. Mạng PON là mạng điểm đến đa điểm mà không có các thành phần tích cực trong tuy ến truyền dẫn từ nguồn đến đích, cơ bản thì nó bao gồm sợi quang và các thiết bị thụ động. Điều này làm tiết ki ệm chi phí bảo dƣỡng, phân phối thi ết bị , cấp nguồn và tận dụng đƣợc kiến trúc mạng quang.

Em xin cam oan n i dung c a án này không ph i là b n sao chép c a b t c

án ho c công trình ã có t tr c

à N ng, tháng 5 n m 2007Sinh viên th c hi n

c l c

CH NG 1 1

T NG QUAN V H TH NG THÔNG TIN QUANG .1

1.1 Gi i thi u ch ng 1

1.2 Gi i thi u v thông tin quang 2

1.2.1 S phát tri n c a thông tin quang 2

1.2.2 Nh ng u i m c a h th ng thông tin quang 3

1.2.3 C u trúc và các thành ph n chính c a h th ng thông tin quang 5

1.3 S i quang 7

1.3.1 S i d n quang 7

1.3.2 S truy n ánh sáng trong s i quang 8

1.3.3 Các thông s c a s i quang .10

1.3.3.1 Suy hao c a s i quang 10

1.3.3.1.1 nh ngh a 10

1.3.3.1.2 c tuy n suy hao 11

1.3.3.1.3 Các nguyên nhân gây suy hao trên s i quang 12

1.3.3.2 Tán s c ánh sáng 13

1.3.4 nh h ng c a tán s c n dung lu ng truy n d n trên s i quang 14

1.4 K t lu n ch ng 14

CH NG 2 15

GI I THI U M NG WDM .15

2.1 Gi i thi u ch ng 15

2.2 Nguyên lí ho t ng c a h th ng WDM 17

2.3 u i m c a h th ng WDM 18

2.4 V n t n t i c a h th ng WDM và h ng gi i quy t trong t ng lai 19

2.5 Chuy n m ch quang 19

2.6 Các thành ph n chính c a h th ng WDM 21

2.6.1 Thi t b u cu i OLT 21

2.6.2 B ghép kênh xen/r t quang OADM 22

2.6.3 B khu ch i quang 26

2.6.4 Gi i thi u v b k t n i chéo quang OXC 29

2.6.4.1 Ch c n ng OXC 29

2.6.4.2 Phân lo i OXC 32

2.7 S chuy n i b c sóng 34

2.8 K t lu n ch ng 36

CH NG 3 37

NH TUY N VÀ GÁN B C SÓNG 37

3.1 Gi i thi u ch ng 37

3.2 Gi i thi u v nh tuy n và gán b c sóng (Routing and Wavelength Assignment - RWA) .37

3.3 nh tuy n b c sóng 39

3.4 nh tuy n (Routing) 41

3.4.1 Gi i thi u 41

3.4.2 Phân lo i nh tuy n 42

3.4.3 Lí thuy t th 43

3.4.3.1 th vô h ng .44

3.4.3.2 th có h ng .44

3.4.3.3 th h n h p 45

3.4.4 Các thu t toán c b n trong nh tuy n 46

3.4.4.1 Thu t toán tr ng thái liên k t LSA 46

3.4.4.1.1 Bài toán 46

3.4.4.1.2 Thu t toán 47

3.4.4.1.3 Ch ng minh 47

3.4.4.1.4 Các b c th c hi n 48

3.4.4.1.5 Ví d v thu t toán Dijkstra 48

3.4.4.2 Thu t toán nh tuy n vect kho ng cách DVA 50

3.4.4.2.1 Thu t toán 51

3.4.4.2.2.Ch ng minh 52

3.4.5 K t lu n 53

3.5 Gán b c sóng 53

3.6 S thi t l p ng o (Virtual path) 55

3.7 Phân lo i m ng quang WDM 56

3.7.1 M ng single- hop 56

3.7.2 M ng Multi- hop 57

3.8 Gi i thu t cho v n nh tuy n và gán b c sóng v i l u l ng m ng thay i DRWA 58

3.9 K t lu n ch ng 59

CH NG 4 60

TH C HI N MÔ PH NG 60

4.1 Gi i thi u ch ng 60

4.2 Gi i thi u v ngôn ng Visual C++ 60

4.3 L u thu t toán 60

4.4 K t qu mô ph ng 62

4.5 K t lu n ch ng 66

APD Avalanche Photodiode Diod tách sóng quang thác l

ATM Asynchronous Transfer Mode Ki u truy n b t ng b

BGP Border Gateway Protocol Giao th c nh tuy n vùng biên

CDM Code Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo mã

DVA Distance Vector Algorithm Thu t toán Vector kho ng cách

EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier B khu ch i quang s i có pha t p

Erbium

IGRP Interior Gateway Routing Protocol Giao th c nh tuy n bên trongISDN Itegrated Servise Digital Network M ng s tích h p d ch v

LD Diod Laser

LED Light Emitting Diode Diod phát quang

LSA Link State Algorithm Thu t toán tr ng thái liên k t

OADM Optical Add/Drop Multipler B ghép kênh xen/r t quang

OLT Optical Line Terminator Thi t b u cu i quang

OXC Optical Cross Connect B k t n i chéo quang

PIN Positive Intrinsic Negative

RIP Routing Information Protocol Giao th c thông tin nh tuy nRWA Routing & Wavelength Assignment nh tuy n và gán b c sóng

SOA Semiconductor Optical Amplifier B khu ch i quang bán d n

TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo th i gian

WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo b c

H th ng thông tin quang ra i cùng v i nh ng u i m v t tr i c a nó ã vàang áp d ng r ng rãi trên m ng l i thông tin toàn c u Hi n nay, các h th ngthông tin quang truy n d n t t c các tín hi u d ch v b ng h p, b ng r ng áp ngyêu c u c a m ng s tích h p d ch v ISDN Vì th , h th ng thông tin quang s là

m i t phá v t c truy n d n và c u hình linh ho t cho các d ch v vi n thông

c p cao

i v i h th ng thông tin quang, môi tr ng truy n d n chính là s i quang, nó

th c hi n truy n ánh sáng mang tín hi u thông tin t phía phát t i phía thu nhtuy n và gán b c sóng tr thành ch c n ng không th thi u c trong m ngquang WDM V n t ra là nh tuy n ng i cho ánh sáng và gán b c sóngcho nó trên m i tuy n nh th nào t c m t m ng t i u

Trong án k thu t thông tin này, em xin trình bày v tài nh tuy n và gán

c sóng trong m ng WDM (Routing and Wavelength Assignment) án cchia thành b n ch ng:

v Ch ng 1: T ng quan v h th ng thông tin quang

v Ch ng 2: Gi i thi u v h th ng WDM

v Ch ng 3: nh tuy n và gán b c sóng trong m ng WDM

v Ch ng 4: Th c hi n mô ph ng nh tuy n cho ng i ánh sáng lightpath tài “ nh tuy n và gán b c sóng trong m ng WDM” c a án này ã phântích s c n thi t c a ch c n ng nh tuy n và gán b c sóng trong m ng quangWDM, tr thành ch c n ng không th thi u trong vi c i u hành m ng quang

Ph ng pháp nghiên c u c a tài: d a vào ch c n ng c a nh tuy n và gán

b c sóng trong WDM, th c hi n mô ph ng ch c n ng nh tuy n trong m ng Ánhsáng i trong s i quang ph i i qua nhi u node m ng trung gian t i node ích,

t c là qua các tuy n trung gian Vi c nh tuy n v i tiêu chí t i u hàm m c tiêu làcác tham s quen thu c nh b ng thông, tr , chi phí tuy n, Vì th dùng thu ttoán tìm ng ng n nh t Dijkstra th c hi n mô ph ng nh tuy n t i u m ng

Em xin chân thành c m n th y giáo Nguy n V n Phòng ã t n tình h ng d n,cung c p tài li u, ng th i ng viên trong th i gian em nghiên c u tài này Emxin c m n t t c các th y cô giáo trong khoa n T Vi n Thông ã nhi t tình d y

d , cung c p trang b cho em nh ng ki n th c quí báu, cám n gia ình ã ngviên em trong su t th i gian v a qua, cám n các b n ã góp nh ng ý ki n chânthành góp ph n giúp em hoàn thành án

Trong th i gian th c hi n án khá ng n án, m c dù có nhi u c g ng nh ng

án không kh i tránh nh ng thi u sót Kính mong các th y cô giáo trong khoacùng các b n t n tình ch b o và góp ý ki n án c hoàn thi n h n Em xinchân thành c m n

à N ng, ngày tháng n m 2007

Ch ng 1: T ng quan v h th ng thông tin quang

cu c nói chuy n n tho i Chúng ta ang h ng t i m t xã h i mà vi c truy c pthông tin có th c áp ng m i lúc, m i n i chúng ta c n M ng internet vàATM ngày nay không dung l ng áp ng cho nhu c u b ng thông trong

ng lai

Hình 1.1: S gia t ng l u l ng d li u và ti ng nói qua các n m.

K thu t thông tin quang có th c xem là v c u tinh c a chúng ta trong vi c

gi i quy t v n trên B i vì h th ng thông tin quang ra i v i nh ng kh n ng

t tr i c a nó: b ng thông kh ng l (g n 50Tbps), suy gi m tín hi u th p (kho ng0.2dB/km), méo tín hi u th p, òi h i n ng l ng cung c p th p, không b nh

ng c a nhi u n t , kh n ng b o m t cao… Vì v y thông tin quang c xem

là k thu t cho h th ng thông tin b ng r ng Các h th ng thông tin quang không

ch c bi t phù h p v i các tuy n thông tin ng dài, trung k mà còn có ti m

ng to l n trong vi c th c hi n các ch c n ng c a m ng n i h t và áp ng m i

lo i hình d ch v hi n t i và trong t ng lai

Ch ng 1: T ng quan v h th ng thông tin quang

Vì v y vi c phát tri n và xây d ng h th ng thông tin s i quang là c n thi t chonhu c u phát tri n thông tin trong t ng lai Trong ch ng này s nói rõ v h th ngthông tin s i quang và vi c truy n ánh sáng trong s i quang

1.2 Gi i thi u v thông tin quang

Khác v i thông tin h u tuy n hay vô tuy n - các lo i thông tin s d ng các môi

tr ng truy n d n t ng ng là dây d n và không gian nh hình 1.2 - thì thông tinquang là h th ng truy n tin qua s i quang nh hình 1.3 i u ó có ngh a là thôngtin c chuy n thành ánh sáng và sau ó ánh sáng c truy n qua s i quang T i

i nh n, nó l i c bi n i thành thông tin ban u

1.2.1 S phát tri n c a thông tin quang

Các ph ng ti n s khai c a thông tin quang là kh n ng nh n bi t c a con

ng i v chuy n d ng, hình dáng và màu s c s v t qua ôi m t Ti p ó m t h

th ng thông tin u ch n gi n xu t hi n b ng cách s d ng các èn h i ng,các èn hi u Sau ó, n m 1791, VC Chape phát minh m t máy n báo quang.Thi t b này s d ng khí quy n nh là m t môi tr ng truy n d n, do ó ch u nh

ng c a các u ki n v th i ti t gi i quy t h n ch này, Marconi ã sáng

ch ra máy n báo vô tuy n có kh n ng th c hi n thông tin gi a nh ng ng i g i

và ng i nh n xa nhau

u n m 1880, A.G Bell- ng i phát minh ra h th ng n tho i ã ngh ra

m t thi t b quang tho i có kh n ng bi n i dao ng máy hát thành ánh sáng

Hình 1.2: Thông tin h u tuy n

Hình 1.3: Thông tin quang

Ch ng 1: T ng quan v h th ng thông tin quang

Tuy nhiên, s phát tri n ti p theo c a h th ng này ã b b bê do s xu t hi n h

th ng vô tuy n

S nghiên c u hi n i v thông tin quang c b t u b ng s phát minhthành công c a Laser n m 1960 và b ng khuy n ngh c a Kao và Hockham n m

1966 v vi c ch t o s i quang có t n th t th p B n n m sau, Kapron ã có th

ch t o các s i quang trong su t có suy hao kho ng 20dB/km c c v b ithành công này, các nhà khoa h c và k s trên kh p th gi i ã b t u ti n hànhcác ho t ng nghiên c u và phát tri n và k t qu là các công ngh m i v gi m suyhao truy n d n, v t ng d i thông, v các Laser bán d n… ã c phát tri n thànhcông trong nh ng n m 70, t n th t c a suy hao ã c gi m n 0.18dB/km

n n a trong nh ng n m 70, Laser bán d n có kh n ng th c hi n dao ng liên

t c ã c ch t o, tu i th c a nó c l ng kho ng 100 n m và cho phép t o ra

c ly truy n xa h n v i dung l ng truy n l n h n mà không c n n các b tái t o.Cùng v i công ngh ch t o các ngu n phát và thu quang, s i d n quang ã t o racác h th ng thông tin quang v i nhi u u i m v t tr i h n h n so v i các h

th ng thông tin cáp kim lo i

Hi n nay các h th ng thông tin quang truy n d n t t c các tín hi u d ch v

ng h p, b ng r ng áp ng yêu c u c a m ng s liên k t a d ch v ISDN

1.2.2 Nh ng u i m c a h th ng thông tin quang

Thông tin s i quang có nh ng u i m v t tr i Trong ph n này, em a nh ng

u i m th hi n tính v t tr i c a nó:

v ng thông kh ng l y ti m n ng: t n s sóng mang quang trong

kho ng1013 n 1016 Hz (th ng g n vùng h ng ngo i quanh giá tr 1014 Hz), cung

c p b ng thông truy n l n h n nhi u so v i h th ng cáp kim lo i (b ng thông c acáp ng tr c kho ng 500Mhz) Hi n t i, giá tr b ng thông c a h th ng s i quang

ch a s d ng h t nh ng vi c m t vài GHz qua kho ng cách vài km và hàng tr mMhz qua kho ng cách hàng ch c Km mà không c n s can thi p v n (dùng b

l p) là có th Vì th , dung l ng mang thông tin c a h th ng thông tin quang l n

n nhi u so v i h th ng cáp ng t t nh t Do suy hao l n b ng thông r ng, h

Ch ng 1: T ng quan v h th ng thông tin quang

th ng cáp ng tr c gi i h n kho ng cách truy n v i ch m t vài km b ng thôngtrên 100Mhz

v S i quang kích th c nh và nh : s i quang có bán kính r t nh , th ngbán kính này không l n h n bán kính s i tóc con ng i Vì th , th m chí khi s iquang c ph thêm nh ng l p b o v thì chúng v n nh và nh h n nhi u so v icáp ng

v S cách li v n: s i quang c ch t o t thu tinh ho c ôi lúc là ch t

d o, ó là nh ng ch t cách n, vì th không gi ng v i dây d n kim lo i, nó khôngcho th y nh ng tr c tr c c b n H n n a, c tính này làm cho vi c truy n thôngtin c a s i quang tr nên phù h p m t cách lí t ng cho s thông tin trong nh ngmôi tr ng m o hi m v n

v Không b nh h ng b i nhi u và xuyên âm: s i quang c ch t o tcác ch t n môi phi d n nên chúng không b nh h ng b i nhi u n t , cácxung i n t , nhi u t n s vô tuy n Vì th ho t ng c a h th ng thông tin quangkhông b nh h ng khi truy n qua môi tr ng nhi u n u ó có ngh a là nó

có th l p t cung ng v i cáp n l c và có th s d ng trong môi tr ng ph n

ng h t nhân

v B o m t thông tin: ánh sáng t s i quang b b c x m t cách không áng k

nên chúng có tính b o m t tín hi u cao c tính này thu hút i v i quân i, ngânhàng và các ng d ng truy n d li u

v Suy hao th p: s phát tri n c a s i quang qua nhi u n m ã t c k t

qu trong vi c ch t o ra s i quang có suy hao r t th p S i quang c ch t o

v i suy hao 0.2dB/km và c tính này tr thành l i th chính c a thông tinquang i u này thu n l i cho vi c t b khu ch i cho m i kho ng cách trên

ng truy n mà không c n chuy n sang tín hi u n b c trung gian, do ó

gi m c c giá thành và c ph c t p c a h th ng

v Tính linh ho t: m c dù các l p b o v là c n thi t, s i quang c ch t o

v i s c c ng cao, bán kính r t nh V i l i th v kích th c và tr ng l ng, s i

Ch ng 1: T ng quan v h th ng thông tin quang

quang nói chung là t t h n trong vi c l u tr , chuyên ch , x lí và l p t d h n h

v Giá thành th p y ti m n ng: th y tinh cung c p cho thông tin quang

c l y t cát, không ph i là ngu n tài nguyên khan hi m Vì th , s i quang em

l i giá thành th p

Thông tin quang c ng cho phép truy n ng th i các tín hi u có b c sóng khácnhau c tính này cùng v i kh n ng truy n d n b ng thông r ng c a s i quang

s n có làm cho dung l ng truy n d n c a tuy n tr nên r t l n

1.2.3 C u trúc và các thành ph n chính c a h th ng thông tin quang

Các thành ph n c a tuy n truy n d n quang bao g m: ph n phát quang, cáp s iquang và ph n thu quang

-Ph n phát quang: c c u t o t ngu n phát tín hi u quang và các m ch ukhi n liên k t v i nhau Ph n t phát x ánh sáng có th là: Diod Laser (LD), Diodphát quang (LED: Light Emitting Diode) LED dùng phù h p cho h th ng thôngtin quang có t c bit không quá 200Mbps s d ng s i a mode LED phát x tphát, ánh sáng không nh h ng nên s d ng LED t t trong h th ng thông tinquang thì nó ph i có công su t b c x cao, th i gian áp ng nhanh LD kh c ph c

nh c m c a LED, th ng s d ng LD cho truy n d n t c cao LD có nhi u

u i m h n so v i LED: ph phát x c a LD r t h p (kho ng t 1 n 4nm nên

Mã

hoá

Gi imã

quang

Thi t b phát

Hình 1.4: C u trúc c a h th ng thông tin quang

Ch ng 1: T ng quan v h th ng thông tin quang

gi m c tán s c ch t li u), góc phát quang h p (5- 100), hi u su t ghép ánh sángvào s i cao

- Cáp s i quang: g m các s i d n quang và các l p v b c xung quanh b o

v kh i tác ng có h i t môi tr ng bên ngoài Có th ch n các lo i s i sau: s iquang a mode chi t su t nh y b c, s i quang a mode chi t su t gi m d n, s iquang n mode

- Ph n thu quang: do b tách sóng quang và các m ch khu ch i, tái t o tín

hi u h p thành Trong h th ng thông tin quang, ng i ta quan tâm nh t i v i các

b tách sóng quang là các diod quang PIN và diod quang ki u thác APD c ch

t o t các bán d n c b n Si, Ge, InP

Ngoài các thành ph n ch y u này, tuy n thông tin quang còn có các b n iquang, các m i hàn, các b chia quang và các tr m l p T t c t o nên m t tuy nthông tin hoàn ch nh

ng t nh cáp ng, cáp s i quang c khai thác v i u ki n l p t khácnhau, có th c treo ngoài tr i, chôn tr c ti p d i t ho c t d i bi n,…tuthu c vào các i u ki n l p t khác nhau mà ch t o c a cáp c ng khác nhau vàcác m i hàn s k t n i các dài cáp thành dài t ng c ng c a tuy n c l p

t Tham s quan tr ng nh t c a cáp s i quang tham gia quy t nh dài tuy n làsuy hao s i quang theo b c sóng

Ngu n phát quang thi t b phát có th s d ng LED ho c laser bán d n C haingu n phát này u phù h p cho các h th ng thông tin quang, v i tín hi u quang

u ra có tham s bi n i t ng ng v i s thay i c a dòng i u bi n B csóng làm vi c c a ngu n phát quang c b n ph thu c vào v t li u ch t o, n s iquang ra c a ngu n phát quang ph i phù h p v i s i d n quang khai thác trêntuy n

Tín hi u ánh sáng ã c u ch t i ngu n phát quang s c lan truy n d ctheo s i quang t i ph n thu quang Khi truy n trên s i d n quang, tín hi u

th ng b suy hao và méo do các y u t h p th , tán x , tán s c gây nên B táchsóng quang ph n thu th c hi n ti p nh n ánh sáng và tách l y tín hi u t h ng

Ch ng 1: T ng quan v h th ng thông tin quang

phát t i Tín hi u quang c bi n i tr l i thành tín hi u n Các PhotodiodPIN và Photodiod thác APD u có th s d ng làm các b tách sóng quang trongcác h th ng thông tin quang c tính quan tr ng nh t c a thi t b thu quang là

nh y thu quang

Khi kho ng cách truy n d n khá dài, t i m t c ly nào ó, tín hi u quang trong

s i b suy hao khá nhi u thì c n thi t ph i có các tr m l p quang t trên tuy n

Nh ng n m g n ây, các b khu ch i quang ã c s d ng thay th cho cácthi t b tr m l p quang

1.3 S i quang

1.3.1 S i d n quang

S i quang là nh ng dây nh và d o truy n các ánh sáng nhìn th y c và cáctia h ng ngo i Chúng có lõi gi a và có ph n bao b c xung quanh lõi ánhsáng có th ph n x m t cách hoàn toàn trong lõi thì chi t xu t c a lõi ph i l n h nchi t su t áo m t chút

V b c phía ngoài áo b o v s i quang kh i b m và n mòn, ng th i ch ngxuyên âm v i các s i i bên c nh và làm cho s i quang d x lí b c ngoài tadùng các nguyên li u m m

Lõi và áo c làm b ng th y tinh hay ch t d o (silicat, ch t d o, kim lo i,Flour, s i quang k t tinh) Ngoài ra chúng c phân lo i thành các lo i s i quang

Hình 1.5: C u t o s i quang

Ch ng 1: T ng quan v h th ng thông tin quang

n mode và a mode t ng ng v i s l ng mode c a ánh sáng truy n qua s iquang Ngoài ra chúng còn c phân lo i thành s i quang có ch s b c sóng và

ch s l p tu theo hình d ng và chi t su t c a các ph n c a lõi s i quang

1.3.2 S truy n ánh sáng trong s i quang.

S i quang là môi tr ng truy n thông c bi t so v i các môi tr ng khác nhcáp ng hay không gian t do M t s i quang cho suy hao tín hi u th p trên m t

ph m vi t n s l n, c tính này cho phép tín hi u c truy n qua các kho ng cách

xa t c cao tr c khi c n khu ch i ho c tái l p l i

M t s i quang g m có m t lõi hình tr c bao quanh b i l p v C ph n lõi

và ph n v c làm ch y u t silica (SiO2), có ch s khúc x (chi t su t) x p x1.45 Ch s khúc x c a v t li u là t s v n t c ánh sáng trong chân không so v i

t c ánh sáng trong v t li u ó

n =

v c

n: chi t su t c a môi tr ng, không có n v

c: v n t c ánh sáng trong chân không , n v : m/s

v: v n t c ánh sáng trong môi tr ng, n v : m/s

Vì c≥v nên n≥ 1

Trong quá trình s n xu t s i, m t s t p ch t nào ó c a vào trong lõi ho c

v cho ch s khúc x trong lõi l n h n m t tí so v i v Các nguyên li u nhGermani ho c Photpho làm t ng chi t su t silica và c dùng thêm vào ph n lõi

c a s i quang, trong khi ch t Bo hay Flo làm gi m chi t su t c a Silica nên cdùng t p ch t cho l p v

Ánh sáng có th c xem nh m t chùm tia truy n theo nh ng ng th ngtrong m t môi tr ng và b ph n x ho c khúc x b m t gi a hai v t li u khácnhau M t tia sáng t môi tr ng 1 n m t phân cách c a môi tr ng 2, góc t i làgóc gi a tia t i và pháp tuy n v i b m t chung c a hai môi tr ng c bi u th

b ng θ1 Ph n n ng l ng b ph n x vào môi tr ng 1 là m t tia ph n x , ph n còn

Ch ng 1: T ng quan v h th ng thông tin quang

l i i xuyên qua môi tr ng 2 là tia khúc x Góc ph n x θ1rlà góc gi a tia ph n x

và pháp tuy n, t ng t góc khúc x là góc gi a tia khúc x và pháp tuy n

Theo nh lu t Snell: n1sin θ1 =n2sin θ2

Khi góc t i θ1 t ng lên thì góc khúc x θ2c ng t ng theo N u θ2 = 90 °thì

n

n c

Ch ng 1: T ng quan v h th ng thông tin quang

Hình trên cho th y ánh sáng c ghép t môi tr ng bên ngoài (không khí v ichi t su t n0) vào s i

1.3.3 Các thông s c a s i quang.

xác nh t c truy n d n và kho ng cách tr m l p c a h th ng thông tin

s i quang, có hai tham s c n ph i nghiên c u là t n hao quang và r ng b ngtruy n d n o t n hao quang xác nh t n hao công su t ánh sáng lan truy ntrong s i quang

1.3.3.1 Suy hao c a s i quang

P P

Trong ó:

P1: Công su t a vào s i

Hình 1.7: Ánh sáng trong s i quang

Ch ng 1: T ng quan v h th ng thông tin quang

P2: Công su t cu i s i

- H s suy hao trung bình:

km L

dB A km

dB/ =α

Trong ó:

A: Suy hao c a s i

L: Chi u dài c a s i

1.3.3.1.2 c tuy n suy hao

c tuy n suy hao c a s i quang khác nhau tu thu c vào lo i s i Hình d icho th y suy hao trong s i quang nh m t hàm theo b c sóng Ta th y r ng suyhao nh nh t ba d i b c sóng dùng trong thông tin quang: 0.8µm, 1.3µm và1.55µm

Hình 1.8: c tuy n suy hao c a s i quang

Ch ng 1: T ng quan v h th ng thông tin quang

1.3.3.1.3 Các nguyên nhân gây suy hao trên s i quang

v Suy hao do h p th : S h p th ánh sáng x y ra do các nguyên nhân sau

gây ra: suy hao do s h p th c a các t p ch t kim lo i, s h p th c a ion OH, s

h p thu b ng c c tím và h ng ngo i

S h p th c a các t p ch t kim lo i: các t p ch t kim lo i trong thu tinh là m ttrong nh ng ngu n h p th n ng l ng ánh sáng, các t p ch t th ng g p là s t(Fe), ng (Cu), mangan (Mn), choromium (Cr), cobar (Co), niken (Ni) M c

h p th c a t ng t p ch t ph thu c vào n ng t p ch t và b c sóng ánh sángtruy n qua nó có s i quang có d suy hao nh h n 1dB/km c n ph i có thutinh th t tinh khi t v i n ng t p ch t không quá m t ph n t (10-9)

S h p th c a ion OH: các liên k t gi a SiO2 và các ion OH c a n c còn sót

l i trong v t li u khi ch t o s i quang c ng t o ra m t suy hao h p th áng k

c bi t h p th t ng v t các b c sóng g n 950nm, 1240nm và 1400 nm

S h p thu b ng c c tím và h ng ngo i: ngay c khi s i quang c ch t o tthu tinh có tinh khi t cao thì s h p th v n x y ra B n thân thu tinh tinhkhi t c ng h p th ánh sáng vùng c c tím và h ng ngo i S h p th trong vùng

h ng ngo i gây tr ng i cho khuynh h ng s d ng các b c sóng dài trong thôngtin quang

v Suy hao do tán x : Suy hao do tán x bao g m tán x Rayleigh, tán x do

m t phân cách gi a lõi và l p b c không hoàn h o

Tán x Rayleigh: khi sóng n t truy n trong môi tr ng n môi g p nh ng

ch không ng nh t trong s i quang do cách s p x p các ph n t thu tinh, cáckhuy t t t nh b t không khí, các v t n t s x y ra hi n t ng tán x Khi kích

th c c a vùng không ng nh t vào kho ng m t ph n mu i b c sóng thì chúng

tr thành nh ng ngu n m tán x Các tia truy n qua nh ng ch không ng

nh t này s t o ra nhi u h ng, ch m t ph n n ng l ng ánh sáng truy n theo

ng c , ph n còn l i truy n theo h ng khác th m chí còn truy n ng c l ingu n quang tiêu hao do tán x Rayleigh t l ngh ch v i lu th a b c b n c a

c sóng

Ch ng 1: T ng quan v h th ng thông tin quang

Tán x do m t phân cách gi a lõi và l p b c không hoàn h o: khi tia sáng truy n

n nh ng ch không hoàn h o gi a lõi và l p b c tia sáng b tán x Lúc ó 1 tia

t i có nhi u tia ph n x v i nhi u góc ph n x khác nhau

v Suy hao do b u n cong: bao g m suy hao do vi u n cong và do u n cong.

Suy hao do vi u n cong: s i quang b chèn ép t o nên nh ng ch u n cong nhthì suy hao c a s i c ng t ng lên Suy hao này xu t hi n do tia sáng b l ch tr c iqua nh ng ch vi u n cong ó S i n mode r t nh y v i nh ng ch vi u n cong

nh t là v phía b c sóng dài

Suy hao do u n cong: khi b u n cong v i bán kính cong càng nh thì suy haocàng t ng

1.3.3.2 Tán s c ánh sáng

ng t nh tín hi u n, tín hi u quang truy n qua s i quang c ng b bi n

d ng Hi n t ng này c g i là tán s c S tán s c méo d ng tín hi u analog vàlàm xung b ch ng l p trong tín hi u digital S tán s c làm h n ch d i thông c a

ng truy n d n quang

Ø Tán s c mode: trong s i a mode, do xung ánh sáng vào m c dù ch có m t

c sóng nh ng lan truy n v i vài mode khác nhau v i t c truy n khác nhau,

nó làm kho ng tr ng th i gian gi a các xung c nh nhau tr nên ng n h n và t ngtheo kh u s c a s i Hi n t ng này g i là tán s c mode Do ó, r ng b ngtruy n d n c a nó b gi i h n ch y u do tán s c mode

Ø Tán s c th : bao g m tán s c ch t li u và tán s c d n sóng.

Tán s c ch t li u: ánh sáng s d ng trong thông tin quang không ph i là ánhsáng hoàn toàn n s c Chi t su t c a thu tinh thay i theo b c sóng nên v n

Hình 1.9: D ng xung vào và ra do tán s c

Ch ng 1: T ng quan v h th ng thông tin quang

t c truy n c a ánh sáng có b c sóng khác nhau c ng khác nhau Chính vì th , ánhsáng có phân b t c lan truy n khác nhau c a các thành ph n b c sóng ánhsáng khác nhau Hi n t ng này c g i là tán s c ch t li u

Tán s c d n sóng: s phân b n ng l ng ánh sáng trong s i quang ph thu cvào b c sóng S phân b này gây nên tán s c ng d n sóng

1.3.4 nh h ng c a tán s c n dung lu ng truy n d n trên s i quang

Tán s c gây ra méo tín hi u và i u này làm cho các xung ánh sáng b giãn r ng

ra khi c truy n d c theo s i d n quang Khi xung b giãn ra s d n t i ch ng l plên xung bên c nh N u v t quá m t giá tr nào ó thì thi t b thu s không cònphân bi t các xung k nhau n a và lúc này xu t hi n l i Nh v y, các c tính tán

s c s xác nh gi i h n dung l ng truy n d n c a s i d n quang

1.4 K t lu n ch ng

Qua ch ng này, chúng ta ã tìm hi u t ng quan v h th ng thông tin quang

v i nh ng u nh c m c a nó H th ng thông tin quang d a vào nh ng u i m

t tr i c a mình ang phát tri n m nh m áp ng nhu c u thông tin b ng r ng

hi n nay

Hình 1.10: nh h ng c a tán s c.

t , video theo yêu c u, các công vi c òi h i ho t ng ng b trên toàn c u.

M ng quang WDM ã a ra h a h n h t s c ý ngh a cho nhu c u b c thi t trên.Khi s i quang c s d ng truy n thông tin thì thách th c c t ra i

v i chúng ta trong giai n m i tr c nhu c u thông tin ngày càng t ng m nh m

c a con ng i Khi mà ngày càng có nhi u ng i b t u s d ng các m ng d li u

và c m i l n s d ng ó c ng ã chi m m t b ng thông áng k trong các ng

d ng thông tin c a h ch ng h n nh c l t thông tin trên các trang web, các ng

d ng s d ng Java, h i ngh truy n hình, … T ó cho th y nhu c u thông tin b ng

r ng t ra h t s c b c thi t, và nhu c u này còn v t xa h n n a trong t ng lai.Hình 2.1 cho th y s gia t ng b ng thông c a các m ng khác nhau qua các n m Sphát tri n m nh m này ch y u là do s tri n khai các h th ng thông tin quang

Hình 2.1: S gia t ng b ng thông c a các m ng khác nhau qua các n m

Ch ng 2: Gi i thi u m ng WDM

thích ng v i s phát tri n không ng ng ó và tho mãn yêu c u tính linh

ho t v thay i m ng, các công ngh truy n d n khác nhau ã c nghiên c u,tri n khai th nghi m và a vào ng d ng nh k thu t TDM, CDM Công nghghép kênh phân chia theo b c sóng WDM c a chu ng h n c u này là docông ngh TDM có chi phí k thu t và thi t b l p t h th ng t ng i cao, c

bi t trong TDM gây lãng phí m t s kênh thông tin khi m i khe th i gian c d

tr ngay c khi không có d li u g i và phía thu khó kh n khi phân bi t các khe

th i gian thu c v kênh nào gi i ghép kênh tín hi u Bên c nh ó, ghép kênhphân chia theo mã CDM còn t n t i nh ng h n ch v k thu t nh t c u ch

và suy hao trong mã hoá c ng nh gi i mã cao WDM là ti n b r t l n trong côngngh truy n thông quang, nó cho phép t ng dung l ng kênh mà không c n t ng t c bit ng truy n c ng nh không c n dùng thêm s i d n quang

V i WDM, m i kênh v i m t b c sóng khác nhau và các b c sóng ánh sángnày không nh h ng l n nhau b i vì chu kì dao ng c a các các kênh khác nhau

là hoàn toàn c l p nhau Khác v i h th ng TDM, m i ph n t kênh WDM có th

ho t ng t c b t kì và m i kênh c ng có th mang y dung l ng c a m i

c sóng Ch ng này s trình bày rõ nguyên lí ho t ng c a h th ng WDM vàcác thành ph n c a nó

Hình 2.2: H th ng TDM

Hình 2.3: H th ng WDM

Ch ng 2: Gi i thi u m ng WDM

2.2 Nguyên lí ho t ng c a h th ng WDM

Ngày nay, nhu c u c a con ng i v các d ch v thông tin b ng r ng ngày m t

ng lên, thì m ng ghép kênh a b c sóng WDM ã tho mãn c nhu c u ó.Theo k thu t này, các lu ng ánh sáng v i các b c sóng khác nhau c truy ntrên cùng m t s i quang M i b c sóng mang m t dung l ng i n hình, thu ng là2.5Gbps

Nguyên lí c b n c a ghép kênh theo b c sóng là ghép t t c các b c sóngkhác nhau c a ngu n phát quang vào cùng m t s i d n quang nh b ghép kênhMUX và truy n d n các b c sóng này trên cùng s i quang Khi n u thu, btách kênh quang s phân tách thu nh n l i các b c sóng ó

V i cùng m t nguyên lí ho t ng có hai lo i truy n d n trong WDM, ó là:truy n d n m t chi u và truy n d n hai chi u m t s i

v H th ng WDM m t chi u: có ngh a là t t c các kênh cùng trên m t s i

quang truy n d n theo cùng m t chi u

v H th ng WDM hai chi u: có ngh a là kênh quang trên m i s i quang

truy n d n theo hai h ng khác nhau, dùng các b c sóng tách r i nhau thôngtin hai chi u

Hình 2.4: Nguyên lí ghép kênh phân chia theo b c sóng

Ch ng 2: Gi i thi u m ng WDM

So v i h th ng WDM m t chi u, h th ng WDM hai chi u gi m c s l ng

b khu ch i và ng dây Tuy nhiên, h th ng WDM hai chi u th ng b cannhi u nhi u kênh, nh h ng ph n x quang, v n cách li gi a các kênh hai chi u,

tr s và lo i hình xuyên âm,… ng th i ph i s d ng b khu ch i quang haichi u

2.3 u i m c a h th ng WDM

v Có kh n ng t o dung l ng l n ch trên m t s i quang, và có th tdung l ng l n h n khi s d ng k thu t DWDM (Dense WDM: ghép kênh phânchia theo b c sóng m t cao)

(b)

Ngu nλ1

Thuλ2

Thi t b WDM Kênh vào

Kênh ra

Thi t b WDM

Ngu nλ2

Kênh vào

Kênh ra Thuλ1

t s i quang

t s i quang

quang

n

λλ

Hình 2.5: H th ng WDM theo m t h ng (a) và hai h ng (b)

Ch ng 2: Gi i thi u m ng WDM

v H th ng WDM thu n ti n khi cho phép truy n d n ng th i tín hi u không

ng nh t

v Có kh n ng truy n d n tín hi u hai chi u

2.4 V n t n t i c a h th ng WDM và h ng gi i quy t trong t ng lai

V i h th ng WDM, s i quang cung c p cho chúng ta t c truy n mong mu n

nh ng b ng thông m ng l i b gi i h n b i t c x lí các nút, do t c x lícác nút c th c hi n b ng n t , mà t c n t l i th p h n r t nhi u so v i

t c thông tin truy n trong s i quang (kho ng vài Gbps) Nh v y, tín hi u quangtrên s i khi n nút s c chuy n thành tín hi u n th c hi n x lí n t (schuy n i quang- i n O/E), sau ó c chuy n l i thành tín quang truy n i

i u này ã làm gi m t c m ng, gi i pháp t ra là xây d ng m ng mà trong ótín hi u c x lí hoàn toàn trong mi n quang, g i là m ng toàn quang

Trong m ng toàn quang, d li u i t ngu n n ích hoàn toàn d i d ngquang mà không c n b t c s chuy n i quang- i n nào trên ng i, vi c ukhi n x lí chuy n m ch c ng c th c hi n d i d ng quang Tuy nhiên, m ngtoàn quang hi n t i v n ch a c ti n hành thành công b i nh ng t n t i c a nó.Các thi t b logic hoàn toàn trong mi n quang khó th c hi n h n nhi u so v i cácthi t b logic n t B i vì, khác v i các electron thì các photon không t ng tác

nh h ng l n nhau, th ng thì các thi t b logic ph c t p u c t o ra b ngcách s d ng công ngh n t Bên c nh ó, các tr m l p b ng quang c ng r t khó

th c hi n h n nhi u so v i các tr m l p n t m c dù các tr m l p trong m ngtoàn quang c t nh ng kho ng cách nh kì r t xa nhau

2.5 Chuy n m ch quang

H u h t các thi t b m ng ngày nay u d a trên tín hi u n, u ó có ngh atín hi u quang c n chuy n i sang tín hi u n c khu ch i, tái t o ho cchuy n m ch và sau ó c chuy n i tr l i tín hi u quang u này nói n schuy n i optical-to-electronic-to-optical (O-E-O) và là công vi c c t lõi h t s c

có ý ngh a trong vi c truy n tín hi u S l ng l n tín hi u i qua m ng quang c n

c chuy n m ch qua các m khác nhau, c g i là các node Thông tin n

Ch ng 2: Gi i thi u m ng WDM

node s c chuy n v phía tr c theo h ng n n i mà nó c g i t i qua

ng t t nh t có th , con ng này có th xác nh b i các y u t nh kho ngcách, chi phí, tin c y,b ng thông… c a tuy n ó Cách chuy n i tín hi u

th c hi n chuy n m ch là tách ánh sáng t nh ng u vào s i quang, chuy n i

nó sang tín hi u n và sau ó chuy n i tr l i tín hi u ánh sáng laser, tín hi unày c g i i trong s i quang

V n c b n c a chuy n m ch quang là thay th s t n t i c a chuy n m ch

m ng i n b ng m ng toàn quang, s c n thi t c a vi c chuy n i O-E-O c

lo i b Nh ng thu n l i c a kh n ng này khi tránh c vi c chuy n i O-E-O là

i u h t s c ý ngh a u tiên chuy n m ch quang có th r h n b i vì không c nnhi u tín hi u n t c cao t ti n

Các b chuy n m ch quang cho nhi u ng d ng trong m ng quang M i ng

d ng yêu c u th i gian chuy n m ch và s c ng chuy n m ch khác nhau M t ng

d ng c a chuy n m ch quang là cung c p các lightpath V i ng d ng này, chuy n

m ch c s d ng bên trong b k t n i chéo nh m c u hình l i chúng cung c pcác lightpath m i M t ph n m m c thêm vào qu n lí m ng t u cu i n

u cu i Vì th v i ng d ng này, các b chuy n m ch v i th i gian chuy n m ch

ms có th ch p nh n, nh ng các b chuy n m ch ây òi h i ph i có kích th c

l n

M t ng d ng quan tr ng khác là chuy n m ch b o v ây các chuy n m ch

c s d ng chuy n các lu ng l u l ng t s i chính sang s i khác trong

tr ng h p s i chính g p s c Toàn b ho t ng nh th i gian tìm ra l i, thôngtin l i n các ph n t m ng u khi n vi c chuy n m ch và quá trình chuy n

m ch th c s òi h i ph i hoàn thành trong th i gian r t ng n Có th có nhi u d ngchuy n m ch b o v khác nhau, ph thu c vào ph ng pháp c s d ng, s các

c ng chuy n m ch c n thi t có th thay i t hàng tr m n hàng ngàn c ng khi s

d ng trong các b k t n i chéo b c sóng

Ch ng 2: Gi i thi u m ng WDM

2.6 Các thành ph n chính c a h th ng WDM

C u trúc c a m ng WDM g m có các thành ph n: thi t b u cu i OLT, các bghép kênh xen/r t quang OADM, các b k t n i chéo quang OXC liên k t v i nhauqua các k t n i s i quang Ngoài ra còn có b khu ch i bù suy hao trên ngtruy n

2.6.1 Thi t b u cu i OLT

Thi t b u cu i OLT (Optical Line Terminator) là thi t b c dùng u

cu i c a m t liên k t m n i m ghép và phân kênh các b c sóng Thi t b

u cu i g m có ba ph n t : b ti p sóng (transponder), b ghép kênh các b csóng (wavelength multiplexer) và b khu ch i (optical amplifier)

B ti p sóng làm nhi m v thích ng tín hi u i vào t m t ng i s d ng m ngthành m t tín hi u phù h p s d ng trong m ng Và h ng ng c l i nó làm thích

ng tín hi u t m ng quang thành tín hi u phù h p v i ng i s d ng Giao di n

gi a ng i s d ng và b ti p sóng có th thay i d a vào ng i s d ng, t c bít và kho ng cách ho c suy hao gi a ng i dùng và b chuy n ti p Giao di n ph

bi n nh t là giao di n SONET/SDH

S thích ng bao g m nhi u ch c n ng, tín hi u có th c chuy n i thành

c sóng thích h p trong m ng quang, nó c ng có th thêm vào các ph n uheader nh m qu n lí m ng B ti p sóng c ng có th giám sát t l l i bit c a tín

Hình 2.6: OLT

Ch ng 2: Gi i thi u m ng WDM

hi u m i vào và i ra trong m ng Vì nh ng lí do này nên b chuy n ti p th c

hi n chuy n i quang- i n- quang

hình trên, s làm thích ng ch cho theo h ng i vào và b c sóng h ng

ng c l i c g i tr c ti p n h ng ng i dùng Trong m t s tr ng h p, ta có

th tránh s d ng b ti p sóng b ng cách th c hi n ch c n ng thích ng bên trongthi t b ng i dùng, nh ph n t m ng SONET nh hình trên, i u này làm gi m

c chi phí áng k

Tín hi u ra kh i b ti p sóng c ghép kênh v i các tín hi u khác các b csóng khác nhau s d ng b ghép kênh theo b c sóng trên m t s i quang Thêmvào ó b khu ch i có th c dùng khu ch i công su t lên n u c n thi t

tr c khi chúng c a n b phân kênh Nh ng b c sóng này l i c k tthúc trong m t b ti p sóng n u có ho c k t thúc tr c ti p trong thi t b ng i s

d ng

Cu i cùng OLT c ng k t thúc m t kênh giám sát quang (OSC) OSC c mang

c sóng riêng l , khác v i các b c sóng mang l u l ng th c s Nó dùng giám sát vi c th c hi n c a các b khu ch i d c theo liên k t c ng nh cho các

ch c n ng qu n lí khác

2.6.2 B ghép kênh xen/r t quang OADM

B ghép kênh xen/r t quang cung c p m t ph ng ti n u khi n l u l ngtrong m ng OADM có th c dùng các v trí khu ch i trong các m ng ngdài nh ng c ng có th s d ng nh ng ph n t m ng c l p hi u c l i ích

c a b xen/r t quang, ta xét m t m ng gi a ba node A, B và C nh hình v d i,

u l ng m ng gi a A và C i qua node B, gi thi t các tuy n liên k t hoàn toànsong công

Gi s yêu c u l u l ng nh sau: m t b c sóng gi a A và B, m t b c sóng

gi a B và C, ba b c sóng gi a A và C Bây gi tri n khai các h th ng WDM

i m n i m cung c p nhu c u l u l ng này V i gi i pháp trong hình (a), hai

h th ng m n i m c tri n khai, m t gi a A và B, m t gi a B và C M iliên k t m n i i m s d ng m t OLT cu i liên k t Node B có hai OLT, m i

Ch ng 2: Gi i thi u m ng WDM

OLT k t thúc b n b c sóng, vì th c n yêu c u b n b ti p sóng Tuy nhiên ch có

m t trong b n b c sóng là dành cho node B, các b ti p sóng còn l i dùng cung

c p l u l ng gi a A và C Vì th sáu trong tám b ti p sóng node B c dùng

u khi n l u l ng ây là vi c r t t n kém

V i gi i pháp trong hình (b), thay vì s d ng các h th ng WDM m n i m,

ta tri n khai m t m ng nh tuy n b c sóng M ng s d ng m t OLT node A và

C, m t OADM node B OADM r t m t trong b n b c sóng, sau ó k t thúc các transponder Ba b c sóng còn l i i xuyên qua trong mi n quang mà không

c n k t thúc trong các transponder u này th y c hi u qu là ch s d ng haitransponder thay vì s d ng n tám transponder nh gi i pháp (a), do ó gi m

c chi phí áng k

Câu h i t ra là t i sao các b ti p sóng c n thi t gi i pháp (a) u khi n

u l ng i qua Nói cách khác là t i sao chúng ta không n gi n lo i b các b

ti p sóng và th c hi n k t n i tr c ti p các b ghép kênh và tách kênh WDM gi a

Hình 2.7: Vai trò c a OADM trong m ng

Ch ng 2: Gi i thi u m ng WDM

hai b ti p sóng node B nh trong hình (b), h n là thi t k m t OADM riêng bi t

i u này là có th , các OLT c thi t k h tr kh n ng này L p v t lí cxây d ng trong các m ng ph c t p h n nhi u các h th ng m n i m

Có nhi u ki n trúc xây d ng nên OADM, các ki n trúc này i n hình s d ngcác b ghép/b l c Ta xét OADM nh m t h p en có hai c ng mang m t t p h pcác b c sóng và m t s c ng n i b Các thu c tính chính c a OADM g m có:

Ø T ng s b c sóng có th cung c p c là bao nhiêu

Ø S b c sóng l n nh t có th xen/ r t là bao nhiêu

Ø Có ràng bu c trên m t b c sóng nào ó c xen/r t M t ki n trúc ch chophép m t s b c sóng xác nh nào ó c xen/ r t ch không ph i b t kì b csóng tu ý nào c ng c

Ø Có d dàng xen/ r t các kênh thêm vào Có c n thi t phá v m t kênh ang

t n t i xen/ r t các kênh thêm vào

Ø Tính n chi phí

Ø Tính ph c t p c a vi c thi t k OADM l p v t lí và khi thêm vào các kênh

m i thì nh h ng n vi c thi t k này nh th nào

Hình d i ây cho ta th y các ki n trúc c a OADM:

Ch ng 2: Gi i thi u m ng WDM

hình 2.8(a), m t s kênh c ch n có th c tách ra và nh ng kênh khác

c i qua Vì th không có s ràng bu c trên các kênh c r t và xen Vì v y

c u trúc này áp t nh ng ràng bu c nh nh t trong vi c thi t l p các lightpathtrong m ng Ngoài ra suy hao qua OADM c nh, c l p v i s kênh c r t vàxen là bao nhiêu Tuy nhiên ki n trúc này l i không hi u qu v chi phí trong vi c

i u khi n m t s nh các kênh c r t, vì b t k bao nhiêu kênh c r t, t t ccác kênh u c n ph i c tách và ghép l i v i nhau Do ó ta ph i t n chi phí cho

Hình 2.8: Các ki n trúc OADM

Ch ng 2: Gi i thi u m ng WDM

vi c tách và ghép cho t t c nh ng kênh i vào i u này c ng d n n suy hao cao

n Tuy nhiên khi m t s l ng l n s kênh c r t và linh ho t trong vi c thêmvào ho c l y ra b t c kênh nào thì c u trúc này c ng cho ta hi u qu kinh t

Hình 2.8(b) là s c i ti n c a hình 2.8(a) nh m gi m chi phí thi t k trên, vi cghép và tách kênh c th c hi n qua hai giai n Giai n th nh t tách riêngcác b c sóng thành nh ng d i (bands), giai n th hai tách nh ng d i thành các

c sóng riêng l Ví d nh h th ng 16 kênh, có th th c hi n s d ng b n d i,

m i d i g m b n kênh N u ch có b n kênh c r t m t v trí, thì 12 kênh có

th gi nguyên trong các d i, thay vì ph i tách xu ng thành t ng kênh riêng l unày cho th y ta ã ti t ki m c chi phí cho b MUX và DEMUX Ngoài ra, vi c

s d ng các d i cho phép tín hi u c i qua v i suy hao quang th p h n Khi

m ng có s kênh l n thì c u trúc hình 2.8(b) ghép kênh nhi u giai n tr nên c nthi t

Trong c u trúc hình 2.8(c), m t kênh riêng l c tách và ghép t m t t p cáckênh i vào Ta g i thi t b này là b xen r t n kênh (SC - OADM) tách vàghép nhi u kênh thì các SC - OADM c n i liên ti p nhau Ki n trúc này b sungcho ki n trúc c a hình 2.8(a) Vi c tách và ghép kênh nh hu ng n các kênh ang

t n t i, nên nh m gi m t i thi u nh h ng này thì lên k ho ch t p b c sóng nào

c n c l y ra t ng v trí Tuy nhiên n u s kênh c n c tách ra là l n thì ki ntrúc này không còn phù h p n a, do chúng ta ph i s d ng nhi u thi t b riêng l

n i l i v i nhau u ó cho th y nó không hi u qu v kinh t Ngoài ra suy hao

c ng gia t ng theo

2.6.3 B khu ch i quang

Nh m bù l i s suy hao tín hi u trên ng truy n s i quang c ng nh t i cácthi t b (nh các b ghép kênh) thì các b khu ch i c t gi a các k t n i s iquang nh ng kho ng cách nh kì Tr c khi các b khu ch i quang ra i thì

l a ch n duy nh t là tái t o l i tín hi u, ngh a là nh n tín hi u và sau ó phát l i nó.Quá trình này c th c hi n b ng các b l p tái sinh M t b l p chuy n tín hi u

d ng khu ch i quang có th d nâng c p h n nhi u, ví d n m t t c bit cao

n mà không c n ph i thay th b khu ch i H n n a các b khu ch i quang

có b ng thông l n nên có th c dùng khu ch i ng th i nhi u tín hi uWDM N u không v i m i b c sóng ta ph i s d ng m t b l p

Lo i khu ch i quang n hình là b khu ch i quang s i EDFA (ErbiumDoped Fiber Amplifier - khu ch i quang s i có pha t p Erbium)

B EDFA th c ch t là s i quang có pha t p có ch c n ng khu ch i c tín

hi u ánh sáng, chúng có th thay i các c tính v t lí c a s i theo nhi t , áp su t

và chúng có tính ch t b c x ánh sáng c m c a s i này là chúng có kh n ng

t khu ch i ho c tái t o tín hi u khi có kích thích phù h p

Theo hình v thì ánh sáng b m vào t laser c k t h p v i tín hi u vào nh

Thông th ng, m t b cách li c dùng tr c ngõ vào ho c ngõ ra c a bkhu ch i tín hi u EDFA ng n s ph n x vào trong b khu ch i này.

EDFA cho h s khu ch i l n, công su t ra l n và nhi u th p, nó làm vi c

c sóng 1550nm Trong các h th ng thông tin quang, cho các EDFA ho t

ng thì c n có ngu n b m Các ngu n b m th c t là các diod laser bán d n công

su t cao dùng cung c p ngu n ánh sáng cho EDFA

nh , kho ng l p và dung l ng truy n d n c nâng cao

Ngoài ra do EDFA có kh n ng khu ch i nhi u b c sóng trong cùng m t s inên nó có kh n ng t ng dung l ng t c lên n 20Gbps ho c cao h n khi s

d ng k thu t WDM

Ngoài lo i khu ch i EDFA còn có d ng khu ch i SOA (SemiconductorOptical Amplifiers- b khu ch i quang bán d n) V c b n, SOA là m t m i n iP-N L p gi a c hình thành m i n i ho t ng nh là m t vùng tích c c Ánhsáng c khu ch i do s phát x kích thích khi nó lan truy n qua vùng tích c cnày i v i m t b khu ch i, hai u cu i c a vùng tích c c c ph m t l pkhông ph n x lo i b g n sóng trong l i b khu ch i

i mang l i c u trúc c a m ng toàn quang, thông tin truy n i trên lightpath không

c n s chuy n i nào t tín hi u n sang quang ho c ng c l i t quang sang tín

hi u n

OXC cung c p ch c n ng chuy n m ch và nh tuy n h tr các liên k tlogic gi a hai Edge M t OXC làm nhi m v truy n thông tin trên m i b c sóng

m t u vào và nó có th chuy n m ch n m t c ng ra riêng bi t M t OXC v i N

c ng vào- N c ng ra mà các c ng này có kh n ng x lí W b c sóng trên m i c ngOXC ( optical cross connect) là thành ph n dùng u khi n các c u trúc m t

i ph c t p và m t s l ng l n các b c sóng OXC là thành ph n m ng chínhcho phép c u hình l i m ng quang, mà ó các lightpath có th thi t l p và k t thúc

Hình 2.10: M ng WDM nh tuy n b c sóng

Ch ng 2: Gi i thi u m ng WDM

khi c n thi t mà không ph i c cung c p c nh OXC c c u trúc v i m chtích h p r t l n và kh n ng n i k t hàng ngàn u vào v i hàng ngàn u ra t onên ch c n ng chuy n m ch và nh tuy n Trong thông tin quang, b n m i kênhquang có th c truy n i trong m t s i n, OXC là thi t b c n thi t có th

ti p nh n nhi u b c sóng khác nhau các u vào và nh tuy n các b c sóngnày n các u ra thích h p trong m ng th c hi n u này, OXC c n thi t xây

d ng các kh i ch c n ng:

§ Chuy n m ch s i: kh n ng nh tuy n t t c các b c sóng trên m t s iquang u vào t i m t s i quang khác ngõ ra

§ Chuy n m ch b c sóng: kh n ng chuy n m ch các b c sóng c th t

m t s i quang u vào t i nhi u s i quang khác u ra

§ Chuy n i b c sóng: kh n ng nh n các b c sóng u vào và chuy n ichúng thành t n s quang khác ngõ ra, i u này là c n thi t tho mãn các ki n trúc

b t ng kh i khi s d ng chuy n m ch b c sóng

M t OXC có các ch c n ng sau:

§ Cung c p d ch v : M t OXC có th dùng cung c p các lightpath trong

m t m ng l n m t cách t ng, mà không ph i thao tác b ng tay Kh n ng này trnên quan tr ng khi gi i quy t s b c sóng l n trong m t nút ho c v i s nút trong

Hình 2.11: Các kh i ch c n ng c a OXC

§ Trong su t i v i t c bit: kh n ng chuy n m ch các tín hi u v i t c bit.

§ Giám sát th c hi n, nh v l i: OXC cho th y tham s c a m t tín hi u

nh ng nút trung gian, OXC cho phép ki m tra thi t b và giám sát các tín hi u ixuyên qua nó

§ Chuy n i b c sóng: ngoài kh n ng chuy n tín hi u t c ng này sang

c ng khác, OXC còn kh n ng có th chuy n i b c sóng bên trong

§ Ghép kênh: các OXC i u khi n các tín hi u ngõ vào và ngõ ra t c

ng dây quang, tuy nhiên nó có kh n ng ghép kênh chuy n m ch l u l ng

M t ph n t k t n i chéo c b n 2 x 2 g i các tín hi u quang t hai ngõ vào nhai ngõ ra và có hai tr ng thái, ó là: tr ng thái cross và tr ng thái bar Trong tr ngthái cross, tín hi u t c ng vào phía trên c g i n c ng ra phía d i, và tín hi u

t c ng vào phía d i c g i n ngõ ra phía trên Trong tr ng thái bar, tín hi u

t c ng vào phía trên c g i n c ng ra phía trên, và tín hi u t c ng phía d i

c g i t i c ng ra bên d i

Ch ng 2: Gi i thi u m ng WDM

2.6.4.2 Phân lo i OXC

OXC c chia làm hai lo i:

- Hybrid OXC (hay OXC không trong su t): hi n ang r t ph bi n, nó th c hi n

chuy n i tín hi u quang sang tín hi u n, th c hi n k t n i b ng cách s d ng kthu t k t n i n t và sau ó l i chuy n i tín hi u n sang tín hi u quang

- All optical OXC (hay OXC trong su t): là cách k t n i tr c ti p các kênh quang

trong mi n photonic Tín hi u d ng photonic trong su t quá trình chuy n m ch

mà không c n thi t quá trình chuy n i O-E-O OXC này có th phân thành cácthành ph n thi t b chuy n m ch quang Free Space, thi t b quang tr ng thái r n vàcác thi t b g ng c i n Trong s các thi t b chuy n m ch ph bi n nh t k t n inhi u u vào v i nhi u u ra là WRG V i thi t b này, m t b c sóng cho tr c

Hình 2.13: Hybrid OXC Hình 2.12: Tr ng thái c a OXC

Ch ng 2: Gi i thi u m ng WDM

c ng vào b t kì s xu t hi n m t c ng ra xác nh nh hình 2.13 Lo i chuy n

m ch quang Free Space này c bi t nh là ch c n ng nh tuy n b c sóng

§ Các thi t b chuy n m ch quang Free Space: nó c hi u là làm nhi m v

nh tuy n b c sóng, m t lo i khác thì chùm laser c chi u m t cách c h c vào

m t trong nh ng s i quang Trong tr ng h p này, m t ma tr n c a các chùm tiatrên n k t h p m t ma tr n c a các s i quang, lúc ó m t trong nh ng chùm tia

ng l ng và m t s i quang thu s c nh h ng chúng k t h p v i nhau

t c m t k t n i trong không gian

§ Các thi t b quang tr ng thái r n: là các c p thi t b bán d n nh h ng,các thi t b này có th thay i m t trong nh ng c tính quang trên ng i d avào các ng d ng u khi n tín hi u nh nhi t , ánh sáng, dòng i n hay n áp.Các c tính quang bao g m s phân c c, s truy n ánh sáng, s h p th , ch skhúc x

§ H th ng vi c i n: d a vào s ph n x ánh sáng trên m t b m t sáng bónglàm thay i tính nh h ng c a ánh sáng K thu t này d a trên h th ng g ng

i n (MEMS – Micro Electro Mechanical Systems)

Xét m t trung tâm cung c p d ch v l n, ây có th k t thúc nhi u k t n i,

m i k t n i mang nhi u b c sóng M t s b c sóng này không c n c k t thúc

Hình 2.14: OXC toàn quang WGR