Bài giảng Phổng Quang doc

• Ấnh sáng
Tử ngoại (UV)
Nhìn thấy
Hồng ngoại (IR)
•
Các bước sóng thông tin
850, 1310, 1550 nm
Các bước sóng suy hao thấp
•
Các bước sóng đặc biệt
980, 1480, 1625 nm
UV
IR
Visible
850 nm
980 nm
1310 nm
1480 nm
1550 nm
1625 nm
λ
125 GHz/nm
Bước sóng : λ (nanometers)
Tần số : ƒ (terahertz)
C =ƒ x λ
Phổ quang
•
SMF-28(e) (standard, 1310 nm optimized, G.652)
Xuất hiện năm 1986. Hiện được sử dụng rộng rãi nhất, rẻ nhất
•
DSF (Dispersion Shifted, G.653)

Được thiết kế truyền đơn kênh ở bước sóng 1550 nm
•
NZDSF (Non-Zero Dispersion Shifted, G.655)
Dùng cho WDM, tối ưu ở vùng 1550 nm
–
TrueWave, FreeLight, LEAF, TeraLight…
Các sợi thế hệ mới nhất được phát triển vào giữa
những năm 90.
Cho đặc tính tốt đối với các hệ thống WDM dung
lượng cao
Các loại sợi ULH có PMD thấp
Các loại sợi đơn mốt
Sự khác nhau chủ yếu là ở tính chất của tán sắc bước sóng (CD)
Các giải pháp khác nhau cho các loại sợi
khác nhau
SMF
(G.652)
•Good for TDM at 1310 nm
•
OK for TDM at 1550
•OK for DWDM (With Dispersion Mgmt)
DSF
(G.653)
•OK for TDM at 1310 nm
•
Good for TDM at 1550 nm
•Bad for DWDM (C-Band)
NZDSF
(G.655)
•OK for TDM at 1310 nm

•
Good for TDM at 1550 nm
•Good for DWDM (C + L Bands)
Extended Band
(G.652.C)
(suppressed attenuation
in the traditional water
peak region)
•
Good for TDM at 1310 nm
•
OK for TDM at 1550 nm
•OK for DWDM (With Dispersion Mgmt
•
Good for CWDM (>8 wavelengths)
© 2003, Cisco Systems, Inc. All rights reserved.
DWDM
Nội dung
•
Giới thiệu
•
Các thành phần hệ thống
•
Thiết kế WDM
•
Tóm tắt
Các giải pháp tăng dung lượng mạng
Tốc độ điện nhanh hơn
(TDM)
Tốc độ bit cao hơn, cùng sợi

Thiết bị điện đắt tiền hơn
Sử dụng thêm sợi
(SDM)
Cùng tốc độ, thêm sợi.
Có thể gặp trở ngại do hết sợi
W
D
M
Cùng sợi và tốc độ, thêm λ
Tận dụng băng thông của sợi
Sợi phải thích hợp
Giá thành thấp
Sử dụng thiết bị điện hiện có
Single
Single
Fiber (One
Fiber (One
Wavelength)
Wavelength)
Kênh 1
Kênh n
Single Fiber
Single Fiber
(Multiple
(Multiple
Wavelengths)
Wavelengths)
l1
l1
l2

l2
ln
ln
Mạng thông tin quang
•
Time division multiplexing (TDM)
Một bước sóng truyền trong một sợi
Nhiều kênh truyền trong sợi
4 Kênh OC-3 trong OC-12
4 Kênh OC-12 trong OC-48
16 Kênh OC-3 trong OC-48
•
Wave division multiplexing
Một bước sóng truyền trong một sợi
4, 16, 32, 64 kênh mỗi hệ thống
Nhiều kênh truyền trong sợi
DS-1
DS-1
DS-3
DS-3
OC-1
OC-1
OC-3
OC-3
OC-12
OC-12
OC-48
OC-48
OC-12c
OC-12c

OC-48c
OC-48c
OC-192c
OC-192c
Fiber
Fiber
DWDM
DWDM
OADM
OADM
SONET
SONET
ADM
ADM
Fiber
Fiber
So sánh TDM và DWDM
•
TDM (SONET/SDH)
Lấy tín hiệu đồng bộ và
cận đồng bộ và ghép
chúng lại thành một luồng
quang tốc độ cao
Có biến đổi E/O hoặc O/E/O
•
(D)WDM
Lấy các tín hiệu quang và
ghép chúng vào một sợi
Không cần chuyển đổi định
dạng tín hiệu

Lịch sử DWDM
•
WDM thế hệ đầu (cuối những năm 80)
Hai bước sóng riêng rẽ, cách xa nhau (1310, 1550nm)
•
WDM thế hệ 2 (những năm đầu 90)
Hai tới 8 bước sóng trong cửa sổ 1550 nm
Khoảng cách kênh 400+ GHz
•
Các hệ thống DWDM (giữa tk90)
16 tới 40 kênh trong cửa sổ 1550 nm
Khoảng cách kênh 100 to 200 GHz
•
Các hệ thống DWDM thế hệ sau
64 tới 160 kênh trong cửa sổ 1550 nm
Khoảng cách kênh 50 và 25 GHz
TERM
TERM
TERM
Hệ thống truyền dẫn TDM —10 Gbps thông thường
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR

1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
TERM
40km
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
TERM
1310
RPTR
1310
RPTR
1310

RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
TERM
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
1310
RPTR
TERM
120 km

OC-48
OA OA
OA
OA
120 km
120 km
OC-48
OC-48
OC-48
OC-48
OC-48
OC-48
OC-48
Hệ thống 10 Gbps DWDM
1 đôi sợi
4 Khuếch đại quang
Tại sao sử dụng DWDM
TERM
4 đôi sợi
32 Bộ lặp
40km 40km 40km 40km 40km 40km 40km 40km
Các động lực về kinh tế thúc đẩy WDM
•
Sợi đi ngầm/dưới biển
Sợi hiện có
•
Đào đường
Tốn thời gian, nhân công và phải được quyền
$15,000 to $90,000 /Km
•

Các bộ lặp 3R
Tốn khoảng không, năng lượng …
Re-shape, re-time and re-amplify
•
Tính trong suốt
Có thể mạng nhiều giao thức trên cùng một sợi quang
Giám sát có thể nhận biết đuợc đa giao thức
•
Khoảng cách bước sóng
50GHz, 100GHz, 200GHz
Xác định bao nhiêu và bao nhiêu bước sóng và bước sóng
nào có thể được sử dụng.
•
Dung lượng mỗi bước sóng
Ví dụ: 1.25Gb/s, 2.5Gb/s, 10Gb/s
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Các tính chất của mạng WDM
Các băng sóng truyền dẫn quang
Band Wavelength (nm)
820 - 900
1260 – 1360
“New Band” 1360 – 1460
S-Band 1460 – 1530
C-Band 1530 – 1565
L-Band 1565 – 1625
U-Band 1625 – 1675
Lưới bước sóng của ITU
•
ITU-T λ grid is based on 191.7 THz + 100 GHz
•

It is a standard for laser in DWDM systems
λ
1530.33 nm
1553.86 nm
0.80 nm
ν
195.9 THz
193.0 THz
100 GHz
Freq (THz) ITU Ch Wave (nm) 15201/252 15216 15800 15540 15454
192.90 29 1554.13 x x x x x
192.85 1554.54
192.80 28 1554.94 x x x x x
192.75 1555.34
192.70 27 1555.75 x x x x x
192.65 1556.15
192.60 26 1556.55 x x x x x
800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500
1600
Wavelength in Nanometers (nm)
0.2 dB/Km
0.5 dB/Km
2.0 dB/Km
Suy hao phụ thuộc vào bước sóng
S-Band:1460–1530nm
L-Band:1565–1625nm
C-Band:1530–1565nm
Tính chất suy hao của sợi quang
Fibre Attenuation Curve
Có khả năng mang nhiều dịch vụ trên một

bước sóng
Tính chất của mạng WDM (tiếp)
Nội dung
•
Giới thiệu
•
Các thành phần hệ thống
•
Thiết kế WDM
•
Tóm tắt
Optical Multiplexer
Optical De-multiplexer
Optical Add/Drop Multiplexer
(OADM)
Transponder
Các thành phần của hệ thống DWDM
λ1
λ2
λ3
λ1
λ2
λ3
850/1310
15xx
λ1
λ2
λ3
λ1 n
λ1 n

Optical Amplifier
(EDFA)
Optical Attenuator
Variable Optical Attenuator
Dispersion Compensator (DCM / DCU)
Các thành phần của hệ thống DWDM(tiếp)
VOA EDFA DCM
VOAEDFADCM
Service Mux
(Muxponder)
Service Mux
(Muxponder)
DWDM SYSTEM DWDM SYSTEM
Cấu trúc mạng DWDM điển hình
Bộ chuyển đổi bước sóng
•
Chuyển các tín hiệu quang băng rộng sang một bước sóng xác
định thông qua biến đổi (O-E-O)
•
Được dùng khi đầu cuối quang LTE (Line Termination
Equipment) không có bước sóng trùng với lưới WDM.
•
Thực hiện các chức ăng tái tạo 2R hoặc 3R
•
Các bộ chuyển đổi đầu thu thực hiện chức năng ngược lại
Low Cost
IR/SR Optics
Wavelengths
Converted
λ1

From Optical
OLTE
To DWDM Mux
OEO
OEO
OEO
λ2
λn
Giám sát hoạt động
•
Giám sát hoạt động được thực hiện trên
mỗi bước sóng đi qua transponder
•
Không cần thay đổi mào đầu
Tính trong suốt đối với dữ liệu được đảm bảo
Các tính chất của Laser
λ
λcPower
λ
Power
λc
DWDM Laser
Distributed Feedback (DFB)
Active medium
Mirror
Partially transmitting
Mirror
Amplified light
Non DWDM Laser
Fabry Perot

•
Độ rộng phổ lớn
•
Các bước sóng đỉnh/trung tâm
không ổ định
•
Một vạch laser chiếm ưu thế
•
Điều khiển bước sóng chặt hơn
Yêu cầu bộ thu DWDM
•
Bộ thu chung cho tất cả các Transponder
•
Không riêng biệt đối với bước sóng (Broadband)
I
Khuếch đại quang
P
out
= GP
in
P
in
•
EDFA amplifiers
•
Bé khuÕch ®¹i cho C-band and L-band riªng
•
Nguån t¹p ©m quang
•
§¬n gi¶n

G