Cơ chế bảo vệ và khôi phục dữ liệu cho hệ thống DWDM ứng dụng trên mạng đường trục Việt Nam

Đồ án tốt nghiệp Đại học
PHỤ LỤC
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Thuật ngữ Thật ngữ Tiếng Anh Tiếng Việt
ADM Add/Drop Multiplexer Bộ xen/rẽ kênh
APS Automatic Protection Switching Chuyển mạch bảo vệ tự động
BA Booster Amplifier Bộ khuếch đại công suất
DCF
Dispersion Compensated Fiber
Sợi bù tán sắc
DEMUX Demultiplexer Bộ tách kênh
DGD Differential Group Delay Trễ nhóm vi sai
EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier Khuếch đại sợi Ẻbium
FWM
Four Wave Mixing
Trộn bốn bước sóng
ITU International Telecommunication
Union
Liên hiệp viễn thông quốc tế.
LA
Line Amplifier
Bộ khuếch đại đường dây
LED
Light Emitting Diode
Diot phát sáng
MUX Multiplexer Bộ ghép kênh
NZ –DSF Non-ZeroDispersion Shifted Fibre Sợi dịch tán sắc khác không
OA Optical Amplier Bộ khuếch đại quang
OADM Optical Add/Drop Multiplexer Bộ xen/rẽ bước sóng quang
OC Optical Carrier Truyền tải quang
Och Optical Channel Kênh quang

OCh-SPRing Optical Channel Shared Protection
Ring
Ring bảo vệ chia sẻ kênh
quang
OCh-DPRing Optical Channel-Dedicated
Protection Ring
Ring bảo vệ dành riêng ở
kênh quang
O/E/O Optical-Enectronical-Optical Biến đổi quang-điện-quang
OMS Optical Multiplex Section Đoạn ghép kênh quang
OMS-DPRing Optical Multiplex Section
-Dedicated Protection Ring
Ring bảo vệ dành riêng ở
đoạn ghép kênh quang
OMS-SPRing Optical Multiplex Section –Shared
Protection Ring
Ring bảo vệ dùng chung ở
đoạn ghép kênh quang
OSC Optical Supervisor Channel Kênh giám sát quang
OTS Optical Transmission Section Đoạn truyền dẫn quang
OUT Optical Transponder Unit Bộ phát đáp quang
OTUT OTU Transmitter OTU ở đầu phát
OTUR OTU Receiver OTU ở đầu thu
OTUG OTU Generation OTU chuyển tiếp
OXC Optical Cross-connect Kết nối chéo quang.
PA Pre-Amplifier Bộ tiền khuếch đại
SVTH: LÊ QUỐC TOÀN, Lớp D08VT1 1
Đồ án tốt nghiệp Đại học
PMD Polarization Mode Dispersion Tán sắc mode phân cực
PPS Path Protection Switching Chuyển mạch bảo vệ tuyến

SDH Synchronous Digital Hierachy Phân cấp số đồng bộ
SMF Single Mode Fiber Sợi đơn mode
SNCP Subnetwork Connection Protection Bảo vệ mạng con
SPM Self-Phase-Modulation Tự điều chế pha
SBS Stimulated Brillouin Scattering Tán xạ do kích thích Brillouin
VRA Virtual Ring Architecture Kiến trúc Ring ảo
XPM Cross-phase-Modulation Điều chế pha chéo
WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo
bước sóng
SVTH: LÊ QUỐC TOÀN, Lớp D08VT1 2
Đồ án tốt nghiệp Đại học
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1-1. Sơ đồ chức năng hệ thống WDM
Hình 1-2. Hệ thống WDM đơn hướng.
Hình 1-3. Hệ thống WDM song hướng.
Hình 1-4. Nguyên lý khối phát đáp quang OTU.
Hình 1-5. Vị trí OTU trong hệ thống.
Hình 1-6. Thiết bị tách/ghép kênh bước sóng.
Hình 1-7. Bộ khuếch đại EDFA
Hình 1-8. Vị trí các bộ khuếch đại trên tuyến truyền dẫn thông tin quang.
Hình 1-9. Bộ rẽ/xen quang OADM
Hình 1-10. Sơ đồ mạch của bộ OXC
Hình 1-11. Sự phân chia dải bước sóng làm việc tại cửa sổ 1550nm
Hình 1-12. Hệ thống DWDM mở.
Hình 1-13. Hệ thống DWDM tích hợp.
Hình 2-1. Hệ thống WDM cấu hình đường thẳng chuyển mạch bảo vệ 1+1
Hình 2-2. Hệ thống WDM cấu hình đường thẳng chuyển mạch bảo vệ 1:1.
Hình 2-3. OCh –DPRing hai sợi đơn hướng ở điều kiện bình thường và khi có
sự cố.
Hình 2.4 OCh –DPRing bốn sợi đơn hướng ở điều kiện bình thường và khi có

sự cố.
Hinhg 2-5. Mô hình chức năng của một nút OCh –DPRing
Hình 2-6. Mạng WDM bảo vệ chia sẻ 1:N
SVTH: LÊ QUỐC TOÀN, Lớp D08VT1 3
Đồ án tốt nghiệp Đại học
Hình 2-7. OCh–SPRing khi bình thường và khi sự cố đoạn
Hình 2-9. Mô hình chức năng của một nút OCh – SPRing kề cận với sự cố
Hình 2-10. Bảo vệ đường trong cấu hình Mesh
Hình 2-11. OMS–DPRing hai sợi ở điều kiện bình thường và khi có sự cố
Hình 2-12. Mô hình chức năng của một nút OMS – DPRing hai sợi
Hình 2-13. Bảo vệ chia sẻ các kênh quang trong OMS - SPRing
Hình 2-14. Ring hai sợi hai hướng chuyển mạch bảo vệ đoạn ghép kênh
Hình 2-15. Ring hai sợi hai hướng bảo vệ sự cố đoạn OMS – 2SPRing
Hình 2-16 Ring hai sợi hai hướng bảo vệ sự cố nút OMS – 2SPRing
Hình 2-17. Mô hình chức năng của một nút
Hình 2-19. Cấu hình của một nút sử dụng chuyển mạch quang 2
×
1
Hình 2-20. Ring bốn sợi hai hướng chuyển mạch bảo vệ đoạn ghép kênh
Hình 2-21. Ring bốn sợi hai hướng sự cố đoạn OMS – 4SPRing
Hình 2-22. Kiến trúc CS-Ring/CS-Ring
Hình 2-23 Kiến trúc OMS –SPRing hai mức
Hình 2-24 Kiến trúc lưới quang/OMS -SPRing
Hình 2-25 Kiến trúc OMS – SPRing/lưới quang
Hình 2-26 Liên kết dual – homing dựa trên kiến trúc ring ảo, (a)áp dụng cho
OC–DPRing, (b) áp dụng cho OMS-SPRing
Hình 2-27 Kiến trúc ring ảo cải tiến, (a) OC-DPRing, (b) OMS-SPRing
Hình 3-1. Sơ đồ khối cấu trúc mạng quang đường trục 80Gbps.
Hình 3-2. Sơ đồ kết nối các thiết bị tại trạm AMP
Hình 3-3. Cấu trúc trạm OADM.

Hình 3-4. Cấu trúc trạm HDXC
Hình 3-5. Mô hình quản lý mạng
Hình 3-6. Kiến trúc phân lớp mô hình quản lý.
SVTH: LÊ QUỐC TOÀN, Lớp D08VT1 4
Đồ án tốt nghiệp Đại học
Hình 3-7. Bốn nút đại diện vòng ring 7 với cấu trúc bảo vệ 1+1.
Hình 3-8. Bảo vệ chia sẻ lưu lượng khi bị sự cố đứt cáp
Hình 3-9. Bảo vệ chia sẻ lưu lượng với sự cố hỏng nút.
Hình 3-10. Cơ chế bảo vệ riêng ở điều kiện bình thường và khi có sự cố.
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu trao đổi thông tin cho công việc, cho
giáo dục, cho hoạt động giải trí, An ninh Quốc phòng… không ngừng tăng nhanh.
Trong mấy năm trở lại đây, kinh tế Việt Nam mở cửa hội nhập với kinh tế thế giới, trao
đổi thông tin không chỉ trong phạm vi quốc gia mà còn trên phạm vi toàn thế giới.
Chính vì vậy, việc xây dựng hệ thống truyền dẫn với băng thông lớn, tốc độ cao, dung
lượng lớn luôn là nhiệm vụ quan trọng có ý nghĩa vô cùng to lớn. Với một hệ thống
yêu cầu băng thông lớn, tốc độ cao ta có thể đặt niềm tin vào môi trường truyền dẫn
thông tin trên sợi quang với băng thông có thể lên tới THz. Để tận dụng được băng
thông vô cùng lớn trên sợi quang cũng không phải là điều rễ dàng. Với sự ra đời của
hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM đã dần đáp ứng được yêu cầu về một hệ
thống truyền dẫn băng thông lớn tốc, độ cao, dung lượng lớn…nhưng khả năng tận
dụng băng thông sợi quang của hệ thống WDM vẫn còn rất hạn chế. Chính vì lẽ đó,
công nghệ gép kênh theo bước sóng với mật độ cao DWDM được xây dựng trên nền
tảng WDM được cho là phương pháp tối ưu cho vấn đề sử dụng hiệu quả tài nguyên
băng thông, đáp ứng được nhu cầu trao đổi thông tin tăng nhanh.
Với những ưu điểm vượt trội của hệ thống DWDM về băng thông lớn, tốc độ
cao, dung lượng lớn…nên được úng dụng rất nhiều trong việc xây dựng các hệ thống
truyền dẫn thông tin trong thực tế. Một trong những ứng dụng quan trọng của hệ thống
DWDM đó là tuyến truyền dẫn quang trục Việt Nam. Là tuyến truyền dẫn trải dài từ
Bắc vào Nam, kết nối và trao đổi lưu lượng các vùng miền trong lãnh thổ Việt Nam.

Hiện nay, mạng quang trục Backbone do VNPT quản lý, vận hành và khai thác. Đây là
tuyến truyền dẫn dữ liệu vô cùng quan trọng có tầm ảnh hưởng vô cùng lớn đối với
kinh tế, an ninh quốc phòng. Với đặc điểm là tuyến truyền dẫn với khoảng cách xa,
dung lượng lớn, tốc độ cao, băng thông lớn và tầm ảnh hưởng vô cùng lớn nên vấn đề
đảm bảo tính ổn định và sẵn sàng của hệ thống là vô cùng quan trọng vì khi truyền dẫn
với dung lượng lớn, tốc độ cao chỉ cần sảy ra sự cố hỏng tuyến sẽ gây thiệt hại vô cùng
lớn cho nhà cung cấp dịch vụ cũng như cho khách hàng. Tính ổn định của hệ thống
không chỉ do các nhân tố khách quan như tuổi thọ thiết bị, công nghệ xử lý yếu tố ảnh
hưởng hệ thống mà còn phụ thuộc rất nhiều vào các nhân tố chủ quan như điều kiện
thời tiết, khí hậu, tác nhân do con người…Do đó việc xây dựng các cơ chế bảo vệ và
khôi phục dữ liệu cho tuyến là vấn đề sống còn trong vận hành và khai thác mạng
quang trục. Chính vì vậy em chọn đề tài “Cơ chế bảo vệ và khôi phục dữ liệu cho hệ
SVTH: LÊ QUỐC TOÀN, Lớp D08VT1 5
Đồ án tốt nghiệp Đại học
thống DWDM ứng dụng trên mạng đường trục Việt Nam” để được tìm hiểu và
nghiên cứu vấn đề thực tế vô cùng ý nghĩa này.
Để xây dựng được cơ chế bảo vệ và khôi phục dữ liệu cho tuyến truyền dẫn
quang trục ta phải hiểu rõ được công nghệ nền tảng DWDM, cơ chế bảo vệ và khôi
phục dữ liệu trên hệ thống rồi từ đó mới áp dụng vào mạng quang trục Việt Nam. Do
đó, đồ án này được chia thành ba chương:
 Chương I: Tổng quang về hệ thống DWDM.
 Chương II: Các cơ chế bảo vệ và khôi phục dữ liệu trong hệ thống
DWDM.
 Chương III: Ứng dụng trên mạng đường trục việt Nam.
Để hoàn thành Đồ án này có sự hướng dẫn rất nhiệt tình, và hữu ích của giảng
viên hướng dẫn cô : Ths. Lê Thanh Thủy. Qua đây cho phép em gửi lời cảm ơn chân
thành nhất đến cô!
Do hạn chế về mặt thời gian và kiến thức, quyển đồ án còn rất nhiều thiếu sót.
Rất mong được sự góp ý của các thầy cô và của các bạn để Đồ án hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày , tháng , năm 2012
Sinh viên
Lê Quốc Toàn.
SVTH: LÊ QUỐC TOÀN, Lớp D08VT1 6
Đồ án tốt nghiệp Đại học
Chương I. Tổng quan về DWDM
Ngày nay, khi xã hội phát triển không ngừng, nhu cầu của con người về dung
lượng, tốc độ, băng thông… cao đòi hỏi hệ thống truyền dẫn thông tin phải phát triển
theo. Hệ thống truyền dẫn thông tin quang ghép kênh theo bước sóng (WDM) ra đời
đã mở ra một xu hướng đi mới về một hệ thống truyền dẫn băng thông lớn, tốc độ cao,
dung lượng lớn…Nhưng nhu cầu của con người không hề dừng lại, DWDM(ghép
kênh theo bước sóng mật độ cao) đã được nghiên cứu dựa trên nền tảng hệ thống
WDM nhằm đáp ứng nhu cầu luôn gia tăng đó. Nguyên lý DWDM tương tự như
WDM chỉ khác là khoảng cách giữa các kênh bước sóng gần hơn, tức là số kênh ghép
được nhiều hơn. Thông thường khoảng cách kênh ghép là 0.4nm (50GHz). Hiện nay
người ta dùng WDM với nghĩa rộng bao hàm cả DWDM.
Chương này sẽ trình bày về công nghệ DWDM trên nền tảng WDM.
1.1. Sơ đồ tổng quát.
1.1.1 Định nghĩa:
Ghép kênh theo bước sóng WDM (Wavelength Division Multiplexing ) là công
nghệ “trong một sợi quang đồng thời truyền dẫn nhiều bước sóng tín hiệu quang”. Ở
đầu phát, nhiều tín hiệu quang có bước sóng khác nhau được tổ hợp lại (ghép kênh) để
truyền đi trên một sợi quang. Ở đầu thu tín hiệu tổ hợp đó được phân giải ra (tách
kênh), khôi phục lại các tín hiệu gốc rồi đưa vào các đầu cuối khác nhau.
1.1.2 Sơ đồ chức năng:


λ
1
Tx

1


Khuếch

Đại

λ
1
Rx
1
λ
2
Tx
2
λ
2
Rx
2
.
.
λ
n
Tx
n
λ
n
Rx
n

MUX

Sợi quang

DEMUX

Đầu phát Đầu Thu
Hình 1-1. Sơ đồ chức năng hệ thống WDM
SVTH: LÊ QUỐC TOÀN, Lớp D08VT1 7
Đồ án tốt nghiệp Đại học
Đây là sơ đồ thể hiện chức năng của hệ thống WDM, nhưng trong thực tế, tín
hiệu truyền tải luôn luôn là hai chiều, bên thu cũng có chức năng phát và bên phát
cũng có chức năng thu.
Để truyền và nhận nhiều bước sóng trên một sợi quang, hệ thống WDM phải
thực hiện các chức năng sau:
 Phát tín hiệu.
 Ghép/ tách tín hiệu.
 Truyền dẫn tín hiệu.
 Khôi phục tín hiệu.
 Thu tín hiệu.
1.1.3 Phân loại hệ thống WDM.
Hệ thống WDM chia ra làm hai loại: hệ thống WDM đơn hướng, và hệ thống
WDM song hướng như hình minh họa:

Hình 1-2. Hệ thống WDM đơn hướng.
Hình 1-3. Hệ thống WDM song hướng.
SVTH: LÊ QUỐC TOÀN, Lớp D08VT1 8

Đồ án tốt nghiệp Đại học
Hệ thống đơn hướng chỉ chuyền một chiều trên sợi quang. Như vậy để truyền
thông tin giữa hai điểm trên cần hai sợi quang. Ngược lại, hệ thống song hướng truyền
theo cả hai hướng trên cùng một sợi quang, vì vậy chỉ cần một sợi quang để trao đổi
thông tin giữa hai điểm.
Cả hai hệ thống đều có những ưu nhược điểm riêng. Xét trường hợp công nghệ
chỉ cho phép truyền N bước sóng trên một sợi quang, so sánh hai hệ thống ta thấy:
 Xét về dung lượng: Hệ thống đơn hướng có khả năng cung cấp dung lượng cao
gấp đôi so với hệ thống song hướng. Ngược lại số lượng sợi quang cần dùng là
gấp đôi so với hệ thống song hướng.
 Khi sự cố đứt cáp sảy ra: Hệ thống song hướng không cần đến cơ chế chuyển
mạch tự động bảo vệ APS (Automatic Protection Switching) vì cả hai đầu của
liên kết đều có khả năng nhận biết một cách tức thời.
 Trên khía cạnh thiết kế mạng : hệ thống song hướng khó thiết kế hơn vì còn
phải xét thêm yếu tố như: vấn đề xuyên nhiễu, đảm bảo định tuyến và phân bố
bước sóng sao cho hai chiều trên sợi quang không dùng chung một bước sóng.
 Các bộ khuếch đại trong hệ thống song hướng thường phức tạp hơn trong hệ
thống đơn hướng. Tuy nhiên, trong hệ thống song hướng, số bước sóng khuếch
đại giảm ½ theo mỗi chiều nên ở hệ thống song hướng, các bộ khuếch đại sẽ
cho công suất ngõ ra lớn hơn hệ thống đơn hướng.
1.2. Các thành phần cơ bản của DWDM.
1.2.1. Cấu trúc truyền dẫn cơ bản của mạng DWDM.
Hệ thống DWDM thực hiện ghép các bước sóng danh định khác nhau (tương
ứng với tín hiệu quang riêng rẽ) thành một chùm sáng và được truyền dẫn trên một sợi,
trong đó mỗi kênh quang mang dịch vụ khác nhau.
Cấu trúc cơ bản của hệ thống DWDM gồm các thành phần chính sau:
 Khối phát đáp quang OTU.
 Bộ tách/ ghép kênh quang MUX/DEMUX.
 Bộ khuếch đại quang sợi EDFA.
 Bộ rẽ/xen quang OADM.

 Bộ bù tán sắc.
 Bộ kết nối chéo quang OXC.
 Sợi quang.
1.2.2. Khối phát đáp quang OTU.
OTU (Optical Transponder Unit) là thiết bị được sử dụng để thực hiện sửa dạng
tín hiệu. Nó chuyển đổi những tín hiệu của kênh quang đầu vào ở phía Client side
thành các tín hiệu quang theo chuẩn khuyến nghị G.692 của ITU-T để có thể truyền
trên hệ thống DWDM.
Nguyên lý hoạt động:
SVTH: LÊ QUỐC TOÀN, Lớp D08VT1 9
Đồ án tốt nghiệp Đại học
OTU thực hiện chuyển đổi quang-điện với các tín hiệu quang đưa vào ghép
kênh theo khuyến nghị G.957 và thực hiện tái tạo tín hiệu, khôi phục định thời và khôi
phục dữ liệu đối với các tín hiệu điện-quang để đưa ra tín hiệu quang DWDM mà có
bước sóng, độ tán sắc và công suất phát theo chuẩn G.692.
Hình 1-4. Nguyên lý khối phát đáp quang OTU.
Sau khi chuyển đổi O/E nếu chỉ thực hiện tái tạo tín hiệu, khôi phục định thời
(thực hiện chức năng 2R: Reshape, Retiming) thì OTU thực hiện chức năng sửa dạng
tín hiệu cho chuyền dẫn ở khoảng cách ngắn.
Nếu sau khi chuyển đổi O/E, OTU xử lý tái tạo dạng tín hiệu, khôi phục định
thời và khôi phục dữ liệu (chức năng 3R: Reshape, Retiming, Regenerator) được thực
hiện thì OTU đó có chức năng của một bộ repeater.
Phân loại và ứng dụng:
Phụ thuộc vào vị trí của OTU trong mạng DWDM mà OTU có thể được chia
làm 3 loại: OTUT(OTU Transmitter), OTUR(OTU Receiver) và OTUG(OTU
Generation). Ứng dụng của chúng trong hệ thống như hình vẽ:
OTUT OA OTUG OA OTUR
MUX DMUX MUX DMUX
Hình 1-5. Vị trí OTU trong hệ thống.
OTUT (OTU ở đầu phát): đặt giữa các thiết bị của khách hàng và MUX. Thực

hiện chuyển đổi tín hiệu quang từ phía khách hàng thành tín hiệu quang đầu ra theo
chuẩn G.692 rồi đưa vào MUX. Loại OTU này không chỉ thực hiện chức năng chuyển
đổi O/E và E/O mà còn thực hiện việc tái tạo tín hiệu, khôi phục định thời (chức năng
2R) và có chức năng tìm byte B1 (byte giám sát lỗi bit từng đoạn lặp).
SVTH: LÊ QUỐC TOÀN, Lớp D08VT1 10
Đồ án tốt nghiệp Đại học
OTUR(OTU ở đầu thu): đặt giữa DEMUX và các thiết bị của khách hàng. Tín
hiệu quang đầu ra từ DEMUX đến OTUR phải tuân theo chuẩn G.692. Loại OTU này
có chức năng giống như OTUT, nó thực hiện sửa dạng tín hiệu, chức năng 2R và tìm
kiếm byte B1.
OTUG(OTU chuyển tiếp): đặt giữa MUX và DEMUX. Tín hiệu đầu vào và đầu
ra của OTUG phải tuân theo chuẩn G.692. OTU loại này không chỉ có chức năng
chuyển đổi O/E, E/O mà còn có chức năng tái tạo dạng tín hiệu, khôi phục định thời và
chức năng khôi phục dữ liệu(chức năng 3R). Vì vậy, OTUG tương đương như một bộ
lặp thông thường và cũng có chức năng tìm byte B1.
1.2.3. Bộ tách/ghép kênh quang.
Chức năng: Thiết bị tách/ghép kênh bước sóng là thiết bị dùng để tách/ghép tín
hiệu ở các bước sóng khác nhau.
λ
1
MUX DEMUX λ
1

λ
2
λ
1
,

λ

2
,…. λ
n
λ
1
,

λ
2
,…. λ
n
λ
2
…
λ
n
λ
n

(a) Bộ ghép bước sóng. (b) Bộ tách bước sóng
Hình 1-6. Thiết bị tách/ghép kênh bước sóng.
Hiện nay, nhiều bộ tách/ ghép kênh có thể xử lý được các kênh mà có khoảng
cách giữa chúng là 0,8 nm(100 GHz) có thể cả với khoảng cách 0,4nm (50GHz), với
hệ thống DWDM mật độ ghép dày đặc công nghệ chế tạo bộ tách/ghép bước sóng phải
cải tiến để tách/ghép các bước sóng có khoảng cách ngắn hơn nữa.
Các thiết bị tách/ghép kênh có cấu tạo dựa trên hai nguyên tắc sau: nguyên tắc
tán sắc góc và nguyên tắc lọc quang. Ngoài ra còn sử dụng phương pháp ghép định
hướng theo phương pháp hàn sợi.
Bộ tách/ghép kênh bước sóng phải đảm bảo có độ suy hao nhỏ để tín hiệu sau
khi ghép được truyền dọc theo sợi đến phía thu, thông qua bộ tách sẽ tách ra thành các

bước sóng riêng rẽ và đến các bộ thu thích hợp.
Bộ tách/ghép kênh bước sóng cùng với bộ kết nối chéo quang là thiết bị quan
trong nhất cấu thành nên hệ thống WDM nói chung và hệ thống DWDM nói riêng.
Khi dùng kết hợp với bộ nối chéo quang OXC(Optical Cross-connect) sẽ hình thành
nên mạng truyền tải quang, có khả năng truyền tải đồng thời và trong suốt mọi loại
hình dịch vụ, mà công nghệ hiện nay đang hướng tới.
SVTH: LÊ QUỐC TOÀN, Lớp D08VT1 11
Đồ án tốt nghiệp Đại học
1.2.4. Bộ khuếch đại sử dụng EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier).
Chức năng: Bộ khuếch đại là thiết bị dùng để khuếch đại tín hiệu quang đã bị
suy giảm (trực tiếp trong nhiều miền).
Bộ khuếch đại quang thường được dùng trong các mạng có khoảng cách dài khi
suy hao tích lũy lớn. Hiện tại các hệ thống WDM thường sử dụng bộ khuếch đại quang
sợi có pha tạp Erbium (EDFA). Tuy nhiên trên thực tế, các bộ khuếch đại Raman cũng
hay được sử dụng, đặc biệt trong hệ thống mạng đường trục sử dụng với cấu trúc Ring.

Hình 1-7. Bộ khuếch đại EDFA
Có ba chế độ khuếch đại: khuếch đại công suất BA, khuếch đại đường LA và
tiền khuếch đại PA.
SVTH: LÊ QUỐC TOÀN, Lớp D08VT1 12
Đồ án tốt nghiệp Đại học

Hình 1-8. Vị trí các bộ khuếch đại trên tuyến truyền dẫn thông tin quang.
Khi sử dụng bộ khuếch đại EDFA cho hệ thống WDM nói chung và hệ thống
DWDM nói riêng phải đảm bảo các yêu cầu:
 Độ lợi khuếch đại đồng đều đối với tất cả các kênh bước sóng(mức
chênh lệch không quá 1dB).
 Sự thay đổi số lượng kênh bước sóng không gây ảnh hưởng đến mức
cống suất đầu ra của các kênh.
 Có khả năng phát hiện mức chênh lệch mức công suất đầu vào để điều

chỉnh lại các hệ số khuếch đại nhằm đảm bảo đặc tuyến khuếch đại là
bằng phẳng đối với tất cả các kênh.
1.2.5. Bộ rẽ/xen quang OADM(Optical Add/Drop Multiplexer).
OADM còn được gọi là bộ xen/rẽ bước sóng WADM là một phần hệ toàn
quang đã thúc đẩy sự phát triển các mạng quang điểm-điểm một bước sóng đến mạng
quang ghép kênh phân chia theo bước sóng. OADM thường được dùng trong các
mạng quang đô thị và mạng quang đường dài vì nó cho hiệu quả kinh tế cao, đặc biệt
với cấu hình mạng tuyến tính, mạng vòng (ring).
Chức năng: OADM rẽ tín hiệu quang từ thiết bị truyền dẫn về mạng tại chỗ,
đồng thời xen tín hiệu quang của thuê bao để phát đến một nút khác mà không ảnh
hưởng đến việc truyền dẫn các tín hiệu kênh bước sóng khác. Chức năng này tương tự
như chức năng của bộ rẽ/ xen ADM trong mạng SDH, nhưng đối tượng thao tác trực
tiếp là tín hiệu quang.
Cấu tạo của OADM là các lõi OADM hoạt động với các chức năng kết hợp một
bộ ghép/ tách kênh theo bước sóng và chuyển mạch không gian xen/rẽ. Bộ OADM
chịu trách nhiệm quản lý lưu lượng trong sợi quang. Nhờ khả năng thao tác trực tiếp
với tín hiệu quang, OADM trở thành phần tử cơ bản nhất trong các mạng ring dựa trên
công nghệ WDM.
SVTH: LÊ QUỐC TOÀN, Lớp D08VT1 13
Đồ án tốt nghiệp Đại học
Hình 1-9. Bộ rẽ/xen quang OADM
1.2.6. Bộ bù tán sắc.
Sự tán sắc ảnh hưởng đến nhiều thành phần của mạng quang, đặc biệt là sợi
quang. Chiết suất của chúng thay đổi theo bước sóng, làm thay đổi tốc độ truyền dẫn,
gây ra hiện tượng giãn xung ánh sáng, làm cho việc khôi phục các xung trở nên khó
khăn hơn do hiện tượng các bít lân cận chồng chập lên nhau. Thiết bị bù tán sắc đưa ra
một mức tán sắc bằng và ngược lại để điều chỉnh sự giãn xung ánh sáng.
Sợi bù tán sắc DCF(Dispersion Compensate Fiber) là loại sợi đặc biệt mà bước
sóng của ánh sang ở vùng cửa sổ 1550 nm có hệ số tán sắc không âm với khoảng 80
ps/(nm.km). Do đó, 1km sợi DCF có thể bù tán sắc cho 5km sợi mode, khi hệ số tán

sắc của sợi mode là 17 ps/(nm.km). Hệ số tán sắc của sợi DCF cũng thay đổi theo tần
số như sợi SFM, do đó không thể có khả năng bù tán sắc tốt nếu dải tần số mở rộng.
Suy hao của sợi DCF có giá trị cỡ 0,6 dBm/km và lớn hơn sợi SFM.
1.2.7. Bộ kết nối chéo quang OXC.
Chức năng của OXC:
OXC (Optical Cross-connect) chức năng tương tự như của DXC trong mạng
SDH, chỉ khác là thực hiện trong miền quang, không cần chuyển đổi O/E/O và xử lý
tín hiệu điện. OXC phải hoàn thành hai chức năng chính sau:
 Chức năng nối chéo các kênh quang: Thực hiện chức năng kết nối chéo giữa N
cổng đầu vào tới N cổng đầu ra.
SVTH: LÊ QUỐC TOÀN, Lớp D08VT1 14
Đồ án tốt nghiệp Đại học
 Chức năng xen/ rẽ đường tại chỗ: Chức năng này có thể làm cho kênh quang
nào đó tách ra để vào mạng địa phương hoặc sau đó trực tiếp đi vào DXC của
SDH thông qua biến đổi O/E.
Có thể phân biệt chức năng đấu nối chéo với chức năng chuyển mạch là: Đấu
nối chéo là các kết nối bán cố định dưới sự điều khiển của nhà khai thác và thường
thực hiện ở mức tín hiệu đã ghép kênh theo thời gian như các VC-n; chuyển mạch là
các kết nối tạm thời dưới sự điều khiển của người sử dụng.
Cấu tạo của OXC gồm 3 thành phần chính (như hình 1-10).
• Bộ tách kênh chia bước sóng quang ở đầu vào: Thực hiện tách các kênh quang
theo các bước sóng khác nhau từ các sợi quang vào khác nhau.
• Ma trận chuyển mạch: Thực hiện đấu nối chéo từ một kênh quang đầu vào tới
một kênh quang đầu ra. Trường chuyển mạch có thể là chuyển mạch chia theo
thời gian hoặc chuyển mạch chia bước sóng.
• Bộ ghép kênh chia bước sóng quang ở đầu ra: Thực hiện ghép các kênh quang
từ các đầu ra tương ứng của trường chuyển mạch để truyền dẫn trên một sợi
quang.

Hình 1-10. Sơ đồ mạch của bộ OXC

Ngoài các thành phần chính trên thì trong OXC có thể còn trang bị các bộ lọc
bước sóng để loại bỏ các thành phần xuyên nhiễu xuất hiện trong quá trình truyền tín
hiệu. Biến đổi bước sóng là công nghệ then chốt trong cấu tạo của OXC. Nhờ công
nghệ này có thể thực hiện kết nối định tuyến ảo, do đó giảm nghẽn mạng, tận dụng tối
đa tài nguyên sợi quang cũng như bước sóng.
1.2.8. Sợi quang.
SVTH: LÊ QUỐC TOÀN, Lớp D08VT1 15
Đồ án tốt nghiệp Đại học
Sợi quang là một trong những thành phần quan trọng nhất của mạng. Nó là
phương tiện truyền dẫn vật lý.
Các sợi quang thường được sử dụng trong hệ thống DWDM gồm: G.652,
G.653, G.654 và G.655.
Sợi quang được cấu tạo từ SiO
2
, một nguyên liệu rất rẻ và phổ biến vì nó có
trong cát thường. Sợi quang có 3 cửa sổ truyền dẫn ứng với các bước sóng 850nm,
1300 nm và 1500nm. Suy hao tại 3 vùng cửa sổ này là thấp nhất:
• Vùng cửa sổ I: Người ta dùng LED chế tạo ra vùng cửa sổ quang có
bước sóng 850nm, mức suy hao α =1 dB/km gần dải ánh sáng nhìn thấy.
Hệ số tán sắc lớn.
• Vùng cửa sổ II: ứng với bước sóng 1300nm, có hệ số suy hao α= 0,5
dB/km, hệ số tán sắc nhỏ α
TS
= 3,5 ÷5 ps/(nm.km).
• Vùng cửa sổ III: ứng với bước sóng 1550nm, có hệ số suy hao nhỏ nhất
α =0,154 dB/km. Có thể tạo ra sợi quang có hệ số suy hao α =0,14
dB/km khi sản xuất với kỹ thuật cao. Đây là vùng cửa sổ mà việt nam
hay sử dụng.
Với công nghệ hiện nay, sợi quang đã giải quyết được 1 số vấn đề như: Sợi cải
tiến không tán sắc, một lượng nhỏ được điều khiển của tán sắc có thể đưa vào dải 1530

÷1565 nm(từ hơn 3 ps/(nm.km) tại 1530 nm đến 0,7 ps/(nm.km) tại 1565nm) cho phép
tốc độ kênh lớn hơn 2,5 Gbps trên khoảng cách 1000km. Những sợi này thích hợp với
hệ thống DWDM.
Có hai loại sợi: sợi NZ –DSF là sợi NZ
-
(dịch chuyển vùng tán sắc không tới
trước bước sóng 1550nm) và sợi NZ
+
dịch chuyển vùng tán sắc không tới sau bước
sóng 1550 nm.
Về lý thuyết đã chứng minh tốc độ truyền dẫn sợi quang NZ-DSF có thể đạt
đuợc ít nhất 80 Gbps. Vì vậy sợi NZ –DSF có thể đạt được ít nhất 80 Gbps do đó là sự
lựa chọn lý tưởng để xây dựng tuyến tốc độ cao, cự ly dài.
1.3. Các tham số chính ảnh hưởng đến hệ thống DWDM.
 Suy hao.
 Số kênh bước sóng.
 Độ rộng phổ của nguồn phát.
 Quỹ công suất.
 Tán sắc.
 Hiệu ứng phi tuyến.
SVTH: LÊ QUỐC TOÀN, Lớp D08VT1 16
Đồ án tốt nghiệp Đại học
 Dải bước sóng làm việc của DWDM.
1.3.1. Suy hao của sợi quang.
Suy hao ảnh hưởng rất lớn đến khả năng truyền tải dữ liệu trong hệ thống
DWDM. Suy hao được tính bằng tỷ số giữa công suất cuối sợi quang P
2
của sợi dẫn
có độ dài L (km) với công suất đưa vào sợi quang P
1

. Nếu α là hệ số suy hao của sợi
thì :

Các nguyên nhân chính dẫn đến suy hao trong sợi quang là: Suy hao do hấp thụ
ánh sáng, trong đó có hấp thụ tử ngoại và hấp thụ hồng ngoại. Hấp thụ chủ yếu do hấp
thụ điện tử, hấp thụ tạp chất và hấp thụ vật liệu. Ngoài ra còn phải kể đến suy hao do
ghép nguồn quang vào sợi quang, suy hao do mối hàn, suy hao do uốn cong sợi và suy
hao do tán xạ do tính không đồng nhất quang học của lõi gây ra. Có 3 loại suy hao do
tán xạ cơ bản của lõi sợi quang là tán xạ Rayleigh, tán xạ Brillouin và tán xạ Raman.
1.3.2. Số kênh bước sóng.
Vấn đề được quan tâm nhất là hệ thống sử dụng bao nhiêu kênh bước sóng và
số kênh cực đại hệ thống có thể sử dụng. Số kênh bước sóng sử dụng phụ thuộc vào :
 Khả năng của công nghệ đối với các thành phần quang như:
 Khả năng băng tần sợi quang.
 Khả năng tách/ ghép các kênh quang bước sóng.
 Khoảng cách giữa các kênh gồm :
 Tốc độ truyền dẫn từng kênh.
 Quỹ công suất.
 Ảnh hưởng của hiệu ứng phi tuyến.
 Độ rộng phổ nguồn phát.
 Khả năng tách/ ghép của hệ thống DWDM.
Mặc dù cửa sổ truyền dẫn tại vùng bước sóng 1550nm có độ rộng khoảng
100nm, nhưng do dải khuếch đại của bộ khuếch đại quang chỉ có độ rộng khoảng
35nm (theo quy định của ITU-T thì dải khuếch đại này là từ 1530nm đến 1565nm đối
với băng tần C; hoặc băng L là từ 1570 nm đến 1603nm ) nên trong thực tế các hệ
thống DWDM không thể tận dụng hết băng tần sợi quang.
Gọi ∆λ là khoảng cách giữa các kênh bước sóng thì ta có:
∆f = -c. ∆λ / λ
2
(1.3)

SVTH: LÊ QUỐC TOÀN, Lớp D08VT1 17
Đồ án tốt nghiệp Đại học
Vậy tại bước sóng λ =1550 nm, với ∆λ =35 nm thì ∆f = 4,37.10
12
Hz. Giả sử tốc
độ truyền dẫn của mỗi kênh là 2,5 Gbps thì theo định lý Nyquist, phổ cơ sở của tín
hiệu là 2× 2,5 =5 Gbps thì số kênh bước sóng cực đại đạt được là N = ∆f /5 =874 kênh
trong dải băng tần khuếch đại quang. Đây là số kênh theo lý thuyết, tuy nhiên với mật
độ kênh càng lớn thì đòi hỏi các thành phần quang trên tuyến phải có chất lượng càng
cao. Để tránh xuyên âm giữa các kênh này cần có bộ phát ổn định và một bộ lọc bước
sóng cao. Bất kỳ sự dịch tần nào của nguồn phát cũng có thể làm dãn phổ sang kênh
lân cận.
Với công nghệ hiện nay, ITU-T đưa ra quy định về khoảng cách giữa các kênh
là 100 GHz (0,8 nm) hay 50 GHz (0,4 nm) với chuẩn tần số là 193,1 THz.
Công nghệ DWDM hiện nay chủ yếu dùng dải băng tần C (1530 -1560 nm) và
băng L (1560 -1600 nm).
1.3.3. Độ rộng phổ nguồn phát.
Mục đích chọn độ rộng phổ nguồn phát là đảm bảo cho các kênh bước sóng
hoạt động độc lập với nhau, hay để tránh hiện tượng chồng phổ ở phía thu giữa các
kênh lân cận. Khoảng cách giữa các kênh này phụ thuộc vào đặc tính các thiết bị như
MUX/ DEMUX, bộ lọc, độ dung sai cũng như độ ổn định của các thiết bị này.
Về bản chất, việc ghép các bước sóng khác nhau trên cùng một sợi quang là dựa
trên nguyên tắc ghép kênh theo tần số. Các kênh khác nhau làm việc ở các kênh tần số
khác nhau trong cùng một băng thông của sợi quang. Theo lý thuyết, băng thông của
sợi quang rất rộng nên số lượng kênh bước sóng ghép được rất lớn(ở cả 2 cửa sổ
truyền dẫn). Tuy nhiên, trong thực tế thì các hệ thống WDM thường đi liền với các bộ
khuếch đại sợi quang và làm việc ở cửa sổ 1550 nm. Vì vậy băng tần của sợi quang bị
giới hạn bởi băng tần của bộ khuếch đại. Như vậy, vấn đề đặt ra khi ghép là khoảng
cách giữa các bước sóng phải thỏa mãn yêu cầu tránh độ cộng phổ của các kênh lân
cận ở phía thu. Khoảng cách này phụ thuộc vào đặc tính phổ của nguồn phát và các

ảnh hưởng khác nhau trên đường truyền như tán sắc sợi, hiệu ứng phi tuyến…
Lý tưởng là có thể xem hệ thống DWDM như là sự xếp chồng của các hệ thống
truyền dẫn đơn kênh khi khoảng cách giữa các kênh bước sóng đủ lớn và công suất
hợp lý. Mối quan hệ giữa phổ công suất phía thu với phổ công suất nguồn phát được
thể hiện bởi tham số đặc trưng cho giãn phổ , ký hiệu là ∆, băng tần tín hiệu B và bù
tán sắc D. Nếu gọi ε là hệ số đặc trưng cho sự tương tác giữa nguồn phát và sợi quang,
ta có biểu thức:
ε = B× D× ∆
RMS
(1.4)
Trong đó: B là độ rộng băng tần tín hiệu truyền dẫn.
SVTH: LÊ QUỐC TOÀN, Lớp D08VT1 18
Đồ án tốt nghiệp Đại học
D là độ tán sắc tương ứng khoảng cách truyền dẫn.
∆
RMS
là độ giãn rộng phổ.
1.3.4. Quỹ công suất.
Mục đích của tìm hiểu Quỹ công suất là để đảm bảo cho hệ thống hoạt động
bình thường trong hệ thống truyền dẫn thông tin sợi quang. Với nhiệm vụ chính là đảm
bảo công suất đến máy thu đủ lớn để duy trì hoạt động tin cậy trong suốt thời gian
sống của hệ thống.
Suy hao trên toàn tuyến gồm: suy hao trên sợi dẫn quang, trên các bộ nối quang
và tại các mối hàn. Tổng suy hao trên toàn tuyến nhận được từ các phân bổ suy hao
liên tiếp của từng phần tử trên tuyến.
Ngoài suy hao do các phần tử trên tuyến quang gây ra ta còn phải có một lượng
công suất quang dự phòng cho tuổi thọ của các thành phần, sự thay đổi nhiệt độ và các
suy hao tăng lên ở các thành phần. Dự phòng cho tuyến thường từ 6- 8 dB. Chính vì
vậy mà quỹ công suất của tuyến quang có thể xem như là công suất tổng P
T

nằm giữa
nguồn phát và bộ tách sóng quang. Suy hao tổng này gồm suy hao sợi, suy hao bộ nối
quang, suy hao mối hàn và dự phòng cho hệ thống.
Gọi P
s
là công suất quang của nguồn phát được đưa vào đầu ghép sợi và P
R
là
độ nhạy thu quang thì:
P
T
= P
s
– P
R
=2 l
C
+ α
f
.L + dự phòng hệ thống. (1.5)
Trong đó: l
c
là suy hao bộ nối quang
α
f
là suy hao sợi
L là cự ly truyền dẫn
Ở đây, suy hao do mối hàn l
ps
được gán vào trong suy hao sợi để đơn giản tính

toán.
1.3.5. Tán sắc.
Khi truyền dẫn tín hiệu dọc theo sợi quang, xuất hiện hiện tượng giãn xung ở
đầu thu. Thậm chí trong một số trường hợp các xung lân cận đè lên nhau khi đó sẽ
không phân biệt được các xung với nhau gây méo tín hiệu khi khôi phục.
Sở dĩ có hiện tượng méo này là do tán sắc ở bên trong mode và hiệu ứng giữa
các mode gây ra.
SVTH: LÊ QUỐC TOÀN, Lớp D08VT1 19
Đồ án tốt nghiệp Đại học
-Tán sắc bên trong mode bao gồm tán sắc vật liệu và tán sắc dẫn sóng. Tán sắc
vật liệu do chỉ số chiết suất của vật liệu lõi phụ thuộc vào bước sóng tạo nên. Nó gây
ra sự phụ thuộc của bước sóng vào vận tốc nhóm của bất kỳ mode nào.
Tán sắc dẫn sóng phụ thuộc vào thiết kế sợi vì hằng số lan truyền mode β. Nó
thường được bỏ qua trong sợi đa mode nhưng lại cần quan tâm trong sợi đơn mode.
Gọi tán sắc dẫn sóng vì hiện tượng này thường xảy ra trong các ống dẫn sóng kể cả ở
song cao tần và siêu cao tần.
-Tán sắc giữa các mode:
Chúng chỉ ảnh hưởng đến các sợi đa mode, nó sinh ra do nhiều đường khác
nhau( các mode khác nhau) mà một tia sáng có thể truyền lan trong sợi đa mode dẫn
đến tia sáng truyền qua những quang lộ khác nhau, làm cho xung truyền dẫn giãn rộng
ra, tán sắc này phụ thuộc vào kích thước sợi quang, đặc biệt phụ thuộc đường kính lõi
sợi.
Các phương pháp để giảm thiểu ảnh hưởng của tán sắc đến hệ thống DWDM
tốc độ cao có dùng khuếch đại EDFA gồm: làm hẹp bề rộng phổ của nguồn phát hoặc
sử dụng các phương pháp bù tán sắc như:
 Sử dụng sợi quang có tán sắc nhỏ.
 Bù tán sắc bằng phương pháp tự dịch pha SPM.
 Bù tán sắc bằng các thành phần bù tán sắc thụ động.
 Bù tán sắc bằng sợi DCF.
 Bù tán sắc bằng các modul DCM sử dụng cách tử sợi Bragg.

Các hệ thống truyền dẫn TDM cũng như WDM bị ảnh hưởng nhiều hơn đối với
một loại tán sắc khác, khi tăng tốc độ truyền dẫn của hệ thống còn phải quan tâm đến
ảnh hưởng của tán sắc mode phân cực (PMD). Ảnh hưởng này thường được bỏ qua
đối với hệ thống tốc độ thấp.
-Tán sắc mode phân cực PMD.
Tán sắc mode phân cực là một thuộc tính cơ bản của sợi quang đơn mode và
các thành phần hợp thành trong đó năng lượng tín hiệu ở bất kỳ bước sóng nào cũng
được phân tích thành hai mode phân cực trực giao có vận tốc truyền khác nhau. Do
vận tốc của hai mode chênh nhau đôi chút nên thời gian truyền qua cùng khoảng cách
là khác nhau và được gọi là sự trễ nhóm (DGD). Vì vậy, PMD sẽ làm giãn rộng xung
tín hiệu gây nên suy giảm dung lượng truyền dẫn. Về phương diện này, ảnh hưởng của
tán sắc mode phân cực cũng giống như ảnh hưởng của tán sắc. Tuy nhiên, có một điểm
khác biệt lớn đó là: tán sắc là một hiện tượng ổn định, trong khi PMD của sợi đơn
mode ở bất kỳ bước sóng nào cũng không ổn định. Ngoài những ảnh hưởng trên còn
phải kể đến suy hao phụ thuộc phân cực(PLD) của các thành phần hợp thành. PLD
SVTH: LÊ QUỐC TOÀN, Lớp D08VT1 20
Đồ án tốt nghiệp Đại học
phân biệt sự thay đổi phân cực trong thành phần cường độ được tách ra từ tín hiệu
mong muốn thông qua sự suy hao trạng thái phân cực có chọn lọc.
Tán sắc mode phân cực được tính theo công thức:
PMD
total
=K.L
1/2
(1.6)
Trong đó: PMD
total
là tán sắc phân cực sợi của sợi quang (ps)
K là hệ số tán sắc phân cực (ps/km
1/2

)
L là chiều dài của sợi (km)
Nguyên nhân của tán sắc phân cực: Do cấu trúc không hoàn hảo của sợi quang
cũng như các thành phần quang hợp thành nên có sự khác biệt về chiết suất đối với cặp
trạng thái phân cực trực giao, được gọi là sự lưỡng chiết. Sự khác biệt chiết suất sẽ
sinh ra độ chênh lệch thời gian truyền sóng trong các mode phân cực này. Trong các
sợi đơn mode, hiện tượng này bắt nguồn từ sự không tròn hoặc ovan của lõi sợi theo 2
cách: ống dẫn ovan( có tính lưỡng chiết) và trường lực căng cơ học tạo nên bởi lõi
ovan gồm có cả lưỡng chiết phụ. Nói chung, ảnh hưởng của ống dẫn sóng ovan có vai
trò lớn trong sợi PMD thấp.
Sự lưỡng chiết của các vật liệu trong suốt giống như thạch anh được tạo ra từ
cấu trúc tinh thể cân xứng. Và như vậy, PMD trong các thành phần quang có thể sinh
ra từ lưỡng chiết của các thành phần con trong các thành phần quang hợp thành. Tín
hiệu truyền trên các đường song song nhau có độ dài quang khác nhau cũng sinh ra
hiện tượng trễ nhóm.
Sự phân cực trong sợi đặc trưng cho lưỡng chiết do lực cơ học. Nhiều phần tử
không phải là thủy tinh được cho vào trong lớp vỏ của sợi nên ở lõi xuất hiện trường
lực không đối xứng nhau dọc theo chiều dài sợi. Khi ánh sáng phân cực bị ghép trong
một đoạn sợi này thì trường điện đầu ra của ánh sáng đầu vào được phân tích thành 2
modul phân cực trực giao với tốc độ truyền khác nhau. Các modul phân cực được duy
trì dọc theo sợi và năng lượng của chúng sẽ không bị ghép.
Ngoài những nguyên nhân trên, lưỡng chiết còn sinh bởi sự uốn cong của sợi.
Sự uốn cong này làm thay đổi mật độ phân tử của cấu trúc sợi, làm hệ số khúc xạ mất
đối xứng. Tuy nhiên lưỡng chiết do uốn cong không phải là nguyên nhân chủ yếu sinh
ra PMD.
1.3.6. Ảnh hưởng của hiệu ứng phi tuyến.
Trong hệ thống thông tin quang, các hiệu ứng phi tuyến sẽ xảy ra khi công suất
tín hiệu trong sợi quang vượt qua một mức nào đó và đối với các hệ thống WDM nói
chung và DWDM nói riêng thì mức công suất này thấp hơn nhiều so với hệ thống đơn
SVTH: LÊ QUỐC TOÀN, Lớp D08VT1 21

Đồ án tốt nghiệp Đại học
kênh. Việc nảy sinh các hiệu ứng phi tuyến sẽ gây ra một số hiện tượng như: xuyên âm
giữa các kênh, suy giảm công suất tín hiệu của từng kênh dẫn đến suy giảm tỷ số
S/N… các hiệu ứng phi tuyến ảnh hưởng đến chất lượng của hệ thống WDM chủ yếu
gồm: hiệu ứng SPM, XPM, FWM, SBS và SRS. Các hiệu ứng này có thể chia thành 2
loại:
 Hiệu ứng tán xạ gồm hiệu ứng SBS và SRS. Phát sinh do tác động qua
lại giữa các photon ánh sáng.
 Hiệu ứng liên quan đến hiệu ứng Kerr gồm SPM, XPM và FWM. Phát
sinh do sự phụ thuộc của chiết suất môi trường truyền dẫn vào công suất
quang của tín hiệu.
Trong đó ảnh hưởng của các hiệu ứng cụ thể như sau:
• Hiệu ứng tán xạ Raman SRS:
Khái niệm: là hiệu ứng phi tuyến liên quan đến quá trình tương tác của sóng
ánh sáng và môi trường truyền dẫn. Sóng ánh sáng tới bị hấp thụ một phần năng lượng
cho các dao động phân tử(hạt photon). Phần năng lượng còn lại chuyển hóa thành
photon có bước sóng dài hơn so với bước sóng tới. Sóng sinh ra gọi là sóng Stokes.
Sóng bị mất năng lượng bởi quá trình này gọi là sóng bơm. Bước sóng Stokes có giá
trị là 13,2 GHz.
Ảnh hưởng: Trong hệ thống DWDM, các kênh trải dài trên vùng phổ (băng C
và băng L). Các bước sóng ngắn có thể gây tán xạ Raman và chuyển sang bước sóng
dài gây lên hiện tượng không đồng đều công suất giữa các kênh bước sóng, và gây
xuyên kênh tuyến tính.
• Hiệu ứng tán xạ Brillouin SBS:
Khái niệm: Cũng là hiệu ứng liên quan đến quá trình tương tác của sóng ánh
sáng và môi trường truyền và mất một phần năng lượng để chuyển lên các bước sóng
dài hơn. Bước sóng Stokes ở hiện tượng Brillouin là 11GHz.
Ảnh hưởng: Làm giảm công suất tín hiệu ánh sáng. Nếu các bước sóng Stokes
tiếp tục gây ra tán xạ Brillouin thì ta gọi các bước sóng đó là các bậc tán xạ Stokes.
Với những sóng Stokes bậc cao có thể gây xuyên nhiễu.

• Hiệu ứng trộn bốn bước sóng FWM.
Khái niệm: Là hiệu ứng sinh ra các tần số là tổng hợp của 3 tần số gốc khi có
điều kiện tương đồng về pha.
Ảnh hưởng: Trên hệ thống WDM hay DWDM bao gồm các tần số với khoảng
cách đều nhau. Các tín hiệu mới sinh ra sẽ chồng chập lên các tín hiệu gốc gây xuyên
SVTH: LÊ QUỐC TOÀN, Lớp D08VT1 22
Đồ án tốt nghiệp Đại học
âm kênh trên hệ thống. Xuyên âm gây ảnh hưởng đặc biệt nghiêm trong khoảng cách
giữa các kênh hẹp
• Các hiệu ứng khác SPM, XPM.
Trong trường hợp tự điều chế pha SPM, pha của tín hiệu sẽ thay đổi một cách
phi tuyến khi biên độ đường bao xung quanh thay đổi(do chiết suất thay đổi). Vì vậy,
các tần số mới được sinh ra ở sườn lên và xuống của các xung tín hiệu. Điều này làm
phổ tín hiệu bị giãn rộng ra khiến ảnh hưởng của tán sắc tăng cường (độ giãn xung do
tán sắc tỷ lệ thuận với tán sắc, độ rộng phổ tín hiệu và chiều dài truyền dẫn).
Trường hợp tự điều chế pha chéo XPM, pha thay đổi do chịu ảnh hưởng của các
kênh khác. Ảnh hưởng của SPM và XPM là tương tự nhau, nhưng về mức độ thì SPM
lớn hơn rất nhiều XPM.
Nhận xét:
Nhìn chung các hiệu ứng đều gây xuyên âm giữa các kênh làm giảm mức công
suất của từng kênh dẫn đến suy giảm tỷ số S/N, ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống.
Hơn nữa do mức độ ảnh hưởng của các hiệu ứng này đều phụ thuộc vào mức công suất
của từng kênh, số kênh và khoảng cách kênh giữa các kênh cũng như khoảng cách
truyền dẫn vì vậy để giảm ảnh hưởng của hiệu ứng này phải lựa chọn các tham số trên
sao cho phù hợp.
1.3.7. Giải bước sóng làm việc của hệ thống DWDM.
Sợi quang thạch anh có 3 cửa sổ suy hao thấp 860nm, 1310nm, và 1550nm,
trong đó tại cửa sổ 1550 nm đặc tính suy hao của sợi quang là nhỏ nhất, cửa sổ này
được áp dụng để truyền dẫn SDH với khoảng cách ngắn và dài. Hơn thế nữa, các bộ
khuếch đại quang EDFA sử dụng hiện nay có đặc tính độ lợi khá bằng phẳng trong cửa

sổ này, bởi vậy đây là cửa sổ hoạt động rất tốt của hệ thống DWDM. Các bước sóng
làm việc trong cửa sổ 1550nm được chia làm 3 dải : băng S, băng C và băng L:
SVTH: LÊ QUỐC TOÀN, Lớp D08VT1 23
Đồ án tốt nghiệp Đại học
Hình 1-11. Sự phân chia dải bước sóng làm việc tại cửa sổ 1550nm
Trong đó:
 Băng S (1460- 1530nm): hiện tại dải bước sóng làm việc của bộ khuếch
đại quang EDFA thuộc băng C và L. Do đó, băng S không sử dụng trong
hệ thống DWDM.
 Băng C(1530- 1565nm): đây là dải bước sóng làm việc của hệ thống
DWDM sử dụng 40 bước sóng (khoảng cách giữa các bước sóng là 100
GHz ), hệ thống DWDM sử dụng 80 bước sóng (khoảng cách giữa các
bước sóng là 50 GHz) và hệ thống SDH
 Băng L (1565- 1625nm) : đây là dải bước sóng làm việc của các hệ
thống DWDM sử dụng 80 bước sóng(khoảng cách giữa các bước sóng là
50 GHz)
1.4. Ưu điểm của hệ thống DWDM.
 Tận dụng được phần lớn băng thông của sợi quang, tạo ra được dung
lượng lớn. Công nghệ DWDM cho phép sử dụng toàn bộ tài nguyên
băng thông rất lớn của sợi quang (khoảng 25 THz) để nâng cao dung
lượng truyền dẫn của hệ thống.
 Khoảng cách truyền dẫn xa bằng cách sử dụng công nghệ khuếch đại
quang sợi EDFA
 Cho phép truy nhập nhiều loại hình dịch vụ: các bước sóng trong hệ
thống DWDM độc lập nhau do đó có khả năng truyền nhiều loại hình
dịch vụ trên cùng một cáp sợi quang như : SDH, GE hay ATM
 Hạn chế được số sợi quang cần sử dụng: hệ thống DWDM ghép nhiều
bước sóng trên một sợi quang nên tiết kiệm được rất nhiều cáp quang từ
đó có thể giảm được chi phí xây dựng đường dây.
 Nâng cấp hệ thống dễ dàng: trong quá trình mở rộng và phát triển mạng

có thể mở rộng dung lượng mà không cần xây dựng lại hệ thống cáp
quang mà chỉ cần thay thế các bộ thu phát quang. Hơn nữa, việc tăng
thêm dịch vụ mới và dung lượng mới có thể thực hiện đơn giản bằng
cách tăng thêm bước sóng.
 Khả năng linh hoạt, tiết kiệm và độ tin cậy cao: mạng DWDM có cấu
trúc đơn giản và các lớp mạng phân tách rõ ràng. Lớp thấp nhất là lớp
toàn quang tính từ đầu vào bộ ghép tới đầu ra bộ tách kênh bước sóng
gồm: bộ khuếch đại, bù tán sắc và các thành phần ở trên đoạn đường
truyền. lớp này được xây dựng cố định với từng mạng và có chi phí thấp.
Lớp dịch vụ mức cao hơn gồm các bộ phát đáp quang. Các bộ phát đáp
quang làm nhiệm vụ gom các dữ liệu cần truyền và phát đáp tại các bước
sóng chuẩn hóa của hệ thống. Việc thay đổi dung lượng, thêm bớt dịch
vụ được thực hiện bằng cách thay đổi hoặc thêm bớt các bộ phát đáp. Do
đó, mạng DWDM đáp ứng tốt về khả năng linh hoạt và tiết kiệm chi phí.
SVTH: LÊ QUỐC TOÀN, Lớp D08VT1 24
Đồ án tốt nghiệp Đại học
 Tương thích với chuyển mạch quang hoàn toàn: theo dự đoán, có thể
thực hiện được mạng chuyển mạch hoàn toàn quang trong tương lai, việc
xử lý như xen/ rẽ và kết nối của tất cả các dịch vụ viễn thông có thể được
thực hiện bằng cách thay đổi và điều chỉnh các bước sóng tín hiệu
quang. Vì vậy, DWDM là công nghệ cơ sở để thực hiện mạng hoàn toàn
quang. Hơn nữa, các hệ thống DWDM có thể tương thích với các mạng
hoàn toàn quang trong tương lai.
1.5. Ứng dụng của hệ thống DWDM.
1.5.1. Các kiểu mạng DWDM.
DWDM có hai kiểu mạng ứng dụng : kiểu mạng mở và mạng tích hợp.
 Kiểu mạng DWDM mở hoạt động với mọi loại giao diện quang đầu
cuối. Hệ thống này sử dụng công nghệ chuyển đổi bước sóng để chuyển
đổi tín hiệu quang từ bước sóng của luồng tín hiệu cần truyền sang bước
sóng quy chuẩn trong các hệ thống. Các tín hiệu quang từ thiết bị đầu

cuối khác nhau sau khi được chuyển đổi thành các bước sóng khác nhau
phù hợp hệ thống theo khuyến nghị ITU- T được đưa tới các bộ ghép để
ghép thành tín hiệu DWDM.
Hình 1-12. Hệ thống DWDM mở.
 Kiểu mạng DWDM tích hợp không sử dụng công nghệ chuyển đổi bước
sóng. Hệ thống tích hợp được thiết kế để hoạt động cùng với một số
mạng khác như SDH, Ethernet…Các giao diện quang từ thiết bị thuộc
các mạng được tích hợp phải có bước sóng chuẩn hóa DWDM và được
kết nối trực tiếp vào bộ tách ghép kênh của hệ thống DWDM.
SVTH: LÊ QUỐC TOÀN, Lớp D08VT1 25