Chuyên đề Mạng truyền dẫn quang (TS. Võ Viết Minh Nhật) - Bài 2 Kỹ thuật ghép kênh WDM và Mạng WDM pot

1
Chuyên đê: M ng truy n d n ạ ề ẫ
quang
Bài 2: K thu t ghép kênh ỹ ậ
WDM và M ng WDM ạ
TS. Võ Vi t Minh Nh tế ậ
Khoa Du L ch – Đ i h c Huị ạ ọ ế

2
M c tiêuụ
o Bài này nh m cung c p cho h c viên các ki n th c ằ ấ ọ ế ứ
và k năng v :ỹ ề

k thu t ghép kênh WDMỹ ậ

mô hình m ng truy n d n quang WDMạ ề ẫ

phân lo i m ng WDMạ ạ

các th h m ng WDMế ệ ạ
3
N i dung trình bàyộ
2.1. K thu t ghép kênh WDMỹ ậ
2.2. Mô hình m ng WDMạ
2.3. Phân lo i m ng WDMạ ạ
2.4. Các th h m ng WDMế ệ ạ
4
2.1. K thu t ghép kênh WDMỹ ậ
o Ghép kênh b c sóng WDM (Wavelength Devision ướ
Multiplexing) là k thu t “ỹ ậ
truy n d n đ ng th i ề ẫ ồ ờ

nhi u tín hi u quang trên nhi u b c sóng khác ề ệ ề ướ
nhau trong m t s i d n quangộ ợ ẫ
”.

đ u phát, các tín hi u quang có b c sóng khác nhau Ở ầ ệ ướ
đ c t h p (ghép kênh) đ đ ng th i truy n đi trên ượ ổ ợ ể ồ ờ ề
m t s i d n quang. ộ ợ ẫ

đ u thu, tín hi u t h p đ c phân gi i (tách kênh) Ở ầ ệ ổ ợ ượ ả
và khôi ph c l i tín hi u g c đ đ a đ n các đ u cu i.ụ ạ ệ ố ể ư ế ầ ố
5
2.1. K thu t ghép kênh WDMỹ ậ
o Vi c s d ng công ngh ghép kênh WDM rõ ràng ệ ử ụ ệ
đã t n d ng đ c băng thông truy n d n r t l n ậ ụ ượ ề ẫ ấ ớ
c a s i quang. ủ ợ
o Tuy nhiên, đ tránh hi n t ng nhi u xuyên kênh, ể ệ ượ ễ
gi a các kênh ph i có kho ng cách nh t đ nh. ữ ả ả ấ ị

Qua nghiên c u, ITU-T đã đ a ra các kênh b c sóng ứ ư ướ
và kho ng cách gi a các kênh này có th l a ch n ả ữ ể ự ọ ở
các c p đ 200 GHz, 100 GHz, 50 GHz.ấ ộ
6
2.2. Mô hình m ng WDMạ
o
H th ng truy n d n quang WDM v c b n ệ ố ề ẫ ề ơ ả
đ c chia làm 2 lo i: đ n h ng và song h ng. ượ ạ ơ ướ ướ

H th ng đ n h ng ch truy n theo m t chi u trên ệ ố ơ ướ ỉ ề ộ ề
s i quang. Do v y, đ truy n thông tin gi a 2 đi m c n ợ ậ ể ề ữ ể ầ
có 2 s i quang. ợ

7
2.2. Mô hình m ng WDMạ

H th ng WDM song h ng, ng c l i, truy n hai ệ ố ướ ượ ạ ề
chi u trên cùng m t s i quang nên ch c n m t s i ề ộ ợ ỉ ầ ộ ợ
quang đ có th trao đ i thông tin gi a 2 đi m.ể ể ổ ữ ể
8
2.2.1. u nh c đi m c a 2 h Ư ượ ể ủ ệ
th ngố
o V dung l ng, h th ng đ n h ng có kh năng ề ượ ệ ố ơ ướ ả
cung c p dung l ng cao g p đôi so v i h th ng ấ ượ ấ ớ ệ ố
song h ng. Tuy nhiên, s s i quang c n dùng ướ ố ợ ầ
cũng g p đôi so v i h th ng song h ng.ấ ớ ệ ố ướ
o Khi s c đ t cáp x y ra, h th ng song h ng ự ố ứ ả ệ ố ướ
không c n đ n c ch chuy n m ch b o v t ầ ế ơ ế ể ạ ả ệ ự
đ ng APS (Automatic Protection Switching) vì c ộ ả
hai đ u c a liên k t đ u có kh năng nh n bi t s ầ ủ ế ề ả ậ ế ự
c ngay l p t c.ố ậ ứ
9
2.2.1. u nh c đi m c a 2 h Ư ượ ể ủ ệ
th ngố
o V khía c nh thi t k m ng, h th ng song h ng ề ạ ế ế ạ ệ ố ướ
khó thi t k h n vì còn ph i xét thêm các y u t ế ế ơ ả ế ố
nh v n đ xuyên nhi u do có nhi u b c sóng h n ư ấ ề ễ ề ướ ơ
trên m t s i quang, đ m b o đ nh tuy n và phân b ộ ợ ả ả ị ế ố
b c sóng sao cho hai chi u trên s i quang không ướ ề ợ
dùng chung m t b c sóng …ộ ướ
o Các b khu ch đ i trong h th ng song h ng ộ ế ạ ệ ố ướ
th ng có c u trúc ph c t p h n. Tuy nhiên, do s ườ ấ ứ ạ ơ ố
b c sóng khu ch đ i trong h th ng song h ng ướ ế ạ ệ ố ướ

gi m ½ theo m i chi u nên các b khuy ch đ i s ả ỗ ề ộ ế ạ ẽ
cho công su t ngõ ra l n h n so v i h th ng đ n ấ ớ ơ ớ ệ ố ơ
h ng.ướ
10
2.2.2. Các thành ph n c u thành ầ ấ
m ng WDMạ
o B phát tín hi uộ ệ : S d ng ngu n phát laser nh : laser ử ụ ồ ư
đi u ch nh đ c b c sóng (tunable laser), laser đa b c ề ỉ ượ ướ ướ
sóng (multiwavelength laser)
o Yêu c u đ i v i ngu n phát laser là ph i có đ r ng ph ầ ố ớ ồ ả ộ ộ ổ
h p, b c sóng phát n đ nh, m c công su t phát đ nh, ẹ ướ ổ ị ứ ấ ỉ
b c sóng trung tâm và đ r ng ph ph i n m trong gi i ướ ộ ộ ổ ả ằ ớ
h n cho phép.ạ
11
2.2.2. Các thành ph n c u thành ầ ấ
m ng WDMạ
o B ghép/tách tín hi uộ ệ : k t h p (ghép) m t s ngu n ế ợ ộ ố ồ
sáng khác nhau thành m t lu ng tín hi u ánh sáng t ng ộ ồ ệ ổ
h p đ truy n d n qua s i quang và phân chia (tách) lu ng ợ ể ề ẫ ợ ồ
ánh sang t ng h p đó thành các tín hi u ánh sáng riêng l ổ ợ ệ ẻ
t i m i c ng đ u ra c a b tách. ạ ỗ ổ ầ ủ ộ
o Các lo i b tách/ghép tín hi u WDM : b l c màng m ng ạ ộ ệ ộ ọ ỏ
đi n môi, cách t Bragg s i, cách t nhi u x , linh ki n ệ ử ợ ử ễ ạ ệ
quang t h p AWG, b l c Fabry-Perot ổ ợ ộ ọ
o Các tham s c n quan tâm: kho ng cách gi a các kênh ố ầ ả ữ
b c sóng, đ r ng băng t n c a m i kênh, b c sóng ướ ộ ộ ầ ủ ỗ ướ
trung tâm c a kênh, m c xuyên tâm gi a các kênh, tính ủ ứ ữ
đ ng đ u c a kênh, suy hao xen, suy hao ph n x Bragg ồ ề ủ ả ạ
12
2.2.2. Các thành ph n c u thành ầ ấ

m ng WDMạ
o V t truy n d n tín hi uậ ề ẫ ệ : quá trình truy n d n ề ẫ
tín hi u trong s i quang ch u nh h ng c a nhi u ệ ợ ị ả ưở ủ ề
y u t : suy hao s i quang, tán s c, các hi u ng ế ố ợ ắ ệ ứ
phi tuy n, các v n đ liên quan đ n khu ch đ i ế ấ ề ế ế ạ
tín hi u ph thu c vào các đ c tính c a s i ệ ụ ộ ặ ủ ợ
quang (lo i s i quang, ch t l ng s i ). ạ ợ ấ ượ ợ
13
2.2.2. Các thành ph n c u thành ầ ấ
m ng WDMạ
o
B khu ch đ i tín hi uộ ế ạ ệ : th ng s d ng EDFA. ườ ử ụ
o
Có 3 ch đ khu ch đ i: khu ch đ i công su t, ế ộ ế ạ ế ạ ấ
khu ch đ i đ ng và ti n khu ch đ i. ế ạ ườ ề ế ạ
o
Các yêu c u khi dùng b khu ch đ i EDFA :ầ ộ ế ạ

Đ khu ch đ i đ ng đ u đ i v i t t c các kênh b c ộ ế ạ ồ ề ố ớ ấ ả ướ
sóng (m c chênh l ch không quá 1 dB).ứ ệ

S thay đ i s l ng kênh b c sóng làm vi c không làm ự ổ ố ượ ướ ệ
nh h ng đ n m c công su t đ u ra c a các kênh.ả ưở ế ứ ấ ầ ủ

Có kh năng phát hi n s chênh l ch m c công su t đ u ả ệ ự ệ ứ ấ ầ
vào đ đi u ch nh l i các h s khu ch đ i nh m đ m ể ề ỉ ạ ệ ố ế ạ ằ ả
b o đ c tuy n khu ch đ i b ng ph ng đ i v i t t c các ả ặ ế ế ạ ằ ẳ ố ớ ấ ả
kênh.
o
B thu tín hi uộ ệ : các h th ng WDM cũng s d ng ệ ố ử ụ

các lo i b tách sóng quang PIN, APD.ạ ộ
14
2.3. Phân lo i m ng WDMạ ạ
o
Ngày nay, k thu t WDM là s l a ch n ph bi n nh t cho ỹ ậ ự ự ọ ổ ế ấ
vi c g p các tín hi u trong lĩnh v c quang. u đi m c a ệ ộ ệ ự Ư ể ủ
chúng là
tính trong su t (transparency)ố
,
tính có th m ể ở
r ngộ

(scalability)
và
tính m m d o (flexibility)ề ẻ
.
o
Tính trong su t ố
= không bao g m các x lý đi n trên m ng. ồ ử ệ ạ
Do v y các kênh ho t đ ng nh là các dây d n đ c l p (các ậ ạ ộ ư ẫ ộ ậ
ng trong su t) đ c c p phát cho các nút đ u-cu i, v i ố ố ượ ấ ầ ố ớ
băng thông đ c xác đ nh tr c.ượ ị ướ
o
M i khi m t k t n i đ c th c hi n gi a các nút đ u-cu i ỗ ộ ế ố ượ ự ệ ữ ầ ố
trên m t kênh WDM, vi c truy n thông s tùy ch n v t c ộ ệ ề ẽ ọ ề ố
đ truy n (bit rate), ki u tín hi u, ph ng th c truy n …ộ ề ể ệ ươ ứ ề
o
Tính trong su t còn cho phép các WDM truy n t i các ố ề ả
d ng d li u và d ch v khác nhau đ ng th i; và s d ng ạ ữ ệ ị ụ ồ ờ ử ụ
các giao th c khác nhau trong t ng lai mà không c n thay ứ ươ ầ

đ i gì v m ng.ổ ề ạ
15
2.3. Phân lo i m ng WDMạ ạ
o Các ki n trúc ph bi n nh t c a m ng WDM làế ổ ế ấ ủ ạ

Liên k t WDM (Link), ế

M ng quang th đ ng PON (Passive Optical Network ạ ụ ộ
),

M ng phát tán và ch n l a BSN (Broadcast and Select ạ ọ ự
Networks
), và

M ng đ nh tuy n b c sóng WRN (Wavelength Routing ạ ị ế ướ
Network)
.
16
2.3.1. Liên k t WDM (Link)ế
o Trong h ng ti p c n liên k t WDM, các dây d n ướ ế ậ ế ẫ
song song đ c thay th b i các kênh b c sóng ượ ế ở ướ
trên cùng m t dây d n đ n (đa kênh đ c g p ộ ẫ ơ ượ ộ
trên cùng m t dây d n đ n). ộ ẫ ơ
17
2.3.1. Liên k t WDM (Link)ế
o T i m i b khuy ch đ i quang (wideband optical ạ ỗ ộ ế ạ
amplifier), t t c các kênh đ u đ c khuy ch đ i ấ ả ề ượ ế ạ
đ ng th i.ồ ờ
o Các liên k t WDM là đ n gi n trong vi c th c ế ơ ả ệ ự
hi n k t n i v i các thi t b ph bi n hi n đang ệ ế ố ớ ế ị ổ ế ệ

s d ng và hi n nay đã tr ng thành v m t công ử ụ ệ ưở ề ặ
ngh . Do đó các liên k t WDM h a h n s xây ệ ế ứ ẹ ẽ
d ng đ c m t h th ng truy n thông quang v i ự ượ ộ ệ ố ề ớ
giá c nh tranh.ạ
18
2.3.2. M ng quang th đ ng PON ạ ụ ộ
o Đ c đi m chính c a m ng PON là các dây d n ặ ể ủ ạ ẫ
chia s gi a tr m trung tâm (ẻ ữ ạ
Central Office) và
các
tr m biên ONU (ạ
Optical Network Unit
)
19
2.3.2. M ng quang th đ ng PONạ ụ ộ
o V i các thi t l p c u trúc cây, m ng PON cho ớ ế ậ ấ ạ
phép truy n thông 2 chi u gi a server (central ề ề ữ
office) và đa ng i dùng (ONUs), v i vi c đi u ườ ớ ệ ề
khi n và đ nh tuy n t p trung t i tr m trung ể ị ế ậ ạ ạ
tâm.
o Ki n trúc này là m t s l a ch n t t đ i v i các ế ộ ự ụ ọ ố ố ớ
nhà cung c p truy n thông n i vùng, b i vì vi c ấ ề ộ ở ệ
thi t k là r ti n, đ n gi n và b n v ng đ i v i ế ế ẻ ề ơ ả ề ữ ố ớ
các tr m ONU.ạ
20
2.3.3. M ng phát tán và ch n l a ạ ọ ự
BSN
o Trong m ng BSN, m i tr m phát phát tán tín ạ ỗ ạ
hi u trên t t c các kênh và tr m thu t đi u ệ ấ ả ạ ự ề
ch nh đ n kênh mà mình mu n thu tín hi u.ỉ ế ố ệ

21
2.3.3. M ng phát tán và ch n l a ạ ọ ự
BSN
o Nh v y, m ng BSN là t ng t v i các h th ng ư ậ ạ ươ ự ớ ệ ố
radio hay m ng cuc b truy n th ng. Chúng s ạ ộ ề ố ử
d ng m t thi t b “ụ ộ ế ị
star coupler
” đ phát tán m t ể ộ
tín hi u vào t 1 c ng vào đ n t t c các c ng ra.ệ ừ ổ ế ấ ả ổ
o Nh c đi m:ượ ể

Các c p giao ti p ph i ph i h p (coordination) v i nhau ặ ế ả ố ợ ớ
đ đi u ch nh đ n cùng kênh. ể ề ỉ ế

Tín hi u b suy gi m do “splitting” và tính tái s d ng ệ ị ả ử ụ
b c sóng kém. ướ
=> Mô hình này phù h p đ i v i m ng c c b , nh ng ợ ố ớ ạ ụ ộ ư
không th m r ng cho m ng di n r ng. ể ở ộ ạ ệ ộ
22
2.3.4. M ng đ nh tuy n b c sóng ạ ị ế ướ
WRN
o M ng đ nh tuy n b c sóng hi n là công ngh h a ạ ị ế ướ ệ ệ ứ
h n nh t trong vi c thi t l p các m ng đ ng ẹ ấ ệ ế ậ ạ ườ
tr c (backbone) hình l i.ụ ướ
23
2.3.4. M ng đ nh tuy n b c sóng ạ ị ế ướ
WRN
o M ng WRN có th là đ n hop ho c đa-hop. ạ ể ơ ặ

Trong m ng đ n hop, vi c truy n thông là toàn quang; ạ ơ ệ ề

d li u đ c chuy n thành d ng đi n ch t i nút biên. ữ ệ ượ ể ạ ệ ỉ ạ
Lo i m ng này có th là chuy n m ch kênh, chuy n ạ ạ ể ể ạ ể
m ch gói, và các m ng chuy n m ch gói có th là ạ ạ ể ạ ể
h ng k t n i ho c không. ướ ế ố ặ

Trong m ng đa hop, m i nút ch có m t vài b phát và ạ ỗ ỉ ộ ộ
thu c đ nh. Do v y, tín hi u không ph i luôn luôn đ c ố ị ậ ệ ả ượ
truy n tr c ti p t ngu n đ n đích; các tín hi u có ề ự ế ừ ồ ế ệ
th b chuy n đ i thành d ng đi n t i các nút trung ể ị ể ổ ạ ệ ạ
gian và sau đó đ c chuy n l i thành quang và truy n ượ ể ạ ề
đi l i.ạ
24
2.3.4. M ng đ nh tuy n b c sóng ạ ị ế ướ
WRN
o M i nút (lõi) trên m ng WRN là m t b đ nh ỗ ạ ộ ộ ị
tuy n (router) b c sóng. M i router có các c ng ế ướ ỗ ổ
vào và ra; Các c ng này k t n i v i các nút biên ổ ế ố ớ
hay v i các router khác. ớ
o Vi c đ nh tuy n tín hi u vào trên m i router th c ệ ị ế ệ ỗ ự
hi n d a trên s hi u c ng và b c sóng c a nó.ệ ự ố ệ ổ ướ ủ
o
Các tín hi u đ c đ nh tuy n trên cùng c ng ra ệ ượ ị ế ổ
ph i có b c sóng khác nhau:ả ướ
⇒
Nh v y 2 kênh không s d ng chung dây d n có th ư ậ ử ụ ẫ ể
có cùng b c sóng. Đây chính là đ c đi m s d ng l i ướ ặ ể ử ụ ạ
(reuse) b c sóng trên mang WRNướ
25
2.3.4. M ng đ nh tuy n b c sóng ạ ị ế ướ
WRN

o Router có th tĩnh ho c c u hình đ ng. Nó cũng ể ặ ấ ộ
có th có ch c năng chuy n đ i b c sóng; Đ c ể ứ ể ổ ướ ặ
đi m này có nh h ng tr c ti p đ n kh năng ể ả ưở ự ế ế ả
ho t đ ng và tính có th m r ng c a m ng. ạ ộ ể ở ộ ủ ạ
o Các ch c năng đ nh tuy n và chuy n m ch đ c ứ ị ế ể ạ ượ
th c hi n t i l p quang. Vi c truy n d li u do đó ự ệ ạ ớ ệ ề ữ ệ
đ c th c hi n trên các ượ ự ệ
lightpaths
.
o
M ng WRN là lý t ng đ i v i chuy n m ch kênh, ạ ưở ố ớ ể ạ
nh ng không phù h p v i chuy n m ch gói. Tuy ư ợ ớ ể ạ
nhiên mô hình lai, bao g m c chuy n m ch kênh ồ ả ể ạ
và gói, v n có th đ c cài đ t.ẫ ể ượ ặ