thiết kế tuyến thông ti quang wdm

Trường CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn 
Thiết kế tuyến thông tin quang
LỜI NÓI ĐẦU
Với sự phát triển vô cùng mạnh mẽ của công nghệ thông tin nói chung và kỹ
thuật viễn thông nói riêng. Nhu cầu dịch vụ viễn thông phát triển rất nhanh tạo ra áp lực
ngày càng cao đối với tăng dung lượng thông tin. Cùng với sự phát triển của kỹ thuật
chuyển mạch, kỹ thuật truyền dẫn cũng không ngừng đạt được những thành tựu to lớn,
đặc biệt là kỹ thuật truyền dẫn trên môi trường cáp sợi quang. Tương lai cáp sợi quang
được sử dụng rộng rãi trên mạng viễn thông và được coi như là một môi trường truyền
dẫn lý tưởng mà không có một môi trường truyền dẫn nào có thể thay thế được. Các hệ
thống thông tin quang với ưu điểm băng thông rộng, cự ly xa, không ảnh hưởng của
nhiễu và khả năng bảo mật cao, phù hợp với các tuyến thông tin xuyên lục địa đường
trục và có tiềm năng to lớn trong việc thực hiện các chức năng của mạng nội hạt với các
cấu trúc linh hoạt và đáp ứng mọi loại hình dịch vụ hiện tại và tương lai. Ta có thể thấy
mạng thông tin quang hiện nay vẫn còn một số hạn chế về chất lượng truyền dẫn do
băng thông còn hẹp, khoảng cách truyền dẫn ngắn, vì thế yêu cầu đặt ra là phải tăng chất
lượng cũng như cự ly đường truyền cho chế độ thông tin quang hiện nay. Giải pháp
được đưa ra ở đây là công nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM, nó cho phép ghép
nhiều bước sóng trên cùng một sợi quang do đó có thể tăng dung lượng đường truyền
mà không cần tăng thêm sợi quang.
Với bài toán: “Xây dựng phương án thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang
WDM thực tế cho 23.000 thuê bao ở TP.Pleiku Tỉnh Gia Lai”. Nhóm em xin trình bày
tổng quan về hệ thống thông tin quang WDM, xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống
thông tin quang WDM theo phương án đã thiết kế.
Chúng em xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo Th.s Trần Thị Trà
Vinh, đã hướng dẫn, giúp đỡ nhóm em trong thời gian qua.
Mặc dù đã cố gắng rất nhiều, nhưng do trình độ còn hạn chế nên sẽ không tránh
khỏi những thiếu xót. Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy, các bạn
để bài tập của chúng em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
SVTH: Lưu Thị Tuyết Trang 1

Trường CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn 
Thiết kế tuyến thông tin quang
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU..............................................................................................................1
MỤC LỤC....................................................................................................................2
DANH MỤC HÌNH.....................................................................................................4
DANH MỤC BẢNG.....................................................................................................6
CÁC TỪ VIẾT TẮT....................................................................................................7
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ..........................................................8
THÔNG TIN QUANG.................................................................................................8
1.1. Sơ lược về lịch sử phát triển của thông tin quang ..........................................8
1.1.1.Lịch sử phát triển của thông tin quang ........................................................8
1.1.2.Xu hướng phát triển của thông tin quang trong tương lai............................9
2.Hệ thống thông tin quang....................................................................................10
2.1.Ưu nhược điểm của hệ thống thông tin quang...............................................11
2.1.1.Ưu điểm.......................................................................................................11
2.1.2.Nhược điểm.................................................................................................12
CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC
SÓNG WDM..............................................................................................................13
2.1.Giới thiệu chung................................................................................................13
2.2.Sơ đồ khối tổng quát.........................................................................................13
2.3.Phân loại hệ thống WDM.................................................................................14
2.3.1.Hệ thống WDM đơn hướng.........................................................................14
2.3.2.Hệ thống WDM song hướng.......................................................................14
2.4.Nguyên lý hoạt động ........................................................................................15
2.5.Ưu nhược điểm của WDM ..............................................................................16
2.5.1.Ưu điểm.......................................................................................................16
2.5.2.Nhược điểm:................................................................................................16
CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON...............................................17
SVTH: Lưu Thị Tuyết Trang 2

Trường CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn 
Thiết kế tuyến thông tin quang
3.1.Giới thiệu chung về mạng quang thụ động (PON).........................................17
3.1.1.Công nghệ PON...........................................................................................17
3.1.2.Đặc điểm chính của hệ thống PON.............................................................18
3.1.3.Các công nghệ PON cơ bản........................................................................18
3.1.3.1.Các công nghệ PON cơ bản......................................................................18
3.1.3.2.So sánh các công nghệ PON.....................................................................19
3.1.4.Thành phần cơ bản của mạng quan thụ động............................................19
3.1.4.1.OLT...........................................................................................................20
3.1.4.2.ONU..........................................................................................................20
3.1.4.3.ODN .........................................................................................................20
3.1.4.3.1.Sợi quang và cáp quang .....................................................................20
3.1.4.3.2.Bộ chia................................................................................................21
CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG
WDM THỰC TẾ CHO 23.000 THUÊ BAO Ở TP.PLEIKU TỈNH GIA LAI ......23
4.1.Yêu cầu thiết kế.................................................................................................23
4.1.1.Tổn hao trong sợi quang thấp nhất.............................................................23
4.1.2.Giới hạn về độ tán sắc sợi quang.................................................................24
4.1.3.Tạp âm là thấp nhất ....................................................................................25
4.1.3.1.Tạp âm nhiệt:............................................................................................25
4.1.3.2.Tạp âm lượng tử:......................................................................................25
4.1.3.3.Tạp âm dòng tối:.......................................................................................25
4.2.Chọn hệ thống thông tin quang và các phần tử trong hệ thống....................26
4.2.1.Chọn hệ thống thông tin quang...................................................................26
4.2.2.Chọn các phần tử trong hệ thống................................................................28
4.2.2.1.Bước sóng công tác...................................................................................28
4.2.2.2.Sợi quang..................................................................................................28
4.2.2.3.Máy phát quang.........................................................................................29
SVTH: Lưu Thị Tuyết Trang 3

Trường CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn 
Thiết kế tuyến thông tin quang
4.2.2.4.Máy thu quang...........................................................................................29
4.2.2.5.Bộ chia......................................................................................................30
4.2.2.6.Bộ khuếch đại công suất cho tuyến...........................................................30
4.2.2.7.Độ dự trữ công suất của tuyến..................................................................30
4.3.Tính toán suy hao trên tuyến thực tế..............................................................30
CHƯƠNG V: SỬ DỤNG PHẦN MỀM OPTISYSTEM KHẢO SÁT HỆ THỐNG
ĐÃ THIẾT KẾ...........................................................................................................31
5.1.Tổng quan về phần mềm Optisystem..............................................................31
5.1.1. Lợi ích.........................................................................................................33
5.1.2. Ứng dụng....................................................................................................33
5.2. Mô hình thiết kế bằng phần mềm OptiSystem.............................................34
5.3. Kết quả mô phỏng theo yêu cầu thiết kế Tuyến WDM theo yêu cầu...........35
5.3.1. Quang phổ của tính hiệu phát, thu.............................................................35
5.3.2. Tỷ lệ lỗi BER...............................................................................................35
5.4 Khảo sát một số thông số.................................................................................37
5.4.1 Khảo sát công suất phát (Pt)........................................................................37
5.4.2. Khảo sát hệ số khuếch đại(G)....................................................................39
5.4.2 Khảo sát tốc độ bít(Rb).................................................................................40
B = 5Gb/s..............................................................................................................40
B = 2.5Gb/s...........................................................................................................40
B = 1024Mb/s........................................................................................................41
B = 512Mb/s.........................................................................................................41
..............................................................................................................................41
KẾT LUẬN.................................................................................................................41
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................43
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ khối một hệ thống truyền dẫn quang.............................................10
SVTH: Lưu Thị Tuyết Trang 4

Trường CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn 
Thiết kế tuyến thông tin quang
Hình 1.2 Sơ đồi khối trạm lặp...................................................................................10
Hình 1.3. Các phần tử chính của một tuyến thông tin quang.................................11
Hình 2.1. Sơ đồ chức năng hệ thống WDM..............................................................13
Hình 2.2. Hệ thống ghép kênh đơn-song hướng......................................................15
Hình 2.3. Nguyên lý ghép kênh theo bước sóng.......................................................15
Hình 3.1. Mô hình hệ thống mạng PON..................................................................20
Hình 5.1. Giao diện chính của phần mềm OptiSystem...........................................32
Hình 5.2. Mô hình thiết kế bằng phần mềm OptiSystem........................................34
Hình 5.3. a)Quang phổ tín hiệu phát; b)Quang phổ tín hiệu thu..........................35
Hình 5.4 Hiển thị mắt quang....................................................................................35
Hình 5.5. BER của kênh thứ nhất là 10-13...............................................................36
Hình 5.6. Bước sóng và Công suất phát ứng với mỗi kênh.....................................37
Hình 5.7. a)BER đạt 10-12 khi thay đổi một số tham số; b)BER của kênh thứ nhất
10-12............................................................................................................................37
Hình 5.8 Hiển thị mắt quang trong 4 lần thay đổi Pt.............................................38
Hình 5.9. Biểu đồ biểu diễn các thông số Q,BER, Pr theo Pt..................................38
Hình 5.10. Hiển thị mắt quang trong 4 lần thay đổi G...........................................39
Hình 5.11. Biểu đồ biểu diễn các thông số Q,BER, Pr theo Hệ số khuếch đại G...40
Hình 5.12. Hiển thị mắt quang trong 4 lần thay đổi B...........................................41
Hình 5.13 Biểu đồ biểu diễn các thông số Q, BER, Pr theo tốc độ bit Rb..............41
SVTH: Lưu Thị Tuyết Trang 5
Trường CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn 
Thiết kế tuyến thông tin quang
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 So sánh các công nghệ PON.......................................................................19
Bảng 2.2: Suy hao tương ứng với các bộ chia..........................................................21
Bảng 3.1. Đặc điểm của 2 linh kiện phát quang thông dụng...................................29
Bảng 3.2. Đặc điểm của 2 linh kiện thu quang thông dụng.....................................29

Bảng 3.3. Giá trị các loại suy hao cơ bản của tuyến...............................................31
Bảng 5.1: Các thông số Pt, Q, BER,rs(Công suất quang ra khỏi bộ tách Mux vào
sợi),Prs(Công suất quang ra khỏi sợi cáp quang vào bộ ghép Demux)..................37
Bảng 5.2. Các thông số G, Q, BER, Pts(Công suất quang ra khỏi bộ tách Mux vào
sợi), Prs(Công suất quang ra khỏi sợi cáp quang vào bộ ghép Demux).................39
Bảng 5.3. Các thông số B, Q, BER, Pts(Công suất quang ra khỏi bộ tách Mux vào
sợi),Prs(Công suất quang ra khỏi sợi cáp quang vào bộ ghép Demux)..................40
SVTH: Lưu Thị Tuyết Trang 6
Trường CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn 
Thiết kế tuyến thông tin quang
CÁC TỪ VIẾT TẮT
APON ATM over Passive Optical
Network
ATM trên mạng quang thụ động
ADSL Asymmetric Digital Subscriber
Line
Đường thuê bao số bất đối xứng
BPON Broadband Passive Optical
Network
Mạng quang thụ động băng rộng
BER Bit Error Ratio Tỉ lệ lỗi bít
DEMUX Demultipplexer Bộ tách kênh
EDFA Erbium doped fiber amplifier Khuếch đại quang sợi quang trộn
Erbium
GPON Gigabit-capable Passive Optical
Network
Mạng quang thụ động gigabit
NRZ Non Return to Zero Mã đường dây NRZ
LASER Light amplication by stimulated
emission of radiation

Khuếch đại ánh sáng nhờ bức xạ
kích thích
MUX Multiplexer Bộ ghép kênh
OAM Operation, Administration and
Maintenance
Vận hành, quản lý và bảo dưỡng
ODN Optical Distribution Network Mạng phân phối quang
OLT Optical Line Termination Thiết bị kết cuối đường dây
ONU Optical Network Unit Thiết bị kết cuối mạng quang
PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động
P2MP Point-to-multipoint Điểm – đa điểm
P2P Point-to-point Điểm – điểm
WDM-PON Wavelength division mutiplexer
passive optical network
Mạng quang thụ động
phân chia theo bước sóng
SMF Single mode fiber Sợi đơn mode
TDM Time division multiplexing Bộ ghép kênh phân chia theo thời
gian
SVTH: Lưu Thị Tuyết Trang 7
Trường CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn 
Thiết kế tuyến thông tin quang
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
THÔNG TIN QUANG
1.1. Sơ lược về lịch sử phát triển của thông tin quang
1.1.1. Lịch sử phát triển của thông tin quang
Các phương tiện sơ khai của thông tin quang là khả năng nhận biết của con người
qua đôi mắt về sự vật hiện tượng. Từ xa xưa, con người đã biết dùng lửa khói để truyền
thông tin như đèn hiệu, đèn hải đăng… Năm 1971,V.C. Chappe phát minh ra máy điện
báo quang sử dụng khí quyển làm môi trường truyền dẫn, cũng như các phương tiện

thông tin trước nó phụ thuộc rất lớn vào điều kiện thời tiết, khoảng cách truyền dẫn
không lớn, tốc độ thấp (<1bit./s). Năm 1880, A.G.Bell phát minh ra máy điện thoại và
đã nghĩ tới một thiết bị quang thoại có khae năng biến đổi từ tín hiệu âm thanh thành tín
hiệu ánh sáng. Ý tưởng này chưa được triển khai trên thực tế và sự phát triển tiếp của
thông tin quang bị chững lại do sự ra đời và phát triển của các hệ thống thông tin vô
tuyến.
Nửa sau thế kỷ 20, thông tin quang được nghiên cứu và nhờ sự ra đời của Laze
(1958), việc đi tìm môi trường truyền dẫn tốt hơn bầu khí quyển là sợi quang đã tạo
bước đột phá mới trong việc phát triển và ứng dụng thông tin quang vào cuộc sống.
Trong vòng 20 năm (1974 ÷ 1992) thông tin quang đã có phát triển vượt bậc:
- Thế hệ đầu tiên của thông tin quang sợi được triển khai vào năm 1978, làm việc
ở bước sóng 0,85µm, tốc độ truyền tin vào khoảng 50÷100Mb/s, khoảng lặp đạt 10Km,
tổn hao sợi quang α
s
= 20dB/s.
- Thế hệ thông tin quang thứ hai bắt đầu triển khai vào đầu những năm 1980, bước
sóng làm việc 1,3µm, khoảng lặp 20Km, tốc độ truyên tin mới đạt 100Mb/s do hiệu ứng
tán sắc trên sợi quang đa mode. Điểm hạn chế trên đã được khắc phục nhờ sử dụng sợi
quang đơn mode. Năm 1987 thế hệ thông tin quang 1,3µm thứ hai có tốc độ 1,7Gb/s,
khoảng lặp 50Km đã được đưa vào sử dụng. Khoảng lặp của thế hệ này bị giới hạn bởi
tổn hao sợi quang tại bước sóng 1,3µm (α
s
= 0,5 dB/Km).
- Năm 1990 thế hệ thông tin thứ ba của thông tin quang được đưa vào khai thác,
bước sóng công tác là 1,55µm, α
s
= 0,2dB/Km, tốc độ truyền tin 2,4Gb/s và khoảng lặp
đạt 100Km.
- Thế hệ thứ tư của thông tin quang liên quan tới việc tăng tốc độ truyền tin nhờ
ghép kênh theo tần số và tăng khoảng lặp nhờ dùng các bộ khuếch đại quang. Năm 1990

SVTH: Lưu Thị Tuyết Trang 8
Trường CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn 
Thiết kế tuyến thông tin quang
các bộ khuếch đại quang xuất hiện, bắt đầu một cuộc cách mạng trong lĩnh vực thông tin
quang. Hệ thống thông tin quang kết hợp (Coherent) ra đời và phát triển. Trong phòng
thí nghiệm, người ta đã thành công khi truyền tin ở tốc độ 2,4Gb/s xa hơn 21.000Km và
truyền tin ở tốc độ 5Gb/s xa hơn 14.300Km.
- Thế hệ thứ năm của thông tin quang đã đang trong giai đoạn nghiên cứu và hoàn
thiện trong phòng thí nghiệm dựa trên việc duy trì hình dạng xung quanh trong quá trình
truyền trong sợi quang không tổn hao nhờ hiệu ứng tán sắc bằng sợi quang phi tuyến.
Năm 1988 người ta đã chứng minh được tính khả thi của đường truyền số liệu vượt
4.000Km bằng cách bù tốn hao sợi quang nhờ tán xạ kích thích Raman. Một số hệ thống
truyền dẫn thí nghiệm đã vượt khoảng cách 1.000Km với tốc độ truyền tin 10Gb/s và
vượt khoảng cách 350Km với tốc độ 20 Gb/s.
1.1.2. Xu hướng phát triển của thông tin quang trong tương lai.
Mặc dù đã đạt được những thành tựu đáng kể , kỹ thuật thông tin quang vẫn phát
triển với tốc độ nhanh theo hướng hoàn thiện kỹ thuật truyền dẫn, chuyển mạch, xử lý
tín hiệu quang nhằm tăng dung lượng truyền dẫn và tăng khoảng lặp. Các xu hướng phát
triển của thông tin quang trong thời gian tới có thể là:
- Sử dụng kỹ thuật ghép kênh quang theo bước sóng WDM khi nhu cầu truyền dẫn
tăng vượt quá số lượng đường thông tin hiện có.
- Phát triển sợi quang bằng vật liệu mới như sợi Flor thay cho vật liệu truyền thống
Silic, Suy hao của loại sợi này rất thấp (<0,01dB/Km) nên cự ly trạm lặp có thể đạt hàng
ngàn Km.
- Phát triển vi mạch quang tích hợp và quang điện tử tích hợp DEIC. Phương pháp
này kết hợp xử lý tín hiệu quang và tín hiệu điện trên cùng một chip từ đó tăng khả năng
và tốc độ xử lý tín hiệu.
- Phát triển hoàn thiện các bộ khuếch đại quang làm nhiệm vụ các trạm lặp, các
trạm lặp của thông tin quang hiện nay phải biến đổi tín hiệu quang sang tín hiệu điện rồi
khuếch đại, phục hồi tín hiệu điện xong mới biến đổi sang tín hiệu quang truyền đi. Các

bộ khuếch đại quang được dùng làm khối tiền khuếch đại máy thu làm tăng độ nhạy
máy thu và dùng làm khối khuếch đại máy phát.
- Cải tiến các linh kiện thu, phát quang. Linh kiện phát được phát triển theo hướng:
tăng công suất phát, giảm độ rộng phổ, tăng giải thông điều chế, giảm dòng ngưỡng và
giảm ảnh hưởng của nhiệt độ. Linh kiện thu phát triển theo hướng: tăng độ nhạy, tăng
dải thông, giảm dòng tối, giảm ảnh hưởng của điện áp phân cực (đối với diode quang
thác ADP).
SVTH: Lưu Thị Tuyết Trang 9
Trường CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn 
Thiết kế tuyến thông tin quang
2. Hệ thống thông tin quang
- Nguồn tín hiệu là các dạng thông tin thông thường thuộc tiếng nói, hình ảnh, số
liệu...
- Bộ xử lí: Xử lí nguồn tin tạo ra các tín hiệu đưa vào hệ truyền dẫn, có thể là tín
hiệu tương tự hoặc tín hiệu số.
- Bộ biến đổi điện quang (E/O): biến đổi tín hiệu điện thành dạng tín hiệu cường
độ quang để phát đi.
- Sợi quang (OF): có vai trò như một kênh truyền dẫn, được dùng để truyền dẫn
ánh sáng của nguồn bức xạ (E/O) đã điều biến.
- Bộ biến đổi quang điện (O/E): là bộ thu quang, tiếp nhận ánh sáng từ sợi quang
đưa vào và biến đổi thành tín hiệu điện.
- Bộ xử lí: xử lí tín hiệu điện, biến đổi thông tin điện về dạng ban đầu.
Nếu cự ly truyền dẫn dài thì giữa hai trạm đầu cuối có thêm một hoặc hai trạm tiếp
vận được gọi là trạm lặp (Repeater) có sơ đồ khối như sau:
Hình 1.2 Sơ đồi khối trạm lặp
SVTH: Lưu Thị Tuyết Trang 10
Nguồn
Hình 1.1. Sơ đồ khối một hệ thống truyền dẫn quang
Bộ xử
lí

Biến
đổi
E/O
Bộ
xử lí
Sợi
quang
(OF)
Thu
Biến đổi
O/E
O/E
Trường CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn 
Thiết kế tuyến thông tin quang
Các phần tử chính của một tuyến thông tin quang.
Hình 1.3. Các phần tử chính của một tuyến thông tin quang
2.1. Ưu nhược điểm của hệ thống thông tin quang
2.1.1. Ưu điểm
Hệ thống thông tin quang có những đặc điểm nổi bật sau :
- Hệ thống thông tin quang sợi trong thực tế rất kinh tế , độ tin cậy cao.
- Khoảng cách trạm lặp có thể lên tới hàng trm Km ,số lưọng trạm lặp so với dùng
cáp kim loại giảm đáng kể , một vài tuyến ngắn có thể liên lạc trực tiếp.
- Truyền dẫn ghép kênh với dung lượng lớn ,cho phép thực hiện các yêu cầu đa
dạng của mạng đa dịch vụ số băng rộng B-ISDN khiến giá thành dịch vụ thấp.
- Cho phép truyền đồng thời các tín hiệu có bước sóng khác nhau trên cùng một
sợi quang (ghép kênh theo bước sóng WDM). Đặc tính này cộng với khả năng truyền
dẫn băng rộng của sợi quang sẵn có làm cho dung lượng truyền dẫn của tuyến là rất lớn.
- Sợi quang không chịu ảnh hưởng của điện trường bên ngoài và các tác động của
môi trường nên chất lượng thông tin cao .
- Dễ lắp đặt, bảo dưỡng , thông tin được bảo mật và có thể đi chung đường cáp với

các đường truyền kim loại trước đó .
- Đảm bảo mỹ quan đô thị
SVTH: Lưu Thị Tuyết Trang 11
Trường CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn 
Thiết kế tuyến thông tin quang
2.1.2. Nhược điểm
Tuy nhiên hệ thống thông tin quang sợi có tồn tại một số nhược điểm sau:
- Hàn nối sợi quang khó khăn, kỹ thuật cao.
- Muốn cấp nguồn từ xa cho các trạm lặp cần thêm đặt thêm dây kim loại (cu, fe,
…)vào trong cáp quang.
- Nếu có nước, khí ẩm lọt vào trong cáp thì sơi quang sẽ chóng bị lão hoá, các mối
hàn chóng hỏng, lượng suy hao tăng.
- Sợi quang có khích thước nhỏ nên hiệu suất ghép nguồn quang với sợi quang
thấp.
- Không truyền được mã lưỡng cực.
Những những nhược điểm này phần lớn mang tính khách quan và có thể giải được
bằng các tiến bộ của công nghệ. Nhờ những ưu điểm vượt trội trên mà hệ thống thông
tin quang ngày càng được ứng dụng rộng rãi và có một tương lai phát triển tốt đẹp vì
những lợi ích của nó trong cuộc sống.
SVTH: Lưu Thị Tuyết Trang 12
Trường CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn 
Thiết kế tuyến thông tin quang
CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GHÉP KÊNH
THEO BƯỚC SÓNG WDM
2.1. Giới thiệu chung
Ghép kênh theo bước sóng WDM (Wavelength Devision 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 tín hiệu gốc rồi đưa vào các đầu cuối khác nhau.

2.2. Sơ đồ khối tổng quát
Hình 2.1. Sơ đồ chức năng hệ thống WDM
 Chức năng của các khối:
- Phát tín hiệu: Nguồn phát quang được dùng là laser. Hiện tại đã có một số nguồn
phát như: Laser điều chỉnh được bước sóng (Tunable Laser), Laser đa bước
sóng( Multiwavelength Laser),…Yêu cầu đối với nguồn phát là laser là phải có độ rộng
phổ hẹp, bước sóng phát ra ổn định, mức công suất phát đỉnh, bước sóng trung tâm, độ
rộng phổ, độ rộng chirp phải nằm trong giới hạn cho phép.
- Ghép/ tách tín hiệu:
+ Ghép tín hiệu là sự kết hợp một số nguồn sáng khác nhau thành một luồng tín
hiệu ánh sáng tổng hợp để truyền dẫn sợi quang.
+ Tách tín hiệu là sự phân chia luồng ánh sáng tổng hợp thành các tín hiệu ánh sáng
riêng rẽ tại mỗi cổng đầu ra của bộ tách.
Hiện nay đã có các bộ ghép/ tách tín hiệu WDM như: bộ lọc màng mỏng điện
môi, cách tử Bragg sợi, cách tử nhiễu xạ, linh kiện quang tổ hợp AWG….Khi xét đến
các bộ ghép/ tách WDM ta phải xét đến các tham số như: khoảng cách giữa các kênh, độ
rộng băng tần của các kênh bước sóng, bước sóng trung tâm của kênh, mức xuyên âm
giữa các kênh, tính đồng đều, suy hao xen, xuyên âm đầu gần đầu xa…
SVTH: Lưu Thị Tuyết Trang 13
Trường CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn 
Thiết kế tuyến thông tin quang
+Truyền dẫn tín hiệu: Quá trình truyền dẫn chịu sự ánh hưởng của nhiều yếu tố
như: suy hao sợi quang, tán sắc, hiệu ứng phi tuyến, các vấn đề liên quang đến khuếch
đại tín hiệu.
+Khuếch đại tín hiệu: Hiện tại hệ thống WDM chủ yếu sử dụng bộ khuếch đại
quang sợi EDFA. Tuy nhiên bộ khuếch đại Raman cũng đã được sử dụng. Có 3 chế độ
khuếch đại: khuếch đại công suất, khuếch đại đường và tiền khuếch đại. Khi dùng bộ
khuếch đại EDFA phải đảm bảo các yêu cầu sau:
+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 làm việc không được ảnh hưởng đến mức
công suất đầu ra của các kênh.
+Có khả năng phát hiện sự chênh lệch mức công suất đầu vào để điều chỉnh lại các
hệ số khuếch đại nhằm đảm bảo đặc tuyến khuếch đại bằng phằng đối với tất cảc các
kênh
+Thu tín hiệu: sử dụng bộ tách sóng quang như trong hệ thống thông tin quang
thông thường: PIN. APD.
Nguyên lí cơ bản của ghép kênh theo bước sóng là ghép tất cả các bước sóng khác
nhau của nguồn phát quang vào cùng một sợi dẫn quang nhờ bộ ghép kênh MUX và
truyền dẫn các bước sóng này trên cùng một sợi quang. Khi đến đầu thu bộ tách quang
sẽ phân tách để thu nhận lại các bước sóng đó.
2.3. Phân loại hệ thống WDM
2.3.1. Hệ thống WDM đơn hướng
Tất cả các kênh cùng trên một sợi quang truyền dẫn theo cùng một chiều.
2.3.2. Hệ thống WDM song hướng
Là các kênh quang trên một sợi quang sử dụng cho cả hai hướng truyền dẫn.
Hệ thống này giảm được số lượng bộ khuếch đại và đường dây. Tuy nhiên, thường bị
nhiễu kênh, ảnh hưởng phản xạ quang, trị số và loại hình xuyên âm…đồng thời phải sử
dụng bộ khuếch đại quang hai chiều.
Cả hai hệ thống đều có những ưu nhược điểm riêng. Giả sử rằng công nghệ hiện
tại 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 sợi quang cần dùng gấp đôi so với hệ
thống song hướng.
SVTH: Lưu Thị Tuyết Trang 14
Trường CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn 
Thiết kế tuyến thông tin quang
Hình 2.2. Hệ thống ghép kênh đơn-song hướng
- Khi sự cố đứt cáp xảy ra, hệ thống song hướng không cần đến cơ chế chuyển
mạch bảo vệ tự động APS (Automatic Protection-Switching) vì cả hai đầu của liên kết

đều có khả năng nhận biết sự cố một cách tức thời.
- Đứng về khía cạnh thiết kế mạng, hệ thống đơn hướng khó thiết kế hơn vì còn
phải xét thêm các yếu tố như: vấn đề xuyên nhiễu do có nhiều bước sóng hơn trên một
sợi quang, 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 có cấu trúc phức tạp hơn
trong hệ thống đơn hướng. Tuy nhiên, do số bước sóng khuếch đại trong hệ thống song
hướng giảm ½ theo mỗi chiều nên ở hệ thống song hướng, các bộ khuếch đại sẽ cho
công suất quang ngõ ra lớn hơn so với ở hệ thống đơn hướng.
2.4. Nguyên lý hoạt động
Hình 2.3. Nguyên lý ghép kênh theo bước sóng
Nguyên lý cơ bản của ghép kênh theo bước sóng là ghép tất cả các bước sóng
khác nhau của một nguồn phát quang vào cùng một sợi dẫn quang nhờ bộ ghép kênh
MUX và truyền dẫn các bước sóng này trên cùng sợi quang. Khi đến đầu thu, bộ tách
kênh quang sẽ phân tách để nhậ lại các bước sóng đó.
SVTH: Lưu Thị Tuyết Trang 15
Trường CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn 
Thiết kế tuyến thông tin quang
2.5. Ưu nhược điểm của WDM
2.5.1. Ưu điểm
So với công nghê. Truyền dẫn đơn kênh quang, hệ thống WDM cho thấy những ưu
điểm nổi trội:
- Dung lượnng truyền dẫn lớn
Hệ thống WDM có thể mang nhiềuu kênh quang, mỗi kênh quang ứng với tốc độ
bit nào đó (TDM). Hiệnn nay hệ thống WDM 80 bước sóng với mỗi bước sóng mang tín
hiệu TDM 2,5Gbps, tổng dung lượnng hệ thống sẽ là 200Gbps đã được thử nghiệm
thành công. Trong khi đó thư nghiệm hệ thống TDM, tốc độ bit mới chỉ đạt tới STM-
256 (40Gbps).
- Loại bỏ yêu cầu khắt khe cũng như những khó khăn gặp phải với hệ thống đơn
kênh tốc độ cao.

Không giống như TDM phải tăng tốc độ số liệu khi lưu lượng truyềnn dẫn tăng,
WDM chỉ cần mang vài tín hiệu, mỗi tín hiệu ứng với một bước sóng riêng (kênh
quang), do đó tốc độ từng kênh quang thấp. Điều này làm giảm đáng kể tác động bất lợi
của các tham số truyền dẫn như tán sắc… Do đó tránh được sự phức tạp của các thiết bị
TDM tốc độ cao.
- Đáp ứng linh hoạt việc nâng cấp dung lượng hệ thống, thậm chí ngay cả khi hệ
thống vẫn đang hoạt động.
Kỹ thuật WDM cho phép tăng dung lượng của các mạng hiện có mà không phải
lắp thêm sợi quang mới (hay cáp quang). Bên cạnh đó nó cũng mở ra một thị trường
mới đố là thuê kênh quang (hay bước sóng quang) ngoài việc thuê sợi hoặc cáp. Việc
nâng cấp chỉ đơn giản là cắm thêm các card mới trong khi hệ thống vẫn đang hoạt động
(plug-in-play).
- Quản lý băng tần hiệu quả và tái cấu hình mềm dẻo và linh hoạt
Nhờ việc định tuyến và phân bổ bước sóng trong mạng WDM nên nó có khả năng
quản lý hiệu quả băng tần truyền dẫn và cấu hình lại dịch vụ mạng trong chu kỳ sống
của hệ thống mà không cần đi lại cáp hoặc thiết kế lại mạng hiện tại.
Giảm chi phí đầu tư mới
2.5.2. Nhược điểm:
Bên cạnh những ưu điểm trên, WDM cũng bộc lộ một số mặt hạn chế nằm ngay
bản thân công nghệ. Đây cũng chính là những thách thức cho công nghệ này:
SVTH: Lưu Thị Tuyết Trang 16
Trường CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn 
Thiết kế tuyến thông tin quang
- Dung lượng hệ thống vẫn còn quá nhỏ bé so với băng tần sợi quang.
Công nghệ WDM ngày nay rất hiệu quả trong việc nâng cao dung lượng nhưng
nó cũng chưa khai thác triệt để băng tần rộng lớn của sợi quang. Cho dù công nghệ còn
phát triễn nhưng dung lượng WDM cũng sẽ đạt đến giá trị tới hạn.
Chi phí cho khai thác và bảo dưỡng tăng do có nhiều hệ thống cùng hoạt động
hơn.Error: Reference source not found
CHƯƠNG III: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG PON

3.1.Giới thiệu chung về mạng quang thụ động (PON)
3.1.1. Công nghệ PON
SVTH: Lưu Thị Tuyết Trang 17