BÀI BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP-THIẾT KẾ MẠNG QUANG

Em xin cam 8oan n瓜i dung c栄a 8欝 án này không ph違i là b違n sao chép c栄a b医t c泳
8欝 án ho員c công trình 8ã có t瑛 tr逢噂c.
Aà N印ng, tháng 5 n<m 2007
Sinh viên th詠c hi羽n
O映c l映c
CH姶愛NG 1 1
T蔚NG QUAN V陰 H烏 TH渦NG THÔNG TIN QUANG. 1
1.1. Gi噂i thi羽u ch逢挨ng 1
1.2. Gi噂i thi羽u v隠 thông tin quang 2
1.2.1. S詠 phát tri吋n c栄a thông tin quang 2
1.2.2. Nh英ng 逢u 8i吋m c栄a h羽 th嘘ng thông tin quang 3
1.2.3. C医u trúc và các thành ph亥n chính c栄a h羽 th嘘ng thông tin quang 5
1.3. S嬰i quang 7
1.3.1. S嬰i d磯n quang 7
1.3.2. S詠 truy隠n ánh sáng trong s嬰i quang 8
1.3.3. Các thông s嘘 c栄a s嬰i quang 10
1.3.3.1. Suy hao c栄a s嬰i quang 10
1.3.3.1.1. A鵜nh ngha 10
1.3.3.1.2. A員c tuy院n suy hao 11
1.3.3.1.3. Các nguyên nhân gây suy hao trên s嬰i quang 12
1.3.3.2. Tán s逸c ánh sáng 13
1.3.4. 謂nh h逢荏ng c栄a tán s逸c 8院n dung lu嬰ng truy隠n d磯n trên s嬰i quang 14
1.4. K院t lu壱n ch逢挨ng 14
CH姶愛NG 2 15
GI閏I THI烏U M萎NG WDM 15
2.1. Gi噂i thi羽u ch逢挨ng 15
2.2. Nguyên lí ho衣t 8瓜ng c栄a h羽 th嘘ng WDM 17
2.3. 姶u 8i吋m c栄a h羽 th嘘ng WDM 18
2.4. V医n 8隠 t欝n t衣i c栄a h羽 th嘘ng WDM và h逢噂ng gi違i quy院t trong t逢挨ng lai 19
2.5. Chuy吋n m衣ch quang 19
2.6. Các thành ph亥n chính c栄a h羽 th嘘ng WDM 21

2.6.1. Thi院t b鵜"8亥u cu嘘i OLT 21
2.6.2. B瓜 ghép kênh xen/r噂t quang OADM 22
2.6.3. B瓜 khu院ch 8衣i quang 26
2.6.4. Gi噂i thi羽u v隠 b瓜 k院t n嘘i chéo quang OXC 29
2.6.4.1. Ch泳c n<ng OXC 29
2.6.4.2. Phân lo衣i OXC 32
2.7. S詠 chuy吋n 8鰻i b逢噂c sóng 34
2.8. K院t lu壱n ch逢挨ng 36
CH姶愛NG 3 37
A卯NH TUY蔭N VÀ GÁN B姶閏C SÓNG 37
3.1. Gi噂i thi羽u ch逢挨ng 37
3.2. Gi噂i thi羽u v隠"8鵜nh tuy院n và gán b逢噂c sóng (Routing and Wavelength
Assignment - RWA). 37
3.3. A鵜nh tuy院n b逢噂c sóng 39
3.4. A鵜nh tuy院n (Routing) 41
3.4.1. Gi噂i thi羽u 41
3.4.2. Phân lo衣i 8鵜nh tuy院n 42
3.4.3. Lí thuy院t"8欝 th鵜 43
3.4.3.1. A欝 th鵜 vô h逢噂ng. 44
3.4.3.2. A欝 th鵜 có h逢噂ng. 44
3.4.3.3. A欝 th鵜 h厩n h嬰p 45
3.4.4. Các thu壱t toán c挨 b違n trong 8鵜nh tuy院n 46
3.4.4.1. Thu壱t toán tr衣ng thái liên k院t LSA 46
3.4.4.1.1. Bài toán 46
3.4.4.1.2. Thu壱t toán 47
3.4.4.1.3. Ch泳ng minh 47
3.4.4.1.4. Các b逢噂c th詠c hi羽n 48
3.4.4.1.5. Ví d映 v隠 thu壱t toán Dijkstra 48
3.4.4.2. Thu壱t toán 8鵜nh tuy院n vect挨 kho違ng cách DVA 50
3.4.4.2.1. Thu壱t toán 51

3.4.4.2.2.Ch泳ng minh 52
3.4.5. K院t lu壱n 53
3.5. Gán b逢噂c sóng 53
3.6. S詠 thi院t l壱p 8逢運ng 違o (Virtual path) 55
3.7. Phân lo衣i m衣ng quang WDM 56
3.7.1. M衣ng single- hop 56
3.7.2. M衣ng Multi- hop 57
3.8. Gi違i thu壱t cho v医n 8隠"8鵜nh tuy院n và gán b逢噂c sóng v噂i l逢u l逢嬰ng m衣ng thay
8鰻i DRWA 58
3.9. K院t lu壱n ch逢挨ng 59
CH姶愛NG 4 60
TH衛C HI烏N MÔ PH碓NG 60
4.1. Gi噂i thi羽u ch逢挨ng 60
4.2. Gi噂i thi羽u v隠 ngôn ng英 Visual C++ 60
4.3. L逢u 8欝 thu壱t toán 60
4.4. K院t qu違 mô ph臼ng 62
4.5. K院t lu壱n ch逢挨ng 66
APD Avalanche Photodiode Diod tách sóng quang thác l
AS Autonomous System H羽 th嘘ng 8瓜c l壱p
ATM Asynchronous Transfer Mode Ki吋u truy隠n b医t 8欝ng b瓜
BGP Border Gateway Protocol Giao th泳c 8鵜nh tuy院n vùng biên
CDM Code Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo mã
DVA Distance Vector Algorithm Thu壱t toán Vector kho違ng cách
DWDM Dense WDM WDM m壱t 8瓜 cao
EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier B瓜 khu院ch 8衣i quang s嬰i có pha t衣p
Erbium
EIGRP Enhanced IGRP Giao th泳c IGRP nâng c医p
IGRP Interior Gateway Routing Protocol Giao th泳c 8鵜nh tuy院n bên trong
ISDN Itegrated Servise Digital Network M衣ng s嘘 tích h嬰p d鵜ch v映
I

E
D
C
A
B
LD Diod Laser
LED Light Emitting Diode Diod phát quang
LP Lightpath A逢運ng 8i ánh sáng
LSA Link State Algorithm Thu壱t toán tr衣ng thái liên k院t
OADM Optical Add/Drop Multipler B瓜 ghép kênh xen/r噂t quang
OLT Optical Line Terminator Thi院t b鵜 8亥u cu嘘i quang
OXC Optical Cross Connect B瓜 k院t n嘘i chéo quang
PIN Positive Intrinsic Negative
RIP Routing Information Protocol Giao th泳c thông tin 8鵜nh tuy院n
RWA Routing & Wavelength Assignment A鵜nh tuy院n và gán b逢噂c sóng
SOA Semiconductor Optical Amplifier B瓜 khu院ch 8衣i quang bán d磯n
TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo th運i gian
WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo b逢噂c
sóng
P
O
L
R
T
W
S
H羽 th嘘ng thông tin quang ra 8運i cùng v噂i nh英ng 逢u 8i吋m v逢嬰t tr瓜i c栄a nó 8ã và
8ang áp d映ng r瓜ng rãi trên m衣ng l逢噂i thông tin toàn c亥u. Hi羽n nay, các h羽 th嘘ng
thông tin quang truy隠n d磯n t医t c違 các tín hi羽u d鵜ch v映 b<ng h姻p, b<ng r瓜ng 8áp 泳ng
yêu c亥u c栄a m衣ng s嘘 tích h嬰p d鵜ch v映 ISDN. Vì th院, h羽 th嘘ng thông tin quang s胤 là

mi 8瓜t phá v隠 t嘘c 8瓜 truy隠n d磯n và c医u hình linh ho衣t cho các d鵜ch v映 vi宇n thông
c医p cao.
A嘘i v噂i h羽 th嘘ng thông tin quang, môi tr逢運ng truy隠n d磯n chính là s嬰i quang, nó
th詠c hi羽n truy隠n ánh sáng mang tín hi羽u thông tin t瑛 phía phát t噂i phía thu. A鵜nh
tuy院n và gán b逢噂c sóng tr荏 thành ch泳c n<ng không th吋 thi院u 8逢嬰c trong m衣ng
quang WDM. V医n 8隠"8員t ra là 8鵜nh tuy院n 8逢運ng 8i cho ánh sáng và gán b逢噂c sóng
cho nó trên m厩i tuy院n nh逢 th院 nào 8吋 8衣t 8逢嬰c m瓜t m衣ng t嘘i 逢u.
Trong 8欝 án k thu壱t thông tin này, em xin trình bày v隠"8隠 tài"8鵜nh tuy院n và gán
d逢噂c sóng trong m衣ng WDM (Routing and Wavelength Assignment). A欝 án 8逢嬰c
chia thành b嘘n ch逢挨ng:
v Ch逢挨ng 1: T鰻ng quan v隠 h羽 th嘘ng thông tin quang.
v Ch逢挨ng 2: Gi噂i thi羽u v隠 h羽 th嘘ng WDM.
v Ch逢挨ng 3: A鵜nh tuy院n và gán b逢噂c sóng trong m衣ng WDM.
v Ch逢挨ng 4: Th詠c hi羽n mô ph臼ng 8鵜nh tuy院n cho 8逢運ng 8i ánh sáng lightpath.
A隠 tài “A鵜nh tuy院n và gán b逢噂c sóng trong m衣ng WDM” c栄a 8欝 án này 8ã phân
tích s詠 c亥n thi院t c栄a ch泳c n<ng 8鵜nh tuy院n và gán b逢噂c sóng trong m衣ng quang
WDM, tr荏 thành ch泳c n<ng không th吋 thi院u trong vi羽c 8i隠u hành m衣ng quang.
Ph逢挨ng pháp nghiên c泳u c栄a 8隠 tài: d詠a vào ch泳c n<ng c栄a 8鵜nh tuy院n và gán
b逢噂c sóng trong WDM, th詠c hi羽n mô ph臼ng ch泳c n<ng 8鵜nh tuy院n trong m衣ng. Ánh
sáng 8i trong s嬰i quang ph違i 8i qua nhi隠u node m衣ng trung gian 8吋 t噂i node 8ích,
t泳c là qua các tuy院n trung gian. Vi羽c 8鵜nh tuy院n v噂i tiêu chí t嘘i 逢u hàm m映c tiêu là
các tham s嘘 quen thu瓜c nh逢 b<ng thông, 8瓜 tr宇, chi phí tuy院n, Vì th院 dùng thu壱t
toán tìm 8逢運ng ng逸n nh医t Dijkstra 8吋 th詠c hi羽n mô ph臼ng 8鵜nh tuy院n t嘘i 逢u m衣ng.
Em xin chân thành c違m 挨n th亥y giáo Nguy宇n V<n Phòng 8ã t壱n tình h逢噂ng d磯n,
cung c医p tài li羽u, 8欝ng th運i 8瓜ng viên trong th運i gian em nghiên c泳u 8隠 tài này. Em
xin c違m 挨n t医t c違 các th亥y cô giáo trong khoa Ak羽n T穎 Vi宇n Thông 8ã nhi羽t tình d衣y
d厩, cung c医p trang b鵜 cho em nh英ng ki院n th泳c quí báu, cám 挨n gia 8ình 8ã 8瓜ng
viên em trong su嘘t th運i gian v瑛a qua, cám 挨n các b衣n 8ã góp nh英ng ý ki院n chân
thành góp ph亥n giúp em hoàn thành 8欝 án.
Trong th運i gian th詠c hi羽n 8欝 án khá ng逸n 8欝 án, m員c dù có nhi隠u c嘘 g逸ng nh逢ng

8欝 án không kh臼i tránh nh英ng thi院u sót. Kính mong các th亥y cô giáo trong khoa
cùng các b衣n t壱n tình ch雨 b違o và góp ý ki院n 8吋"8欝 án 8逢嬰c hoàn thi羽n h挨n. Em xin
chân thành c違m 挨n.
Aà N印ng, ngày tháng n<m 2007
Ch逢挨ng 1: T鰻ng quan v隠 h羽 th嘘ng thông tin quang
1
CH姶愛NG 1
V蔚NG QUAN V陰 H烏 TH渦NG THÔNG TIN QUANG.
1.1. Gi噂i thi羽u ch逢挨ng
N逢嬰ng thông tin trao 8鰻i trong các h羽 th嘘ng thông tin ngày nay t<ng lên r医t
nhanh. Bên c衣nh gia t<ng v隠 s嘘 l逢嬰ng, d衣ng l逢u l逢嬰ng truy隠n thông trên m衣ng cng
thay 8鰻i. D衣ng d英 li羽u ch栄 y院u là l逢u l逢嬰ng Internet. S嘘 ng逢運i s穎 d映ng truy c壱p
Internet ngày càng t<ng và th運i gian m厩i l亥n truy c壱p thu運ng kéo dài g医p nhi隠u l亥n
cu瓜c nói chuy羽n 8k羽n tho衣i. Chúng ta 8ang h逢噂ng t噂i m瓜t xã h瓜i mà vi羽c truy c壱p
thông tin có th吋"8逢嬰c 8áp 泳ng 荏 m丑i lúc, m丑i n挨i chúng ta c亥n. M衣ng internet và
ATM ngày nay không 8栄 dung l逢嬰ng 8吋"8áp 泳ng cho nhu c亥u b<ng thông trong
v逢挨ng lai.
Hình 1.1: S詠 gia t<ng l逢u l逢嬰ng d英 li羽u và ti院ng nói qua các n<m.
K thu壱t thông tin quang có th吋"8逢嬰c xem là v鵜 c泳u tinh c栄a chúng ta trong vi羽c
gi違i quy院t v医n 8隠 trên. B荏i vì h羽 th嘘ng thông tin quang ra 8運i v噂i nh英ng kh違 n<ng
x逢嬰t tr瓜i c栄a nó: b<ng thông kh鰻ng l欝 (g亥n 50Tbps), suy gi違m tín hi羽u th医p (kho違ng
0.2dB/km), méo tín hi羽u th医p, 8òi h臼i n<ng l逢嬰ng cung c医p th医p, không b鵜" 違nh
j逢荏ng c栄a nhi宇u 8k羽n t瑛, kh違 n<ng b違o m壱t cao… Vì v壱y thông tin quang 8逢嬰c xem
là k thu壱t cho h羽 th嘘ng thông tin b<ng r瓜ng. Các h羽 th嘘ng thông tin quang không
ch雨"8員c bi羽t phù h嬰p v噂i các tuy院n thông tin 8逢運ng dài, trung k院 mà còn có ti隠m
p<ng to l噂n trong vi羽c th詠c hi羽n các ch泳c n<ng c栄a m衣ng n瓜i h衣t và 8áp 泳ng m丑i
lo衣i hình d鵜ch v映 hi羽n t衣i và trong t逢挨ng lai.
Ch逢挨ng 1: T鰻ng quan v隠 h羽 th嘘ng thông tin quang
2
Vì v壱y vi羽c phát tri吋n và xây d詠ng h羽 th嘘ng thông tin s嬰i quang là c亥n thi院t cho

nhu c亥u phát tri吋n thông tin trong t逢挨ng lai. Trong ch逢挨ng này s胤 nói rõ v隠 h羽 th嘘ng
thông tin s嬰i quang và vi羽c truy隠n ánh sáng trong s嬰i quang.
1.2. Gi噂i thi羽u v隠 thông tin quang
Khác v噂i thông tin h英u tuy院n hay vô tuy院n - các lo衣i thông tin s穎 d映ng các môi
tr逢運ng truy隠n d磯n t逢挨ng 泳ng là dây d磯n và không gian nh逢 hình 1.2 - thì thông tin
quang là h羽 th嘘ng truy隠n tin qua s嬰i quang nh逢 hình 1.3. Ai隠u 8ó có ngha là thông
tin 8逢嬰c chuy吋n thành ánh sáng và sau 8ó ánh sáng 8逢嬰c truy隠n qua s嬰i quang. T衣i
p挨i nh壱n, nó l衣i 8逢嬰c bi院n 8鰻i thành thông tin ban 8亥u.
1.2.1. S詠 phát tri吋n c栄a thông tin quang
Các ph逢挨ng ti羽n s挨 khai c栄a thông tin quang là kh違 n<ng nh壱n bi院t c栄a con
ng逢運i v隠 chuy吋n d瓜ng, hình dáng và màu s逸c s詠 v壱t qua 8ôi m逸t. Ti院p 8ó m瓜t h羽
th嘘ng thông tin 8k隠u ch院"8挨n gi違n xu医t hi羽n b茨ng cách s穎 d映ng các 8èn h違i 8<ng,
các 8èn hi羽u. Sau 8ó, n<m 1791, VC. Chape phát minh m瓜t máy 8k羽n báo quang.
Thi院t b鵜 này s穎 d映ng khí quy吋n nh逢 là m瓜t môi tr逢運ng truy隠n d磯n, do 8ó ch鵜u 違nh
j逢荏ng c栄a các 8k隠u ki羽n v隠 th運i ti院t. A吋 gi違i quy院t h衣n ch院 này, Marconi 8ã sáng
ch院 ra máy 8k羽n báo vô tuy院n có kh違 n<ng th詠c hi羽n thông tin gi英a nh英ng ng逢運i g荏i
và ng逢運i nh壱n 荏 xa nhau.
A亥u n<m 1880, A.G. Bell- ng逢運i phát minh ra h羽 th嘘ng 8k羽n tho衣i 8ã ngh ra
m瓜t thi院t b鵜 quang tho衣i có kh違 n<ng bi院n 8鰻i dao 8瓜ng máy hát thành ánh sáng.
Hình 1.2: Thông tin h英u tuy院n
Hình 1.3: Thông tin quang
Ch逢挨ng 1: T鰻ng quan v隠 h羽 th嘘ng thông tin quang
3
Tuy nhiên, s詠 phát tri吋n ti院p theo c栄a h羽 th嘘ng này 8ã b鵜 b臼 bê do s詠 xu医t hi羽n h羽
th嘘ng vô tuy院n.
S詠 nghiên c泳u hi羽n 8衣i v隠 thông tin quang 8逢嬰c b逸t 8亥u b茨ng s詠 phát minh
thành công c栄a Laser n<m 1960 và b茨ng khuy院n ngh鵜 c栄a Kao và Hockham n<m
1966 v隠 vi羽c ch院 t衣o s嬰i quang có 8瓜 t鰻n th医t th医p. B嘘n n<m sau, Kapron 8ã có th吋
ch院 t衣o các s嬰i quang trong su嘘t có 8瓜 suy hao kho違ng 20dB/km. A逢嬰c c鰻 v b荏i
thành công này, các nhà khoa h丑c và k s逢 trên kh逸p th院 gi噂i 8ã b逸t 8亥u ti院n hành

các ho衣t 8瓜ng nghiên c泳u và phát tri吋n và k院t qu違 là các công ngh羽 m噂i v隠 gi違m suy
hao truy隠n d磯n, v隠 t<ng d違i thông, v隠 các Laser bán d磯n… 8ã 8逢嬰c phát tri吋n thành
công trong nh英ng n<m 70, 8瓜 t鰻n th医t c栄a suy hao 8ã 8逢嬰c gi違m 8院n 0.18dB/km.
J挨n n英a trong nh英ng n<m 70, Laser bán d磯n có kh違 n<ng th詠c hi羽n dao 8瓜ng liên
t映c 8ã 8逢嬰c ch院 t衣o, tu鰻i th丑 c栄a nó 逢噂c l逢嬰ng kho違ng 100 n<m và cho phép t衣o ra
c詠 ly truy隠n xa h挨n v噂i dung l逢嬰ng truy隠n l噂n h挨n mà không c亥n 8院n các b瓜 tái t衣o.
Cùng v噂i công ngh羽 ch院 t衣o các ngu欝n phát và thu quang, s嬰i d磯n quang 8ã t衣o ra
các h羽 th嘘ng thông tin quang v噂i nhi隠u 逢u 8i吋m v逢嬰t tr瓜i h挨n h鰯n so v噂i các h羽
th嘘ng thông tin cáp kim lo衣i.
Hi羽n nay các h羽 th嘘ng thông tin quang truy隠n d磯n t医t c違 các tín hi羽u d鵜ch v映
d<ng h姻p, b<ng r瓜ng 8áp 泳ng yêu c亥u c栄a m衣ng s嘘 liên k院t 8a d鵜ch v映 ISDN.
1.2.2. Nh英ng 逢u 8i吋m c栄a h羽 th嘘ng thông tin quang
Thông tin s嬰i quang có nh英ng 逢u 8i吋m v逢嬰t tr瓜i. Trong ph亥n này, em 8逢a nh英ng
逢u 8i吋m th吋 hi羽n tính v逢嬰t tr瓜i c栄a nó:
v D<ng thông kh鰻ng l欝" 8亥y ti隠m n<ng: t亥n s嘘 sóng mang quang trong
kho違ng10
13
"8院n 10
16
Hz (th逢運ng g亥n vùng h欝ng ngo衣i quanh giá tr鵜 10
14
Hz), cung
c医p b<ng thông truy隠n l噂n h挨n nhi隠u so v噂i h羽 th嘘ng cáp kim lo衣i (b<ng thông c栄a
cáp 8欝ng tr映c kho違ng 500Mhz). Hi羽n t衣i, giá tr鵜 b<ng thông c栄a h羽 th嘘ng s嬰i quang
ch逢a s穎 d映ng h院t nh逢ng vi羽c 荏 m瓜t vài GHz qua kho違ng cách vài km và hàng tr<m
Mhz qua kho違ng cách hàng ch映c Km mà không c亥n s詠 can thi羽p v隠"8k羽n (dùng b瓜
l員p) là có th吋. Vì th院, dung l逢嬰ng mang thông tin c栄a h羽 th嘘ng thông tin quang l噂n
j挨n nhi隠u so v噂i h羽 th嘘ng cáp 8欝ng t嘘t nh医t. Do suy hao l噂n 荏 b<ng thông r瓜ng, h羽
Ch逢挨ng 1: T鰻ng quan v隠 h羽 th嘘ng thông tin quang
4

th嘘ng cáp 8欝ng tr映c gi噂i h衣n kho違ng cách truy隠n v噂i ch雨 m瓜t vài km 荏 b<ng thông
trên 100Mhz.
v S嬰i quang kích th逢噂c nh臼 và nh姻: s嬰i quang có bán kính r医t nh臼, th逢運ng
bán kính này không l噂n h挨n bán kính s嬰i tóc con ng逢運i. Vì th院, th壱m chí khi s嬰i
quang 8逢嬰c ph栄 thêm nh英ng l噂p b違o v羽 thì chúng v磯n nh臼 và nh姻 h挨n nhi隠u so v噂i
cáp 8欝ng.
v S詠 cách li v隠"8k羽n: s嬰i quang 8逢嬰c ch院 t衣o t瑛 thu益 tinh ho員c 8ôi lúc là ch医t
d飲o, 8ó là nh英ng ch医t cách 8k羽n, vì th院 không gi嘘ng v噂i dây d磯n kim lo衣i, nó không
cho th医y nh英ng tr映c tr員c c挨 b違n. H挨n n英a, 8員c tính này làm cho vi羽c truy隠n thông
tin c栄a s嬰i quang tr荏 nên phù h嬰p m瓜t cách lí t逢荏ng cho s詠 thông tin trong nh英ng
môi tr逢運ng m衣o hi吋m v隠"8k羽n.
v Không b鵜"違nh h逢荏ng b荏i nhi宇u và xuyên âm: s嬰i quang 8逢嬰c ch院 t衣o t瑛
các ch医t 8k羽n môi phi d磯n nên chúng không b鵜"違nh h逢荏ng b荏i nhi宇u 8k羽n t瑛, các
xung 8i羽n t穎, nhi宇u t亥n s嘘 vô tuy院n. Vì th院 ho衣t 8瓜ng c栄a h羽 th嘘ng thông tin quang
không b鵜"違nh h逢荏ng khi truy隠n qua môi tr逢運ng nhi宇u 8k羽n. Ak隠u 8ó có ngha là nó
có th吋 l逸p 8員t cung 泳ng v噂i cáp 8k羽n l詠c và có th吋 s穎 d映ng trong môi tr逢運ng ph違n
泳ng h衣t nhân.
v B違o m壱t thông tin: ánh sáng t瑛 s嬰i quang b鵜 b泳c x衣 m瓜t cách không 8áng k吋
nên chúng có tính b違o m壱t tín hi羽u cao. A員c tính này thu hút 8嘘i v噂i quân 8瓜i, ngân
hàng và các 泳ng d映ng truy隠n d英 li羽u.
v Suy hao th医p: s詠 phát tri吋n c栄a s嬰i quang qua nhi隠u n<m 8ã 8衣t 8逢嬰c k院t
qu違 trong vi羽c ch院 t衣o ra s嬰i quang có 8瓜 suy hao r医t th医p. S嬰i quang 8逢嬰c ch院 t衣o
v噂i 8瓜 suy hao 0.2dB/km và 8員c tính này tr荏 thành l嬰i th院 chính c栄a thông tin
quang. Ai隠u này thu壱n l嬰i cho vi羽c 8員t b瓜 khu院ch 8衣i cho m厩i kho違ng cách trên
8逢運ng truy隠n mà không c亥n chuy吋n sang tín hi羽u 8k羽n 荏 b逢噂c trung gian, do 8ó
gi違m 8逢嬰c c違 giá thành và c違"8瓜 ph泳c t衣p c栄a h羽 th嘘ng.
v Tính linh ho衣t: m員c dù các l噂p b違o v羽 là c亥n thi院t, s嬰i quang 8逢嬰c ch院 t衣o
v噂i s泳c c<ng cao, bán kính r医t nh臼. V噂i l嬰i th院 v隠 kích th逢噂c và tr丑ng l逢嬰ng, s嬰i
Ch逢挨ng 1: T鰻ng quan v隠 h羽 th嘘ng thông tin quang
5

quang nói chung là t嘘t h挨n trong vi羽c l逢u tr英, chuyên ch荏, x穎 lí và l逸p 8員t d宇 h挨n h羽
th嘘ng cáp 8欝ng.
v A瓜 tin c壱y c栄a h羽 th嘘ng và d宇 b違o d逢叡ng: do 8員c tính suy hao th医p c栄a s嬰i
quang nên có th吋 gi違m 8逢嬰c yêu c亥u s嘘 b瓜 l員p trung gian ho員c s嘘 b瓜 khu院ch 8衣i trên
8逢運ng truy隠n. Vì th院, v噂i m瓜t vài b瓜 l員p thì 8瓜 tin c壱y c栄a h羽 th嘘ng có th吋"8逢嬰c
nâng cao h挨n h鰯n h羽 th嘘ng d磯n 8k羽n. H挨n n英a, 8瓜 tin c壱y c栄a các thi院t b鵜 quang
không còn là v医n 8隠, các thi院t b鵜 quang có tu鰻i th丑 r医t cao, kho違ng 20-30 n<m.
v Giá thành th医p 8亥y ti隠m n<ng: th栄y tinh cung c医p cho thông tin quang
8逢嬰c l医y t瑛 cát, không ph違i là ngu欝n tài nguyên khan hi院m. Vì th院, s嬰i quang 8em
l衣i giá thành th医p.
Thông tin quang cng cho phép truy隠n 8欝ng th運i các tín hi羽u có b逢噂c sóng khác
nhau. A員c tính này cùng v噂i kh違 n<ng truy隠n d磯n b<ng thông r瓜ng c栄a s嬰i quang
s印n có làm cho dung l逢嬰ng truy隠n d磯n c栄a tuy院n tr荏 nên r医t l噂n.
1.2.3. C医u trúc và các thành ph亥n chính c栄a h羽 th嘘ng thông tin quang
Các thành ph亥n c栄a tuy院n truy隠n d磯n quang bao g欝m: ph亥n phát quang, cáp s嬰i
quang và ph亥n thu quang.
-Ph亥n phát quang:"8逢嬰c c医u t衣o t瑛 ngu欝n phát tín hi羽u quang và các m衣ch 8k隠u
khi吋n liên k院t v噂i nhau. Ph亥n t穎 phát x衣 ánh sáng có th吋 là: Diod Laser (LD), Diod
phát quang (LED: Light Emitting Diode). LED dùng phù h嬰p cho h羽 th嘘ng thông
tin quang có t嘘c 8瓜 bit không quá 200Mbps s穎 d映ng s嬰i 8a mode. LED phát x衣 t詠
phát, ánh sáng không 8鵜nh h逢噂ng nên 8吋 s穎 d映ng LED t嘘t trong h羽 th嘘ng thông tin
quang thì nó ph違i có công su医t b泳c x衣 cao, th運i gian 8áp 泳ng nhanh. LD kh逸c ph映c
nh逢嬰c 8k吋m c栄a LED, th逢運ng s穎 d映ng LD cho truy隠n d磯n t嘘c 8瓜 cao. LD có nhi隠u
逢u 8i吋m h挨n so v噂i LED: ph鰻 phát x衣 c栄a LD r医t h姻p (kho違ng t瑛 1 8院n 4nm nên
Mã
hoá
Gi違i
mã
Phát
Thu

S嬰i
quang
Thi院t b鵜
phát
quang
S
嬰i
quang
B瓜
l員p
Thi院t
b鵜 thu
quang
Hình 1.4: C医u trúc c栄a h羽 th嘘ng thông tin quang
Ch逢挨ng 1: T鰻ng quan v隠 h羽 th嘘ng thông tin quang
6
gi違m 8逢嬰c tán s逸c ch医t li羽u), góc phát quang h姻p (5- 10
0
), hi羽u su医t ghép ánh sáng
vào s嬰i cao.
- Cáp s嬰i quang: g欝m các s嬰i d磯n quang và các l噂p v臼 b丑c xung quanh 8吋 b違o
v羽 kh臼i tác 8瓜ng có h衣i t瑛 môi tr逢運ng bên ngoài. Có th吋 ch丑n các lo衣i s嬰i sau: s嬰i
quang 8a mode chi院t su医t nh違y b壱c, s嬰i quang 8a mode chi院t su医t gi違m d亥n, s嬰i
quang 8挨n mode.
- Ph亥n thu quang: do b瓜 tách sóng quang và các m衣ch khu院ch 8衣i, tái t衣o tín
hi羽u h嬰p thành. Trong h羽 th嘘ng thông tin quang, ng逢運i ta quan tâm nh医t 8嘘i v噂i các
b瓜 tách sóng quang là các diod quang PIN và diod quang ki吋u thác APD 8逢嬰c ch院
t衣o t瑛 các bán d磯n c挨 b違n Si, Ge, InP.
Ngoài các thành ph亥n ch栄 y院u này, tuy院n thông tin quang còn có các b瓜 n嘘i
quang, các m嘘i hàn, các b瓜 chia quang và các tr衣m l員p. T医t c違 t衣o nên m瓜t tuy院n

thông tin hoàn ch雨nh.
V逢挨ng t詠 nh逢 cáp 8欝ng, cáp s嬰i quang 8逢嬰c khai thác v噂i 8k隠u ki羽n l逸p 8員t khác
nhau, có th吋"8逢嬰c treo ngoài tr運i, chôn tr詠c ti院p d逢噂i 8医t ho員c 8員t d逢噂i bi吋n,…tu
thu瓜c vào các 8i隠u ki羽n l逸p 8員t khác nhau mà 8瓜 ch院 t衣o c栄a cáp cng khác nhau và
các m嘘i hàn s胤 k院t n嘘i các 8瓜 dài cáp thành 8瓜 dài t鰻ng c瓜ng c栄a tuy院n 8逢嬰c l逸p
8員t. Tham s嘘 quan tr丑ng nh医t c栄a cáp s嬰i quang tham gia quy院t 8鵜nh 8瓜 dài tuy院n là
suy hao s嬰i quang theo b逢噂c sóng.
Ngu欝n phát quang 荏 thi院t b鵜 phát có th吋 s穎 d映ng LED ho員c laser bán d磯n. C違 hai
ngu欝n phát này 8隠u phù h嬰p cho các h羽 th嘘ng thông tin quang, v噂i tín hi羽u quang
8亥u ra có tham s嘘 bi院n 8鰻i t逢挨ng 泳ng v噂i s詠 thay 8鰻i c栄a dòng 8i隠u bi院n. B逢噂c
sóng làm vi羽c c栄a ngu欝n phát quang c挨 b違n ph映 thu瓜c vào v壱t li羽u ch院 t衣o, 8q衣n s嬰i
quang ra c栄a ngu欝n phát quang ph違i phù h嬰p v噂i s嬰i d磯n quang khai thác trên
tuy院n.
Tín hi羽u ánh sáng 8ã 8逢嬰c 8k隠u ch院 t衣i ngu欝n phát quang s胤"8w嬰c lan truy隠n d丑c
theo s嬰i quang 8吋 t噂i ph亥n thu quang. Khi truy隠n trên s嬰i d磯n quang, tín hi羽u
th逢運ng b鵜 suy hao và méo do các y院u t嘘 h医p th映, tán x衣, tán s逸c gây nên. B瓜 tách
sóng quang 荏 ph亥n thu th詠c hi羽n ti院p nh壱n ánh sáng và tách l医y tín hi羽u t瑛 h逢噂ng
Ch逢挨ng 1: T鰻ng quan v隠 h羽 th嘘ng thông tin quang
7
phát t噂i. Tín hi羽u quang 8逢嬰c bi院n 8鰻i tr荏 l衣i thành tín hi羽u 8k羽n. Các Photodiod
PIN và Photodiod thác APD 8隠u có th吋 s穎 d映ng làm các b瓜 tách sóng quang trong
các h羽 th嘘ng thông tin quang. A員c tính quan tr丑ng nh医t c栄a thi院t b鵜 thu quang là 8瓜
nh衣y thu quang.
Khi kho違ng cách truy隠n d磯n khá dài, t噂i m瓜t c詠 ly nào 8ó, tín hi羽u quang trong
s嬰i b鵜 suy hao khá nhi隠u thì c亥n thi院t ph違i có các tr衣m l員p quang 8員t trên tuy院n.
Nh英ng n<m g亥n 8ây, các b瓜 khu院ch 8衣i quang 8ã 8逢嬰c s穎 d映ng 8吋 thay th院 cho các
thi院t b鵜 tr衣m l員p quang.
1.3. S嬰i quang
1.3.1. S嬰i d磯n quang
S嬰i quang là nh英ng dây nh臼 và d飲o truy隠n các ánh sáng nhìn th医y 8逢嬰c và các

tia h欝ng ngo衣i. Chúng có lõi 荏 gi英a và có ph亥n bao b丑c xung quanh lõi. A吋 ánh
sáng có th吋 ph違n x衣 m瓜t cách hoàn toàn trong lõi thì chi院t xu医t c栄a lõi ph違i l噂n h挨n
chi院t su医t áo m瓜t chút.
V臼 b丑c phía ngoài áo b違o v羽 s嬰i quang kh臼i b鵜"育m và <n mòn, 8欝ng th運i ch嘘ng
xuyên âm v噂i các s嬰i 8i bên c衣nh và làm cho s嬰i quang d宇 x穎 lí. A吋 b丑c ngoài ta
dùng các nguyên li羽u m隠m.
Lõi và áo 8逢嬰c làm b茨ng th栄y tinh hay ch医t d飲o (silicat, ch医t d飲o, kim lo衣i,
Flour, s嬰i quang k院t tinh). Ngoài ra chúng 8逢嬰c phân lo衣i thành các lo衣i s嬰i quang
Hình 1.5: C医u t衣o s嬰i quang
Ch逢挨ng 1: T鰻ng quan v隠 h羽 th嘘ng thông tin quang
8
8挨n mode và 8a mode t逢挨ng 泳ng v噂i s嘘 l逢嬰ng mode c栄a ánh sáng truy隠n qua s嬰i
quang. Ngoài ra chúng còn 8逢嬰c phân lo衣i thành s嬰i quang có ch雨 s嘘 b逢噂c sóng và
ch雨 s嘘 l噂p tu theo hình d衣ng và chi院t su医t c栄a các ph亥n c栄a lõi s嬰i quang.
1.3.2. S詠 truy隠n ánh sáng trong s嬰i quang.
S嬰i quang là môi tr逢運ng truy隠n thông 8員c bi羽t so v噂i các môi tr逢運ng khác nh逢
cáp 8欝ng hay không gian t詠 do. M瓜t s嬰i quang cho suy hao tín hi羽u th医p trên m瓜t
ph衣m vi t亥n s嘘 l噂n, 8員c tính này cho phép tín hi羽u 8逢嬰c truy隠n qua các kho違ng cách
xa 荏 t嘘c 8瓜 cao tr逢噂c khi c亥n khu院ch 8衣i ho員c tái l員p l衣i.
M瓜t s嬰i quang g欝m có m瓜t lõi hình tr映"8逢嬰c bao quanh b荏i l噂p v臼. C違 ph亥n lõi
và ph亥n v臼"8逢嬰c làm ch栄 y院u t瑛 silica (SiO
2
), có ch雨 s嘘 khúc x衣 (chi院t su医t) x医p x雨
1.45. Ch雨 s嘘 khúc x衣 c栄a v壱t li羽u là t雨 s嘘 v壱n t嘘c ánh sáng trong chân không so v噂i
t嘘c 8瓜 ánh sáng trong v壱t li羽u 8ó.
n =
v
c
n: chi院t su医t c栄a môi tr逢運ng, không có 8挨n v鵜.
c: v壱n t嘘c ánh sáng trong chân không , 8挨n v鵜 : m/s

v
: v壱n t嘘c ánh sáng trong môi tr逢運ng, 8挨n v鵜 : m/s.
Vì c
v
≥
nên n
1
≥
Trong quá trình s違n xu医t s嬰i, m瓜t s嘘 t衣p ch医t nào 8ó 8逢嬰c 8逢a vào trong lõi ho員c
v臼"8吋 cho ch雨 s嘘 khúc x衣 trong lõi l噂n h挨n m瓜t tí so v噂i v臼. Các nguyên li羽u nh逢
Germani ho員c Photpho làm t<ng chi院t su医t silica và 8逢嬰c dùng 8吋 thêm vào ph亥n lõi
c栄a s嬰i quang, trong khi ch医t Bo hay Flo làm gi違m chi院t su医t c栄a Silica nên 8逢嬰c
dùng t衣p ch医t cho l噂p v臼.
Ánh sáng có th吋"8逢嬰c xem nh逢 m瓜t chùm tia truy隠n theo nh英ng 8逢運ng th鰯ng
trong m瓜t môi tr逢運ng và b鵜 ph違n x衣 ho員c khúc x衣 荏 b隠 m員t gi英a hai v壱t li羽u khác
nhau. M瓜t tia sáng t瑛 môi tr逢運ng 1 8院n m員t phân cách c栄a môi tr逢運ng 2, góc t噂i là
góc gi英a tia t噂i và pháp tuy院n v噂i b隠 m員t chung c栄a hai môi tr逢運ng 8逢嬰c bi吋u th鵜
b茨ng
1
θ
. Ph亥n n<ng l逢嬰ng b鵜 ph違n x衣 vào môi tr逢運ng 1 là m瓜t tia ph違n x衣, ph亥n còn
Ch逢挨ng 1: T鰻ng quan v隠 h羽 th嘘ng thông tin quang
9
l衣i 8i xuyên qua môi tr逢運ng 2 là tia khúc x衣. Góc ph違n x衣
r1
θ
là góc gi英a tia ph違n x衣
và pháp tuy院n, t逢挨ng t詠 góc khúc x衣 là góc gi英a tia khúc x衣 và pháp tuy院n.
Ta có:
11

θθ=
r
Theo 8鵜nh lu壱t Snell:
2211
sinsin θθ nn =
Khi góc t噂i
1
θ
t<ng lên thì góc khúc x衣
2
θ
cng t<ng theo. N院u
°= 90
2
θ
thì
sin
1
θ =
1
2
n
n
, lúc này góc
1
θ " 8逢嬰c g丑i là góc t噂i h衣n có giá tr鵜
1
2
1
sin

n
n
c
−
=θ
, v噂i
21
nn >
.
V噂i nh英ng giá tr鵜
c
θθ >
1
, s胤 không có tia khúc x衣 và t医t c違 n<ng l逢嬰ng t瑛 tia t噂i
8逢嬰c ph違n x衣 h院t. Hi羽n t逢嬰ng này 8逢嬰c g丑i là hi羽n t逢嬰ng ph違n x衣 toàn ph亥n.
Ai隠u ki羽n 8吋 x違y ra hi羽n t逢嬰ng ph違n x衣 toàn ph亥n:
v Các tia sáng ph違i 8i t瑛 môi tr逢運ng có chi院t su医t l噂n sang môi tr逢運ng có chi院t
su医t nh臼 h挨n.
v Góc t噂i c栄a tia sáng ph違i l噂n h挨n góc t噂i h衣n.
Ánh sáng truy隠n trong s嬰i quang do hi羽n t逢嬰ng ph違n x衣 toàn ph亥n x違y ra gi英a b隠
m員t ph亥n lõi và v臼.
Hình 1.6: S詠 ph違n x衣 và khúc x衣 các tia sáng t衣i m員t phân cách hai môi tr逢運ng.
Ch逢挨ng 1: T鰻ng quan v隠 h羽 th嘘ng thông tin quang
10
Hình trên cho th医y ánh sáng 8逢嬰c ghép t瑛 môi tr逢運ng bên ngoài (không khí v噂i
chi院t su医t n
0
) vào s嬰i.
1.3.3. Các thông s嘘 c栄a s嬰i quang.
A吋 xác 8鵜nh t嘘c 8瓜 truy隠n d磯n và kho違ng cách tr衣m l員p c栄a h羽 th嘘ng thông tin

s嬰i quang, có hai tham s嘘 c亥n ph違i nghiên c泳u là t鰻n hao quang và 8瓜 r瓜ng b<ng
truy隠n d磯n. Ao t鰻n hao quang 8吋 xác 8鵜nh t鰻n hao công su医t ánh sáng lan truy隠n
trong s嬰i quang.
1.3.3.1. Suy hao c栄a s嬰i quang
1.3.3.1.1. A鵜nh ngha
Công su医t quang truy隠n t違i s嬰i cng gi違m d亥n theo c詠 ly v噂i quy lu壱t hàm s嘘 m
v逢挨ng 泳ng nh逢 tín hi羽u 8k羽n. Bi吋u th泳c c栄a hàm s嘘 truy隠n công su医t có d衣ng:
P
(Z)
= P
(0)
x
10
10
z
α
−
Trong 8ó:
P
(0)
: Có công su医t 荏"8亥u s嬰i.
P
(z)
: công su医t 荏 c詠 ly z tính t瑛"8亥u s嬰i.
α
: h羽 s嘘 suy hao.
- H羽 s嘘 suy hao c栄a s嬰i 8逢嬰c tính theo công th泳c:
A
(dB)
=

2
1
lg10
P
P
Trong 8ó:
P
1
: Công su医t 8逢a vào s嬰i.
Hình 1.7: Ánh sáng trong s嬰i quang
Ch逢挨ng 1: T鰻ng quan v隠 h羽 th嘘ng thông tin quang
11
P
2
: Công su医t 荏 cu嘘i s嬰i.
- H羽 s嘘 suy hao trung bình:
( )
(
)
( )
kmL
dBA
kmdB =/α
Trong 8ó:
A: Suy hao c栄a s嬰i.
L: Chi隠u dài c栄a s嬰i.
1.3.3.1.2. A員c tuy院n suy hao
A員c tuy院n suy hao c栄a s嬰i quang khác nhau tu thu瓜c vào lo衣i s嬰i. Hình d逢噂i
cho th医y suy hao trong s嬰i quang nh逢 m瓜t hàm theo b逢噂c sóng. Ta th医y r茨ng suy
hao nh臼 nh医t 荏 ba d違i b逢噂c sóng dùng trong thông tin quang: 0.8

m
µ
, 1.3
m
µ
và
1.55
m
µ
.
.
Hình 1.8: A員c tuy院n suy hao c栄a s嬰i quang
Ch逢挨ng 1: T鰻ng quan v隠 h羽 th嘘ng thông tin quang
12
1.3.3.1.3. Các nguyên nhân gây suy hao trên s嬰i quang
v Suy hao do h医p th映: S詠 h医p th映 ánh sáng x違y ra do các nguyên nhân sau
gây ra: suy hao do s詠 h医p th映 c栄a các t衣p ch医t kim lo衣i, s詠 h医p th映 c栄a ion OH, s詠
h医p thu b茨ng c詠c tím và h欝ng ngo衣i.
S詠 h医p th映 c栄a các t衣p ch医t kim lo衣i: các t衣p ch医t kim lo衣i trong thu益 tinh là m瓜t
trong nh英ng ngu欝n h医p th映 n<ng l逢嬰ng ánh sáng, các t衣p ch医t th逢運ng g員p là s逸t
(Fe), 8欝ng (Cu), mangan (Mn), choromium (Cr), cobar (Co), niken (Ni). M泳c 8瓜
h医p th映 c栄a t瑛ng t衣p ch医t ph映 thu瓜c vào n欝ng 8瓜 t衣p ch医t và b逢噂c sóng ánh sáng
truy隠n qua nó. A吋 có s嬰i quang có d瓜 suy hao nh臼 h挨n 1dB/km c亥n ph違i có thu益
tinh th壱t tinh khi院t v噂i n欝ng 8瓜 t衣p ch医t không quá m瓜t ph亥n t益 (10
-9
).
S詠 h医p th映 c栄a ion OH: các liên k院t gi英a SiO
2
và các ion OH c栄a n逢噂c còn sót
l衣i trong v壱t li羽u khi ch院 t衣o s嬰i quang cng t衣o ra m壱t 8瓜 suy hao h医p th映"8áng k吋.

A員c bi羽t 8瓜 h医p th映 t<ng v丑t 荏 các b逢噂c sóng g亥n 950nm, 1240nm và 1400 nm.
S詠 h医p thu b茨ng c詠c tím và h欝ng ngo衣i: ngay c違 khi s嬰i quang 8逢嬰c ch院 t衣o t瑛
thu益 tinh có 8瓜 tinh khi院t cao thì s詠 h医p th映 v磯n x違y ra. B違n thân thu益 tinh tinh
khi院t cng h医p th映 ánh sáng vùng c詠c tím và h欝ng ngo衣i. S詠 h医p th映 trong vùng
h欝ng ngo衣i gây tr荏 ng衣i cho khuynh h逢噂ng s穎 d映ng các b逢噂c sóng dài trong thông
tin quang.
v Suy hao do tán x衣: Suy hao do tán x衣 bao g欝m tán x衣 Rayleigh, tán x衣 do
m員t phân cách gi英a lõi và l噂p b丑c không hoàn h違o.
Tán x衣 Rayleigh: khi sóng 8k羽n t瑛 truy隠n trong môi tr逢運ng 8k羽n môi g員p nh英ng
ch厩 không 8欝ng nh医t trong s嬰i quang do cách s逸p x院p các ph亥n t穎 thu益 tinh, các
khuy院t t壱t nh逢 b丑t không khí, các v院t n泳t s胤 x違y ra hi羽n t逢嬰ng tán x衣. Khi kích
th逢噂c c栄a vùng không 8欝ng nh医t vào kho違ng m瓜t ph亥n mu運i b逢噂c sóng thì chúng
tr荏 thành nh英ng ngu欝n 8k吋m 8吋 tán x衣. Các tia truy隠n qua nh英ng ch厩 không 8欝ng
nh医t này s胤 t衣o ra nhi隠u h逢噂ng, ch雨 m瓜t ph亥n n<ng l逢嬰ng ánh sáng truy隠n theo
j逢噂ng c, ph亥n còn l衣i truy隠n theo h逢噂ng khác th壱m chí còn truy隠n ng逢嬰c l衣i
ngu欝n quang. A瓜 tiêu hao do tán x衣 Rayleigh t雨 l羽 ngh鵜ch v噂i lu悦 th瑛a b壱c b嘘n c栄a
d逢噂c sóng.
Ch逢挨ng 1: T鰻ng quan v隠 h羽 th嘘ng thông tin quang
13
Tán x衣 do m員t phân cách gi英a lõi và l噂p b丑c không hoàn h違o: khi tia sáng truy隠n
8院n nh英ng ch厩 không hoàn h違o gi英a lõi và l噂p b丑c tia sáng b鵜 tán x衣. Lúc 8ó 1 tia
t噂i có nhi隠u tia ph違n x衣 v噂i nhi隠u góc ph違n x衣 khác nhau.
v Suy hao do b鵜 u嘘n cong: bao g欝m suy hao do vi u嘘n cong và do u嘘n cong.
Suy hao do vi u嘘n cong: s嬰i quang b鵜 chèn ép t衣o nên nh英ng ch厩 u嘘n cong nh臼
thì suy hao c栄a s嬰i cng t<ng lên. Suy hao này xu医t hi羽n do tia sáng b鵜 l羽ch tr映c 8i
qua nh英ng ch厩 vi u嘘n cong 8ó. S嬰i 8挨n mode r医t nh衣y v噂i nh英ng ch厩 vi u嘘n cong
nh医t là v隠 phía b逢噂c sóng dài.
Suy hao do u嘘n cong: khi b鵜 u嘘n cong v噂i bán kính cong càng nh臼 thì suy hao
càng t<ng.
1.3.3.2. Tán s逸c ánh sáng

V逢挨ng t詠 nh逢 tín hi羽u 8k羽n, tín hi羽u quang truy隠n qua s嬰i quang cng b鵜 bi院n
d衣ng. Hi羽n t逢嬰ng này 8逢嬰c g丑i là tán s逸c. S詠 tán s逸c méo d衣ng tín hi羽u analog và
làm xung b鵜 ch欝ng l医p trong tín hi羽u digital. S詠 tán s逸c làm h衣n ch院 d違i thông c栄a
8逢運ng truy隠n d磯n quang.
.
 Tán s逸c mode: trong s嬰i 8a mode, do xung ánh sáng vào m員c dù ch雨 có m瓜t
d逢噂c sóng nh逢ng lan truy隠n v噂i vài mode khác nhau v噂i t嘘c 8瓜 truy隠n khác nhau,
nó làm kho違ng tr嘘ng th運i gian gi英a các xung c衣nh nhau tr荏 nên ng逸n h挨n và t<ng
theo kh育u 8瓜 s嘘 c栄a s嬰i. Hi羽n t逢嬰ng này g丑i là tán s逸c mode. Do 8ó, 8瓜 r瓜ng b<ng
truy隠n d磯n c栄a nó b鵜 gi噂i h衣n ch栄 y院u do tán s逸c mode.
 Tán s逸c th吋: bao g欝m tán s逸c ch医t li羽u và tán s逸c d磯n sóng.
Tán s逸c ch医t li羽u: ánh sáng s穎 d映ng trong thông tin quang không ph違i là ánh
sáng hoàn toàn 8挨n s逸c. Chi院t su医t c栄a thu益 tinh thay 8鰻i theo b逢噂c sóng nên v壱n
Hình 1.9: D衣ng xung vào và ra do tán s逸c
Ch逢挨ng 1: T鰻ng quan v隠 h羽 th嘘ng thông tin quang
14
t嘘c truy隠n c栄a ánh sáng có b逢噂c sóng khác nhau cng khác nhau. Chính vì th院, ánh
sáng có phân b嘘 t嘘c 8瓜 lan truy隠n khác nhau c栄a các thành ph亥n b逢噂c sóng ánh
sáng khác nhau. Hi羽n t逢嬰ng này 8逢嬰c g丑i là tán s逸c ch医t li羽u.
Tán s逸c d磯n sóng: s詠 phân b嘘 n<ng l逢嬰ng ánh sáng trong s嬰i quang ph映 thu瓜c
vào b逢噂c sóng. S詠 phân b嘘 này gây nên tán s逸c 嘘ng d磯n sóng.
1.3.4. 謂nh h逢荏ng c栄a tán s逸c 8院n dung lu嬰ng truy隠n d磯n trên s嬰i quang
Tán s逸c gây ra méo tín hi羽u và 8i隠u này làm cho các xung ánh sáng b鵜 giãn r瓜ng
ra khi 8逢嬰c truy隠n d丑c theo s嬰i d磯n quang. Khi xung b鵜 giãn ra s胤 d磯n t噂i ch欝ng l医p
lên xung bên c衣nh. N院u v逢嬰t quá m瓜t giá tr鵜 nào 8ó thì thi院t b鵜 thu s胤 không còn
phân bi羽t các xung k隠 nhau n英a và lúc này xu医t hi羽n l厩i. Nh逢 v壱y, các 8員c tính tán
s逸c s胤 xác 8鵜nh gi噂i h衣n dung l逢嬰ng truy隠n d磯n c栄a s嬰i d磯n quang.
1.4. K院t lu壱n ch逢挨ng
Qua ch逢挨ng này, chúng ta 8ã tìm hi吋u t鰻ng quan v隠 h羽 th嘘ng thông tin quang
v噂i nh英ng 逢u nh逢嬰c 8k吋m c栄a nó. H羽 th嘘ng thông tin quang d詠a vào nh英ng 逢u 8i吋m

x逢嬰t tr瓜i c栄a mình 8ang phát tri吋n m衣nh m胤"8áp 泳ng nhu c亥u thông tin b<ng r瓜ng
hi羽n nay.
Hình 1.10: 謂nh h逢荏ng c栄a tán s逸c.
Ch逢挨ng 2: Gi噂i thi羽u m衣ng WDM
15
CH姶愛NG 2
GI閏I THI烏U M萎NG WDM.
2.1. Gi噂i thi羽u ch逢挨ng
K thu壱t m衣ng ghép kênh phân chia theo b逢噂c sóng WDM (Wavelength
Division Mutiplexing) 8逢嬰c coi là cu瓜c cách m衣ng v隠 b<ng thông trong m衣ng
z逢挨ng s嘘ng Internet và h挨n th院 n英a. Nhu c亥u b<ng thông 8ang gia t<ng m瓜t cách
nhanh chóng v噂i nhi隠u 泳ng d映ng m噂i phong phú, ch鰯ng h衣n nh逢 th逢挨ng m衣i 8k羽n
t穎, video theo yêu c亥u, các công vi羽c 8òi h臼i ho衣t 8瓜ng 8欝ng b瓜 trên toàn c亥u.
M衣ng quang WDM 8ã 8逢a ra h泳a h姻n h院t s泳c ý ngha cho nhu c亥u b泳c thi院t trên.
Khi s嬰i quang 8逢嬰c s穎 d映ng 8吋 truy隠n thông tin thì thách th泳c 8逢嬰c 8員t ra 8嘘i
v噂i chúng ta trong giai 8q衣n m噂i tr逢噂c nhu c亥u thông tin ngày càng t<ng m衣nh m胤
c栄a con ng逢運i. Khi mà ngày càng có nhi隠u ng逢運i b逸t"8亥u s穎 d映ng các m衣ng d英 li羽u
và c泳 m厩i l亥n s穎 d映ng 8ó cng 8ã chi院m m瓜t b<ng thông 8áng k吋 trong các 泳ng
d映ng thông tin c栄a h丑 ch鰯ng h衣n nh逢"8丑c l逢噂t thông tin trên các trang web, các 泳ng
d映ng s穎 d映ng Java, h瓜i ngh鵜 truy隠n hình, … T瑛"8ó cho th医y nhu c亥u thông tin b<ng
r瓜ng 8員t ra h院t s泳c b泳c thi院t, và nhu c亥u này còn v逢嬰t xa h挨n n英a trong t逢挨ng lai.
Hình 2.1 cho th医y s詠 gia t<ng b<ng thông c栄a các m衣ng khác nhau qua các n<m. S詠
phát tri吋n m衣nh m胤 này ch栄 y院u là do s詠 tri吋n khai các h羽 th嘘ng thông tin quang.
Hình 2.1: S詠 gia t<ng b<ng thông c栄a các m衣ng khác nhau qua các n<m
Ch逢挨ng 2: Gi噂i thi羽u m衣ng WDM
16
A吋 thích 泳ng v噂i s詠 phát tri吋n không ng瑛ng 8ó và tho違 mãn yêu c亥u tính linh
ho衣t v隠 thay 8鰻i m衣ng, các công ngh羽 truy隠n d磯n khác nhau 8ã 8逢嬰c nghiên c泳u,
tri吋n khai th穎 nghi羽m và 8逢a vào 泳ng d映ng nh逢 k thu壱t TDM, CDM. Công ngh羽
ghép kênh phân chia theo b逢噂c sóng WDM 8逢嬰c 逢a chu瓜ng h挨n c違. Ak隠u này là do

công ngh羽 TDM có chi phí k thu壱t và thi院t b鵜 l逸p 8員t h羽 th嘘ng t逢挨ng 8嘘i cao, 8員c
bi羽t trong TDM gây lãng phí m瓜t s嘘 kênh thông tin khi m厩i khe th運i gian 8逢嬰c d詠
tr英 ngay c違 khi không có d英 li羽u 8吋 g穎i và phía thu khó kh<n khi phân bi羽t các khe
th運i gian thu瓜c v隠 kênh nào 8吋 gi違i ghép kênh tín hi羽u. Bên c衣nh 8ó, ghép kênh
phân chia theo mã CDM còn t欝n t衣i nh英ng h衣n ch院 v隠 k thu壱t nh逢 t嘘c 8瓜"8k隠u ch院
và suy hao trong mã hoá cng nh逢 gi違i mã cao. WDM là ti院n b瓜 r医t l噂n trong công
ngh羽 truy隠n thông quang, nó cho phép t<ng dung l逢嬰ng kênh mà không c亥n t<ng t嘘c
8瓜 bit 8逢運ng truy隠n cng nh逢 không c亥n dùng thêm s嬰i d磯n quang.
V噂i WDM, m厩i kênh v噂i m瓜t b逢噂c sóng khác nhau và các b逢噂c sóng ánh sáng
này không 違nh h逢荏ng l磯n nhau b荏i vì chu kì dao 8瓜ng c栄a các các kênh khác nhau
là hoàn toàn 8瓜c l壱p nhau. Khác v噂i h羽 th嘘ng TDM, m厩i ph亥n t穎 kênh WDM có th吋
ho衣t 8瓜ng 荏 t嘘c 8瓜 b医t kì và m厩i kênh cng có th吋 mang 8亥y dung l逢嬰ng c栄a m厩i
d逢噂c sóng. Ch逢挨ng này s胤 trình bày rõ nguyên lí ho衣t 8瓜ng c栄a h羽 th嘘ng WDM và
các thành ph亥n c栄a nó.
Hình 2.2: H羽 th嘘ng TDM
Hình 2.3: H羽 th嘘ng WDM
Ch逢挨ng 2: Gi噂i thi羽u m衣ng WDM
17
2.2. Nguyên lí ho衣t 8瓜ng c栄a h羽 th嘘ng WDM
Ngày nay, nhu c亥u c栄a con ng逢運i v隠 các d鵜ch v映 thông tin b<ng r瓜ng ngày m瓜t
v<ng lên, thì m衣ng ghép kênh 8a b逢噂c sóng WDM 8ã tho違 mãn 8逢嬰c nhu c亥u 8ó.
Theo k thu壱t này, các lu欝ng ánh sáng v噂i các b逢噂c sóng khác nhau 8逢嬰c truy隠n
trên cùng m瓜t s嬰i quang. M厩i b逢噂c sóng mang m瓜t dung l逢嬰ng 8i吋n hình, thu運ng là
2.5Gbps.
Nguyên lí c挨 b違n c栄a ghép kênh theo b逢噂c sóng là ghép t医t c違 các b逢噂c sóng
khác nhau c栄a ngu欝n phát quang vào cùng m瓜t s嬰i d磯n quang nh運 b瓜 ghép kênh
MUX và truy隠n d磯n các b逢噂c sóng này trên cùng s嬰i quang. Khi 8院n 8亥u thu, b瓜
tách kênh quang s胤 phân tách 8吋 thu nh壱n l衣i các b逢噂c sóng 8ó.
V噂i cùng m瓜t nguyên lí ho衣t 8瓜ng có hai lo衣i truy隠n d磯n trong WDM, 8ó là:
truy隠n d磯n m瓜t chi隠u và truy隠n d磯n hai chi隠u m瓜t s嬰i.

v H羽 th嘘ng WDM m瓜t chi隠u: có ngha là t医t c違 các kênh cùng trên m瓜t s嬰i
quang truy隠n d磯n theo cùng m瓜t chi隠u.
v H羽 th嘘ng WDM hai chi隠u: có ngha là kênh quang trên m厩i s嬰i quang
truy隠n d磯n theo hai h逢噂ng khác nhau, dùng các b逢噂c sóng tách r運i nhau 8吋 thông
tin hai chi隠u.
Hình 2.4: Nguyên lí ghép kênh phân chia theo b逢噂c sóng
Ch逢挨ng 2: Gi噂i thi羽u m衣ng WDM
18
So v噂i h羽 th嘘ng WDM m瓜t chi隠u, h羽 th嘘ng WDM hai chi隠u gi違m 8逢嬰c s嘘 l逢嬰ng
b瓜 khu院ch 8衣i và 8逢運ng dây. Tuy nhiên, h羽 th嘘ng WDM hai chi隠u th逢運ng b鵜 can
nhi宇u nhi隠u kênh, 違nh h逢荏ng ph違n x衣 quang, v医n 8隠 cách li gi英a các kênh hai chi隠u,
tr鵜 s嘘 và lo衣i hình xuyên âm,… 8欝ng th運i ph違i s穎 d映ng b瓜 khu院ch 8衣i quang hai
chi隠u.
2.3. 姶u 8i吋m c栄a h羽 th嘘ng WDM
v Có kh違 n<ng t衣o dung l逢嬰ng l噂n ch雨 trên m瓜t s嬰i quang, và có th吋 8衣t
dung l逢嬰ng l噂n h挨n khi s穎 d映ng k thu壱t DWDM (Dense WDM: ghép kênh phân
chia theo b逢噂c sóng m壱t 8瓜 cao).
(b)
Ngu欝n λ
1
Thu λ
2
Thi院t b鵜
WDM
Kênh vào
Kênh ra
Thi院t b鵜
WDM
Ngu欝n λ
2

Kênh vào
Kênh ra
Thu λ
1
O瓜t s嬰i
quang
λ
1
λ
2
(a)
Ngu欝n
λ
1
Kênh 1
Thi
院t b鵜
WDM
o瓜t s嬰i
quang
quang
n
λλλ , ,,
21
Kênh 2
Ngu欝n
λ
2
Kênh n
Ngu欝n λ

n
Kênh 1
Thu
λ
1
Thu
λ
2
Kênh 2
Thu λ
n
Kênh n
Thi
院t b鵜
WDM
Hình 2.5: H羽 th嘘ng WDM theo m瓜t h逢噂ng (a) và hai h逢噂ng (b)