CHƯƠNG I TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ DWDM

NHÓM 17

Chương I: Tổng quan DWDM

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DWDM
I. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ DWDM
1.1 Khái niệm
1.1.1 Khái niệm công nghệ DWDM
DWDM (Dense Wavelength Division Mutiplexing) là công nghệ ghép kênh
theo bước sóng mật độ cao thực hiện ghép nhiều kênh có bước sóng khác nhau trong
một băng tần hạn chế.
Cấu trúc tổng quát của một tuyến DWDM đơn hướng, N kênh như hình 1.1

Giao
tiếp
với
phía
phát
thông
tin cần
truyền

Tx-1
Tx-2
Tx-k

λ1

λ1

λ2

λ2

OA

λk

OA

OA

D EMUX

MUX
Tx-n

λn

λk

λn

Rx-1

Giao
tiếp
với
phía
thu
thông

tin cần
truyền

Rx-2

Rx-k

Rx-n

Ghép kênh DWDM

λk

λ

Phổ của kênh đơn

λ1

λ2

λk

λn

λ

Phổ của tín hiệu ghép DWDM

Hình 1.1: Cấu trúc tổng quát của DWDM và phổ của tín hiệu ghép

Các luồng thông tin cần truyền được đưa tới khối phát của từng kênh. Các khối này làm
nhiệm vụ phát đáp với bước sóng khác nhau. Đầu ra của các khối phát được đưa tới bộ ghép
kênh theo bước sóng để ghép thành một luồng tổng được khuyếch đại và phát lên sợi quang.
Trên đường truyền, có thể đặt các bộ khuyếch đại nhằm đảm bảo về công suất để tăng
khoảng cách truyền. Tại đầu thu, tín hiệu này được khuyếch đại để tín hiệu đủ lớn và được
đưa tới bộ tách kênh theo bước sóng để tách thành các kênh tương tự như đầu phát. Các
kênh bước sóng riêng được đưa tới các khối phát tương ứng để chuyển từng kênh thành các
luồng tín hiệu riêng tương ứng với phía phát.
Hiện tại, có hai hệ thống ghép kênh theo bước sóng được biết là:
Hệ thống ghép kênh theo bước sóng mật độ cao (DWDM – Dense Wavelength Division
Mutiplexing)


NHÓM 17

Chương I: Tổng quan DWDM

Hệ thống ghép kênh theo bước sóng thô (CWDM – Coarse Wavelength Division
Mutiplexing).
1.1.2 Kỹ thuật ghép bước sóng quang
Trong hệ thống đơn kênh, khi tốc độ đường truyền đạt đến mức độ nào đó, người ta thấy
các hạn chế của các mạch điện tử trong việc nâng cao tốc độ cũng như kéo dài cự ly truyền
dẫn. Thêm vào đó, chi phí cho các giải pháp trên tuyến truyền dẫn rất tốn kém vì cấu trúc hệ
thống khá phức tạp. Do đó, kỹ thuật ghép kênh quang ra đời nhằm khắc phục được những
hạn chế trên.
Các phần tử quang trong hệ thống thiết bị sẽ đóng vai trò chủ đạo trong việc thay thế hoạt
động của các phần tử điện ở các vị trí xung yếu đòi hỏi kỹ thuật xử lý tín hiệu nhanh.
Về lý thuyết, ta có thể làm tăng đáng kể dung lượng truyền dẫn của hệ thống bằng cách
truyền đồng thời nhiều tín hiệu quang trên cùng một sợi nếu các nguồn phát có phổ cách
nhau một cách hợp lý và đầu thu có thể thu được các tín hiệu quang riêng biệt nếu phần thu

có bộ tách bước sóng, Đây chính là cơ sở kỹ thuật ghép bước sóng.
1.2. Mô hình hệ thống và nguyên lý hoạt động
Mô hình tổng quát hệ thống DWDM được trình bày trong hình 1.2. Mô hình này biểu diễn
một hệ thống DWDM mở, đơn hướng gồm đầu phát, trạm khuếch đại và bù tán sắc trung
gian và đầu thu. Hệ thống ghép n kênh bước sóng, từ λ1 đến λn.


NHÓM 17

Chương I: Tổng quan DWDM

Đầu phát
Kênh 1

OTU1
OTU1

Khuyếch đại

λ1

λ1

PA

OMU

λn

λn

OSC
OSC

OSC
OSC

NMS
NMS

λ1

Sợi quang

OTU1
OTU1

OTUn
OTUn

Kênh n

OSC
OSC

EMS
EMS

λ1

λ

λOSC λ1

λn λ

λOSC λ1

Ghép
Ghép kênh
kênh

λ

λn λ

λn

λn
Đầu
Đầu vào
vào

Kênh 1

ODU

LA

Sợi quang

OTUn

OTUn

DCF
DCF

DCF
DCF
BA

Kênh n

Đầu thu

Đường
Đường truyền
truyền

Tách
Tách kênh
kênh

λ

Đầu
Đầu ra
ra

OSC (Optical Supervision Channel): Kênh giám sát quang

BA (Boost Amplifier): Bộ khuếch đại tăng cường.

OMU (Optical Multiplexing Unit): Bộ ghép kênh quang.

PA (Pre-Amplifier): Bộ tiền khuếch đại.

ODU (Optical Demultiplexing Unit): Bộ tách kênh quang.

LA (Line Amplifier): Bộ khuếch đại đường.

EMS (Element Management System): Hệ thống quản lý phần tử

DCF (Dispersion Compensate Fiber): Sợi bù tán sắc.

NMS: Network Management System: hệ thống quản lý mạng

OTU (Optical Transponder Unit): Bộ phát đáp quang.

Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý DWDM
Trên thực tế, hệ thống DWDM được xây dựng là hệ thống hai hướng. Mô hình tổng quát
của hệ thống DWDM hai hướng được trình bày trên hình 1.3.


NHÓM 17

Chương I: Tổng quan DWDM

OTM
Kênh 1
OTU1
OTU1

λ1

λ1
DCF
DCF

Kênh 1
OTU1
OTU1

LA

λn
OSC
OSC

OSC
OSC

λ1

Client
side hay
local
side

ODU

λn

PA

LA
Sợi
quang

Sợi
quang

DCF
DCF

Line side
hay
network
side

λn

DCF
DCF

EMS
EMS

NMS
NMS

OTU1

OTU1

Kênh n
OTUn
OTUn

Kênh 1
OTU1
OTU1

OMU

OTUn
OTUn

OSC
OSC

λ1

BA

Kênh n

PA
Sợi
quang

Sợi
quang

OMU

OTUn
OTUn

λn

DCF
DCF

Kênh 1

ODU

BA

Kênh n

OTM

OLA

Line side
hay
network
side

Kênh n
OTUn

OTUn

Client
side hay
local
side

Hình 1.3: Hệ thống DWDM hai hướng
Hình 1.4 biểu diễn các cách giao tiếp giữa hệ thống DWDM với các dịch vụ khác. Với hệ
thống DWDM mở, sử dụng các bộ phát đáp (OTU) để nhận, gom các luồng thông tin của
các dịch vụ khác nhau để phát trên các bước sóng chuẩn hóa của DWDM


NHÓM 17

Chương I: Tổng quan DWDM

IP

ATM

SDH

ATM

IP

Khác

Giao diện quang mở

SDH

DWDM
Sợi quang

Hình 1.4: Giao tiếp giữa DWDM với các dịch vụ khác
Các giao diện trực tiếp tới lớp DWDM là các giao diện quang tại bước sóng chuẩn hóa của
hệ thống ghép kênh theo bước sóng DWDM
1.3 Tình hình hiện nay và xu hướng phát triển tương lai của hệ thống DWDM
Trong 20 năm qua, sự phát triển của truyền thông quang vượt ra ngoài trí tưởng tượng của
người dân, và mạng lưới truyền thông quang học tạo thành cơ sở cho nền tảng mạng truyền
thông hiện đại. Sợi quang giao tiếp hệ thống đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển, từ hệ
thống PDH cuối 70 's, giữa 90 's SDH hệ thống, cũng như sự gia tăng tại các hệ thống
DWDM, cũng như các công nghệ tương lai của mạng quang học thông minh và hệ thống
thông tin quang chính nó là nhanh chóng nâng cấp.
Bước sóng bộ phận ghép kênh truyền thông quang xảy ra lúc bắt đầu đã có, cuối năm 80
đầu 90, AT & T Bell Labs Tingye Li (T.Y.Lee), ủng hộ việc phân chia bước sóng ghép kênh
(DWDM) công nghệ, hai bước sóng WDM (1310/1550nm) 80 hệ thống sử dụng Mỹ AT & T
mạng, mức cho 2x1.7Gb/s. Nhưng vào giữa các 90 's, tốc độ phát triển hệ thống WDM
không nhanh, chủ yếu là bởi vì:
Thứ Nhất : phát triển công nghệ TDM (thời gian ghép kênh phân chia), 155Mb/s-622Mb/s2.5Gb/s TDM công nghệ là tương đối đơn giản. Theo thống kê, trong hệ thống 2.5 Gb/s (2.5
Gb/s system), Hệ thống mỗi khi bạn nâng cấp, mỗi bit của sự sụp đổ trong chi phí vận
chuyển khoảng 30%. Vì vậy, trong nâng cấp hệ thống trong quá khứ, người đầu tiên nghĩ là
công nghệ TDM.
Thứ Hai : sự phân chia bước sóng ghép kênh thiết bị không được hoàn toàn trưởng thành,
bước sóng-bộ phận ghép kênh, demultiplexing và quang khuếch đại đầu 90 's đã bắt đầu
kinh doanh.
Chủ yếu là do sự phát triển nhanh chóng của DWDM:

NHÓM 17

Chương I: Tổng quan DWDM

Một Là : TDM10Gb/s khuôn mặt những thách thức của linh kiện điện tử, bằng cách sử dụng
TDM đã gần gũi hơn với các giới hạn của silic và asen Gali, TDM đã không có nhiều tiềm
năng để được khai thác thiết bị truyền động cũng là rất cao.
Hai là : đã được triển khai G.652 công cụ sợi 1550nm cửa sổ phân tán cao giới hạn truyền
TDM10Gb/s hệ thống, quang màu phân tán và phân cực chế độ phân tán hiệu quả của ngày
càng tăng. Mọi người đang ngày càng quan tâm đến điện cardioversion từ chuyển sang Đài
Loan, từ trường ánh sáng sử dụng ghép kênh để nâng cao hiệu quả truyền dẫn, tăng tỷ lệ tái
sử dụng, và DWDM công nghệ là các doanh nghiệp đơn giản nhất của công nghệ ghép kênh
quang học.
Ba Là : phát triển nhanh chóng của các thiết bị quang điện. Đại học Southampton 1985
Vương Quốc Anh đầu tiên phát triển các khuếch đại Erbi-doped sợi. Năm 1990, biruili
(Pirelli) phát triển các bộ khuếch đại quang thương mại đầu tiên (EDFA) và EDFA và
trưởng thành về mặt thương mại, công nghệ WDM thực hiện bởi truyền đường dài.
Từ một kỹ thuật và kinh tế quan điểm trên, DWDM công nghệ là khả thi về kinh tế của các
phương tiện công nghệ mở rộng
1.4. Cấu trúc thiết bị
1.4.1. Cấu trúc phần cứng
Về phần cứng, thiết bị DWDM được thiết kế theo cấu trúc phân tách khối chức năng. Thiết
bị bao gồm khung giá (subrack) và các khối chức năng. Khung giá thiết bị được gắn trên tủ
thiết bị (rack). Các khối chức năng bao gồm các khối (Modul) và các bo mạch chức năng
(board) hay còn gọi là card chức năng.

1-Bảng mạch (Board); 2-Giá OADM; 3: DCM; 4-Kẹp sợi

Tủ thiết bị (Rack) Khung giá thiết bị (Subrack)

Bảng mạch (Board)


NHÓM 17

Chương I: Tổng quan DWDM

Hình 1.5: Thành phần phần cứng
Hình 2.4 là hình ảnh ví dụ về tủ thiết bị, khung giá thiết bị và bảng mạch chức năng.

1.5. Ứng dụng
1.5.1. Các kiểu mạng DWDM
DWDM có hai kiểu 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 hệ thống.

Hình 1.6: Hệ thống DWDM mở
Hệ thống DWDM tích hợp không sử dụng công nghệ chuyển đổi bước sóng.

Hình 1.7: Hệ thống DWDM tích hợp
Các kiểu mạng này được áp dụng tùy thuộc vào từng hoàn cảnh cụ thể. Trong thực tế, có
thể kết hợp cả hai kiểu ứng dụng này trong một hệ thống mạng.
1.5.2. Ứng dụng DWDM tại các lớp mạng
- Mạng đường trục (back-bone)
Các hệ thống DWDM khoảng cách xa được ứng dụng trong mạng đường trục để truyền tải
thông tin với lưu lượng lớn giữa các vùng trong một quốc gia. Đặc điểm của các hệ thống
này là dung lượng rất lớn.
- Mạng nội vùng (Metropolitan)

NHÓM 17

Chương I: Tổng quan DWDM

Sử dụng các hệ thống DWDM khoảng cách trung bình để kết nối giữa các điểm tập trung
lưu lượng trong một vùng. Các mạng metro cũng được xây dựng dạng hình vòng hoặc hình
lưới để tăng khả năng bảo vệ lưu lượng.
1.6 Kết luận chương
Chương này nói về tổng quan công nghệ DWDM, tình hình hiện nay và xu hướng phát
triển tương lai của hệ thống DWDM cùng một số ứng dụng của hệ thống