TÌm hiểu về công nghệ DWDM nhóm 17 290918

NHÓM 17

Tìm Hiểu Về Công Nghệ DWDM

MỤC LỤC
Lời Mở Đầu ______________________________________________________________3
1 CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DWDM________________________8
1.1 Khái niệm____________________________________________________________8
1.1.1 Khái niệm công nghệ DWDM...............................................................................................................8
1.1.2 Kỹ thuật ghép bước sóng quang.........................................................................................................9

1.2 Mô hình hệ thống và nguyên lý hoạt động________________________________10
1.3 Xu hướng phát triển tương lai của hệ thống DWDM_______________________12
1.3.1 Trong viễn thông.................................................................................................................................12
1.3.2 Xu hướng ứng dụng...........................................................................................................................13

1.4 Cấu trúc thiết bị______________________________________________________13
1.4.1 Cấu trúc phần cứng............................................................................................................................13

1.5 Ứng dụng___________________________________________________________14
1.5.1 Các kiểu mạng DWDM.......................................................................................................................14
1.5.2 Ứng dụng DWDM tại các lớp mạng...................................................................................................14

1.6 Kết luận chương______________________________________________________15
2 CHƯƠNG II : ĐẶC TÍNH VỀ CÔNG NGHỆ DWDM_________________________16
2.1 Các bộ phận chức năng________________________________________________16
2.1.1 Cấu trúc phần mềm............................................................................................................................17

2.2 Cấu hình thiết bị_____________________________________________________18
2.2.1 Phân loại cấu hình thiết bị..................................................................................................................18
2.2.2 Thiết bị OTM.......................................................................................................................................19

2.2.3 Thiết bị OLA........................................................................................................................................19
2.2.4 Thiết bị OADM....................................................................................................................................20
2.2.5 Thiết bị REG.......................................................................................................................................21
2.2.6 Thiết bị OEQ.......................................................................................................................................22

2.3 Ưu điểm____________________________________________________________22
2.4 Nhược điểm_________________________________________________________23
2.5 Đặc điểm hệ thống DWDM_____________________________________________24
2.6 Kết luận chương______________________________________________________25
3 CHƯƠNG III : CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HỆ THỐNG DWDM_________26
3.1 Các thành phần chính của hệ thống quang DWDM________________________26
3.1.1 Thiết bị ghép – tách kênh bước sóng (Mux/ Demux)........................................................................26
3.1.2 Bộ phát................................................................................................................................................26
3.1.3 Bộ suy hao..........................................................................................................................................27
3.1.4 Bộ thu..................................................................................................................................................28
3.1.5 Các thiết bị bù sắc tán........................................................................................................................29
3.1.6 Bộ khuếch đại quang sợi EDFA ( Erbium Doped Fiber Amplifier)....................................................29

1


NHÓM 17

Tìm Hiểu Về Công Nghệ DWDM

3.1.7 Bộ chuyển đổi bước sóng..................................................................................................................30
1.1.8 Bộ đấu nối chéo quang OXC.............................................................................................................31
3.1.8 Bộ xen/ rẽ quang OADM ( Optical Add/ Drop Multiplexer)................................................................32
3.1.9 Sợi quang...........................................................................................................................................33

3.2 Các tham số chính trong DWDM________________________________________34
3.2.1 Suy hao sợi quang.............................................................................................................................34
3.2.2 Số kênh bước sóng............................................................................................................................34
3.2.3 Độ rộng phổ của nguồn phát.............................................................................................................35
3.2.4 Quỹ công suất.....................................................................................................................................36
3.2.5 Tán sắc...............................................................................................................................................36
3.2.6 Vấn đề ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến................................................................................38
3.2.7 Dải bước sóng làm việc của DWDM.................................................................................................38

3.3 Kết luận chương______________________________________________________39
4 - KẾT LUẬN -__________________________________________________________40

2


NHÓM 17

Tìm Hiểu Về Công Nghệ DWDM

Danh mục viết tắt
BA

Boost Amplifier

Bộ khuếch đại tăng cường.

CWDM

Coarse Wavelength Division

Ghép kênh phân chia bước
sóng thô

Multiplexing
DCF

Dispersion Compensate

Sợi bù tán sắc

Fiber
Demux

Demultiplexer

Mạch giải ghép kênh

EDFA

Erbium Doped Fiber

Bộ khuếch đại quang sợi

Amplifier
EMS

Element Management

Hệ thống quản lý phần tử

System
IP

Internet Protocol

Giao thức Internet

MUX

Multiplexer

Mạch ghép kênh

NMS

Network Management

Hệ thống quản lý mạng

System
OADM

Optical Add/Drop

Thiết bị ghép kênh xen/rẽ

Multiplexer
ODU

Optical Demultiplexing Unit

quang
Bộ tách kênh quang

OEQ

Optical Equalizer

Thiết bị cân bằng tín hiệu
quang

OLA

Optical Line Amplifier

Thiết bị khuếch đại đường
truyền

OMU

Optical Multiplexing Unit

Bộ ghép kênh quang

OSC

Optical Supervision Channel

Kênh giám sát quang

OTM

Optical Terminal Multiplexer

Thiết bị ghép kênh kết cuối
quang

OTU

Optical Transponder Unit

Bộ phát đáp quang

OXC

Optical Cross-connect

Bộ đấu nối chéo quang OXC

PA

Pre-Amplifier

Bộ tiền khuếch đại.

QoS

Quality of Service

Chất lượng dịch vụ

3


NHÓM 17

Tìm Hiểu Về Công Nghệ DWDM
REG

Regenerator

Thiết bị tái tạo

DWDM

Dense Wavelength Division

Ghép kênh phân chia theo
bước sóng dày đặc

Multiplexing
WDM

Wavelength Division
Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo
bước sóng

4

NHÓM 17

Tìm Hiểu Về Công Nghệ DWDM

Danh mục hình ảnh
Hình 1.1: Cấu trúc tổng quát của DWDM và phổ của tín hiệu ghép
Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý DWDM
Hình 1.3: Hệ thống DWDM hai hướng
Hình 1.4: Giao tiếp giữa DWDM với các dịch vụ khác
Hình 1.5: Thành phần phần cứng
Hình 1.6: Hệ thống DWDM mở
Hình 1.7: Hệ thống DWDM tích hợp
Hình 2.1: Kiến trúc phần mềm hệ thống
Hình 2.2: Vị trí các loại thiết bị DWDM trong mạng
Hình 2.3: Cấu trúc thiết bị ghép kênh kết cuối quang (OTM)
Hình 2.4: Cấu trúc thiết bị khuếch đại đường truyền (OLA)
Hình 2.5: Cấu trúc thiết bị ghép kênh xen/rẽ quang (OADM)
Hình 2.6: Cấu trúc thiết bị tái tạo (REG)
Hình 3-1 Thiết bị ghép/ tách kênh bước sóng
Hình 3-2. Quang phổ và dạng đơn giản của Laser DFB
Hình 3-3. Mô hình bộ suy hao
Hình 3-4. Đặc tuyến độ nhạy máy thu
Hình 3-5. Sự giãn xung và bù tán sắc
Hình 3-6 Bộ khuếch đại quang EDFA
Hình 3-7 Các vị trí của bộ khuếch đại trên tuyến thông tin quang
Hình 3-8 Sơ đồ mạch của bộ OXC
Hình 3-9 Bộ xen/ rẽ quang OADM
Hình 3-10. Tán sắc mode phân cực PMD

5


NHÓM 17

Tìm Hiểu Về Công Nghệ DWDM

Danh mục bảng
Bảng 2-1: Phân chia băng tần quang
Bảng 3-1. Giá trị PMD đối với các tốc độ truyền dẫn khác nhau
Bảng 3-2: Phân chia băng tần quang

6


NHÓM 17

Tìm Hiểu Về Công Nghệ DWDM

Lời Mở Đầu
Ngày nay, xu hướng hội tụ của viễn thông và công nghệ thông tin có nhiều ảnh hưởng
đến mạng viễn thông, đòi hỏi mạng viễn thông phải có cấu trúc mở, linh hoạt, cung cấp
nhiều loại dịch vụ khác nhau cho người sử dụng, … Chính vì vậy, việc xây dựng mạng thế
hệ sau NGN (Next Generation Network) dựa trên nền tảng chuyển mạch gói tốc độ cao,
dung lượng lớn và hội tụ được các loại hình dịch vụ khác nhau là một điều tất yếu.
Trong cấu trúc NGN, lớp truyền tải là khâu quan trọng nhất có nhiệm vụ truyền dẫn
thông suốt lưu lượng trao đổi thông tin của người dùng với tất cả các loại hình dịch vụ trên
mạng, trong đó mạng truyền dẫn được xem là huyết mạch chính. Để thoả mãn việc thông
suốt lưu lượng với băng tần lớn, các hệ thống truyền dẫn thông tin quang được sử dụng nhờ
các ưu điểm nổi bật của nó. Trong các hệ thống truyền dẫn thông tin quang, công nghệ ghép

kênh theo bước sóng mật độ cao DWDM được xem là công nghệ quan trọng và hiệu quả
nhất cho đường truyền dẫn. Chính vì vậy đó em đã chọn đề tài: “Tìm Hiểu Về Công Nghệ
DWDM” nhằm nghiên cứu sâu hơn về công nghệ này, cũng như những ứng dụng của công
nghệ.
Để hoàn thành Đồ án này nhóm đã có sự hướng dẫn tận tình từ thầy T.S Đỗ Xuân Thu
và các bạn ở trường Đại Học Công Nghệ GTVT, cùng một số tài liệu tham khảo trên mạng.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, tháng 9 năm 2018
Sinh viên
Tô Văn Hòa
Phạm Văn Hải

7


NHÓM 17

Tìm Hiểu Về Công Nghệ DWDM

1 CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DWDM
Lịch sử về công nghệ DWDM
Hiện nay sợi quang vẫn được xem là môi trường lý tưởng cho việc truyền tải lưu lượng
cực lớn. Đối với hệ thống dung lượng thấp, công nghệ TDM thường được sử dụng để tăng
dung lượng truyền dẫn của một kênh cáp đơn lên 10Gbps, thậm chí là 40Gbps. Tuy nhiên,
việc tăng tốc cao hơn nữa là không dễ dàng vì các hệ thống tốc độ cao đòi hỏi công nghệ
điện tử phức tạp và đắt tiền. Khi tốc độ đạt tới hàng trăm Gbps, bản thân các mạch điện tử
sẽ không thể đáp ứng được xung tín hiệu cực kỳ hẹp, thêm vào đó chi phí cho các giải pháp
trở nên tốn kém và cơ cấu hoạt động quá phức tạp đòi hỏi công nghệ rất cao.
Để nâng cao tốc độ truyền dẫn, khắc phục được những hạn chế mà các mạch điện hiện tại
chưa khắc phục được, công nghệ ghép kênh quang phân chia theo bước sóng mật độ cao

DWDM ra đời. DWDM có thể ghép một số lượng lớn bước sóng trong vùng bước sóng
1550nm để nâng dung lượng hệ thống lên hàng trăm Gbps. Vì thế, DWDM ngày càng được
ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới cũng như ở Việt Nam.
Với ưu thế về công nghệ đặc biệt, ghép kênh theo bước sóng mật đô cao DWDM đã trở
thành một phương tiện tối ưu về kỹ thuật và kinh tế để mở rộng dung lượng sợi quang một
cách nhanh chóng và quản lý hiệu quả hệ thống. DWDM đã đáp ứng được hoàn toàn yêu
cầu phát triển các dịch vụ băng rộng trên mạng và là tiền đề để xây dựng và phát triển mạng
toàn quang trong tương lai.
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

8


NHÓM 17

Giao
tiếp
với
phía
phát
thông
tin cần
truyền

Tìm Hiểu Về Công Nghệ DWDM

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)
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.
9

NHÓM 17

Tìm Hiểu Về Công Nghệ DWDM

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 .

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
10


NHÓM 17

Tìm Hiểu Về Công Nghệ 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.

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

11


NHÓM 17

Tìm Hiểu Về Công Nghệ 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 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.
1.3.1 Trong viễn thông
Thông tin quang phát triển theo hai xu hướng chính:

•

Tăng tốc độ truyền dẫn: từ 2,5 Gb/s đến 10 Gb/s rồi đến 40 Gb/s. Sử dụng WDM tốc

độ truyền dẫn lên tới hàng trăm Gb/s.
•

Tăng cự ly truyền dẫn: Trước đây, với cự ly khoảng 100 Km là phải sử dụng trạm lặp.

Nhưng hiện nay, với cáp quang biển, chiều dài cỡ mấy trăm Km vẫn không cần sử dụng trạm
lặp.Để đạt được điều này, chúng ta cần sử dụng sợi quang có suy hao tán sắc thấp.
Chính vì vậy cần nghiên cứu sợi quang có hệ số suy hao thấp hơn và hoạt động ở bước sóng
cao hơn.
Đồng thời cần nghiên cứu linh kiện quang điện (Laser Diode, photodiode) thích hợp.
Tăng cường sử dụng hệ thống WDM và nghiên cứu các kỹ thuât truyền dẫn mới.
12


NHÓM 17

Tìm Hiểu Về Công Nghệ DWDM

1.3.2 Xu hướng ứng dụng
Không chỉ sử dụng trong mạng viễn thông mà còn sử dụng ở cự ly ngắn hơn như trong
mạng LAN, máy bay, nhà máy, ô tô, máy chủ (server) lớn (nối các bo mạch )
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)

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.

13


NHÓM 17

Tìm Hiểu Về Công Nghệ DWDM

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)
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.

14


NHÓM 17

Tìm Hiểu Về Công Nghệ DWDM

1.6 Kết luận chương
Sự tăng nhanh về dung lượng, khoảng cách và sự đa dạng về định dạng chuyền đã tạo
động lực cho sự ra đời và phát triển hệ thống DWDM . Để thấy được rõ vai trò quan trọng
của công nghệ này đối với việc phát triển hệ thống mạng, trong chương này chúng ta đã
xem xét những nét chung nhất về công nghệ DWDM. Với những mô hình và xu hướng phát

triển tương lai của hệ thống DWDM

15


NHÓM 17

Tìm Hiểu Về Công Nghệ DWDM

2 CHƯƠNG II : ĐẶC TÍNH VỀ CÔNG NGHỆ DWDM
2.1 Các bộ phận chức năng
Các khối chức năng chính của một thiết bị DWDM bao gồm:
1, Bộ phát đáp quang (OTU)
Có chức năng gom và chuyển đổi tín hiệu từ phía khách hàng thành dòng dữ liệu tại giao
diện chuẩn hóa DWDM.
2, Bộ ghép kênh theo quang (OMU)
Có chức năng ghép các tín hiệu tại các bước sóng đơn chuẩn hóa theo hệ thống DWDM
thành luồng tín hiệu ghép kênh theo bước sóng.
3, Bộ tách kênh theo quang (ODU)
Có chức năng tách các tín hiệu tại các bước sóng đơn chuẩn hóa theo hệ thống DWDM từ
luồng tín hiệu ghép kênh theo bước sóng.
4, Bộ ghép kênh xen rẽ quang (OADM)
Có chức năng xen/rẽ các tín hiệu tại các bước sóng đơn chuẩn hóa theo hệ thống DWDM
vào/từ luồng tín hiệu ghép kênh theo bước sóng.
5, Bộ khuếch đại quang (OAU)
Có chức năng khuếch đại công suất tín hiệu quang
6, Bộ điều khiển hệ thống và truyền thông
Có chức năng điều khiển cấu hình toàn hệ thống, xử lý cảnh bảo hệ thống, giao tiếp với hệ
thống quản lý.
7, Khối giao tiếp kênh giám sát quang (OSC)

Có chức năng giao tiếp kênh giám sát quang đảm bảo liên lạc từ thiết bị đến hệ thống quản
lý.
8, Khối bù tán sắc (DCM)
Có chức năng bù tán sắc sợi quang để hạn chế tán sắc.
Các khối chức năng bổ xung của thiết bị DWDM bao gồm:
9, Khối điều khiển công suất tự động
Có chức năng điều khiển suy hao tự động hoặc nhân công bằng cách chèn suy hao điều
khiển được để thích ứng với sự thay đổi của đường truyền.
10, Khối bảo vệ quang
Có chức năng kết nối bảo vệ lưu lượng mức quang.
11, Khối cân bằng tín hiệu quang
Bao gồm cân bằng công suất các kênh và cân bằng tán sắc các kênh.
12, Khối phân tích phổ
16


NHÓM 17

Tìm Hiểu Về Công Nghệ DWDM

Có chức năng đo phổ tín hiệu ghép kênh tổng tại đầu giám sát trên các khối xử lý tín hiệu
DWDM như OMU, ODU,...
2.1.1 Cấu trúc phần mềm
* Sơ đồ chức năng
Phần mềm của hệ thống DWDM được phân bố thành ba khối, bao gồm phần mềm bảng
mạch (nằm trong các bảng mạch chức năng), phần mềm NE (nằm trong bảng mạch SCC) và
phần mềm quản lý mạng (nằm trong máy tính quản lý mạng).
* Nguyên lý hoạt động
Các chức năng và hoạt động của các lớp trong hệ thống như sau:
Phần mềm bảng mạch: phần mềm bảng mạch điều khiển trực tiếp các mạch chức năng.

Trong bảng mạch tương ứng, nó thực hiện một chức năng chuyên biệt của phần tử mạng và
chức năng cảnh báo. Phần mềm bảng mạch hỗ trợ phần mềm NE quản lý bảng mạch.
Phần mềm NE: phần mềm NE quản lý, giám sát và điều khiển các hoạt động của bảng
mạch bên trong NE. Nó cũng trợ giúp NMS để làm dễ dàng hơn cho việc quản lý tập trung
qua mạng WDM.. Phần mềm NE gồm các khối chức năng sau:
Phần nằm trong
máy tính NMS

Phần mềm quản lý mạng

Khối truyền thông
mức cao hơn

Hệ điều
hành đa
nhiệm thời
gian thực

Khối quản
lý cơ sở dữ
liệu

Khối quản lý thiết bị

Khối truyền thông
mức thấp hơn

Phần mềm NE

Phần mềm bảng mạch

Phần nằm
trong thiết bị

Hình 2.1: Kiến trúc phần mềm hệ thống
1, Hệ điều hành đa nhiệm thời gian thực:
Phần mềm phần tử DWDM yêu cầu hệ điều hành đa nhiệm thời gian thực để quản lý tài
nguyên dùng chung và hỗ trợ các chương trình ứng dụng.
2, Khối truyền thông với cấp thấp hơn:
17


NHÓM 17

Tìm Hiểu Về Công Nghệ DWDM

Khối truyền thông với cấp thấp hơn là khối giao diện giữa phần mềm NE và phần mềm
bảng mạch.
3, Khối quản lý thiết bị:
Khối quản lý thiết bị là phần nhân của phần mềm NE trong việc thực hiện quản lý phần tử
mạng.
4, Khối truyền thông với lớp cao hơn
Khối truyền thông với lớp cao hơn trao đổi thông tin quản lý giữa hệ thống quản lý mạng
và phần tử mạng và giữa các phần tử mạng với nhau.
5, Khối quản lý cơ sở dữ liệu:
Khối quản lý cơ sở dữ liệu là một bộ phận tổ chức của phần mềm NE.
Hệ thống quản lý mạng:
Hệ thống quản lý mạng được chia làm hai phần: hệ thống quản lý phần tử (EMS) và hệ
thống quản lý mạng (NMS).
+,EMS bao gồm cấu hình, quản lý sai lỗi, chất lượng, bảo mật, đồ hình, các báo cáo chất

lượng của từng NE và quản lý hệ thống.
+,NMS được kết nối với các EMS để quản lý các toàn mạng bao gồm các NE và các liên
kết, các tuyến, kênh.
2.2 Cấu hình thiết bị
2.2.1 Phân loại cấu hình thiết bị
Thiết bị DWDM bao gồm năm loại cấu hình chính:
1) Thiết bị ghép kênh kết cuối quang (OTM – Optical Terminal Multiplexer)
2) Thiết bị khuếch đại đường truyền (OLA – Optical Line Amplifier)
3) Thiết bị ghép kênh xen/rẽ quang (OADM – Optical Add/Drop Multiplexer)
4) Thiết bị tái tạo (REG – Regenerator)
5) Thiết bị cân bằng tín hiệu quang (OEQ – Optical Equalizer)
Mỗi loại trên có một vị trí và chức năng khác nhau trong tổng thể hệ thống (hình 2.4). Do
đó, cấu trúc và các thành phần trong thiết bị cũng khác nhau.

REG

TM
OLA

T
M

OA
DM
OLA

OLA

Hình 2.2: Vị trí các loại thiết bị DWDM trong mạng

18


NHÓM 17

Tìm Hiểu Về Công Nghệ DWDM

2.2.2 Thiết bị OTM
OTM là trạm kết cuối của mạng DWDM. Một OTM bao gồm hướng phát và hướng thu.
Hướng phát là hướng từ phía khách hàng (client side) đến phía mạng (network side). Hướng
thu là hướng ngược lại. (hình 2.2).
OTM
OTU
OTU

OTU
OTU

OSC1
OSC1
OTU
OTU

OTU
OTU

OD
U

Hướng về

phía khách
hàng
(client
side)

OM
U

B
A

P
A

F
F
II
U
U

Hướng về
phía mạng
(network
side)

DCF
DCF

FIU: Fiber Interface Unit – Khối giao tiếp quang
OSC1: bộ giám sát kênh quang đơn hướng

Hình 2.3: Cấu trúc thiết bị ghép kênh kết cuối quang (OTM)
2.2.3 Thiết bị OLA
Thiết bị khuếch đại đường truyền (OLA) có chức năng khuếch đại tín hiệu quang hai
hướng và để bù lại suy hao của liên kết quang nhằm tăng khoảng cách truyền dẫn không cần
tái tạo. Cấu trúc thiết bị OLA được biểu diễn trên hình 2.4.

19


NHÓM 17

Tìm Hiểu Về Công Nghệ DWDM

OLA
DCF
DCF

Mặt
hướng
tây

L
A
OSC2
OSC2
F
F
II
U

U

L
A

F
F
II
U
U

Mặt
hướng
đông

DCF
DCF

LA: Line Amplifier – Bộ khuếch đại đường truyền
OSC2: bộ giám sát kênh quang song hướng

Hình 2.4: Cấu trúc thiết bị khuếch đại đường truyền (OLA)
Ngoài ra, tại OLA có thể sử dụng bộ khuếch đại Raman, khối phân tích phổ và khối điều
khiển công suất tự động.
2.2.4 Thiết bị OADM
Thiết bị OADM được sử dụng để xen rẽ một số kênh của luồng ghép kênh tổng, các kênh
còn lại được truyền thẳng qua thiết bị.
Hình 2.5 biểu diễn sơ đồ cấu trúc của một thiết bị ghép kênh xen/rẽ quang.

20

NHÓM 17

Tìm Hiểu Về Công Nghệ DWDM

OADM
OSC2
OSC2

F
F
II
U
U

B
A
P
A

OAD
M

DCF
DCF

OAD
M

Mặt
hướng
tây

DCF
DCF

Lưu lượng
chuyển qua

O
O
T
T
U
U

O
O
T
T
U
U

Xen rẽ lưu
lượng hướng tây
FIU: Fiber Interface Unit – Đơn vị giao diện quang

O
O

T
T
U
U

P
A
B
A

F
F
II
U
U

Mặt
hướng
đông

O
O
T
T
U
U

Xen rẽ lưu
lượng hướng
đông

OSC2: bộ giám sát kênh quang song hướng

Hình 2.5: Cấu trúc thiết bị ghép kênh xen/rẽ quang (OADM)
2.2.5 Thiết bị REG
Thiết bị REG có chức năng 3R: tái tạo dạng xung (reshaping), định thời lại (re-timing) và
phát lại (regenerating) để cải thiện chất lượng tín hiệu và tăng khoảng cách truyền dẫn.
Hình 2.6 biểu diễn sơ đồ cấu trúc của một thiết bị REG.

21


NHÓM 17

Tìm Hiểu Về Công Nghệ DWDM

REG
DCF
DCF

ODU

B
A
OTU
OTU REG
REG

Mặt
hướng
tây

OM
U

PA

OTU
OTU REG
REG

Mặt
hướng
đông

OSC2
OSC2
OTU
OTU REG
REG

OTU
OTU REG
REG

OD
U

BA

OMU

F
F
II
U
U

P
A

F
F
II
U
U

DCF
DCF

Hình 2.6: Cấu trúc thiết bị tái tạo (REG)
Thiết bị REG có thể có chức năng OADM nếu sử dụng OTU thường để xen rẽ một số kênh
trên hệ thống.
2.2.6 Thiết bị OEQ
Thiết bị OEQ được sử dụng với ứng dụng ELH nhằm làm cân bằng tốt hơn về công xuất
và bù tán sắc giữa các kênh.
Thiết bị OEQ gồm hai loại: cân bằng công suất quang và cân bằng tán sắc
2.3 Ưu điểm
Hệ thống DWDM có các ưu điểm sau:
1. Dung lượng cực lớn
Băng thông truyền dẫn của sợi quang thông thường được sử dụng rất lớn. Nhưng, tỷ lệ sử

dụng của các hệ thống đơn bước sóng vẫn rất thấp. Bằng cách sử dụng công nghệ DWDM,
dung lượng truyền dẫn trên mỗi sợi quang được tăng lên rất nhiều lần mà không cần tăng
tốc độ bit.
2. Trong suốt đối với tốc độ bit và khuôn dạng dữ liệu
Các hệ thống DWDM được xây dựng trên cơ sở ghép và tách các tín hiệu quang theo
bước sóng và việc ghép tách này độc lập với tốc độ truyền dẫn và phương thức điều chế. Vì
thế, các hệ thống này trong suốt đối với tốc độ dữ liệu và khuôn dạng dữ liệu. Vì thế, có thể
truyền các tín hiệu với các đặc điểm truyền dẫn khác hẳn nhau, có thể tổng hợp và tách các
tín hiệu điện khác nhau bao gồm các tín hiệu số và các tín hiệu tương tự, các tín hiệu PDH
và các tín hiệu SDH,.v.v.
3. Bảo vệ đầu tư tối đa trong quá trình nâng cấp hệ thống
22


NHÓM 17

Tìm Hiểu Về Công Nghệ DWDM

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 được thực hiện đơn giản bằng cách tăng thêm
bước sóng.
4. Khả năng linh hoạt, tiết kiệm và và độ tin cậy cao
So với các mạng truyền thống sử dụng phương thức TDM điện, mạng DWDM có cấu
trúc cực kỳ đơn giản và các lớp mạng được phân tách rõ ràng. Lớp thấp nhất của mạng là
lớp toàn quang tính từ đầu vào bộ ghép tới đầu ra bộ tách kênh bước sóng bao gồm các bộ
khuyếch đại, bù tán sắc và các thành phần ở trên đoạn đường truyền. Lớp này là được xây
dựng cố định với từng mạng và có chi phí rất thấp. Lớp dịch vụ mức cao hơn bao 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. Do đặc điểm trong suốt với tín hiệu
truyền nên độ tin cậy của mạng cao hơn hẳn so với các mạng TDM.
5. 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. Hoàn toàn có thể thực hiện mạng
hoàn toàn quang trong suốt và có độ tin cậy cao trên cơ sở hệ thống DWDM hiện tại.
2.4 Nhược điểm
Vẫn chưa khai thác hết băng tần hoạt động có thể của sợi quang (chỉ mới tận dụng băng
C và băng L) (Xem thêm bảng 2.1)
Quá trình khai thác bảo dưỡng phức tạp hơn gấp nhiều lần.
Nếu hệ thống sợi quang đang sử dụng là sợi DSF theo chuẩn G.653 thì rất khó triển khai
WDM vì xuất hiện hiện tượng trộn bốn bước sóng khá gay gắt.

23


NHÓM 17

Tìm Hiểu Về Công Nghệ DWDM

Bảng 2-1: Phân chia băng tần quang
Băng

Ý nghĩa

Dải bước sóng (nm)

Băng O

Original – băng gốc

1260 đến 1360

Băng E

Extended – băng mở rộng

1360 đến 1460

Băng S

Short – băng ngắn

1460 đến 1530

Băng C

Conventional – băng thông thường

1530 đến 1565

Băng L

Long – băng dài

1565 đến 1625

Băng U

Ultra-long – băng cực dài

1625 đến 1675

Giá thành các thiết bị đầu cuối rất đắt so với thiết bị đầu cuối ở cáp kim loại.
Chỉ truyền được công suất nhỏ cỡ mW.
Tín hiệu ánh sáng truyền trong sợi quang cũng bị suy hao và biến dạng, dẫn
đến có hạn chế về tốc độ và cự ly tối đa.
2.5 Đặc điểm hệ thống DWDM
Ghép kênh sóng dày đặc có thể kết hợp một tập hợp các bước sóng quang học truyền bởi
một sợi quang duy nhất. Đây là một sử dụng băng thông backbone sợi sẵn có của công nghệ
laser. Cụ thể hơn, công nghệ này là một sợi được chỉ định, một sợi quang duy nhất trên tàu
sân bay gần phổ ghép kênh không gian để tận dụng hiệu suất có thể đạt được. Bằng cách
này, theo khả năng chuyển giao thông tin nhất định, bạn có thể làm giảm tổng số chất xơ cần
thiết
DWDM có thể trên cùng một sợi, kết hợp và truyền dẫn của các bước sóng khác nhau cùng
một lúc. Để đảm bảo hiệu quả, chất xơ một chuyển đổi cho nhiều sợi ảo. Vì vậy, nếu bạn có
kế hoạch tái sử dụng tàu sân bay quang 8 (OC), 8 sợi truyền tín hiệu, do đó truyền công suất
sẽ được tăng từ 2,5 Gb/s đến 20 Gb/s. Tháng ba 2013 cho bộ sưu tập dữ liệu, sử dụng công
nghệ DWDM, chất xơ duy nhất có thể truyền tải hơn 150 truyền tải đồng thời nhiều dầm
của các bước sóng khác nhau của ánh sáng, mỗi Shu Guangbo 10 Gb/s tốc độ với một tốc
độ truyền tối đa. Là nhà sản xuất bổ sung thêm vào từng sợi kênh Terabits cho mỗi tốc độ
truyền tải thứ hai là chỉ quanh góc.
Một lợi ích quan trọng của DWDM là giao thức và tốc độ truyền dẫn không phải là có liên
quan. Dựa trên DWDM mạng có thể sử dụng giao thức IP, ATM, SONET/SDH, Ethernet
giao thức để truyền dữ liệu, xử lý dữ liệu lưu lượng truy cập từ 100Mb/s đến 2,5 Gb/s. Bằng
cách này, mạng dựa trên DWDM trong laser truyền kênh ở các tốc độ khác nhau trên các

loại khác nhau của dữ liệu lưu lượng truy cập. QoS (quality of service) quan điểm, dựa trên
DWDM mạng tại một cách chi phí thấp một cách nhanh chóng để đáp ứng yêu cầu băng
thông của khách hàng và thay đổi giao thức.
DWDM về mặt cấu trúc, không có hiện đang tích hợp hệ thống mở và hệ thống. Tích hợp hệ
thống: đối với quyền truy cập vào các tín hiệu quang thiết bị đầu cuối duy nhất là để đáp
24


NHÓM 17

Tìm Hiểu Về Công Nghệ DWDM

ứng các thiết bị truyền dẫn quang g. 692 nguồn ánh sáng tiêu chuẩn. Hệ mở, trong làn sóng
trước và back-end của sóng, và các đơn vị chuyển bước sóng OTU, thường được sử dụng
bởi hiện tại g. 957 giao diện chuyển đổi cho G. 692 chuẩn bước sóng của quang giao diện.
Bằng cách này, mở hệ thống sử dụng bước sóng chuyển đổi công nghệ? Bất kỳ gặp gỡ g.
957 khuyến cáo yêu cầu cho các tín hiệu quang sử dụng quang điện-quang-phương pháp của
việc áp dụng các bước sóng chuyển đổi chuyển đổi để đáp ứng g. 692 yêu cầu đặc điểm kỹ
thuật-bước sóng quang học tín hiệu bằng cách ghép kênh phân chia bước sóng và hệ thống
truyền dẫn DWDM. Hệ thống DWDM hiện đang cung cấp 16/20 sóng 32/40 sóng hoặc sợi
đơn truyền công suất lên đến 160, với khả năng mở rộng linh hoạt. Người dùng có thể xây
dựng các hệ thống đầu 16/20 sóng, cần thiết sau khi nâng cấp lên 32/40, điều này tiết kiệm
đầu tư ban đầu. Các nguyên tắc nâng cấp chương trình: một là trong màu đỏ c-band với 16
plus Bleu 16-làn sóng nâng cấp lên 32 chương trình; khác là interleaver, nâng cấp 200GHz
16/32 c-band cho khoảng thời gian khoảng 20/40 100GHz giữa sóng. Tiếp tục mở rộng, và
có thể cung cấp cho các c + l-band đề án, tiếp tục mở rộng công suất truyền tải là 160
2.6 Kết luận chương
Ghép kênh sóng dày đặc có thể kết hợp một tập hợp các bước sóng quang học truyền bởi
một sợi quang duy nhất. Đây là một sử dụng băng thông backbone sợi sẵn có của công nghệ
laser. Cụ thể hơn, công nghệ này là một sợi được chỉ định, một sợi quang duy nhất trên tàu

sân bay gần phổ ghép kênh không gian để tận dụng hiệu suất có thể đạt được. Bằng cách
này, theo khả năng chuyển giao thông tin nhất định, bạn có thể làm giảm tổng số chất xơ
cần thiết
Qua chương này chúng ta biêt thêm về các bộ phận chức năng cấu hình và đặc điểm của
hệ thống DWDM.

25