D AN TT NGHIP b MON THONG TIN QUANG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BỘ MÔN THÔNG TIN QUANG
ĐỀ TÀI:
CÁC PHƯƠNG THỨC TÍCH HỢP IP
TRÊN QUANG VÀ ỨNG DỤNG TRONG NGN
CỦA TỔNG CÔNG TY BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT
NAM
CHƯƠNG 2
CÔNG NGHỆ GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG

2.3.5. Bộ xen/rẽ quang OADM
● Chức năng của OADM
OADM là một linh kiện quan trọng trong việc tổ chức mạng truyền dẫn. Chức
năng chính của OADM là rẽ tín hiệu quang từ thiết bị truyền dẫn về mạng tại chỗ,
đồng thời xen tín hiệu quang của thuê bao để phát đến một điểm nút khác mà
không ảnh hưởng đến việc truyền dẫn các tín hiệu kênh bước sóng khác. Chức
năng này tương tự như chức năng của bộ xen/rẽ kênh ADM trong mạng SDH,
nhưng đối tượng thao tác trực tiếp là tín hiệu quang. Nhờ năng lực này của OADM
nên nó trở thành phần tử cơ bản nhất trong các mạng hình vòng dựa trên công nghệ
WDM. Mạng hình vòng WDM giữ lại đặc tính tự khôi phục của kiến trúc hình
vòng, đồng thời có thể nâng cấp dung lượng đều đặn trong trường hợp không biến
đổi kiến trúc của hệ thống.


● Cấu trúc của OADM
Kết cấu của OADM bao gồm phần tử tách kênh, phần tử điều khiển tách nhập
và phần tử ghép kênh. Hình 2.10 trình bày kết cấu tính năng của OADM.
Kết cấu trong hình vẽ không có nghĩa là tất cả các bước sóng đều phải tách
kênh trên sợi quang đầu vào. Thông thường điểm nút OADM được dùng để tách ra
bước sóng cần thiết của luồng đến (λd), đồng thời ghép lên sợi quang truyền dẫn
bước sóng truy nhập (λa) thông qua bộ ghép kênh.
Mô đun tách nhập bước sóng

λ1

Thiết
bị
khuếc
h đại
quang

Mô
đun
thay
đổi
nhau
bảo vệ

Bộ
tách
kên
h

λ1
Điều
khiển
tách
nhập

λn
λd

λn

Bộ
ghé
p
kên
h

λa

Mô
đun
thay
đổi
nhau
bảo vệ

Thiết
bị
khuếc
h đại
quang

Mô đun giao diện bước
sóng trên dưới
λđ

λa

Mô đun tách nhập bước
sóng

Hình 2.10: Kết cấu chức năng của OADM.
● Phân loại
Các thiết bị OADM được chia làm hai loại: OADM tĩnh và OADM động.
Trong OADM tĩnh, sử dụng tín hiệu kênh quang có bước sóng vào/ra cố định.
Vì vậy trong kết cấu, phần tử điều khiển tách nhập chủ yếu dùng linh kiện thụ động
như: bộ tách ghép kênh, bộ lọc cố định. Như vậy, định tuyến của điểm node là cố
định, thiếu linh hoạt nhưng không có trễ.
Trong OADM động, có thể căn cứ vào nhu cầu để chọn tín hiệu kênh quang
có bước sóng vào/ra khác nhau. Vì vậy trong kết cấu, phần tử điều khiển tách nhập
thường dùng linh kiện khoá quang, bộ lọc có điều khiển. Như vậy, có thể phân


phối tài nguyên bước sóng của mạng một cách hợp lý. Tuy nhiên, phức tạp và có
trễ.
2.3.6. Chuyển mạch quang
♣ Khái niệm
Để xây dựng các hệ thống truyền dẫn toàn quang nhằm lợi dụng được các ưu
điểm của truyền dẫn quang thì ngoài phần truyền dẫn là các sợi quang, các thiết bị
chuyển mạch cũng phải làm việc ở miền quang. Các ma trận chuyển mạch được sử
dụng để cấu tạo nên các thiết bị chuyển mạch quang dùng thay thế cho các thiết bị
chuyển mạch điện tử, sẽ khắc phục giới hạn “nút cổ chai” trong các mạch điện tử
và làm tăng khả năng trong suốt của mạng quang. Ngoài ra, các ma trận chuyển
mạch quang cũng là một trong các thành phần lõi của các thiết bị điểm node trong
mạng WDM.
Hệ thống chuyển mạch quang là một hệ thống cho phép các tín hiệu bên trong
các sợi cáp quang hay các mạch tích hợp quang (IOC) được chuyển mạch có lựa
chọn từ một cáp (mạch) này tới một cáp (mạch) khác.
Một hệ thống chuyển mạch quang có thể được vận hành nhờ các phương tiện
cơ như dịch chuyển sợi quang này tới sợi quang khác, hay nhờ các hiệu ứng điện –

quang, từ - quang, hay bằng các phương pháp khác.
♣ Phân loại
Có 4 loại chuyển mạch quang là: chuyển mạch phân chia theo thời gian,
chuyển mạch phân chia theo không gian, chuyển mạch phân chia theo bước sóng
và chuyển mạch phân chia theo mã. Trong hệ thống WDM chỉ dùng hai loại
chuyển mạch là: chuyển mạch phân chia theo không gian và chuyển mạch phân
chia theo bước sóng. Còn chuyển mạch quang phân chia theo thời gian và chuyển


mạch quang phân chia theo mã đã được ứng dụng vào chuyển mạch gói quang
ATM.
Sau đây, ta sẽ tìm hiểu hai loại chuyển mạch này
a, Chuyển mạch quang phân chia theo không gian
Chuyển mạch quang phân chia theo không gian là loại chuyển mạch cơ bản.
Nó có thể chia thành hai loại: loại sợi quang và loại không gian tự do. Trong đó,
loại sợi quang là phổ biến. Cấu trúc của loại này: đầu vào và đầu ra có các sợi
quang có thể hoàn thành hai trạng thái kết nối song song và kết nối chéo. Trong kết
cấu kiểu này, các sợi đến và đi có thể phải giao nhau tại các điểm chuyển mạch nên
phải đặt gần nhau về mặt vật lý. Hình 2.11 là một ví dụ về loại chuyển mạch này.

Hình 2.11: Ví dụ về chuyển mạch quang không gian loại sợi quang.
Đây là các chuyển mạch quang kiểu ống dẫn sóng, hoạt động nhờ sự thay đổi
hiệu suất khúc xạ của ống dẫn sóng được điều khiển từ bên ngoài để chọn ống dẫn
sóng đầu ra. Điều khiển hiệu suất khúc xạ bằng cách đưa điện áp bên ngoài vào để
hình thành điện trường, hoặc thông qua đốt nóng.
Công nghệ hiện nay cho phép sử dụng các vi gương để tạo nên cấu trúc của
ma trận chuyển mạch. Các vi gương chính là các gương có kích thước nhỏ hơn cả
đầu của chân cắm IC, được chế tạo từ silicon – crystal đơn để chuyển mạch luồng
tín hiệu quang. Để thực hiện chuyển mạch tín hiệu quang từ đầu vào đến đầu ra
tương ứng thì góc nghiêng của các vi gương được điều chỉnh thích hợp sao cho tia

sáng từ sợi đầu vào phản xạ trên gương để đến đầu ra yêu cầu. Các ma trận chuyển


mạch thường được cấu tạo từ nhiều modul. Trên mỗi modul có một số lượng vi
gương nhất định và bằng nhau theo nhà sản xuất, thường là 512 vi gương. Hình
2.12 là cấu tạo của modul chuyển mạch loại này.

Hình 2.12: Cấu trúc modul vi gương.
Nhược điểm của chuyển mạch quang phân chia theo không gian là khi chuyển
mạch với dung lượng lớn, số lượng các giao điểm quang tăng lên nhanh và cần một
số lượng lớn các sợi quang cho đầu vào và đầu ra.
b, Chuyển mạch quang phân chia theo bước sóng
Chuyển mạch bước sóng tức là bước sóng λi bất kỳ trong các tín hiệu ghép
kênh bước sóng được biến đổi thành bước sóng λj khác theo nhu cầu. Chuyển mạch
bước sóng quang cần bộ biến đổi bước sóng.Thực hiện chuyển mạch bước sóng là
tách kênh để chia cắt các kênh tín hiệu về không gian, tiến hành chuyển đổi bước
sóng đối với mỗi kênh rồi ghép lại và đưa ra sợi quang.
Cần phân biệt giữa chuyển mạch bước sóng với định tuyến bước sóng. Định
tuyến bước sóng là lợi dụng sự khác nhau giữa các bước sóng để thực hiện chọn


đường tức là, chuyển mạch không gian trong đó không bao gồm chuyển đổi bước
sóng.
Để thực hiện biến đổi bước sóng phải sử dụng các bộ biến đổi bước sóng
(WC). Chức năng của bộ này là biến đổi bước sóng mang dữ liệu đầu vào thành
một bước sóng đầu ra trong dải thông của hệ thống. Một bộ WC lý tưởng sẽ trong
suốt đối với tốc độ bit BR và khuôn dạng tín hiệu. Các thiết bị WC có thể là thiết
bị quang - điện hay hoàn toàn là quang. Sử dụng loại thiết bị nào phụ thuộc vào
yêu cầu của hệ thống. Tuy nhiên, WC hoàn toàn quang có nhiều ưu điểm vượt trội
hơn và có xu hướng được sử dụng rộng rãi.

Trong những năm gần đây, việc nghiên cứu chuyển mạch quang đã đạt được
nhiều thành tựu. Các loại cấu hình chuyển mạch quang đã được thử nghiệm trên
các tuyến thực tế. Chuyển mạch quang theo không gian kết hợp chặt chẽ với định
tuyến bước sóng đã được sử dụng vào các nút xen/rẽ quang (OADM) và nối chéo
quang (OXC) trên các tuyến thông tin quang DWDM. Chuyển mạch quang sẽ
đóng vai trò hết sức quan trọng trong mạng quang thế hệ sau.
2.3.7. Sợi quang
Sợi quang là một trong những thành phần quan trọng nhất của mạng. Nó là
phương tiện truyền dẫn vật lý. Dưới đây sẽ trình bày một số loại sợi quang.
● Sợi quang G.652
Đây là loại sợi quang đơn mode được sử dụng phổ biến trên mạng lưới viễn
thông của nhiều nước hiện nay. Loại sợi này có thể làm việc ở hai cửa sổ truyền
dẫn 1310 nm và 1550 nm. Khi làm việc ở cửa sổ 1310 nm, G.652 có tán sắc nhỏ
(xấp xỉ 0 ps/nm.km) và suy hao tương đối lớn. Ngược lại, khi làm việc ở cửa sổ
1550 nm, G.652 có suy hao truyền dẫn nhỏ nhất và hệ số tán sắc tương đối lớn.
● Sợi quang G.653


Để xây dựng các tuyến thông tin quang tốc độ cao, cự ly dài thì cần phải sử
dụng loại sợi có cả suy hao và tán sắc tối ưu tại một bước sóng. Hiện nay, bằng
cách thay đổi mặt cắt chiết suất có thể chế tạo được sợi tán sắc dịch chuyển, loại
sợi này gọi là sợi DSF hay sợi G.653.
Hệ số suy hao của sợi DSF thường nhỏ hơn 0.5 dB/km ở cửa sổ 1310 nm và
nhỏ hơn 0.3 dB/km ở cửa sổ 1550 nm. Hệ số tán sắc ở vùng bước sóng 1310 nm
khoảng 20 ps/nm.km, còn ở vùng bước sóng 1550 nm thì nhỏ hơn 3.5 ps/nm.km.
Bước sóng cắt thường nhỏ hơn 1270 nm.
Xét về mặt kỹ thuật, sợi G.653 cho phép xây dựng các hệ thống thông tin
quang với suy hao chỉ bằng khoảng một nửa suy hao của hệ thống bình thường khi
làm việc ở bước sóng 1310 nm. Còn đối với các tuyến hoạt động ở bước sóng 1550
nm thì do sợi G.653 có tán sắc rất nhỏ, nên nếu chỉ xét về tán sắc thì gần như

không có sự giới hạn về tốc độ truyền tín hiệu trong các hệ thống này.
● Sợi quang G.654
G.654 là sợi quang đơn mode tới hạn thay đổi vị trí bước sóng cắt. Loại sợi
này có đặc điểm: suy hao ở bước sóng 1550 nm giảm nhưng tán sắc vẫn tương đối
cao, điểm tán sắc bằng 0 vẫn ở bước sóng 1310 nm. G.654 chủ yếu được sử dụng
cho các tuyến cáp quang biển.
● Sợi quang G.655
Sử dụng sợi quang nào thích hợp nhất cho hệ thống WDM luôn là vấn đề
được nhiều nhà khoa học quan tâm. Do tính chất ưu việt của sợi quang G.653
(DSF) ở bước sóng 1550 nm mà nó trở thành sợi quang được chú ý nhất. Nhưng
nghiên cứu kỹ người ta đã phát hiện ra rằng khi dùng G.653 trong hệ thống WDM
thì ở khu vực bước sóng có tán sắc bằng 0 sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi hiệu
ứng phi tuyến. Đây là nhược điểm chính của DSF. Từ đó xuất hiện một loại sợi