(Luận văn thạc sĩ) tính toán thiết kế tuyến cáp quang đường trục bắc nam ứng dụng công nghệ DWDM và EDFA

đại học quốc gia hà nội
tr-ờng đại học công nghệ

Phạm văn hạnh

Nghiên cứu ứng dụng cáp quang biển cho
mạng viễn thông việt nam

luận văn thạc sỹ

Hà Nội - 2006


đại học quốc gia hà nội
tr-ờng đại học công nghệ

Nguyễn thuý hà

tính toán thiết kế tuyến cáp quang
đ-ờng trục bắc-nam ứng dụng
công nghệ DWDM và EDFA

Ngành: Công nghệ Điện tử- Viễn thông
Chuyên ngành: Kỹ thuật vô tuyến điện tử và thông tin liên lạc
MÃ số: 2.07.00

luận văn thạc sỹ

ng-ời h-ớng dẫn khoa học:

pgs.ts: nguyễn cảnh tuấn

Hà Nội - 2006


1381
Formatted: Font: 16 pt, Do not check spelling
or grammar

-1-

Formatted: Space Before: 6 pt

Mục

Formatted: Top: 1,38"

lụcL......................................................................................................
............1
Danh mục các hình vẽ ...................................................................................4
Danh mục các bảng biểu...............................................................................8

Formatted: Default Paragraph Font, Font:
.VnTimeH, French (France), Do not check
spelling or grammar

Các thuật ngữ viết tắtời nói đầu ................................................ 444449
Các thuật ngữ viết tắt mở đầu................. .............................. 139910611
Formatted: Default Paragraph Font, French
(France), Do not check spelling or grammar
Formatted: Normal

Formatted: TOC 1, Left, Line spacing: single

Ch-¬ng I1: Tỉng quan về công nghệ

DWDM và

Formatted: Font: 14 pt

EDFA
Formatted: TOC 1, Left, Line spacing: single

1.1. tỉng quan vỊ c«ng nghƯ ghÐp kênh theo b-ớc sóng WDM
........................................................................................... 171313128
1.2. Phân loại hệ thống trun dÉn sư dơng c«ng nghƯ W
WDDM ...............................................................................................
......................................................................................211616151112
1.2.1. Trun dÉn ghÐp b-íc sãng quang mét h-íng ........................................2218181713
1.2.2. Trun dÉn ghÐp b-ớc sóng quang hai h-ớng .........................................2318181713

1.3. các cấu trúc cơ bản cho mạng WDM ........................... 2420201915
1.3.1. Cấu trúc điểm- điểm ..................................................................................2520201915
1.3.2. Cấu trúc ring ..............................................................................................2722222117
1.3.3. Cấu trúc mạng hình l-ới ............................................................................2823232218

1.4. Các tham số cơ bản của công nghệ WDM .................. 3025252420
1.4.1. Suy hao xen ................................................................................................3025252420
1.4.2. Xuyên kênh ................................................................................................3025252420

1.5. cơ sở nền tảng của khuếch đại quang sợi pha erbium
(EDFA) ............................................................................ 3126262521

Formatted: Font: 13 pt
Formatted: Font: .VnArial Narrow


1381

-2-

Formatted: Font: 16 pt, Do not check spelling
or grammar

1.5.1. Nguyªn lý làm việc ..................................................................................3227272622
1.5.2. Quy luật chi phối các t-ơng tác Phôtôn- nguyên tử ...............................3328282723
1.5.5. Cấu hình bơm EDFA .................................................................................4741413935

1.6. Vai trò của EDFA, các yêu cầu về mạng và dải rộng của
EDFA đối với các ứng dụng WDM ...................... 5043434238
1.6.1. Vai trò của EDFA trong mạng thông tin quang WDM ...........................5043434238
1.6.2. Các yêu cầu mạng đối với EDFA trong mạng thông tin quang WDM ..5144444239
1.6.3. Kiểm soát động bộ khuếch đại trong hệ thống WDM ............................5145454339

1.7. Kết luận .................................................................................... 5448484642

Ch-ơng 2ii: thiết bị và công nghệ thiết bị cơ b¶n sư

Formatted: Font: 14 pt

dDơng trong hƯ thèng DWDM
Formatted: TOC 1, Left, Line spacing: single

2.1. các thiết bị cơ bản sư dơng trong hƯ thèng DWDM
......................................................................................... 5750504845
2.1.1. Ngn ph¸t quang .....................................................................................5750504845
2.1.2. Sợi quang....................................................................................................5952525047
2.1.3. Thiết bị thu quang......................................................................................6255555350
2.1.4. Thiết bị tách/ ghép kênh quang ................................................................6356565351
2.1.5. Thiết bị khuyếch đại quang.......................................................................6457575552
2.1.7. Bộ xen/ rÏ quang OADM ..........................................................................7467676562
2.1.8. ThiÕt bÞ kÕt nèi chÐo quang OXC .............................................................8073737168

2.2. một vài số công nghệ thiết bị cơ bản trong hệ thống
DWDM ............................................................................ 8376767471

Field Code Changed
Formatted: Font: 13 pt

2.2.1. Công nghệ của thiết bị WDM vi quang ............................................ 8376767471

Formatted: Font: Not Bold

2.2.1.1. C«ng nghƯ sư dơng bé lọc điện môi giao thoa .................................8476767472
2.2.1.2. Công nghệ sử dụng các phần tử phân tán góc ..................................8880807876

Formatted: Font: Not Italic

2.2.2. Các thiết bị WDM ghép sợi ........................................................... 9082828077

Formatted: Font: Not Bold

2.2.3. Cách tử dẫn sóng AWG và những nét mới về công nghệ thiết bị trong hệ thống
DWDM................................................................................................. 9183838179

Formatted: Font: Not Bold

Formatted: Font: Not Italic

2.3. KÕt luËn .................................................................................... 9889898785
Formatted: Font: 13 pt
Formatted: Font: .VnArial Narrow


1381

-3-

Ch-ơng 3III: Tính toán thiết kế tuyến cáp quang

Formatted: Font: 16 pt, Do not check spelling
or grammar

Formatted: Font: 14 pt

®-êng trục DWDM
Formatted: TOC 1, Left

3.1. Một số vấn đề cần quan tâm khi tính toán thiết kế hệ
thống thông tin quang ghÐp b-íc sãng wdm
....................................................................................... 10090908886

Field Code Changed

3.1.1. Kªnh b-íc sóng vấn đề xuyên nhiễu giữa các kênh ................... 10090908886
3.1.1.1. Khoảng cách kênh b-ớc sóng ....................................................... 10090908886
3.1.1.2. Xác định độ rộng phổ yêu cầu của nguồn phát ............................. 10393939189
3.1.1.3. Vấn đề xuyên kênh ......................................................................... 10494949290
3.1.2. Vấn đề suy hao – Q c«ng st cđa hƯ thèng th«ng tin WDM ...... 10595959391
3.1.3. Vấn đề tán sắc bù tán sắc ........................................................ 10595959492
3.1.4. Vấn đề ảnh h-ởng của các hiệu ứng phi tuyÕn ................................ 10898989795

Formatted: Font: Not Bold

3.1.4.1. 1 HiÖu øng SPM (Self Phase Modulation) ..................................... 10999999795
3.1.4.2. HiÖu øng XPM (Cross Phase Modulation) ............................... 1101001009997
3.1.4.3. HiÖu øng FWM (Four Wave Mixing) ..................................... 1101001009997
3.1.4.4. HiÖu øng SRS (Stimulated Raman Scattering) ....................... 11210210210199
3.1.4.5.5 HiÖu øng SBS (Stimulated Brillouin Scattering) ................ 114103103102100

Formatted: Font: Not Italic

Formatted: Font: Not Italic
Formatted: Font: Not Italic
Formatted: Font: Not Italic
Formatted: Font: Not Bold
Formatted: Font: Not Bold
Formatted: Font: Not Bold

Formatted: Font: Not Italic
Formatted: Font: Not Italic
Formatted: Font: Not Italic

Formatted: Font: Not Italic

3.1.5. Những yếu tố gây suy giảm chất l-ợng cần xem xÐt khi tÝnh to¸n thiÕt kÕ hƯ thèng
WDM. ......................................................................................... 115104104104102
3.1.5.1. Xác định vấn đề thiệt thòi về công suất do tán sắc gây ra ... 115105105104102
3.1.5.2. 2 Thiệt thòi về công suất do hiện t-ợng chirp gây ra ............ 117107107106104
3.1.5.3. Thiệt thòi về công suất do ảnh h-ởng của phi tuyến ........... 120110110109107

3.1.5.4. Thiệt thòi về công suất do xuyên kênh trong các bộ MUX/DEMUX
............................................................................................................... 121111111110108

Formatted: Font: Not Bold
Formatted: Font: Not Italic
Formatted: Font: Not Italic
Formatted: Font: Not Italic

Formatted: Font: Not Italic

3.2. ph-ơng pháp thiết kế chung cho tuyến quang DWDM
................................................................................ 123113113112111
3.2.1. C¸c b-íc thiÕt kÕ hƯ thèng .................................................... 123113113112111
3.2.2. Nguyên tắc thiết kế .............................................................. 124113113113111

Formatted: Font: Not Bold

3.2.3. Thiết kế dựa trên quĩ công suất .............................................. 125114114114112
3.2.4. Thiết kế dùa trªn quÜ thêi gian lªn (rise-tim budget) ................. 125115115115113
3.2.5. Thiết kế dựa trên thông số BER và OSNR ............................... 127116116116115

Formatted: Font: Not Bold

3.2.6. ThiÕt kÕ víi sù trỵ gióp của các công cụ mô phỏng ................. 129119119119116

Formatted: Font: Not Bold

Formatted: Font: Not Bold

Formatted: Font: Not Bold
Formatted: Font: Not Bold

Formatted: Font: 13 pt
Formatted: Font: .VnArial Narrow


1381
Formatted: Font: 16 pt, Do not check spelling
or grammar

-4-

3.3. tÝnh toán thiết kế tuyến thông tin quang DWDM 20Gbit/s
................................................................................ 130120120120117
3.3.1. Thiết lập l-u đồ thiết kế tuyến thông tin quang DWDM ........... 130120120120117
3.3.2. Mét vµi vÝ dơ tThùc tÕ thiÕt kế tuyến cáp quang đ-ờng trục Bắc- Nam DWDM
20Gbit/s ....................................................................................... 137126126127124

3.3.2.1. Những đặc điểm của tuyến cáp quang trục Bắc- NamMô tả hệ thống cáp
quang đ-ờng trục DWDM 20Gbit/s .................................................... 137126126127124
3.3.2.2. Dự báo nhu cầu phát triển dung l-ợng mạng đ-ờng trụcMột vài ví dụ cụ thể
tính toán thiết kế tuyến .............................................................127126126126126127127

3.3.2.3. Yêu cầu về tốc độ b-ớc sóng và phân chia b-ớc sóng Quy tắc bù suy hao giữa
các chặng theo khuyến nghị của hÃng Nortel ............................... 130126126126129127
3.3.2.4. Tính toán thiết kế cụ thể tuyến cáp quang đ-ờng trục Bắc- Nam 20Gbit/s..128
3.3.2.5. Quy tắc bù suy hao giữa các chặng...............................................................130
3.4. Kết luận .....................................................................................................130

nghiên cứu khả năng nâng cấp dung l-ợng tuyến trục bắc-

Formatted: Font: Not Bold
Formatted: Font: Not Bold
Formatted: Font: .VnTime, Italic
Formatted: Font: Not Italic
Formatted: Font: .VnTime, Not Bold
Formatted: Font: Not Italic
Formatted: Font: .VnTime, Not Bold
Formatted: Normal, Left, Line spacing: single
Formatted: Font: 12 pt, Do not check spelling
or grammar
Formatted: Font: 12 pt, Italic, Do not check
spelling or grammar
Formatted: Font: 12 pt, Do not check spelling
or grammar
Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted: Left

nam lªn 40Gbit/s vµ 80gbit/s………..............................................139
3.5. KÕt luËn......................................................................................................141

kÕt LuËn..........................................................................................................142

Formatted: Font: .VnTimeH
Formatted: Font: .VnTimeH
Formatted: Font: .VnTimeH
Formatted: Font: 14 pt, Bold

tài liệu tham khảo

Formatted: Font: 14 pt, Bold
Formatted: Font: Bold
Formatted: Font: Bold
Formatted

..

Formatted Table

Formatted: Font: .VnTime, 13 pt
Formatted

..

Formatted: Font: .VnTime, 13 pt, Not Bold
Formatted: Font: Bold
Formatted

..

Formatted: Font: .VnTime, 13 pt

Danh mục các hình vẽ

Formatted

..

Formatted: Font: .VnTime, 13 pt, Not Bold

Hình 1.1: Nguyên lý cơ bản của hệ thống thông tin quang WDM

13

Hình 1.2a : Hệ thống truyền dẫn WDM điểm - điểm ghép 4 b-ớc sóng

17

Hình 1.2b : Mạng WDM vòng kép bốn b-ớc sóng

17

Formatted: Font: Not Bold
Formatted

..

Formatted: Font: .VnTime, 13 pt
Formatted
Formatted: Font: .VnTime, 13 pt, Not Bold
Formatted: Font: 13 pt
Formatted: Font: .VnArial Narrow

..


1381

-5-

H×nh 1.3 : HƯ thèng trun dÉn ghÐp b-íc sãng quang mét h-íng

18

H×nh 1.4 : HƯ thèng trun dÉn ghÐp b-ớc sóng quang hai h-ớng

19

Hình 1.5: Cấu trúc điểm điểm và cơ chế bảo vệ

21

Hình 1.6: Mạng ring WDM hai h-ớng 2 sợi quang

23

Hình 1.7: Mạng ring WDM hai h-ớng 4 sợi quang

23

Hình 1.8: Mạng kết hợp giữa cấu trúc ring, điểm- điểm và hình l-ới

24

Hình 1.9: a) Xuyên kênh ở bộ tách kênh; b) Xuyên kênh ở bộ ghép - tách
kênh hỗn hợp

26

Hình 1.10: Cơ chế bức xạ trong ba mức (a) và trong bốn mức (b)

28

Hình 1.11: Phổ hấp thụ của sợi quang thông th-ờng và sợi quang Erbium

28

Hình 1.12a: Bức xạ tự phát của Photon có tần số nhờ chuyển tiếp nguyên
tử từ mức năng l-ợng 2 tới mức năng l-ợng 1

29

Hình 1.12b: Hấp thụ của Photon h dÉn tíi chun tiÕp lªn cđa nguyªn tư từ

29

mức năng l-ợng 1 tới mức năng l-ợng 2
Hình 1.12c: Bức xạ c-ỡng bức là quá trình ở đó một Photon h kích thích
nguyên tử phát xạ Photon vô tính vì nó trải qua chuyển tiếp h-ớng xuống
Hình 1.13 : Bức xạ tự phát đơn mode làm cho số l-ợng các nguyên tử bị kích

29

30

thích giảm xuống theo quy luật hàm mũ với hằng số thời gian 1/sp
Hình 1.14 : Mô hình ba mức đối với bộ khuếch đại quang sợi pha Er

3+

Hình 1.15: Chênh lệch nồng độ đối với công suất bơm, công suất tín hiệu và

32
35

là biến
Hình 1.16 : Chênh lệch nồng độ đối với mật độ công suất tín hiệu tiêu chuẩn
Hình 1.17 : Sơ đồ mức năng l-ợng và các đ-ờng hấp thụ của Er3+

37
38

Hình 1.18 : Giải thích suy hao hấp thụ trạng thái c-ỡng bức hấp thụ hai
photon dạng bậc thang

38

Hình 1.19a: Sơ đồ cấu hình bơm EDFA theo h-ớng thuận

42

Hình 1.19b: Sơ đồ cấu hình bơm EDFA theo h-ớng ng-ợc

43

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..


1381

-6-

Hình 1.19c: Sơ đồ cấu hình bơm EDFA theo hai h-ớng

43

Hình 1.20 : Đo đạc và tính toán những thay đổi đột biến công suất còn lại
đối với các tr-ờng hợp tách ra 1, 4 và 7 kênh trong số 8 kênh WDM

46

Hình 1.21 : Trễ và nghịch đảo tốc độ đối với sai lệch công suất kênh còn lại
2 dB sau khi tách ra 4 trong số 8 kênh WDM

47

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý thiết bị tách ghép kênh quang

56

Hình 2.2: Các cấu trúc khác nhau cho hệ thống sử dụng bộ khuếch đại quang

60

Hình 2.3: Cấu hình EDTFA

61

Hình 2.4: Mô hình truyền dẫn WDM 160kênh b-ớc sóng cho cả hai băng
truyền dẫn C và L

62

Hình 2.5: Phổ phát xạ Raman của sợi quang

65

Hình 2.6 : Thiết bị cuối quang OLT

66

Hình 2.7 : Cấu trúc chức năng của bộ OADM

68

Hình 2.8: Cấu hình các module quang trong một thiết bị OADM

69

Hình 2.9: OXC nằm giữa thiết bị User của lớp quang và các OLT lớp quang

73

Hình 2.10: Các cấu hình khác nhau của OXC

75

Hình 2.11 : Nguyên lý hoạt động của thiết bị WDM vi quang đối với cấu
trúc sử dụng:(a) Bộ lọc giao thoa; (b) Các phần tử phân tán góc

76

Hình 2.12a : Đ-ờng cong phổ truyền dÉn cđa bng céng h-ëng FabryPerot

77

H×nh 2.12b : CÊu tróc của buồng Fabry - Perot điện môi

77

Hình 2.13: Các đặc tÝnh phỉ trun dÉn cđa c¸c bé läc giao thoa cắt (a),(b)
và băng thông (c)
Hình 2.14 : Cấu trúc hai bộ tách kênh sử dụng bộ lọc giao thoa

78
78

(a) Cấu trúc cơ bản
(b) Bộ tách kênh sử dụng hai lăng kính 1/4 b-ớc sóng Grin-rod
Hình 2.15a: Cấu trúc cơ bản của bộ tách giao thoa nhiều kênh
Hình 2.15b: Bộ tách vi quang nhiỊu kªnh thùc tÕ

79
79

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..


1381

-7-

Hình 2.16 : Cấu trúc cơ bản của bộ tách nhiều kênh sử dụng bộ lọc giao thoa
gắn trực tiếp vào sợi

80

Hình 2.17a: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của cách tử nhiễu xạ Planar

81

Hình 2.17b: Sơ đồ cấu trúc tự hội tụ sử dụng cách tử lòng chảo

81

Hình 2.18 : Bộ tách kênh Littrow : (a) Cấu trúc cơ bản; (b) Cấu trúc thực tế
sử dụng lăng kính GRIN-rod của bộ tách ghép 2 kênh
Hình 2.19: Hai ph-ơng pháp chế tạo ra các bộ ghép h-ớng WDM cho sợi
đơn mode

81
82

Hình 2.20 : Sơ đồ cấu trúc bộ ghép bốn kênh thực hiện ghép hai tầng

83

Hình 2.21: Các b-ớc chế tạo AWG

84

Hình 2.22: Cấu tạo của một waveguide trên nền đế Silic

85

Hình 2.23: Các phần tử cơ bản của một AWG

85

Hình 2.24: Cấu tạo và hoạt động của một AWG

86

Hình 2.25: Dạng băng thông của AWG

87

Hình 2.26: AWG và băng thông dạng Flat-Top

87

Hình 2.27: AWG và băng thông dạng Gaussian

88

Hình 3.1: Sự phụ thuộc của penalty đầu thu

98

Hình 3.2: Độ thiệt thòi về công suất do tán sắc gây ra

106

Hình 3.3: Quan hệ giữa độ thiệt thòi về công suất và BLD cdo hiện t-ợng
chirp gây ra
Hình 3.4: Quan hệ giữa thiệt thòi về công suất vàtham số tán sắc 2B2L do
hiện t-ợng chirp gây ra
Hình 3.5: ảnh h-ởng của phi tuyến đến chất l-ợng truyền dẫn

108

109

110

Hình 3.6: Ph-ơng pháp xác định thời gian lên của hệ thống

115

Hình 3.7: Sơ ®å cđa tun trun dÉn WDM cã sư dơng khch đại quang

117

Hình 3.8: Cấu hình tham chiếu của hệ thống WDM

120

Hình 3.9: L-u đồ tính toán các thông số kỹ thuËt cña tuyÕn

125

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..


1381
Formatted: Font: 16 pt, Do not check spelling
or grammar

-8-

H×nh 3.10 : Sơ đồ thiết kế kết nối

130

Hình 3.11 : Cấu hình mạng đuờng trục 20 Gbit/s của VTN

137

Hình 3.12 : Các b-ớc sóng sử dụng trong mạng đ-ờng trục 20 Gbit/s

138

Formatted: Font: Bold
Formatted: Left, Space Before: 3 pt, After: 3
pt, Line spacing: Multiple 1,3 li
Formatted: Font: .VnTime, 13 pt
Formatted: Font: .VnTime, 13 pt, Not Bold

Formatted: Space Before: 3 pt, After: 3 pt,
Line spacing: Multiple 1,3 li
Formatted: Font: Bold
Formatted: Left, Space Before: 3 pt, After: 3
pt, Line spacing: Multiple 1,3 li
Formatted: Font: .VnTime, 13 pt
Formatted

..

Formatted: Font: .VnTime, 13 pt, Not Bold
Formatted: Font: Not Italic
Formatted: Font: .VnTime, 13 pt
Formatted

..

Formatted: Font: .VnTime, 13 pt, Not Bold
Formatted

Formatted: Font: Not Bold
Formatted: Right: 0,1"
Formatted: Font: Bold
Formatted: Left, Right: 0,23"
Formatted Table
Formatted: Font: .VnTime, 13 pt
Formatted: Font: .VnTime, 13 pt
Formatted: Font: Bold
Formatted: Left
Formatted: Font: .VnTime, 13 pt

Formatted: Font: .VnTime, 13 pt
Formatted: Font: Bold
Formatted: Font: .VnTime, 13 pt

Danh môc các bảng biểu

Formatted: Font: .VnTime, 13 pt
Formatted: Left
Formatted: Font: Bold
Formatted: Left

Bảng 1.1 : So sánh EDFA đ-ợc bơm bởi ánh sáng bơm 1,48 m và 0,98 m

41

Bảng 1.2 : Vai trò của EDFA trong các mạng quang

44

Bảng 1.3: Khả năng có thể của đặc tr-ng EDFA với các yêu cầu mạng

45

Bảng 2.1: Các b-ớc sóng của hệ thống WDM

51

Bảng 2.2: Các tham số của sợi SMF

52

Formatted: Font: .VnTime, 13 pt
Formatted: Font: .VnTime, 13 pt
Formatted: Font: Bold
Formatted: Left
Formatted: Font: .VnTime, 13 pt
Formatted: Font: .VnTime, 13 pt
Formatted: Font: 13 pt
Formatted: Font: .VnArial Narrow

..


1381

-9-

Bảng 2.3: Các tham số của sợi DSF

53

Bảng 2.4: Các tham số của sợi NZ-DSF

54

Bảng 3.1: Tiêu chuẩn ITU-TG.692 về khoảng cách kênh b-ớc sóng

92

Bảng 3.2: Công suất dự phòng khi thiết kế tuyến thông tin quang WDM

Bảng 3.3: Kết quả tính toán thiết kế tuyến cáp quang WDM
Bảng 3.4 : Xây dựng một kết nối

112
129
130

Bảng 3.5 : Tính suy hao v-ợt quá

131

Bảng 3.6: Suy hao b-ớc tối đa cho phép giảm đi

131

Bảng 3.7 : Suy hao khoảng cách tối đa cho phép và luật bù tán sắc cho 2 32
b-ớc sóng ứng dụng trên cáp NDSF, tốc độ kênh 10 Gbit/s hoặc 2,5/10 Gbit/s
Bảng 3.8 : Cung cấp các luật cho 32 b-ớc sóng ứng dụng trên cáp NDSF, 10

132

135

Gbit/s hoặc kênh 2,5/10 Gbit/s, 2 32 b-ớc sóng
Bảng 3.9 : Các luật đệm cho 32 b-ớc sóng ứng dụng trên cáp NDSF, 10 Gbit/s
hoặc kênh 2,5/10 Gbit/s
Bảng 3.10 : Suy hao tối đa ở các khoảng cách chặng cự ly hoạt động cho 32
b-ớc sóng ứng dụng trên cáp NDSF, tốc độ kênh 2,5/10 Gbit/s

Lời nói đầu

Sự ra đời của công nghệ DWDM đánh dấu
một b-ớc phát triển v-ợt bậc trong lĩnh vực
truyền dẫn. Với những -u thế trong việc ghép
kênh theo b-ớc sóng đơn giản, linh hoạt, giảm
thiết bị trên mạng, băng tần truyền dẫn réng,

136
137

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..

Formatted

..


1381

- 10 -

Formatted: Font: 16 pt, Do not check spelling
or grammar

t-ơng thích với các giao diện SDH hiện có, tạo
ra khả năng quản lý tập trung. Công nghệ
DWDM đáp ứng sự tăng tr-ởng nhanh của mạng
viễn thông và các yêu cầu của mạng số hoá đa
dịch vụ trong t-ơng lai. Mặt khác, công nghệ
DWDM đ-ợc ứng dụng nhiều trong thực tế

cũng chính là nhờ sự phát triển của công
nghệ khuếch đại quang sợi pha Erbium (EDFA).
hhTrên cơ sơ công nghệ đó, luận văn
h-ớng tới phân tích lý thuyết các hiện t-ợng,
nguyên nhân làm ảnh h-ởng đến tốc độ
truyền dẫn của một hệ thống quang nói
chung, đặc biệt là hệ thống ghép kênh DWDM
dung l-ợng lớn. Nhằm mục đích h-ớng tới xây
dựng, thiết kế tối -u hệ thống truyền dẫn
DWDM đảm bảo đồng thời về chất l-ợng hiệu
quả, tiết kiệm đầu t- và phù hợp với hạ tầng
sẵn có. Luận văn cũng đà đ-a ra các sở cứ
chính xác để hội tụ đ-ợc các định h-ớng xây
dựng mạng l-ới trong t-ơng lai.
Formatted: Font: .VnTimeH, 16 pt

Với ý nghĩa đó đề tài: Tính toán thiết kế
mạng đ-ờng trục Việt Nam ứng dụng c«ng nghƯ
Formatted: Font: 13 pt
Formatted: Font: .VnArial Narrow


1381

- 11 -

DWDM và EDFA đ-ợc trình bày trong luận văn

Formatted: Font: 16 pt, Do not check spelling
or grammar

Formatted: Font: .VnTimeH, 16 pt, Bold

là rất cần thiết
Nội dung luận văn gåm 3 ch-¬ng :
Ch-¬ng

Formatted: Font: .VnTimeH, 16 pt

I: Tỉng quan về công nghệ

DWDM và công nghệ EDFA

Formatted: Font: .VnTimeH, 16 pt, Bold
Formatted: Font: .VnTimeH, 16 pt
Formatted: Bullets and Numbering
Formatted: Font: .VnTimeH, 16 pt, Bold

Ch-ơng

II: Thiết bị và công nghệ thiết

bị cơ bản sự dụng trong hệ thống

Formatted: Font: .VnTimeH, 16 pt
Formatted: Font: .VnTimeH, 16 pt, Bold
Formatted: Font: .VnTimeH, 16 pt

DWDM
Ch-¬ng

Formatted: Font: .VnTimeH, 16 pt, Bold

III: TÝnh to¸n thiÕt kÕ tuyÕn

c¸p quang ®-êng trơc DWDM

Formatted: Font: .VnTimeH, 16 pt
Formatted: Font: .VnTimeH, 16 pt, Bold

Đ-ợc sự h-ớng dẫn tận tình của thầy giáo
PGS.TS Nguyễn Cảnh Tuấn, sự quan tâm giúp đỡ
của tất cả các Thầy Cô giáo trong Khoa Điện
Tử Viễn Thông-Đại Học Công Nghệ- ĐH QGHN và
của các đồng nghiệp, cùng với sự cố gắng của
bản thân, tôi đà từng b-ớc nắm bắt đ-ợc
những vấn đề cơ bản trong công nghệ DWDM
và công nghệ EDFA, từ đó đà xây dựng nên một
quy trình tổng quát để thiết kế tuyến
truyền dẫn đ-ờng trục DWDM . Quy trình này
đà đ-ợc kiểm chứng bằng thùc tÕ bëi hƯ thèng
DWDM 20Gbit/s cđa VNPT t¹i VTN.
Formatted: Font: 13 pt
Formatted: Font: .VnArial Narrow


1381

- 12 -

Formatted: Font: 16 pt, Do not check spelling
or grammar

Mặc dù đà cố gắng rất nhiều trong quá
trình thực hiện nh-ng nội dung đề tài là vấn
đề lớn trong mạng hiện tại, hơn nữa thời gian
nghiên cứu có hạn nên trong bản luận văn
này chắc chắn không tránh khỏi những thiếu
sót, tôi rất mong nhận đ-ợc sự góp ý, giúp đỡ
của các Thầy Cô giáo cùng toàn thể các bạn
học viên, các đồng nghiệp để các nghiên cứu
sau đạt kết quả cao hơn.

Formatted: Font: .VnTimeH, 16 pt, Bold, Italic

Formatted: Font: .VnTimeH, 16 pt, Bold

Formatted: Font: 13 pt
Formatted: Font: .VnArial Narrow


1381
Formatted: Font: 16 pt, Do not check spelling
or grammar

- 13 -

Formatted: Centered, Tab stops: 0,5", Left

Formatted: Centered

Formatted: Centered, Tab stops: 2,17", Left

Các thuật ngữ viết tắt

ADM
APD
ASE
AWG

Add Drop Multiplexer
Avalanche Photo Diode
Amplifier Spontaneous Emission
Arrayed Waveguide Grating

BA
BER
BPF
DCM
DEMUX
DFB
DWDM

Booster Amplifier
Bit Error Rate
Band Pass Filter
Dispersion Compensation Modules
Demultiplexer
Distributed Feedback
Dense Wavelength Division

Multiplexing
Electrical to Optical converter
Erbium Doped Fiber

E/O
EDF

Bé ghÐp kênh xen rẽ
Điốt quang thác
Bức xạ tự phát đ-ợc khuếch
đạiNhiễu tự phát
Cách tử dẫn sóng theo hàng
Khuếch đại công suất
Tỷ lệ lỗi bit
Bộ lọc thông dải
Khối bù tán sắc
Bộ giải ghéptách kênh
Hồi tiếp phân tán
WDM mật đ dộ cao
Bộ biến ®ỉi ®iƯn - quang
Sỵi quang pha Erbium

Formatted: Centered

Formatted Table

Formatted: Font: 13 pt
Formatted: Font: .VnArial Narrow

1381
Formatted: Font: 16 pt, Do not check spelling
or grammar

- 14 EDFA
EOL
FEC
FWM
ITU
LA
LD
LED
LOA
LWPF
MOR
MSA
MSP
MULDEX
MUX
NF
NRM
OADM

OFDM
OSC
OMUX/
ODEMUX
OTDM
OXC
PA

PE
PMD
S/N
SBS
SDH
SNCP
SPM
SRS
STM

Erbium Doped Fiber Amplifier
End - Of - Life
Forward Error Correction
Four Wave Mixing
International Telecommunication Union
Line Amplifier
Laser Diode
Light Emiting Diode
Line Opical Amplifier
Long Wavelength Pass Filter
Multiwavelength Optical Repeater
Mid-stage Access
Multiplex Section Protection
Multiplexer/Demultiplexer
Multiplexer
Noise Figure
Network Resource Management
Optical Add Drop Multiplxer
Optical Frequency Division
Multiplexing

Optical Supervisory Channel
Optical Multiplexing/Optical
Demultiplexing
Optical Time Division Multiplexing
Optical Cross Connect
Pre Amplfier
Power Equalizer
Polarization Mode Dispersion
Signal to Noise ratio
Stimulated Brillouin Scattering
Synchronous Digital Hierarchy
Sub-Network Connection Protection
Self Phase Modulation
Stimulated Raman Scattering
Synchronous Transport Module

Bộ khuếch đại quang pha Erbium
Chỉ số chất l-ợng
Khối sửa lỗi tr-ớc
Trộn bốn b-ớc sóng
Hiệp hội viễn thông quốc tế
Khuếch đại đ-ờng truyền
Điốt lazer
Điốt phát xạ quang
Khuếch đại đ-ờng truyền
Bộ lọc b-ớc sóng dài
Trạm lặp đa kênh
Khối trung gian
Bảo vệ đoạn ghép kênh
Bộ ghép/tách kênh

Bộ ghép kênh
Chỉ số nhiễu
Quản lý tài nguyên mạng
Bộ ghép quang xen rẽ
Ghép kênh quang theo tần số
Kênh kiểm tra tín hiệu quang
Ghép/Tách kênh quang

GhÐp kªnh quang theo thêi gian
Bé nèi chÐo quang
TiỊn khch đại

Bộ cân bằng công suất
Tán sắc mode phân cực
Tỷ số tín hiệu/tạp âm
Tán xạ Brillouin
Cấp truyền dẫn số đồng bộ
Bảo vệ mạch vòng thứ cấp
Tự điều chế pha
Tán xạ Raman
Modul trun dÉn ®ång bé

Formatted: Font: 13 pt
Formatted: Font: .VnArial Narrow


1381
Formatted: Font: 16 pt, Do not check spelling
or grammar

- 15 SWPF
WDM
WT
XPM

Short Wavelength Pass Filter
Wavelength Division Multiplexing
Wavelength Transponder
Cross Phase Modulation

Bé läc b-ớc sóng ngắn
Ghép kênh theo b-ớc sóng
Bộ chuyển đổi b-ớc sóng
Điều chế pha chéo

Mở đầu


Formatted: Space Before: 6 pt

Sự ra đời của công nghệ DWDM đánh dấu một b-ớc phát triển v-ợt bậc trong
lĩnh vực truyền dẫn. Với những -u thế trong việc ghép kênh theo b-ớc sóng đơn
giản, linh hoạt, giảm thiết bị trên mạng, băng tần truyền dẫn rộng, t-ơng thích với
các giao diện SDH hiện có, tạo ra khả năng quản lý tập trung. Công nghệ DWDM
đáp ứng sự tăng tr-ởng nhanh của mạng viễn thông và các yêu cầu của mạng số hoá
đa dịch vụ trong t-ơng lai. Mặt khác, công nghệ DWDM đ-ợc ứng dụng nhiều trong
thực tế cũng chính là nhờ sự phát triển của công nghệ khuếch đại quang sợi pha
Erbium (EDFA).
Cùng với sự phát triển của xà hội, nhu cầu thông tin ngày càng phát triển, đòi
hỏi mạng phải cung cấp một l-ợng băng tần rất lớn. Đứng tr-ớc bối cảnh đó, công

nghệ WDM trở thành công nghệ không thể thiếu trên mạng viễn thông của Tập đoàn
B-u chính Viễn thông Việt Nam (VNPT).
Formatted: Font: 13 pt
Formatted: Font: .VnArial Narrow


1381

- 16 -

Formatted: Font: 16 pt, Do not check spelling
or grammar

Để triển khai đ-ợc công nghệ WDM trên mạng có nhiều vấn đề đ-ợc đặt ra,
trong đó có vấn đề thiết kế tuyến. Với các tuyến đơn kênh quang thì việc thiết kế
t-ơng đối đơn giản, ng-ợc lại đối với các tuyến WDM việc thiết kế trở nên phức tạp
hơn nhiều. Có thể kể ra đây nhiều yếu tố dẫn đến sự phức tạp này. Đầu tiên là ảnh
h-ởng của c¸c hiƯu øng phi tun do ng-ìng phi tun cđa hệ thống WDM thấp
hơn so với các hệ thống đơn kênh quang. Tiếp đến là sự t-ơng tác giữa các kªnh
b-íc sãng, sù tÝch lịy nhiƠu, tÝch l mÐo tÝn hiệu khi trên tuyến có sử dụng các bộ
khuếch đại quang. Rồi đến các yêu cầu về công nghệ thiết bị trên tuyến, công nghệ
sợi quangđ-ợc xem xét, đặc biệt với những cự ly truyền dẫn dài. Để xây dựng,
thiết kế tối -u hệ thống truyền dẫn DWDM đảm bảo đồng thời về chất l-ợng hiệu
quả, tiết kiệm đầu t- và phù hợp với hạ tầng sẵn có, chúng ta cần phải tối -u hoá
đ-ợc những yếu tố trên. Có rất nhiều ph-ơng pháp thiết kế tuyến đ-ợc đ-a ra nh-ng
chủ yếu là thiết kế dựa trên Quỹ thời gian lên và Quỹ công suất của hệ thống. Các
ph-ơng pháp này tính toán suy hao hệ thống dựa vào những thông số đầu vào có sẵn
và sau đó điều chỉnh lại cho phù hợp với chất l-ợng thiết bị và yêu cầu thực tế của
tuyến.
Với ý nghĩa đó đề tài: Tính toán thiết kế tuyến cáp quang đ-ờng trục BắcNam ứng dụng công nghệ DWDM v EDFA đ-ợc trình bày trong luận văn là rất có

ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao.
Nội dung luận văn gồm 3 ch-ơng :
Ch-ơng I: Tổng quan về công nghệ DWDM và công nghệ EDFA

Formatted: Bullets and Numbering

Ch-ơng II: Thiết bị và công nghệ thiết bị cơ bản sử dụng trong hệ
thống DWDM
Ch-ơng III: Tính toán thiết kế tuyến cáp quang đ-ờng trục Bắc- Nam
DWDM
Mặc dù đà cố gắng rất nhiều trong quá trình thực hiện nh-ng nội dung đề tài
là vấn đề lớn trong mạng hiện tại, hơn nữa thời gian nghiên cứu có hạn nên trong
bản luận văn này chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận
đ-ợc sự góp ý, giúp đỡ của các Thầy Cô giáo cùng toàn thể các bạn học viên, các
đồng nghiệp để bổ sung, sửa chữa, hoàn thiện luận văn ë møc ®é cao nhÊt.

Formatted: Font: 13 pt
Formatted: Font: .VnArial Narrow


1381

- 17 -

Formatted: Font: 16 pt, Do not check spelling
or grammar

Ch-ơng I1: Tổng quan về công nghệ
DWDM và EDFA

1.1. tổng quan về công nghệ ghép kênh theo b-ớc sóng
WDM
WDM (Wavelength Divison Multiplexing-Ghép kênh theo b-ớc sóng) là
công nghệ ghép kênh trong đó các b-ớc sóng ánh sáng đ-ợc ghép lại để truyền đi
trên cùng một sợi quang mà không gây ảnh h-ởng lẫn nhau. Mỗi b-ớc sóng đ-ợc
coi nh- là một kênh quang. Khi số l-ợng các b-ớc sóng đ-ợc ghép bằng hoặc nhiều
hơn 8 thì ghép kênh đ-ợc gọi là mật độ cao DWDM.
Một ví dụ điển hình để mô tả nguyên lý WDM đó là khi ta sử dơng TV. Khi
®iỊu chØnh bé thu cđa TV chóng ta thu đ-ợc nhiều kênh TV khác nhau. Mỗi kênh
đ-ợc truyền ở một tần số vô tuyến khác nhau và chúng ta lùa chän mét trong sè
chóng nhê bé ®iỊu chØnh kênh (một mạch cộng h-ởng trong TV). Tất nhiên, ở đây là
sóng vô tuyến còn trong hệ thống WDM là b-ớc sóng quang. ở một góc độ nào đó,

Formatted: Font: 13 pt
Formatted: Font: .VnArial Narrow


1381

- 18 -

Formatted: Font: 16 pt, Do not check spelling
or grammar

không có sự khác biệt cơ bản nào giữa ghép kênh theo tần số (FDM) và ghép kênh
theo b-ớc sóng (WDM).

Hình 1.1: Nguyên lý cơ bản của hệ thống thông tin quang WDM
Có nhiều cách để tạo nên một hệ thống WDM chẳng hạn nh- sử dụng b-ớc
sóng 1310nm và b-ớc sóng 1550nm hoặc 850nm và 1310nm. Những hệ thống nhthế sử dụng những phần tử quang đơn giản và giá thành t-ơng đối thấp và hoạt động

ở thời kỳ đầu khi xuất hiện công nghệ này.
Theo thời gian, khái niệm WDM đ-ợc thay bằng khái niệm DWDM. Về
nguyên lý không có sự khác biệt nào giữa hai khái niệm trên, DWDM nói đến
khoảng cách gần giữa các kênh và chỉ ra một cách định tính số l-ợng kênh riêng rẽ
(mật độ kênh) trong hệ thống. Những kênh quang trong hƯ thèng DWDM th-êng
n»m trong mét cưa sỉ b-íc sãng, chủ yếu là 1550 nm vì môi tr-ờng ứng dụng hệ
thống này là mạng đ-ờng trục, cự ly truyền dẫn dài và dung l-ợng lớn. Công nghệ
hiện nay đà cho phép chế tạo phần tử và hệ thống DWDM 80 kênh với khoảng cách
kênh rất nhỏ 0,5 nm. Để thuận tiện chúng ta dùng thuật ngữ WDM để chỉ chung cho
cả hai khái niệm WDM và DWDM.
Nhìn bên ngoài, một hƯ thèng trun dÉn WDM vµ mét hƯ thèng trun dÉn
quang SDH ( VÝ dơ c¸c hƯ thèng trun dÉn SDH đang có trên mạng của VTNPT)
có rất nhiều điểm t-ơng tự. Cả hai hệ thống đều có:
Các thiết bị ghép tách kênh đầu cuối (MUX, DEMUX)
Các thiết bị khuếch đại đ-ờng truyền hoặc lặp (Line Amplifier, Regenerator)
Các thiết bị xen/rẽ kênh (ADM)

Formatted: Font: 13 pt
Formatted: Font: .VnArial Narrow


1381

- 19 -

Formatted: Font: 16 pt, Do not check spelling
or grammar

Các thiết bị đấu chéo (Cross-Connect Equipment)
Sợi quang.

Tuy nhiên khác biệt quan trọng giữa chúng là ở chỗ: HƯ thèng trun dÉn
SDH chØ dïng mét b-íc sãng quang cho mỗi h-ớng phát, còn hệ thống WDM thì
dùng nhiều b-ớc sóng (từ hai b-ớc sóng trở lên); đối t-ợng làm việc của hệ thống
SDH là các luồng tín hiệu số PDH/SDH, còn của hệ thống WDM là các b-ớc sóng
và các b-ớc sóng này không nhất thiết chuyển tải tín hiệu số. Mỗi b-ớc sóng có
chức năng nh- một sợi quang cung cấp môi tr-ờng truyền tín hiệu cho hệ thống
khác và vì vậy gọi l sợi quang o.
WDM ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu tăng vọt về băng thông do sự phát triển
ch-a từng thấy của mạng máy tính toàn cầu Internet, sự ra đời của các ứng dụng và
dịch vụ mới trên nền tảng Internet. Tr-ớc WDM, ng-ời ta tập trung mọi nỗ lực để
nâng cao tốc độ truyền dẫn của các hệ thống SDH nh-ng kết quả thu đ-ợc không
mang tính đột phá vì công nghệ xử lý tín hiệu điện tại tốc độ cao đà dần đến giới
hạn. Khi tốc độ đạt tới hàng chục Gbit/s bản thân các mạch điện tử không thể đảm
bảo đáp ứng đ-ợc xung tín hiệu cực kì hẹp. Thêm vào đó chi phí cho các giải pháp
trở nên tốn kém vì cơ cấu hoạt động khá phức tạp, đòi hỏi công nghệ rất cao. Trong
khi đó băng thông cực lớn của sợi quang mới đ-ợc sử dụng một phần nhỏ. Tuy
nguyên lý ghép kênh theo b-ớc sóng WDM rất gần với nguyên lý ghép kênh theo
tần số FDM, nh-ng các hệ thống WDM chỉ đ-ợc th-ơng mại hoá khi mét sè c«ng
nghƯ xư lý tÝn hiƯu quang trë nên chín muồi, trong đó phải kể đến thành công trong
chế tạo các laser phổ hẹp, các bộ lọc quang, và đặc biệt là các bộ khuếch đại đ-ờng
truyền quang dải rộng (khuếch đại quang sợi EDFA, khuếch đại Raman).
Các laser phổ hẹp có tác dụng giản tối đa ảnh h-ởng lẫn nhau của các b-ớc
sóng khi lan truyền trên cùng một sợi quang. Các bộ lọc quang dùng để t¸ch mét
b-íc sãng ra khái c¸c b-íc sãng kh¸c. C¸c bộ khuếch đại đ-ờng truyền dải rộng
cần để tăng cự ly trun cđa tÝn hiƯu quang tỉng gåm nhiỊu b-íc sóng, nếu không
có các bộ khuếch đại này thì các điểm cần tăng công suất tín hiệu ng-ời ta phải tách
các b-ớc sóng ra từ tín hiệu tổng, sau đó hoặc là khuếch đại riêng rẽ từng b-ớc sóng
rồi ghép chúng trở lại, hoặc là phải thực hiện các b-ớc chuyển đổi quang- điệnquang trên từng b-ớc sóng rồi mới ghép, và nh- vậy thì tốn kém và làm cho hệ
thống trở nên kém tin cậy.

Ưu nh-ợc điểm của công nghÖ WDM

Formatted: Font: 13 pt
Formatted: Font: .VnArial Narrow


1381

- 20 -

Formatted: Font: 16 pt, Do not check spelling
or grammar

So với hệ thống truyền dẫn đơn kênh quang, hệ thống WDM cho thấy những
-u điểm nổi trội:


Dung l-ợng lớn trun dÉn lín: HƯ thèng WDM cã thĨ mang nhiỊu kênh

quang, mỗi kênh quang ứng với tốc độ bit nào ®ã (TDM). Do ®ã hƯ thèng WDM cã
dung l-ỵng trun dẫn lớn hơn nhiều so với các hệ thống TDM. Hiện nay hệ thống
WDM 80 b-ớc sóng với mỗi b-ớc sãng mang tÝn hiƯu TDM 2,5Gbit/s, tỉng dung
l-ỵng hƯ thèng sẽ là 200Gbit/s đà đ-ợc thử nghiệm thành công. Trong khi ®ã thư
nghiƯm hƯ thèng TDM, tèc ®é bit míi chỉ đạt tới STM-256 (40Gbit/s).


Loại bỏ yêu cầu khắt khe cũng nh- những khó khăn gặp phải với hệ thống
TDM đơn kênh tốc độ cao: Không giống nh- TDM phải tăng tốc độ số liệu khi l-u
l-ợng truyền dẫn tăng, WDM chỉ cần mang vài tín hiệu, mỗi tín hiệu ứng với một
b-ớc 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 nh- tán sắcDo đó tránh
đ-ợc sự phức tạp của các thiết bị TDM tốc độ cao.


Đáp ứng linh hoạt việc nâng cấp dung l-ợng hệ thống, thậm chí ngay cả
khi hệ thống vẫn đang hoạt động: Kỹ thuật WDM cho phép tăng dung l-ợng của các
mạng hiện có mà không phải lắp đặt thêm sợi quang mới (hay cáp quang). Bên cạnh
đó nó cũng mở ra một thị tr-ờng mới đó là thuê kênh quang (hay b-ớc 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 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 b-ớc 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 t- mới

Formatted: Font: Not Italic
Formatted: Bullets and Numbering

: Bên cạnh những -u điểm trên WDM cũng bộc lộ một số mặt hạn chế nằm
ở ngay bản thân công nghệ. Đây cũng chính là những thách thức cho công nghệ này,
đó là:
Dung l-ợng 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 l-ợng nh-ng nó cũng
ch-a khai thác triệt để băng tần rộng lớn của sợi quang. Cho dù công nghệ còn phát

triển nh-ng dung l-ợng WDM cũng sẽ đạt đến giá trị tíi h¹n.

Formatted: Font: 13 pt
Formatted: Font: .VnArial Narrow


1381
Formatted: Font: 16 pt, Do not check spelling
or grammar

- 21

Chi phí cho khai thác và bảo d-ỡng tăng do có nhiều hệ thống cùng hoạt

Formatted: Font: Italic

động hơn.
WDM là công nghệ cơ bản cho mạng toàn quang .

1.2. phân loại hệ thống truyền dẫn sử dụng công nghệ
WDM
Ghép kênh b-íc sãng sư dơng ®Ĩ trun sè liƯu ®ång thêi ở nhiều b-ớc sóng
mang thông qua một sợi quang riêng biệt. Sự phân chia dải rộng băng các b-ớc sóng
có khả năng sử dụng trong một số kênh b-ớc sóng không chỉ đòi hỏi thiết bị phải
tinh vi mà còn tăng khả năng giao thoa giữa các kênh. Hệ thống truyền dẫn quang
WDM điểm-điểm nh- thể hiện trên hình 1.2a bao gồm bộ ghép kênh xen rẽ b-ớc
sóng( WADM) và bộ khuếch đại b-ớc sóng ( WAMP). Mạng quang WADM sử
dụng các hệ thống truyền dẫn WDM điểm-điểm và yêu cÇu bé kÕt nèi chÐo lùa chän
b-íc sãng( WSXC) cã khả năng chuyển tín hiệu đầu vào tới sợi quang khác xảy ra ở
tần số khác, ví dụ nh- mạng WDM vßng kÐp bèn b-íc sãng nh- thĨ hiƯn ë hình

1.2b.
Trong mạng quang, WADM, WSXC, WAMP đ-ợc biết đến nh- là các bộ
ghép kênh xen rẽ quang ( OADM), bộ kết nối chéo quang( OXC) và bộ khuếch đại
quang (OAMP). Các thuật ngữ WADM, WSXC, WAMP th-ờng sử dụng để phân
biệt các phần tử trong mạng quang WDM.

WAMP

1
2
3
4

WAMP

1
2
3
4

WAMP

Hình 1.2 a : HƯ thèng trun dÉn WDM ®iĨm - ®iĨm ghÐp 4 b-íc sãng

WAMP

WAMP

WAMP

WAMP

Formatted: Font: 13 pt
Formatted: Font: .VnArial Narrow

WAMP

WAMP

WAMP

WAMP

WAMP

WAMP

WAMP


1381

- 22 -

Formatted: Font: 16 pt, Do not check spelling
or grammar

Formatted: Indent: First line: 0,5"

Có hai ph-ơng pháp cơ bản ®Ĩ thiÕt lËp hƯ thèng trun dÉn sư dơng kü thuật

WDM đó là truyền dẫn ghép b-ớc sóng quang một h-íng vµ trun dÉn ghÐp b-íc
sãng quang hai h-íng.

1.2.1. Trun dÉn ghÐp b-íc sãng quang mét h-íng
H×nh vÏ 1.3 thĨ hiện sơ đồ thiết lập hệ thống truyền dẫn WDM một h-ớng,
đó là sự kết hợp của các tín hiệu có các b-ớc sóng khác nhau vào sợi tại một đầu và
thực hiện tách chúng để chuyển tới các bộ tách sóng quang ở đầu kia. Để thực hiện
hệ thống WDM một h-ớng, cần phải có bộ ghép kênh ở đầu phát để kết hợp tín hiệu
quang từ các nguồn phát quang khác nhau đ-a vào sợi quang. Tại đầu thu, cần phải
có bộ tách kênh để thực hiện tách riêng các kênh quang t-ơng ứng. Đối với bộ tách
kênh, vì các bộ tách sóng quang th-ờng nhạy cảm trên một vùng rộng các b-ớc
sóng, nên nó có thể thu đ-ợc toàn bộ các b-ớc sóng phát đi. Nh- vậy, để ngăn chặn
các tín hiệu không mong muốn một cách có hiệu quả, phải có biện pháp cách ly tốt
các kênh quang. Để thực hiện điều này, cần thiết kế các bộ tách ghép kênh thật
chuẩn xác .

Formatted: Font: 13 pt
Formatted: Font: .VnArial Narrow


1381
Formatted: Font: 16 pt, Do not check spelling
or grammar

- 23 1.2.2. Trun dÉn ghÐp b-íc sãng quang hai h-íng
H×nh vÏ 1.4 thể hiện sơ đồ thiết lập hệ thống truyền dẫn WDM theo hai
h-ớng. Ph-ơng pháp này không quy định phát ở một đầu và thu ở một đầu, nghĩa là
có thể phát thông tin theo một h-ớng tại b-ớc sóng 1 và đồng thời cũng thu thông
tin theo h-ớng ng-ợc lại tại b-ớc sóng 2.
Kênh 1

Nguồn
thu 1

Nguồn
phát 1

Kênh 2

Kênh 1
Kênh 2

Nguồn
phát 2

DEMUX

MUX
AMP

Nguồn
thu 2

AMP

1,2, ... ,N

Kênh N

Kênh N

Nguồn
phát N

Nguồn
thu N

Hình 1.3 : HƯ thèng trun dÉn ghÐp b-íc sãng quang một h-ớng

Thu(phát)
Kênh 1
1

Kênh 1 Phát (thu)
1
Kênh 2
Phát (thu)
2
.
Kênh N

MUX

DEMUX

EDFA

Phát (thu)
N

EDFA

1,2, ... ,N
1,2, ... ,N

Thu(phát)
2

Kênh 2

..
Kênh N
Thu(phát)
N

Formatted: Font: 13 pt
Formatted: Font: .VnArial Narrow

H×nh 1.4 : HƯ thèng trun dÉn ghÐp b-íc sãng quang hai h-íng