Báo cáo Về công nghệ WDM

Môc lôc CH¦¥NG I TæNG QUAN VÒ HÖ THèNG WDM 1.1 Giíi thiÖu chung Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, sù ph¸t triÓn cña c¸c dÞch vô tho¹i vµ phi tho¹i mµ ®Æc biÖt lµ Internet còng nh­ mét sè dÞch vô kh¸c ®· t¹o ra mét sù bïng næ nhu cÇu vÒ dung l­îng. §iÒu nµy ®Æt lªn vai nh÷ng nhµ cung cÊp dÞch vô ®­êng trôc nh÷ng khã kh¨n vµ th¸ch thøc míi. KÜ thuËt ghÐp kªnh theo miÒn thêi gian TDM ®· gi¶i quyÕt phÇn nµo c¸c yªu cÇu trªn nh­ng vÉn cßn rÊt h¹n chÕ. Trong thùc tÕ, tèc ®é cña tÝn hiÖu TDM th­êng nhá h¬n hoÆc b»ng 10Gb/s. Do ¶nh h­ëng cña hiÖn t­îng t¸n s¾c, hiÖu øng phi tuyÕn trong sîi quang vµ tèc ®é cña c¸c thµnh phÇn ®iÖn tö nªn khi t¨ng tèc ®é bit cña mét kªnh TDM lªn qu¸ giíi h¹n nµy, chÊt l­îng hÖ thèng kh«ng ®¶m b¶o. §Ó thÝch øng víi sù t¨ng tr­ëng kh«ng ngõng ®ã vµ tho¶ m·n yªu cÇu tÝnh linh ho¹t cña m¹ng, c¸c c«ng nghÖ truyÒn dÉn kh¸c nhau ®· ®­îc nghiªn cøu, triÓn khai thö nghiÖm vµ ®­a vµo øng dông, trong sè ®ã ph¶i kÓ ®Õn c«ng nghÖ WDM, OTDM, Soliton… Ph­¬ng ph¸p ghÐp kªnh theo b­íc sãng WDM(Wavelength Division Multiplexing) ®· tËn dông h÷u hiÖu nguån tµi nguyªn b¨ng réng trong khu vùc tæn hao thÊp cña sîi quang ®¬n mode. GhÐp kªnh theo b­íc sãng WDM n©ng cao dung l­îng truyÒn dÉn cña hÖ thèng mµ kh«ng cÇn ph¶i t¨ng tèc ®é cña tõng kªnh trªn mçi b­íc sãng. Do ®ã, WDM chÝnh lµ gi¶i ph¸p tiªn tiÕn trong kÜ thuËt th«ng tin quang, ®¸p øng ®­îc nhu cÇu truyÒn dÉn vµ c¶ nh÷ng yªu cÇu vÒ chÊt l­îng truyÒn dÉn cña hÖ thèng. 1.1.1 Kh¸i qu¸t vÒ WDM Trong hÖ thèng WDM, tÝn hiÖu ®iÖn cña tõng kªnh quang ®­îc ®iÒu chÕ víi c¸c sãng mang quang kh¸c nhau. Sau ®ã, chóng ®­îc ghÐp l¹i vµ truyÒn trªn cïng mét sîi quang ®Õn ®Çu thu. PhÝa thu thùc hiÖn qu¸ tr×nh t¸ch tÝn hiÖu quang thµnh c¸c kªnh quang riªng biÖt cã b­íc sãng kh¸c nhau. Mçi kªnh nµy ®­îc ®­a ®Õn mét m¸y thu riªng. C«ng nghÖ WDM cho phÐp khai th¸c ®­îc tiÒm n¨ng b¨ng th«ng to lín cña sîi quang. VÝ dô, hµng tr¨m kªnh 10Gb/s cã thÓ truyÒn trªn cïng mét sîi quang. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c kªnh kho¶ng 50GHz. D­íi ®©y lµ mét tÝnh to¸n cho thÊy sù hÊp dÉn cña c«ng nghÖ WDM: H×nh 1.1 chØ ra hai cöa sæ truyÒn dÉn 1,3 vµ 1,5 cöa sîi quang. Mçi cöa sæ cã b¨ng th«ng truyÒn dÉn(suy hao thÊp) cña sîi quang lµ rÊt lín; ChØ víi riªng cöa sæ quang 1550 nm th× d¶i b­íc sãng cã thÓ sö dông lµ 1500 nm – 1600 nm, t­¬ng øng víi d¶i tÇn réng cì 12,5 THz !. 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,5 1,6 H×nh 1.1. B¨ng tÇn truyÒn dÉn cña sîi quang lµ rÊt lín! a [dB] B¨ng tÇn cöa sæ 1550 nm l [mm] Phæ cña mét nguån quang Sö dông cho tèc ®é truyÒn tin cì 10 Gbps th× chØ cÇn sö dông mét phÇn rÊt nhá trong b¨ng tÇn truyÒn dÉn nµy. Râ rµng, cã thÓ thÊy dung l­îng yªu cÇu cì hµng tr¨m Gbps lµ hoµn toµn n»m trong kh¶ n¨ng cña hÖ thèng WDM. Thªm vµo ®ã, hÖ thèng cßn rÊt mÒm dÎo khi cã c¸c phÇn tö nh­ bé t¸ch ghÐp quang, bé nèi chÐo quang, chuyÓn m¹ch quang, c¸c bé läc quang thùc hiÖn lùa chän kªnh ®éng hoÆc tÜnh… Kh¸i niÖm vÒ WDM ®· ®­îc biÕt ®Õn tõ nh÷ng n¨m 1980, khi mµ hÖ thèng quang ®· ®­îc b¾t ®Çu th­¬ng m¹i hãa. D¹ng ®¬n gi¶n nhÊt cña WDM lµ truyÒn hai kªnh tÝn hiÖu trªn hai cöa sæ kh¸c nhau. VÝ dô, truyÒn trªn hai b­íc sãng 1,3mm vµ 1,55mm. Khi ®ã, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c kªnh lµ 250nm. Sau ®ã, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c kªnh gi¶m dÇn ®i. N¨m 1990, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c kªnh chØ cßn nhá h¬n 0,1nm. Trong suèt thËp kØ 90, hÖ thèng WDM ®· ®­îc nhiÒu n­íc trªn thÕ giíi quan t©m nghiªn cøu. HiÖn nay, kü thuËt ghÐp kªnh theo b­íc sãng ®· ®­îc øng dông ë nhiÒu n­íc trªn thÕ giíi. ë n­íc ta, Tæng c«ng ty b­u chÝnh viÔn th«ng ViÖt Nam quyÕt ®Þnh n©ng cÊp tuyÕn truyÒn dÉn B¾c Nam b»ng gi¶i ph¸p ghÐp kªnh theo b­íc sãng. 1.1.2 Nguyªn lý ho¹t ®éng cña hÖ thèng t¸ch/ghÐp kªnh quang S¬ ®å khèi tæng qu¸t cña mét hÖ thèng truyÒn dÉn quang ®¬n h­íng ghÐp kªnh theo b­íc sãng ®­îc m« t¶ nh­ h×nh 1.2. Tx Tx OMUX ODMUX Rx Rx Sîi quang 1 1 n n H×nh 1.2 S¬ ®å khèi hÖ thèng WDM ®¬n h­íng T¹i mçi bé ph¸t, tÝn hiÖu ®iÖn cña mçi kªnh quang ®­îc ®iÒu chÕ víi sãng mang quang cã ®é réng phæ rÊt hÑp. TÝn hiÖu quang t¹i ®Çu ra cña mçi bé ph¸t cã b­íc sãng kh¸c nhau lµ . C¸c kªnh quang nµy ®­îc ghÐp víi nhau nhê bé ghÐp kªnh quang OMUX vµ truyÒn trªn mét sîi quang duy nhÊt ®Õn ®Çu thu. Yªu cÇu cña bé ghÐp kªnh lµ ph¶i cã ®é suy hao nhá ®Ó ®¶m b¶o tÝn hiÖu tíi ®Çu ra cña bé ghÐp Ýt bÞ suy hao, gi÷a c¸c kªnh cã kho¶ng b¶o vÖ nhÊt ®Þnh ®Ó tr¸nh g©y nhiÔu sang nhau. T¹i phÝa thu, bé ODMUX thùc hiÖn qu¸ tr×nh t¸ch tÝn hiÖu thu ®­îc thµnh c¸c kªnh kh¸c nhau. Mçi kªnh nµy t­¬ng øng víi mét b­íc sãng. Mçi kªnh ®­îc ®­a ®Õn mét ®Çu thu riªng. §Ó tr¸nh xuyªn nhiÔu gi÷a c¸c kªnh, yªu cÇu thiÕt kÕ bé gi¶i ghÐp thËt chÝnh x¸c. Tx Tx Rx Rx MUX/ DMUX MUX/ DMUX Rx Rx Tx Tx 1 n 1 1 1 n n n H×nh 1.3 S¬ ®å khèi hÖ thèng WDM hai h­íng PhÇn trªn tr×nh bµy ph­¬ng ¸n truyÒn dÉn ghÐp b­íc sãng quang mét h­íng, tøc lµ tÝn hiÖu ®­îc ghÐp t¹i mét ®Çu vµ t¸ch t¹i ®Çu kia, tÝn hiÖu truyÒn trªn sîi quang theo mét h­íng. Ngoµi ra ng­êi ta cã thÓ thùc hiÖn truyÒn dÉn ghÐp b­íc sãng quang hai h­íng trªn cïng mét sîi quang nh­ h×nh 1.3. Trong hÖ thèng truyÒn dÉn hai h­íng, n kªnh quang cã b­íc sãng l1…ln ®­îc ghÐp l¹i vµ truyÒn ®i theo mét h­íng, n kªnh quang kh¸c cã b­íc sãng ln+1…l2n ®­îc ghÐp l¹i vµ truyÒn ®i theo h­íng ng­îc l¹i trªn cïng sîi quang. Ph­¬ng ph¸p nµy yªu cÇu rÊt nghiªm ngÆt vÒ ®é réng phæ cña tõng kªnh vµ chÊt l­îng cña bé t¸ch kªnh. Trong hÖ thèng mµ c¸c b­íc sãng cña c¸c kªnh quang c¸ch xa nhau, th­êng thuéc c¸c cöa sæ kh¸c nhau, ®­îc gäi lµ ghÐp th­a SWDM (Sparse Wavelength Division Multiplexing). HÖ thèng cã kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c kªnh quang rÊt nhá, c¸c kªnh quang cã b­íc sãng gÇn nhau ®­îc gäi lµ hÖ thèng ghÐp kªnh mËt ®é cao DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing). Khi ®ã vÊn ®Ò trë nªn phøc t¹p h¬n nhiÒu vµ yªu cÇu vÒ chÊt l­îng c¸c thµnh phÇn trong hÖ thèng quang rÊt cao. 1.1.3 §Æc ®iÓm cña hÖ thèng WDM 1.1.3.1 TËn dông tµi nguyªn C«ng nghÖ WDM tËn dông tµi nguyªn b¨ng th«ng truyÒn dÉn to lín cña sîi quang, lµm cho dung l­îng truyÒn dÉn cña sîi quang so víi truyÒn dÉn b­íc sãng ®¬n t¨ng tõ vµi lÇn tíi hµng tr¨m lÇn, tõ ®ã t¨ng dung l­îng cña sîi quang, h¹ gi¸ thµnh hÖ thèng. HiÖn nay, d¶i tÇn truyÒn dÉn cã suy hao thÊp cña sîi quang míi chØ ®­îc sö dông mét phÇn rÊt nhá. NÕu øng dông c«ng nghÖ WDM th× hiÖu qu¶ tËn dông b¨ng tÇn sîi quang trong vÊn ®Ò truyÒn dÉn qu¶ lµ hÕt søc to lín. Dïng c«ng nghÖ WDM cã thÓ ghÐp N b­íc sãng truyÒn dÉn trong sîi quang ®¬n mode vµ cã thÓ truyÒn dÉn hoµn toµn song c«ng. Do vËy, khi truyÒn dÉn th«ng tin ®­êng dµi víi dung l­îng lín, cã thÓ tiÕt kiÖm sè l­îng lín sîi quang. Thªm vµo ®ã lµ kh¶ n¨ng më réng dung l­îng cho hÖ thèng quang ®· x©y dùng. ChØ cÇn hÖ thèng cò cã ®é d­ c«ng suÊt t­¬ng ®èi lín th× cã thÓ t¨ng thªm dung l­îng mµ kh«ng cÇn thay ®æi nhiÒu ®èi víi hÖ thèng cò. 1.1.3.2 §ång thêi truyÒn dÉn nhiÒu tÝn hiÖu V× trong c«ng nghÖ WDM sö dông c¸c b­íc sãng ®éc lËp víi nhau, do ®ã cã thÓ truyÒn dÉn nh÷ng tÝn hiÖu cã ®Æc tÝnh hoµn toµn kh¸c nhau, thùc hiÖn viÖc tæng hîp vµ ph©n chia c¸c dÞch vô viÔn th«ng, bao gåm tÝn hiÖu sè vµ tÝn hiÖu t­¬ng tù, tÝn hiÖu PDH vµ tÝn hiÖu SDH, truyÒn dÉn tÝn hiÖu ®a ph­¬ng tiÖn (tho¹i, sè liÖu, ®å ho¹, ¶nh ®éng…). 1.1.3.3 NhiÒu øng dông C¨n cø vµo nhu cÇu, c«ng nghÖ WDM cã thÓ cã rÊt nhiÒu øng dông nh­ trong m¹ng ®­êng trôc, m¹ng ph©n phèi kiÓu qu¶ng b¸, m¹ng côc bé nhiÒu ®­êng, nhiÒu ®Þa chØ…, bëi thÕ nã rÊt quan träng trong c¸c øng dông m¹ng. 1.1.3.4 Gi¶m yªu cÇu siªu cao tèc ®èi víi linh kiÖn Tèc ®é truyÒn dÉn t¨ng lªn kh«ng ngõng do vËy mµ tèc ®é xö lÝ t­¬ng øng cña nhiÒu linh kiÖn quang ®iÖn t¨ng lªn theo nh­ng kh«ng ®¸p øng ®­îc ®ñ. Sñ dông c«ng nghÖ WDM cã thÓ gi¶m yªu cÇu qu¸ cao vÒ tèc ®é ®èi víi linh kiÖn mµ vÉn cã thÓ ®¸p øng dung l­îng lín. 1.1.3.5 Kªnh truyÒn dÉn IP GhÐp kªnh b­íc sãng ®èi víi khu«n d¹ng sè liÖu lµ trong suèt, tøc lµ kh«ng hÒ cã quan hÖ g× víi tèc ®é cña tÝn hiÖu vµ ph­¬ng thøc ®iÒu chÕ tÝn hiÖu xÐt trªn ph­¬ng diÖn ®iÖn. GhÐp kªnh b­íc sãng còng lµ biÖn ph¸p më réng vµ ph¸t triÓn m¹ng lÝ t­ëng, lµ c¸ch thuËn tiÖn ®Ó ®­a vµo dÞch vô b¨ng réng míi (vÝ dô nh­ IP…). ChØ cÇn dïng thªm mét b­íc sãng lµ cã thÓ t¨ng thªm mét dÞch vô míi hoÆc dung l­îng míi mong muèn . 1.2 Mét sè tham sè kü thuËt trong hÖ thèng WDM HÖ thèng WDM cã mét sè tham sè chÝnh, ®ã lµ kho¶ng c¸ch kªnh, sè kªnh ghÐp, suy hao xen, suy hao xuyªn kªnh, ®é réng kªnh. Trong ®ã, ba tham sè suy hao xen, suy hao xuyªn kªnh, ®é réng kªnh lµ ba tham sè m« t¶ ®Æc tÝnh cña bé ghÐp/t¸ch kªnh. 1.2.1 Suy hao xen Suy hao xen ®­îc x¸c ®Þnh lµ l­îng c«ng suÊt tæn hao sinh ra trong tuyÕn truyÒn dÉn quang do tuyÕn cã thªm c¸c thiÕt bÞ t¸ch/ghÐp kªnh quang. Suy hao nµy bao gåm suy hao do c¸c ®iÓm nèi ghÐp thiÕt bÞ WDM víi sîi vµ suy hao do b¶n th©n thiÕt bÞ ghÐp g©y ra. V× vËy, trong thùc tÕ ng­êi thiÕt kÕ tuyÕn ph¶i tÝnh cho vµi dB ë mçi ®Çu. Suy hao xen ®­îc diÔn gi¶i t­¬ng tù nh­ suy hao ®èi víi c¸c bé t¸ch/ghÐp hçn hîp (MUX/DMUX) nh­ng cÇn l­u ý trong WDM lµ xÐt cho mét b­íc sãng ®Æc tr­ng. Suy hao xen ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: - §èi víi OMUX: (dB) (1-1) - §èi víi ODMUX (dB) (1-2) Trong ®ã: I(li) vµ O(li) t­¬ng øng lµ c«ng suÊt c¸c tÝn hiÖu quang t¹i ®Çu vµo vµ ®Çu ra bé ODMUX vµ bé OMUX. Ii(li) lµ c«ng suÊt tÝn hiÖu t¹i ®Çu vµo thø i cñabé ghÐp Oi(li) lµ c«ng suÊt tÝn hiÖu t¹i ®Çu ra thø i cña bé t¸ch Tham sè suy hao xen lu«n ®­îc c¸c nhµ chÕ t¹o cho biÕt ®èi víi tõng kªnh quang cña thiÕt bÞ. 1.2.2 Suy hao xuyªn kªnh Khi thùc hiÖn ghÐp c¸c kªnh quang cã b­íc sãng kh¸c nhau ®Ó truyÒn trªn cïng mét sîi quang th× mét phÇn tÝn hiÖu cña kªnh nµy ghÐp sang vïng phæ cña kªnh kh¸c. Do ®ã khi t¸ch kªnh sÏ cã sù rß c«ng suÊt tÝn hiÖu tõ kªnh thø i cã b­íc sãng thø i cã b­íc sãng li sang c¸c kªnh cã b­íc sãng kh¸c víi li.Ngµy c¶ trong tr­êng hîp ghÐp kªnh hoµn h¶o,ë c¸c bé t¸ch ghÐp thùc tÕ lu«n cã hiÖn t­îng rß c«ng suÊt tÝn hiÖu tõ mét kªnh sang kªnh kh¸c.HiÖn t­îng nµy gäi lµ xuyªn kªnh . H×nh 1.4 Xuªnh ©m trong hÖ trong hª thuèng Trong thùc tÕ lu«n tån t¹i hiÖn t­îng xuyªn kªnh vµ lµm gi¶m chÊt l­îng truyÒn dÉn. Ng­êi ta ®­a ra tham sè suy hao xuyªn kªnh ®Ó ®Æc tr­ng cho kh¶ n¨ng t¸ch c¸c kªnh kh¸c nhau vµ ®­îc tÝnh b»ng dB nh­ sau: - §èi víi bé t¸ch kªnh: (dB) (1_3) Trong tr­êng hîp lý t­ëng, t¹i cöa ra thø i chØ cã b­íc sãng li, nh­ng do cã hiÖn t­îng xuyªn kªnh, t¹i cöa ra thø i cã tÝn hiÖu rß tõ c¸c kªnh kh¸c. Ui(lk) vµ Pi (j ) lµ c«ng suÊt tÝn hiÖu kh«ng mong muèn ë b­íc sãng lk vµ lj t¹i cöa ra thø i. Trong thiÕt bÞ ghÐp/t¸ch kªnh hçn hîp, viÖc x¸c ®Þnh suy hao xuyªn kªnh còng ®­îc ¸p dông nh­ bé t¸ch kªnh. ë tr­êng hîp nµy ph¶i xem xÐt c¶ hai lo¹i xuyªn kªnh, xuyªn kªnh ®Çu gÇn vµ xuyªn kªnh ®Çu xa (h×nh 1.4). “Xuyªn kªnh ®Çu xa” lµ do c¸c kªnh kh¸c ®­îc ghÐp ®i vµo ®­êng truyÒn g©y ra. VÝ dô, Ui(lk) lµ xuyªn nhiÔu do kªnh quang cã b­íc sãng lk t¹i ®Çu ra thø i. “Xuyªn kªnh ®Çu gÇn” lµ do c¸c kªnh kh¸c ë ®Çu vµo sinh ra. VÝ dô, Pi (j ) lµ xuyªn nhiÔu do kªnh Ij (j ) g©y ra trªn kªnh ra thø i. Khi ®­a ra s¶n phÈm, c¸c nhµ chÕ t¹o còng ph¶i cho biÕt suy hao kªnh ®çi víi tõng kªnh cña thiÕt bÞ. 1.2.3 §é réng kªnh vµ kho¶ng c¸ch kªnh H×nh 1.5. Kho¶ng c¸ch kªnh vµ ®é réng kªnh Kho¶ng c¸ch kªnh §é réng kªnh P l1 l2 l3 l §é réng kªnh (Dli ) lµ d¶i b­íc sãng ®­îc ®Þnh ra cho tõng kªnh quang. §é réng kªnh b»ng tæng ®é réng phæ cña nguån vµ kho¶ng phßng vÖ cña kªnh. B­íc sãng trung t©m cña nguån quang ph¶i n»m gi÷a d¶i b­íc sãng nµy. Kho¶ng c¸ch kªnh lµ kho¶ng c¸ch gi÷a hai b­íc sãng trung t©m cña hai kªnh quang kÒ nhau. NÕu ®é réng kªnh cña c¸c kªnh quang b»ng nhau th× ®é réng kªnh chÝnh b»ng kho¶ng c¸ch kªnh. Kho¶ng c¸ch tèi thiÓu gi÷a c¸c kªnh bÞ giíi h¹n bëi xuyªn nhiÔu gi÷a c¸c kªnh. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c kªnh th­êng lín h¬n bèn lÇn tèc ®é bit. NÕu nguån ph¸t quang lµ c¸c diode laser th× c¸c ®é réng kªnh yªu cÇu kho¶ng nm ®Ó ®¶m b¶o kh«ng bÞ xuyªn nhiÔu gi÷a c¸c kªnh do sù bÊt æn cña c¸c nguån ph¸t g©y ra. §èi víi nguån ph¸t quang lµ c¸c diode ph¸t quang LED, yªu cÇu ®é réng kªnh ph¶i lín h¬n 10 ®Õn 20 lÇn, v× ®é réng phæ cña lo¹i nguån nµy réng h¬n. 1.2.4 Sè l­îng kªnh Trong hÖ thèng WDM, mçi b­íc sãng ®­îc coi t­¬ng øng víi mét kªnh quang. Sè l­îng kªnh b»ng sè l­îng c¸c b­íc sãng ®­îc ghÐp l¹i ®Ó truyÒn trªn cïng mét sîi quang ®Õn ®Çu thu. Tham sè nµy phô thuéc vµo ®é réng b¨ng tÇn truyÒn dÉn cña sîi quang mµ hÖ thèng sö dông vµ ®é réng kªnh. Gi¶ sö c¸c kªnh quang cÇn truyÒn trong hÖ thèng cã ®é réng phæ b»ng nhau vµ b»ng D’li(nm) tÝnh ë møc 3 dB. Nh­ trªn ®· nãi, ®Ó tr¸nh hiÖn t­îng xuyªn kªnh cÇn cã mét kho¶ng b¶o vÖ gi÷a chóng. §Æt kho¶ng b¶o vÖ nµy lµ D’’li(nm). Khi ®ã, ®é réng kªnh cña mét kªnh quang lµ: Dli = D’li + D’’li (1-4) Gi¶ sö b¨ng th«ng sö dông cho hÖ thèng WDM lµ Dl. Khi ®ã sè l­îng kªnh tèi ®a cña hÖ thèng WDM lµ: (1-5) Trong c¸c hÖ thèng ®iÖn, chÊt l­îng bé läc rÊt tèt nªn kho¶ng b¶o vÖ (D’’li) th­êng nhá h¬n ®é réng phæ cña kªnh. Nh­ng trong hÖ thèng quang, do h¹n chÕ cña bé läc nªn kho¶ng b¶o vÖ (D’’li) yªu cÇu rÊt lín. D’’li th­êng ®­îc yªu cÇu lín gÊp bèn lÇn D’li. Theo khuyÕn nghÞ cña ITU-T, ®é réng kªnh kho¶ng 100GHz. HiÖn nay mét sè n­íc ®· s¶n xuÊt ®­îc hÖ thèng th«ng tin quang WDM cã Dli = 50GHz mµ vÉn ®¶m b¶o chÊt l­îng. B¨ng th«ng sö dông cho hÖ thèng WDM (Dl) n»m trong vïng cöa sæ suy hao thÊp cña sîi quang. B¨ng th«ng nµy còng ®­îc tÝnh ë møc suy hao 3 dB. Trong thùc tÕ ta kh«ng thÓ sö dông ®­îc toµn bé d¶i b¨ng nµy, cã rÊt nhiÒu yÕu tè h¹n chÕ viÖc sö dông toµn bé cöa sæ suy hao thÊp. VÝ dô, khi trªn tuyÕn cã sö dông bé khuÕch ®¹i quang. Bé khuÕch ®¹i cã d¶i khuÕch ®¹i nhá. §iÒu nµy giíi h¹n sè l­îng kªnh truyÒn trªn sîi quang. B¨ng th«ng cña EDFA th­êng lµ 30¸35nm, ngay c¶ khi sö dông c¸c c«ng nghÖ lµm ph¼ng phæ khuÕch ®¹i. Mét sè yÕu tè kh¸c còng h¹n chÕ sè l­îng kªnh, ®ã lµ ®é æn ®Þnh vµ kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh cña laser, sù suy gi¶m cña tÝn hiÖu trong qu¸ tr×nh truyÒn dÉn g©y ra bëi hiÖu øng phi tuyÕn, nhiÔu xuyªn kªnh. Trong c¸c hÖ thèng WDM sè l­îng kªnh cµng lín th× dung l­îng truyÒn dÉn cµng t¨ng, nh­ng hÖ thèng còng trë nªn phøc t¹p, yªu cÇu chÊt l­îng cña c¸c thµnh phÇn trong hÖ thèng cao h¬n vµ ph¶i ®Æc biÖt quan t©m ®Õn hiÖn t­îng xuyªn kªnh, suy hao do thiÕt bÞ WDM g©y ra. §èi víi mét dung l­îng ®Þnh tr­íc, viÖc t¨ng sè l­îng kªnh sÏ lµm gi¶m sè sîi sö dông hoÆc tèc ®é truyÒn dÉn nÒn. §©y lµ mèi t­¬ng quan cÇn quan t©m khi ¸p dông x©y dùng hoÆc n©ng cÊp c¸c tuyÕn truyÒn dÉn quang. 1.3 øng dông WDM Nãi chung WDM ®· ®­îc øng dông rÊt nhiÒu cho c¸c tuyÕn truyÒn dÉn c¸p s¬i quang ®­êng dµi trong lôc ®Þa, xuyªn lôc ®Þa, c¸c tuyÕn quang biÓn néi vïng còng nh­ liªn vïng, c¸c tuyÕn quang xuyªn ch©u lôc… Nã ®­îc lùa chän nh­ mét gi¶i ph¸p duy nhÊt mµ cho hiÖu qu¶ cao c¶ vÒ mÆt kÜ thuËt còng nh­ kinh tÕ. Cã thÓ kÓ ra rÊt nhiÒu tuyÕn truyÒn dÉn c¸p sîi quang ®· øng dông c«ng nghÖ WDM trªn thÕ giíi (SEA-ME-WE 3, SAT, NPC…). D­íi ®©y lµ mét sè tuyÕn truyÒn dÉn c¸p sîi quang ®iÓn h×nh cã sö dông WDM trong khu vùc Ch©u ¸: BIMPP-GUAM: Dù ¸n tuyÕn th«ng tin quang nµy nh»m kÕt nèi Brunei, Indonesia, Malaysia, Philippines, quÇn ®¶o Palau vµ Guam (Hoa K×). TuyÕn truyÒn dÉn nµy ho¹t ®éng nh­ mét m¹ng khu vùc vµ cã thÓ dù phßng cho c¸c m¹ng l©n cËn nh­ m¹ng néi vïng Malaysia, m¹ng SEA-ME-WE 3 më réng. §Ó ®¸p øng môc tiªu nµy, ng­êi ta ®· ph©n bæ mét sè b­íc sãng ®¶m b¶o viÖc dù phßng vµ mét sè b­íc sãng phôc vô c¸c kÕt nèi gi÷a c¸c quèc gia trªn tuyÕn. Trªn h×nh 1.6 lµ s¬ ®å tuyÕn nèi cña BIMPP-GUAM . Palau (QuÇn ®¶o Caroline) Guam (USA) Indonesia Malaysia Brunei Philippine H×nh 1.6 TuyÕn th«ng tin quang BIMPP-GUAM SEA-ME-WE 3 vµ phÇn më réng: TuyÕn th«ng tin quang nµy nèi tõ Ch©u ©u xuyªn qua §Þa Trung H¶i tíi §«ng Nam ¸ (h×nh 1.7). Nã cã 6 tr¹m ®Çu cuèi tr¶i dµi trªn 38.000 km (víi h¬n 20.000 km biÓn), cã 27 ®iÓm xen rÏ (ADM) vµ h¬n 40 ®iÓm cËp bê. Dung l­¬ng cña tuyÕn nµy lµ 8 x 2,5 Gbps, sö dông c«ng nghÖ WDM truyÒn ®ång thêi 8 b­íc sãng (mçi b­íc sãng mang dung l­îng 2,5 Gbps) trªn hai ®«i sîi quang. PhÇn më réng cña SEA-ME-WE 3 triÓn khai t¹i Ch©u ¸ nh»m kÕt nèi h¬n 10 quèc gia tõ Singapore tíi NhËt B¶n vµ Hµn Quèc víi c¸c nh¸nh xen rÏ lµ Malaysia, Brunei, ViÖt Nam, Hång K«ng, Ma Cao, §µi Loan, Trung Quèc vµ Philippines. H×nh 1.7 TuyÕn th«ng tin quang SEA-ME-WE 3 vµ phÇn më réng Keoja Okinawa Th­îng h¶i Ma cao Hångc«ng Shantou Fengshan Toucheng Batangas Brunei §µ n½ng Mersing Singapore PhÇn më réng SEA-ME-WE 3 SEA-ME-WE 3 ASIA-GUAM: Dù ¸n nµy kÕt nèi Trung Quèc, Hµn Quèc vµ NhËt B¶n tíi Guam (h×nh 1.8). Trong tuyÕn th«ng tin nµy mçi quèc gia Trung Quèc, Hµn Quèc vµ NhËt B¶n sö dông mét b­íc sãng riªng víi dung l­îng 2,5 Gbps nh»m ®¶m b¶o sù truy cËp ®éc lËp tíi B¾c MÜ. §ång thêi, tuyÕn nµy cã thÓ cã thªm mét sè b­íc sãng phô dù phßng cho truyÕn th«ng tin SEA-ME-WE 3. Guam (USA) NhËt B¶n Trung Quèc Hµn Quèc H×nh 1.8 TuyÕn th«ng tin quang ASIA-GUAM NORTH PACIFIC CABLE 2 (NPC2): Dù ¸n nµy kÕt nèi NhËt B¶n, Hµn Quèc, Trung Quèc vµ Liªn bang Nga tíi B¾c MÜ (h×nh 1.6). Tíi B¾c MÜ NhËt B¶n Liªn bang nga Hµn Quèc Trung Quèc H×nh 1.9 TuyÕn th«ng tin quang NPC2 CH¦¥NG 2 C¸C THµNH PHÇN TRONG HÖ THèNG WDM Giíi thiÖu chung C¸c thµnh phÇn trong hÖ thèng WDM cÇn ph¶i ®­îc chuÈn hãa. Th«ng th­êng c¸c kªnh kh¸c nhau (b­íc sãng kh¸c nhau) trong hÖ thèng WDM ph¶i ®­îc truyÒn dÉn nh­ nhau trong toµn tuyÕn quang. §iÒu nµy cã nghÜa lµ c¸c thµnh phÇn trong m¹ng quang (nguån quang, bé ghÐp, bé t¸ch, bé khuÕch ®¹i vµ b¶n th©n sîi quang) ph¶i cã tÝnh n¨ng mong muèn, ®¹t chÊt l­îng vµ ®¸p øng yªu cÇu cña hÖ thèng. C¸c tham sè cña thiÕt bÞ nh­ suy hao xen, suy hao trë vÒ, t¸n s¾c, ph©n cùc ph¶i ®­îc ®o trªn toµn d¶i b¨ng th«ng cña hÖ thèng WDM. C¸c thµnh phÇn quang cã thÓ ®­îc ®o kiÓm tèt t¹i nhµ m¸y, nh­ng khi l¾p ®Æt vµo hÖ thèng, c¸c tÝnh n¨ng cña nã l¹i bÞ suy gi¶m ®i, hoÆc c¸c tÝnh n¨ng cña c¸c thµnh phÇn kh¸c nhau t¸c ®éng qua l¹i ¶nh h­ëng lÉn nhau. KÕt qu¶ lµ chÊt l­îng cña hÖ thèng kh«ng ®¶m b¶o ngay c¶ khi c¸c thµnh phÇn riªng lÎ cña hÖ thèng ho¹t ®éng tèt. Nh­ vËy c¸c thµnh phÇn thiÕt bÞ ph¶i t­¬ng thÝch víi nhau vµ ®­îc lùa chän cÈn thËn khi ®­a vµo l¾p ®Æt hÖ thèng. PhÇn sau ®©y sÏ tr×nh bµy c¸c thµnh phÇn c¬ b¶n cña hÖ thèng th«ng tin quang WDM. 2.1 Bé ph¸t quang Tr­íc ®©y c¸c bé ph¸t quang bao gåm thiÕt bÞ ®iÖn vµ thiÕt bÞ quang riªng biÖt, nh­ng hiÖn nay bé ph¸t quang ®­îc h×nh thµnh tõ viÖc tÝch hîp c¸c m¹ch tÝch hîp vµ laser diode.ViÖc bæ xung thªm c¸c vi m¹ch tÝch hîp mËt ®é cao cho phÐp bé ph¸t quang ®¸p øng ®­îc c¸c yªu cÇu vÒ ®iÒu chÕ tèc ®é cao vµ c¶i thiÖn ®­îc ®é tin cËy cña thiÕt bÞ. Khi nh×n tõ quan ®iÓm thiÕt kÕ hÖ thèng ng­êi ta th­êng coi chóng nh­ mét hép ®en cã chøc n¨ng chuyÓn ®æi ®iÖn sang quang. HiÖn t¹i cã hai lo¹i nguån quang dang ®­îc øng dông réng r·i lµ laser ph©n bè håi tiÕp DFB (Distributed Feedback Laser) vµ laser ph©n bè ph¶n x¹ Bragg DBR (Distributed Bragg Reflector Laser). Ngoµi ra laser sîi quang pha t¹p chÊt hiÕm còng ®ang ®­îc nghiªn cøu, c¸c nguån quang nµy cã ­u ®iÓm lµ phæ hÑp vµ ®é æn ®Þnh tÇn sè cao. Bé ph¸t quang cã nguån ph¸t quang phæ hÑp cã ý nghÜa rÊt lín, ®Æc biÖt trong hÖ thèng ghÐp kªnh quang WDM. 2.1.1 Yªu cÇu ®èi víi nguån quang trong WDM - §é chÝnh x¸c cña b­íc sãng ph¸t: §©y lµ yªu cÇu kiªn quyÕt cho mét hÖ thèng WDM ho¹t ®éng tèt. Nãi chung, b­íc sãng ®Çu ra lu«n bÞ dao ®éng do c¸c yÕu tè kh¸c nhau nh­ nhiÖt ®é, dßng ®Þnh thiªn, ®é giµ ho¸ linh kiÖn... Ngoµi ra, ®Ó tr¸nh xuyªn nhiÔu còng nh­ t¹o ®iÒu kiÖn cho phÝa thu dÔ dµng t¸ch ®óng b­íc sãng th× nhÊt thiÕt ®é æn ®Þnh tÇn sè phÝa ph¸t ph¶i thËt cao. - §é réng ®­êng phæ hÑp: §é réng ®­êng phæ ®­îc ®Þnh nghÜa lµ ®é réng phæ cña nguån quang tÝnh cho b­íc c¾t 3 dB. §Ó cã thÓ t¨ng nhiÒu kªnh trªn mét d¶i tÇn cho tr­íc, céng víi yªu cÇu kho¶ng c¸ch c¸c kªnh nhá cho nªn ®é réng ®­êng phæ cµng hÑp cµng tèt, nÕu kh«ng, xuyªn nhiÔu kªnh l©n cËn (ICI) x¶y ra khiÕn lçi bÝt t¨ng cao, hÖ thèng kh«ng ®¶m b¶o chÊt l­îng. Muèn ®¹t ®­îc ®iÒu nµy th× nguån ph¸t laser ph¶i lµ nguån ®¬n mode (nh­ c¸c lo¹i laser håi tiÕp ph©n bè, laser hai khoang céng h­ëng, laser ph¶n håi ph©n bè). - Dßng ng­ìng thÊp: