Chương 1: TỔNG QUAN Chương 2: HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG. Giới thiệu tổng quan về các khái niệm sử dụng trong thông tin quang DWDM. Chương này cho ta cái nhìn tổng quát về tán sắc, định nghĩa, phân loại và những ảnh hưởng chất lượng hệ thống như tán sắc, phi tuyến, xuyên kênh. Chương 3: KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ QUANG.
Giới thiệu những kỹ thuật điều chế tín hiệu quang, bắt đầu từ những kỹ thuật đơn giản nhất trong những hệ thống truyền dẫn quang đầu tiên cho đến những kỹ thuật hiện đại và phức tạp, trong đó chú trọng vào các kỹ thuật tiên tiến được ứng dụng cho các mạng truyền dẫn quang thế hệ mới có dung lượng lớn, khoảng cách truyền tải dài và cực dài. Chương 4: KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ QUANG CỦA CÁC NHÀ CUNG CẤP THIẾT BỊ NỔI TIẾNG Giới thiệu kỹ thuật điều chế quang trong tầm nhìn và lộ trình của các nhà cung cấp thiết bị nổi tiếng trên thế giới, với trọng tâm hướng vào những kỹ thuật tiên tiến đảm bảo tốc độ truyền dẫn lớn cho từng kênh, tổng dung lượng lớn cho toàn hệ thống và khoảng cách truyền dẫn lớn. Chương này cũng phân tích những đặc điểm của các hệ thống truyền dẫn quang với góc độ là điều chế tín hiệu quang. Chương 5: MÔ PHỎNG KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ QUANG TỐC ĐỘ CAO.
Mô hình hóa các kỹ thuật điều chế từ lý thuyết sang mô hình phần mềm. Chương 6: SO SÁNH ĐÁNH GIÁ KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ QUANG TỐC ĐỘ CAO. Xem xét ảnh hưởng của tán sắc, tán sắc phân cực mode và yếu tố phi tuyến đến các loại điều chế. Từ đó, đánh giá ưu-nhược điểm của các loại điều chế.
Chương 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. KẾT LUẬN Trong phần này đề tài trình bày các vấn đề sau: - Tính cấp thiết của đề tài. - Mục đích đề tài. - Nhiệm vụ nghiên cứu.
- Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. - Phương pháp tiếp cận và thực tiễn - Bố cục trình bày. Trang 3 do an Báo cáo đồ án tốt nghiệp Với các nội dung đề ra thì phần này mang tính định hướng cho nội dung xuyên suốt đề tài cũng như phương pháp tiếp cận đề tài. Ngoài ra, việc giới hạn đề tài cũng là một hướng mở để phát triển trong tương lai.
Trang 4 do an Báo cáo đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG. GIỚI THIỆU CHUNG Giới thiệu về công nghệ ghép kênh theo bước sóng quang (DWDM) là một giải pháp hoàn hảo cho phép tận dụng hữu hiệu băng thông rộng lớn của sợi quang, nâng cao dung lượng truyền dẫn. Ở phần này, chúng ta cũng tìm hiểu về các nguyên lý cơ bản của DWDM. Bên cạnh đó chúng ta sẽ làm rõ một số thuộc tính ảnh hưởng đến thông tin quang tốc độ cao là suy hao, tán sắc, các hiện tượng phi tuyến.
các hiện tượng phi tuyến bao gồm tán xạ do kích thích Brilloion (SBS), tán xạ do kích thích Raman (SRS), hiệu ứng tự điều pha (SPM), hiệu ứng điều chế xuyên pha (CPM), và hiệu ứng trộn bước sóng (FWM). Cùng với đó là các linh kiện được sử dụng trong hệ thống thông tin quang tốc độ cao. Tóm lại, ở chương này chúng ta sẽ tìm hiểu 3 phần: - Hệ thống thông tin quang tốc độ cao DWDM. - Các thành phần chính của hệ thống DWDM.
- Một số yếu tố ảnh hưởng đến hệ thống DWDM. HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỐC ĐỘ CAO DWDM 2. Tổng quang về truyền dẫn cơ bản của mạng DWDM DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) là một công nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM (Wavelength Division Multiplexing) với số bước sóng lớn trong một băng tần hạn chế. Hệ thống ghép kênh DWDM hiện tại hoạt động ở băng C hoặc băng L (Bảng 2.1), dung lượng 32 hoặc 40 kênh, khoảng kênh 0,4 nm và tốc độ tới 10G.
Các bước sóng được chuẩn hóa theo khuyến nghị ITU-T G. Hiện tại, hệ thống DWDM đã nghiên cứu thử nghiệm với dung lượng kênh được nâng đến 40G hoặc số lượng kênh được nâng đến 80.1 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 Trang 5 do an Báo cáo đồ án tốt nghiệp Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống DWDM. Ứng dụng: - Mạng đường trục (back-bone) Các hệ thống DWDM khoảng cách xa (long-haul) 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 và sử dụng các công nghệ sửa lỗi FEC, khuyếch đại Raman, định dạng xung CRZ cùng với các trạm lặp để tăng cường về khoảng cách. Hệ thống mạng đường trục được xây dựng dưới dạng hình vòng hoặc hình lưới để tăng khả năng bảo vệ lưu lượng. - 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.
Ưu điểm: - 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 Trang 6 do an Báo cáo đồ án tốt nghiệp 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. - 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,. - Bảo vệ đầu tư tối đa trong quá trình nâng cấp hệ thống 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.
- 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 quang.
Các bộ phát quang làm nhiệm vụ gom các dữ liệu cần truyền và phát 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. 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.
- 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.
Các thành phần chính của hệ thống DWDM 2. Thiết bị đầu cuối quang (OLT) OLT (Optical Line Terminal) là thiết bị khá đơn giản trong mạng truyền dẫn WDM. OLT có trong các mô hình mạng điểm – điểm, thực hiện ghép tín hiệu ở đầu phát và truyền đi trên sợi quang, giải ghép ở đầu thu và chuyển các tín hiệu thành phần đến phía đầu cuối. OLT bao gồm 3 thành phần chính là: chuyển đổi tín hiệu (Transponder), ghép bước sóng (Wavelength Multiplexer) và khuếch đại quang (Optical Amplifier).
Trang 7 do an Báo cáo đồ án tốt nghiệp Chức năng: - Chuyển đổi tín hiệu Chuyển đổi tín hiệu sang bước sóng, mức công suất và các thông số quang phù hợp với yêu cầu của kênh quang. Thêm vào hoặc trích ra các tín hiệu dẫn để có thể quản lý tín hiệu truyền đi tại lớp kênh quang. Giám sát BER của tín hiệu truyền trong tín hiệu điên và tín hiệu quang tại đầu vào (ingress) và đầu ra (outgress) của nó. - Chức năng ghép bước sóng Bộ ghép bước sóng ghép các tín hiệu thuộc các bước sóng khác nhau tương thích với chuẩn ITU-T thành tín hiệu để truyền đi trên một sợi quang.
- Chức năng khuếch đại tín hiệu Sử dụng cấu hình EDFA (Erbium Dope Fiber Amplifier) khuếch đại cho công suất hướng phát (boster amplifier) và cấu hình EDFA tiền khuếch đại (Preamplifier) cho hướng thu.2 Mô hình OLT. Trang 8 do an Báo cáo đồ án tốt nghiệp Ngoài ra, OLT còn có chức năng ghép/tách kênh giám sát OSC (Optical Supervisory Channel). Kênh giám sát được truyền trên một bước sóng khác với bước sóng truyền tín hiệu. Vai trò của OSC là để giám sát hoạt động của các bộ khuếch đại quang dọc theo một liên kết quang và thực hiện các chức năng quản lý khác.Bộ chuyển đổi bước sóng Bộ chuyển đổi bước sóng là thiết bị chuyển đổi tín hiệu có bước sóng này ở đầu ra thành tín hiệu có bước sóng khác.
Bộ chuyển đổi bước sóng được sử dụng trong các trường hợp như: - Tín hiệu có thể đi vào mạng với bước sóng không thích hợp khi truyền trong mạng. Ví dụ, chuyển đổi bước sóng 1310 nm sang bước sóng 1550 nm để phù hợp với ITU-T.