Mở đầu

Trải qua gần 1/4 thế kỷ kể từ khi hệ thống truyền dẫn quang đầu tiên được đưa vào khai thác trên mạng viễn thông, chúng ta đã có thể nhận thấy được phương thức truyền dẫn này đã mang lại những khả năng to lớn trong việc truyền tải các dịch vụ viễn thông ngày càng phong phú với một nhu cầu về lưu lượng ngày càng lớn hơn, như các dịch vụ Internet, ISDN, B-ISDN, VLAN, CATV . Các hệ thống thông tin quang với ưu điểm về băng thông, về cự ly, chất lượng thông tin không bị ảnh hưởng của nhiễu sóng điện từ, khả năng bảo mật thông tin . đã ngày càng có sức hấp dẫn mạnh mẽ đối với các nhà khai thác và cung cấp các dịch vụ viễn thông.

Trong những năm gần đây, gần như tất cả các tuyến truyền dẫn xuyên lục địa, xuyên biển, tuyến đường trục (backbone network) đã được cáp quang hoá. Với những tiến bộ vượt bậc trong công nghệ điện tử và điều khiển, công nghệ vật liệu quang . đã làm tăng lên rất nhiều năng lực của một hệ thống thông tin quang, dung lượng trên một tuyến đã lên tới cỡ Tbps đối với các hệ thống thử nghiệm; hàng trăm Gbps đối với các hệ thống và sản phẩm mạng quang thương mại được đang được chào bán và triển khai tại nhiều nước châu Âu, Bắc Mỹ, Nhật Bản .

Tuy nhiên, trong hệ thống thông tin điểm nối điểm thông thường trước đây, một sợi quang chỉ truyền dẫn một bước sóng, với một nguồn phát quang ở phía phát, một bộ tách sóng quang ở phía thu. Với một hệ thống như vậy, dải phổ của tín hiệu quang truyền qua sợi thực tế rất hẹp so với dải thông mà các sợi truyền dẫn quang có thể truyền dẫn với suy hao nhỏ (hình vẽ)

Một ý tưởng hoàn toàn có lý khi cho rằng có thể truyền dẫn đồng thời nhiều tín hiệu quang từ các nguồn quang khác nhau có các bước sóng phát khác nhau cho các nguồn thông tin độc lập. Kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng WDM sẽ thực hiện ý tưởng này, trong đó mỗi bước sóng có thể mang các kiểu lưu lượng khác nhau như các tốc độ STM-n của SDH, ATM hoặc Ethernet Gigabit ., điều này có nghĩa là hệ thống WDM có giao diện mở. Đặc điểm này làm cho WDM thích ứng linh hoạt trong môi trường lưu lượng hoà trộn và mẫu lưu lượng thay đổi. Do đó, WDM trở thành công nghệ tất yếu trong mạng truyền dẫn hay cụ thể hơn là công nghệ tạo ra lớp mạng quang trong tương lai.

Hiện nay trên thế giới đã có nhiều nhà cung cấp thiết bị WDM như Siemens, Alcatel, Nortel, Fujitsu ., việc lựa chọn thiết bị từ nhà cung cấp nào để sử dụng có hiệu quả nhất đối với các tuyến thông tin đường trục quốc gia trên cơ sở mạng cũ cũng là một vấn đề quan trọng cần phải đặt ra.

Trong khuôn khổ de tai này, xin trình bày một cách có hệ thống từ nguyên lý cơ bản nhất của kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng, các thành phần chính của hệ thống WDM như: sợi quang, bộ khuếch đại quang EDFA, bộ xen rẽ bước sóng quang OADM, bộ đấu chéo quang OXC .và ứng dụng WDM trong mạng đường trục của nước ta.

Nội dung của đồ án gồm 4 chương:

Chương I: Tổng quan về hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng.

Chương II: Kỹ thuật sợi quang.

Chương III: Một số thiết bị trong hệ thống thông tin quang WDM.

Chương IV

: ứng dụng WDM trong mạng đường trụyen Bac-Nam cua Vietnam.

Mục lục

Mục lục các hình vẽ

Mục lục các bảng

Danh mục các từ viết tắt

Mở đầu

Chương I: tổng quan về hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng (WDM) 1

I. Cấu trúc tổng quát của hệ thống thông tin quang 1

II. Công nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM 2

III. Cấu trúc và các thành phần chính của hệ thống thông tin quang WDM 6

IV. Khả năng ứng dụng công nghệ WDM trong mạng truyền tải 7

Chương II: Kỹ thuật sợi quang 11

I. Cơ sở quang học 12

II. Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang 13

III. Các dạng phân bố chiết suất trong sợi quang 13

III.1. Sợi quang có chiết suất nhảy bậc 13

III.2. Sợi quang có chiết suất giảm dần 14

III.3. Các dạng chiết suất khác 14

IV. Các thông số của sợi quang 15

IV.1. Suy hao 15

IV.2. Tán sắc 20

V. Các loại cáp quang trên thị trường được khuyến nghị sử dụng trong hệ thống WDM 24

V.1. Sợi SSMF (single-mode optical fibre cable) hay sợi G.652 24

V.2. Sợi DSF (dispersion-shifted single-mode optical fibre cable) hay sợi G.653 25

V.3. Sợi CSF (cut-off shifted single-mode optical fibre cable) hay sợi G.654 27

V.4. Sợi NZ-DSF (non-zero dispersion shifted single-mode optical fibre cable) hay sợi G.655 27

VI. Các hiệu ứng trong sợi quang 30

VI.1. Các hiệu ứng ảnh hưởng tới năng lượng của xung quang 30

VI.2. Các hiệu ứng ảnh hưởng tới hình dạng xung quang 35

Chương III: Một số thiết bị của hệ thống thông tin quang WDM 39

I. Chuẩn nguồn quang WDM 39

I.1. Các yêu cầu cơ bản của nguồn quang trong hệ thống thông tin quang 39

I.2. Điot phát quang LD (Laser Diode) 41

I.3. Đặc tính kỹ thuật 42

I.4. Điều chế LD ở tần số cao 45

II. Thiết bị khuếch đại quang sợi 46

II.1. Chức năng của bộ khuếch đại quang OA 46

II.2. Nguyên lý hoạt động 46

II.3. Khuếch đại quang sợi EDFA trong hệ thống WDM 48

II.4. Khuếch đại quang sợi thế hệ mới cho hệ thống WDM 51

II.5. Một số sản phẩm khuếch đại quang sợi thương mại của Nortel 54

III. Thiết bị OADM 65

III.1. Các chức năng của OADM 65

III.2. Các phần tử quang tiên tiến trong thiết bị OADM 65

III.3. OPM - module giám sát hệ thống trong OADM 69

III.4. Module điều chỉnh cân bằng tán sắc DEM 70

III.5. Một số sản phẩm OADM thương mại 71

IV. Thiết bị kết nối chéo OXC 73

IV.1. Sự ra đời của công nghệ chuyển mạch quang hoàn toàn 73

IV.2. Thiết bị kết nối chéo quang OXC 76

Chương IV: ứng dụng wdm trong mạng đường trục việt nam 78

I. Các thành phần và hoạt động của mạng quang WDM 78

I.1. Lớp mạng truyền tải 78

I.2. Các phần tử của lớp quang 78

I.3. Chức năng OAM&P lớp quang 80

I.4. Giải pháp kỹ thuật cho lớp quang 83

I.5. Xây dựng một kết nối quang 84

II. Mạng cáp quang đường trục 20Gbps 92

III. Tổ chức và định hướng cho cấu trúc mạng NGN của Việt Nam 105

III.1. Mục tiêu xây dựng mạng truyền tải đường trục, mạng truy nhập cho NGN Việt Nam 105

III.2. Các yêu cầu của lớp truyền tải đường trục 107

III.3. Đánh giá khả năng của hệ thống truyền dẫn quang đang sử dụng theo hướng NGN 108

IV. Kết nối trong mạng truyền tải quang NGN 112

IV.1. Giải pháp kỹ thuật kết nối cơ bản 113

IV.2. Giao diện kết nối 113

V. áp dụng tính toán thiết kế tuyến thông tin quang WDM trong mạng truyền tải quang 115

V.1. Yêu cầu phát triển 115

V.2. Thiết kế liên kết hệ thống WDM 116

Kết luận 123

Tài liệu tham khảo 12