GIỚI THIỆU MÔN HỌC - imgs.khuyenmai.zing.vnimgs.khuyenmai.zing.vn/files/.../ki-thuat-vien-thong/mangtruyentaiquang... · BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG BỘ

BÀI GIẢNG MÔN

MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG

www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 1

GIỚI THIỆU MÔN HỌC Thời lượng môn học:

4ĐVHT (36LT + 18TL + 6TH) Mục tiêu:

Kiến thức: Trang bị cho sinh viên các kiến thức về ghép kênh quang theo bước sóng WDM, các kỹ thuật khuếch đại quang, xu hướng phát triển của mạng quang.

Kỹ năng: Rèn cho sinh viên có kỹ năng nghiên cứu, phân tích, đánh giá về các công nghệ trên mạng truyền tải quang

Nội dung: Chương 1: Hệ thống thông tin quang WDM Chương 2: Khuyếch đại quang Chương 3: Truyền tải IP/WDM Chương 4: Một số công nghệ, kỹ thuật và xu hướng nghiên cứu

trong mạng truyền tải quang

BÀI GIẢNG MÔN



GIỚI THIỆU MÔN HỌC Tài liệu tham khảo:

Cao Hồng Sơn. Công nghệ IP trên WDM . Nhà xuất bản Bưu Điện, 8-2005. Hoàng Văn Võ. Công nghệ và mạng thế hệ sau. Nhà xuất bản Bưu Điện, 2008 Vũ Văn San. Hệ thống Thông Tin Quang, tập 2. Nhà xuất bản Bưu Điện, 2008. Đỗ Văn Việt Em. Hệ thống thông tin quang II. Học viện Công nghệ Bưu chính

Viễn thông, 2007. J. M. Senior, “Optical Fiber Communications: Principles and Practice”. Second

edition, Prentice Hall, 1993. G. Keiser, “Optical Fiber Communications” . Third edition, McGraw-Hill, 2000. J. Gowar. Optical Communication Systems. Second edition, Prentice-Hall, 1993. G. P. Agrawal. Fiber-Optic Communication Systems. Second edition, John Wiley

& Sons, 1997. Silvello Betti, Giancarlo De Marchis, Eugenio Iannoe. Coherent Optical

Communications Systems . John Wiley & Sons, Inc, 1995.

BÀI GIẢNG MÔN



GIỚI THIỆU MÔN HỌC Tài liệu tham khảo:

Max Ming – Kang Liu. Principles and Applications of Optical Communications, 2001.

Gerard Lachs. Fiber Optic Communications – Systems, Analysis, and Enhancements. McGraw-Hill, 1998.

Peter Tomsu and Christian Schmutzer, "Next Generation Optical Networks", Prentice Hall PTR, 2002.

D. Marcuse, A. R. Chraplyvy, et al., “Effect of Fiber Nonlinearity on Long Distance Transmission”, J. Lightwave Tech., Vol. 9, No.1, pp. 121-128, 1991.

G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics. New York: Academic, 1995. Đánh giá:

Tham gia học tập trên lớp: 10% Thực hành/Thí nghiệm/Bài tập/Thảo luận: 30 % Kiểm tra giữa kỳ: 10% Kiểm tra cuối kỳ: 50 %

BÀI GIẢNG MÔN



CHƯƠNG 1

HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM

BÀI GIẢNG MÔN




NGUYÊN LÝ GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG QUANG (WDM) )

CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN TRONG HỆ THỐNG WDM

MỘT SỐ VẤN ĐỀ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG WDM

MẠNG TRUYỀN TẢI WDM

BÀI GIẢNG MÔN



HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM 1.1 NGUYÊN LÝ GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG

QUANG (WDM) ) Khái niệm WDM:

- Nhu cầu truyền số liệu tăng cao dung lượng truyền dẫn tăng nhanh.

- Hệ thống truyền dẫn TDM truyền thống bị giới hạn về tốc độ.

- Cửa sổ truyền dẫn trong sợi quang:

- WDM là kỹ thuật cho phép truyền dẫn nhiều kênh bước sóng quang trên cùng một sợiquang.

BÀI GIẢNG MÔN



HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM Các dải băng tần hoạt động trong WDM:

• O-band (Original band): Dải băng tần từ 1260 nm 1360 nm.

• E-band (Extended band): Dải băng tần từ 1360 nm 1460 nm.

• S-band (Short wavelength band): Dải băng tần từ 1460 nm 1530 nm.

• C-band (Conventional band): Dải băng tần từ 1530 nm 1565 nm

• L-band (Long wavelength band): DảI băng tần từ 1565 nm 1625 nm

• U-band (Ultra-long wavelength band): DảI băng tần từ 1625 nm 1675 nm

BÀI GIẢNG MÔN



HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM Quá trình phát triển WDM

Transmitters Receivers

Combining Signals

Separating SignalsTransmission on fiber

BÀI GIẢNG MÔN



HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM Các chế độ truyền dẫn WDM: (Theo hướng truyền dẫn) Hệ thống WDM đơn hướng:


Multiplexing DemultiplexingFiber 1

1

2

3

n

1

2

3

n


Multiplexing DemultiplexingFiber 2

1

2

3

n

1

2

3

n

BÀI GIẢNG MÔN



HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDMHệ thống WDM song hướng:

Receivers

2121

Transmitters

Multiplexing +Demultiplexing

Fiber 1

11

1n

2n

1

2

2n


Receivers Transmitters

Receivers

2121

Transmitters


Fiber n

11

1n

2n

1

2

2n


Receivers Transmitters

BÀI GIẢNG MÔN



HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM Mô hình chung hệ thống WDM: (điểm- điểm)

OTU

OTU

MUX BA

Bộ thu

Bộ thu

DEMUX

PALA

Máy phát quang Máy thu quangKhuếch đại trung kế quang

Bộ thu tín hiệu điều khiển giám sát kênh

quang

Bộ phát tín hiệu điều khiển giám sát kênh

quang

Thu/ phát tín hiệu điều khiển giám sát kênh

quang

Hệ thống quản lý mạng

1

n

1

ns sss

OTU - Bộ chuyển phát quang

MUX/DEMUX - Bộ ghép/tách bước sóng

BA - Bộ khuyếch đại công suất

PA - Bộ tiền khuyếch đại quang

LA - Bộ khuyếch đại đường truyền

S - Bước sóng kênh giám sát quang (OSC)

BÀI GIẢNG MÔN



HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM Các tham số của hệ thống WDMa. Số lượng kênh bước sóng Nb. Khoảng cách giữa các kênh bước sóng Dlc. Băng thông sử dụng của hệ thống N x Dld. Tốc độ truyền tin trên mỗi kênh bước sóng Be. Dung lượng của hệ thống N x Bf. Dung lượng truyền dẫn của hệ thống N x B x Lg. Hiệu suất sử dụng kênh bước sóng B/Dl

Bước sóng

#1 #2 … # k … # N-1 #NCông suất quang

DBăng thông sử dụng của hệ thống

~ B

BÀI GIẢNG MÔN



HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDMBảng 1.1- Các tham số chính của một số hệ thống WDM trong các phòng thí nghiệm.

Số kênh bước

sóng N

Tốc độ kênh B (Gbit/s)

Khoảng cách truyền dẫn L (km)

Dung lượng truyền dẫn (Tb/s-km)

10 2 68 1.3

17 20 150 51.0

273 40 117 1277.6

26 100 410 1066.0

5 320 525 840.0

BÀI GIẢNG MÔN



HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDMBảng 1.2- Các tham số chính của một số hệ thống WDM

hiện đang được khai thác trên thế giới.

Số kênh bước sóng

N

Tốc độ kênh B (Gbit/s)

Khoảng cách

truyền dẫn Dl

Dung lượng truyền

dẫn (Pb/s-km)

Hệ thống

8 + 4 10 + 40 1 700 0.4 Mạng đường trục DWDMbackbone VNPT (2010)

48 10 39 000 18.7 Mạng liên lục địaSEAMEWE3 (2007)

64 10 18 800 12 Mạng liên lục địaSEAMEWE4 (2008)

BÀI GIẢNG MÔN



HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM Phân loại và các chuẩn của hệ thống WDM

. Hệ thống WDM băng tần rộng (BWDM – Broad passband WDM)

. Hệ thống WDM ghép mật độ thấp (CWDM – Coarse WDM)

Hệ thống WDM ghép mật độ cao (DWDM – Dense WDM)

BÀI GIẢNG MÔN



HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM 1.2- CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN TRONG HỆ THỐNG WDM

BÀI GIẢNG MÔN



HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM Nguồn quang:

- Sử dụng laser đơn mode làm nguồn phát (Có thể sử dụng LED trong kỹthuật cắt phổ)

- Sử dụng bộ điều biến ngoài để giảm chirp, tốc độ điều biến cao và tạo cácđịnh dạng tín hiệu quang khác nhau (NRZ, RZ, CS-RZ, DPSK …).

- Đảm bảo tín hiệu quang có độ rộng phổ hẹp tại bước sóng chính xác theotiêu chuẩn.

BÀI GIẢNG MÔN



Bộ thu quang:

- Giống các bộ thu quang sử dụng trong các hệ thống đơn kênh

- Độ nhạy cao trong dải rộng bước sóng, nhiễu thấp, hoạt động ổn định.


BÀI GIẢNG MÔN



Sợi quang:

- Sử dụng sợi đơn mode G.652 (SMF) và sợi G.655 (NZ-DSF)

- Tránh sử dụng sợi G.653 (DSF).

- Các yếu tố ảnh hưởng cơ bản:

. Suy hao

. Tán sắc

. Hiệu ứng phi tuyến

Một số loại sợi điển hình


BÀI GIẢNG MÔN



Bộ tách/ ghép bước sóng: (OMUX/ ODEMUX)

- OMUX: kết hợp các bước sóng rời rạc khác nhau thành tín hiệu tổ hợp đưavào sợi quang.

- ODEMUX: tách tín hiệu tổ hợp WDM thành các kênh bước sóng riêng biệtđưa tới bộ thu.

- Các tham số cơ bản:

. Suy hao xen:

. Xuyên âm:


0

lg10 jjP

j công suất quang đi vào đường truyền

0 công suất quang tới tại j

jj

ijijD lg10

jj

ji ijjD lg10Xuyên kênh i sang kênh j: Xuyên kênh tổng ở kênh j:

Documents

GIỚI THIỆU MÔN HỌC - imgs.khuyenmai.zing.vnimgs.khuyenmai.zing.vn/files/.../ki-thuat-vien-thong/mangtruyentaiquang... · BÀI GIẢNG MÔN MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG BỘ