Luận văn Kỹ thuật đa truy nhập trong mạng quang và ứng dụng

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o

Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi

--------------------------------------------

luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc

kü thuËt ®a truy nhËp trong m¹ng

quang vµ øng dông

ngµnh: xö lý th«ng tin vµ truyÒn th«ng

M∙ sè:

NguyÔn thÕ d−¬ng

Ng−êi h−íng dÉn khoa häc: PGS -TS. §Æng v¨n chuyÕt

hµ néi 2006

-i-

Lêi cam ®oan

Em xin cam ®oan luËn v¨n nµy lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu cña b¶n th©n.

C¸c nghiªn cøu trong luËn v¨n nµy dùa trªn nh÷ng tæng hîp lý thuyÕt vµ hiÓu

biÕt thùc tÕ cña em, kh«ng sao chÐp.

T¸c gi¶ luËn v¨n

NguyÔn ThÕ D−¬ng

-ii-

Môc lôc

Néi dung

Trang

Lêi Më ®Çu .............................................................................................

Ch−¬ng 1: c¸c phÇn tö sö dông trong m¹ng

quang ®a truy nhËp

1.1

1.2

1.3

giíi thiÖu chung …………………….................................. 1

Bé ghÐp h×nh sao qu¶ng b¸ ………………………….... 2

bé ghÐp kªnh vµ t¸ch kªnh ........................................... 4

®ièt laze ®iÒu chØnh ®−îc b−íc sãng. .................... 7

1.4

1.4.1

8

§iÒu chØnh nhiÖt. ...........................................................................

1.4.2

1.4.3

§ièt laze ®iÒu chØnh ®−îc b−íc sãng sö dông hèc ngoµi............... 8

10

®ièt laze håi tiÕp ph©n bè (DFB) hai ®o¹n.....................................

§ièt laze ph¶n x¹ ph©n bè Bragg hai ®o¹n vµ ba ®o¹n. ................ 11

bé läc quang ®iÒu chØnh ®−îc …................................ 12

1.4.4

1.5

Ch−¬ng 2 : Kü thuËt ®a truy nhËp

ph©n chia theo b−íc sãng - wdma

2.1

Tæng quan vÒ kü thuËt WDMA....................................... 14

2.2

M¹ng WDMA ®¬n b−íc ....................................................... 14

M¹ng WDMA “ qu¶ng b¸ vµ lùa chän ”........................................ 14

M¹ng WDMA “®Þnh tuyÕn theo b−íc sãng”................................. 20

C¸c vÊn ®Ò liªn quan ®Õn hiÖu suÊt vµ thiÕt kÕ m¹ng .................... 25

2.2.1

2.2.2

2.2.3

2.2.3.1 VÞ trÝ bé ®Öm trong m¹ng WDMA ®¬n b−íc ................................. 25

2.2.3.2 Xuyªn kªnh..................................................................................... 26

2.3

M¹ng WDMA ®a b−íc ......................................................... 29

Kh¸i niÖm chung vÒ m¹ng WDMA ®a b−íc ................................ 29

§Æc ®iÓm cña m¹ng WDMA ®a b−íc ……………....................... 31

2.3.1

2.3.2

-iii-

2.4

øng dông m¹ng kü thuËt ®a truy nhËp WDMA

36

2.4. 1 M¹ng WDMA ®¬n b−íc .............................................................. 36

2.4.1.1 M¹ng LAMBDANET...................................................................... 36

2.4.1.2 M¹ng RAINBOW............................................................................ 37

2.4.1.3 FOX –Bé kÕt nèi chÐo quang tèc ®é cao…………………………… 38

2.4.1.4

39

HYPASS (High performance packet switch system……………......

2.4.1.5 M¹ng RINGGO............................................................................... 42

2.4.2 M¹ng WDMA ®a b−íc .................................................................. 43

2.4.2.1 M¹ng Starnet.................................................................................. 43

2.4.2.2 M¹ng HORNET.............................................................................. 44

Ch−¬ng 3 : kü thuËt ®a truy nhËp

ph©n chia theo sãng mang phô – SCMA

3.1

Giíi thiÖu chung .................................................................. 49

3.2

HiÖu suÊt cña m¹ng scma ®¬n kªnh …..................... 51

NhiÔu l−îng tö Short noise ………………................................... 53

NhiÔu nhiÖt cña m¸y thu ............................................................... 54

NhiÔu c−êng ®é Laser ................................................................... 55

NhiÔu giao thoa quang .................................................................. 55

Tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m tæng....................................................... 58

3.2.1

3.2.2

3.2.3

3.2.4

3.2.5

3.2.6

55

øng dông cña c¸c hÖ thèng SCMA ®¬n kªnh ................................

3.3

§a truy nhËp sãng mang phô ®a kªnh .................... 60

Kh¸i niÖm vÒ hÖ thèng SCMA ®a kªnh ........................................ 61

§Æc ®iÓm cña hÖ thèng SCMA ®a kªnh ….................................... 62

Tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m tæng ...................................................... 64

3.3.1

3.3.2

3.3.3

3.3.4

65

øng dông cña c¸c hÖ thèng SCMA ®a kªnh ..................................

Ch−¬ng 4 : kü thuËt ®a truy nhËp

ph©n chia theo thêi gian – TDMA

4.1

Giíi thiÖu chung .................................................................. 68

-iv-

4.2

C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n cña Kü thuËt TDMA ………. 68

4.3

øng dông m¹ng Kü thuËt ®a truy nhËp TDMA .... 71

ATM-PON (ATM dùa trªn m¹ng quang thô ®éng) ...................... 71

E- PON (Ethernet dùa trªn m¹ng quang thô ®éng) ....................... 74

4.3.1

4.3.2

Ch−¬ng 5 : kü thuËt ®a truy nhËp

ph©n chia theo m∙ - cdma

5.1

Tæng quan kü thuËt ®a truy nhËp CDMA .............. 78

5.2

C¸c m¹ng sö dông kü thuËt CDMA ............................. 78

M¹ng sö dông kü thuËt CDMA t¸ch sãng trùc tiÕp ...................... 78

M¹ng CDMA quang kÕt hîp......................................................... 85

§Æc ®iÓm cña c¸c m¹ng sö dông kü thuËt CDMA quang.............. 87

5.2.1

5.2.2

5.2.3

Ch−¬ng 6 : ®Ò xuÊt m« h×nh øng dông m¹ng

man T¹i b−u ®iÖn hµ néi

6.1

HiÖn tr¹ng m¹ng viÔn th«ng cña B§HN .................. 88

M¹ng truyÒn dÉn ........................................................................... 88

M¹ng tæng ®µi ............................................................................... 88

M¹ng DDN truyÒn thèng ……………………………………….. 90

M¹ng truyÒn sè liÖu ATM + IP ..................................................... 90

M¹ng truy nhËp b¨ng réng ADSL & SHDSL ................................ 91

6.1.1

6.1.2

6.1.3

6.1.4

6.1.5

6.2

94

96

99

§¸nh gi¸ øng dông truy nhËp quang cña b®hn

Dù b¸o nhu cÇu ph¸t triÓn ............................................

Ph©n tÝch gi¶i ph¸p øng dông x©y dùng m¹ng ....

6.3

6.4

6.5

6.6

6.7

Lùa chän gi¶i ph¸p c«ng nghÖ truy nhËp .............. 103

Mét sè chØ tiªu c¬ b¶n khi x©y dùng m¹ng …….. 105

§Ò xuÊt cÊu h×nh øng dông m¹ng MAN .................... 107

KÕt luËn................................................................................................. 110

Tµi liÖu tham kh¶o ........................................................................... 111

-v-

ThuËt ng÷ vµ ch÷ viÕt t¾t

ADSL

AON

ADM

APD

AR

Asymmetric Digital Sub Line

All –optical network

Thuª bao sè kh«ng ®èi xøng

M¹ng toµn quang

Bé ghÐp kªnh xen rÏ

§ièt t¸ch sãng th¸c

Vá chèng ph¶n x¹

Kho¸ dÞch biªn ®é

Add/ Drop Multiplexer

Avalanche Photodiode

Antireflection Coating

Amplitude Shift Keying

Asynchronous Transfer Mode

ASK

ATM

Mode chuyÓn giao kh«ng

®ång bé

B-ISDN Broadband Integrated Service M¹ng sè liªn kÕt ®a dÞch vô

Digital network

b¨ng réng

BPF

BandPass Filter

Bé läc b¨ng th«ng

BRAS

CNR

COT

CT

Broadband Access Server

Carrier –to- Noise Ratio

Central Office terminal

Central terminal

Server truy nhËp b¨ng réng

Tû sè sãng mang trªn nhiÔu

ThiÕt bÞ ®Çu cuèi tæng ®µi

ThiÕt bÞ ®Çu cuèi tËp trung

Ph¶n x¹ ph©n bè Bragg

DBR

DCN

DCS

Distributed Bragg Reflecter

Digital Communication network M¹ng th«ng tin sè

Digital Cross -connect system

Bé nèi chÐo sè

DEMUX Demultiplexer

Bé gi¶i ghÐp (t¸ch) kªnh

Håi tiÕp ph©n bè

DFB

DLC

DR

Distributed Feedback

Digital loop Carrier

Distributed reflector

Digital sub line

TruyÒn t¶i m¹ch vßng sè

Bé ph¶n x¹ ph©n bè

§−êng d©y thuª bao sè

Bé ghÐp ®−êng thuª bao sè

C¸ch tö quang Bragg

§i èt la-de Fabry-Perot

Kho¸ dÞch tÇn sè

DSL

DSLAM DSL access Multiplexer

FBG

Fiber Bragg grating

Fabry-Perot laser diode

Frequency Shift Keying

Fiber to the Building

Fiber to the Curb

FP-LD

FSK

FTTB

FTTC

C¸p quang tíi toµ nhµ

C¸p quang tíi khu d©n c−

-vi-

FTTH

FTTL

FTTO

FWM

GGL

Fiber to the home

Fiber to the loop

Fiber to the office

Four –Wave Mixing

Gain Guided laser

C¸p quang tíi nhµ

M¹ch vßng c¸p quang

C¸p quang tíi c«ng së

Trén bèn sãng

Lade ®iÒu khiÓn khuyÕch

®¹i

GI

Graded Index

ChØ sè Gradien

GRIN

IF

Graded refractive Index

Intermediate frequency

Index Guided laser

ChØ sè chiÕt suÊt Gradien

Trung tÇn

IGL

Lade ®iÒu khiÓn chØ sè chiÕt

suÊt

IM

Intensity Modulation

§iÒu biÕn c−êng ®é

MÐo ®iÒu chÕ t−¬ng hç

§ièt lade

IMD

LD

Intermodulation Distortion

Laser diode

LED

LO

Light Emitting Diode

Local Oscillator

§ièt ph¸t quang LED

Dao ®éng néi

LOC

MAN

MQW

MUX

MZ

Large Optical Cavity

Metropolitan Area Network

Multiple Quantum Well

Multiplexer

Hèc céng h−ëng quang réng

M¹ng khu vùc néi thÞ

GiÕng l−îng tö

Bé ghÐp kªnh

Mach –Zehnder

Bé ®iÒu chÕ Mach –Zehnder

Bé khuÕch ®¹i quang

Bé ghÐp kªnh xen rÏ quang

Bé khuÕch ®¹i quang sîi

Giao diÖn m¹ng quang

OA

Optical amplifier

OADM Optical Add/Drop Multiplexer

OFA

ONI

Optical fiber amplifier

Optical Network interface

ONNI

Optical network – to – network Giao diÖn m¹ng –m¹ng

interface

quang

ONU

OTN

OXC

PDS

Optical network Unit

Optical transport network

Optical Cross connect

Passive Distribute Service

ThiÕt bÞ m¹ng quang

M¹ng truyÒn t¶i quang

Nèi chÐo quang

DÞch vô ph©n phèi thô ®éng

-vii-

PON

PSK

RF

Positive Intrinsic Negative

Passive optical network

Phase shift keying

CÊu tróc PIN

M¹ng quang thô ®éng

Kho¸ dÞch pha

Radio frequency

TÇn sè v« tuyÕn

RIN

RPR

Relative Intensity Noise

Resilient packet ring

NhiÔu c−êng ®é t−¬ng ®èi

M¹ng vßng chuyÓn m¹ch

gãi tù håi phôc

SBS

Stimulated Brillouin Scattering

Subcarrier Multiplexing

Symmetric digital sub line

Surface Emitting laser

T¸n x¹ Brillouin kÝch thÝch

GhÐp kªnh sãng mang phô

Thuª bao sè ®èi xøng

La-de ph¸t mÆt

SCM

SDSL

SEL

SPM

SRS

Self phase modulation

Tù ®iÒu chÕ pha

Stimulated Raman Scattering

Time division Multiplexing

Time division Multiple Access

Tunable transmitter

T¸n x¹ raman kÝch thÝch

GhÐp kªnh theo thêi gian

§a truy nhËp theo thêi gian

Bé ph¸t ®iÒu chØnh ®−îc

Bé thu ®iÒu chØnh ®−îc

Bé ph¸t cè ®Þnh

TDM

TDMA

TT

TR

Tunable receiver

FT

Fixed – tuned transmitter

Fixed – tuned receiver

RF

Bé thu cè ®Þnh

VPN

WDM

Virtual private network

Wavelength Division Multiplex

DÞch vô m¹ng riªng ¶o

GhÐp kªnh theo b−íc sãng

WDMA Wavelength Division Multiple §a truy nhËp theo b−íc

Access

sãng

WGR

Wavelength Grating Router

Bé ®Þnh tuyÕn c¸ch tö dÉn

sãng

WR

Wavelength Router

Bé ®Þnh tuyÕn b−íc sãng

WRC

Wavelength routing Controller

Bé ®iÒu khiÓn ®Þnh tuyÕn

b−íc sãng

WT

Wavelength terminal

ThiÕt bÞ kÕt cuèi b−íc sãng

XPM

Cross Phase Modulation

§iÒu chÕ ngang (chÐo) pha

-viii-

danh môc b¶ng

B¶ng 2.1

Quan hÖ gi÷a sè nót m¹ng (N) vµ sè b−íc (h) xuÊt ph¸t tõ

33

mét nót nguån trong gi¶n ®å ShuffleNet (p,k) .......................

B¶ng 2.2

B¶ng 2.3

B¶ng 6.1

B¶ng 6.2

Mét sè th«ng sè ®¹i diÖn biÓu ®å ShuffleNet ....................... 34

C¸c tham sè thö nghiÖm m¹ng HORNET ............................. 45

Kü thuËt truyÒn dÉn tõ tæng ®µi ®Õn thuª bao ……………… 104

Kü thuËt truyÒn dÉn tõ thuª bao ®Õn tæng ®µi ……………… 104

Danh môc h×nh vÏ

H×nh 1.1.

H×nh 1.2.

H×nh 1.3.

H×nh 1.4.

H×nh 1.5

H×nh 1.6

H×nh 1.7

H×nh 1.8

H×nh 1.9

Mét sè cÊu kiÖn quang thô ®éng ........................................... 2

Bé ghÐp h×nh sao 8x8 t¹o ra b»ng 12 bé ghÐp sîi ®¬n mode . 2

C¸c bé ghÐp h×nh sao ............................................................. 4

S¬ ®å khèi hÖ thèng WDM .................................................... 4

ThiÕt bÞ ghÐp –t¸ch kªnh hçn hîp (MUX-DEMUX) ............. 5

Xuyªn kªnh ............................................................................ 9

§ièt laze ®iÒu chØnh ®−îc sö dông hèc ngoµi ........................ 9

Laser MAGIC ........................................................................ 9

§ièt laze håi tiÕp ph©n bè hai ®o¹n ....................................... 10

H×nh 1.10 S¬ ®è cÊu tróc diode laze ph¶n x¹ ph©n bè Bragg ................ 11

H×nh 1.11 S¬ ®å khèi bé läc quang ®iÒu chØnh ®−îc .............................. 12

H×nh 2.1

H×nh 2.2

M¹ng WDMA h×nh sao ®¬n b−íc “qu¶ng b¸ vµ lùa chän”.... 15

S¬ ®å chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i kÕt hîp víi sè b−íc sãng ®−îc

sö dông ..................................................................................

Quan hÖ sè b−íc sãng bËn -T¶i ρ vµ sè b−íc sãng cùc ®¹i ...

17

H×nh 2.3

20

H×nh 2.4

H×nh 2.5

Nguyªn lý ®Þnh tuyÕn b−íc sãng m¹ng WDMA ®¬n b−íc .. 220

M¹ng ®Þnh tuyÕn theo b−íc sãng N = 3

21

nót ,sö dông phÇn tö WDM ..................................................

M¹ng ®Þnh tuyÕn theo b−íc sãng

H×nh 2.6

23

sö dông chuyÓn m¹ch kh«ng gian chän b−íc sãng ...............

-ix-

H×nh 2.7

H×nh 2.8

H×nh 2.9

Nguyªn lý ho¹t ®éng m¹ng LLN …………………………... 24

T¸i sö dông b−íc sãng trong m¹ng LLN ............................... 25

Quan hÖ thêi gian ®îi vµ t¶i cho m¹ng ®Öm ®Çu ra ®Çu vµo 26

H×nh 2.10 Chän kªnh trong m¹ng WDMA thu kÕt hîp ......................... 27

H×nh 2.11 MÊt m¸t c«ng suÊt do xuyªn kªnh trong bé t¸ch sãng quang 28

H×nh 2.12 Quan hÖ gi÷a c«ng suÊt cùc ®¹i trªn kªnh vµ sè kªnh cho

29

4 ¶nh h−ëng phi tuyÕn trong m¹ng WDMA ………………..

H×nh 2.13 CÊu tróc m¹ng ®a chÆng WDMA h×nh sao 8 nót ................... 30

H×nh 2.14 BiÓu ®å kÕt nèi trùc tiÕp Shufflenet m¹ng ®a chÆng

h×nh sao 8 nót..........................................................................

H×nh 2.15 BiÓu diÔn th«ng l−îng trªn mét nót, sè nót N

cho m¹ng WDMA shuffleNet ................................................

32

35

H×nh 2.16 CÊu tróc m¹ng Lambdanet WDMA ....................................... 36

H×nh 2.17 CÊu tróc c¬ b¶n cña m¹ng FOX ............................................. 38

H×nh 2.18 CÊu tróc m¹ng WDMA –Hypass ........................................... 39

H×nh 2.19 Minh ho¹ thuËt to¸n th¨m dß h×nh c©y trong tr−êng hîp

cã 4 gãi d÷ liÖu ®ång thêi ®Õn cïng mét ®Ých .......................

H×nh 2.20 Quan hÖ gi÷a thêi gian trÔ trung b×nh

40

41

vµ t¶i ρ trong m¹ng Hypass ...................................................

H×nh 2.21

42

M¹ng metro WDM ringo ...................................................

H×nh 2.22 CÊu tróc nót RINGO ............................................................. 43

H×nh 2.23 CÊu tróc chuyÓn m¹ch Starnet ............................................... 43

H×nh 2.24 CÊu tróc m¹ng HORNET....................................................... 46

H×nh 2.25 S¬ ®å cÊu tróc nót truy nhËp (AN) trong m¹ng HORNET .... 46

H×nh 2.26 Nguyªn lý ho¹t ®éng giao thøc CSMA/CA

trong m¹ng HORNET ………………………………………

47

H×nh 3.1

H×nh 3.2

Nguyªn lý kü thuËt ®iÒu chÕ SCM …………………………. 49

M¹ng SCMA cÊu tróc h×nh sao .............................................. 51

H×nh 3.2 (a)

Phæ c«ng suÊt quang cña hai Laser ®¬n mode däc

53

-x-

cã ®é lÖch tÇn sè trung t©m b»ng δv .....................................

Phæ c«ng suÊt ®iÖn cña thµnh phÇn nhiÔu khi δv ≠0 ..............

H×nh 3.2(b)

H×nh 3.2 (c)

H×nh 3.3

57

59

Phæ c«ng suÊt ®iÖn cña thµnh phÇn nhiÔu khi δv = 0 ............

Tû sè (SNR_tot) tæng vµ 4 lo¹i nhiÔu trong

hÖ thèng SCMA ®¬n kªnh .....................................................

H×nh 3.4

H×nh 3.5

H−íng lªn hÖ thèng FITL dùa trªn SCMA –PON ................ 60

M¹ng SCMA ®a kªnh , N b−íc sãng vµ M nót m¹ng

61

trªn mét b−íc sãng ...............................................................

H×nh 3.6

H×nh 3.7

G¸n kªnh tÇn trong m¹ng SCMA ®a kªnh ............................. 62

CÊu tróc chuyÓn m¹ch gãi tèc ®é cao dùa trªn

66

SCMA ®a kªnh øng dông cho MAN ………………………..

H×nh 4.1

H×nh 4.2

H×nh 4.3

H×nh 4.4

H×nh 4.5

H×nh 5.1

H×nh 5.2

M¹ng quang thô ®éng dùa trªn cÊu tróc Bus ......................... 69

CÊu tróc cña ATM-PON......................................................... 72

Khung thêi gian ATM-PON ®èi xøng 155 Mbps .................. 74

S¬ ®å øng dông E-PON ......................................................... 75

Khe thêi gian h−íng lªn vµ h−íng xuèng E-PON ................. 76

M¹ng CDMA quang .............................................................. 79

M· ho¸ bÝt nguån tin ‘1’ víi chuçi chÝp CDMA.

79

Sè c¸c chÝp, F=25. Sè c¸c chip 1, K=5 ..................................

(a) Bé m· ho¸ quang vµ (b) bé gi¶i m· quang sö dông

c¸c ®−êng d©y trÔ quang song song........................................

H×nh 5.3

82

H×nh 5.4

H×nh 5.5

Hai m· quang trùc giao A vµ B .............................................. 84

M· ho¸ vµ gi¶i m· phæ c¸c xung ¸nh s¸ng cùc ng¾n

86

trong c¸c m¹ng CDMA quang kÕt hîp ..................................

H×nh 6.1

H×nh 6.2

H×nh 6.3

H×nh 6.4

H×nh 6.5

S¬ ®å ®Êu nèi c¸c tr¹m tæng ®µi - m¹ng B−u ®iÖn Hµ Néi .... 89

CÊu tróc m¹ng truyÒn sè liÖu ATM + IP ............................... 91

S¬ ®å cÊu tróc m¹ng truy nhËp ADSL & SHDSL .................. 92

S¬ ®å m¹ng truy nhËp ADSL vµ SHDSL – B−u ®iÖn Hµ Néi 93

S¬ ®å triÓn khai MAN øng dông c«ng nghÖ

108

HORNET trªn m¹ng Hµ Néi .................................................

-xi-

Lêi më ®Çu

Ngµy nay, thÕ giíi ®ang b−íc sang kû nguyªn cña th«ng tin, trong ®ã

c«ng nghÖ th«ng tin vµ truyÒn th«ng lµ ®éng lùc thóc ®Èy sù ph¸t triÓn cña x·

héi. Do ®ã, nhu cÇu truyÒn th«ng ngµy cµng lín víi nhiÒu dÞch vô míi b¨ng

réng vµ ®a ph−¬ng tiÖn trong ®êi sèng kinh tÕ – x· héi cña tõng quèc gia còng

nh− kÕt nèi toµn cÇu.

§Ó ®¸p øng ®−îc vai trß ®éng lùc thóc ®Èy sù ph¸t triÓn cña kû nguyªn

th«ng tin, m¹ng truyÒn th«ng cÇn ph¶i cã kh¶ n¨ng truyÒn dÉn tèc ®é cao,

b¨ng th«ng réng, dung l−îng lín. Mét trong gi¶i ph¸p ®Ó t¹o ra m¹ng truyÒn

th«ng cã kh¶ n¨ng truyÒn dÉn ®ã lµ m¹ng th«ng tin quang tèc ®é cao. MÆc dï

cã sù ph¸t triÓn nhanh vÒ c«ng nghÖ, cÊu tróc m¹ng vµ cÊu h×nh c¸c hÖ thèng

truyÒn dÉn quang trong c¸c øng dông thùc tÕ, song vÒ c¬ b¶n m¹ng th«ng tin

quang cã thÓ chia lµm hai phÇn lµ m¹ng truy nhËp vµ m¹ng truyÒn t¶i.

M¹ng truyÒn t¶i víi môc tiªu truyÒn c¸c l−u l−îng lín víi b¨ng tÇn

réng nh»m tho¶ m·n nhu cÇu truyÒn t¶i trong cÊu tróc m¹ng hiÖn ®¹i. Trªn c¬

së ®ã, vÊn ®Ò th«ng suèt l−u l−îng ®−îc ®Æt ra nh− lµ mét nÒn t¶ng cho viÖc

tho¶ m·n nhu cÇu b¨ng tÇn réng cña kh¸ch hµng mµ kh«ng cÇn quan t©m tíi

néi dung cña luång tÝn hiÖu. §©y còng lµ néi dung yªu cÇu tiÕn ®Õn m¹ng toµn

quang thÕ hÖ sau (all optical network). M¹ng truy nhËp quang ë nhiÒu n¬i ®·

®−îc khai th¸c cã hiÖu qu¶ vµ ®· ®¸p øng ®−îc nhiÒu lo¹i h×nh dÞch vô. Tuy

nhiªn, nhu cÇu th«ng tin ngµy mét ph¸t triÓn m¹nh, c¸c yªu cÇu vÒ c¸c hÖ

thèng truy nhËp quang cho m¹ng néi h¹t cã b¨ng tÇn réng ®· ®−îc ®Æt ra

nh»m tho¶ m·n sù ph¸t triÓn cña m¹ng vµ c¸c lo¹i h×nh dÞch vô cã b¨ng tÇn vµ

chÊt l−îng cao. §Ó thùc hiÖn c¸c môc ®Ých trªn ng−êi ta ®· vµ ®ang nghiªn

cøu rÊt nhiÒu c¸c gi¶i ph¸p kü thuËt, mét trong sè ®ã lµ kü thuËt ®a

truy nhËp quang nh»m t¹o ra c¸c së cø khoa häc cho viÖc thiÕt kÕ vµ

øng dông c¸c m¹ng quang ®a truy nhËp, néi dung luËn v¨n bao gåm:

Ch−¬ng 1 giíi thiÖu mét sè phÇn tö sö dông trong m¹ng quang ®a truy

nhËp. Nghiªn cøu chøc n¨ng, nguyªn lý ho¹t ®éng vµ ®Æc tÝnh kü thuËt cña

mét sè cÊu kiÖn quang thô ®éng vµ c¸c phÇn tö ®iÒu chØnh ®−îc øng dông

trong m¹ng quang ®a truy nhËp (Bé ph¸t thay ®æi, bé thu thay ®æi vµ bé läc

thay ®æi ®−îc).

-xii-

Ch−¬ng 2 sÏ tr×nh bµy vÒ kü thuËt ®a truy nhËp ph©n chia theo b−íc

sãng WDMA trong ®ã ®−a ra tæng quan vÒ c«ng nghÖ WDMA, c¸c kh¸i niÖm

vÒ m¹ng WDMA ®¬n b−íc vµ ®a b−íc ®ång thêi ph©n tÝch cÊu tróc, ®Æc tÝnh

kü thuËt cña c¸c m¹ng WDMA ®¬n b−íc vµ ®a b−íc vµ nghiªn cøu mét sè cÊu

tróc vµ giao thøc m¹ng øng dông kü thuËt WDMA.

Ch−¬ng 3 nghiªn cøu vÒ kü thuËt ®a truy nhËp ph©n chia theo sãng

mang phô SCMA t×m hiÓu c¸c ®Æc ®iÓm vÒ kü thuËt ®a truy nhËp sãng mang

phô ®¬n kªnh, kü thuËt ®a truy nhËp sãng mang phô ®a kªnh, ®−a ra c¸c ph©n

tÝch ¶nh h−ëng vÒ nhiÔu g©y ra liªn quan ®Õn hiÖu suÊt cña m¹ng vµ nªu øng

dông cña kü thuËt SCMA.

Ch−¬ng 4 m« t¶ kü thuËt ®a truy nhËp theo thêi gian TDMA víi hai

ph−¬ng thøc xö lý ghÐp dßng tÝn hiÖu d−íi d¹ng chÌn bÝt vµ d¹ng khèi. Tr×nh

bµy c¸c m¹ng øng dông: M¹ng A-PON (ATM dùa trªn m¹ng quang thô ®éng)

vµ M¹ng E-PON (Ethernet dùa trªn m¹ng quang thô ®éng).

Ch−¬ng 5 nghiªn cøu ®Æc ®iÓm cña kü thuËt ph©n chia theo m· CDMA

liªn quan ®Õn c¸c kü thuËt CDMA t¸ch sãng trùc tiÕp vµ m¹ng CDMA quang

kÕt hîp vµ ®Æc ®iÓm cña c¸c m¹ng sö dông kü thuËt CDMA quang.

Ch−¬ng 6 ®Ò xuÊt kh¶ n¨ng øng dông m« h×nh øng dông MAN trªn

m¹ng cña B−u ®iÖn Hµ néi ®Ó chuyÓn t¶i l−u l−îng cho c¸c m¹ng b¨ng réng vµ

tõng b−íc cã thÓ thay thÕ c¸c m¹ng truyÒn dÉn kªnh truyÒn thèng. ViÖc triÓn

khai øng dông m¹ng MAN nhê kü thuËt WDMA còng nh− øng dông cña kü

thuËt WDMA trong c¸c m¹ng ®−êng trôc vµ m¹ng diÖn réng ®−îc m« t¶ cho

thÊy møc ®é vµ tÝnh kh¶ thi khi ¸p dông cÊu tróc MAN cho viÖc truyÒn t¶i d÷

liÖu chuyÓn m¹ch gãi rÊt phï hîp cho c¸c øng dông cña m¹ng thÕ hÖ sau NGN

vµo thùc tÕ nh− thÕ nµo.

-1-

Ch−¬ng 1

tæng quan vÒ c¸c phÇn tö sö dông trong

m¹ng quang ®a truy nhËp

1.1 giíi thiÖu chung.

Trong kü thuËt ®a truy nhËp quang, vÒ mÆt b−íc sãng ta cã kü thuËt

ghÐp kªnh theo b−íc sãng WDM t−¬ng øng lµ kü thuËt truy nhËp WDMA,

ghÐp kªnh nhiÒu sãng mang SCM t−¬ng øng lµ kü thuËt truy nhËp SCMA, vÒ

mÆt thêi gian ta cã kü thuËt truy nhËp theo thêi gian TDMA vµ truy nhËp ph©n

chia theo m· CDMA.

Trong c¸c m¹ng truy nhËp quang dßng bÝt d÷ liÖu h−íng ®i tõ ng−êi sö dông

®Õn tæng ®µi cã l−u l−îng nhá vµ h−íng vÒ tõ tæng ®µi ®Õn ng−êi sö dông cã

l−u l−îng lín h¬n rÊt nhiÒu, v× vËy, kü thuËt truy nhËp cho c¸c h−íng còng

kh¸c nhau.

§Ó thùc hiÖn ®−îc m¹ng quang ®a truy nhËp cÇn ph¶i cã mét sè cÊu

kiÖn quang, th«ng th−êng ®−îc gäi lµ c¸c thiÕt bÞ quang thô ®éng. Tuú theo

c¸c chøc n¨ng thùc hiÖn mµ chóng ®−îc chia ra c¸c lo¹i nh− sau :

• Bé chia quang: Bé nµy thùc hiÖn chia c«ng suÊt quang tõ mét ®Çu vµo

duy nhÊt tíi mét sè ®Çu ra.

• Bé tæng hîp quang: Bé nµy thùc hiÖn chøc n¨ng ng−îc l¹i cña bé chia,

nã tæng hîp mét sè tÝn hiÖu quang ë c¸c ®−êng vµo vµ ®−a tíi mét ®Çu

ra duy nhÊt.

• Bé ghÐp h×nh sao qu¶ng b¸: ThiÕt bÞ nµy thùc hiÖn viÖc kÕt hîp c¸c tÝn

hiÖu quang tõ c¸c cæng vµo vµ chia ®Òu nã cho c¸c cæng ra.

• ThiÕt bÞ ghÐp kªnh theo b−íc sãng : ThiÕt bÞ nµy tæng hîp c¸c kªnh cã

b−íc sãng kh¸c nhau t¹i c¸c ®Çu vµo vµ ®−a ra mét ®Çu ra duy nhÊt.

• ThiÕt bÞ t¸ch kªnh theo b−íc sãng : ThiÕt bÞ nµy chia ®a kªnh quang tõ

mét ®Çu vµo thµnh c¸c ®Çu ra kh¸c nhau tuú thuéc vµo b−íc sãng cña

chóng.

• C¸c bé c¸c ly quang: Cã nhiÖm vô b¶o vÖ bé ph¸t hoÆc bÊt cø thiÕt bÞ

liªn quan ®Õn ®é nh¹y tõ nh÷ng tÝn hiÖu ph¶n x¹ kh«ng mong muèn.

• Bé läc quang : ThiÕt bÞ nµy thùc hiÖn chän läc mét kªnh trong sè c¸c

kªnh ®Õn ®Çu vµo, vµ ®−a kªnh ®−îc chän nµy ®Õn ®Çu ra.

Ngoµi ra trong mét sè m¹ng quang ®a truy nhËp yªu cÇu mét vµi phÇn

tö ®iÒu chØnh ®−îc, vÝ dô nh− bé ph¸t thay ®æi ®−îc (Tx- Tunable), bé thu

-2-

thay ®æi ®−îc (Rx- Tunable) vµ c¸c bé läc quang thay ®æi ®−îc. §©y lµ c¸c

phÇn tö tÝch cùc, nã cã vÞ trÝ ®Æc biÖt quan träng trong c¸c m¹ng quang sö

dông kü thuËt ®a truy nhËp theo b−íc sãng (WDMA).

N

M

a

b

c

λ₁

λ₁...... λ_n

λ₁

λ_n

λ₁...... λ_n

f

e

d

λ_n

H×nh 1.1 CÊu kiÖn quang thô ®éng.

a. Bé chia quang.

d. Bé ghÐp kªnh theo b−íc sãng.

e. Bé t¸ch kªnh theo b−íc sãng.

f. Bé c¸ch ly quang.

b. Bé tæng hîp quang.

c. Bé ghÐp h×nh sao qu¶ng b¸.

1.2 Bé ghÐp h×nh sao qu¶ng b¸.

1

5

9

2

3

6

10

11

7

4

8

12

H×nh 1.2 Bé ghÐp h×nh sao 8x8 t¹o ra b»ng 12 bé ghÐp sîi ®¬n mode.

Vai trß cña mét bé ghÐp h×nh sao lµ kÕt hîp c¸c tÝn hiÖu quang tõ c¸c

cæng ®Çu vµo vµ chia ®Òu nã trªn c¸c cæng ®Çu ra nh− chØ ra trªn h×nh 1.2.

Kh«ng nh− c¸c bé t¸ch kªnh, c¸c bé ghÐp h×nh sao kh«ng chøa c¸c phÇn tö

-3-

lùa chän b−íc sãng. V× vËy chóng kh«ng cã kh¶ n¨ng t¸ch c¸c kªnh riªng rÏ.

Trong tr−êng hîp tæng qu¸t sè c¸c cæng ®Çu vµo vµ c¸c cæng ®Çu ra kh«ng cÇn

ph¶i b»ng nhau vµ ký hiÖu lµ (NxM), trong ®ã N lµ sè cæng ®Çu vµo vµ M lµ sè

cæng ®Çu ra.

Cã mét sè kiÓu bé ghÐp h×nh sao ®· ®−îc ph¸t triÓn. Lo¹i bé ghÐp ®Çu

tiªn sö dông c¸c bé ghÐp sîi 3dB. Mçi bé ghÐp sîi cã kh¶ n¨ng ghÐp hai tÝn

hiÖu ®Çu vµo vµ ph©n chia ®Òu trªn hai cæng ®Çu ra, còng cã nghÜa lµ bé ghÐp

h×nh sao 2x2. C¸c h×nh sao bËc cao h¬n NxN cã thÓ ®−îc t¹o ra b»ng c¸ch gép

mét sè bé ghÐp 2x2 víi nhau trong ®ã N lµ béi sè lÇn cña 2. H×nh 1.2 m« t¶ s¬

®å nh− vËy cho cÊu tróc h×nh sao 8x8 t¹o thµnh tõ 12 bé ghÐp 2x2. §Ó t¹o ra

®−îc bé coupler h×nh sao NxN th× sè bé coupler 3 dB cÇn thiÕt ®−îc tÝnh theo

biÓu thøc sau:

N

N_C= log₂N

1.1

2

NÕu gäi β lµ suy hao cña tÝn hiÖu khi ®i qua coupler 3dB th× hÖ sè nµy

®−îc x¸c ®Þnh b»ng tæng sè c«ng suÊt ®Çu ra trªn tæng c«ng suÊt ®Çu vµo,

th«ng th−êng gi¸ trÞ nµy ®−îc biÓu diÔn theo ®¬n vÞ deciBel. Suy hao tæng cña

tÝn hiÖu khi ®i qua bé ghÐp h×nh sao NxN ®−îc tÝnh nh− biÓu thøc (1.2). Nh−

vËy khi sè cæng t¨ng lªn th× suy hao tÝn hiÖu qua bé ghÐp còng t¨ng lªn.

log ₂

N

⎧

⎨

⎩

⎫

⎬

⎭

β

Loss [dB ] = −10 log ₁₀

≅ 10(1 − 3.3log β ).log

N

1.2

10

N

Cã mét gi¶i ph¸p kh¸c ®−îc ®−a ra lµ sö dông c¸c bé ghÐp biconical-

taper (th¾t lµm hai h×nh chãp nãng ch¶y) ®Ó t¹o ra c¸c bé ghÐp h×nh sao v÷ng

vµng, ch¾c ch¾n. H×nh 1.3 m« t¶ s¬ ®å sao truyÒn dÉn vµ sao ph¶n x¹ ®−îc t¹o

ra b»ng c«ng nghÖ nµy. Kü thuËt nµy lµm nãng ch¶y mét sè l−îng lín c¸c sîi

l¹i víi nhau vµ kÐo dµi phÇn nãng ch¶y thµnh d¹ng cÊu tróc th¾t hai phÇn. ë

phÇn cã d¹ng h×nh nªm, tÝn hiÖu tõ mçi sîi ®−îc ghÐp l¹i víi nhau vµ chia ®Òu

ra trªn c¸c cæng ®Çu ra. CÊu tróc nh− vËy ho¹t ®éng t−¬ng ®èi tèt víi sîi ®a

mode. Cßn trong tr−êng hîp sîi ®¬n mode th× nã bÞ h¹n chÕ do chØ cã thÓ lµm

nãng ch¶y ®−îc vµi sîi. C¸c bé ghÐp nãng ch¶y 2x2 sö dông sîi ®¬n mode

®−îc chÕ t¹o tõ kh¸ sím. Chóng cã thÓ ®−îc thiÕt kÕ ®Ó ho¹t ®éng trªn mét

ph¹m vi b−íc sãng réng.

-4-

(a)

(b)

a, Bé ghÐp sao truyÒn dÉn ; b, Bé ghÐp sao ph¶n x¹

H×nh 1.3 C¸c bé ghÐp h×nh sao.

1.3 bé ghÐp kªnh (MUX) vµ t¸ch kªnh (DE-MUX).

1.3.1 Nguyªn lý c¬ b¶n ghÐp kªnh theo b−íc sãng quang.

i₁(λ₁)

O₁(λ₁)

o(λ₁.....λ_n)

MUX

DE-MUX

i(λ₁.....λ_n)

i_n(λ_n)

O_n(λ_n)

H×nh 1.4 S¬ ®å khèi hÖ thèng WDM

Nguyªn lý c¬ b¶n cña ghÐp kªnh theo b−íc sãng quang ®−îc minh ho¹

ë h×nh 1.4. Cã hai ph−¬ng ¸n thiÕt lËp hÖ thèng truyÒn dÉn sö dông ghÐp b−íc

sãng quang WDM ®ã lµ: Ph−¬ng ¸n truyÒn dÉn ghÐp b−íc sãng quang theo

mét h−íng, lµ sù kÕt hîp c¸c tÝn hiÖu cã b−íc sãng kh¸c nhau vµo sîi quang

t¹i mét ®Çu vµ thùc hiÖn t¸ch chóng ®Ó chuyÓn tíi c¸c bé t¸ch sãng quang ë

®Çu kia. Th«ng th−êng cÇn ph¶i sö dông hai sîi quang ®Ó thùc hiÖn truyÒn tÝn

hiÖu th«ng tin cho chiÒu ®i vµ chiÒu vÒ. Ph−¬ng ¸n truyÒn dÉn hai h−íng th×

kh«ng qui ®Þnh ph¸t ë mét ®Çu vµ thu ë mét ®Çu; ®iÒu nµy tøc lµ cã thÓ truyÒn

th«ng tin theo mét h−íng t¹i c¸c b−íc sãng λ₁, λ₂, λ₃, .......λ_j......λ_nvµ ®ång

thêi còng truyÒn th«ng tin kh¸c theo h−íng ng−îc l¹i t¹i c¸c b−íc sãng λ₁’,

λ₂’, λ₃’, .......λ_j’......λ_n’. Ph−¬ng ¸n nµy chØ cÇn sö dông mét sîi còng cã thÓ

thiÕt lËp ®−îc mét hÖ thèng truyÒn dÉn cho c¶ chiÒu ®i vµ chiÒu vÒ. §Ó thùc

hiÖn mét hÖ thèng WDM theo mét h−íng, th× cÇn ph¶i cã bé ghÐp kªnh b−íc

sãng MUX ë ®Çu ph¸t ®Ó kÕt hîp c¸c tÝn hiÖu quang tõ c¸c nguån ph¸t quang

kh¸c nhau ®−a vµo mét sîi quang chung. T¹i ®Çu thu, cÇn ph¶i cã mét bé t¸ch

kªnh DEMUX ®Ó thùc hiÖn t¸ch c¸c kªnh quang t−¬ng øng. Nh×n chung, c¸c

-5-

laze ®¬n mode th−êng kh«ng ph¸t mét l−îng c«ng suÊt ®¸ng kÓ nµo ë ngoµi

®é réng phæ kªnh ®· ®Þnh tr−íc cña chóng, cho nªn kh«ng cÇn ph¶i ®Ó ý ®Õn

vÊn ®Ò xuyªn kªnh ë ®Çu ph¸t. VÊn ®Ò ®¸ng quan t©m ë ®©y lµ bé ghÐp kªnh

cÇn cã suy hao thÊp ®Ó sao cho tÝn hiÖu tõ nguån quang tíi ®Çu ra bé ghÐp Ýt bÞ

suy hao. §èi víi bé t¸ch kªnh, v× c¸c bé t¸ch sãng quang th−êng nh¹y c¶m

trªn c¶ mét vïng réng c¸c b−íc sãng cho nªn nã cã thÓ thu ®−îc toµn bé c¸c

b−íc sãng ®· ®−îc ph¸t ®i tõ phÝa thiÕt bÞ ph¸t. Nh− vËy, ®Ó ng¨n chÆn c¸c tÝn

hiÖu kh«ng mong muèn mét c¸ch cã hiÖu qu¶, ph¶i cã biÖn ph¸p c¸ch ly tèt

c¸c kªnh quang. §Ó thùc hiÖn ®iÒu nµy, cÇn thiÕt kÕ c¸c bé t¸ch kªnh chÝnh

x¸c hoÆc sö dông c¸c bé läc quang rÊt æn ®Þnh vµ cã b−íc sãng c¾t chÝnh x¸c.

VÒ nguyªn lý, bÊt kú mét bé ghÐp kªnh nµo còng cã thÓ ®−îc dïng lµm

bé t¸ch kªnh. Nh− vËy hiÓu ®¬n gi¶n, tõ “bé ghÐp-Multiplexer” trong tr−êng

hîp nµy th−êng ®−îc sö dông ë d¹ng chung ®Ó t−¬ng thÝch cho c¶ bé ghÐp vµ

bé t¸ch kªnh, ngo¹i trõ tr−êng hîp cÇn thiÕt ph¶i ph©n biÖt hai thiÕt bÞ hoÆc

hai chøc n¨ng.

Ng−êi ta chia thiÕt bÞ ghÐp sãng quang thµnh ba lo¹i : Bé ghÐp kªnh

(MUX ), bé t¸ch kªnh (DEMUX) vµ c¸c bé ghÐp vµ t¸ch hçn hîp (MUX-

DEMUX). C¸c bé MUX vµ DEMUX ®−îc dïng cho ph−¬ng ¸n truyÒn dÉn

theo mét h−íng, cßn lo¹i thø ba (MUX-DEMUX) ®−îc sö dông cho ph−¬ng

¸n truyÒn dÉn hai h−íng trªn mét sîi. H×nh 1.5 m« t¶ cÊu tróc thiÕt bÞ ghÐp –

t¸ch kªnh hçn hîp. ViÖc ph©n tÝch chÝnh x¸c thiÕt bÞ ghÐp ph¶i dùa trªn ma

trËn chuyÓn ®æi víi c¸c phÇn tö cña ma trËn lµ A_ij(x). C¸c phÇn tö nµy lµ c¸c

hÖ sè phô thuéc vµo b−íc sãng, nã biÓu thÞ c¸c tÝn hiÖu quang ®i vµo cöa thø i

vµ ra cöa ra thø j.

TÝn hiÖu ghÐp kªnh

I_k(λ_k)

O(λ_k)

I(λ_i)

Sîi quang

H×n

TÝn hiÖu t¸ch kªnh

O_i(λ_i)

H×nh 1.5. ThiÕt bÞ ghÐp –t¸ch kªnh hçn hîp (MUX-DEMUX)

-6-

1.3.2 C¸c tham sè c¬ b¶n cña bé ghÐp kªnh vµ t¸ch kªnh.

C¸c tham sè c¬ b¶n ®Ó miªu t¶ ®Æc tÝnh cña c¸c bé ghÐp – t¸ch kªnh

hçn hîp lµ suy hao xen, xuyªn kªnh, ®é réng kªnh. §Ó ®¬n gi¶n, ta h·y ph©n

biÖt ra thµnh thiÕt bÞ mét h−íng ë h×nh 1.4 vµ thiÕt bÞ hai h−íng nh− ë h×nh

1.5. C¸c ký hiÖu I(λ_i) vµ O(λ_k) t−¬ng øng lµ c¸c tÝn hiÖu cã b−íc sãng λ_i, λ_kë

®−êng chung. Ký hiÖu I_k(λ_k) lµ tÝn hiÖu ®Çu vµo ®−îc ghÐp vµo cöa thø k, tÝn

hiÖu nµy ®−îc ph¸t tõ nguån ph¸t quang thø k. Ký hiÖu O_i(λ_i) lµ tÝn hiÖu cã

b−íc sãng λ_i®· ®−îc t¸ch vµ ®i ra tõ cöa thø i. B©y giê ta xem xÐt ba tham sè

c¬ b¶n lµ suy hao xen, xuyªn kªnh, vµ ®é réng kªnh nh− sau :

Suy hao xen : §−îc x¸c ®Þnh lµ l−îng c«ng suÊt tæn hao sinh ra trong

tuyÕn truyÒn dÉn quang do tuyÕn cã thªm c¸c thiÕt bÞ ghÐp b−íc sãng quang

WDM. Suy hao nµy bao gåm suy hao do c¸c ®iÓm ghÐp nèi c¸c thiÕt bÞ WDM

víi sîi vµ suy hao b¶n th©n c¸c thiÕt bÞ ghÐp g©y ra. Suy hao xen ®−îc diÔn

gi¶i t−¬ng tù nh− suy hao ®èi víi c¸c bé ghÐp coupler chung, nh−ng cã ®iÓm

kh¸c lµ ë WDM chØ xÐt cho mét b−íc sãng ®Æc tr−ng:

O (λ_i)

I _i(λ_i)

L_i= −10 log

®èi víi thiÕt bÞ MUX

1.3

O _i(λ _i)

I (λ _i)

L_i= −10 log

®èi víi thiÕt bÞ DEMUX

1.4

Víi L_ilµ suy hao t¹i b−íc sãng λ_ikhi thiÕt bÞ ®−îc ghÐp xen vµo tuyÕn.

Xuyªn kªnh : Lµ hiÖn t−îng mét l−îng nhá tÝn hiÖu tõ kªnh nµy bÞ rß

sang kªnh kh¸c. C¸c møc xuyªn kªnh cho phÐp n»m ë d¶i rÊt réng tuú thuéc

vµo tr−êng hîp ¸p dông, nh−ng nh×n chung ph¶i ®¶m b¶o nhá h¬n –30 dB

trong mäi tr−êng hîp. Trong mét bé t¸ch kªnh lý t−ëng sÏ kh«ng cã sù rß

c«ng suÊt tÝn hiÖu tõ kªnh thø i cã b−íc sãng λ_isang c¸c kªnh kh¸c cã b−íc

sãng kh¸c víi λ_i. Nh−ng trong thùc tÕ lu«n tån t¹i mét møc xuyªn kªnh nhÊt

®Þnh ®iÒu ®ã lµm gi¶m chÊt l−îng truyÒn dÉn cña hÖ thèng. Kh¶ n¨ng t¸ch c¸c

kªnh kh¸c nhau ®−îc diÔn gi¶i b»ng suy hao xuyªn kªnh vµ ®−îc tÝnh b»ng dB

:

U_i(λ_k)

D (λ_k) = −10log[

]

1.5

i

I

(

λ_k

)

-7-

Tõ h×nh 1.6 (a) ta thÊy U_i(λ_k) lµ l−îng tÝn hiÖu kh«ng mong muèn ë

b−íc sãng λ_kdo cã sù rß tÝn hiÖu trªn cöa ra thø i, mµ ®óng ra th× chØ cã tÝn

hiÖu ë b−íc sãng λ_i. Trong thiÕt bÞ ghÐp –t¸ch kªnh hçn hîp nh− ë h×nh 1.6

(b), viÖc x¸c ®Þnh suy hao xuyªn kªnh còng ®−îc ¸p dông nh− bé t¸ch kªnh.

Trong tr−êng hîp nµy, ph¶i xem xÐt c¶ hai lo¹i xuyªn kªnh “xuyªn kªnh ®Çu

xa” lµ do c¸c kªnh kh¸c ®−îc ghÐp ®i vµo ®−êng truyÒn g©y ra, vÝ dô nh−

I(λ_k) sinh ra U_i(λ_k). “ xuyªn kªnh ®Çu gÇn” lµ do c¸c kªnh kh¸c ë ®Çu vµo sinh

ra, nã ®−îc ghÐp ë bªn trong thiÕt bÞ, nh− U_i(λ_j). Khi t¹o ra c¸c s¶n phÈm, c¸c

nhµ chÕ t¹o ph¶i cho biÕt suy hao kªnh ®èi víi tõng kªnh cña thiÕt bÞ.

I_j(λ_j)

O(λ_j)

Sîi quang

O_i(λ_i) + U_i(λ_k)

λ_j

DEMUX

I(λ_i)..... I(λ_k)

λ_k

I(λ_i)... I(λ_k)

O_i(λ _i) + U_i(λ_k) + U_i(λ_j)

(a)

(b)

a) Bé t¸ch kªnh vµ b) Bé ghÐp –t¸ch kªnh hçn hîp.

H×nh 1.6 Xuyªn kªnh

§é réng kªnh : Lµ d¶i b−íc sãng dµnh cho mçi kªnh mµ nã ®Þnh ra do

nguån ph¸t quang. NÕu nguån ph¸t quang lµ c¸c ®ièt laze th× c¸c ®é réng kªnh

®−îc yªu cÇu vµo kho¶ng mét vµi ®Õn hµng chôc nano mÐt ®Ó ®¶m b¶o kh«ng

bÞ nhiÔu gi÷a c¸c kªnh do sù bÊt æn ®Þnh cña c¸c nguån ph¸t g©y ra, vÝ dô nh−

khi nhiÖt ®é lµm viÖc thay ®æi sÏ lµm tr«i b−íc sãng. §èi víi nguån ph¸t

quang lµ ®ièt ph¸t quang LED, yªu cÇu ®é réng kªnh ph¶i lín h¬n 10 ®Õn 20

lÇn. Nh− vËy, ®é réng kªnh ph¶i ®¶m b¶o ®ñ lín ®Ó tr¸nh nhiÔu gi÷a c¸c kªnh,

v× thÕ nã ®−îc x¸c ®Þnh tuú theo tõng lo¹i nguån ph¸t.

1.4 ®ièt laze ®iÒu chØnh ®−îc b−íc sãng.

§èi víi viÖc thiÕt kÕ hÖ thèng th× ®ièt laze lý t−ëng lµ lo¹i ph¸t x¹ ®¬n

mode däc víi ®é réng phæ rÊt hÑp vµ tèc ®é ®iÒu chØnh b−íc sãng cì nano

cã nhiÒu kü thuËt ®−îc ph¸t triÓn cho øng dông ®iÒu chØnh b−íc sãng. Tuy

nhiªn cho ®Õn nay c¸c kü thuËt nµy vÉn ch−a hoµn thiÖn vµ ®¸p øng ®−îc tÊt

c¶ c¸c yªu cÇu øng dông mét c¸ch ®ång thêi. Do ®ã cã nh÷ng tho¶ hiÖp nhÊt

-8-

®Þnh vÒ tèc ®é ®iÒu chØnh vµ kho¶ng b−íc sãng mµ trªn ®ã laze cã thÓ ®iÒu

chØnh ®−îc liªn tiÕp. Trong phÇn nµy sÏ ®Ò cËp ®Õn mét sè lo¹i kü thuËt ®Ó t¹o

®ièt laze cã b−íc sãng thay ®æi ®−îc.

1.4.1 §iÒu chØnh nhiÖt.

Do ¶nh h−ëng chØ sè khóc x¹ cña líp laze tÝch cùc phô thuéc vµo nhiÖt

®é, nh− vËy mét c¸ch ®¬n gi¶n ®Ó lµm laze thay ®æi b−íc sãng lµ lµm thay ®æi

nhiÖt ®é cña nã. Tû lÖ thay ®æi b−íc sãng theo nhiÖt ®é lµ vµo kho¶ng –

0.1nm/ ⁰C ( + 13 GHz/ ⁰C t¹i b−íc sãng 1.5 µm). Do kho¶ng thay ®æi nhiÖt ®é

0

bÞ khèng chÕ nhá h¬n ± 10 C ®Ó ®¶m b¶o ®é tin cËy, do vËy kho¶ng ®iÒu

chØnh thùc tÕ cã thÓ ®−îc thùc hiÖn b»ng ph−¬ng ph¸p nµy vµo kho¶ng 2 nm lµ

nµy h¹n chÕ c¶ vÒ ®é réng lÉn tèc ®é ®iÒu chØnh.

1.4.2 §ièt laze ®iÒu chØnh ®−îc b−íc sãng sö dông hèc ngoµi.

Mét ph−¬ng ph¸p ®¬n gi¶n ®Ó t¹o ®ièt laze ®iÒu chØnh ®−îc trªn mét

kho¶ng réng lµ thªm vµo mét bé läc thay ®æi ®−îc t¹i mét ®Çu ra. C¸c laze

nh− vËy ®−îc xem nh− lµ laze b¸n dÉn cã hèc ngoµi. B»ng c¸ch ®iÒu chØnh bé

läc, b−íc sãng cña mode chän cã thÓ thay ®æi cho tíi khi xuÊt hiÖn b−íc nh¶y

tíi mode míi cña buång cæng h−ëng Fabry-Perot. §èi víi chiÒu dµi hèc 10

0.005 nm). Nh− vËy, kho¶ng ®iÒu chØnh ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸c b−íc nh¶y

laze thay ®æi ®−îc.

MÆc dï rÊt nhiÒu d¹ng bé läc ngoµi kh¸c nhau ®· ®−îc lµm ra, tuy

nhiªn lo¹i ®−îc sö dông réng r·i nhÊt lµ c¸ch tö t¸n x¹ chØ ra trªn h×nh 1.7.

¸nh s¸ng ®i ra tõ mét ®Çu cña ®ièt laze ®−îc chuÈn trùc b»ng thÊu kÝnh tr−íc

khi ®i ®Õn c¸ch tö t¸n x¹, c¸ch tö nµy ®¸p øng nh− lµ g−¬ng ph¶n x¹ vµ còng

nh− bé läc b¨ng hÑp. B−íc sãng ®−îc ®iÒu chØnh b»ng c¸ch di chuyÓn c¸ch tö

; §iÒu chØnh th« ®−îc t¹o ra b»ng c¸ch quay c¸ch tö trong lóc ®ã ®iÒu chØnh

tinh ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch dÞch chuyÓn c¸ch tö theo chiÒu däc. Víi kü

thuËt nµy kho¶ng ®iÒu chØnh ®¹t ®−îc ®Õn 240 nm t¹i b−íc sãng 1.55 µm khi

sö dông ®ièt laze giÕng l−îng tö (MQW).

-9-

5 ®Õn 25 cm

C¸ch tö t¸n x¹

Líp chèng

ph¶n x¹

®ièt laze

§iÒu

chØnh

th«

50 –240

nm

§Çu ra

Tinh chØnh

GHz

L¨ng kÝnh

chuÈn trùc

Chän b−íc sãng

KhuÕch ®¹i

H×nh 1.7 §ièt laze ®iÒu chØnh ®−îc sö dông hèc ngoµi

C¸ch tö t¸n x¹ cè

®Þnh

Hai m¶ng phÇn tö tÝch cùc

2 nm

TÝn hiÖu

quang ra

12 nm

H×nh 1.8 Laze MAGIC

MÆt h¹n chÕ cña c¸c ®ièt laze sö dông c¸ch tö lµ tèc ®é ®iÒu chØnh

thÊp, kÝch th−íc vËt lý t−¬ng ®èi lín vµ khã thùc hiÖn ®−îc ®é æn ®Þnh c¬ häc

ph−¬ng ph¸p míi dùa trªn nguån quang b¸n dÉn cã thÓ chän ®−îc tõng b−íc

sãng ra. Thay v× sö dông ®ièt laze ®¬n vµ dÞch chuyÓn c¸ch tö, thiÕt bÞ míi

-10-

nµy sö dông hai m¶ng phÇn tö tÝch cùc tæ hîp víi c¸ch tö t¸n x¹ cè ®Þnh. S¬ ®å

thiÕt bÞ nµy ®−îc chØ ra trong h×nh 1.8 vµ ®−îc gäi lµ laze MAGIC (

multistripe array grating-integrated cavity laser). Mçi säc ®−îc ®¸nh ®Þa chØ

mét c¸ch ®éc lËp ®Ó t¹o ra c¸c b−íc sãng laze kh¸c nhau. ViÖc chän vµ liªn

kÕt c¸ch tö víi mét säc lµ duy nhÊt víi mét b−íc sãng. ThiÕt bÞ kiÓu nµy cã

1.89 nm trong cöa sæ 1.5 µm .

c¸ch phun sãng mang vµo m«i tr−êng laze tÝch cùc, ®iÒu nµy lµm gi¶m chØ sè

khóc x¹ hiÖu dông t¹o nªn sù thay ®æi b−íc sãng laze ®Çu ra. Kho¶ng ®iÒu

chØnh b−íc sãng cã thÓ ®−îc −íc tÝnh b»ng biÓu thøc δλ/λ=δn_eff/n_eff. Trong

thùc tÕ kho¶ng thay ®æi cña chiÕt suÊt t−¬ng ®èi lµ vµo kho¶ng 1% do h¹n chÕ

vÒ nhiÖt. Nh− vËy kho¶ng thay ®æi b−íc sãng lín nhÊt cì tõ 10 ®Õn 15 nm cã

thÓ ®−îc thùc hiÖn ë ph−¬ng ph¸p nµy. §Ó thùc hiÖn ®iÒu chØnh mét c¸ch ®éc

lËp b−íc sãng vµ c«ng suÊt ra cña ®ièt laze cÇn Ýt nhÊt hai ®iÖn cùc: Trong ®ã

mét ®iÖn cùc sö dông ®Ó thay ®æi chØ sè khóc x¹ tøc lµ ®iÒu chØnh b−íc sãng

ph¸t x¹, ®iÖn cùc cßn l¹i ®−îc sö dông ®Ó biÓn ®æi tÝn hiÖu ®iÖn ®Çu vµo thµnh

Dßng ®iÒu khiÓn

I_akhuyÕch ®¹i

I_b®iÒu chØnh

Líp chèng ph¶n x¹

TÝn hiÖu

quang ra

z=0

z=l

C«ng suÊt quang ®Çu ra ®−îc x¸c ®Þnh b»ng ®o¹n thø nhÊt víi thiªn ¸p

ng−ìng trªn. B−íc sãng quang ph¸t x¹ chñ yÕu ®−îc x¸c ®Þnh b»ng phÇn b¬m

-11-

thø hai t¹i c−êng ®é dßng ®iÖn thÊp h¬n mét chót so víi c−êng ®é ng−ìng

trung b×nh. Víi c«ng nghÖ nµy ng−êi ta ®· ®−a ra thiÕt bÞ cã kho¶ng thay ®æi

liªn tôc 3.3 nm víi ®é réng phæ 15-MHz vµ c«ng suÊt ra 1-mW. Kho¶ng ®iÒu

chØnh vÒ c¬ b¶n bÞ giíi h¹n bëi l−îng cho phÐp cùc ®¹i cña sãng mang phun

vµo phÇn ®iÒu khiÓn b−íc sãng.

ViÖc c¶i thiÖn kho¶ng ®iÒu chØnh b−íc sãng ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch

t¸ch vïng c¸ch tö chän b−íc sãng Bragg ra khái vïng khuyÕch ®¹i bªn trong

hèc laze. Vïng Bragg lín h¬n vïng khuyÕch ®¹i. Do ®ã, vïng Bragg cã thÓ

®−îc b¬m rÊt m¹nh mµ kh«ng cÇn sù ®ãng gãp tõ bé t¹o photon dÉn ®Õn

kho¶ng thay ®æi ®−îc réng h¬n. CÊu tróc nµy ®−îc xem nh− lµ bé ph¶n x¹

Dßng ®iÒu khiÓn

I_pphase

I_bBragg

K. §¹i I_a

§iÒu chØnh

p⁺InP

InGaAs/ InGaAsP

MQW tÝch cùc

èng sãng1.5µm

InGaAsP

§Çu ra quang

n⁺InP

z=0

z=l

§Ó c¶i thiÖn h¬n n÷a kho¶ng ®iÒu chØnh b−íc sãng ng−êi ta ®−a thªm

phÇn thø ba nh»m ®Ó ®iÒu chØnh phase b−íc sãng bªn trong hèc laze, cÊu tróc

cña nã ®−îc chØ ra ë h×nh 1.10. Nguyªn lý ®iÒu chØnh b−íc sãng trong bé ph¶n

ph¶n x¹ cao bªn trong mét b¨ng tÇn h¹n chÕ vµo kho¶ng 3 nm. Mode gÇn nhÊt

nÕu phase cña nã lµ béi sè 2π. PhÇn dÞch phase sö dông ®Ó ®iÒu chØnh phase

-12-

cña hµnh tr×nh, nh− vËy b−íc sãng laze cã thÓ ®−îc ®iÒu chØnh quanh mçi

b¨ng tÇn ph¶n x¹ Bragg. Víi sù ®iÒu chØnh ®éc lËp cña ba dßng ®iÖn trong c¸c

phÇn tÝch cùc, Bragg, phase th× c¸c kho¶ng ®iÒu chØnh lµ hÇu nh− liªn tôc tõ 8

lín h¬n 10 nm thËm chÝ ®¹t ®Õn 80 nm khi sö dông siªu c¸ch tö.

1.5 bé läc quang ®iÒu chØnh ®−îc.

C¸c bé thu thay ®æi ®−îc lµ phÇn tö then chèt trong m¹ng WDMA, nã

cã thÓ chän ®−îc mét kªnh mong muèn trong mét tËp kªnh ghÐp theo b−íc.

Th«ng th−êng viÖc chän kªnh ®ßi hái mét bé läc quang thay ®æi ®−îc, s¬ ®å

chøc n¨ng cña bé läc quang ®iÒu chØnh ®−îc tr×nh bµy trong h×nh 1.11, trong

®ã rÊt nhiÒu kªnh ®Çu vµo nh−ng chØ xuÊt hiÖn mét kªnh ë ®Çu ra.

δλ

Bé läc quang ®iÒu

chØnh ®−îc

λ₁λ₂.....λ_n

λ

λ_i

λ

T¸ch

sãng

quang

∆λ

§iÒu khiÓn

chän b−íc

sãng

Kªnh ®−îc

chän

H×nh 1.11. S¬ ®å khèi bé läc quang ®iÒu chØnh ®−îc.

Cã rÊt nhiÒu lo¹i thiÕt bÞ läc quang ®iÒu chØnh ®−îc, tuú thuéc vµo c«ng

nghÖ chÕ t¹o. C¸c c«ng nghÖ nµy chñ yÕu lµ khai th¸c hiÖu øng giao thoa

quang ®Ó t¹o ra sù lùa chän b−íc sãng. Mét sè thiÕt bÞ nµy còng cã thÓ ®−îc

sö dông trong c¸c bé thu quang kÕt hîp mÆc dï bé thu thay ®æi trong t¸ch

sãng quang kÕt hîp th«ng th−êng ®¹t ®−îc tõ bé giao ®éng néi cã kh¶ n¨ng

®iÒu chØnh (laze thay ®æi) nh− ®· tr×nh bµy môc trªn. §Ó ®¸nh gi¸ c¸c bé läc

quang thay ®æi ®−îc ng−êi ta dùa trªn mét sè th«ng sè c¬ b¶n nh− sau :

-Kho¶ng ®iÒu chØnh ∆λ : B»ng kho¶ng gi÷a b−íc sãng ng¾n nhÊt vµ dµi nhÊt

mµ bé läc cã thÓ chän ®−îc.

-Sè kªnh cùc ®¹i : §Þnh nghÜa b»ng tû sè cña kho¶ng ®iÒu chØnh ®−îc trªn ®é

réng kªnh yªu cÇu tèi thiÓu ®Ó ®¶m b¶o ®é xuyªn kªnh nhá nhÊt.

-Tèc ®é ®iÒu chØnh : Lµ tèc ®é mµ bé läc quang thay ®æi cã thÓ chuyÓn tõ

mét b−íc sãng tíi b−íc sãng míi bªn trong kho¶ng ®iÒu chØnh. §èi víi

-13-

-Møc ®é suy hao : Th«ng th−êng tÝn hiÖu quang ®−îc chän sÏ chÞu mét l−îng

suy hao nhÊt ®Þnh do suy hao ®Êu nèi vµ suy hao bªn trong bé läc. Suy hao

nµy cµng nhá cµng tèt ®Ó tr¸nh ¶nh h−ëng ®Õn quü c«ng suÊt cña m¹ng.

-§é æn ®Þnh vÒ nhiÖt vµ c¸c yÕu tè c¬ häc: Ph¶i ®−îc khèng chÕ sao cho nã

¶nh h−ëng Ýt nhÊt ®Õn hµm truyÒn ®¹t cña bé läc vµ khèng chÕ ®é tr«i ë

kho¶ng mét vµi phÇn tr¨m ®é réng cña kªnh.

-Yªu cÇu vÒ kÝch th−íc : Nhá gän phï hîp víi øng dông trong m¹ng quang.

HiÖn t¹i ®· cã rÊt nhiÒu lo¹i bé läc ®iÒu chØnh ®−îc nh− : Bé läc Fabry –

Perot (FPF); Bé läc Mach-Zender (MZF); Bé läc sö dông c¸c hiÖu øng ®iÖn –

quang (EOTF); Bé läc dùa trªn c¸c phÇn tö b¸n dÉn; Bé läc dùa trªn hiÖu øng

phi tuyÕn quang Brillouin.

NhËn xÐt: Ch−¬ng 1 cña luËn v¨n ®· hÖ thèng l¹i mét sè cÊu kiÖn quang

thô ®éng c¬ b¶n, nghiªn cøu cÊu tróc vµ c¸c ®Æc tÝnh kü thuËt cña c¸c bé:

GhÐp h×nh sao qu¶ng b¸, ghÐp kªnh, t¸ch kªnh vµ c¸c phÇn tö ®iÒu chØnh ®−îc

(Tx –Tunable; Rx- Tunable; bé läc quang thay ®æi).

Víi sù ph¸t triÓn rÊt nhanh cña c«ng nghÖ, do vËy nhiÒu cÊu kiÖn còng

nh− c¸c phÇn tö míi (vÝ dô bé xen rÏ quang, c¸ch tö dÉn sãng...) ®· vµ ®ang

®−îc nghiªn cøu chÕ t¹o nh»m t¹o ra kiÕn tróc m¹ng quang hiÖn ®¹i, mÒm dÎo

vµ æn ®Þnh ®Ó ®¸p øng ®−îc c¸c dÞch vô b¨ng réng cho kh¸ch hµng vµ còng

nh− c¸c yªu cÇu qu¶n lý m¹ng. Tuy nhiªn trong khu«n khæ cña luËn v¨n

chóng ta chØ ®Ò cËp ®Õn nh÷ng phÇn tö c¬ b¶n nhÊt vµ nã lµ c¬ së trong viÖc

nghiªn cøu c¸c ch−¬ng tiÕp theo.

-14-

Ch−¬ng 2

chia theo b−íc sãng –WDMA

2.1 Tæng quan vÒ kü thuËt WDMA.

m¹ng trong ®ã b−íc sãng cña kªnh tù nã cã thÓ ®−îc sö dông cho chuyÓn

theo b−íc sãng viÕt t¾t lµ WDMA. VÒ c¬ b¶n ®Ó thùc hiÖn ®−îc m¹ng WDMA

yªu cÇu c¸c phÇn tö quang cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh ®−îc b−íc sãng nh− lµ c¸c

nguån ph¸t quang ®iÒu chØnh ®−îc hoÆc lµ c¸c bé läc quang ®iÒu chØnh ®−îc.

C¸c phÇn tö nµy t¹o thµnh c¸c bé thu ph¸t quang ®iÒu chØnh ®−îc ®Ó kÕt hîp

vµo mçi nót m¹ng vµ nã ®−îc sö dông vµo c¸c môc ®Ých kh¸c nhau phô thuéc

vµo lo¹i cÊu tróc m¹ng WDMA ®−îc lùa chän. M¹ng ®a truy nhËp sö dông kü

b−íc (cßn gäi lµ c¸c m¹ng WDMA toµn quang) vµ m¹ng WDMA ®a b−íc.

1. Trong m¹ng ®¬n b−íc WDMA: Chuçi tÝn hiÖu ®−îc truyÒn d−íi

d¹ng quang trong toµn m¹ng mµ kh«ng cã biÕn ®æi quang-®iÖn-quang vµ t¸i

WDMA "qu¶ng b¸ lùa chän" vµ "®Þnh tuyÕn theo b−íc sãng".

2. Trong m¹ng ®a b−íc WDMA: Chuçi tÝn hiÖu khi qua c¸c nót trung

gian ph¶i chuyÓn thµnh tÝn hiªô ®iÖn. Sau ®ã nót trung gian tiÕp tôc truyÒn tíi

c¸c nót kh¸c b»ng c¸ch ph¸t l¹i chuçi tÝn hiÖu d−íi d¹ng quang víi c¸c b−íc

sãng thÝch hîp.

2.2 M¹ng WDMA ®¬n b−íc.

WDMA “qu¶ng b¸ vµ lùa chän” vµ m¹ng WDMA “®Þnh tuyÕn theo b−íc

sãng”.

2.2.1 M¹ng WDMA “ qu¶ng b¸ vµ lùa chän ”.

Trong m¹ng WDMA "qu¶ng b¸ vµ lùa chän" ®Çu ph¸t chØ ph¸t mét

hoÆc mét sè b−íc sãng, cßn t¹i c¸c ®Çu thu "qu¶ng b¸" cã thÓ ®iÒu chØnh ®Ó

thu ®−îc nhiÒu b−íc sãng. Trong m¹ng WDMA "qu¶ng b¸ ", tÊt c¶ c¸c b−íc

sãng λ₁,λ₂...λ_nphÝa ph¸t ®−îc ghÐp vµo trong mét c¸p vµ göi ®Õn ®Çu thu R.

-15-

Ng−îc l¹i trong WDMA "lùa chän" c¸c b−íc sãng tõ λ₁,λ₂...λ_n®−îc ®−a qua

bé t¸ch WDM ®Ó ®−a tõng b−íc sãng ®Õn Ri t−¬ng øng. T¹i c¸c bé ghÐp

WDM cã thÓ thu c¶, hoÆc lùa chän mét sè b−íc sãng cÇn thiÕt. Mét sè kh¶

n¨ng cã thÓ x¶y ra phô thuéc vµo hoÆc c¸c bé thu hoÆc c¸c bé ph¸t hoÆc c¶ hai

®Òu cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh ®−îc. Nãi chung mçi nót m¹ng cã thÓ ®−îc trang

bÞ víi mét sè bé ph¸t vµ mét sè bé thu, mét trong sè chóng cã kh¶ n¨ng ®iÒu

chØnh ®éng trong khi c¸c sè kh¸c ®ù¬c ®iÒu chØnh cè ®Þnh tíi mét vµi b−íc

sãng cô thÓ. Tuú thuéc vµo c¸c chøc n¨ng cña c¸c ®Çu thu, ®Çu ph¸t mµ m¹ng

cã c¸c tÝnh chÊt kh¸c nhau:

C¸c bé ph¸t cè ®Þnh

C¸c bé thu thay ®æi

λ₁

T1

R₁

λ₂

T2

R₂

λ_i

R_i

Ti

λ₁

λ_n

r 1

Tn

Star Coupler

NxN

λ_n

.

r n

WDM

M¶ng c¸c bé thu

cè ®Þnh - FR

H×nh 2.1 M¹ng WDMA h×nh sao ®¬n b−íc “qu¶ng b¸ vµ lùa chän”.

+ Khi c¸c bé ph¸t lµ ®iÒu chØnh ®−îc trong khi c¸c bé thu ®−îc chØnh

cè ®Þnh ë mét b−íc sãng, mét kÕt nèi ®−îc thiÕt lËp gi÷a bé ph¸t vµ bé thu

b»ng c¸ch ®iÒu chØnh b−íc sãng trïng nhau cña bé ph¸t vµ bé thu. VÒ c¬ b¶n

m¹ng WDMA “qu¶ng b¸ vµ lùa chän” lµ kiÓu chuyÓn m¹ch kh«ng gian theo

thø tù d÷ liÖu vµo. Xung ®ét d÷ liÖu cã thÓ x¶y ra trong m¹ng do hai hoÆc

nhiÒu gãi d÷ liÖu tõ c¸c nót kh¸c nhau göi ®Õn ®ång thêi cïng mét ®Þa chØ

®Ých. VÊn ®Ò tranh chÊp nµy ®−îc gi¶i quyÕt b»ng c¸c giao thøc m¹ng kÕt hîp

víi c¸c kÕt nèi trong m¹ng.

C¸c m¹ng WDMA ®¬n chÆng víi mét bé ph¸t ®iÒu chØnh ®−îc vµ mét

bé thu cè ®Þnh (®−îc xem lµ m¹ng TT-FR) th× c¸c nót trong m¹ng bÞ h¹n chÕ

-16-

kÕt nèi “®iÓm-tíi-®iÓm”. §èi víi c¸c kÕt nèi “®a ®iÓm - ®iÓm” ®−îc thùc hiÖn

th× mçi nót thu cña m¹ng WDMA ph¶i ®−îc trang bÞ tèi thiÓu tõ hai bé thu cè

®Þnh trë nªn (m¹ng kiÓu nµy ký hiÖu TT-FR^m). T−¬ng tù ta cã kh¸i niÖm m¹ng

kÕt nèi kiÓu multicast “®iÓm – tíi - ®a ®iÓm” ®−îc thùc hiÖn b»ng viÖc trang

bÞ t¹i mçi nót ph¸t cña m¹ng tõ hai bé ph¸t ®iÒu chØnh ®−îc trë lªn (ký hiÖu

m¹ng TT^m-FR).

sö dông c¸c bé ph¸t cè ®Þnh vµ bé thu ®iÒu chØnh ®−îc (ký hiÖu lµ m¹ng FT –

TR), víi m¹ng kiÓu nµy ngoµi kh¶ n¨ng cung cÊp kÕt nèi “®iÓm –tíi -®iÓm”,

b»ng c¸ch ®iÒu chØnh ®ång thêi c¸c bé thu cña mét sè nót vÒ cïng mét b−íc

sãng nã cßn cung cÊp kh¶ n¨ng kÕt nèi Multicast. T−¬ng tù nh− c¸c m¹ng TT-

FR, C¸c kÕt nèi “®a ®iÓm – tíi - ®iÓm” còng ®−îc cung cÊp nÕu c¸c nót m¹ng

WDMA ®−îc trang bÞ tõ hai bé thu ®iÒu chØnh ®ù¬c trë nªn (ký hiÖu lµ m¹ng

FT-TR^m) .−u ®iÓm cña c¸c m¹ng FT-TR lµ tù ®éng ng¨n ngõa ®−îc c¸c xung

®ét d÷ liÖu do mçi kªnh sö dông c¸c b−íc sãng kh¸c nhau. Tuy nhiªn do c¸c

bé thu chØ cã thÓ ®iÒu chØnh tíi mét b−íc sãng ë mét thêi ®iÓm nªn dÔ x¶y ra

mÊt d÷ liÖu trong m¹ng kiÓu nµy. Trong tr−êng hîp nµy chÊt l−îng cña m¹ng

FT–TR ®−îc c¶i thiÖn b»ng c¸ch th«ng b¸o cho c¸c bé thu biÕt ®−îc ph¶i ®iÒu

chØnh ®Õn b−íc sãng ë thêi ®iÓm nµo th«ng qua c¸c giao thøc.

+ Kh¶ n¨ng thø ba ®èi víi m¹ng WDMA “qu¶ng b¸ vµ lùa chän” lµ khi

c¶ hai bé ph¸t vµ bé thu ®Òu cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh ®−îc (ký hiÖu TT-TR).

C¸c m¹ng TT-TR cã kh¶ n¨ng hç trî c¸c kÕt nèi “®iÓm –tíi -®iÓm” vµ “®a

nhÊt trong ba lo¹i, do ®ã m¹ng nµy ®ßi hái c¸c giao thøc m¹ng phøc t¹p h¬n

yªu cÇu c¶ hai bé ph¸t vµ bé thu ph¶i ®−îc ®iÒu chØnh ®Ó phèi hîp c¸c luång

d÷ liÖu trong m¹ng.

Nh− ®· tr×nh bµy trong phÇn trªn vÒ c¸c m¹ng WDMA “qu¶ng b¸ vµ lùa

chän” víi gi¶ thiÕt r»ng sè b−íc sãng cã kh¶ n¨ng sö dông ®−îc W b»ng víi

sè nót N kÕt nèi vµo m¹ng. Tuy nhiªn trong thùc tÕ do nhiÒu lý do vÒ c«ng

nghÖ nªn sè b−íc sãng cã kh¶ n¨ng sö dông W th−êng bÞ h¹n chÕ, th−êng nhá

vµo ®Æc tÝnh m¹ng WDMA “qu¶ng b¸ vµ lùa chän” víi ®iÒu kiÖn W < N.

Trong ba lo¹i m¹ng trªn th× m¹ng TT-TR tËn dông tèt nhÊt tiÒm n¨ng

cña c¸c b−íc b−íc sãng phôc vô cho viÖc truyÒn t¶i d÷ liÖu. §iÒu nµy dùa trªn

gi¶ thiÕt r»ng mçi nót m¹ng ®Òu cã kh¶ n¨ng biÕt ®−îc hoµn toµn tr¹ng th¸i

-17-

cña tÊt c¶ c¸c b−íc sãng trong hÖ thèng. T¹i c¸c nót kh«ng cã bé ®Öm khi gãi

tin ®Õn, chØ cã kh¶ n¨ng hoÆc lµ gãi tin ®−îc truyÒn hoÆc lµ mÊt ngay lËp tøc

phô thuéc vµo kÕt nèi ®−îc phÐp hay kh«ng mét c¸ch t−¬ng øng vµ trÔ lan

chuyÓn m¹ch kªnh còng nh− chuyÓn m¹ch gãi tËp trung.

Khi sè nót g¸n vµo m¹ng h×nh sao qu¶ng b¸ b»ng N vµ sè b−íc sãng cã

thÓ ®−îc dïng b»ng W, trong ®ã W< N. Mét gãi tin ®i ®Õn nót i ®−îc göi ®Õn

λ

µ

tuyÕn vµo b»ng ρ =

.

w

σ_w

₁=Nλ (1- )(1 −

)

→

+

w

N

W

N_λ

w-1

0

w

w +1

W

µ

σ_w_→µ=(w +1 ) µ

+

1

σ_{w w - 1}=wµ

→

(a) bé ph¸t ®iÒu chØnh/bé thu cè ®Þnh hoÆc bé ph¸t cè ®Þnh/bé thu ®iÒu chØnh.

w

2

σ_{w w +1}=Nλ (1-

)

→

N

N_λ

w-1

0

w

w +1

W

µ

σ_w

=(w +1) µ

+

→µ

1

σ_{w w - 1}=wµ

→

(b) bé ph¸t ®iÒu chØnh/bé thu ®iÒu chØnh.