Bài giảng Mạng truyền tải quang - Chương 1: Hệ thống thông tin quang WDM

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
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 2
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
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 3
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
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 4
CHƯƠNG 1
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 
WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 5
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
 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
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 6
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 sợi
quang.
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 7
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
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 8
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
 Quá trình phát triển WDM
Transmitters Receivers
Combining 
Signals
Separating 
SignalsTransmission on fiber
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 9
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
 Các chế độ truyền dẫn WDM: (Theo hướng truyền dẫn)
 Hệ thống WDM đơn hướng:
Transmitters Receivers
 Multiplexing  Demultiplexing
Fiber 1
1
2
3
n
1
2
3
n
Transmitters Receivers
 Multiplexing  Demultiplexing
Fiber 2
1
2
3
n
1
2
3
n
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 10
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
Hệ thống WDM song hướng:
Receivers
2121
Transmitters
 Multiplexing 
+Demultiplexing
Fiber 1
11
1n
2n
1
2
2n
 Multiplexing 
+Demultiplexing
Receivers Transmitters
Receivers
2121
Transmitters
 Multiplexing 
+Demultiplexing
Fiber n
11
1n
2n
1
2
2n
 Multiplexing 
+Demultiplexing
Receivers Transmitters
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 11
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
 Mô hình chung hệ thống WDM: (điểm- điểm)
OTU
OTU
MUX BA
Bộ thu
Bộ thu
D
E
M
U
X
PA
LA
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
n
s sss
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
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 12
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
 Các tham số của hệ thống WDM
a. Số lượng kênh bước sóng N
b. Khoảng cách giữa các kênh bước sóng Dl
c. Băng thông sử dụng của hệ thống N x Dl
d. Tốc độ truyền tin trên mỗi kênh bước sóng B
e. Dung lượng của hệ thống N x B
f. Dung lượng truyền dẫn của hệ thống N x B x L
g. Hiệu suất sử dụng kênh bước sóng B/Dl
Bước sóng 
#1 #2  # k  # N-1 #N
Côn
g 
suất 
quan
g
D
Băng thông sử dụng của hệ thống
~ B
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 13
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
Bảng 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
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 14
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
Bảng 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 DWDM
backbone VNPT (2010)
48 10 39 000 18.7 Mạng liên lục địa
SEAMEWE3 (2007)
64 10 18 800 12 Mạng liên lục địa
SEAMEWE4 (2008)
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 15
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
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 16
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
 1.2- CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN TRONG HỆ THỐNG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 17
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
 Nguồn quang:
- Sử dụng laser đơn mode làm nguồn phát (Có thể sử dụng LED trong kỹ
thuật cắt phổ)
- Sử dụng bộ điều biến ngoài để giảm chirp, tốc độ điều biến cao và tạo các
định 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 theo
tiêu chuẩn.
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 18
 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.
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 19
 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
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 20
 Bộ tách/ ghép bước sóng: (OMUX/ ODEMUX)
- OMUX: kết hợp các bước sóng rời rạc khác nhau thành tín hiệu tổ hợp đưa
vào sợi quang.
- ODEMUX: tách tín hiệu tổ hợp WDM thành các kênh bước sóng riêng biệt
đưa tới bộ thu.
- Các tham số cơ bản:
. Suy hao xen:
. Xuyên âm:
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM


0
lg10 jjP
j công suất quang đi 
vào đường truyền
0 công suất quang tới 
tại j


jj
ij
ijD lg10 


 
jj
ji ij
jD lg10Xuyên kênh i sang kênh j: Xuyên kênh tổng ở kênh j:
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 21
 Bộ tách/ ghép bước sóng: (OMUX/ ODEMUX)
- Các kỹ thuật sử dụng:
Tách/ghép  dựa trên các bộ lọc quang:
• Bộ lọc Fabry-Perot
• Bộ lọc màng mỏng đa lớp
• Bộ giao thoa kế Mach-Zender
• Bộ lọc quang- âm
Tách/ghép  dựa trên cách tử:
• Cách tử nhiễu xạ phẳng
• Cách tử Bragg sợi quang
Mảng cách tử dẫn sóng (AWG)
Bộ ghép xen (interleaver), bộ ghép quang (coupler),
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 22
 Bộ tách/ ghép bước sóng: (OMUX/ ODEMUX)
- Phạm vi ứng dụng của một số kỹ thuật:
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 23
 Bộ tách/ ghép bước sóng: (Bộ lọc quang)
- Yêu cầu:
Phạm vi điều chỉnh rộng
Xuyên âm thấp (thường < -20 dB)
Tốc độ điều chỉnh nhanh
Suy hao xen nhỏ
ít nhạy cảm phân cực
ổn định với môi trường hoạt động
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
Dsig - độ rộng băng tần của tín 
hiệu đa kênh.
Dch - khoảng cách kênh.
DL - dải phổ tự do.
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 24
 Bộ tách/ ghép bước sóng: (Bộ lọc quang)
 Bộ lọc F- P: Gồm 2 gương song song
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
 Điều chỉnh bước sóng bằng cách thay đổi khoảng cách 2 gương.
Tốc độ điều chỉnh điển hình 100 s
 Độ rộng băng tần tín hiệu WDM Dsig = N Dch < DL Xác định khoảng cách 2
gương.
Dsig = 100 GHz khi L < 1 mm với n = 1,5
 Độ rộng băng tần bộ lọc F-P: DFP << Dch, nhưng phải đủ lớn để truyền dẫn kênh
được lựa chọn (có tốc độ bit là B) DFP B
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 25
 Số lượng kênh bị giới hạn bởi:
trong đó F là độ mịn bộ lọc:
 Sử dụng điều kiện giới hạn:
(mức xuyên âm chấp nhận được)
Số lượng kênh được xác định hoàn toàn bởi độ phản xạ
R = 90% cho phép 10 kênh quang
R = 99,9 % cho phép 1047 kênh quang
 Các bộ lọc FP hiện tại có F = 100 - 5000
 Bộ tách/ ghép bước sóng: (Bộ lọc quang)
 Bộ lọc F- P: (Cont.)
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 26
 Bộ tách/ ghép bước sóng: (Bộ lọc quang)
 Bộ lọc màng mỏng đa lớp:
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
Gồm các lớp màng mỏng có chiết suất thay đổi luân phiên hoạt động như
các bộ phản xạ có độ dày bằng 1/4 bước sóng (/4n).
Multiwavelength light
Multilayer 
interference filter
Demultiplexed 
wavelenghts
 Đáp ứng băng thông của bộ lọc được tạo thành
giống như kết chuỗi nhiều bộ cộng hưởng FP.
 Bộ lọc 100 GHz có khoảng 200 lớp, bộ lọc 20
nm thường có khoảng 50 lớp.
 Điều chỉnh bước sóng được thực hiện theo một
số cách: điều chỉnh điện tử, điều chỉnh quang
nhiệt 
 Phạm vi điều chỉnh cỡ 40 nm với độ rộng băng
tần <0,35nm ở vùng 1550nm.
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 27
 Bộ tách/ ghép bước sóng: (Bộ lọc quang)
 Bộ lọc Mach- Zehnder:
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
 Gồm 2 coupler 3dB kết nối với nhau trên 2 nhánh có độ dài khác nhau gây ra
sự dịch pha phụ thuộc bước sóng giữa 2 nhánh.
Sự giao thoa cộng hưởng xẩy ra tại một đầu ra cho một bước sóng xác định
 Độ truyền qua:
 Phạm vi điều chỉnh cỡ 4 nm, tốc độ điều chỉnh cỡ ns
 Dễ dàng nối tầng và chế tạo trên các đế silica, InP hoặc LiNbO3
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 28
 Các bộ tách/ghép nhiều bước sóng
được xây dựng bằng cách nối tầng
nhiều bộ giao thoa MZ
 Độ truyền qua của chuỗi M bộ giao
thoa MZ:
trong đó m là độ trễ tương đối của bộ
giao thoa thứ m
 Bộ tách/ ghép bước sóng: (Bộ lọc quang)
 Bộ lọc Mach- Zehnder:
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
 Thiết bị có thể thực hiện hoạt động
tách và hoạt động ghép (đảo chiều)
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 29
AOTF tạo ra chuỗi các sóng siêu âm
bên trong một ống dẫn sóng tinh thể
TeO2 hình thành cách tử âm
 ánh sáng đi qua sẽ tương tác với sóng
âm (tương tác photon-phonon) giống
như một cách tử.
AOTF được chế tạo bằng việc sử dụng
các ống dẫn sóng TeO2 hoặc LiNbO3 có
sự phụ thuộc phân cực thấp.
AOTF có dải điều chỉnh cỡ 250 nm cả
băng C và băng L, tốc độ điều chỉnh cỡ
s.
 Bộ tách/ ghép bước sóng: (Bộ lọc quang)
 Bộ lọc quang- âm:
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 30
 Gồm một đế và lớp phủ phản xạ cấu trúc
tuần hoàn (gồm các rãnh cách đều nhau).
 ánh sáng đi vào các rãnh sẽ bị nhiễu xạ
thành một dải các mặt sóng với các góc
khác nhau.
 Điều kiện nhiễu xạ:
 Tại mỗi bước sóng sẽ có một góc xác
định thoả mãn điều kiện giao thoa cộng
hưởng.
 Bộ tách/ ghép bước sóng: (Cách tử)
 Cách tử nhiễu xạ phẳng:
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
Chùm tia tới
Pháp tuyến 
cách tử
Tia bị nhiễu xạ
Tia tới
Pháp tuyến 
cách tử
Tia nhiễu xạ
d
Chu kỳ 
cách tử
dsin 
dsin


Độ lệch quang lộ 
bằng nguyên lần 
bước sóng
  sinsin dn
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 31
 Bộ tách/ ghép bước sóng: (Cách tử)
 Cách tử nhiễu xạ phẳng:
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
  sinsin dn
Sử dụng kết hợp với
thấu kính GRIN
Điều kiện Littrow
Một số cấu hình cụ thể:
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 32
 Được chế tạo dựa trên sợi quang được chiếu
UV tạo ra sự thay đổi chiết suất tuần hoàn.
 ánh sáng đi qua bị phản xạ trở lại tại bước
sóng gần với bước sóng Bragg:
B = 2neffd/m
trong đó neff chiết suất hiệu dụng lõi sợi, d- chu
kỳ cách tử, m- bậc cách tử.
 FBG có suy hao xen, xuyên kênh thấp.
 Có nhiều ứng dụng: bộ lọc băng hẹp,
OADM, bù tán sắc, bộ cảm biến quang
 Bộ tách/ ghép bước sóng: (Cách tử)
 FBG:
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
Bộ giao thoa 
Michelson dựa 
trên FBG
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 33
 Gồm 2 coupler sao kết nối với nhau qua mảng ống dẫn sóng có độ trễ lan truyền
khác nhau gây ra sự dịch pha phụ thuộc bước sóng trên ống dẫn sóng.
 Các bước sóng khác nhau hội tụ tại các cổng đầu ra khác nhau
 Bộ tách/ ghép bước sóng: (Cách tử)
 Mảng cách tử dẫn sóng- AWG:
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 34
 Dịch pha của tín hiệu có  truyền từ cổng đầu vào thứ p tới đầu ra thứ q qua ống
dẫn sóng thứ m:
 Tín hiệu đạt cực đại tại đầu ra (nhờ giao thoa cộng hưởng) khi thỏa mãn điều kiện:
 Dải phổ tự do của AWG:
AWG có dải điều chỉnh cỡ 40 nm, tốc độ điều chỉnh cỡ 10 ms (cơ chế quang nhiệt)
 ứng dụng trong các bộ tách/ghép, định tuyến  dung lượng lớn.
 Bộ tách/ ghép bước sóng: (Cách tử)
 Mảng cách tử dẫn sóng- AWG:
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 35
 Bộ tách/ ghép bước sóng:
 Một số thiết bị quang khác :
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
Coång 1
C
oån
g 
2
C
oån
g 
3
Coång 1
C
oån
g 
2
C
oån
g 
4
Coång 3
(a) (b)
ISOLATO
R
321 ,,  321 ,, 
4
(c)
ISO ATOR
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 36
 Bộ tách/ ghép bước sóng:
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
B oä phaân cöïc
B oä quay pha Faraday
B oä phaân cöïc
A Ùnh saùng ñi v aøo
A Ùnh saùng phaûn x aïK hoaù
A Ùnh saùng ñi ra
A Ùnh saùng ñi v aøo
A Ùnh saùng phaûn x aï
A Ùnh saùng ñi ra
SW P
B oä quay pha Faraday
SW PM aët phaúng 2/
(a)
(b)
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 37
 Có thể được hình thành từ kết hợp các
coupler sợi 2x2: N = 2k
 Hoặc từ một bó sợi được làm nóng chảy
phần trộn ánh sáng.
 Coupler sao kết hợp các tín hiệu đầu vào
và phân phối đều cho các đầu ra
 Bộ tách/ ghép bước sóng: (Coupler)
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
 Kích thước NxM thay đổi phụ thuộc
vào ứng dụng:
~ 100x100 cho LAN.
~100x106 cho phát video quảng bá
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 38
 Chức năng xen/rẽ một hoặc một vài bước sóng có chọn lọc từ tín hiệu
WDM và chuyển tiếp các bước sóng còn lại
 Bộ xen/ rẽ bước sóng: (OADM)
P2- Các thành phần cơ bản ht WDM
OADM
1, 2, i n1, 2, i n
1, 2, n
i i
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 39
 Cấu hình OADM đơn giản:
 Bộ xen/ rẽ bước sóng: (OADM)
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
DEMUX MUX
Amplifier
Tín hiệu 
WDM
Tín hiệu 
WDM
Xen/rẽ 
điện tử
R T
R: Bộ thu quang
T: Bộ phát quang
Các luồng xen/rẽ
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 40
 Cấu hình OADM sử dụng cách tử:
 Bộ xen/ rẽ bước sóng: (OADM)
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 41
 Chức năng chuyển đổi các kênh bước sóng giữa các cổng đầu vào và các
cổng đầu ra tín hiệu đa kênh khác nhau.
 Bộ nối chéo quang: (OXC)
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 42
 OXC sử dụng thêm các bộ chuyển đổi bước sóng để tăng độ linh hoạt khi
sử dụng trên mạng, cho phép sử dụng hiệu quả tài nguyên bước sóng có trên
mạng.
 Bộ nối chéo quang: (OXC)
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 43
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
 1.3- MỘT SỐ VẤN ĐỀ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU NĂNG HỆ 
THỐNG WDM
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 44
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
• Băng thông các bộ khuếch đại
• Khi truyền tải tín hiệu WDM đi xa, phải sử dụng các bộ 
khuếch đại tại các khoảng cách thích hợp. 
• Băng thông của các bộ khuếch đại quang là yếu tố quyết định 
băng thông sử dụng của các kênh trong hệ thống WDM.
• Erbium (EDFA) sử dụng băng C, băng L 
.
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 45
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
 Độ bằng phẳng
- Để giải quyết vấn đề độ bằng phẳng khuếch đại, có hai giải pháp:
+ Sử dụng các bộ lọc kết hợp với bộ khuếch đại một cách hợp lý để san phẳng phổ
khuếch đại
+ Sử dụng phương án phát tín hiệu quang không đồng đều về mặt công suất ngay tại
các bộ phát quang
Hình 1.21. Phổ các kênh tín hiệu sau khi đi qua một bộ khuếch đại và sau khi đi qua 
nhiều bộ khuếch đại
Đầu vào Đầu ra
Đáp ứng hệ thống sau nhiều tầng 
khuếch đại
Đáp ứng của một 
khuếch đại
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 46
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
Xuyên kênh
 Sự can nhiễu tín hiệu từ một 
kênh bước sóng này sang một 
kênh bước sóng khác
 Xuyên kênh tuyến tính 
j là các kênh khác với kênh i, N số kênh
bước sóng, Pj công suất của kênh bước
sóng j trước khi qua bộ lọc, Tj hệ số
truyền đạt của bộ lọc tại bước sóng j.
 Dòng tín hiệu cho kênh i 
 Ii là dòng điện ứng với Pi, Ij là dòng điện 
ứng Pj. Ich dòng điện của kênh cần tách 
và Ix dòng điện dò từ các kênh khác sang. 

N
ij
jji TPPP
Bước sóng
P
i-2 i-1 i i+1 i+2 
(a)
Bước sóng
(b)
Hệ 
số 
tru
yền 
đạt
P
i-2 i-1 i i+1 i+2 
(c)
Bước sóng
1
0
Cô
ng 
suấ
t 
qua
ng
Cô
ng 
suấ
t 
qua
ng
Hình 1.22. Mô tả hiện tượng xuyên kênh tuyến tính: (a) phổ các 
kênh bước sóng trước khi qua phần tử có chức năng lọc. (b) đặc 
tính truyền đạt của bộ lọc cho kênh thứ i. (c) phổ tín hiệu cho kênh 
bước sóng thứ i.
Xch
N
ij
jji IITIII 
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 47
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
 Cân bằng bù tán sắc các kênh quang
- Bù tán sắc sử dụng DCF
- Cân bằng bù tán sắc các kênh quang
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 48
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
 Các hiệu ứng quang phi tuyến: xảy ra khi công suất 
quang tín hiệu trong phần tử, thiết bị quang lớn hơn một 
ngưỡng nhất định.
- Loại 1: phát sinh do tác động qua lại giữa các photon ánh sáng với 
môi trường truyền dẫn ánh sáng: tán xạ kích thích Brillouin (SBS) và 
tán xạ kích thích Raman (SRS).
- Loại 2: sinh ra do sự phụ thuộc của chiết suất môi trường truyền dẫn 
vào công suất quang của tín hiệu: hiệu ứng tự điều pha (SPM - Self-
Phase Modulation), hiệu ứng điều chế pha chéo (XPM - Cross-
Phase Modulation) và hiệu ứng trộn 4 sóng (FWM - Four-Wave 
Mixing). 
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 49
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
 Hiệu ứng tán xạ Raman kích thích
Hình 1.25 . Hiệu ứng Raman trong hệ thống WDM
Các bước sóng đầu vào Các bước sóng đầu ra
Sợi quang
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 50
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
 Hiệu ứng Brillouin kích thích :
 Tương tự như SRS. Ánh sáng tới tương tác với môi trường 
truyền và mất một phần năng lượng để chuyển lên bước 
sóng dài hơn. 
 Bước sóng Stokes ở hiện tượng Brillouin có khoảng cách cỡ 
11 GHz so với bước sóng bơm.
 Sóng Stokes chỉ sinh ra trên hướng ngược lại với sóng bơm.
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 51
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
 Hiệu ứng trộn bốn sóng :là hiệu ứng sinh ra các tần số hài là tổng 
hợp từ 3 tần số gốc fi, fj, fk khi có điều kiện tương hợp về pha. 
Hình 1.26. Hiệu ứng trộn bốn sóng
fijk - fi = fj - fk (i,j k)
1 2 3
f113 f112
f123
f213
f223 f132
f312
f221 f332
f321
f231
f331
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 52
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
1.4 – MẠNG TRUYỀN TẢI WDM:
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 53
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
 Phân loại theo cấu hình :
 Mạng đường thẳng
 Mạng vòng
 . Mạng hình sao
A B D EC
A
B
D
E
C
A Coupler 
sao
C
D
B
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 54
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
 Phân loại theo vùng phủ địa lý :
 Mạng đường trục WDM (mạng lõi)
 Mạng đô thị WDM
 Mạng truy cập
BÀI GIẢNG MÔN
MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG
www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: THÔNG TIN QUANG - KHOA VT1 Trang 55
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM
 Các phần tử mạng trong hệ thống truyền tải WDM :
 Phần tử đầu cuối 
 Phần tử lặp 
 Phần tử xen rẽ (OADM)
 Phần tử nối chéo(OXC)