ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐỀ TÀI : CÔNG NGHỆ WDM VÀ ỨNG DỤNG
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Trường Giang
Lớp : DHDT3A
Sinh Viên Thực Hiện : Nhóm 2
Phát tín
hiệu
MUX
DE
MUX
Tx1
Tx2
TxN
Rx1
Rx2
RxN
Ghép tín hiệu
Tách tín hiệu
Thu tín hiệu
Khuếch đại tín hiệu
Sợi quang
PHẦN I
CÔNG NGHỆ GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM
1. Tìm hiểu về WDM
a. Định nghĩa:
WDM (Wavelength Division Multiplexing – Ghép kênh theo bước sóng) là công
nghệ “ trong một sợi quang truyền dẫn nhiều tín hiệu quang với nhiều bước sóng khác
nhau”. Ở đầu phát, nhiều tín hiệu quang có bước sóng khác nhau được tổ hợp lại (ghép
kênh) để truyền đi trên một sợi quang. Ở đầu thu, tín hiệu tổ hợp đó được phân giải ra
(tách kênh), khôi phục lại tín hiệu gốc rồi đưa vào các đầu cuối khác nhau.
b.Sơ đồ tổng quát của hệ thống WDM

Các
thành
phần
trong
WDM
Phát tín hiệu (Tx): Nguồn phát quang
chủ yếu là Laser
Truyền dẫn tín hiệu: chịu ảnh hưởng
lớn liên quan tới sợi quang như : suy
hao, tán sắc, các hiệu ứng phi tuyến,
khuếch đại
Khuếch đại tín hiệu: chủ yếu là
khuếch đại quang EDFA và Raman.
Có 3 chế độ: tiền khuếch đại, khuếch
đại công suất, khuếch đại đường
Thu tín hiệu (Rx): như trong thông tin
quang thông thường dùng PIN, APD
Ghép/tách tín hiệu: bộ lọc màng
mỏng điện môi, cách tử bragg sợi,
cách tử nhiễu xạ, linh kiện quang tổ
hợp AWG, bộ lọc Fabry-Perot
Phân loại
hệ thống
WDM
WDM đơn hướng (truyền dẫn
hai chiều trên hai sợi quang)
WDM song hướng (truyền dẫn
hai chiều trên một sợi quang)
c. Đặc điểm và mục đích của ghép kênh quang theo bước sóng
- Hệ thống WDM tận dụng hữu hiệu nguồn tài nguyên băng rộng trong khu vực tổn hao thấp

của sợi quang đơn mode, tăng dung lượng truyền dẫn, hạ giá thành dịch vụ xuống mức thấp
nhất có thể. Ngoài ra, việc ghép kênh quang còn tạo ra khả năng xây dựng các tuyến thông tin
quang có tốc độ rất cao. Khi tốc độ đường truyền đạt tới một mức độ nào đó người ta đã thấy
được những hạn chế của các mạch điện trong việc nâng cao tốc độ truyền dẫn. Khi tốc độ đạt
tới hàng trăm Gbit/s, các mạch điện tử không thể đáp ứng được xung tín hiệu cực kỳ hẹp; thêm
vào đó, chi phí cho các giải pháp trở nên tốn kém và cơ cấu hoạt động quá phức tạp đòi hỏi
công nghệ rất cao
=> WDM ra đời để khắc phục những hạn chế trên.
- Hệ thống WDM dựa trên cơ sở tiềm năng băng tần của sợi quang để mang đi nhiều bước sóng
ánh sáng khác nhau (cùng một lúc) mà không gây nhiễu lẫn nhau. Các thành phần thiết bị trước
kia chỉ có khả năng xử lý từ 4 đến 16 kênh, mỗi kênh hỗ trợ luồng dữ liệu đồng bộ tốc độ 2,5
Gbit/s cho tín hiệu mạng quang phân cấp số đồng bộ (SDH/SONET). Các nhà cung cấp DWDM đã
sớm phát triển các thiết bị nhằm hỗ trợ cho việc truyền nhiều hơn các kênh quang. Các hệ
thống với hàng trăm kênh giờ đây đã sẵn sàng được đưa vào sử dụng, cung cấp một tốc độ dữ
liệu kết hợp hàng trăm Gbit/s và tiến tới đạt tốc độ Tbit/s truyền trên một sợi đơn.
d. Phân loại hệ thống WDM






WDM đơn hướng: Tất cả các kênh quang trên cùng một sợi quang được ghép lại
thành một luồng tín hiệu và truyền theo một hướng trên một sợi quang và truyền
theo ngược lại trên một sợi quang riêng biệt khác.
DE
MUX
Tx1
Tx2
TxN

MUX
Rx1
Rx2
RxN
λ1, λ2,…, λN
EDFAλ1, λ2,…, λN
EDFA
WDM song hướng: ở hướng đi các kênh quang tương ứng với các bước sóng
khác nhau đi bộ tách/ghép kênh được ghép lại với nhau thành một luồng tín hiệu
truyền dẫn theo một chiều trên một sợi. Và truyền theo hướng ngược lại trên
cùng một sợi quang đó.
Tx1
Tx2
TxN
DE
MUX
MUX
Rx1
Rx2
RxN
λ1, λ2,…, λi
λi+1, λi+2,…, λN
- Về dung lượng: WDM song hướng < WDM đơn hướng, tuy nhiên WDM đơn hướng lại đòi
hỏi số lượng sợi quang gấp đôi.
- Về thiết kế: rõ ràng WDM song hướng đòi hỏi sự phức tạp hơn nhiều với những vấn đề như
chống sự xuyên nhiễu (do có nhiều bước sóng trên một sợi quang), đảm bảo định tuyến và phân
bố bước sóng sao cho hai chiều trên sợi quang không dùng chung một bước sóng
-Khi có sự cố: đối với WDM song hướng thì không cần đến cơ chế AP ( automatic protection
switching) để chuyển mạch bảo vệ mà nó có thể tự hiểu ở hai đầu hệ thống.
- Bộ khuếch đại quang EDFA ở hệ thống song hướng đơn giản hơn so với đơn hướng, nhưng do

số bước sóng ở WDM song hướng chỉ bằng một nửa so với WDM đơn hướng nên công suất
khuếch đại ở đầu ra của hệ thống WDM song hướng sẽ lớn hơn WDM đơn hướng.
=> Về tối ưu thì WDM song hướng hơn hẳn WDM đơn hướng. Tuy nhiên trong một số trường
hợp ta bắt buộc phải áp dụng hệ thống WDM đơn hướng. Ví dụ: trong điều kiện khả năng
xuyên nhiễu giữa các bước sóng là rất lớn, hệ thống đòi hỏi phải có dung lượng truyền dẫn
lớn nên chỉ có thể sử dụng WDM đơn hướng.
e. Ưu nhược điểm của hệ thống WDM
Nhược điểm:
Nhược
đểm của
WDM
Chưa khai thác băng tần triệt
để của sợi quang
Chi phí khai thác bảo dưỡng
tăng do nhiều hệ thống cùng
hoạt động
Giá thành thiết bị đắt
So sánh WDM đơn hướng và WDM song hướng
Ưu điểm
của
WDM
Dung lượng
truyền dẫn
lớn
Tính trong
suốt cao
Quản lý băng
tần hiệu quả,
cấu hình hệ
thống mềm

dẻo
Nâng cấp
dung lượng
hệ thống dễ
dàng, linh
hoạt
Tận dụng cơ
sở hạ tầng để
giảm chi phí,
tiết kiệm kinh
tế
Như vậy, ta thấy so với nhược điểm thì ưu điểm của hệ thống WDM đã
cho thấy rằng WDM là hệ thống có thể khắc phục được nhiều yếu điểm
của các công nghệ ghép kênh quang khác trong thực tế.
2. CÁC THIẾT BỊ TRONG WDM
Một
số
vấn
đề kỹ
thuật
cần
quan
tâm
Số kênh được sử dụng và khoảng
cách giữa các kênh
Vấn đề ổn định bước sóng của nguồn
quang
Vấn đề tán sắc, bù tán sắc
Vấn đề xuyên nhiễu giữa các kênh
EDFA và một số vấn đề khi sử dụng

nó trong mạng WDM
Quỹ công suất của hệ thống
Ảnh hưởng của các hệ thống phi
tuyến
PHẦN II.
ƯU ĐIỂM CÔNG NGHỆ WDM SO VỚI CÔNG NGHỆ KHÁC
So với hệ thống truyền dẫn đơn kênh quang, hệ thống WDM cho thấy những ưu điểm
vượt trội :
1 - Dung lượng lớn truyền dẫn lớn ;
Đối với công nghệ WDM theo ước tính thì tốc độ chuyển mạch cơ sở cỡ
có thể đạt 300Gbit/s tương ứng với dung lượng truyền dẫn 10Tbit/s. Dựa
theo lịch sử phát triển và nhu cầu hiện tại thì công nghệ WDM ít nhất cũng
đáp ứng được dài trong một thập kỷ.
Còn đối với công nghệ PCM thì có chuyển mạch chỉ ở mức 64Kbit/s
và truyền dẫn ở mức 2Mbit/s; khi chuyển lên PDH thì nối chéo ở mức
2Mbit/s và truyền dẫn ở mức 140Mbit/s; và khi lên đến SDH thì nối chéo
chỉ đạt ở mức 155Mbit/s và truyền dẫn chỉ ở mức 10Mbit/s.Kém xa so
với công nghệ WDM.
Hệ thống truyền dẫn SDH ; PDH
Hệ thống WDM còn có dung lượng truyền dẫn lớn hơn nhiều so với các
hệ thống TDM.Với công nghệ TDM, dung lượng hệ thống chỉ có thể đạt 5
Gbps,đây cũng là giới hạn dung lượng của công nghệ này.
Nhưng đối với hệ thống WDM có thể mang nhiều kênh quang, mỗi
kênh quang ứng với tốc độ bit nào đó (TDM). Hiện nay hệ thống WDM 80
bước sóng với mỗi bước sóng mang tín hiệu TDM 2,5Gbit/s, tổng dung
lượng hệ thống sẽ là 200Gbit/s đã được thử nghiệm thành công. Trong khi
đó thử nghiệm hệ thống TDM, tốc độ bit mới chỉ đạt tới STM-256
(40Gbit/s).
Hệ thống truyền dẫn TDM
2 - Đáp ứng linh hoạt việc nâng cấp dung lượng hệ thống, thậm chí ngay cả

khi hệ thống vẫn đang hoạt động :
Kỹ thuật WDM cho phép tăng dung lượng của các mạng hiện có mà
không phải lắp đặt thêm sợi quang mới (hay cáp quang). Bên cạnh đó nó
cũng mở ra một thị trường mới đó là thuê kênh quang (hay bước sóng
quang) ngoài việc thuê sợi hoặc cáp. Việc nâng cấp chỉ đơn giản là cắm thêm
các Card mới trong khi hệ thống vẫn hoạt động (plug-in-play).
3 - Quản lý băng tần hiệu quả và tái cấu hình mềm dẻo và linh hoạt :
Bằng cách thay đổi phương thức định tuyến và phân bổ bước sóng
trong mạng WDM nên nó có khả năng quản lý hiệu quả băng tần truyền dẫn
và cấu hình lại hệ thống một cách linh hoạt tuỳ theo yêu cầu thực tế mà
không cần đi lại cáp hoặc thiết kế lại mạng hiện tại.
4 - Loại bỏ yêu cầu khắt khe cũng như những khó khăn gặp phải với hệ
thống TDM đơn kênh tốc độ cao :
Không giống như TDM phải tăng tốc độ số liệu khi lưu lượng truyền
dẫn tăng, WDM chỉ cần mang vài tín hiệu, mỗi tín hiệu ứng với một bước
sóng riêng (kênh quang), do đó tốc độ từng kênh quang thấp. Điều này có tác
dụng làm giảm đáng kể tác động bất lợi của các tham số truyền dẫn như tán
sắc,suy hao… Do đó tránh được sự phức tạp của các thiết bị TDM tốc độ cao.
5 - Tính trong suốt của mạng WDM :
Công nghệ WDM thuộc kiến trúc lớp mạng vật lý nên có thể hỗ trợ
các định dạng số liệu và thư thoại chuyển mạch kênh, ATM, Gigabit
Ethernet, ESCON, IP…
6 - Giảm chi phí đầu tư mới :
Sử dụng công nghệ WDM có thể tận dụng cơ sở hạ tầng của các
mạng quang trước đó, giảm được chi phí đầu tư mới. Do vậy tiết kiệm và
kinh tế hơn rất nhiều.
Bên cạnh những ưu điểm trên WDM cũng bộc lộ một số mặt hạn chế
nằm ở ngay bản thân công nghệ. Đây cũng chính là những thách thức cho
công nghệ này.
1- Dung lượng hệ thống vẫn còn quá nhỏ bé so với băng tần sợi quang :

Công nghệ WDM ngày nay rất hiệu quả trong việc nâng cao dung
lượng nhưng nó cũng chưa khai thác triệt để băng tần rộng lớn của sợi
quang. Cho dù công nghệ còn phát triển nhưng dung lượng WDM cũng
sẽ đạt đến giá trị tới hạn
2 - Chi phí cho khai thác và bảo dưỡng tăng do có nhiều hệ thống
cùng hoạt động hơn :
Với tốc độ bùng nổ nhu cầu sử dụng công nghệ truyền dẫn hiện
nay phải tiêu tốn chi phí rất lớn cho lắp đặt thiết bị công nghệ giá
cao,chi phí cho vận hành,bão dưỡng lớn….
Kết Luận : Công nghệ WDM thực sự có rất nhiều ưu điểm vượt trội so
với các công nghệ khác,với sự nâng cấp mở rộng dung lượng phát triển
dịch vụ băng rộng, khai thác vượt trội tiềm năng băng rộng của sợi
quang, thực hiện truyền dẫn thông tin siêu tốc, có ý nghĩa rất quan
trọng trong truyền dẫn cáp sợi quang nói riêng, trong công nghiệp viễn
thông nói chung. Thực sự, nó là công nghệ đáng được quan tâm, nghiên
cứu và triển khai ứng dụng rộng rãi.
CHƯƠNG III :
ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ WDM
I. HỆ THỐNG WDM ĐIỂM – ĐIỂM DUNG LƯỢNG LỚN
Cấu hình điểm-điểm là cấu hình hay được sử dụng cho truyền dẫn đường dài với
tốc độ rất cao
Sợi quang
Tx
Tx
Tx
Tx
Tx
Tx
λ1
λ2

λN
λ1
λ2
λN
MUX
DE
MUX
Mỗi kênh
mang một
bước sóng
nhất định
Thoại , Số liệu,
Video
Tốc độ cao, tín hiệu được truyền đi toàn vẹn, độ tin cậy cao và khả năng phục hồi lại
đường truyền nhanh
II. MẠNG PHÂN BỐ VÀ QUẢNG BÁ
Trong mạng quảng bá hoặc phân bố tín hiệu sẽ có một tín hiệu đa kênh WDM được
truyền tới một nhóm các thuê bao. Tại mỗi thuê bao đầu thu có nhiệm vụ lựa chọn một
kênh thích hợp thông qua việc tách kênh
1
2
N
λ1
λ2
λN
λ1, λ2,…, λN
Phát các bước sóng riêng biệt
Bên thu khả chỉnh
Các kênh này được ghép với nhau bởi một Coupler quang thụ động và được phân phối
đều đến tất cả các bộ thu. Mỗi thuê bao sẽ nhận được tất cả các kênh này và lựa chọn

một kênh thích hợp nhờ sử dụng cơ chế điều chỉnh.
-Thay đổi băng
thông bộ lọc trung
tần hoặc điều
chỉnh tần số dao
động nội
-Bộ lọc quang
Couple
III. MẠNG ĐA TRUY NHẬP
Đa truy nhập phân chia theo bước sóng WDMA (WDM Access)
Trong mạng WDMA, băng thông của sợi quang được chia thành các khoảng nhỏ, mỗi
khoảng này là một kênh quang riêng biệt. Khoảng cách tối thiểu giữa hai bước sóng
theo khuyến nghị của ITU_T đến thời điểm này thì tốt nhất là khoảng 0,2 đến 0,8 nm.
Một kênh có thể có tốc độ lên tới hàng Gbps
T.Phát
T.Bao
T.Phát
T.Bao
MẠNG QUẢNG BÁ
MẠNG ĐA TRUY NHẬP
Coupler
N×N
Node 1
Node 2
Node 3
Node N
Các kênh quang từ các nút khác nhau được ghép với nhau nhờ một bộ Coupler quang
N×N. Bộ ghép có nhiệm vụ trộn tất cả các tín hiệu đến và chia đều công suất đến các
bộ thu. Kết quả là, tất cả các tín hiệu từ các cổng vào đều được đưa đến một cổng ra
bất kỳ. Hệ thống có sự chia sẻ bước sóng, tức là từ một nút bất kỳ đều có thể thu được

kênh chung trong môi trường chia sẻ đó.
Việc triển khai mạng quang WDMA yêu cầu có các thành phần quang có khả năng điều
chỉnh được bước sóng như laser phát khả chỉnh, bộ lọc quang khả chỉnh. Các thành
phần này tạo nên các bộ thu phát quang có khả năng điều chỉnh được bước sóng ở mỗi
nút mạng
MẠNG ĐA TRUY NHẬP
1. / Mạng WDMA đơn chặng
Trong mạng WDMA đơn chặng mọi nút đều được kết nối trực tiếp đến tất cả các nút
khác trên mạng
MẠNG WDMA PHÁT QUẢNG BÁ NHƯNG THU CÓ LỰA
CHỌN
Dữ liệu tại các nút phát ra được ghép lại với nhau và phát quảng bá tới tất cả các
nút khác trong mạng. Tại đầu thu, sẽ dựa vào bước sóng để lựa chọn tín hiệu
mong muốn
MẠNG WDM ĐỊNH TUYẾN THEO BƯỚC SÓNG
Dữ liệu tại đầu phát sẽ phát đi nhiều bước sóng ,đầu thu sẽ nhận được bước sóng cố định