Mục lục
Mục lục.............................................................................................................................................i
Thuật ngữ viết tắt.............................................................................................................................i
LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................................2
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG.............................................................................................3
1.1Mục tiêu và phương pháp tiếp cận ............................................................................. 5
1.1.1 Mục tiêu ........................................................................................................... 5
1.1.2 Phương pháp tiếp cận ....................................................................................... 7
1.2 Các phần tử cơ bản của mạng MAN đơn chặng lựa chọn bước sóng dựa trên AWG . 8
1.2.1 Bộ kết hợp và bộ chia quang ............................................................................. 9
1.2.2 Coupler hình sao thụ động (PSC) .................................................................... 10
2.1.3 Cách tử ống dẫn sóng (AWG) ........................................................................ 10
1.2.4 Các máy phát và thu ....................................................................................... 14
Các nguồn quang băng thông rộng .................................................... 14
Laser ................................................................................................ 15
Các bộ lọc quang .............................................................................. 16
1.3 Các suy giảm truyền dẫn ......................................................................................... 18
1.3.1 Suy hao .......................................................................................................... 18
1.3.2 Tán sắc ........................................................................................................... 18
Tán sắc mode .................................................................................... 18
Tán sắc ống dẫn sóng ....................................................................... 19
Tán sắc màu ..................................................................................... 19
Tán sắc mode phân cực ..................................................................... 19
1.3.3 Phi tuyến ........................................................................................................ 19
Điều chế tự pha ................................................................................ 20
Điều chế chéo pha ........................................................................... 20
Hiệu ứng trộn bốn sóng ................................................................... 20
Phân bố Raman kích thích ................................................................ 20
Phân bố Brillouin kích thích ............................................................. 20
1.3.4 Xuyên âm ....................................................................................................... 21
1.3.5 Nhiễu .............................................................................................................. 21

3.2.1.2. Trải phổ điện ....................................................................... 47
Sự lan rộng phổ điện tử .................................................................... 47
3.2.2 Kiến trúc mạng và node mạng ........................................................................ 48
3.2.3 So sánh kiến trúc mạng ................................................................................... 51
3.2.3.1. Các mạng dựa trên AWG đơn chặng và đa chặng ................ 52
* Dung lượng ......................................................................................................... 56
* Ưu nhược điểm của mạng đơn chặng .................................................................. 60
3.2.3.2. Mạng đơn chặng dựa trên AWG và PSC .............................. 63
Kiến trúc và gán bước sóng .................................................................................... 65
3.2.3.3 Phân tích ............................................................................... 70
Tính toán với một số thông số ................................................................................. 73
* Kết luận ................................................................................................................ 78
3.3. Giao thức MAC ..................................................................................................... 79
ii
3.3.1. Giao thức ....................................................................................................... 79
Thuận toán đồng bộ .......................................................................... 81
3.3.2. Một ví dụ minh họa ....................................................................................... 86
iii

Thuật ngữ viết tắt
ỏn tt ngip i hc
LI NểI U
Đô thị là nơi tập trung đông đúc dân c và các doanh nghiệp phát triển của một
quốc gia, là nơi xuất phát điểm của các nhu cầu đa dịch vụ dung lợng lớn, tốc độ cao,
tin cậy và giá thành thấp. MAN có vai trò rất quan trọng trong việc đáp ứng các yêu
cầu đó.
Sự ra đời của kĩ thuật ghép kênh theo bớc sóng WDM cho phép phát triển mạng
quang đô thị thành mạng quang băng rộng, có khả năng đáp ứng nhu cầu truyền dẫn đa
dịch vụ hỗn hợp tốc độ cao và dễ dàng triển khai các dịch vụ mới.
Đợc sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo ThS. Cao Hồng Sơn em đã tìm hiểu một số

đầu những năm 90. Nhờ WDM, mỗi kết nối sẽ mang nhiều bước sóng, mỗi bước sóng
hoạt động ở một tốc độ khác nhau.
Hình 1.1 Các mạng quang: a. Thế hệ thứ nhất
b. Thế hệ thứ hai
Trong thế hệ thứ hai của mạng quang (hình 1.1b), các chuyển đổi OEO chỉ xảy ra
tại các node nguồn và node đích, trong khi tất cả các node trung gian hoàn toàn là
quang. Bằng cách sử dụng các node trung gian quang, các thắt cổ chai quang điện được
loại bỏ và số lượng các card cổng giảm đi. Kết quả là chi phí mạng giảm đáng kể. Điều
Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1. Giới thiệu chung
này là một trong các yếu tố quan trọng nhất đối với mạng quang. Hơn thế, các đường
dẫn toàn quang từ đầu cuối đến đầu cuối có thể cung cấp các kênh trong suốt cho người
sử dụng. Người sử dụng có thể tự chọn tốc độ bít, định dạng khối và giao thức. Sự trong
suốt này cho phép dễ dàng hỗ trợ các bảo mật khác nhau cũng như các dịch vụ trong
tương lai.
Hình 1.2: Các chồng giao thức:
a) IP/ATM/SONET(SDH)/WDM
b) Chi tiết cấu trúc lớp của IP/ATM/SONET/WDM
c) Chồng giao thức đơn giản IP/WDM
Trong tương lai lưu lượng trong các mạng quang sẽ chủ yếu là IP. Thường thì, các
truyền dẫn gói IP trong các mạng quang WDM được thực hiện theo kiểu trộn lẫn và
kiểu ghép. Hình 1.2 mô tả trồng giao thức IP/ATM/SONET (SDH)/WDM mà hiện nay
các mạng đang triển khai để truyền dẫn các gói IP. Các gói tin IP có kích cỡ khác nhau
được phân mảnh thành các tế bào ATM với kích thước cố định rồi được truyền trên các
khung SONET/SDH thông qua các kết nối WDM quang. Trồng giao thức này đòi hỏi
một số thao tác sắp xếp giữa các giao thức. Điều này không chỉ làm tăng chi phí và độ
phức tạp của mạng mà còn có xu hướng tạo ra các nghẽn cổ chai tính toán trong các
mạng tốc độ cao. Hơn thế, như hình 1.2 chỉ ra trồng giao thức này là không hiệu quả vì
cùng một khía cạnh quan tâm của mạng và tầng kết nối dữ liệu được đánh địa chỉ ở mỗi
giao thức. Điều này dẫn đến các chức năng thừa và các sơ đồ kết nối tầng phức tạp. Để
tránh những sự không hiệu quả này và để đơn giản sự hoạt động của mạng, cấu trúc

1.1 Mục tiêu và phương pháp tiếp cận
1.1.1 Mục tiêu
Trong hình 1.3, mô hình của mạng truyền thông sẽ gồm các mạng đường trục,
mạng nội thị, mạng truy nhập trong đó các mạng sau sẽ thu thập/phân phối dữ liệu
từ/đến các trạm trung gian khác ví dụ như các trạm không dây và các LAN.
Các LAN gigabit Ethernet cùng với chuẩn 10 GbE IEEE 802.3ae được hoàn thiện
năm 2002 được hi vọng sẽ cung cấp đủ băng thông cho ít nhất 5 năm tới. Các công ti
điện thoại đã triển khai một số dạng của đường dây thuê bao số (DSL) và các công ti
cáp triển khai các modem cáp. Nghẽn cổ chai ở bước truy nhập đầu tiên sẽ được loại bỏ
nhờ ứng dụng chuẩn IEE802.3ab Ethernet mà được đề cập vào tháng 9 năm 2003. Các
công nghệ truy nhập băng rộng này cùng với các dịch vụ không dây thế hệ tiếp theo ví dụ
như UMTS và các LAN không dây (WLAN) và các giao thức tốc độ cao như ATM,
Mạng đường trục
WDM quang
Truy nhập không dây

(eg..UMTS,WWLAN)
xDSL,
cable
modem
ATM, FR, SDH,
IP, GbE
ESCON,
Kênh sợi
Mạng đô thị
Mạng truy nhập
(HFC, FTTx)
Kết nối
nội thị
Kết nối

- Việc nâng cấp một mạng vòng SONET/SDH ảnh hưởng tới tất cả các node chứ
không chỉ các node nguồn và node đích mong muốn truyền thông ở tốc độ dữ liệu cao
hơn.
- Cơ chế chuyển mạch bảo vệ tự động (APS) của SONET/SDH (bảo vệ 1+1) là
không hiệu quả về mặt băng thông bởi vì các đường bảo vệ và làm việc đều mang cùng
loại lưu lượng.
- SONET/SDH được thiết kế cho lưu lượng đối xứng. Do đó, lưu lượng IP không
đối xứng truyền dẫn không hiệu quả.
- Hoạt động TDM tập trung thoại không có khả năng hỗ trợ hiệu quả lưu lượng dữ
liệu có tính bùng nổ dẫn đến việc lãng phí băng thông.
Những nhược điểm được đề cập ở trên của các mạng vòng SONET/SDH tạo ra
một nghẽn cổ chai băng thông nghiêm trọng tại mức nội thị. Hiện tượng này được gọi là
Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1. Giới thiệu chung
Metrogap, ngăn cản các khách hàng tốc độ cao (và cũng ngăn cản các nhà cung cấp dịch
vụ) trong việc sử dụng băng thông còn rất lớn trong mạng đường trục. Nghẽn cổ chai
này có thể trở nên nghiêm trọng hơn vì thực tế lưu lượng IP tăng lên sẽ mang tính cục
bộ bằng cách đặt thêm nhiều máy chủ Proxy trong các mạng nội thị để giảm trễ mạng,
cân bằng tải máy chủ và có độ sẵn sàng cao hơn. Sự tăng cường sử dụng điện thoại tổ
ong và các thiết bị cầm tay đối với các dịch vụ Internet sẽ làm tăng lượng thông tin truy
cập nội hạt và cần được cập nhật thường xuyên đặc biệt là các ứng dụng trong nhà, trên
xe hơi, và các thiết bị điện tử khác đang bắt đầu tận dụng mạng nội thị [KWSR]. Hơn
thế, Napster đang báo trước sự xung đột về chia sẻ thông tin, các ứng dụng đồng hàng
trong tương lai trong đó mỗi đầu cuối người sử dụng sẽ hoạt động như là một máy chủ
và sẽ làm tăng đáng kể lưu lượng bên trong mạng MAN. Để vượt qua độ rộng giữa các
khách hàng tốc độ cao và tương lai của mạng đường trục thì các kiến trúc và giao thức
mạng nội thị cần phải được triển khai.
Gần đây, các nghiên cứu đã bắt đầu tập trung vào để hạn chế độ rộng nội thị. Sự
quan trọng của độ rộng nội thị cũng được phản ánh qua một số lượng lớn các hoạt động
chuẩn hoá đang được triển khai gần đây, và các diễn đàn công nghiệp như là IETF WG
IPoRPR, IEEE 802.17 RPRWG, diễn đàn Ethernet nội thị (MEF) và liên minh mạng

tổng (tính bằng dB) ở mạng hình bus tăng tuyến tính theo số lượng node trong mạng thì
suy hao rẽ nhánh tổng (tính bằng dB) ở mạng hình sao lại chỉ tăng theo hàm logarit.
Hơn thế, cấu hình mạng sao vật lí thì dễ dàng thiết lập, cấu hình, điều khiển, và gỡ rối
hơn. Ở phía trên tầng vật lí của mạng hình sao mạng đơn chặng sẽ được xem xét. Trong
các mạng đơn chặng bất cứ một cặp node nguồn và đích nào cũng giao tiếp trực tiếp với
nhau mà không thông qua một node trung gian nào. Khác với mạng đa chặng, các mạng
đơn chặng có một số lợi thế: Khoảng cách chặng trung bình được tối thiểu hoá (tính
đồng nhất), không lãng phí băng thông vì việc chuyển tiếp tại mỗi node xảy ra ngay khi
tiếp cận được đích, mỗi node chỉ phải xử lý các gói tin được định tuyến tới chính nó do
đó giảm nhu cầu xử lý tại các node, độ trong suốt được cung cấp, và việc nâng cấp một
cặp nguồn-đích nhất định chỉ liên quan tới hai node đó khác với mạng đa chặng vì
không có node trung gian nào cần phải nâng cấp. Các mạng đơn chặng cũng giảm đáng
kể độ phức tạp của chồng giao thức bởi vì việc định tuyến và chuyển tiếp trong truyền
thông đơn chặng không xảy ra. Kết quả là, tầng mạng sẽ hoàn toàn loại bỏ được. Thêm
vào đó, các gói tin truyền thông qua đơn chặng quang thụ động duy nhất giữa chặng
nguồn và chặng đích, dẫn đến xác xuất lỗi là rất nhỏ. Do đó, phát hiện và sửa lỗi ở tầng
liên kết dữ liệu có thể loại bỏ và các lỗi truyền dẫn còn lại có thể được loại bỏ ở tầng
truyền dẫn.
1.2 Các phần tử cơ bản của mạng MAN đơn chặng lựa chọn bước sóng dựa
trên AWG
Các linh kiện sau đây là các khối cơ bản để thiết kế mạng WDM. Trong phần mô
tả dưới đây sẽ tập trung vào các linh kiện quan trọng trong phần còn lại của đồ án này.
Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1. Giới thiệu chung
1.2.1 Bộ kết hợp và bộ chia quang
Coupler là thuật ngữ chung chỉ tất cả các thiết bị thực hiện kết hợp ánh sáng vào
và/hoặc chia ánh sáng trong một sợi quang. Các bộ kết hợp là các thiết bị mà thực hiện
kết hợp ánh sáng từ các sợi quang khác nhau. Các bộ chia quang chia ánh sáng vào
nhiều sợi quang. Cả bộ kết hợp và chia quang đều là các thiết bị thụ động.
Bộ chia quang phổ biến nhất là bộ chia 1x2 như được vẽ trên hình 2.1 a). Tỉ số
công suất đầu ra được gọi là tỉ số chia quang α và có thể điều khiển được. Phần α trong

chia đều ra các cổng đầu ra. Không giống như các bộ tách ghép kênh, các PSC không
chứa các phần tử lựa chọn bước sóng. Vì vậy chúng không có khả năng tách các kênh
riêng rẽ. Trong trường hợp tổng quát, PSC có số cổng vào (N) và số cổng ra (M) không
nhất thiết bằng nhau và ký hiệu là PSC NxM.
Một PSC NxN được tạo ra từ các coupler 2x2 3dB như được vẽ trong hình 2.2.
PSC NxN là một linh kiện N đầu vào và N đầu ra với đặc tính là công suất của mỗi
cổng đầu vào P
in
sẽ được chia đều tới tất cả các cổng đầu ra. Do đó, công suất quang tại
mỗi đầu ra P
out
sẽ bằng:
P
out
=
P
in
N
Và tỉ lệ chia quang sẽ là α = 1/N hay tương ứng với suy hao do chia quang là 10
log
10
N dB. Một phương pháp để tạo ra PSC là kết nối một số các coupler 3dB. Cách này
cần (N/2. log
2
N) coupler 3 dB để tạo ra một PSC NxN.
2.1.3 Cách tử ống dẫn sóng (AWG)
Bộ AWG còn được biết đến là dãy pha (PHASAR) hay định tuyến lưới dẫn sóng.
Một AWG NxN được vẽ sơ đồ khối như trong hình 2.3, trong đó N≥2, bao gồm các bộ
dẫn sóng đầu vào đầu ra N, hai bộ dẫn sóng tấm tập trung (các vùng truyền dẫn tự do)
và một lưới dẫn sóng hàng, trong đó chiều dài của các ống dẫn sóng liền kề sai khác

0
)
[Hz] (2.2)
FSR =
λ
2
n
g
∆L
[m] (2.3)
Trong mỗi FSR, một AWG NxN chấp nhận một số lượng tổng của N bước sóng từ
mỗi cổng vào và nó truyền dẫn mỗi bước sóng tới một đầu ra nhất định. Mỗi đầu ra
nhận các bước sóng N, mỗi bước sóng từ một cổng vào riêng. Ở đây tồn tại hoán vị
bước sóng vòng lặp tại các dẫn sóng đầu ra nếu các dẫn sóng đầu vào khác nhau được
sử dụng. Trong hình 2.4 kết nối định tuyến của một AWG 8x8 được mô tả. Mỗi tần số
hoặc đơn giản hơn [Zir98]
Tấm dẫn sóng
Ống dẫn sóng vào/ra
N cổng ra
N cổng vào
tấm dẫn sóng tại trục đối xứng
Ma trận M
ống dẫn sóng
Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1. Giới thiệu chung
quang (tương ứng, chúng ta cũng có thể nói mỗi bước sóng) cho ta một chỉ dẫn định
tuyến độc lập với cổng vào. Do vậy, thông tin định tuyến của f
k
ra cổng ra, mà các cổng
(k-1) nằm dưới cổng vào tương ứng ví dụ như f
1

các AWG với suy hao không thay đổi hình thức đối với tất cả các kênh cũng được xác
định. Độ rộng kênh tần số của bộ kết hợp kênh được cho bởi công thức:








∆
=








∆
=∆
−
c
g
sff
n
n
dcn
m

2
3
4
5
6
7
8
OUTPUT
f1
Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1. Giới thiệu chung
0,4nm (50 GHz) đã được báo cáo trong [OMS95]. Gần đây, AWG độ rộng 25 GHz với
400 kênh đã được báo cáo trong [JJK
+
01].
Tần số đáp ứng của AWG là rất quan trọng cho các ứng dụng. Nó cũng giống như
tần số đáp ứng của các bộ lọc thông dải Gauss. Độ rộng tối đa tại nửa đỉnh (FWHM)
được cho bởi công thức:
x
f
FWHM
∆
∆
=
0
2ln2
ω
[Hz] (2.5)
Nói chung, FHWM bằng khoảng 30% độ rộng kênh. Hình dáng của bộ lọc thông
dải Gauss đặt ra các giới hạn chặt chẽ cho dung sai bước sóng của các laser diode và đòi
hỏi điều khiển nhiệt độ chính xác cho cả các AWG và các laser diode. Sự dao động tần

cổng đầu ra tương ứng, như là được trình bày trong phần 1.2.4. Tính bảo mật có nghĩa
rằng các bước sóng chỉ được định tuyến tới các cổng ra tương mà chúng cần. Điều này
khác với PSC lựa chọn và quảng bá trong đó tất cả các đầu ra đều có thể nhận tất cả các
bước sóng cùng một lúc. Do vậy, nếu như cùng một bước sóng được đưa vào hai hay
nhiều các cổng đầu vào của PSC đồng thời thì xung đột kênh sẽ xảy ra tại tất cả các
cổng ra của PSC. Nói cách khác, PSC không cho phép tái sử dụng phân tập các bước
sóng tại các cổng ghép kênh đầu vào. Ngược lại, AWG định tuyến theo bước sóng cho
phép tái sử dụng bước sóng theo không gian phân tập mà không gây ra xung đột kênh
tại các cổng ra của AWG. Do đó, một PSC NxN chỉ cỏ thể hỗ trợ tối đa N truyền dẫn
đồng thời, mỗi truyền dẫn sử dụng một bước sóng khác nhau. Trong khi đó một AWG
NxN không có một yêu cầu nào đối với các tín hiệu đến và hỗ trợ tới N
2
truyền dẫn
đồng thời mà không gây nên xung đột kênh tại các đầu ra của AWG.
PSC AWG
Quảng bá yes no
Phát theo nhóm yes no
Định tuyến bước sóng no yes
Tái sử dụng bước sóng theo không gian no yes
Tính chu kỳ no yes
Suy hoa chia yes no
Tính riêng tư no yes
Nghẽn kênh yes no
Số lượng truyền dẫn đồng thời N N
2
Bảng 2.2 So sánh các đặc tính của PSC và AWG
Như vậy AWG có các ưu điểm: khoảng cách giữa các bước sóng nhỏ, số kênh lớn,
băng thông bằng phẳng ... phù hợp cho các hệ thống WDM tốc độ cao và dung lượng
lớn.
1.2.4 Các máy phát và thu

laser chuyển đổi được tiêm dòng. Hầu hết các laser chuyển đổi được cơ học sử dụng
một buồng Fabry-Perot ngoài mà chiều dài của nó có thể điều chỉnh được. Các laser
chuyển đổi được cơ học cho một dải chuyển đổi khá rộng lên tới 500nm nhưng thời

3 x 3
AWG
λ
Công suất
Tín hiệu
băng rộng
Các lát cắt
Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1. Giới thiệu chung
gian chuyển đổi khá chậm khoảng 1-10ms. Trong laser quang âm và laser quang điện
chiết suất của khoảng bên ngoài được thay đổi nhờ sử dụng một cách tương ứng sóng
âm hoặc dòng điện. Một laser quang âm có một dải chuyển đổi trung bình, vào khoảng
xấp xỉ 100nm với một thời gian chuyển đổi trung bình, vào khoảng 10µs. Các laser
quang điện có thể chuyển đổi 10-15nm trong vài ns. Các laser dùng dòng tiêm hình
thành một họ các nguồn quang cho phép lựa chọn bước sóng thông qua lưới phản xạ, ví
dụ như các laser phản xạ phân bố (DFB) và các laser phản xạ Bragg phân bố (DBR).
Việc chuyển đổi được thực hiện bằng cách thay đổi mật độ dòng tiêm và do đó thay đổi
chiết suất. Kiểu laser này thường bao gồm nhiều phần để có thể cho phép điều khiển
độc lập công suất và bước sóng đầu ra của laser. Gần đây, các bộ phát đa phần chuyển
đổi nhanh có thể chuyển đổi sang bước sóng liền kề chỉ trong 4ns và trong một khoảng
rộng khoảng 30nm trong vòng 15ns đã được báo cáo. Đặc biệt, các laser SG-DBR hứa
hẹn sử dụng cho các bộ phát với dải chuyển đổi rộng và công suất đầu ra lớn.
Các dải chuyển đổi và thời gian chuyển đổi của các loại bộ phát khác nhau được
tổng kết ở trong bảng 2.3. Chú ý rằng thay vì các laser chuyển đổi được có thể sử dụng
một loạt các laser cố định hoạt động ở bước sóng khác nhau hoặc các laser đa tần số.
Kiểu bộ phát Giải điều chỉnh Thời gian điều chỉnh
Điều chỉnh cơ 500 nm 1-10 ms

đó giới hạn số lượng kênh. Các AOTFs có thể chuyển đổi trong dải 100nm trong vòng
10µs.
Các bộ lọc điều chỉnh quang điện (EOTFs) sử dụng các điện cực nằm ở môi
trường lọc. Các dòng điện được dùng để thay đổi chiết suất của môi trường bộ lọc, cho
phép một bước sóng mong muốn đi qua trong khi các bước sóng khác bị triệt tiêu. Thời
gian điều chỉnh chỉ bị giới hạn bởi tốc độ điện. Do đó, các EOTFs có thể chuyển đổi
trong 1-10ns. Tuy nhiên, các EOTFs cung cấp một dải điều chỉnh tương đối nhỏ,
khoảng 15 nm.
Các bộ lọc Fabry-Perot tinh thể lỏng (LC) là bộ lọc rẻ nhất với các yêu cầu công
suất thấp. Thiết kế của một bộ lọc LC là tương tự như thiết kế của một bộ lọc Fabry-
Perot, nhưng khoang là tinh thể lỏng. Chiết suất của LC có thể điều khiển được bằng
một dòng điện để lấy ra bước sóng tương ứng. Thời gian điều chỉnh là 0,5-10μs và
khoảng điều chỉnh là 30-40nm.
Các dải điều chỉnh và thời gian điều chỉnh của các loại bộ thu khác nhau được
tổng kết trong bảng 2.4. Chú ý rằng tương ứng các bộ lọc quang chuyển đổi được các
dãy bộ thu cố định hay các bộ thu đa bước sóng có thể được dùng.
Kiểu bộ thu Dải điều chỉnh Thời gian điều chỉnh
Điều chỉnh cơ 500 nm 1-10 ms
Điều chỉnh nhiệt > 10 nm 1-10 ms
Quang âm ~ 100 nm
~ 10 µs
Quang điện 10-15 nm 1-10 ns
Tinh thể lỏng 30-40 nm
0.5-10 µs
Bảng 2.5 Các bộ thu: Dải điều chỉnh và thời gian điều chỉnh
Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1. Giới thiệu chung
1.3 Các suy giảm truyền dẫn
Để xây dựng một hệ thống truyền thông các linh kiện được miêu tả ở trên được kết
nối bằng các bộ lọc. Trong các hệ thống như vậy, một tín hiệu quang truyền từ bộ phát
tới bộ thu phải gặp một số lỗi như: suy hao, tán sắc, phi tuyến, xuyên âm, nhiễu.

đặc tính của bước sóng như là các chỉ số và hình dạng của lõi sợi, vỏ. Sau khi đi vào
một sợi đơn mode, một thông tin mạng xung ánh sáng được phân bố giữa lõi và vỏ.
Phần lớn sẽ di chuyển bên trong lõi, phần còn lại sẽ nằm trong vỏ. Cả hai phần này di
chuyển với tốc độ khác nhau vì lõi và vỏ có chỉ số chiết suất khác nhau.
Tán sắc màu
Tán sắc màu hay tán sắc vật liệu xuất hiện do các thành phần tần số khác nhau
trong một xung (và cũng là tín hiệu với bước sóng khác nhau) di chuyển với vận tốc
khác nhau do chỉ số chiết suất trong sợi quang là hàm của bước sóng. Thông thường nó
được đo bằng đơn vị ps/nm.km, trong đó ps biểu thị độ rộng xung theo thời gian, nm là
độ rộng phổ của xung, và km tương ứng với chiều dài tuyến. Các sợi quang đơn mode
tiêu chuẩn (SMF) có tán sắc màu có giá trị 17ps/nm.km ở vùng 1550nm.
Gần đây, các sợi quang dịch tán sắc (NZ DSF) khác không được lắp đặt nhiều hơn.
Bằng cách điều khiển tán sắc ống dẫn sóng, sợi NZ DSF có tán sắc màu nằm trong
khoảng 1 đến 8 ps/nm.km hay -1 đến -8 ps/nm.km tại 1550nm. Ví dụ như sợi quang
Alcatel's TeraLight Metro hoạt động ở khoảng cách 80-200 km mà không đòi hỏi bù tán
sắc. Một ví dụ khác là sợi Corning MetroCor. Tán sắc âm của nó cho phép sử dụng các
bộ laser DFB điều chế trực tiếp có chi phí thấp. Cả hai loại sợi quang này đều lắp đặt
cho các mạng WDM nội thị để giảm chi phí và độ phức tạp của mạng.
Tán sắc mode phân cực
PMD xuất hiện khi lõi sợi không hoàn toàn tròn, đặc biệt trong khi lắp đặt. Do
vậy, sự phân cực khác nhau của tín hiệu di chuyển với tốc độ khác nhau. PMD được
chứng minh là chướng ngại nghiêm trọng trong các hệ thống tốc độ rất cao hoạt động ở
tốc độ 10 Gb/s hoặc cao hơn.
1.3.3 Phi tuyến
Khi công suất quang trong sợi quang là nhỏ, sợi quang có thể được xem là môi
trường tuyến tính nghĩa là suy hao và chỉ số chiết suất của sợi là độc lập với công suất
tín hiệu. Tuy nhiên, khi mức công suất là cao trong hệ thống thì các đặc tính phi tuyến
sẽ tạo ra những giới hạn đáng kể trong các hệ thống tốc độ cao cũng như các hệ thống
WDM. Các đặc tính phi tuyến có thể phân làm hai loại. Loại thứ nhất xảy ra do sự phụ
thuộc của chỉ số chiết suất vào công suất. Loại này bao gồm điều chế tự pha (SPM),

-f
1
. Các tín hiệu này có thể gây nhiễu nếu chúng chồng lấn với
các tần số được sử dụng để truyền dẫn dữ liệu. Tương tự như thế, việc trộn có thể xảy ra
với ba hoặc nhiều hơn sóng.
Phân bố Raman kích thích
SRS gây ra bởi sự tương tác giữa ánh sáng với sự dao động của phân tử. Sự va
chạm của ánh sáng với các phân tử sẽ tạo ra một ánh sáng kích thích với một bước sóng
dài hơn là ánh sáng tới. Một phần của ánh sáng di chuyển với tốc độ tại mỗi tần số sẽ bị
dịch xuống qua vùng có các tần số thấp hơn. Ánh sáng tạo ra các tần số thấp hơn gọi là
sóng Stokes. Phần công suất được chuyển xuống sóng Stokes tăng nhanh khi công suất
của tín hiệu đến tăng. Trong các hệ thống đa bước sóng, các kênh sóng càng ngắn thì sẽ
mất một phần công suất của nó cho các kênh sóng dài hơn. Để giảm lượng mất mát,
công suất của mỗi kênh sóng phải nhỏ hơn một mức nhất định.
Phân bố Brillouin kích thích
SBS tương tự như SRS. Điểm khác là dịch tần bị gây ra bởi các sóng âm thay vì sự
dao động của các phân tử. Các đặc tính khác của SBS là sóng Stokes truyền theo hướng
ngược lại với sóng tới. Mật độ sóng phân bố SBS lớn hơn nhiều so với SRS, nhưng dải
Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương 1. Giới thiệu chung
tần của SBS lại thấp hơn nhiều so với SRS. Để chống lại ảnh hưởng của SBS, người ta
phải đảm bảo rằng công suất vào phải nhỏ hơn một ngưỡng nhất định. Trong các hệ
thống đa bước sóng, SBS cũng gây ra xuyên âm giữa các kênh. Xuyên âm xảy ra khi hai
sóng truyền đối nghịch khác nhau về tần số bằng đúng dịch Brillouin, khoảng 11 GHz
đối với bước sóng 1550 nm.
1.3.4 Xuyên âm
Xuyên âm làm giảm tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu SNR từ đó dẫn đến tăng BER. Có hai
loại xuyên âm:
+ Xuyên âm liên kênh: gây ra bởi các tín hiệu có tần số khác nhau. Xuyên âm liên
kênh phải chú ý đến khi xác định độ rộng kênh. Trong một số trường hợp, xuyên âm
liên kênh có thể loại bỏ được nhờ sử dụng các bộ lọc băng hẹp thích hợp.