Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HSSV
nghiên cứu Kỹ THUậT
chuyển mạch quang theo bớc sóng
Chơng 1: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch quang.
1. Các chuyển mạch cơ sở.
2. Sự phát triển từ chuyển mạch điện tử sang chuyển mạch quang.
- Nhu cầu dịch vụ viễn thông ngày càng tăng trong tơng lai.
- Sự phát triển của các hệ thống truyền dẫn quang cùng với những u điểm của các thiết bị
quang.
- Những nhợc điểm khi truyên dẫn bằng quang nhng chuyển mạch bằng điện tử.
3. Phân loại chuyển mạch quang.
- Phân loại theo phơng diện điều khiển:
+ Chuyển mạch quang cơ.
+ Chuyển mạch quang âm.
+ Chuyển mạch quang từ.
+ Chuyển mạch quang điện.
+ Chuyển mạch hoàn toàn quang.
- Phân loại theo phơng thức ghép kênh.
+ Chuyển mạch quang ghép kênh phân chia theo không gian.
+ Chuyển mạch quang ghép kênh phân chia theo thời gian.
+ Chuyển mạch quang ghép kênh phân chia theo độ dài bớc sóng.
Chơng 2: Kỹ thuật chuyển mạch quang phân chia theo bớc sóng
1.Đặc điểm của kỹ thuật chuyển mạch quang phân chia theo bớc sóng.
2.Nguyên lý của kỹ thuật chuyển mạch quang theo bớc sóng.
Tín hiệu WDM đầu vào đợc dẫn đến các bộ lọc bớc sóng có thể điều chỉnh đợc, mỗi bộ
lọc này tách ra một bớc sóng riêng biệt. Tín hiệu ra từ bộ lọc bớc sóng có khả năng điều chỉnh
đợc đợc biến điệu cờng độ vào một phần tử mang ánh sáng bớc sóng ấn định trớc. Phần tử này
có đợc là do tách ra từ ánh sáng bớc sóng chuẩn nhờ một bộ lọc bớc sóng cố định.
Qua quá trình này, các bớc sóng đầu vào đợc chuyển thành các bớc sóng đầu ra tơng
ứng, điều này dẫn đến sự trao đổi bớc sóng. Các bớc sóng đầu ra đợc tổ hợp lại rồi đa lên đờng
truyền

, và một lớp vỏ có chiết suất n
2
(n
1
> n
2
). Trong thực tế dùng tỷ số chiết suất
= (n
1
-n
2
)/n
1
.
d. Phân loại sợi quang dẫn.
Dựa theo đặc điểm của các loại sợi chia thành sợi đơn mode và sợi đa mode. Dựa theo
sự biến thiên của chiết suất trong lõi chia thành sợi có chiết suất bậc và sợi có chiết suất giảm
dần.
3.2. Các bộ kết nối cơ sở: combiler, splitter và coupler.
3.3. Các bộ lọc bớc sóng điển hình.
3.4. Các bộ biến đổi bớc sóng
Trong mạng quang ghép theo bớc sóng, mỗi kênh thông tin sử dụng một bớc sóng cố
định và để thiết lập một đờng sáng thì yêu cầu mọi nút trong đờng đều phải đợc phân nhiệm
cùng một bớc sóng. Sự ép buộc này yêu cầu phải có quá trình biến đổi bớc sóng khi thực hiện
kết nối giữa các nút sử dụng bớc sóng khác nhau. Biến đổi bớc sóng thực chấi là biến đổi tín
hiệu từ bớc sóng tới vào một bớc sóng khác.
Kỹ thuật biến đổi bớc sóng đợc phân làm hai loại là: Biến đổi bớc sóng bằng phơng pháp
quang-điện và biến đổi bớc sóng hoàn toàn quang.
3.4.1.Biến đổi bơc sóng quang điện
Đối với kỹ thuật biến đổi bớc sóng quang điện, ban đầu luồng tín hiệu quang đợc biến

một bộ ghép công suất quang sẽ kết hợp tín hiệu tại đầu ra của các ống dẫn sóng đó. Một phần
tử làm trễ sóng quang điều khiển bằng điện, đợc dùng để điều chỉnh độ dài đờng quang tại một
trong những ống dẫn sóng. Giao thoa kế này hoạt động dựa trên nguyên lý giao thoa ánh sáng
xảy ra khi ánh sáng đi theo hai nhánh của MZI và giao nhau tại điểm gặp nhau của chúng.
Hiệu quang trình của hai tia sáng là :
D = L.n = -0,5..n
3
.E.L = -0,5..n
3
.
d
V
.L
Với d là khoảng cách giữa hai điện cực. Bằng cách thay đổi các giá trị khác nhau của điện tr-
ờng ngoài, ta có thể có các trạng thái khác nhau của chuyển mạch. Khi hiệu quang trình bằng
một số nguyên lần bớc sóng thì tại đầu ra của MZI có ánh sáng ra, còn khi hiệu quang trình
bằng một số lẻ lần nửa bớc sóng thì tại đầu ra của MZI không có ánh sáng ra.
Xét khi hiệu quang trình của hai tia sáng là:
D =
2

0,5..n
3
.
d
V
.L =
2

V= V =

sóng. Hệ thống này gồm một bộ ghép bớc sóng, một bộ chyển mạch và một bộ tách kênh. Bộ
ghép bớc sóng có chức năng biến điệu cờng độ các phần tử mang ánh sáng cung cấp từ nguồn
Học viện công nghệ BCVT
114
Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HSSV
ánh sáng bớc sóng chuẩn theo các tín hiệu đầu vào từ kênh 1 tới kênh n, tơng ứng ta thu đợc
các tín hiệu quang có bớc sóng từ
1
tới
n
và một bộ kết hợp quang dùng để ghép các luồng
tín hiệu đó lại thành một luồng WDM.
Trong bộ chuyển mạch tín hiệu đầu vào WDM đợc tách ra và các phần đợc dẫn đến các
bộ lọc bớc sóng có khả năng điều chỉnh rộng, mỗi bộ lọc tách ra một tín hiệu có bớc sóng riêng
biệt. Sau đó chúng đợc chuyển thành tín hiệu điện tử nhờ bộ biến đổi O/E. Luồng tín hiệu điện
này đợc sử dụng để điều khiển bộ điều biến tạo ra một bớc sóng mới mang thông tin cần
chuyển mạch. Bộ tách bớc sóng gồm một bộ tách kênh quang, các bộ lọc bớc sóng cố định và
các bộ chuyển đổi O/E.
Nh vậy chức năng của bộ biến đổi bớc sóng tơng tự nh khe thời gian trong chuyển mạch
điện tử. Số kênh phân chia bớc sóng n trong mạng chuyển mạch photonic này chủ yếu đợc xác
định bằng tính năng của bộ lọc điều chỉnh đợc. Theo tính toán, để thoả mãn mức sai lỗi 10
-10
đối với các tín hiệu 200Mbps, các giá trị n có thể đạt đợc bằng 8 và 16.
Với việc nâng cao độ khuếch đại quang của bộ lọc và việc thay thế bộ kết hợp quang
bằng một bộ ghép đa hợp bớc sóng tổn hao thấp, giá trị n có thể cao hơn. Dự tính là có thể đạt
đợc khả năng ghép trên 32 bớc sóng.
Kết luận
Do những u điểm của mình, các hệ thống chuyển mạch quang sẽ là một phần tử cần
thiết để bố trí tại các nút có thông lợng cao của mạng chuyển tải băng rộng cũng nh phục vụ
cho các dịch vụ sử dụng độ rộng băng cao.