Đồ án tốt nghiệp đại học
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU ........................................................................ 1
CHƯƠNG I: KĨ THUẬT CHUYỂN ĐỔI BƯỚC SÓNG.............................................................2
1.1 Giới thiệu ........................................................................................................................... 2
1.2 Kĩ thuật chuyển đổi bước sóng ......................................................................................... 5
1.2.1 Thiết kế bộ chuyển đổi bước sóng .............................................................................. 5
1.2.2 Các bộ chuyển đổi bước sóng ................................................................................... 6
CHƯƠNG II: KĨ THUẬT CHUYỂN ĐỔI BƯỚC SÓNG TRONG MẠNG WDM..................13
2.1 Chuyển đổi bước sóng trong mạng WDM ..................................................................... 13
2.1.1 Thiết kế chuyển mạch chuyển đổi bước sóng ............................................................ 15
2.1.2 Vấn đề thiết kế, điều khiển và quản lí mạng ............................................................... 20
2.1.2.1 Thiết kế mạng ........................................................................................................ 20
2.1.2.2 Điều khiển mạng ................................................................................................... 21
2.1.2.3 Quản lí mạng ......................................................................................................... 22
2.2 Lợi ích ................................................................................................................................. 23
2.2.1. Mô hình phân tích ....................................................................................................... 23
2.2.1.1 Mô hình xác suất với giả thiết tải trọng liên kết độc lập ....................................... 24
2.2.1.2 Chuyển đổi bước sóng dải rác ............................................................................... 26
2.2.1.3 Một mô hình xác suất cho một lớp của mạng ........................................................ 28
2.2.1.4 Mô hình xác suất không có giả thiết tải trọng liên kết độc lập .............................. 30
2.2.2 Mối quan hệ .................................................................................................................. 32
2.2.2.1 Giới hạn trong các thuật toán RWA có và không có bộ chuyển đổi bước sóng ... 32
2.2.2.2 Mạng đa sợi ........................................................................................................... 32
2.2.2.3 Giới hạn chuyển đổi bước sóng ............................................................................ 32
2.2.2.4 Bước sóng chuyển đổi cực tiểu trong mạng WDM vòng ...................................... 33
CHƯƠNG III: CÁC THIẾT BỊ CHUYỂN ĐỔI BƯỚC SÓNG..................................................34
3.1 Bộ chuyển đổi bước sóng nguyên khối bán dẫn (SIPAS) ............................................. 34
3.1.1 Giới thiệu ...................................................................................................................... 34
3.1.2 Cấu trúc và nguyên lí hoạt động của thiết bị .............................................................. 34

4.4.3.1 Thiết bị chuyển đổi bước sóng sử dụng APE ......................................................... 63
4.4.3.2 Thiết bị chuyển đổi bước sóng tại đỉnh ống dẫn sóng sử dụng LPE-từ LiNbO3 . . 67
4.4.4 Kết luận ....................................................................................................................... 68
KẾT LUẬN...................................................................................................................................69
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................................70
Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT
2
Đồ án tốt nghiệp đại học
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
ADM Add-Drop Multiplexer Bộ ghép kênh xen/rẽ
APS Automatic Protection Switching Chuyển mạch bảo vệ tự động
ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền tải không đồng bộ
AWG Arrayed-Waveguide Grating Cách tử ống dẫn sóng dãy
BER Bit Error Rate Tỉ số lỗi bit
CPM Crossphase Modulation Điều chế pha chéo
DBR Distributed Bragg Reflector Bộ phản xạ Bragg phân bố
DD Direct Detection Tách trực tiếp
DEMUX Demultiplexer Bộ tách kênh
DFB Distributed Feedback Phản hồi phân tán
DSF Dispersion-Shifted Fiber Sợi quang dịch tán sắc
EOTF Electro–Optic Tunable Filter Bộ lọc quang-điện điều chỉnh được
FBG Fiber Bragg Grating Cách tử Bragg sợi
FSR Free Spectral Range Dải phổ tự do
FWM Four-Wave Mixing Trộn bốn sóng
IM Intensity Modulation Điều chế cường độ
IP Internet Protocol Giao thức Internet
LAN Local Area Network Mạng cục bộ
LDA Laser Diode Amplifier Bộ khuếch đại diode Laser
LOS Loss Of Signal Mất tín hiệu
MUX Multiplexer Bộ ghép kênh

MỞ ĐẦU
Mặc dù thông tin quang là một lĩnh vực tương đối mới, nó được đưa vào khai thác
trong mạng viễn thông khoảng 30 năm trước đây. Tuy nhiên, truyền dẫn quang đã đóng
vai trò hết sức to lớn trong mạng viễn thông ngày nay. Các hệ thống thông tin sợi quang
với nhiều ưu điểm về băng tần rộng, cự ly thông tin lớn, không bị ảnh hưởng bởi nhiễu
điện từ… So với các hệ thống truyền dẫn khác ví dụ như: hệ thống thông tin vô tuyến
hay hệ thống dùng cáp kim loại. Nó không chỉ phù hợp với các hệ thống xuyên lục địa,
các hệ thống đường trục dung lượng lớn mà còn có tiềm năng sử dụng trong mạng nội
hạt với cấu trúc linh hoạt và đáp ứng mọi loại hình dịch vụ.
Tuy nhiên không thỏa mãn với các khả năng của đường truyền hiện có, các nhà
khai thác và cung cấp dịch vụ vẫn luôn luôn tìm kiếm các giải pháp công nghệ và kĩ
thuật mới nhằm tăng dung lượng đường truyền để đáp ứng nhu cầu sử dụng lớn. Công
nghệ chuyển đổi bước sóng là một công nghệ mới đã được nghiên cứu và triển khai
trong thực tế, được chứng minh là một giải pháp hữu hiệu để giải quyết những vấn đề
trên. Áp dụng chuyển đổi bước sóng trong mạng WDM đáp ứng được nhu cầu truyền
dẫn và cả những yêu cầu về chất lượng truyền dẫn của hệ thống.
Với sự chỉ bảo tận tình của cô giáo Nguyễn Thị Thu Nga cũng như nỗ lực của bản
thân, đồ án được hoàn thành và trình bày theo ba chương:
 Chương I: Kỹ thuật chuyển đổi bước sóng
 Chương II: Kỹ thuật chuyển đổi bước sóng trong mạng WDM
 Chương III: Các thiết bị chuyển đổi bước sóng
Do đề tài là một lĩnh vực mới, về bản thân kiến thức còn hạn chế nên đề tài không
tránh khỏi thiếu sót. Em mong được sự góp ý chỉ bảo của các thầy cô giáo và các bạn,
để đồ án được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Nguyễn Thị Thu Nga, thầy cô giáo trong khoa
Viễn thông I đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT
1
Đồ án tốt nghiệp đại học
CHƯƠNG I: KĨ THUẬT CHUYỂN ĐỔI BƯỚC SÓNG

Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT
2
Đồ án tốt nghiệp đại học
Hình 1.1 Mạng định tuyến bước sóng toàn quang
Xét mạng trong hình 1.1. Nó biễu diễn một mạng định tuyến bước sóng chứa 2 kết
nối chéo WDM (S1 và S2) và 5 trạm truy nhập (từ A tới E). 3 đường quang được thiết
lập (C tới A trên bước sóng λ
1
, C tới B trên bước sóng λ
2
, D tới E trên bước sóng λ
1
).
Để thiết lập đường quang, thường yêu cầu bước sóng giống nhau được chỉ định tất cả
các liên kết trên tuyến. Yêu cầu này được biết đến như ràng buộc liên tục bước sóng và
các mạng định tuyến bước sóng với ràng buộc này được gọi là mạng liên tục bước sóng.
Sự ràng buộc liên tục bước sóng phân biệt mạng liên tục bước sóng với một mạng
chuyển mạch kênh mà ngăn chặn các cuộc gọi chỉ khi không có dung lượng dọc theo bất
kì liên kết nào trên tuyến mà được phân cho cuộc gọi. Hãy xét các cổng của mạng trong
hình 1.2a. Hai đường quang được thiết lập trong mạng đó là: thứ nhất đó là giữa node 1
và node 2 trên bước sóng λ
1
; thứ hai, giữa node 2 và node 3 trên bước sóng λ
2
. Đòi hỏi
một đường quang giữa node 1 và node 3 phải được thiết lập. Nếu chỉ có 2 bước sóng
khả dụng trong mạng, không thể thiết lập được đường quang từ node1 đến node 3 thậm
chí có 1 bước sóng rỗi trên mỗi liên kết dọc theo tuyến từ node 1 đến node 3. Bởi vì các
bước sóng trên 2 liên kết là khác nhau. Do đó, trong mạng liên tục bước sóng có thể bị
nghẽn mạch cao hơn so với mạng chuyển mạch kênh.

tả công nghệ chuyển đổi bước sóng. Cách các thiết bị chuyển đổi bước sóng được xây
dựng và cách thiết kế chuyển mạch giải quyết chặt chẽ các bộ chuyển đổi này sẽ là
trọng tâm trình bày trong phần này. Các vấn đề về thiết kế mạng, điều khiển mạng và
các lợi ích sẽ được trình bày kĩ ở chương 2.

Hình 1.3. Tổ chức của công trình nghiên cứu này
Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT
Node 1 Node 2 Node 3
λ
1
λ
1
λ
2
λ
2
Node 1 Node 2 Node 3
λ
1
λ
1
λ
2
λ
2
λ
Các vấn đề trong chuyển đổi bước sóng
Các kĩ thuật
Thuật toán Phân tích lợi ích
Thiết bị chuyển đổi

+ Trong suốt về tốc độ bit và khuôn dạng tín hiệu.
+ Thiết lập nhanh thời gian của bước sóng đầu ra.
+ Chuyển đổi cả bước sóng ngắn và bước sóng dài.
+ Mức công suất vào vừa phải.
+ Bước sóng vào có thể giống bước sóng ra (không chuyển đổi)
+ Độ nhạy của tín hiệu vào phân cực.
+ Tín hiệu đi ra di tần thấp với hệ số tắt cao và tỉ số tín hiệu trên nhiễu lớn.
+ Thực hiện đơn giản.
Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT
Bộ chuyển đổi
bước sóng
λ
S
λ
c
s = 1, 2, …N
c = 1, 2, …N
5
Đồ án tốt nghiệp đại học
1.2.2 Các bộ chuyển đổi bước sóng
Các thiết bị chuyển đổi bước sóng có thể phân thành 2 loại: thứ nhất; chuyển đổi
bước sóng O/E. Một trạm truy nhập được cung cấp 1 bộ chuyển đổi quang điện (O/E)
tới một giao diện mạng quang với thiết bị điện qui ước.Thứ hai, chuyển đổi bước sóng
toàn quang, một mạng định tuyến bước sóng mà mang dữ liệu từ một trạm truy nhập tới
một trạm truy nhập khác mà không có bất kì bộ chuyển đổi O/E trung gian nào được coi
như một mạng định tuyến bước sóng toàn quang. Những mạng định tuyến bước sóng
toàn quang như vậy nhằm mục đích xây dựng các mạng diện rộng.
1.2.2.1 Chuyển đổi bước sóng O/E
Trong phương pháp này, tín hiệu quang được chuyển đổi thành tín hiệu điện bằng
cách sử dụng bộ tách sóng quang (chính là R trong hình 1.5). Luồng bit điện được lưu

Trong phương pháp này, tín hiệu quang cho phép giữ nguyên trong suốt quá trình
chuyển đổi. Chú ý hơn nữa là trong trường hợp chuyển đổi toàn quang này, coi như
không có chuyển đổi quang điện. Phương pháp chuyển đổi bước sóng toàn quang có thể
chia ra làm 2 loại:
a. Chuyển đổi bước sóng sử dụng trộn bước sóng: trộn bước sóng xuất phát từ
sự phúc đáp quang phi tuyến của môI trường khi mà có nhiều hơn 1 bước sóng được
thực hiện (hình1.7). Kết quả là sinh ra một bước sóng khác có cường độ tương ứng với
kết quả của cường độ sóng tương tác. Trộn bước sóng giữ thông tin về cả pha và biên độ
tín hiệu, độ trong suốt tăng tuyệt đối. Nó cũng cho phép đồng thời chuyển đổi thiết lập
nhiều bước sóng vào thành nhiều bước sóng ra và có thể cung cấp tín hiệu tiềm năng có
tốc độ bit lên đến 100Gb/s. Trong hình 1.7 với giá trị n=3 tương ứng với trộn 4 bước
sóng, n=2 tương ứng với trường hợp tạo tần số khác nhau. Các kĩ thuật này sẽ được
miêu tả dưới đây.

Hình 1.7. Bộ chuyển đổi bước sóng dựa trên hiệu ứng trộn bước sóng phi tuyến
Trộn bốn bước sóng FWM (Four Wavelength Mixing): FWM sử dụng tính phi
tuyến thứ 3 trong sợi Silicat, mà tại đây có 3 sóng quang của các tần số f
i
,f
j
,f
k
(k ≠ i,j)
kết hợp với nhau trong hệ thống WDM đa kênh sinh ra bước sóng thứ tư có tần số được
cho bởi:
Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT
χ
(n)
Tín hiệu vào
Tín hiệu chuyển đổi

đại quang bán dẫn (SOA). Kĩ thuật này có cung cấp khuôn dạng điều biến độc lập và
dung lượng tốc độ bit cao. Tuy nhiên hiệu suất chuyển đổi từ năng lượng bơm thành
năng lượng tín hiệu là không cao và nó làm giảm một cách nhanh chóng do sự tăng lên
của các vòng (dịch chuyển giữa bước sóng bơm và bước sóng tín hiệu ra)
Tạo tần số khác nhau DFG (Diffirency Frequency Generation): DFG là một
dãy ảnh hưởng phi tuyến thứ 2 của môi trường với 2 bước sóng quang: 1 bước sóng
bơm và 1 bước sóng tín hiệu. Kĩ thuật này cung cấp một dải đầy đủ độ trong suốt mà
không có thêm nhiều nhiễu đối với tín hiệu và khả năng đảo ngược phổ, nhưng nó có
hiệu suất thấp. Những khó nhăn chính trong thực thi kĩ thuật này nằm trong sai pha của
các sóng tương tác trong việc chế tạo các ống dẫn sóng có độ tổn hao thấp để làm cho
hiệu suất chuyển đổi cao. Kiến trúc kết nối chéo thay đổi tham số bước sóng (WIXC)
nhằm mục đích sử dụng bộ chuyển đổi bước sóng dựa trên cơ sở DFG.
b. Chuyển đổi bước sóng sử dụng điều biến chéo: kĩ thuật này sử dụng dụng cụ
quang bán dẫn tích cực như bộ khuyếch đại quang bán dẫn SOA và laser. Kĩ thuật này
thuộc về một lớp được biết như là cổng quang chuyển đổi bước sóng.
Điều biến độ khuyếch đại chéo (XGM) tại SOA và điều biến pha chéo
(XPM) tại SOA: Nguyên lí này sử dụng 1 SOA tại XGM được chỉ ra như hình 1.8.
Điều chế cường độ tín hiệu vào điều biến độ khuyếch đại trong SOA do bão hòa độ
khuyếch đại. Một tín hiệu sóng ánh sáng biến thiên (CW) tại bước sóng ra theo yêu cầu
(λc) được điều biến bởi hệ số khuyếch đại khác nhau để nó mang thông tin giống như
tín hiệu vào gốc. Tín hiệu vào và tín hiệu CW có thể được đưa cùng hướng hoặc ngược
hướng vào trong SOA.Sự phối hợp XGM đưa ra 1 tín hiệu chuyển đổi bước sóng mà
được nghịch đảo so với tín hiệu đưa vào. Sự phối hợp trong XGM là đơn giản để nhận
ra và cung cấp chuyển đổi trực tiếp tại 10Gb/s, nó thực hiện từ nghịch đảo của luồng bit
đã chuyển đổi và giảm tỉ số tắt khi một tín hiệu vào chuyển đổi lên thành một tín hiệu có
bước sóng bằng hoặc dài hơn.

SOA
Hình 1.8. Bộ chuyển đổi bước sóng dựa trên XGM trong SOA
Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT

hiệu ra thu được bị nghịch đảo so với tín hiệu vào. Thiết bị triệt độ khuyếch đại được
tận dụng trong laser phản xạ Bragg phân tán (DBR: Ditstributed Bragg Reflector) để
chuyển đổi tín hiệu tại 10Gb/s.
Việc chuyển đổi bước sóng toàn quang có thể được thực hiện rất hiệu quả bằng
cách điều khiển quang học các tần số Laser đơn như hình1.10. Tín hiệu vào(λi) được
biến đổi được đưa vào trong Laser, tại đây nó gây ra trạng thái bão hoà mà trạng thái
này điều khiển sự dao động của Laser. Kết quả là dạng tín hiệu ra có thể là IM hoặc
CPFSK phụ thuộc vào hoạt động của Laser. Bước sóng cuối cùng (λc) có thể cố định
thay đổi phụ thuộc yêu cầu hệ thống.
Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT
SOA 1
SOA 2
MZI
CW
λ
c
λ
s
λ
c
9
Đồ án tốt nghiệp đại học
0 10
0
-10
~
~
~
λ
c

Công suất tín hiệu vào, dBm
10
Đồ án tốt nghiệp đại học
Bảng 1. So sánh các kĩ thuật chuyển đổi bước sóng
Loại OE/EO
Loại toàn quang
Loại chuyển mạch quang Loại trộn quang
Điều biến
độ khuếch
đại chéo
(XGM)
Điều biến
pha chéo
(XPM)
Điều biến
sai pha
(DPM)
Trộn bốn
bước sóng
(FWM)
Tao ra các
tần số khác
nhau
(DFG)
Các dụng
cụ
PD/IC/PL
(LD+MD)
SOALD SOA+
giao thoa

40 nm 60 nm
Hiệu suất
chuyển đổi
Rất tốt Tốt Tốt Tốt Khá tốt Khá tốt
Không
nhạy cảm
phân cực
Rất tốt Tốt Tốt Tốt Khá tốt Khá tốt
Mức vào Phụ thuộc bộ
nhận
-10 dBm -10 dBm 0~5 dBm ~20 dBm
(SOA+DF
B)
-15~5 dBm
Chuyển
đổi riêng
biệt/ đồng
thời
Riêng biệt Riêng biệt Riêng biệt Riêng biệt Khả năng
đồng thời
Khả năng
đồng thời
Kết quả Phụ thuộc
tốc độ bit và
dạng tín hiệu
Chirp Dải động
vào thấp
• Dải
động
vào

ghép phân chia theo bước sóng) hiện nay nó đang tiến triển đặc tính là chuyển mạch và
định tuyến bước sóng. Xét đến tính linh hoạt của mạng nó rất thu hút bởi nó có thể
chuyển thành các kênh sóng dễ dàng và tốt nhất là không chuyển đổi quang điện. Vì vậy
kĩ thuật chuyển đổi bước sóng là đề tài mà hiện nay được quan tâm đáng kể. Ở đây
chúng ta sẽ xét các kĩ thuật chuyển đổi bước sóng quang với tầm quan trọng trong phát
triển gần đây.
WDM là một kĩ thuật nhiều triển vọng có thể sử dụng độ rộng băng tần lớn của sợi
quang. Kênh ghép phân chia theo nhiều bước sóng có thể hoạt động trên 1 sợi bán dẫn,
tuy nhiên yêu cầu cơ bản của truyền dẫn trên sợi quang đó là các kênh này hoạt động ở
các bước sóng khác nhau. Các kênh này được điều chế một cách độc lập để cung cấp
các dạng dữ liệu khác nhau, các kênh này gồm có cả tín hiệu tương tự và một vài tín
hiệu số, tất nhiên trong phạm vi giới hạn. Hơn nữa WDM sử dụng độ rộng băng tần lớn
(cỡ 50THz) của sợi quang đơn mode, trong khi đó các kênh chỉ cung cấp băng tần từ
1Gb/s đến 10Gb/s tuỳ theo tốc độ xử lí dòng điện.
Trong một mạng WDM, có thể định tuyến dữ liệu tới đích của chúng dựa vào
bước sóng của chúng. Sử dụng bước sóng để định tuyến dữ liệu được qui định như định
tuyến bước sóng, và một mạng mà thực hiện kĩ thuật này được biết đến như một mạng
định tuyến bước sóng. Một mạng như vậy bao gồm chuyển mạch định tuyến các bước
sóng (hoặc định tuyến node) mà được nối liền với nhau bằng các sợi quang. Một vài
node định tuyến (qui định như các kết nối chéo) được gắn với một trạm truy nhập, nơi
mà dữ liệu từ người sử dụng đầu cuối có thể được ghép kênh với 1 kênh WDM đơn.
WDM có khả năng sử dụng băng tần lớn trong sợi quang đơn mode. WDM dựa trên
ghép kênh phân chia theo tần số trong vùng tần số quang, vùng mà một sợi quang đơn
có nhiều kênh truyền dẫn tại các bước sóng khác nhau (tương ứng với tần số sóng
mang). Có một ý tưởng rất thú vị trong mạng WDM là sử dụng bước sóng để định
tuyến. Những mạng này hỗ trợ các đường quang mà từ đầu cuối tới đầu cuối chuyển
mạch kết nối thông tin qua một hoặc nhiều tuyến và sử dụng một kênh WDM trên một
Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT
13
Đồ án tốt nghiệp đại học

đổi bất kì bước sóng. Vì vậy các kênh có thể được kết nối không quan tâm đến bước
sóng của chúng. Điều này đã cung cấp hiệu suất sử dụng tốt nhất của các kênh, nhưng
nó rất rắc rối trong việc thực thi.
Hình 2.2 Các loại chuyển đổi bước sóng khác nhau
Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT
Node 0 Node 1 Node 2 Node 3
w0
w1
w2
w3
Lightpath C1
Lightpath C2
Link Link
Link
w0
w1
w2
Link Link
No Conversion Fixed Conversion
Full Conversion Limited Conversion
14
Đồ án tốt nghiệp đại học
Với mỗi node, bước sóng chuyển đổi có thể hoặc bằng cách nhận tín hiệu, chuyển mạch
điện và truyền dẫn nó trên bước sóng khác… chuyển đổi quang điện quang (O-E-O). Chuyển
đổi toàn quang sử dụng thiết bị chuyển đổi bước sóng quang. Có một số thiết bị cơ bản dựa trên
trộn bốn bước sóng, hiệu suất chuyển đổi là một hàm của bước sóng tín hiệu vào và bước sóng
tín hiệu ra, đương nhiên nó có khả năng điều khiển giới hạn chuyển đổi.
Các thiết bị chuyển đổi đã được trình bày ở trên, ở chương này sẽ trình bày thêm
chuyển mạch chuyển đổi định tuyến bước sóng
2.1.1 Thiết kế chuyển mạch chuyển đổi bước sóng

A
L
S
W
I
T
C
H
M
U
X
M
U
X
WC
WC
WC
WC
WC
WC
WC
WC
D
E
M
U
X
D
E
M

b)
Hình 2.4 Các chuyển mạch cho phép phân chia các bộ chuyển đổi bước sóng
a) Kiến trúc chuyển mạch chuyển đổi bước sóng phân chia theo node
b) Kiến trúc chuyển mạch chuyển đổi bước sóng phân chia theo tuyến
Trong mô hình này gồm bộ ghép bước sóng, một dãy các bộ chuyển đổi bước sóng
(WC) và coupler, việc thực hiện chuyển mạch bước sóng được thực hiện trong cùng một
kênh sóng. Tách các bước sóng được cấu trúc nhờ kết hợp bộ chia công suất quang và
bộ lọc bước sóng. Điều chỉnh bước sóng của tách bước sóng hoặc chuyển đổi là cần
thiết để chuyển mạch bước sóng tùy ý từ i thành j. Cả hai kết hợp sau đây đều có khả
năng: thứ nhất là kết hợp bộ tách ống dẫn sóng có bước sóng cố định với một laser điều
hưởng. Thứ hai là bộ tách công suất, bộ lọc điều hưởng bước sóng và một laser có bước
sóng cố định. Một laser điều hưởng và/hoặc bộ lọc là thành phần chủ yếu trong trường
hợp bất kì.
Bước sóng hoạt động của một bộ chuyển đổi bước sóng sẽ chiếm hầu hết vùng
bước sóng của hệ thống WDM nhằm đảm bảo chuyển mạch tùy ý giữa các kênh WDM.
Tín hiệu quang có tốc độ bit 10Gbit/s đã được chuyển đổi khi sử dụng sơ đồ điều chế
Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT
D
E
M
U
X
D
E
M
U
X
O
P
T

sóng mà mỗi bộ chuyển đổi này được giả định là có những đặc điểm nhận dạng và có
thể chuyển đổi bất kì bước sóng vào thành bất kì bước sóng ra). Các khối này có thể
truy nhập bởi bất cứ đường quang vào thích hợp với cấu hình chuyển mạch quang ở
phạm vi rộng hơn trong hình 2.4a. Trong kiến trúc này, chỉ các bước sóng có yêu cầu
chuyển đổi được định hướng tới khối chuyển đổi. Các bước sóng được chuyển đổi sau
đó được chuyển mạch tới các kết nối bên ngoài một cách thích hợp bằng bộ chuyển
mạch quang thứ hai (nhỏ). Trong cấu trúc phân bổ trên từng liên kết (hình 2.4b), mỗi kết
nối đầu ra được cung cấp một khối chuyển đổi dành riêng mà chỉ có thể truy nhập bởi
các đường quang đi qua sợi liên kết đi ra đặc biệt. Chuyển mạch quang có thể cấu hình
một cách thích hợp để định hướng các bước sóng tới một liên kết đặc biệt, cho dù có
chuyển đổi hoặc không chuyển đổi.
- Hệ thống ghép bước sóng là rất cần thiết để thay đổi kênh tín hiệu từ bước sóng
λ
i
thành bước bước sóng λ
j
. Chuyển mạch bước sóng được chia ra làm hai loại: (1)
quảng bá và lựa chọn, (2) định tuyến bước sóng, ở đây ta chỉ xét chuyển mạch định
tuyến bước sóng.
Bộ định tuyến cách tử
ống dẫn sóng
λ
1
λ
2
λ
Ν
λ
3
λ

- (i+j) Δλ
Trong đó λ
0
là bước sóng tham chiếu được xác định bởi WGR, ∆λ là khoảng cách
giữa hai bước sóng kề nhau. Tại đầu ra của WGR các bước sóng lại được chuyển đổi
một lần nữa trở về bước sóng ban đầu. Phương pháp này có suy hao công suất thấp
nhưng đòi hỏi điều khiển và chuyển đổi bước sóng chính xác.
Trong phương pháp chuyển mạch nói trên, các bước sóng đầu vào được định tuyến
trong miền không gian. Nó cũng có khả năng thực hiện chuyển mạch bước sóng trong
miền bước sóng. Phương pháp này gọi là trao đổi kênh bước sóng (WCI) và tương
đương về mặt logic với trao đổi khe thời gian (TSI). Hình sau mô tả WCI
1:N
DeMux
λ
1
λ
2
λ
Ν
λ
Ν
λ
2
λ
3
N:1
Coupler
Hình 2.6 Chuyển mạch bước sóng
Khi chuyển đổi bước sóng O/E được sử dụng, chức năng của các bộ chuyển đổi
bước sóng có thể được thực hiện tại các trạm truy nhập thay cho tại các chuyển mạch.

C
A
L
S
W
I
T
C
H
M
U
X
R×B
M
U
X
E
S W
TxB
O

S
W
RxB: Khối nhận
TxB: Khối thu
ESW: Chuyển mạch điện
OSW: Chuyển mạch quang
Tín hiệu điện
tách nội hạt
Tín hiệu điện

hiện đại, thiết bị nhớ quang tốc độ cao không thể thiếu trong điều khiển định thời các
xung quang sử dụng dây trễ sợi quang có cấu trúc đơn giản hơn RAM điện tử.
2.1.2 Vấn đề thiết kế, điều khiển và quản lí mạng
2.1.2.1 Thiết kế mạng
Để chuyển đổi bước sóng được hiệu quả cần phát triển các vấn đề về thiết kế mạng.
Các nhà thiết kế mạng lựa chọn không chỉ giữa các kĩ thuật chuyển đổi khác nhau đã mô
tả trong phần 1.2.2 mà còn phải lựa chọn giữa các cấu trúc chuyển mạch mô tả trong
phần 2.1.1 Một vấn đề quan trọng trong thiết kế là phải tìm cách khắc phục những hạn
chế trong sử dụng công nghệ chuyển đổi bước sóng. Những hạn chế đó là:
a) Lắp đặt bộ chuyển đổi bước sóng trong mạng
Do giá thành đắt đỏ việc trang bị các bộ chuyển đổi bước sóng tại tất cả các node
trong mạng WDM là không kinh tế. Vì thế, chỉ có thể đặt các bộ chuyển đổi này tại một
số điểm chuyển mạch trong mạng. Một câu hỏi thú vị mà không được trả lời một cách
thấu đáo đó là chúng ta có thể đặt các bộ chuyển đổi bước sóng này ở đầu tại một mạng
bất kì và làm sao để nó thích hợp với đường quang khi được nâng cấp để chuyển đổi
một cách đầy đủ, chính xác
Dương Hồng Hạnh – Đ2001VT
20
Đồ án tốt nghiệp đại học
b) Phân chia thiết bị chuyển đổi bước sóng
Ngay cả giữa dung lượng chuyển mạch của chuyển đổi bước sóng, nó không mất
nhiều chi phí để trang bị cho tất cả các cổng đầu ra của chuyển mạch. Các thiết kế của
các cấu trúc chuyển mạch phải nhằm mục đích (như phần 2.1.1) cho phép chia xẻ bộ
chuyển đổi giữa các tín hiệu tại chuyển mạch. Nó được thực hiện chỉ trong mạng bão
hoà khi mà số bộ chuyển đổi tại một chuyển mạch tăng vượt quá ngưỡng cho trước. Vấn
đề thú vị ở đây là xác định số lượng của ngưỡng này phụ thuộc vào việc sử dụng thuật
toán định tuyến và khả năng bị chặn.
c) Khoảng giới hạn chuyển đổi bước sóng
Các bộ chuyển đổi bước sóng toàn quang trên cơ sở trộn bốn bước sóng chỉ cung
cấp dung lượng chuyển đổi bước sóng giới hạn. Nếu khoảng được giới hạn là k, thì một