Đề tài Hệ thống WDM và DWDM

cấu hình mạng tuyến tính, cấu hình mạng vòng (Ring). Chức năng của bộ ghép thêm/bớt quang là nó được cấu hình để thêm/bớt một số kênh bước sóng, các kênh bước sóng còn lại được cấu hình cho đi xuyên qua (pass through). Ta xét một mạng gồm có ba trạm nối chuỗi với nhau, thường được gọi là cấu hình tuyến tính (hình ). Giả sử các liên kết và kết nối đều là song công, các nút mạng được nối với nhau bởi hai sợi quang, mỗi sợi truyền theo một chiều. Giả sử kết nối A và B dùng một bước sóng cho chiều truyền đi và về, kết nối B và C dùng một bước sóng, kết nối A và C dùng 3 bước sóng. Như vậy, liên kết A-B và B-C đều dùng 4 bước sóng. Nếu mạng chỉ dùng bộ OLT, khi đó cần phải dùng 4 OLT với số bộ chuyển đổi bước sóng là 16. Trong khi đó nếu triển khai dùng OADM tại site B với cấu hình thích hợp cho bớt kênh bước sóng thuộc kết nối A và B, cho thêm kênh bước sóng thuộc kết nối B và C, cho đi xuyên qua kênh bước sóng thuộc kết nối A và C, ta có thể tiết kiệm số nút mạng sử dụng chỉ còn là 3 (2 OLT+1 OADM) và số bộ chuyển đổi tín hiệu dùng bây giờ chỉ còn là 8. Hai cấu hình ứng với trường hợp (a) và (b) trong hình.Trên thực tế, số bước sóng cần thêm/bớt tại nút mạng thường rất nhỏ so với số lượng bước sóng được truyền trên sợi quang nên hiệu quả ứng dụng OADM vào mạng sẽ là rất lớn. Tuy nhiên, ta cũng thấy rằng nếu khoảng cách từ trạm A đến trạm C đủ nhỏ, ta có thể nối trực tiếp kết nối giữa A và C mà không cần qua trung gian là trạm B. Khi đó, hiệu quả của ứng dụng OADM không còn lớn nữa. Trong trường hợp các trạm có khoảng cách tương đối nhỏ (mạng đô thị) thì cấu hình mạng Mesh dùng OXC làm phần tử cơ bản là cấu hình tối ưu nhất. Bộ kết nối chéo quang (OXC) Ðối với các mô hình mạng đơn giản như mô hình mạng tuyến tính hoặc mô hình mạng vòng (Ring), OADM là sự lựa chọn tối ưu xét về khía cạnh kinh tế, công nghệ chế tạo và khả năng đáp ứng yêu cầu của mạng. Tuy nhiên, trong tương lai khi yêu cầu về khả năng linh động trong việc cung ứng dịch vụ, đồng thời các dịch vụ đa phương tiện đòi hỏi phải đáp ứng được sự tăng băng thông đột biến thì các mô hình mạng hiện tại không đáp ứng được. Khi đó, cần phải triển khai mạng mắt lưới (mesh), với phần tử trung tâm là các bộ kết nối chéo quang OXC (Optical Cross Connect) Hình 1.5. Một mạng dùng OXC. OXC nằm giữa thiết bị người sử dụng của lớp quang và các OLT lớp quang Mặc dù OXC thực hiện kết nối chéo đối với các tín hiệu đầu vào là tín hiệu quang, phần lõi của OXC có thể là điện hoặc là toàn quang tùy thuộc vào cấu hình do nhà sản xuất qui định. Mô hình của một OXC được cho như trên hình 1.57. Như trên hình 1.57, tín hiệu quang ở đây phải được hiểu là tất cả các định dạng tín hiệu khác nhau, có thể là các định dạng tín hiệu thuộc lớp khách hàng chứ không thuần tuý là các tín hiệu bước sóng chuẩn của WDM được ITU-T qui định. Các cấu hình kết nối của bộ kết nối chéo quang OXC với các thành phần mạng Yêu cầu đối với OXC: Một OXC thường phải đáp ứng được các yêu cầu cơ bản như sau: Cung cấp dịch vụ: OXC phải hỗ trợ khả năng cung cấp các đường quang trong mạng một cách tự động mà không cần sự can thiệp của nhà quản lý hệ thống, chẳng hạn như khả năng đáp ứng thêm kênh bước sóng nếu nhu cầu băng thông tăng lên... Bảo vệ: bảo vệ đường quang đối với các sự cố đứt cáp hoặc sự cố nút mạng là một trong những yêu cầu quan trọng đối với các bộ OXC. Trong suốt đối với tốc độ truyền dẫn bit: là khả năng chuyển mạch các tín hiệu có tốc độ bit và định dạng khung truyền khác nhau. Giám sát chất lượng truyền dẫn: cho phép khả năng trích tín hiệu đi đến qua một cổng khác để thực hiện chức năng đo đạc, xác định và giám sát chất lượng truyền dẫn. Chuyển đổi bước sóng: bước sóng ở đầu vào i, chuyển mạch để đến đầu ra j có thể cũng được chuyển đổi thành bước sóng khác. Ghép và nhóm tín hiệu (Multiplexing and Grooming): cho phép hoạt động với các tín hiệu khách hàng có tốc độ bit không tương ứng với tốc độ bit của tín hiệu truyền trong lớp kênh quang. Các cấu hình cho OXC Một bộ OXC có thể phân làm hai phần: phần lõi chuyển mạch và phần cổng giao diện. Phần lõi thực hiện các chức năng kết nối chéo quang trong khi phần cổng giao diện thực hiện giao tiếp với tín hiệu khách hàng. Chú ý rằng thông thường thì cổng giao diện là các card chứa các bộ chuyển đổi quang-điện-quang, hoặc bộ chuyển đổi quang-điện, tuy nhiên đối với cấu hình phần lõi chuyển mạch là toàn quang thì phần lõi được nối trực tiếp với các bộ MUX/DEMUX của các OLT hoặc OADM mà không cần qua bộ chuyển đổi quang-điện-quang ở phần giao diện.Các cấu hình cho OXC được cho như trên hình 1.6. Các cấu hình trên phân biệt nhau ở điểm bản chất chuyển mạch quang hay điện, có sử dụng các bộ chuyển đổi quang-điện-quang hay không và cách kết nối với các thiết bị xung quanh. So sánh giữa các cấu hình được cho như trong bảng 1.4. Lõi chuyển mạch điện Lõi chuyển mạch điện thực hiện chuyển mạch các tín hiệu điện. Nó có thể thực hiện nhóm các luồng lưu lượng có tốc độ bit nhỏ lại thành luồng lưu lượng có tốc độ bit là tốc độ bit truyền trên kênh bước sóng thuộc lớp kênh quang. Lõi chuyển mạch điện thường được thiết kế với tổng lưu lượng mà nó có thể xử lý. Chẳng hạn như tổng lưu lượng có thể xử lý của một lõi chuyển mạch điện là 1.28 Tbps, khi đó, nó có thể thực hiện chuyển mạch tới 512 luồng STM-16 hoặc 128 luồng STM-64. Do linh kiện hoạt động với tín hiệu điện phụ thuộc vào tốc độ bit nên về lâu dài, khi tốc độ bit cao thì các OXC dùng lõi chuyển mạch điện sẽ mắc hơn do các linh kiện điện tử hoạt động với tốc độ càng cao càng khó chế tạo. Tuy nhiên, do hoạt động dựa trên các tín hiệu điện, lõi chuyển mạch điện cho khả năng giám sát chất lượng tín hiệu tốt thông qua chỉ số BER, kích hoạt chuyển mạch bảo vệ khi chất lượng truyền dẫn không đảm bảo. Cấu hình OXC dùng lõi chuyển mạch điện minh họa trên hình 1.6(a). Lõi chuyển mạch quang Khác với lõi chuyển mạch điện, lõi chuyển mạch quang thực hiện chức năng kết nối chéo các tín hiệu quang. Do đó, lõi chuyển mạch quang trong suốt với tốc độ bit truyền dẫn, cung cấp khả năng mở rộng cho nhu cầu tăng tốc độ truyền dẫn trong tương lai. Tuy nhiên, ngoại trừ cấu hình trên hình 1.6(b) thì khả năng giám sát chất lượng truyền dẫn của OXC khi dùng lõi chuyển mạch quang không tốt bằng lõi chuyển mạch điện do chỉ có khả năng giám sát thông qua công suất quang đo được ở đầu vào. Các cấu hình OXC trên hình 1.6(b), (c), (d) đều dùng lõi chuyển mạch quang. Cả ba cấu hình khác nhau ở chỗ nó kết nối với các thiết bị quanh nó (thường là OLT hoặc OADM). Cấu hình OXC như trên hình 1.6(b) kết nối với các OLT thông qua bộ chuyển đổi tín hiệu quang-điện-quang với giao diện phía kênh quang cho phép khoảng cách giữa OXC và OLT là ngắn hoặc cực ngắn. Cấu hình OXC như trên hình 1.6(c) thì không dùng các bộ chuyển đổi tín hiệu quang-điện-quang mà tận dụng bộ chuyển đổi này ở các OLT. Cấu hình OXC như trên hình 1.6(d) không dùng bất cứ bộ chuyển đổi tín hiệu nào trong kết nối giữa OXC và các OLT. Cấu hình này mang tính kinh tế nhất nhưng trong điều kiện hiện tại là không thực tế vì nhà cung cấp dịch vụ truyền dẫn có thể mua thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau, dễ dẫn đến vấn đề không tương thích bước sóng hoạt động. Hình 1.6 Các kiểu triển khai OXC khác nhau. (a) Lõi chuyển mạch điện. (b) Lõichuyển mạch quang bao quanh bởi bộ chuyển đổi O/E/O. (c) Lõi chuyển mạch quang nối trực tiếp đến các bộ chuyển đổi tín hiệu trong thiết bị WDM; (d) Lõi chuyển mạch quang nối trực tiếp đến bộ ghép kênh/phân kênh bên trong OLT. Chỉ một OLT được vẽ ở mỗi phía trên hình, thực tế một OXC có thể kết nối đến nhiều OLT Hình 1.6(a) cho thấy một OXC bao gồm một lõi chuyển mạch điện bao quanh chuyển đổi O/E. OXC vận hành được với OLTs qua giao diện tiếp cận ngắn (SR) hoặc tiếp cận rất ngắn (VSR). OLT có bộ thu để chuyển đổi tín hiệu này vào các bước sóng WDM thích hợp. Ngoài ra, các OXC chính nó có thể có các laser bước sóng nhất định hoạt động với OLTs mà không đòi hỏi phải có bộ thu giữa chúng. Hình 1.6(b) - (d) cho thấy OXCs với một lõi chuyển mạch quang. Sự khác biệt giữa các con số nằm trong cách chúng tương thích với các thiết bị WDM. TrongHình 1.6(b), sự tương thích được thực hiện trong một phương thức tương tự như trong hình 1.6(a)- thông qua việc sử dụng các chuyển đổi O/E/O với giao diện quang tiếp cận ngắn hoặc rất ngắn giữa các OXC và OLT. Trong hình 1.6(c), không có chuyển đổi O/E/O và các giao diện trực tiếp lõi chuyển mạch quang với các transponder trong OLT. Hình 1.6(d) cho thấy một kịch bản khác khi không có bộ transponder trong OLT và các bước sóng trong sợi được trực tiếp chuyển mạch bởi lõi chuyển mạch quang trong OXC sau khi được ghép/tách kênh. Các chi phí, năng lượng, và diện tích nút tổng thể cải thiện khi ta đi từ hình 1.6(b) tới hình 1.6(d). Các tùy chọn lõi điện thường sử dụng công suất cao hơn và chiếm diện tích hơn so với các tùy chọn quang, nhưng chi phí tương đối phụ thuộc vào các sản phẩm có giá khác nhau thế nào, cũng như tốc độ bit hoạt động trên mỗi cổng. OXCs trong hình 1.6(a) và (b) cả hai đều có quyền truy cập vào các tín hiệu trong miền điện và do đó có thể thực hiện giám sát hiệu năng mở rộng (xác định tín hiệu và đo tỷ lệ lỗi bit). Đo lường tỷ lệ bit lỗi có thể cũng được sử dụng để kích hoạt chuyển mạch bảo vệ. Hơn nữa, chúng có thể báo hiệu để các thành phần mạng khác bằng cách sử dụng các kênh trong băng nhúng vào trong các dòng dữ liệu. OXCs trong hình 1.6(c) và (d) không có khả năng để xem xét tín hiệu, và do đó chúng không thể thực hiện giám sát hiệu năng tín hiệu mở rộng. Chúng không thể, ví dụ, gọi chuyển mạch bảo vệ dựa trên giám sát tỷ lệ lỗi bit, nhưng thay vào đó chúng có thể sử dụng đo lường công suất quang như một kích hoạt. Những crossconnects này cần một kênh báo hiệu ngoài băng để trao đổi thông tin điều khiển với các phần tử mạng khác. Với cấu hình của hình 1.6(c), thiết bị kèm theo cần phải có giao diện quang có thể đối phó với sự mất mát tạo bởi chuyển mạch quang. Các giao diện này cũng cần phải là các giao diện sợi đơn mode vì đó là những gì hầu hết các chuyển mạch quang học được thiết kế để xử lý. Ngoài ra, giao diện nối tiếp (một sợi đôi) được ưa thích hơn là các giao diện song song (nhiều cặp sợi), mỗi cặp sợi tiêu thụ một cổng trên chuyển mạch quang. Cấu hình toàn quang của Hình 1.6(d) cung cấp một mạng toàn quang thực sự. Tuy nhiên, nhiệm vụ thiết kế một lớp vật lý phức tạp hơn khi tín hiệu được lưu giữ trong miền quang tất cả các đường từ nguồn của chúng để đích của chúng, được chuyển mạch quang học tại các nút trung gian. Với kỹ thuật liên kết phức tạp và thường là cung cấp độc quyền, không dễ dàng để có OXC của một nhà cung cấp tương thích với OLT của nhà cung cấp khác trong cấu hình này. Cũng lưu ý rằng các cấu hình của hình 1.6(b), (c), và (d) tất cả có thể được kết hợp trong một OXC. Ta có thể có một số cổng có O/E/O, những cái khác kết nối đến các OLT với các O/E/O, và vẫn còn những cái khác kết nối với các OLT mà không có bất kỳ O/E/O nào. Có thể tích hợp các hệ thống OXC và OLT lại với nhau thành một phần của thiết bị. Làm như vậy cung cấp một số lợi ích đáng kể. Nó giúp loại bỏ sự cần thiết O/E/O dư trong nhiều phần tử mạng, cho phép gắn kết chặt chẽ giữa hai cái để hỗ trợ bảo vệ hiệu quả, và làm dễ hơn để báo hiệu giữa nhiều OXC trong một mạng, bằng cách sử dụng các kênh giám sát quang có sẵn trong các OLT. Ví dụ, trong hình 1.6(a), chúng ta có thể có giao diện WDM trực tiếp trên crossconnect và loại bỏ các giao diện tiếp cận ngắn intraoffice. Ta sẽ di chuyển từ cấu hình trong hình 1.6(b) đến cấu hình trong hình 1.6(c). Việc tích hợp này cũng có nhược điểm là làm cho nó thành một giải pháp nhà cung cấp duy nhất. Các nhà cung cấp dịch vụ sau đó phải mua tất cả các thiết bị WDM của họ, bao gồm cả các OLT và Các OXC, từ cùng một nhà cung cấp để có được sự đơn giản hóa này. Các nhà cung cấp dịch vụ thích xây dựng mạng lưới của họ bằng cách kết hợp và phối hợp thiết bị "tốt nhất trong lớp" từ nhiều nhà cung cấp. Hơn nữa, giải pháp này không giải quyết được vấn đề đối phó với các tình huống kế thừa nơi các OLT đã được triển khai và các OXC phải được thêm vào sau đó. Cấu hình OXC toàn quang Trong phần này ta sẽ xét chi tiết các cấu hình toàn quang của OXC do có tính kinh tế cao so với tất cả các cấu hình khác. Ðối với cấu hình toàn quang OXC mà ta đã xét trong hình 1.6(d), ta thấy nó có các yếu điểm là: không có khả năng nhóm tín hiệu tốc độ thấp, không có khả năng chuyển đổi bước sóng và không có khả năng tái tạo tín hiệu do hoạt động hoàn toàn độc lập với lớp điện. Ðể khắc phục các vấn đề trên, ta thêm vào cấu hình OXC lõi chuyển mạch điện. Lõi chuyển mạch điện này thực hiện chức năng hoàn toàn giống như trong cấu hình OXC trên hình 1.6(a) mà ta đã xét. Như vậy, vừa đảm bảo tính kinh tế khi phần lớn các tín hiệu bước sóng được lõi chuyển mạch quang thực hiện chuyển mạch, vừa đảm bảo giải quyết các nhược điểm của cấu hình toàn quang xét ở trên với một phần nhỏ kênh bước sóng yêu cầu thực hiện các tác vụ thêm (chuyển đổi bước sóng chẳng hạn). Để chế tạo một phần lõi chuyển mạch quang dung lượng lớn hiện nay thực hiện còn nhiều khó khăn. Nên cấu hình toàn quang OXC như trên hình 1.7 tuy đơn giản về mặt mô hình nhưng lại rất phức tạp trong công nghệ chế tạo được lõi chuyển mạch quang. Giả sử trên thực tế OXC được nối với 8 OLT, mỗi OLT truyền trên sợi quang 32 kênh bước sóng. Như vậy, với mô hình đưa ra cần phải chế tạo được lõi chuyển mạch quang dung lượng 256 x 256 mới đáp ứng đủ yêu cầu phục vụ mạng. Trong điều kiện công nghệ hiện tại điều này là hết sức khó khăn. Ðể khắc phục điều này, người ta đưa ra khái niệm mặt phẳng bước sóng. Hình 1.7. Một nút mạng toàn quang thực sự kết hợp bộ kết nối chéo lõi quang và bộ kết nối chéo lõi điện. Tín hiệu được chuyển mạch dạng quang nhưng được chuyển xuống dạng điện khi chúng cần nhóm lại, tái tạo hoặc chuyển đổi từ một bước sóng này đến một bước sóng khác. Mặt phẳng bước sóng gồm các phần tử cơ bản là các bộ chuyển mạch với dung lượng trung bình, mỗi bộ chuyển mạch chỉ chịu trách nhiệm chuyển mạch một bươc sóng. Nguyên lý hoạt động của mặt phẳng bước sóng được cho như trên hình 1.8. Mặt phẳng bước sóng được cấu tạo sao cho các tín hiệu WDM trên sợi quang được đi qua chặng 1 là các bộ DEMUX, tách thành các bước sóng riêng biệt nhau. Sau đó, các kênh tín hiệu cùng bước sóng được đưa đến các cổng đầu vào của một bộ chuyển mạch nào đó. Bộ chuyển mạch này chuyển mạch tín hiệu từ cổng này đến cổng kia mà không quan tâm đến việc chuyển đổi bước sóng. Chức năng chuyển đổi bước sóng không thuộc mặt phẳng pha. Tiếp theo, đầu ra của một bộ chuyển mạch được đưa đến các bộ MUX để ghép tín hiệu vào sợi quang truyền đi. Hình 1.8. Một OXC mặt phẳng bước sóng lõi quang, bao gồm một mặt phẳng các bộ chuyển mạch quang, mỗi bộ cho một bước sóng. Với F sợi quang và W bước sóng trên mỗi sợi quang, nếu muốn linh hoạt tách và ghép bước sóng bất kỳ, mỗi bộ chuyển mạch cần có kích thước 2Fx2F Như vậy, nếu cũng trong cùng một điều kiện OXC được nối với 8 OLT, mỗi OLT truyền trên sợi quang 32 kênh bước sóng thì ta phải dùng 32 phần tử chuyển mạch dung lượng 8 x 8; 8 bộ MUX và 8 bộ DEMUX. Rõ ràng đã giảm dung lượng của bộ chuyển mạch đi nhiều lần, phù hợp với khả năng chế tạo trong điều kiện hiện tại hơn. Tổng quát nếu sử dụng F OLT (tương ứng với F sợi quang) với W bước sóng trên mỗi sợi quang thì cần có W (2Fx2F) bộ chuyển mạch một bước sóng. Phương pháp mặt phẳng bước sóng cung cấp giải pháp kinh tế hơn so với việc sử dụng các bộ chuyển mạch quang không nghẽn kích thước lớn. Tuy nhiên, ở trên, ta không xem xét cách tối ưu hoá số lượng các kết cuối thêm/bớt (là các bộ chuyển đổi tín hiệu hoặc giao diện O/E trên các lõi chuyển mạch điện). Cả hai hình 1.7 và 1.8 đều giả sử rằng có đủ số cổng để kết cuối tất cả WF tín hiệu. Ðiều này hầu như không có, trên trên thực tế chỉ có một phần lưu lượng cần được tách, và các bộ kết cuối rất tốn kém. Hơn nữa, nếu chúng ta thực sự cần WF kết cuối trên mỗi chuyển mạch điện, cấu hình tốt nhất là dùng cấu hình lõi điện ở hình 1.48 (a) không có các bộ chuyển mạch mặt phẳng bước sóng. Nếu có tổng cộng T kết cuối, tất cả đều có laser điều chỉnh được, và chúng ta muốn tách bất kỳ tín hiệu nào trong WF tín hiệu, thì cần một bộ chuyển mạch quang TxWF giữa các bộ chuyển mạch mặt phẳng bước sóng và các bộ kết cuối, như trên hình 1.61. Ngược lại, với bộ chuyển mạch không nghẽn lớn, chúng ta có thể kết nối đơn giản T kết cuối với T cổng của chuyển mạch này, kết quả là có một bộ chuyển mạch (WF+T) x (WF+T). Do đó trong vài trường hợp phương pháp mặt phẳng bước sóng không được ứng dụng. Hình 1.9. Giải quyết vấn đề kết cuối thêm/bớt trong phương pháp mặt phẳng bước sóng. Cần có thêm một bộ chuyển mạch quang giữa các bộ chuyển đổi tín hiệu điều chỉnh được và các bộ chuyển mạch mặt phẳng bước sóng. Ở đây, T là bộ phát điều chỉnh được trên một phía của mạng WDM, và R là bộ thu. Tóm lại, phương pháp mặt phẳng bước sóng cần tính đến số lượng sợi, phần lưu lượng thêm/bớt , số lượng kết cuối, và khả năng điều chỉnh của chúng như là các tham số riêng biệt trong thiết kế. Với bộ chuyển mạch kích thước lớn, chúng ta có thể phân chia các cổng một cách linh hoạt để tính sự thay đổi của tất cả các thông số này. Hiện nay cả OXC lõi điện và lõi quang đều được thương mại hoá. OXC lõi điện với tổng dung lượng lên đến vài Tb/s, khả năng nhóm đến các luồng STS-1 (51Mb/s), đã được sản xuất. OXC lõi quang với trên 1000 cổng và OXC mặt phẳng bước sónag cũng sắp được tung ra thị trường. Mạng DWDM Tổng quan hệ thống DWDM DWDM (Dense Wavelength Division Multiplex) công nghệ ghép kênh theo bước song mật độ cao. Công nghệ DWDM là một trong những công nghệ quan trọng nhất trong sự phát triển công nghệ truyền tín hiệu sợi quang. DWDM thực hiện ghép kênh theo bước sóng với mật độ rất cao, có khi lên tới hàng nghìn kênh, với cung cấp dung lượng rất lớn. Khi mà các dịch vụ về truyền dữ liệu, tải phim ảnh, âm nhạc, trò chơi ngày càng phát triển, thì việc triển khai DWDM nói chung là rất cần thiết để đảm bảo việc cung cấp dải thông cũng như tốc độ cho việc truyền dẫn này. DWDM hiên nay thường được dùng cho mạng back bone như hệ thống cáp quang biển hay hệ thống xuyên lục địa, tuy nhiên, cũng có thể cung cấp trong phạm vi một nước hay một khu vực do chi phí trong việc triển khai rất cao. Khoảng cách ko dùng bộ lặp hay bộ khuếch đại lên đến vài nghìn km. Ưu điểm: Tốc độ truyền cao, DWDM cho phép dung lượng sợi tín hiệu quang lên đến 400Gb/s, suy hao thấp khoảng cách truyền xa, thường được sử dụng làm mạng backbone Đa giao thức: giao thức DWDM không phụ thuộc đến tốc độ truyền dữ liệu, vì thế các giao thức IP, ATM, SONET/SDH có thể truyền với tốc độ từ 100Mbps đến 2.5Gbps DWDM có thể truyền nhiều dạng tín hiệu khác nhau trên cùng một kênh Nhược điểm: Giá thành đắt, chi phí lắp đặt triển khai đắt hơn so với mạng WDM cũ. Chức năng của hệ thống DWDM Đúng như chức năng của nó, DWDM bao gồm 1 số các chức năng lớp vật lý. Sự phát triển công nghệ DWDM Công nghệ WDM bắt đầu bùng nổ vào cuối những năm 1980 bằng cách sử dụng 2 bước sóng có khoảng cách tần số lớn ở băng 1310 và 1550nm ( hoặc 8500nm và 1310nm), còn gọi là WDM băng rộng. Dạng đơn giản của công nghệ WDM với 2 kênh  1 sợi truyền, 1 sợi nhậnĐây là sắp xếp hiệu quả nhất và thấy nhiều nhất trong hệ thống DWDM  Đầu những năm 1990s, thời kì của hệ thống WDM thế hệ 2, còn gọi là Narrow WDM, chuyển từ sử dụng 2 lên sử dụng 8 kênh. Những kênh này đực đặt cách nhau 1 khoảng 400GHz ở miền 1550nm. Đến giữa những năm 1990s, hệ thống DWDM nổi lên mạnh mẽ với sử dụng 16-40 kênh và khoảng cách tần số 100 - 200 GHz. Cuối những năm 1990 hệ thống DWDM đã phát triển lên tới mức 64-100 kênh song song, mật độ đóng gói lên đến khoảng cách tần số 50 hay thậm chi 25Ghz. Dưới đây la biểu đồ tháp chỉ tiến trình công nghệ tăng về số bước sóng bàng giảm khoảng cách bước sóng. Cùng với mức độ phát triển về bước sóng, cách thức cấu hình cũng linh hoạt hơn thong qua các hàm add-drop và khả năng quản lý.  Sự tăng cường mật độ kênh do ứng dụng công nghệ DWDM đã ảnh hưởng mạnh mẽ lên dung lượng mang tín hiệu của sợ quang. Năm 1995, khi những hệ thống 10Gbps đầu tiên được triển khai, tốc dộ tăng dung lượng từ 4 lần mỗi 4 năm lên đến 4 lần mỗi năm. Chức năng hệ thống Chức năng của hệ thống DWDM bao gồm 1 số các chức năng lớp vật lý.   Hệ thống gồm các chức năng chính sau: Tạo tín hiệu: Nguồn tín hiệu, laser rắn, phát sáng ổn định, băng hẹp mang tín hiệu số được diều chế dạng tín hiệu tương tự. Ghép kênh tín hiệu: Hệ thống DWDM triển khai ghép kênh để tổng hợp tín hiệu. Có nhiễu sảu ra ở các quá trình tách và ghép kênh, nhiễu này phụ thuộc vào số kênh được truyền nhưng có thể được tối thiểu bằng các bộ lọc quang - sẽ cải thiện tất cả các tín hiệu quang mà không cần chuyển sang tín hiệu điện. Truyền tín hiệu Dưới tác động nhiễu xuyên và suy hao tín hiệu quang gây suy hao, tổn thất do truyền tín hiệu trong sợi quang. Giảm các suy hao này bằng điều khiển các thông số như khoảng cách tần số, dung sai bước sóng, công suất phát laser. Các tín hiệu quang cần được khuếch đại để tăng khoảng cách truyền cũng như giảm nhiễu. Phân kênh tín hiệu: Tách các kênh ghép trở lại các kênh như ban đầu, đây là nhiệm vụ khó khăn do phải bù trừ nhiều đưa về dạng tín hiệu đúng như ban đầu Thu tín hiệu: Tín hiệu được phân kênh được nhận bởi thiết bị thu quang như photodetector Thêm nữa, 1 hệ thống DWDM cần được trang bị giao diện phí người sử dụng để nhận tín hiệu đầu vào. Chức năng này được thực hiện bởi các transponder. Về mặt DWDM sẽ là các giao diện quang liên kết với hệ thống DWDM. Công nghệ ứng dụng: Không giống như công nghệ SONET/SDH, DWDM không chỉ dựa vào việc xử lý dữ liệu điện, mà thay vào đó sưa dụng công nghệ gần với khuếch đại quang hơn. Đầu tiên, WDM có khả năng mang tín hiệu ở 2 khoản bước sóng cách nhau rộng, và truyền trong khoảng cách tương đối ngắn. Với trạng thái thời kỳ đầu đó, WDM cần cải thiện cả vệ công nghệ hiện có và phát minh ra công nghệ mới. Việc tăng cường bộ lọc quang cũng như laser băng hẹp cho phép DWDM kết hợp nhiều hơn 2 bước sóng cho 1 sợi quang. Sự phát minh ra bộ khuếch địa qunag hệ số phẳng ghép cùng với sợi quang truyền nhằm tăng tín hiệu quang, theo đó hệ thống DWDM có thể truyển với khoảng cách xa hơn trước. Một công nghệ khác quan trọng khác được dùng ở đây là sự cải thiện đặc tính sợ quqang với tổn hao ít hơn là đặc tính truyền quang tốt hơn cùng các bộ EDFA, các thiết bị như lưới Bragg, bộ ghép kênh add/drop. Bộ ghép kênh Add/Drop Giứa 2 điểm tách và ghép kênh trọng hệ thống DWDM như ở 2-18, có nhiều tín hiệu quang đa bước sóng. Mong muốn thêm hay bớt 1 vài bước sóng ở 1 sỗ điểm trên đường truyền ngày càng gia tăng dẫn đến sự ra đời của thiết bị add/drop multiplexer (OADM). Thay vì ghép và tách tất cả các bước sóng cùng lúc, OADM có thể tách nhiều bước sóng cũng như thêm vào các bước sóng khác. OADM là thành phần không thể thiếu trong mạng lười quang toàn cầu. OADM khá giống với rất nhiều các SONET ADM khác, ngoại trừ việc nó chỉ có thể tách hoặc ghép thêm tín hiệu quang mà không cần chuyển sang tín hiệu điện trung gian. Ví dụ ở trong hình Có 2 loại OADM, ở thế hệ đầu tiên là các thiết bị tĩnh mà tự cấu hình để bỏ 1 số các bước sóng và thêm các bước sóng xác định khác. Loại thứ 2 là loại có thể cấu hình và khả năng lựa chọn động các bước sóng thêm hoặc loại bỏ. Erbium - Doped Fiber Amplifier Là công nghệ chính đứng đằng sau khả nằn truyền 1 lượng lớn dữ liệu đi khoảng cách xa của DWDM. Cùng thời điểm đó cũng có rất nhiều công nghệ và thành phàn của mạng được phát triển. Erbium là 1 nguyên tố rất hiếm trên trái đất, phát ánh sáng trong khoảng 1.54 um- bước sóng có tổn hao thấp, được pha tạp thêm vào sợi quang sử dụng rộng rãi trong hệ thống DWDM.   Nguyên lý hoạt động EDFA: Nguyên lý dựa trên hiện tượng phát xạ kích thích. Bộ khuếch đại EDFA có 3 mức năng lượng E1, E2, E3 tương ứng với mực năng lượng đáy, mức giả ổn định và mức kích thích.  Nguồn bơm laser sẽ bơm tín hiệu sóng liên tục ở bước sóng 980nm ( hoặc 1400nm). Các điện tử ở mức năng lượng cơ bản hấp thụ năng lượng kích thích Ephoton = 1.27eV ( 0.081eV với 1400nm) để chuyển lên trạng thái kích thích có mức năng lượng cao hơn E3. Trạng thái này chỉ tồn tại trong khoảng thời gian ngắn t32 ( xấp xỉ 1us) và chuyển sang trạng thái E2. Nếu không có tín hiệu kích thích, thì sau khoảng thời gian sống T21 sẽ sảy ra hiện tượng bức xạ cảm ứng từ mức E2 xuống mức E1. Tuy nhiên nếu đưa các tín hiệu ánh sáng trong phổ từ 1530 - 1565nm vào thì sẽ sảy ra hiện tượng phát xạ kích thích, hàng loạt điện tử ở trạng thái giả ổn định nhận kích thích thứ 2 chuyển về trạng thái E1 và phát xạ photon tần số v tương ứng với tần số kích thích. Bước sóng bơm: có nhiều bước sóng khác nhau 650, 800, 980, 1480nm, nhưng trên thực tế do suy hao khi tạo photon, ánh sáng sử dụng trong EDFA chỉ dùng bước sóng 980nm và 1480nm. Phân loại: Theo nguồn ánh sáng bơm: Bơm gián tiếp: bước sóng 980nm, hệ thống có 3 mức năng lượng, dải sóng khuếch đại 1500 - 1600nm. Nhiễu lượng tử giới hạn 3dB Bơm trực tiếp: bước sóng 1480nm,