1 công nghệ WDM
Ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM) đề cập đến công nghệ truyền hai hoặc nhiều tín hiệu bước sóng quang thông qua các kênh quang khác nhau trong cùng một sợi quang để truyền thông tin. WDM bao gồm ghép kênh phân chia theo tần số (FDM) và ghép kênh phân chia theo bước sóng. Về bản chất, không có sự khác biệt đáng kể giữa công nghệ ghép kênh phân chia theo tần số quang (FDM) và công nghệ WDM vì sóng ánh sáng là một phần của quang phổ điện từ, có sự tương ứng XNUMX-XNUMX giữa tần số và bước sóng của ánh sáng. Thông thường, cũng có thể hiểu rằng ghép kênh phân chia tần số quang đề cập đến việc chia nhỏ các tần số quang, trong đó các kênh quang được đóng gói dày đặc. Ghép kênh phân chia bước sóng quang đề cập đến sự phân chia thô của tần số quang, trong đó các ghép kênh quang cách xa nhau, ngay cả trong các cửa sổ khác nhau của sợi quang.
Ghép kênh phân chia theo bước sóng quang thường được áp dụng cho các bộ ghép kênh và bộ tách kênh phân chia bước sóng (còn được gọi là bộ ghép kênh / bộ tách) được đặt ở hai đầu sợi quang, tương ứng, để đạt được sự ghép và tách các sóng quang khác nhau. Nguyên tắc hoạt động của hai thiết bị này là giống nhau. Các loại chính của bộ ghép kênh phân chia bước sóng quang bao gồm loại côn biconic hợp nhất, loại màng điện môi, loại cách tử và loại phẳng. Các chỉ số hiệu suất chính mất chèn và mức độ cô lập. Suy hao chèn đề cập đến sự gia tăng suy hao liên kết quang do sử dụng thiết bị ghép kênh phân chia bước sóng trong liên kết quang. Khi bước sóng 11 và l2 được truyền qua cùng một sợi quang, sự khác biệt về công suất giữa đầu vào của công suất bước sóng l2 đối với bộ tách kênh và đầu ra của bộ ghép kênh đối với bước sóng 11 hỗn hợp được gọi là độ cách ly. Các tính năng kỹ thuật và ưu điểm của ghép kênh phân chia bước sóng quang học như sau:
1.1 Tận dụng tối đa băng tần suy hao thấp của sợi quang để tăng khả năng truyền dẫn của sợi quang, sao cho giới hạn vật lý của sợi quang để truyền thông tin tăng gấp đôi lên nhiều lần. Hiện tại, chúng ta mới chỉ sử dụng một phần rất nhỏ phổ suy hao thấp của sợi quang (1310nm-1550nm), WDM có thể tận dụng hết băng thông khổng lồ của sợi quang đơn mode khoảng 25THz, đảm bảo đủ băng thông truyền dẫn.
1.2 Khả năng truyền hai hoặc nhiều tín hiệu không đồng bộ trong cùng một sợi quang có lợi cho khả năng tương thích của tín hiệu số và tín hiệu tương tự, không phụ thuộc vào tốc độ dữ liệu và điều chế. Nó cũng cung cấp sự linh hoạt để loại bỏ hoặc thêm các kênh ở giữa dòng.
1.3 đối với hệ thống cáp quang được xây dựng, đặc biệt là những hệ thống có ít lõi cáp quang được đặt ở giai đoạn đầu, miễn là hệ thống ban đầu có biên công suất, có thể tăng thêm công suất để đạt được nhiều tín hiệu một chiều hoặc truyền tín hiệu hai chiều mà không có thay đổi lớn đối với hệ thống ban đầu, với tính linh hoạt mạnh mẽ.
1.4 Do giảm đáng kể việc sử dụng sợi quang nên chi phí xây dựng đã giảm đáng kể và do số lượng sợi nhỏ nên việc phục hồi nhanh chóng và dễ dàng trong trường hợp hỏng hóc.
1.5 Bản chất dùng chung của thiết bị quang tích cực giúp giảm chi phí truyền nhiều tín hiệu hoặc bổ sung các dịch vụ mới.
1.6 Thiết bị hoạt động trong hệ thống được giảm đáng kể, giúp cải thiện độ tin cậy của hệ thống. Hiện tại, do yêu cầu cao và độ phức tạp kỹ thuật của các thiết bị như máy phát quang WDM đa sóng mang, máy thu quang và các thiết bị khác, ứng dụng thực tế của WDM chưa phổ biến. Ngoài ra, các dịch vụ truyền dẫn truyền hình quảng bá truyền thống đã không phải đối mặt với sự thiếu hụt cụ thể về việc sử dụng cáp quang đa lõi. Tuy nhiên, với sự phát triển của các dịch vụ truyền hình cáp tích hợp, nhu cầu băng thông mạng ngày càng tăng, việc triển khai các loại dịch vụ chọn lọc khác nhau, chi phí nâng cấp mạng kinh tế, các đặc điểm và ưu điểm của WDM trong hệ thống truyền dẫn CATV đang dần xuất hiện. Điều này cho thấy triển vọng rộng lớn cho ứng dụng của nó và thậm chí có thể ảnh hưởng đến mô hình phát triển của mạng CATV.
2 Nguyên lý công nghệ
Trong các hệ thống truyền thông sóng mang tương tự, ghép kênh phân chia theo tần số thường được sử dụng để nâng cao khả năng truyền dẫn của hệ thống, tận dụng tối đa tài nguyên băng thông của cáp. Điều này có nghĩa là các tín hiệu từ nhiều kênh được truyền đồng thời trên cùng một cáp và ở đầu nhận, tín hiệu của từng kênh có thể được lọc ra bằng cách sử dụng bộ lọc thông dải dựa trên chênh lệch tần số của từng sóng mang. Tương tự, hệ thống thông tin liên lạc sợi quang cũng có thể được sử dụng trong phương pháp ghép kênh phân chia tần số quang để cải thiện khả năng truyền dẫn của hệ thống. Điều này liên quan đến việc sử dụng bộ tách kênh (tương đương với bộ lọc thông dải quang) ở đầu nhận để tách sóng mang quang của từng tín hiệu. Công nghệ WDM là tận dụng tối đa tài nguyên băng thông khổng lồ trong vùng tổn thất thấp của sợi quang đơn mode, theo các tần số (hoặc bước sóng) khác nhau của mỗi kênh, cửa sổ tổn thất thấp của sợi quang có thể được chia thành nhiều kênh, sóng ánh sáng là sóng mang tín hiệu. Ở đầu phát, WDM (Bộ kết hợp) được sử dụng để hợp nhất các sóng mang tín hiệu có bước sóng khác nhau thành một sợi quang duy nhất để truyền. Ở đầu thu, các bộ ghép kênh phân chia bước sóng (bộ tách) được sử dụng để tách các sóng mang quang có bước sóng khác nhau mang các tín hiệu khác nhau. Do các tín hiệu sóng mang quang có bước sóng khác nhau có thể được coi là độc lập với nhau (khi không tính đến tính phi tuyến của sợi quang), nên việc ghép kênh các tín hiệu quang có thể đạt được trong một sợi quang. Bằng cách truyền tín hiệu ở các bước sóng khác nhau theo hai hướng, có thể đạt được truyền hai chiều. Tùy thuộc vào bộ ghép kênh phân chia bước sóng, số lượng bước sóng có thể ghép kênh thay đổi từ hai đến vài chục bước sóng. Thông thường, các hệ thống thương mại có sẵn 8 và 16 bước sóng, tùy thuộc vào khoảng cách cho phép giữa các bước sóng sóng mang quang học.
WDM thực chất là công nghệ ghép kênh phân chia theo tần số (FDM) được áp dụng cho tần số quang. Từ quan điểm của công nghệ truyền dẫn được áp dụng ở Trung Quốc trong nhiều thập kỷ, sự phát triển đã đi theo con đường FDM-TDM-TDM FDM. Trong giai đoạn đầu của truyền dẫn tương tự, cáp đồng trục được sử dụng với công nghệ tương tự FDM trong miền điện, trong đó mỗi tín hiệu thoại có băng thông 4KHz và chiếm một phần băng thông của phương tiện truyền dẫn (chẳng hạn như cáp đồng trục). Hệ thống PDH và SDH truyền tín hiệu kỹ thuật số dải cơ sở TDM qua cáp quang, với mỗi tín hiệu thoại có tốc độ 64kb/s; Mặt khác, công nghệ WDM là công nghệ ghép kênh phân chia theo tần số cho sợi quang, hệ thống WDM 16 (8) × 2.5Gb/s kết hợp công nghệ tương tự FDM tần số quang với công nghệ kỹ thuật số TDM tần số điện.
WDM về cơ bản là công nghệ FDM ghép kênh phân chia theo tần số quang học, trong đó mỗi kênh bước sóng được thực hiện bằng cách phân chia miền tần số. Mỗi kênh bước sóng chiếm một phần băng thông của sợi quang, khác với công nghệ FDM trước đây được sử dụng với cáp đồng trục.
2.1 Môi trường truyền dẫn thì khác, hệ thống WDM thực hiện ghép kênh phân chia theo tần số trên tín hiệu quang, trong khi hệ thống đồng trục thực hiện ghép kênh phân chia theo tần số trên tín hiệu điện.
2.2 Trên mỗi đường dẫn, hệ thống cáp đồng trục truyền tín hiệu tương tự của tín hiệu thoại 4KHz, trong khi hệ thống WDM hiện truyền tín hiệu kỹ thuật số, chẳng hạn như SDH2.5Gb/s hoặc các hệ thống kỹ thuật số tốc độ cao hơn, trên mỗi kênh bước sóng.
