Cấu trúc và các thành phần chính trong tuyến truyền dẫn quang

Trong hệ thống thông tin quang, tín hiệu điện từ các thiết bị đầu cuối khác nhau được chuyển thành tín hiệu quang thông qua bộ chuyển đổi điện quang (E/O). Các tín hiệu quang này được khuếch đại với công suất đủ lớn để đưa vào môi trường truyền dẫn là cáp sợi quang. Với khoảng cách truyền dẫn lớn, công suất của tín hiệu có thể suy giảm trên đường truyền. Trong trường hợp này cần phải dùng thêm các trạm lặp để bù lại công suất đã bị suy giảm. Ở đầu thu, quá trình thực hiện ngược lại so với đầu phát, nghĩa là tín hiệu thu được là tín hiệu quang được đưa qua bộ chuyển đổi quang điện (O/E) để khôi phục lại nguyên dạng tín hiệu điện ban đầu, đưa đến thiết bị đầu cuối của bên nhận. Hình 1.1 dưới đây mô tả cấu trúc tổng quát của một hệ thống thông tin quang.

Một đặc điểm quan trọng của sợi quang là độ rộng băng tần, cáp sợi quang có thể truyền tín hiệu với tần số cao hơn rất nhiều so với cáp kim loại và cáp đồng trục. Đặc điểm này cho phép các nhà khai thác thực hiện các dịch vụ truyền thông băng rộng hiện đang có nhu cầu phát triển lớn. Đặc biệt, với công nghệ ghép kênh phân chia theo bước sóng quang (WDM), nhiều kênh tín hiệu có bước sóng khác nhau có thể truyền dẫn đồng thời trên một sợi quang. Công nghệ WDM cho phép khai thác đến mức tối đa độ rộng băng tần của sợi quang, làm cho dung lượng truyền dẫn trên mỗi sợi quang trở nên rất lớn.

Trong các tuyến thông tin quang điểm nối điểm thông thường, mỗi một sợi quang sẽ có một nguồn phát quang ở phía phát và một tách sóng quang ở phía thu. Các nguồn phát quang khác nhau sẽ cho ra các luồng ánh sáng mang các tín hiệu khác nhau và phát vào sợi dẫn quang xác định riêng biệt, bộ tách sóng quang tương ứng sẽ nhận tín hiệu từ sợi này. Như vậy muốn tăng dung lượng hệ thống thì phải sử dụng thêm sợi quang. Kỹ thuật ghép bước sóng quang sẽ cho phép ta tăng dung lượng kênh mà không cần tăng tốc độ bit đường truyền và cũng không cần dùng thêm sợi dẫn quang, nó đã thực hiện truyền các luồng ánh sáng với các bước ánh sáng khác nhau trên cùng một sợi. Ở đầu thu có thể thực hiện thu các tín hiệu quang riêng biệt nhờ quá trình lọc các bước sóng khác nhau này.

Hình 1.2 minh họa nguyên lý chung của một hệ thống thông tin quang WDM. Các nguồn tín hiệu điện ban đầu S₁, S₂, …, S_n sau khi qua bộ chuyển đổi điện/quang được chuyển thành các luồng tín hiệu quang có bước sóng khác nhau (₁, ₂, …, _n). Các tín hiệu quang này được ghép lại tạo thành một luồng quang đa bước sóng nhờ thiết bị ghép kênh quang (MUX) để truyền trên một sợi quang. Ở đầu thu, luồng quang đa bước sóng được đưa qua bộ tách kênh (DEMUX) để tách thành các tín hiệu quang với bước sóng khác nhau ban đầu. Các tín hiệu quang này được đưa qua bộ chuyển đổi quang/điện để khôi phục lại tín hiệu gốc ban đầu, đưa đến thiết bị đầu cuối.