Đồ án Công nghệ ghép kênh quang theo bước sóng WDM và ứng dụng trong mạng đường trục Việt Nam

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM Từ khi hệ thống thông tin cáp sợi quang được chính thức đưa vào khai thác trên mạng viễn thông, chúng ta đã nhận thấy rằng phương thức truyền dẫn quang đã có những khả năng to lớn trong việc chuyển tải các dịch vụ viễn thông. Ngày nay, các hệ thống truyền dẫn quang đã được sử dụng rộng rãi trên thế giới, chúng đã thích ứng cả những tín hiệu tương tự hoặc số, chúng cho phép truyền lưu lượng các tín hiệu dịch vụ băng hẹp và băng rộng thõa mãn đáp ứng đầy đủ mọi yêu cầu của mạng số hóa liên kết đa dịch vụ. Đó là ưu điểm vượt trội của các hệ thống thông tin quang để tiến tới xây dựng một mạng truyền dẫn hiện đại. 1.1. Cấu trúc tổng quát của hệ thống thông tin quang WDM Mô hình chung của một tuyến thông tin quang được mô tả như hình 1.1: Hình 1.1. Các thành phần chính của tuyến truyền dẫn cáp sợi quang Các thành phần chính của tuyến gồm có phần phát quang, cáp sợi quang và phần thu quang. Phần phát quang được cấu tạo từ nguồn phát tín hiệu quang và các mạch điện điều khiển liên kết với nhau. Cáp sợi quang gồm có các sợi dẫn quang và các lớp vỏ bọc xung quanh để bảo vệ sợi quang khỏi tác động có hại từ môi trường bên ngoài. Phần thu quang do bộ tách sóng quang và các mạch khuếch đại, tái tạo tín hiệu hợp thành. Ngoài các thành phần chủ yếu này, tuyến thông tin quang còn có các bộ nối quang (connector), các mối hàn, bộ chia quang và các trạm lặp; tất cả tạo nên một tuyến thông tin quang hoàn chỉnh. Đặc tuyến suy hao của sợi quang theo bước sóng tồn tại ba vùng mà tại đó có suy hao thấp là các vùng xung quanh bước sóng 850 nm, 1310 nm và 1550 nm. Ba vùng bước sóng này được sử dụng cho các hệ thống thông tin quang và gọi là các vùng cửa sổ thứ nhất, thứ hai và thứ ba tương ứng. Thời kỳ đầu của kỹ thuật thông tin quang, cửa sổ thứ nhất được sử dụng. Nhưng sau này do công nghệ chế tạo sợi phát triển mạnh, suy hao sợi ở hai cửa sổ sau rất nhỏ cho nên các hệ thống thông tin quang ngày nay chủ yếu hoạt động ở vùng cửa sổ thứ hai và thứ ba. Nguồn phát quang ở thiết bị phát có thể sử dụng diode phát quang (LED) hoặc Laser bán dẫn (LD). Cả hai loại nguồn phát này đều phù hợp cho các hệ thống thông tin quang, với tín hiệu quang đầu ra có tham số biến đổi tương ứng với sự thay đổi của dòng điều biến. Tín hiệu điện ở đầu vào thiết bị phát ở dạng số hoặc đôi khi có dạng tương tự. Thiết bị phát sẽ thực hiện biến đổi tín hiệu này thành tín hiệu quang tương ứng và công suất quang đầu ra sẽ phụ thuộc vào sự thay đổi của cường độ dòng điều biến. Bước sóng làm việc của nguồn phát quang cơ bản phụ thuộc vào vật liệu cấu tạo. Đoạn sợi quang ra của nguồn phát quang phải phù hợp với sợi dẫn quang được khai thác trên tuyến. Tín hiệu ánh sáng đã được điều chế tại nguồn phát quang sẽ lan truyền dọc theo sợi dẫn quang để tới phần thu quang. Khi truyền trên sợi dẫn quang, tín hiệu ánh sáng thường bị suy hao và méo do các yếu tố hấp thụ, tán xạ, tán sắc gây nên. Bộ tách sóng quang ở đầu thu thực hiện tiếp nhận ánh sáng và tách lấy tín hiệu từ hướng phát đưa tới. Tín hiệu quang được biến đổi trở lại thành tín hiệu điện. Các photodiode PIN và photodiode thác APD đều có thể sử dụng để làm các bộ tách sóng quang trong các hệ thống thông tin quang, cả hai loại này đều có hiệu suất làm việc cao và có tốc độ chuyển đổi nhanh. Các vật liệu bán dẫn chế tạo các bộ tách sóng quang sẽ quyết định bước sóng làm việc của chúng và đoạn sợi quang đầu vào các bộ tách sóng quang cũng phải phù hợp với sợi dẫn quang được sử dụng trên tuyến lắp đặt. Đặc tính quan trọng nhất của thiết bị thu quang là độ nhạy thu quang, nó mô tả công suất quang nhỏ nhất có thể thu được ở một tốc độ truyền dẫn số nào đó ứng với tỷ lệ lỗi bít cho phép của hệ thống. Khi khoảng cách truyền dẫn khá dài, tới một cự ly nào đó, tín hiệu quang trong sợi bị suy hao khá nhiều thì cần thiết phải có trạm lặp quang đặt trên tuyến. Cấu trúc của thiết bị trạm lặp quang gồm có thiết bị phát và thiết bị thu ghép. Thiết bị thu ở trạm lặp sẽ thu tín hiệu quang yếu rồi tiến hành biến đổi thành tín hiệu điện, khuếch đại tín hiệu này, sửa dạng và đưa vào thiết bị phát quang. Thiết bị phát quang thực hiện biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang rồi lại phát tiếp vào đường truyền. Những năm gần đây, các bộ khuếch đại quang đã được sử dụng để thay thế một phần các thiết bị trạm lặp quang. 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 bộ tách sóng quang ở phía thu. Các nguồn phát quang khác nhau sẽ cho ra các luồng ánh sáng mang tín hiệu khác nhau và phát vào sợi dẫn quang khác nhau, bộ tách sóng quang tương ứng sẽ nhận tín hiệu từ sợi này. Như vậy muốn tăng dung lượng của hệ thống thì phải sử dụng thêm sợi quang. Với hệ thống quang như vậy, dải phổ của tín hiệu quang truyền qua sợi thực tế rất hẹp so với dải thông mà các sợi truyền dẫn quang có thể truyền dẫn với suy hao nhỏ như hình 1.2. Hình 1.2. Độ rộng phổ nguồn quang và dải thông của sợi quang Vì vậy, đã dẫn đến một ý tưởng hợp lý khi cho rằng có thể truyền dẫn đồng thời nhiều tín hiệu quang từ các nguồn quang có bước sóng phát khác nhau trên cùng một sợi quang. Kỹ thuật ghép kênh quang theo bước sóng WDM sẽ thực hiện ý tưởng này. 1.2. Nguyên lý ghép kênh theo bước sóng WDM 1.2.1. Giới thiệu hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM Để đáp ứng nhu cầu sử dụng băng thông ngày càng cao của xã hội mà các phương thức truyền dẫn cũ như ghép kênh PDH, ghép kênh SDH không thể đáp ứng, các nhà cung cấp dịch vụ truyền dẫn đã xem xét một số phương thức truyền dẫn mới thay thế. Với những ưu thế nổi bật, truyền dẫn ghép kênh theo bước sóng quang WDM (Wavelength Devision Multiplexing) đã được ứng dụng rộng rãi trên mạng viễn thông của các quốc gia trên thế giới. Ghép kênh theo bước sóng WDM là công nghệ “trong một sợi quang đồng thời truyền dẫn nhiều bước sóng tín hiệu quang”. Ở đầu phát, nhiều tín hiệu quang có bước sóng khác nhau được tổ hợp lại (ghép kênh) để truyền đi trên một sợi quang. Ở đầu thu, tín hiệu tổ hợp đó được phân giải ra (tách kênh), khôi phục lại tín hiệu gốc rồi đưa vào các đầu cuối khác nhau. Đặc điểm nổi bật của hệ thống ghép kênh theo bước sóng WDM là tận dụng hữu hiệu nguồn tài nguyên băng rộng trong khu vực tổn hao thấp của sợi quang đơn mode, nâng cao rõ rệt dung lượng truyền dẫn của hệ thống đồng thời hạ giá thành của kênh dịch vụ xuống mức thấp nhất. Mục tiêu của ghép kênh quang là nhằm để tăng dung lượng truyền dẫn. Ngoài ý nghĩa đó việc ghép kênh quang còn tạo ra khả năng xây dựng các tuyến thông tin quang có tốc độ rất cao. Khi tốc độ đường truyền đạt tới một mức độ nào đó, các mạch điện tử sẽ có hạn chế là không thể đảm bảo đáp ứng được xung tín hiệu cực kỳ hẹp, mặc khác chi phí cho các giải pháp trở nên tốn kém và cơ cấu hoạt động quá phức tạp đòi hỏi công nghệ rất cao. Kỹ thuật ghép kênh quang theo bước sóng ra đời đã khắc phục được những hạn chế trên. 1.2.2. Các kết cấu cơ bản của hệ thống WDM Có hai hình thức cấu thành hệ thống WDM: hệ thống đơn hướng và song hướng như minh họa ở hình 1.3. Hệ thống đơn hướng chỉ truyền theo một chiều trên sợi quang. Do vậy, để truyền thông tin giữa hai điểm cần hai sợi quang. Ở phía phát, tất cả các kênh quang (có các bước sóng khác nhau λ1, λ2, … λn) thông qua bộ ghép kênh quang tổ hợp lại với nhau và truyền dẫn cùng chiều cùng trên một sợi quang. Vì lưu lượng mang bởi các tín hiệu quang có bước sóng khác nhau, do đó không bị lẫn lộn. Ở đầu thu, bộ tách kênh quang tách các tín hiệu có các bước sóng khác nhau, hoàn thành việc truyền dẫn tín hiệu quang nhiều kênh. Ở chiều ngược lại, truyền dẫn tín hiệu quang nhiều kênh qua một sợi quang khác được thực hiện theo nguyên lý tương tự. Hệ thống WDM song hướng, ngược lại, truyền hai chiều trên một sợi quang nên chỉ cần 1 sợi quang để có thể trao đổi thông tin giữa 2 điểm. Lưu lượng được mang bởi các tín hiệu quang có các bước sóng khác nhau. Hình 1.3. Hệ thống ghép bước sóng đơn hướng và song hướng 1.2.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống WDM Về cơ bản thành phần quang để cấu thành hệ thống WDM bao gồm một hoặc nhiều nguồn phát (laser), một bộ ghép kênh, một hoặc nhiều bộ khuếch đại quang (ví dụ EDFA), khối xen/rẽ (OADM), sợi quang, một bộ tách kênh và các bộ thu tương ứng với phía phát, kênh tín hiệu điều khiển giám sát quang và hệ thống xử lý. Mỗi phần tử trên hệ thống đều thực hiện những chức năng xác định một cách chính xác. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống được minh họa ở hình 1.4. Ở đầu phát, trước tiên tín hiệu đến từ thiết bị đầu cuối được bộ chuyển đổi bước sóng quang (OWT – Optical Wavelength Translators) chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu quang có bước sóng theo chuẩn G.692, phù hợp với phổ bước sóng quang WDM. Sau đó các bước sóng WDM theo chuẩn G.692 sẽ được tập hợp thành tín hiệu quang tổng nhờ bộ ghép sóng quang, được khuếch đại qua các bộ khuếch đại công suất quang và phát lên sợi quang. Khi khoảng cách truyền dẫn giữa hai nút mạng quá lớn (lớn hơn 130 km), tín hiệu quang cần được khuếch đại chuyển tiếp. Ở đầu thu, bộ tiền khuếch đại sẽ khuếch đại tín hiệu quang tổng hợp (đang bị suy giảm nhiều về công suất), tiếp đó bộ tách sóng quang sẽ tách các tín hiệu quang có bước sóng nhất định ra khỏi tín hiệu quang tổng hợp. Bộ thu quang phải đảm bảo các yêu cầu về độ nhạy, công suất quá tải, chịu đựng tín hiệu quang có tạp âm, có khả năng khuếch đại băng rộng,… Chức năng chính của kênh tín hiệu quang giám sát là điều khiển và giám sát tình hình truyền dẫn các kênh tín hiệu quang của hệ thống WDM. Ở đầu phát, tín hiệu quang giám sát sẽ được hợp với tín hiệu quang tổng và đưa ra sợi quang. Ở đầu thu, tín hiệu quang giám sát sẽ được tách ra khỏi tín hiệu quang tổng hợp. Các byte đồng bộ khung, byte nghiệp vụ, byte thông tin mào đầu (overheard), … mà mạng quản lý, sử dụng đều được truyền qua kênh tín hiệu quang giám sát. Hệ thống quản lý mạng trên mạng WDM thông qua lớp vật lý của kênh tín hiệu quang giám sát truyền các byte mào đầu đến các nút trên mạng WDM. Nhờ vậy hệ thống quản lý mạng WDM thực hiện được các chức năng quản lý như: quản lý cấu hình, quản lý sự cố, quản lý tính năng, quản lý bảo mật, … và kết nối với hệ thống quản lý cấp cao hơn TMN (mạng quản lý viễn thông). Hình 1.4. Sơ đồ chức năng hệ thống WDM 1.3. Hai dạng hệ thống WDM 1.3.1. Hệ thống WDM kiểu tích hợp Hệ thống kiểu tích hợp là đầu cuối SDH phải thoã mãn giao diện quang G.692, bao gồm bước sóng quang tiêu chuẩn và nguồn quang thoã mãn truyền dẫn cự ly dài. Hệ thống SDH hiện nay (giao diện G.957) không yêu cầu hai chỉ tiêu này, tức là phải tích hợp bước sóng quang tiêu chuẩn và nguồn quang bị hạn chế bởi cự ly tán sắc dài vào hệ thống SDH. Cấu tạo của toàn bộ hệ thống tương đối đơn giản, không có tăng thêm thiết bị dư thừa. Đối với STM-n trong hệ thống WDM kiểu tích hợp, thiết bị ADM và REG đều phải có giao diện quang phù hợp với yêu cầu của hệ thống WDM để thoã mãn nhu cầu của hệ thống truyền dẫn như hình 1.5. Hình 1.5. Hệ thống WDM kiểu tích hợp 1.3.2. Hệ thống WDM kiểu mở Hệ thống WDM kiểu mở có bộ chuyển đổi bước sóng OUT ở đầu phát. Tác dụng của nó là chuyển đổi lại bước sóng quang theo yêu cầu nhất định trong khi không biến đổi khuôn dạng số liệu tín hiệu quang để thoã mãn yêu cầu thiết kế hệ thống WDM. Ở đây, “kiểu mở” là trong cùng một hệ thống WDM, có thể nối vào các hệ thống SDH của các nhà sản xuất khác nhau, chuyển đổi bước sóng không quy phạm SDH thành bước sóng tiêu chuẩn. OTU không có yêu cầu đặc biệt đối bước sóng của tín hiệu đầu vào, có thể tương thích bất kỳ tín hiệu SDH của nhà sản xuất nào đó. Đầu ra OTU thão mãn giao diện quang G.692, tức bước sóng quang tiêu chuẩn và nguồn quang thoã mãn truyền dẫn cự ly dài. Hệ thống WDM có OTU không yêu cầu hệ thống SDH có giao diện quang G.692 nữa, có thể tiếp tục sử dụng thiết bị SDH phù hợp với giao diện G.957 tiếp nhận các hệ thống SDH trước đây, mô tả như hình 1.6. Hình 1.6. Hệ thống WDM kiểu mở 1.4. Đặc điểm chính của công nghệ WDM So với công nghệ truyền dẫn đơn kênh quang, hệ thống WDM cho thấy những ưu điểm vượt trội sau: 1.4.1 Tận dụng tài nguyên dải tần rất rộng lớn của sợi quang Công nghệ WDM tận dụng tài nguyên băng tần rộng lớn của sợi quang (đoạn sóng tổn hao thấp), làm cho dung lượng truyền dẫn của một sợi quang so với truyền dẫn bước sóng đơn tăng từ vài lần đến vài chục lần. Từ đó tăng dung lượng truyền dẫn của sợi quang, hạ giá thành, có giá trị ứng dụng và giá trị kinh tế rất lớn. Hiện nay, hệ thống thông tin sợi quang chỉ truyền dẫn trong một kênh tín hiệu bước sóng, mà bản thân sợi quang trong khu vực bước sóng có tổn hao thấp rất rộng, có rất nhiều bước sóng có thể sử dụng nhưng hiện nay người ta chỉ sử dụng một bộ phận rất nhỏ trong tần phổ tổn hao thấp của sợi quang. Mặc dù cũng sử dụng toàn bộ dải tần khu vực khuếch đại của bộ khuếch đại sợi quang trộn Erbium (EDFA) (1530 ~1565 nm), nhưng cũng chỉ chiếm 1/6 dải tần của nó. Cho nên công nghệ WDM tận dụng băng tần rất lớn của sợi quang đơn mode, do đó ở mức độ cao đã giải quyết vấn đề truyền dẫn. 1.4.2. Truyền dẫn nhiều tín hiệu Vì trong công nghệ WDM sử dụng các bước sóng độc lập với nhau, do đó có thể truyền dẫn những tín hiệu có đặc tính hoàn toàn khác nhau, thực hiện việc tổng hợp và chia các tín hiệu dịch vụ viễn thông, bao gồm tín hiệu số và tín hiệu tương tự, tín hiệu PDH và tín hiệu SDH, truyền dẫn hỗn hợp tín hiệu đa phương tiện (như âm tần, thị tần, số liệu, văn bản, đồ hoạ,… ). 1.4.3. Thực hiện truyền dẫn hai chiều trên một sợi Do các phương tiện thông tin đều dùng phương thức hoàn toàn song công, vì vậy dùng công nghệ WDM có thể tiết kiệm được lượng đầu tư lớn cho đường dây. Căn cứ vào nhu cầu, công nghệ WDM có thể có rất nhiều ứng dụng như: mạng đường trục, mạng phân phối kiểu quảng bá, mạng cục bộ (LAN) nhiều đường nhiều địa chỉ…, do đó rất quan trong đối với ứng dụng mạng. 1.4.4. Tiết kiệm đầu tư cho đường dây Dùng công nghệ WDM có thể ghép kênh N bước sóng truyền dẫn trong sợi quang đơn mode, khi truyền dẫn đường dài dung lượng lớn có thể tiết kiệm số lượng lớn sợi quang. Ngoài ra, thuận tiện cho việc mở rộng dung lượng hệ thống thông tin sợi quang đã xây dựng, chỉ cần hệ thống cũ có độ dư công suất tương đối lớn thì có thể tăng thêm dung lượng mà không cần phải thay đổi nhiều đối với hệ thống cũ. Bên cạnh đó nó cũng mở ra một thị trường mới đó là thuê kênh quang, ngoài việc thuê sợi hoặc thuê cáp. Việc nâng cấp chỉ đơn giản cắm thêm Card mới trong khi hệ thống vẫn đang hoạt động. 1.4.5. Giảm yêu cầu siêu cao tốc đối với linh kiện Tốc độ truyền dẫn tăng lên không ngừng, khi đó tốc độ tương ứng của nhiều linh kiện quang điện tất nhiên là không đủ. Việc sử dụng công nghệ WDM có thể giảm yêu cầu rất cao đối với tính năng của một số linh kiện, đồng thời lại có thể truyền dẫn dung lượng lớn. 1.4.6. Tính linh hoạt, tính kinh tế và độ tin cậy cao của cấu hình mạng Ghép kênh bước sóng cũng là biện pháp mở rộng và phát triển mạng lý tưởng, là cách thuận tiện để đưa vào dịch vụ băng rộng mới (ví dụ IP). Thông qua việc tăng thêm một bước sóng phụ để đưa vào mọi dịch vụ mới hoặc dung lượng mới mong muốn, (ví dụ hiện nay thực hiện công nghệ IP trên WDM). Sử dụng công nghệ WDM trong việc chọn đường, chuyển mạch và khôi phục mạng, từ đó có một mạng trong suốt, linh hoạt, kinh tế và có sức sống trong tương lai. 1.5. Giao diện chuẩn và các tiêu chuẩn liên quan đến hệ thống WDM 1.5.1. Giao diện chuẩn cho hệ thống WDM Trong thực tế, nhiều hệ thống WDM sẽ cùng liên kết hoạt động tạo ra mạng truyền dẫn cung cấp dịch vụ bước sóng đầu cuối đến đầu cuối mạng WDM. Để đảm bảo khả năng phối hợp hoạt động trên, các khái niệm, nguyên tắc và chỉ tiêu cụ thể cần phải được đưa ra cho từng hoạt động của các phần tử mạng. Tập hợp những thông số này tạo nên tiêu chuẩn cho hệ thống. Tiêu chuẩn hoá các hệ thống và thiết bị WDM liên quan đến khái niệm liên kết mạng, mục đích của nó là nhằm đảm bảo khả năng chuyển giao thông tin người sử dụng và trao đổi thông tin quản lý giữa các phần tử mạng. Ý nghĩa của liên kết mạng là các thiết bị của các nhà cung cấp khác nhau trong một phân đoạn mạng hay nói cách khác là phải bảo đảm tính tương hợp ngang trong mạng. Khuyến nghị G.692 của ITU-T đưa ra tiêu chuẩn của các hệ thống WDM điểm-điểm cự ly lớn; tốc độ của từng kênh bước sóng là STM-4, STM-16 hoặc STM-64; số kênh bước sóng 4, 8, 16 hoặc 32 kênh; loại sợi G.652, G.653 hoặc G.655; khoảng cách cực đại của tuyến khi không dùng khuếch đại quang là 160 km và có sử dụng khuếch đại quang là 640 km. 1.5.2. Các tiêu chuẩn liên quan đến hệ thống WDM 1) ITU-T G.872: kiến trúc của mạng truyền tải quang. Khuyến nghị này qui định các chức năng của mạng truyền tải quang truyền tải tín hiệu số, bao gồm: Kiến trúc chức năng truyền tải của mạng quang. Quản lý mạng quang. Các kỹ thuật hồi phục mạng quang. ITU G.709: giao diện cho mạng truyền tải quang (OTN), khuyến nghị này: Phân cấp truyền tải quang (OTN). Chức năng của phần mào đầu trong việc hỗ trợ thông tin đa bước sóng. Cấu trúc khung. Tốc độ bít. Phương thức sắp xếp các tín hiệu client. ITU-T G.959: giao diện vật lý của mạng truyền tải quang, khuyến nghị này đưa ra các chỉ tiêu đối với giao diện kết nối mạng cho các mạng quang sử dụng công nghệ WDM. ITU-T G.692: giao diện quang cho hệ thống đa kênh quang sử dụng khuếch đại quang. ITU-T G.957: giao diện quang cho thiết bị và hệ thống SDH. ITU-T G.691: giao diện quang cho hệ thống đơn kênh quang tốc độ STM-64, STM-256 và các hệ thống SDH khác sử dụng khuếch đại quang. CHƯƠNG 2 SỢI QUANG VÀ CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG WDM 2.1. Sợi quang Sợi quang là một trong những thành phần quang trọng nhất của mạng, nó là phương tiện truyền dẫn vật lý. Sợi quang được chế tạo từ SiO2 một nguyên liệu rất rẻ và phổ biến vì nó có trong cát thường. Sợi quang có ba cửa sổ truyền dẫn: Vùng cửa sổ một: Người ta dùng LED chế tạo ra cửa sổ quang có bước sóng 850 nm, mức suy hao
= 1dB/Km, hệ số tán sắc lớn. Vùng cửa sổ hai: Ứng với bước sóng 1310 nm, có hệ số suy hao
= 0.5 dB/Km, hế số tán sắc nhỏ
TS = 3,5 – 5 ps/nm.Km Vùng cửa sổ thứ ba: Ứng với bước sóng 1550 nm, có hệ số suy hao nhỏ nhất
= 0,154 dB/Km. Với kỹ thuật cao có thể chế tạo được sợi quang đơn mode có
= 0,14 dB/Km. Suy hao tại ba vùng cửa sổ này là thấp nhất, ở Việt Nam thường dùng ở cửa sổ thứ ba (
= 1550 nm). Ghép kênh theo bước sóng là công nghệ làm tăng dung lượng đường truyền bằng cách tăng số kênh quang truyền trên sợi quang thay vì chỉ dùng một kênh quang. Vì vậy, yêu cầu môi trường truyền dẫn phải có: Hệ số suy hao nhỏ. Hệ số tán sắc nhỏ. 2.1.1. Cấu tạo và nguyên lý truyền dẫn trong sợi quang Sợi gồm một lõi dẫn quang bằng thủy tinh có chiết suất n1, bán kính là a, đường kính là dk. Và lớp bọc bằng thủy tinh bao xung quanh ruột có chiết suất n2, với n1 > n2, đường kính dm. Các tham số n1, n2 và a quyết định đặc tính truyền dẫn của sợi quang, người ta gọi đó là các tham số cấu trúc. Khi ánh sáng truyền trong lõi, sợi quang sẽ phản xạ nhiều lần (phản xạ toàn phần) trên mặt tiếp giáp giữa lõi và lớp vỏ bọc. Do đó, ánh sáng có thể truyền được trong sợi có cự ly dài ngay cả khi sợi bị uống cong (với một độ cong giới hạn) như hình 2.1. Hình 2.1. Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang 2.1.2. Các dạng phân bố chiết suất trong sợi quang Sợi quang có chiết suất nhảy bậc ( SIMM: Step Index Multi Mode) Đây là loại sợi có cấu tạo đơn giản nhất với chiết suất của lõi và lớp vỏ bọc khác nhau một cách rõ rệt như hình bậc thang. Các tia sáng từ nguồn quang phóng vào đầu sợi với góc tới