Preview text:
1/11/2026
Giảng viên: TS.Cao Hồng Sơn - Email: Kaosonvt1@gmail.com
Học kỳ/Năm biên soạn: II/2025 11/01/2026 1
– Chương 1: Tổng quan về mạng toàn quang (All Optical Network)
– Chương 2: Mạng quang WDM
– Chương 3: Định tuyến và gán bước sóng RWA
– Chương 4: Các thiết bị quang xử lý cực nhanh
– Chương 5: Truyền tải IP/ WDM 11/01/2026 2 1 1/11/2026 11/01/2026 3
2.1. Cấu hình mạng quang WDM • Giới thiệu •
Các cấu hình mạng quang WDM • Các giao diện mạng quang
2.2. Các thành phần cơ bản của mạng WDM •
Thiết bị đầu cuối đường quang (OLT:MUX/DEMUX) •
Thiết bị ghép kênh xen/rẽ quang (OADM/ROADM) •
Thiết bị nối chéo quang (OXC) •
Thiết bị khuếch đại quang (OA)
2.3. Vấn đề thiết kế cơ bản của mạng WDM • Giới thiệu •
Phân cấp bài toán thiết kế mạng WDM •
Thiết kế tuyến trong mạng WDM • Thiết kế mạng WDM •
Bài tập lớn: Thiết kế tuyến trong mạng WDM sử dụng phần
mềm mô phỏng OptiSystem 11/01/2026 4 2 1/11/2026 • Giới thiệu
Thiết kế mạng quang WDM không phải là việc ghép thêm
nhiều bước sóng lên sợi quang, mà là bài toán tối ưu đa ràng
buộc, đồng thời phải thỏa mãn:
Dung lượng yêu cầu (Tb/s) Khoảng cách truyền
Chất lượng tín hiệu (OSNR, BER)
Độ tin cậy & khả năng phục hồi
Khả năng mở rộng trong tương lai
Chi phí đầu tư và vận hạnh
Nguyên lý cốt lõi của thiết kế WDM: Mỗi quyết định thiết kế đều
là đánh đổi (trade-off) giữa hiệu năng – chi phí – độ phức tạp. 11/01/2026 5
• Phân cấp bài toán thiết kế mạng WDM
Thiết kế WDM được chia thành hai cấp độ chính:
1. Thiết kế tuyến (Link / Lightpath Design): Tập trung vào
Một tuyến truyền cụ thể Quỹ công suất OSNR EDFA Giới hạn vật lý
2. Thiết kế mạng (Network Design): Tập trung vào
Nhiều tuyến/Nhiều nút Lightpath Phân bổ tài nguyên RWA, survivability 11/01/2026 6
Thiết kế tuyến là nền tảng của thiết kế mạng. 3 1/11/2026
• Thiết kế tuyến trong mạng WDM
Mục tiêu và ràng buộc của thiết kế tuyến: 1. Mục tiêu:
Truyền đủ dung lượng
Khoảng cách truyền yêu cầu BER / OSNR đạt chuẩn
Hệ thống ổn định – mở rộng được Chi phí tối ưu
2. Các ràng buộc thiết kế Công suất phát/kênh Suy hao tuyến OSNR tối thiểu Tán sắc/Phi tuyến 11/01/2026 7 Kiến trúc mạng
• Thiết kế tuyến trong mạng WDM
Quy trình thiết kế tuyến WDM chuẩn: gồm 7 bước
1. Xác định yêu cầu hệ thống
2. Lựa chọn cấu hình WDM và loại sợi 3. Tính quỹ công suất 4. Bố trí EDFA 5. Thiết kế OSNR
6. Kiểm tra giới hạn phi tuyến
7. Đánh giá khả năng mở rộng 11/01/2026 8 4 1/11/2026
• Thiết kế tuyến trong mạng WDM
Quy trình thiết kế tuyến WDM chuẩn: gồm 7 bước
1. Xác định yêu cầu hệ thống Dung lượng tổng ( ): R =N ⋅R total total λ channel
Khoảng cách (thực tế) tuyến ( ); Tốc độ mỗi kênh;
Kiểu điều chế (NRZ, QPSK, DP-QPSK, 16QAM);
Mức BER cho phép (thường 10−12).
2. Lựa chọn cấu hình WDM và loại sợi
Lựa chọn cấu hình WDM: CWDM hay DWDM;
DWDM: K/c kênh (100/ 50/ 25 GHz); Số kênh ( ).
Lựa chọn sợi quang: SMF; NZ-DSF 11/01/2026 9
• Thiết kế tuyến trong mạng WDM
Quy trình thiết kế tuyến WDM chuẩn: gồm 7 bước 3. Tính quỹ công suất: P [dBm]−P
[dBm] ≥ A [dB] +M [dB] Tx Rx ∑ Với: • A = a +a +a +a +a ∑ fiber splice connector MUX/DEMUX OADM
• M- Dự phòng (3 – 6 dB):
3 dB: tuyến ngắn, thiết bị mới, môi trường ổn định
4-5 dB: giá trị chuẩn công nghiệp, dùng nhiều nhất
6 dB: tuyến dài, backbone, mạng quốc gia/ môi trường khắc nghiệt.
5 dB: “chuẩn mặc định” 11/01/2026 10 5 1/11/2026
• Thiết kế tuyến trong mạng WDM
Quy trình thiết kế tuyến WDM chuẩn: gồm 7 bước 3. Tính quỹ công suất:
• M- Dự phòng (3 – 6 dB): Cách phân bổ trong thực tế Thành phần dự phòng Giá trị điển hình (dB)
Lão hóa thiết bị (laser, EDFA, PD) 1 – 2
Suy hao mối hàn, connector phát sinh 0.5 – 1
Sai số đo, sai số tính toán ~0.5
Biến động môi trường (nhiệt độ, rung) 0.5 – 1
Dự phòng nâng cấp / mở rộng 1 Tổng cộng 3 – 6 dB 11/01/2026 11
• Thiết kế tuyến trong mạng WDM
Quy trình thiết kế tuyến WDM chuẩn: gồm 7 bước 3. Tính quỹ công suất: P [dBm]−P
[dBm] ≥ A [dB] +M [dB] Tx Rx ∑
Bài tập 1: Cho tuyến WDM biết: P =+2dBm; P
=−26 dBm; L=120 km; =0.22 dB/km; Tx Rx A = 5 dB; M = 3 dB. MUX/DEMUX
Hãy kiểm tra quỹ công suất có đạt yêu cầu không? 11/01/2026 12 6 1/11/2026
• Thiết kế tuyến trong mạng WDM
Quy trình thiết kế tuyến WDM chuẩn: gồm 7 bước 4. Bố trí EDFA: • Mục đích: Bù suy hao tuyến Mở rộng khoảng cách Không chuyển O/E/O • Vị trí đặt EDFA: Booster amplifier: sau MUX
Inline amplifier: giữa tuyến
Pre-amplifier: trước DEMUX 11/01/2026 13
• Thiết kế tuyến trong mạng WDM
Quy trình thiết kế tuyến WDM chuẩn: gồm 7 bước 4. Bố trí OA:
• Khoảng cách giữa các OA: L ≈ (G −A )/ span OA fix Với: G Hệ số KĐ của OA OA-
A - Suy hao cố định trong span (dB) (Suy hao mối hàn, fix
bộ nối, thiết bị OADM/ROADM, phần tử thụ động khác). • Bài tập 2: Cho: G = 20 dB; A = 4 dB; =0,2 dB/km. OA fix
Xác định khoảng cách giữa các OA. 11/01/2026 14 7 1/11/2026
• Thiết kế tuyến trong mạng WDM
Quy trình thiết kế tuyến WDM chuẩn: gồm 7 bước 4. Bố trí OA:
• Số bộ khuếch đại (OA) đường truyền: N = N -1 OA span Với: N Số chặng của tuyến WDM Span-
• Bài tập 3: Tính số bộ khuếch đại EDFA đường truyền
cần cho tuyến WDM. Biết Khoảng cách EDFA–EDFA là
80 km và chiều dài tuyến là 480 km. 11/01/2026 15
• Thiết kế tuyến trong mạng WDM
Quy trình thiết kế tuyến WDM chuẩn: gồm 7 bước 5. Thiết kế OSNR:
Đối với hệ thống WDM có N chặng, mỗi OA bù suy hao của
chặng trước đó với suy hao chặng tính bằng dB là A, OSNR của chặng cuối cùng: = × × × ∆ × dB = 58 + ( ) − ( ) − ( ) − 10 11/01/2026 16 8 1/11/2026
• Thiết kế tuyến trong mạng WDM
Quy trình thiết kế tuyến WDM chuẩn: gồm 7 bước 5. Thiết kế OSNR:
• Bài tập 4: Cho tuyến quang WDM gồm 4 chặng, mỗi
chặng có suy hao 25dB, tuyến sử dụng 3 bộ khuếch đại
(OA) với mỗi OA có hệ số khuếch đại quang là 22 dB và
hệ số nhiễu (NF) bằng 5 dB. Hãy tính OSNR (chặng final
cuối cùng) nếu công suất đầu vào tuyến (P ) là 0 dB. in 11/01/2026 17
• Thiết kế tuyến trong mạng WDM
Quy trình thiết kế tuyến WDM chuẩn: gồm 7 bước
6. Kiểm tra giới hạn phi tuyến • Phi tuyến trong WDM:
SPM;XPM; FWM (nguy hiểm nhất)
FWM mạnh khi: Khoảng cách kênh nhỏ; Công suất cao; Sợi DSF
• Nguyên tắc thiết kế chống phi tuyến:
Giới hạn công suất/kênh (≤ 0 dBm) Dùng sợi NZ-DSF Giãn khoảng cách kênh
Phân bố công suất đều 11/01/2026 18 9 1/11/2026
• Thiết kế tuyến trong mạng WDM
Quy trình thiết kế tuyến WDM chuẩn: gồm 7 bước
6. Kiểm tra giới hạn phi tuyến
• Giới hạn phi tuyến được kiểm tra qua OSNR hiệu dụng (OSNReff): = − Với:
là Penalty (độ thiệt thòi) phi tuyến
• Bài tập 5: Cho tuyến WDM có OSNR tuyến là 24 dB,
Penalty phi tuyến là 3 dB. Yêu cầu hệ thống: OSNR≥
22 dB. Hãy kiểm tra tuyến có đạt yêu cầu không? 11/01/2026 19
• Thiết kế tuyến trong mạng WDM
Quy trình thiết kế tuyến WDM chuẩn: gồm 7 bước
7. Đánh giá khả năng mở rộng
• Vai trò của đánh giá khả năng mở rộng:
Cho phép mở rộng dung lượng, tốc độ, số kênh trong tương lai
• Các nội dung đánh giá:
Khả năng tăng số kênh WDM
Khả năng nâng tốc độ mỗi kênh
Giới hạn OSNR khi mở rộng Ảnh hưởng phi tuyến
Khả năng thiết bị (EDFA, ROADM) 11/01/2026 20 Dự phòng dài hạn 10 1/11/2026 • Thiết kế mạng WDM Từ tuyến sang mạng:
Thiết kế một tuyến WDM điểm–điểm: Quan tâm công suất, OSNR, BER Trong mạng thực tế: • Nhiều nút; • Nhiều tuyến;
• Nhiều kết nối đồng thời
Do đó xuất hiện khái niệm lightpath và thiết kế mạng WDM. 11/01/2026 21 • Thiết kế mạng WDM Thiết kế mạng WDM:
• Không còn là bài toán vật lý thuần túy
• Là bài toán phân bổ tài nguyên toàn cục Khái niệm lightpath:
• Định nghĩa: Lightpath là một kết nối quang đầu cuối –
đầu cuối, sử dụng một bước sóng liên tục trên toàn bộ đường đi.
• Lightpath được xác định bởi: Nút nguồn Nút đích Đường đi (route) Bước sóng (wavelength) 11/01/2026 22 11 1/11/2026 • Thiết kế mạng WDM Thiết kế lightpath:
• Lightpath như đơn vị thiết kế:
Một lightpath = một dịch vụ
Ràng buộc liên tục bước sóng
• Thiết kế lightpath theo nhu cầu lưu lượng: Lưu lượng đều Lưu lượng lệch Lưu lượng động 11/01/2026 23 • Thiết kế mạng WDM
Thiết kế Routing & Wavelength Assignment (RWA):
• RWA như bài toán tối ưu: Mục tiêu: Giảm blocking Giảm số bước sóng Cân bằng tải • Đánh đổi trong RWA:
Routing phức tạp → hiệu quả cao
Wavelength conversion → giảm nghẽn nhưng tăng chi phí 11/01/2026 24 12 1/11/2026 • Thiết kế mạng WDM
Thiết kế kiến trúc nút mạng:
• Không chuyển đổi bước sóng: Đơn giản Nghẽn cao
• Chuyển đổi từng phần:
Hiệu quả – chi phí hợp lý
• Chuyển đổi toàn phần: Hiệu năng tối đa
Chỉ dùng cho mạng lõi lớn 11/01/2026 25 • Thiết kế mạng WDM
Thiết kế khả năng phục hồi (Survivability):
• Yêu cầu độ tin cậy: Đứt sợi Hỏng EDFA Hỏng nút
• Chiến lược bảo vệ: Protection (1+1, 1:1) Restoration (dynamic)
Survivability là phần bắt buộc trong thiết kế mạng WDM. 11/01/2026 26 13 1/11/2026 • Thiết kế mạng WDM
Thiết kế mạng WDM mở rộng & nâng cấp:
• Mở rộng dung lượng: Thêm bước sóng Tăng tốc độ Superchannel
• Thiết kế tránh “dead-end”:
Tránh cấu hình khóa cứng Tránh EDFA bão hòa Tránh OSNR sát ngưỡng 11/01/2026 27
• Bài tập tổng hợp: (Thiết kế tuyến trong mạng WDM)
Bài tập 6: Cho tuyến truyền dẫn quang WDM gồm 6 chặng,
mỗi chặng có suy hao 25dB, tuyến sử dụng 5 bộ khuếch đại
(OA) với mỗi OA có hệ số khuếch đại quang là 22 dB và hệ
số nhiễu (NF) bằng 5 dB. Hãy tình OSNR cuối cùng nếu công
suất đầu vào (Pin) là 0 dB.
Công suất tín hiệu tại đầu vào bộ thu quang.
Hệ thống này có hoạt động được không nếu độ nhạy của
bộ thu tối thiểu là –25 dB?
Hệ thống có hoạt động được không nếu công suất đầu vào là 10 dB? 11/01/2026 28 14 1/11/2026
Bài tập lớn: Thiết kế tuyến trong mạng WDM sử dụng phần mềm mô phỏng OptiSystem.
BÀI SỐ 1: Sử dụng phần mềm OptiSystem thiết kế mạng
truyền thông quang WDM điểm- điểm
BÀI SỐ 2: Khảo sát ảnh hưởng của sợi quang đến chất
lượng truyền dẫn của mạng truyền thông quang WDM điểm- điểm 11/01/2026 29 15
