Tìm hiểu công nghệ và hệ thống WDM (Ghép kênh phân chia bước sóng)

Dây cáp quang có ưu điểm về băng thông cao với tốc độ truyền dẫn và khoảng cách dài. Tuy nhiên, nhu cầu về băng thông ngày nay tăng nhanh chóng. Việc sử dụng thêm nhiều dây cáp quang là điều khá tốn kém và không khả thi. Do đó người ta đã sử dụng công nghệ ghép kênh phân chia bước sóng (WDM) để giải quyết vấn đề này.

WDM là công nghệ giúp hiện thực hóa các đường truyền băng thông lớn như 10 Gb/s, 40 Gb/s, 100 Gb/s, 200 Gb/s và gần đây hơn là 400 Gb/s và 800 Gb/s. Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về công nghệ WDM và hệ thống này!

Công nghệ WDM là gì?

minh họa công nghệ WDM
minh họa công nghệ WDM

Ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM) là một kỹ thuật ghép nhiều tín hiệu quang thông qua một kênh sợi quang bằng cách thay đổi bước sóng của đèn laser. WDM cho phép giao tiếp theo cả hai chiều trong cáp quang.

Hiện nay có 2 loại WDM:

WDM dạng mảng sóng (Coarse WDM – CWDM):

  • Số lượng bước sóng ít hơn: CWDM sử dụng các bước sóng cách nhau tương đối xa nhau (từ 20nm đến 40nm) so với DWDM, cho phép truyền tải ít tín hiệu hơn trên mỗi sợi quang so với DWDM.
  • Giá thành thấp hơn: Do sử dụng ít bước sóng hơn và cách nhau rộng, thiết bị CWDM thường rẻ hơn so với DWDM.
  • Khả năng truyền dẫn ngắn hơn: CWDM thường được sử dụng trong các ứng dụng mạng ngắn hạn, chẳng hạn như trong các trung tâm dữ liệu đô thị.
  • Thích hợp cho mạng truyền hình cáp quang và truyền tải dữ liệu ngắn hạn: CWDM thường được sử dụng trong các ứng dụng mạng có yêu cầu băng thông thấp hơn và khoảng cách truyền dẫn ngắn hơn.

WDM dạng sóng con (Dense WDM – DWDM):

  • Số lượng bước sóng nhiều hơn: DWDM sử dụng các bước sóng cách nhau mật hơn (từ 0,8nm đến 1,6nm hoặc thậm chí mật hơn nữa), cho phép truyền tải nhiều tín hiệu hơn trên cùng một sợi quang so với CWDM.
  • Khả năng truyền dẫn xa hơn: DWDM thường được sử dụng trong các ứng dụng mạng có yêu cầu khoảng cách truyền dẫn xa hơn, chẳng hạn như truyền tải dữ liệu qua xa trên đường cáp quang dài hạn.
  • Khả năng mở rộng hệ thống: DWDM cho phép mở rộng hệ thống mạng quang học bằng cách thêm nhiều tín hiệu mới mà không cần thay đổi cơ sở hạ tầng quang học hiện có.
  • Ứng dụng trong mạng lưới truyền dẫn dữ liệu và viễn thông dài hạn: DWDM thường được sử dụng trong các mạng lưới quang học có yêu cầu truyền dẫn dữ liệu dài hạn và yêu cầu băng thông cao.

Công nghệ WDM hoạt động như thế nào?

cách công nghệ WDM hoạt động
cách công nghệ WDM hoạt động

Công nghệ ghép kênh phân chia bước sóng phân chia theo tần số. Với công nghệ WDM 1 sợi quang như một đường cao tốc và các tín hiệu được đưa vào với các bước sóng khác nhau sẽ được đi vào làn xe riêng của mình.

Tất nhiên là để tránh xảy ra sự cố trên sợi quang thì chúng ta phải kiểm soát được tần ố của từng tín hiệu quang. Các bước sóng quá ngắn rất dễ dàng bị suy hao trong khi các bước sóng quá dài thì hiệu suất công nghệ WDM lại thấp.

công nghệ WDM hoạt động như một đường cao tốc
công nghệ WDM hoạt động như một đường cao tốc

Cách công nghệ WDM hoạt động như sau:

  1. Tín hiệu quang học đầu vào: Trước khi áp dụng công nghệ WDM, các tín hiệu quang học từ các nguồn khác nhau cần được chuẩn bị. Điều này thường bao gồm việc chuyển đổi tín hiệu điện tử thành tín hiệu quang học sử dụng các thiết bị như laser.
  2. Kết hợp tín hiệu (Multiplexing): Ở điểm cuối gửi (ví dụ: trung tâm dữ liệu hoặc trạm gốc), các tín hiệu quang học từ các nguồn khác nhau được kết hợp lại thành một tín hiệu duy nhất sử dụng một thiết bị gọi là bộ nhiều sóng (WDM multiplexer).
  3. Truyền tín hiệu qua sợi quang: Tín hiệu duy nhất sau khi được kết hợp sẽ được truyền đi qua mạng sợi quang. Mạng sợi quang thường chứa nhiều sợi quang, và mỗi sợi có thể mang nhiều tín hiệu khác nhau sử dụng WDM.
  4. Phân tách tín hiệu (Demultiplexing): Ở điểm cuối nhận (ví dụ: trạm đích hoặc trung tâm dữ liệu đích), tín hiệu quang học đầu vào sẽ được phân tách thành các tín hiệu riêng biệt tương ứng với bước sóng ban đầu sử dụng một thiết bị gọi là bộ phân tách WDM (WDM demultiplexer).
  5. Xử lý tín hiệu: Các tín hiệu riêng biệt sau khi được phân tách có thể được chuyển đổi từ tín hiệu quang học thành tín hiệu điện tử và xử lý bằng các thiết bị điện tử như bộ đọc tín hiệu hoặc máy tính để trích xuất thông tin.
  6. Chuyển tiếp dữ liệu: Dữ liệu được truyền tải từ các tín hiệu quang học này đến các thiết bị cuối cùng hoặc đích tương ứng trong mạng, nơi nó có thể được xử lý, lưu trữ, hoặc chuyển tiếp tới người dùng cuối.

Lợi ích của công nghệ WDM

Tất cả những lợi ích mà công nghệ WDM mang lại có thể được tóm gọn thành những điểm chính sau:

  • Tăng dung lượng và băng thông: WDM cho phép truyền nhiều tín hiệu trên cùng một sợi quang, nâng cao khả năng truyền tải và băng thông của mạng.
  • Tiết kiệm cơ sở hạ tầng: Giúp tận dụng tối đa cơ sở hạ tầng hiện có, giảm thiểu việc cài đặt thêm sợi quang mới.
  • Cải thiện hiệu suất: Giảm độ trễ trong truyền tải dữ liệu và tăng hiệu suất mạng.
  • Mở rộng mạng dễ dàng: Mở rộng mạng quang học một cách linh hoạt và không đòi hỏi cơ sở hạ tầng mới.
  • Ứng dụng đa dạng: WDM được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, từ mạng viễn thông đến truyền hình cáp quang và kết nối trung tâm dữ liệu.

Kết luận:

Có thể nói công nghệ WDM có vai trò rất quan trọng trong truyền dẫn cáp quang. Mong rằng qua bài viết này bạn đã hiểu về công nghệ này và hiểu cách hoạt động nó ra sao? Cũng như hiểu được tác dụng của công nghệ này!

Xem thêm các bài viết khác:

Cách sử dụng Media Converter cho hệ thống video CCTV và video IP

Cách sử dụng Media Converter trong mạng