Đang tải... (xem toàn văn)
hệ thống thông tin quang tốc độ cao và ứng dụng hệ thống thông tin quang tốc độ cao và ứng dụng hệ thống thông tin quang tốc độ cao và ứng dụng hệ thống thông tin quang tốc độ cao và ứng dụng hệ thống thông tin quang tốc độ cao và ứng dụng hệ thống thông tin quang tốc độ cao và ứng dụng hệ thống thông tin quang tốc độ cao và ứng dụng hệ thống thông tin quang tốc độ cao và ứng dụng hệ thống thông tin quang tốc độ cao và ứng dụng hệ thống thông tin quang tốc độ cao và ứng dụng hệ thống thông tin quang tốc độ cao và ứng dụng
Lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu kết luận văn trung thực chưa công bố tài liệu Tác giả luận văn MỤC LỤC Lời cam đoan Mục lục Danh sách ký hiệu chữ viết tắt .5 Danh sách mục hình vẽ bảng biểu Lời nói đầu KẾT LUẬN .80 TÀI LIỆU THAM KHẢO .81 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 2R Reshape, retiming khôi phục dạng xung, khôi phục định thời 3R ASE Reshape, retiming, khôi phục dạng xung, khôi phục định regeneration khôi phục liệu Amplified Spontaneous Tạp âm sinh phát xạ tự phát Emission ASK Amplitude shift keying Khóa dịch biên độ ATM Asynchronous tranfer mode Chế độ truyền dẫn không đồng AWG Array waveguide grating Cách tử dẫn sóng theo hang BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bit BFG Bragg fiber grating Cách tử sợi Bragg BPF Band Pass Filter Bộ lọc thông dải DBR Distributed Bragg Reflection Phân bố phản xạ Bragg DCF Dispersion compensation Sợi quang bù tán sắc fiber DCG Dispersion compensation Cách tử bù tán sắc grating DCM Dispersion compensation Module bù tán sắc module DFF Dispersion Flatting Fiber Sợi quang bù tán sắc phẳng DSF Dispersion Shifted Fiber Sợi quang dịch chuyển tán sắc DTF Dielectric thin film Fiber Bộ lọc điện môi màng mỏng DWDM Dense Wave Division Ghép kênh phân chia theo bước Multiplexing sóng mật độ cao E/O Electric/Optical Chuyển đổi điện quang EDFA Erbium Doped Fiber Khuếch đại quang sợi pha tạp Amplifier Erbium OADM Optical Add/Drop Multiplex Bộ xen/rẽ kênh quang IP Internet Protocol Giap thức internet ITU International Tổ chức viễn thông quốc tế Telecomminication Union LED Light Emitting Diode Đi – ốt phát quang NF Noise Figure Hệ số nhiễu NZ-DSF Non – zero Dispersion Sợi quang dịch chuyển tán Shifted Fiber sắc khác không O/E Optical/Electric Bộ chuyển đổi quang điện OBA Opical Booster amplifier Bộ khuếch đại công suất quang OLA Optical line amplifier Bộ khuếch đại quang đường dây OMUX Optical Multiplex Bộ ghép kênh quang OPA Optical Pre – amplifier Bộ tiền khuếch đại quang OTM Optical teminal Đầu cuối tách/ghép kênh quang OTU Optical Transponder Unit Bộ chuyển đổi bước sóng quang OXC Optical cross connect Bộ đấu chéo quang SBS Stimulated Brillouin Hiệu ứng tán xạ Brillouin kích Seattering thích Synchronous Digital Phân cấp số đồng SDH Hierarchy SM Single mode Đơn mode SPM Self phase Modulation Hiệu ứng điều chế pha SRS Stimulated Raman Seattering Hiệu ứng tán xạ Raman kích Thích TDM Time division multiplex Ghép kênh phân chia theo thời gian WDM Wave division Multiplex Ghép kênh phân chia theo bước sóng XPM Cross Phase Modulation Hiệu ứng điều chế pha chéo FWM Four – Wave Mixing Hiệu ứng trộn bước sóng DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU HÌNH VẼ: Hình 1.1: Mô tả tuyến thông tin quang ghép bước sóng 11 Hình 1.2: Hệ thống ghép bước sóng đơn hướng 12 Hình 1.3: Hệ thống ghép bước sóng song hướng 13 Hình 2.1: Sự phân chia dải bước sóng làm việc cửa sổ 1550 nm .27 Hình 2.2: Topology dạng điểm – điểm 28 Hình 2.3: Topology dạng vòng (ring) 29 Hình 2.4: Một dạng topology mesh 30 Hình 2.5: Tuyến quang DWM điểm điểm đơn hướng dung lượng cao 31 Hình 2.6: Mạng WDM quảng bá hình .35 Hình 2.7: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc vào BN 36 Hình 2.8: Sơ đồ khối mạng truyền dẫn quang đa truy nhập 37 Hình 2.9: Cấu trúc mạng Lambdanet 39 Hình 2.10: Sơ đồ khối mạng vòng quang thụ động nội hạt 40 Hình 2.11: Mạng đa chặng nút 42 Hình 2.12: Sơ đồ khối chức nút mạng Teranet 43 Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống DWDM 45 Hình 3.2: Nguyên lý thu phát quang OUT 46 Hình 3.3: Bộ tách bước sóng dùng lọc 48 Hình 3.4: Cấu tạo lọc 48 Hình 3.5: Bộ tách hai kênh dùng thấu kính phẳng lọc 49 Hình 3.6: Bộ tách hai kênh dùng lọc lăng kính Grin 49 Hình 3.7: Cấu tạo lọc nhiều bước sóng 50 Hình 3.8: Bộ ghép kênh vi quang nhiều kênh thực tế 50 Hình 3.9: Cấu trúc tách kênh sử dụng lọc gắn trực tiếp vào sợi 51 Hình 3.10a: Bộ tách bước sóng dùng thấu kính 52 Hình 3.10b: Bộ tách bước sóng dùng thấu kính Grin .52 Hình 3.11a: Phương pháp ghép xoắn 54 Hình 3.11b: Phương pháp mài ghép sợi 54 Hình 3.12: Giản đồ lượng Erbium 55 Hình 3.13: Cấu trúc EDFA đơn tầng 56 Hình 3.14: Sơ đồ vị trí thiết bị node OADM 59 Hình 3.15: OXC với ma trận chuyển mach N x N 61 Hình 3.16: Bộ nối chéo chuyển mạch không gian 62 Bảng: Bảng 2.1: Hệ thống WDM thực nghiệm 33 Bảng 4.1: Các thông số đổi với OM 71 Bảng 4.2: Các thống số OD 71 Bảng 4.3: Các thông số OA 71 Bảng 4.4: Bảng phân bố bước song band C cho hệ thống DWDM 40 kênh 72 Bảng 4.5: Tốc độ Bit dung lượng loại OTU 73 LỜI NÓI ĐẦU Thế kỷ 21 bắt đầu mở kỷ nguyên Kỷ nguyên truyền thông công nghệ thông tin Chỉ thời gian ngắn dịch vụ thông tin nhanh chóng lan tràn khắp xã hội, trở thành công cụ, “mặt hàng” thiếu sống người Sự phổ biến khả ứng dụng khắp lĩnh vực sống hệ thống công nghệ thông tin tạo áp lực lớn hệ thống truyền dẫn Số lượng người tham gia vào hệ thống thông tin tăng nhanh đôi với việc yêu cầu khách hàng ngày cao “vắt kiệt” hoàn toàn dung lượng hệ thống truyền dẫn xây dựng nhiều năm trước Sự bùng nổ yêu cầu băng thông mạng tăng dần với lớn lên lưu lượng liệu, đặc biệt Internet tăng khoảng 300% năm lưu lượng Internet Trong than lưu lượng truyền tải mạng ngày trở lên phức tạp Lưu lượng liệu truyền mạng backbone đa dạng, kênh (TDM hay fax), gói IP, tế bào (ATM Frame relay) hay liệu VoIP… Từ thấy vấn đề cộm hệ thống truyền dẫn yêu cầu “băng thông mạng” Phương pháp sử dụng gần ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM) Với công nghệ này, không cần phải đặt thêm cáp quang dung lượng hữu dụng cáp tăng lên đến 16 tới 32 lần Các hệ thống WDM trước ghép hay (lớn 16) bước sóng Kế thừa WDM, công nghệ ghép kênh theo bước sóng mật độ cao DWDM đời có khả ghép nhiều bước sóng sợi quang giải hữu hiệu vấn đề băng thông mạng Hiện nay, hệ thống DWDM ghép đến 128 hay 160 bước sóng Người ta chưa thể xác định giới hạn cuối công nghệ Do vậy, việc nghiên cứu tìm hiểu công nghệ DWDM vấn đề cấp thiết ngành truyền dẫn để tiếp tục nâng cao băng thông mạng, đáp ứng yêu cầu ngày cao người sử dụng Với lý em chọn đề tài “Hệ thống thông tin quang tốc độ cao ứng dụng” nhằm mục đích tìm hiểu, nghiên cứu kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng mật độ cao Đồ án gồm chương với nội dung sau: Chương 1: Cơ sở kỹ thuật ghép kênh phân chia theo bước sóng Chương 2: Tổng quan ứng dụng hệ thống DWDM Chương 3: Các thành phần hệ thống DWDM Chương 4: Thiết kế tuyến thông tin quang Em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới THS Trần Thị Đồng tận tình hướng dẫn em nghiên cứu, tìm hiểu tạo điều kiện để hoàn thành luận văn tốt nghiệp Do hạn chế thời gian kiến thức, đồ án tốt nghiệp em nhiều thiếu sót Kính mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô bạn để đề tài em hoàn thiện Xin trân thành cảm ơn Hà nội, ngày tháng năm 2014 Sinh viên Uông Minh Nam Chương 1: CƠ SỞ KỸ THUẬT GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO BƯỚC SÓNG 1.1 Kỹ thuật ghép bước sóng quang Trong thực tế hệ thống đơn kênh (là hệ thống mà sợi quang truyền luồng tín hiệu cho hướng), tốc độ truyền đạt tới mức người ta thấy hạn chế mạch điện tử việc nâng cao tốc độ kéo dài cự ly truyền dẫn Khi tốc độ đạt tới hàng trục Gbit/s Khoảng cách truyền dẫn ngắn lại, thân mạch điện tử đảm bảo đáp ứng xung tín hiệu cực hẹp Thêm vào chi phí cho giải pháp tuyến truyền dẫn trở lên tốn cấu trúc hệ thống phức tạp đòi hỏi công nghệ cao Do kỹ thuật ghép kênh quang đời, nhằm khắc phục hạn chế Các phần tử quang hệ thống thiết bị đóng vai trò chủ đạo việc thay hoạt động phần tử điện vị trí xung yếu đòi hỏi kỹ thuật xử lý tín hiệu nhanh Về lý thuyết ta làm tăng đáng kể dung lượng truyền dẫn hệ thống cách truyền đồng thời nhiều tín hiệu quang sợi nguồn phát có phổ khác cách hợp lý đầu thu thu tín hiệu quang riêng biệt phần thu có tách bước sóng sở kỹ thuật ghép bước sóng 1.2 Nguyên lý ghép bước sóng quang Nguyên lý ghép bước sóng quang minh họa hình 1.1 Giả sử có nguồn phát quang làm việc bước sóng λ1, λ2,….,λn Các tín hiệu quang bước sóng khác ghép vào sợi dẫn quang Các tín hiệu có bước sóng khác ghép lại phía phát nhờ ghép kênh Bộ ghép bước sóng phải bảo đảm có suy hao nhỏ tín hiệu sau ghép truyền dọc theo sợi để tới phía thu Các tách sóng quang khác phía đầu thu nhận lại luống tín hiệu với bước sóng riêng rẽ sau chúng qua giải ghép bước sóng n Tx Tx λ1 λn λ1 , λ , λ n OMUX ODMUX Sợi quang λ1 λn Rx Rx Hình 1.1: Mô tả tuyến thông tin quang ghép bước sóng n Đặc điểm bật hệ thống ghép kênh theo bước sóng quang – WDM tận dụng hữu hiệu nguồn tài nguyên sợi băng rộng khu vực tổn hao thấp sợi quang đơn mode, nâng cao rõ rệt dung lượng truyền dẫn hệ thống, đồng thời hạ giá thành kênh dịch vụ xuống mức thấp Trong việc thực ghép kênh trình biến đổi điện Hệ thống WDM dựa sở tiềm băng tần sợi quang để mang nhiều bước sóng ánh sáng khác nhau, điều thiết yếu việc truyền đồng thời nhiều bước sóng lúc không gây nhiễu lẫn Mỗi bước sóng đại diện kênh quang sợi quang Công nghệ WDM phát triển theo xu hướng mà riêng rẽ bước sóng kênh phần nhỏ nm hay 10-9m, điều dẫn đến hệ thống ghép kênh theo bước sóng mật độ cao – DWDM Các thành phần thiết bị trước có khả xử lý từ đến 16 kênh, kênh hỗ trợ luồng liệu đồng tốc độ 2,5 Gbit/s cho tín hiệu mạng quang phân cấp đồng số (SDH/SONET) Các nhà cung cấp WDM sớm phát triển thiết bị nhằm hỗ trợ cho việc truyền nhiều kênh quang Các hệ thống với hàng trăm kênh sẵn sàng đưa vào sử dụng, cung cấp tốc độ liệu kết hợp hàng trăm Gbit/s tiến tới đạt tốc độ Tbit/s truyền sợi quang Có hai hình thức cấu thành hệ thống WDM là: hệ thống ghép bước sóng hướng hệ thống ghép bước sóng song hướng Ở hình 1.2 hệ thống ghép bước sóng hướng Trong hệ thống thiết bị ghép bước sóng dùng để kết hợp bước sóng khác sau truyền sợi tách chúng đầu thành tia riêng rẽ trước đưa vào thu quang tương ứng Hình 1.2: hệ thống ghép bước sóng đơn hướng 10 Chủng loại thiết bị: Pleiku, Phú Lâm, N12, N13, N14, TBA 500kV Tân Định sử dụng thiết bị DXC loại HiT 7070 Siemens Tại N8, N9, N10, N11 sử dụng thiết bị SMA – 16 cấu hình REG Siemens Tuy nhiên tất cấu hình ADM 4.2.6 Từ Phú Lâm đến A2 Được cấu hình theo kiểu MSP Tổng dung lượng 10Gbit/s Chủng loại thiết bị: Phú Lâm A2 sử dụng thiết bị DXC loại HiT 7070 Siemens Các thiết bị HiT 7070 Siemens trang bị node thiết bị đấu chéo số DXC có khả nâng cấp lên STM – 64 với dung lượng ma trận chuyển mạch 160 Gbit/s Hệ thống cáp quang: Hệ thống cáp quang đường trục Bắc – Nam: Năm 1994, tuyến cáp quang OPGW ĐZ 500 kV mạch Hòa Bình – Hà Tĩnh – Đà Nẵng – Pleiku – Phú Lâm đưa vào sử dụng hình thành hệ thống trục cáp quang Bắc – Nam Năm 2006 với việc hoàn thiệt đường dây 500 kV đoạn Nho Quan – Thường Tín, nâng số đường cáp quang OPGW từ Hà Nội đến Thành phố HCM lên đường • Đường dây 500 kV mạch 1: Từ Hòa Bình – Phú Lâm: cáp quang OPGW/10 sợi quang đơn mode dịch chuyển tán sắc khác không, theo tiểu chuẩn ITU – T G.652 , tổng chiều dài 1638 km • Đừng dây 500 kV: Đoạn Thường Tín – Nho Quan – Hà Tĩnh – Đà Nẵng: Cáp quang OPGW/12 sợi quang đơn mode tiêu chuẩn ITU – T G.655, tổng chiều dài 811 km Và đoạn Đà Nẵng – Pleiku – Phú Lâm: cáp quang OPGW/12 sợi quang đơn mode tiêu chuẩn ITU – T G.655, tổng chiều dài 889 km 4.3 Yêu cầu yếu tố ảnh hưởng đến việc thiết kế hệ thống WDM 4.3.1 Yêu cầu thiết kế hệ thống: Trên sở trạng hệ thống cáp quang đường trục tiếp nhận từ nhà cung cấp cũ quy hoạch hệ thống cáp quang đường trục nằm kế hoạch chiến lược Viettel nhằm đảm bảo bổ xung dung lượng đường truyền, mở rộng mạng lưới, nâng cáo tính ổn định đáp ứng phát triển đa dạng loại hình dịch vụ 65 Hệ thống viễn thông xây dựng phải đáp ứng yêu cầu sau: - Dung lượng lớn: Dung lượng hệ thống phải đáp ứng nhu cầu đường truyền không cho dịch vụ viễn thông có đường truyền bao gồm: dịch vụ viễn thông nước (WLL/CDMA, Internet, VoIP, cho thuê kênh,…) ngành điện tử cung cấp phạm vi toàn quốc mà đáp ứng nhu cầu cần mở rộng dịch vụ Viettel địa bàn Dung lượng có có 2,5 GB Bắc – Nam chưa tương ứng với hạ tầng có, dự định nâng cấp lên 40 GB Bắc – Nam (4 bước song 10 Gb DWDM) Dự án đáp ứng nhu cầu đường truyền cho dịch vụ viễn thông năm sau cao năm trước Viettel - Độ tin cậy, độ an toàn cao: Hệ thống thông tin xây dựng vừa đóng vai trò trục viễn thông Bắc – Nam, vừa trục viễn thông liên tỉnh cho tỉnh duyên hải từ Hà Nội đến TP.HCM Do vậy, mức độ an toàn, tin cậy hệ thống phải đặt lên hàng đầu Hệ thống viễn thông xây dựng từ Hà Nội đến TP.HCM cần dựa nguyên tắc tạo mạch vòng mặt vật lý, đảm bảo độ an toàn tin cậy cao - Khai thác, dễ kết nối: Với chức trục thông tin miền, nút hệ thống viễn thông cần đặt gần khu dân cư, kinh tế phát triển thành phố, thị xã, khu công nghiệp, … để dễ dàng khai thác tăng hiệu đầu tư Ngoài nút cần đặt vị trí thích hợp để dễ kết nối với tuyến thông tin khác tuyến liên tỉnh, liên vùng tuyến nội hạt, truy nhập - Có khả nâng cấp với dung lượng lớn: Với chức đường trục thông tin Viettel với việc bùng nổ dịch vụ viễn thông yêu cầu phát triển hệ thống, hệ thống cần đáp ứng khả nâng cấp, mở rộng với dung lượng lớn tương lai 4.3.2 Yêu cầu thiết bị: Yêu cầu chung: - Các thiết bị OADM có khả xen rẽ từ tới 100% - Hệ thống DWDM có khả mở rộng dung lượng tới 40 GB hướng với cáp theo chuẩn G.652 G.655 66 - Hệ thống DWDM có khả nâng cấp dung lượng kênh từ 10 Gbps/kênh lên 40 Gbps/kênh - Hệ thống DWDM có dung lượng lớn sử dụng kên có khoảng cách kênh từ 100 GHz tới 50 GHz Tần số trung tâm danh định thỏa mãn với băng C 193,1 THz tuân theo tiêu chuẩn ITU – T G.692 ITU – T G.694.1 - Thiết bị DWDM phải phù hợp với sợi cáp quang G.652 G.655 theo tiêu chuẩn ITU – T - Cửa sổ bước sóng việc DWDM: nằm khoảng từ 1530 nm tới 1650 nm (C band) - Khoảng cách kênh: không bé 100 nm Các bước sóng làm việc phải tuân theo khuyến nghị G.649.1 ITU – T - Thiết bị DWDM phải đảm bảo tỉ lệ lỗi bit BER ≤ 10 -12 sử dụng đến 40 bước - Hệ thống DWDM cung cấp chế bảo vệ OSNCP - Các cấu hình OLA, OADM, OTM, REG hệ thống DWDM sử dụng chung sóng chủng loại ngăn giá - Hệ thống phải đảm vảo chức giám sát tự động điều khiển công suất phát cân tải có thay đổi suy hao tuyến Bước sóng hoạt động: - Tấn số tham chiếu tuyệt đối (Absolute Frequency Reference) kênh phải gần tần số sở 193,1 THz - Khoảng cách tần số kênh liền kề 100 GHz - Độ lêch tần số trung tâm cự đại kênh phải bé ± 12,5 GHz (khoảng 0,1 nm) - Độ ổn định bước sóng hoạt động kênh phải bé ± 0,01nm/1 năm - Các tần số bước sóng tương ứng 40 kênh cho hệ thống DWDM - Phổ tần bước sóng hoạt động phải giám sát NMS Chuyển mạch bảo vệ - Thiết bị phải có khả thực chế bảo vệ: o 1:N Cơ chế bảo vệ kênh 67 o 1+1 Cơ chế bảo vệ OTU o 1+1 Cơ chế bảo vệ đường quang o Và chế bảo vệ khác Chức giám sát bảo dưỡng, báo cảnh khai thác hệ thống – OAM - Thiết bị phải hỗ trợ chức cần thiết đầy đủ OAM cách tự động như: giám sát chất lượng hệ thống in-service; giám sát phổ kênh quang; giám sát chất lượng sợi quang… - Thiết bị DWDM phải giám sát theo thời gian thực phổ quang nút mạng từ NMS gồm: công suất quang, bước sóng hoạt động OSNR, độ lệch tần số trung tâm tất kênh khai thác Yêu cầu thiết bị OADM: - Sẵn sang chuyển thành cấu hình R-OADM mà không gián đoạn, ngừng cung cấp dịch vụ - Thực tái định thời, tái khuếch đại, tái tạo tín hiệu - 3R - Tối thiểu số hướng việc với cấu hình R-OADM - Số bước sóng xen rẽ node tăng giảm theo yêu cầu - Xen rẽ tái tạo bước sóng Yêu cầu thiết bị khuếch đại quang OLA: - Thiết bị khuếch đại quang sử dụng hệ thống DWDM tuần thủ theo tiêu chuẩn ITU – T G.663 tiêu chuẩn ITU – T khác - Thiết bị phải đảm bảo tỉ lệ lỗi bit gia tăng số bước sóng sử dụng - Thiết bị phải cung cấp khuếch đại Raman đảm bảo hệ thống sử dụng khoảng cách xa làm giảm tỉ số OSNR chặng - Thiết bị phải có khả điều khiển thay đổi tự động hệ số khuếch đại đảm bảo điều chỉnh có thay đổi số lượng bước sóng Yêu cầu tách/ghép kênh quang: Các thống số yêu cầu OM: tuân thủ theo tiêu chuẩn ITU – T G.681, G.709, G.872 tiêu chuẩn khác ITU – T - Có khả ghép 40 bước sóng, bước sóng có tốc độ 10 Gbps - Hoạt động bước sóng tuân thủ theo giải tần tiều chuẩn ITU – T G.694.1 68 Bảng 4.1: Các thông số đổi với OM Bảng 4.2: Các thống số OD - Các khuếch đại quang (gồm OBA, OPA, OLA) sử dụng hệ thống DWDM phải tuân theo khuyến nghị G.663 khuyến nghị liên quan ITU – T - Các thông số yêu cầu OA Bảng 4.3: Các thông số OA Yêu cầu khối phát/đáp quang – OTU 69 - OTU bao gồm loại: OTU sử dụng phía phát (Tx); OTU sử dụng lặp (Regenetrator) OTU sử dụng phía thu (Rx) - Bộ phát đáp quang cho phép thay đổi bước sóng làm việc toàn dải băng C (turnable laser OTU) - Bước sóng tần số trung tâm hệ thống DWDM (C Band) Bảng 4.4: Bảng phân bố bước song band C cho hệ thống DWDM 40 kênh - Thiết bị DWDM có khả cung cấp loại giao diện SDH theo chuẩn ITU – T G.957 G.691 + STM-64: S-64.2, L-64.2b… + STM-16: I-16, S-16.1, L-16.1, L-16.2 + STM-256 - Thiết bị DWDM có khả cung cấp loại liệu sau: + 10 GE LAN 10 GE WAN theo chuẩn IEEE.802 70 + Gigabit Ethernet (GbE) theo chuẩn ITU – T G.707, IEEE.802 + x 10 card giao diện Các thông số yêu cầu OTU theo ITU – T F.709: Bảng 4.5: Tốc độ Bit dung lượng loại OTU Yêu cầu phần bù tán sắc – DCM: Bộ DCM phải tuân theo khuyến nghi G.671 G.692 khuyến nghị liên quang ITU – T Trong trường hợp sử dụng bù tán sắc DCF thiết bị cần có khoảng suy hao để bù đắp cho phần cáp quang them vào gây lên Yêu cầu hoạt động OSC: Hoạt động OSC sau: OSC hoạt động bình thường OLA bị lỗi Bước song hoạt động OSC 1510±10nm Tốc độ truyền tải OSC 2.048 Mbit/s cấu trúc khung tuân thủ theo tiêu chuẩn ITU – T G.704 Tỷ lệ BER cho kênh OSC không thấp x 10-11 4.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc thiết kế WDM: Như trình bày Chương yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế WDM bao gồm: - Suy hao sợi quang băng thông - Số kênh bước song - Độ rộng phổ nguồn phát - Quỹ công suất - Nhiễu xuyên kênh + Xuyên kênh tuyến tính + Xuyên nhiễu phi tuyến 71 + Xuyên nhiễu khác tần số + Xuyên nhiễu tần số - Tán sắc + Tán sắc dẫn song + Tán sắc vật liệu + Tán sắc mode - Ảnh hưởng hiệu ứng phi tuyến + khuếch đại tích lũy Raman SRS + Hiệu ứng tán xạ Brillouin SBS + Hiệu ứng tự điều chế pha SPM + Hiệu ứng điều chế pha chéo XPM + Hiệu ứng trộn bốn bước sóng FWM 4.4 Thiết kế hệ thống cáp quang đường trục WDM 4.4.1 Cáp quang sử dụng thiết kế: - Tuyến cáp quang OPGW TBA Mai Động – TBA 500 kV Thường Tín DZ500kV: • Loại cáp: ADSS + OPGW 12 sợi, tiêu chuẩn sợi G.655 • Chiều dài tuyến 15,5 km - Tuyến cáp quang TBA 500 kV Thường Tín – TBA 500kV Nho Quan DZ500kV: • Loại cáp: OPGW sợi, tiêu chuẩn sợi G.655 • Chiều dài tuyến: 74 km - Tuyến cáp quang TBA 500kV Nho Quan – Trạm lặp quang R1 DZ500kV: • Loại cáp: OPGW sợi, tiêu chuẩn sợi G.655 • Chiều dài tuyến: 148 km - Tuyến cáp quang TBA 500kV Hà Tĩnh - Trạm lặp quang R2 DZ500kV: • Loại cáp: OPGW sợi, tiêu chuẩn sợi G.655 • Chiều dài tuyến: 118 km - Tuyến cáp quang trạm lặp quang R2 - Trạm lặp quang R3 DZ500kV: • Loại cáp: OPGW sợi, tiêu chuẩn sợi G.655 • Chiều dài tuyến: 118 km - Tuyến cáp quang trạm lặp quang R3 - Trạm lặp quang R4 DZ500kV: 72 • Loại cáp: OPGW sợi, tiêu chuẩn sợi G.655 • Chiều dài tuyến: 121 km - Tuyến cáp quang trạm lặp quang R4 – TBA 500kV Đà Nẵng DZ500kV: • Loại cáp: OPGW sợi, tiêu chuẩn sợi G.655 • Chiều dài tuyến: 53 km - Tuyến cáp quang TBA 500kV Đà Nẵng – TBA 500kV Dốc Sỏi: • Loại cáp: OPGW sợi, tiêu chuẩn sợi G.655 • Chiều dài tuyến: 108 km - Tuyến cáp quang TBA 500kV Dốc Sỏi – Trạm lặp quang KoTum DZ500kV: • Loại cáp: OPGW sợi, tiêu chuẩn sợi G.655 • Chiều dài tuyến: 147 km - Trạm lặp quang KoTum – TBA 500kV Pleiku: • Loại cáp: OPGW sợi, tiêu chuẩn sợi G.655 • Chiều dài tuyến: 40 km - Tuyến cáp quang TBA 500kV Pleiku – Trạm lặp N12 DZ500kV: • Loại cáp: OPGW sợi, tiêu chuẩn sợi G.655 • Chiều dài tuyến: 165 km - Tuyến cáp quang Trạm lặp N12 - Trạm lặp N13: • Loại cáp: OPGW sợi, tiêu chuẩn sợi G.655 • Chiều dài tuyến: 164 km - Tuyến cáp quang Trạm lặp N13 – Trạm lặp N13 DZ500kV: • Loại cáp: OPGW sợi, tiêu chuẩn sợi G.655 • Chiều dài tuyến: 125 km - Tuyến cáp quang Trạm lặp N14 – TBA 500kV Tân Định: • Loại cáp: OPGW sợi, tiêu chuẩn sợi G.655 • Chiều dài tuyến: 70 km - Tuyến cáp quang TBA 500kV Tân Định – TBA 500kV Phú Lâm DZ500kV: • Loại cáp: OPGW sợi, tiêu chuẩn sợi G.655 • Chiều dài tuyến: 50 km 73 4.4.2 Thiết bị sử dụng thiết kế Thiết bị truyền dẫn quang DWDM trang bị theo đề án bố trí địa điểm: + Thiết bị cấu hình kết nối BWS 1600:83 Trần Phú – Hà Đông 80 Nguyễn Thái Sơn – TP HCM + Thiết bị cấu hình xen rẽ BWS 1600 RMU9: TBA 500kV Hà Tĩnh, TBA 500kV Đà Nẵng, TBA 500kV Pleiku, Trạm lặp N12 + Thiết bị cấu hình lặp quang BWS 1600: TBA 500kV Hòa Bình, TBA 500kV Nho Quan, TBA 500kV Dốc Sỏi, TBA 500kV Tận Định, trạm lặp N1, N2, R1, N3-R2, N4R3, N6, N7, trạm lặp KonTum, B8, N9, N10, N11, N13 – Di Linh, N14 4.4.3 Tính toán thông số hệ thống 4.4.3.1 Tính toán tán sắc Tán sắc PMD tán sắc đặc tính không đồng sợi quang gây sau trình sử dụng Đối với tốc độ truyền dẫn 10 Gb/s số PMD yêu cầu bé 10 ps Tán sắc PMD tính theo công thức: PMD = Hệ số tán sắc PMD x L1/2 Đối với cáp quang G.652 G.655 hệ số tán sắc PMD ≤ 0,5 ps.√km Theo kết đo kiểm sợi quang đường trục thực hệ số tán sắc PMD trung bình mạch 0,07 ps.√km Theo kết đo kiểm sợi quang đường trục thực hệ số tán sắc PMD trung bình mạch 0,07 ps.√km L : cự ly truyền dẫn (km) Các số tán sắc đoạn đường trục DWDM < 10 ps đảm bảo cho hệ thống hoạt động tốc độ 10 Gbit/s 4.4.3.2 Tính toán quỹ công suất Một thông số đóng vai trò quang trọng thiết kế mạng DWDM quỹ công suất Quỹ công suất yếu tố quan trọng nhằm bảo vệ hệ thống hoạt động bình thường tính công thức: Pout = Pin – (suy hao qua MUX) + (hệ số khuếch đại G) – (suy hao chặng) ∑L = L x αf dB/km + số mối hàn x 0,05dB + lC x 0,5 dB + dB 74 Với: ∑L chiều dài tuyến L: cự ly truyền dẫn (km) lC suy hao nối quang Pin công suất phát αf suy hao sợi dB trữ hệ thống 4.4.3.3 Tỷ số tín hiệu nhiễu OSNR Tỷ số tín hiệu quang tạp âm thống số quan trọng hệ thống truyền dẫn quang đặc biệt hệ thống dung lượng lớn tốc độ cao Trong trình tín hiệu truyền sợi quang OSNR suy giảm khuếch đại, nhiễu pha nguyên nhân khác Nhiễu quang dẫn đến làm giảm khả giải mã xác tín hiệu đến đầu thu Với mức nhạy thu thu quang phổ biến nay, để đạt chất lượng thông tin mức BER ≤ 10-12 với hệ thống 10G OSNR > 15 dB Tỷ số tín hiệu quang tạp âm OSNR tính theo công thức: OSNR = Với PASE công suất nhiễu ASE Theo tiêu chuẩn ITU – T G.692 tỷ số OSNR tính công thức: OSNR = Pout – L – NF – 10*Log N – 10 Log(h*v*Δf) Trong đó: Pout : công suất L: suy hao tuyến quang NF : Noise Figure N: số chặng h : số Plank v: tần số Δf : băng thông Tuy nhiên công thức áp dụng xác trường hợp đoạn chặng có khoảng cách Đối với hệ thống trục DWDM EVN vị trí đặt trạm không việc tín toán OSNR tính toán dựa công thức: Pout = Pin * Gain Nout = Nin.Gain + K*NF*Gain OSNR = Pin / (Pin/OSNRin + K*NF) Trong đó: Pout : công suất Pin công suất vào 75 Gain: Hệ số khuếch đại K: hệ số nhiễu quang sinh khuếch đại Tỷ số OSRN tuyến: 1\ OSNRFinal = 1\ OSNR1 + 1\ OSNR2 + 1\ OSNR3 + 1\ OSNR4 + 4.4.4 Cấu hình thiết bị WDM 4.4.4.1 Cấu hình OTM Thiết bị quang ghép kênh bước sóng cấu hình OTM Sử dụng bước song 10Gbps đường trục mạch hoạt động giải tần C – Band (ITU – T g.694) Bao gồm đầy đủ phần nguồn, điều khiển, giám sát (OSC), bù tán sắc (DCM)… phù hợp với thiết bị: MUX 40 kênh ≥ 02 Card, DEMUX 40 kênh ≥ 02 Card, OTU ≥ Card 10G, PA ≥ Card, BA ≥ Card 4.4.4.2 Cấu hình OADM xen rẽ bước sóng Thiết bị quang ghép kênh bước sóng cấu hình OADM Sử dụng bước song 10Gbps đường trục mạch hoạt động giải tần C – Band (ITU – T g.694) Bao gồm đầy đủ phần nguồn, điều khiển, giám sát (OSC), bù tán sắc (DCM)… phù hợp với thiết bị: Add/Drop kênh: Card, OTU: Card x 10G, PA ≥ Card, BA ≥ Card 4.4.4.3 Cấu hình OADM xen rẽ bước sóng Thiết bị quang ghép kênh theo bước sóng DWDM cấu hình OADM Hà Tĩnh: Sử dụng bước song 10Gbps đường trục mạch hoạt động giải tần C – Band (ITU – T g.694) Bao gồm đầy đủ phần nguồn, điều khiển, giám sát (OSC), bù tán sắc (DCM)… phù hợp với thiết bị: Add/Drop kênh: Card, OTU: port x 10G, PA ≥ Card, BA ≥ Card, RMA ≥ Card Thiết bị quang ghép kênh theo bước sóng DWDM cấu hình OADM Pleiku: Sử dụng bước song 10Gbps đường trục mạch hoạt động giải tần C – Band (ITU – T g.694) Bao gồm đầy đủ phần nguồn, điều khiển, giám sát (OSC), bù tán sắc (DCM)… phù hợp với thiết bị: Add/Drop kênh: Card, OTU: port x 10G, PA ≥ Card, BA ≥ Card, RMA ≥ Card 76 4.4.4.4 Cấu hình REG Thiết bị quang ghép kênh theo bước sóng DWDM cấu hình REG nắp đạt node N13 – TBA 500kV Di Linh Sử dụng bước song 10Gbps đường trục mạch hoạt động giải tần C – Band (ITU – T g.694) Bao gồm đầy đủ phần nguồn, điều khiển, giám sát (OSC), bù tán sắc (DCM)… phù hợp với thiết bị: REG ≥ Card, PA ≥ Card, BA ≥ Card, RMA ≥ Card 4.4.4.5 Cấu hình OLA Thiết bị khuếch đại quang OLA ghép kênh theo bước sóng DWDM node : N9, N10, R1, N12 Sử dụng bước song 10Gbps đường trục mạch hoạt động giải tần C – Band (ITU – T g.694) Bao gồm đầy đủ phần nguồn, điều khiển, giám sát (OSC), bù tán sắc (DCM)… phù hợp với thiết bị: PA ≥ Card, BA ≥ Card, RMA ≥ Card Thiết bị khuếch đại quang OLA ghép kênh theo bước sóng DWDM node :N8, N11, Nho Quan ,Dốc Sỏi, KonTum Sử dụng bước song 10Gbps đường trục mạch hoạt động giải tần C – Band (ITU – T g.694) Bao gồm đầy đủ phần nguồn, điều khiển, giám sát (OSC), bù tán sắc (DCM)… phù hợp với thiết bị: PA ≥ Card, BA ≥ Card, RMA ≥ Card Thiết bị khuếch đại quang OLA ghép kênh theo bước sóng DWDM TBA 500kV Hòa Bình, TBA 500kV Nho Quan, TBA 500kV Tân Định, N1, N2, N3, N4, N5, N6, N7, R2, R3, R4, N14 Sử dụng bước song 10Gbps đường trục mạch hoạt động giải tần C – Band (ITU – T g.694) Bao gồm đầy đủ phần nguồn, điều khiển, giám sát (OSC), bù tán sắc (DCM)… phù hợp với thiết bị: PA ≥ Card, BA ≥ Card 77 KẾT LUẬN Công nghệ DWDM ghép nhiều bước sóng giải 1550 nm, tận dụng băng thong rộng khả dẫn sóng sợi quang, từ nâng cao dụng lượng truyền dẫn sợi quang, đáp ứng yêu cầu truyền dẫn tốc độ cao Hiện công nghệ DWDM nghiên cứu tiếp tục phát triển theo hướng: nâng cao tốc độ kênh, tăng số bước sóng ghép, truyền dẫn quang khoảng cách xa, phát triển tử DWDM điểm – điểm thành mạng toàn quang tương lai Với tiềm phát triển to lớn vậy, nước ta có tuyến truyền dẫn vận hành khai thác theo công nghệ này, chi phí đầu tư tính ổn định có nhiều điểm vượt trội so với ghép kênh truyền thống TDM Đồng thời tới thời điểm nay, với bùng nổ dịch vụ thông tin băng rộng hệ thống có không đảm bảo Do việc nâng cấp hệ thống tất yếu Và giải pháp hiệu nhằm ứng dụng vào việc nâng cao dung lượng, chất lượng truyền dẫn, đáp ứng cách đầy đủ nhu cầu dịch vụ thông tin băng rộng, thỏa mãn yêu cầu ngày cao người sử dụng 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO Cao Mạnh Hùng (1997), Công nghệ truyền dẫn quang, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Cao Phán (1998), Ghép kênh quang khuếch đại quang, Học viện Công nghệ Bưu Viễn thông Vũ Văn San (1997), Kỹ thuật thông tin quang, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Vũ Văn San (2003), Hệ thống thông tin quang, NXB Bưu điện, Hà Nội Dương Đức Tuệ (2001), Hệ thống ghép kênh quang theo bước sóng, NXB Bưu điện, Hà Nội 79 ... trường truyền dẫn phần lượng lại phát xạ thành ánh sáng có bước sóng lớn bước sóng ánh sáng tới (ánh sáng với bước sóng gọi ánh sáng Stoke) Khi ánh sáng tín hiệu truyền sợi quang có cường độ lớn,... dẫn quang Như tán sắc tổng cộng sợi dẫn quang gồm hai thành phần tán sắc mode tán sắc bên mode Tán sắc bên mode bao gồm tán sắc vật liệu tán sắc dẫn sóng 17 Tán sắc dẫn sóng Tán sắc dẫn song... hiểu điều chế ánh sáng lượng nhiệt vật liệu Photon ánh sáng vào sợi quang chịu tương tác không tuyến tính tạo lượng dung động thủy tinh tạo ánh sáng tán xạ Độ dịch tần số cường độ tán 20 xạ biến