Đề cương ôn thi Mạng Truyền Tải Quang full đáp án

Quang Câu 1: Nêu tham số hệthống WDM Câu 2: Cho biết dải băng tần hoạt động hệthống WDM Câu 3: Nêu yêu cầu nguồn quang sửdụng hệthống WDM Câu 4: Phân loại hệ thống WDM theo khoảng cách kênh bước sóng sử dụng hệ thống Câu 5: Sơ đồ khối trình bày nguyên lý hoạt động hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng WDM đơn hướng/ song hướng Câu 6: Trình bày chế bảo vệ đường truyền quang WDM Câu 7: Nêu tham số khuếch đại quang Câu 8: Ưu khuyết điểm khuếch đại quang bán dẫn SOA/ EDFA/ Raman Câu 9: Vẽ sơ đồ cấu trúc khuếch đại EDFA theo chế độ bơm thu ận/ngược/2 chiều, nêu chức khối nguyên tắc hoạt động Câu 10: Trình bày cấu tạo giải thích nguyên lý hoạt động khuếch đại Raman/ SOA Câu 11: Nêu ưu khuyết điểm kỹ thuật bù trước/ bù sau/ bù quang để bù tán sắc Câu 12: Trình bày phương pháp bù điện/ bù quang để bù tán sắc hệ thống thông tin quang Page | Câu 13: Nêu phương thức tích hợp IP quang Câu 14: Trình bày giai đoạn phát triển IP/ WDM Câu 15: Trình bày mơ hình kết nối mạng IP/ WDM Câu 16: Nêu khái niệm nêu ưu khuyết điểm FTTx Câu 17: Cho biết công nghệ mạng quang thụ động PON Câu 18: Cấu hình tham chiếu nêu khối chức mạng truy nhập quang FTTx Câu 19: Trình bày phương pháp bảo vệ mạng vịng (ring) quang UPSR/2; /(ULSR/2); /(BLSR/2) Câu 20: Trình bày phương pháp điều khiển mạng quang Câu 21: Nêu ưu, nhược điểm hệthống thông tin quang coherent so với hệthống thông tin quang IM-DD Nêu khái niệm vềASK, FSK, PSK, vẽ dạng sóng tín hiệu đầu vào đầu điều biến thông tin quang Coherent, với tín hiệu đầu vào điều biến tín hiệu số ứng với dãy bit 110100101, sóng mang quang đơn sắc E= E0sin(2πf0t+π/2) Câu 22: Trình bày kỹ thuật chuyển mạch burst quang chuyển mạch gói quang Page | Bài toán 1: Cho tuyến truyền dẫn quang hình vẽ Biết sợi quang có suy hao 0,2dB/km, công suất phát máy phát PT=1mW, hai khuếch đại đường dây OA1 OA2 có hệ số KĐ: G1=G2=28dB Bỏ qua suy hao hàn nối Xác định cơng suất tín hiệu thu đầu vào máy thu Rx Bài toán 2: Cho tuyến truyền dẫn quang hình vẽ Biết sợi quang có suy hao 0,2dB/km, cơng suất phát máy phát PT=1mW, công suất thu đầu OA1 P1=3dBm, công suất thu đầu vào máy thu PR= -27dBm Bỏ qua suy hao hàn nối Xác định hệ số G hai OA1và OA2 Page | Bài toán Cho tuyến truyền dẫn quang hình vẽ Biết sợi quang có suy hao trung bình 0,2 dB/km, tỷ số SNR đầu máy phát 26dB, khuếch đại quang OA1 OA2 có hệ số G1=G2=28dB, công suất nhiễu ASE PASE=-26dBm Bỏ qua suy hao hàn nối nhiễu sợi quang gây nên Xác định tỷ số SNR đầu vào máy thu Bài tốn 5: Cho coupler (slipter 1:2) có thông số sau:Suy hao vượt: PEX=0,06 dB, hệ số tách: CR=40:60 Công suất đầu Po1= 1mW Hãy xác định công suất đầu vào (Pi1) slipter này? Page | Bài tốn 6: Cho coupler 3dB, có cơng suất đầu vào Pi1=1mW, có độ đồng U=0,09dB, suy hao vượt Pex=0,25dB, tính Po1và Po2? Bài tốn Cho coupler 3dB, có cơng suất đầu vào Po1=1mW, có độ đồng làU, suy hao vượt Pex=0,35dB.+ Nếu U = 0, tính Po1 Po2 Nếu U = 0,2 dB tính IL1 IL2 Bài tốn 8: Cho mơ hình hệ thống WDM (khơng sử dụng khuếch đại đường truyền) đơn hướng điểm - điểm sử dụng bước sóng Page | băng C Mỗi bước sóng hoạt động tốc độ 40 Gbit/s Khoảng cách bước sóng 100 GHz - Hãy tính tổng dung lượng hệ thống theo đơn vị Gbit/s - Tính tổng băng thơng sử dụng hệ thống theo đơn vị nm - Nếu bước sóng λ1có giá trị 1551,72 nm, tính bước sóng λ2, λ3, λ4, λ5, λ6 Bài tốn 9: Cho mơ hình hệ thống WDM (không sử dụng khuếch đại đường truyền) đơn hướng điểm - điểm sử dụng bước sóng băng C Mỗi bước sóng hoạt động tốc độ 10 Gbit/s Khoảng cách bước sóng 50 GHz - Hãy tính tổng dung lượng hệ thống theo đơn vị Gbit/s - Tính tổng băng thơng sử dụng hệ thống theo đơn vị nm - Nếu bước sóng λ1có giá trị 1550,92 nm, tính bước sóng λ2, λ3, λ4, λ5, λ6 Bài tốn 10: Cho mơ hình hệ thống WDM (khơng sử dụng khuếch đại đường truyền) đơn hướng điểm - điểm sử dụng bước sóng băng L Mỗi bước sóng hoạt động tốc độ 2,5 Gbit/s Khoảng cách bước sóng 50 GHz Page | - Hãy tính tổng dung lượng hệ thống theo đơn vị Gbit/s - Tính tổng băng thơng sử dụng hệ thống theo đơn vị nm - Tính hiệu suất sử dụng kênh bước sóng - Nếu bước sóng λ1 1576,20 nm, tính bước sóng λ2, λ3, λ4 Bài tốn 11: Cho mơ hình hệ thống WDM (không sử dụng khuếch đại đường truyền) đơn hướng điểm - điểm sử dụng bước sóng băng L Mỗi bước sóng hoạt động tốc độ 10 Gbit/s Khoảng cách bước sóng 100 GHz - Hãy tính tổng dung lượng hệ thống theo đơn vị Gbit/s - Tính tổng băng thơng sử dụng hệ thống theo đơn vị nm - Tính hiệu suất sử dụng kênh bước sóng - Nếu bước sóng λ1 1586,20 nm, tính bước sóng λ 2, λ 3, λ Bài Toán 12: Thiết kế truyến WDM gồm chặng, biết suy hao chặng L=25dB khuếch đại có G=22dB NF = dB Tính OSNR đầu vào máy thu cơng suất vào Pin = 0dBm Tính cơng suất tín hiệu đầu máy thu Page | Hệ thống làm việc độ nhạy thu nhỏ dBm -25 Hệ thống làm việc công suất vào 10dBm(với độ nhạy máy thu nhỏ -25dBm) Bài tốn 13: Tính số chặng tuyến WDM Biết Pin= 0dBm OSNRfinal =20 dB Chiều dài tổng tuyến 300km, tốc độ bít 2,5 Gbps, NF = 5dB Giả thiết sợi quang SMF có suy hao 0,2 dB/km Bài tốn 14 Cho tuyến WDM Biết OSNRfinal = 20dB , tán sắc sợi quang 17ps/nm.km, suy hao chặng 22 dB cơng suất Pin=10 dBm Tính chiều dài tổng tuyến Giả thiết khuếch đại quang có NF=4 dB, chịu tán sắc tối đa 1600ps/nm) Page | PHẨN 1: HỆ THỐNG WDM Câu : Nêu tham số hệ thống WDM Các tham số hệ thống WDM        Số lượng kênh bước sóngN Khoảng cách kênh bước sóng Δλ Băng thơng sử dụng hệ thốngN x Δλ Tốc độ truyềntin kênh bước sóngB Dung lượng hệ thốngN x B Dung lượng truyền dẫn hệ thốngN x B x L Hiệu suất sử dụng kênh bước sóngB/Δλ Câu 2: Cho biết dải băng tần hoạt động hệ thống WDM Sự phân chia băng tần bước sóng sử dụng       Original Band (O-Band): 1260-1360 nm Extended Band (E-Band): 1360-1460 nm Short Band (S-Band): 1460-1530 nm Conventional Band (C-Band): 1530-1565 nm Long Band (L-Band): 1565-1625 nm Ultra-long Band (U-Band): 1625-1675 nm Page | Câu : Nêu yêu cầu nguồn quang sử dụng hệ thống WDM Bộ phát quang: nguồn laser địi hỏi phổ hẹp, bước sóng ổn định xác Bộ phát quang sử dụng nguồn quang LED laser diode: tham số cần xem xét bao gồm bước sóng phát, độ rộng phổ, cơng suất phát xạ, diện tích phát xạ hiệu dụng, mẫu phát xạ số lượng mode phát xạ Câu 4(1đ): Phân loại hệ thống WDM theo khoảng cách kênh bước sóng sử dụng hệ thống Có nhiều cách phân loại hệ thống WDM Tuy nhiên, phổ biến phân loại theo khoảng cách kênh bước sóng sử dụng hệ thống - Hệ thống WDM băng tần rộng (BWDM – Broad passband WDM)  Đây hệ thống WDM đời sớm lịch sử phát triển WDM  Nó thực truyền dẫn kênh bước sóng, kênh bước sóng thuộc cửa sổ truyền dẫn (vùng 850 nm, 1310 nm vùng 1550 nm) Như vậy, khoảng cách kênh hệ thống cỡ vài trăm nm  Đặc điểm hệ thống chi phí hệ thống thấp, nhiên dung lượng khoảng cách truyền dẫn bị giới hạn - CWDM: ghép kênh theo bước sóng mật độ thấp Page | 10 - Hình vẽ mơ tả hoạt động nút chuyển mạch burst/gói quang - Nêu nguyên tắc hoạt động - Đặc điểm OBS: + Các chùm liệu bao gồm nhiều gói chuyển mạch thơng qua mạng toàn quang Một tin điều khiển (Tiêu đề) truyền trước chùm để thiết lập cấu hình chuyển mạch tuyến truyền chùm Các chùm liệu truyền sau tiêu đề mà không cần đợi tin xác nhận kết nối hoàn thành + Tách biệt kênh truyền gói điều khiển kênh truyền chùm liệu + Sự dành riêng nguồn chiều: Tài nguyên cấp phát theo kiểu dành riêng chiều, nghĩa nút nguồn không cần đợi thông tin phản hồi từ nút đích trước bắt đầu truyền chùm + Độ dài chùm thay đổi + Không cần đệm quang: Nút trung gian mạng quang khơng u cầu phải có đệm quang Các chùm qua nút trung gian mà không chịu trễ Page | 58 Page | 59 - Hoạt động nút chuyển mạch: + Các nút chuyển mạch chùm quang: Kết nối với thơng qua sợi cáp quang có khả hỗ trợ kênh đa bước sóng + Các nút mạng chuyển mạch chùm quang gồm kiểu nút: Nút biên nút lõi + Nút biên xem giao diện miền điện tử miền quang, nút biên vào nút biên Nút biên vào thực tập hợp gói điện tử (vd: gói IP) có đích thành đơn vị truyền dẫn lớn gọi burst quang, sau thực định tuyến, ấn định bước sóng lập lịch cho burst kênh liệu ngõ ra, sau truyền qua mạng chuyển mạch OBS cuối tách gói nút biên ngõ + Nút lõi xem ma trận chuyển mạch đơn vị chuyển mạch có trách nhiệm chuyển tiếp burst liệu đến nút khác + Một nút OBS gồm phần quang điện Phần quang ghép/tách bước sóng chuyển mạch quang Phần điện module vào/ra, điều khiển định tuyến lập lịch Đơn vị chuyển mạch quang điều khiển burst liệu từ cổng vào cổng tương ứng với đích đến chúng + Khi nút biên chuẩn bị truyền burst liệu, gửi gói điều khiển bước sóng riêng tới nút lõi Gói điều khiển thực việc báo hiệu, cấu hình chuyển mạch nút lõi để chuyển burst từ cổng vào đến cổng giải xung đột xảy Page | 60 Chuyển mạch gói quang (OPS) - Chuyển mạch gói thực truyền gói số liệu độc lập Mỗi gói từ cổng tới cổng khác theo đường Các gói khơng thể gửi tới nút chưa thực thành cơng nút trước Mỗi nút cần có đệm để tạm thời lưu gói Mỗi nút chuyển mạch gói yêu cầu hệ thống quản lý để thông báo điều kiện truyền thông tin tới nút lân cận trường hợp số liệu truyền bị lỗi - Một nút bao gồm chuyển mạch quang có khả cấu hình dựa gói - Khối chuyển mạch tái cấu hình dựa thơng tin tiêu đề gói Tiêu đề gói xử lý điện, mang băng gói kênh điều khiển riêng - Phải thời gian để tiêu đề chuyển mạch thiết lập, gói bị trễ cách truyền qua đường trễ sợi quang - Nguyên tắc chuyển mạch gói quang dựa gói tiêu đề điều khiển thực miền quang Nhưng nay, chuyển mạch gói quang sử dụng điều khiển điện tử để xử lý tiêu đề gói - Tiêu đề nhãn đọc so sánh với bảng định tuyến Tải số liệu sau định tuyến tới cổng tương ứng với nhãn (trao đổi nhãn) Tải tin truyền suốt qua chuyển mạch Page | 61 Page | 62 Bài 1: PTx = 1mW >> PTx = 0dBm Suy hao đường truyền : L = 0.2*(l1+l2+l3)= 0.2*(140+145+145)=86 ( dB) Cơng suất tín hiệu thu đầu vào máy thu Rx : PRx = PTx + G1 +G2+G3 – L = + 28*3 – 86 = -2 (dBm) Bài 2: PTx = 1mW >> PTx = 0dBm Suy hao đường truyền chặng : L = 0.2*l1= 0.2*150= 30 ( dB) Cơng suất tín hiệu thu đầu khuếch đại OA1 là: P1 = PTx + G1– L = = + G1– 30 (dBm)  Hệ số khuếch đại G1 = 33 (dBm) Suy hao đường truyền chặng chặng : L = 0.2*l1= 0.2*(150+150)= 60( dB) Page | 63 Cơng suất tín hiệu thu đầu vào máy thu Rx : P1 = PTx + G2– L = - 27 = + G2– 60 (dBm)  Hệ số khuếch đại G2 = 30 (dBm) Bài 3: Suy hao toàn chặng : L= 0,2 * (140 + 145 + 145) = 86 (dB) Công suất tín hiệu thu máy thu : PRX = PTx + G1 + G2 – L = -30 (dBm) Tại đầu máy phát : SNRin1 = PTx - PN1 => PN1 = – 26 = - 26 (dB) Công suất nhiễu đầu vào OA1 : PN2= PN1 - α * 140 = - 26 – 0,2 * 140 = - 54(dBm) Công suất nhiễu đầu OA1 : PN3 = PN2.G + PASE = 10lg(10-(-5,4+2,8) + 10-2,6 ) = -23 (dBm) Công suất nhiễu đầu vào OA2 : Page | 64 PN4= PN3 - α * 140 = - 23 – 0,2 * 145 = - 52(dBm) Công suất nhiễu đầu OA2 : PN5 = PN4.G + PASE = 10lg(10-(-5,2+2,8) + 10-2,6 ) = -22 (dBm) Công suất nhiễu đầu vào máy thu : PN6= PN5 - α * 145 = - 22 – 0,2 * 145 = - 51(dBm) SNRout = PRX - PN6 = 21 (dB) Bài 4: Trường hợp : PO1 / PO2 = 40 / 60  PO2 = 1,5 mW PEX = -10 lg = 0.06 (dB) Pi1= 2.53 (mW) Bài 5: PO1 / PO2 = 40 / 60  PO2 = 1,5 mW Page | 65 PEX = -10 lg = 0.06 (dB) Pi1= 2.53 (mW) Bài 6: U(dB)= 10*lg = = 0,09 => = 1,02 * 1,02 Suy hao vượt mức : PEX = -10 lg 2,02*   = 0,25 (dB) = Pi1 * 0,944 = 0,467 (mW) = 0,477 (mW) Bài 7: TH1: U= U(dB)= 10*lg = => =1 Suy hao vượt mức : PEX = -10 lg = 0,35 (dB) Page | 66 2* = Pi1 * 0,923   = 0,4615 (mW) = 0,4615 (mW) TH2: U= 0,2 U(dB)= 10*lg = 0,2 (dB) => Suy hao vượt mức : PEX = -10 lg 2,047 *   = 0,35 (dB) = Pi1 * 0,923 = 0,451 (mW) = 0,472 (mW) Suy hao xen (TL): IL1 = - 10*lg = 3,45 (dB) IL2 = - 10*lg = 3,26 (dB) Page | 67 = 1,047 Bài 8: Tổng dung lượng hệ thống :N x B =6*40 = 240 (Gbps) Băng thông hệ thống sử dụng : N x D1 = 6*100 = 600 (GHz) Khoảng cách bước sóng : λ = * f Thay f = 100 GHz λ1 = 1551,72 nm λ = 0,803* 10-9 (m) = 0,803 (nm) λ = 1551,72 + 0,803 =1552,523 (nm) λ = 1552,523+ 0,803 =1553,326 (nm) λ = 1551,72 + 0,803 =1554,129 (nm) λ = 1551,72 + 0,803 =1554,932(nm) λ = 1551,72 + 0,803 =1555,735 (nm) Bài 9: Tổng dung lượng hệ thống :N x B =6*10 = 60 (Gbps) Page | 68 Băng thông hệ thống sử dụng : N x D1 = 6*50 = 300 (GHz) Khoảng cách bước sóng : λ = * f Thay f = 50 GHz λ1 = 1550,92 nm λ = 0,4 *10-9 (m) = 0,4 (nm) λ = 1550,92 + 0,4 =1551,32 (nm) λ = 1552,523+ 0,4 =1551,72 (nm) λ = 1551,72 + 0,4=1552,12 (nm) λ = 1551,72 + 0,4 =1552,52(nm) λ = 1551,72 + 0,4 =1552,92 (nm) Bài 10: Tổng dung lượng hệ thống :N x B =4*2,5 = 10 (Gbps) Băng thông hệ thống sử dụng : N x D1 = 4*50 = 200 (GHz) Hiệu suất băng thông : B/Dl = 2,5*109 : (5*1010) = 0,05 Page | 69 Khoảng cách bước sóng : λ = * f Thay f = 50 GHz λ1 = 1550,92 nm λ = 0,414 * 10-9 (m) = 0,414 (nm) λ = 1576, + 0,414 =1576,614 (nm) λ = 1552,523+ 0,4 =1577,028(nm) λ = 1551,72 + 0,4=1577,442(nm) Bài 11: Tổng dung lượng hệ thống :N x B =4*10 = 40 (Gbps) Băng thông hệ thống sử dụng : N x D1 = 4*100 = 400 (GHz) Hiệu suất băng thông : B/Dl = 1010/1011=0,1 Khoảng cách bước sóng : λ = Thay f = 100 GHz λ1 = 1586,2 nm λ = 0,839 * 10-9 (m) = 0,839 (nm) λ = 1586, + 0,839 =1587,039(nm) Page | 70 * f λ = 1587,039 + 0,4 =1587,878(nm) λ = 1587,878+ 0,4=1588,717(nm) Bài 12: Tỷ số OSNRfinal : OSNR = 58 + Pin –L - 10*lg(4) – NF = 21,98 (dB) Công suất tín hiệu máy thu: PRX = PTX – L*4 – 3*G =-34 (dB) TH1: Pin=0dBm PRX = - 34 < - 25 =Pmin nên hệ thống không làm việc TH1: Pin=10dBm PRX = PTX – L*4 – 3*G = - 24 > - 25 =Pmin nên hệ thống làm việc bình thường Bài 13: Suy hao toàn tuyến : Lall = 0,2 * 300 = 60 (dB ) Tỷ số OSNRfinal : (N số chặng) Page | 71 OSNR = 58 + Pin – L - 10*lg(N) – NF = 20 (dB)  L + 10*lg(N) = 58+0 - - 20 = 33 (dB)  Lall / N + 10*lg(N) = 33 (dB)  N= Số chặng Bài 14: Tỷ số OSNRfinal : (N số chặng) OSNR = 58 + Pin – L - 10*lg(N) – NF = 20 (dB)  N = 158 Chiều dài tối đa chặng l = 1600/17 = 94(Km) Vậy tổng chiều dài toàn tuyến lall = 94*158 = 14852 (km) Page | 72