Nghiên cứu công nghệ truyền dẫn quang tích hợp coherent ghép kênh theo tần số trực giao ghép kênh quang theo bước sóng (co ofdm wdm) và ứng dụng cho vnpt hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thơng Mã số : 8520203 NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ TRUYỀN DẪN QUANG TÍCH HỢP COHERENT-GHÉP KÊNH THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO-GHÉP KÊNH QUANG THEO BƯỚC SÓNG (CO – OFDM – WDM) VÀ ỨNG DỤNG CHO VNPT HÀ NỘI HỌC VIÊN THỰC HIỆN: PHẠM XUÂN THẮNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS HOÀNG VĂN VÕ Hà Nội, 09/2021 I LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu kết nghiên cứu nêu Luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tơi xin cam đoan rằng, giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Hà nội, tháng 09 năm 2021 Người cam đoan Phạm Xuân Thắng II LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, nhận hướng dẫn, giúp đỡ góp ý nhiệt tình q thầy khoa công nghệ điện tử - thông tin trường đại học Mở Hà Nội giúp đỡ, bảo tận tình cho tơi giúp tơi hồn thành tốt luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn tới khoa Đào tạo sau Đại học khoa công nghệ điện tử - thông tin, đặc biệt thầy cô dạy bảo, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm q báu cho tơi, giúp tơi có tảng sở để nghiên cứu thực luận văn Em xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới TS Hoàng Văn Võ, người giành thời gian tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu, giúp em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Đồng thời, xin cảm ơn tất anh, chị em thuộc lớp VT2019, tạo điều kiện vật chất tinh thần, đóng góp ý kiến giúp tơi hồn tất đề tài tốt nghiệp Mặc dù cố gắng hoàn thành luận văn tất nhiệt tình lực Tuy nhiên, q trình thực hiện, cịn hạn chế trình độ hiểu biết, thiếu thiết bị hỗ trợ thời gian thực nên không tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận góp ý chân thành thầy, bạn để bổ sung hồn thiện q trình nghiên cứu, nâng cao hiểu biết góp phần vào cơng việc sau Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2021 Học viên thực Phạm Xuân Thắng III MỞ ĐẦU Ngày nay, nhu cầu truyền thông xã hội ngày lớn với nhiều dịch vụ băng rộng, đa phương tiện tương tác Để đáp ứng u cầu đó, mạng truyền thơng cần phải có khả truyền tải tốc độ, dung lượng lớn Để đáp ứng nhu cầu đó, nhà khoa học, công nghệ, tổ chức viễn thông quốc tế, hãng cung cấp thiết bị, nhà khai thác,… ln ln tìm giải pháp cơng nghệ để phát triển hệ thống viễn thơng Chính thế, thập niên gần giải pháp công nghệ viễn thơng có thay đổi phát triển nhanh Một giải pháp cơng nghệ viễn thơng có khả truyền tải tốc độ siêu cao chất lượng lớn có khả đáp ứng nhu cầu trao đổi thơng tin xã hội tại, cơng nghệ truyền dẫn quang tích hợp Coherent-Ghép kênh theo tần số trực giao-Ghép kênh quang theo bước sóng (CO-OFDM-WDM) Đó giải pháp cơng nghệ truyền tải thơng tin xã hội tương lai Chính vậy, nhà khoa học, hãng sản xuất thiết bị tập trung nghiên cứu chế tạo hệ thống dẫn quang quang CO-OFDM-WDM Tuy nhiên, giới chưa có sản phẩm thương mại Tất dừng lại mức lí thuyết, thử nghiệm phịng thí nghiệm Vì vậy, em chọn đề tài luận văn tốt nghiệp là: “Nghiên cứu cơng nghệ truyền dẫn quang tích hợp Coherent-Ghép kênh theo tần số trực giao-Ghép kênh quang theo bước sóng (CO-OFDM-WDM) ứng dụng cho VNPT Hà Nội” để nắm bắt công nghệ nghiên cứu áp dụng tương lai cho VNPT Hà Nội Để thực mục tiêu trên, đề tài luận văn gồm nội dung sau: Chương 1: Quá trình hình thành phát triển cơng nghệ CO-OFDM-WDM quang với nội dung chính: Sự hình thành cơng nghệ CO - OFDM – WDM, tổng quan công nghệ thành phần: công nghệ Coherent (CO), công nghệ ghép kênh quang theo tần số trực giao (OFDM) công nghệ quang ghép băng trực giao (OBM) tiến trình phát triển cơng nghệ CO-OFDM-WDM quang Chương 2: Công nghệ CO-OFDM-WDM quang với nội dung: công nghệ OFDM quang với nội dung: mơ hình hệ thống, khối chức năng, phương pháp điều chế tách sóng quang công nghệ OFDM quang; công nghệ COOFDM quang với nội dung: mơ hình hệ thống, khối chức năng, phương pháp điều chế tách sóng quang công nghệ OFDM quang công nghệ CO-OFDM-WDM quang với nội dung: mơ hình hệ thống, khối chức năng, phương pháp điều chế tách sóng quang công nghệ CO-OFDM-WDM quang Chương 3: Ứng dụng công nghệ CO-OFDM-WDM quang cho mạng VNPT Hà Nội với nội dung: Nhu cầu phát triển dịch vụ VNPT Hà Nội, tình hình triển khai dịch vụ VNPT Hà Nội, trạng mạng truyền tải quang VNPT Hà Nội, đánh giá nhu cầu sử dụng dịch vụ khách hàng địa bàn Hà Nội khả ứng dụng công nghệ CO- OFDM-WDM quang cho mạng truyền tải quang VNPT Hà Nội MỤC LỤC KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH 10 CHƯƠNG 1: QÚA TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CƠNG NGHỆ CO-OFDM-WDM QUANG 12 1.1 SỰ HÌNH THÀNH CƠNG NGHỆ CO - OFDM - WDM 12 1.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ THÀNH PHẦN 144 1.2.1 CÔNG NGHỆ THÔNG TIN QUANG COHERENT 14 1.2.1.1 MỘT SỐ HẠN CHẾ CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TRUYỀN THỐNG 14 1.2.1.2 CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG COHERENT 14  ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA THÔNG TIN QUANG COHERENT: 14  SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG COHERENT 166  CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG COHERENT 17  Bộ phát quang 17  Bộ thu quang 18 1.2.1.3 CÁC DẠNG ĐIỀU CHẾ TRONG THÔNG TIN QUANG COHERENT 222 1.2.1.4 CÁC ƯU VIỆT CỦA THÔNG TIN QUANG COHERENT 233 1.2.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ OFDM QUANG 23 1.2.2.1 KHÁI NIỆM OFDM VÀ NGUYÊN LÝ OFDM 244  KHÁI NIỆM OFDM VÀ NGUYÊN LÝ OFDM 244  NGUYÊN LÝ OFDM 24 1.2.2.2 TÍNH TRỰC GIAO TRONG KỸ THUẬT OFDM [1] 255 1.2.1.3 CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN OFDM QUANG 26 1.2.2.4 CÁC ƯU VIỆT CỦA THÔNG TIN OFDM QUANG 26 1.2.3 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WDM 288 1.2.3.1 Q TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA CƠNG NGHỆ WDM 288 1.2.3.2 NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA CÔNG NGHỆ WDM 29 1.2.3.3 CÁC ƯU VIỆT CỦA THÔNG TIN WDM QUANG 333 1.3 TIẾN TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA CƠNG NGHỆ CO-OFDM-WDM QUANG 333 1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 33 CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ CO-OFDM-WDM QUANG 355 2.1 CÔNG NGHỆ OFDM QUANG 355 2.1.1 Sơ đồ hệ thống truyền dẫn OFDM quang 355 2.1.2 Các khối chức hệ thống truyền dẫn OFDM quang 366 2.1.2.1 Khối phát RF OFDM 366 2.1.2.2 Khối chuyển RF sang quang 377 2.1.2.3 Kênh truyền quang khuyếch đại quang 377  Kênh truyền quang 377  Bộ khuyếch đại quang 388 2.1.2.4 Khối chuyển quang sang RF 399 2.1.2.5 Khối thu RF OFDM 399 2.1.3 Các phương pháp điều chế quang dùng cho OFDM quang 40 2.1.3.1 Điều chế quang trực tiếp 40 2.1.3.2 Điều chế gián tiếp (điều chế ngoài) 411 2.1.3.3 Điều chế I-Q 444 2.1.4 Các phương pháp giải điều chế quang dùng cho OFDM quang 455 2.1.4.1 Tách sóng trực tiếp 455 2.1.4.2 Tách sóng kết hợp (tách sóng coherent) 455 2.1.4.3 Tách sóng I-Q 466 2.2 CÔNG NGHỆ COHERENT OFDM QUANG 466 2.2.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ COHERENT OFDM QUANG 466 2.2.2 MƠ HÌNH HỆ THỐNG COHERENT OFDM QUANG 47 2.2.3 CÁC KHỐI CHỨC NĂNG CƠ BẢN VÀ NGUYÊN LÝ TRONG HỆ THỐNG COOFDM QUANG 499 2.2.3.1 CÁC KHỐI PHÁT VÀ THU RF OFDM 499 2.2.3.2 BỘ CHUYỂN ĐỒI ĐIỆN-QUANG ĐƯỜNG LÊN VÀ CHUYỂN ĐỒI QUANG-ĐIỆN ĐƯỜNG XUỐNG 499 2.2.3.3 BỘ ĐIỀU CHẾ I-Q QUANG CHO BIẾN ĐỔI RF SANG QUANG ĐƯỜNG LÊN VÀ BIẾN ĐỔI QUANG SANG RF ĐƯỜNG XUỐNG 50 2.2.3.4 TÁCH SÓNG COHERENT CHO CHUYỂN ĐỔI ĐƯỜNG XUỐNG VÀ TRIỆT PHA 511 2.2.4 ĐỘ NHẠY MÁY THU CỦA HỆ THỐNG CO-OFDM QUANG 544 2.3 CÔNG NGHỆ CO-OFDM-WDM QUANG 555 2.3.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CO-OFDM-WDM 555 2.3.2 NGUYÊN LÝ GHÉP BĂNG TRỰC GIAO CỦA HỆ THỐNG OBM-OFDM 566 2.3.3 NGUYÊN LÝ OBM-OFDM 588 2.3.4 PHỔ QUANG CỦA OBM-OFDM 60 2.3.5 GIẢI PHÁP THỰC THI GHÉP BĂNG TRỰC GIAO CỦA HỆ THỐNG OBM-OFDM 622 2.3.5.1 THỰC HIỆN OFDM TRONG MIỀN ĐIỆN 622 2.3.5.2 THƯC HIỆN OBM-OFDM TRONG MIỀN QUANG 644 2.3.6 HỆ THỐNG OB-OFDM 100GB/S (HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM) 655 2.3.6.1 MƠ HÌNH HỆ THỐNG OBM-OFDM 100GB/S 655 2.3.6.2 CÁC THÀNH PHẦN CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG OB-OFDM 100GB/S 666  BỘ PHÁT OBM-OFDM 666  SỢI QUANG KẾT NỐI 688  BỘ THU OBM-OFDM 688  ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHỔ TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN COOFDM 100GB/S 69 2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 70 CHƯƠNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CO-OFDM-WDM QUANG CHO VNPT HÀ NỘI 711 3.1 NHU CẦU PHÁT TRIỂN CÁC DỊCH VỤ CỦA VNPT HÀ NỘI 711 3.1.1 Phát triển dịch vụ băng rộng 711 3.1.2 Tích hợp dịch vụ thoại liệu 722 3.1.3 Tích hợp dịch vụ truyền thơng quảng bá viễn thông 722 3.1.4 Các dịch vụ đa phương tiện (Multimedia Services) 744 3.1.5 Phát triển dịch vụ tương tác (Interactiveservices) 744 3.2 TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI CÁC DỊCH VỤ Ở VNPT HÀ NỘI 755 3.3 HIỆN TRẠNG MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG CỦA VNPT HÀ NỘI 777 3.3.1 Mạng kết nối từ mạng đường trục VNPT Net đến mạng MAN-E VNPT Hà Nội 777 3.3.2 Mạng MAN – E VNPT Hà Nội 777 3.3.3 Mạng truy nhập quang VNPT Hà Nội 80 3.3.3.1 Mạng cáp quang VNPT Hà Nội 80 3.3.3.2 Mạng G-PON VNPT Hà Nội 81 a Đặc điểm mạng G-PON VNPT Hà Nội 82 b Cấu trúc mạng G-PON VNPT Hà Nội 84 3.4 ĐÁNH GIÁ NHU CẦU SỬ DỤNG DỊCH VỤ CỦA KHÁCH HÀNG TRÊN ĐỊA BÀN HÀ NỘI VÀ KHẢ NĂNG CUNG CẤP CỦA VNPT HÀ NỘI 85 3.5 PHƯƠNG ÁN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CO-OFDM-WDM CHO VNPT HÀ NỘI 87 3.5.1 Ứng dụng công nghệ CO-OFDM-WDM cho mạng chuyển tiếp từ mạng MAN-E VNPT Hà Nội lên mạng đường trục VNPT Net 87 3.5.2 Ứng dụng công nghệ CO-OFDM-WDM cho mạng MAN-E 88 3.5.3 Ứng dụng công nghệ CO-OFDM-WDM cho mạng truy nhập quang VNPT Hà Nội 922 3.6 Kết luận chương 97 KẾT LUẬN 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 - Các tổ chức, cá nhân, hộ gia đình: hàng vài trăm ngàn thuê bao sử dụng Internet gián tiếp có nhu cầu chuyển sang Internet băng rộng, dịch vụ hội tụ, dịch vụ đa phương tiện dịch vụ tương tác Với tính tiện lợi dịch vụ Internet, Việt Nam nước khác giới, tốc độ phát triển thuê bao Internet nhanh, tính tận dụng cơng nghệ GPON mạng riêng ảo (VPN), truy nhập Internet tốc độ cao, hội nghị truyền hình ứng dụng nhiều tương lai gần Do đó, VNPT Hà Nội cần phải có giải phấp phát triển mạng truyền tải với băng thông rộng/tốc độ truyền tải cao dung lượng truyền tải lớn Một giải pháp mang lại hiệu quả, ứng dụng công nghệ COOFDM-WDM cho mạng truyền tải VNPT Hà Nội 3.5 Phương án ứng dụng công nghệ CO-OFDM-WDM cho VNPT Hà Nội Như phần 3.3 trình bầy: mạng truyền tải quang VNPT Hà Nội bao gồm: Mạng kết nối từ mạng mạng đường trục VNPT Net VNPT đến mạng MANE VNPT Hà Nội, mạng MAN-E mạng truy nhập quang Do đó, việc ứng dụng công nghệ CO-OFDM-WDM cho mạng truyền tải quang VNPT Hà Nội thực cho lớp mạng 3.5.1 Ứng dụng công nghệ CO-OFDM-WDM cho mạng chuyển tiếp từ mạng MAN-E VNPT Hà Nội lên mạng đường trục VNPT Net Mạng chuyển tiếp từ mạng MAN-E VNPT Hà Nội lên mạng đường trục VNPT Net cho dịch vụ VPN liên tỉnh, truy nhập Internet, MyTV, VoiP có 120 Gbps, gồm tuyến ghép kênh quang theo bước sóng WDM, tuyến ghép bước sóng (do dung lượng chuyển tiếp 3x4x10Gbps = 120Gb/s), luận văn đề xuất sử dụng công nghệ CO-OFDM-WDM với phương án sau: + Sử dụng cơng nghệ ghép kênh quang theo bước sóng WDM quang cho tuyến chuyển tiếp từ mạng MAN-E VNPT Hà Nội lên mạng đường trục 87 VNPT Net với tuyến ghép bước sóng (như mạng ghép bước sóng quang tại) + Sử dụng cơng nghệ CO-OFDM quang với việc ghép tần số trực giao băng bước sóng WDM tuyến chuyển tiếp từ mạng MAN-E VNPT Hà Nội lên mạng đường trục VNPT Net tốc độ truyền dẫn tần số trực giao 10Gb/s (sử dụng công nghệ ghép kênh điện có mạng tại) Tuy nhiên, với phương án dung lượng mạng chuyển tiếp từ mạng MANE VNPT Hà Nội lên mạng đường trục VNPT Net tăng lên 600Gb/s (12x5x10Gb/s) Đồng thời chất lượng mạng chuyển tiếp nâng cao sử dụng công nghệ Coherent) Khi nhu cầu truyền tải mạng chuyển tiếp từ mạng MAN-E VNPT Hà Nội lên mạng đường trục VNPT Net tiếp tục tăng cao, VNPT Hà Nội tiếp tục sử dụng cơng nghệ CO-OFDM quang với việc ghép tần số trực giao băng bước sóng kết hợp với sử dụng cơng nghệ ghép kênh quang theo bước sóng WDM với việc ghép số bước sóng lớn theo nhu cầu truyền dẫn 3.5.2 Ứng dụng công nghệ CO-OFDM-WDM cho mạng MAN-E Mạng MAN-E VNPT Hà Nội mạng truyền tải lõi VNPT Hà Nội Trong tương lai, phát triển xã hội phát triển cách mạng công nghiệp 4.0 phát triển văn minh tri thức, nhu cầu người dịch vụ băng rộng/tốc độ cao, dịch vụ hội tụ, dịch vụ đa phương tiện dịch vụ tương tác (như phần 3.1) tăng lên nhanh không số lượng dịch vụ cao mà chất lượng lưu lượng truyền tải dịch vụ tăng cao Khi đó, mạng MAN-E VNPT Hà Nội cần phải có băng thông rộng/tốc độ truyền tải cao, dung lượng truyền tải lớn chất lượng truyền tải cao Một giải pháp mang lại hiệu cho mạng MAN-E VNPT Hà Nội, ứng dụng công nghệ CO-OFDM-WDM 88 Từ cấu trúc mạng MAN-E VNPT Hà Nội (như phần 3.3.1) nhu cầu phát triển mạng MAN-E VNPT Hà Nội cần phải có băng thơng rộng/tốc độ truyền tải cao, dung lượng truyền tải lớn chất lượng truyền tải cao, luận văn đề xuất phương án ứng dụng công nghệ CO-OFDM-WDM cho mạng MAN-E VNPT Hà Nội sau:  Phương án ứng dụng công nghệ CO-OFDM-WDM cho mạng lõi mạng MAN-E VNPT Hà Nội Mạng ring lõi mạng MAN-E VNPT Hà Nội mạng ghép kênh quang theo bước sóng WDM tốc độ 50Gb/s với kỹ thuật ghép bước sóng quang tốc độ bước sóng 10Gb/s, luận văn đề xuất phương án sử dụng công nghệ COOFDM-WDM tương tự phương án mạng chuyển tiếp từ mạng MAN-E VNPT Hà Nội lên mạng đường trục VNPT Net cụ thể sau: + Sử dụng cơng nghệ ghép kênh quang theo bước sóng WDM quang ghép bước sóng cho mạng ring lõi (như mạng ring ghép bước sóng quang tại) + Sử dụng công nghệ CO-OFDM quang với việc ghép tần số trực giao băng bước sóng mạng ring ghép bước sóng quang tốc độ truyền dẫn tần số trực giao 10Gb/s (sử dụng cơng nghệ ghép kênh điện có mạng tại) Với phương án này, dung lượng mạng ring lõi mạng MAN-E VNPT Hà Nội tăng lên 250Gb/s (5x5x10Gb/s) Đồng thời chất lượng mạng ring nâng cao sử dụng công nghệ Coherent) Tuy nhiên, nhu cầu truyền tải mạng ring lõi mạng MAN-E VNPT Hà Nội tiếp tục tăng cao, VNPT Hà Nội tiếp tục sử dụng công nghệ CO-OFDM quang với việc ghép tần số trực giao băng bước sóng kết hợp với sử dụng cơng nghệ ghép kênh quang theo bước sóng WDM với số bước sóng lớn theo nhu cầu truyền dẫn 89  Phương án ứng dụng công nghệ CO-OFDM-WDM cho mạng ring 20Gb/s Các mạng ring 20Gb/s mạng MAN-E VNPT Hà Nội mạng ring ghép kênh quang theo bước sóng WDM với bước sóng tốc độ bước sóng 10Gb/s, luận văn đề xuất phương án sử dụng công nghệ CO-OFDM-WDM tương tự phương án mạng ring lõi mạng MAN-E VNPT Hà Nội với độ 50Gb/s cụ thể sau: + Sử dụng cơng nghệ ghép kênh quang theo bước sóng WDM quang ghép bước sóng (như mạng ring ghép bước sóng quang tại) + Sử dụng cơng nghệ CO-OFDM quang với việc ghép tần số trực giao băng bước sóng mạng ring tốc độ truyền dẫn tần số trực giao 10Gb/s (sử dụng công nghệ ghép kênh điện 10Gb/s có mạng tại) Với phương án này, dung lượng mạng ring tăng lên 100Gb/s (2x5x10Gb/s) Đồng thời chất lượng mạng ring nâng cao sử dụng công nghệ Coherent) Tuy nhiên, nhu cầu truyền tải mạng ring VNPT Hà Nội tiếp tục tăng cao, VNPT Hà Nội tiếp tục sử dụng công nghệ CO-OFDM quang với việc ghép tần số trực giao băng bước sóng kết hợp với sử dụng công nghệ ghép kênh quang theo bước sóng WDM với số lượng bước sóng lớn theo nhu cầu truyền dẫn  Phương án ứng dụng công nghệ CO-OFDM-WDM cho mạng ring 10Gb/s Các mạng ring 10Gb/s mạng MAN-E VNPT Hà Nội mạng ring đơn kênh quang với tốc độ 10Gb/s, luận văn đề xuất phương án sử dụng công nghệ CO-OFDM quang cụ thể sau: 90 + Sử dụng công nghệ CO-OFDM quang với việc ghép tần số trực giao băng bước sóng mạng ring tốc độ truyền dẫn tần số trực giao 10Gb/s (sử dụng công nghệ ghép kênh điện 10Gb/s có mạng tại) Với phương án này, dung lượng mạng ring tăng lên 50Gb/s (5x10Gb/s) Đồng thời chất lượng mạng ring nâng cao sử dụng công nghệ Coherent) Tuy nhiên, nhu cầu truyền tải mạng ring VNPT Hà Nội tiếp tục tăng cao, VNPT Hà Nội tiếp tục sử dụng công nghệ CO-OFDM quang với việc ghép tần số trực giao băng bước sóng kết hợp với công nghệ ghép kênh quang theo bước sóng WDM với số lượng bước sóng theo nhu cầu truyền dẫn  Phương án ứng dụng công nghệ CO-OFDM-WDM cho đường trung kế 20Gb/s Các đường trung kế 20Gb/s mạng MAN-E VNPT Hà Nội đường trung kế WDM với bước sóng tốc độ bước sóng 10Gb/s, luận văn đề xuất phương án sử dụng công nghệ CO-OFDM-WDM sau: + Sử dụng công nghệ ghép kênh quang theo bước sóng WDM ghép bước sóng (như đường trung kế đường trung kế ghép bước sóng quang tại) + Sử dụng công nghệ CO-OFDM quang với việc ghép tần số trực giao băng bước sóng đường trung kế tốc độ truyền dẫn tần số trực giao 10Gb/s (sử dụng cơng nghệ ghép kênh điện 10Gb/s có mạng tai) Với phương án này, dung lượng đường trung kế tăng lên 100Gb/s (2x5x10Gb/s) Đồng thời chất lượng đường trung kế nâng cao sử dụng công nghệ Coherent) 91 Tuy nhiên, nhu cầu truyền tải đường trung kế VNPT Hà Nội tiếp tục tăng cao, VNPT Hà Nội tiếp tục sử dụng công nghệ CO-OFDM quang với việc ghép tần số trực giao băng bước sóng kết hợp với sử dụng công nghệ ghép kênh quang theo bước sóng WDM với số bước sóng lớn theo nhu cầu truyền dẫn  Phương án ứng dụng công nghệ CO-OFDM-WDM cho đường trung kế 10Gb/s Các đường trung kế 10Gb/s mạng MAN-E VNPT Hà Nội đường trung kế đơn kênh quang với với bước sóng tốc độ bước sóng 10Gb/s, luận văn đề xuất phương án sử dụng công nghệ CO-OFDM quang sau: + Sử dụng công nghệ CO-OFDM quang với việc ghép tần số trực giao băng bước sóng đường trung kế tốc độ truyền dẫn tần số trực giao 10Gb/s (sử dụng công nghệ ghép kênh điện 10Gb/s có mạng tại) Với phương án này, dung lượng đường trung kế tăng lên 50Gb/s (5x10Gb/s) Đồng thời chất lượng đường trung kế đường trung kế nâng cao sử dụng công nghệ Coherent) Tuy nhiên, nhu cầu truyền tải đường trung kế VNPT Hà Nội tiếp tục tăng cao, VNPT Hà Nội sử dụng cơng nghệ CO-OFDM quang với việc ghép tần số trực giao băng bước sóng kết hợp với sử dụng cơng nghệ ghép kênh quang theo bước sóng WDM với số bước sóng theo nhu cầu truyền dẫn 3.5.3 Ứng dụng công nghệ CO-OFDM-WDM cho mạng truy nhập quang VNPT Hà Nội Như phần 3.3.3, mạng truy nhập quang VNPT Hà Nội chủ yếu sử dụng công nghệ GPON 92 Trong tương lai, mạng truy nhập quang VNPT Hà Nội cần phải có băng thơng rộng/tốc độ cao dung lượng truyền tải lớn để cung cấp dịch vụ băng rộng/tốc độ cao, dịch vụ hội tụ, dịch vụ đa phương tiện dịch vụ tương tác (như phần 3.1) xã hội Từ phát triển công nghệ truyên tải quang trình bầy cơng nghệ OFDM quang, cơng nghệ CO-OFDM công nghệ CO-OFDM-WDM quang chương 2, luận văn xin kiến nghị việc phát triển mạng truy nhập cho VNPT Hà Nội tương lai tùy theo nhu cầu sử dụng dịch vụ băng rộng/tốc độ cao, dịch vụ hội tụ, dịch vụ đa phương tiện dịch vụ tương tác xã hội mà mạng truy nhập quang VNPT Hà Nội sử dụng công nghệ sau: - Công nghệ OFDM-PON, tức sử dụng công nghệ OFDM mạng PON - Công nghệ CO-OFDM-PON, tức sử dụng kết hợp công nghệ quang Coherent với OFDM mạng PON - Công nghệ OBM-PON, tức sử dụng công nghệ CO-OFDM với công nghệ WDM mạng WDM PON  Ứng dụng công nghệ OFDM PON Ứng dụng công nghệ OFDM PON, nhà nghiên cứu đưa mơ hình OFDM-PON minh họa hình 3.14 Trong đó, đường xuống OLT gán cho người dùng cụ thể (ONU/ONT) một tập hợp sóng mang (tùy theo nhu cầu dịch vụ băng thông khách hàng) Các ONU/ONT tương ứng nhận sóng mang tương ứng thực tách sóng quang biến đổi thành liệu tương ứng với phía phát Theo hướng đường lên, ONU điều chỉnh liệu tập sóng mang giao, tất sóng mang khác thuộc ONU khác thiết lập không 93 ONU1 ONU2 ONU3 3 OLT ONU4 ONT Hình 3.2 Mơ hình OFDM-PON Trong mạng OFDM-PON, tức PON sử dụng đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA, người ta sử dụng sóng mang dành riêng cho ONU, cho phép nhiều người dùng chia sẻ kênh quang thành phần tương ứng OFDMA cơng nghệ đa truy cập cho phép gán sóng mang khác cho nhiều người dùng cách động, đồng thời cho phép phân vùng tài nguyên thời gian miền tần số So với TDM-PON, OFDM-PON kết hợp với TDM cung cấp thêm chiều bổ sung cho quản lý tài nguyên Ví dụ, phạm vi thời gian PON phục vụ lưu lượng bùng nổ, phạm vi tần số PON cung cấp tốt khả quản lý tài nguyên Hệ thống OFDM-PON có nhiều lợi so với cơng nghệ PON khác: (1) cải thiện hiệu băng thông (ví dụ, bit/s/ Hz cho điều chế 16-QAM, với băng thơng 2,5 GHz hỗ trợ 10 Gb/s tốc độ liệu tổng hợp) ; (2) linh hoạt độc đáo việc đối phó với chia sẻ tài ngun băng thơng ảo hóa; (3) giao thức độc lập minh bạch dịch vụ (tập sóng mang con, tương tự đường ống suốt, hỗ trợ hai tín hiệu kỹ thuật số analog với loạt chất lượng yêu cầu dịch vụ); (4) OFDM-PON kiến trúc mở rộng 94 (cụ thể là, tồn với TDM-PON WDM-PON); (5) giải pháp hiệu chi phí (thu cần thiết OLT so với truyền thống WDMPON); (6) hoạt động đơn giản, kiểm soát truy cập phương tiện (MAC) với chi phí thấp  Ứng dụng cơng nghệ CO-OFDM cho PON Ứng dụng công nghệ CO-OFDM PON cho mạng truy nhập quang băng rộng hoàn toàn tương tự ứng dụng công nghệ OFDM PON cho mạng truy nhập quang băng rộng (như trình bầy phần trên) Tuy nhiên, ứng dụng công nghệ CO-OFDM PON khác ứng dụng công nghệ OFDM PON chỗ: - Bộ tách sóng quang OLT hướng lên ONT hướng xuống PON sử dụng công nghệ quang Coherent - Bộ biến đổi điện-quang OLT hướng xuống ONT hướng lên PON sử dụng cơng nghệ điều chế ngồi Bộ biến đổi điện-quang sử dụng cơng nghệ điều chế ngồi tách sóng quang Coherent quang trình bày phần 1.2.1 chương 1, tương ứng với phát quang CO-OFDM thu quang CO-OFDM trình bày phần 2.2.3 chương  Ứng dụng cơng nghệ CO-OFDM-WDM cho PON Mơ hình hệ thống PON sử dụng công nghệ CO-OFDM-WDM (mạng truy nhập OBM-PON) minh họa hình 3.15 Trong đó, đường xuống OLT gán cho người dùng (khách hàng) cụ thể (ONU/ONT) một tập hợp sóng mang (tùy theo nhu cầu dịch vụ băng thông khách hàng) thông qua định tuyến AWG: Bộ định tuyến AWG-WDM để định tuyến sóng mang OFDM vào băng trực giao tương ứng tín hiệu OBM-OFDM, tương ứng với định tuyến vào băng WDM 95 Bộ định tuyền AWG-OFDM để định tuyến một tập hợp sóng mang (tùy theo nhu cầu dịch vụ băng thông khách hàng) đến khách hàng có nhu cầu Các ONU/ONT tương ứng nhận sóng mang tương ứng thực tách sóng quang viến đổi thành liệu tương ứng với phía phát Theo hướng đường lên, ONU điều chỉnh liệu tập sóng mang giao, tất sóng mang khác thuộc ONU khác thiết lập không Khách hàng i1 ONU/ONT-i1 λi λik OLT Khách hàng ik ONU/ONT-ik AWG WDM λN-1 AWG OFDM Khách hàng iM λN ONU/ONT-iM Hình 3.3 Mơ hình CO-OFDM-WDM PON Đồng thời, tách sóng quang OLT hướng lên ONU/ONT hướng xuống PON sử dụng cơng nghệ tách sóng quang Coherent biến đổi điện-quang OLT hướng xuống ONU/ONT hướng lên PON sử dụng cơng nghệ điều chế ngồi Việc sử dụng công nghệ CO-OFDM-WDM cho mạng truy nhập PON VNPT Hà Nội không làm tăng dung hệ thống mạng truy nhập mà làm tăng chất lượng truyền dẫn hệ thống mạng truy nhập VNPT Hà Nội 96 3.6 Kết luận chương Chương luận văn nghiên cứu khả ứng dụng công nghệ COOFDM-WDM quang cho VNPT Hà Nội Trong đó, luận văn tìm hiểu nhu cầu phát triển dịch vụ VNPT Hà Nội, tình hình triển khai dịch vụ VNPT Hà Nội, trạng mạng truyền tải quang VNPT Hà Nội, đánh giá nhu cầu sử dụng dịch vụ khách hàng địa bàn Hà Nội Đồng thời, luận văn nghiên cứu khả ứng dụng công nghệ CO- OFDMWDM quang cho mạng truyền tải quang VNPT Hà Nội với phương án cho lớp mạng truyền tải VNPT Hà Nội Việc sử dụng công nghệ CO-OFDM-WDM cho mạng truyền tải VNPT Hà Nội không làm tăng dung lượng hệ thống mạng truyền tải mà làm tăng chất lượng truyền dẫn hệ thống mạng truyền tải VNPT Hà Nội 97 KẾT LUẬN Một giải pháp cơng nghệ viễn thơng có khả truyền tải tốc độ siêu cao khả đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin xã hội tại, cơng nghệ thơng tin quang Coherent ghép kênh theo tần số trực giao (CO-OFDM) Trong đó, giải pháp công nghệ thông tin quang CO-OFDM khả truyền tải tốc độ cao, mà cịn có dung lượng lớn Đó giải pháp cơng nghệ truyền tải thông tin xã hội tương lai Chính vậy, em chọn đề tài đồ án tốt nghiệp là: “Nghiên cứu cơng nghệ truyền dẫn quang tích hợp Coherent-Ghép kênh theo tần số trực giao-Ghép kênh quang theo bước sóng (CO-OFDM-WDM) ứng dụng cho VNPT Hà Nội” để nắm bắt công nghệ nghiên cứu áp dụng tương lai Để thực mục tiêu trên, đề tài luận văn thực nội dung sau: Chương 1: Quá trình hình thành phát triển cơng nghệ CO-OFDM-WDM quang với nội dung chính: Sự hình thành cơng nghệ CO - OFDM – WDM, tổng quan công nghệ thành phần: công nghệ Coherent (CO), công nghệ ghép kênh quang theo tần số trực giao (OFDM) công nghệ quang ghép băng trực giao (WDM) tiến trình phát triển công nghệ CO-OFDM-WDM quang Chương 2: Công nghệ CO-OFDM-WDM quang với nội dung: công nghệ OFDM quang với nội dung: mơ hình hệ thống, khối chức năng, phương pháp điều chế tách sóng quang cơng nghệ OFDM quang; cơng nghệ COOFDM quang với nội dung: mơ hình hệ thống, khối chức năng, phương pháp điều chế tách sóng quang cơng nghệ OFDM quang cơng nghệ CO-OFDM-WDM quang với nội dung: mơ hình hệ thống, khối chức năng, phương pháp điều chế tách sóng quang cơng nghệ CO-OFDM-WDM quang Chương 3: Ứng dụng công nghệ CO-OFDM-WDM quang cho mạng VNPT Hà Nội với nội dung: Nhu cầu phát triển dịch vụ VNPT Hà Nội, tình hình 98 triển khai dịch vụ VNPT Hà Nội, trạng mạng truyền tải quang VNPT Hà Nội, đánh giá nhu cầu sử dụng dịch vụ khách hàng địa bàn Hà Nội khả ứng dụng công nghệ CO- OFDM-WDM quang cho mạng truyền tải quang VNPT Hà Nội Việc sử dụng công nghệ CO-OFDM-WDM cho mạng truyền tải VNPT Hà Nội không làm tăng dung lượng hệ thống mạng truyền tải mà làm tăng chất lượng truyền dẫn hệ thống mạng truyền tải VNPT Hà Nội Đánh giá chung, em hoàn thành nội dung đề tài theo đề cương duyệt Tuy nhiên, với lực thời gian hạn chế nên luận văn tốt nghiệp em tránh khỏi khiếm khuyết Em mong muốn nhận bảo, góp ý chân thành Thầy Cơ giáo bạn để luận văn em hoàn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy TS Hồng Văn Võ thầy khoa Đào tạo sau Đại học trường đại học Mở Hà Nội giúp đỡ, bảo tận tình cho em giúp em hồn thành tốt luận văn này! Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2021 Học viên Phạm Xuân Thắng 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1 William Shieh, Ivan ] Djordjevic: Orthogonal Frequency Division Multiplexing for Optical Communications, Elsevier Science & Technology Books, USA.2009 [2] Arthur James Lowery Orthogonal-frequency-division multiplexing and Jean Armstrong long-haul dispersion compensation of for optical systems” Department of Electrical & Computer Systems Engineering, Monash University, Clayton, 3800, Australia, 2006 [3] Markus Mayrock, OFDM in Optical Long-Haul Transmission, 2007 Herbert Haunstein [4] Đỗ Việt Em Kỹ thuật thông tin quang 2, Học viện CN BC VT, 2007 [5] Prasad R OFDM for wireless communications systems Boston: Artech House; 2004 [6] Dixon BJ, Pollard RD, Orthogonal frequency-division multiplexing in Iezekiel S wireless communication systems with multimode fiber feeds IEEE Trans Microwave Theory Tech 2001;49(8):1404–9 [7] Shieh W Coherent optical MIMO-OFDM for optical fibre communication systems Berlin, Germany In: Eur Conf Opt Commun., Berlin, Germany; 2007 [8] Ma Y, Shieh W, 100 Gb/s Coherent Optical OFDM Reception Using Yang Q Orthogonal Band Multiflexing, Opt Fiber Commun Conf 16, pp 6378-86 2008 100 [9] Hồng Văn Võ Bài giảng ” Thơng tin quang”, Viện Đại học Mở Hà Nội [10] Fasshauer, H Optische Nachrichtensysteme: Eigenschaften und Projektierung Dr Alfred Verlag Heidelberg, 1984 101