Nghiên cứu hệ thống thông tin cáp sợi quang wnm và ứng dụng cho đường trục viễn thông bắc nam

1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THÔNG TIN CÁP SỢI QUANG WDM VÀ ỨNG DỤNG CHO ĐƢỜNG TRỤC VIỄN THÔNG BẮC NAM Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Học viên: PHẠM THU HIẾU Ngƣời HD Khoa học: PGS.TS LẠI KHẮC LÃI THÁI NGUYÊN – 2012 Số hóa Trung tâm Học liệu Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! http://lrc.tnu.edu.vn/ MỤC LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU 11 LỜI NÓI ĐẦU 12 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN WDM 14 1.1 Cấu trúc tổng quát hệ thống thông tin quang 14 1.2 Những tồn xu hƣớng phát triển hệ thống thông tin quang 16 1.2.1 Những tồn hệ thống quang 16 1.2.2 Xu hƣớng phát triển hệ thống quang 17 1.3 18 1.4 Các phƣơng pháp truyền dẫn sử dụng ghép kênh quang theo bƣớc sóng 23 1.4.1 Phƣơng pháp truyền dẫn WDM đơn hƣớng 23 1.4.2 Phƣơng pháp truyền dẫn WDM song hƣớng 23 1.5 Nguyên lý hoạt động hệ thống WDM 25 1.6 Một số tham số kỹ thuật hệ thống WDM 26 1.6.1 Suy hao xen 27 1.6.2 Suy hao xuyên kênh 27 1.6.3 Độ rộng kênh khoảng cách kênh 29 1.6.4 Số lƣợng kênh 29 1.6.5 Ảnh hƣởng hiệu ứng phi tuyến 31 1.6.6 Tán sắc – bù tán sắc 31 1.6.7 Đặc điểm hệ thống WDM 33 CHƢƠNG 2: CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG WDM 34 2.1 Các loại cáp quang đƣợc khuyến nghị sử dụng hệ thống WDM 35 Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 2.1.1 Sợi SSMF (single-mode optical fibre cable) hay sợi G.652 35 2.1.2 Sợi DSF hay sợi G.653 36 2.1.3 Sợi CSF hay sợi G.654 37 2.1.4 Sợi NZ-DSF hay sợi G.655 37 2.2 Nguồn quang WDM 39 2.3 Thiết bị xen /rẽ quang OADM (Optical Add/Drop Multiplexer) 40 2.4 (Coupler) 41 2.4.1 42 2.4.2 43 2.5 Bộ định tuyến bƣớc sóng 43 2.6 Thiết bị đấu nối chéo quang OXC (Optical Cross Connect) 44 2.6.1 44 2.6.2 45 2.7 Bộ biến đổi bƣớc sóng 46 2.8 Bộ khuếch đại quang sợi EDFA 47 2.8.1 Cấu trúc EDFA 48 2.8.2 Nhiệm vụ EDFA 49 2.9 Bộ lọc 50 2.9.1 50 2.9.2 Bộ lọc điều chỉnh đƣợc 51 2.10 Thiết bị đầu cuối OLT 52 2.11 Chuyển mạch quang 54 CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỆ THỐNG WDM 56 3.1 Tơpơ dạng hình vòng 56 3.2 Mạng WDM hình vịng 57 Soá hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 3.2.1 Kết cấu vòng hai sợi chiều 58 3.2.2 Kết cấu vòng hai chiều hai sợi 59 3.2.3 Vòng nhiều sợi 60 3.2.4 Bảo vệ mạng hình vịng 61 3.3 Thiết kế hệ thống WDM 61 3.3.1 Thiết kế vòng Ring 62 3.3.2 Thiết kế OSNR 63 3.3.3 Bù tán sắc tƣợng dịch tần 63 3.3.4 Cân tăng ích tỉ lệ lỗi bit ( BER) 64 3.3.5 Thực hệ thống 64 3.4 Sơ đồ liên kết nút 65 3.5 Hệ thống điểm-điểm dung lƣợng lớn 66 3.6 Mạng phân bố quảng bá 68 3.7 Mạng WDM đa truy nhập 69 CHƢƠNG 4:HỆ THỐNG WDM TRONG TRỤC BẮC NAM 71 4.1 Các giai đoạn phát triển 71 4.2 Khảo sát cấu hình cáp quang trục Bắc Nam 73 4.2.1 Cấu hình tuyến 73 4.2.2 Đặc điểm kỹ thuật hệ thống WDM 76 4.3 Xây dựng cấu hình cụ thể tuyến truyền dẫn Bắc Nam 77 4.4 Đề xuất lựa chọn phƣơng án tăng dung lƣợng 81 4.5 Xây dựng cấu hình tuyến tính tốn hiệu kinh tế 85 4.6 Hƣớng phát triển WDM 90 4.7 Hệ thống cáp quang Bắc - Nam DWDM 40Gbps Nortel 91 Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ CÁC TỪ ADM Add/Drop Multiplexer Bộ ghép kênh xen/rẽ AN Access Network Mạng truy nhập guihiuhiu AM Amplitude Modulation APD Avalanche Photodiode ASE Amplifier Diode quang thác Spontaneous Bức xạ tự phát đƣợc khuếch đại Emission BER Bit Error Ratio CATV Cable Television CWDM Coarse Tỷ lệ lỗi bit Wavelength Division Multiplexing CPM Cross Phase Modulation DBF Distributed Feedback laser DCF Dispersion Compensating Fiber DEMUX Demultiplexing DST Dispersion Shifted Fiber DST Dispersion Điều chế chéo pha Phân kênh Supported Transsmision DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing cao EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier E/O Electric-Optical Converter EMI Electromagnetic Interference Nhiễu điện từ ESI External Synchronous Interface Giao tiếp đồng FBG Fiber Bragg Grating Cách tử sợi Bragg FEC Forward Error Correction Khối sửa lỗi trƣớc FR Frame Relay Chuyển tiếp khung FM Frequency Modulation Số hóa Trung tâm Học liệu /quang http://lrc.tnu.edu.vn/ FSR Spectrum FTTX Fiber To The Home/Building/Premises/Office /Curb/Node FWHM Full Width at Half Maximum FWM Four-Wave Mixing FXC Fiber XC GVD Group Velocity Dispersion IDTV Integrated Digital Television IM-DD Intensity Modulation- Direct Detection ITU_T International Telecommunication Union - Telecommunication Standardization Sector LAN Local Area Network LA Line Amplifier LASER Light Amplication by Stimulate Bộ khuếch đại đƣờng truyền Emission of Radiation LD Laser Diode LED Light Emitting Diode LTE Line Terminal Equipment MAN Metropolitan Area Network MUX Multiplexing OADM Optical Add/DropMultiplexer OLT Optical Line Terminator OMUX Optical Multiplexing Số hóa Trung tâm Học liệu Diode laser Thiết bị đầu cuối đƣờng dây http://lrc.tnu.edu.vn/ OC Optical Channel OPC Optical Phase Combiner OTDM Optical Time Kênh quang Division Multiplexing O/E Optical - Electric Converter OPM Optical Performance Monitor OSC Optical Thiết bị giám sát mạng quang Supervisor/Service Kênh giám sát quang Channel OTN Optical Transport Network Mạng truyền tải quang OTPM Optical Translator Port Module Module cổng chuyển đổi quang OUT Optical Translator Unit Đơn vị chuyển đổi quang OXC Optical Cross Connect Bộ nối chéo quang PCH Pre-chirp PDC Passive Dispersion Compensator PIN Positive Intrinsic Negative PON Passive Optical Networks SBS Stimulated Brillouin Scattering SC- Single Channel OADM OADM đơn kênh OADM SDH Synchronous Digital Hierachy SLA Semiconductor Laser Amplifier SOA Signal Optical Amplifier SONET Synchronous Optical Network SPM Self-Phase Modulation SRS Stimulated Raman Scattering S/N Signal to Noise ratio TDM Time Division Multiplexing Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ gian VNPT Vietnam Posts and Telecommunication Group WAN Wide Area Network WDM Wavelength Division Multiplexing WDMA Wavelength Division Đa truy Multiplexing Access WIXC Wavelength Interchange XC WSXC Wavelength Selected XC Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu trúc hệ thống thông tin quang ……………………………….14 lý ghép kênh quang theo bƣớc sóng WDM 19 Hình 1.3: Các cửa sổ có suy hao thấp sử dụng WDM 23 Hình 1.4: Phƣơng pháp truyền dẫn WDM đơn hƣớng 23 Hình 1.5: Phƣơng pháp truyền dẫn WDM song hƣớng 24 Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống WDM………………………………………………….24 Hình 1.7 Xuyên âm hệ thống 28 Hình 1.8 Khoảng cách kênh độ rộng kênh 29 Hình 2.1 Phân loại sợi quang theo tán sắc 38 40 42 44 46 46 H×nh 2.7 Bơm cïng chiều 48 H×nh 2.8 Bơm ngƣợc chiều 48 Hình 2.9 Bơm hai chiều 49 Hình 2.10 Vị trí EDFA tuyến thông tin quang 49 51 c Fabry-Perot 51 -Parot 52 Hình 2.14 Thiết bị OLT 53 Hình 3.1: Tơpơ dạng hình vịng 57 Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 10 Hình 3.2 Kết cấu chức OADM 58 Hình 3.3 Cấu hình vịng chiều hai sợi 59 Hình 3.4 Cấu hình vịng hai chiều hai sợi 60 Hình 3.5 Cấu hình tuyến cáp quang AA- BB-CC 62 Hình 3.6 Cấu hình liên kết Ring với backbone 65 Hình 3.7 Cấu hình liên kết AA-BB với BB-CC ( 32 bƣớc sóng) 65 Hình 3.8 Cấu hình liên kết Ring AA với Backbone ( 32 bƣớc sóng) 66 Hình 3.9 Cấu hình liên kết Ring CC với backbone ( 32 bƣớc sóng) 66 - 67 69 70 Hình 4.1 Mạng cáp quang đƣờng trục Bắc Nam 73 Hình 4.2 Bốn vịng ring mạng cáp quang đƣờng trục Bắc Nam 74 Hình 4.3 Sơ đồ tuyến cáp quang trục Bắc - Nam 78 H×nh 4.4 Cơ chế bảo vệ kết nối cỏc Ring 79 Hình 4.5 Sơ đồ xếp bƣớc sóng nút 20Gb/s 85 Hình 4.6 Mơ hình thiết bị WADM………………………………………………85 Hình 4.7 Bố trí thiết bị hai nút RING 86 Hình 4.8 Phân bố cự ly suy hao đoạn HNI- VIN 87 Hình 4.9 Sơ đồ nguyên lý đấu nối nút VIN 88 Hình 4.10 Cấu hình Ring 88 Hình 4.11 Phân bố cự ly suy hao đƣờng dây 500KV 89 Hình 4.12 Sơ đồ mạng lƣới hệ thống Long Haul 92 Số hóa Trung tâm Học lieäu http://lrc.tnu.edu.vn/ 83  Phương án 2: Tăng dung lượng ghép kênh TDM kết hợp với ghép bước sóng WDM Phƣơng án thực theo giai đoạn: + Nâng cao thiết bị lên chủng loại STM – 64, thực truyền dẫn 10Gbps + Triển khai module WDM thực ghép luồng tín hiệu STM – 64 thành tổng dung lƣợng 20Gbps Ƣu điểm: - Do có kênh bƣớc sóng, kênh tốc độ STM – 64 nên thiết bị phải quản lý - Lƣu lƣợng RING lớn, nên có thay đổi nhu cầu lƣu lƣợng có khả phải phân bố lại lƣu lƣợng RING  Phương án 3: Tăng dung lượng ghép kênh WDM bước sóng STM – 16 Phƣơng án sử dụng bƣớc sóng, bƣớc sóng mang tín hiệu luồng STM – 16 (2,5Gbps) Ƣu điểm: - Do dung lƣợng bƣớc sóng nhỏ (2,5Gbps), nên thực tăng dung lƣợng tuyến truyền dẫn cách từ từ theo nhu cầu (phụ thuộc số kênh bƣớc sóng đƣợc sử dụng) - Với tốc độ kênh bƣớc sóng 2,5Gbps bị ảnh hƣởng tán sắc, hiệu ứng phi tuyến Nhờ khoảng cách trạm lặp tăng tới 150 km (khuyến nghị G.692) Với tốc độ kêng bƣớc sóng nhƣ việc tính tốn lại cự ly trạm lặp vấn đề liên quan đến bù tán sắc đơn giản, giữ ngun cấu hình phân bố trạm nhƣ (bởi tốc độ 2,5Gbps tốc độ khai thác tốt tuyến trục Bắc Nam) - Vẫn sử dụng đƣờng cáp G.652 sẵn, cần kiểm tra lại chất lƣợng đoạn cáp bị xuống cấp, số mối hàn có suy hao lớn - Tận dụng đƣợc phần lớn số thiết bị STM – 16 khai thác - Phù hợp với xu công nghệ truyền dẫn đại đƣợc triển khai rộng rãi giới Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 84 Nhƣợc điểm: - Số lƣợng truyền dẫn SDH liên quan đến tuyến WDM nhiều, phức tạp việc quản lý mạng - Việc quản lý lƣu lƣợng phức tạp, thực chất, RING lớn gồm bƣớc sóng tƣơng đƣơng vơi RING ( RING bƣớc sóng mang tín hiệu STM - 16); mà trạm xen rẽ lƣu lƣợng nhỏ tác dụng lên bƣớc sóng (1 RING con), giả thiết cần bổ xung lƣu lƣợng thay phân bố lƣu lƣợng trạm xen rẽ bƣớc sóng vấn đề phức tạp, cần thêm thiết bị DXC, cao cấp OXC  Đánh giá lựa chọn phương án Không nên lựa chọn phƣơng án luận điểm nêu Khơng nên chọn phƣơng án phƣơng án này, so với phƣơng án tồn nhƣợc điểm sau: - Tốc độ kênh bƣớc sóng 10Gbps, bị ảnh hƣởng mạnh mẽ tán sắc, tƣợng phi tuyến, tán sắc PMD … - Do lƣu lƣợng thực tuyến xuất phát chủ yếu từ trung tâm lớn (Hà Nội – Đà Nẵng – TP HCM), nên đóng vai trị lƣu lƣợng chuyển qua, vậu lƣu lƣợng thực tế xen rẽ node không cần đến thiết bị STM – 64 (gây lãng phí) Hơn nữa, khơng có tăng đột biến lƣu lƣợng từ 2,5Gbps lên 10Gbps, sau lên 20Gbps, nên phƣơng án tỏ không hiệu - Thiết bị truyền dẫn quang 10Gbps giá cao Nên chọn phƣơng án phƣơng án khắc phục đƣợc nhƣợc điểm phƣơng án 2; nhƣợc điểm phƣơng án có thê khắc phục - Đối với vấn đề quản lý mạng, áp dụng mơ hình quản lý TMN theo khuyến nghị ITUT - Đối với việc phức tạp việc cấu hình lạ lƣu lƣợng cá RING, có sản phẩm thƣơng mại DXC, cho đời sản phẩm OXC đảm nhiệm Hơn nữa, thiết bị kiểu OADM linh hoạt việc thiết lập bƣớc sóng xen rẽ Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 85 Vậy nên chọn phƣơng án 3: Ghép bƣớc sóng mang tín hiệu STM – 16 (2,5Gbps) 4.5 Xây dựng cấu hình tuyến tính tốn hiệu kinh tế Đặc điểm lƣu lƣợng tuyến trục : Từ phân luồng cho 16 STM – ta thấy cần STM – để tải lƣu lƣợng xen rẽ luồng xen rẽ trung bình nút 32 E1 Theo dự báo lƣu lƣợng, dung lƣợng tƣơng ứng với lƣu lƣợng tuyến trục 20 Gbit/s số luồng xen rẽ nút STM – Phân luồng cho tốc độ 2,5 Gbit/s ta thấy nhu cầu xen rẽ trung bình nút tăng nên lần nhƣ cần (28) STM Căn vào dự báo dung lƣợng xác định số bƣớc sóng cần thiết nhƣ sau : HNI – HCM : bƣớc sóng HNI - ĐNG – HCM : bƣớc sóng Lƣu lƣợng nút RING : bƣớc sóng Lƣu lƣợng xen / rẽ kênh lẻ : bƣớc sóng Hình 4.5 biểu thị bố trí bƣớc sóng tƣơng ứng với dung lƣợng 20 Gb/s 5 8 3&4 3&4 1.2 HNI 1 1 1.3 VNI 1 §NG 2 QNN PKU 1 1.4 HCM 3&4 5 8 3&4 Ký hiệu 2 2 2 : Biểu thị cho điểm xen rẽ dùng WADM Hình 4.5 Sơ đồ xếp bƣớc sóng nút tƣơng ứng với dung lƣợng 20Gb/s Chúng ta cần bƣớc sóng để tải lƣu lƣợng nên thiết bị TN – 16X tuyến sử dụng đƣợc ( đạt tiêu cho bƣớc sóng 1 ) Các thiết bị Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 86 lặp điện (3R) thiết bị đầu cuối cho bƣớc sóng cho bƣớc sóng khác phải thoả mãn tiêu tán sắc cho đoạn lặp điện tƣơng ứng ( hai nút RING) Hình 4.6 biểu thị chức thiết bị ghép kênh xen/rẽ theo bƣớc sóng ( Wawlength Add/Drop Multilexr – WADM) 1  n 1  n Bé läc quang RÏ i Xen n Hình 4.6 Mơ hình thiết bị WADM Chúng ta cần ghép bƣớc sóng nên n = mơ hình thiết bị WADM (hình 4.7).Trong bƣớc sóng có bƣớc sóng dùng cho xen/ rẽ nhƣ ĐLT, KĐM, Buôn Ma Thuật, BĐG có khoảng lặp điện dài u cầu khả tán sắc cực đại thiết bị ADM cao (300 km yêu cầu tán sắc  6000 ps / nm ) Đầu cuối Đầu cuối WADM LA WADM 1+8 ChỈng 18 ChỈng ChỈng ChỈng Hình 4.7 Bố trí thiết bị hai nút RING Cấu hình cũ (lặp điện cho bƣớc sóng 1 ) đáp ứng yêu cầu tán sắc ( 3000 ps/ nm) Đối với nút xen rẽ nhƣ ĐLT – KTM, Bn Ma Thuật, BDG có khoảng lặp điện dài (ví dụ ĐLT – HCM :300km) yêu cầu khả tán sắc cực đại thiết bị ADM cao ( 300 km u cầu tán sắc  6000 ps/ nm Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 87 ) Các bƣớc sóng cịn lại có khoảng lặp điện kéo dài từ thiết bị đầu cuối tới thiết bị đầu cuối ( khoảng cách hai nút RING) Thiết bị lặp điện ( thiết bị đầu cuối WDM ) cho bƣớc sóng chuyển qua phải có khả chịu đƣợc tán sắc cực đại khoảng cách hai nút RING (khoảng dài cỡ 600 km yêu cầu tán sắc không 12000 ps/nm) Ta xây dựng cấu hình với dung lƣợng (2,5 Gb/s  =) 20 Gb/s Tuy nhiên, tuyến cáp quang biển nội địa đƣợc xây dựng hoạt động việc liên kết cách hợp lý với tuyến cáp quang trục Bắc – Nam quan trọng RING : Nút kết cuối từ Hà Tĩnh chuyển Vinh tuyến cáp quang đƣờng dây điện lực 500 KV phát triển đoạn HTH – VIN dài 50 km Tuyến cáp quang đƣờng 500 KV có phân bố cự ly suy hao nhƣ sau: HNI 90K 120 m Km NHB 121 R2 131 Km R4 Km HTH VIN R1 23dB 15dB 15dB R3 15dB 15dB R5 16dB 17dB 13dB Hình 4.8 Phân bố cự ly suy hao đoạn HNI- VIN Trên chặng HNI – VIN có hai cách thiết kế nhƣ sau :  Đặt trạm đầu cuối R1, R3, R5 nhƣ chặng có suy hao khoảng 35 dB  Đặt khuếch đại EDFA vị trí thích hợp Thơng thƣờng giá thành trạm đầu cuối xấp xỉ giá thành EDFA, giá thành ba trạm tƣơng đƣơng với giá thành EDFA (lớn giá thành EDFA tƣơng ứng với cách thiết kế thứ hai) Xét mặt kinh tế ta nên áp dụng cách thiết kế thứ hai dùng EDFA cho đoạn HNI – VIN Tại đầu phát nên sử dụng khuếch đại công suất BA, đầu thu nên sử dụng tiền khuếch đại công suất BA, dầu thu nên sử dụng tiền khuếch đại PA,còn ta dùng khuếch đại đƣờng truyền LA Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 88 Cấu hình tƣơng đối phức tạp cần nhiều ADM – 16, STM – phải đấu nối theo kiểu back - to – back nên khơng linh hoạt Cấu hình sử dụng DXC đảm bảo khả phân luồng linh hoạt mức STM – tất bƣớc sóng với Hình 4.9 sơ đồ nguyên lý đấu nối nút VIN (Sử dụng DXC) 1, 2 1 8 1 8 RING RING DXC 1 8 1 8 Hình 4.9 Sơ đồ nguyên lý đấu nối nút VIN VIN ĐHI HTH 50 WADM WADM 152 1 ĐHA WADM 1 16 ĐNG HUE WADM 1 16 16 16 VIN ĐNG 15dB BA Kẻ gỗ 15dB 30dB LA 15dB LA 30dB LA R6 R8 R9 R7 LA R1 R1 T81 Hình 4.10 Cấu hình Ring Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 89 Do có cáp tuyến quang CSC từ VIN Kẻ Gỗ nên đoạn VIN – R7 VIN – Kẻ Gỗ – R Trên tuyến cáp quang 500 KV có R6, R8, R10 không đƣợc sử dụng làm trạm Hình 4.10 mơ tả cấu hình RING (VIN - ĐNG) Phân tích mặt kinh tế, ta thấy cấu hình RING tƣơng tự nhƣ cấu hình RING 1, có nghĩa giá thành đặt EDFA tất trạm so với đặt trạm đầu cuối R6, R8, R10 Cấu hình nút RING ĐNG giống nhƣ VIN nhƣng dung lƣợng kết nối chéo kết cuối cao (tƣơng tự STM – 16) 70 km 58 km §NG 54 km 55 km 15dB 14dB R12 PKU R15 R13 18 dB 70 km 14dB 18dB R14 Hình 4.11 Phân bố cự ly suy hao đƣờng dây 500KV Hiện R12 R14 không đƣợc sử dụng làm nhà trạm tuyến cáp quang đƣờng dây 500 KV Hai khả sau áp dụng cho đoạn : - Đặt LA R13 R15 Chặng dài từ ĐNG đến R13 có cự ly (70 km + 58km = )128 km tới quỹ công suất (18dB + 15 dB =) 33dB Trong thực tế quỹ cơng suất khó thực đƣợc - Đặt BA đầu phát, đặt LA R12, R13 Giải pháp đảm bảo đƣợc quỹ công suất tuyến RING RING nối với qua nút QNN PKU, hai nút cách 167 km Đoạn truyền dẫn QNN – PKU có 16 bƣớc sóng khuếch đại quang cần có băng thơng đủ rộng với đƣờng đặc tuyến phẳng cho tất bƣớc sóng ( chênh lệch khơng q dB bƣớc sóng) RING (QNN / PKU – HCM): Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 90 Cáp quang quốc lộ A đoạn có tổng độ dài gần 700 km, yêu cầu tán sắc tối đa (20 ps/nm  700 =) 14000ps/nm ), mức lớn mức ngƣỡng tán sắc cho phép (12000ps/nm) hai trạm đầu cuối Căn vào vị trí nút nhu cầu lƣu lƣợng ta nên chọn hai nút NTG (Nha Trang) PRG (Phan Rang) PGR nằm gần trung tâm đoạn so với NTG (Khoảng cách PRG – QNN 352 km; khoảng cách PRG – HCM 348 km ; khoảng cách NTG – QNN 245 km, khoảng cách NTG – HCM 455km) việc chọn nút NTG Tuy vậy, NTG thành phố lớn so với PRG ta nên chọn nút NTG làm trạm đầu cuối Việc lựa chọn nhƣ làm cho tồn mạng có cấu trúc hài hồ chuyển đổi linh hoạt có nhu cầu tăng thêm bƣớc sóng Điều thể rõ tƣơng lai mà lƣu lƣợng NTG lớn có tốc độ tăng trƣởng nhanh Cáp quang đƣờng dây 500 kv đoạn có đặc điểm tƣơng tự nhƣ vịng Ring1 Ring Hà nội thành phố Hồ Chí Minh hai trung tâm lớn đất nƣớc, nơi tập trung nhiều đầu mối quan trọng đƣợc sử dụng đấu nối chéo DXC (Digital Cross Connect) 4.6 Hƣớng phát triển WDM 50 v Sau thông tin phát triển cơng nghệ DWDM Năm 2002 tổng cơng ty bƣu viễn thông VN (VNPT) Công ty Nortel Networks vừa khai trƣơng hệ thống mạng truyền dẫn ghép bƣớc sóng quang DWDM VN Hệ thống Nortel Networks lắp đặt Đƣờng truyền Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 91 đƣợc nâng cấp từ 2,5Gbps lên đến 20Gbps, cho phép thành phố lớn dọc theo 3.000 km nối vào mạng với dung lƣợng lên đến 10Gbps Hệ thống đƣợc đƣa vào sử dụng tháng 10/2003 phục vụ SEA Games 22 Trục cáp quang Đơng Dƣơng hồn thành giúp dự phịng cho mạng truyền dẫn Viettel Việt Nam trƣờng hợp xảy cố thiên tai, bão lụt… Sau đƣờng trục cáp quang Đông Dƣơng đƣa vào sử dụng, Vietel có tổng cộng đƣờng trục (1A, 2B, 1C, 1D Đông Dƣơng) để vu hồi lẫn với khả hỗ trợ dung lƣợng lên đến 400Gbps Khởi công từ cuối năm 2010, tuyến cáp dài 3.500km đƣợc triển khai với công nghệ ghép bƣớc sóng (DWDM) tăng khả truyền tải sợi quang gấp 40 lần so với công nghệ thông thƣờng (SDH) 4.7 Hệ thống cáp quang Bắc - Nam DWDM 40Gbps Nortel Hệ thống cáp quang DWDM 40Gbps Nortel hệ thống thông tin quang dựa tảng cơng nghệ ghép kênh theo bƣớc sóng mật độ cao (DWDM) tốc độ 40Gbps (thực ghép bƣớc sóng 10Gbps) kết hợp với hệ thống kết nối chéo hệ thống ghép kênh xen/rẽ SDH hình thành nên hệ thống hoàn chỉnh Tuyến cáp quang đƣờng trục 40Gbps Hà Nội – Đà Nẵng – TP Hồ Chí Minh hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bƣớc sóng sử dụng sản phẩm Nortel Tuyến truyền dẫn theo hai hƣớng: dọc Quốc Lộ 1A đƣờng dây điện 500 KV, cáp quang tuyến sử dụng sợi đơn mode G.652 Đây tuyến có cấu hình mạng Ring đƣợc giám sát, quản lý, điều khiển với bốn vịng Ring Trong đó, nửa vòng Ring đƣờng cáp quang theo tuyến đƣờng dây điện lực chủ yếu làm đƣờng dự phòng bảo vệ cho lƣu lƣợng thông tin đƣờng Quốc Lộ 1A Trƣớc Ring mạng kết nối với tín hiệu điện, mạng DWDM VTN liên kết Ring tín hiệu quang Các node liên kết Ring mạng là: Vinh, Đà Nẵng, Quy Nhơn Về cấu trúc, hệ thống trải dài từ Bắc đến Nam với bốn vịng Ring có tốc độ truyền dẫn 40Gbps (4 × 10Gbps) vịng Ring tuyến khu vực đồng sơng Cửu Long (HCM – Cần Thơ) có tốc độ truyền dẫn 5Gbps (2 × 2,5Gbps) với nhiều trạm đầu cuối xen/rẽ, trạm OADM, trạm Regen, trạm khuếch đại quang Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 92 VTN 4X10G LH DWDM Network Ring Ring Dong Hoi Thanh Hoa Ninh Binh Ron 153 65 101 58 Ring Dong Ha Hue Quang Ngai Tam Ky 75 68 Ring Lai Khan Nha Trang Tuy Hoa 101 131 116 Phan Rang Ring Phan Thiet Nui Mot 102 64 91 84 99 154 119 111 76 Dong Ha (Pre R9) Thanh Hoa 97 Vinh Da Nang 123 144 70 126 83 Nam Dinh An Khe Quy Nhon Ha Tinh R7 R 11 Phuoc Son (Pre R13) Kon Tum 137 58 Pleiku 77 Binh Duong 133 131 132 87 Cao Lanh Phu Nhon Pleiku B.M Thuot Dak Nong Binh Phuoc Legend Terminal Line Amplifier Line Amplifier with DRA Co-located sites Hình 4.12 Sơ đồ mạng lƣới hệ thống Long Haul Soá hóa Trung tâm Học liệu 100 Can Tho 33 HCMC 103 51 108 72 An Khe 127 54 Hung Yen My Tho 105 115 137 77 Xuan Loc 72 Ha Noi My Tho http://lrc.tnu.edu.vn/ Existing Regen New Regen OADM New OADM 93 Ring 1: Từ Hà Nội đến Vinh theo hai đƣờng + Hà Nội – Ninh Bình– Thanh Hóa – Vinh: Trong Hà Nội, Thanh Hóa Vinh đặt trạm đầu cuối, Ninh Bình đặt khuếch bù lại tổn hao đƣờng truyền + Hà Nội – Hƣng Yên – Nam Định – Thanh Hóa – Vinh : Trong Hà Nội Vinh đặt trạm đầu cuối, Hƣng Yên, Nam Định, Thanh Hóa đặt khuếch bù lại tổn hao đƣờng truyền Ring 2, ring 3, ring xếp giống nhƣ ring Sơ đồ mạng lƣới hệ thống Long Haul có thêm vịng ring từ thành phố HCM đến Cần Thơ Hệ thống mạng hệ thống thông tin hai chiều nhƣng khơng sợi quang, có nghĩa hệ thống sử dụng hai sợi quang để truyền tín hiệu, cho chiều cho chiều về, bƣớc sóng tín hiệu sợi nhƣ sợi nhƣng kênh nghiệp vụ hai đƣờng khác nhau: chiều xuất phát (ở Hà Nội) sử dụng kênh nghiệp vụ có bƣớc sóng 1510 nm (OSC1), cịn chiều ngƣợc lại kênh nghiệp vụ có bƣớc sóng 1615 nm (OSC 2) Tín hiệu đƣợc truyền theo đƣờng vòng để đề phòng trƣờng hợp xấu xảy nhƣ đứt cáp quang Trên tuyến có sử dụng nhiều trạm lặp, trạm lặp tín hiệu đƣợc khuếch đại lên nhờ khuếch đại EDFA Ví dụ nhƣ từ Hà Nội tới Ninh Bình (99 km) có trạm khuếch đại, từ Ninh Bình tới Thanh Hố (65 km) lại có khuếch đại lần lƣợt Vinh Hƣớng Nam Định, Hƣng Yên có trạm lặp Những trạm đƣợc xây dựng sở thực tế khu vực dựa vào đƣờng quang (độ suy hao công suất tín hiệu) mà tín hiệu truyền Ở trạm đầu cuối, luồng tín hiệu 2Mbps đƣợc ghép thành luồng tín hiệu STM-4 qua thiết bị TN-4T , tiếp tín hiệu đƣợc ghép lên tốc độ 2,5Gbps qua OM4200 (ghép tối đa 4xSTM-4) Các luồng tín hiệu 2,5Gbps đƣợc nối chéo qua nối chéo số DXC Các tín hiệu qua DXC có chung bƣớc sóng 1310 nm, sau Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 94 qua chuyển đổi bƣớc sóng LH RPT tín hiệu đƣợc biến đổi thành bƣớc sóng khác nhau, bƣớc sóng mang dung lƣợng 2,5Gbps Các bƣớc sóng khác đƣợc ghép thành luồng tín hiệu tổng qua ghép/tách kênh quang OMUX/ODEMUX Cuối cùng, tín hiệu tổng đƣợc khuếch đại với công suất đủ lớn khuếch đại EDFA truyền theo hai hƣớng Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 95 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Truyền dẫn dung lƣợng cao theo hƣớng sử dụng công nghệ WDM có sức hút mạnh nhà cung cấp dịch vụ viễn thông hàng đầu giới Đã có hàng loạt tuyến truyền dẫn vận hành khai thác theo công nghệ này, chi phí đầu tƣ tính ổn định có nhiều điểm hẳn so với ghép kênh truyền thống TDM, mà nhu cầu dung lƣợng ngày cao nhƣ Khi nâng cấp hệ thống thông tin quang theo công nghệ WDM, có nhiều vấn đề cần phải xem xét, nhƣ nhu cầu dung lƣợng, cấu hình hợp lý cấu hình tối ƣu Mỗi mục nhỏ đồ án toán kỹ thuật, địi hỏi phải có giải pháp tối ƣu toàn diện Vấn đề mật độ ghép bƣớc sóng, ITU-T ban hành chuẩn tần số khoảng cách ghép kênh, nhƣng trở nên lạc hậu so với công nghệ tách/ghép bƣớc sóng nay, mà khoảng cách ghép bƣớc sóng hệ thống WDM giảm xuống cịn 25 GHz Cơng nghệ khuếch đại quang sợi đời, mở chặng cho thơng tin quang nói chung cho thơng tin WDM nói riêng, giải đƣợc vấn đề suy hao, quỹ công suất mà không cần lặp 3R cồng kềnh, chi phí lớn đáp ứng đƣợc tốc độ thông tin thấp Tuyến truyền dẫn quang Bắc-Nam nƣớc ta giữ vai trò quan trọng an ninh quốc gia phát triển kinh tế, xã hội Do vậy, việc thảo luận, nghiên cứu - triển khai phƣơng án tăng dung lƣợng tuyến cáp quang trục Bắc-Nam công nghệ nhƣ WDM có ý nghĩa thiết thực Trong thời g Với kỹ thuật ghép nhiều bƣớc sóng dải 1550 nm từ nâng cao đƣợc dung lƣợng truyền dẫn sợi quang, đáp ứng đƣợc yêu cầu truyền dẫn tốc độ cao Soá hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO , 2009 , 2005 GS.TS Trần Đức Hân, PGS.TS Nguyễn Minh Hiến, "Cơ sở kỹ thuật Laser", NXB GD, 1999 GS.TS Trần Đức Hân “ Thông tin cáp sợi quang ”, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2004 , 2007 , 2005 , 2005 , 2003 , 2004 10 Tài liệu trực tuyến, http://www.4tech.com.vn/ 11 DENIS J G MESTDAGH, Fundamentals of Multiaccess Optical Fiber Network, 12 WWW EXFO.COM 2000 EXFO Electro-Optical Engineering Inc All rights reserved 13 JEAN-PIERRE LAUDE Wavelength Division Multiplexing, Paris – 1993 Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 97 Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/