Nghiên ứu ông nghệ truyền dẫn quang wdm trong mạng ngn

Trang 1 --- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Trang 2 Tụi xin cam đoan toàn bộ nội dung đề cập trong luận văn “Nghiên cứu công nghệ truyền dẫn quang WDM trong mạng NGN” được viết dựa trờn kết

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUN VN THC S KHOA HC Nghiên cứu công nghệ trun dÉn quang wdm m¹ng ngn NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Mà SỐ: 50 62 70 NGUYỄN m¹nh Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM MINH VIỆT HÀ NỘI 2006 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131475741000000 BẢN CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan tồn nội dung đề cập luận văn “Nghiªn cøu công nghệ truyền dẫn quang WDM mạng NGN c viết dựa kết nghiên cứu theo đề cương cá nhân hướng dẫn PGS.TS Phạm Minh Việt Mọi thông tin số liệu tham khảo trích dẫn đầy đủ nguồn sử dụng luật quyền quy định Tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm nội dung luận Hc viờn Nguyn Mạnh Duy Các thuật ngữ chữ viết tắt ADM Add-Drop Multiplexers Bộ xen rẽ AON All-Optical Network Mạng toàn quang ATM BA BICC Asynchronous Transfer Mode Booster Amplifier Bearer Independent Call Control Protocol KiÓu truyền dẫn không đồng Bộ khuếch đại công suất đầu phát Giao thức điều khiển gọi độc lập với kênh mang DC DCG Bộ bù tán sắc Cách tử bù tán sắc DEMUX DXC Dispersion Compensator Dispersion Compensator Grating DEMultiplexing Digital Cross Connect DWDM Dense Wavelength Division GhÐp kênh theo bớc sóng mật độ Multiplexing cao Erbium-Doped Fiber Amplifier Erbium-Doped Silicon-based Fiber Amplifier Erbium-Doped Tellurite Fiber Amplifier KhuÕch đại quang Erbium Frequency Division Ghép kênh theo tần số EDFA EDSFA EDTFA FDM Bộ tách kênh Bộ đấu chéo số Khuếch đại quang Erbium dựa bán dẫn Silic Khuếch đại quang Erbium bán dẫn Tellurium Multiplexing FXC Fiber Cross-Connect Đấu nối chéo sợi IP Internet Protocol Giao thøc Internet LA LOA MOR Line Amplifier Line Optical Amplifier Multi-wavelength Optical Repeater Multi Protocol Label Switching Bé khuếch đại đờng truyền Bộ khuếch đại quang đờng truyền Trạm lặp đa kênh quang MPLS Chuyển mạch nhÃn đa giao thøc MS SPRING MUX NGN OA OADM OAM OC ODEMUX ODU OXC PA PSTN RWA Multi Section-Share Protection Ring Multiplexing Next Generation Network Optical Amplifier Optical Add/Drop Multiplexer Optical Amplifier Module Optical Channel Optical DEMultiplexing Optical Demultiplexing Unit Optical Cross Connect Pre-Amplifier Public Switched Telephone Network Ring b¶o vệ luồng đoạn ghép kênh Routing and Wavelength Định tuyến gán bớc sóng Bộ ghép kênh Mạng hệ sau Bộ khuếch đại quang Bộ ghép kênh xen/rẽ quang Module khuếch đại quang Kênh quang Bộ tách kênh quang Đơn vị tách kênh quang Bộ nối chéo quang Bộ tiền khuếch đại Mạng điện thoại công cộng Assignment SDH SMF SG Synchronous Digital Hierarchy Single-Mode Fiber Signalling Gateway Ph©n cấp đồng số Sợi quang đơn mode Gateway báo hiệu TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thêi gian VoIP Voice over IP Tho¹i qua IP VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo WDM Wavelength Division Ghép kênh phân chia theo bớc sóng Multiplexing WLL Wireless Local Loop Mạch vòng vô tuyến nội hạt Mở đầu Trong xà hội phát triển, nhu cầu trao đổi thông tin ngày tăng với loại hình thông tin đòi hỏi tốc độ dung lợng truyền dẫn lớn Phơng tiện truyền dẫn quang có nhiều u điểm nỉi bËt so víi ph¬ng tiƯn trun dÉn trun thèng nh cáp kim loại, hệ thống vi bađà bộc lộ điểm hạn chế Cáp sợi quang đời đà chứng tỏ khả đáp ứng tốt đòi hỏi tốc độ dung lợng truyền dẫn, với u điểm nh suy hao nhỏ, độ ổn định cao, băng tần truyền dẫn lớn, chống nhiễu tốt Sợi quang lại có kích thớc nhỏ vật liệu chế tạo sợi quang sẵn có Những u điểm đà đợc phát triển cho ứng dụng rộng rÃi mạng truyền dẫn Về mặt kỹ thuật, công nghệ sợi quang có nhiều tiến nên phơng thức ghép kênh quang theo bớc sóng đợc ứng dụng mạng Viễn thông đờng trục Quốc tế đây, WDM cho phép ta tăng dung lợng kênh mà không cần tăng tốc độ bit đờng truyền không dùng thêm sợi dẫn quang Trên giới mạng WDM đà đợc thơng mại hoá từ năm 1996 Xu phát triển mạng giới Việt nam xây dựng mạng truyền tải toàn quang cho mạng hệ sau NGN dựa công nghệ WDM Đề tài: Công nghệ truyền dẫn quang mạng NGN bao gồm nội dung sau: Chơng 1: Giới thiệu vấn đề chung công nghệ sợi quang, công nghệ DWDM, đồng thời nêu bật đặc điểm nguyên lý thành phần công nghệ phù hợp theo khuyến nghị tiêu chuẩn hoá Chơng 2: Mô tả đặc tính thiết bị khuyếch đại sợi quang thiết bị xen rẽ kênh quang, đề cập đến vai trò đáp ứng cụ thể loại Chơng : Chơng tập trung mô tả khía cạnh thiết bị WDM Đây thiết bị then chốt tuyến đờng trục Bắc Nam phạm vi mạng lới Viễn thông Việt nam Chơng 4: Trình bày tổ chức mạng NGN Việt Nam tổ chức mạng cáp quang Từ kết thu đợc trình phân tích phần trên, phần trình bày phơng tiện truyền tải theo hớng phát triển mạng NGN Việt Nam Đề tài đợc nghiên cứu vµ hoµn thµnh díi sù híng dÉn trùc tiÕp cđa Thày Phạm Minh Việt Trong trình thực đề tài, đà nhận đợc nhiều giúp đỡ quý báu thày cô khoa Điện tử - Viễn thông, trờng đại học Bách khoa Hà nội Tôi xin đặc biệt cảm ơn hớng dẫn tận tình thày Phạm Minh Việt tỏ lời cảm ơn chân thành đến thày cô khoa Điện tử - Viễn thông, Trung tâm Sau đại học, trờng Đại học Bách khoa Hà nội Cho phép gửi lời cảm ơn đến bạn bè, đồng nghiệp gia đình đà động viên giúp đỡ trình nghiên cứu hoàn thành luận văn Luận văn hoàn thành nhng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đợc bảo thày cô ý kiến đóng góp từ bạn ngời đọc Hà nội, ngày tháng 10 năm 2006 Học viên Nguyễn Mạnh Duy Chơng Công nghệ sợi quang, công nghệ DWDM 1-1 Công nghệ sợi quang 1-1-1 Cấu tạo sợi quang: Sợi quang dây nhỏ dẻo đợc sản xuất vật liệu để truyền đợc ánh sáng nhìn thấy đợc tia hồng ngoại, chúng có lõi có phần bao bọc xung quanh lõi Vỏ bọc phía bảo vệ sợi quang khỏi bị ẩm ăn mòn, đồng thời chỗng xuyên âm với sợi bên cạnh làm cho sợi quang dễ xử lý Để bọc ta dùng nguyên liệu mềm độ tổn thất lợng quang lớn Lõi áo đợc làm thuỷ tinh hay chất dẻo (Silica), chất dẻo, kim loại, flour, sợi quang kết tinh) Ngoài chúng đợc phân loại thành sợi quang đơn mode đa mode tơng ứng với số lợng mode ánh sáng truyền qua sợi quang Ngoài chúng đợc phân loại thành sợi quang có số bớc số lớp tuỳ theo hình dạng triết suất phần lõi sợi quang Hình 1.1: Cấu tạo sợi quang Sợi quang cấu tạo gồm phần chính: - Một lõi dẫn quang đặc có chiết suất n1 , bán kính a, đờng kÝnh lµ dk R R R vµ mét líp vá cịng lµ vËt liƯu dÉn quang bao xung quanh rt cã chiÕt suÊt n2 R (n1 >n ) vµ ®êng kÝnh d m Ngoµi ®é lƯch chiÕt st sỵi quang: R R R R R R ∆n = n1 - n2 R R R Và độ lệch tơng ®èi: R R ∆= ∆ n n1 − n n 21 − n 22 = = n1 n1 2.n 21 Hai tham số định đặc tuyến truyền dẫn sợi quang 1-1-2 Phân loại sợi quang: Các loại sợi quang phân chia theo nhiều cách khác nhng có hai loại phân loại sau chủ yếu: a Phân loại vào phơng pháp truyền sóng: * Sợi Đa - mode (Multi - Modes): MM Trong lõi sợi cáp có nhiều tia sáng đợc đồng thời truyền dẫn tới đờng khác gọi mode Loại MM có đờng kính dk = (25 ữ R R 100) àm * Sợi đơn mode (Single - Modes): SM b Phân loại theo số chiết suất: * Sợi có chiết suất phân bậc (Step - Index): SI Sợi cã chiÕt suÊt lâi n lu«n lu«n b»ng h»ng số đột biến bề mặt tiếp R R giáp lõi vỏ: Hình 1-2 Chỉ số chiết suất phân bậc * Sợi có chiết suất liên tục (Gradien - Index): GI ChiÕt suÊt lâi sÏ gi¶m từ tâm lõi vỏ lõi đột biến bề mặt tiếp xúc lõi vỏ Hình số chiết suất liên tục Song thực tế ngời ta thờng phân làm loại: - Sợi đa mode có số khúc xạ phân bậc SI - MM (StepIndex - MultiMode) - Sợi đa mode có số khúc xạ liên tục GI - MM (GradienIndex MultiMode) - Sợi đơn mode có số khúc xạ phân bậc SI - SM (StepIndex - SingleMode) Hình 4: Các loại sợi quang SI – MM(a), GI – MM(b), SI – SM(c) vµ biến thiên số khúc xạ theo bán kính sợi Sự biến thiên chiết suất sợi biểu thị qua công thøc sau:  r n − 2.∆( ) g  n( r ) =  a  n r < a  Víi  r > a Trong trờng hợp nhỏ công thức cho sợi GI, g n(r) n1 tức ta có sợi SI Trong thực tế g 10 đà đợc coi sợi SI Trong R R R R thông tin đờng dài sợi GI có g có đặc tính truyền dẫn tốt nên thờng đợc chọn sử dụng g Thông thờng tiêu chuẩn kích thớc loại sợi quang đợc quốc gia qui định đợc tiêu chuẩn hoá quốc tế - Sợi SI - MM: Là loại sợi có chiết suất lõi không đổi Đờng kính lõi 50 µm ( ± 3µm ) §êng kinh vá dm = 125 àm ( 3àm ) R R - Sơi GI -MM: Là loại sợi có chiết suât lõi giảm dần Đờng kính lõi 50 àm ( 3àm ) Đờng kinh vỏ dm = 125 àm ( 3àm ) R R - Sợi đơn mode: Có d m = 125 àm Đờng kính lõi d k = ( ữ 10 ) àm , sợi SI -MM R R R R thực tế loại dùng suy hao lớn, sợi GI - MM đợc dùng tuyến cự li ngắn trung bình với tốc độ số liệu khoảng vài trục Mbit/s, sợi đơn mode thờng đợc dùng tuyến đờng trục tốc độ cao 1-1-3 Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng sợi quang: Nguyên lý truyền sóng ánh sáng sợi cáp để ánh sáng truyền từ đầu sợi đến cuối sợi quang không bị lớp vỏ phải dựa vào tợng