tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật TỔNG QUAN hệ THỐNG THÔNG TIN cáp quang

1 MỤC LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU Ứng dụng lý thuyết ba chương trước vào toán cụ thể để giải vấn đề cho tuyến đường trục Bắc – Nam Đưa vòng Ring mạng Back- Bone Việt Nam, cách liên kết bảo vệ vòng ring Xây dựng cấu hình tuyến tính tốn hiệu kinh tế phương án tăng dung lượng mạng 10 Cấu trúc tổng quát hệ thống thông tin quang 11 1.1 Những tồn xu hướng phát triển hệ thống thông tin quang 13 1.1.1 Những tồn hệ thống quang 13 1.1.2 Xu hướng phát triển hệ thống quang 14 Nguyên lý ghép kênh quang theo bước sóng WDM .16 1.2 Các phương pháp truyền dẫn sử dụng ghép kênh quang theo bước sóng 19 1.2.1 Phương pháp truyền dẫn WDM đơn hướng .20 1.2.2 Phương pháp truyền dẫn WDM song hướng 20 1.3 Nguyên lý hoạt động hệ thống WDM 22 1.4 Một số tham số kỹ thuật hệ thống WDM 23 1.4.1 Suy hao xen 24 1.4.2 Suy hao xuyên kênh 24 1.4.3 Độ rộng kênh khoảng cách kênh 26 1.4.4 Số lượng kênh 26 1.4.5 Ảnh hưởng hiệu ứng phi tuyến 28 1.4.6 Tán sắc – bù tán sắc 28 1.4.7 Đặc điểm hệ thống WDM 30 CHƯƠNG 2: CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG WDM 31 1.5 Các loại cáp quang khuyến nghị sử dụng hệ thống WDM .32 1.5.1 Sợi SSMF (single-mode optical fibre cable) hay sợi G.652 .32 1.5.2 Sợi DSF hay sợi G.653 .33 1.5.3 Sợi CSF (cut-off shifted single-mode optical fibre cable) hay sợi G.654 34 1.5.4 Sợi NZ-DSF (non-zero dispersion shifted single-mode optical fibre cable) hay sợi G.655 34 1.6 Nguồn quang WDM 36 1.7 Thiết bị xen /rẽ quang OADM (Optical Add/Drop Multiplexer) 37 Bộ ghép tín hiệu (Coupler) 38 1.7.1 Nguyên lý hoạt động 39 1.7.2 Ứng dụng 40 1.8 Bộ định tuyến bước sóng 40 1.9 Thiết bị đấu nối chéo quang OXC (Optical Cross Connect) .41 1.9.1 Chức đấu nối chéo OXC 41 1.9.2 Cấu trúc đấu nối chéo OXC 42 1.10 Bộ biến đổi bước sóng 43 1.11 Bộ khuếch đại quang sợi EDFA .44 1.11.1 Cấu trúc EDFA 45 1.11.2 Nhiệm vụ EDFA 46 1.12 Bộ lọc 47 1.12.1 Bộ lọc chọn bước sóng 47 1.12.2 Bộ lọc điều chỉnh 48 1.13 Thiết bị đầu cuối OLT 49 1.14 Chuyển mạch quang 51 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỆ THỐNG WDM 53 1.15 Tơpơ dạng hình vịng 53 1.16 Mạng WDM hình vòng 54 1.16.1 Kết cấu vòng hai sợi chiều 55 1.16.2 Kết cấu vòng hai chiều hai sợi .56 1.16.3 Vòng nhiều sợi .57 1.16.4 Bảo vệ mạng hình vịng 58 1.17 Thiết kế hệ thống WDM .58 1.17.1 Thiết kế vòng Ring 59 1.17.2 Thiết kế OSNR .60 1.17.3 Bù tán sắc tượng dịch tần 60 1.17.4 Cân tăng ích tỉ lệ lỗi bit ( BER) 61 1.17.5 Thực hệ thống 61 1.18 Sơ đồ liên kết nút 62 1.19 Hệ thống điểm-điểm dung lượng lớn .63 1.20 Mạng phân bố quảng bá 65 1.21 Mạng WDM đa truy nhập 66 CHƯƠNG 4:HỆ THỐNG WDM TRONG TUYẾN CÁP QUANG TRỤC BẮC NAM 68 1.22 Các giai đoạn phát triển 68 1.23 Khảo sát cấu hình cáp quang trục Bắc Nam 70 1.23.1 Cấu hình tuyến 70 1.23.2 Đặc điểm kỹ thuật hệ thống WDM 73 1.24 Xây dựng cấu hình cụ thể tuyến truyền dẫn Bắc Nam 73 Đề xuất lựa chọn phương án tăng dung lượng 78 1.25 Xây dựng cấu hình tuyến tính tốn hiệu kinh tế 81 4.6 Hướng phát triển WDM 87 4.7 Hệ thống cáp quang Bắc - Nam DWDM 40Gbps Nortel 88 CÁC TỪ VIẾT TẮT ADM AN AM APD ASE Add/Drop Multiplexer Access Network Amplitude Modulation Avalanche Photodiode Amplifier Spontaneous Bộ ghép kênh xen/rẽ Mạng truy nhập Điều chế biên độ Diode quang thác Bức xạ tự phát khuếch đại BER CATV CWDM Emission Bit Error Ratio Cable Television Coarse Wavelength CPM DBF DCF DEMUX DST DST Multiplexing Cross Phase Modulation Distributed Feedback laser Dispersion Compensating Fiber Demultiplexing Dispersion Shifted Fiber Dispersion Supported Điều chế chéo pha Laser hồi tiếp phân bố Sợi bù tán sắc Phân kênh Sợi tán sắc dịch chuyển Truyền dẫn hỗ trợ tán sắc DWDM Transsmision Dense Wavelength Division Ghép kênh theo bước sóng mật độ EDFA E/O EMI ESI FBG FEC FR FM FSR FTTX Multiplexing Erbium Doped Fiber Amplifier Electric-Optical Converter Electromagnetic Interference External Synchronous Interface Fiber Bragg Grating Forward Error Correction Frame Relay Frequency Modulation Spectrum Fiber To The cao Khuếch đại quang sợi pha tạp Bộ chuyển đổi điện/quang Nhiễu điện từ Giao tiếp đồng Cách tử sợi Bragg Khối sửa lỗi trước Chuyển tiếp khung Điều tần Phạm vi phổ tự Cáp quang tới tận nhà/toà nha Home/Building/Premises/Office ̀/phòng/văn phòng/nút mạng /Curb/Node Full Width at Half Maximum Một nửa giá trị cực đại hàm FWM FXC GVD IDTV IM-DD Four-Wave Mixing Fiber XC Group Velocity Dispersion Integrated Digital Television Intensity Modulation- Direct truyền đạt Hiệu ứng trộn bốn bước sóng OXC chuyển mạch sợi Tán sắc vận tốc nhóm Truyền hình số tích hợp Điều chế cường độ tách sóng ITU_T Detection International trực tiếp Liên minh viễn thông quốc tế FWHM Telecommunication Telecommunication Standardization Sector Division Union - Tỷ lệ lỗi bit Truyền hình cáp Ghép kênh theo bước sóng lỏng LAN LA LASER Local Area Network Line Amplifier Light Amplication by Stimulate LD LED LTE MAN MUX OADM OLT OMUX OC OPC Emission of Radiation Laser Diode Light Emitting Diode Line Terminal Equipment Metropolitan Area Network Multiplexing Optical Add/DropMultiplexer Optical Line Terminator Optical Multiplexing Optical Channel Optical Phase Combiner Diode laser Diode phát quang Thiết bị đầu cuối đường dây Mạng khu vực đô thị Ghép kênh Bộ xen/tách quang Thiết bị đầu cuối đường quang Ghép kênh quang Kênh quang Bộ kết hợp pha quang OTDM Optical Ghép kênh quang phân chia theo O/E OPM OSC Multiplexing Optical - Electric Converter Optical Performance Monitor Optical Supervisor/Service thời gian Bộ biến đổi quang/điện Thiết bị giám sát mạng quang Kênh giám sát quang OTN OTPM OUT OXC PCH PDC PIN PON SBS SC- Channel Optical Transport Network Optical Translator Port Module Optical Translator Unit Optical Cross Connect Pre-chirp Passive Dispersion Compensator Positive Intrinsic Negative Passive Optical Networks Stimulated Brillouin Scattering Single Channel OADM Mạng truyền tải quang Module cổng chuyển đổi quang Đơn vị chuyển đổi quang Bộ nối chéo quang Dịch tần trước Bù tán sắc thụ động Cấu trúc PIN Mạng quang thụ động Tán xạ Brillouin kích thích OADM đơn kênh OADM SDH SLA SOA SONET SPM SRS S/N TDM Synchronous Digital Hierachy Semiconductor Laser Amplifier Signal Optical Amplifier Synchronous Optical Network Self-Phase Modulation Stimulated Raman Scattering Signal to Noise ratio Time Division Multiplexing Phân cấp số đồng Bộ khuếch đại Laser bán dẫn Bộ khuếch đại tín hiệu quang Mạng quang đồng Hiệu ứng tự điều chế pha Hiệu ứng Raman kích thích Tỷ số tín hiệu nhiễu Ghép kênh phân chia theo thời Time Division Mạng cục Bộ khuếch đại đường truyền VNPT Vietnam and gian Tập đồn bưu viễn thơng WAN WDM Telecommunication Group Wide Area Network Wavelength Division Việt Nam Mạng diện rộng Ghép kênh phân chia theo bước WDMA Multiplexing Wavelength sóng Đa truy nhập phân chia theo bước WIXC WSXC Multiplexing Access Wavelength Interchange XC Wavelength Selected XC Posts Division sóng OXC trao đổi bước sóng OXC lựa chọn bước sóng DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu trúc hệ thống thông tin quang 11 Tín hiệu cần truyền phát vào môi trường truyền dẫn tương ứng đầu thu thu lại tín hiệu cần truyền Như vậy, tín hiệu thơng tin từ nơi gửi tín hiệu tới nơi nhận tín hiệu đến Mơi trường truyền dẫn sợi dẫn quang, nó thực truyền ánh sáng mang tín hiệu thơng tin từ phía phát tới phía thu 11 Hình 1.2: Nguyên lý ghép kênh quang theo bước sóng WDM 16 Công nghệ WDM cho phép khai thác tiềm băng thông to lớn sợi quang Chỉ riêng cửa sổ quang 1550 nm dải bước sóng có thể sử dụng 1500 nm – 1600 nm tương ứng với dải tần rộng cỡ 12,5 THz Hệ thống gồm phần sau: 16 Hình 1.3: Các cửa sổ có suy hao thấp sử dụng WDM 19 Hình 1.4: Phương pháp truyền dẫn WDM đơn hướng 20 Hình 1.5: Phương pháp truyền dẫn WDM song hướng 21 Hai phương pháp truyền dẫn có ưu nhược điểm riêng Giả sử công nghệ cho phép truyền N bước sóng sợi quang, có thể so sánh hai phương pháp sau: 21 Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống WDM 23 Hình 1.7 Xuyên âm hệ thống 25 Hình 2.1 Phân loại sợi quang theo tán sắc 35 Hình 2.2 Vai trị OADM 37 Hình 2.3: Bộ ghép hình 39 Hình 2.4 Sơ đồ định tuyến bước sóng 41 Hình 2.5: Cấu trúc OXC sử dụng chuyển mạch phân chia theo khơng gian 43 Hình 2.6 Bộ OXC 4×4 sử dụng SLA 43 Hình 2.11: Bộ lọc màng mỏng điện môi 48 Thiết bị có khả hình thành đỉnh băng thông sườn dốc, có hàm truyền đạt ổn định nhiệt độ thay đổi, có suy hao thấp không nhạy cảm phân cực với tín hiệu 48 Hình 2.12 Nguyên lý hoạt động lọc Fabry-Perot 48 Hình 2.13: Hàm truyền đạt lọc Fabry-Parot 49 Hình 2.14 Thiết bị OLT 50 Hình 3.1: Tơpơ dạng hình vòng .54 Hình 3.2 Kết cấu chức OADM 55 Hình 3.3 Cấu hình vịng chiều hai sợi 56 Hình 3.4 Cấu hình vịng hai chiều hai sợi .57 Hình 3.5 Cấu hình tuyến cáp quang AA- BB-CC 59 Hình 3.6 Cấu hình liên kết Ring với backbone 62 Hình 3.7 Cấu hình liên kết AA-BB với BB-CC ( 32 bước sóng) 62 Hình 3.8 Cấu hình liên kết Ring AA với Backbone ( 32 bước sóng) .63 Hình 3.9 Cấu hình liên kết Ring CC với backbone ( 32 bước sóng) 63 Hình 3.10: Tuyến thông tin quang WDM điểm-điểm .64 Hình 3.11 Mạng WDM hình quảng bá .66 Hình 3.12 Sơ đồ khối mạng WDMA 67 Hình 4.1 Mạng cáp quang đường trục Bắc Nam 70 Hình 4.2 Bốn vịng ring mạng cáp quang đường trục Bắc Nam 71 Hình 4.3 Sơ đồ tuyến cáp quang trục Bắc - Nam 75 Hình 4.8 Phân bố cự ly suy hao đoạn HNI- VIN .84 Hình 4.9 Sơ đồ nguyên lý đấu nối nút VIN .85 Hình 4.10 Cấu hình Ring .85 Hình 4.11 Phân bố cự ly suy hao đường dây 500KV 86 Hình 4.12 Sơ đồ mạng lưới hệ thống Long Haul 89 Ring 2, ring 3, ring xếp giống ring Sơ đồ mạng lưới hệ thống Long Haul có thêm vòng ring từ thành phố HCM đến Cần Thơ 90 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Bảng so sánh CWDM DWDM 18 Bảng 1.2: Sự phân chia băng sóng WDM 19 Bảng 1.3 Cự ly bị hạn chế tán sắc không có trạm lặp 29 Bảng 4.1 : Mã tỉnh thành Việt Nam 72 LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần đây, phát triển dịch vụ thoại phi thoại tạo bùng nổ dung lượng Hệ thống thông tin quang đơn mode mạng thông tin tiên tiến, nó chưa tận dụng băng thông lớn sợi quang cách hữu hiệu, sợi quang truyền kênh Vì cần phải cải thiện hệ thống thông tin quang có sẵn kỹ thuật tiến tiến với chi phí thấp cách ghép nhiều bước sóng truyền sợi quang Kỹ thuật ghép kênh quang theo bước sóng WDM (Wavelengh Division Multiplexer) đời, cho phép nâng cao dung lượng truyền dẫn hệ thống lên lớn mà không cần phải tăng thêm sợi quang tận dụng băng tần lớn sợi quang có thể ghép nhiều kênh bước sóng sợi quang Kỹ thuật ghép kênh quang theo bước sóng ứng dụng rộng rãi mạng viễn thông Sự phát triển công nghệ WDM với công nghệ khuếch đại quang chuyển mạch quang tạo nên mạng thơng tin hệ mới: mạng thơng tin tồn quang Công nghệ WDM công nghệ ghép kênh theo bước sóng tận dụng hữu hiệu nguồn tài nguyên băng rộng khu vực tổn hao thấp sợi quang đơn mode Công nghệ ghép kênh WDM nâng cao dung lượng truyền dẫn hệ thống mà không cần phải tăng tốc độ kênh bước sóng Cơng nghệ WDM giải pháp tiên tiến kỹ thuật thông tin quang, đáp ứng nhu cầu truyền dẫn hệ thống Vì “ Nghiên cứu hệ thống thông tin cáp sợi quang WDM ứng dụng đường trục viễn thông Bắc Nam”là yêu cầu quan trọng nhằm tăng dung lượng truyền dẫn mạng, đáp ứng nhu cầu phát triển dịch vụ tương lai Xuất phát từ mong muốn tìm hiểu hệ thống thơng tin quang sử dụng kỹ thuật WDM đồng ý Thầy hướng dẫn, em thực luận văn tốt 10 nghiệp: “Nghiên cứu hệ thống thông tin cáp sợi quang WDM và ứng dụng đường trục viễn thông Bắc Nam” Luận văn gồm chương khái quát sau: Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin cáp sợi quang WDM Chương trình bày khái quát q trình phát triển hệ thống thơng tin quang, đặc điểm, vấn đề tồn xu phát triển hệ thống quang Từ đó nêu bật ưu điểm hệ thống WDM đời Trình bày nguyên lý bản, phân loại, đặc điểm kỹ thuật cần quan tâm hệ thống WDM Chương 2: Các phần tử hệ thống WDM Nghiên cứu kỹ thuật ghép kênh quang theo bước sóng WDM, phần tử hệ thống ghép kênh quang theo bước sóng Chương 3: Phân tích hệ thống WDM Đưa phương pháp phân tích yêu cầu hệ thống WDM Hệ thống WDM ứng dụng hệ thống điểm-điểm dung lượng lớn, mạng phân bố quảng bá, mạng WDM đa truy nhập đơn chặng đa chặng Chương 4: Hệ thống WDM mạng đường trục Bắc - Nam Ứng dụng lý thuyết ba chương trước vào toán cụ thể để giải vấn đề cho tuyến đường trục Bắc – Nam Đưa vòng Ring mạng BackBone Việt Nam, cách liên kết bảo vệ vòng ring Xây dựng cấu hình tuyến tính tốn hiệu kinh tế phương án tăng dung lượng mạng 81  Đánh giá và lựa chọn phương án Không nên lựa chọn phương án luận điểm nêu Khơng nên chọn phương án phương án này, so với phương án tồn nhược điểm sau: - Tốc độ kênh bước sóng 10Gbps, bị ảnh hưởng mạnh mẽ tán sắc, tượng phi tuyến, tán sắc PMD … - Do lưu lượng thực tuyến xuất phát chủ yếu từ trung tâm lớn (Hà Nội – Đà Nẵng – TP HCM), nên đóng vai trò lưu lượng chuyển qua, vậu lưu lượng thực tế xen rẽ node không cần đến thiết bị STM – 64 (gây lãng phí) Hơn nữa, khơng có tăng đột biến lưu lượng từ 2,5Gbps lên 10Gbps, sau đó lên 20Gbps, nên phương án tỏ không hiệu - Thiết bị truyền dẫn quang 10Gbps giá cao Nên chọn phương án phương án khắc phục nhược điểm phương án 2; nhược điểm phương 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 lưu lượng cá RING, có sản phẩm thương mại DXC, cho đời sản phẩm OXC đảm nhiệm Hơn nữa, thiết bị kiểu OADM linh hoạt việc thiết lập bước sóng xen rẽ Vậy nên chọn phương án 3: Ghép bước sóng mang tín hiệu STM – 16 (2,5Gbps) 1.25 Xây dựng cấu hình tuyến tính tốn hiệu kinh tế Đặc điểm lưu lượng tuyến trục : Từ phân luồng cho 16 STM – ta thấy cần STM – để tải lưu lượng xen rẽ đó luồng xen rẽ trung bình nút 32 E Theo dự báo lưu lượng, dung lượng tương ứng với lưu lượng 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 cần (2×8) STM 82 Căn vào dự báo dung lượng có thể xác định số bước sóng cần thiết sau : HNI – HCM : bước sóng HNI - ĐNG – HCM : bước sóng Lưu lượng nút RING : bước sóng Lưu lượng xen / rẽ kênh lẻ : bước sóng Hình 4.5 biểu thị bố trí bước sóng tương ứng với dung lượng 20 Gb/s λ5 λ8 λ3&λ4 λ3&λ4 λ2 λ2 λ λ 2 HNI λ1 λ3&λ4 Ký hiệu λ1 §NG VNI λ1 λ1 QNN HCM PKU λ3&λ4 λ5 λ8 : Biểu thị cho điểm xen rẽ dùng WADM Hình 4.5 Sơ đồ xếp bước sóng nút tương ứng với dung lượng 20Gb/s Chúng ta cần bước sóng để tải lưu lượng nên thiết bị TN – 16X tuyến sử dụng ( đạt tiêu cho bước sóng λ1 ) Các thiết bị lặp điện (3R) thiết bị đầu cuối cho bước sóng cho bước sóng khác phải thoả mãn tiêu tán sắc cho đoạn lặp điện tương ứng ( hai nút RING) Hình 4.6 biểu thị chức thiết bị ghép kênh xen/rẽ theo bước sóng ( Wawlength Add/Drop Multilexr – WADM) λ1 ÷ λn λ1 ÷ λn Bé läc quang RÏ λi Xen λn Hình 4.6 Mơ hình thiết bị WADM 83 Chúng ta cần ghép bước sóng nên n = mơ hình thiết bị WADM (hình 4.7).Trong bước sóng có bước sóng dùng cho xen/ rẽ ĐLT, KĐM, Buôn Ma Thuật, BĐG có khoảng lặp điện dài yêu 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 Chặng Chặng Chặng Chặng 1ữ8 Hỡnh 4.7 B trí thiết bị hai nút RING Cấu hình cũ (lặp điện cho bước sóng λ1 ) có thể đáp ứng yêu cầu tán sắc (≈ 3000 ps/ nm) Đối với nút xen rẽ ĐLT – KTM, Buôn 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 yêu cầu tán sắc ≤ 6000 ps/ nm ) Các bước sóng lại có khoảng lặp điện kéo dài từ thiết bị đầu cuối tới thiết bị đầu cuối ( đó khoảng cách hai nút RING) Thiết bị lặp điện ( thiết bị đầu cuối WDM ) cho bước sóng chuyển qua phải có khả chịu 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 lượng (2,5 Gb/s × =) 20 Gb/s Tuy nhiên, tuyến cáp quang biển nội địa xây dựng hoạt động đó việc liên kết cách hợp lý nó với tuyến cáp quang trục Bắc – Nam quan trọng RING : Nút kết cuối từ Hà Tĩnh chuyển Vinh đó tuyến cáp quang 84 đường dây điện lực 500 KV phát triển đoạn HTH – VIN dài 50 km Tuyến cáp quang đường 500 KV có phân bố cự ly suy hao sau: 90K m NHB HNI 120K m R2 121K m R1 23dB 15dB 131K m R4 R3 15dB 15dB 15dB HTH VIN 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 sau :  Đặt trạm đầu cuối R1, R3, R5 chặng có suy hao khoảng 35 dB  Đặt khuếch đại EDFA vị trí thích hợp Thông thường giá thành trạm đầu cuối xấp xỉ giá thành EDFA, đó giá thành ba trạm tương đương với giá thành EDFA (lớn giá thành EDFA tương ứng với cách thiết kế thứ hai) Xét mặt kinh tế ta nên áp dụng cách thiết kế thứ hai đó 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 đường truyền LA Cấu hình tương đối phức tạp cần nhiều ADM – 16, STM – phải đấu nối theo kiểu back - to – back nên không linh hoạt Cấu hình sử dụng DXC đảm bảo khả phân luồng linh hoạt mức STM – tất bước sóng với λ1, λ2 Hình 4.9 sơ đồ nguyên lý đấu nối nút VIN (Sử dụng DXC) λ1 ÷λ8 λ1 ÷λ8 RING DXC RING λ1 ÷λ8 λ1 ÷λ8 85 Hình 4.9 Sơ đồ nguyên lý đấu nối nút VIN VIN HTH WADM 50 ĐHI 152 λ1 ĐHA WADM WADM λ1 16 HUE ĐNG WADM λ1 16 16 16 VIN ĐNG BA 15dB LA 15dB LA 30dB LA R6 R8 30dB R9 LA R1 R1 Kẻ gỗ R7 15dB T8λ1 Hình 4.10 Cấu hình Ring Do có cáp tuyến quang CSC từ VIN Kẻ Gỗ nên đoạn VIN – R VIN – Kẻ Gỗ – R Trên tuyến cáp quang 500 KV có R 6, R8, R10 không sử dụng làm trạm Hình 4.10 mơ tả cấu hình RING (VIN - ĐNG) Phân tích mặt kinh tế, ta thấy cấu hình RING tương tự cấu hình RING 1, có nghĩa giá thành đặt EDFA tất trạm so với đặt trạm đầu cuối R6, R8, R10 86 Cấu hình nút RING ĐNG giống VIN dung lượng kết nối chéo kết cuối cao (tương 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 đường dây 500KV Hiện R12 R14 không sử dụng làm nhà trạm tuyến cáp quang đường dây 500 KV Hai khả sau có thể áp dụng cho đoạn : - Đặt LA R13 R15 Chặng dài từ ĐNG đến R 13 có cự ly (70 km + 58km = )128 km tới quỹ công suất (18dB + 15 dB =) 33dB Trong thực tế quỹ công suất khó thực - Đặt BA đầu phát, đặt LA R12, R13 Giải pháp đảm bảo quỹ công suất tuyến RING RING nối với qua nút QNN PKU, hai nút cách 167 km Đoạn truyền dẫn QNN – PKU có 16 bước sóng đó khuếch đại quang cần có băng thông đủ rộng với đường đặc tuyến phẳng cho tất bước sóng ( chênh lệch không dB bước sóng) RING (QNN / PKU – HCM): 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 ngưỡng tán sắc cho phép (12000ps/nm) hai trạm đầu cuối Căn vào vị trí nút nhu cầu lưu lượng ta nên chọn hai nút đó 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 ; đó khoảng cách NTG – QNN 245 km, khoảng cách NTG – HCM 455km) đó việc chọn nút NTG Tuy vậy, NTG thành phố lớn so với PRG đó ta nên chọn 87 nút NTG làm trạm đầu cuối Việc lựa chọn làm cho toàn mạng có cấu trúc hài hoà chuyển đổi linh hoạt có nhu cầu tăng thêm bước sóng Điều thể rõ tương lai mà lưu lượng NTG lớn có tốc độ tăng trưởng nhanh Cáp quang đường dây 500 kv đoạn có đặc điểm tương tự vòng Ring1 Ring Hà nội thành phố Hồ Chí Minh hai trung tâm lớn đất nước, nơi tập trung nhiều đầu mối quan trọng đó sử dụng đấu nối chéo DXC (Digital Cross Connect) 4.6 Hướng phát triển WDM DWDM kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng mà khoảng cách kênh quang liền truyền sợi quang 0,8 nm vùng tần số 1550 nm độ rộng phổ kênh tầm 100 Ghz Hiện nay, người ta có thể ghép bước sóng mà khoảng cách kênh 0,4 0,2 nm độ rộng phổ 50 20 Ghz Khi độ rộng phổ bước sóng giảm xuống có nhiều yêu cầu cần phải giải như: nhiệt độ Laser phát phải ổn định, thiết bị tách ghép phải hoạt động xác Sau thơng tin phát triển công nghệ DWDM Năm 2002 tổng cơng ty bưu viễn thơng VN (VNPT) Công ty Nortel Networks vừa khai trương hệ thống mạng truyền dẫn ghép bước sóng quang DWDM VN Hệ thống Nortel Networks lắp đặt Đường truyền nâng cấp từ 2,5Gbps lên đến 20Gbps, cho phép thành phố lớn dọc theo 3.000 km nối vào mạng với dung lượng lên đến 10Gbps Hệ thống đưa vào sử dụng tháng 10/2003 phục vụ SEA Games 22 Trục cáp quang Đông Dương hồn thành giúp dự phịng cho mạng truyền dẫn Viettel Việt Nam trường hợp xảy cố thiên tai, bão lụt… Sau đường trục cáp quang Đông Dương đưa vào sử dụng, Vietel có tổng cộng đường trục (1A, 2B, 1C, 1D Đông Dương) để vu hồi lẫn với khả hỗ trợ dung lượng lên đến 400Gbps Khởi công từ cuối năm 2010, tuyến cáp 88 dài 3.500km triển khai với công nghệ ghép bước sóng (DWDM) tăng khả truyền tải sợi quang gấp 40 lần so với công nghệ thông thường (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 công nghệ ghép kênh theo bước sóng mật độ cao (DWDM) tốc độ 40Gbps (thực ghép bước sóng 10Gbps) kết hợp với hệ thống kết nối chéo hệ thống ghép kênh xen/rẽ SDH hình thành nên hệ thống hồn chỉnh Tuyến cáp quang đường trục 40Gbps Hà Nội – Đà Nẵng – TP Hồ Chí Minh hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng sử dụng sản phẩm Nortel Tuyến truyền dẫn theo hai hướng: dọc Quốc Lộ 1A đường dây điện 500 KV, cáp quang tuyến sử dụng sợi đơn mode G.652 Đây tuyến có cấu hình mạng Ring giám sát, quản lý, điều khiển với bốn vòng Ring Trong đó, nửa vòng Ring đường cáp quang theo tuyến đường dây điện lực chủ yếu làm đường dự phòng bảo vệ cho lưu lượng thông tin đường Quốc Lộ 1A Trước 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 vòng Ring có tốc độ truyền dẫn 40Gbps (4 × 10Gbps) vịng Ring tuyến khu vực đồng sông 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 89 VTN 4X10G LH DWDM Network Hình 4.12 Sơ đồ mạng lưới hệ thống Long Haul 90 Ring 1: Từ Hà Nội đến Vinh có thể theo hai đường + Hà Nội – Ninh Bình– Thanh Hóa – Vinh: Trong đó Hà Nội, Thanh Hóa Vinh đặt trạm đầu cuối, Ninh Bình đặt khuếch bù lại tổn hao đường truyền + Hà Nội – Hưng Yên – Nam Định – Thanh Hóa – Vinh : Trong đó Hà Nội Vinh đặt trạm đầu cuối, Hưng Yên, Nam Định, Thanh Hóa đặt khuếch bù lại tổn hao đường truyền Ring 2, ring 3, ring xếp giống ring Sơ đồ mạng lưới hệ thống Long Haul có thêm vòng ring từ thành phố HCM đến Cần Thơ Hệ thống mạng hệ thống thông tin hai chiều không sợi quang, có nghĩa hệ thống sử dụng hai sợi quang để truyền tín hiệu, cho chiều cho chiều về, bước sóng tín hiệu sợi sợi kênh nghiệp vụ hai đường khác nhau: chiều xuất phát (ở Hà Nội) sử dụng kênh nghiệp vụ có bước sóng 1510 nm (OSC1), chiều ngược lại kênh nghiệp vụ có bước sóng 1615 nm (OSC 2) Tín hiệu truyền theo đường vịng để đề phòng trường hợp xấu xảy đứt cáp quang Trên tuyến có sử dụng nhiều trạm lặp, trạm lặp tín hiệu khuếch đại lên nhờ khuếch đại EDFA Ví dụ từ Hà Nội tới Ninh Bình (99 km) có trạm khuếch đại, từ Ninh Bình tới Thanh Hoá (65 km) lại có khuếch đại Vinh Hướng Nam Định, Hưng Yên có trạm lặp Những trạm xây dựng sở thực tế khu vực dựa vào đường quang (độ suy hao cơng suất tín hiệu) mà tín hiệu truyền Ở trạm đầu cuối, luồng tín hiệu 2Mbps ghép thành luồng tín hiệu STM-4 qua thiết bị TN-4T , tiếp đó tín hiệu ghép lên tốc độ 2,5Gbps qua OM4200 (ghép tối đa 4xSTM-4) Các luồng tín hiệu 2,5Gbps nối chéo qua nối chéo số DXC Các tín hiệu qua DXC có chung bước sóng 1310 nm, sau 91 qua chuyển đổi bước sóng LH RPT tín hiệu biến đổi thành bước sóng khác nhau, bước sóng mang dung lượng 2,5Gbps Các bước sóng khác ghép thành luồng tín hiệu tổng qua ghép/tách kênh quang OMUX/ODEMUX Cuối cùng, tín hiệu tổng khuếch đại với công suất đủ lớn khuếch đại EDFA truyền theo hai hướng 92 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Truyền dẫn dung lượng cao theo hướng 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 tư tính ổn định nó có nhiều điểm hẳn so với ghép kênh truyền thống TDM, mà nhu cầu dung lượng ngày cao Khi nâng cấp hệ thống thông tin quang theo công nghệ WDM, có nhiều vấn đề cần phải xem xét, nhu cầu dung lượng, cấu hình hợp lý cấu hình tối ưu Mỗi mục nhỏ đồ án toán kỹ thuật, đòi hỏi phải có giải pháp tối ưu toàn diện Vấn đề mật độ ghép bước sóng, ITU-T ban hành chuẩn tần số khoảng cách ghép kênh, nó trở nên lạc hậu so với công nghệ tách/ghép bước sóng nay, mà khoảng cách ghép bước sóng hệ thống WDM giảm xuống cịn 25 GHz Cơng nghệ khuếch đại quang sợi đời, mở chặng cho thông tin quang nói chung cho thông tin WDM nói riêng, giải vấn đề suy hao, quỹ công suất mà không cần lặp 3R cồng kềnh, chi phí lớn đáp ứng tốc độ thông tin thấp Tuyến truyền dẫn quang Bắc-Nam nước 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 phương án tăng dung lượng tuyến cáp quang trục Bắc-Nam công nghệ WDM có ý nghĩa thiết thực Trong thời gian tới, em tìm hiểu kỹ đặt nó mối tương quan lý thuyết thực tế để giải triệt để vấn đề có điều kiện Luận văn có thể phát triển lên để nghiên cứu hệ thống ghép kênh quang theo bước sóng mật độ cao DWDM Với kỹ thuật có thể ghép nhiều bước sóng dải 1550 nm từ đó nâng cao dung lượng truyền dẫn sợi quang, đáp ứng yêu cầu truyền dẫn tốc độ cao 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Quốc Cường, Đỗ Văn Việt Em, Phạm Quốc Hợp, “Kỹ thuật thông tin quang 1”, Học viện công nghệ bưu viễn thơng, 2009 Nguyễn Duy Dương, “Khuếch đại quang sợi khả ứng dụng vào mạng viễn thông”, Đồ án tốt nghiệp đại học, Đại học giao thông vận tải, Hà Nội, 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 Đỗ Văn Việt Em, “Kỹ thuật thông tin quang 2”, Học Viện cơng nghệ bưu viễn thông, 2007 Phùng Văn Lương, “Công nghệ ghép kênh quang WDM”, Đồ án tốt nghiệp đại học, Học viện cơng nghệ bưu viễn thơng, Hà Nội, 2005 Đinh Thị Thu Phong, Vũ Văn San, “Xác định ảnh hưởng tán sắc hệ thống thông tin quang tốc độ cao”, 2005 Vũ Văn San, “Hệ thống thông tin quang”, NXB Bưu Điện, 2003 Ngô Đức Tiến, “Chuyển mạch gói mạng WDM”, Đồ án tốt nghiệp đại học, Học viện cơng nghệ bưu viễn thông, Hà Nội, 2004 10 Tài liệu trực tuyến, http://www.4tech.com.vn/, “Định tuyến gán bước sóng mạng WDM” 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 94 ... trúc tổng quát hệ thống thông tin quang Tuyến thông tin quang bao gồm: Bộ phát quang, sợi quang, khuếch đại quang thu quang Mơ hình chung tuyến thông tin quang sau: Thiết Mã Phát bị hoá phát quang. .. sóng mang quang Nguồn quang hệ thống WDM khơng có khác với nguồn quang hệ thống thông tin quang khác, nhiên nguồn quang sử dụng tuyến truyền dẫn tốc độ cao cao, cụ thể hệ thống thông tin quang ghép... mạng 11 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN CÁP SỢI QUANG WDM Trong kỹ thuật thông tin quang sợi quang có thể truyền tín hiệu quang từ nguồn phát tới nguồn phát tới tách quang đầu thu, Các