Ghép kênh theo bước sóng WDM

Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM Sinh viên thực : PHẠM NGỌC QUANG Lớp : 46K ĐTVT Giảng viên hướng dẫn : KS NGUYỄN THỊ KIM THU Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM Vinh, - 2010 Mục Lục Lời nói đầu Đất nước ta thời kỳ đổi mới, công nghiệp hoá, đại hoá, với xu hội nhập kinh tế quốc tế Sự phát triển doanh nghiệp, ngành nghề quan trọng, đóng vai trò tiên cho vững bước lên đất nước Ngành Điện tử - Viễn Thông Việt Nam, ngành có vai trò quan trọng kết cấu hạ tầng sở kinh tế quốc dân có đóng góp lớn lao cho lớn mạnh kinh tế, ổn định trị an ninh quốc phòng nước nhà Lượng thông tin muốn trao đổi ngày nhiều lên, phương pháp truyền dẫn cũ đáp ứng hết nhu cầu người dùng Vì lẽ phương pháp truyền dẫn đời khác biệt hoàn toàn so với phương pháp cũ , truyền dẫn thông tin dựa vào đặc tính ánh sáng mở kỷ nguyên mới, kỷ nguyên xã hội thông tin V ới mong muốn tìm hiểu tiếp cận với loại hình truyền dẫn ưu việt nên em chọn đề t ài Trong đồ án tốt nghiệp em xin trình bày v ề phần sau - Ch ơng I: Tổng quan hệ thống thông tin quang - Ch ơng II : Kỹ thuật ghép kênh quang theo bước sóng - Chương III: Tìm hiểu việc khảo sát đề xuất lựa chọn phương án nâng cao dung lượng cáp quang - Về phần thực tế + Triển khai truyền dẫn WDM tr ên tuyến cáp quang trục Bắc Nam Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM + Dự báo nhu cầu dung lương tuyến thông tin quang + Khảo sát cấu hình cáp quang trục Bắc Nam + Các phương án tăng dung lượng Em xin cảm ơn cô Nguyễn Thị Kim Thu nhiều người hướng dẫn bảo em nhiều việc hoàn thành đồ án Cảm ơn thầy cô khoa dẫn dắt em để em có ngày hôm Sinh viên : Phạm Ngọc Quang CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT BER Bit Error Ratio Tỉ lệ lỗi bít DFA Doped Fiber Amplifier Khuếch đại sợi quang trộn DXC Digital Cross Connect Bộ nối chéo số EDF EDFA Erbium Doped Fiber Erbium Doped Fiber Amplifier Sơi quang trộn Erbium Bộ khuếch đại sợi Erbium FDM Frequence Division Multiplexing 10 11 12 13 MS-SPRING Multiplex Secsion Share Protection OA OADM OC Ring Optical Amplifier Optical Add / Drop Multiplexer Optical Channel Ghép kênh phân chia theo tần số Vòng bảo vệ luồng đoạn ghép kênh Khuếch đại quang Bộ tách / xen quang Kênh quang ODM Optical Demultiplexer Bộ tách bước sóng quang OTR Optical Terminal Repeater Trạm lặp chuyển tải quang OFA Optical Fiber Amplifier Bộ khuếch đại quang Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM sợi 14 OSA Optical Signal Amplifier Khuếch đại tín hiệu quang OSC Optical Supervisor Channel Kênh giám sát quang 16 OSNR Optical Signal Noise Rate 17 OTDM Optical Time Division Multiplexing 18 19 20 OXC SDH Optical Cross Connect Synchronous Digital Hierarchy Tỷ số tín hiệu tạp âm quang Ghép kênh quang phân chia theo thời gian Nối chéo quang Phân cấp số đồng SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng 15 21 TDM 22 23 WADM WDM 24 25 SRS PA Time Division Multiplexing Wavelength Add/Dorp Multiplexer Wavelength Division Multiplexing Stimulated Raman Scattering Pre- Amplifer Ghép kênh theo thời gian Bộ xen/ rẽ bước sóng Ghép kênh phân chia bước sóng Tán xạ bị kích Raman Bộ tiền khuếch đại Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN QUANG 1.1 Tổng quan hệ thống thông tin quan Thông tin quang hình thức thông tin điểm thu phát thông tin tín hiệu truyền dẫn nhờ sóng điện từ dải quang học ánh sáng (nhìn thấy hồng ngoại) Có hai hình thức thông tin quang thông tin quang không định hướng (unguide) thông tin quang định hướng(guide) Thông tin quang không định hướng hình thức truyền thông tin ánh sáng môi trường truyền dẫn không gian khí trái đất vũ trụ sử dụng ánh sáng nhìn thấy có bước sóng khoảng 0,78 µm ÷ 0,37 µm Hình thức thông tin quang dạng truyền thống người sử dụng từ sớm dùng số trường hợp định Thí dụ như: dùng pháo hiệu, cờ hiệu, đèn biển, đốt lửa dùng khói v.v…Hình thức có nhược điểm cự ly bị giới hạn tầm nhìn mắt người, chịu ảnh hưởng lớn thời tiết khí hậu, phụ thuộc lớn vào môi trường truyền dẫn khí trái đất Trường hợp thường áp dụng thông tin quang vệ tinh bầu khí Thông tin quang định hướng dạng thông tin sử dụng môi trường truyền dẫn sợi quang dùng ánh sáng hồng ngoại đặc biệt có ba bước sóng thông dụng 850nm , 1300nm , 1550nm Đây hình thức thông tin quang đại xuất gần 40 năm nay, có nhiều ưu việt, nên phát triển nhanh ứng dụng rộng rãi, thông tin quang sợi trở thành phần quan trọng thiếu hệ thống viễn thông giới Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM + Năm 1960 phát minh laser rắn sau 1973-1977 chế tạo laser bán dẫn LED tạo nguồn phát quang cho tia hẹp, điện áp nguồn nuôi thấp, công suất dải sóng đáp ứng phù hợp làm nguồn phát ánh sáng cho thông tinh quang sợi + Năm 1967 sản xuất sợi quang có tiêu hao lớn cở 1000 dB/km + Năm 1970 hãng Corming Glass works (Mỹ) sản xuất thành công sợi quang thạch anh có tiêu hao đạt 20 dB/km tương đương với tiêu hao cáp đồng trục Mở khả dùng sợi quang làm môi trường truyền dẫn ánh sáng trở thành thực + Từ năm 1979 đến sản suất loại sợi quang có tiêu hao thấp đạt 0,2 dB/km + Năm 1978 đời hệ thống thông tin quang thơng mại hệ làm việc bước sóng 0,78 μm, dùng sợi đa mode chiều dài khoảng lặp L = 12 km, tốc độ bit 90 Mb/s + Năm 1987 hệ thống thông tin quang sợi thơng mại hệ đời làm việc với bước sóng 1,3 μm, dùng sợi quang đơn mode tốc độ bit 1,7 Gb/s, cự li khoảng lặp L = 45 km + Năm 1990 hệ thống thông tin quang sợi thương mại hệ đời làm việc với bước sóng 1,55 µm, dùng sợi đơn mode, tốc độ bit 2,5 Gb/s, khoảng lặp L = 100 km + Từ 1995-2000 hệ thống thông tin quang thơng mại thứ tư đưa vào sử dụng Đó hệ thống thông tin quang coherent sử dụng công nghệ WDM kết hợp với khuyếch đại quang pha tạp Erbium ( EDFA) tạo nên tuyến thông tin quang dung lượng lớn tốc độ cao từ vài chục đến hàng trăm Gb/s + Hiện hệ thông tin quang thứ nghiên cứu phòng thí nghiệm thử nghiệm trường Đó hệ thống thông tin quang Soliton, ứng dụng hiệu ứng phi tuyến sợi quang cho phép xây dựng tuyến truyền dẫn cự ly siêu dài đến hàng chục nghìn km với trợ giúp khuyếch đại quang + Có thể coi công nghệ thông tin quang sợi bắt đầu đưa vào sử dụng Việt nam từ năm 1995 tuyến cáp quang biển quốc tế ta tuyến Hồng Kông - Việt Nam – Thái Lan (HVT) lắp đặt đưa vào khai thác Phần ta hạn chế xét hệ thống thông tin quang quang có định hướng hay thông tin quang sợi Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM Hình 1.1 1.2 duới cho ta đồ thị trình phát triển thông tin quang giới Hình 1.1 : Đồ thị mô tả trình phát triển thông tin quang Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM Hình 1.2 : Đồ thị mô tả trình phát triển thông tin quang 1.2 Các phần tử thiết yếu mạng quang Sợi quang Vào Máy phát quang Trạm lặp Ra Thiết bị xen rẽ Máy thu quang Hình 1.3 Sơ đồ khối hệ thống thông tin quang - Máy phát quang : Có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu cần truyền thành sóng ánh sáng(E/O) truyền ánh sáng vào sợi quang - Chức trạm lặp thu nhận tín hiệu quang suy yếu, tái tạo chúng trở lại thành tín hiệu điện Sau sửa dạng tín hiệu điện này, khuếch đại tín hiệu sửa dạng, chuyển đổi tín hiệu khuếch đại thành tín hiệu quang - Thiết bị xen rẽ : sử dụng để lấy thông tin luồng ghép thêm kênh thông tin cần truyền vào đường truyền chung - Máy phát quang : Có nhiệm vụ biến đổi ngược tín hiệu quang nhận ô đầu cáp thành tín hiệu ban đầu (Biến đổi O/E) Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM 1.2.1.Máy phát quang hay thiết bị phát quang Vào điện Nguồn Điều Chế Ghép kênh Hình 1.4 Sơ đồ khối thiết bị phát quang a Nguồn quang - Cơ chế phát xạ ánh sáng Giả thuyết có điện tử nằm mức lượng thấp ( E1 ), điện tử nằm mức lượng mức cao ( E ), điều kiện có lượng với mức lượng chênh lệch cấp cho điện tử điện tử nhảy lên mức lượng E Việc cung cấp lượng từ bên để truyền lượng cần tới mức cao gọi kích thích dịch chuyển điện tử tới mức lượng khác gọi chuyển dời Điện tử rời khỏi mức lượng cao bị hạt nhân nguyên tử hút quay trạng thái ban đầu Khi quay trạng thái lượng giải phóng Đó tượng phát xạ tự phát lượng giải phóng tồn dạng ánh sáng gọi ánh sáng phát xạ tự phát Theo học lượng tử, bước sóng ánh sáng phát xạ tính theo công thức: λ=c h E − E1 (1.1) Trong đó, h = 6,625.10 34 js (hằng số Planck) E2 h E2 vận tốc ánh sáng c = 3.10 8Ekm/s h h Bước sóng tỷ lệ nghịch với độ lệch lượng nguyên tử cấu tạo nên linh kiện phát quang Do bước sóng ánh sáng phát xạ phản ánh chất vật liệu E1 E1 Hấp thụ a h E1 Phát xạ tự phát b Phát xạ kích thích c Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hình 1.5 Mức lượng trình chuyển dịch Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM Khi ánh sáng có lượng tương E − E1 đập vào điện tử trạng thái kích thích, điện tử trạng thái kích thích E theo xu hướng chuyển dời trạng thái E1 bị kích thích chuyển trạng thái E Sau hấp thụ lượng ánh sáng đập vào (hình 1.5) Đó tượng phát xạ kích thích Năng lượng ánh sáng phát thời điểm lớn lượng ánh sáng phát tự nhiên Còn chế phát xạ bán dẫn: nhờ khả tái hợp xạ phát quang hạt dẫn trạng thái kích thích Từ điều kiện cân nhiệt, điện tử tập trung hầu hết vùng hoá trị có mức lượng thấp số vùng dẫn ó mức lượng cao Giả sử bán dẫn có N điện tử có n1 điện tử vùng hoá trị n2 điện tử vùng dẫn Khi ánh sáng chiếu từ bên vào bán dẫn trạng thái này, tỷ lệ xạ cưỡng hấp thụ tỷ lệ thuận với tỷ số n2 n1 Việc hấp thụ chiếm đa số ánh sáng phát giảm - Điode LED Điốt phát quang LED nguồn phát quang phù hợp cho hệ thống thông tin quang tốc độ không 200Mbit/s sử dụng sợi dẫn quang đa mode Để sử dụng tốt cho hệ thống thông tin quang, LED phải có công suất xạ cao, thời gian đáp ứng nhanh hiệu suất lượng tử cao Sự xạ công 10 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM thực tế khu vực dựa vào đường quang (độ suy hao công suất tín hiệu) mà tín hiệu truyền 82 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM Hình 3.3 Mạng cáp quang đường trục Việt Nam 83 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM 3.2 Đề xuất lựa chọn phương án nâng cao dung lượng hệ thống 2.5Gb/s lên 20Gb/s 3.2.1 Đề xuất phương án Các phương án đề xuất nhằm tăng dung lượng tuyến truyền dẫn trục Bắc Nam mà lắp đặt thêm thay sợi quang, phải đảm bảo yêu cầu: Quá trình nâng cấp không phép gây gián đoạn thông tin Tận dụng tồi đa đảm bảo tương thích hệ thống khai thác Đảm bảo chất lượng tuyến thông tin sau nâng cấp, linh hoạt việc định tuyến, đảm bảo an toàn xảy cố cáp cố thiết bị Quản lý mạng mềm dẻo, có khả quản lý thiết bị nhiều hãng khác nhau, có khả mở rộng, ghép nối với cá tuyến cáp quang quốc tế, tuyến cáp quang ven biển nội địa… Có tính khả thi kinh tế - tính bảo mật – độ an toàn Các phương án có thể: + Phương án 1: Nâng cấp theo công nghệ TDM từ 2,5Gbps lên 10 Gbps + Phương án 2: Kết hợp công nghệ TDM WDM: Nâng cấp TDM tốc độ từ 2,5Gbps lên 10Gbps (STM - 64), sau thực ghép bước sóng tín hiệu 10Gbps thành dung lượng 20Gbps + Phương án 3: Dùng hoàn toàn công nghệ WDM, sử dụng bước sóng, bước sóng mang tín hiệu 2,5Gbps (STM - 16), thành dung lượng 20Gbps 3.2.2 Phân tích a Tăng dung lượng ghép kênh TDM Đối với truyền dẫn quang TDM, vấn đề cần quan tâm tăng dung lượng lên tới 20Gbps sợi G.652 suy hao tán sắc Vì phương án đưa đề xuất bù suy hao tán sắc 84 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM Bù suy hao: Bằng cách đo kiểm, tính toán lắp đặt thêm khuếch đại quang OA (gồm cấu hình BA, LA, PA), nhiên có giới hạn cho số OA mắc thêm, công suất quang lớn gây hiệu ứng phi tuyến, OA sinh nhiễu ASE cộng thêm vào tín hiệu dọc tuyến, gây suy giảm SNR hệ thống Xử lý tán sắc Sử dụng sợi G.653 Bù tán sắc phương pháp điều chế tự dịch pha SPM Bù tán sắc thành phần bù tán sắc thụ động (bộ kết hợp quay pha bước sóng sợi tán sắc âm) Bù tán sắc thiết bị dịch tần trước (Pre – Chirp) Bù tán sắc kỹ thuật DST (Dispersion Supported Transmission) Kết luận: Phương án đưa mang tính tham khảo, không khả thi xu mạng backbone network giới triển khai phương án truyền dẫn WDM, thiết bị TDM tốc độ cao 20Gbps đắt chi phí cho tuyến TDM tôc độ 20Gbps lớn phải xử lý bù suy hao bù tán sắc nghiêm ngặt b TDM kết hợp ghép bước sóng WDM Phương án thực theo giai đoạn: + Nâng cao thiết bị lên chủng loại STM – 64, thực truyền dẫn 10Gbps 85 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM + Triển khai module WDM thực ghép luồng tín hiệu STM – 64 thành tổng dung lượng 20Gbps λ1 Tx1 STM-64 Rx1 STM-64 MUX λ1 DEMUX λ1 , λ2 λ2 Tx2 STM-64 Rx1 STM-64 Hình 3.4 Phương án Ghép bước sóng STM - 64 Ưu điểm: - Do có kênh bước sóng, kênh tốc đốTM – 64 nên thiết bị phải quản lý - Lưu lượng RING lớn, nên có thay đổi nhu cầu lưu lượng có khả phải phân bố lại lưi lượng RING c Tăng dung lượng ghép kênh WDM bước sóng STM – 16 Phương án sử dụng bước sóng, bước sóng mang tín hiệu luồng STM – 16 (2,5Gbps) 86 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM λ1 Tx1 STM-16 Tx2 STM-16 Rx1 STM-16 λ2 λ1 MUX Rx1 STM-16 DEMUX λ1 , λ2 ….λ8 Tx2 STM-16 λ8 λ8 Tx2 STM-16 Hình 3.5 Phương án Ghép bước sóng STM - 64 Ưu điểm: - Do dung lượng bước sóng nhỏ (2,5Gbps), nên thực tăng dung lượng tuyến truyền dẫn cách từ từ theo nhu cầu (phụ thuộc số kênh bước song sử dụng) - Với tốc độ kênh bước sóng 2,5Gbps bị ảnh hưởng tán sắc, hiệu ứng phi tuyến Nhờ khoảng cách trạm lặp tăng tới 150 km (khuyến nghị G.692) Với tốc độ kêng bước sóng việc tính toán lại cự ly trạm lặp vấn đề liên quan đến bù tán sắc đơn giản, giữ nguyên cấu hình phân bố trạm (bởi tốc độ 2,5Gbps tốc độ khai thác tốt tuyến trục Bắc Nam) - Vẫn sử dụng đường cáp G.652 sẵn, cần kiểm tra lại chất lượng đoạn cáp bị xuống cấp, số mối hàn có suy hao lớn 87 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM - Tận dụng phần lớn số thiết bị STM – 16 khai thác - Phù hợp với xu công nghệ truyền dẫn đại triển khai rộng rãi giới Nhược điểm: - Số lượng truyền dẫn SDH liên quan đến tuyến WDM nhiều, phức tạp việc quản lý mạng - Việc quản lý lưu lượng phức tạp, thực chất, RING lớn gồm bước sóng tương đương vơi RING ( RING bước sóng mang tín hiệu STM - 16); mà trạm xen rẽ lưu lượng nhỏ tác dụng lên bước sóng (1 RING con), giả thiết cần bổ xung lưu lượng thay phân bố lưu lượng trạm xen rẽ bước sóng vấn đề phức tạp, cần thêm thiết bị DXC, cao cấp OXC 3.2.3 Lựa chọn phương án Không nên lựa chọn phương án luận điểm nêu Không 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 88 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM lượng thực tế xen rẽ node không cần đến thiết bị STM – 64 (gây lãng phí) Hơn nữa, tăng đột biến lưu lượng từ 2,5Gbps lên 10Gbps, sau 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 bởi: - Đối với vấn đề quản lý mạng, áp dụng mô 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 Vả lại, áp dụng phương án 3, việc đưa thên lưu lượng vào thực từ từ theo nhu cầu (cần đến đâu dùng đến đó), vấn đề cấu hình lại lưu lượng không đáng lo (Xem hình dưới) Vậy nên chọn phương án 3: Ghép bước sóng mang tín hiệu STM – 16 (2,5Gbps) 89 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM Hình 3.6 Vai trò DXC/OXC việc phối luồng – Phân luồng lưu lượng 3.3 Kết thực 3.3.1 Xây dựng tuyến cáp quang 20Gb/s Tuyến cáp quang đường trục 20 Gbit/s Hà nội - TP HCM hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng khởi công lắp đặt ngày 10-07-2003 khánh thành đưa vào sử dụng ngày 25-09-2003 Tuyến truyền dẫn theo hai hướng: Dọc quốc lộ 1A đường truyền điện 500 KV, cáp quang tuyến cáp quang đơn mode theo khuyến nghị G.652 Đây tuyến có cấu hình mạng đa ring với bốn vòng Ring Trong đó, nửa vòng Ring đường cáp quang theo tuyến đường truyền điện lực chủ yếu làm đường dự phòng bảo vệ cho lưu lượng thông tin đường quốc lộ 1A 3.3.2.Quản lý đường trục Hệ thống mạng đường trục Bắc - Nam có quãng đường truyền dẫn lớn qua nhiều trạm khuếch đại, xen/rẽ, trạm lặp nối chéo khác Để giám sát khai 90 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM thác, điều khiển bảo dưỡng thiết bị mạng cần phải có hệ thống quản lí mạng cho tuyến đường trục 20Gbps Mạng đường trục 20Gbps sử dụng hai kênh nghiệp vụ nằm băng tần truyền dẫn để điều khiển, vận hành khai thác thiết bị DWDM mạng Chiều từ Hà Nội vào thành phố Hồ Chí Minh sử dụng bước sóng 1510nm chiều từ thành phố Hồ Chí Minh Hà Nội sử dụng bước sóng 1615nm Các kênh quang nghiệp vụ tách kênh trước vào khuếch đại ghép vào sau tín hiệu khuếch đại Do đó, kênh quang nghiệp vụ 1510nm sử dụng bước sóng 1510nm bước sóng bơm khuếch đại Raman Phần điều khiển gồm ba thành phần chính, phần có chức riêng: Phần nguồn: Xử lí lọc nguồn Phần điều khiển: Giao tiếp với thiết bị bên điều khiển hoạt động thông qua giao tiếp người máy Bao gồm điều khiển đồng bộ, khuếch đại, chuyển đổi bước sóng xen rẽ lưu lượng thông qua tin (thông điệp) hệ thống Phần giao tiếp vào để liên kết với phận điều khiển với thiết bị bên Phần giám sát bao gồm ba thành phần chính: Quản lí phổ tín hiệu bao gồm phổ kênh quang sáu kênh quang Quản lí hoạt động thiết bị mạng lưới thông qua tin hệ thống gửi về, tiếp nhận cảnh báo từ xa hoạt động thiết bị, đường truyền Quản lí nguồn tín hiệu đồng hệ thống Hiện hệ thống giám sát, điều khiển mạng quang đường trục DWDM đặt ba trung tâm Hà Nội, Đà Nẵng thành phố Hồ Chí Minh Trong trung tâm Hà Nội trung tâm quản lí chính, thành phố Hồ Chí Minh dự phòng, Đà Nẵng có chức giám sát Hệ thống điều khiển, quản lí có cấu trúc nhu mạng WAN nên node mạng trung tâm điều khiển, giám sát node mạng mạng lưới 91 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM Cấu trúc trung tâm điều khiển, quản lí bao gồm máy chủ điều khiển hoạt động mạng hiển thị thông số mạng thông qua giao tiếp người máy, nhớ chứa chương trình điều khiển bao gồm file, tệp chương trình chạy vv Hình 3.7 Mạng quản lí, điều khiển DWDM Các thiết bị mạng khuếch đại, chuyển đổi bước sóng, nối chéo DX giao tiếp với hệ thống điều khiển, quản lí giao diện RS-232 truyền qua mạng quản lí giao thức X.25 3.3.3 Kết nối Ring Mỗi Ring bảo vệ theo kiểu kết nối MS – SPRing (MS-BSHR), xem hình vẽ sau: Nếu kết nối (không có N2 N4) bảo vệ cố Ring, bảo vệ kết nối Ring đảm bảo (Giả sử cố N N3); trường hợp kết nối Ring Ring 2, Ring Ring Kết nối Ring Ring kiểu matched – node, có tồn kết nối N3 N4, bảo vệ mạng có cố Node 92 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM N1 TA Nút A N3 MS SPRING MS SPRING RA N2 Nút B N4 Hình 3.8 Kết nối Ring .Tuyến đường trục tuyến có lưu lượng cao, quan trọng, cấu hình bảo vệ kiểu Ring hợp lý, nhiên, xảy cố node kết nối HTH DNG gây gián đoạn thông tin, phương án nâng cấp tuyến cần xem xét vấn đề Nên thay đổi cấu hình sang kiểu matched – node có sử dụng DXC/OXC; Nhưng đòi hỏi phải mua thêm thiết bị N2 N4, mua thêm DXC/OXC DXC/OXC N1 N3 MS SPRING MS SPRING N2 N4 Hình 3.9 Bảo vệ kết nối Ring theo kiểu Matched - Node 3.4 Hướng nghiên cứu Tuyến cáp quang đường trục 20 Gbit/s Hà Nội – TP Hồ Chí Minh hoàn thành vào 25-09-2003 dọc quốc lộ 1A đường điện 500KV xây dựng dựa dự báo nhu cầu thoại phi thoại từ 2006 đến 2010 Thực tế nhu cầu người 93 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM dùng ngày tăng vượt xa dự báo Ngày 27/2/2007, Công ty Viễn thông Liên tỉnh (VTN), thành viên Tập đoàn Bưu Viễn thông Việt Nam (VNPT) triển khai dự án Nâng cấp tuyến đường trục Bắc - Nam lên 40Gbps Theo VTN, dự án hoàn thành xong thủ tục đầu tư hợp đồng cung cấp thiết bị Tháng 2/2007 thiết bị chuyển tới công trình, dự kiến đến cuối tháng 3/2007 tiếp nhận xong toàn thiết bị VTN triển khai đội Giám sát thi công lắp đặt thiết bị khu vực Dự kiến đến tháng 11/2007, dự án hoàn thành vào vận hành Việc xây dựng đưa dự án vào khai thác góp phần lớn vào việc đáp ứng tốt nhu cầu ngày tăng nhanh dung lượng chất lượng đường truyền người dùng Đáp ứng ngày tốt sở hạ tầng CNTT, viễn thông phục vụ cho việc phát triển kinh tế xã hội đất nước, dịch vụ cần băng thông rộng Dự án có giá trị đầu tư khoảng 180 tỷ đồng Nortel đối tác chịu trách nhiệm cung cấp thiết bị thiết kế 94 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM Kết Luận Sau thời gian tìm hiểu đề tài Ghép kênh quang theo bước sóng WDM em phần hiểu số vấn đề phương thức truyền dẫn đại , cố gắng trình độ kiến thức kinh nghiệm chưa có nhiều nên chắn gặp nhiều sai sót việc tiếp cận giải vấn đề yêu cầu độ xác , nhiêm túc , khắt khe khoa học Mặc dù kết đạt không nhiều qua đồ án em rút nhiều học bổ ích phương pháp nghiên cứu khoa học , cách tiếp cận giải vấn đề mà yêu cầu đặt Em xin cảm ơn nhiều cô Nguyễn Thị kim Thu tận tình hướng dẫn bảo cho em để em hoàn thành đồ án cách tốt khả cảu Qua em muốn nói lời cảm ơn thầy cô khoa công nghệ số khoa khác dẫn dắt chúng em để em có ngày hôm 95 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM TÀI LIỆU THAM KHẢO Kỹ Thuật Thông Tin Quang Học viện công nghệ bưu viễn thông Tác giả : TS Lê Quốc Cường THS Đỗ Văn Việt Em THS Phạm Quốc Hợp Công nghệ truyền dẫn quang Nhà xuất bản: Bưu Điện Tác giả: Nhiều tác giả Cơ sở kỹ thuật thông tin quang Học viện công nghệ bưu viễn thông – 2000 Tác giả : Cao Phán Ghép kênh quang khuếch đại quang Học viện công nghệ bưu viễn thông –1998 Tác giả : Cao Phán Từ điển bách khoa mã nguồn mở http://vi.wikipedia.org Một số tài liệu mạng internet 96 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT [...]... Tách kênh sử dụng lăng kính Thơng thường bộ ghép kênh quang bao gồm một số đầu vào mang các tín hiệu tại các bước sóng khác nhau Tất cả các bước sóng đó được tập trung vào một điểm và truyền vào một sợi quang duy nhất Hầu hết các bộ tách kênh quang thụ động cũng có thể sử dụng như là một bộ ghép kênh quang Chúng có thể hoạt động dựa trên ngun lý làm việc của lăng kính hoặc cũng có thể làm việc theo. .. điện Trong lĩnh vực thơng tin quang ta sẽ nghiên cứu vấn đề thu quang theo hiệu ứng quang điện 1.2.2.1 Cơ chế thu quang 12 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thơng tin quang và cơng nghệ WDM Lối vào quang Mạch điện tử Ghép từ kênh Tách sóng kênh Giải điều chế Lối ra tín hiệu điện Hình 1.6 Sơ đồ khối thiết bị thu quang a Khối ghép từ kênh : Là hệ thống thấu kính nhằm hội tụ tín hiệu quang nhận được... Giới thiệu một số loại sợi quang mới a Ngun tắc tạo sợi quang mới Qua khảo sát người ta nhận thấy suy hao của các sợi quang nhỏ nhất là ở vùng bước sóng 1550nm và lớn ở vùng bước sóng 1300nm, tuy nhiên tại vùng bước sóng 1550nm thì tán sắc lại là lớn và ở vùng bước sóng 1300nm thì tán sắc lại là nhỏ nhất Một câu hỏi đặt ra là tại sao khơng kết hợp các yếu tố trên để tạo ra một loại sợi quang có giá trị... khơng hay tán sắc dịch chuyển khác khơng (NZ-DSF) + Sợi DSF có bước sóng trung tâm gần bước sóng 1550nm mà tại đó tán sắc bằng khơng Sợi này có suy hao và tán sắc rất nhỏ 24 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thơng tin quang và cơng nghệ WDM + Sợi NZ-DSF là sợi quang đơn mode có giá trị tán sắc nhỏ nhưng khơng bằng khơng trong vùng bước sóng 1550nm Sợi này có giá trị suy hao tương tự như sợi đơn mode... độ phù hợp Việc xen/rẽ kênh được thực hiện thơng qua các thiết bị ghép kênh điện (ADM Add/Adaptation layer – Bộ ghép kênh xen rẽ) Tuy nhiên gần đây người ta sử dụng các thiết bị xen/ rẽ kênh quang (OADM Optical Add/Drop Multiplexer – bộ ghép kênh xen/rẽ quang), thiết bị này cho phép tách ghép trực tiếp các luồng tín hiệu quang mà khơng cần thơng qua q trình biến đổi O/E và E/O như trong thiết bị ADM... truyền tín hiệu trong một sợi dẫn quang thì hệ thống khơng đáp ứng được nhu cầu trao đổi thơng tin ngày càng cao vì thế các phương pháp ghép kênh quang ra đời, trong đó phương pháp ghép kênh theo thời gian 18 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thơng tin quang và cơng nghệ WDM đang càng ngày càng thể hiện rõ tính ưu việt của nó và vấn đề này sẽ đươc trình bày chi tiết ở chương sau 1.2.3 Các trạm lặp Trạm... tối thiểu tới bước sóng có suy hao nhỏ Do chủ yếu sợi triển khai trên đường trục là sợi đơn mode nên người ta chỉ hướng tới nghiên cứu về sợi đơn mode Đối với sợi quang đơn mode thì chỉ có tác động của tán sắc vật liệu và tán sắc dẫn sóng Tán sắc vật liệu phụ thuộc vào vật liệu chế tạo và khó có thể thay đổi được nhiều, chỉ có tán sắc dẫn sóng phụ thuộc vào tỉ lệ giữa đường kính với bước sóng cơng tác... trạm xen/rẽ kênh Do nhu cầu của người sử dụng nên trên đường truyền tại một số nơi cần lấy thơng tin hoặc cần truyền thơng tin đi, nên các trạm xen – rẽ được sử dụng để lấy thơng tin trên luồng hoặc ghép thêm kênh thơng tin cần truyền vào đường truyền chung Tại các trạm xen/rẽ luồng thơng tin có thể được hạ xuống tốc độ phù hợp Việc xen/rẽ kênh được thực hiện thơng qua các thiết bị ghép kênh điện (ADM... nghệ WDM có góc tới lớn hơn góc tới hạn φo thì tia sáng sẽ bị phản xạ tồn phần liên tiếp trên mặt phân chia và truyền dọc trong lõi sợi quang theo đờng dích dắc mà khơng đi ra ngồi vỏ như hình 1.16 bên Hình 1.16 Ánh sáng truyền trong lõi sợi quang theo phương pháp phản xạ Sợi GI : Đối với sợi quang GI, chiết suất lõi sợi biến đổi theo hàm số của bán kính dạng thì do sự khúc xạ mà tia sóng truyền dọc theo. .. mode là truyền đồng thời nhiều mode sóng Số mode sóng truyền được trong một sợi quang phụ thuộc vào các thơng số của sợi, trong đó có tần số được chuẩn hóa V (Normalized Frequency) Tần số được chuẩn hóa V được xác định như sau 30 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thơng tin quang và cơng nghệ WDM V = 2π λ aNA = k a.N A (1.11) Với: a: bán kính lõi sợiquang λ: bước sóng làm việc 2π k = (1.12) λ NA: khẩu ... 2.2.3 Ghép kênh phân bước sóng WDM (Wavelength Devision Multiplexing): Ghép kênh phân chia theo bước sóng kỹ thuật ghép thêm nhiều bước sóng để truyền sợi quang, khơng cần tăng tốc độ truyền dẫn bước. .. hàng Tera bit/s nhờ sử dụng cơng nghệ ghép kênh theo bước sóng quang WDM CHƯƠNG II: KỸ THUẬT GHÉP KÊNH QUANG THEO BƯỚC SĨNG 2.1 Tổng quan kỹ thuật ghép kênh sử dụng mạng quang Sự phát triển nhanh... suất kênh bước sóng so với mức IL=0 (dB) (minh họa 2.6 (c)) Ðộ chênh lệch suy hao xen vào kênh: tính hiệu giá trị lớn nhỏ suy hao xen vào kênh bước sóng Hình 2.6 Bộ tách /ghép kênh bước sóng quang