Phân tích và đánh giá hiệu năng hệ thống NGPON2

Phân tích và đánh giá hiệu năng hệ thống NGPON2Phân tích và đánh giá hiệu năng hệ thống NGPON2Phân tích và đánh giá hiệu năng hệ thống NGPON2Phân tích và đánh giá hiệu năng hệ thống NGPON2Phân tích và đánh giá hiệu năng hệ thống NGPON2Phân tích và đánh giá hiệu năng hệ thống NGPON2Phân tích và đánh giá hiệu năng hệ thống NGPON2

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG NGUYỄN HẢI HÀ PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG HỆ THỐNG NG-PON2 CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Mã số: 60.52.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Luận văn hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ HẢI CHÂU Phản biện 1: Phản biện 2: Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Công nghệ Bưu Viễn thông Vào lúc :… … ngày ……tháng …… năm ………… Có thể tìm hiểu luận văn -Thư viện Học viện Công nghệ Bưu Viễn thông LỜI NÓI ĐẦU Công nghệ truy nhập quang thụ động (PON) dần chiếm ưu so với công nghệ truy nhập khác Hiện tại, công nghệ truy nhập quang thụ động Gigabit GPON, E-PON, triển khai rộng khắp nhiều quốc gia giới công nghệ truy nhập nhanh có thị trường Tuy nhiên tương lai, phát triển mạnh mẽ nhu cầu băng thông dịch vụ truyền thông hướng video với nhu cầu ngày tăng với ứng dụng backhaul di động thương mại tạo nút cổ chai mạng truy nhập quang thụ động tốc độ Gigabit Do vậy, nhà cung cấp thiết bị khai thác viễn thông tổ chức chuẩn hóa tích cực hợp tác để phát triển hệ công nghệ truy nhập quang thụ động gọi mạng truy nhập quang thụ động hệ thứ hai (NG-PON2) Mạng NG-PON2 chuẩn hóa với tốc độ 40 Gbit/s có khả khai thác triệt để ưu điểm vượt trội sợi quang dung lượng lớn suy hao truyền dẫn thấp ưu điểm vốn có kiến trúc truy nhập quang thụ động để làm giảm chi phí cho nhà khai thác mạng cung cấp giá trị tốt cho người dùng đáp ứng yêu cầu hiệu giá thành việc nâng cấp Chính điều đó, việc nghiên cứu NG-PON2 quan trọng, nhằm đáp ứng xu người sử dụng, xu hướng phát triển công ty cung cấp thiết bị khai thác dịch vụ viễn thông Nội dung luận văn chia thành chương với nội dung sau: Chương 1: Giới thiệu tổng quan công nghệ truy nhập quang thụ động xu hướng phát triển mạng quang thụ động Chương 2: Nghiên cứu TWDM PON với tư cách kĩ thuật cho công nghệ NGPON2, yêu cầu kĩ thuật ứng dụng mạng NG-PON2 Chương 3: Đánh giá hiệu mạng NG-PON2 tập trung vào hiệu truyền dẫn đơn kênh phân tích xuyên âm liên kênh đường xuống đường lên Cuối cùng, xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới thầy giáo, Ts Lê Hải Châu tận tình hướng dẫn suốt trình thực đề tài Tôi xin gửi lời cảm ơn tới thầy giáo Học viện Công nghệ Bưu viễn thông bạn học giúp cho hoàn thành luận văn 2 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP QUANG THỤ ĐỘNG 1.1 Khái quát mạng quang thụ động (PON) Mạng quang thụ động PON sử dụng phần tử chia quang thụ động phần mạng phân bố nằm thiết bị đường truyền quang OLT thiết bị kết cuối mạng quang ONU, Passive Optical Splitter chia quang thụ động Mạng PON không chứa phần tử tích cực mà cần phải có chuyển đổi điện – quang 1.2 Kiến trúc chung mạng truy nhập quang thụ động Các phần tử thụ động PON nằm mạng phân bố quang (hay gọi mạng ngoại vi) bao gồm phần tử sợi quang, tách/ghép quang thụ động, đầu nối mối hàn quang Các phần tử tích cực OLT ONU nằm đầu cuối PON Bằng cách sử dụng chia quang 1:N ta triển khai theo cấu hình cấu hình OLT kết nối với mạng lõi MAN hay WAN kết nối đến người dùng qua chia quang đến thiết bị đầu cuối khách hàng ONT 1.3 Các công nghệ truy nhập quang thụ động 1.3.1 APON/BPON FSAN phát triển tiêu chí cho mạng truy nhập PON sử dụng công nghệ ATM giao thức lớp Hệ thống gọi APON (viết tắt ATM PON) Cái tên APON sau thay BPON với ý diễn đạt PON băng rộng Hệ thống BPON có khả cung cấp nhiều dịch vụ băng rộng Ethernet, Video, đường riêng ảo (VPL), kênh thuê riêng, v.v…Hệ thống BPON hỗ trợ tốc độ không đối xứng 155 Mbps hướng lên 622 Mbps hướng xuống tốc độ đối xứng 622 Mbps Các hệ thống BPON sử dụng nhiều nhiều nơi, tập trung Bắc Mỹ, Nhật Bản phần Châu Âu 1.3.2 GPON GPON mở rộng từ chuẩn BPON cách tăng băng thông, nâng hiệu suất nhờ sử dụng gói lớn, có độ dài thay đổi tiêu chuẩn hóa quản lý, cho phép tốc độ băng thông đường xuống 2,488 Mbps băng thông đường lên 1,244 Mbps GPON hỗ trợ tốc độ cao hơn, tăng cường bảo mật giao thức lớp 2, điều cho phép GPON phân phối thêm dịch vụ tới nhiều thuê bao Một số thông số mạng GPON: - Tốc độ liệu: 1,244/2,488 Gbps hướng xuống 0,155/0,622/1,244/ 2,488 Gbps hướng lên - Bước sóng: 1260 – 1360 nm đường lên; 1480 – 1500 nm đường xuống - Tỷ lệ chia chia thụ động: tối đa 1:128 - Giá trị tỷ lệ bit lỗi (BER) lớn nhất: 10 – 12 1.3.3 EPON Ethernet PON (EPON) mạng cở sở PON mang lưu lượng liệu gói khung Ethernet chuẩn hóa theo IEEE 802.3, hoạt động với tốc độ Gbps 1.3.4 XG-PON Theo quan điểm FSAN ITU-T, hệ PON chia thành hai giai đoạn: NG-PON1 NG-PON2 Giai đoạn nâng cấp thời kỳ đầu mạng PON định nghĩa NG-PON1, NG-PON2 giải pháp lâu dài cho hệ PON Các nhà mạng yêu cầu NG-PON1 nên sử dụng ODN GPON để kiểm soát giá thành Ngoài ra, với xu dịch vụ yêu cầu băng thông đường xuống phải nhanh yêu cầu băng thông đường lên Vì FSAN định xác định NGPON1 hệ thống 10G không đối xứng với tốc độ 10G cho đường xuống 2,5G cho đường lên gọi XG-PON1, hệ thống với tốc độ đối xứng 10G gọi XG-PON2 Có thể thấy, băng thông đường xuống XG-PON1 gấp lần GPON, băng thông đường lên gấp lần GPON Khả tương thích tính ấn tượng XG-PON1 XG-PON1 tồn với GPON ODN, việc đầu tư nhà khai thác GPON đảm bảo 1.4 Xu hƣớng phát triển mạng quang thụ động Sự đòi hỏi băng thông truy nhập tốc độ cao ngày tăng với ứng dụng Youtube, Netflix… Băng thông tiếp tục tăng lên theo cấp số nhân đòi hỏi đáp ứng kịp thời mạng truy nhập quang Giới hạn dung lượng theo lý thuyết cao, hạn chế chủ yếu phát sinh từ kết hợp Laser, khuyếch đại thiết bị khác sử dụng để truyền nhận tín hiệu quang Hệ thống truyền dẫn quang long-haul thương mại với tổng dung lượng lên tới Tbps Mặc dù có khó khăn phát triển công nghệ, lộ trình cho phát triển lâu dài mạng PON công nghệ dự kiến giải tốc độ liệu 100 Gbps khoảng cách vượt 100 km vào năm 2025 Sự phát triển mạng truy nhập quang thụ động qua năm có mối liên kết chặt chẽ với phát triển công nghệ ghép kênh Công nghệ truy nhập quang NG-PON2 chuẩn hóa NG-PON3 xúc tiến 1.5 Kết luận chƣơng Công nghệ truy nhập quang thụ động (PON) dần chiếm ưu so với công nghệ truy nhập khác Hiện tại, công nghệ truy nhập quang thụ động Gigabit G-PON, E-PON, triển khai rộng khắp nhiều quốc gia giới Trong thời gian gần đây, họ công nghệ truy nhập quang thụ động tăng cường thêm với hai chuẩn công nghệ PON hệ hoàn thiện XG-PON (NG-PON1) NG-PON2 Các nhà mạng yêu cầu hệ thống NG-PON1 có suất cao hơn, khoảng cách xa hơn, băng tần rộng hơn, nhiều người dùng NG-PON1 lấy động lực từ việc sử dụng GPON, ODN để kiểm soát giá thành Ngoài ra, truyền dịch vụ băng thông đường xuống yêu cầu nhanh băng thông đường lên yêu cầu cho khoảng thời gian dài Vì vậy, FSAN định định nghĩa NG-PON1 hệ thống không đối xứng 10 Gbps với tốc độ 10 Gbps cho đường xuống 2,5 Gbps cho đường lên Tuy nhiên với nhu cầu dịch vụ ngày gia tăng, đòi hỏi lượng băng thông lớn yêu cầu cao đường truyền Điều góp phần vào việc thúc đẩy việc nghiên cứu phát triển hệ mạng quang giai đoạn (NG-PON2) với tốc độ lên đến 40 Gbps từ 10 Gbps công nghệ TWDM 5 CHƢƠNG II: TWDM-PON - GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CHO CÔNG NGHỆ NG-PON2 2.1 Giới thiệu chung Mạng truy nhập quang thụ động hệ thứ hai NG-PON2 đạt tốc độ 40 Gbit/s cao có khả khai thác triệt để ưu điểm vượt trội sợi quang dung lượng lớn suy hao truyền dẫn thấp ưu điểm vốn có kiến trúc truy nhập quang thụ động để làm giảm chi phí cho nhà khai thác mạng cung cấp giá trị tốt cho người dùng đáp ứng yêu cầu hiệu giá thành việc nâng cấp Hiện nay, NG-PON2 chuẩn hóa bắt đầu vào triển khai thử nghiệm 2.2 Công nghệ TWDM-PON cho hệ thống NG-PON2 FSAN chọn công nghệ ghép kênh theo thời gian bước sóng TWDM-PON cho kiến trúc hệ mạng truy nhập quang giai đoạn hai nhờ tính phát triển quỹ suy hao, kế hoạch bước sóng đặc biệt cho phép ONU khả chỉnh Huawei thử nghiệm mạng 40 Gbps TWDM-PON giới xác minh TWDM-PON đáp ứng yêu cầu cần thiết hệ thống NG-PON2 thông qua việc tái sử dụng tích hợp linh kiện thiết bị thương mại Hình 2.1: Kiến trúc mạng TWDM-PON Bảng 2.1:Các thông số TWDM-PON Thông số TWDM-PON Băng thông 40 GBit/s Lưu lượng người dùng GBit/s Tốc độ kênh truyền 10 GBit/s Số lượng người sử dụng 256 Số kênh bước sóng 4-8 Độ rộng bước sóng 50 – 100 GHZ Tầm với quang 40 km Tính bổ sung Tương thích với di sản PON Issues Laser lọc hiệu chỉnh ONU Yêu cầu hệ thống NG-PON2 hỗ trợ cho:  Mô hình kênh TWDM đa bước sóng  4-8 cặp kênh TWDM (mỗi cặp gồm kênh đường xuống kênh đường lên), cấu hình để bắt đầu tăng trưởng phát triển từ cặp kênh triển khai (tức là, tất cặp kênh cần phải hoạt động)  Tỉ lệ đường lên đường xuống kênh: o 10 Gbps đường xuống 10 Gbps đường lên o 10 Gbps đường xuống 2,5 Gbps đường lên o 2,5 Gbps đường xuống 2,5 Gbps đường lên  Tầm với có khả đạt 60 km, tốt với hệ thống bên  Hỗ trợ phân chia với tỉ lệ tối thiểu 1: 256 2.3 Đặc điểm kỹ thuật công nghệ truy nhập quang thụ động NG-PON2 2.3.1 Yêu cầu kỹ thuật chung hệ thống NG-PON2 2.3.2Yêu cầu dịch vụ  Các yêu cầu dịch vụ cụ thể  Giao diện node người dùng node dịch vụ 2.3.3 Yêu cầu lớp vật lý  Quỹ công suất kế hoạch bước sóng  Tầm với cáp quang (chủ động thụ động)  Tỷ lệ phân chia (các ONU ODN)  Vấn đề phổ quang học tính sẵn có  Yêu cầu lớp truyền tải vật lý NG-PON2 2.3.4 Yêu cầu hệ thống  Các ONU suốt  Phổ linh hoạt  Phát giảm ONU/OLT giả mạo  Yêu cầu khả phục hồi tính dự phòng  Yêu cầu mở rộng tầm phủ  Giảm lượng  Chức OAM  Các yêu cầu môi trường vật lý  Khả tương tác 2.4 Ứng dụng công nghệ truy nhập quang thụ động NG-PON2 2.4.1 Việc triển khai NG-PON2 NG-PON2 chuẩn hóa dự kiến triển khai thương mại vào năm 2016, mở rộng khả truy cập vào mạng quang với tốc độ 40 Gbps đường xuống 10 Gbps đường lên 2.4.2 Hướng triển khai mạng NG-PON2 tương lai 2.5 Kết luận chƣơng Mạng NG-PON2 bước tiến lớn việc phát triển công nghệ mạng quạng Với nhiều cải tiến tốc độ đường lên đường xuống, NG-PON2 đáp ứng nhu cầu băng thông, yêu cầu dịch vụ người sử dụng tương lai TWDM-PON công nghệ lựa chọn sử dụng cho mạng NG-PON2 với ưu điểm tương thích với mạng FTTx GPON tại, sử dùng ODN với mạng GPON tại, cho phép tái sử dụng tài nguyên đắt tiền mạng Việc phát triển NG-PON2 đòi hỏi nhà cung cấp mạng phải phát triển thêm thiết bị mạng để phù hợp với hệ thống mạng PON Việc triển khai mở rộng NG- PON2 tiến hành Tính khả dụng NG-PON2 tốt phù hợp với nhu cầu thực tế để nâng cấp mạng G-PON có Vì lý này, hầu hết nhà khai thác trực tiếp đến NG- PON2 bỏ qua bước XGPON1 Vì vậy, việc triển khai NG-PON2 đem đến nhiều lợi ích cho nhà cung cấp mạng viễn thông 9 CHƢƠNG III: PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG HỆ THỐNG MẠNG QUANG NG-PON2 3.1 Các yếu tố ảnh hƣởng truyền dẫn quang 3.1.1 Suy hao quang Các nguyên nhân gây suy hao sợi quang suy hao hấp thụ, suy hao tán xạ suy hao bị uốn cong 3.1.2 Tán sắc Tán sắc làm hạn chế khoảng cách truyền dẫn tín hiệu qua sợi quang, theo cách khác Tán sắc làm mờ tín hiệu, gây méo xung Có loại tán sắc ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ thống WDM, đặc biệt hệ thống tốc độ cao tán sắc vận tốc nhómvà tán sắc mode phân cực Ngoài có tán sắc vật liệu tán sắc ống dẫn sóng 3.2 Mô hình hóa hệ thống mạng quang NG-PON2 3.2.1 Các thiết bị quang quan trọng sử dụng mạng NG-PON2 Hình 3.1: Mô hình hệ thống NG-PON2 a Bộ phát quang: Sử dụng nguồn quang linh kiện có khả chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang dải bước sóng truyền sợi quang b Bộ khuếch đại EDFA: Nhằm bù lại suy hao tín hiệu đường truyền sợi quang thiết bị (như ghép kênh) khuếch đại sử dụng Loại khuếch đại quang điển hình khuếch đại quang sợi EDFA 10 c Bộ thu quang:Vai trò máy thu quang chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện phục hồi liệu truyền dẫn qua hệ thống bước sóng sử dụng photodetector Nó đòi hỏi độ nhạy cao, hồi đáp nhanh, nhiễu thấp, chi phí thấp độ tin cậy cao d Bộ ghép/tách tín hiệu: Các thông số miêu tả đặc tính ghép/tách kênh suy hao xen, số lượng kênh xử lý, băng thông (độ rộng kênh), khoảng cách kênh tần số trung tâm  Bộ lọc màng mỏng điện môi  Bộ Mach-Zehnder (MZF)  AWG NxN 3.2.2 Mô hình hóa hệ thống NG-PON2  Bộ phát: Phía đầu (sử dụng đường bao phức tín hiệu đầu ra) Tín hiệu quang đến mô tả: Si  t   A0i e j   i t i  1  m   m d  t  (3.1) Công suất phía xác định: i Pout  Si  t   A0i 1  m   m d  t   Pini 1  m   m d t  2 (3.2)  AWG: Phía AWG xác định bởi: S  t   F  S     2 1 Với   S   e   jt d  2  Nc  S   H   e i  i 1 Tx 0i  it d (3.3) 11  Si    F  Si  t     Si  t  e jt dt (3.4)  chức truyền AWG kênh thứ i Công suất phía ra: Pout  s  t  (3.5)  EDFA: Phía ra: S A t   GS t   nASE t  Với G độ lợi EDFA, (3.6) nhiễu xạ tự phát gây nên bên EDFA nASE  PASE  2n h0  G  1 B0 (3.7) (Bỏ qua hiệu ứng phi tuyến)  Sợi quang thứ nhất: Phía ra:  S F1  t   F  S F1  ω    S F1   e jt d  2 1 (3.8)   Bộ chia: Phía SS  t   Công suất phía S F1  t  Ns ( (3.9) 12 Ps  Với PF1 ( (3.10) Ns : Tỷ lệ chia công suất  Sợi quang thứ 2: Phía  S F2  t   F  S F2  ω   S F2   e jt d  2  1 S F2    S S   e 2      L2  j  L2    (3.11) (3.12)  S S    F  S S  t     S S  t  e jt dt (3.13) Si'  t   S F2  t  * hiRx  t  (3.14)   OBF: Phía h t   2 Rx i    H   e Rx 0i  jt d  1 S  t   F  S     Si'   e jt d  S F2   H 0Rxi   e  jt d   2  2  ' i 1 ' i (3.15)  (3.16) 13  S F2    F  S F2  t     S F2  t  e jt dt (3.17)   Bộ thu: Dòng quang điện sinh máy tách sóng biểu diễn theo công thức (3.18): i  t   R Si'  t   in  t   is  t   in  t  (3.18) Với R độ nhạy đi-ốt quang Giá trị trung bình dòng là: I  R  PRx  PASE  (3.19) Với PASE công suất nhiễu ASE thêm vào tín hiệu: PASE  2S ASE B0  2nsp hf  G  1 B0 (3.20) Với G độ lợi khuyếch đại, B0 băng thông hiệu phát xạ tự phát đặt băng thông khuyếch đại băng thông lọc lọc quang đặt sau khuyếch đại, SASE mật độ phổ tạp âm phát xạ ngẫu nhiên cảm ứng gần không đổi (nhiễu trắng) mô tả : S ASE  nsp hf  G  1 (3.21) Với nsp gọi yếu tố phát xạ tự phát xác định nsp  N / ( N  N1) (3.22) Với N1 N2 tương ứng mật độ nguyên tử cho trạng thái trạng thái kích thích Nhiễu dòng ∆I bao gồm dao động nhiễu nổ, nhiễu nhiệt, nhiễu xuyên âm nhiễu phát xạ tự phát ASE 14 in  t   is  sp  isp  sp  ish  ith  icx ( ) { ( (3.23) ) 2 Trung bình pha ngẫu nhiên, tổng phương sai   (in (t))  dao động dòng diễn tả theo công thức 3.24    s2 sp   sp2  sp   sh2   th2   xc2 (3.24) Với  sh2 ,  th2 ,  xc2 tương ứng nhiễu nỗ, nhiễu nhiệt nhiễu xuyên kênh  s2 sp  is2 sp  R 2GPRx S ASE  f   sp2  sp  isp2  sp  R S ASE  f  B0   f     sh2  ish2  2q is  id   f  th2  ith2  KB T Fn  f RL  xc2  ixc2   Nc2  Nc   c2is2 (3.25) (3.26) (3.27) (3.28) (3.29) Với B0 băng thông lọc quang ∆f băng thông nhiễu điện tử thu Với N PRx dB  PT x dB   dB L  10log10 (1/ N )   LdB i  PD i 1 (3.30) 15 PD  5log10 [1  Br (|  L |2 )] (dB) (3.31)  12   s2 sp   sp2  sp   sh2   th2   xc2 (3.32)    sp2  sp   th2   xc2 (3.33) Giá trị BER tính: BERTWDM   Q  erfc    2 (3.34) Trong đó, thông số Q tính theo 3.35: Q i1  i0 1   ( (3.35) 3.3 Hiệu truyền dẫn đơn kênh 3.3.1 Sự phụ thuộc tỷ lệ lỗi bit BER vào khoảng cách Hình 3.1: Sự phụ thuộc tỷ lệ lỗi bit BER vào công suất phát khoảng cách thay đổi 16 Hình 3.1 cho thấy ta tăng khoảng cách giá trị BER tăng, điều cho thấy hiệu hệ thống giảm tăng khoảng cách, với khoảng cách xa ta cần công suất phát phải cao nhiều, ảnh hưởng tán sắc, suy hao,… tăng lên khoảng cách truyền dẫn tăng lên khiến cho hiệu truyền dẫn giảm 3.3.2 Hiệu hệ thống sử dụng PIN APD Hình 3.2: Hiệu hệ thống sử dụng PIN APD Hình 3.2 cho thấy giá trị BER tăng nhanh sử dụng PIN, vậy, việc sử dụng APD cho giá trị BER tốt nhiều so với PIN Tuy nhiên xét mặt kinh tế, giá thành APD cao gấp nhiều lần so với PIN, toán đặt lựa chọn hiệu hệ thống hiệu kinh tế 3.3.3 Sự phụ thuộc tỷ lệ lỗi bit BER vào công suất phát 17 Hình 3.3: Sự phụ thuộc tỷ lệ lỗi bit BER vào khoảng cách công suất phát thay đổi Hình 3.3 cho thấy với khoảng cách truyền dẫn để đạt giá trị BER tốt cần phải có mức công suất phát cao Còn với giá trị BER với mức công suất phát tăng giúp khoảng cách truyền dẫn tăng lên 3.3.4 Sự phụ thuộc tỷ lệ lỗi bit BER vào tỷ lệ chia Hình 3.4: Sự phụ thuộc tỷ lệ lỗi bit BER vào công suất phát thay đổi tỷ lệ chia 18 Hình 3.4 cho thấy tỷ lệ chia công suất tăng lên giá trị BER lớn Bên cạnh với giá trị BER mong muốn, ta cần phải tăng công suất phát tăng tỷ lệ chia 3.3.5 Sự phụ thuộc tỷ lệ lỗi bit BER vào độ lợi G khuếch đại Hình 3.5: Sự phụ thuộc tỷ lệ lỗi bit BER vào độ lợi G thay đổi công suất phát Hình 3.5 cho thấy công suất tăng giá trị BER nhỏ Độ lợi tăng mức công suất phát, giá trị BER nhỏ, nhiên sau giá trị BER bé không nhiều G  30 giá trị BER không bé độ lợi G có ngưỡng xác định, vượt qua ngưỡng gây cho tín hiệu gồm nhiều nhiễu gây ảnh hưởng lớn tới chất lượng tín hiệu 3.4 Phân tích xuyên âm liên kênh đƣờng xuống đƣờng lên Trong kiến trúc TWDM-PON, việc xếp chồng tới cặp bước sóng cho phép kiến trúc mạng trở nên linh hoạt, nhiên, đồng thời sinh ảnh hưởng hiệu ứng xuyên âm liên kênh.Xuyên âm liên kênh định nghĩa tỷ số công suất tổng kênh gây nhiễu với công suất tổng kênh cần sử dụng (các kênh cần sử dụng gây nhiễu có bước sóng khác Nguyên nhân gây hiệu ứng xuyên âm phân kênh không hoàn hảo tín hiệu truyền dẫn đa kênh thành kênh riêng trước thành tập kênh đơn máy thu 19 Xem xét thiết kế trường hợp xấu xuyên âm liên kênh đường lên, (Cc) tính toán dựa vào phương trình (3.36):   IA Cc  PONU  d max  10 log10  10 10   N  3  10  I NA 10  (3.36) Bên cạnh đó, sử dụng xấp xỉ Gaussian, bù xuyên âm liên kênh (PC) tính:  10 10c ER+1  PC  5log10 1  N 1 Q  ER 1     2C (3.37) Xem xét với thiết kế giá trị trường hợp xấu nhất, truyền dẫn đường xuống, xuyên âm liên kênh tính:  IA  IA Cc  POLT  UniformityWM  10 log10  10 10   N  3  10 10  ( (3.38) Bảng 3.1: Tính toán xuyên âm liên kênh bù công suất trƣờng hợp xấu Tính toán theo trƣờng hợp xấu AWG đặc trƣng Bộ lọc đa tầng IA = 23 dB IA = 32 dB INA = 30 dB INA = 36 dB Hệ thống Cc (dB) 0,4 -8,2 kênh truyền Pc (dB) Vô hạn 0,5 Hệ thống Cc (dB) 1,8 -6 kênh truyền Pc (dB) Vô hạn 0,6 Ta thấy, tính toán trường hợp xấu nhất, thiết bị WM cần giá trị cách li cao (IA=32 dB INA= 36 dB) đáp ứng yêu cầu hệ thống TWDM-PON để đạt giá trị bù công suất thích hợp hiệu ứng xuyên âm liên kênh Bù công suất đồ thị ngược với xuyên âm liên kênh trường hợp tổng số kênh N=4 N=8 biểu diễn hình 3.6 20 Hình 3.6: Bù quang xuyên âm liên kênh với hệ thống kênh kênh 3.5 Kết luận chƣơng Hiệu mạng NG-PON2 phụ thuộc vào nhiều tham số hệ thống: với khoảng cách truyền dẫn tăng tỷ lệ lỗi bit tăng theo, tương tự tỷ lệ chia công suất, hay với công suất phát độ lợi khuếch đại tăng tỷ lệ lỗi bit giảm theo Tuy nhiên, với khả hỗ trợ khoảng cách truyền dẫn hay tỷ lệ chia công suất… cao công nghệ PON trước đó, NG-PON2 xứng đáng hệ mạng quang tương lai Các kết phân tích hiệu ứng xuyên âm liên kênh đặt vấn đề nhà khai thác viễn thông cho thấy yêu cầu thiết bị NG-PON2 cần phải tương thích đáp ứng yêu cầu xuyên âm kênh truyền 21 KẾT LUẬN CHUNG Qua việc nghiên cứu công nghệ mạng quang thụ động phân tích,đánh giá hiêu hệ thống NG-PON2, ta thấy ưu điểm vượt trội NG-PON2 tương lai so với hệ mạng quang trước để đáp ứng đòi hỏi băng thông truy nhập tốc độ cao ngày tăng với ưu điểm: tương thích ODN với mạng quang GPON cho phép tái sử dụng tài nguyên đắt tiền mạng, giúp giảm chi phí đầu tư ban đầu cho nhà cung cấp viễn thông, với kiến trúc hệ thống có tính linh hoạt cao với ONU sử dụng phát thu khả chỉnh “trong suốt” NG-PON2 hỗ trợ nhiều loại hình người dùng khác mạng truy nhập PON Bên cạnh NG-PON2 hỗ trợ tốt nhiều tỷ lệ chia chia công suất, khoảng cách truyền dẫn quang, tầm với quang, Các kết đạt đƣợc luận văn bao gồm:  Trình bày tổng quan công nghệ quang thụ động, công nghệ truy nhập quang thụ động APON/BPON, GPON, EPON, XG-PON bao gồm: kiến trúc mạng, đặc điểm công nghệ, bên cạnh xu hướng phát triển mạng quang thụ động tương lai  Nghiên cứu công nghệ TWDM-PON, ưu điểm TWDM-PON so với công nghệ khác chọn giải pháp kĩ thuật cho công nghệ NG-PON2 Các yêu cầu kĩ thuật, yêu cầu dịch vụ mạng NG-PON2 theo khuyến nghị ITU-T, ứng dụng hướng triển khai mạng NG-PON2 tương lai  Đánh giá hiệu truyền dẫn đơn kênh mạng NG-PON2 bao gồm phụ thuộc tỷ lệ lỗi bit BER vào khoảng cách, hiệu hệ thống sử dụng PIN APD, phụ thuộc tỷ lệ lỗi bit BER vào công suất phát, phụ thuộc tỷ lệ lỗi bit BER vào tỷ lệ chia, phụ thuộc tỷ lệ lỗi bit BER vào độ lợi G khuếch đại 22  Phân tích, so sánh xuyên âm liên kênh đường xuống đường lên, ảnh hưởng xuyên âm liên kênh mạng NG-PON2 Hiện nay, NG-PON2 chuẩn hóa dự kiến triển khai thương mại vào năm 2016, số nhà cung cấp dịch vụ viễn thông bắt đầu cung cấp dịch vụ dựa công nghệ TWDM-PON Hƣớng nghiên cứu luận văn:  Phân tích đánh giá hiệu hệ thống truyền dẫn đơn kênh với việc xem xét thêm ảnh hưởng hiệu ứng phi tuyến, phân tích hiệu hệ thống truyền dẫn đa kênh mạng NG-PON2  Xem xét tính khả thi phương án triển khai NG-PON2 Việt Nam tương lai [...]... điều này cho thấy hiệu năng hệ thống giảm khi tăng khoảng cách, với khoảng cách càng xa thì ta cần công suất phát phải cao hơn nhiều, là do bởi sự ảnh hưởng của tán sắc, suy hao,… tăng lên khi khoảng cách truyền dẫn tăng lên khiến cho hiệu năng truyền dẫn giảm 3.3.2 Hiệu năng hệ thống khi sử dụng PIN hoặc APD Hình 3.2: Hiệu năng hệ thống khi sử dụng PIN hoặc APD Hình 3.2 cho thấy giá trị BER tăng rất... ứng dụng và các hướng triển khai của mạng NG-PON2 trong tương lai  Đánh giá hiệu năng truyền dẫn đơn kênh của mạng NG-PON2 bao gồm sự phụ thuộc tỷ lệ lỗi bit BER vào khoảng cách, hiệu năng hệ thống khi sử dụng PIN hoặc APD, sự phụ thuộc tỷ lệ lỗi bit BER vào công suất phát, sự phụ thuộc tỷ lệ lỗi bit BER vào tỷ lệ chia, sự phụ thuộc tỷ lệ lỗi bit BER vào độ lợi G của bộ khuếch đại 22  Phân tích, so... xuống và đường lên, ảnh hưởng của xuyên âm liên kênh trong mạng NG-PON2 Hiện nay, NG-PON2 đang được chuẩn hóa và dự kiến triển khai thương mại vào năm 2016, một số nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đã bắt đầu cung cấp các dịch vụ dựa trên công nghệ TWDM-PON Hƣớng nghiên cứu tiếp theo của luận văn:  Phân tích và đánh giá hiệu năng hệ thống truyền dẫn đơn kênh với việc xem xét thêm các ảnh hưởng của hiệu. .. trọng đến hệ thống WDM, đặc biệt là đối với các hệ thống tốc độ cao là tán sắc vận tốc nhómvà tán sắc mode phân cực Ngoài ra còn có tán sắc vật liệu và tán sắc ống dẫn sóng 3.2 Mô hình hóa hệ thống mạng quang NG-PON2 3.2.1 Các thiết bị quang quan trọng sử dụng trong mạng NG-PON2 Hình 3.1: Mô hình hệ thống NG-PON2 a Bộ phát quang: Sử dụng nguồn quang là linh kiện có khả năng chuyển đổi tín hiệu điện... nhanh khi sử dụng PIN, vì vậy, việc sử dụng APD cho giá trị BER tốt hơn nhiều so với PIN Tuy nhiên xét về mặt kinh tế, giá thành của APD cao hơn gấp nhiều lần so với PIN, vì vậy bài toán đặt ra là lựa chọn giữa hiệu năng hệ thống và hiệu quả kinh tế 3.3.3 Sự phụ thuộc tỷ lệ lỗi bit BER vào công suất phát 17 Hình 3.3: Sự phụ thuộc tỷ lệ lỗi bit BER vào khoảng cách khi công suất phát thay đổi Hình 3.3... tương thích và đáp ứng các yêu cầu về xuyên âm giữa các kênh truyền 21 KẾT LUẬN CHUNG Qua việc nghiên cứu các công nghệ mạng quang thụ động hiện tại và phân tích, đánh giá hiêu năng hệ thống NG-PON2, ta có thể thấy những ưu điểm vượt trội của NG-PON2 trong tương lai so với các thế hệ mạng quang trước đó để đáp ứng sự đòi hỏi băng thông truy nhập tốc độ cao ngày càng tăng với các ưu điểm: tương thích... Bù công suất là đồ thị ngược với xuyên âm liên kênh đối với các trường hợp tổng số kênh lần lượt là N=4 và N=8 được biểu diễn bởi hình 3.6 20 Hình 3.6: Bù quang do xuyên âm liên kênh với hệ thống 4 kênh và 8 kênh 3.5 Kết luận chƣơng Hiệu năng của mạng NG-PON2 phụ thuộc vào rất nhiều tham số trong hệ thống: với khoảng cách truyền dẫn càng tăng tỷ lệ lỗi bit cũng tăng theo, tương tự như vậy đối với tỷ...9 CHƢƠNG III: PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG HỆ THỐNG MẠNG QUANG NG-PON2 3.1 Các yếu tố ảnh hƣởng trong truyền dẫn quang 3.1.1 Suy hao quang Các nguyên nhân gây suy hao trong sợi quang là suy hao do hấp thụ, suy hao do tán xạ và suy hao do bị uốn cong 3.1.2 Tán sắc Tán sắc làm hạn chế khoảng cách truyền dẫn của tín hiệu qua sợi quang, nhưng theo cách khác nhau Tán sắc làm mờ tín hiệu, gây méo xung Có... dB Hệ thống 4 Cc (dB) 0,4 -8,2 kênh truyền Pc (dB) Vô hạn 0,5 Hệ thống 8 Cc (dB) 1,8 -6 kênh truyền Pc (dB) Vô hạn 0,6 Ta có thể thấy, tính toán trong trường hợp xấu nhất, một thiết bị WM cần một giá trị cách li rất cao (IA=32 dB và INA= 36 dB) mới đáp ứng được yêu cầu của hệ thống TWDM-PON để đạt được giá trị bù công suất thích hợp đối với hiệu ứng xuyên âm liên kênh Bù công suất là đồ thị ngược với... qua hệ thống bước sóng sử dụng photodetector Nó đòi hỏi độ nhạy cao, hồi đáp nhanh, nhiễu thấp, chi phí thấp và độ tin cậy cao d Bộ ghép/tách tín hiệu: Các thông số cơ bản miêu tả đặc tính của các bộ ghép/tách kênh là suy hao xen, số lượng kênh xử lý, băng thông (độ rộng kênh), khoảng cách kênh và tần số trung tâm  Bộ lọc màng mỏng điện môi  Bộ Mach-Zehnder (MZF)  AWG NxN 3.2.2 Mô hình hóa hệ thống