Nghiên cứu công nghệ và tuyến thông tin quang DWDM

LỜI CẢM ƠN Trong thời gian cho phép lực thân có hạn, Đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót định Em kính mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp xây dựng thầy giáo bạn để nội dung đề tài em đƣợc hoàn chỉnh Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo ThS.Trƣơng Thanh Bình – ngƣời hết lòng giúp đỡ, tạo điều kiện để em học tập, nghiên cứu hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn đến tồn thể q Thầy Cơ khoa Điện – Điện tử , Trƣờng Đại học Hàng Hải Việt Nam tận tình truyền đạt kiến thức quý báu nhƣ tạo điều kiện thuận lợi cho em q trình học tập nghiên cứu, q trình hồn thành đồ án Cuối , em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình bạn bè ln động viên, ủng hộ giúp đỡ em suốt trình học tập hồn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn ! Hải Phòng, ngày tháng 06 năm 2016 Sinh viên Mai Hữu Minh Vƣơng i LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan nội dung đồ án chép đồ án luận văn có từ trƣớc.Các nội dung, liệu tham khảo đƣợc trích đẫn đầy đủ Người cam đoan Mai Hữu Minh Vƣơng ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii DANH MỤC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC HÌNH VẼ viii LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG 1: CÔNG NGHỆ DWDM 1.1 Kỹ thuật ghép bƣớc sóng quang 1.2 Nguyên lý ghép bƣớc sóng quang 1.3 Các tham số DWDM 1.3.1 Dải bƣớc sóng làm việc 1.3.2.Số kênh bƣớc sóng 1.3.3 Độ rộng phổ nguồn phát 1.3.4 Qũy công suất 1.3.5 Vấn đề ảnh hƣởng hiệu ứng phi tuyến 1.4 Các ƣu điểm hệ thống DWDM 10 CHƢƠNG CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MẠNG DWDM 11 2.1 Cấu trúc truyền dẫn mạng DWDM khối phát quang 11 2.1.1 Cấu trúc truyền dẫn mạng DWDM 11 2.1.2 Khối phát đáp quang 11 2.2 Bộ tách/ghép kênh quang 12 2.2.1 Phƣơng pháp ghép kênh sử dụng lọc màng mỏng 13 2.2.2 Một số thiết bị tách kênh dùng lọc điện môi màng mỏng 14 2.2.3 Phƣơng pháp ghép kênh sử dụng cách tử nhiễu xạ 16 2.2.4 Phƣơng pháp ghép sợi 17 2.3 Bộ khuếch đại quang sử dụng công nghệ EDFA 18 2.3.1 Tổng quan khếch đại quang công nghệ EDFA 18 2.3.2 Nguyên lý hoạt động EDFA 19 2.3.4 Ƣu nhƣợc điểm EDFA 21 iii 2.4 Bộ xen/rớt kênh quang OADM 22 2.4.1 Định nghĩa OADM 22 2.4.2 Các thuộc tính OADM 23 2.4.3 Các cấu trúc cho OADM 24 2.4.4 Khối bù tán sắc DCU 28 2.5 Bộ kết nối chéo quang OXC 29 2.5.1 Định nghĩa OXC 29 2.5.1.1 Yêu cầu OXC 31 2.5.1.2 Các cấu hình cho OXC 31 2.6 Khối đƣờng truyền 34 CHƢƠNG : CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN YÊU CẦU KỸ THUẬT 36 3.1 Các yếu tố ảnh hƣởng tới việc thiết kế hệ thống 36 3.1.1 Sự suy hao 36 3.1.2 Sự tán sắc 36 3.1.3 Xuyên kênh Long-Haul: phi tuyến 39 3.1.4 Yêu cầu quỹ công suất 40 3.1.5 Quỹ thời gian lên 40 3.2 Bảo vệ mạng DWDM 41 3.2.1 Nguyên tắc 41 3.2.2 Bảo vệ tuyến quang 1+1 42 3.2.3 Bảo vệ tuyến quang 1:N 43 3.2.4 Vòng bảo vệ 44 KẾT LUẬN 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 iv DANH MỤC KÝ HIỆU, THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt APD ASE FWM GI Từ đầy đủ Avanlanche Photodiode Amplifier Spontaneous Emission Bit Error Ratio Dispersion Compensate Fiber Dispersion Compensate Unit Demultiplexer Dispersion Division Multiplexer Dense Wavelenght Division Multiplexing Erbium Doped Fiber Amplifier Four Ware Mixing Graded Index ISI InterSymbol Interference ITU International Telecommunication Union Local Area Network Laser Diode Light Emitting Diode Metropolitan area network Mutil Mode Multiplexer Non-zero Dispersion-Shift Fiber Optical Amplifier Optical Add/Drop Multiplexer Optical Booster Amplifier BER DCF DCU DEMUX DFS DWDM EDFA LAN LD LED MAN MM MUX NZ-DSF OA OADM OBA v Tiếng việt Diode tách sóng quang thác Nhiễu tự phát đƣợc khuếch đại Tỷ số lỗi bit Sợi bù tán sắc Khối bù tán sắc Thiết bị tách kênh Sợi dịch chuyển tán sắc Ghép kênh quang theo bƣớc sóng với mật độ dày Khuếch đại quang sợi có pha tạp Erbium Hiệu ứng trộn bƣớc sóng Chỉ số Gradient(chiết suất biến đổi Giao thoa ký tự gần Ủy ban viễn thông quốc tế Mạng nội hạt Diode Laser Diod phát quang Mạng đô thị Sợi đa mode Thiết bị ghép kênh Sợi dịch tán sắc không trở Bộ khuếch đại quang Bộ ghép kênh xen/rớt Bộ khuếch đại công suất OFA OFDM OLA OLT OPA OSC OSNR OTDM OTU OXC PIN PMD SBS SDH SI SMF SNR SOA SONET SPM SRS Optical Fiber Amplifier Optical Frequency Division Multiplexing Optical Line Amplifier Optical Line Terminator Optical Pre-Amplifier Optical Supervise Channel Optical Signal to Noise Ratio Optical Time Division Multiplexing Optical Transponder Unit Optical Cross Connect Positive Intrinsic Negative Polarization Mode Dispersion Stimulatted Brilouin Scattering Synchronous Digital Hierarchy Sep Index Single Mode Fiber Signal to Noise Ratio Optical Semiconductor Amplifier Synchronous Optical Networrk Self Phase Modulation Stiumulatted Raman Scattering vi Bộ khuếch đại quang sợi Ghép kênh quang theo tần số Khuếch đại đƣờng quang Thiết bị đầu cuối quang Tiền khuếch đại Kênh giám sát Tỷ số tín hiệu tạp âm quang Ghép kênh quang theo thời gian Khối phát đáp quang Bộ kết nối chéo quang Cấu trúc PIN Tán sắc mode phân cực Tán xạ Brilouin kích thích Phân cấp số đồng Chỉ số chiết suất phân bực Sợi đơn mode Tỷ số tín hiệu tạp âm Khuếch đại quang bán dẫn Mạng quang đồng Hiệu ứng tự điều pha Tán xạ raman kích thích DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Độ rộng phổ kênh Bảng 2.1: So sánh cấu trúc cho OADM 27 Bảng 2.2: So sánh cấu hình OXC 34 Bảng 3.1: Các tham số để tính tốn thiết kế cấu hình tuyến 10Gbps 38 vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Mơ tả tuyến thơng tin quang có ghép bƣớc sóng Hình 1.2: Mơ tả thiết bị ghép, tách kênh hỗn hợp (MUX-DEMUX) Hình 1.3: Hệ thống ghép bƣớc sóng quang đơn hƣớng Hình 1.4: Hệ thống ghép bƣớc sóng quang song hƣớng Hình 1.5: Sự phân chia dải bƣớc sóng làm việc cửa sổ 1550 nm Hình 2.1: Nguyên lý thu phát quang OTU 11 Hình 2.2: Vị trí chuyển đổi bƣớc sóng OTU hệ thống 12 Hình 2.3: Bộ tách bƣớc sóng dùng lọc 14 Hình 2.4: Bộ tách kênh dùng thấu kính phẳng lọc 15 Hình 2.5: Bộ tách kênh dùng lọc lăng kính Grin 15 Hình 2.6: Cấu tạo lọc nhiều bƣớc sóng 16 Hình 2.7 Bộ tách Littrow: a) Bộ tách bƣớc sóng dùng thấu kính hội tụ, b) Bộ tách bƣớc sóng dùng thấu kính Grin 17 Hình 2.8: a) Phƣơng pháp ghép xoắn sợi; b) Phƣơng pháp mài ghép sợi 18 Hình 2.9 : Cấu trúc trạm lặp quang điện 19 Hình 2.10: Giản đồ lƣợng Erbium 20 Hình 2.11: Cấu trúc EDFA đơn tầng 20 Hình 2.12: Vai trò OADM mạng 23 Hình 2.13: Các kiến trúc khác cho OADM 26 Hình 2.14: Sơ đồ tán sắc sử dụng khối bù tán sắc 28 Hình 2.15: OXC với ma trận chuyển mạch NxN 29 Hình 2.16 Bộ kết nối chéo chuyển mạch không gian 30 Hình 2.17 Các kiểu triển khai OXC khác 33 Hình 3.1: Cấu hình hệ thống thơng tin quang tiêu biểu 37 Hình 3.2:Kiểu bảo vệ 1+1 lớp SDH 42 Hình 3.3: Kiểu bảo vệ 1: N hệ thống DWDM 43 viii LỜI NĨI ĐẦU  Tính cấp thiết đề tài: Hiện phát triển dịch vụ thông tin, đặc biệt Word Wide Web Internet, điều đòi hỏi dung lƣợng mạng lớn Trong mạng khó đáp ứng đƣơc Chính u cầu cần có mạng truyền dẫn dung lƣợng lớn Công nghệ DWDM(Dense Wavelenght Division Multiplexing)-ghép kênh theo bƣớc sóng quang dày đặc đời Đây giải pháp hiệu tận dụng băng thông sợi quang tốt hơn,giúp nâng dung lƣợng hệ thống lên đến hàng trăm Gbps đồng thời giảm giá thành cho sản phẩm  Kết cấu đề tài: Chƣơng Cơng nghệ DWDM Chƣơng tìm hiểu sơ lƣợc nguyên lý ghép bƣớc sóng quang,các tham số nhƣ ƣu điểm hạn chế hệ thống DWDM Chƣơng Các thành phần mạng DWDM Chƣơng trình bày thành phần đƣợc sử dụng mạng DWDM Chƣơng 3.Các yếu tố ảnh hƣởng đến yêu cầu kỹ thuật mạng DWDM Chƣơng trình bày yếu tố ảnh hƣởng đến mạng DWDM số chế bảo vệ mạng DWDM CHƢƠNG 1: CÔNG NGHỆ DWDM 1.1 Kỹ thuật ghép bƣớc sóng quang Ghép kênh quang đời nhằm mục đích tận dụng tốt băng tần sợi quang, tăng dung lƣợng kênh, xây dựng tuyến truyền dẫn tốc độ cao mà hệ thống ghép kênh điện không đáp ứng đƣợc Các kỹ thuật ghép kênh quang đƣợc sử dụng là: Ghép kênh quang theo bƣớc sóng (WDM- Wavelenght Division Multiplexing); ghép kênh quang theo thời gian (OTDM- Optical Time Division Multiplexing) ghép kênh quang theo tần số (OFDM- Optical Frequency Division Multiplexing) Công nghệ WDM sau đƣợc gọi DWDM (Dense Wavelenght Division Multiplexing) Bƣớc sóng đƣợc sử dụng DWDM nằm khoảng 1550nm DWDM cho phép chế tạo phần tử hệ thống với 80 kênh khoảng cách nhỏ 0,5nm 1.2 Nguyên lý ghép bƣớc sóng quang Ngun lý đƣợc mơ tả nhƣ hình 1.1 I1(1) O1(1) MUX In(n) Sợi dẫn quang DEMUX O (1…n) I(1…n) On(n) Hình 1.1: Mơ tả tuyến thơng tin quang có ghép bƣớc sóng Hệ thống WDM hệ thống ghép m bƣớc sóng 1….m , phía phát sử dụng nguồn quang LD LED Mỗi nguồn quang có bƣớc sóng riêng Các tín hiệu sử dụng bƣớc sóng khác đƣợc ghép vào chung đƣợc ghép với nhờ ghép kênh (MUX: multiplex) bên phát MUX cần có suy hao nhỏ,các tín hiệu sau MUX truyền dọc theo sợi Ở phía thu sử dụng DEMUX:Demultiplex(tách sóng quang) thu lại luồng tín hiệu tách riêng rẽ bƣớc sóng Mỗi bƣớc sóng đƣợc đƣa vào diode tách Bảng 2.2: So sánh cấu hình OXC Thuộc tính Cấu hình Cấu hình Cấu hình Cấu hình 2.17(a) 2.17(b) 2.17(c) 2.17(d) Có Không Không Không Thấp Cao Cao Cao Chuyển đổi bƣớc sóng Có Có Có Khơng Giám sát chất lƣợng BER BER Cơng suất Cơng suất quang quang Nhóm luồng tín hiệu tốc độ thấp Dung lƣợng chuyển mạch truyền dẫn Chi phí cho cổng Trung bình Cao Trung bình Thấp Tiêu thu lƣợng Cao Cao Trung bình Thấp Chiếm khơng gian cao Cao Trung bình Thấp 2.6 Khối đƣờng truyền Trên đƣờng truyền hệ thống DWDM sử dụng sợi quang có suy hao thấp, độ suy hao theo bƣớc sóng Một số loại sợi quang đƣợc sử dụng công nghệ DWDM : sợi quang G.652(SMF), G.653(DFS), G.654, G.655 Sợi quang G.652 ( SMF) Còn gọi sợi đơn mode khơng thay đổi vị trí tán sắc, làm việc hai cửa sổ truyền dẫn 1310 nm 1550 nm Khi làm việc cửa sổ 1310 nm, G.652 có tán sắc nhỏ ps/(nm.km) suy hao tƣơng đối lớn Ngƣợc lại, làm việc cửa sổ 1550 nm, G.652 có suy hao nhỏ (0.19 dB/km) nhƣng hệ số tán sắc tƣơng đối lớn 20 ps/(nm.km), số PMD nhỏ 0.1 ps/(nm.km) 2) Sợi quang G.653 (DFS) Sợi G.652 có tán sắc lớn dải sóng từ 1500 - 1600 nm khó áp dụng vào hệ thống DWDM tốc độ cao G.653 sử dụng tốt dải sóng từ 1500 - 1600 nm 34 tán sắc nhỏ Nhƣng DWDM có mật độ kênh bƣớc sóng cao DSF lại gặp phải hiệu ứng phi tuyến nghiêm trọng, cụ thể hiệu ứng trộn bốn bƣớc sóng nên đƣợc sử dụng DWDM tốc độ siêu cao “Hệ số suy hao sợi DSF thƣờng nhỏ 0.5 dB/km cửa sổ 1300nm nhỏ 0.3 dB/km cửa sổ 1550nm Hệ số tán sắc vùng bƣớc sóng 1550nm khoảng 20 ps/(nm.km), vùng bƣớc sóng 1300nm nhỏ 3.5 ps/(nm.km) Bƣớc sóng cắt thƣờng nhỏ 1270nm.”(2) Sợi quang G.654 G.654 sợi quang đơn mode tới hạn thay đổi vị trí bƣớc sóng cắt Loại sợi có đặc điểm: suy hao bƣớc sóng 1550 nm nhỏ lõi sợi làm Silic nguyên chất Nó truyền kênh mức cơng suất cao, nhiên có tán sắc lớn vùng bƣớc sóng 1550 nm Điểm tán sắc khơng bƣớc sóng 1310 nm G.654 đƣợc sử dụng chủ yếu tuyến cáp quang biển cự ly lớn Sợi quang G.655 G.655 hay gọi sợi quang dịch chuyển tán sắc khác không (NZ- DSF), điểm tán sắc không khơng nằm 1550 nm mà dịch tới 1570 nm gần 1510 - 1520 nm Giá trị tán sắc phạm vi 1548 - 1565 nm ps/(nm.km) đủ để đảm bảo tán sắc không khơng, trì đƣợc tán sắc tƣơng đối nhỏ Sợi quang G.655 có ƣu điểm hai loại sợi quang G.652 G.653, đồng thời khắc phục đƣợc điểm yếu cố hữu sợi G.652 (bị hạn chế tán sắc) sợi G.653 (bị ảnh hƣởng hiệu ứng phi tuyến “trộn bốn bƣớc sóng” nên khó áp dụng đƣợc vào mạng DWDM).” 35 CHƢƠNG : CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA MẠNG DWDM 3.1 Các yếu tố ảnh hƣởng tới việc thiết kế hệ thống Để đƣa công nghệ DWDM vào sử dụng ta phải xét tới nhiều yếu tố khác Sau số yếu tố cần xét tới 3.1.1 Sự suy hao Độ dài kênh quang chịu ảnh hƣởng suy hao Đặc biệt ảnh hƣởng hiệu ứng phi tuyến độ tán sắc Để đảm bảo chất lƣợng truyền cần đảm bảo tỉ lệ lỗi bit (BER) Với mạng WDM yêu cầu BER = 10-12 (10-9 – 10-12) tức tối đa cho phép 1bit lỗi 1012 bit 3.1.2 Sự tán sắc Sự tán sắc mở rộng xung miền thời gian, thƣờng tác động lớn miền quang phổ ( Nhiều thành phần quang phổ khác tồn xung, với tốc độ khác nhau) Tác động có hại mở rộng xung ISI (InterSymbol Interference) Nếu giả sử ISI không xảy có lƣợng nhỏ tán sắc có hại tác động vào Xét ảnh hƣởng tán sắc sợi đến việc thiết kế tuyến thông tin quang tốc độ cao thông qua phƣơng pháp xác định tổn hao cơng suất Phƣơng pháp tính tốn đƣợc áp dụng cho tỷ lệ lỗi bit nhỏ BER = 10 -12 nhằm bảo đảm theo yêu cầu hệ thống có sử dụng khuếch đại quang theo khuyến nghị ITU-T 36 Phát quang Tx Thu quang Tx SMF G.652 F LiNbO3 Pin Ps LD Điều chế  = 1550mm Pt F EDFA EDFA OAR Hình 3.1: Cấu hình hệ thống thông tin quang tiêu biểu Các hệ thống hoạt động vùng bƣớc sóng 1550 nm sử dụng khuếch đại quang EDFA thƣờng có tốc độ bit cao cự ly xa nên đầu thu cơng suất tín hiệu quang thu đƣợc thƣờng nhỏ Hơn nữa, giá trị tán sắc lớn xuất hệ thống Phƣơng pháp xác định ảnh hƣởng tán sắc đến hệ thống thông tin quang thông qua tính tốn quỹ cơng suất hệ thống PB việc thiết kế độ dài tuyến: PB = Pt(t) – PS(G,NF) – PM – PP – PD – (NClC + NSlS) (3.1) Trong đó: Pt(t) cơng suất tín hiệu phát có tính ảnh hƣởng phi tuyến G độ khuếch đại EDFA PM công suất dự phòng hệ thống PP bù tổn hao công suất PD tổn hao công suất tán sắc, cơng suất tƣơng đƣơng lƣợng phổ xung tín hiệu bị giãn khe thời gian định sinh PS(G,NF) độ nhạy thu lS lC tƣơng ứng suy hao mối hàn suy hao nối quang NS NC tƣơng ứng số mối hàn số nối quang Chất lƣợng truyền dẫn đƣợc xác định thơng qua việc tính tỷ số lỗi bit BER = 10-12 cho độ nhạy thu thiết bị thu quang Cơng suất tín hiệu đầu vào thiết bị thu quang: PS = (GISLR)2 37 (3.2) Trong đó: IS dòng tín hiệu điện thu đƣợc sau tách quang LR suy hao khuếch đại quang thu quang Tổn hao cơng suất tín hiệu: PD = [1 - (8 Rb2 β2 L)2]-1/2 (3.3) Với β2 tham số tán sắc vận tốc nhóm Từ đây, ta xác định đƣợc lƣợng công suất tổn hao có tác động tán sắc sợi Bảng 3.1: Các tham số để tính tốn thiết kế cấu hình tuyến 10Gbps Tham số Ký hiệu Giá trị tham số Bƣớc sóng tín hiệu λ 1544.5 nm Cơng suất phát quang Pt -1 dBm Suy hao sợi G.652 gồm mối hàn αf 0.24 dB Tham số tán sắc sợi D 18ps/km.nm Khuếch đại EDFA G 30 dB Hệ số nhiễu EDFA NF dB Băng tần quang lọc F B0 0.5 nm Băng tần điện Be thu Be 7.5 GHz Dự phòng hệ thong PM dB Tỷ số lỗi bit BER Tải tách sóng quang RL 50Ω Suy hao nối quang ( 2bộ) LC 0.5dB/bộ Công suất đền bù PP dB “ Đối với hệ thống 10 Gbps, nguồn phát thƣờng có độ rộng phổ hẹp Để xác định đƣợc cự ly truyền dẫn, có hai tham số quan trọng cần xác định độ nhạy thu quang PS(G,NF) giá trị tổn hao công suất PD tán sắc tuyến gây Trong thực tế, thiết kế tuyến 10 Gbps thêm số tham số khác 38 nhƣ tƣợng phi tuyến, tán sắc bậc cao, tán sắc phân cực … tác động vào làm giảm cự ly truyền dẫn.”(5) 3.1.3 Xuyên kênh Long-Haul: phi tuyến Bằng việc đặt khuếch đại quang làm nâng cao hiệu suất tín hiệu quang để tách quang Cƣờng độ sóng điện từ truyền qua sợi quang dẫn đến phi tuyến Chiết suất có thành phần phi tuyến phụ thuộc vào mức tín hiệu Phi tuyến tạo dịch pha phi tuyến ∅𝑁𝐿 là: − 𝑒 𝛼𝐿 ∅𝑁𝐿 = 𝛾 3.4 𝛼 𝑛2 𝑤𝑜 𝛾= 3.4.1 𝑐𝐴𝑒𝑓𝑓 Trong đó: 𝛾 hệ số phi tuyến n2 hệ số vỏ, Aeff diện tích mặt cắt ngang lõi Trong thơng tin quang, lightpath cần đƣợc thiết kế giữ mức dịch pha cho phép lớn øNL < Điều chế tự dịch pha (SPM) khơng hoạt động mà thƣờng hoạt động với vận tốc nhóm tƣơng ứng qua độ dài sợi quang Công suất kênh đầu vào cần đƣợc tối ƣu hóa để đảm bảo độ tán sắc Theo toán học độ dịch pha đƣợc biểu diễn: 𝜙𝑖𝑁𝐿 − 𝑒 𝛼𝐿 =𝛾 𝛼 𝑊 𝑃𝑖 + 𝑃𝑘 3.5 𝑘=1 𝑘≠1 Trong đó: W tổng số kênh, Pk công suất kênh kth Độ dịch pha lớn (cho bit) : 𝑁𝐿 𝜙𝑚𝑎𝑥 = 𝛾 𝛼 2𝑤 − 𝑃𝑖 3.6 39 3.1.4 Yêu cầu quỹ công suất Quỹ công suất quang đƣợc coi nhƣ yếu tố bao quát tổng hợp quan trọng nhằm khẳng định xem cơng suất quang có đủ để từ thiết bị phát tới thiết bị thu hay khơng để trì đặc tính tin cậy suốt thời gian sử dụng hệ thống Quỹ cơng suất tuyến xem nhƣ công suất tổng PT nằm nguồn phát quang tách sóng quang Suy hao tổng bao gồm suy hao sợi, suy hao nối quang, suy hao mối hàn dự phòng cho hệ thống Nếu gọi PS công suất quang nguồn phát đƣợc đƣa vào đầu ghép sợi P R độ nhạy thu quang PT = PS – PR = 2lC + 𝛼𝑓 L + M(dự phòng hệ thống) (3.7) Trong đó: lC suy hao nối quang ( suy hao mối hàn lSP đƣợc gán vào suy hao sợi để đơn giản phép tính 𝛼𝑓 suy hao sợi L cự ly truyền dẫn 3.1.5 Quỹ thời gian lên Để đảm bảo tốc độ bit hệ thống mong muốn ngƣời ta dùng quỹ thời gian lên Kể dải thông thành phần riêng lẻ hệ thống vƣợt tốc độ bit, xảy trƣờng hợp tồn hệ thống khơng hoạt động đƣợc tốc độ bit Thời gian lên Tr thời gian đáp ứng tăng từ 10 - 90% giá trị ngõ cuối ngõ vào bị thay đổi đột ngột Thời gian lên Tr dải thơng ∆f có quan hệ nghịch đảo Ba thành phần hệ thống thơng tin quang có thời gian lên riêng Thời gian lên tổng cộng tồn hệ thống lấy gần nhƣ sau: 2 T𝑟2 = (Ttr2 + Tfiber + Trec )1/2 (3.8) Trong đó: Ttr Tfiber Trec thời gian lên tƣơng ứng với máy phát, sợi quang 40 máy thu Ttr đƣợc xác định thành phần điện tử mạch điều khiển phần tử ký sinh điện liên quan đến nguồn quang Thƣờng Ttr khoảng vài ns máy phát sử dụng Led, nhƣng nhỏ 0.1 ns máy phát sử dụng Laser Thời gian lên máy thu Trec đƣợc xác định chủ yếu dải thông điện dB sau tách quang Thời gian lên sợi quang Tfiber: 2 𝑇𝑓𝑖𝑏𝑒𝑟 = 𝑇𝑚𝑜𝑑𝑒 + 𝑇𝑐𝑕𝑟 (3.9) Trong đó: Tmode tán sắc mode, Tchr tán sắc màu sợi quang 3.2 Bảo vệ mạng DWDM 3.2.1 Nguyên tắc Nguyên lý bảo vệ lƣu lƣợng công nghệ DWDM dành đƣờng khác để đảm bảo cho đƣờng hoạt động Phần dung lƣợng dự trữ phòng khơng sử dụng để thay cho đƣờng dùng để truyền lƣu lƣợng khác có yêu cầu an tồn thấp lƣu lƣợng bị gián đoạn thời gian đƣờng sảy cố lƣu lƣợng đƣợc đẩy sang đƣơng dự phòng Bảo vệ lƣu lƣợng DWDM phân thành loại đƣợc định nghĩa Khuyến nghị ITU –T G.841 : Bảo vệ đoạn ghép kênh tuyến tính( linear Multiplex section Protection), vòng bảo vệ( protection ring) bảo vệ kết nối mạng (Subnetword Protection) Các mơ hình kết hợp phƣơng pháp bảo vệ nhằm tăng độ an toàn mạng đƣợc định nghĩa ITU – T G.842 41 3.2.2 Bảo vệ tuyến quang 1+1 Tx1(w) Bộ Tx1(p) ghép kênh Tx2(w) Bộ Rx1(w) LA tách Rx1(p) Hệ thống kênh Rx2(p) Tx2(p) Bộ Bộ Txn(w) Txn(p) Rx2(w) DWDM công tác ghép LA tách kênh Hệ thống kênh DWDM bảo vệ Rxn(w) Rxn(p) Hình 3.2:Kiểu bảo vệ 1+1 lớp SDH “Ở phƣơng thức bảo vệ này, toàn thiết bị hệ thống nhƣ: đầu cuối SDH, tách ghép/kênh, khuếch đại quang, đƣờng dây cáp quang… phải có phận dự phòng Ở đầu phát tín hiệu SDH đƣợc nối bắc cầu cố định hệ thống công tác hệ thống bảo vệ Ở đầu thu giám sát trạng thái tín hiệu SDH thu đƣợc từ hai hệ thống DWDM chọn tín hiệu thích hợp Phƣơng thức có tính tin cậy cao nhƣng giá thành cao Trong hệ thống DWDM, chuyển đổi kênh SDH khơng có quan hệ với chuyển đổi kênh khác, tức Tx1 hệ thống công tác DWDM có cố chuyển đổi sang hệ thống bảo vệ DWDM Tx2 tiếp tục làm việc hệ thống công tác DWDM Một phát thấy thời gian khởi động việc chuyển giao phải hồn thành chuyển giao bảo vệ 50 ms.”(7) 42 3.2.3 Bảo vệ tuyến quang 1:N S OTU2 OTU2 Tín hiệu đầu vào OTU1 OTU1 W O O M D U U OTUN N-1 S W OTUN E E Hình 3.3: Kiểu bảo vệ 1: N hệ thống DWDM Bảo vệ tuyến quang 1:N đƣợc thực với việc sử dụng mạch đấu chéo điện SWE Tại kết cuối SWE nhận (N-1) kênh tín hiệu dịch vụ quang, qua SWE tạo N kênh quang đƣa tới N card OTU đƣa vào ghép OMU Tại kết cuối thu SWE nhận N kênh tín hiệu từ ODU đƣa (N-1) kênh tín hiệu dịch vụ Trong trƣờng hợp thu phát hiệu kênh bị lỗi số (N-1) kênh , thơng báo tới SWE phía thu phát SEW phía phát đƣợc yêu cầu gửi lại kênh thứ N thay cho kênh bị lỗi Trong trƣờng hợp có nhiều kênh bị lỗi, khắc phục kênh hệ thống quản lý mạng NMS (Network Management system) định gửi lệnh điều khiển tới SWE Cũng giống nhƣ bảo vệ 1+1, với hệ thống chuỗi phƣơng pháp bảo vệ đƣợc kênh quang thiết bị (Trong hệ thống đơn hƣớng SWE bảo vệ đƣợc 1:16, hệ thống song hƣớng SWE bảo vệ đƣợc 1:17) 43 3.2.4 Vòng bảo vệ Hệ thống DWDM đƣợc sử dụng mạng ring Ứng dụng để kết nối điểm – điểm dựa bƣớc sóng đơn Đƣờng ring bảo vệ ring bảo vệ MSP hệ thống SDH đƣợc cài đặt DWDM tạo sợi quang “ảo” Mỗi bƣớc sóng bảo vệ SDH độc lập với bảo vệ bƣớc sóng khác Ring có sợi hay sợi Dùng OADM với xen/rớt kênh quang dạng ring ứng dụng kiểu: thứ đƣờng bƣớc sóng bảo vệ dựa bảo vệ bƣớc sóng đơn, ví dụ bảo vệ kiểu 1+1 bƣớc sóng đơn giống với bảo vệ hệ thống SDH; thứ đƣờng ring bảo vệ để bảo đảm tín hiệu ghép bƣớc sóng Khi sợi quang bị cắt, chức “vòng ngƣợc” đƣợc lắp đặt hai nút gần với điểm cắt Do vậy, tất dịch vụ đƣợc bảo vệ 44 KẾT LUẬN Nội dung đề tài nghiên cứu tìm hiểu mạng DWDM Đồ án sâu vào tìm hiểu ngun lý ghép kênh quang theo bƣớc sóng, tham số hệ thống nhƣ thành phần mạng truyền dẫn DWDM cần phải có Cơng nghệ DWDM cơng nghệ cho phép ghép nhiều bƣớc sóng dải 1550nm, tận dụng đƣợc băng thống rộng khả dẫn sóng sợi quang nâng cao dung lƣợng truyền dẫn, đáp ứng đƣợc yêu cầu truyền dẫn tốc độ cao Ngày công nghệ DWDM đƣợc sử dụng rộng rãi giới nhờ yêu điểm 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt: (1) Chu Công Cẩn(2007) ,bài giảng “Cơ sở kỹ thuật thông tin sợi quang” Nhà xuất Đại Học GTVT (2) Chu Công Cẩn (2009),bài giảng “Các hệ thống thông tin sợi quang”.Nhà xuất Đại Học GTVT (3) THS Đỗ Văn Việt Em(2007), “ Kỹ thuật thông tin quang 2” Học viện công nghệ bƣu viễn thơng (4) TS Lê Quốc Cƣờng,THS Đỗ Văn Việt Em, THS Phạm Quốc Hợp (2009), “ Kỹ thuật thông tin quang 1” Học viện công nghệ bƣu viễn thơng Tài liệu tiếng Anh : (5) By Ashwin Gumaste, Tony Antony (2003), “DWDM Network Designs and Engineering Solution”, Indianapolis, In 46290 USA (6) By Avizit Basak, Md ZargisTalukder, Salman Anandachowdhury &Md Rakibul Islam, “ Analysis and Performance Evaluation of Dwdmand Conventional WDM”, Global Journals Inc (USA) Website: [7]http://khotailieu.com/ [8] http://luanvan.net.vn 46 NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN Tinh thần thái độ, cố gắng sinh viên trình thực Đồ án/khóa luận: Đánh giá chất lƣợng Đồ án/khóa luận tốt nghiệp (so với nội dung yêu cầu đề mặt: lý luận, thực tiễn, chất lƣợng thuyết minh bản vẽ): Chấm điểm giảng viên hƣớng dẫn (Điểm ghi số chữ) Hải Phòng, ngày tháng năm 2016 Giảng viên hướng dẫn 47 ĐÁNH GIÁ CỦA NGƢỜI PHẢN BIỆN Đánh giá chất lƣợng Đồ án/khóa luận tốt nghiệp mặt: thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý thuyết, vận dụng vào điều kiện cụ thể, chất lƣợng thuyết minh vẽ, mơ hình (nếu có) …: Chấm điểm ngƣời phản biện (Điểm ghi số chữ) Hải Phòng, ngày tháng năm 2016 Người phản biện 48 ... khuếch đại quang sử dụng công nghệ EDFA 2.3.1 Tổng quan khếch đại quang công nghệ EDFA Cự ly truyền quang phụ thuộc vào suy hao sợi quang Khi truyền quang với cự ly xa ngƣời ta dùng trạm lặp quang. .. yêu cầu kỹ thuật mạng DWDM Chƣơng trình bày yếu tố ảnh hƣởng đến mạng DWDM số chế bảo vệ mạng DWDM CHƢƠNG 1: CÔNG NGHỆ DWDM 1.1 Kỹ thuật ghép bƣớc sóng quang Ghép kênh quang đời nhằm mục đích... quang sử dụng công nghệ EDFA 18 2.3.1 Tổng quan khếch đại quang công nghệ EDFA 18 2.3.2 Nguyên lý hoạt động EDFA 19 2.3.4 Ƣu nhƣợc điểm EDFA 21 iii 2.4 Bộ xen/rớt kênh quang