(Luận văn thạc sĩ) hệ thống ghép kênh quang theo bước sóng mật độ cao (DWDM ) luận văn ths kỹ thuật vô tuyến điện tử và thông tin liên lạc 2 07 00

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ NH ÂM VÃN HẢI HỆ THỐNG GHÉP KÊNH QUANG THEO BƯỚC SĨNG MẬT ĐỘ CAO (DWDM) Chun ngành: Ki thuật Vơ tuyến điện tử T hông tin liên lạc M ã sô: 20700 LUẬN VĂN THẠC s ĩ KHOA HỌC NGƯỜI H Ư Ớ N G D Ẫ N K H O A HỌC: PGS.TS Vũ Như Cương o c o \Â iiA -K/' ỊĨP.UNÍ!ĨAM THỊNG TfJOHFTIN TIN Tií‘ Tii'J J V ÍN ]/- k > / HÀ NỘI - 2002 Sò CÁC CHỮ VIẾT TẮT ASE Amplified Stimulated Emission ATM Asynchronous Transfer Module AWG Array Waveguide Grating BA Boost Amplifier BER Bit Error Rate J BU Braching Unit CWDM Coarse (Sparse) Wavelength Division Multiplexing CH Channel CPM Cross Phase Modulation DEMUX Demultiplexer DSF Dispersion Shift Fiber DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier FBG Fiber Bragg Grating FEC Forward Error Correction FR Frame Relay FWM Four Wave Mixing IT Informatic Technology ITU International Telecommunication Union LA Line Amplifier MUX Multiplexer NF Noise Figure NRZ Non-Return Zero NZ-DSF Non Return to Zero Dispersion Shift Fiber OA Optical Fiber OSNR Optical Signal to Noise Ratio OWAD Optical Wavelength Add/Drop oxc Optical Cross Connect PA Pre-Amplifier PDH Plesiochronours Digital Hierarchy PMD Polarization Mode Dispersion ROPA Remote Optical Pump Amplifier RX Receiver RZ Return Zero SBS Stimulated Brillouin Scattering SDH Synchronous Digital Hierarchy SPM Self Phase Modulation SRS Stimulated Raman Scattering STM Synchronous Transport Module TDM Time Division Multiplexing TEL Telephone TV Television TX Transmitter WDM Wavelength Division Multiplexing MỤC LỤC Trang MỞ ĐẨU Chương 1: T ổ N G QUAN CƠNG NGHỆ DWDM 1.1 Ngun lí 1.1.1 Ghép thưa 1.1.2 Ghép m ật độ cao DW DM 1.2 Các hiệu ứng phi tuyên sọi quang 1.2.1 Tán xạ khích thích Briìloin(SBS) 12 7.2.2 Tán xạ kích thích Raman (SRS) 14 ỉ 2.3 H iệu ứng trộn bốn bước sóng (FWM) 17 1.2.4 Hiệu ứng tự điều c h ế pha (SPM) 21 1.2.5 Hiệu ứng điều c h ế pha chéo (XPM) 22 1.3 Ưu điểm nhược điểm hệ thống DWDM so vói hệ thơng TDM 23 1.4 K ết luận 24 Chương 2: THIẾT KÊ HỆ THỐNG DWDM 25 2.1 Giới thiệu chung 25 2.2 Các bước thiết kê chung 26 2.3 Nguyên tác thiết kê 27 2.4 Quỹ thời gian hệ thống 28 2.5 Quỹ công suất OSNR hệ thống 35 2.5.1 Cấc bước phân tích, tối ưu theo cách tiếp cận quỹ cơng suất OSNR 35 2.5.2 Tính tốn thơng s ố 37 2.5.3 Q uỹ công suất độ dự trữ hệ ỉ hấn (Ị 42 2.5.4 Các ỉlĩơnẹ s ố thiết k ế 45 2.6 Kiểm sốt hiệu ứng phi tuyến 45 2.7 Két luân 46 Chương 3: THIẾT KÊ HỆ THÔNG CÁP QUANG BIỂN trục BẮC-NAM SỬ DỤNG CÔNG NGHÊ DWDM 47 3.1 Giới thiệu chung 47 3.2 Hiện trạng 49 3.3 Dự báo nhu cầu lưu lượng 51 3.3.1 D ự báo nhu cẩu loại hình dịch vụ 51 3.3.2 D ự báo Ill'll lượng liên tỉnh hệ thống tuyến truyền dẫn 52 3.4 Cấu hình hệ thống V 53 3.5 Dung lượng truyền dẫn kênh, sỏ lượng kênh 59 3.6 Lựa chọn bước sóng cịng tác, khoảng cách kênh 59 3.6 Tính tốn, phàn tích thơng sơ hệ thống theo quỹ công suất theo quỹ thòi gian 67 3.6.1 Quỹ thời gian 68 3.6.2 Q uỹ công suất OSNR 69 3.6.3 Kết luận từ hai đánh giá vê hệ thống 79 3.7 Xem xét hệ thống trén quan điểm sử dụng tiền khuếch đại bơm từ xa(ROPA), khuếch đại Raman mã sửa lỗi trước FEC-Cấu hình Festoon 80 3.7.1 H ệ thống sử dụng tiền khuếch đại bơm từxa(R O PA ) 3.7.2 H ệ thống sử dụng m ã sửa lỗi trước FEC, tiền khuếch đại RAM A N 3.7.3 K hà triển khai hệ thống cáp biển trục Bắc-Nam 80 85 89 3.8 Xem xét cấu hình hệ thơng hoa cung rẽ nhánh 91 3.9 Tổ chức kết nối hệ thống SDH chế độ bảo vệ 93 3.9.1 Kết nối lưu lượng, phán b ổ bước sóng 93 3.9.2 T ổ chức kết nối SDH 95 3.9.3 C h ế độ bảo vệ 98 3.10 Kết luận 98 Chương 4: KẾT LUẬN 99 4.1 Đánh giá kết 99 4.2 Đề xuất hướng nghiên cứu 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 PHỤ LỤC 103 MỞ ĐẦU Thõng tin sợi quana có bước phát triển nhảy vọt vài thập kỷ gần đây, có tác động mạnh mẽ nhiều mặt kỹ thuật viễn thông Đặc biệt truyền dẫn, thống tin sợi quang đóng vai trị chủ đạo, đáp ứng nhu cầu băng thồne đảm bảo nhữns yêu cầu chất lượng truyền dẫn Hệ thốns thông tin quang bước đầu khai thác với dung lượng hệ thống nhỏ, vài chục Mbiựs(PDH) v ề sau, dung lượng tăng lên cách đáng kể cỡ vài trăm Mbit/s hay lớn 2,5Gbit/s Trone năm đầu thập kỷ 90, số điều đáng kinh ngạc Tuy nhiên năm gần đây, trước phát triển mạnh mẽ dịch vụ thoại, phi thoại mà đặc biệt Internet dịch vụ yêu cầu băng rộng khác, nhu cầu băng thôns thêu bao tăng lên, tạo bùns nổ dung lượng Điểu đặt lên vai nhà cung cấp dịch vụ đường trục thách thức Việc sử dụng kỹ thuật TDM để nâng dune lượng tuyến đường trục có khả đáp ứng phẩn song gặp phải hạn chế thân kỹ thuật gây Việc tăng tốc độ truvền kênh từ 2,5Gb/s(STM-16) lên 10Gb/s(STM-64) có Tuy nhiên với tốc độ cao việc trở nên khó khăn, khó trở thành thực sử dụng cơng Iishệ TDM để nâng cấp dung lượng đường trục tương lai Mot lựa chọn khác cho nhà cung cấp việc sử dụng cơng nghệ truyền dẫn quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao(DWDM) để tăng dung lượng hệ thôn2 Kỹ thuật ghép tín hiệu quane có bước sóng khác lại truyền sợi quang duv nhất, tăng dung lượng truyền dẫn hệ thống Công nahệ tăng dung lượng truyền dẫn sợi quang mà không cần phải tănạ tốc độ kênh bước sóng quang Ngồi vấn đề ra, DWDM tạo khả linh hoạt dung lượng Như biết, DWDM kết hợp bước sóng quang lại với truyền sợi quang nhất, nên bước sóng lại hoạt động tốc độ khác với định dạng khác nhau(SDH, ATM, số liệu ) Bên cạnh lợi ích to lớn dung lượng, DWDM bước đường tiến tới thực hố lớp mạng tồn quang Khái niệm toàn quang nhằm để nhà cuns cấp dịch vụ truy xuất lưu lượng mức quang nút khác Các bước sóng quang tách/ghép vào đường truyền mà khôna cần phải thông qua thiết bị đầu cuối SDH Việc kết hợp xen/tách quang(OADM), ghép/tách DWDM nối chéo quang(OXC) tạo cho nhà cung cấp dịch vụ có mạng quang hiệu quả, dung lượng lớn linh hoạt Về mặt kỹ thuật, việc thiết kế hệ thống truyền dẫn DWDM với yêu cầu khoảng cách kết nối xa, dung lượng lớn, mật độ ghép cao nảy sinh nhiều vần đề cần quan tâm Các hệ thống đường trục cáp quang Việt Nam khai thác đơn kênh Viêc triển khai hệ thống truyền dẫn quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao (DWDM) tuyến trục nước ta hướng đầy hứa hẹn, đáp ứng cầu truyền dẫn tương lai Đề tài cố gắng mang lại hiểu biết chuns truyền dẫn quang ghép kênh mật độ cao (DWDM) ứng dụng thiết kế hệ thống cáp quang biển trục Bắc - Nam Câu trúc luận vun gổm chương Chương giới thiệu tổng quan cơng nghệ truyền dẫn quans ghép kênh theo bước sóng, hiệu ứng phi tuyến trons sợi quang Các hiệu ứng có ảnh hưởng lớn đến chất Iươn**'M^l ■ K—I >^f/ -6- ... mặt tốc độ hoạt động cùa linh kiện điện tử Một hướng khác để tăng duns lượng hệ thống sử dụng kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng K ỹ thuật ghép kênh theo bước sóng thực ghép bước sóng quang khác... quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao( DWDM) để tăng dung lượng hệ thôn2 Kỹ thuật ghép tín hiệu quane có bước sóng khác lại truyền sợi quang duv nhất, tăng dung lượng truyền dẫn hệ thống Công... THIẾT KÊ HỆ THỐNG DWDM 25 2. 1 Giới thiệu chung 25 2. 2 Các bước thiết kê chung 26 2. 3 Nguyên tác thiết kê 27 2. 4 Quỹ thời gian hệ thống 28 2. 5 Quỹ công suất OSNR hệ thống 35 2. 5.1 Cấc bước phân