Ứng dụng công nghệ DWDM và EDFA trong mạng đường trục 20 GBIT S

Ứng dụng công nghệ DWDM và EDFA trong mạng đường trục 20 GBIT S Ứng dụng công nghệ DWDM và EDFA trong mạng đường trục 20 GBIT S Ứng dụng công nghệ DWDM và EDFA trong mạng đường trục 20 GBIT S luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

Bộ giáo dục đào tạo Tr-ờng đại học bách khoa - L-ơng Mạnh Hoàng ứng dụng công nghệ DWDM EDFA mạng đ-ờng trục 20 Gbit/s Chuyên ngành : Điện Tử Viễn Thông Luận văn thạc sĩ khoa học Ng-ời huớng dẫn khoa học : TS Phạm Công Hùng Hà Nội 10-2004 i Mục lục Lời nói đầu Phần I Công nghệ ghép kênh theo b-ớc sóng mật độ cao DWDM thông tin quang Ch-¬ng I Tổng quan mạng ghép kênh theo b-ớc sóng WDM Ch-ơng II Công nghệ ghép kênh theo b-íc sãng WDM 2.1 Kü thuËt ghÐp kªnh quang 2.1.1 Kü tht ghÐp kªnh b-íc sãng ( WDM) .6 2.1.2 Kü thuật ghép kênh quang tần số (OFDM) 2.1.3 Kü thuËt ghÐp kªnh quang thêi gian (OTDM) .9 2.2 ThiÕt lËp hƯ thèng trun dÉn sư dơng kü tht WDM 12 2.2.1 Trun dÉn ghÐp b-íc sãng quang mét h-íng 13 2.2.2 Trun dÉn ghÐp b-íc sãng quang hai h-íng .14 2.2.3 ThiÕt bÞ ghÐp b-íc sãng quang 14 2.3 Các tham số cđa ghÐp b-íc sãng quang 15 2.3.1 Suy hao xen 15 2.3.2 Xuyªn kªnh 16 2.3.3 Độ rộng kênh .17 2.4 Các thiết bị ghép b-íc sãng quang 17 2.4.1 Các thiết bị WDM vi quang 18 2.4.2 C¸c thiÕt bị WDM ghép sợi 24 2.4.3 C¸ch tư dÉn sãng AWG 25 PhÇn II Khuếch đại quang sợi pha erbium (EDFA) 33 Ch-¬ng I Tỉng quan 33 Ch-¬ng II khuÕch đại quang sợi pha Erbium 35 2.1 Cơ sở tảng EDFA 35 ii 2.1.1 Quy luật chi phối t-ơng tác Phôtôn- nguyên tử 35 2.1.2 Các ph-ơng trình tốc độ mô hình ba mức Er3+ 38 2.1.3 Hoạt động bơm EDFA 1,48 m 0,98 m 44 2.1.4 CÊu h×nh b¬m EDFA 47 2.2 Vai trò EDFA, yêu cầu mạng dải rộng EDFA øng dông WDM 50 2.2.1 Vai trò EDFA mạng thông tin quang WDM 50 2.2.2 Các yêu cầu mạng EDFA mạng WDM 50 2.2.3 Kiểm soát động khuếch đại hƯ thèng WDM 51 2.3 NhiƠu EDFA 54 2.3.1 NhiÔu quang .55 2.3.2 NhiÔu c-êng ®é 56 2.4 Các ảnh h-ởng phản xạ tán xạ ng-ợc Rayleigh 64 2.4.1 ảnh h-ởng phản xạ riêng biệt hai đầu EDFA 65 2.4.2 ảnh h-ởng tán xạ ng-ợc Rayleigh hệ thống EDFA 66 Phần III ứng dụng dwdm EDFA mạng đ-ờng trục Việt Nam 74 1.1 Tỉng quan vỊ m¹ng quang DWDM 74 1.1.1 Líp mạng truyền tải 74 1.1.2 Các phần tử lớp quang 74 1.1.3 Chức OAM&P lớp quang 76 1.1.4 CÊu tróc m¹ng DWDM song h-íng 78 1.1.5 L-íi b-íc sãng DWDM tu©n thđ theo ITU-T .79 1.1.6 Giải pháp kỹ thuật cho lớp quang 80 2.2 Mạng cáp quang ®-êng trôc 20 gbit/s 95 Các thuật ngữ viết tắt .117 Tµi liƯu tham kh¶o 120 Lời nói đầu Sự đời công nghệ DWDM đánh dấu b-ớc phát triển v-ợt bậc lĩnh vực truyền dẫn Với -u việc ghép kênh theo b-ớc sóng đơn giản, linh hoạt, giảm thiết bị mạng, băng tần truyền dẫn rộng, t-ơng thích với giao diện SDH có, tạo khả quản lý tập trung Công nghệ DWDM đáp ứng tăng tr-ởng nhanh mạng viễn thông yêu cầu mạng số hoá đa dịch vụ t-ơng lai Mạng DWDM ứng dụng công nghệ khuếch đại EDFA đà đ-ợc ứng dụng mạng viễn thông Việt Nam: Mạng truyền dẫn ®-êng trơc tèc ®é 20 Gbit/s võa míi ®-ỵc triĨn khai đà hoạt động ổn định, đáp ứng đ-ợc nhu cầu tăng dung l-ợng truyền dẫn dịch vụ tốc độ cao t-ơng lai Để b-ớc áp dụng kiến thức đà đ-ợc học nhà tr-ờng với hoạt động hệ thống thực tế mạng l-ới đà chọn đề tài cho luận án tốt nghiệp: " ứng dụng công nghệ DWDM EDFA mạng đ-ờng trục 20 Gbit/s " Nội dung đề tài gồm phần : ã Phần I: Công nghệ DWDM ã Phần II: Khuếch ã Phần III: ứng đại EDFA dụng DWDM, EDFA mạng 20Gbit/s Đ-ợc h-ớng dẫn tận tình Thầy giáo TS Phạm Công Hùng, quan tâm giúp đỡ tất Thầy Cô giáo Khoa Điện Tử Viễn Thông-ĐHBK-HN, cố gắng thân, đà b-ớc nắm bắt đ-ợc vấn đề công nghệ DWDM mạng truyền dẫn đ-ờng trục 20 Gbit/s Công ty Viễn Thông Liên tỉnh Tuy nhiên khả hạn chế, thời gian nghiên cứu có hạn nên luận án chắn không tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đ-ợc góp ý, giúp đỡ Thầy Cô giáo toàn thể bạn sinh viên để nghiên cứu sau đạt kết cao Hà Nội 10/2004 Ch-ơng I Tổng quan mạng ghép kênh theo b-ớc sóng WDM Phần I Công nghệ ghép kênh theo b-ớc sóng mật độ cao DWDM thông tin quang Ch-ơng I Tổng quan mạng ghép kênh theo b-íc sãng WDM WDM (Wavelength Divison Multiplexing-GhÐp kªnh theo b-ớc sóng) công nghệ ghép kênh b-ớc sóng ánh sáng đ-ợc ghép lại để truyền sợi quang mà không gây ảnh h-ởng lẫn Mỗi b-ớc sóng đ-ợc coi nh- kênh quang Khi số l-ợng b-ớc sóng đ-ợc ghép nhiều ghép kênh đ-ợc gọi mật độ cao DWDM Nhìn bên ngoài, hệ thèng trun dÉn WDM vµ mét hƯ thèng trun dÉn quang SDH ( VÝ dơ c¸c hƯ thèng trun dÉn SDH có mạng VTN) có nhiều điểm t-ơng tự Cả hai hệ thống có: ã Các thiết bị ghép tách kênh đầu cuối (MUX, DEMUX) ã Các thiết bị khuếch đại đ-ờng truyền lặp (Line Amplifier, Regenerator) ã Các thiết bị xen/rẽ kênh (ADM) ã Các thiết bị đấu chéo (Cross-Connect Equipment) ã Sợi quang Tuy nhiên khác biệt quan trọng chúng chỗ: Hệ thống truyền dẫn SDH dùng b-ớc sóng quang cho h-ớng phát, hệ thống WDM th× dïng nhiỊu b-íc sãng (tõ hai b-íc sãng trở lên); đối t-ợng làm việc hệ thống SDH luồng tín hiệu số PDH/SDH, hệ thống WDM b-ớc sóng b-ớc sóng không thiết chuyển tải tín hiệu số Mỗi b-ớc sóng có chức nh- sợi quang cung cấp môi tr-ờng truyền tín hiệu cho hệ thống khác gọi sợi quang ảo Ch-ơng I Tổng quan mạng ghép kênh theo b-ớc sóng WDM WDM đời nhằm đáp ứng nhu cầu tăng vọt băng thông phát triển ch-a thấy mạng máy tính toàn cầu Internet, đời ứng dụng dịch vụ tảng Internet Tr-ớc WDM, ng-ời ta tập trung nỗ lực để nâng cao tốc độ truyền dẫn hệ thống SDH nh-ng kết thu đ-ợc không mang tính đột phá công nghệ sử lý tín hiệu điện tốc độ cao đà dần đến giới hạn Khi tốc độ đạt tới hàng chục Gbit/s thân mạch điện tử đảm bảo đáp ứng đ-ợc xung tín hiệu hẹp Thêm vào chi phí cho giải pháp trở nên tốn cấu hoạt động phức tạp, đòi hỏi công nghệ cao Trong băng thông cực lớn sợi quang đ-ợc sử dụng phần nhỏ Tuy nguyên lý ghép kênh theo b-ớc sóng WDM gần với nguyên lý ghép kênh theo tần số FDM, nh-ng hệ thống WDM đ-ợc th-ơng mại hoá số công nghệ xử lý tín hiệu quang trở nên chín muồi, phải kể đến thành công chế tạo laser phổ hẹp, lọc quang, đặc biệt khuếch đại đ-ờng truyền quang dải rộng (khuếch đại quang sợi EDFA, khuếch đại Raman) Các laser phổ hẹp có tác dụng giản tối đa ảnh h-ởng lẫn b-ớc sóng lan truyền sợi quang Các lọc quang dùng để tách b-íc sãng khái c¸c b-íc sãng kh¸c C¸c bé khuếch đại đ-ờng truyền dải rộng cần để tăng cự ly trun cđa tÝn hiƯu quang tỉng gåm nhiỊu b-íc sóng, khuếch đại điểm cần tăng công suất tín hiệu ng-ời ta phải tách b-ớc sóng từ tín hiệu tổng, sau khuếch đại riêng rẽ b-ớc sóng ghép chúng trở lại, phải thực b-ớc chuyển đổi quang- điệnquang b-ớc sóng ghép, nh- tốn làm cho hệ thống trở nên tin cậy Ưu nh-ợc điểm công nghệ WDM So với hệ thống truyền dẫn đơn kênh quang, hệ thống WDM cho thấy -u điểm trội: ã Dung l-ợng lớn trun dÉn lín HƯ thèng WDM cã thĨ mang nhiỊu kênh quang, kênh quang ứng với tốc độ bit (TDM) Do hệ thống WDM có dung l-ợng truyền dẫn lớn Ch-ơng I Tổng quan mạng ghép kênh theo b-ớc sóng WDM nhiều so víi c¸c hƯ thèng TDM HiƯn hƯ thèng WDM 80 b-ớc sóng với b-ớc sóng mang tín hiệu TDM 2,5Gbit/s, tổng dung l-ợng hệ thống 200Gbit/s đà đ-ợc thử nghiệm thành công Trong thử nghiệm hệ thống TDM, tốc độ bit đạt tới STM-256 (40Gbit/s) ã Loại bỏ yêu cầu khắt khe nh- khó khăn gặp phải với hệ thống TDM đơn kênh tốc độ cao Không giống nh- TDM phải tăng tốc độ số liệu l-u l-ợng truyền dẫn tăng, WDM cần mang vài tín hiệu, tÝn hiƯu øng víi mét b-íc sãng riªng (kªnh quang), tốc độ kênh quang thấp Điều làm giảm đáng kể tác động bất lợi tham số truyền dẫn nh- tán sắc Do tránh đ-ợc phức tạp thiết bị TDM tốc độ cao ã Đáp ứng linh hoạt việc nâng cấp dung l-ợng hệ thống, chí hệ thống hoạt động Kỹ thuật WDM cho phép tăng dung l-ợng mạng có mà lắp đặt thêm sợi quang (hay cáp quang) Bên cạnh mở thị tr-ờng thuê kênh quang (hay b-ớc sóng quang) việc thuê sợi cáp Việc nâng cấp đơn giản cắm thêm Card hệ thống hoạt động (plug-in-play) ã Quản lý băng tần hiệu tái cấu hình mềm dẻo linh hoạt Nhờ việc định tuyến phân bổ b-ớc sóng mạng WDM nên có khả quản lý hiệu băng tần truyền dẫn cấu hình lại dịch vụ mạng chu kỳ sống hệ thống mà không cần lại cáp thiết kế lại mạng ã Giảm chi phí đầu t- Bên cạnh -u điểm WDM bộc lộ số mặt hạn chế nằm thân công nghệ Đây thách thức cho công nghệ này: ã Dung l-ợng hệ thống nhỏ bé so với băng tần sợi quang Ch-ơng I Tổng quan mạng ghép kênh theo b-ớc sóng WDM Công nghệ WDM ngày hiệu việc nâng cao dung l-ợng nh-ng ch-a khai thác triệt để băng tần rộng lớn sợi quang Cho dù công nghệ phát triển nh-ng dung l-ợng WDM đạt đến giá trị tới hạn ã Chi phí cho khai thác bảo d-ỡng tăng có nhiều hệ thống hoạt động WDM công nghệ cho mạng toàn quang Ch-ơng II Công nghệ ghép kênh theo b-ớc sóng mật độ cao DWDM Ch-ơng II Công nghệ ghép kênh theo b-ớc sóng mật độ cao DWDM 2.1 Kỹ thuật ghép kênh quang Nói chung, dung l-ợng hệ thống thông tin quang v-ợt 10 Tbit/s Trên thực tế, tốc độ bit bị hạn chế khoảng 10 Gbit/s giới hạn hiệu ứng tán sắc, phi tuyến tốc độ thành phần điện Vì vậy, truyền dẫn nhiều kênh quang sợi ph-ơng thức đơn giản để mở rộng dung l-ợng hệ thông lên hàng Tbit/s Ghép kênh thực miền thời gian miền tần số thông qua ghép kênh thời gian (TDM) ghép kênh tần số (FDM) Nhìn chung, hai kỹ thuật quang ghép kênh quang thời gian ( OTDM) ghép kênh b-ớc sóng ( WDM) Trên thực tế, hệ thống thông tin quang DWDM đà đ-ợc th-ơng mại hoá vào năm 1996 WDM t-ơng ứng với nhiều b-ớc sóng mang quang b-ớc sóng khác đ-ợc điều chế luồng bit điện độc lập ( thân chúng sử dụng kỹ thuật TDM/FDM lĩnh vực điện) truyền tải sợi quang Tín hiệu quang thu đ-ợc tách thành kênh riêng biệt nhờ sử dụng kỹ thuật quang WDM có tiềm to lớn để khai thác dải rộng băng sợi quang Ví dụ nh- tới hàng trăm kênh 10 - 20 Gbit/s truyền tải sợi quang khoảng cách kênh giảm xuống d-ới nm, t-ơng đ-ơng với 100 GHz Hình 1.1 cho thấy cưa sỉ trun dÉn suy hao thÊp cđa sỵi quang gần b-ớc sóng trung tâm 1,3 m 1,55 m Ch-ơng II Công nghệ ghép kênh theo b-ớc sóng mật độ cao DWDM Suy hao sợi (dB/km) 2,0 1,5 C¸c sãng mang 1,0 12 THz 15 THz 0,5 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 B-íc sãng m H×nh 1.1 : Cưa sỉ trun dÉn suy hao thÊp sợi Silic vùng b-ớc sóng gần 1,3m 1,55m Sau nghiên cứu ba kỹ thuật ghép kênh quang ghép kênh theo b-íc sãng (WDM), ghÐp kªnh quang thêi gian (OTDM) ghép kênh quang tần số (OFDM) 2.1.1 Kỹ thuật ghép kênh b-ớc sóng ( WDM) Trong tuyến thông tin quang điểm nối điểm thông th-ờng, sợi quang có nguồn phát quang phía phát bé t¸ch sãng quang ë phÝa thu C¸c nguån ph¸t quang kh¸c sÏ cho c¸c luång ¸nh s¸ng mang tín hiệu khác phát vào sợi dẫn quang xác định riêng, tách sóng quang t-ơng ứng, nhận tín hiệu từ sợi Nh- vậy, muốn tăng dung l-ợng hệ thống sử dụng thêm sợi quang Nh-ng kỹ htuật ghép kênh theo b-ớc sóng quang cho phép tăng dung l-ợng mà không cần tăng tốc độ bit đ-ờng truyền không dùng thêm sợi dẫn quang Kỹ thuật đà thực trun c¸c lng ¸nh s¸ng cã b-íc sãng kh¸c sợi Bởi lẽ nguồn phát có độ rộng phổ hẹp, hệ thống thông tin quang thông th-ờng sử dụng phần nhỏ băng truyền dẫn sợi quang Lý t-ởng truyền tải l-ợng khổng lồ kênh sợi quang từ nhiều nguồn phát quang khác nhau, hoạt động b-ớc sóng khác 106 ứng dụng dwdm EDFA mạng đ-ờng trục Việt Nam B¶ng 3.12 : Tham sè kü thuËt EDFA - Booster Chỉ tiêu Booster 18 Booster 21 Băng tần khuếch đại 1530-1563 nm C«ng st lín nhÊt 18 dBm 21 dBm Hệ số khuếch đại 14.5 dB 17.5 dB Sự khác lớn hệ số khuếch đại dB HƯ sè nhiƠu lín nhÊt ( NF) 7.5 dB Bộ khuếch đại EDFA mạng DWDM th-ờng sử dụng kết hợp hai tiền khuếch đại PA khuếch đại công suất BA nh- hình 3.13 Mục đích để có công suất lớn ( 18 dB 21 dB) nh-ng bị nhiễu tạp âm Booster 18/21 Dual Pre-Amp Booster 18/21 File: Ket noi tien KD va KD cong suat Hình 3.13: Bộ khuếch đại EDFA kết hợp tiền khuếch đại khuếch đại công suất 107 ứng dụng dwdm EDFA mạng đ-ờng trục Việt Nam ứng dụng khuếch đại quang tầng trạm xen/rẽ - Thông th-ờng, hệ thống thiết bị WDM đ-ợc định sẵn tr-ớc tiêu ghi lý lịch thiết bị Trong quan trọng quỹ công suÊt (span budget) Khi thiÕt kÕ tuyÕn WDM nh÷ng mạng cụ thể, sử dụng khuếch đại quang tầng ta phải tính toán xem nên đặt đâu phù hợp để bù suy hao thiết bị thụ động suy hao bù tán sắc gây Do ta phải tính toán lại quỹ công suất phân bổ suy hao cho toàn tuyến - Khuếch đại quang tầng lựa chọn thích hợp cho ứng dụng xen/rẽ (còn gọi mid-stage access) nh- hệ thống STM-64 cho phép xen vào tầng thiết bị khác nh- OADM, bù tán sắc DCM, lọc mà không làm ảnh h-ởng đến việc thiết kế tun (span design) Suy hao xen cho phÐp cđa c¸c thiết bị đạt đến dB Điều giúp cho việc thiết kế tuyến trở nên đơn giản Để dễ so sánh chi phí ta xét ví dụ sau: Giả sử cần thiết kế tuyến dài khoảng 400 km, trạm xen/rẽ (t-ơng tự đ-ờng dây 500KV), 16 b-ớc sóng đ-ờng truyền, b-ớc sóng mang tín hiệu STM-64, sợi G.652 Giả thiết sợi có suy hao 0.22 dB/km tán sắc 18 ps/nm.km Hệ thống STM-64 chấp nhận đ-ợc l-ợng tán sắc tối đa 2200 ps/nm Khoảng cách bị giới hạn tán sắc giống cho EDFA tầng tÇng = 400 km x 18 ps/nm.km = 7200 ps/nm Nh- cần phải bù l-ợng tán sắc = 7200 - 2200 = 5000 ps/nm Giả thiết bù tán sắc (DCM) bù đ-ợc 1000 ps/nm tức cần DCM với suy hao xen bé lµ 6dB Suy hao toµn tuyÕn = 400 km x 0.22 dB/km = 88 dB Coi nh- tuyến tức khoảng cách chặng nh- Với tuyến này, EDFA tầng cung cấp quỹ công suất : 4x22dB = 88 dB (Hình 3.14) Dễ thấy tính đến suy hao xen DCM chặng để bù tán sắc nên quỹ suy hao : 88 dB + 5x6dB = 118 dB Víi l-ỵng suy hao lín nh- EDFA tầng bù dù cần phải có trạm lặp đa kênh tuyến Chi phí 108 ứng dụng dwdm EDFA mạng đ-ờng trục Việt Nam cho trạm lặp cao phải thực tách/ghép lại toàn b-ớc sóng, b-ớc sóng cần trạm lặp 3R để sửa lại dạng tín hiệu nh- hình 3.14: BA STM -64 LA PA LA BA PA RE 22dB 22dB 22dB 22dB STM -64 Hình 3.14: Cần trạm lặp dùng khuếch đại tầng Nếu sử dụng khuếch đại quang tầng hình 3.15, trạm lặp (quang) cải thiện đ-ợc thêm 1.9 dB cho công suất phát thiết kế EDFA tầng giảm đ-ợc nhiễu ASE 1,9 dB dôi đ-ợc dùng làm dự phòng cho chặng Lợi điểm quan trọng khác EDFA tầng ta thêm DCM vào tầng mà không làm ảnh h-ởng tới quỹ công suất tức giữ nguyên x 22 dB, không cần dùng trạm lặp đa kênh 3R BA LA LA LA PA STM -64 STM -64 22dB 22dB 22dB 22dB H×nh 3.15: Không cần dùng trạm lặp dùng khuếch đại quang tầng Tóm lại số l-ợng modul EDFA tăng lên thiết kế tầng không ảnh h-ởng đáng kể đến lợi ích kinh tế lẫn kỹ thuật khác mà đem lại Giữa tr¹m m¹ng DWDM cđa VTN th-êng sư dơng bé khuếch đại EDFA Nh-ng tuyến truyền dẫn Vinh - Ròn (Khoảng cách 154 km) sử dụng công nghệ khuếch đại Raman nh- hình 3.16 Đây công nghệ đ-ợc áp dụng lần mạng đ-ờng trục ViƯt Nam 109 øng dơng dwdm vµ EDFA mạng đ-ờng trục Việt Nam Hình 3.16 : ứng dụng khuếch đại Raman đoạn VINH - RòN Khuếch đại Raman dựa sở tán xạ Raman ( SRS), mét hiƯu øng phi tun trun dÉn c¸p quang, kết khuếch đại tín hiệu bơm sóng quang với b-ớc sóng công suất vào sợi quang Bảng 3.13 : Tham số kỹ thuật Raman Amplifier Chỉ tiêu Sóng bơm Hệ số khuếch đại DRA-A DRA-B 1420-1500 nm 0.0-20.0 dB 110 øng dơng dwdm vµ EDFA mạng đ-ờng trục Việt Nam Các khuếch ®¹i Raman cã mét sè -u ®iĨm so víi EDFA : ã Tạp âm thấp ã Cấu trúc đơn giản, khuếch đại tín hiệu trực tiếp đạt đ-ợc sợi quang không cần môi tr-ờng truyền dẫn đặc biệt ã Dễ chọn băng tần tín hiệu mà hệ số khuếch đại Raman phụ thuộc vào b-ớc sóng bơm ã Có thể đạt đ-ợc băng thông rộng nhờ kết hợp vài bơm sóng hiệu ứng khuếch đại Raman Tuy nhiên, -u điểm khuếch đại Raman có số nh-ợc điểm nh- không yêu cầu công suất bơm lớn mà vài kênh WDM cung cấp công suất để khuếch đại cho kênh khác Kết thay đổi công suất kênh WDM, dẫn đến xuyên âm làm suy giảm tín hiệu Ngoài ra, khuếch đại Raman cho hệ số khuếch đại thấp Bảng sau đ-a so sánh số đặc tuyến quan trọng khuếch đại Raman EDFA : Bảng 3.14 : So sánh đặc tuyến Raman EDFA Đặc tuyến EDFA Raman Băng tần Phụ thuộc chất kích tạp Phụ thuộc b-ớc sóng bơm Băng thông 20 48 nm 48 nm Hệ số khuếch đại >20 dB phụ thuộc vào độ ion tËp  20 dB phơ thc vµo mËt trung, chiều dài sợi cấu hình độ bơm ảnh h-ởng chiều bơm dài sợi Công suất Max Phụ thuộc hệ số khuếch đại ~ công suất bơm số vật liệu B-ớc sóng bơm 980 nm 4800 nm Nhỏ đỉnh tín hiệu cần khuếch đại 100nm 111 ứng dụng dwdm EDFA mạng đ-ờng trục Việt Nam Hình 3.18 : Băng tần băng thông khuếch đại EDFA Raman Từ hình 3.8 ta thấy đặc tuyến khuếch đại khuếch đại Raman t-ơng đối phẳng có dải thông rộng khuếch đại EDFA ứng dụng khác hiệu ứng Raman kết hợp đặc tuyến khuếch đại EDFA/Raman tạo hệ số khuếch đại phẳng dải băng thông rộng Các lặp đ-ợc thiết kế để bù hệ số khuếch đại EDFA không phẳng với hệ số Raman phức tạp Bơm nhiều b-ớc sóng đ-ợc sử dụng dạng hệ số khuếch đại Raman gần giống với dạng hệ số khuếch đại EDFA 112 ứng dụng dwdm EDFA mạng đ-ờng trục Việt Nam Sơ đồ cụ thể số trạm mạng : a) Trạm đầu cuối Hà Nội : Trạm đầu cuối Hà Nội với vai trò trạm đầu mối gồm đầy đủ thiết bị : OM 4200, DXC, LH ( Long Haul), OMUX/ODEMUX ThiÕt bị nối chéo số DXC làm nhiệm vụ nối chéo c¸c lng tÝn hiƯu sè 2,5 Gbit/s tõ c¸c thiÕt bị OM 4200 Tín hiệu sau nối chéo đ-ợc ®-a tíi thiÕt bÞ chun ®ỉi b-íc sãng WT Các b-ớc sóng đầu qua OMUX/ODEMUX ghép thành tín hiệu tổng, sau đ-ợc khuếch đại truyền theo hai h-ớng QL1A ( Lower Link) H-ng Yên 500kV (Upper Link) Ninh Bình 113 ứng dụng dwdm EDFA mạng đ-ờng trục Việt Nam Trạm đầu cuối Hà Nội Upper link OM 4200 OM 4200 OM 4200 OM 4200 C O N N E C T Upper link Vinh Lower link D X Lower link DWDM coupler & WT LH1600G Amplifier OM4200 Upper Link : H-íng 500 kV Lower Link : H-íng QL1 A 114 ứng dụng dwdm EDFA mạng đ-ờng trục Việt Nam Trạm đầu cuối Hà Nội H-ng Yên Ninh Bình 115 ứng dụng dwdm EDFA mạng đ-ờng trục Việt Nam b) Trạm Đà Nẵng : Trạm Đà Nẵng kết nối hai Ring ( Ring ring 3) thông qua thiết bị DXC Ngoài nhiệm vụ chuyển tiếp luồng tín hiệu ( B-ớc sóng ) Hà Nội Hồ Chí Minh, Đà Nẵng có chức trạm đầu cuối : Xen rẽ luồng tín hiệu b-ớc sóng từ Hà Nội b-ớc sóng Đà Nẵng - Huế, Đà Nẵng Nha Trang, Đà Nẵng Quy Nhơn, Đà Nẵng Gia Lai 116 ứng dụng dwdm EDFA mạng đ-ờng trục Việt Nam Trạm Đà Nẵng Upper link Upper link Upper link Vinh OM 4200 Lower link OM 4200 C O N N E C T Upper link OM 4200 OM 4200 D X Lower link Lower link Lower link DWDM coupler & WT LH1600G Amplifier OM4200 Quy Nhon Upper Link : H-íng 500 kV Lower Link : H-íng QL1 A 117 ứng dụng dwdm EDFA mạng đ-ờng trục ViƯt Nam KÕt ln Kü tht ghÐp kªnh theo b-íc sóng mật độ cao DWDM đ-ợc áp dụng rộng rÃi toàn giới trở thành ph-ơng tiện để thúc đẩy phát triển kỹ thuật thông tin quang t-ơng lai Kỹ thuật DWDM cã thĨ ghÐp nhiỊu b-íc sãng d¶i 1550 nm, tận dụng đ-ợc băng thông rộng khả truyền dẫn sợi quang, từ nâng cao đ-ợc dung l-ợng truyền dẫn sợi quang, đáp ứng đ-ợc yêu cầu truyền dẫn tốc độ cao Mạng ®-êng trơc cđa VTN øng dơng c«ng nghƯ DWDM hiƯn t¹i ghÐp b-íc sãng (Míi sư dơng b-íc sóng) Trong t-ơng lai nâng cấp lên 16 b-ớc sãng, thËm chÝ cã thĨ më réng tèi ®a 32 b-ớc sóng Vì vậy, nghiên cứu công nghệ DWDM khuếch đại quang sợi EDFA thiết thực có tính thực tế cao Tuy nhiên với thời gian hạn hẹp, công nghệ mới, luận án chắn không tránh khỏi thiếu sót Một lần mong nhận đ-ợc góp ý bảo quý thầy cô khoa, đồng nghiệp công tác Công ty Viễn thông liên tỉnh để nghiên cứu sau đạt kết cao Cuối xin gửi tới TS Phạm Công Hùng, thầy cô khoa Điện Tử - Viễn Thông đồng nghiệp lời cảm ơn chân thành ! 118 ứng dụng dwdm EDFA mạng đ-ờng trục Việt Nam Các thuật ngữ viết tắt ADM Add Drop Multiplexer Bé ghÐp kªnh xen rÏ APD Avalanche Photo Diode Điốt quang thác ASE Amplifier Spontaneous Emission Bức xạ tự phát đ-ợc khuếch đại AWG Arrayed Waveguide Grating Cách tử dẫn sóng theo hàng BA Booster Amplifier Khuếch đại công suất BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bit BPF Band Pass Filter Bộ lọc thông dải DCM Dispersion Compensation Modules Khối bù tán sắc DEMUX Demultiplexer Bộ giải ghép kênh DFB Distributed Feedback Hồi tiếp phân t¸n DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing WDM mËt dé cao E/O Electrical to Optical converter Bé biÕn ®ỉi ®iƯn - quang EDF Erbium Doped Fiber Sỵi quang pha Erbium EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier Bộ khuếch đại quang pha Erbium EOL End - Of - Life ChØ sè chÊt l-ỵng FEC Forward Error Correction Khối sửa lỗi tr-ớc FWM Four Wave Mixing Trén b-íc sãng ITU International Telecommunication Union HiƯp héi viƠn th«ng qc tÕ LA Line Amplifier Khch đại đ-ờng truyền LD Laser Diode Điốt lazer LED Light Emiting Diode Điốt phát xạ quang LOA Line Opical Amplifier Khuếch đại đ-ờng truyền LWPF Long Wavelength Pass Filter Bộ lọc b-ớc sóng dài MOR Multiwavelength Optical Repeater Trạm lặp ®a kªnh MSA Mid-stage Access Khèi trung gian 119 øng dụng dwdm EDFA mạng đ-ờng trục Việt Nam MSP Multiplex Section Protection Bảo vệ đoạn ghép kênh MULDEX Multiplexer/Demultiplexer Bộ ghép/tách kênh MUX Multiplexer Bộ ghép kênh NF Noise Figure ChØ sè nhiƠu NRM Network Resource Management Qu¶n lý tài nguyên mạng OADM Optical Add Drop Multiplxer Bộ ghÐp quang xen rÏ OFDM Optical Frequency Division Multiplexing GhÐp kênh quang theo tần số OSC Optical Supervisory Channel Kênh kiểm tra tín hiệu quang OMUX/ Optical Multiplexing/Optical Ghép/Tách kênh quang ODEMUX Demultiplexing OTDM Optical Time Division Multiplexing GhÐp kªnh quang theo thêi gian OXC Optical Cross Connect Bé nèi chéo quang PA Pre Amplfier Tiền khuếch đại PE Power Equalizer Bộ cân công suất PMD Polarization Mode Dispersion Tán sắc mode phân cực S/N Signal to Noise ratio Tỷ số tín hiệu/tạp âm SBS Stimulated Brillouin Scattering Tán x¹ Brillouin SDH Synchronous Digital Hierarchy CÊp trun dÉn sè đồng SNCP Sub-Network Connection Protection Bảo vệ mạch vòng thø cÊp SPM Self Phase Modulation Tù ®iỊu chÕ pha SRS Stimulated Raman Scattering Tán xạ Raman STM Synchronous Transport Module Modul trun dÉn ®ång bé SWPF Short Wavelength Pass Filter Bé läc b-íc sãng ng¾n WDM Wavelength Division Multiplexing GhÐp kªnh theo b-íc sãng WT Wavelength Transponder Bé chun ®ỉi b-íc sãng XPM Cross Phase Modulation §iỊu chÕ pha chéo 120 ứng dụng dwdm EDFA mạng đ-ờng trục Việt Nam Tài liệu tham khảo [1] Ts Phạm Công Hùng Bài giảng môn công nghệ ghép kênh theo b-íc sãng - Hµ néi 2003 [2] PGS.TS Vị Nh- C-ơng Cơ sở thông tin quang sợi [3] KS Vũ Văn San Kỹ thuật thông tin quang [4] Hệ thống thông tin quang (tập 2) NXB B-u §iƯn [5] Guide to DWDM - EXFO, 2000 [6] Stamatios V.Kartalopoulos, “Introduction to DWDM Technology” [7] Nortel Networks for upgrading the North - South optical transmission system to 20Gbps Alcatel website: http://www.alcatel.com Siemens website: http://www.siemens.com Lucent website: http://lucent-optical.com/solution Nortel website: http://www.nortelnetworks.com ... diện SDH có, tạo khả quản lý tập trung Công nghệ DWDM đáp ứng tăng tr-ởng nhanh mạng viễn thông yêu cầu mạng s? ?? hoá đa dịch vụ t-ơng lai Mạng DWDM ứng dụng công nghệ khuếch đại EDFA đà đ-ợc ứng dụng. .. dung đề tài gồm phần : ã Phần I: Công nghệ DWDM ã Phần II: Khuếch ã Phần III: ứng đại EDFA dụng DWDM, EDFA mạng 2 0Gbit/ s Đ-ợc h-ớng dẫn tận tình Thầy giáo TS Phạm Công Hùng, quan tâm giúp đỡ tất... Để b-ớc áp dụng kiến thức đà đ-ợc học nhà tr-ờng với hoạt động hệ thống thực tế mạng l-ới đà chọn đề tài cho luận án tốt nghiệp: " ứng dụng công nghệ DWDM EDFA mạng đ-ờng trục 20 Gbit/ s " Nội dung