Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang tốc độ cao

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - MAI HÙNG TIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TỐC ĐỘ CAO LUẬN VĂN THẠC SỸ NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: BÙI VIỆT KHÔI HÀ NỘI – 2010 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 10 LỜI NÓI ĐẦU .14 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THƠNG TIN QUANG VÀ GHÉP KÊNH QUANG THEO BƯỚC SĨNG 15 1.1 Lịch sử phát triển thông tin quang: 15 1.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống thông tin quang: .16 1.3 Các phương pháp ghép kênh quang: .18 1.3.1 Kỹ thuật ghép kênh quang tần số: 19 1.3.2 Kỹ thuật ghép kênh quang thời gian: 20 1.3.3 Kỹ thuật ghép phân bước sóng WDM: 22 1.4 Cơng nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM: 23 1.4.1 Định nghĩa: 23 1.4.2 Mục đích: 23 1.4.3 Phân loại WDM: .24 1.4.4 Chức hệ thống WDM: 25 1.4.5 Ưu nhược điểm công nghệ WDM: 27 1.4.6 Sự phát triển WDM thời gian qua: 28 CHƯƠNG 2: CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG DWDM 29 2.1 Bộ chuyển đổi bước sóng OUT: 29 2.1.1 Nguyên lý hoạt động: 30 2.1.2 Phân loại ứng dụng: 31 2.2 Ghép kênh quang OMUX tách kênh quang ODMUX: 32 2.2.1 Phương pháp ghép kênh sử dụng lọc: 33 Mai Hùng Tiệp Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao 2.2.2 Phương pháp ghép kênh sử dụng cách tử nhiễu xạ 38 2.2.2.1 Công thức cách tử: 40 2.2.2.2 Các tách ghép bước sóng sử dụng cách tử: 43 2.2.3 2.3 Phương pháp ghép sợi: 46 2.2.3.1 Phương pháp ghép xoắn sợi: 47 2.2.3.2 Phương pháp mài ghép: 48 2.2.3.3 Nhược điểm phương pháp ghép sợi: .49 Các khuếch đại quang: .49 2.3.1 Công nghệ EDFA: 50 2.3.1.1 Tổng quan công nghệ EDFA: 50 2.3.1.2 Nguyên lý hoạt động EDFA: 51 2.3.1.3 Phân loại EDFA: .53 2.3.1.4 Các phương pháp khuếch đại EDFA: 55 2.3.1.5 Các vấn đề truyền dẫn khuếch đại EDFA: 58 2.3.2 Khuếch đại Raman: 59 2.4 Bộ xen/rẽ kênh quang OADM: .61 2.5 Các module bù tán sắc DCM: 64 2.6 Truyền dẫn sợi quang: 66 2.6.1 Phân loại sợi: 66 2.6.2 Sợi quang dịch chuyển vị trí tán sắc khác khơng NZ-DSF .67 2.6.2.1 Sự xuất hiệu ứng phi tuyến tính dùng DSF EDFA: 68 2.6.2.2 Nguyên lý ứng dụng sợi quang NZ-DSF: 68 2.6.3 Sợi quang bù tán sắc DCF .69 2.6.3.1 Nguyên lý bù tán sắc: 70 2.6.3.2 Tính kết của sợi bù tán sắc DCF: 70 2.6.4 Sợi quang tán sắc phẳng DFF: 72 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠNG WDM TẠI EVN TELECOM 74 3.1 Cấu trúc hệ thống WDM: 74 3.2 Yêu cầu thiết bị: 75 3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc thiết kế WDM: 83 3.3.1 Suy hao sợi quang băng thông: 83 Mai Hùng Tiệp Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao 3.3.2 Số kênh bước sóng: 84 3.3.3 Độ rộng phổ nguồn phát: 86 3.3.4 Quỹ công suất: .87 3.3.5 Nhiễu xuyên kênh: 88 3.3.6 Tán sắc: 89 3.3.7 Ảnh hưởng hiệu ứng phi tuyến: 93 3.3.7.1 Khuếch tán tích lũy Raman SRS: 93 3.3.7.2 Hiệu ứng tán xạ Brillouin SBS: .95 3.3.7.3 Hiệu ứng tự điều chế pha SPM: 97 3.3.7.4 Hiệu ứng điều chế pha chéo XPM: 98 3.3.7.5 Hiệu ứng trộn bốn bước sóng FWM: 98 3.3.8 Cơ chế bảo vệ WDM: 100 3.3.8.1 Bảo vệ dựa bước sóng riêng biệt 100 3.3.8.2 Bảo vệ phiên ghép quang (OMSP) : 103 3.4 Hiện trạng hệ thống viễn thông EVN Telecom 104 3.5 Thiết kế hệ thống đường trục mạch 2: 107 3.5.1 Yêu cầu hệ thống: .107 3.5.2 Các tuyến cáp quang sử dụng cho hệ thống DWDM mạch 2: 108 3.5.3 Thiết bị thông tin: 110 3.5.4 Sơ đồ chi tiết hệ thống DWDM đường trục mạch 2: .110 3.5.5 Tính tốn thơng số hệ thống: 111 3.5.5.1 Tính tốn tán sắc: 111 3.5.5.2 Tính tốn quỹ công suất: .112 3.5.5.3 Tỷ số tín hiệu nhiễu OSNR: 112 3.5.5.4 Tính tốn thơng số cho chặng từ Hà Nội Hà Tĩnh 114 3.5.5.5 Bảng thống kê suy hao hệ thống tỉ số OSNR sau tính tốn 122 3.5.6 Cấu hình thiết bị WDM: 126 3.5.6.1 Cấu hình OTM: .129 3.5.6.2 Cấu hình OADM xen rẽ bước sóng: 129 3.5.6.3 Cấu hình OADM xen rẽ bước sóng: 129 3.5.6.4 Cấu hình REG: 130 Mai Hùng Tiệp Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao 3.5.6.5 Cấu hình OLA: 130 CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TRONG DWDM 131 4.1 Giới thiệu OptiSystem: 131 4.2 Mô tuyến quang từ Hà Nội đến Nho Quan: .131 KẾT LUẬN 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO 139 PHỤ LỤC 140 Mai Hùng Tiệp Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan tồn nội dung đề cập luận văn “Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao” viết dựa kết nghiên cứu theo đề cương cá nhân hướng dẫn TS Bùi Việt Khôi với kết thiết kế hệ thống thông tin quang thực tế công ty viễn thông điện lực – EVN Telecom Mọi thông tin số liệu tham khảo trích dẫn dầy đủ nguồn sử dụng luật quyền quy định Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn minh Học viên Mai Hùng Tiệp Mai Hùng Tiệp Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Sự phân chia băng sóng 23 Bảng 2.1: Suy hao module bù tán sắc 66 Bảng 3.1: Các thông số OM 78 Bảng 3.2 Các thông số OD 79 Bảng 3.3 Các thông số OA 80 Bảng 3.4 Bảng phân bố bước sóng band C cho hệ thống DWDM 40 kênh 81 Bảng 3.5.Tốc độ bit dung lượng loại OUT 82 Bảng 3.6: Tính toán tán sắc PMD đường trục mạch 1,2: 111 Bảng 3.7 Tính tốn suy hao tán sắc hệ thống DWDM 122 Bảng 3.8 Bảng tính tốn OSNR đoạn toàn tuyến 125 Bảng 3.9 Tính tốn phần suy hao hệ thống WDM 127 Bảng 4.1 Phân tích WDM Analyzer 133 Bảng 4.2 Phân tích WDM Analyzer 133 Bảng 4.3 Kết kênh sau tách .134 Mai Hùng Tiệp Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống thông tin quang .16 Hình 1.2 Sự gia tăng nhu cầu truyền thoại truyền số liệu 19 Hình 1.3 Sơ đồ tuyến thơng tin quang sử dụng kỹ thuật OTDM 21 Hình 1.4 Minh họa kỹ thuật OTDM .21 Hình 1.5 Hệ thống ghép kênh theo bước sóng song hướng đơn hướng 25 Hình 1.6 Sơ đồ chức hệ thống WDM 25 Hình 1.7 Sự phát triển hệ thống WDM 28 Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống DWDM 29 Hình 2.2: Nguyên lý hoạt động OUT .30 Hình 2.3: Ứng dụng OUT .31 Hình 2.4: Nguyên lý ghép/tách bước sóng 33 Hình 2.5: Cấu trúc lọc điện mơi giao thoa 35 Hình 2.6: Cấu trúc tách hai kênh sử dụng lọc giao thoa 35 Hình 2.7: Cấu trúc tách nhiều bước sóng .36 Hình 2.8: Một tách vi quang kênh thực tế 36 Hình 2.9: Cấu trúc tách nhiều kênh sử dụng lọc giao thoa gắn trực tiếp vào sợi 37 Hình 2.10: Thiết bị OMUX – ODMUX bước sóng 37 Hình 2.11: Thiết bị MUX-DEMUX bước sóng 38 Hình 2.12: Nguyên lý hoạt động phương pháp sử dụng cách tử phản xạ 40 Hình 2.13: Nguyên lý hoạt động phương pháp sử dụng cách tử truyền xạ 40 Hình 2.14: Tìm cơng thức cách tử 40 Hình 2.15: Cách tử pha 42 Hình 2.16 :Sơ đồ ghép kênh sử dụng cách tử Finke 43 Hình 2.17: Bộ tách Littrow 44 Hình 2.18: Bộ tách sử dụng cách tử nhiễu xạ Planar gương lòng chảo 45 Mai Hùng Tiệp Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao Hình 2.19: Cách tử lịng chảo 45 Hình 2.20: Sơ đồ cấu trúc thiết bị tách kênh quang sử dụng cách tử lòng chảo 46 Hình 2.21: Phương pháp nóng chảy 47 Hình 2.22: Phương pháp mài ghép 48 Hình 2.23: Bộ ghép kênh bước sóng phương pháp nóng chảy nối tiếp sợi đơn mode 49 Hình 2.24: Giản đồ lượng Erbium 51 Hình 2.25: Cấu trúc sở khuếch đại EDFA 52 Hình 2.26: Phổ khuếch đại EDFA 53 Hình 2.27: Khuếch đại EDFA tầng .55 Hình 2.28: Khuếch đại EDFA với băng tần C sử dụng lọc 56 Hình 2.29: Khuếch đại EDFA hai tầng 57 Hình 2.30: Cấu trúc chung OADM .61 Hình 2.31: OADM cố định 62 Hình 2.32: OADM cấu hình lại 63 Hình 2.33: Nguyên lý bù tán sắc cách tử Bragg 65 Hình 2.34 Tán sắc phẳng sợi quang .72 Hình 3.1: Cấu trúc hệ thống DWDM .74 Hình 3.2 Cơ chế bảo vệ 1+1 101 Hình 3.3 Cơ chế bảo vệ :n triển khai tầng SDH 102 Hình 3.4 Cơ chế bảo vệ : n hệ thống DWDM tương tự 102 Hình 3.5 Bảo vệ phiên ghép quang(OMSP) .103 Hình 3.6 Sơ đồ chi tiết hệ thống đường trục DWDM .110 Hình 3.7 Cấu hình tuyến quang Hà Nội – Hà Tĩnh 119 Hình 3.8 Cấu hình tuyến quang Hà Tĩnh – Đà Nẵng Đà Nẵng - Pleiku 120 Hình 3.9 Cấu hình tuyến quang Pleiku - HCM .120 Hình 3.10 Cấu hình chi tiết cho tồn tuyến quang mạch 121 Mai Hùng Tiệp Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thơng tin quang tốc độ cao Hình 4.1 Sơ đồ mô chặng Hà Nội – Nho Quan .132 Hình 4.2 So sánh phổ tín hiệu quang sau ghép kênh trước tách kênh 134 Hình 4.3 So sánh miền thời gian quang kênh trước sau tách-ghép sóng 135 Hình 4.4 Phổ tín hiệu kênh trước sau qua tách ghép kênh .136 Hình 4.5 Đồ thị mắt – Q factor 136 Mai Hùng Tiệp Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao Bảng 3.8 Bảng tính tốn OSNR đoạn toàn tuyến TT Tuyến Loại sợi Cự ly (km) L (dB) OSNRi (dB) Hà Nội - Hịa Bình G.652 85 30.25 dB 32.8 Hịa Bình - Nho Quan G.652 105 35.15 dB 27.9 Nho Quan - N1 G.652 69 24.47 dB 38.5 N1 - N2 G.652 120 39.6 dB 23.4 N2 - 500kV Hà Tĩnh G.652 120 39.6 dB 23.4 Hà Tĩnh - N3 G.652 118 39.04 dB 24.0 N3 - N4 G.652 118 39.04 dB 24.0 N4 - N5 G.652 121 39.93 dB 23.1 N5 - Đà Nẵng G.652 69 24.47 dB 38.5 10 Đà Nẵng - N6 G.652 110 36.65 dB 26.4 11 N6 - N7 G.652 110 36.65 dB 26.4 12 N7 - Plei Ku G.652 55 20.35 dB 42.7 13 Plei Ku - N8 G.652 67 23.91 dB 39.1 14 N8 - N9 G.652 130 42.6 dB 20.4 15 N9 - N10 G.652 130 42.6 dB 20.4 16 N10 - N11 G.652 130 42.6 dB 20.4 17 N11- HCM G.652 80 27.75 dB 35.3 18 Hà Nội - Nho Quan G.655 105 33 dB 32 19 Nho Quan - R1 G.655 148 43.5 dB 16 20 R1 - 500kV Hà Tĩnh G.655 148 43.5 dB 26 21 Hà Tĩnh - R2 G.655 118 35.5 dB 27.5 22 R2 - R3 G.655 118 35.5 dB 27.5 23 R3 - R4 G.655 121 36.3 dB 26.7 Mai Hùng Tiệp 125 OSNR (dB) 19.41 18.82 23.29 15.56 15.5 22.42 Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao TT Tuyến Loại sợi Cự ly (km) L (dB) OSNRi (dB) 24 R4 - Đà Nẵng G.655 53 18.15 dB 44.9 25 Đà Nẵng - Dốc Sỏi G.655 108 32.8 dB 30.2 26 Dốc Sỏi - Kon Tum G.655 147 43.2 dB 19.8 27 Kon Tum - Plei Ku G.655 40 14.7 dB 48.3 28 Plei Ku - N12 G.655 165 47 dB 16.0 29 N12 - N13 G.655 164 46.75 dB 16.3 30 N13 - N14 G.655 125 36.35 dB 26.7 31 N14 - Tân Định G.655 80 24.35 dB 38.7 32 Tân Định - Tp HCM G.655 60 20 dB 43.0 OSNR (dB) 19.42 16.00 15.84 3.5.6 Cấu hình thiết bị WDM: Trên sở tính tốn suy hao bảng tính tốn thực phần ta có cấu hình thiết bị cho hệ thống DWDM Mai Hùng Tiệp 126 Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao Bảng 3.9 Tính tốn phần suy hao hệ thống WDM STT Tên tuyến Loại sợi Cự ly Suy hao (km) connector Suy hao Dự phòng suy hao Tổng suy hao Suy hao đo kiểm (dB) Card dự kiến Hà Nội - Hịa Bình G.652 71.5 20.52 dB 23.52 dB 20.915 PA,BA Hịa Bình - Nho Quan G.652 105 29.9 dB 32.9 dB 33.6 PA,BA Nho Quan - N1 G.652 69 19.82 dB 22.82 dB 20.58 PA,BA N1 - N2 G.652 120 34.1 dB 37.1 dB 29.245 PA,BA N2 - TBA 500kV Hà Tĩnh G.652 120 34.1 dB 37.1 dB 29.881 PA,BA Hà Tĩnh - N3 G.652 118 33.54 dB 36.54 dB 31.84 PA,BA N3 - N4 G.652 118 33.54 dB 36.54 dB 30.3 PA,BA N4 - N5 G.652 121 34.38 dB 37.38 dB 31.06 PA,BA N5 - Đà Nẵng G.652 69 19.82 dB 22.82 dB 22.367 PA,BA 10 Đà Nẵng - N6 G.652 110 31.3 dB 34.3 dB 27.75 PA,BA 11 N6 - N7 G.652 110 31.3 dB 34.3 dB 29.7 PA,BA 12 N7 - Plei Ku G.652 55 15.9 dB 18.9 dB 18.75 PA,BA 13 Plei Ku - N8 G.652 67 19.26 dB 22.26 dB 18.576 PA,BA 14 N8 - N9 G.652 130 36.9 dB 39.9 dB 32.39 PA,BA,RMA 15 N9 - N10 G.652 130 36.9 dB 39.9 dB 38.28 PA,BA,RMA Mai Hùng Tiệp 127 Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao 16 N10 - N11 G.652 130 36.9 dB 39.9 dB 38.34 PA,BA,RMA 17 N11- HCM G.652 84 24.02 dB 27.02 dB 20.92 PA,BA 18 Hà Nội - Nho Quan G.655 115 31.55 dB 34.55 dB 31.5 PA,BA 19 Nho Quan - R1 G.655 148 40.46 dB 43.46 dB 29.173 PA,BA,RMA 20 R1 - TBA 500kV Hà Tĩnh G.655 148 40.46 dB 43.46 dB 30.374 PA,BA,RMA 21 Hà Tĩnh - R2 G.655 118 32.36 dB 35.36 dB 26.54 PA,BA 22 R2 - R3 G.655 118 32.36 dB 35.36 dB 28.538 PA,BA 23 R3 - R4 G.655 121 33.17 dB 36.17 dB 26.29 PA,BA 24 R4 - Đà Nẵng G.655 53 14.81 dB 17.81 dB 14.077 PA,BA 25 Đà Nẵng - Dốc Sỏi G.655 108 29.66 dB 32.66 dB 26.73 PA,BA 26 Dốc Sỏi - Kon Tum G.655 147 40.19 dB 43.19 dB 37.94 PA,BA,RMA 27 Kon Tum - Plei Ku G.655 40 11.3 dB 14.3 dB 12.92 PA,BA 28 Plei Ku - N12 G.655 165 45.05 dB 48.05 dB 40.39 PA,BA,RMA 29 N12 - N13 G.655 164 44.78 dB 47.78 dB 37.46 PA,BA,RMA 30 N13 - N14 G.655 125 34.25 dB 37.25 dB 27.87 PA,BA 31 N14 - Tân Định G.655 80 22.1 dB 25.1 dB PA,BA 32 Tân Định - Tp Hồ Chí Minh G.655 85 23.45 dB 26.45 dB PA,BA Mai Hùng Tiệp 128 Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao 3.5.6.1 Cấu hình OTM: Thiết bị quang ghép kênh theo bước sóng DWDM cấu hình OTM Sử dụng 04 bước sóng 10Gbps đường trục mạch hoạt động dải tần C – Band ( ITU-T G.694) Bao gồm đầy đủ phần nguồn, điều khiển, giám sát (OSC) bù tán sắc (DCM) phù hợp với thiết bị: Mux 40 kênh ≥ 02 Card, Demux 40 kênh ≥ 02 Card, OTU ≥ Card 10G, PA ≥ Card, BA ≥ Card 3.5.6.2 Cấu hình OADM xen rẽ bước sóng: Thiết bị quang ghép kênh theo bước sóng DWDM cấu hình OADM: Sử dụng 04 bước sóng 10Gbps đường trục mạch hoạt động dải tần C – Band ( ITU-T G.694) Bao gồm đầy đủ phần nguồn, điều khiển, giám sát (OSC) bù tán sắc (DCM) phù hợp với thiết bị: Add/Drop kênh: 04 Card, OTU: Card x 10G, PA ≥ Card, BA≥ Card 3.5.6.3 Cấu hình OADM xen rẽ bước sóng: Thiết bị quang ghép kênh theo bước sóng DWDM cấu hình OADM Hà Tĩnh: Sử dụng 04 bước sóng 10Gbps đường trục mạch hoạt động dải tần C – Band ( ITU-T G.694) Bao gồm đầy đủ phần nguồn, điều khiển, giám sát (OSC) bù tán sắc (DCM) phù hợp với thiết bị: Add/Drop kênh: 04 Card, OTU: port x 10G, PA ≥ Card, BA ≥ Card, RMA ≥ Card Thiết bị quang ghép kênh theo bước sóng DWDM cấu hình OADM Pleiku: Sử dụng 04 bước sóng 10Gbps đường trục mạch hoạt động dải tần C – Band ( ITU-T G.694) Bao gồm đầy đủ phần nguồn, điều khiển, giám sát (OSC) bù tán sắc (DCM) phù hợp với thiết bị: Add/Drop kênh: 04 Card, OTU: port x 10G, PA ≥ Card, BA ≥ Card, RMA ≥ Card Mai Hùng Tiệp 129 Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao 3.5.6.4 Cấu hình REG: Thiết bị quang ghép kênh theo bước sóng DWDM cấu hình REG lắp đặt vị trí node N13-TBA 500kV Di Linh Sử dụng 04 bước sóng 10Gbps đường trục mạch hoạt động dải tần C – Band ( ITU-T G.694) Bao gồm đầy đủ phần nguồn, điều khiển, giám sát (OSC) bù tán sắc (DCM) phù hợp với thiết bị: REG ≥ Card, PA ≥ Card, BA ≥ Card, RMA ≥ Card 3.5.6.5 Cấu hình OLA: Thiết bị khuếch đại quang OLA ghép kênh theo bước sóng DWDM node: N9, N10, R1, N12 Sử dụng 04 bước sóng 10Gbps đường trục mạch hoạt động dải tần C – Band ( ITU-T G.694) Bao gồm đầy đủ phần nguồn, điều khiển, giám sát (OSC) bù tán sắc (DCM) phù hợp với thiết bị: PA ≥ Card, BA ≥ Card, RMA ≥ Card Thiết bị khuếch đại quang OLA ghép kênh theo bước sóng DWDM N8, N11, Nho Quan, Dốc Sỏi, Kon Tum Sử dụng 04 bước sóng 10Gbps đường trục mạch hoạt động dải tần C – Band ( ITU-T G.694) Bao gồm đầy đủ phần nguồn, điều khiển, giám sát (OSC) bù tán sắc (DCM) phù hợp với thiết bị: PA ≥ Card, BA ≥ Card, RMA ≥ Card Thiết bị khuếch đại quang OLA ghép kênh theo bước sóng DWDM TBA 500kV Hịa Bình, TBA 500kV Nho Quan, N1, N2, N3, N4, N5, N6, N7, R2, R3, R4, N14, TBA 500kV Tân Định Sử dụng 04 bước sóng 10Gbps đường trục mạch hoạt động dải tần C – Band ( ITU-T G.694) Bao gồm đầy đủ phần nguồn, điều khiển, giám sát (OSC) bù tán sắc (DCM) phù hợp với thiết bị: PA ≥ Card; BA ≥ Card Mai Hùng Tiệp 130 Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG TRONG DWDM 4.1 Giới thiệu OptiSystem: OptiSystem phần mềm mô truyền dẫn quang lạ Phần mềm có khả thiết kê, kiểm tra, tối ưu loại liên kết quang ảo tầng vật lí dải phổ mạng quang, từ hệ thống quảng bá hình ảnh tương tự hệ thống đường trục liên lục địa OptiSystem cho phép thiết kế tự động lien kết ảo tầng vật lí phân tích dải phổ mạng quang Từ hệ thống long-haul tới MANs and LANs Phần mềm ứng dụng rộng rãi bao gồm: - Thiết kế hệ thống truyền dẫn quang từ thành phần tới mức hệ thống tầng vật lí - Thiết kê mạng WDM, TDM - Hệ thống quang không dây - Thiết kế Ring SDH/SONET - Thiết kế kênh, khuếch đại, phát, thu - Tính tốn tán sắc - Dự đoán BER bất lợi hệ thống với thu khác - Tính toán lỗi hệ thống khuếch đại link budget Với tính trên, phần mềm OPtiSystem thực trở nên thiết thực việc thiết kế hệ thống WDM việc tính tốn tham số ảnh hưởng đến hệ thống truyền dẫn trước triển khai thực tế Làm cho hệ thống triển khai có độ tin cậy cao hơn, chi phí đỡ tốn hơn, 4.2 Mô tuyến quang từ Hà Nội đến Nho Quan: Trong hệ thống WDM, ta ghép kênh với mật độ dày ta cần quan tâm đến số kênh ghép, khoảng cách kênh, vấn đề tương tác kênh như: Mai Hùng Tiệp 131 Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao suy hao xen, xuyên kênh, hiệu ứng trộn bước sóng Việc khảo sát, thiết kế, mô hệ thống phức tạp quan trọng trước triển khai thực tế Ngoài ra, nêu chương ta cần quan tâm, xem xét đến tham số khác ảnh hưởng đến hệ thống thiết kế tỉ lệ lỗi bít, suy hao sợi quang, quỹ công suất, băng thông, tượng tán xạ, tán sắc, Các tiêu chí đưa chặng: • BER> 10-8 ã OSNR > 15dB ã Pthu: -26 ữ - 14 dB • PMD < 10 ps Hình 4.1 Sơ đồ mô chặng Hà Nội – Nho Quan Với thông số đưa vào, sau chạy mô ta có kết sau: Tại máy phân tích WDM Analyzer 1: Mai Hùng Tiệp 132 Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao Bảng 4.1 Phân tích WDM Analyzer Từ bảng ta thấy cơng suất thu không nằm khoảng yêu cầu nên cần đưa qua khuếch đại trước vào tách kênh Tại máy phân tích WDM Analyzer 2: Bảng 4.2 Phân tích WDM Analyzer Từ bảng ta thấy cơng suất tín hiệu tỉ số OSNR thỏa mãn điều kiện đặt Mai Hùng Tiệp 133 Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao Tại đầu tách kênh ta có kết kênh sau tách: Bảng 4.3 Kết kênh sau tách Kết cho OSNR công suất thỏa mãn điều kiện đặt Thậm chí OSNR tương đối lí tưởng So sánh phổ tín hiệu quang sau ghép kênh trước tách kênh: Hình 4.2 So sánh phổ tín hiệu quang sau ghép kênh trước tách kênh Mai Hùng Tiệp 134 Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thơng tin quang tốc độ cao Từ hình vẽ ta thấy phổ quang trước tách quang bị nhiễu So sánh miền thời gian quang kênh trước sau tách- ghép sóng: Hình 4.3 So sánh miền thời gian quang kênh trước sau tách-ghép sóng Từ hình vẽ ta thấy tín hiệu sau qua ghép kênh bị tán sắc nên cần thiết lập thêm tán sắc với khoảng cách trạm 105km theo khuyến nghị G652 độ tán sắc khoảng 1600ps/nm Tương tự ta thấy phổ tín hiệu kênh trước sau qua tách ghép kênh bị nhiễu bị tán sắc ánh sáng đồ thị đây: Mai Hùng Tiệp 135 Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao Hình 4.4 Phổ tín hiệu kênh trước sau qua tách ghép kênh Một yếu tố quan trọng việc tính tốn BER đồ thị mắt, Q factor: Hình 4.5 Đồ thị mắt – Q factor Mai Hùng Tiệp 136 Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao Bộ BER analyzer: cho ta kết Q factor, đồ thị mắt cho ta biết Emax từ theo cơng thức Trên mơ đánh giá sơ tham số hệ thống DWDM Nó phần giúp ta giải vấn đề trước thiết kế hệ thống Mai Hùng Tiệp 137 Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao KẾT LUẬN Việc sử dụng kỹ thuật WDM vào tuyến truyền dẫn giải triệt để vấn đề dung lượng trước Bài luận văn đóng vai trò quan trọng triển khai hệ thống WDM thực tế, giúp tránh khỏi sai xót, giải vướng mắc gặp phải Với việc khai thác, sử dụng nâng cấp phát triển hệ thống DWDM, hồn tồn có đủ dung lượng để đáp ứng cho dịch vụ băng thông rộng Hệ thống DWDM đường trục mạch hoạt động điều kiện rủi ro lớn khơng có dự phòng bảo vệ Trong tương lai cần xây dựng thêm đường trục DWDM để hệ thống hoạt động an toàn, đảm bảo độ tin cậy cao Trong tương lai gần nhu cầu dịch vụ băng thơng rộng ngày tăng hệ thống cần nâng cấp để đáp ứng đủ dung lượng phục vụ Mai Hùng Tiệp 138 Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] EVN Telecom, Đề án thiết kế tuyến thông tin quang đường trục mạch [2] Ts Bùi Việt Khôi, đại học Bách Khoa Hà Nội, Bài giảng Thông tin quang [3] Vũ Văn San,Trần Hồng Diệu ,”Xác định cấu hình tuyến thông tin quang 10 Gbitps sử dụng khuyếch đại quang” [4] Govin.P Agrawal (2002), Fiber Optical Communication System, WilleyIntersience [5] Huawei, DWDM Theory [6] Jean-Pierre Laude (1993), Wavelength Division Multiplexing, Artech House optoelectronics library Mai Hùng Tiệp 139 Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 ... làm tách sóng quang hệ thống thông tin quang, hai loại có hiệu suất làm việc cao có tốc độ Mai Hùng Tiệp 17 Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao chuyển đổi... triển cho mạng viễn thông Mai Hùng Tiệp 14 Cao học Điện Tử 2, 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG VÀ GHÉP KÊNH QUANG THEO BƯỚC... 2008-2010 Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan tồn nội dung đề cập luận văn ? ?Thiết kế mô hệ thống thông tin quang tốc độ cao? ?? viết dựa kết nghiên cứu theo