Kỹ thuật đa truy nhập trong mạng quang và ứng dụng luận văn thạc sĩ

Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội Nguyễn dương luận văn thạc sĩ khoa học ngành: xử lý thông tin truyền thông xử lý thông tin truyền thông kỹ thuật đa truy nhập mạng quang ứng dụng nguyễn dương 2004-2006 Hà Nội 2006 hà nội 2006 Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật đa truy nhập mạng quang ứng dụng ngành: xử lý thông tin truyền thông Mà số: Nguyễn dương Người hướng dẫn khoa học: PGS -TS Đặng văn chuyết hà nội 2006 -i- Lêi cam ®oan Em xin cam ®oan luËn văn công trình nghiên cứu thân Các nghiên cứu luận văn dựa tổng hợp lý thuyết hiểu biết thực tế em, không chép Tác giả luận văn Nguyễn Thế Dương -ii- Mục lục Nội dung Trang Lời Mở đầu B Chương 1: phần tử sử dụng mạng quang đa truy nhập 1.1 giới thiệu chung …………………… 1.2 Bé ghÐp hình quảng bá 1.3 ghép kênh tách kênh 1.4 điốt laze điều chỉnh bước sóng 1.4.1 §iỊu chØnh nhiƯt 1.4.2 §ièt laze điều chỉnh bước sóng sử dụng hốc 1.4.3 điốt laze hồi tiếp phân bố (DFB) hai đoạn 10 1.4.4 Điốt laze phản xạ phân bố Bragg hai đoạn ba ®o¹n 11 1.5 bé läc quang ®iỊu chØnh 12 Chương : Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo bước sóng - wdma 2.1 Tỉng quan vỊ kü tht WDMA 14 2.2 Mạng WDMA đơn bước 14 2.2.1 M¹ng WDMA quảng bá lựa chọn 14 2.2.2 Mạng WDMA định tuyến theo bước sóng 2.2.3 Các vấn đề liên quan đến hiệu suất thiết kế mạng 25 20 2.2.3.1 Vị trí đệm mạng WDMA đơn bước 25 2.2.3.2 Xuyªn kªnh 26 2.3 Mạng WDMA đa bước 29 2.3.1 Kh¸i niệm chung mạng WDMA đa bước 29 2.3.2 Đặc điểm mạng WDMA đa bước …………… 31 -iii- 2.4 øng dơng m¹ng kỹ thuật đa truy nhập WDMA 36 2.4 Mạng WDMA đơn bước 36 2.4.1.1 M¹ng LAMBDANET 36 2.4.1.2 M¹ng RAINBOW 37 2.4.1.3 FOX –Bé kÕt nèi chÐo quang tèc ®é 38 cao…………………………… 2.4.1.4 HYPASS (High performance packet switch 39 system…………… 2.4.1.5 M¹ng RINGGO 42 2.4.2 Mạng WDMA đa bước 43 2.4.2.1 M¹ng Starnet 43 2.4.2.2 M¹ng HORNET 44 Chương : kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo sãng mang phơ – SCMA 3.1 Giíi thiƯu chung 49 3.2 Hiệu suất mạng scma đơn kênh 3.2.1 NhiƠu l­ỵng tư Short noise ……………… 53 3.2.2 NhiƠu nhiƯt cđa m¸y thu 54 3.2.3 NhiƠu c­êng ®é Laser 55 3.2.4 NhiÔu giao thoa quang 55 3.2.5 Tỷ số tín hiệu tạp âm tổng 58 3.2.6 øng dơng cđa hệ thống SCMA đơn kênh 55 3.3 Đa truy nhập sóng mang phụ đa kênh 3.3.1 Kh¸i niƯm vỊ hƯ thèng SCMA đa kênh 61 3.3.2 Đặc ®iĨm cđa hƯ thèng SCMA ®a kªnh … 62 3.3.3 Tỷ số tín hiệu tạp ©m tæng 64 3.3.4 ứng dụng hệ thống SCMA đa kênh 65 Ch­¬ng : kü thuËt ®a truy nhËp 51 60 -iv- ph©n chia theo thêi gian – TDMA 4.1 Giíi thiƯu chung 68 4.2 C¸c kh¸i niƯm Kỹ thuật TDMA 4.3 ứng dụng mạng Kỹ thuật đa truy nhập TDMA 71 4.3.1 ATM-PON (ATM dựa mạng quang thụ động) 71 4.3.2 E- PON (Ethernet dựa mạng quang thụ ®éng) 74 68 Ch­¬ng : kü thuật đa truy nhập phân chia theo mà - cdma 5.1 Tỉng quan kü tht ®a truy nhËp CDMA 78 5.2 Các mạng sử dụng kỹ thuật CDMA 78 5.2.1 M¹ng sư dơng kü thuËt CDMA t¸ch sãng trùc tiÕp 5.2.2 Mạng CDMA quang kết hợp 85 5.2.3 Đặc điểm mạng sử dơng kü tht CDMA quang 87 78 Ch­¬ng : đề xuất mô hình ứng dụng mạng man Tại bưu điện hà nội 6.1 Hiện trạng mạng viễn thông BĐHN 88 6.1.1 Mạng truyền dẫn 88 6.1.2 Mạng tổng đài 88 6.1.3 M¹ng DDN trun thèng ……………………………………… 6.1.4 M¹ng trun sè liƯu ATM + IP 90 6.1.5 M¹ng truy nhập băng rộng ADSL & SHDSL 91 6.2 Đánh giá ứng dụng truy nhập quang bđhn 6.3 Dự báo nhu cầu phát triển 96 6.4 Phân tích giải pháp ứng dụng xây dựng mạng 99 6.5 Lựa chọn giải pháp c«ng nghƯ truy nhËp 103 6.6 Mét sè tiêu xây dựng mạng 6.7 Đề xuất cấu hình ứng dụng mạng MAN 107 90 94 105 -v- KÕt luËn 110 Tài liệu tham khảo 111 Thuật ngữ chữ viết tắt ADSL Asymmetric Digital Sub Line Thuê bao số không đối xứng AON All optical network Mạng toàn quang ADM Add/ Drop Multiplexer Bé ghÐp kªnh xen rÏ APD Avalanche Photodiode Điốt tách sóng thác AR Antireflection Coating Vỏ chống phản xạ ASK Amplitude Shift Keying Khoá dịch biên độ ATM Asynchronous Transfer Mode Mode chuyển giao không đồng B-ISDN Broadband Integrated Digital network BPF BandPass Filter Bé läc băng thông BRAS Broadband Access Server Server truy nhập băng réng CNR Carrier –to- Noise Ratio Tû sè sãng mang nhiễu COT Central Office terminal Thiết bị đầu cuối tổng đài CT Central terminal Thiết bị đầu cuối tập trung DBR Distributed Bragg Reflecter Phản xạ phân bố Bragg DCN Digital Communication network Mạng thông tin số DCS Digital Cross -connect system Bé nèi chÐo sè Service M¹ng sè liên kết đa dịch vụ băng rộng DEMUX Demultiplexer Bộ giải ghép (tách) kênh DFB Distributed Feedback Hồi tiếp phân bố DLC Digital loop Carrier Truyền tải mạch vòng số DR Distributed reflector Bộ phản xạ phân bố DSL Digital sub line Đường dây thuê bao số DSLAM DSL access Multiplexer Bộ ghép đường thuê bao số FBG Fiber Bragg grating Cách tử quang Bragg FP-LD Fabry-Perot laser diode Đi ốt la-de Fabry-Perot -vi- FSK Frequency Shift Keying Khoá dịch tần số FTTB Fiber to the Building Cáp quang tới nhà FTTC Fiber to the Curb Cáp quang tới khu dân cư FTTH Fiber to the home Cáp quang tới nhà FTTL Fiber to the loop Mạch vòng cáp quang FTTO Fiber to the office Cáp quang tới công së FWM Four –Wave Mixing Trén sãng GGL Gain Guided laser Lade điều khiển khuyếch đại GI Graded Index ChØ sè Gradien GRIN Graded refractive Index ChØ sè chiÕt suÊt Gradien IF Intermediate frequency Trung tÇn IGL Index Guided laser Lade ®iỊu khiĨn chØ sè chiÕt st IM Intensity Modulation Điều biến cường độ IMD Intermodulation Distortion Méo điều chế tương hỗ LD Laser diode Điốt lade LED Light Emitting Diode Điốt phát quang LED LO Local Oscillator Dao ®éng néi LOC Large Optical Cavity Hèc céng h­ëng quang rộng MAN Metropolitan Area Network Mạng khu vực nội thị MQW Multiple Quantum Well GiÕng l­ỵng tư MUX Multiplexer Bé ghép kênh MZ Mach Zehnder Bộ điều Zehnder OA Optical amplifier Bộ khuếch đại quang OADM Optical Add/Drop Multiplexer Bộ ghÐp kªnh xen rÏ quang OFA Optical fiber amplifier Bé khuếch đại quang sợi ONI Optical Network interface Giao diện m¹ng quang ONNI Optical network – to – network Giao diƯn m¹ng –m¹ng interface quang chÕ Mach – -vii- ONU Optical network Unit Thiết bị mạng quang OTN Optical transport network Mạng truyền tải quang OXC Optical Cross connect Nối chéo quang PDS Passive Distribute Service Dịch vụ phân phối thơ ®éng PIN Positive Intrinsic Negative CÊu tróc PIN PON Passive optical network Mạng quang thụ động PSK Phase shift keying Khoá dịch pha RF Radio frequency Tần số vô tuyến RIN Relative Intensity Noise Nhiễu cường độ tương đối RPR Resilient packet ring Mạng vòng chuyển mạch gói tự hồi phục SBS Stimulated Brillouin Scattering Tán xạ Brillouin kích thÝch SCM Subcarrier Multiplexing GhÐp kªnh sãng mang phơ SDSL Symmetric digital sub line Thuê bao số đối xứng SEL Surface Emitting laser La-de phát mặt SPM Self phase modulation Tự điều chế pha SRS Stimulated Raman Scattering Tán xạ raman kÝch thÝch TDM Time division Multiplexing GhÐp kªnh theo thêi gian TDMA Time division Multiple Access §a truy nhËp theo thời gian TT Tunable transmitter Bộ phát điều chỉnh ®­ỵc TR Tunable receiver Bé thu ®iỊu chØnh ®­ỵc FT Fixed tuned transmitter Bộ phát cố định RF Fixed tuned receiver Bộ thu cố định VPN Virtual private network Dịch vụ mạng riêng ảo WDM Wavelength Division Multiplex GhÐp kªnh theo b­íc sãng WDMA Wavelength Access WGR Wavelength Grating Router Bộ định tuyến cách tử dẫn sóng WR Wavelength Router Bộ định tuyến bước sóng WRC Wavelength routing Controller Bộ điều khiển định tuyến Division Multiple Đa truy nhËp theo b­íc sãng -viii- b­íc sãng WT Wavelength terminal ThiÕt bÞ kÕt ci b­íc sãng XPM Cross Phase Modulation §iỊu chÕ ngang (chÐo) pha danh mơc b¶ng B¶ng 2.1 Quan hệ số nút mạng (N) số bước (h) xuất phát từ 33 nút nguồn giản ®å ShuffleNet (p,k) B¶ng 2.2 Mét sè thông số đại diện biểu đồ ShuffleNet 34 Bảng 2.3 Các tham số thử nghiệm mạng HORNET 45 B¶ng 6.1 Kü tht trun dẫn từ tổng đài đến thuê bao 104 Bảng 6.2 Kỹ thuật truyền dẫn từ thuê bao đến tổng đài 104 Danh mục hình vẽ Hình 1.1 Hình 1.2 H×nh 1.3 H×nh 1.4 H×nh 1.5 H×nh 1.6 H×nh 1.7 H×nh 1.8 H×nh 1.9 H×nh 1.10 H×nh 1.11 H×nh 2.1 Hình 2.2 Một số cấu kiện quang thụ động Bé ghÐp h×nh 8x8 tạo 12 ghép sợi đơn mode Các ghép hình Sơ đồ khối hệ thống WDM Thiết bị ghép tách kênh hỗn hợp (MUX-DEMUX) Xuyên kênh Điốt laze điều chỉnh sử dụng hốc Laser MAGIC Điốt laze hồi tiếp phân bố hai đoạn Sơ đố cấu trúc diode laze phản xạ phân bố Bragg Sơ đồ khối lọc quang điều chỉnh Mạng WDMA hình đơn bước quảng bá lựa chọn Sơ đồ chuyển đổi trạng thái kết hợp với số bước sóng sử dụng 2 4 9 10 11 12 15 17 ... thức mạng ứng dụng kỹ thuật WDMA Chương nghiên cứu kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo sóng mang phụ SCMA tìm hiểu đặc điểm kỹ thuật đa truy nhập sóng mang phụ đơn kênh, kỹ thuật đa truy nhập. .. pháp kỹ thuật, số kỹ thuật đa truy nhập quang nhằm tạo së cø khoa häc cho viƯc thiÕt kÕ vµ øng dụng mạng quang đa truy nhập, nội dung luận văn bao gồm: Chương giới thiệu số phần tử sử dụng mạng quang. .. thuộc vào loại cấu trúc mạng WDMA lựa chọn Mạng đa truy nhập sử dụng kỹ thuật ghép bước sóng phân làm hai loại : Mạng WDMA đơn bước (còn gọi mạng WDMA toàn quang) mạng WDMA đa bước Trong mạng