Nghiên cứu ứng dụng khuếch đại quang sợi trong truyền dẫn quang WDM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - - HOÀNG TIẾN MẠNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KHUẾCH ĐẠI QUANG SỢI TRONG TRUYỀN DẪN WDM Chuyên ngành : Kỹ thuật Viễn thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG Hà Nội - Năm 2018 LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: KHẾCH ĐẠI QUANG 1.1 Tổng quan khuếch đại quang 1.1.1 Nguyên lý khuếch đại quang 1.1.2 Các kỹ thuật khuếch đại quang 11 1.1.3 Các kỹ thuật khuếch đại quang khác 12 1.2 Bộ khuếch đại quang sợi EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) 16 1.2.1 Cấu trúc khuếch đại EDFA 16 1.2.2 Phân bố lượng Er3+ 17 1.2.3 Nguyên lý hoạt động EDFA 18 1.2.3.1 Nguyên lý hoạt động EDFA 18 1.2.3.2 Yêu cầu nguồn bơm 19 1.2.4 Các modul tiêu chuẩn EDFA 19 1.2.5 Công suất bước sóng bơm khuếch đại EDFA 21 1.2.6 Nhiễu khuếch đại quang sợi pha tạp EDFA 22 1.2.7 Ưu khuyết điểm EDFA 24 1.3 Khuếch đại Raman 24 1.3.1 Nguyên lý hoạt động 24 1.3.2 Độ rộng băng tần hệ số khuyếch đại 26 1.3.3 Suy hao sợi quang 28 1.3.4 Ưu khuyết điểm khuếch đại Raman 30 1.3.4.1 Ưu điểm 30 1.3.4.2 Khuết điểm 30 1.4 Khuếch đại quang sợi TDFA 30 1.4.1 Nguyên lý hoạt động 30 1.4.2 Cấu trúc 31 1.5 Khuếch đại quang sợi PDFA 35 1.5.1 Nguyên lý 35 1.5.2 Các đặc trưng khuếch đại 37 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG WDM DWDM 39 2.1 Nguyên lý ghép kênh quang theo bước sóng WDM 40 2.1.1 Nguyên lý ghép kênh quang theo bước sóng 40 2.1.2 Các phương pháp truyền dẫn sử dụng ghép kênh quang theo bước sóng 44 2.1.2.1 Phương pháp truyền dẫn WDM song hướng 44 2.1.2.2 Phương pháp truyền dẫn WDM đơn hướng 44 2.1.3 Các vấn đề kỹ thuật cần quan tâm hệ thống WDM 45 2.1.3.1 Số kênh sử dụng khoảng cách ghép kênh 46 2.1.3.2 Việc ổn định bước sóng độ rộng phổ nguồn phát 48 2.1.3.4 Nhiễu xuyên kênh 49 2.1.3.5 Suy hao 49 2.1.3.6 Tán sắc 49 2.1.3.6 Ảnh hưởng hiệu ứng phi tuyến 51 2.1.4 Ưu, nhược điểm 51 2.2 Nguyên lý ghép kênh quang theo bước sóng DWDM 53 2.2.1 Khái niệm 53 2.2.2 Mơ hình hệ thống ngun lý hoạt động 57 2.2.3 Ứng dụng 60 2.2.3.1 Các kiểu mạng DWDM 60 2.2.3.2 Ứng dụng DWDM lớp mạng 61 2.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng chất lượng DWDM 62 2.2.4.1 Suy hao 62 2.2.4.2 Tán sắc 62 2.2.4.3 Hệ số phi tuyến 64 2.2.5 Ưu-Nhược điểm DWDM 64 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG DWDM TRONG MẠNG TRUYỀN DẪN QUÂN SỰ 67 3.1 Giới thiệu binh chủng Thông tin liên lạc 67 3.2 Hiện trạng mạng truyền dẫn quân 67 3.2.1 Tổ chức hệ thống 67 3.2.3 Tổ chức thực tế mạng quang 70 3.2.3.1 Tổ chức mạng đường trục Bắc - Nam 70 3.2.3.2 Tổ chức tuyến nhánh cấp 72 3.2.3.3 Tổ chức tuyến nhánh cấp 73 3.2.5 Ứng dụng thực tế mạng DWDM mạng Quân 73 3.2.5.1 Hệ thống truyền dẫn 1626 LM 73 3.2.5.2 Ưu điểm hệ thống truyền dẫn 1626LM 75 3.2.5.3 Hệ thống truyền dẫn 1626 LM mạng truyền dẫn quân 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Các tượng biến đổi quang điện……… Hình 1.2: Mơ hình tổng qt khuếch đại…………… …………………….11 Hình 1.3: a) Cơng suất ngõ theo công suất ngõ vào b) Độ lợi khuếch đại theo cơng suất quang ngõ ra…………………………………………… ……………………….14 Hình 1.4: Sơ đồ cấu trúc khuếch đại EDFA…………………………….………16 Hình 1.5: Cấu trúc hình học lõi sợi pha tạp Erbium……………… ……………….…16 Hình 1.6: Giản đồ phân bố lượng ion Er3+ …… ………… ………………17 Hình 1.7: Cấu hình bơm xi .20 Hình 1.8: Cấu hình bơm ngược…………………………………… ………….…… 20 Hình 1.9: Cấu hình bơm hai hướng………………………………… ………….…… 20 Hình 1.10: Sự phụ thuộc khuếch đại tín hiệu vào cơng suất bơm……… …….…….…21 Hình 1.11: Độ khuếch đại phụ thuộc vào cơng suất bơm………………… ………….22 Hình 1.12: Sơ đồ chuyển lượng khuếch đại Raman……….………… … 25 Hình 1.13: Cấu trúc khuếch đại Raman……………………….……………….26 Hình 1.14: Hệ số độ lợi Raman thay đổi theo độ chênh lệch bước sóng tín hiệu nguồn bơm…………………………………………………… ………………… …27 Hình 1.15: Với khoảng cách nguồn bơm 40 nm, kênh nằm dải tần rộng khuyếch đại……………………………… ………………………………….…27 Hình1.16: Giản đồ lượng Thulium………………….………………………31 Hình1.17: Giản đồ lượng Pr3+ ……………………… …………………… 36 Hình 1.18: Ảnh hưởng độ dài tới độ khuếch đại độ rộng dải khuếch đại……….38 Hình 2.1: Các cửa sổ có suy hao thấp sử dụng WDM…………………….…… 41 Hình 2.2: Ngun lý ghép kênh quang theo bước sóng WDM…….………….………42 Hình 2.3: Phương pháp truyền dẫn WDM song hướng………………………… …….44 Hình 2.4: Phương pháp truyền dẫn WDM đơn hướng…………………….……….….45 Hình 2.5: Cấu trúc tổng quát DWDM phổ tín hiệu ghép…………….……53 Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý DWDM…………………………………………… …….58 Hình 2.7: Hệ thống DWDM hai hướng……………………………………… ………60 Hình 2.8: Hệ thống DWDM mở……………………………… …………… ………61 Hình 2.9: Hệ thống DWDM tích hợp…………………………………………….……61 Hình 2.10: Tán sắc làm độ rộng xung ngõ tăng…….………………………… ……62 Hình 3.1: Mơ hình kiến trúc mạng quân sự……….……………………………… ….68 Hình 3.2: Tổ chức mạng truyền dẫn đường trục……….…………….………… ……70 Hình 3.3: Tổ chức mạng truyền dẫn cấp 2………………………………….…………72 Hình 3.4: Tổ chức mạng truyền dẫn cấp 3………………… ……………… ……….73 Hình 3.5: Các dạng cấu hình 1626 LM……………………………….……75 Hình 3.6: Cấu hình LT 77 Hình 3.7: Sơ đồ liên kết quang trạm B1 .78 Hình 3.8: Cấu hình LR 79 Hình 3.9: Sơ đồ liên kết quang trạm B2 .79 Hình 3.10: Cấu hình OADM .80 Hình 3.11: Sơ đồ liên kết quang trạm QB2 81 Hình 3.12: Sơ đồ liên kết quang trạm B06 82 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Sự phụ thuộc khả khuyếch đại vào suy hao tích lũy đường truyền……28 Bảng 2.1: Sự phân chia băng sóng WDM…… ……………….……………41 Bảng 2.2: Bảng so sánh giữa CWDM DWDM…………………………….………43 Bảng 2.3: Bảng phân phối kênh hệ thống WDM 16 kênh……………………47 Bảng 2.4: Cự ly bị hạn chế tán sắc khơng có trạm lặp (trị số lý thuyết)……… …50 Bảng 2.5: Phân chia băng tần quang……………………………………………….….54 Bảng 2.6: Bước sóng chuẩn hóa DWDM theo khuyến nghị ITU-T G.692……………54 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT APD Avalanche Photo-Diode Điốt quang thác ASE Amplified Spontaneous Emission noise Bức xạ tự phát khuếch đại BA Boost Amplifier Bộ khuếch đại tăng cường BER Bit Error Rate Tỉ số lỗi bit CWDM Coarse Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh theo bước sóng lỏng DCF Dispersion Compensating Fiber Sợi bù tán sắc DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh theo bước sóng mật độ cao EDFA Erbium-Doped Fiber Amplifier Bộ khuếch đại quang sợi pha trộn Erbium EMS Element Management System Hệ thống quản lý phần tử ITU_T International Telecommunication Union - Telecommunication Standardization Sector Liên minh viễn thông quốc tế LA Line Amplifier Bộ khuếch đại đường MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức SDH Synchronous Digital Hierachy Phân cấp số đồng NDFA Neodymium-Doped Fiber Amplifier Bộ khuếch đại quang sợi pha trộn Neodymium NMS Network Management System Hệ thống quản lý mạng ODU Optical Demultiplexing Unit Bộ tách kênh quang OFA Optical Fiber Amplifier Khuếch đại quang sợi OMU Optical Multiplexing Unit Bộ ghép kênh quang OSC Optical Supervision Channel Kênh giám sát quang OTU Optical Transponder Unit Bộ phát đáp quang PIN Positive Intrinsic Negative Cấu trúc PIN PDFA Praseodymium-Doped Fiber Amplifier Bộ khuếch đại quang sợi pha trộn Praseodymium PA Pre-Amplifier Bộ tiền khuếch đại SDH Synchronous Digital Hierachy Phân cấp số đồng SOA Signal Optical Amplifier Bộ khuếch đại tín hiệu quang SOA Optical Semiconductor Amplifier Khuếch đại quang bán dẫn TDFA Thulium-Doped Fiber Amplifier Bộ khuếch đại quang sợi pha trộn Thulium WDM Wavelengh Division Multiplexer Ghép kênh theo bước sóng LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, phát triển mạnh mẽ dịch vụ thoại phi thoại (video độ nét cao, trung tâm lưu trữ dữ diệu Drobox, Google Drive,…) tạo gia tăng lớn dung lượng Để đáp ứng nhu cầu này, kỹ thuật truyền dẫn kết hợp với tḥt tốn xử lý tín hiệu số phát triển Hệ thống thông tin quang đơn mode mạng thông tin tiên tiến, nó chưa tận dụng băng thông lớn sợi quang cách hữu hiệu, sợi quang truyền kênh quang Vì vậy cần phải cải thiện hệ thống thơng tin quang có sẵn kỹ thuật tiến tiến với chi phí thấp cách ghép nhiều bước sóng truyền sợi quang Kỹ thuật ghép kênh quang theo bước sóng WDM (Wavelengh Division Multiplexer) đời, cho phép nâng cao dung lượng truyền dẫn hệ thống lên lớn mà không cần phải tăng thêm sợi quang tận dụng băng tần lớn sợi quang ghép nhiều kênh bước sóng sợi quang Kỹ thuật ghép kênh quang theo bước sóng ứng dụng rộng rãi mạng viễn thông Để triển khai lắp đặt hệ thông thông tin quang có hiệu quả, bảo đảm chất lượng truyền dẫn thời gian khai thác dài, công việc thiết kế tuyến quan trọng, xây dựng tuyến truyền dẫn tốc độ cáo cự ly xa tuyến thường hay sử dụng khuếch đại quang, đặc biệt EDFA Raman Nhận thức tầm quan trọng ý nghĩa to lớn khuếch đại quang sợi đồng thời xuất phát từ mong muốn tìm hiểu hệ thống thơng tin quang sử dụng kỹ thuật WDM khuếch đại quang sợi đồng ý PGS.TS Nguyễn Quốc Trung, em thực luận văn thạc sỹ: “Nghiên cứu ứng dụng khuếch đại quang sợi truyền dẫn quang WDM” CHƯƠNG 1: KHẾCH ĐẠI QUANG Do nhu cầu ngày tăng lực mạng cao hơn, những năm gần đây, không nỗ lực xây dựng hệ thống truyền dẫn quang hiệu suất cao mới mà cải thiện hoạt động hệ thống có Bộ khuếch đại quang học loại yếu tố mạng vậy mà hoạt động ảnh hưởng quan trọng đến hiệu suất toàn hệ thống 1.1 Tổng quan khuếch đại quang 1.1.1 Nguyên lý khuếch đại quang Nguyên lý khuếch đại quang khuếch đại quang thực dựa tượng phát xạ kích thích khơng có cộng hưởng xảy trình khuếch đại Hiện tượng phát xạ kích thích (stimulated emission) ba tượng biến đổi quang điện ứng dụng thông tin quang Các tượng minh họa hình 1.1 E2 E2 hf12 E2 hf12 hf12 E1 E1 E1 a Hấp thụ b Phát xạ tự phát (Absorption) (Spontaneous emission) hf12 (cùng pha) c Phát xạ kích thích (Stimulated emission) Nguồn Hình 2.2-Kỹ tḥt thơng tin quang 2-Đỗ Văn Việt Em Hình 1.1: Các tượng biến đổi quang điện (a) Hấp thụ, (b) phát xạ tự phát, (c) Phát xạ kích thích Hiện tượng phát xạ kích thích, hình 1.1.c, xảy điện tử trạng thái lượng cao E2 bị kích thích photon có lượng hf12 với độ chênh lệch lượng giữa trạng thái lượng cao trạng thái lượng thấp điện tử (Eg= E2 – E1) Khi đó, điện tử chuyển từ trạng thái lượng cao xuống trạng thái lượng thấp tạo photon có lượng với lượng photon kích thích ban đầu Như vậy, từ photon ban đầu sau khi xảy 3.2.3 Tổ chức thực tế mạng quang 3.2.3.1 Tổ chức mạng đường trục Bắc - Nam a) Tổ chức mạng Nguồn Hình 2.2-Mạng viễn thơng - Nguyễn Anh Quang Hình 3.2: Tổ chức mạng truyền dẫn đường trục Đường trục cáp quang quân Bắc - Nam xây dựng thành mạch vòng với nút đầu cuối Hà Nội Thành phố Hồ Chí Minh Mạng đường trục Bắc - Nam bao gồm: - Tuyến A: bao gồm 19 trạm, ký hiệu A1- A19, sử dụng 02 sợi quang đường dây 500 Kv, tốc độ 10Gbit/s: sợi số cho trạm lẻ từ A1- A3…A19 sợi số 10 cho trạm chẵn từ A2- A18 tạo thành vòng phẳng Tại nút quan trọng A1, A6, A11, A13 ,A16, A19 có cấu hình xen rẽ để hạ kênh cấp dịch vụ thực nối ngang thiết bị SDH sang đường trục B, để tạo thành vòng vu hồi theo khu vực, lại 13 trạm có thiết bị ghép bước sóng WDM - Tuyến B: bao gồm 22 trạm có cấu hình xen rẽ, tốc độ 10Gbit/s, sử dụng sợi quang dọc theo hành lang an toàn đường sắt Bắc-Nam; ký hiệu từ B1- B22, trạm có thiết bị WDM SDH bảo đảm truyền dẫn cho đơn vị tuyến phía Đơng 70 Chủ yếu đặt sở huy quân tỉnh, thành phố hạ luồng kết nối tới đơn vị toàn quân Hai tuyến A, B tạo thành mạch vòng Trong đó trạm đầu cuối trục A Al A19 đặt chung vị trí với trạm đầu cuối B B01 B22 - Tuyến C: Hợp tác với VNPT xây dựng, sử dụng 02 sợi cáp quang tuyến Đường Hồ Chí Minh, gồm 21 trạm cáp quang (tốc độ 2.5Gbit/s), bảo đảm cho đơn vị phía Tây vu hồi b) Đặc điểm * Đối với tuyến A, B: sử dụng hai hệ thống thiết bị - Thiết bị ghép bước sóng DWDM 1626 LM: + Thiết bị Alcatel-Lucent, lắp 22 trạm B (B1 đến B22) 19 trạm A (A1 đến A19) + Sử dụng công nghệ ghép phân chia bước sóng mật độ cao (DWDM) 1626LM cung cấp dung lượng truyền dẫn lớn sợi quang cách ghép: 96 kênh quang, (mỗi kênh tốc độ 10Gb/s) Hiện dùng 10 kênh đó Viettel dùng 9, thông tin quân dùng 01) - Tốc độ kết nối giữa trạm tuyến A, B STM64 * Đối với tuyến C: - Sử dụng thiết bị truyền dẫn hãng Siemens (Hà Nội - Đà Nẵng) thiết bị hãng Nortel (Đà Nẵng - TP HCM), tốc độ kết nối giữa trạm tuyến C STM16 [12] 71 3.2.3.2 Tổ chức tuyến nhánh cấp a) Tổ chức mạng B16 B01 Mạng TD STM-64 đường trục STM-64 Hà nội STM-64 A01 STM-1 STM-16 STM-16 Nguồn Hình 2.5 - Mạng viễn thơng - Nguyễn Anh Quang Hình 3.3: Tổ chức mạng truyền dẫn cấp b) Đặc điểm: - Đường nhánh quang từ mạng cấp xuống thường có cấu trúc vòng - Sử dụng loại thiết bị quang có dung lượng vừa cung cấp giao diện từ STM1 - STM16 như: SDM1, SDM4, SDM16, BG-20, BG-40, XDM 100, XDM 300 - Tốc độ kết nối lên trạm cấp thường STM4, STM16 Kết nối xuống trạm cấp thường STM1, nE1 72 3.2.3.3 Tổ chức tuyến nhánh cấp a) Tổ chức mạng Nguồn Hình 2.6 - Mạng viễn thơng - Nguyễn Anh Quang Hình 3.4: Tổ chức mạng truyền dẫn cấp b) Đặc điểm - Từ trạm đầu cuối cấp kết nối trạm cấp theo cấu hình điểm điểm, nối tiếp tạo thành tuyến truyền dẫn - Tốc độ kết nối lên mạng cấp (hoặc cấp 1) thường STM1, nE1 - Các giao diện mạng thường giao diện 2M cáp PCM 3.2.4 Nhu cầu áp dụng DWDM cho mạng truyền dẫn Quân Phương án ứng dụng triển khai DWDM cho mạng đường trục (backbone) quân tất yếu Từ sở mạng sẵn có áp dụng cơng nghệ vào nâng đáng kể khả mạng 3.2.5 Ứng dụng thực tế mạng DWDM mạng Quân 3.2.5.1 Hệ thống truyền dẫn 1626 LM Thiết bị ghép sóng 1626LM (Light Manager) có chức ghép phân chia bước sóng mật độ cao (DWDM) sử dụng mạng vùng, quốc gia hay lục địa Thiết bị ghép sóng 1626LM cung cấp dung lượng truyền dẫn lớn sợi cáp cách ghép: 73 96 kênh, tốc độ 10Gb/s, sử dụng lưới 50GHz băng C mở rộng (1530 – 1568.6 nm) 32 kênh, tốc độ 10Gb/s, sử dụng lưới 100GHz băng C chuẩn (1529.55 1561.42 nm) Với mạng quốc gia lục địa: 96 bước sóng với tốc độ 10G (ở lưới bước sóng 50GHz) với khả khuếch đại cao, tách ghép quang cố định dung lượng cao (OADMs); Mạng khu vực: 32 bước sóng với tốc độ 10 GHz (ở lưới bước sóng 100GHz) với khuếch đại tối ưu, tách ghép quang xen rẽ cố định tối ưu; Các thu phát thông dụng mở rộng: gắn mơdul quang XFP cho đường truyền 10GE LAN/WAN, SDH, băng C mở rộng; Sự tích hợp giữa SDH GbE: Bộ tập trung tốc độ 4x2.5 Gb/s (TRBD); 2xGbE 9xGBE cho ứng dụng 10G Hỗ trợ bảo vệ quang: 1+1 với bảo vệ nhánh; Các tách ghép quang xen rẽ định lại cấu hình (ROADM): Mạng cải tiến cách mềm dẻo; Dễ dàng nâng cấp từ cấu hình tách ghép xen rẽ quang dựa cơng nghệ chặn bước sóng Cấu hình tách ghép xen rẽ mở rộng định lại cấu hình (TR-OADM): Chuyển mạch chọn bước sóng mới, (WSS) dựa kỹ thuật tách ghép quang định lại cấu hình lọc tách ghép mở rộng; Tách ghép xen rẽ quang nhiều bậc (1-2-3-4 hướng); Lưới chuyển mạch chọn bước sóng lập trình (lưới 50GHz 100GHz); Lên tới 72 cổng tách ghép (tốc độ 10G 40G) cho hướng; Truyền dẫn bước sóng tốc độ 40G; Định dạng modul tối ưu cho ứng dụng khác nhau: Truyền dẫn pha nhị phân (PSBT, lưới 50GHz) cho mạng vùng; Khoá dịch pha vi phân DPSK (lưới 100GHz) cho mạng đường trục 74 Hỗ trợ nhiều lưới (50GHz 100GHz) sợi quang để truyền đồng thời kênh tốc độ 10G 40G Giám sát hiệu Ethernet lớp dựa bảng mạch ETHC1000; Có thể quản lý chỗ phần mềm 1320 CT SPLM (ở phiên thứ quản lý chỗ 1320 CT) Các cấu hình đường dây: Gồm có Cấu hình đầu cuối đường dây (Line Terminal - LT); Cấu hình lặp đường dây (Line Repeater - LR); Cấu hình tách ghép xen rẽ (OADM - Optical Add & Drop Multiplexer); Cấu hình Back to Back Nguồn Hình 1.1 thiết bị ghép bước sóng 1626 Hình 3.5: Các dạng cấu hình 1626 LM 3.2.5.2 Ưu điểm hệ thống truyền dẫn 1626LM - Khả truyền dẫn tối đa lên đến 3.84 Tbps (96x40 Gbps) sợi quang với khoảng cách giữa kênh 50 Hz - Có khả mở rộng kiến trúc đa điều khiển - Khối xen rẽ quang truy cập linh hoạt đầy đủ cấu hình lại từ xa cho 46, 80 96 kênh DWDM với khả cho 100% lưu lượng xen/rẽ - Kết nối quang chéo cho 40, 80 96 kênh DWDM, sử dụng cho việc cấu hình lại từ xa tuyến bước sóng qua nút đa chiều mạng mắt lưới với khả xen rẽ lên đến 100% lưu lượng hướng 75 - Bảo vệ kênh truyền quang 1+1 chống lại tín hiệu có cố xảy ra, điều hợp với mạng quân - Độ gọn nhẹ cao - Tự động phát cổng có kết nối tín hiệu - Hồn tồn tự động tối ưu hóa lượng để đảm bảo nhịp quang học hiệu suất liên kết, nâng cao khả trì kênh lên mức cao - Điều khiển quang học với kỹ thuật cao - Tiết kiệm chi phí, tối ưu hóa dòng khuếch đại từ Metro đến ứng dụng truyền dẫn siêu xa - Kiểu sợi quang linh hoạt, ví dụ: + Cáp quang đơn mode thơng thường + Cáp quang có khu vực hiệu dụng lớn + Sợi tán sắc trung bình + Sợi phân tán + Sợi lõi tinh khiết silic - Dịch vụ linh hoạt đáp ứng tất yêu cầu lưu lượng - Tích hợp đầy đủ tảng truyền dẫn cho kênh quang tốc độ 2,5 Gbps, 10Gbps 40Gbps Tối ưu hóa chi phí đầu tư hiệu suất sử dụng ứng dụng mạng truyền dẫn quân - Tập hợp dữ liệu đa dịch vụ chức xen rẽ kênh quang với tốc độ 10Gbps - Hỗ trợ điều khiển phần tử mạng - Giao thức quản lý qua mạng đơn giản giao diện quản lý ngôn ngữ thống 3.2.5.3 Hệ thống truyền dẫn 1626 LM mạng truyền dẫn quân a) Cấu hình đầu cuối đường dây Trong cấu hình LT, có tới 96 tín hiệu WDM màu (12 băng) ghép tín hiệu đường dây/kết hợp Trong cấu hình LT, thiết bị đặt hai đầu kết nối điểm - điểm 76 Nguồn Hình 1.2 thiết bị ghép bước sóng 1626 Hình 3.6 Cấu hình LT Cấu hình LT biểu diễn hình vẽ 3.6, bao gồm: Khuếch đại đường dây (LOFA), với việc trích ra/chèn vào OSC trước/sau khuếch đại giai đoạn; Lên tới 12 CMDX BMDX1000 thực phối hợp mux/demux; - Bộ phát đáp TPD; - ALCT cho phép truy nhập hệ thống; - OSCU cho phép giám sát NE Trên đường trục A, B trạm B1, A1, B22, A19 sử dụng cấu hình Ví dụ sơ đồ liên kết quang trạm B1 thể hình vẽ 3.7 77 Hình 3.7 Sơ đồ liên kết quang trạm B1 b) Cấu hình lặp đường dây (Line Repeater) Đây cấu hình NE hai hướng, tích hợp khuếch đại quang, mà khơng có phát đáp chức mux/demux Cấu hình LR biểu diễn hình vẽ 3.8 78 Nguồn Hình 1.4 thiết bị ghép bước sóng 1626 Hình 3.8 Cấu hình LR LR bao gồm hai khuếch đại đường (in-line) quang hai trạng thái (LOFA), cung cấp khả khuếch đại dải rộng hai hướng bậc làm tăng công suất quang tín hiệu WDM kết hợp mà khơng sử dụng chuyển đổi quang điện Trên đường trục A, trạm A2, A3, A4, A5, A7, A8, A9, A10, A12, A14, A15, A17, A18 sử dụng cấu hình Ví dụ sơ đồ liên kết quang trạm B2 biểu diễn hình vẽ 3.9 Hình 3.9 Sơ đồ liên kết quang trạm B2 c) Cấu hình tách ghép xen rẽ OADM (Optical Add & Drop Multiplexer) Cấu hình OADM cấu hình mang lại khả ghép tách nhiều bước sóng vào/khỏi tín hiệu tổng hợp hai hướng 79 Có thể ghép/tách 100% lưu lượng tổng số 77 bước sóng (11 băng, bước sóng băng) Tất băng mà khơng tách phát qua mà không cần chuyển đổi quang/điện Nguồn Hình 1.6 thiết bị ghép bước sóng 1626 Hình 3.10 Cấu hình OADM OADM bao gồm: - LOFA: Khuếch đại đường dây khả tách/chèn kênh OSC trước/sau khuếch đại hai trạng thái - 22 CMDX (11 hướng, băng dành riêng cho ALCT, mặc định B5) - BMDX1100 (một hướng): cho phép phối hợp mux/demux - TPD (transponder) - ALCT - OSCU Trên đường trục B trạm B2, B3, B4, B5, B7, B8, B9, B11, B12, B13, B14, B15, B17, B18, B19, B20, B21 sử dụng cấu hình Ví dụ sơ đồ liên kết quang trạm B2 biểu diễn hình vẽ 3.11 80 Hình 3.11 Sơ đồ liên kết quang trạm B2 d) Cấu hình Back to back Cấu hình Back to Back thực chất cấu hình LT đấu lưng lại với nhau, làm nhiệm vụ tái tạo tín hiệu Tất băng mà khơng hạ trạm phải tách, chuyển đổi quang/điện chuyển đổi điện/quang, ghép đưa lên đường dây Trên đường trục A, B trạm A6, A11, B6, B10, B16 sử dụng cấu hình Ví dụ sơ đồ liên kết quang trạm A6 biểu diễn hình vẽ 3.12 81 Hình 3.12 Sơ đồ liên kết quang trạm B06 Kết luận chương: Để triển khai cơng nghệ WDM, DWDM mạng thơng tin qn có nhiều vấn đề đặt ra, đó việc tính tốn thiết kế tuyến quan trọng vừa đảm bảo thông tin cho thường xuyên, dự phòng, cho sẵn sàng chiến đấu chiến đấu mà bảo đảm yếu tố kinh tế khó khăn Đối với tuyến DWDM việc thiết kế trở nên phức tạp nhiều đòi hỏi phải hiểu rõ giới hạn suy hao, tán sắc, quỹ công suất, quỹ thời gian tượng phi tuyến sợi quang tạo 82 KẾT LUẬN Khuếch đại quang những phận quan trọng mạng thông tin quang WDM, có nhiều phương pháp khuếch đại quang sợi hệ thống chủ yếu sử dụng khuếch đại EDFA Raman đem lại những tiến vượt bậc khả tăng dung lượng truyền dẫn thông tin quang Từ việc nghiên cứu lý thuyết ứng dụng khuếch đại quang sợi chuyền dẫn quang WDM đến áp dụng vào mạng truyền dẫn quân Từ đó nâng cấp mạng truyền dẫn quân có nhiều vấn đề phải xem xét cấu hình hợp lý, cấu hình tối ưu Binh chủng Thông tin đơn vị cung cấp dịch vụ cho hoạt động quân bao gồm thoại truyền hình truyền số liệu Đặt địi hỏi phải áp dụng công nghệ mới việc vận hành khai thác mạng truyền dẫn vừa bảo đảm thông tin liên lạc thơng suốt, bảo đảm bí mật, an tồn Với thời gian nghiên cứu tìm hiểu thực tế mạng truyền dẫn qn tìm hiểu cơng nghệ WDM/DWDM hạn chế những vấn đề đề cập luận văn mới mang tính chất tìm hiểu tổng qt Cơng nghệ ghép kênh quang theo bước sóng thực tế có những bước phát triển cao rộng nhiều so với phạm vi đề cập luận văn tiếp tục nghiên cứu phát triển tương lai Từ đó em mong muốn đuợc tìm nhiều nữa cơng nghệ WDM/DWDM có những giải pháp mới để tiếp tục đề xuất nâng cấp cho mạng truyền dẫn quân đóng góp phần nhỏ bé cho việc bảo đảm thông tin liên lạc quân 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO Th.s Đỗ Văn Việt Em, (2007) Kỹ thuật thơng tin quang II, HV Cơng nghệ bưu viễn thông, Hà Nội Lê Quốc Cường, Đỗ Văn Việt Em, Phạm Quốc Hợp, (2009), Kỹ thuật thông tin quang I, HV Cơng nghệ bưu viễn thơng, Hà Nội Hồ Trường Lâm (2017), Thiết bị truyền số liệu, truyền hình, radio trunking, nhà xuất quân đội nhân dân, Hà Nội Hoàng Minh Ngọc (2011), Thiết bị ghép bước sóng 1626LM , nhà xuất quân đội nhân dân, Hà Nội Nguyễn Anh Quang (2017), Mạng viễn thông, nhà xuất quân đội nhân dân, Hà Nội TS Vũ Văn San, (2002) Hệ thống thông tin quang tập 2, nhà xuất bưu điện, Hà Nội Nguyễn Thị Tưởng (2012), Kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng mật độ cao DWDM, HV Cơng nghệ bưu viễn thơng, Hà Nội Govind P.Agrawal (2001), Fiber Optics Communication Systems Rochester Adolfo Herbster, Murilo Araujo Romero (2017), “EDFA Design and Analysis for WDM Optical Systems Based on Modual Multiplexing” On-line version ISSN, Vol 16, No1 March 2017 10 Mr.Sachin Chaugule, Mr.Ashish More (2010), “WDM and Optical Amplifier (Wavelength Division Multiplexing)”, IEEE Conferences, volome2, 2nd International Conference on Mechanical and Electronics Engineering, pp 232-236 11 Fady I El-Nahal, Abdel Hakeim M Husein (2012), “Thulium Doped Fiber Amplifier (TDFA) for S-band WDM Systems”, Open Journal of Applied Sciences, 2, 5-9 12 S.A varshey, K Saioh, M Koshiba, P.J Roberts (2007), “Analysis of a realistic and idealized dispersion compensating photonic crystal fiber Raman amplifier”, Opt Fiber Techno, 13 (2007) 84 ... tin quang sử dụng kỹ thuật WDM khuếch đại quang sợi đồng ý PGS.TS Nguyễn Quốc Trung, em thực luận văn thạc sỹ: ? ?Nghiên cứu ứng dụng khuếch đại quang sợi truyền dẫn quang WDM? ?? CHƯƠNG 1: KHẾCH ĐẠI... thống truyền dẫn sử dụng ghép kênh quang theo bước sóng WDM, đó truyền dẫn WDM đơn hướng truyền dẫn WDM song hướng 2.1.2.1 Phương pháp truyền dẫn WDM song hướng Phương pháp truyền dẫn WDM. .. bao gồm: - Sợi quang: nơi xảy trình khuyếch đại Sợi quang sợi quang truyền tín hiệu sợi SMF, DSF, Trong khuyếch đại quang không cần sử dụng sợi quang đặc biệt (pha ion Erbium) khuyếch đại EDFA