Tổng quan về hệ thống DWDM và thiết kế tuyến DWDM cho đường trục tại EVNTELECOM

giáo dục đào tạo trờng đại học bách khoa hà nội - luận văn thạc sĩ khoa học Tỉng quan vỊ hƯ thèng dwdm vµ thiÕt kÕ tun dwdm cho đờng trục evntelecom ngành : kỹ thuật ®iƯn tư Ngun tn tó Ng−êi h−íng dÉn khoa häc : TS Phạm văn bình MC LC LI CAM OAN DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .IV DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ XII LỜI NÓI ĐẦU - PHẦN I - TỔNG QUAN VÀ CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG DWDM - CHƯƠNG 1: - CƠ SỞ KỸ THUẬT GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO BƯỚC SÓNG - 1.1 Kỹ thuật ghép bước sóng quang - - 1.2 Nguyên lý ghép bước sóng quang - - CHƯƠNG 2: - 12 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DWDM - 12 2.1 Tổng quan DWDM - 12 - 2.2 Dải bước sóng làm việc DWDM - 13 - 2.3 Cấu hình mạng DWDM - 14 - 2.4 Những ưu điểm DWDM - 17 - CHƯƠNG 3: - 19 CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG DWDM - 19 3.1 Bộ chuyển đổi bước sóng OTU - 19 3.1.1 Nguyên lý hoạt động - 20 - 3.1.2 Phân loại ứng dụng - 20 - 3.2 Ghép kênh quang OMUX tách kênh quang ODMUX - 21 3.2.1 Phương pháp ghép kênh sử dụng lọc - 22 - 3.2.2 Phương pháp ghép kênh sử dụng cách tử nhiễu xạ - 28 - 3.2.3 Phương pháp ghép sợi - 34 - 3.2.4 Các tách ghép sở mạch tổ hợp quang điện OEI - 37 - 3.3 Các khuếch đại quang - 40 3.3.1 Công nghệ EDFA - 41 - 3.3.2 Khuếch đại Raman - 50 - 3.4 Bộ xen/rẽ kênh quang OADM - 51 - i 3.5 Các module bù tán sắc DCM - 54 3.6 Truyền dẫn sợi quang - 56 3.6.1 Phân loại sợi - 56 - 3.6.2 Sợi quang dịch chuyển vị trí tán sắc khác khơng NZ- DSF - 57 - 3.6.3 Sợi quang bù tán sắc DCF - 59 - 3.6.4 Sợi quang tán sắc phẳng DFF - 61 - CHƯƠNG 4: - 63 CÁC VẤN ĐỀ KỸ THUẬT CƠ BẢN VÀ THAM SỐ CHÍNH ẢNH HƯỞNG ĐẾN HỆ THỐNG DWDM .- 63 4.1 Suy hao sợi quang băng thông - 63 - 4.2 Số kênh bước sóng - 64 - 4.3 Độ rộng phổ nguồn phát - 65 - 4.4 Quỹ công suất - 66 - 4.5 Nhiễu xuyên kênh - 67 - 4.6 Tán sắc - 68 - 4.7 Ảnh hưởng hiệu ứng phi tuyến - 71 - 4.7.1 Khuếch tán tích lũy Raman SRS - 72 - 4.7.2 Hiệu ứng tán xạ Brillouin SBS - 73 - 4.7.3 Hiệu ứng tự điều chế pha SPM - 75 - 4.7.4 Hiệu ứng điều chế pha chéo XPM - 76 - 4.7.5 Hiệu ứng trộn bốn bước sóng FWM - 76 - PHẦN II - 79 THIẾT KẾ TUYẾN DWDM THỰC TẾ TẠI EVNTELECOM - 79 CHƯƠNG 5: - 80 THIẾT KẾ TUYẾN DWDM TRÊN ĐƯỜNG TRỤC CỦA EVNTELECOM - 80 5.1 Hiện trạng hệ thống viễn thông điện lực - 80 - 5.1.1 Hệ thống cáp quang đường trục Bắc Nam - 80 - 5.1.2 Hệ thống thiết bị truyền dẫn đường trục Bắc Nam - 81 - 5.2 Giải pháp kỹ thuật - 83 - 5.2.1 Yêu cầu hệ thống truyền dẫn đường trục - 83 - 5.2.2 Lựa chọn phương án tổ chức mạng: - 85 - 5.2.3 Cấu trúc mạng - 86 - ii 5.2.4 Cấu trúc bảo vệ hệ thống DWDM - 89 - 5.3 Tính tốn thơng số cho hệ thống DWDM SDH/STM-64 - 91 - 5.4 Thiết bị hệ thống - 105 - 5.5 Cấu hình thiết bị DWDM: - 111 - KẾT LUẬN - 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT A API Application Program Interface APS Automatic Protection Switching ARP Address Resolution Protocol ARQ Automatic Repeat Request AS Autonomous System ASBR AS Boundary Router ASN Abstract Syntax Notation ASON Automatic Switched Optical Network AWHG Average Weighted Hop-distance Gain B BER Bit Error Rate (ratio) BFR Best-Fit Rate routing BGMP Border Gateway Multicast Protocol BGP Border Gateway Protocol BLSR Bi-directional Line Switched Ring BPSR Bi-directional Path Switched Ring C CBR Constant Bit Rate CIDR Classless Interdomain Routing CLNP Connectionless Network Protocol CMIP Common Management Information Protocol CORBA Common Object Request Broker Architecture CPE Customer Premises Equipment iv CR-LDP Constraint-based Routing Label Distribution Protocol CSPF Constraint-based Shortest Path First routing CTP Connection Termination Point CWDM Coarse Wavelength Division Multiplexing D DCC Data Communication Channel DCN Data Communication Network DD OSPF Database Description message DHCP Dynamic Host Configuration Protocol DWDM Defense Wavelength Division Multiplexing DCX Digital Cross Connect E EBGP Exterior Border Gateway Protocol ECMP Equal Cost Multiple Path EDFA Erbium-Doped Fibre Amplifier EGP Exterior Gateway Protocol F FEC Forward Error Correction, Forwarding Equivalence Class FIB Forwarding Information Base FIN Finish Flag (TCP header) FQ Fair Queuing FTTH Fibre to the Home FTTN Fibre to the Neighbourhood FWM Four Wave Mixing v G GMPLS Generalised Multiprotocol Label Switching GSMP General Switch Control Protocol I IAB Internet Architecture Board IANA Internet Assigned Numbers Authority IBGP Interior Border Gateway Protocol ICMP Internet Control Message Protocol ID Identifier IDMR Inter-Domain Multicast Routing IDRP Inter-Domain Routing Protocol IGMP Internet Group Management Protocol IGP Interior Gateway Protocol INNI Internal Network-to-Network Interface IPng IP next generation IPSec IP Security ISDN Integrated Service Digital Network IS-IS Intermediate System to Intermediate System routing protocol J JIT Just In Time L LBS Label-Based Switching LC Link Connection LDAP Lightweight Directory Access Protocol LDP Label Distribution Protocol vi LIB Label Information Base LinkTP Link Termination Point LLR Least Loaded Routing LMP Link Management Protocol LOF Loss of Frame LOS Loss of Signal LSA Link State Advertisement LSP Label Switched Path LSR Label Switch Router, Link State Request LSU Link State Update LTE Line Terminating Equipment M MAC Media Access Control MAN Metropolitan Area Network MIB Management Information Base MONET Multiwavelength Optical Networking Consortium MOSPF Multicast Open Path Shortest First MPlS Multiprotocol Lambda Switching MPLS Multiprotocol Label Switching N NAT Network Address Translation NBMA NonBroadcast Multiple Access NC&M Network Control and Management NDP Neighbour Discovery Protocol NE Network Element NFS Network File System vii NGI Next Generation Internet NHRP Next Hop Resolution Protocol NIC Network Interface Card NSAP Network Service Access Point O OADM Optical Add/Drop Multiplexer OAM Operations and Maintenance OAM&P Operations, Administration, Maintenance, and Provisioning OBS Optical Burst Switching OLS Optical Label Switching OLSR Optical Label Switching Router OMS Optical Multiplex Section OPR Optical Packet Router OSCP Optical Switch Control Protocol OSPF Open Shortest Path First protocol OSPF-OMP OSPF Optimised Multi Path OTS Optical Transmission Section OVPN Optical Virtual Private Network OXC Optical Cross Connect P PDU Protocol Data Unit PE Provider Edge PHB Per Hop Behaviour PHY Physical layer PNNI Private Network-to-Network Interface PON Passive Optical Network viii PPP Point to Point Protocol PSTN Public Switched Telephone Network PTE Path Terminating Equipment PVC Permanent Virtual Circuit Q QA Q-Adaptor QoS Quality of Service R RARP Reverse Address Resolution Protocol RIP Routing Information Protocol RMP Reliable Multicast Protocol RMTP Reliable multicast Transfer Protocol RPC Remote Procedure Call RPF Reverse Path Forwarding RSpec Resource Specification RSVP Resource Reservation Protocol RTCP Real-Time Transport Control Protocol RTP Real-Time Transport Protocol RTT Round Trip Time S SAN Storage Area Network SAP Service Access Point SDH Synchronous Digital Hierarchy SDU Service Data Unit SLA Service Level Agreement ix - 106 - Khoảng cách kênh: Khoảng cách bước sóng làm việc khơng bé 100 nm Các bước sóng làm việc phải tuân theo bảng khuyến nghị G694.1 ITU-T - Thiết bị DWDM phải đảm bảo tỉ lệ lỗi bit BER ≤ 10 -12 sử dụng đến 40 bước sóng Bước sóng hoạt động - Tần số tham chiếu tuyệt đối AFR (Absolute Frequency Reference) kênh phải gần tần số sở 193.1 THz - Khoảng cách tần số kênh liền kề 100GHz - Độ lệch tần số trung tâm cực đại kênh phải bé ± 12.5 GHz (khoảng 0.1 nm) - Độ ổn định bước sóng hoạt động kênh phải bé ± 0.01 nm/1 năm - Các tần số bước sóng tương ứng 40 kênh (C band) cho hệ thống DWDM Chuyển mạch bảo vệ Thiết bị phải có khả thực chế bảo vệ: 1: N Cơ chế bảo vệ kênh (optical channel protection) 1+1 Cơ chế bảo vệ OTU (OTU Units protection) 1+1 Cơ chế bảo vệ đường quang (optical line protection) Và chế bảo vệ khác Chức giám sát bảo dưỡng, báo cảnh khai thác hệ thống - OAM - Thiết bị phải hỗ trợ chức cần thiết đầy đủ OAM cách tự động như: giám sát chất lượng hệ thống in-service; giám sát phổ kênh - quang; giám sát chất lượng sợi quang Thiết bị DWDM phải giám sát theo thời gian thực phổ quang node mạng từ NMS gồm: công suất quang, bước sóng hoạt động OSNR, độ lệch tần số trung tâm tất kênh khai thác Yêu cầu thiết bị OADM: - Sẵn sàng chuyển thành cấu hình R-OADM (Reconfigurable-OADM) mà khơng gián đoạn/ngừng cung cấp dịch vụ Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Nguyễn Tuấn Tú - 107 - Thực tái định thời, tái khuyếch đại, tái tạo tín hiệu - 3R - Tối thiểu số hướng làm việc với cấu hình R-OADM Số bước sóng xen rẽ node tăng giảm theo yêu cầu Xen rẽ tái tạo bước sóng Yêu cầu thiết bị khuếch đại quang - OLA - Thiết bị khuếch đại quang (bao gồm BA, PA) sử dụng hệ thống - DWDM tuân thủ theo tiêu chuẩn ITU-T G.663 tiêu chuẩn khác ITU-T Thiết bị phải đảm bảo tỷ lệ lỗi bit gia tăng số bước sóng sử dụng Thiết bị phải cung cấp khuếch đại Raman đảm bảo hệ thống sử dụng khoảng cách xa làm giảm tỷ số OSNR chặng Thiết bị phải có khả điều khiển thay đổi tự động hệ số khuếch đại đảm bảo điều chỉnh có thay đổi số lượng bước sóng Yêu cầu tách/ghép kênh quang (Optical MUX/DEMUX): - Các thông số yêu cầu OM: tuân thủ tiêu chuẩn ITU-T G.681, G.709, G.872 tiêu chuẩn khác ITU-T - Có khả ghép 40 bước sóng, bước sóng có tốc độ 10 Gbps - (Trong giai đoạn sử dụng 04 bước sóng 10 Gbps) Hoạt động bước sóng tuân thủ theo dải tần tiêu chuẩn ITU-T G.694.1 Thông số Đơn vị Giá trị yêu cầu Insert Loss dB < 10 Optical Reflection Coefficient dB < - 40 Wavelength Bandwidth nm 1529 ~ 1561 Polarization Dependent Loss dB < 0.5 Adjacent Channel Isolation Range dB > 22 Non-Adjacent Channel Isolation Range dB > 25 Maximum Channel Insert Loss Difference dB 22 Non-Adjacent Channel Isolation Range dB > 25 Polarization Dependent Loss dB < 0.5 Maximum Channel Insert Loss Difference dB 0.2 -20dB Bandwidth nm < 1.4 Channel Spacing Bảng 5.4.2: Các thông số OD Yêu cầu khuyếch đại quang - Optical Amplifier - Các khuyếch đại quang (gồm OBA, OPA, OLA) sử dụng hệ thống DWDM phải tuân theo khuyến nghị G.663 khuyến nghị liên - quan ITU-T Các thông số yêu cầu OA Thông số Đơn vị Giá trị yêu cầu dBm +20 Noise coefficient (NF) dB 40 Output optical return loss dB >40 Maximum total output power Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Nguyễn Tuấn Tú - 109 - Gain tilt dB/dB