Tính toán thiết kế tuyến cáp quang đường trục bắc nam ứng dụng công nghệ dwdm và edfa

đại học quốc gia hà nội tr-ờng đại học công nghệ Phạm văn hạnh Nghiên cứu ứng dụng cáp quang biển cho mạng viễn thông việt nam luận văn thạc sỹ Hà Nội - 2006 đại học quốc gia hà nội tr-ờng đại học công nghệ Nguyễn thuý hà tính toán thiết kế tuyến cáp quang đ-ờng trục bắc-nam ứng dụng công nghệ DWDM EDFA Ngành: Công nghệ Điện tử- Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật vô tuyến điện tử thông tin liên lạc Mà số: 2.07.00 luận văn thạc sỹ ng-ời h-ớng dẫn khoa học: pgs.ts: nguyễn cảnh tuấn Hà Nội - 2006 1381 Formatted: Font: 16 pt, Do not check spelling or grammar -1- Formatted: Space Before: pt Môc Formatted: Top: 1,38" lôcL Danh mục hình vẽ Danh mục bảng biểu .8 Formatted: Default Paragraph Font, Font: VnTimeH, French (France), Do not check spelling or grammar C¸c thuËt ngữ viết tắtời nói đầu 444449 Các thuật ngữ viết tắt mở đầu 139910611 Formatted: Default Paragraph Font, French (France), Do not check spelling or grammar Formatted: Normal Formatted: TOC 1, Left, Line spacing: single Ch-¬ng I1: Tỉng quan công nghệ DWDM Formatted: Font: 14 pt EDFA Formatted: TOC 1, Left, Line spacing: single 1.1 tæng quan công nghệ ghép kênh theo b-ớc sóng WDM 171313128 1.2 Phân loại hệ thống truyền dẫn sư dơng c«ng nghƯ W WDDM 211616151112 1.2.1 Trun dÉn ghÐp b-íc sãng quang mét h-íng 2218181713 1.2.2 Trun dÉn ghÐp b-íc sãng quang hai h-íng 2318181713 1.3 cấu trúc cho mạng WDM 2420201915 1.3.1 CÊu tróc ®iĨm- ®iĨm 2520201915 1.3.2 CÊu tróc ring 2722222117 1.3.3 CÊu tróc m¹ng h×nh l-íi 2823232218 1.4 Các tham số công nghÖ WDM 3025252420 1.4.1 Suy hao xen 3025252420 1.4.2 Xuyªn kªnh 3025252420 1.5 c¬ sở tảng khuếch đại quang sợi pha erbium (EDFA) 3126262521 Formatted: Font: 13 pt Formatted: Font: VnArial Narrow 1381 -2- Formatted: Font: 16 pt, Do not check spelling or grammar 1.5.1 Nguyên lý làm việc 3227272622 1.5.2 Quy luËt chi phối t-ơng tác Phôtôn- nguyên tử .3328282723 1.5.5 Cấu hình bơm EDFA 4741413935 1.6 Vai trò EDFA, yêu cầu mạng dải rộng EDFA ứng dụng WDM 5043434238 1.6.1 Vai trò EDFA mạng thông tin quang WDM 5043434238 1.6.2 Các yêu cầu mạng EDFA mạng thông tin quang WDM 5144444239 1.6.3 Kiểm soát động khuếch đại hÖ thèng WDM 5145454339 1.7 KÕt luËn 5448484642 Ch-ơng 2ii: thiết bị công nghệ thiết bị sử Formatted: Font: 14 pt dDụng hÖ thèng DWDM Formatted: TOC 1, Left, Line spacing: single 2.1 thiết bị sử dụng hệ thèng DWDM 5750504845 2.1.1 Nguån ph¸t quang .5750504845 2.1.2 Sỵi quang 5952525047 2.1.3 ThiÕt bÞ thu quang 6255555350 2.1.4 Thiết bị tách/ ghép kênh quang 6356565351 2.1.5 ThiÕt bị khuyếch đại quang .6457575552 2.1.7 Bé xen/ rÏ quang OADM 7467676562 2.1.8 ThiÕt bÞ kÕt nèi chÐo quang OXC .8073737168 2.2 vài số công nghệ thiết bị hệ thống DWDM 8376767471 Field Code Changed Formatted: Font: 13 pt 2.2.1 C«ng nghƯ cđa thiÕt bÞ WDM vi quang 8376767471 Formatted: Font: Not Bold 2.2.1.1 C«ng nghƯ sư dơng lọc điện môi giao thoa 8476767472 2.2.1.2 Công nghệ sử dụng phần tử phân t¸n gãc 8880807876 Formatted: Font: Not Italic 2.2.2 Các thiết bị WDM ghép sợi 9082828077 Formatted: Font: Not Bold 2.2.3 Cách tử dẫn sóng AWG nét công nghệ thiết bị hệ thống DWDM 9183838179 Formatted: Font: Not Bold Formatted: Font: Not Italic 2.3 KÕt luËn 9889898785 Formatted: Font: 13 pt Formatted: Font: VnArial Narrow 1381 -3- Ch-ơng 3III: Tính toán thiết kÕ tuyÕn c¸p quang Formatted: Font: 16 pt, Do not check spelling or grammar Formatted: Font: 14 pt ®-êng trơc DWDM Formatted: TOC 1, Left 3.1 Mét sè vÊn ®Ị cần quan tâm tính toán thiết kế hệ thống th«ng tin quang ghÐp b-íc sãng wdm 10090908886 Field Code Changed 3.1.1 Kênh b-ớc sóng vấn đề xuyên nhiễu kênh 10090908886 3.1.1.1 Khoảng cách kênh b-ớc sóng 10090908886 3.1.1.2 Xác định độ rộng phổ yêu cầu cđa ngn ph¸t 10393939189 3.1.1.3 VÊn ®Ị xuyªn kªnh 10494949290 3.1.2 VÊn ®Ị suy hao – Q c«ng st cđa hƯ thèng th«ng tin WDM 10595959391 3.1.3 Vấn đề tán sắc bù tán sắc 10595959492 3.1.4 VÊn đề ảnh h-ởng hiệu ứng phi tuyến 10898989795 Formatted: Font: Not Bold 3.1.4.1 HiÖu øng SPM (Self Phase Modulation) 10999999795 3.1.4.2 HiÖu øng XPM (Cross Phase Modulation) 1101001009997 3.1.4.3 HiÖu øng FWM (Four Wave Mixing) 1101001009997 3.1.4.4 HiÖu øng SRS (Stimulated Raman Scattering) 11210210210199 3.1.4.5.5 HiÖu øng SBS (Stimulated Brillouin Scattering) 114103103102100 Formatted: Font: Not Italic Formatted: Font: Not Italic Formatted: Font: Not Italic Formatted: Font: Not Italic Formatted: Font: Not Bold Formatted: Font: Not Bold Formatted: Font: Not Bold Formatted: Font: Not Italic Formatted: Font: Not Italic Formatted: Font: Not Italic Formatted: Font: Not Italic 3.1.5 Những yếu tố gây suy giảm chất l-ợng cần xem xét tính toán thiết kế hệ thèng WDM 115104104104102 3.1.5.1 Xác định vấn đề thiệt thòi công suất tán sắc gây 115105105104102 3.1.5.2 Thiệt thòi công suất t-ợng chirp gây 117107107106104 3.1.5.3 Thiệt thòi công suất ảnh h-ởng phi tuyến 120110110109107 3.1.5.4 Thiệt thòi công suất xuyên kênh MUX/DEMUX 121111111110108 Formatted: Font: Not Bold Formatted: Font: Not Italic Formatted: Font: Not Italic Formatted: Font: Not Italic Formatted: Font: Not Italic 3.2 ph-ơng pháp thiết kế chung cho tuyến quang DWDM 123113113112111 3.2.1 C¸c b-íc thiÕt kÕ hƯ thèng 123113113112111 3.2.2 Nguyên tắc thiết kế 124113113113111 Formatted: Font: Not Bold 3.2.3 Thiết kế dựa quĩ công suÊt 125114114114112 3.2.4 ThiÕt kÕ dùa trªn quÜ thêi gian lªn (rise-tim budget) 125115115115113 3.2.5 Thiết kế dựa thông số BER vµ OSNR 127116116116115 Formatted: Font: Not Bold 3.2.6 ThiÕt kÕ víi sù trỵ gióp cđa công cụ mô 129119119119116 Formatted: Font: Not Bold Formatted: Font: Not Bold Formatted: Font: Not Bold Formatted: Font: Not Bold Formatted: Font: 13 pt Formatted: Font: VnArial Narrow 1381 Formatted: Font: 16 pt, Do not check spelling or grammar -4- 3.3 tÝnh to¸n thiÕt kÕ tuyÕn th«ng tin quang DWDM 20Gbit/s 130120120120117 3.3.1 ThiÕt lËp l-u đồ thiết kế tuyến thông tin quang DWDM 130120120120117 3.3.2 Mét vµi vÝ dơ tThùc tÕ thiÕt kế tuyến cáp quang đ-ờng trục Bắc- Nam DWDM 20Gbit/s 137126126127124 3.3.2.1 Những đặc điểm tuyến cáp quang trục Bắc- NamMô tả hệ thống cáp quang đ-ờng trục DWDM 20Gbit/s 137126126127124 3.3.2.2 Dự báo nhu cầu phát triển dung l-ợng mạng đ-ờng trụcMột vài ví dụ cụ thể tính toán thiết kế tuyÕn .127126126126126127127 3.3.2.3 Yêu cầu tốc độ b-ớc sóng phân chia b-ớc sóng Quy tắc bù suy hao chặng theo khun nghÞ cđa h·ng Nortel 130126126126129127 3.3.2.4 TÝnh to¸n thiÕt kÕ thĨ tun c¸p quang đ-ờng trục Bắc- Nam 20Gbit/s 128 3.3.2.5 Quy tắc bù suy hao chặng .130 3.4 KÕt luËn .130 nghiên cứu khả nâng cấp dung l-ợng tuyến trục b¾c- Formatted: Font: Not Bold Formatted: Font: Not Bold Formatted: Font: VnTime, Italic Formatted: Font: Not Italic Formatted: Font: VnTime, Not Bold Formatted: Font: Not Italic Formatted: Font: VnTime, Not Bold Formatted: Normal, Left, Line spacing: single Formatted: Font: 12 pt, Do not check spelling or grammar Formatted: Font: 12 pt, Italic, Do not check spelling or grammar Formatted: Font: 12 pt, Do not check spelling or grammar Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted: Left nam lªn 40Gbit/s vµ 80gbit/s……… 139 3.5 KÕt luËn 141 kÕt LuËn 142 Formatted: Font: VnTimeH Formatted: Font: VnTimeH Formatted: Font: VnTimeH Formatted: Font: 14 pt, Bold tài liệu tham khảo Formatted: Font: 14 pt, Bold Formatted: Font: Bold Formatted: Font: Bold Formatted Formatted Table Formatted: Font: VnTime, 13 pt Formatted Formatted: Font: VnTime, 13 pt, Not Bold Formatted: Font: Bold Formatted Formatted: Font: VnTime, 13 pt Danh môc hình vẽ Formatted Formatted: Font: VnTime, 13 pt, Not Bold Hình 1.1: Nguyên lý hệ thống thông tin quang WDM 13 Hình 1.2a : Hệ thèng trun dÉn WDM ®iĨm - ®iĨm ghÐp b-íc sóng 17 Hình 1.2b : Mạng WDM vòng kép bốn b-íc sãng 17 Formatted: Font: Not Bold Formatted Formatted: Font: VnTime, 13 pt Formatted Formatted: Font: VnTime, 13 pt, Not Bold Formatted: Font: 13 pt Formatted: Font: VnArial Narrow 1381 -5- H×nh 1.3 : HƯ thèng trun dÉn ghÐp b-íc sãng quang mét h-íng 18 H×nh 1.4 : HƯ thèng trun dÉn ghÐp b-íc sãng quang hai h-íng 19 Hình 1.5: Cấu trúc điểm điểm chế bảo vệ 21 Hình 1.6: Mạng ring WDM hai h-ớng sợi quang 23 Hình 1.7: Mạng ring WDM hai h-ớng sợi quang 23 Hình 1.8: Mạng kết hợp cấu trúc ring, điểm- điểm hình l-ới 24 Hình 1.9: a) Xuyên kênh tách kênh; b) Xuyên kênh ghép - tách kênh hỗn hợp 26 Hình 1.10: Cơ chế xạ ba mức (a) bốn mức (b) 28 Hình 1.11: Phổ hấp thụ sợi quang thông th-ờng sợi quang Erbium 28 Hình 1.12a: Bức xạ tự phát Photon có tần số nhờ chuyển tiếp nguyên tử từ mức l-ợng tới mức l-ợng 29 H×nh 1.12b: HÊp thơ cđa Photon h dÉn tíi chun tiếp lên nguyên tử từ 29 mức l-ợng tới mức l-ợng Hình 1.12c: Bức xạ c-ỡng trình Photon h kích thích nguyên tử phát xạ Photon vô tính trải qua chuyển tiếp h-ớng xuống Hình 1.13 : Bức xạ tự phát đơn mode làm cho số l-ợng nguyên tử bị kích 29 30 thích giảm xuống theo quy lt hµm mị víi h»ng sè thêi gian 1/sp Hình 1.14 : Mô hình ba mức khuếch đại quang sợi pha Er 3+ Hình 1.15: Chênh lệch nồng độ công suất bơm, công suất tín hiệu 32 35 biến Hình 1.16 : Chênh lệch nồng độ mật độ công suất tín hiệu tiêu chuẩn Hình 1.17 : Sơ đồ mức l-ợng đ-ờng hấp thụ Er3+ 37 38 Hình 1.18 : Giải thích suy hao hấp thụ trạng thái c-ỡng hấp thụ hai photon dạng bậc thang 38 Hình 1.19a: Sơ đồ cấu hình bơm EDFA theo h-ớng thuận 42 Hình 1.19b: Sơ đồ cấu hình bơm EDFA theo h-ớng ng-ợc 43 Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted 1381 -6- H×nh 1.19c: Sơ đồ cấu hình bơm EDFA theo hai h-ớng 43 Hình 1.20 : Đo đạc tính toán thay đổi đột biến công suất lại tr-ờng hợp tách 1, kênh số kênh WDM 46 Hình 1.21 : Trễ nghịch đảo tốc độ sai lệch công suất kênh lại dB sau tách số kênh WDM 47 Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý thiết bị tách ghép kênh quang 56 Hình 2.2: C¸c cÊu tróc kh¸c cho hƯ thèng sư dụng khuếch đại quang 60 Hình 2.3: Cấu hình EDTFA 61 Hình 2.4: Mô hình truyền dẫn WDM 160kênh b-ớc sóng cho hai băng truyền dẫn C L 62 Hình 2.5: Phổ phát xạ Raman sợi quang 65 Hình 2.6 : Thiết bị cuối quang OLT 66 Hình 2.7 : Cấu trúc chức OADM 68 Hình 2.8: Cấu hình module quang thiết bị OADM 69 Hình 2.9: OXC nằm thiết bị User lớp quang OLT lớp quang 73 Hình 2.10: Các cấu hình khác OXC 75 Hình 2.11 : Nguyên lý hoạt động thiết bị WDM vi quang cấu trúc sử dụng:(a) Bộ lọc giao thoa; (b) Các phần tử phân tán góc 76 Hình 2.12a : Đ-ờng cong phổ truyền dÉn cđa bng céng h-ëng FabryPerot 77 H×nh 2.12b : Cấu trúc buồng Fabry - Perot điện môi 77 Hình 2.13: Các đặc tính phổ truyền dẫn lọc giao thoa cắt (a),(b) băng thông (c) Hình 2.14 : Cấu trúc hai tách kênh sử dơng bé läc giao thoa 78 78 (a) CÊu tróc (b) Bộ tách kênh sử dụng hai lăng kính 1/4 b-ớc sóng Grin-rod Hình 2.15a: Cấu trúc tách giao thoa nhiều kênh Hình 2.15b: Bộ tách vi quang nhiều kênh thực tế 79 79 Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted 1381 -7- Hình 2.16 : Cấu trúc tách nhiều kênh sử dụng lọc giao thoa gắn trực tiếp vào sợi 80 Hình 2.17a: Sơ đồ nguyên lý hoạt động cách tử nhiễu xạ Planar 81 Hình 2.17b: Sơ đồ cấu trúc tự hội tụ sử dụng cách tử lòng chảo 81 Hình 2.18 : Bộ tách kênh Littrow : (a) Cấu trúc bản; (b) Cấu trúc thực tế sử dụng lăng kính GRIN-rod tách ghép kênh Hình 2.19: Hai ph-ơng pháp chế tạo ghép h-ớng WDM cho sợi đơn mode 81 82 Hình 2.20 : Sơ đồ cấu trúc ghép bốn kênh thực ghép hai tầng 83 Hình 2.21: Các b-ớc chế tạo AWG 84 Hình 2.22: Cấu tạo waveguide đế Silic 85 Hình 2.23: Các phần tử AWG 85 Hình 2.24: Cấu tạo hoạt động AWG 86 Hình 2.25: Dạng băng thông AWG 87 Hình 2.26: AWG băng thông dạng Flat-Top 87 Hình 2.27: AWG băng thông dạng Gaussian 88 Hình 3.1: Sự phụ thuộc penalty đầu thu 98 Hình 3.2: Độ thiệt thòi công suất tán sắc gây 106 Hình 3.3: Quan hệ độ thiệt thòi công suất BLD cdo t-ợng chirp gây Hình 3.4: Quan hệ thiệt thòi công suất vàtham số tán sắc 2B2L t-ợng chirp gây Hình 3.5: ảnh h-ởng phi tuyến đến chất l-ợng truyền dẫn 108 109 110 Hình 3.6: Ph-ơng pháp xác định thời gian lên hệ thống 115 Hình 3.7: Sơ đồ tuyến truyền dẫn WDM có sử dụng khuếch đại quang 117 Hình 3.8: Cấu hình tham chiÕu cđa hƯ thèng WDM 120 H×nh 3.9: L-u đồ tính toán thông số kỹ thuật tuyến 125 Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted 1381 Formatted: Font: 16 pt, Do not check spelling or grammar -8- Hình 3.10 : Sơ đồ thiết kế kết nối 130 Hình 3.11 : Cấu hình mạng đuờng trục 20 Gbit/s VTN 137 Hình 3.12 : Các b-ớc sóng sử dụng mạng đ-ờng trục 20 Gbit/s 138 Formatted: Font: Bold Formatted: Left, Space Before: pt, After: pt, Line spacing: Multiple 1,3 li Formatted: Font: VnTime, 13 pt Formatted: Font: VnTime, 13 pt, Not Bold Formatted: Space Before: pt, After: pt, Line spacing: Multiple 1,3 li Formatted: Font: Bold Formatted: Left, Space Before: pt, After: pt, Line spacing: Multiple 1,3 li Formatted: Font: VnTime, 13 pt Formatted Formatted: Font: VnTime, 13 pt, Not Bold Formatted: Font: Not Italic Formatted: Font: VnTime, 13 pt Formatted Formatted: Font: VnTime, 13 pt, Not Bold Formatted Formatted: Font: Not Bold Formatted: Right: 0,1" Formatted: Font: Bold Formatted: Left, Right: 0,23" Formatted Table Formatted: Font: VnTime, 13 pt Formatted: Font: VnTime, 13 pt Formatted: Font: Bold Formatted: Left Formatted: Font: VnTime, 13 pt Formatted: Font: VnTime, 13 pt Formatted: Font: Bold Formatted: Font: VnTime, 13 pt Danh mục bảng biểu Formatted: Font: VnTime, 13 pt Formatted: Left Formatted: Font: Bold Formatted: Left B¶ng 1.1 : So sánh EDFA đ-ợc bơm ánh sáng bơm 1,48 m 0,98 m 41 Bảng 1.2 : Vai trò EDFA mạng quang 44 Bảng 1.3: Khả đặc tr-ng EDFA với yêu cầu mạng 45 Bảng 2.1: Các b-ớc sóng hệ thống WDM 51 Bảng 2.2: Các tham số sợi SMF 52 Formatted: Font: VnTime, 13 pt Formatted: Font: VnTime, 13 pt Formatted: Font: Bold Formatted: Left Formatted: Font: VnTime, 13 pt Formatted: Font: VnTime, 13 pt Formatted: Font: 13 pt Formatted: Font: VnArial Narrow - 125 - 207-233 DCM 80 @ tất khuếch đại đ-ờng DCM 60 @ khuếch đại đ-ờng gần với BLUE Tx DCM 80 @ khuếch đại đ-ờng khác 232-251 DCM 80 @ khuếch đại đ-ờng gần với RED Tx DCM 80 @ tất khuếch đại đ-ờng DCM 100 @khuếch đại đ-ờng khác 251-263 DCM 100 @ tất khuếch đại đ-ờng DCM 80 @ khuếch đại đ-ờng gần với BLUE Tx DCM 100 @ khuếch đại đ-ờng khác 263-270 DCM 100 @ tất khuếch đại đ-ờng DCM 100N @ Rx DCM 80 + DCM 100N@ khuếch đại đ-ờng gần với BLUE Tx DCM 100 @ khuếch đại đ-ờng khác - 125 - 23 237-272 DCM 60 @ hai khuếch đại đ-ờng gần với RED Tx DCM 60 @ tất khuếch đại đ-ờng DCM 80 @ khuếch đại đ-ờng gần RED Rx 264-296 DCM 60 @ khuếch DCM 60 @ hai đại đ-ờng gần khuếch đại đ-ờng đầu RED Tx tiên gần nhÊt víi BLUE Tx DCM 80 @ hai khuÕch ®¹i ®-êng cuèi DCM 80 @ khuÕch cïng ®¹i ®-êng cuèi cïng 288-311 DCM 80 @ tÊt c¶ khuếch đại đ-ờng DCM 60 @ hai khuếch đại đ-ờng gần với BLUE Tx DCM 100 @ khuếch đại đ-ờng cuối 306-334 DCM 60 + DCM DCM 60 @ khuÕch 100N@ khuếch đại đại đ-ờng gần đ-ờng gần với víi BLUE Tx RED Tx DCM 80 @ khuÕch DCM 100 @ khuếch đại đ-ờng trung tâm đại đ-ờng khác DCM 100 @ khuếch đại đ-ờng cuối cïng - 125 - 334-348 DCM 100 @ tÊt DCM 60 @ khuếch khuếch đại đ-ờng đại ®-êng gÇn nhÊt víi BLUE Tx DCM 100 @ hai khuếch đại đ-ờng cuối 348-364 DCM 100 @ tất DCM 80 @ khuếch khuếch đại đ-ờng đại đ-ờng gần với BLUE Tx DCM 100N @ Rx DCM 100 @ hai khuếch đại ®-êng cuèi cïng 362-376 DCM 100 @ tÊt c¶ khuếch đại đ-ờng DCM 300N @ Rx DCM 80 + 1DCM 100N @ khuếch đại đ-ờng gần với BLUE Tx DCM 100 @ hai khuếch đại ®-êng cuèi cïng 374-384 DCM 100 @ hai DCM 100 @ tất khuếch đại đ-ờng đầu khuếch đại đ-ờng tiên gần với RED Tx DCM 100 + 1DCM 100N @ khuếch đại đ-ờng cuối - 125 - DCM 300N @ Rx 21 407-414 (Chó ý 2) DCM 100 @ khuÕch DCM 80 @ tất đại đ-ờng gần với khuếch đại đ-ờng RED Tx DCM 100 @ khuếch đại khác 21 474-491 DCM 80 @ tất khuếch đại đ-ờng DCM 300N @ Rx DCM 60 @ khuếch đại đ-ờng gần với BLUE Tx DCM 80 @ khuếch đại khác Chú ý : @Tx : Các DCM đ-ợc khởi tạo phần Tx ghép PBA MOR Plus BLUE kết nối BLUE Mux/RED Demux băng BLUE phần Tx ghép PBA MOR Plus RED kÕt nèi ë RED Mux/ BLUE Demux @Rx : Các DCM đ-ợc khởi tạo phần Rx cđa bé ghÐp PBA vµ MOR Plus BLUE ngoµi kÕt nèi ë ë RED Mux/ BLUE Demux ®èi víi băng BLUE phần Rx ghép PBA vµ MOR Plus RED ngoµi kÕt nèi ë BLUE Mux/RED Demux Chú ý : Hệ thống yêu cầu suy hao MSA 12-13 dB cho băng BLUE Luật suy hao MSA áp dụng cho 1-4 b-ớc liên kết cho băng BLUE 1-6 liên kết cho băng RED - 125 - Bảng 3.7 : Cung cÊp c¸c lt cho 32 b-íc sãng øng dơng cáp NDSF, 10 Gbit/s kênh 2,5/10 Gbit/s, 32 b-ớc sóng Khuếch đại đỉnh/Tổng công suất ra(dBm)  32  Sè b-íc Khch c«ng st Khch đại đ-ờng MOR Plus Tiền MSA Công suất MSA Tiền khuếch đại MOR Plus RED BLUE Hai băng RED BLUE RED BLUE 4,5/16 5,5/16 - - - 7,0/15 7,0/15 4,5/16 5,5/16 3,0/15 4,5/16 5,5/16 7,0/15 7,0/15 5,5/16 5,5/16 3,0/15 5,5/16 5,5/16 7,0/15 7,0/15 5,5/16 5,5/16 3,0/15 5,5/16 5,5/16 7,0/15 7,0/15 4,5/16 4,5/16 3,0/15 4,5/16 4,5/16 7,0/15 7,0/15 4,5/16 4,5/16 3,0/15 4,5/16 4,5/16 7,0/15 7,0/15 Lt FEC ( Forward error correction) Sư dơng FEC (Khèi sửa lỗi tr-ớc) chặng để đạt đ-ợc độ lợi : + Tăng tối đa dB cho phÐp suy hao b-íc b¶ng 3-9, víi sù đảm bảo tỷ số lỗi bít EOL 10-12 + Cải thiện tỷ số lỗi bít EOL 10-15 không làm thay ®ỉi suy hao b-íc tèi ®a cho phÐp §èi víi chặng, FEC phải hoạt động lại tỷ số lỗi bít EOL 10-12 , với suy hao chặng tối ®a cho phÐp kh«ng ®ỉi - 125 - Lt đệm Các luật đệm phát Tx phải đ-ợc áp dụng mô tả chi tiết bảng 3.8 đ-ợc đặt đầu Mux đầu vào khuếch đại cuối Bộ đệm đ-ợc yêu cầu vị trí khuếch đại MOR Plus để thiết lập suy hao trạng thái trung gian Bảng 3.8 : Các luật đệm cho 32 b-ớc sóng ứng dụng cáp NDSF, 10 Gbit/s kênh 2,5/10 Gbit/s Số b-ớc Cự ly hoạt động [km] Bộ đệm cố định Bộ đệm cố định ( Chú ý 1) ( Chó ý vµ 2) 16 18 32 32 Băng RED Băng BLUE Băng RED Băng BLUE Băng RED Băng BLUE 57-86 dB dB none none none none 84-117 none none none none none none 114-135 dB dB none dB none dB 132-172 dB dB none none none none 169-205 dB dB none none none none 183-251 dB dB none none none none 251-270 dB dB none dB none dB 237-348 dB dB dB dB dB dB 348-364 dB dB none dB none dB - 125 - 362-376 dB dB none dB none dB 374-384 dB dB none dB none dB 407-414 dB dB dB dB dB dB 474-491 dB dB dB dB dB dB Chú ý : Bộ đệm cố định đặt Mux khuếch đại công suất băng xấp xỉ Chú ý : Cho tất ứng dụng Bảng 3.9 : Suy hao tối đa khoảng cách chặng cự ly hoạt động cho 32 b-ớc sóng ứng dụng cáp NDSF, tốc độ kênh 2,5/10 Gbit/s Số b-ớc Suy hao chặng tối đa cho phép ( dB) Cự ly hoạt động[km] 32 37 60-165 33 120-300 31 180-405 29 240-520 27 300-625 ( Chó ý 3) 26 360-720 ( Chó ý 3) 25 560-840 Chó ý : Không yêu cầu DCM Chú ý : Không yêu cầu đệm cố định Chú ý : Các liên kết đòi hỏi suy hao MSA 10-11 dB hai băng - 125 - 3.4 Các sở để tiếp tục nâng cấp dung l-ợng tuyến trục bắc- nam lên 40Gbit/s 80gbit/s VTN Ngay ban đầu xây dựng, hệ thống đà đ-ợc tính toán h-ớng tới sử dụng truyền dẫn với 32 b-ớc sóng 2.5Gbs mạng cáp quang Nh- ta đà biết, ảnh h-ởng chất l-ợng đ-ờng cáp hệ thống ghép kênh dung l-ợng lớn DWDM, suy hao tán sắc, có ảnh h-ởng tán sắc phân cực mode hiƯu øng phi tun Trong c¸c hiƯu øng phi tun hiệu ứng trộn b-ớc sóng (FWM) có ảnh h-ởng đáng kể ghép kênh DWDM Hiện tại, với tuyến cáp quốc lộ 1A sẵn có, chất l-ợng cáp đà suy giảm sử dụng lâu năm Tuy nhiên việc lÃo hoá cáp trình sử dụng đến ảnh h-ởng lớn mặt suy hao Tán sắc màu mức < 20 ps/nm.km chấp nhận đ-ợc Để khắc phục suy hao cáp lớn, VTN đà tổ chức cho hàn nối, thay lại đoạn cáp, mối nối xấu cục Trên nguyên tắc, cần suy hao trung bình đoạn tuyến 0.25dB/km chắn đạt yêu cầu khiêm tốn: nâng cấp lên 16 b-ớc sóng 2.5Gbs Hiện nay, sau trình xử lý, đ-ờng cáp quốc lộ 1A đà đạt đ-ợc chất l-ợng Ngoài ra, tác động học môi tr-ờng, cấu trúc hình học sợi biến đổi nhiều Điều dẫn đến thay đổi tăng giá trị suy hao phân cực mode PMD Đây thông số đ-ợc đông đảo giới chuyên môn kỹ thuật quan tâm.Vào tháng 11/2002, đà tiến hành đo kiểm thực nghiệm giá trị PMD lấy ví dụ đoạn THA-NBN VIH-HTH, nh- sau: Giá trị suy hao đo OTDR: VIH - HTH lµ: ~ 0,22dB/km THA - NBH lµ: ~ 0,23dB/km Formatted: HD1 - 125 - Sư dơng m¸y đo MTS 5200E - Acterna phát mẫu liên tiếp lấy kết trung bình Tổng thời gian đo khoảng 10 để xem xét thêm tác động biến thiên môi tr-ờng ngày (thăng giáng nhiệt độ, rung động học xe cộ ) Kết nh- bảng sau: Chức kiểm tra Đoạn VIH-HTH Đoạn THA-NBH Giá trị trễ PMD trung bình (DGD) 3,034 ps 2,785 ps Giá trị trễ PMD cao (max) 3,367 ps 3,020 ps Giá trị trễ PMD thấp (max) 2,939 ps 2,504 ps 1/2 0,245 ps/km2 Giá trị PMD cao (max) 0,288 ps/km1/2 0,265 ps/km2 Giá trị PMD thấp nhÊt (max) 0,330 ps/km1/2 0,220 ps/km2 HÖ sè PMD trung bình (DGD) 0,297 ps/km So sánh khuyến nghị ITU-T giá trị PMD sử dụng cho tốc độ truyền dẫn theo bảng sau: Tốc độ truyền dẫn Hệ số PMD yêu cầu Tốc độ 2.5 Gbs < ps/km1/2 Tèc ®é 10 Gbs < 0.5 ps/km1/2 Tèc ®é 20 Gbs < 0.25 ps/km1/2 Tèc ®é 40 Gbs < 0.125 ps/km1/2 Nh- vËy, ta cã thĨ thÊy c¸p cị G.652 quốc lộ 1A đạt yêu cầu truyền dẫn tốc độ 10Gbs/b-ớc sóng Với hệ cáp G.652 chế tạo nay, ng-ời ta đà l-u ý tối -u hoá để giảm ảnh h-ởng PMD Các tác động hiệu ứng phi tuyến thông số cần tham khảo thêm Tuy nhiên, tác động cụ thể cđa hiƯu øng Trén b-íc sãng (FWM), §iỊu chÕ chéo pha (XPM) tự điều pha (SPM) máy đo kiểm - 125 - chứng đ-a giá trị xác định Tuy lý thuyết nh- đà trình bày phần trên, thông số tác động nhỏ nhiều so với thông số suy hao, tán sắc màu PMD truyền dẫn với tốc độ 2.5Gbs 10Gbs/b-ớc sóng Để loại bỏ yếu tố ch-a rõ ràng nh- đà nói có thêm sở chắn tr-ớc đầu t- xây dựng, VTN đà làm nhiều phép kiểm tra thực nghiệm có kết khả quan Ngay loại cáp G.652 đà thử thực nghiệm với hệ thống nh- sau: Khả ghép hỗn hợp b-ớc sóng mang tín hiệu 2,5Gbs 10Gbs: - Trên chặng (span) thiết bị LH 1600G băng C, sợi NDSF (tiêu chuẩn G.652) dài 63Km có suy hao 17,7dB - Số l-ợng b-ớc sóng truyền 32, đó: 11 x 2.5Gbs 21 x 10Gbs - Một thiết bị đo 2,5Gbs SDH đ-ợc nối tới kênh 2,5Gbs - Một thiết bị đo 10Gbs SDH đ-ợc nối tới các kênh 10Gbs Kết đo đ-ợc quan sát kênh 2,5Gbs kênh 10Gbs thời gian 72 giờ, hệ thống lỗi BER Nh- hƯ thèng thiÕt bÞ LH 1600G cã thĨ trun dÉn đồng thời b-ớc sóng mang tín hiệu 10Gbs 2,5Gbs Khi cần nâng dung l-ợng truyền dẫn sử dụng b-ớc sóng mang tín hiệu 10Gbs không cần thay đổi nâng cấp thiết bị DWDM mà cần lắp bổ xung card (nếu thiếu), đồng thời xem xét thêm quỹ công suất quang cụ thể đoạn tuyến cần truyền Tr-ờng hợp xấu (nếu có xảy ra) tr-ờng hợp chuyển đổi số trạm trạm lặp quang - quang sẵn có thành trạm OADM (ví dụ trạm Thanh Hoá) 3.5 Kết luận Nh- ch-ơng đà trình bày vấn đề cần quan tâm thiết kế tuyến truyền dẫn quang DWDM nh-: Vấn đề khoảng cách kênh b-ớc sóng, ảnh h-ởng tán sắc, hiệu ứng phi tuyếngây cho hệ thống, làm suy giảm chất l-ợng hệ thống Từ xem xét đó, đà đến ph-ơng pháp chung tiến hành thiết kế hệ thèng theo hai Formatted: HD1, Left, Space Before: pt - 125 - cách tiếp cận quỹ thời gian lên quỹ công suất Kết cuối đà đ-a công thức tổng quát (3.40) l-u đồ tính toán hình 3.9 Bằng sở đó, đà áp dụng tính toán cho hệ thống với thông số xác định Bên cạnh luận văn đ-a sở quan trọng để nâng cấp tuyến trục Bắc- Nam lên dung l-ợng cao để đáp ứng nhu cầu ngày phát triển loại hình dịch vụ Viễn thông Việt Nam hiÖn Formatted: Left Formatted: Centered Formatted: Centered, Indent: First line: 0,5" - 125 - Formatted: Centered, Indent: First line: 0,5", Line spacing: single Formatted: Centered, Line spacing: single, Tab stops: Not at 1,68" Formatted: Normal, Centered, Indent: First line: 0,5", Space Before: pt, Line spacing: single - 125 - Tài liệu tham khảo Tiếng Việt [1] PGS.TS Vũ Như Cương (2001) Cơ sở thông tin quang sợi- Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [2] KS Vũ Văn San (2003) Hệ thống thông tin quang- Tập 1&2, Nhà xuất B-u điện Vũ Văn San, Đinh Thị thu Phong (2005), Xác định ảnh hưởng tán sắc hệ thống thông tin quang tốc độ cao- Chuyên san: Các công trình nghiên cứu- triển khai viễn thông công nghệ thông tin, số 15 [3] TiÕng Anh By Ashwin Gumaste, Tony Antony (2002) “DWDM Network Designs and Engineering Solutions”, Cisco Press [4] [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 [8] E Desurvire (1994), “Erbium- doped fiber amplifiers: principles and application”, Columbia university, John Wiley&Son, Inc, pp65-581, NewYork-USA [8] G.P Agrawal (1997), “Fiber- optic communication systems”, John Wiley&Son, Inc, NewYork- USA [9] ITU-T, G652 (1993), “Characteristic of a single-mode optical fiber cable” [10] ITU-T, G653 (1993), “Characteristic of a dispersion- shifted single- mode optical fiber cable” [11] ITU-T, G655 (1993), “Characteristic of a non- zero dispersion- shifted single-mode optical fiber cable” [12] ITU-T, G692 (1997), “Optical Interfaces for multichannel systems with optical amplifiers” [13] Alcatel website: http://www.alcatel.com [14] Siemens website: http://www.siemens.com [15] Lucent website: http://lucent-optical.com/solution [16] Nortel website: http://www.nortelnetworks.com [17] G.P Agrawal, “Nonlinear Fiber Optics”, NewYork Academic(1995) [18] D Marcuse, A.R Chraplyvy, et.all, “Effect of Fiber Nonlinearity on Long Distance Transmission”, Vol 9, pp 121-129 (1991) [19] Emmanuel Deurvire “Erbium Doped Fiber Amplifier” Chapter 2,4,5,6, pp 65  153, pp 207  523, John Wiley Sons, Inc, 1994 ... quan công nghệ DWDM công nghệ EDFA Formatted: Bullets and Numbering Ch-ơng II: Thiết bị công nghệ thiết bị sử dụng hệ thống DWDM Ch-ơng III: Tính toán thiết kế tuyến cáp quang đ-ờng trục Bắc- Nam. .. tr-ờng đại học công nghệ Nguyễn thuý hà tính toán thiết kế tuyến cáp quang đ-ờng trục bắc- nam ứng dụng công nghệ DWDM EDFA Ngành: Công nghệ Điện tử- Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật vô tuyến điện... lại cho phù hợp với chất l-ợng thiết bị yêu cầu thực tế tuyến Với ý nghĩa đề tài: Tính toán thiết kế tuyến cáp quang đ-ờng trục BắcNam ứng dụng công nghệ DWDM v EDFA đ-ợc trình bày luận văn có