Thiết kế mô hình bảo vệ cho hệ thống WDM PON kết hợp truyền peer to peer

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - - TRẦN VĂN VIỆT THIẾT KẾ MƠ HÌNH BẢO VỆ CHO HỆ THỐNG WDM-PON KẾT HỢP TRUYỀN PEER-TO-PEER LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp Hồ Chí Minh, tháng 11, năm 2012 i ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc - - NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: MSHV: Ngày, tháng, năm sinh: Nơi sinh: Chuyên ngành: Mã số: I TÊN ĐỀ TÀI: NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: … ……………… III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ………………… IV CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: CÁN BỘ HƢỚNG DẪN Tp HCM, ngày tháng năm 20 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TS Phạm Quang Thái TRƢỞNG KHOA….……… (Họ tên chữ ký) i LỜI CẢM ƠN Em xin đƣợc gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy TS Phạm Quang Thái, thầy tạo điều kiện, tận tình giúp đỡ, động viên, bảo cho em trình thực luận văn Qua buổi hƣớng dẫn giảng dạy Thầy em tiếp thu đƣợc nhiều kiến thức từ có hƣớng thực hồn thành luận văn Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy, cô giáo Bộ môn Điện Điện Tử Viễn Thông – Khoa Điện – Điện Tử bảo, dạy dỗ, truyền đạt cho em kiến thức suốt khóa học Nhƣng kiến thức cịn có hạn nên báo cáo khơng tránh khỏi thiếu sót, nên em kính mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến thầy để em tích lũy thêm kiến thức, kinh nghiệm, để luận văn ngày hoàn thiện TP Hồ Chí Mình, ngày 30 tháng 11 năm 2012 Học viên Trần Văn Việt ii TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn đƣợc bố cục chƣơng đó: Chƣơng 1: Nêu tổng quan hệ thống WDM-PON, nêu phƣơng pháp thực luận văn nhƣ lý chọn đề tài, phân tích tổng quan cơng nghệ truyền dẫn, cơng nghệ mạng PON, phân tích ƣu nhƣợc điểm mạng PON Chƣơng nêu rõ lý phải thiết kế mơ hình bảo vệ cho hệ thống WDM-PON nhƣ lợi ích thiết kế mơ hình truyền P2P hệ thống WDM-PON Chƣơng 2: Nêu phân tích tổng quan nghiên cứu, triển khai thực tế, mơ hình bảo vệ nhƣ truyền P2P hệ thống WDM-PON Qua phân tích báo, mơ hình bảo vệ truyền P2P hệ thống WDM-PON từ nêu đƣợc ƣu nhƣợc điểm hệ thống đề xuất từ đề xuất hƣớng thiết kế tối ƣu Chƣơng 3: Là phần thiết kế mơ hình bảo vệ truyền P2P hệ thống WDMPON Trong chƣơng đƣa mơ hình phân tích thơng số thời gian chuyển mạch hệ thống bảo vệ phân tích quỹ cơng suất truyền P2P Phân tích khả mở rộng mạng, khả đáp ứng mơ hình thiết kế số lƣợng user tăng lên Những đánh giá kết luận văn đƣợc mô phần mềm Optisystem Chƣơng 4: Là phần kết luận nêu hƣớng phát triển đề tài iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn cơng trình nghiên cứu riêng tơi, không chép ai, đƣợc thực dƣới hƣớng dẫn khoa học Tiến sĩ Phạm Quang Thái Các số liệu, kết luận nghiên cứu đƣợc trình bày luận văn hồn tồn trung thực, luận văn có tham khảo sử dụng tài liệu đƣợc đăng tải hội nghị, tạp chí, báo trang web đƣợc đề cập mục tài liệu tham khảo luận văn Học viên Trần Văn Việt iv MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT LUẬN VĂN iii LỜI CAM ĐOAN iv MỤC LỤC v DANH MỤC HÌNH VẼ viii DANH MỤC BẢNG BIỂU x DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xi Giới thiệu tổng quan 1.1 Giới thiệu mạng WDM-PON 1.2 Lý chọn đề tài 1.3 Mục đích nghiên cứu đề tài 1.4 Phạm vi phƣơng thức nghiên cứu đề tài 1.5 Những đóng góp luận văn 1.6 Kết luận chƣơng 10 Phân tích mạng WDM-PON mơ hình bảo vệ truyền P2P 11 2.1 Giới thiệu mạng WDM-PON 11 2.1.1 Sợi quang … 12 2.1.2 Bộ chia công suất quang coupler … 13 2.1.3 OLT Optical line terminal … 15 v 2.1.3.1 Phần lõi OLT … 15 2.1.3.2 Phần dịch vụ OLT … 16 2.1.3.3 Phần chung OLT … 17 2.1.4 Đơn vị mạng quang ONU Optical network unit … 17 2.1.4.1 Phần lõi ONU … 17 2.1.4.2 Phần dịch vụ ONU … 18 2.1.4.3 Phần chung ONU … 19 2.1.5 ODN … 19 2.2 Giới thiệu mơ hình bảo vệ mạng WDM-PON 20 2.2.1 Bảo vệ riêng … 20 2.2.2 Bảo vệ chia sẻ ……… 21 2.2.3 Bảo vệ đoạn ghép kênh quang ……… 22 2.2.4 Bảo vệ kênh quang ……… 22 2.2.5 Bảo vệ 1:1……… 23 2.2.6 Bảo vệ 1:N ……… 24 2.3 Những điểm cần lƣu ý bảo vệ phục hồi mạng WDM-PON 24 2.3.1 Bảo vệ phục hồi ……… 25 2.3.2 Mô hình mạng ……… 25 2.3.3 Đặc điểm mơ hình mạng ……… 26 2.3.4 Tài nguyên mạng cần bảo vệ ……… 26 2.3.5 Số lỗi cần bảo vệ hệ thống mạng WDM-PON ……… 27 vi 2.3.6 Tự động chuyển mạch bảo vệ ……… 27 2.3.7 Hoạt động quản lý mạng ……… 28 2.3.8 Thời gian phục bảo vệ ……… 28 2.3.9 Tối ƣu hệ thống ……… 28 2.4 Các mơ hình bảo vệ mạng WDM-PON 28 2.4.1 Mơ hình tree … 29 2.1.4.1 Mô hình bảo vệ 1:1… 30 2.1.4.2 Mơ hình bảo vệ 1:N … 32 2.4.2 Mơ hình ring ……… 36 2.4.3 Phƣơng thức bảo vệ kết hợp tree-ring ……… 38 2.4.4 Mơ hình bảo vệ kết hợp C+L band ……… 41 2.4.5 Mơ hình bảo vệ sử dụng lọc thích nghi ……… 43 2.5 Truyền peer-to-peer mạng WDM-PON 46 2.6 Kết luận chƣơng 49 Thiết kế mơ hình bảo vệ cho mạng WDM-PON kết hợp truyền P2P 51 3.1 Giới thiệu 51 3.2 Hoạt động mạng WDM-PON 51 3.2.1 Khối trung tâm điều khiển mạng CO … 52 3.2.2 Khối thiết bị ngƣời dùng ONU ……… 54 3.2.3 Khối truy nhập mạng RN … 55 3.3 Mơ hình hoạt động bảo vệ mạng WDM-PON 56 vii 3.3.1 Bảo vệ đƣờng truyền chung „Feeder fiber‟… 57 3.3.2 Mơ hình bảo vệ cho đƣờng truyền „ Distribution fiber‟… 59 3.3.3 Kết mô bảo vệ mạng WDM-PON … 60 3.3.4 Thời gian trễ chuyển mạch mơ hình bảo vệ mạng WDM-PON … 61 3.4 Truyền peer-to-peer mạng WDM-PON 62 3.4.1 Cấu tạo ONU trƣờng hợp truyền peer-to-peer … 64 3.4.2 Bộ chuyển mạch chéo OXC … 64 3.4.3 Khối tách ghép kênh truyền peer-to-peer … 67 3.4.4 So sánh ƣu nhực điểm phƣơng pháp truyền peer-to-peer đề xuất phƣơng pháp khác … 69 3.4.5 Thiết kế quỹ công suất cho hệ thống … 71 3.4.6 Mở rộng mạng peer-to-peer … 75 3.5 Kết luận chƣơng 79 Kết luận kiến nghị hƣớng phát triển 80 4.1 Kết luận 80 4.2 Kiến nghị hƣớng phát triển 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 viii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu trúc WDM-PON Hình 1.2 Cấu trúc sử dụng laser điều khiển đƣợc ONU Hình 1.3 Mơ hình truyền peer-to-peer Hình 1.4 Mơ hình Bảo vệ cho mạng WDM-PON kết hợp truyền P2P Hình 2.1 Mơ hình tổng quát mạng WDM-PON 11 Hình 2.2 Cấu tạo sợi quang 12 Hình 2.3 Cấu hình đơn giản Coupler (a) chia công suất (b) nghép công suất (c) ghép tách kênh quang 13 Hình 2.4 Star coupler với ngõ vào ngõ 14 Hình 2.5 (a) Coupler ngăn 8x8 (b) Coupler ngăn 8x8 14 Hình 2.6 Mơ hình OLT 15 Hình 2.7 Các khối chức OLT 16 Hình 2.8 Các khối chức ONU 18 Hình 2.9 Các giao diện quang 19 Hình 2.10 Hệ thống WDM cấu hình đƣờng thẳng chuyển mạch bảo vệ 1+1 23 Hình 2.11 Mạng lƣới WDM bảo vệ chia sẻ 1:N 24 Hình 2.12 Mơ hình switch bảo vệ theo khuyến nghị ITU-T G.983.1 29 Hình 2.13 Mơ hình bảo vệ lỗi xẩy hai điểm đƣờng truyền quang 30 Hình 2.14 Mơ hình bảo vệ cho dây dẫn quang từ CO tới RN 31 Hình 2.15 Mơ hình bảo vệ switch ONU 32 ix Thiết kế mơ hình bảo vệ cho hệ thống Chƣơng WDM-PON kết hợp truyền peer-to-peer điểm mà phải tách thành kênh tƣơng ứng để truyền tới ONU tƣơng ứng Ba Circulator có chức lái tín hiệu ba ONU truyền ngƣợc lại vào OXC đấu chéo tới ONU tƣơng ứng Trên hình 3.15, điểm màu đen (1,2,3) tín hiệu điều chế ngƣợc lại ONU, điểm màu đỏ (1,2,3) điểm truyền tới OXC để chuyển mạch tới thu ONU tƣơng ứng 3.4.4 So sánh ƣu nhƣợc điểm phƣơng pháp truyền peer-to-peer đề xuất phƣơng pháp khác Phƣơng pháp truyền peer-to-peer mạng quang WDM-PON đƣợc đề cập [9], nhiên phƣơng pháp đề cập có nhiều hạn chế sơ đồ thiết kế chƣa tận dụng hết tài nguyên mạng Phƣơng pháp đề cập [9] có sơ đồ nguyên lý đƣợc thể hình 3.16 Hình 3.16 (a) Đƣờng lên mạng WDM/TDM PON hỗ trợ P2P, (b) cấu tạo US (c) cấu tạo DS module CCS Trần Văn Việt GVHD: TS Phạm Quang Thái 69 Thiết kế mơ hình bảo vệ cho hệ thống Chƣơng WDM-PON kết hợp truyền peer-to-peer  So sánh phƣơng pháp thiết kế phƣơng pháp đề cập [9] mơ hình thiết kế luận văn Bảng 3.2 so sánh mơ hình đề xuất mơ hình thực [9] truyền peerto-peer Bảng 3.2 So sánh số lƣợng giá thành thiết bị Mơ hình đề Thiết bị sử dụng xuất Mơ hình Giá thành thực Giá thành [9] EDFA 3x 2,500.00$ 3x 2,500.00$ Circulator 3x700.00 700.00$ Power Splitter 1x3 15.00$ 8x15.00$ Power Splitter 1x2 3x10.00$ 0$ Optical Switch 2x2 3x 3,955.00$ 0$ Optical Switch 1x4 0$ 6x4,198.00$ Optical Switch 1x2 6x3,214.00$ 3x3,214.00$ SOA 0$ 3x3,500.00$ EM 3x2,346.00$ 0$ TLD 35,000.00$ 3x35,000.00$ Tổng cộng 26 82,832.00$ 30 148,150.00$ Nguồn giá tham khảo tại: http://www.thorlabs.com/navigation.cfm?guide_id=1 So sánh thiết bị mơ hình đề xuất cho truyền peer-to-peer so với mơ hình [9] ta thấy số lƣợng thiết bị nhƣ giá thành giảm đáng kể nhƣ cho thấy mơ hình đƣa có tính khả thi Ngoài giá thành thiết bị giảm so với mơ hình [9] mơ hình đƣa cịn khắc phục đƣợc nhƣợc điểm sơ đồ [9] nhiễu đồng kênh truyền tín hiệu bƣớc sóng sợi quang Xét hình 3.16 (b) (c) tín hiệu peer-to-peer truyền từ ONU đƣợc cộng dồn lại ghép công suất quang truyền tới thu Rx ONU tƣơng ứng, tín Trần Văn Việt GVHD: TS Phạm Quang Thái 70 Thiết kế mô hình bảo vệ cho hệ thống Chƣơng WDM-PON kết hợp truyền peer-to-peer hiệu ONU đƣợc điều chế nhƣng có bƣớc sóng λP2P nên tín hiệu gây nhiễu cho kết tín hiệu bị suy giảm cơng suất nghiêm trọng Vấn đề đƣợc giải tốt mơ hình đƣa với kết hợp ghép tách bƣớc sóng chuyển mạch chéo OXC Mơ hình thiết kế chuyển mạch chéo tín hiệu bƣớc sóng ONU khơng truyền đƣờng mà đƣờng mà đƣợc chuyển mạch với kênh riêng biệt tránh đƣợc nhiễu đồng kênh nhƣ mơ hình [9] Trong mơ hình [9] thiết kế ghép, chia công suất với chiều thu phát riêng biệt với hai sợi quang thu phát tín hiệu peer-to-peer, mơ hình đƣa việc thu, phát tín hiệu peer-to-peer thực hai sợi quang riêng biệt nhiên chiều thu sợi quang bảo vệ mơ hình bảo vệ cho mạng WDM-PON đƣợc tận dụng truyền tín hiệu peer-to-peer nhƣ cho thấy mơ hình đƣa có tính linh hoạt khai thác triệt để tài nguyên mạng, hiệu suất sử dụng hệ thống tăng 3.4.5 Thiết kế quỹ công suất cho hệ thống Quỹ công suất có cơng suất phát, độ nhạy máy thu, cơng suất dự phịng, từ ta thiết lập tỷ số BER Cơng suất dự phịng cho suy hao sợi, suy hao mối nối Khi lựa chọn thành phần tuyến mà khơng đảm bảo khoảng cách đƣờng truyền thay đổi thành phần hay ghép trạm lặp vào tuyến để thoả mãn yêu cầu công suất Khi quỹ công suất cân ta kiểm tra quỹ thời gian lên tín hiệu Xét phƣơng trình cân quỹ cơng suất, điều kiện cơng suất để tuyến hoạt động bình thƣờng Giả sử bên phát bên thu khơng có suy hao cơng suất thì: Ps  Pr  (3.5) Các thông số: Trần Văn Việt GVHD: TS Phạm Quang Thái 71 Thiết kế mơ hình bảo vệ cho hệ thống Chƣơng WDM-PON kết hợp truyền peer-to-peer Ps : Công suất phát Pr : Công suất thu Suy hao tuyến bao gồm suy hao sợi dẫn quang, nối mối hàn, thiết bị hệ thống WDM-PON Suy hao hệ thống đƣợc xác định theo công thức: A = -10log pout pin (3.6) Ngồi suy hao nói cần phải thiết kế quỹ công suất dự trữ cho hệ thống cho hệ thống phòng cho trƣờng hợp suy hao hệ thống tăng nhƣ thay đổi nhiệt độ, thiên tai, hỏng hóc thiết bị….Giá trị cơng suất dự phịng có giá trị khoảng 6dB đến 8dB Phƣơng trình cân quỹ cơng suất (điểm-điểm) là: 10 log Ps hs   MDP     cap L  n. c  m. S   d   device (3.7) Trong đó: Ps : công suất phát [mW] Hs: Hiệu suất ghép quang [%] MDP: Độ nhạy máy thu  , cap : Hệ số suy hao cáp dự phòng cho cáp [dB/km] L: Khoảng cách phía phát thu [km]  c , s : Suy hao connector suy hao mối hàn [dB] n, m: Số connector số mối hàn Trần Văn Việt GVHD: TS Phạm Quang Thái 72 Thiết kế mơ hình bảo vệ cho hệ thống Chƣơng WDM-PON kết hợp truyền peer-to-peer  d : Suy hao ghép sợi quang-bộ thu [dB]  device : Suy hao dự phịng cho thiết bị [dB] Cơng suất quang tới thu Pd [dB]:  Pd  10 log Ps hs      cap .L  n. c  m. s   d   device  (3.8) Khi công suất quang tới nằm khoảng [MDP đến (MDP+Over)] với Over hệ số tải máy thu Lúc tỷ số lỗi bit BER nhỏ mong muốn không bị q tải máy thu Bài tốn cơng suất củ thể nhƣ sau: Giá trị độ nhạy máy thu: MDP = - 30 dBm Khoảng dự trữ công suất = dBm Công suất phát Laser Diode Ps = dBm (tƣơng ứng với bƣớc sóng λP2P) Tỷ lệ lỗi bít BER chấp nhận đƣợc ≥ 10-9 Số ONU =3 Sử dụng chuyển mạch chéo 4x4 Bƣớc sóng sử dụng: 1550 nm Bảng 3.3 Tổng hợp suy hao thiết bị hệ thống WDM-PON truyền peer-to-peer với mơ hình user Bảng 3.3 Tổng hợp suy hao thiết bị Tên thiết bị SOA Circulator Power Splitter 1:3 Power Splitter 1:2 Hệ số suy hao -0.5 dB 3log23 3log22 Số lƣợng -4 Tổng suy hao -2.0 dB 4.8 dB dB Trần Văn Việt GVHD: TS Phạm Quang Thái 73 Thiết kế mơ hình bảo vệ cho hệ thống Chƣơng WDM-PON kết hợp truyền peer-to-peer -Power Splitter 1:N 3log2N -Optical Switch 1x2 0.7 dB 3.5 dB Optical Switch 2x2 0.7 dB + 3(oxc) 6.3 dB Optical fiber single mode 0.2 dB/km km dB Optical fiber multi mode 0.2 dB/km 20 km dB WDM MUX 0.5 dB 0.5 dB WDM DEMUX 0.5 dB 0.5 dB Suy hao mối hàn 0.05 dB 30 1.5 dB Suy hao mối nối 0.5 dB 0.5 dB Tổng suy hao hệ thống PA = 30.6 Nguồn tham khảo từ http://www.theorlabs.com/navigation.cfm?guide_id=1 Với PA = Tổng suy hao đƣờng truyền + suy hao chia 1:N + suy hao OXC PA = 4.8 + 2.1 + Tổng suy hao đƣờng truyền = 30.6 Suy tổng suy hao đƣờng truyền = 23.7 dB Trong suy giảm cơng suất chia cơng suất 1:N có cơng thức 3log2N (3.9) Từ bảng 3.3 tổng suy hao cơng suất hệ thống tính theo cơng thức 3.7 truyền peer-to-peer với ONU là: PA = 30.6 dB Với mơ hình user tham gia truyền P2P (không thu liệu WDM-PON thông thƣờng) lúc có bƣớc sóng λP2P đƣợc phát hệ thống Công suất thu theo công thức 3.8 là: Pd [dB] = dBm – 30.6 = -24.6 dBm Giá trị độ nhạy máy thu: MDP = -30 dBm Nhƣ trƣờng hợp máy thu thu đƣợc tín hiệu peer-to-peer cơng suất tới máy thu cao mức ngƣỡng máy thu Tại ngõ vào điều chế ngƣợc ONU đƣợc lắp khuếch đại SOA bù công suất mát đƣờng truyền mở rộng mạng, suy hao lớn Giá trị bù cơng suất đƣợc tính theo công thức sau: Trần Văn Việt GVHD: TS Phạm Quang Thái 74 Thiết kế mơ hình bảo vệ cho hệ thống Chƣơng WDM-PON kết hợp truyền peer-to-peer Khoảng dự trữ công suất = Pd - PA – Ps + Bù công suất Với Khoảng dự trữ công suất = dB theo thiết kế hệ thống giá trị khuếch đại là: = – 30.6 – (-30) + Bù công suất Suy ra: Bù công suất khuếch đại = 2.6 dBm Trong thực tế khuếch đại bù đƣợc cơng suất tối đa 20 dBm 3.4.6 Mở rộng mạng peer-to-peer Trong thực tế việc thiết kế mơ hình truyền peer-to-peer hệ thống WDMPON phải đáp ứng yêu cầu mở rộng mạng, đáp ứng đƣợc yêu cầu chất lƣợng đƣờng truyền Hiện mạng PON mở rộng khoảng 128 user hệ thống G-PON với mức tín hiệu quang thu đƣợc 10-3 sau xử lý điện tín hiệu thu chấp nhận đƣợc khoảng 10-11 Nhƣng phải xử lý điện nên tốc độ hệ thống tƣơng đối thấp Đối với mạng WDM-PON user đƣợc cấp bƣớc sóng nên mở rộng mạng lớn 128 user sợi quang sinh tƣợng “Fiber Fuse” làm nóng chảy sợi quang, thực tế với công nghệ chế tạo sợi quang đáp ứng đƣợc 128 bƣớc sóng truyền sợi quang Hệ thống truyền dẫn quang bị nhiễu đƣờng truyền, nhiễu hệ thống quang thƣờng xẩy thiết bị thu phát thiết bị điều chế nên vấn đề quan trọng mạng quang cần quan tâm cơng suất tín hiệu quỹ cơng suất dự phịng cho việc mở rộng mạng, chất lƣợng tín hiệu quang phụ thuộc nhiều vào công suất quang thu đƣợc thu Trong sơ đồ đề cập hình 3.10, việc mở rộng mạng phụ thuộc vào chia công suất 1:N chuyển mạch chéo OXC Khi số user tăng suy hao chia công suất chuyển mạch chéo OXC lớn dẫn đến công suất nhận đƣợc đầu thu ONU bị suy giảm lúc tỷ lệ lỗi bít BER tăng Kết mơ với hệ thống truyền peer-to-peer với ONU đƣợc thể nhƣ hình 3.17 Trần Văn Việt GVHD: TS Phạm Quang Thái 75 Thiết kế mơ hình bảo vệ cho hệ thống Chƣơng WDM-PON kết hợp truyền peer-to-peer Hình 3.17 Kết BER với mơ hình peer-to-peer ONU Với thiết kế với mơ hình ONU kết BER thu đƣợc BER=10-48 nhiên mở rộng mạng chất lƣợng tín hiệu giảm xuống suy hao hệ thống tăng, tùy thuộc vào số lƣợng ONU Bảng 3.4 tổng hợp tỷ lệ lỗi bít BER tƣơng ứng với suy hao công suất chia 1:N chuyển mạch OXC số ONU tăng lên, mơ với hai bƣớc sóng λP2P 1550 nm 1551 nm tất user tham gia truyền P2P, mức ngƣỡng máy thu -30 dB Trần Văn Việt GVHD: TS Phạm Quang Thái 76 Thiết kế mơ hình bảo vệ cho hệ thống Chƣơng WDM-PON kết hợp truyền peer-to-peer Bảng 3.4 Tỷ lệ lỗi bít BER Số Số SW ONU chuyển mạch N Suy hao chia 1:N Suy hao OXC 3log2N Aoxc Suy hao đƣờng truyền Tổng suy hao Bù công suất Ps SOA Công suất tới máy thu PA BER BER với với bƣớc bƣớc sóng sóng 1551 1550 nm nm dB 0.7 dB 23.7 27.4 20 -1.4 10-70 10-48 dB 2.1 dB 23.7 31.8 20 -5.8 10-59 10-40 dB 3.5 dB 23.7 36.2 20 -10.2 10-49 10-34 16 12 dB 4.9 dB 23.7 40.6 20 -14.6 10-35 10-20 32 15 dB 6.3 dB 23.7 45 20 -19 10-18 10-12 64 11 18 dB 7.7 dB 23.7 49.4 20 -23.4 10-10 10-9 128 13 21 dB 9.1 dB 23.7 53.8 20 -27.8 10-8 10-7  Các giá trị bảng 3.4 nhƣ sau: Trần Văn Việt GVHD: TS Phạm Quang Thái 77 Thiết kế mơ hình bảo vệ cho hệ thống Chƣơng WDM-PON kết hợp truyền peer-to-peer Suy hao chia công suất 1:N là: 3log2N Suy hao chuyển mạch chéo là: Acm ≈ (2 log2 N -1)L + 2W Với giả thuyết Coupling loss (W=0) L = 0.7 dB Với N số ONU tƣơng ứng với số ngõ vào, OXC Aoxc giá trị suy hao OXC số lƣợng switch 2x2 mà chuyển mạch qua Các giá trị bảng 3.4 đƣợc thể biểu đồ hình 3.18 Hình 3.18 Biểu đồ suy hao tƣơng ứng với số ONU Trên hình 3.18 cho thấy mở rộng mạng, số lƣợng User tăng lên tƣơng ứng với suy hao công suất hệ thống tăng Tuy nhiên suy hao tăng tới giá trị ngƣỡng cơng suất phát nguồn quang không tới đƣợc đầu thu Trần Văn Việt GVHD: TS Phạm Quang Thái 78 Thiết kế mơ hình bảo vệ cho hệ thống Chƣơng WDM-PON kết hợp truyền peer-to-peer ONU Vì việc tính tốn quỹ cơng suất cho ta biết đƣợc khả đáp ứng mơ hình tới đâu, từ có thiết kế cho phù hợp với yêu cầu thực tế 3.5 Kết luận chƣơng Trong thiết kế mô hình bảo vệ cho mạng WDM-PON mơ hình truyền peer-to-peer vấn đề cần quan tâm thời gian chuyển mạch, tối ƣu hóa mơ hình, số lƣợng thiết bị tối ƣu, độ xác hoạt động khả mở rộng mạng dự phòng cao Chƣơng giới thiệu mơ hình bảo vệ cho mạng WDM-PON kết hợp truyền peer-to-peer, qua phân tích mơ hình đƣa so sánh với phƣơng pháp trƣớc cho kết xác khả quan Những phân tích mở rộng mạng peer-to-peer cho ta nhìn tổng quan thiết kế mạng, độ suy hao tƣơng ứng với số lƣợng user số lƣợng user giới hạn hệ thống Thiết kế chuyển mạch OXC với số lƣợng linh kiện suy hao thấp đem lại hiệu chi phí triển khai mạng Kết hợp truyền peer-to-peer mơ hình đề xuất qua phân tích cho thấy hiệu kinh tế cao so với mơ hình tƣơng đƣơng Tùy vào u cầu thiết kế, điều kiện sở vật chất chi phí triển khai mà áp dụng mơ hình cho phù hợp Trong mơ hình đề xuất luận văn bảo vệ cho sợi quang hoạt động, nhiên thêm yêu cầu bảo vệ cho thiết bị mơ hình bảo vệ 1:1 đƣợc áp dụng trƣờng hợp Với mơ hình đề xuất cho ta lựa chọn linh hoạt thiết kế, triển khai mơ hình mạng WDM-PON thực tế Trần Văn Việt GVHD: TS Phạm Quang Thái 79 Thiết kế mơ hình bảo vệ cho hệ thống Chƣơng WDM-PON kết hợp truyền peer-to-peer Chƣơng Kết luận kiến nghị hƣớng phát triển 4.1 Kết luận Những kết luận văn đƣa đƣợc xây dựng sở nghiên cứu phƣơng pháp bảo vệ truyền P2P mạng WDM-PON đƣợc đề xuất trƣớc đây, từ đƣa mơ hình tối ƣu hiệu Luận văn nêu, phân tích ƣu nhƣợc điểm nhiều phƣơng pháp bảo vệ nhƣ [5] nhƣ truyền P2P [9], mạng WDM-PON từ tìm phƣơng pháp khắc phục nhƣợc điểm mà nghiên cứu đƣa thiết kế mơ hình bảo vệ nhƣ truyền P2P mạng WDM-PON tối ƣu  Những điểm luận văn thực là: Thiết kế mơ hình bảo vệ cho sợi quang “feeder fiber” “distribution fiber” với mơ hình bảo vệ 1:1, so sánh với mơ hình [5] với phƣơng pháp bảo vệ 1:1 mơ hình đề xuất có số lƣợng thiết bị nhƣ thời gian chuyển mạch nhỏ nhiên, điểm mơ hình đề xuất thiết kế mơ hình bảo vệ cho mạng WDM-PON kết hợp truyền P2P Trong mơ hình đƣa sợi quang bảo vệ trƣờng hợp không sử dụng đƣợc sử dụng truyền P2P, điểm mô hình thiết kế bảo vệ cho mạng WDM-PON mà mơ hình trƣớc nhƣ [5] khơng có Luận văn đƣa cơng thức tính tốn thời gian chuyển mạch dựa sơ đồ thiết kế kết thời gian chyển mạch hệ thống đạt đƣợc 7.55 ms, so với thời gian chuyển mạch [5] ms với phƣơng pháp bảo vệ 1:1 cho thấy mơ hình đề xuất tối ƣu Trong thiết kế mơ hình truyền P2P mạng WDM-PON luận văn phân tích đƣợc khuyết điểm mơ hình truyền P2P mạng WDMPON [9], từ thiết kế mơ hình truyền P2P xác khắc phục nhƣợc điểm [9] nhiễu đồng kênh Khi so sánh số lƣợng thiết bị giá thành thiết bị hệ thống truyền P2P mơ hình đề xuất với mơ hình [9] cho thấy số Trần Văn Việt GVHD: TS Phạm Quang Thái 80 Thiết kế mơ hình bảo vệ cho hệ thống Chƣơng WDM-PON kết hợp truyền peer-to-peer lƣợng thiết bị triến khai giá thành thấp hơn, ngồi mơ hình truyền P2P đề xuất cịn tận dụng đƣợc sợi quang dự phịng mơ hình bảo vệ vào truyền P2P điểm mơ hình đề xuất mà mơ hình trƣớc [9] khơng có Việc phân tích thiết kế quỹ công suất truyền P2P mà luận văn nêu có ý nghĩa quan trọng việc mở rộng mạng P2P, thiết kế nguồn phát quang, thu quang, nhƣ số lƣợng thiết bị hệ thống số lƣợng user tối đa mà hệ thống đáp ứng đƣợc Kết đạt đƣợc với mơ hình thiết kế user cho tỉ số tín hiệu nhiễu BER = 10-70 nhiên tăng số lƣợng user lên BER giảm thể bảng 3.5 4.2 Kiến nghị hƣớng phát triển Trong thiết kế mơ hình bảo vệ cho mạng WDM-PON truyền P2P mạng WDM PON có nhiều nghiên cứu nhƣ triển khai thực tế, nhiên nghiên cứu đƣa chƣa thực tối ƣu nhƣ chƣa thực xác triển khai thực tế Mơ hình truyền P2P mạng WDM-PON luận văn đƣa nhiên khả đáp ứng số lƣợng user lớn chƣa thực hiệu  Vì kiến nghị cho phát triển thêm luận văn là: Phát triển mơ hình bảo vệ cho mạng WDM-PON với số lƣợng bảo vệ lớn, bảo vệ cho sợi quang bảo vệ cho thiết bị quang, nguồn quang, thiết bị ngƣời dùng ONU với số lƣợng thiết bị tối ƣu thời gian chuyển mạch tối ƣu Phát triển mơ hình truyền P2P mạng WDM-PON đáp ứng số lƣợng user lớn, lên đến hàng nghìn user, thiết kế mơ hình truyền P2P kết hợp với bảo vệ mạng WDM-PON với mức suy hao công suất thấp Trần Văn Việt GVHD: TS Phạm Quang Thái 81 Thiết kế mơ hình bảo vệ cho hệ thống Chƣơng WDM-PON kết hợp truyền peer-to-peer TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách: [1] ITU-T G.983.1, “High Speed optical access systems based on Passive Optical Network (PON) techniques” 11/2001 pre-publ [2] Cedric F Lam Passive optical networks Burlington, principles and practice, 2007, pp 37-70 Tạp chí: [3] Rajiv Ramaswami, Kumar N Sivarajan, Galen H Sasaki Optical Networks A Practical Perspective BOSTON, ELSEVIER Inc, 2010, pp 630-650 [4] T J Chan et al., “A self-protected architecture for wavelength division multiplexed passive optical networks,” IEEE Photonics Technology Letters , vol 15, no 11, pp 1660-1662, Nov 2003 [5] E S Son, K H Han, J H Lee, and Y C Chung “Survivable Network Architectures for WDM PON” Optical Society of America, Korea, 2005 [6] S S Wagner and H L Lemberg, “Technology and Syst em Issues for WDMBased Fiber Loop Architecture,” JLT , pp.1759-1768 ,1989 [7] R D Feldman, E E Harstead, S Jiang, T H Wood, and M Zirngibl, “An Evaluation of Archit ectures Incorporating Wavelength Division Multilplexing for Broad-Band Fiber Access,” JLT 16, pp.1546-1559, 1998 [8] Chuan-Ching Sue, “A Novel 1:N Protection Scheme for WDM Passive Optical Networks,” IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL 18, NO 13, JULY 1, 2006 [9] Hao Feng*, Chang-Joon Chae, A Nirmalathas “Flexible, Low-latency Peer-topeer Networking over Long-reach WDM/TDM PON Systems” The 16th Optielectronics and communication Conference, OECC, 2011, pp 185-187 [10] J Liu, L Zhang, S.-H Fan, C Guo, S He, and G.-K Chang “A NOVEL ARCHITECTURE FOR PEER-TO-PEER IN-TERCONNECT IN MILLIMETER WAVE RADIO-OVER-FIBER ACCESS NETWORKS”Progress In Electromagnetics Research, Vol 126, pp 139-148, 2012 Trần Văn Việt GVHD: TS Phạm Quang Thái 82 Thiết kế mơ hình bảo vệ cho hệ thống Chƣơng WDM-PON kết hợp truyền peer-to-peer [11] H Erkan and M.A.Ali, “A Novel Ring-Based WDM-PON Access Architecture for the Efficient Utilization of Network Resources,” Photonic Network Comm, 2007 [12] M Murakami, T Imai, and M Aoyama, „„A remote supervisory system based on sub-carrier overmodulation for submarine optical amplifier systems,’’ IEEE/OSA J Lightwave Technol., vol.14, pp671–677, 1996 [13] K.-P Ho and J.M Kahn, „„Methods for crosstalk measurement and reduction in dense WDM systems,’’IEEE/OSA J Lightwave Technol., vol.14, pp1127–1135, 1996 [14] Peng Fan, Hongwei Chen, Minghua Chen and Shizhong Xie, “Self-protected Scheme for Wavelength Reusable WDM Passive Optical Networks” OSA/ OFC/ NFOEC, 2011, paper JWA69 [15] C H Yeh, C W Chow, Y H Lin, and P Y Huang “Self-Protection Architecture in C+L Bands WDM-PON System” The 16th Opti-electronics and communication Conference, OECC, 2011, pp 525-526 [16] Lei Zong, Ting Wang, Philip Ji, Lei Xu, Milorad Cvijetic “A Novel Protection Scheme for WDM-PONs Using Waveband Filters” IEEE Xplore, June 28, 2009 [17] L.E Nelson, S.T Cundiff, and C.R Giles, „„Optical monitoring using data correlation for WDM systems,‟‟IEEE Phot Technol Lett , vol.10, pp1030–1032, 1998 [18] N.S.C Correia, M.C.R Medeiros, “Recovery Time Analysis of WDM Protection Schemes” ICTON 2006, pp 35-38 [19] F K Hwang, “On Beneš Rearrangeable Networks”, Bell System Technical Journal, vol.50, no.1, January 1971, pp20l-207 [20] D C Opferman, N T Tsao-Wu: “On a Class of Rearrangeable Switching Networks Part I: Control Algorithm”, Bell System Technical Journal, vol.50, no.5, May-June 1971, pp1579-1600 Trang web: [19] http://www.thorlabs.com/navigation.cfm?guide_id=1, Nov,11, 2012 Trần Văn Việt GVHD: TS Phạm Quang Thái 83 ... Quang Thái 10 Thiết kế mơ hình bảo vệ cho hệ thống Chƣơng WDM- PON kết hợp truyền peer- to -peer Chƣơng Phân tích mạng WDM- PON mơ hình bảo vệ truyền P2P 2.1 Gới thiệu mạng WDM- PON WDM- PON mạng quang... tích hợp bảo vệ phát đáp vào kiến trúc 2.2.5 Bảo vệ 1:1 Trần Văn Việt GVHD: TS Phạm Quang Thái 22 Thiết kế mô hình bảo vệ cho hệ thống Chƣơng WDM- PON kết hợp truyền peer- to -peer Bảo vệ riêng hình. .. 31 Thiết kế mô hình bảo vệ cho hệ thống Chƣơng WDM- PON kết hợp truyền peer- to -peer Trong kỹ thuật bảo vệ mạng nêu hầu nhƣ triển khai bảo vệ với mơ hình nhân đơi ví dụ nhƣ bảo vệ dây “fiber” thiết