Ghép kênh theo bước sóng wdm

Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: GHÉP KÊNH THEO BƢỚC SÓNG WDM Sinh viên thực : PHẠM NGỌC QUANG Lớp : 46K ĐTVT Giảng viên hướng dẫn : KS NGUYỄN THỊ KIM THU Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM Vinh, - 2010 Mục Lục Mục Lục Lời nói đầu CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN QUANG 1.1 Tổng quan hệ thống thông tin quan 1.2 Các phần tử thiết yếu mạng quang 1.2.1.Máy phát quang hay thiết bị phát quang 10 a Nguồn quang 10 b Điều chế 14 c Ghép kênh 14 1.2.2 Thiết bị thu quang 14 1.2.3 Các trạm lặp 20 1.3.4 Các trạm en r nh 21 1.3 Nguy n lý truyền dẫn tín hiệu số tr n sợi quang cáp quang 22 1.3.1 Cấu tạo sợi quang 22 1.3.2 Các biện pháp bảo vệ sợi 23 1.3.3 Giới thiệu số loại sợi quang 25 a Nguy n tắc tạo sợi quang 25 b Các loại sợi quang 26 c Đặc điểm sợi quang 26 d Các dạng phân bố chiết uất môi trƣờng quang 30 e Sợi đa mode sợi đơn mode 32 1.3.3 Nguy n lý truyền ánh sáng sợi quang 35 a Nguy n lý truyền ánh sáng 35 b Truyền dẫn ánh sáng sợi quang 36 c Độ mở số (numerical aperture) 38 1.3.4 Ứng dụng u phát triển 39 a Ứng dụng Viễn thông 39 b Ứng dụng dịch vụ tổng hợp 39 CHƢƠNG II: KỸ THUẬT GHÉP KÊNH QUANG THEO BƢỚC SÓNG 42 2.1 Tổng quan ỹ thuật ghép nh sử dụng mạng quang 42 2.1.1 Ghép phân không gian SDM (Space Devision Multiplexing): 42 2.1.2 Ghép phân thời gian TDM (Time Devision Multiplexing): 43 2.2.3 Ghép kênh phân bƣớc sóng WDM (Wavelength Devision Multiplexing): 43 2.2 SONET/SDH 44 2.3 Kỹ thuật ghép nh theo bƣớc sóng WDM 45 2.3.1 Cấu trúc mạng WDM 45 2.3.2 Nguy n lý WDM 46 2.3.3.Các tham số thành phần thiết bị WDM 47 2.3.4 Các loại ghép WDM 48 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM a MUX/DEMUX 48 b Ghép tầng để tạo ghép kênh dung lượng cao 50 2.3.5 Thành phần thiết bị tách ghép WDM 51 2.4 Công nghệ WDM vi quang 52 2.4.1.Thiết bị có lọc 52 2.4.2 Thiết bị phân tán góc 55 a Thấu ính lăng ính 55 b Dùng cách tử làm phần tử tán sắc góc 56 2.5 Một số ỹ thuật hác đƣợc sử dụng ghép WDM 62 2.6 Các công nghệ WDM ghép sợi 66 2.6.1 Bộ ghép định hƣớng quang 66 2.6.2 Các loại cấu trúc ghép 66 2.6.3 Các định tuyến bƣớc sóng 70 2.7 Truyền dẫn tín hiệu: 72 2.8 Khuếch đại suy hao 74 2.8.1 Khuếch đại 74 2.8.2 Suy hao 75 2.9 Ƣu, nhƣợc điểm công nghệ WDM 77 2.9.1 Ƣu điểm công nghệ WDM 77 2.9.2.Nhƣợc điểm công nghệ WDM: 77 CHƢƠNG III TÌM HIỂU VIỆC KHẢO SÁT ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN NÂNG CAO DUNG LƢỢNG CÁP QUANG 78 3.1 Khảo sát cấu hình cáp quang trục Bắc Nam 78 3.1.1 Khảo sát cấu hình 78 3.1.2 Dự báo nhu cầu thực tiễn 78 a Khái quát chung 78 b Kết dự báo nhu cầu thoại giai đoạn 2006 – 2010 79 c Kết dự báo nhu cầu phi thoại giai đoạn 2006 – 2010 79 3.1.3 Kế hoạch thực 81 3.2 Đề uất lựa chọn phƣơng án nâng cao dung lƣợng hệ thống 2.5Gb s l n 20Gb s 84 3.2.1 Đề uất phƣơng án 84 3.2.2 Phân tích 84 a Tăng dung lƣợng ghép nh TDM 84 b TDM ết hợp ghép bƣớc sóng WDM 85 c Tăng dung lƣợng ghép nh WDM bƣớc sóng STM – 16 86 3.2.3 Lựa chọn phƣơng án 88 3.3 Kết thực 90 3.3.1 Xây dựng tuyến cáp quang 20Gb s 90 3.3.2.Quản lý đƣờng trục 90 3.3.3 Kết nối Ring 92 3.4 Hƣớng nghi n cứu 93 Kết Luận 95 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang cơng nghệ WDM Lời nói đầu Đất nước ta thời kỳ đổi mới, cơng nghiệp hố, đại hoá, với xu hội nhập kinh tế quốc tế Sự phát triển doanh nghiệp, ngành nghề quan trọng, đóng vai trị tiên cho vững bước lên đất nước Ngành Điện tử - Viễn Thông Việt Nam, ngành có vai trị quan trọng kết cấu hạ tầng sở kinh tế quốc dân có đóng góp lớn lao cho lớn mạnh kinh tế, ổn định trị an ninh quốc phịng nước nhà Lượng thơng tin muốn trao đổi ngày nhiều lên, phương pháp truyền dẫn cũ đáp ứng hết nhu cầu người dùng Vì lẽ phương pháp truyền dẫn đời khác biệt hoàn toàn so với phương pháp cũ , truyền dẫn thơng tin dựa vào đặc tính ánh sáng mở kỷ nguyên mới, kỷ nguyên xã hội thơng tin V ới mong muốn tìm hiểu tiếp cận với loại hình truyền dẫn ưu việt nên em chọn đề t ài Trong đồ án tốt nghiệp em xin trình bày v ề phần sau - Ch ơng I: Tổng quan hệ thống thông tin quang - Ch ơng II : Kỹ thuật ghép kênh quang theo bước sóng - Chương III: Tìm hiểu việc khảo sát đề xuất lựa chọn phương án nâng cao dung lượng cáp quang - Về phần thực tế + Triển khai truyền dẫn WDM tr ên tuyến cáp quang trục Bắc Nam + Dự báo nhu cầu dung lương tuyến thông tin quang + Khảo sát cấu hình cáp quang trục Bắc Nam + Các phương án tăng dung lượng Em xin cảm ơn cô Nguyễn Thị Kim Thu nhiều người hướng dẫn bảo em nhiều việc hoàn thành đồ án Cảm ơn thầy khoa dẫn dắt em để em có ngày hôm Sinh viên : Phạm Ngọc Quang Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Tỉ lệ lỗi bít BER Bit Error Ratio DFA Doped Fiber Amplifier Khuếch đại sợi quang trộn DXC Digital Cross Connect Bộ nối chéo số EDF Erbium Doped Fiber EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier Sơi quang trộn Erbium Bộ khuếch đại sợi Erbium FDM Frequence Division Multiplexing MS-SPRING Multiplex Secsion Share Protection Ring 10 11 12 13 OA OADM OC Optical Amplifier Optical Add / Drop Multiplexer Optical Channel Ghép kênh phân chia theo tần số Vòng bảo vệ luồng đoạn ghép kênh Khuếch đại quang Bộ tách / xen quang Kênh quang ODM Optical Demultiplexer Bộ tách bước sóng quang OTR Optical Terminal Repeater Trạm lặp chuyển tải quang OFA Optical Fiber Amplifier Bộ khuếch đại quang sợi 14 OSA Optical Signal Amplifier Khuếch đại tín hiệu quang Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM 15 OSC Optical Supervisor Channel Kênh giám sát quang 16 OSNR Optical Signal Noise Rate 17 OTDM Optical Time Division Multiplexing 18 19 20 OXC SDH Optical Cross Connect Synchronous Digital Hierarchy Tỷ số tín hiệu tạp âm quang Ghép kênh quang phân chia theo thời gian Nối chéo quang Phân cấp số đồng SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng 21 TDM 22 23 WADM WDM 24 25 SRS PA Time Division Multiplexing Wavelength Add/Dorp Multiplexer Wavelength Division Multiplexing Stimulated Raman Scattering Pre- Amplifer Ghép kênh theo thời gian Bộ xen/ rẽ bước sóng Ghép kênh phân chia bước sóng Tán xạ bị kích Raman Bộ tiền khuếch đại Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang cơng nghệ WDM CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ THƠNG TIN QUANG 1.1 Tổng quan hệ thống thông tin quan Thơng tin quang hình thức thơng tin điểm thu phát thơng tin tín hiệu truyền dẫn nhờ sóng điện từ dải quang học ánh sáng (nhìn thấy hồng ngoại) Có hai hình thức thơng tin quang thơng tin quang không định hướng (unguide) thông tin quang định hướng(guide) Thơng tin quang khơng định hướng hình thức truyền thông tin ánh sáng môi trường truyền dẫn khơng gian khí trái đất vũ trụ sử dụng ánh sáng nhìn thấy có bc súng khong 0,78 àm ữ 0,37 àm Hỡnh thức thông tin quang dạng truyền thống người sử dụng từ sớm dùng số trường hợp định Thí dụ : dùng pháo hiệu, cờ hiệu, đèn biển, đốt lửa dùng khói v.v…Hình thức có nhược điểm cự ly bị giới hạn tầm nhìn mắt người, chịu ảnh hưởng lớn thời tiết khí hậu, phụ thuộc lớn vào mơi trường truyền dẫn khí trái đất Trường hợp thường áp dụng thông tin quang vệ tinh bầu khí Thơng tin quang định hướng dạng thông tin sử dụng môi trường truyền dẫn sợi quang dùng ánh sáng hồng ngoại đặc biệt có ba bước sóng thơng dụng 850nm , 1300nm , 1550nm Đây hình thức thơng tin quang đại xuất gần 40 năm nay, có nhiều ưu việt, nên phát triển nhanh ứng dụng rộng rãi, thông tin quang sợi trở thành phần quan trọng thiếu hệ thống viễn thông giới + Năm 1960 phát minh laser rắn sau 1973-1977 chế tạo laser bán dẫn LED tạo nguồn phát quang cho tia hẹp, điện áp nguồn nuôi thấp, cơng suất dải sóng đáp ứng phù hợp làm nguồn phát ánh sáng cho thông tinh quang sợi + Năm 1967 sản xuất sợi quang có tiêu hao lớn cở 1000 dB/km + Năm 1970 hãng Corming Glass works (Mỹ) sản xuất thành công sợi quang thạch anh có tiêu hao đạt 20 dB/km tương đương với tiêu hao cáp đồng trục Mở khả dùng sợi quang làm môi trường truyền dẫn ánh sáng trở thành thực Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM + Từ năm 1979 đến sản suất loại sợi quang có tiêu hao thấp đạt 0,2 dB/km + Năm 1978 đời hệ thống thông tin quang thơng mại hệ làm việc bước sóng 0,78 μm, dùng sợi đa mode chiều dài khoảng lặp L = 12 km, tốc độ bit 90 Mb/s + Năm 1987 hệ thống thông tin quang sợi thơng mại hệ đời làm việc với bước sóng 1,3 μm, dùng sợi quang đơn mode tốc độ bit 1,7 Gb/s, cự li khoảng lặp L = 45 km + Năm 1990 hệ thống thông tin quang sợi thương mại hệ đời làm việc với bước sóng 1,55 µm, dùng sợi đơn mode, tốc độ bit 2,5 Gb/s, khoảng lặp L = 100 km + Từ 1995-2000 hệ thống thông tin quang thơng mại thứ tư đưa vào sử dụng Đó hệ thống thông tin quang coherent sử dụng công nghệ WDM kết hợp với khuyếch đại quang pha tạp Erbium (EDFA) tạo nên tuyến thông tin quang dung lượng lớn tốc độ cao từ vài chục đến hàng trăm Gb/s + Hiện hệ thông tin quang thứ nghiên cứu phịng thí nghiệm thử nghiệm trường Đó hệ thống thông tin quang Soliton, ứng dụng hiệu ứng phi tuyến sợi quang cho phép xây dựng tuyến truyền dẫn cự ly siêu dài đến hàng chục nghìn km với trợ giúp khuyếch đại quang + Có thể coi cơng nghệ thơng tin quang sợi bắt đầu đưa vào sử dụng Việt nam từ năm 1995 tuyến cáp quang biển quốc tế ta tuyến Hồng Kông - Việt Nam – Thái Lan (HVT) lắp đặt đưa vào khai thác Phần ta hạn chế xét hệ thống thông tin quang quang có định hướng hay thơng tin quang sợi Hình 1.1 1.2 duới cho ta đồ thị trình phát triển thông tin quang giới Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang cơng nghệ WDM Hình 1.1 : Đồ thị mơ tả q trình phát triển thơng tin quang Hình 1.2 : Đồ thị mơ tả q trình phát triển thông tin quang 1.2 Các phần tử thiết yếu mạng quang Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM Sợi quang Vào Trạm lặp Máy phát quang Ra Thiết bị xen rẽ Máy thu quang Hình 1.3 Sơ đồ khối hệ thống thông tin quang - Máy phát quang : Có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu cần truyền thành sóng ánh sáng(E/O) truyền ánh sáng vào sợi quang - Chức trạm lặp thu nhận tín hiệu quang suy yếu, tái tạo chúng trở lại thành tín hiệu điện Sau sửa dạng tín hiệu điện này, khuếch đại tín hiệu sửa dạng, chuyển đổi tín hiệu khuếch đại thành tín hiệu quang - Thiết bị xen rẽ : sử dụng để lấy thông tin luồng ghép thêm kênh thông tin cần truyền vào đường truyền chung - Máy phát quang : Có nhiệm vụ biến đổi ngược tín hiệu quang nhận ô đầu cáp thành tín hiệu ban đầu (Biến đổi O/E) 1.2.1.Máy phát quang hay thiết bị phát quang Vào điện Nguồn Điều Chế Ghép kênh Hình 1.4 Sơ đồ khối thiết bị phát quang a Nguồn quang - Cơ chế phát xạ ánh sáng Giả thuyết có điện tử nằm mức lượng thấp ( E1 ), khơng có điện tử nằm mức lượng mức cao ( E ), điều kiện có lượng với mức lượng chênh lệch cấp cho điện tử điện tử nhảy lên mức lượng E Việc cung cấp lượng từ bên để truyền lượng cần tới mức cao gọi kích thích dịch chuyển điện tử tới mức lượng khác gọi chuyển dời 10 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM - Ring 10: Quy Nhơn, Tuy Hòa, Nha Trang, Phan Rang, Đà Lạt, Krong No, Buôn Ma Thuột, Phú Nhơn, Pleiku, An Khê, Quy Nhơn - Ring 11: Phan Rang, Núi Một, Phan Thiết, Xuân Lộc, TP Hồ Chí Minh, Bình Dương, Bình Phước, Đắk Nơng, Bn Ma Thuột, Krong No, Đà Lạt, Phan Rang - Ring 12: TP Hồ Chí Minh, Mỹ Tho, Vĩnh Long, Cần Thơ, Cao Lãnh, Mỹ Tho, TP Hồ Chí Minh Trên mạng sử dụng DXC-140 cấu hình Hub node mạng: Hà Nội, Vinh, Đà Nẵng, Quy Nhơn, Đắc Lắc, Hồ Chí Minh Mạng đường trục VTN có dung lượng 20Gbit/s: thực ghép bước sóng (Sử dụng băng C), bước sóng có dung lượng 2,5 Gbit/s, hệ thống cho phép ghép tối đa 32 bước sóng Các bước sóng sử dụng mạng 20Gbit/s sau:  = 1548.51 nm  = 1551.72 nm  = 1549.32 nm  = 1552.52 nm  = 1550.12 nm  = 1554.13 nm  = 1550.92 nm  = 1557.36 nm Hệ thống 20 Gbps hệ thống thông tin hướng không sợi quang, mà sử dụng sợi (một cho hướng cho hướng về), bước sóng tín hiệu sợi giống sợi về, kênh nghiệp vụ đường khác nhau: Đối với hướng xuất phát (ở Hà nội) sử dụng kênh OSC-1 có bước sóng 1510 nm, cịn hướng ngược lại kênh OSC-2 có bước sóng 1615 nm Trên tuyến có sử dụng nhiều trạm lặp, trạm lặp tín hiệu khuếch đại lên nhờ khuếch đại EDFA Các trạm xây dựng sở thực tế khu vực dựa vào đường quang (độ suy hao công suất tín hiệu) mà tín hiệu truyền 82 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang cơng nghệ WDM Hình 3.3 Mạng cáp quang đường trục Việt Nam 83 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM 3.2 Đề uất lựa chọn phƣơng án nâng cao dung lƣợng hệ thống 2.5Gb s l n 20Gb/s 3.2.1 Đề uất phƣơng án Các phương án đề xuất nhằm tăng dung lượng tuyến truyền dẫn trục Bắc Nam mà lắp đặt thêm thay sợi quang, phải đảm bảo yêu cầu: Quá trình nâng cấp không phép gây gián đoạn thông tin Tận dụng tồi đa đảm bảo tương thích hệ thống khai thác Đảm bảo chất lượng tuyến thông tin sau nâng cấp, linh hoạt việc định tuyến, đảm bảo an toàn xảy cố cáp cố thiết bị Quản lý mạng mềm dẻo, có khả quản lý thiết bị nhiều hãng khác nhau, có khả mở rộng, ghép nối với cá tuyến cáp quang quốc tế, tuyến cáp quang ven biển nội địa… Có tính khả thi kinh tế - tính bảo mật – độ an tồn Các phương án có thể: + Phương án 1: Nâng cấp theo công nghệ TDM từ 2,5Gbps lên 10 Gbps + Phương án 2: Kết hợp công nghệ TDM WDM: Nâng cấp TDM tốc độ từ 2,5Gbps lên 10Gbps (STM - 64), sau thực ghép bước sóng tín hiệu 10Gbps thành dung lượng 20Gbps + Phương án 3: Dùng hồn tồn cơng nghệ WDM, sử dụng bước sóng, bước sóng mang tín hiệu 2,5Gbps (STM - 16), thành dung lượng 20Gbps 3.2.2 Phân tích a Tăng dung lƣợng ghép nh TDM Đối với truyền dẫn quang TDM, vấn đề cần quan tâm tăng dung lượng lên tới 20Gbps sợi G.652 suy hao tán sắc Vì phương án đưa đề xuất bù suy hao tán sắc 84 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM Bù suy hao: Bằng cách đo kiểm, tính tốn lắp đặt thêm khuếch đại quang OA (gồm cấu hình BA, LA, PA), nhiên có giới hạn cho số OA mắc thêm, công suất quang lớn gây hiệu ứng phi tuyến, OA sinh nhiễu ASE cộng thêm vào tín hiệu dọc tuyến, gây suy giảm SNR hệ thống Xử lý tán sắc Sử dụng sợi G.653 Bù tán sắc phương pháp điều chế tự dịch pha SPM Bù tán sắc thành phần bù tán sắc thụ động (bộ kết hợp quay pha bước sóng sợi tán sắc âm) Bù tán sắc thiết bị dịch tần trước (Pre – Chirp) Bù tán sắc kỹ thuật DST (Dispersion Supported Transmission) Kết luận: Phương án đưa mang tính tham khảo, khơng khả thi xu mạng backbone network giới triển khai phương án truyền dẫn WDM, thiết bị TDM tốc độ cao 20Gbps đắt chi phí cho tuyến TDM tôc độ 20Gbps lớn phải xử lý bù suy hao bù tán sắc nghiêm ngặt b TDM ết hợp ghép bƣớc sóng WDM Phương án thực theo giai đoạn: + Nâng cao thiết bị lên chủng loại STM – 64, thực truyền dẫn 10Gbps 85 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM + Triển khai module WDM thực ghép luồng tín hiệu STM – 64 thành tổng dung lượng 20Gbps λ1 Tx1 STM-64 Rx1 STM-64 MUX λ1 DEMUX λ1 , λ2 λ2 Tx2 STM-64 Rx1 STM-64 Hình 3.4 Phương án Ghép bước sóng STM - 64 Ưu điểm: - Do có kênh bước sóng, kênh tốc đốTM – 64 nên thiết bị phải quản lý - Lưu lượng RING lớn, nên có thay đổi nhu cầu lưu lượng có khả phải phân bố lại lưi lượng RING c Tăng dung lƣợng ghép nh WDM bƣớc sóng STM – 16 Phương án sử dụng bước sóng, bước sóng mang tín hiệu luồng STM – 16 (2,5Gbps) 86 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM λ1 Tx1 STM-16 Tx2 STM-16 Rx1 STM-16 λ2 λ1 Rx1 STM-16 DEMUX MUX λ1 , λ2 ….λ8 Tx2 STM-16 λ8 λ8 Tx2 STM-16 Hình 3.5 Phương án Ghép bước sóng STM - 64 Ƣu điểm: - Do dung lượng bước sóng nhỏ (2,5Gbps), nên thực tăng dung lượng tuyến truyền dẫn cách từ từ theo nhu cầu (phụ thuộc số kênh bước song sử dụng) - Với tốc độ kênh bước sóng 2,5Gbps bị ảnh hưởng tán sắc, hiệu ứng phi tuyến Nhờ khoảng cách trạm lặp tăng tới 150 km (khuyến nghị G.692) Với tốc độ kêng bước sóng việc tính tốn lại cự ly trạm lặp vấn đề liên quan đến bù tán sắc đơn giản, giữ ngun cấu hình phân bố trạm (bởi tốc độ 2,5Gbps tốc độ khai thác tốt tuyến trục Bắc Nam) - Vẫn sử dụng đường cáp G.652 sẵn, cần kiểm tra lại chất lượng đoạn cáp bị xuống cấp, số mối hàn có suy hao lớn 87 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM - Tận dụng phần lớn số thiết bị STM – 16 khai thác - Phù hợp với xu công nghệ truyền dẫn đại triển khai rộng rãi giới Nhƣợc điểm: - Số lượng truyền dẫn SDH liên quan đến tuyến WDM nhiều, phức tạp việc quản lý mạng - Việc quản lý lưu lượng phức tạp, thực chất, RING lớn gồm bước sóng tương đương vơi RING ( RING bước sóng mang tín hiệu STM - 16); mà trạm xen rẽ lưu lượng nhỏ tác dụng lên bước sóng (1 RING con), giả thiết cần bổ xung lưu lượng thay phân bố lưu lượng trạm xen rẽ bước sóng vấn đề phức tạp, cần thêm thiết bị DXC, cao cấp OXC 3.2.3 Lựa chọn phƣơng án Không nên lựa chọn phương án luận điểm nêu Khơng nên chọn phương án phương án này, so với phương án tồn nhược điểm sau: - Tốc độ kênh bước sóng 10Gbps, bị ảnh hưởng mạnh mẽ tán sắc, tượng phi tuyến, tán sắc PMD … - Do lưu lượng thực tuyến xuất phát chủ yếu từ trung tâm lớn (Hà Nội – Đà Nẵng – TP HCM), nên đóng vai trị lưu lượng chuyển qua, vậu lưu 88 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM lượng thực tế xen rẽ node không cần đến thiết bị STM – 64 (gây lãng phí) Hơn nữa, khơng có tăng đột biến lưu lượng từ 2,5Gbps lên 10Gbps, sau lên 20Gbps, nên phương án tỏ không hiệu - Thiết bị truyền dẫn quang 10Gbps giá cao Nên chọn phương án phương án khắc phục nhược điểm phương án 2; nhược điểm phương án có thê khắc phục bởi: - Đối với vấn đề quản lý mạng, áp dụng mơ hình quản lý TMN theo khuyến nghị ITUT - Đối với việc phức tạp việc cấu hình lạ lưu lượng cá RING, có sản phẩm thương mại DXC, cho đời sản phẩm OXC đảm nhiệm Hơn nữa, thiết bị kiểu OADM linh hoạt việc thiết lập bước sóng xen rẽ Vả lại, áp dụng phương án 3, việc đưa thên lưu lượng vào thực từ từ theo nhu cầu (cần đến đâu dùng đến đó), vấn đề cấu hình lại lưu lượng khơng đáng lo (Xem hình dưới) Vậy nên chọn phương án 3: Ghép bước sóng mang tín hiệu STM – 16 (2,5Gbps) 89 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM Hình 3.6 Vai trị DXC/OXC việc phối luồng – Phân luồng lưu lượng 3.3 Kết thực 3.3.1 Xây dựng tuyến cáp quang 20Gb s Tuyến cáp quang đường trục 20 Gbit/s Hà nội - TP HCM hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng khởi cơng lắp đặt ngày 10-07-2003 khánh thành đưa vào sử dụng ngày 25-09-2003 Tuyến truyền dẫn theo hai hướng: Dọc quốc lộ 1A đường truyền điện 500 KV, cáp quang tuyến cáp quang đơn mode theo khuyến nghị G.652 Đây tuyến có cấu hình mạng đa ring với bốn vịng Ring Trong đó, nửa vịng Ring đường cáp quang theo tuyến đường truyền điện lực chủ yếu làm đường dự phòng bảo vệ cho lưu lượng thông tin đường quốc lộ 1A 3.3.2.Quản lý đƣờng trục Hệ thống mạng đường trục Bắc - Nam có quãng đường truyền dẫn lớn qua nhiều trạm khuếch đại, xen/rẽ, trạm lặp nối chéo khác Để giám sát khai 90 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM thác, điều khiển bảo dưỡng thiết bị mạng cần phải có hệ thống quản lí mạng cho tuyến đường trục 20Gbps Mạng đường trục 20Gbps sử dụng hai kênh nghiệp vụ nằm băng tần truyền dẫn để điều khiển, vận hành khai thác thiết bị DWDM mạng Chiều từ Hà Nội vào thành phố Hồ Chí Minh sử dụng bước sóng 1510nm chiều từ thành phố Hồ Chí Minh Hà Nội sử dụng bước sóng 1615nm Các kênh quang nghiệp vụ tách kênh trước vào khuếch đại ghép vào sau tín hiệu khuếch đại Do đó, kênh quang nghiệp vụ 1510nm sử dụng bước sóng 1510nm bước sóng bơm khuếch đại Raman Phần điều khiển gồm ba thành phần chính, phần có chức riêng: Phần nguồn: Xử lí lọc nguồn Phần điều khiển: Giao tiếp với thiết bị bên điều khiển hoạt động thông qua giao tiếp người máy Bao gồm điều khiển đồng bộ, khuếch đại, chuyển đổi bước sóng xen rẽ lưu lượng thông qua tin (thông điệp) hệ thống Phần giao tiếp vào để liên kết với phận điều khiển với thiết bị bên ngồi Phần giám sát bao gồm ba thành phần chính: Quản lí phổ tín hiệu bao gồm phổ kênh quang sáu kênh quang Quản lí hoạt động thiết bị mạng lưới thông qua tin hệ thống gửi về, tiếp nhận cảnh báo từ xa hoạt động thiết bị, đường truyền Quản lí nguồn tín hiệu đồng hệ thống Hiện hệ thống giám sát, điều khiển mạng quang đường trục DWDM đặt ba trung tâm Hà Nội, Đà Nẵng thành phố Hồ Chí Minh Trong trung tâm Hà Nội trung tâm quản lí chính, thành phố Hồ Chí Minh dự phịng, Đà Nẵng có chức giám sát Hệ thống điều khiển, quản lí có cấu trúc nhu mạng WAN nên node mạng trung tâm điều khiển, giám sát node mạng mạng lưới 91 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM Cấu trúc trung tâm điều khiển, quản lí bao gồm máy chủ điều khiển hoạt động mạng hiển thị thông số mạng thông qua giao tiếp người máy, nhớ chứa chương trình điều khiển bao gồm file, tệp chương trình chạy vv X.25 X.25 Hoạt động X.25 Dự phòng X.25 X.25 Switch Switch Switch Hub Hub OM4200 RPT OM4200 RS-232 WT Computer Computer EC-1 Máy chủ DX X-Term Computer Hoạt động OM4200 RPT Computer WT Computer Dự phịng Phản hồi DX Hình 3.7 Mạng quản lí, điều khiển DWDM Các thiết bị mạng khuếch đại, chuyển đổi bước sóng, nối chéo DX giao tiếp với hệ thống điều khiển, quản lí giao diện RS-232 truyền qua mạng quản lí giao thức X.25 3.3.3 Kết nối Ring Mỗi Ring bảo vệ theo kiểu kết nối MS – SPRing (MS-BSHR), xem hình vẽ sau: Nếu kết nối (khơng có N2 N4) bảo vệ cố Ring, bảo vệ kết nối Ring đảm bảo (Giả sử cố N1 N3); trường hợp kết nối Ring Ring 2, Ring Ring Kết nối Ring Ring kiểu matched – node, có tồn kết nối N3 N4, bảo vệ mạng có cố Node 92 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM N1 TA Nút A N3 MS SPRING MS SPRING RA N2 Nút B N4 Hình 3.8 Kết nối Ring .Tuyến đường trục tuyến có lưu lượng cao, quan trọng, cấu hình bảo vệ kiểu Ring hợp lý, nhiên, xảy cố node kết nối HTH DNG gây gián đoạn thơng tin, phương án nâng cấp tuyến cần xem xét vấn đề Nên thay đổi cấu hình sang kiểu matched – node có sử dụng DXC/OXC; Nhưng địi hỏi phải mua thêm thiết bị N2 N4, mua thêm DXC/OXC DXC/OXC N1 N3 MS SPRING MS SPRING N2 N4 Hình 3.9 Bảo vệ kết nối Ring theo kiểu Matched - Node 3.4 Hƣớng nghi n cứu Tuyến cáp quang đường trục 20 Gbit/s Hà Nội – TP Hồ Chí Minh hồn thành vào 25-09-2003 dọc quốc lộ 1A đường điện 500KV xây dựng dựa dự báo nhu cầu thoại phi thoại từ 2006 đến 2010 Thực tế nhu cầu người 93 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM dùng ngày tăng vượt xa dự báo Ngày 27/2/2007, Công ty Viễn thông Liên tỉnh (VTN), thành viên Tập đồn Bưu Viễn thông Việt Nam (VNPT) triển khai dự án Nâng cấp tuyến đường trục Bắc - Nam lên 40Gbps Theo VTN, dự án hoàn thành xong thủ tục đầu tư hợp đồng cung cấp thiết bị Tháng 2/2007 thiết bị chuyển tới công trình, dự kiến đến cuối tháng 3/2007 tiếp nhận xong toàn thiết bị VTN triển khai đội Giám sát thi công lắp đặt thiết bị khu vực Dự kiến đến tháng 11/2007, dự án hoàn thành vào vận hành Việc xây dựng đưa dự án vào khai thác góp phần lớn vào việc đáp ứng tốt nhu cầu ngày tăng nhanh dung lượng chất lượng đường truyền người dùng Đáp ứng ngày tốt sở hạ tầng CNTT, viễn thông phục vụ cho việc phát triển kinh tế xã hội đất nước, dịch vụ cần băng thơng rộng Dự án có giá trị đầu tư khoảng 180 tỷ đồng Nortel đối tác chịu trách nhiệm cung cấp thiết bị thiết kế 94 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang cơng nghệ WDM Kết Luận Sau thời gian tìm hiểu đề tài Ghép kênh quang theo bước sóng WDM em phần hiểu số vấn đề phương thức truyền dẫn đại , cố gắng trình độ kiến thức kinh nghiệm chưa có nhiều nên chắn gặp nhiều sai sót việc tiếp cận giải vấn đề yêu cầu độ xác , nhiêm túc , khắt khe khoa học Mặc dù kết đạt không nhiều qua đồ án em rút nhiều học bổ ích phương pháp nghiên cứu khoa học , cách tiếp cận giải vấn đề mà yêu cầu đặt Em xin cảm ơn nhiều cô Nguyễn Thị im Thu tận tình hướng dẫn bảo cho em để em hoàn thành đồ án cách tốt khả cảu Qua em muốn nói lời cảm ơn thầy khoa công nghệ số khoa khác dẫn dắt chúng em để em có ngày hơm 95 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM TÀI LIỆU THAM KHẢO Kỹ Thuật Thông Tin Quang Học viện cơng nghệ bƣu viễn thơng Tác giả : TS L Quốc Cƣờng THS Đỗ Văn Việt Em THS Phạm Quốc Hợp Công nghệ truyền dẫn quang Nhà uất bản: Bƣu Điện Tác giả: Nhiều tác giả Cơ sở ỹ thuật thông tin quang Học viện cơng nghệ bƣu viễn thơng – 2000 Tác giả : Cao Phán Ghép nh quang huếch đại quang Học viện cơng nghệ bƣu viễn thông –1998 Tác giả : Cao Phán Từ điển bách hoa mã nguồn mở http://vi.wikipedia.org Một số tài liệu tr n mạng internet 96 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT ... 2.2.3 Ghép kênh phân bƣớc sóng WDM (Wavelength Devision Multiplexing): Ghép kênh phân chia theo bước sóng kỹ thuật ghép thêm nhiều bước sóng để truyền sợi quang, khơng cần tăng tốc độ truyền dẫn bước. .. công nghệ ghép kênh theo bước sóng quang WDM 41 Phạm Ngọc Quang 46K - ĐTVT Hệ thống thông tin quang công nghệ WDM CHƢƠNG II: KỸ THUẬT GHÉP KÊNH QUANG THEO BƢỚC SÓNG 2.1 Tổng quan ỹ thuật ghép nh... Fabry-Perot Khi xét đến tách /ghép WDM, ta phải xét tham số như: khoảng cách kênh, độ rộng băng tần kênh bước sóng, bước sóng trung tâm kênh, mức xuyên âm kênh, tính đồng kênh, suy hao xen, suy hao