5.4.2.1 Yêu cầu thiết kế
a) Bài toán: Xây dựng phương án thiết kế hệ thống thông tin quang DWDM bắt đầu
từ Hà Nội và đi qua 4 tỉnh Hà Nam, Nam Định, Thái Bình, Hưng Yên với mỗi tỉnh là một thiết bị hạ 3 kênh và ghép lên 1 kênh bước sóng:
- Tốc độ bit: 10 Gbit/s
- Số lượng kênh bước sóng: 8 kênh
- Khoảng cách giữa Hà Nội – Hà Nam: 67 km - Khoảng cách giữa Hà Nam – Nam Định: 30 km - Khoảng cách giữa Nam Định – Thái Bình: 35 km - Khoảng cách giữa Thái Bình – HưngYên: 60 km
65
b) Kịch bản mô phỏng.
Qua thời gian,do các tác động từ bên ngoài làm sợi bị uốn cong và phát sinh suy hao tại điểm uốn cong 10dB sau đó điểm suy hao thành 20dB.
c) Báo cáo kết quả
oKết quả mô phỏng theo phương án thiết kế ban đầu hệ thống ban đầu oKết quả mô phỏng theo kịch bản.
5.4.2.2 Mô phỏng theo phương án thiết kế.
Tuyến phát quang: Chọn cửa sổ truyền 1550nm.Mỗi kênh quang bao gồm nguồn
phát quang lazer CW lazer, bộ phát xung RZ pulse genarator, bộ phát bit điện pseudom-Radom Bit sequence Genarator, bộ điều chế Mach-zehnder. Tuyến phát quang gồm 8 kênh quang được tích hợp thông qua bộ ghép kênh quang MUX.
Thiết lập tham số toàn cục
Tốc độ bít: 10GBps Chiều dài chuỗi: 128bits Số mẫu trong một bít: 64
Số mẫu =Chiều dài chuỗi×Số mẫu trong một trong một bit=128×64=8192.
Nguồn phát: Sử dụng nguồn CW Laser ( continous Wave Laser ): nhằm giảm ảnh
hưởng của tán sắc sợi.
Toàn tuyến phát của 1 kênh quan
Hình5.7
Hình5.8:Tuy
66
Tuyến truyền dẫn quang
5.7:Tuyến truyền quang Hà Nội - Hà Nam.
67
Hình5.9:Tuyến truyền quang Nam Định –Thái Bình.
68
Sợi quang sử dụng G.652có các tham số: tại cửa sổ truyền 1550nm thì:
- Suy hao sợi: 0.2dB
-Độ tán sắc: D1= 16.75 ps/nm.km
- Độ dốc tán sắc (≤0.092ps/nm2/k):0.075ps/nm2/k.
Do sợi quang có suy hao và tán sắc nên bên cạnh việc bù suy hao bằng các bộ khuếch đại,cần phải tiến hành bù tán sắc trong tuyến truyền dẫn.Giải pháp bù tán sắc đơn giản và hiệu quả nhất là sử dụng sợi bù tán sắc DCF.
Thông số của sợi bù tán sắc:
- Giả sử sợi G652 có chiều dài là L1. Độ tán sắc là: D1= 16.75 ps/nm.km. Độ dốc tán sắc: 0.075ps/nm2.km. - Thông số bộ bù tán sắc ( DCF) L2 : Thì độ bù tán sắc D2= -83 ps/nm.km. Độdốc tán sắc: -0.375ps/nm2.km. Vậy với:
- Chiều dài cáp Hà Nội – Hà Nam: 67 km sợi bù tán sắc có độ dài 13km - Chiều dài cáp Hà Nam – Nam Định: 30 kmsợi bù tán sắc có độ dài 6km - Chiều dài cáp Nam Định–Thái Bình: 35 km sợi bù tán sắc có độ dài 7km - Chiều dài cáp Thái Bình – Hưng yên: 60 kmsợi bù tán sắc có độ dài 12 km
69
Hình 5.11:Thông số sợi bù tánsắc.
Khuếch đại quang EDFA: Do suy hao sợi quang nên cần sử dụng bộ khuếch đại
EDFA để bù suy hao sợi. Tuyến thu quang
Sử dụng thiết bị thugồm:photodetector Pin kết hợp với bộ lọc thông thấp Bessel.
70
Kết quả mô phỏng theo yêu cầu thiết kế
Quang phổ và công suấttín hiệu phát:
Hình 5.13:Quang phổ tín hiệu phát từ Hà Nội.
71
Quang phổ vàcông suất tín hiệu thu.
Hình 5.15:Quang phổ tín hiệu thu tại Hà Nam.
72
Hình 5.17:Quang phổ tín hiệu thu tại Nam Định.
73
Hình 5.19:Quang phổ tín hiệu thu tại Thái Bình.
74
Hình 5.21:Quang phổ tín hiệu thu tại Hưng Yên.
75
Tỉ lệ lỗi bit BER
Hình5.23:Hiển thị mắt quang thu được tại Hà Nam.
76
Hình 5.25:Hiển thị mắt quang thu được tại Hưng Yên.
77
Hình 5.27:Tỉ lệ lỗi BER của kênh 34 thu được tại Nam Định.
78
Hình 5.29:Tỉ lệ lỗi BER của kênh 38 thu được tại Hưng Yên.
Nhận xét:
- Với khoảng cách khác nhau cho 4 tỉnh đông bắc Việt Nam và sử dụng bộ khuếch đại,trên 8 kênh Ber lần lượt là
CH31=5.67434e-26 CH32=1.6466e-26 CH33=4.5712e-27 CH34=6.1789e-25 CH35=2.7642e-25 CH36=8.3108e-25 CH37=3.6342e-24 CH38=4.5263e-21 đều đạt yêu cầu.
-Ta thấy rằng kết tỉ lệ lỗi BER có giảm khi kênh truyền là dài dần còn với các kênh có độ dài bằng nhau thì độ lệch là không nhiều, BER đều đạt yêu cầu. Và
79
so sánh kết quả các kênh ta thấy chất lượng tín hiệu thu không phụ thuộc vào kênh(Trong suốt với tín hiệu truyền) mà phụ thuộc phần lớn vào độ dài kênh truyền. 5.4.2.3 Mô phỏng theo kịch bản
Qua thời gian do ảnh hưởng của khí hậu,địa hình các sợi cáp quang có thể bị uốn cong dẫn tới suy hao đột ngột hay đứt và phải hàn lại.Như vậy sẽ phát sinh thêm một lượng suy hao do mối hàn(suy hao mỗi mối hàn là 0,1dB).
Giả sử trên tuyến cáp quang từ Hà Nam đi Nam Định có một điểm bị uốn cong và suy hao bất thường. Điểm uốn cong này lúc đầu khiến cho suy hao cáp tuyến Hà Nam – Nam Định tăng thêm 10dB sau đó nó tăng lên thành 20dB.
Tuyến truyền dẫn thay đổi như sau:
Hình 5.30: Tuyến truyền dẫn có thêm suy hao.
- Kết quả lỗi BER của các kênh khi tuyến Hà Nam – Nam Định suy hao thêm 10dB.
Tỉ lên BER theo thiết kế Sau khi bị suy hao 10dB
CH34=6.1789e-25 CH34=5.2224e-24
CH35=2.7642e-25 CH35=2.0694e-24
80
CH37=3.6342e-24 CH37=2.1444e-21
CH38=4.5263e-21 CH38=8.0372e-15
Bảng5.1 : so sánh kết quả tỉ lệ lỗi Ber khi bị suy hao thêm 10dB.
Khi tuyến cáp suy hao thêm 10dB đã ảnh hưởng tới chất lượng kênh nhưng tỉ lệ lỗi BER vẫn nằm trong giới hạn cho phép.
- Kết quả lỗi BER của các kênh khi tuyến Hà Nam – Nam Định suy hao thêm 20dB.
Tỉ lệ BER theo thiết kế Sau khi bị suy hao 20dB
CH34=6.1789e-25 CH34=5.4409e-9
CH35=2.7642e-25 CH35=1.6779e-8
CH36=8.3108e-25 CH36=1.7003e-5
CH37=3.6342e-24 CH37=2.8681e-5
CH38=4.5263e-21 CH38=4.4055e-3
Bảng5.2 : so sánh kết quả tỉ lệ lỗi Ber khi bị suy hao thêm 20dB.
Khi tuyến cáp suy hao thêm 20dB đã ảnh hưởng rất xấu tới chất lượng kênh và tỉ lệ lỗi BER đã không đảm bảo cho chất lượng kênh truyền.
Nhận xét:
Theo thời gian có rất nhiều yếu tố tác động lên mạng cáp quang, như các mối hàn và các điểm bị uốn cong dẫn tới suy hao tuyến cáp tăng lên. Chất lượng sợi bị giảm đi đáng kể dẫn đến ảnh hưởng chất lượng kênh truyền,nhưng với hệ thống DWDM theo thiết kế trên thì tỉ lệ lỗi bit (Ber) vẫn nằm trong giới hạn cho phép khi suy hao tuyến tăng thêm 10dB (Ber của các kênh từ 10-15 – 10-24)và chất
81
lượng tín hiệu giảm không đáng kể. Khi suy hao tuyến tăng lên 20dB thì chất lượng kênh xấu đi và không đảm bảo chất lượng kênh truyền với tỉ lệ lỗi bit của kênh dài nhất là 10-3.
Kết luận chương:
Đểtriển khai được công nghệ DWDM trên mạng có rất nhiều vấn đềđược đặt ra, trong đó có vấn đềthiết kế tuyến.Với các tuyến đơn kênh quang (chỉ có một kênh bước sóng), việc thiết kế tuyến tương đối đơn giản, ngượclại đối với các tuyến DWDM, việcthiết kế trở nên phức tạp hơn nhiều, đòihỏi phảihiểu rõ về các giới hạn do suy hao, tán sắc, quỹ công suất, quỹ thờigian lên và các hiện tượng phi tuyến trong sợi quang tạo ra. Do tính chất củasợi quang phụ thuộc vào bước sóng, nên việc chọn lựa bước sóng hoạt động làmột vấn đề quan trọng trong thiết kế.
82
KẾT LUẬN
Truyền dẫn dung lượng cao theo hướng sử dụng công nghệ DWDM đang có một sức hút mạnh đối với các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông hàng đầu thế giới. Đã có hàng loạt tuyến truyền dẫn đang vận hành và khai thác theo công nghệmới này, nhất là khi mà nhucầu dunglượng ngày càng cao như hiện nay.Công nghệ DWDM có thể ghép nhiều bước sóng trong dải 1550 nm, tận dụng được băng thông rất rộng và khả năng dẫn sóng của sợi quang, từ đó nâng cao được dung lượng truyền dẫn trên sợi quang,đáp ứng được những yêu cầu về truyền dẫn tốc độcao. Hiện nay,công nghệ DWDM đang được nghiên cứu và tiếp tụcphát triển theo hướng: Nâng cao tốc độ kênh, tăng sốbước sóng ghép, truyền dẫn quang ởkhoảng cách rất xa, phát triển từ mạng toàn quang điểm - điểm thành mạngtoàn quang trong tương lai.
Với đồ án này em đã nghiên cứu trình bày về công nghệ và hệ thống DWDM, bao gồm 5 chương. Cụ thể như sau:
Chương 1: Tổng quan DWDM, trình bày khái niệm DWDM, động lực phát
triển các ứng dụng của DWDM nói chung và ứng dụng hiện tại trong Tổng Công ty Viễn thông Quân đội.
Chương 2: Nguyên lý hệ thống, trình bày sơ đồ chức năng và nguyên lý hoạt
động của hệ thống, các tiêu chuẩn khuyến nghị cho hệ thống và cấu chung tổng quát của thiết bị DWDM.
Chương 3: Các yếu tố ảnh hưởng chất lượng DWDM, trình bày về các yếu tố
ảnh hưởng trực tiếp đến các kênh truyền trong môi trường sợi quang, các yếu tố tuyến tính và phi tuyến.
Chương 4: Các thành phần trong hệ thống DWDM, trình bày chi tiết về các
thành phần trong hệ thống DWDM bao gồm sơ đồ chức năng, nguyên lý hoạt động, thông số kỹ thuật và các tham số khai thác.
Chương 5:Thiết kế tuyến thông tin quang DWDM.Trình bày các bước thiết
83
Hướng tiếp theo của đề tài em xin nghiên cứu về MP- DWDM(ghép kênh quang theo bước sóng mật độ cao kết hợp với điều chế Phase).
Với thời gian nghiên cứuvà tìm hiểu thực tếmạng lưới, cũng như tìm hiểu công nghệmới DWDM còn hạn chế nên em tìm hiểu đề tài này trên phương diện lý thuyết tổng quát kết hợp mô phỏng hệ thống.Một lần nữa em xin cảm ơn TSHoàng Phương Chi đã nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành luận văn này.
84
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt:
1.Th.s Đỗ Văn Việt Em,Kỹ thuật Thông Tin Quang II,HV Công nghệ bưu chính
viễn thông.
2.TS.Cao Phán, Cao Hồng Sơn,Cơ sở kỹ thuật thông tin quang, Nhà xuất bản bưu
điện.
3. Dương Đức Tuệ (2001) , Hệ thống ghép kênh theo bước sóng,Nhà xuấtbản Bưu
điện.
4. Nguyễn Thị Tưởng (2012), Kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng mật độ caoDWDM, HV Công nghệ bưu chính viễn thông.
6.Ashwin Gumaste, “DWDM network Designs and Engineering solution”, Indianapolis, In 46290 USA.
7.Kevin H. Liu, IP over WDM, John Wiley & Sons, Inc, 2002 Các website tham khảo:
1.Hướng dẫn sử dụng phần mềm mô phỏnghttp://vi.scribd.com/doc/90730042/hd-sd 2.http://www.optiwave.com/products/system_gallery.html