Trờn cơ sở cỏc yếu tố kỹ thuật đỏp ứng được của cỏc phương ỏn đó nờu cựng với chi phớ đầu tư, đề xuất lựa chọn xõy dựng hệ thống đường trục theo
Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Nguyễn Tuấn Tỳ
phương ỏn 3. Với phương ỏn này, hệ thống đường trục của EVNTelecom sẽ
hoàn toàn được đỏp ứng được cỏc tiờu chớ đó nờu trong mục 5.2.1
5.2.3 Cấu trỳc mạng
Hệ thống viễn thụng được xõy dựng đúng vai trũ là đường trục quốc gia,
đồng thời là trục liờn tỉnh cho cỏc tỉnh nằm dọc vựng duyờn hải từ Hà Nội đến Tp Hồ Chớ Minh. Do vậy, hệ thống viễn thụng này phải cú dung lượng, chất lượng và độ an toàn rất cao.
Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Nguyễn Tuấn Tỳ
Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Nguyễn Tuấn Tỳ
Hệ thống truyền dẫn đường trục DWDM trờn mạch 1 và 2.
Hệ thống đường trục trờn cỏp quang đường dõy 500kV sử dụng cụng nghệ
DWDM với 04 vũng chớnh, mỗi vũng sử dụng 02 sợi quang trờn đường dõy 500kV mạch 1 và 02 sợi quang trờn đường dõy 500 kV mạch 2 để tạo vũng:
Ring 1: Hà Nội - Hà Tĩnh Ring 2: Hà Tĩnh - Đà Nẵng
Ring 3: Đà Nẵng - Pleiku Ring 4: Plei Ku - Hồ Chớ Minh
Hệ thống truyền dẫn trờn mạch 3
Hệ thống truyền dẫn kết nối liờn tỉnh kết hợp với hệ thống truyền dẫn trờn
đường trục được tổ chức thành 04 Ring như trờn
Kết nối giữa hệ thống thụng tin đường trục mach 1, 2 với hệ thống thụng tin đường trục mạch 3.
Sau khi hệ thống DWDM và đường trục mạch 3 được lắp đặt, việc tổ
chức hệ thống đường trục Bắc-Nam của ngành được thực hiện như sau:
Đường trục mạch 1, 2 đang sử dụng 04 sợi quang trờn cỏp OPGW và
được bảo vệ theo cơ chế MS-SPRING, vỡ vậy khi sử dụng 02 sợi quang trờn mỗi tuyến cỏp để thiết lập hệ thống DWDM sẽ khụng ảnh hưởng đến hệ thống
đang vận hành.
Hệ thống đường trục sử dụng thiết bị hiT7070 sẽ sử dụng 02 sợi quang trờn cỏp mạch 1 và 02 sợi quang trờn cỏp mạch 2 để bảo vệ theo cơ chế
SNCP. Hệ thống này sẽ hoạt động độc lập, phục vụ việc truyền tải lưu lượng hiện đang được xen rẽ tại cỏc node trờn tuyến (ngoài cỏc node chớnh).
Hệ thống thụng tin trờn đường trục mạch 3 sẽ đấu nối với hệ thống thụng tin đường trục mạch 1, 2 thụng qua giao diện OTU 10Gbps tại cỏc vị trớ: Hà Nội, Hà Tĩnh, Đà Nẵng, Pleiku và thành phố Hồ Chớ Minh. Đõy cũng là cỏc
điểm tập trung lưu lượng trờn đường trục của EVN. Hệ thống DWDM sẽ sử
dụng 01 bước súng để bảo vệ dung lượng cho mạch 3.
Cấu trỳc chung của mạng truyền dẫn
Định nghĩa cỏc loại node:
Cú 3 loại node: OTM, OLA và OADM.
Node OTM: là node chỉ cú một hướng đường dõy, tại node này sẽ hạ
xuống hoặc ghộp lờn tất cả cỏc dịch vụ.
Node OLA: là loại node cú hai hướng đường dõy, cỏc dịch vụ khụng
Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Nguyễn Tuấn Tỳ
Node OADM: cũng là loại node hai hướng đường dõy, tại node này một số cỏc bước súng cú thể được hạ xuống và ghộp lờn, cỏc bước súng khỏc thỡ chạy thẳng qua.
Như vậy, với cấu trỳc phõn chia lưu lượng: yờu cầu cỏc node quang tại cỏc điểm Hà Nội và thành phố Hồ Chớ Minh cú cấu hỡnh đầu cuối OTM. Cỏc node quang tại cỏc điểm Hà Tĩnh, Đà Nẵng, Pleicu cú cấu hỡnh OADM để
xen rẽ cỏc bước súng. Do đoạn Pleiku - N12 cú khoảng cỏch 165 km, N12 - N13 cú khoảng cỏch 164km, N13 - N14 cú khoảng cỏch 125km nờn tỷ lệ tớn hiệu quang/tạp õm (OSNR) theo tớnh toỏn sơ bộ sẽ thấp hơn yờu cầu. Vỡ vậy tại node N12 sẽ sử dụng một thiết bị cú chức năng tỏi tạo lại tớn hiệu (regenerator) đểđảm bảo chất lượng tớn hiệu trờn hệ thống. Tại cỏc vị trớ khỏc chỉ sử dụng thiết bị khuếch đại quang OLA mà khụng xen rẽ cỏc bước súng.
Với 4 bước súng dung lượng mỗi bước súng là 10Gbps trờn đường trục DWDM mạch 1,2 được phõn chia cỏc bước súng sử dụng như sau:
Bước súng 1: Xen rẽ tại cỏc điểm: Hà Nội - Hà Tĩnh - Đà Nẵng - Pleiku -
thành phố Hồ Chớ Minh bảo vệ dung lượng cho đường trục STM - 64 mạch 3.
Bước súng 2: Xen rẽ tại cỏc điểm: Hà Nội - Đà Nẵng - Tp Hồ Chớ Minh
Bước súng 3, 4: Truyền trực tiếp giữa Hà Nội - Tp Hồ Chớ Minh
5.2.4 Cấu trỳc bảo vệđối với hệ thống DWDM
• Cơ chế bảo vệ OMSP (Optical Multiplex Section Protection)
Đối với cơ chế bảo vệ OMSP tớn hiệu sẽ được truyền đi trờn 2 đường quang độc lập với một đường hoạt động (working) và một đường bảo vệ
(protection) tại một thời điểm hệ thống sẽ hoạt động trờn một đường cỏp quang và sẽ chỉ chuyển đường bảo vệ khi một đường cỏp quang cú sự cố. Cơ
Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Nguyễn Tuấn Tỳ
Hỡnh 5. 3: Cơ chế bảo vệ OMSP
Đặc điểm:
- Bảo vệ hoàn toàn dung lượng trờn 02 đường quang độc lập - Sử dụng 01 bộ Mux/Demux trờn một hướng đường truyền - Mỗi bước súng sử dụng 1 OTU
- Dung lượng: Đạt được ẵ tổng dung lượng.
- Khụng bảo vệđược card quang OTU. (Trong trường hợp thiết bị xảy ra sự cố tại OTU hoặc MUX/DEMUX thỡ khụng được bảo vệ).
• Cơ chế bảo vệ OSNCP (Optical Sub Network Connection Protection)
Đối với cơ chế bảo vệ OSNCP tớn hiệu sẽ được truyền đi trờn 2 đường quang độc lập với một đường hoạt động (working) và một đường bảo vệ
(protection) tại một thời điểm hệ thống sẽ hoạt động trờn cả 2 đường cỏp quang. Cơ chế bảo vệ OSNCP được thể hiện như hỡnh 5.4.
Đặc điểm:
- Bảo vệ hoàn toàn dung lượng trờn 02 đường quang độc lập - Sử dụng 02 bộ Mux/Demux trờn một hướng đường truyền - Mỗi bước súng sử dụng 2 OTU
- Dung lượng: Đạt được 100% tổng dung lượng.
- Bảo vệ được đến card quang OTU (Khi xảy ra sự cố trờn một hướng vẫn sử dụng hướng cũn lại để bảo vệ).
Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Nguyễn Tuấn Tỳ
Hỡnh 5. 4: Cơ chế bảo vệ OSNCP
Để đảm bảo độ an toàn tối đa cho hệ thống và khả năng mở rộng dung lượng trong thời gian ngắn (khi dung lượng đường trục tăng đột biến cú thể sử
dụng dưới dạng 100% lưu lượng 80Gbps khụng bảo vệ) sẽ sử dụng cơ chế
bảo vệ OSNCP cho hệ thống đường trục DWDM. Đối với cơ chế bảo vệ
OSNCP hệ thống chỉ tăng cấu hỡnh Card tại cỏc điểm đầu cuối OTM và điểm xen rẽ quang OADM, riờng tại cỏc điểm khuyếch đại quang OLA cấu hỡnh thiết bị là như nhau đối với hai loại cơ chế bảo vệ trờn.
5.3 Tớnh toỏn cỏc thụng số cho hệ thống DWDM và SDH/STM-64
Cỏc hệ thống ghộp kờnh theo bước súng với việc sử dụng cỏc bước súng trong cửa sổ quang 1550nm để tận dụng suy hao sợi nhỏ, kết hợp với
đưa vào trờn tuyến cỏc bộ khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium (EDFA) đó làm tăng đỏng kể khoảng cỏch truyền dẫn, cải thiện đặc tớnh BER, bự được cỏc suy hao xen trờn tuyến và điều quan trọng là giỳp nõng cao được tốc độ bit của hệ thống. Tuy nhiờn, tại vựng bước súng 1550nm, tỏn sắc lại cú giỏ trị lớn, chỳng gõy mộo, gión xung tớn hiệu thậm chớ đến mức độ
khụng thể chấp nhận được làm hạn chế năng lực truyền dẫn của hệ thống. Khi hệ thống truyền dẫn sử dụng sợi đơn mode G.652 mà khụng cú biện phỏp bự tỏn sắc sợi thỡ sau khi tớnh toỏn phõn bổ suy hao của tuyến nhất thiết phải tớnh toỏn giới hạn của tỏn sắc. Cấu hỡnh tuyến thực tế sẽ phải tuõn thủ theo tuyến được tớnh toỏn cú cự ly tuyến và đặc tớnh lỗi bit BER ớt
Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Nguyễn Tuấn Tỳ
hơn. Đối với cỏc tuyến cú tốc độ cao cỡ Gbps và cự ly xa, ảnh hưởng của tỏn sắc đến cự ly tuyến cũn lớn hơn ảnh hưởng của suy hao truyền dẫn.
• Tớnh toỏn suy hao:
Sợi quang sử dụng là loại đơn mode theo tiờu chuẩn ITU-T G.652 và G.655. Tớnh toỏn dựa trờn cỏc thụng số về suy hao như sau:
- Đối với đường dõy 500kV mạch 1 do đó hoạt động trờn 10 năm nờn cỏp
đó bị lóo húa nờn hệ số suy hao là 0,28dB/km.
- Đối với đường dõy 500kV mạch 2 và cỏp Viettel là 0,25dB/km - Suy hao trờn 1 mối hàn là 0,05dB.
- Suy hao do đấu nối là 0,5dB/connector - Dự phũng trờn mỗi tuyến là 3dB
• Tớnh toỏn tỏn sắc:
- Đối với cỏp quang trờn đường dõy 500kV mạch 1 sử dụng sợi quang theo tiờu chuẩn ITU-T G.652 do thời gian hoạt động trờn 10 năm nờn hệ số tỏn sắc ~22 ps/nm.km.
- Đối với cỏp quang của ngành Điện và Viettel sử dụng sợi quang theo tiờu chuẩn ITU-T G.652 ~20 ps/nm.km.
- Đối với cỏp quang trờn đường dõy 500kV mạch 2 sử dụng sợi quang theo tiờu chuẩn ITU-T G.655 ~4 ps/nm.km.
• Tỷ số tớn hiệu quang trờn tạp õm - OSNR:
Tỷ số tớn hiệu quan trờn tạp õm (Optical Signal Noise Ratio) được tớnh theo cụng thức sau: ASE out P P OSNR= (5.1)
Trong đú : PASE - Cụng suất nhiễu ASE (Amplified Self-Emission ). Theo tiờu chuẩn ITU-T G.692 tỷ số OSNR cú thể tớnh bằng cụng thức
OSNR = Pout – L – NF – 10*Log N – 10 Log (h*v*∆f) (5.2)
Với
Pout: Cụng suất ra L: Suy hao tuyến quang NF: Noise Figure
N: số chặng.
h: hệ số Plank
v: tần số
Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Nguyễn Tuấn Tỳ
Áp dụng cụng thức trờn để tớnh OSNR cho từng đoạn với cỏc thụng số
L: suy hao từng tuyến NF = 5 dB N từng chặng = 1. h = 6.626* 10-34. v = 1.935*10+14 ∆f = 12.5 GHz Tỷ số OSNR trờn tuyến: ... 1 1 1 1 1 4 3 2 1 + + + + = OSNR OSNR OSNR OSNR OSNRFinal (5.3) Tỷ số OSNR thể hiện tỷ lệ tớn hiệu trờn tạp õm, tỷ số OSNR càng lớn thỡ chất lượng đường truyền càng tốt. Đối với hệ thống DWDM yờu cầu chung đối với tỷ số OSNR thường phải lớn hơn 15dB.
• Tớnh toỏn tỏn sắc PMD
Tỏn sắc PMD là tỏn sắc do đặc tớnh khụng đồng nhất của sợi quang gõy ra sau một quỏ trỡnh sử dụng. Đối với tốc độ truyền dẫn 10Gb/s chỉ số PMD yờu cầu bộ hơn 10 ps. Đối với tốc độ truyền dẫn 2.5Gb/s chỉ số PMD yờu cầu bộ hơn 40 ps. Tỏn sắc PMD được tớnh theo cụng thức. Tỏn sắc PMD = Hệ số tỏn sắc PMD x L1/2 (5.4) - Đối với cỏp quang G.652 và G.655 hệ số tỏn sắc PMD ≤ 0.5 ps. km - Đối với đường trục mạch 1 do thời gian hoạt
động đó khỏ dài nờn được tớnh toỏn với giả thiết hệ số PMD là: 0.3 ps. km - Đối với đường trục mạch 2 giả thiết hệ số tỏn sắc PMD là: 0.2 ps. km - L: cự ly đường truyền (km) Vớ dụ : Thiết kế tuyến Hà Nội - Hà Tĩnh (mạch 2) Do hệ thống dựng cho tốc độ 10Gbps trờn 1 bước súng nờn sẽ sử dụng card OTU-2V (I01T10G) dựng trong thiết bị SURPASS HiT7300 của hóng Siemens với một sốđặc tớnh kỹ thuật như sau:
- Giới hạn tỏn sắc:
Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Nguyễn Tuấn Tỳ
o Đối với tuyến cự ly ngắn: 800ps/nm
o Đới với tuyến cự ly dài: 1500ps/nm - Cụng suất phỏt: -0.7dBm ữ +1.7dBm - Bộ thu quang sử dụng loại APD
- Độ nhạy thu: -14dBm ữ -2dBm với BER=10-13 - Ngưỡng thu tối đa: +1dBm
- Dải tần làm việc : băng C
Với nhu cầu xuất phỏt là sử dụng 4 bước súng và dung lượng là 10Gbps trờn 1 bước súng nờn sẽ chọn card MUX/DEMUX cú khả năng tỏch ghộp 4 bước súng và cú thể nõng cấp lờn 16 kờnh (dự phũng cho việc phỏt triển hệ thống)
→ sử dụng card F04MDU-1. Cỏc bộ MUX/DEMUX đều sử dụng cỏch tử
nhiễu xạ. Suy hao đối với bộ MUX là 5dB, đối với bộ DEMUX là 4,5dB.
Hỡnh 5. 6: Card MUX/DEMUX F04MDU-1
Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Nguyễn Tuấn Tỳ
Cỏc trạm OLA sử dụng cỏc card khuếch đại đường dõy LALIC (long span inline amplifier) - hỡnh 5.7 được sử dụng để phự hợp với yờu cầu của thiết kế. Cỏc thụng số chớnh của card như sau: - Khoảng khuếch đại: 17dB ữ 32dB - Mức khuếch đại tối đa: 38dB - Độ nhạy thu: - 27dBm ữ -16dBm - Cụng suất phỏt: - 4 dBm ữ +1dBm - Dải tần số làm việc : băng C
n Chặng Hà nội - Nho Quan : mạch 2 sử dụng sợi quang G.655
- Tớnh suy hao đường truyền
Chặng này cú chiều dài 105km, sử dụng sợi quang G.655 cú 35 mối hàn và 4 connector. Suy hao đường truyền của chặng là :
∑L = 105 km x 0,25 dB/km + 35 x 0.05dB + 4x 0.5dB + 3dB = 33 dB
- Tớnh giỏ trị tỏn sắc sợi quang
Giỏ trị tỏn sắc của chặng là :
∑D = 105 km x 4 ps/nm.km = 420 ps/nm
- Xỏc định quỹ cụng suất, cấu hỡnh khuếch đại và bự tỏn sắc
Giỏ trị suy hao này quỏ lớn so với độ nhạy thu của OTU nờn cần phải cú cỏc card khuếch đại OBA, OLA và OPA trờn tuyến. Thụng thường hay chọn hệ
số khuếch đại bằng với suy hao đường truyền. Với hệ số khuếch đại này ta cú thể dựng card LALPC (card OPA) và card LALBC (card OBA) cú hệ số
khuyếch đại: +17dB ữ +32dB cho tuyến này. Do hệ số khuếch đại cú thểđiều chỉnh được nờn chọn G1 = 20 dB.
Cụng suất đầu ra cho một kờnh sẽ là :
Pout = Pin – (suy hao qua MUX) + (hệ số khuếch đại G1 ) – (suy hao chặng1) Với: Pin = 0 dBm
Hệ số khuếch đại G1 = 20dB Suy hao qua Mux = 5dB
Suy hao chặng Hà Nội – Hũa Bỡnh = 33 dB
Luận văn cao học ĐTVT 2007-2009 Nguyễn Tuấn Tỳ
Với Pout = -18dBm nằm trong khoảng độ nhạy thu của card LALIC (-27dBm
đến -16dBm ) nờn đảm bảo tớn hiệu đến Nho Quan vẫn thu được tốt.
Điều kiện để tại đầu thu cú thể thu được tớn hiệu tốt khi cú tỏn sắc là tỏn sắc tuyến phải nhỏ hơn giới hạn tỏn sắc của OTU. Do tuyến cự ly dài nờn giới hạn tỏn sắc của OTU là 1500ps/nm. Tỏn sắc của chặng là 420ps/nm nhỏ hơn giới hạn tỏn sắc của OTU nờn khụng cần phải thờm cỏc module bự tỏn sắc DCM. - Tớnh giỏ trị OSNR Theo cụng thức 5.2 thỡ OSNR1 = Pout - L - NF - 10lgN - 10lg (hν∆f) = -18dB - 33dB - 5dB - 0 - 10lg(6,626. 10-34.1,935.1014.12,5.109) = 32 dB
OSNR1 = 32dB > 15dB do vậy tớn hiệu chặng này đảm bảo được thu tốt sau khuếch đại.
- Tớnh giỏ trị tỏn sắc PMD
PMD1 = 0,2 ps km. 105km= 2,05ps
Trị số tỏn sắc của chặng PMD1 = 2,05ps < 10ps đảm bảo cho hệ thống hoạt
động tốt ở tốc độ 10Gbps.
o Chặng Nho Quan - Nghĩa Đàn : mạch 2 sử dụng sợi quang G.655
- Tớnh suy hao đường truyền
Chặng này cú chiều dài 148km, sử dụng sợi quang G.655 cú 50 mối hàn và 2 connector. Suy hao đường truyền của chặng là :
∑L = 148 km x 0,25 dB/km + 50 x 0.05dB + 2x 0.5dB + 3dB = 43.5 dB
- Tớnh giỏ trị tỏn sắc sợi quang
Giỏ trị tỏn sắc của chặng là :
∑D = 148 km x 4 ps/nm.km = 592 ps/nm
- Xỏc định quỹ cụng suất, cấu hỡnh khuếch đại và bự tỏn sắc