Giải pháp lớp quang chứa đựng một số thành phần kỹ thuật thiết lập tách rời với mạng SONET/SDH truyền thống. Các ứng dụng lớp quang với khoảng cách giữa các kênh quang là 100 GHz , mạng Nortel phân chia nh− sau:
1.1.6.1.Các bộ phát DWDM và chuyển đổi b−ớc sóng
Đối với các hệ thống SONET, mạng Nortel đ−a ra các bộ phát DWDM ở cả hai tốc độ 2,5 Gbit/s và 10 Gbit/s cho tối đa 32 b−ớc sóng.
1.1.6.2.Các bộ khuếch đại MOR Plus
Các bộ khuếch đại MOR Plus đ−ợc cải tiến từ bộ khuếch đại MOR có thể khuếch đại tối đa 32 kênh quang. MOR Plus là bộ khuếch đại đ−ờng dây cơ sở cho 100 GHz, 32 b−ớc sóng ứng dụng và cung cấp một chức năng truy nhập trạng thái trung gian nơi có thể thêm vào một phần tử mạng nh− là các DCM hoặc các bộ ghép kênh xen/rẽ, tăng khả năng linh hoạt. Giảm liên kết giữa các bộ ghép không giới hạn phạm vi kết nối quang. Nó có thể xem nh−:
• Nhiều hơn một phần tử trên một kết nối không ảnh h−ởng đến kết nối
• Tăng dải động ở điểm tiền khuếch đại Kênh Kênh B−ớc sóng ( nm) B−ớc sóng ( nm) Băng RED 1547,5ữ1561,0 nm Băng BLUE 1527,5ữ1542,5 nm
• Cấu trúc một băng truy nhập (PBA) cải thiện phạm vi trên một số kiểu sợi quang.
1.1.6.3. Bộ ghép kênh DWDM
Bộ ghép kênh DWDM ghép và tách kênh quang vào và ra của một sợi quang. Những bộ ghép này chứa đựng các bộ lọc thụ động đ−ợc xếp nh− thành phần quang đứng độc lập, với mỗi cổng là một kênh DWDM và một cổng chung kết nối tới giá quang. Nó cũng bao gồm giám sát, thay đổi suy hao quang để điều chỉnh công suất thu và mở rộng cổng để nâng cấp.
1.1.6.4. Nâng cấp bộ ghép băng C và băng L
Nâng cấp bộ ghép băng C và băng L là kết hợp 3 cổng hoặc 4 cổng thiết bị riêng lẻ hoặc kết hợp các b−ớc sóng băng C sử dụng trong các hệ thống MOR và các b−ớc sóng băng C/ băng L OPTera Long Haul và kèm theo các OSC.
1.1.6.5. Các bộ ghép OADM
Bộ ghép OADM lựa chọn xen/rẽ các kênh DWDM và đấu thẳng các kênh quang khác trong một kết nối quang. Cấu hình này cho phép tăng kết nối và linh hoạt hơn.
1.1.6.6. Khối bù tán sắc(DCM)
Các bộ DCM sử dụng bộ đếm thành phần tán sắc trong các hệ thống truyền dẫn khoảng cách lớn. DCM chứa bộ bù tán sắc quang để khôi phục lại xung quang bị tán sắc. Các xung quang cần đ−ợc khôi phục lại sau khi chúng đ−ợc mở rộng khi truyền qua chiều dài sợi quang.
1.1.7. Mô tả khả năng th−ơng mại của các loại sợi quang
Các giải pháp lớp quang của mạng Nortel là t−ơng thích với các loại sợi quang sau :
• NDSF
• DSF
• NZDSF
• LEAF
Sợi quang là một trong những thành phần quan trọng nhất của mạng. Nó là ph−ơng tiện truyền dẫn vật lý.
Sợi quang đ−ợc chế tạo từ SiO2, một nguyên liệu rất rẻ và phổ biến vì nó có trong cát th−ờng. Sợi quang có ba cửa sổ truyền dẫn ứng với các b−ớc sóng 850 nm, 1300nm, 1550 nm. Suy hao tại ba vùng cửa sổ này là thấp nhất:
- Vùng cửa sổ 1: Ng−ời ta dùng LED chế tạo ra cửa sổ quang có b−ớc sóng 850 nm, mức suy hao α=1 dB/km, gần dải ánh sáng nhìn thấỵ Hệ số tán sắc lớn.
- Vùng cửa sổ 2: ứng với b−ớc sóng 1300 nm, có hệ số suy hao α=0,5 dB/km, hệ số tán sắc nhỏ αTS= 3,5 – 5 ps/km.nm.
- Vùng cửa sổ 3: ứng với b−ớc sóng 1550 nm, có hệ số suy hao nhỏ nhất α=0,154 dB/km. Với kỹ thuật cao có thể chế tạo đ−ợc sợi quang đơn mode có α=0,14 dB/km.
ở Việt Nam th−ờng dùng vùng cửa sổ thứ ba (λ=1550 nm).
Các sợi quang mới hiện nay đã giải quyết đ−ợc nhiều vấn đề chẳng hạn nh− sợi cải tiến không tán sắc. Chỉ số khúc xạ của một số sợi có dạng hình vòng. Một l−ợng nhỏ đ−ợc điều khiển của tán sắc có thể đ−ợc đ−a vào dải 1530 nm đến 1565 nm (từ hơn 3 ps/nm.km tại 1530 nm đến gần 0,7 ps/nm.km tại 1565 nm) cho phép tốc độ kênh ít nhất là 2,5 Gbps trên khoảng cách 1000 km. Những sợi này thích hợp cho hệ thống DWDM.
Một số loại sợi quang :
• NDSF
Sợi quang đơn mode loại này gọi là sợi quang có tán sắc không dịch chuyển ( NDSF). Nh−ợc điểm của sợi NDSF là có một b−ớc sóng hoạt động cho tán sắc đơn sắc không ( gọi là λ0) ở b−ớc sóng 1310 nm. B−ớc sóng truyền dẫn sử dụng bộ khuếch đại EDFA bị ảnh h−ởng của tán sắc đơn sắc đáng kể vì vậy phải bù tán tán sắc. Phạm vi suy hao từ 0,21 ữ 0,25 dB/km.
• DSF
Để có tán sắc đơn sắc nhỏ nhất ở b−ớc sóng 1550 nm, một loại sợi mới gọi là sợi quang tán sắc dịch chuyển đ−ợc đ−a ra vào đầu những năm 1980. Bằng cách
thay đổi các thông số hiện trạng và giảm đ−ờng kính lõi, sợi quang này có thể dịch tán sắc không λ0 từ b−ớc sóng 1310 nm vào vùng cửa sổ 1540 nm ữ 1560 nm. Ngoài hiệu quả lớn nhất là giảm ảnh h−ởng của tán sắc đơn sắc, nh−ng do ảnh h−ởng của méo phi tuyến, sợi này có ảnh h−ởng của hiệu ứng trộn bốn b−ớc sóng.
• NZDSF
Sợi NZDSF đ−ợc phát triển nhằm khắc phục việc bị giới hạn FWM của sợi DSF. Nó dịch λ0 về cuối phổ EDFA để đảm bảo tất cả các b−ớc sóng có tốc độ khác nhau không đáng kể trong cùng một sợị Ưu điểm của loại sợi này so với sợi DSF là bù tán sắc không đáng kể để tăng khả năng chịu ảnh h−ởng của méo phi tuyến.
• LEAF và E-LEAF
Để công suất quang tập trung ở lõi sợi quang để giảm ảnh h−ởng của méo phi tuyến, sợi LEAF với λ0 < 1513 nm và E- LEAF với λ0 < 1500 nm đ−ợc đ−a ra trên thị tr−ờng. Ngoài các −u điểm giống nh− sợi NZDSF, nó còn có −u điểm là cho phép công suất phát cao hơn trên một kênh quang để cải thiện suy hao b−ớc.
1.1.8. Xây dựng một kết nối quang
Phần d−ới đây đ−a tất cả các b−ớc để thiết kế một kết nối quang theo các qui tắc và ứng dụng các thiết bị DWDM đã đ−ợc trình bày ở trên .
Các yêu cầu của kết nối :
• Loại sợi : NDSF
• Tốc độ kênh dữ liệu : 10 Gbit/s
• Số kênh tối đa : 32
ở đây đ−a ra một thí dụ về tuyến quang 3 b−ớc – 4 trạm với các cự ly nh− trong bảng 3.1
Số b−ớc Suy hao b−ớc đo đ−ợc [dB]
Chiều dài b−ớc [km]
Chú ý
1 25,5 100 Các giá đấu dây đ−ợc thiết lập ở cả hai phía của b−ớc
2 26,5 106 Không có giá đấu dây đ−ợc thiết lập ở cả hai phía của b−ớc
3 14 52 Một giá đấu dây đ−ợc thiết lập ở phía Red Demux/Blue Mux
Tổng 66 258
1. Vì kết nối yêu cầu thiết kế 32 b−ớc sóng , các kiểu ứng dụng đ−ợc lựa chọn phải bao gồm các bộ khuếch đại MOR Plus.
2. Loại sợi là NDSF , tất cả các kênh có tốc độ 10 Gbit/s và tối đa 32 kênh. Xác định theo bảng 3.5 hỗ trợ cho kết nối thực tế. Số b−ớc, suy hao b−ớc, giới hạn cửa sổ hoạt động phải phù hợp với các yêu cầu kết nối thực tế.
B−ớc số 1 B−ớc số 2 B−ớc số 3
Các kênh băng RED
Các kênh băng RED
Hình 3.6 : Sơ đồ thiết kế kết nối Bảng 3.1 : Xây dựng một kết nối
Theo nh− bảng 3.5, 3 b−ớc kết nối đ−ợc hỗ trợ với cự ly hoạt động. Cự ly 251-263 km phù hợp với yêu cầụ Suy hao b−ớc tối đa cho phép là 25 dB. 3. Cho b−ớc đầu tiên, các giá đấu dây đ−ợc thiết lập ở cả hai phía của b−ớc. Tuy
nhiên hai b−ớc cuối có một hoặc không có giá đấu dây đ−ợc thiết lập ở cả hai phíạ Theo quy tắc giá đấu dây và sử dụng bảng 3.5, suy hao b−ớc tối đa cho phép và tổng suy hao b−ớc đ−ợc tính theo bảng sau :
Số b−ớc Suy hao b−ớc tối đa cho phép [dB]
Suy hao v−ợt quá trên mỗi b−ớc
[dB]
Chú ý
1 25 25,5-25=0,5 Suy hao b−ớc tối đa cho phép trong bảng 3.5 không đ−ợc giảm bởi vì các giá đấu dây đ−ợc thiết lập ở cả hai phía 2 24,5 26,5-24,5=2 Theo quy tắc giá đấu dây, suy hao b−ớc tối đa cho phép trong bảng 3.5 giảm 0,5 dB
3 24,5 17-24,5=âm=0 Theo quy tắc giá đấu dây, suy hao b−ớc tối đa cho phép trong bảng 3.5 giảm 0,5 dB
Tổng suy hao v−ợt quá : 2,5
Theo quy tắc giá đấu dây, suy hao b−ớc tối đa cho phép trong bảng 3.5 giảm 0,5 dB
4. Không có bộ ghép kênh xen/rẽ nào đ−ợc yêu cầu trong thiết kế nàỵ
5. B−ớc số 3 phải đ−ợc đệm để phù hợp với suy hao b−ớc tối thiểu cho phép là 17 dB. Bộ đệm 3 dB phải đ−ợc chèn vào trong b−ớc nàỵ
6. Không có b−ớc nào mất nhiều hơn 2 dB suy hao b−ớc tối đa cho phép theo bảng 3.2. Suy hao v−ợt quá trên mỗi b−ớc đ−ợc chỉ ra trong bảng 3.2. Tổng suy hao v−ợt quá là 2,5 dB. Theo quy tắc suy hao v−ợt quá, suy hao b−ớc tối đa cho phép phải giảm đi 1 dB khi tổng suy hao v−ợt quá là >2 dB và < 4 dB. Suy hao b−ớc tối đa cho phép mới đ−a ra theo bảng 3.3:
Tổng suy hao kết nối thực tế là 69 dB ( Bao gồm cả 3 dB cho bộ đệm), là nhỏ hơn so với tổng suy hao cho phép trong bảng 3.3 vì vậy kết nối thiết kế là hợp lý.
7. Vị trí khối DCM, bộ khuếch đại, bộ đệm ở phía Mux/Demux và phía khuếch đại đ−ờng dây MSA đ−ợc xác định theo luật sợi NDSF :
- Vị trí khối DCM
+ 1 DCM 100 : Tất cả các bộ khuếch đại trong băng RED
+ 1 DCM 80 : Bộ khuếch đại gần nhất với BLUE Tx và 1 DCM 100 cho các bộ khuếch đại khác băng BLUẸ
- Phân chia bộ khuếch đại theo bảng 3.4 -
Khuếch đại đ−ờng MOR Plus Khuếch đại công
suất Tiền MSA Công suất MSA
Tiền khuếch đại MOR Plus Số b−ớc
RED BLUE Hai băng RED BLUE RED BLUE
1 5,5/16 5,5/16 3,0/15 5,5/16 5,5/16 7,0/15 7,0/15 2&3 5,0/16 5,0/16 3,0/15 5,0/16 5,0/16 7,0/15 7,0/15 Giá trị phân chia cho bộ tiền khuếch đại Mor Plus hoặc cuối khuếch công suất Mor Plus trong b−ớc 2 &3 đ−ợc giảm 0,5 dB
Số b−ớc Suy hao b−ớc tối đa cho phép giảm
đi [dB] Suy hao kết nối đo đ−ợc [dB] Chú ý 1 24 25,5 2 23,5 26,5 3 23,5 17 ( với đệm)
Suy hao b−ớc tối đa cho phép giảm đ−ợc giảm đi 1 dB
Tổng suy hao cho phép [dB]
71 Tổng suy hao kết
nối thực tế [dB]
69
Bảng 3.4 : Quy tắc phân chia
- Quy tắc cho bộ đệm : theo khuyến nghị đ−a ra trong bảng 3.7. 8. Thiết kế kết nối đ−ợc hoàn thành.
Ngoài ra, khi xây dựng một kết nối cần phải quan tâm đến thông số EOL. Khi truyền dẫn tốc độ OC-48, OC-192 và các hệ thống SDH cho ứng dụng 32 b−ớc sóng đ−ợc quy định liên quan với thông số hoạt động EOL. Thông số EOL bao gồm khấu hao hệ thống, thiết bị , tuổi thọ trong chu kỳ 10 năm.
Kết nối đ−ợc đảm bảo bởi tỷ số lỗi bit EOL BER = 10-12 trong tất cả các kênh DWDM. Đối với hệ thống 10 Gbit/s, khối sửa lỗi tr−ớc FEC đ−ợc sử dụng để đảm bảo EOL BER = 10-15 . FEC cũng có thể cung cấp EOL BER = 10-12 bằng cách tăng suy hao tối đa trên mỗi b−ớc.
Để đảm bảo kết nối quang, phải tuân theo các yêu cầu:
• Sử dụng các khối quang phù hợp nh− bộ phát, ghép, DCM, khuếch đại, thụ
• Thiết kế kết nối theo các khuyến nghị
• Thiết lập kết nối quang theo hệ thống và có các thủ tục kiểm trạ
• Suy hao trên mỗi b−ớc phải bằng hoặc nhỏ hơn giá tri đ−a ra trong bảng 3.5. Có thể sử dụng FEC để tăng khả năng kết nốị
• Lựa chọn khối DCM theo chiều dài kết nối nh− bảng 3.5. Tất cả các kết nối phải quan tâm đến suy hao b−ớc tối đa cho phép và tán sắc trên cửa sổ hoạt động.
• Xem các khuyến nghị về quy tắc phân chia bộ bộ khuếch đại, bộ đệm và nâng cấp hệ thống.
Cùng với ph−ơng pháp nh− vậy, bảng 3.5 sau đây là khuyến nghị của Nortel về sử dụng các bộ khuếch đại và DCM cho các b−ớc cự ly khác nhau từ 57 km tới 491 km ở hai giải b−ớc sóng RED và BLUẸ Thiết bị theo chuẩn của sản phẩm Nortel.
Số b−ớc Suy hao b−ớc và luật bù tán sắc Suy hao b−ớc tối
đa cho phép
DCM ( Chú ý 1) Trên 32 λ
Cự ly hoạt động[km]
Băng RED Băng BLUE
57-86 1 DCM 300N @ Tx Không 1 29 84-117 2 DCM 300N @ Tx 1 DCM 300N @ Rx 2 DCM 300N @ Tx 114-135 1 DCM 60 @ khuếch đại đ−ờng 1 DCM 60 @ khuếch đại đ−ờng 132-172 1 DCM 100 @ khuếch đại đ−ờng 1 DCM 80 @ khuếch đại đ−ờng 2 27 169-205 1 DCM 300N @ Tx 1 DCM 100 @ khuếch đại đ−ờng 1 DCM 300N @ Rx 1 DCM 300N @ Tx 1 DCM 100 @ khuếch đại đ−ờng 183-207 1 DCM 60 @ khuếch
đại đ−ờng gần với RED Tx 1 DCM 80 @ khuếch đại đ−ờng khác 1 DCM 80 @ tất cả khuếch đại đ−ờng 207-233 1 DCM 80 @ tất cả khuếch đại đ−ờng 1 DCM 60 @ khuếch đại đ−ờng gần nhất với BLUE Tx 1 DCM 80 @ khuếch đại đ−ờng khác 3 25 232-251 1 DCM 80 @ khuếch đại đ−ờng gần nhất với RED Tx 1 DCM 100 @khuếch đại đ−ờng khác 1 DCM 80 @ tất cả khuếch đại đ−ờng
Bảng 3.5 : Suy hao khoảng cách tối đa cho phép và luật bù tán sắc cho 2 ữ 32 b−ớc sóng ứng dụng trên cáp NDSF, tốc độ kênh 10 Gbit/s hoặc 2,5 /10 Gbit/s
251-263 1 DCM 100 @ tất cả khuếch đại đ−ờng 1 DCM 80 @ khuếch đại đ−ờng gần nhất với BLUE Tx 1 DCM 100 @ khuếch đại đ−ờng khác 263-270 1 DCM 100 @ tất cả khuếch đại đ−ờng 1 DCM 100N @ Rx 1 DCM 80 + 1 DCM 100N@ khuếch đại đ−ờng gần nhất với BLUE Tx 1 DCM 100 @ khuếch đại đ−ờng khác 237-272 1 DCM 60 @ hai
khuếch đại đ−ờng đầu tiên gần nhất với RED
Tx 1 DCM 80 @ khuếch đại đ−ờng gần nhất RED Rx 1 DCM 60 @ tất cả khuếch đại đ−ờng 264-296 1 DCM 60 @ khuếch đại đ−ờng gần nhất RED Tx 1 DCM 80 @ hai khuếch đại đ−ờng cuối
cùng
1 DCM 60 @ hai khuếch đại đ−ờng đầu
tiên gần nhất với BLUE Tx 1 DCM 80 @ khuếch đại đ−ờng cuối cùng 288-311 1 DCM 80 @ tất cả khuếch đại đ−ờng 1 DCM 60 @ hai khuếch đại đ−ờng đầu
tiên gần nhất với BLUE Tx 1 DCM 100 @ khuếch đại đ−ờng cuối cùng 4 23 306-334 1 DCM 60 + 1 DCM 100N@ khuếch đại đ−ờng gần nhất với RED Tx 1 DCM 100 @ khuếch đại đ−ờng khác 1 DCM 60 @ khuếch đại đ−ờng gần nhất với BLUE Tx 1 DCM 80 @ khuếch
đại đ−ờng trung tâm 1 DCM 100 @ khuếch
334-348 1 DCM 100 @ tất cả khuếch đại đ−ờng 1 DCM 60 @ khuếch đại đ−ờng gần nhất với BLUE Tx 1 DCM 100 @ hai khuếch đại đ−ờng cuối cùng 348-364 1 DCM 100 @ tất cả khuếch đại đ−ờng 1 DCM 100N @ Rx 1 DCM 80 @ khuếch đại đ−ờng gần nhất với BLUE Tx 1 DCM 100 @ hai khuếch đại đ−ờng cuối cùng 362-376 1 DCM 100 @ tất cả khuếch đại đ−ờng 1 DCM 300N @ Rx 1 DCM 80 + 1DCM 100N @ khuếch đại đ−ờng gần nhất với BLUE Tx 1 DCM 100 @ hai khuếch đại đ−ờng cuối cùng 374-384 1 DCM 100 @ hai
khuếch đại đ−ờng đầu tiên gần nhất với RED
Tx 1 DCM 100 + 1DCM 100N @ khuếch đại đ−ờng cuối cùng 1 DCM 300N @ Rx 1 DCM 100 @ tất cả khuếch đại đ−ờng 5 (Chú ý 2) 21 407-414 1 DCM 100 @ khuếch đại đ−ờng gần nhất với RED Tx 1 DCM 100 @ khuếch đại khác 1 DCM 80 @ tất cả khuếch đại đ−ờng 6 21 474-491 1 DCM 80 @ tất cả