- Hiện tợng phản xạ và khúc xạ:
V.3.1Nguyên lý ghép kênh OTDM
Hoạt động của một hệ thống truyền dẫn quang sử dụng kỹ thuật ghép kênh quang theo thời gian OTDM có thể mô tả nh hình 7.
Trong hệ thống ghép kênh quang OTDM, chuỗi xung quang hẹp đợc phát ra từ nguồn phát thích hợp. Các tín hiệu này đợc đa vào khuyếch đại để nâng mức tín hiệu đủ lớn để đáp ứng đợc yêu cầu. Sau đó đợc chia thành N luồng, mỗi luồng sẽ đa vào điều chế nhờ ngoài với tín hiệu nhánh tốc độ B Gbit/s. Để thực hiện ghép các tín hiệu quang này với nhau, các tín hiệu nhánh 49
phải đợc đa qua các bộ trễ quang. Tuỳ theo vị trí của từng kênh theo thời gian trong khung mà các bộ trễ này sẽ thực hiện trễ để dịch các khe thời gian trong khung mà các bộ trễ này sẽ thực hiện trễ để dịch các khe thời gian một cách tơng ứng. Thời gian trễ là một nửa chu kỳ của tín hiệu clock. Nh vậ, tín hiệu sau khi đợc ghép sẽ có tốc độ là N.BGbit/s. Sau khi đợc truyền trên đờng truyền, thiết bị tách kênh ở phía thu sẽ thực hiện tách kênh và khôi phục xung clock và đa ra đợc từng kênh quang riêng biệt tơng ứng với các kênh quang ở đầu vào bộ ghép phía phát.
Các hệ thống ghép kênh OTDM thờng hoạt động ở vùng bớc sóng 1550nm, tại bớc sóng này sẽ có suy hao quang nhỏ, lại phù hợp với bộ khuyếch đại quang sợi có mặt trong hệ thống. Các bộ khuyếch đại sợi quang có chức năng duy trì quỹ công suất của hệ thống nhằm đảm bảo tỉ lệ tín hiệu trên tạp âm (S/N) ở phía thu quang. Nguyên lý hoạt động này có thể đáp ứng xây dựng các hệ thống thông tin với tốc độ 200Gbit/s. Tuy nhiên ở tốc độ này phải xem xét tới việc bù tán sắc cho hệ thống.
Sợi dẫn quang Bộ chia quang Tín hiệu Trễ quang Thời gian Khuyếch đại quang Bộ tách kênh Bộ ghép quang
Kênh 1 2 3 4 1 2 3 4 Thời gian Kênh 1
Kênh 4
Hình V.7: Sơ đồ tuyến thông tin quang sử dụng kỹ thuật OTDM ghép 4 kênh quang.
Bộ điều chế Bộ điều chế Bộ điều chế Bộ điều chế Nguồn phát Khuyếch đại quang EDFA Khối phát clock
V.3.2 Giải ghép và xe rẽ kênh.
Khi xem xét các hệ thống OTDM và các hệ thống thông tin quang có ghép kênh TDM, ngời taq thấy sự khác nhau chủ yếu ở đây là việc ghép và giải ghép trong vùng thời gian quang, mà nó đợc thể hiện nh một chức năng tích cực. Thực hiện việc giải ghép trong hệ thống OTDM điểm nối điểm ở phía thu chính là việc tách hoàn toàn các kênh quang. Tuy nhiên khi xem xét trên cục diện mạng OTDM thì lại phải xem xét cả khả năng xen và rẽ kênh từ luồng truyền dẫn. Đối với giải bộ ghép kênh, cần phải xem xét các tham số cơ bản về tách kênh, kể cả tỷ số phân biệt quang, suy hao xen và cắt cửa sổ chuyển mạch có thể đạt đợc. Đối với các nút xen và rẽ kênh thì phải đánh giá cả hiệu suất chuyển mạch, đo đạc phần công suất đợc lấy ra từ kênh tơng ứng.
ở đây tỷ số phân biệt rõ ràng có ảnh hởng tới mức độ xuyên kênh. (Tỷ số phân biệt EX = 10log10(A/B), với A là mức công suất quang trung bình ở mức logic 1 và B là mức công suất quang trung bình ở mức logíc 0), Ngoài ra, xuyên kênh cũng sẽ bị tăng do sự phủ chờm giữa các kênh lân cận với nhau tạo thành cửa sổ chuyển mạch. Kết quả là độ rộng của cửa sổ chuyển mạch sẽ có ảnh hởng trực tiếp đến tốc độ đờng truyền.
V.3.3 Đặc tính truyền dẫn của OTDM.
Tán sắc của sợi quang làm cho các xung ánh sáng lan truyền trên sợi bị dãn rộng ra trong khi đó các hệ thống thông tin quang OTDM có tốc độ rất cao, nh vậy đòi hỏi các xung phát ra phải rất ngắn. Mặc dù vấn đề tán sắc có thể đợc khắc phục bằng cách sử dụng truyền dẫn Soliton trong các điều kiện cho phép, nhng vẫn phải đặc biệt quan tâm tới các biện pháp tạo ra các xung cực hẹp. Giả thiết rằng các bộ khuyếch đại quang thờng đợc sử dụng để tăng các mức tín hiệu dọc theo tuyến thông tin quang khi cần thiết. Đặc biệt đối với các hệ thống truyền dẫn Soliton ở đây, việc nén các xung pháp tuyến nhằm để tạo ra các dạng xung.
Trong truyền dẫn tín hệu RZ trên sợi có tán sắc, đền bù cho hệ thống theo nghĩa bù trừ tán sắc chỉ thiết lập khi các xung tín hiệu bị mất năng lợng vào các khe thời gian lân cận. Tuy nhiên, một khi điều này xảy ra thì hệ thống bị suy giảm nhanh. Vậy. để tăng cực đại khoảng cáh truyền dẫn thì phải đa các hệ thống OTDM vào các tuyến có tán sắc tiến tới không. Giải pháp tiếp cận đầu tiên là nguồn phát phải làm việc tại bớc sóng rất gần với b- ớc sóng của tán sắc sợi bằng không. Điều này không phải dễ dàng thực hiện nh đã nói bởi vì với các điều kiện này, mức công suát mà tại đó có sự sút kém hệ thống phi tuyến xảy ra có thể hoàn toàn thấp, tức là giảm công suất tín hiệu để tránh dãn xung cần thiết nhng điều này có thể làm cho đặc tính hệ thống bị giới hạn do tỷ lệ tín hiẹu trên nhiễu. Thứ hai là các kỹ thuật điều tiết tán sắc có thể đợc sử dụng để duy trì hình thức truyền dẫn tuyến tính để tránh các giới hạn nh ở trên hoặc để bù đầy đủ tán sắc tuyến tính của tuyến. Việc thực hiện các kỹ thuật bù tán sắc trong hệ thống OTDM là một bớc kiểm tra ngặt nghèo chất lợng của sự bù vì rằng ở đây sử dụng các xung rất ngắn.
Lợi thế nổi bật của việc sử dụng các bộ phát OTDM trong truyền dẫn số phi tuyến. Các dạng xung ngắn đặc biệt phù hợp với truyền dẫn Soliton để khắc phục tán sắc củ sợi dẫn quang. Với hệ thống Soliton khoảng lặp của hệ thống OTDM phi tuyến có thể đợc tăng lên rất lớn bằng kỹ thuật điều khiển Soliton, thông qua việc sử dụng các bộ lọc dẫn hoặc định thời tích cực. Nhờ các công nghệ này mà ngời ta có thể thực hiện một trạm lặp bao gồm các khối khôi phục clock điện để điều khiển thiết bị điện – quang hoặc quang hoàn toàn có thể đa ra dịch pha cho tín hiệu quang.
Phần II
Thiết kế tuyến cáp quang Láng - Trung tâm thể thao
Chơng VI Những vấn đề cơ bản Trong quá trình thiết kế hệ thống thông tin quang.
V.1. Phạm vi thiết kế.
Có hai loại tuyến truyền dẫn viễn thông. Loại thứ nhất là đờng dây thuê bao và loại thứ hai là tuyến trung kế/ đờng dài.
Nếu hai đài trạm ở trung một thành phố thì đờng kết nối giữa chúng gọi là đờng trung kế, còn nếu ở khác thành phố thì gọi là tuyến đờng dài.
Do điều kiện thời gian có hạn đồ án chỉ thực hiện việc tìm hiểu về thiết kế tuyến trung kế.
- Phạm vi thiết kế. ở Trờng hợp đối với tuyến trung kế đờng dài, giai đoạn lập kế hoạch cần phải ngiên cứu loại cáp loại đặt giữa các trạm, dung lợng cáp, hệ thống truyền dẫn v.v...
- Sau giai đoạn lập kế hoạch cần phải nghiên cứu loại cáp, các điểm hàn nối, ống trong cống bểv.v.v... 53 Trạm nhánh Trung kế Đường dài Đài trạm Đài trạm
VI.2. Các loại cáp và cấu trúc cáp.
VI.2.1 Đặc trng truyền dẫn của cáp.
Bảng 1: Cho ta các đặc điểm truyền dẫn của sợi GI và SM. Loại
Danh mục
GI SM
Sợi 500 MHz Sợi 0,5 dB Suy hao sợi (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
(dB/km) Giá trị 90% 1,0 0,5 Giá trị 100% 1,3 0,65 Độ rộng băng 6dB Giá trị 90% 500 --- Giá trị 100% 300 --- Bảng 1. VI.2.2 Các loại cáp.
Sự khác nhau của các loại cáp sợi quang SM đợc cho trên bảng 2.
Loại Số lợng sợi quang Số lợng khe hở một phần t ứng dụng Cáp WB (không thấm nớc -Water Blocking) 8,16,24,32,40 60,80,100,160 2 Cổng nối Cáp WB - FR (không thấm nớc và chịu lửa – Water Blocking & Fire Resist)
Đờng ngầm Cáp IF (Induction Free - không cảm ứng) 8,16,24,32,40 60,80,100,160 ,200,300 Cổng nổi induction Cáp IF – FR Induction Free Resist) Cổng induction Cáp HS (Hight Strength – Gia cờng cao) 8,16,24,32,40 60,80,100 Chim và động vật trên không Cáp CR (Self – supporting – tự tăng cờng) Cáp trên không Cáp HS - R 1 Chim và động vật trên không
Cáp WB đầu cuối 1 Trạm điện thoại
Cáp đơn lõi 3
Bảng 2. VI.3. Cấu hình mạng truyền dẫn.
VI.3.1 Các yêu cầu đối với cấu hình để thoả mãn mạng lới truyền dẫn.
Có một số cấu hình vật lý tuyến truyền dẫn để kết nối một các có hệ thống các tổng đài đơn lẻ, tuy vậy các cấu hình này phải thoả mãn mạng tín hiệu quả kinh tế, độ tin cậy và chất lợng truyền dẫn.
VI,3.2 Hiệu quả kinh tế.
Trong một mạng lới truyền dẫn, mỗi một kênh phải hoạt động trong một vị trí vật lý cố định tuỳ thuộc vào tầng ghép kênh của mạng lới. Khi các kênh ghép lại với nhau và tuyến truyền dẫn đợc thiết lập chế độ hoạt động cao thì hệ thống có thể đạt đợc truyền dẫn dung lợng lớn tại mỗi đoạn tuyến và tổng số chiều dài tổng cộng của tuyến có thể đợc ngắn lại cho hiệu quả kinh tế cao. Tuy nhiên điều này làm tăng số lợng máy ghép kênh và đờng đi của kênh tăng lên lại làm giảm hiệu quả kinh tế.
Một số kênh có thẻ phải chạy qua một hoặc nhiều chung gian trong tuyến vật lý của nó. Một số vấn đề quan trọng trong một cấu hìn mạng lới là: nhóm kênh tại một tầng ghép kênh nào đợc ghép và tách ra tại các trung gian của nó thì thiết bị ở đây phải có thể dùng chung với các nhóm kênh khác đợc đấu nối với nó. Nếu một nhóm kênh giữa các trạm đợc nối với nhau mà không cần thiết phỉ ghép và tách tại các trung gian thì không cần thiết có các thiết bị ghép kênh. Nhng hiệu suất của kênh sẽ bị gảm đi, do đó làm tăng giá thành truyền dẫn, Ngợc lại, nếu một nhóm kênh có thể đợc ghép và tách ở các trạm trung gian thì đờng truyền có thể sử dụng đợc chung với các nhóm kênh khác và hiệu suất của kênh tăng lên, nhng điều này cũng làm tăng giá thành của thiết bị ghép kênh.
Dung lợng tuyến truyền dẫn và dơn vị nhóm kênh tối u cần phải xác định dựa trên sự cân đối giữa giá thành đờng truyền đẫn và giá thiết bị ghép kênh để đạt đợc sự tối u về kinh tế mạng lới truyền dẫn.
VI.3.3 Độ tin cậy.
Chất lợng ổn định đợc xác định thông qua chỉ số tỷ lệ mắc lỗi cho phép của các thiết bị cấu thành mạng lới.
Liên quan đến mạng lới truyền dẫn, các phần tử của mạng phải có độ tin cậy cao và cấu hình mạng lới phải phải đợc thiết kế trên cơ sở ổn định sao cho thoả mãn chỉ số chất lợng ổn định.
Nói chung, một cấu hình mạng lới đôi đợc xác định bằng việi phân chia các thiết bị và cung cấp các thiết bị dự phòng trên cơ số mà gới hạn đầu t cho phép.
VI.3.4 Phân cấp mạng truyền dẫn.
Lựa chọn trong mạng truyền dẫn tiên tiến có thể đợc hiểu đơn giản nh là một điểm nút ra, vào trong một khu vực kinh tế khác chủ yếu là các thành phố lớn ở hai vùng khác nhau.
Do vậy, tuyến truyền dẫn đợc phân cấp hoá là tuyến có thể cung cấp các kênh vào và ra trong một vùng và ngoài vùng.
Với việc phân cấp hoá này của mạng truyền dẫn thì các kênh vợt ra khỏi một vùng có thể đợc điều tiết dung lợng lớn truyền dẫn trong một vùng qua trạm đài trung tâm trong một vùng. Nh vậy, chiều dài của tyến trở lên dài hơn so với cấu trúc không phân cấp. Với việc điều tiết thích đáng dung lợng thì một số lợng nhỏ tuyến truyền dẫn có dung lợng lớn có thể thu đợc hiệu quả cao hơn về mặt kinh tế.
Mạng lới đợc tổ chức đơn giản, dễ dàng quản lý là một u điểm của việc phân cấp mạng.
VI.4. Phân cấp nhóm kênh.
VI.4.1 Khái niệm nhóm kênh.
Việc nhóm các kênh đợc thực hiện ở mỗi tuyến với một đơn vị nhất định tuỳ thuộc vào tuyến đợc gọi là nhóm kênh. Nhóm kênh này đợc phân loại thành “nhóm kênh cho mỗi đoạn kênh” (nhóm điểm nối điểm) và “nhóm kênh cho mỗi đoạn truyền dẫn” (nhóm đoạn).
VI.4.2 Nhóm kênh cho mỗi đoạn tuyến.
Nhóm kênh cho mỗi đoạn tuyến (nhóm điểm nối điểm) có nghĩa là nhóm các kênh giữa hai tổng đài trong một đơn vị tryuền dẫn xác định. Đơn vị nhóm này đợc gọi là đơn vị nhóm điểm nối điểm.
Tuy nhiên, các kênh giữa hâi ttổng đài đợc thiết lập theo tuyến truyền dẫn ngắn nhất bằng các định tuyến. Giá thành tổng cộg bao gồm thiết bị ghép kênh tuỳ thuộc vào độ ;ớn của đơn vị nhóm điểm nối điểm tại trạm lặp. Nếu đơn vị này thiết kế càng nhỏ thì các kênh sẽ làm việc trong tuyến truyền dẫn càng đạt hiệu suất cao, do đó làm giảm giá truyền dẫn. Nhng càng nhiều thiết bị ghép kênh để tách và xen kênh tại trạm lặp thì giá thành thiết bị ghép kênh sẽ tăng lên. Do đó, đơn vị nhóm điểm nối điểm tối u đợc xác định bằng cách dung hoà giữa chi phí truyền dẫn và chi phí ghép kênh.
VI.4.3 Nhóm kênh cho mỗi đoạn truyền dẫn.
Nhóm kkênh cho mỗi đoạn truyền dẫn(nhóm đoạn) có nghĩa là ghép các cụm kênh đã qua cấp nhóm kênh đã qua nhóm cấp điểm nối điểm trong một đoạn kênh. Mục tiêu của việc nhốm này để tăng dung lợng tuyến truyền dẫn và hiệu quả trong việc ghép tuyến truyền dẫn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dung lợng của hệ thống truyền dẫn của mỗi phần tuyến đợc xác định bằng việc nhóm đoạn tuyền này.
VI.4.4 Tầng và cấp nhóm.
Tầng nhóm phụ thuộc vào số lợng kênh. Để có hiệu quả trong việc nhóm kênh, tầng ghép nhóm không đợc xác định một các tỳu ý mà cần thiết phải phù hợp với cáp của mạng truyền dẫn.
Cấp ghép 156 Mb/s đợc CCITT khuyến nghị nh là tiêu chuẩn quốc tế trong liên kết giữa các nút mạng.
VI.5. Tính toán số lợng sợi cáp quang.
VI.5.1 Tính toán số lợng sợi.
Việc tính toán số lợng sợi theo sơ đồ sau:
8,448Mb/s (120) 34,368Mb/s (480) 6,312Mb/s (96) 274,176Mb/s (4,032) 64Kb/s 397,.2Mb/s (5,60) x4 x3 x5 x4 x24 (a) Nhật bản x4 x6 x7 x28 x24 (b) Bắc mỹ x4 x16 x4 x4 x4 x30 (c) Châu âu 97,728Mb/s (1,440) 32.064Mb/s (480) 6.312Mb/s (96) 1,544Mb/s (24) 44,736Mb/s (672) 1,544Mb/s (24) 560Mb/s (7,680) 139,264Mb/s (1,920) 2,048Mb/s (30)
Hình VI.3: Cấp ghép kênh số của mỗi nước.
Tính toán số lượng
kênh chung Tính toán số lượng kênh thuê riêng
Tạo bảng ghi kênh
Tính toán số lượng đư ờng/hệ thống Xác định số lượng lõi Đặt kế hoặch cho hệ thống tổng đài mới/thêm Xác định việc
tăng tốc độ lưu lư ợng
Xác định nhu cầu kênh thuê riêng
VI.5.2 Các vấn đề cơ bản đặt ra trong vấn đề xác định lõi sợi.
Số lợng lõi sợi cáp quang đợc xác định theo các yếu tố lu lợng hai chiều giữa các trạm điện thoại, kế hoạch phát triển tổng đài chuyển mạch số các tuyến truyền dẫn tính hiệu có. Các bớc cơ bản để xác định số lợng của lõi nh sau:
(a) Thiết lập nhu cầu phát triển của các thiết bị cho 10 năm sau khi bắt đầu khai thác (S+10).
(b) Sử dụng hệ thông F-600M làm hệ thống chuẩn để tính toán số lợng lõi sợi.
(c) Số phần trăm cho tuyến dự phòng kênh công cộng là 50% và 100% cho các tuyến có kênh thuê riêng.
(d) Để đảm bảo dộ tin cậy, sử dụng 4 sợi cho các điều kiện có vấn đề xẩy