8. Thiết kế tối ưu mạng truyền hỡnh cỏp HFC
8.1.Thiết thiết kế tuyến truyền dẫn quang trong mạng HFC
8.1.1. Cơ sở lý thuyết tớnh toỏn thiết kế tuyến cỏp sợi quang trong mạng HFC
Quy trỡnh thiết kế tuyến cỏp sợi quang bao gồm cỏc bước: Dựa vào cỏc tham số của cỏc thiết bị quang như nguồn phỏt, cỏp sợi quang và đầu thu quang để phõn tớch quỹ thời gian; tớnh toỏn quỹ cụng suất đồng thời kiểm định lại chất lượng của hệ thống thiết kế.
+ Phõn tớch quỹ thời gian
Thiết lập quỹ thời gian là quỏ trỡnh kiểm tra băng thụng của hệ thống. Quỹ thời gian của hệ thống được xỏc định theo biểu thức:
22 2 2 PD F Ls sys t t t t = + + ; (I.10) Trong đú: tsyslà quỹ thời gian của hệ thống; tLs, tF, tPD lần lượt là thời gian lờn của nguồn quang, sợi quang, thiết bị thu quang.
Trong bộ thụng số của thiết bị thu phỏt, thụng số tỏn sắc cực đại (τTs[ps/nm]) được đưa ra để xỏc định khoảng cỏch giới hạn của tuyến theo quỹ thời gian, tức là:
tF ≤ tTs.σλ ; (I.11) Với σλ là độ rộng phổ của nguồn quang. Khi đú, độ dài tuyến (L) cú giới hạn là:
( Vl Ds) Ts Dis
Ts d d d
L≤τ / + =τ / (I.12)
+ Thiết lập tớnh toỏn cho quỹ cụng suất của tuyến
Suy hao đường truyền gồm cú:
- Suy hao cụng suất do đường truyền:
PAtt-ca = dAtt. L [dB]; (I.13) Với dAtt là suy hao trờn một km cỏp quang.
- Suy hao trờn cỏc mối hàn với αSlip cho một mối hàn. - Suy hao của cỏc mối ghộp quang αCoup.
Vậy suy hao thực tế cú thể của toàn tuyến là:
( ) Slip Coup
Att L L l
d
A= . + [ / ]−1.α +α ; (I.14) Trong đú: [L/l] là phần nguyờn của tỉ số L/l với l là độ dài của cuộn cỏp.
Để đỏnh giỏ cụng suất tổn hao thiết kế đặc trưng của tuyến ta đưa ra tham số riờng cho từng tuyến riờng biệt:
] / [ arg Km dB L P M A M in Penalty Sys + + = α ; (I.15)
trong đú: MMarginlà phần cụng suất dự trữ cho toàn tuyến; PPenalty là cụng suất bự quang do ảnh hưởng của tỏn sắc tới tớn hiệu truyền dẫn.
8.1.2. Quỏ trỡnh xõy dựng cỏc bài toỏn thiết kế
Trờn cơ sở phõn tớch tớnh toỏn trờn ta xõy dựng cỏc bài toỏn thiết kế:
+ Xõy dựng bài toỏn kiểm tra khả năng truyền dẫn của tuyến
Để kiểm tra và xỏc định khả năng truyền dẫn của tuyến truyền dẫn quang nào đú phải xuất phỏt từ cỏc thụng số của cỏc thiết bị cấu trỳc nờn tuyến.
- Tỡm khoảng cỏch lớn nhất theo quỹ thời gian :
LTg_MAX ≤ DDis.σλ/dDis ; (I.16) trong đú: LTg_MAX là khoảng cỏch lớn nhất thoả món quỹ thời gian; DDis là thụng số tỏn sắc cực đại của thụng số thiết bị phỏt; dDis là hệ số tỏn sắc của sợi quang.
- Tỡm khoảng cỏch lớn nhất theo quỹ cụng suất toàn tuyến LPower[Km]. Quỹ cụng suất tổn hao toàn tuyến được thiết lập bởi:
PAtt-Max=dAtt.L+([L/l]−1).αSlip +αCoup +MMargin (I.17) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Để tỡm khoảng cỏch lớn nhất thoả món biểu thức trờn ta thực hiện vũng lặp với ∆l = -0.001. Bắt đầu vũng lặp tại L0= {PAtt_Max +αCoup +MMargin}/dAtt và với Li+1=
( )
{PAtt_Max + [Li/l]−1.αSlip +αCoup +MMargin}/dAtt, ta cú:
Li+1 = Li + ∆l (I.18) Tỡm khoảng cỏch lớn nhất mà bộ thiết bị cú thể truyền dẫn là LPower tớnh theo quỹ cụng suất.
Cuối cựng tỡm được khoảng cỏch trạm lặp lớn nhất của bộ thiết bị thu phỏt là:
LMax = Max {LPower,LTg_MAX} (I.19) Khoảng cỏch truyền dẫn nhỏ nhất là khoảng cỏch truyền dẫn mà ở đú tổng suy hao
A[dB] cú thể vừa thoả món cụng suất thu nhỏ hơn cụng suất quỏ tải. Ta cú biểu thức:
PAtt-Carad-Min=PLaun-Max-PRe-Over≤A; với A=dAtt.L+([Li/l]−1).αSlip +αCoup; (I.20) trong đú: PLaun-Maxlà cụng suất phỏt lớn nhất của bộ thiết bị thu phỏt; PRe-Over là cụng suất thu quỏ tải của bộ thiết bị thu phỏt.
Tương tự, với phộp lặp như ở phần trờn ta tỡm được LMin[Km] với giỏ trị ban đầu của vũng lặp là L0 = 0, và ∆l=0.001.
Và với Li+1= {PAtt_Max +([Li/l]−1).αSlip +αCou}/dAtt
Li+1 = Li+∆l (I.21) Tương ứng với bộ thiết bị thu phỏt ta tỡm được LMax[Km], LMin[Km].
+ Thiết kế tuyến cỏp sợi quang theo thiết bị
Thiết kế tuyến là mục đớch chớnh của bài toỏn thiết kế, nhằm đưa ra cỏc thiết bị truyền dẫn tối ưu thoả món yờu cầu riờng của tuyến, đồng thời cũng đưa ra cỏc giải phỏp phự hợp với từng điều kiện khỏc nhau cho người thiết kế lựa chọn nhằm nõng cao chất lượng thụng tin. Bài toỏn được giải quyết theo cỏc bước:
- Thiết lập quỹ thời gian: Để đảm bảo tớn hiệu nhận được tại đầu thu cú thể thu được với một yờu cầu chất lượng nào đú, tổng tỏn sắc của toàn tuyến được giới hạn theo thụng số của bộ thiết bị thu phỏt và thoả món:
tSys = L.σλ.dDis ≤ DDis.σλ hay L.dDis ≤ DDis (I.22) Nếu tổng tỏn sắc thu được của hệ thống nhỏ hơn tỏn sắc cho phộp của tuyến thỡ bộ thiết bị thoả món.
- Xõy dựng quỹ cụng suất:
PAtt=dAtt.L+([L/l]−1).αSlip +αCoup +MMargin (I.23)
So sỏnh tổng cụng suất suy hao trờn toàn tuyến PAtt với tổng tổn hao cho phộp của bộ thiết bị thu phỏt, nếu nhỏ hơn thỡ thiết bị thoả món cho tuyến, ngược lại nếu phần cụng suất tổn hao tổng vượt quỏ cụng suất tổn hao cho phộp của bộ thiết bị thỡ phải cần cú thờm cỏc bộ khuếch đại cho tuyến hoặc thay thế thiết bị khỏc.
Để khoảng cỏch truyền dẫn khụng nằm dưới giới hạn dưới của khoảng cỏch giới hạn cho phộp, ta phải thiết lập quỹ cụng suất cho bộ thiết bị thu phỏt đối với khoảng cỏch trạm lặp nhỏ nhất. Khi thiết lập quỹ cụng suất cho khoảng cỏch này ta khụng cần tớnh độ thiệt thũi cụng suất BER, cũng như cụng suất dự trữ tuyến.
PAtt-Min=dAtt.L+([L/l]−1).αSlip +αCoup (I.24) Cụng suất suy hao này luụn luụn tồn tại cho mỗi tuyến nhất định và để đảm bảo cho hệ thống nú phải thoả món:
PLaun-Max-PRe-Over≤ PAtt-Min (I.25) Nếu biểu thức trờn thoả món thỡ bộ thiết bị thoả món giới hạn cụng suất dưới, ngược lại thỡ hệ thống cần cú thờm cỏc thiết bị suy hao hoặc là phải chọn thiết bị khỏc cho hệ thống. Nếu chọn bộ suy hao thỡ giỏ trị suy hao cần yờu cầu là:
PAdd-Att={PLaun-Max-PRe-Over }- PAtt-Min (I.26) Bộ thiết bị thu phỏt tỡm được cựng cỏc thụng số của nú được ghi lại, sau đú tiếp tục tỡm cỏc bộ thụng số khỏc cũn lại trong cơ sở dữ liệu.
Sau khi tỡm và chọn được bộ thiết bị thu phỏt thoả món cỏc yờu cầu của hệ thống và yờu cầu của nhà khai thỏc thỡ tiếp tục đi xỏc định cỏc tham số khỏc của hệ thống như dạng xung thu được, khoảng cụng suất khuếch đại giới hạn v.v...
Cụng việc cuối cựng là tỡm cỏc bộ thiết bị cú thụng số phự hợp nhất cho tuyến theo cỏc tiờu chuẩn lựa chọn.
Nghiờn cứu, thiết kế cấu trỳc mạng truyền hỡnh cỏp nhằm đỏp ứng truyền số liệu, internet, VOD 55
Bắt đầu
Nhập cỏc yờu cầu của bộ thiết bị thuphỏt
chọn tuyến
Mở File dữ liệu, giới hạn cỏc tham số lựa chọn
Thoả món? Đọc dữ liệu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tỡm khoảng cỏc trạm lặp theo quỹ thời gian
Tỡm khoảng cỏch truyền dẫn theo quỹ cụng suất Chất lượng truyền dẫn Tỡm khoảng cỏch truyền dẫn Min và Max Kết thỳc Tỡm tiếp ?
Đưa ra cỏc bỏo cỏo, kết luận & Đúng cơ sở dữ liệu N Y N Tỡm cỏc thụng số cũn lại của bộ thiết bị thu phỏt Y
Hỡnh I.25. Lưu đồ tớnh toỏn truyền dẫn Min Max, tham số của bộ thiết bị thu phỏt.
Bắt đầu
Nhập cỏc yờu cầu của bộ thiết bị thu phỏt chọn
Mở File dữ liệu, giới hạn cỏc tham số lựa chọn Tớnh toỏn cỏc tham số cần thiết ban
đầu
Bộ thiết bị thu
phỏt thoả món?
Đọc dữ liệu
Tỡm khoảng cỏch theo quỹ thời gian
Tỡm khoảng cỏch theo quỹ cụng suất Chất lượng truyền dẫn
Tỡm khoảng cỏch truyền dẫn Min và Max
Đưa ra cỏc thụng số đó tớnh toỏn cho tuyến
Kết thỳc Hết bộ thiết bị thu phỏt ?
Ghi lại kết quat tớnh toỏn & Đúng cơ sở dữ liệu N
Y
N
Y
Hỡnh I.26. Lưu đồ tớnh toỏn thiết kế tuyến cỏp sợi quang.
+ Lưu đồ tớnh toỏn thiết kế hệ thống cỏp sợi quang
Trờn cơ sở cỏc bài toỏn thiết kế trờn, lưu đồ thuật toỏn thiết kế tuýen cỏp sợi quang được trỡnh bày trong hỡnh I.25 và hỡnh I.26. Chương trỡnh thiết kế được trỡnh bày với cỏc Menu thuận tiện và cỏc thụng số được nhập vào đỳng với quy trỡnh tớnh toỏn thiết kế thực tế, chớnh vỡ vậy người thiết kế ớt gặp khú khăn khi sử dụng chương trỡnh. Tất cả bộ thiết bị thu phỏt cỏc mục đề cú được sự trợ giỳp của phần mềm.
8.1.3. Kết luận
Trờn cơ sở lớ thuyết đó xõy dựng, kết hợp với những phõn tớch cụ thể cỏc thụng số kỹ thuật của thiết bị truyền dẫn phần mềm, đó tớnh toỏn thiết kế cho những kết quả chớnh xỏc và hợp lý, và với phương phỏp thiết kế tự động giỳp chỳng ta xõy dựng cỏc tuyến trong mạng tối ưu cỏc thụng số kỹ thuật.