tới cỏc yờu tố nhiễu và xuyờn õm (giả thiết XDemux=-30 dB và XSOA=-50dB) với
cỏc node TAS bốn sợi vào ra tương ứng cỏc tốc độ bit khỏc nhau.
Trờn hỡnh 3.8, cỏc đường nột đứt là cỏc đường biểu diễn hệ số Q khi chỉ xột đến nhiễu ASE, cũn cỏc đường nột liền là khi đó xột thờm cả nhiễu và xuyờn õm. Như ta đó biết, hệ số nhiễu tổng đối với một đường tớn hiệu cụ thể trong cấu trỳc TAS tăng theo số bước súng sử dụng. Ngoài ra, khi số bước súng sử dụng tăng thỡ giỏ trị OSNR cũng sẽ giảm giống như hệ số Q. Do vấn đề xuyờn õm nờn hệ số Q sẽ rất nhỏ khi số bước súng sử dụng lớn, song vấn đề suy giảm tớn hiệu vẫn ảnh hưởng hơn cả.
Như vậy số bước súng tối đa sử dụng sẽ giảm khi xột thờm ảnh hưởng của yếu tố xuyờn õm. Điều này hoàn toàn rừ ràng vỡ xuyờn õm được xỏc định là do ảnh hưởng của M-1 tớn hiệu nhiễu thành phần trong bộ phõn kờnh WDM. Với node mạng cú cấu trỳc TAS, khả năng thụng tối đa qua node cú thể đạt được với cả ba tốc độ là 5.12 Tb/s. Để đạt được khả năng thụng qua node tối đa lớn (vớ dụ 10.24 Tb/s) thỡ một số tham số phải được điều chỉnh như đó trỡnh bày trong phần
phõn tớch nhiễu [12]. Vớ dụ như sử dụng cỏc bộ SOA với hệ số nhiễu thấp khoảng 9 dB thay vỡ 11 dB, hoặc tăng hệ số khuếch đại cỏc bộ SOA lờn thờm khoảng 2 dB, khi đú OSNR trong của cỏc node TAS cũng sẽ tăng 2 dB. Do đú cú thể tăng được số bước súng sử dụng trờn mỗi sợi. Trong hỡnh 3.9 chỉ ra kết quả tớnh toỏn số bước súng tối đa trờn mỗi sợi (a) và khả năng thụng qua tối đa của cỏc node TAS (b) theo số sợi sử dụng tại ba tốc độ bit khỏc nhau tương ứng với hệ số nhiễu là 3 dB đối với toàn bộ cỏc thành phần khuếch đại EDFA và SOA.
Hỡnh 3.9 Số bước súng sử dụng tối đa (a) và khả năng thụng tối đa (b) tớnh theo số sợi sử dụng tại ba tốc độ (cú xột tới ảnh hưởng của nhiễu ASE và xuyờn õm và giả thiết hệ số nhiễu đối với tất cả cỏc bộ khuếch đại EDFA và SOA là 3 dB).
Cỏc phộp tớnh toỏn ở đõy chỉ ra cỏc giới hạn cơ bản về mặt vật lý ảnh hưởng đến kớch cỡ cỏc node mạng TAS khi xột nhiễu và xuyờn õm như là yếu tố ảnh hưởng tới suy giảm tớn hiệu.
3.3.4. Ảnh hưởng của cỏc bộ khuếch đại
Việc thờm vào cỏc bộ khuếch đại để khắc phục cỏc suy hao trong node mạng được xem như là một giải phỏp lựa chọn để tăng số bước súng sử dụng tối đa trờn mỗi sợi. Việc nối tầng cỏc bộ SOA được xỏc định là khụng thể khắc phục được suy giảm tớn hiệu do nhiễu và bóo hồ khuếch đại. Bởi vậy cỏc bộ khuếch đại quang sợi EDFA được lựa chọn. Do vấn đề giỏ thành nờn giới hạn số bộ khuếch đại EDFA và vị trớ của nú trong node là cũng rất quan trọng. Đặt cỏc bộ EDFA trước cỏc cổng SOA sẽ cho kết quả là giảm nhiễu tốt hơn so với trường hợp đặt sau cỏc cổng SOA.
Vấn đề đối với cỏch giải quyết này là sử dụng nhiều bộ khuếch đại EDFA, cú thể giải quyết bằng cỏch tăng cụng suất lối vào cổng SOA (cú thể giảm hệ số khuếch đại của cỏc bộ SOA). Tuy nhiờn, cụng suất lối vào của cỏc bộ SOA lại bị
giới hạn bởi độ bóo hồ khuếch đại tại cỏc cổng SOA và sẽ dẫn tới mộo tớn hiệu. Ảnh hưởng của sự bóo hồ khuếch đại và cỏc đặc tớnh động của cỏc bộ khuếch đại đối với cỏc bộ kớch thước tối đa của cỏc node sẽ được trỡnh bày chi tiết trong cỏc phần sau.
3.3.5. Khả năng chuyển đổi bước súng
Nếu cỏc node TAS sử dụng cỏc bộ chuyển đổi bước súng với cỏc chức năng khuếch đại lại, tạo lại dạng xung và định thời lại (bộ chuyển đổi bước súng 3R) thỡ cú thể cho phộp nối tầng nhiều node mạng OBS lừi giữa hai node mạng biờn. Để thực hiện được điều này thỡ yờu cầu sử dụng cỏc bộ chuyển đổi bước súng dựa trờn cỏc phộp chuyển đổi quang điện. Nếu sử dụng cỏc bộ chuyển đổi bước súng trờn miền tồn quang, thỡ cỏc chức năng 3R như đó nờu trờn là khụng thể thực hiện được và khả năng nối tầng cỏc node mạng lừi sẽ bị giới hạn. Cỏc node TAS với cỏc bộ chuyển đổi bước súng tuyến tớnh được nghiờn cứu và đỏnh giỏ ảnh hưởng của chỳng tới khả năng nối tầng. Trong một bộ chuyển đổi bước súng tuyến tớnh, tớn hiệu chỉ được khuếch đại đơn thuần mà khụng thực hiện được cỏc chức năng 3R, do đú suy giảm tớn hiệu vẫn bị tớch luỹ và khả năng nối tầng cỏc node bị giới hạn. Chớnh vỡ vậy kớch thước tối đa của node mạng TAS phụ thuộc vào số node trung chuyển tớn hiệu trong mạng. Để xem xột khả năng nối tầng của cỏc node mạng TAS sử dụng bộ chuyển đổi bước súng tuyến tớnh, trờn hỡnh 3.10 ta xột một đường tớn hiệu cụ thể. Bao gồm một node biờn với mộ bộ hợp kờnh WDM, một bộ EDFA lối ra, một tuyến truyền dẫn sử dụng hai bộ khuếch đại đường và k node TAS được nối tầng với nhau [5].
Hỡnh 3.10 Khả năng nối tầng cỏc node TAS với cấu trỳc sử dụng bộ chuyển đổi bước súng tuyến tớnh.
Trước tiờn ảnh hưởng của cỏc nhiễu được nghiờn cứu đỏnh giỏ nhờ tớnh tỉ số OSNR của đường tớn hiệu gồm k node TAS theo phương trỡnh 2.1, với giả thiết cụng suất tớn hiệu quang tại bộ thu là PS=-16 dB và cụng suất nhiễu tổng tại
bộ thu được tớnh là tổng cụng suất nhiễu của cỏc bộ khuếch đại dọc theo đường tớn hiệu đang xột [12]. Ta cú:
(2.37)
ở đõy cụng suất nhiễu PN,EDFAinl được tớnh bởi 2.32, PN,EDFAin được tớnh bởi 2.33 và PN(N,M) được tớnh bởi 2.30 đối với node TAS. Cụng suất cỏc nguồn nhiễu khỏc cú thể xỏc định bởi
, , , ,
,
( ) 2. ( 1) . S
N EDFAout edge sp EDFA EDFA edge r
out EDFAedge P P N n G h B P (2.38) , , , ( ) 2. ( 1) . S N WC sp WC WC r WC out P P N n G h B P (2.39)
với Pout,EĐFAedge(N) = Pfibre,in = 0 dBm. GEDFA,edge là 5 dB để bự lại phần suy hao của bộ hợp kờnh WDM với giả thiết cụng suất lối vào Pin = 0. PWC,out là 5 dBm, GWC là 21 dB (PWC,in =-16dBm và PWC,out = 5 dBm) và nsp,WC = 3 dB.
Sử dụng cỏc biểu thức trờn, giỏ trị OSNR cú thể được tớnh với k tầng TAS nối tiếp. Hỡnh 3.11 chỉ ra cỏc giỏ trị của OSNR với k tầng TAS như là hàm của số bước súng sử dụng M trong trường hợp bố sợi vào ra (a) và trường hợp tỏm sợi vào ra (b).
Hỡnh 3.11 Giỏ trị OSNR của k tầng node TAS nối tiếp theo số bước súng sử dụng. (a) Vúi bốn sợi vào ra; (b) với tỏm sợi vào ra.
OSNR sẽ giảm khi tăng số tầng cỏc ode TAS. Với k=1, 2, 4 sẽ cho kết quả giỏ trị OSNR giảm 3 dB mỗi trường hợp. Để xem xột ảnh hưởng của nhiễu và xuyờn õm tới khả năng nối tầng, hệ số được tớnh theo định nghĩa trong biểu thức 2.4. Mức trung bỡnh tớn hiệu điện khi cú tớn hiệu 1 và khoảng trống 0 được tớnh theo biểu thức 2.34 và 2.35, độ lệch chuẩn được tớnh theo 2.36 với PN(N,M) trong 2.36 thay thế bằng PN.cascade(N,M) trong biểu thức 2.37.
Với Q=10, số bước súng tối đa trờn mỗi sợi được tớnh theo cỏc chỉ số k tầng khỏc nhau. Kết quả tớnh được cho trong bảng dưới đõy ứng với ba tốc độ bit [5]:
N Tốc độ bit (Gb/s) M 1 node TAS 2 node TAS 3 node TAS 4 node TAS 4 2.5 512 256 128 64 10 128 32 16 8 40 4 - - - 8 2.5 256 128 64 32 10 32 16 8 4 40 - - - -
Bảng 5 Số bước súng tối đa M trờn sợi tương ứng với node TAS 4, 8 sợi vào ra.
3.3.6. Ảnh hưởng của sự bóo hồ khuếch đại SOA
Sự bóo hồ và cỏc đặc tớnh động của cỏc bộ SOA là nguyờn nhõn gõy ra mộo tớn hiệu dẫn tới giới hạn kớch thước cỏc node TAS. Như đó trỡnh bày trong phần trước, đặc trưng vào ra của cỏc cổng SOA truyền thống là khụng tuyến tớnh, khuếch đại giảm khi cụng suất tớn hiệu lối vào tăng. Với node TAS bốn sợi vào ra, SOA cú cụng suất lối vào khoảng –2 dBm sẽ được yờu cầu do quỹ cụng suất trong node. Trường hợp cụng suất lối vào thấp sẽ yờu cầu hệ số khuếch đại cao hơn nờn nhiễu khuếch đại cũng lớn hơn và dẫn tới kớch thước của cỏc node TAS sẽ nhỏ hơn. Đối với tớn hiệu quang cú tốc độ dữ liệu trờn 2.5 Gb/s thỡ bóo hồ khuếch đại sẽ dẫn tới mộo tớn hiệu và nhiễu xuyờn ký hiệu ISI. Tỉ số phõn biệt sẽ giảm, tương ứng tăng tỉ số BER [6]. Để khắc phục điều này như đó giới thiệu trong cỏc phần trước ta sử dụng cỏc cổng GS-SOA thay vỡ sử dụng cỏc cổng SOA truyền thống. Do cỏc đặc điểm khỏc nhau giữa bộ SOA (SOA truyền thống và GC-SOA) nờn chỳng cũng cú ảnh hưởng tới số bước súng tối đa sử dụng là khỏc nhau. Bộ SOA truyền thống và cỏc bộ GC-SOA được sử dụng để mụ tả cỏc bộ SOA thực tế. Hỡnh 3.12 chỉ ra mụ hỡnh hệ thống với cỏc bộ bự tỏn sắc được sử dụng giữa cỏc node TAS.
Hệ thống bao gồm đường truyền dẫn liờn kết giữa hai node biờn và một số node TAS trung gian [6]. Giả sử ở đõy cú sử dụng cỏc bộ chuyển đổi bước súng với cỏc chức năng 3R. Mỗi liờn kết bao gồm ba phần sợi bự tỏn sắc (sợi bự tỏn sắc bao gồm phần cõn bằng tỏn sắc và phần bự tỏn sắc DCF) được đặt trước và sau sợi đơn mode chuẩn (SSMF). Hai bộ EDFA được sử dụng để bự lại suy hao trờn sợi. Cỏc tham số của mụ hỡnh được cho trong bảng dưới đõy
(=1550 nm) [dB/km] D (=1550 nm) [ps/nm/km] S0 [ps/nm2/km] Aeff [m2] n2 [10-20W-1m2] SSMF 0.19 17.3 0.092 85 2.2 DCF 0.49 -100 -0.375 20 2.6
Bảng 6 Cỏc tham số mụ hỡnh của sợi SSMF và DCF.
Ở đõy là hệ số suy giảm của sợi , D là hệ số tỏn sắc, S0 là hệ số nghiờng tỏn sắc, Aeff là vựng lừi hiệu dụng của sợi và n2 là chỉ số chiết suất phi tuyến của sợi. Cụng suất lối vào của sợi đơn mode chuẩn và sợi bự tỏn sắc phải được cố định là Pin,SSMF=0 và Pin,DCF=-2 dBm để thực thi hệ thống tối ưu tại tốc độ 10 Gb/s và tớn hiệu cú định dạng NRZ. Phõn tớch được thực hiện với node TAS bốn sợi vào ra và cỏc tham số thành phần chuẩn được cho trong bảng 4. Tỷ số BER tại đầu cuối đường tớn hiệu được tớnh toỏn theo biểu thức 2.9. Với phương phỏp xỏc định này thỡ ta đó giả sử tớn hiệu và nhiễu lan truyền độc lập nhau [12]. Nhiễu quang do cỏc bộ EDFA và SOA được giả sử là cú đặc trưng Gaussian tĩnh và nhiễu tổng được tớnh là tổng cỏc nguồn nhiễu tĩnh độc lập của cỏc tớn hiệu ASE và cỏc nguồn nhiễu nhiệt trong bộ thu. Nhiễu trong cỏc tớn hiệu điện được tớnh theo mật độ phổ cụng suất nhiễu của tớn hiệu và băng thụng bộ lọc tương đương theo biểu thức tớnh BER.
Chương 4. Lộ trỡnh ứng dụng chuyển mạch quang cho mạng viễn thụng Việt Nam
4.1. Mục tiờu phỏt triển chiến lược của mạng viễn thụng Việt Nam
4.1.1. Quan điểm chiến lược
Bưu chớnh, viễn thụng Việt Nam trong mối liờn kết với tin học, truyền thụng tạo thành cơ sở hạ tầng thụng tin quốc gia, phải là một ngành mũi nhọn, phỏt triển mạnh hơn nữa, cập nhật thường xuyờn cụng nghệ và kỹ thuật hiện đại. Phỏt triển đi đụi với quản lý và khai thỏc cú hiệu quả, nhằm tạo điều kiện ứng dụng và thỳc đẩy phỏt triển cụng nghệ thụng tin trong mọi lĩnh vực của xó hội, gúp phần phỏt triển kinh tế - xó hội đất nước và nõng cao dõn trớ.
Phỏt huy mọi nguồn lực của đất nước, tạo điều kiện cho tất cả cỏc thành phần kinh tế tham gia phỏt triển bưu chớnh, viễn thụng, tin học trong mụi trường cạnh tranh cụng bằng, minh bạch do Nhà nước quản lý với những cơ chế thớch hợp. Phỏt triển nhanh, chiếm lĩnh và đứng vững ở thị trường trong nước, đồng thời chủ động vươn ra hoạt động kinh doanh trờn thị trường quốc tế.
Chủ động hội nhập kinh tế quốc tế, phỏt triển đi đụi với đảm bảo an ninh, an toàn thụng tin, gúp phần bảo vệ vững chắc Tổ quốc Việt Nam xó hội chủ nghĩa.
4.1.2. Mục tiờu của chiến lược
Xõy dựng và phỏt triển cơ sở hạ tầng thụng tin quốc gia cú cụng nghệ hiện đại ngang tầm cỏc nước tiờn tiến trong khu vực, cú độ bao phủ rộng khắp trờn cả nước với thụng lượng lớn, tốc độ và chất lượng cao, hoạt động hiệu quả, tạo điều kiện để tồn xó hội cựng khai thỏc, chia sẻ thụng tin trờn nền xa lộ thụng tin quốc gia đó xõy dựng, làm nền tảng cho việc ứng dụng và phỏt triển cụng nghệ thụng tin phục vụ sự nghiệp cụng nghiệp hoỏ, hiện đại hoỏ đất nước. Cung cấp cho xó hội, người tiờu dựng cỏc dịch vụ bưu chớnh, viễn thụng hiện
đại, đa dạng, phong phỳ với giỏ cả thấp hơn hoặc tương đương mức bỡnh quõn của cỏc nước trong khu vực. Đỏp ứng mọi nhu cầu thụng tin phục vụ kinh tế - xó hội, an ninh, quốc phũng. Thực hiện phổ cập cỏc dịch vụ bưu chớnh, viễn thụng, tin học tới tất cả cỏc vựng, miền trong cả nước với chất lượng phục vụ ngày càng cao. Đến năm 2010, số mỏy điện thoại, số người sử dụng Internet trờn 100 dõn đạt mức trung bỡnh trong khu vực.
Xõy dựng bưu chớnh, viễn thụng trong xu thế hội tụ cụng nghệ thành ngành kinh tế - kỹ thuật mũi nhọn hoạt động hiệu quả, đúng gúp ngày càng cao vào tăng trưởng GDP của cả nước, tạo thờm nhiều việc làm cho xó hội.
4.1.3. Định hướng phỏt triển cỏc lĩnh vực
Phỏt triển cơ sở hạ tầng mạng lưới viễn thụng, tin học; Phỏt triển mạng lưới bưu chớnh;
Phỏt triển cỏc mạng thụng tin dựng riờng; Phỏt triển dịch vụ;
Phỏt triển thị trường;
Phỏt triển khoa học cụng nghệ;
Phỏt triển cụng nghiệp bưu chớnh, viễn thụng, tin học; 4.2. Phõn tớch hiện trạng mạng viễn thụng của TCT
Nội dung phần này trỡnh bày khỏi quỏt về mạng viễn thụng của TCT.
4.2.1. Mạng chuyển mạch
Mạng viễn thụng TCT bao gồm 4 cấp chia theo chức năng chuyển mạch: Trung tõm chuyển mạch quốc tế, Trung tõm chuyển mạch quốc gia, cỏc Trung tõm chuyển tiếp và cỏc Tổng đài nội hạt. Hỡnh là sơ đồ phõn cấp cấu trỳc mạng viễn thụng hiện tại của Việt Nam
Chuyển Mạch LS LS Chuyển Mạch LS LS Chuyển Mạch LS LS LTM GW Hà Nội GW Đà Nẵng GW TP. Hồ Chí Minh Chuyển mạch Quốc tế
Chuyển mạch quốc gia
Tổng đài nội hạt Chuyển mạch xa Tổng đài chuyển tiếp
Hỡnh 4.1.Cấu trỳc phõn cấp mạng viễn thụng quốc gia hiện tại
Hệ thống chuyển mạch là cỏc tổng đài điện tử hoạt động ở cỏc cấp khỏc nhau cung cấp chủ yếu dịch vụ thoại truyền thống. Dịch vụ ISDN được cung cấp trờn diện hẹp với số lượng thuờ bao rất thấp.
4.2.2. Mạng truyền dẫn
Mạng truyền dẫn quốc gia gồm cỏc tuyến truyền dẫn quang, viba và vệ tinh nối trong nước và quốc tế dựa trờn cụng nghệ ghộp kờnh PDH, SDH và WDM để phục vụ truyền tải lưu lượng cho cả dịch vụ thoại TDM, VoIP và truyền dữ liệu. Hiện nay chủ yếu cỏc tuyến truyền dẫn quang sử dụng cụng nghệ SDH, cụng nghệ WDM mới được đưa vào khai thỏc trong mạng đường trục. Cỏc tuyến PDH thường đúng vai trũ dự phũng hoặc triển khai tại cỏc khu vực huyện lị nơi chưa triển khai được mạng ring SDH.
Cỏc tuyến nối quốc tế được thực hiện qua nhiều phương thức như tuyến cỏp