Chương IV. NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG YÊU CẦU KỸ THUẬT CHO TUYẾN CÁP
IV.3. Yêu cầu kỹ thuật cho hệ thống
IV.3.2. Chỉ tiêu kỹ thuật thi ết bị
1) Thiết bị trạm đầu cuối
Thiết bị trạm đầu cuối (TSE) thực hiện:
- Ghép/tách các tín hiệu STM-64 để truy n d n trên tuy n cáp quang biển; ề ẫ ế - Cung cấp ngu n cho các tr m l p; ồ ạ ặ
- Thưc hiện đ ều khiển, giám sát và bảo dưỡng. i
Thiết bị trạm đầu cuối bao gồm SLTE, PFE, SSE và SDH/DXC.
a) Các yêu cầu chung
Thiết bị TSE s có chuyển mạẽ ch t động d phòng khi c n thi t để đảm b o ự ự ầ ế ả yêu cầu về độ tin cậy hệ thống và mất liên lạc. Cơ chế dự phòng có th là 1:n ho c ể ặ 1+1. Thiết bị TSE được thiết kế có cả chuyển mạch nhân công để sử ụ d ng khi c n. ầ
- Thiết bị TSE sẽ có các chỉ tiêu về bức x i n t trường, v i n, v xóc ạ đ ệ ừ ề đ ệ ề và rung động… đáp ng các tiêu chuẩn thiết kế quốc tế ủứ c a IEC.
- Các giá máy, shelf thiết b củị a TSE được trang b các phương ti n hi n ị ệ ể thị cảnh báo để chỉ thị tình trạng hoạt động của thiết bị ở trạng thái bình thường, bị sự cố hoặc trạng thái bảo dưỡng.
- Thiết bị TSE sẽ bao gồm thiết bị giám sát hệ thống (SSE) để kiểm ta, theo dõi, đ ềi u khiển trạng thái hoạt động và lưu trữ thông tin từ các thiết bị khác nhau của hệ thống.
- Thiết bị TSE s nguồn đ ệử i n một chiều có dải đ ệi n áp 40,5 đến 57 VDC.
Thiết bị nguồn đ ệi n có dự phòng bảo vệ từ hai ngu n riêng biệt để đảm bảo độ tin ồ cậy cao của hệ thống.
- Thiết bị TSE phải có dự phòng nóng và nguội đầy đủ đảm bảo khai thác lâu dài.
- Thiết bị TSE có khả được quản lý, đ ềi u khiển từ xa, từ hệ ố th ng qu n lý ả mạng tập trung NMS. Việc quản lý từ xa bao gồm cả khả năng qu n lý, thi t b ả ế ị PFE, thiết bị chìm.
b) SLTE
- Thiết bị SLTE thực hiện g p các lu ng tín hi u STM-64 vào một đầu ra ộ ồ ệ 108
quang để tryền dẫn qua cáp biển, và thực hiện ngược lạ ởi đầu kia.
- Giao diện c a SLTE v i thi t b SDH/DXC là m c quang STM-64 tuân ủ ớ ế ị ứ thủ với các loại giao diện STM-64 trình bày trong ITU-T G.691.
- SLTE cho phép kết n i v i thi t b giám sát thi t b chìm, th m chí khi ố ớ ế ị ế ị ậ mất tín hiệu vào STM-64.
- Mỗi nhánh STM-64 của SLTE sẽ vẫn ho t động v i úng ch tiêu c a nó ạ ớ đ ỉ ủ không phụ thuộc vào nhánh khác.
- SLTE có các chỉ tiêu v lỗề i và jitter đảm b o tuân th củả ủ a h th ng v i ệ ố ớ chỉ tiêu chất lượng hệ thống như trình bày ở Mục IV.3.1.
- Việc sử dụng FEC trong SLTE sẽ tuân thủ ITU-T G.975. SLTE sẽ có chức năng hiển thị số lỗi được s a b ng FEC và tràn mã khi s lỗử ằ ố i không th sửa ể được. Kết qu sẽả được g i t i SSE để o ch t lượng truyền d n cử ớ đ ấ ẫ ủa thi t b chìm và ế ị đánh giá d tr . ự ữ
- Các thông số ch t lượng c a SLTE ấ ủ được giám sát và có cảnh báo thích ứng. Có nh ng i m o trên m t máy để có th o ki m tra, t i thi u bao g m: m c ữ đ ể đ ặ ể đ ể ố ể ồ ứ tín hiệu đường truy n (phát và thu); tín hiệu chỉ thị ỗề l i được sửa (FEC).
c) Thiết bị cấp nguồn PFE
- Cấu hình: Cấu hình cấp nguồn cho tuy n cáp V-H sẽế áp d ng theo s ò ụ ơ đ Hình IV-7 dưới đây. Do khoảng cách không lớn (1000 km) nên PFE sử dụng lo i ạ 3kV/1A ở mỗi đầu cu i, đầu Vi t nam dùng ngu n (-), đầu Hồng kông dùng nguồn ố ệ ồ (+), tiếp địa áy biển (double-end feeding). Bộ ấđ c p ngu n PFE có ch c n ng chuy n ồ ứ ă ể đổi chế cấđộ p ngu n sang c p ngu n t mộồ ấ ồ ừ t tr m đầu cu i cho toàn tuy n (single-ạ ố ế end feeding).
ĐÀ N NGẴ H NG KÔNGỒ
Hình IV-7: Cấu hình cấp nguồn cho tuyến cáp biển V-H
- Độ tin cậy và độ n ổ định: C u hình c p ngu n ph i ấ ấ ồ ả đảm b o việả c c p ấ nguồn cho hệ thống tin cậy và n định k cảổ ể trong quá trình m /t t bao gồm việc ở ắ thiết lập lại việc cấp nguồn trong trường hợp sự ố ệ c h thống.
- Định vị lỗi: Thi t k củế ế a c u hình c p ngu n cho phép định v lỗấ ấ ồ ị i ch p ậ cáp trong khoảng một khoảng lặp. Trong trường hợp nguồn c p v n còn trong phân ấ ẫ đ ạo n s cốự , quy trình định v lỗị i trong i u ki n m t liên l c cho phép định vị lỗi đ ề ệ ấ ạ
- 3kV + 3kV
109
trên tuyến với độ chính xác +/- 0,5 km.
- PFE của m i tr m đầu cu i có d phòng đầy đủ và có thểỗ ạ ố ự chuy n đổi ch ể ế độ cấp nguồn tự động. Mỗi PFE có N bộ biến đổi làm việc và có khả năng cung cấp đ ệi n áp c c đại s d ng N-1 b bi n đổi để cấự ử ụ ộ ể p ngu n cho c tuy n t một đầu. Quá ồ ả ế ừ trình chuyển đổi chế độ cấp ngu n, ho c chuy n đổi thiết bị dự phòng sẽ không làm ồ ặ ể gián đ ạo n hoặc gây ra lỗi đối với lưu lượng.
- PFE có trang bị để giám sát trạng thái ho t độạ ng và a ra cảnh báo. Các đư thông số về ạ tr ng thái c a PFE g m ít nh t các thông s sau: iệủ ồ ấ ố đ n áp và dòng i n đ ệ tuy n; ế đ ệi n án và dòng đ ệi n ra; dòng trong mỗi dây dẫn của cáp tiếp đất cấp nguồn;
sai áp giữa đất trạm và đấ ấp nguồn; dòng chảy trong hệ tht c ống đất trạm. Các đ ềi u kiện cảnh báo của PFE sẽ ít nhất gồm: trong m i b bi n đổi ngu n: quá dòng, h ng ỗ ộ ế ồ ỏ bộ biến đổi; trong đường cấp nguồn chung: quá áp, quá dòng, thiếu dòng, i n áp đ ệ ac-quy ngoài giới hạn.
d) Thiết bị giám sát hệ thống SSE
Thiết bị SSE cung cấp giao diện nguời máy giám sát và để điều khi n thi t bị ể ế TSE cũng như thiết bị chìm.
Đối với thiết bị chìm, SSE cung cấp các chức năng sau:
- giám sát trạng thái, ch t lượng; ấ - định vị ự ố s c
- khăc phục tự động hoặc nhân công;
- giám sát định kỳ tuyến;
- đ ềi u khi n thi t b chìm. ể ế ị
Đối với TSE, SSE thực hiện các chức năng sau:
- hiển thị trạng thái;
- xử lý cảnh báo;
- thực hiện khắc phục tự động;
SSE thực hiện các chức năng của một h thệ ống quản lý mạng bao gồm: quản lý sự kiện, quản lý chất lượng hệ thống, quản lý cấu hình và quản lý an toàn.
2) Trạm lặp
a) Yêu cầu chung:
Trạm lặp sẽ có những chức năng sau để thực hiện truyền tín hiệu quang ghép kênh theo bước sóng cự ly xa:
- Khuếch đại tín hiệu quang: trạm lặp thu tín hiệu quang và khuếch đại trực tiếp và phát tiếp theo tuyến cáp biển.
- Giám sát và định vị hư hỏng: tr m l p tách l nh giám sát ho c tín hi u ạ ặ ệ ặ ệ đ ềi u khi n ể được truy n t i t ề ớ ừ đường truy n quang và th c hi n các ch c n ng: ề ự ệ ứ ă chuyển đổi laser bơm, kiểm tra công suất ra quang, kiểm tra dòng đ ềi u khiển laser bơm, kiểm tra công suất vào quang, và kiểm tra nhiệt độ. Những thông tin được
110
kiểm tra này được truyền về trạm đầu cuối bằng công nghệ đ ề i u chế quang.
- Ngoài ra, trạm l p c p đường OTDR để o EOTDR cho phép định vị lỗi ặ ấ đ chính xác bằng cách sử dụng máy o COTDR. Vi c kiểđ ệ m tra tr m l p trong khai ạ ặ thác và đo OTDR khi sự cố đảm b o xác định v trí l i chính xác và rút ng n th i ả ị ỗ ắ ờ gian sửa chữa.
- Trạm lặp sẽ có độ tin cậy rất cao để đảm bảo yêu cầu về độ tin cậy của cả hệ thống (Mục IV.3.1.1).
- Trạm lặp sẽ có cấu trúc cơ khi chịu được áp suất nước cao ở độ sâu tới 8000m và chịu được các môi trường áy biển khác vềđ môi trường, nhiệt độ, hoá chất…
b) Các thông số chính của trạm lặp:
- Trạm lặp sẽ có những thông số chính như sau:
Khoản mục Thông số
Số kênh bước sóng 10 Gbit/s x 16λ
Khoảng cách tuyến 1000 km
Dải nhiệt độ Khai thác L u kho ư
0oC đến +35oC -20oC đến +45oC
Công suất ra danh định +15 dBm
H s khuệ ố ếch đại danh định 20 dB
Dải động +4dB/-5dB
Khoảng cách lặp 90 - 100 km
Đ ềi u khi n m c ể ứ ALC
Bước sóng laser bơm 980 và 1480 nm
Dòng cấp ngu n ồ 1.0 A
Độ cách đ ệi n H n 10 kV ơ
B o vả ệ quá áp Đỉnh ±15 kV
C p nguấ ồn lưỡng cực
Độ tin cậy < 11 FIT/Sys t i 2ạ oC Bảng IV.4: Các thông số yêu cầ đốu i với trạm lặp
3) Cáp biển a) Yêu cầu chung:
Sợi quang, mối nối sợi quang, bộ ghép, cáp, bộ nối cáp, b chuy n đổi cáp, ộ ể đầu cáp phải được thi t k m bảế ế để đả o yêu c u vềầ ch t lượng chung củấ a h th ng ệ ố trong toàn bộ tuổi thọ thiế ế ủt k c a tuyến cáp biển V-H.
Cấu trúc của cáp sẽ có những đặc tính để nó có thể được xử lý bằng thiết bị của tàu cáp mà không cần sửa đổi gì đáng kể.
Cáp biển có các loại khác nhau để sử dụng nh ng v trí tuy n khác nhau ở ữ ị ế
111
tuỳe thuộc vào đ ềi u kiện địa lý, đ ềi u kiện khai thác mà được xác định chính xác trong quá trình khảo sát và thiết kế tuyến cáp. Các loại cáp khác nhau phải đảm bảo nối được với nhau dễ dàng và do Universial Joint Consortium (UJ) xác nhận.
Các loại cáp biển sử ụ d ng cho V-H sẽ đ áp ng nh ng yêu c u t i thi u sau: ứ ữ ầ ố ể - Cáp trọng lượng nh LW: phù h p để triển khai, khai thác và khôi phục ở ẹ ợ vùng nước sâu tới 8000 mét.
- Cáp trọng lượng nh có b o v LWP: cáp này có lớp b o vẹ ả ệ ả ệ chống cá cắn và chống tr y sước, phù hợp triển khai, khai thác và khôi phụ ởầ c độ sâu tới 6000 m.
- Cáp bọc giáp đơn nh SAL: phù h p để đặt, trôn và khôi ph c t độ sâu ẹ ợ ụ ừ tới 1500 m. Nếu không trôn, cáp có thể phù hợp để đặt và khôi phục ở độ sâu tới 2000 m.
- Cáp bọc giáp đơn SA: phù h p ợ để đặt, trôn và khôi ph c t ụ ừ độ sâu t i ớ 1000 m, đặt và khôi phục tới độ sâu 1500 m.
- Cáp bọc giáp kép DA: phù h p để th đặt, trôn và khôi ph c và để bảợ ả ụ o v ệ ở độ sâu t i 400 m. Lo i cáp này khá năng nên sẽ không bị di chuyển bởi thuỷ triều. ớ ạ
- Cáp bọc giáp á RA: khi c n lo i cáp này phù h p để triển khai, khai thác đ ầ ạ ợ và khôi phụ ởc độ sâu tới 200 m với NTTS (cường độ căng t c th i danh ứ ờ định) không nhỏ hơn 260N. Đặc tính c a lo i cáp này là thích h p v i m t nghiêng bề ủ ạ ợ ớ ặ mặt đáy biển và chống lại có hi u qu đối v i các tác động bên ngoài. ệ ả ớ
Dải nhi t độ khai thác: ệ
- Cáp ở vùng nước sâu, nước nông: -10°C to +50 °C - Cáp đất: -20 °C to +50°C.
Thâm nhập của nước và khí: cáp và bộ ố n i cáp được thiết kế để ng n chặn sự ă thâm nhập của nước và khí vào cấu trúc bên trong của cáp trong các đ ềi u kiện khai thác bình thường. Trong trường hợp cáp bị hư hại thì chi u dài o n cáp ph i thay ề đ ạ ả thế do nước thâm nhập từ đ ể i m hư ại sẽ không vượt quá: h
- Vùng nước sâu: < 1 km theo hai hướng - Vùng nước nông: < 0,25 km theo hai hướng
sau khi đ ạo n cáp bị ư ỏ h h ng nằm dưới đáy biển một th i gian t i 14 ngày. ờ ớ
Cáp biển có đường dẫn cấp nguồ đ ện i n với trở kháng nhỏ hơn 1,0 /km. Ω Đường dẫn này có đặc tính DC và tần số thấp AC phù hợp với định v l i c a cáp. ị ỗ ủ
b) Yêu cầu về cơ khí:
- Cáp biển được thiết kế để đảm bảo cho sợi quang bên trong không suy giảm chất lượng đáng kể trong thời gian sử dụng. Cáp, h p n i cáp ph i ch u được ộ ố ả ị trong quá trình rải, trôn, khôi phục và sử dụng l i mà không nh hưởng ạ ả đến ch t ấ lượng cơ khí và truyền dẫn của tuyến. Việc thi t k và ch tạế ế ế o cáp, h p n i cáp để ộ ố không bị ả nh h ng tưở ới chất lượng khi được ch t trên tàu cáp ho t động ấ ạ ở độ sâu 112
thiết kế cực đại ít nhât trong th i gian c n thi t để tàu cáp hoàn thành 3 mố ốờ ầ ế i n i cáp, trong đ ềi u kiện động mạnh (gió cấp 8 và sóng cáo 4 mét).
- Các loại cáp, h i n i cáp, k t n i repeater s có kh năộ ố ế ố ẽ ả ng khôi ph c t độ ụ ừ sâu thi công sâu nhất với tốc độ 1 knot và góc kéo lên tối thiểu 75o trong đ ềi u kiện sóng bi n cao yể ới 4 mét.
- Các loại cáp s có các ch tiêu c khí áp ng yêu c u sau: ẽ ỉ ơ đ ứ ầ
Đặc tính Đơn vị LW LWP SA DA RA CBL (tải trọng làm gẫy cáp) kN ≥100 ≥100 320 550 450 NPTS (cường độ ă c ng c nh danh định) ố đị KN 25 25 75 150 100 NOTS (cường cđộ ăng khai thác danh định) kN 55 55 150 300 200 NTTS (cường c ng tđộ ă ức thời danh định) kN 80 80 200 ≥ 380 300≥
Modulus km ≥20 47/55 > 18 >9 >6
H ng sằ ố thuỷ độ ng lực học (rải/khôi phục) Deg.Knot
s 52/61 18 75 111 121
Độ b n về ặn kN 20 20 40 60 80
Độ bền van chạm J >20 >20 400 600 800
Độ bền áp suất MPa 100 100 100 100 100
Bảng IV.5: Bảng các chỉ tiêu cơ khí yêu cầu c a cáp biển ủ
c) Yêu cầu về đ ệ i n/quang:
Tuyến cáp quang biển V-H sử ụ d ng công nghệ ghép kênh theo bước sóng (có thể s dử ụng t i a t i 16 bước sóng), nên s i quang s dụố đ ớ ợ ử ng cho cáp bi n là loại sợi ể phù hợp với ITU-T G.655 (NZDSF) Reduced Slope and LEAF.
Khi thiết kế hệ th ng, d a trên ố ự đặc i m k thu t và công nghệ sử dụđ ể ỹ ậ ng ở thiết bị trạm đầu cuối, trạm lặp và dựa vào đặc tính của sợi quang, nhà thầu sẽ áp dụng các giải pháp kỹ thuật cần thiết (như bù tán sắc, cân bằng hệ số khu ch đại ế (gain equaliser), pre-amp…) để tố ưi u hoá thiết kế khắc phục các hiệ ứu ng phi tuyến và nâng cao khoảng cách l p. ặ
Nhà thầu sẽ chỉ ra các đặc tính của các loại sợi quang được sử dụng và quan hệ của chúng tới phẩm chất hệ thống của tuyên V-H, bao gồm:
- Dải bước sóng khai thác và tốc độ truyền lan;
- Các đặc tính của sợi quang theo ITU-T;
- Suy hao trung bình củ ợa s i quang, bao g m suy hao mối hàn và dung sai; ồ - Kiểm soát tán sắc màu trên tuyến, bao gồm cả dung sai tán sắc và tác động n sựđế duy trì h thống V-H; ệ
- Bước sóng có tán sắc màu zero và độ dốc của nó;
- Tán sắc m t phân c c; ố ự
- Tiết diện hiệu dụng của core c a s i quang; ủ ợ - Các tham số phi tuy n c a s i quang; ế ủ ợ
113
- Bước sóng cắt đo theo phương pháp đo của ITU-T, hoặc kết quả tương đương;
- Độ dãn củ ợa s i quang trong quá trình o th cường độ chị ựđ ử u l c c a cáp ủ và các giá trị trong quá trình đo, những giá tr này phải làm sao để hiệu ứng tích luỹ ị của sự dãn sợi quang trong quá trình rải, khôi phục và sự dãn sợ ối c định do s dãn ự dư của cáp tuân thủ các chỉ tiêu yêu cầu của tuổi thọ thiết kế của tuyến V-H.
- Các phương pháp đo th đượử c sử ụ d ng đo các c tính vềđể đặ hình h c, v ọ ề quang và về truyền dẫn của sợi quang, để cho kết quả phù hợp với các kết quả đạt được bằng phương pháp đo nêu trong ITU-T G.652.
- Các mối hàn s i quang s ít nh t có cùng đặc tính c khí nh s i quang ợ ẽ ấ ơ ư ợ đã định.
Nếu nhiệt độ làm cho biến đổi các đặc tính của sợi quang, thì sự biến đổi này có thể triệt tiêu được và phải được tính tới trong thiế ế ệ ốt k h th ng. N u có i u kiện ế đ ề môi trường nào làm biến đổi đặc tính c a sợi quang thì sự biủ ến đổi đó cũng phải được tính tới khi thiết kế ệ h thống.