3.2.1.1. Đặc tính và phẩm chất của phần đường truyền số (DLS)
- DLS của hệ thống cáp quang biển sẽ phù hợp với các khuyến nghị ITU-T. Theo đó, đặc tính của tín hiệu số tại giao diện với mạng nội địa (Terrestrial Interface – TI) phải tuân thủ các chuẩn ITU-T G.707 và G.957.
- Chỉ tiêu chất lượng lỗi của hệ thống cáp quang biển sẽ phải tuân thủ chuẩn ITU-T G.826 về tuổi thọ của hệ thống, về các tham số lỗi như số giây (s) lỗi nghiêm trọng (SES), số giây lỗi (ES),.
- Về độ khả dụng của hệ thống tại TI: tuân thủ theo ITU-T G.826. Độ khả dụng của hệ thống rõ ràng phụ thuộc vào các loại giao diện TI khác nhau, do đó, độ không
khả dụng của hệ thống cần được tính theo độ khả dụng của TI trong cùng một thời gian. Chỉ tiêu về độ khả dụng áp dụng cho thời gian không khả dụng gây ra bởi các thiết bị thành phần hệ thống, bao gồm các hoạt động chuyển mạch, hỏng hóc thiết bị, các công việc bảo dưỡng và giám sát dẫn đến gián đoạn 10 giây hoặc lớn hơn. Nó không bao gồm những hư hỏng gây ra bởi các nguyên nhân bên ngoài như: đánh cá, neo tàu làm mất nguồn cáp TTE và những khoảng thời gian ngắt nguồn hệ thống để sửa chữa.
- Chỉ tiêu về jitter của hệ thống cáp quang biển tuân thủ ITU-T G.957.
- Chỉ tiêu chất lượng tổng cộng End-to-end của DLS sẽ bằng chỉ tiêu phân bố theo km với chiều dài của DLS. Khi cần ấn định sự suy giảm chất lượng tốt những phần khác nhau của DLS, một lượng tương ứng với một giá trị cố định (thường là 125 km) sẽ được phân bố cho mỗi thiết bị đầu cuối và phần dưới biển sẽ được phân bố trên cơ sở km một lượng tương đương với sự khác nhau giữa chỉ tiêu DLS và phân bố thiết bị đầu cuối.
- Đối với mỗi hỏng hóc, bảo dưỡng, giám sát.. đối với mỗi DLS sẽ phải không ảnh hưởng đến chỉ tiêu chất lượng đã định của DLS khác trong hệ thống. Đặc biệt đối với hệ thống WDM yêu cầu hư hỏng đến một nửa số kênh quang (Line Optical Channel – LOC) sẽ không ảnh hưởng đến các kênh còn lại.
3.2.1.2. Quỹ công suất của hệ thống cáp quang biển
Bảng quỹ công suất diễn tả cách đạt được chất lượng hệ thống về chỉ tiêu lỗi. Trong hệ thống cáp quang biển, việc tái tạo lại tín hiệu chỉ thực hiện ở thiết bị TTE của trạm đầu cuối ở mức giao diện đầu ra quang điện (O-E) cáp biển. Giữa đó, các kênh sẽ bị suy giảm chất lượng do tạp âm tích lũy, tán sắc, méo phi tuyến.. Do đó, cần phải tính toán quỹ công suất ở mức DLS phần cáp biển (SDLS). Khi tính quỹ công suất, nếu hệ thống có nhiều SDLS thì tính cho từng SDLS. Đối với mỗi SDLS, cần phải tính quỹ công suất cho hai trường hợp là “bắt đầu đời sống” (Begin of life - BOL) và “kết thúc đời sống” (End of life - EOF). Cụ thể như sau:
- Quỹ công suất BOL thể hiện phẩm chất của SDLS khi hệ thống được đưa vào khai thác và là tiêu chí để đo thử. Quỹ công suất này bao gồm cả độ dự phòng đảm bảo để tương thích với điều kiện EOL.
- Quỹ công suất EOL thể hiện phẩm chất hệ thống tại lúc kết thúc tuổi thọ của hệ thống và nó bao gồm sự suy giảm do lão hóa và hỏng linh kiện, cáp và mức dự phòng cho sửa chữa.
Khi tính toán quỹ công suất, cần cung cấp đầy đủ thông tin về giá trị công suất ra của bộ lặp, giá trị hệ số tạp âm danh định, giá trị băng thông quang và điểm ở phía thu. Tất nhiên, cũng phải tính đến cả các phần tử có khả năng cải thiện chất lượng truyền dẫn trong thiết bị trạm cáp cũng như bộ lọc, bù tán sắc, lọc cân bằng..
a. Bảng mẫu quỹ công suất
Bảng 3.2 giới thiệu một bảng mẫu tính toán quỹ công suất của hệ thống cáp quang biển. Trong đó:
- Dòng 1: Giá trị Q bình quân (tính SNR đơn giản).
- Dòng 1.1 đến 1.9: cấp danh mục các nguồn gây suy giảm chất lượng hệ thống. Những suy giảm này phải phát trừ đi dòng 1.
Bảng 3.2. Bảng mẫu tính quỹ công suất hệ thống cáp quang biển
-Dòng 2: Chất lượng hệ thống biến đổi theo thời gian, biểu diễn suy giảm cộng thêm do hiện tượng thăng giáng phân cực làm giảm chất lượng bình quân.
- Dòng 3: Giá trị Q của đường truyền:
Dòng 3 = dòng 1 – (dòng 1.1 đến 1.9) – dòng 2 - Dòng 4: Giá trị Q xác định của TTE (Back to back).
Q2 segment = ack TTEbacktob Q line Q2 2 1 1 (2.1)
+ Dòng 5.1: BER tương ứng với Q phân đoạn không kể FEC. + Dòng 5.2: BER tương ứng với Q phân đoạn có tính FEC. + Dòng 5.3: Giá trị Q phân đoạn hiệu dụng có tính FEC.
- Dòng 6: Q giới hạn tương thích với lỗi bit tồi nhất cho phép sau FEC: 11,2 dB tương ứng với BER 2,4x10-4
; BER 2,4x10-4 sau khi sửa lỗi bằng FEC sẽ tốt hơn 10-11. Do đó giá trị Q = 11,2 dB bao phủ cả toàn bộ chiều dài DLS.
- Dòng 7: Sửa chữa, lão hóa và hỏng nguồn bơm: Dòng 7 = Dòng 5 (SOL) – Dòng 5 (EOL).
- Dòng 8: Dự trữ hệ thống: Dòng 8 (EOL) thường chọn 1 dB. Dòng 8 (SOL) = Dòng 7 + Dòng 8 (EOL) - Dòng 9: Dự trữ của nhà sản xuất.
- Dòng 10: Giới hạn nghiệm thu cho mỗi DLS.
b. Hệ thống chất lượng (hệ số Q)
Như đã chỉ ra, quỹ công suất của mỗi SDLS được tính dựa trên hệ số Q. Do đó, chất lượng của một SDLS được đặc trưng bằng việc đo hệ số Q của nó hoặc bằng đo BER trực tiếp mà nó cho phép điều hòa giới hạn nghiệm thu hệ số Q như đã chỉ ra trong bảng 3.2.
Hệ số Q là tỷ số tín hiệu trên tạp âm ở mạch quyết định tính bằng đơn vị điện áp hoặc dòng điện và được biểu diễn:
Q = 2 2 1 2 2 1
Trong đó: µ1,2 là giá trị bình quân của mức logic “1” và “0”; σ21 , σ2
2 là sự lệch chuẩn của mức logic “1” và “0”.
Quan hệ giữa BER và Q khi ngưỡng đạt tới giá trị tối ưu:
BER ≈ 2 2 * 2 1 Q e Q (2.3) Hệ số Q có thể viết dưới dạng dB: Q(db) = 20 log10 (linear) (2.4)
c. Các tham số liên quan đến quỹ công suất
Quỹ công suất bao gồm những suy hao chất lượng hệ thống từ những hiệu ứng sau: - Tích lũy công suất.
- Suy giảm truyền lan do hiệu ứng kết hợp như tán sắc màu, hiệu ứng phi tuyến Kerr, hiệu ứng trộn bốn bước sóng FWM giữa các kênh quang và với tạp âm, tán xạ Raman kích thích..
- Suy giảm truyền lan do các hiệu ứng phân cực Mode (PMD), suy hao phục thuộc phân cực (PDL), tăng ích phụ thuộc phân cực (PDG). Do những suy giảm này thay đổi theo thời gian, nên chất lượng của hệ thống cũng thay đổi theo thời gian.
- Suy giảm do sự không bằng phẳng của các đường cong tăng ích tích lũy trên toàn phân đoạn.
- Suy giảm do mất điều chỉnh bước sóng của SDLS.
- Suy giảm do mất cân đối công suất quang của các kênh quang trong hệ thống WDM.
- Suy giảm do các chức năng giám sát và xác định lỗi.
- Suy giảm do tính không hoàn hảo của thiết bị TTE (hệ số Back to back). - Trộn bốn bước sóng giữa các kênh quang, tán xạ Raman kích thích, sự không bằng phẳng của đường cong tăng ích, sự mất cân đối của công suất quang của các kênh quang, là những suy giảm ảnh hưởng đến các hệ thống WDM do nhiều tín hiệu quang được truyền trong cùng một sợi.
Đặc biệt, đối với quỹ công suất EOL, cần phải xem xét các suy giảm sau: - Suy giảm do hoạt động khai thác (mối nối, chiều dài cáp thêm vào) - Suy giảm do lão hóa cáp và linh kiện.
- Suy giảm do bão hòa thiết bị TTE (giảm hệ số Q back to back). - Suy giảm do lỗi của một số linh kiện như Laser bơm.
Chú ý: Các suy giảm do các hoạt động khai thác cũng khác nhau với các loại cáp khác nhau như cáp ở vùng nước nông, nước sâu, mặt đất.
Ngoài ra, quỹ công suất chỉ rõ hệ số Q nhỏ nhất cần có thể đảm bảo chất lượng lỗi đã định của hệ thống và bao gồm việc tăng độ dữ trữ do sử dụng FEC.
3.2.1.3. Độ tin cậy của hệ thống
Độ tin cậy của phần dưới biển của hệ thống cáp quang biển được đặc trưng:
- Số lần sửa chữa cần sử dụng tàu cáp do hỏng thiết bị trong tuổi thọ thiết kế của hệ thống: thông thường yêu cầu độ tin cậy hệ thống là nhỏ hơn 3 lần hư hỏng.
- Tuổi thọ thiết kế của hệ thống: là quãng thời gian mà hệ thống cáp quang biển được thiết kế để khai thác tuân thủ các chỉ tiêu chất lượng của nó. Thông thường tuổi thọ thiết kế của hệ thống là 25 năm kể từ khi nghiệm thu hệ thống, tức là sau khi lắp đặt và đo thử nghiệm hệ thống đáp ứng chỉ tiêu chất lượng.