4.2.4.1. Chỉ tiêu chất lượng
a. Độ tin cậy của hệ thống
- Tuổi thọ thiết kế: 25 năm tính từ khi nghiệm thu.
- Tất cả các phần tử, linh kiện, công nghệ sử dụng phải kiểm tra và thử thách tốt để đảm bảo độ tin cậy cao, đặc biệt là ở phần chìm.
- Khi thiết kế, phải tính số lần hư hỏng và mất liên lạc gây ra do sự cố thiết bị với phần chìm và phần thiết bị trạm TSE. Số lần sửa chữa cần sử dụng tàu cáp do thiết bị chìm phải đạt 0.5 lần trong thời gian tuổi thọ thiết kế 25 năm.
- Các thiết bị sử dụng trong hệ thống, đặc biệt là SLTE, PFE, SDH, Repeater cần có dự phòng.
- Các giao diện hệ thống: Tuyến cáp Việt Nam – Hong Kong có các phần đường truyền số (DLS) độc lập giữa các giao diện kết nối với mạng nội địa tuân theo khuyến nghị của ITU-T G.703 và G.957 cho giao diện STM-1, STM-4, STM-16 và STM-64. Giao diện STM-1 là giao diện cơ sở.
b. Các giao diện của thiết bị SDH/DXC
(STM-1e): G.703 (155,52 M). (STM-10): I-1, S1.1.
(STM-4): S-4.1.
(STM-16): S-16.1, S-16.2, L-16.1. (STM-64): S-64.3, S-64.2.
Các chuyển mạch bảo vệ sẽ tuân thủ ITU-T G.783. Các giao diện quang sẽ đáp ứng cơ chế chuyển mạch “1+1 bi-directional switching copatible with 1: n bi- directional switching”
c. Chỉ tiêu chất lượng của phần DLS
Chỉ tiêu chất lượng của DLS thỏa mãn các khuyến nghị của ITU-T G.826. - Chỉ tiêu lỗi: Chỉ tiêu lỗi DLS của hệ thống ở mức STM-64 được tính: SESR = 4 x 10-8 x L = 4 x 10-5
BBER = 2 x 10-9 x L = 2 x 10-6
Trong đó: SESR (Severely Error Second Ratio): là tỷ số giây (s) bị lỗi nghiêm trọng trên tổng giây (s) trong một khoảng thời gian đo cố định.
BBER (background Block Error Ratio): là tỷ số của số khối lỗi nghiêm trọng trên tổng số khối có trong một khoảng thời gian đo cố định.
L là khoảng cách tính bằng km của phần DLS (đối với tuyến Việt Nam – Hong Kong L = 1000 km).
- Chỉ tiêu jitter: mỗi DLS của hệ thống sẽ đáp ứng những yêu cầu sau theo khuyến nghị ITU-T.
+ Hạn mức thấp của jitter đầu vào chịu được cực đại: DLS của hệ thống sẽ có khả năng chịu được tại giao diện đầu vào một tín hiệu quang có được tính theo G.957 và được điều biến bằng một jitter hình sin.
+ Mức jitter đầu ra cực đại khi không có jitter đầu vào:không vượt quá mức hạn chế nêu trong G.958.
+ Đặc tính truyền đạt jitter: dưới mức hạn chế trong G.958.
d. Chỉ tiêu về quỹ công suất
Khi thiết kế hệ thống phải tính một bảng quỹ công suất tối thiểu đáp ứng (như đã chỉ ra trong chương 2). Bảng tính quỹ công suất sẽ chỉ ra giải pháp đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng của hệ thống. Dự trữ công suất của hệ thống đối với trường hợp của tuổi thọ hệ thống (EOL) là 1dB.
Quỹ công suất được tính dựa trên hệ số Q. Hình 4.28 biểu diễn quan hệ giữa BER và giá trị Q có FEC và không có FEC.
Hình 4.28. Quan hệ giữa BER và giá trị Q
Ta thấy Q=11.2 dB tương ứng với BER=2,4 x 10-4 trước FEC và BER=10-11 sau FEC. Hay nói một cách khác, để đạt được BER=10-11 ta có giá trị Q = 11,2 dB và 16,7 dB khi có và không có FEC. Như vậy, hệ số lợi khi sửa méo (có FEC) là 5,5 dB.
4.2.4.2 Chỉ tiêu kỹ thuật thiết bị
a. Thiết bị trạm đầu cuối
Thiết bị trạm đầu cuối (TSE) có các chức năng:
- Ghép/ tách các tín hiệu STM-64 để truyền dẫn trên tuyến cáp quang biển. - Cung cấp nguồn cho các trạm lặp.
- Thực hiện điều khiển, giám sát và bảo dưỡng.
Thiết bị đầu cuối bao gồm: SLTE, PFE, SSE và SDH/DXC.
a1. Các yêu cầu chung
- Thiết bị TSE phải có chuyển mạch tự động dự phòng khi cần thiết để đảm bảo yêu cầu về độ tin cậy của hệ thống. Cơ chế dự phòng có thể là 1:n hoặc 1+1. Thiết bị TSE có cả chế độ tự động và nhân công.
- Các giá máy, shelf thiết bị của TSE được trang bị những phương tiện hiển thị cảnh báo để chỉ tình trạng hoạt động của thiết bị.
- Thiết bị TSE bao gồm thiết bị giám sát hệ thống (SSE) để kiểm tra, theo dõi, điều khiển trạng thái hoạt động và lưu trữ thông tin từ các thiết bị khác nhau của hệ thống. - Thiết bị TSE sử dụng nguồn điện một chiều có dải điện áp 40.5-75 VDC. Thiết bị nguồn điện có dự phòng bảo vệ từ hai nguồn riêng biệt để đảm bảo độ tin cậy cao. - Thiết bị TSE phải dự phòng nóng và nguội đầy đủ để đảm bảo khai thác lâu dài. - Thiết bị TSE có khả năng quản lý, điều khiển từ xa, bao gồm cả khả năng quản lý thiết bị PFE, thiết bị chìm.
a2. Thiết bị đầu cuối tuyến cáp biển (SLTE)
- Thiết bị SLTE thực hiện gộp các luồng tín hiệu STM-64 vào một đầu ra quang để truyền dẫn qua cáp biển, và thực hiện ngược lại ở đầu kia.
- Giao diện SLTE với thiết bị SDH/ DXC là mức quang STM-64 tuân thủ các loại giao diện STM-64 của ITU-T G.691.
- SLTE cho phép kết nối với thiết bị giám sát, thiết bị chìm, thậm chí khi mất tín hiệu vào STM-64.
- Mỗi nhánh STM-64 của SLTE sẽ vẫn hoạt động với đúng chỉ tiêu của nó không phụ thuộc vào nhánh khác.
- SLTE có các chỉ tiêu về lỗi và jitter đảm bảo tuân thủ của hệ thống với chỉ tiêu chất lượng hệ thống đã xét ở trên.
- Việc sử dụng FEC trong SLTE sẽ tuân thủ ITU-T G.975. SLTE có chức năng hiển thị số lỗi được sửa bằng FEC và tràn mã khi số lỗi không thể sửa được. Kết quả sẽ gửi tới SSE để đo chất lượng truyền dẫn của thiết bị chìm và đánh giá dự trữ.
- Các thông số chất lượng của SLTE với thiết bị SDH/DXC là mức quang STM-64 tuân thủ các loại giao diện STM-64 của ITU-T G.691.
- SLTE cho phép kết nối với thiết bị giám sát thiết bị chìm, thậm chí khi mất tín hiệu vào STM-64.
- Mỗi nhánh STM-64 của SLTE sẽ vẫn hoạt động với đúng chỉ tiêu của nó không phụ thuộc vào nhánh khác.
- SLTE có các chỉ tiêu về lỗi và jitter đảm bảo tuân thủ của hệ thống với chỉ tiêu chất lượng hệ thống đã xét ở trên.
+ Việc sử dụng FEC trong SLTE sẽ tuân thủ ITU-T G.975. SLTE sẽ có chức năng hiển thị số lỗi được sửa bằng FEC và tràn mã khi số lỗi không thể sửa được. Kết quả sẽ gửi tới SSE để đo chất lượng truyền dẫn của thiết bị chìm và đánh giá dự trữ.
+ Các thông số chất lượng của SLTE được giám sát và có cảnh báo thích ứng. Có những điểm đo trên một máy để có thể đo kiểm tra, tối thiểu gồm: mức tín hiệu đường truyền (phát và thu) tín hiệu chỉ thị lỗi được sửa (FEC).
a3. Thiết bị cấp nguồn (PFE)
- Cấu hình: cấu hình cấp nguồn cho tuyến cáp biển Việt Nam – Hong Kong sẽ áp dụng theo sơ đồ như chỉ ra trên hình 4.29.
Hình 4.29. Cấu hình cấp nguồn cho tuyến cáp biển V-H
Do khoảng cách không lớn (~1000 km) nên PFE sử dụng loại 3 kV/1A ở mỗi đầu cuối, đầu Việt Nam dùng nguồn âm (-), đầu Hong Kong dùng nguồn dương (+) (Double – End Feeding). Bộ cấp nguồn PFE có chức năng chuyển đổi chế độ cấp nguồn sang cấp nguồn từ một trạm đầu cuối cho toàn tuyến (Single-End Feeding).
- Độ tin cậy và độ ổn định: Cấu hình nguồn phải đảm bảo cấp nguồn cho hệ thống tin cậy và ổn định kể cả trong quá trình mở/ tắt bao gồm việc thiết lập lại việc cấp nguồn trong trường hợp hệ thống có sự cố.
- Định vị lỗi: thiết kế cấu hình PFE cho phép định vị lỗi chập cáp trong khoảng lặp. Trong trường hợp nguồn cấp vẫn còn trong phân đoạn sự cố, quy trình định vị lỗi trong điều kiện mất liên lạc cho phép định vị lỗi trên tuyến với độ chính xác ± 0.5 km.
- PFE của mỗi trạm đầu cuối có dự phòng đầy đủ và có thể chuyển đổi chế độ cấp nguồn tự động. Mỗi PFE có N bộ biến đổi làm việc và có khả năng cung cấp điện áp cực đại sử dụng N-1 bộ biến đổi để cấp nguồn cho cả tuyến từ một đầu. Quá trình
chuyển đổi chế đọ cấp nguồn hoặc chuyển đổi thiết bị dự phòng sẽ không làm gián đoạn hoặc gây ra lỗi đối với lưu lượng.
- PFE có trang bị giám sát trạng thái hoạt động và đưa ra cảnh báo. Các thông số về trạng thái của PFE gồm ít nhất là các thông số sau: điện áp và dòng điện tuyến; điện áp và dòng điện ra; dòng điện trong mỗi dây dẫn của cáp tiếp đất cấp nguồn; sai áp giữa đất trạm và đất cấp nguồn; dòng chạy trong hệ thống đất trạm. Các điều kiện cảnh bảo của PFE sẽ ít nhất gồm: trong mỗi bội biến đổi nguồn: quá dòng, hỏng bộ biến đổi; trong đường cấp nguồn chung: quá áp, quá dòng, thiếu dòng, điện áp ắc-quy ngoài giới hạn.
a4. Thiết bị giám sát hệ thống (SSE)
Thiết bị SSE cung cấp giao diện người máy để giám sát và điều khiển thiết bị TSE cũng như các thiết bị phần chìm.
- Đối với thiết bị chìm, SSE cung cấp các chức năng: + Giám sát trạng thái, chất lượng. + Định vị sự cố.
+ Khắc phục tự dộng hoặc nhân công. + Giám sát định kỳ tuyến.
+ Điều khiển thiết bị chìm.
- 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 hệ thống quản lý mạng bao gồm: quản lý sự kiện, quản lý mạng bao gồm: quản lý sự kiện, quản lý chất lượng hệ thống, quản lý cấu hình và quản lý an toàn.
b. Trạm lặp
b1. Yêu cầu chung
Trạm lặp có những chức năng sau để thực hiện truyền tín hiệu quang WDM cho cự ly xa:
- Khuếch đại tín hiệu quang: Trạm lặp thu và khuếch đại trực tiếp và phát tiếp theo tuyến cáp biển.
- Giám sát và định vị hư hỏng: Trạm lặp tách lệnh giám sát hoặc tín hiệu điều khiển được truyền tới từ đường truyền quang và thực hiện các chức năng: chuyển đổi Laser bơm, kiểm tra công suất ra quang và kiểm tra dòng điều khiển Laser bơm, kiểm tra công suất vào quang và kiểm tra nhiệt độ. Những thông tin kiểm tra này được truyền về trạm đầu cuối bằng công nghệ điều biến quang.
- Ngoài ra, trạm lặp cấp đường OTDR để đo EOTDR cho phép định vị lỗi chính xác bằng cách sử dụng máy đo COTDR. Việc kiểm tra trạm lặp trong khai thác và do OTDR khi sự cố đảm bảo xác định vị trí lỗi chính xác để rút ngắn thời gian sửa chữa.
- Trạm lặp có độ tin cậy rất cao để đảm bảo yêu cầu về độ tin cậy của hệ thống. - Trạm lặp chịu được áp suất cao của nước ở đô sâu đến 8000 m và chịu được môi trường đáy biển về độ mặn, nhiệt độ, hóa chất.
b2. Các thông số chính của trạm lặp.
Các thông số chính của trạm lặp được tổng hợp trên bảng 4.7.
Bảng 4.7. Các thông số yêu cầu đối với trạm lặp
c. Cáp biển
c1. Yêu cầu chung
Sợi quang, mối nối sợi quang, bộ ghép cáp, bộ nối cáp, bộ chuyển đổi cáp, đầu cáp phải được thiết kế để đảm bảo yêu cầu về chất lượng chung của hệ thống trong toàn bộ tuổi thọ.
Cáp có các loại khác nhau để sử dụng ở những vị trí khác nhau tùy thuộc vào điều kiện địa lý, khai thác được xác định trong quá trình khảo sát và thiết kế tuyến cáp. Các loại khác nhau phải đảm bảo kết nối được với nhau dễ dàng và do Universal Joint Consortium (UJ) xác nhận.
Các loại cáp biển sử dụng cho tuyến Việt Nam – Hong Kong phải đáp ứng được những yêu cầu sau:
- Cáp có trọng lượng nhẹ (LW) phù hợp với khu vực nước sâu 8000 m. - Cáp trọng lượng nhẹ có bảo vệ (LWP), phù hợp với độ sâu 6000 m.
- Cáp bọc giáp sắt đơn nhẹ (SAL): phù hợp để đặt, chôn ở độ sâu 1500m, nếu không chôn, có thể đặt và khôi phục ở độ sâu 2000 m.
- Cáp bọc giáp sắt đơn (SA): phù hợp đặt, chôn ở độ sâu 1000 m, nếu chỉ đặt và khôi phục ở độ sâu 1500m.
- Cáp bọc giáp sắt kép (DA): phù hợp đặt, chôn ở độ sâu 400 m. Loại cáp này khá nặng nên sẽ không bị di chuyển bởi thủy triều.
- Cáp bọc giáp đá (RA): loại này phù hợp để triển khai, khai thác và khôi phục ở độ sâu 200m với cường độ căng tức thời danh định (NTTS) không nhỏ hơn 260 N. Cáp này phù hợp với mặt nghiên bề mặt đáy biển và chống lại các tác động bên ngoài. - Cáp ở vùng nước sâu, nước nông chịu nhiệt độ -10oC đến + 50oC; cáp đất: - 20oC đến +50o
C. ể n
- Thâm nhập của nước và khí: cáp và các đầu nối được thiết kế đ găn thâm nhập của nước và khí vào cấu trúc bên trong của cáp trong điều kiện khai thác bình thường. Trong trường hợp bị đứt cáp, thì chiều dài đoạn cáp phải thay do nước thâm nhập từ điểm đứt không vượt quá.
+ Vùng nước sâu: < 1km theo hai hướng. + Vùng nước nông: < 0.25 km theo hai hướng. (sau khi bị đứt nằm dưới đáy biển 14 ngày).
+ Cáp biển có đường dẫn cấp nguồn điện với trở kháng 1,0 Ω/km.
Đường dẫn này có đặc tính DC và tần số thấp AC phù hợp với định vị lỗi cáp.
c2. Yêu cầu về cơ
- Cáp biển được thiết kế để đảm bảo cho sợi quang bên trong không suy giảm chất lượng đáng kể trong thời gian tuổi thọ. Cáp, hộp cáp phải chịu được các lực trong quá trình rải, chôn, khôi phục và sử dụng lại không ảnh hưởng đến chất lượng cơ và truyền dẫn của tuyến. Việc thiết kế và chế tạo cáp, hộp nối cáp để không bị ảnh hưởng tới chất lượng khi được chất trên tàu, cáp hoạt động ở độ sâu thiết kế cực đại ít nhất trong thời gian cần thiết để tàu cáp hoàn thành ba bốn mối nối cáp, trong điều kiện chấn động mạnh (gió cấp 8 và sóng cao 4m).
- Các loại cáp, hộp nối cáp, kết nối Repeater sẽ có khả năng khôi phục từ độ sâu thi công sâu nhất với tốc độ 1 knot (hằng số thủy động học) và góc kéo lên tối thiểu 75o trong điều kiện sóng biển cao tới 4m.
Bảng 4.8. Bảng các chỉ tiêu cơ khí yêu cầu của cáp biển
c3. Yêu cầu về điện/quang
Tuyến cáp quang Việt Nam – Hong Kong sử dụng công nghệ WDM (có thể tối đa đến 16λ) nên sợi quang dùng cho cáp là loại phù hợp với ITU-T G.655 (NZDSF) reduced slope and leaf.
Khi thiết kế hệ thống, dựa trên đặc điểm kỹ thuật và công nghệ sử dụng ở trạm đầu cuối, trạm lặp và dựa vào đặc tính sợi quang, nhà thầu sẽ áp dụng các giải pháp kỹ thuật cần thiết (như bù tán sắc, cân bằng hệ số khuếch đại..) để tối ưu hóa thiết kế, khắc phục hiệu ứng phi tuyến và nâng cao khoảng lặp.
Nhà thầu sẽ cung cấp chi tiết đặc tính của các loại sợi sử dụng và quan hệ của chung tới phẩm chất của hệ thống như: Dải bước sóng khai thác và tốc độ truyền lan, các đặc tính của sợi theo ITU-T, suy hao trung bình của sợi (suy hao mối nối và dung sai), kiểm soát tán sắc màu, bước sóng có tán sắc màu zero và độ dốc của nó, tán sắc phân cực mode.