Đồ án tốt nghiệp ChươngIV: Các giao diện Mạng truyền tải quang 4.4.4.4 Vi sai công suất kênh lớn nhất
Vi sai giữa giá trị lớn nhất của công suất đầu vào kênh trung bình và giá trị nhỏ nhất cảu công suất đầu vào kênh trung bình tại các thời gian như nhau bên trong một băng thông phân dải quang đã cho độc lập với số kênh bên trong ứng dụng.
4.4.4.5 Đường quang penalty lớn nhất
Đường penalty là rút gọn bên ngoài của độ nhạy( hoặc độ nhạy tương đương trong trường hợp của các ứng dụng đa kênh ) do độ biến động trễ của dạng sóng tín hiệu trong suốt quá trình truyền dẫn qua đường. Nó biểu hiện như một độ dịch của các hệ thống đường cong BER đối với các mức công suất đầu vào cao hơn. Đáp ứng này theo một đường penalty dương. Các đường penalty âm có thể tồn tại dưới vài trường hợp, nhưng rất nhỏ. (Một đường penalty âm chỉ thị rằng có ít hơn mắt phát dạng mắt lý tưởng được cải thiện từng phần bởi các đường độc lập ). Lý tưởng đường cong BER sẽ chỉ tịnh tiến nhưng các biến dổi dạng không khác thường, và có thể chỉ thị đầu ra của đáy BER. Trong khi đường penalty thay đổi trong độ nhạy thu, nó được đo tại mức BER 10-12.
Đối với các ứng dụng với đáp ứng tốc độ bit kênh đến NRZ 2.5G và NRZ 10G, một đường penalty lớn nhất của 1 dB cho các hệ thống biến động trễ thấp, và 2 dB cho hệ thống biến động trễ cao được cấp phát. Các đường penalty không được làm theo tỷ lệ đến các khoảng cách đích để tránh hệ thống hoạt động với các penalty cao.
Đối với các ứng dụng với đăp ứng tốc độ bit kênh đến NRZ 40G, các giá trị của penalty đường quang sẽ cao hơn 1 dB cho các tốc độ thấp hơn. Điều này cấp phát cho penalty liên quan đến PMD (cả hai bậc 1 và bậc 2).
Trong tương lai, các hệ thống sử dụng công nghệ thích ứng tán sắc căn cứ trên độ biến động trễ trước của tín hiệu tại máy phát có thể đưa vào. Trong trường hợp này, đường penalty trong bộ cảm biến phía trên có thể chỉ xác định các điểm với các tín hiệu không biến động trễ. Các điểm này, tuy nhiên không trùng với các giao diện đường chính, và có thể vì vậy không đạt được.Định nghĩa đường penalty cho trường hợp này được nghiên cứu tiếp.
Các giá trị trung bình của các tán sắc penalty ngẫu nhiên do PMD chứa trong đường penalty được cấp phát. Trong phương diện này , bộ phát/thu yêu cầu dung sai một DGD thực tế của chu kỳ 0.3 bit với một suy giảm độ nhạy lớn nhất xấp xỉ 1 dB( với 50/100 công suất quang trong mỗi trạng thái chính của phân cực).Đối với một bộ thu được thiết kế, đáp ứng này đếm một penalty của 0.1-0.2 dB cho một DGD của chu
kỳ 0.1 bit. DGD thực tế DGD có thể bắt gặp trong hoạt động là đặc tính sợi /cáp biến đổi ngẫu nhiên .
Nhớ rằng một tỷ số tín hiệu trên tạp âm suy giảm do ứng dụng quang không được xét như một đường penalty.
Khuyến nghị này có thể trực tiếp áp dụng cho các hệ thống đơn kênh. Trong trường hợp của đa kênh IrDI hai phương pháp khác có thể được sử dụng.
- Phương pháp A só thể sử dụng các điểm tham chiếu đơn kênh đạt được tại đầu thu của liên kết để kiểm tra. Đối với phương pháp này , các biện pháp được mô tả trong khuyến nghị G.957 và G.691 được sử dụng. Cấu hình cho phương pháp này chứa trong phụ lục A.
- Phương pháp B sử dụng một bộ lọc lấy dải quang tiêu chuẩn để tách các tín hiệu phát, theo một bộ thu tiêu chuẩn. Đặc tính của bộ lọc lấy dải quang tiêu chuẩn và bộ thu tiêu chuẩn chứa trong phụ lục B.
4.4.4.6 Độ nhạy tương đương nhỏ nhất
Đây là độ nhạy tương đương mà yêu cầu của vị trí bộ thu tại MPI-RM trong các ứng dụng đa kênh để đạt được thiết lập BER lớn nhất của mã ứng dụng nếu tất cả trừ một kênh bị loại bỏ (với một bộ lọc tổn hao ít lý tưởng) tại điểm MPI-RM . Nó quan tâm đến các penalty công suất gây ra bởi sử dụng một bộ phát dưới trạng thái hoạt động với các giá trị trường hợp xấu nhất của tỷ số tắt dần , tăng xung và thời gian giảm , suy hao phản xạ quang tại điểm MPI-SM, các suy hao connector , xuyên âm bên phát, nhiễu khuếch đại quang, và các dung sai đo. Không bao gồm các penalty công suất kết hợp với tán sắc, biến động trễ,phi tuyến, hoặc các phản xạ từ các đường quang ; các hiệu ứng xác lập phân chia trong cấp phát penalty đường quang lớn nhất. Nhớ rằng, tuy nhiên công suất đầu vào kênh trung bình nhỏ nhất tại MPI-RM phải cao hơn độ nhạy tương đương nhỏ nhất bởi giá trị của đường quang penalty. Các hiệu ứng lão hóa không mô tả riêng. Trường hợp xấu nhất, giá trị cuối đường dây được thiết lập.
4.4.4.7 Độ phản xạ lớn nhất của các phần tử quang
Các phản xạ từ ONE vào trong thiết bị cáp được xác lập bởi độ phản xạ cho phép lớn nhất của ONE được đo tại điểm tham chiếu MPI-RM hoặc MPI-R. Độ phản xạ quang được định nghĩa trong 4.3.6.
Đồ án tốt nghiệp ChươngIV: Các giao diện Mạng truyền tải quang 4.4.4.8 Độ nhạy nhỏ nhất
Giá trị nhỏ nhất của công suất thu trung bình tại điểm MPI-R để hoàn thành BER lớn nhất của mã ứng dụng. Nó chú ý đến các penalty công suất sử dụng một bộ phát dưới các trạng thái hoạt động tiêu chuẩn với các giá trị trường hợp xấu nhất của tỷ số tắt dần , tăng xung và thời gian giảm suy hao phản xạ quang MPI-S, suy giảm connector, xuyên âm, nhiễu khuếch đại quang và các dung sai đo. Không chứa các penalty công suất kết hợp với tán sắc, biến động trễ, hoặc các phản xạ từ đường quang; các hiệu ứng chỉ rõ phân chia trong cấp phát của đường quang penalty lớn nhất. Lưu ý, tuy nhiên, công suất quang trung bình nhỏ nhất tại bộ thu phải cao hơn đô nhạy nhỏ nhất bởi giá trị của đường quang penalty. Các ảnh hưởng lão hóa không được mô tả độc lập. Trường hợp xấu nhất, các giá trị end-of-life được mô tả.
CHƢƠNG 5 MỘT SỐ ĐIỂM NỔI BẬT CỦA MẠNG TRUYỀN
TẢI QUANG
Mạng truyền tải quang OTN được ứng dụng trên hầu hết các ứng dụng yêu cầu đường truyền cực lớn như mạng đồng trục Backbone, các mạng quang vượt đại dương và trên đất liền. Yêu cầu cho băng thông trong truy nhập và mạng đường trục tăng nhanh .Bởi vì chúng yêu cầu băng thông cao, hiệu quả chi phí, sự thông suốt mạng, và nhiều ưu điểm khác nữa, các mạng quang trở thành phương tiện truyền dẫn chủ yếu.Sự phát triển tiếp theo của các công nghệ và các chuẩn mới trong miền quang làm cho mạng quang các giải pháp cho yêu cầu băng thông cao trong tương lai phía trước. Các tốc độ dữ liệu cao hơn, nó trở thành nhiều khó khăn cho điện tử để xử lý dữ liệu theo đúng sự giới hạn tốc độ thực tế . Mạng quang mặt khác có khả năng cung cấp nhiều chức năng hơn so với truyền dẫn điểm –điểm đơn thuần.Yêu cầu cho cao hơn và cao hơn nữa băng thông được ghép với ưu điểm của các mạng quang như sự thông suốt và chi phí xét đến các đường cho chức năng chuyển mạch và định tuyến được hoàn thành trong miền quang. Với nhiều ưu điểm mạng truyền tải OTN trong tương lai không xa sẽ được ứng dụng trên các đường truyền dữ liệu lớn.
OTN đưa ra các ưu điểm khi so sánh với SONET/SDH như sau: Sữa lỗi hướng thuận tốt hơn
Thêm nhiều mức giám sát kết nối nối tiếp hơn Truyền tải thông suốt các tín hiệu client Mở rộng quy mô chuyển mạch
OTN có nhược điểm như sau
Yêu cầu phần cứng mới và hệ thống quản lý
Khuyến nghị ITU-T G.798 định nghĩa tất cả các nhược điểm của mạng truyền tải quang OTN Để tím hiểu thêm các nhược điểm này các bạn có thể đọc thêm khuyến nghị trên.
5.1 Sửa lỗi hƣớng thuận
Sửa lỗi hướng thuận chính là ưu điểm của mạng truyền tải quang sau này..
Mạng SDH cũng đã sử dụng từ mã FEC . Mạng SDH sử dụng các byte SOH nhưng không kiểm tra truyền tải thông tin FEC nên được gọi là một FEC trong băng. Nó chỉ cấp phát giới hạn thông tin kiểm tra FEC, và giới hạn các hiệu năng của FEC.
Đồ án tốt nghiệp ChươngV: Một số điểm nổi bật của Mạng truyền tải quang
OTN xác định một sơ đồ FEC đan xen một mã Reed-Solomon 16 byte , nó sử dụng
4x356 byte của kiểm tra thông tin cho khung ODU . Bổ sung sơ đồ FEC nâng cao
riêng biệt cấp phát một cách rõ ràng và sử dụng một cách rộng rãi .
FEC đã được sủ dụng thực tế trong hệ thống giới hạn OSNR như trong hệ thống giới hạn tán sắc. Cũng như hiệu ứng phi tuyến, sự suy giảm của dây dẫn nguồn đầu ra tới giới hạn OSNR , nên FEC là rất cần thiết. FEC có ảnh hưởng thấp dựa vào PMD. G.709 xác định một mã sữa lỗi hướng thuận cho OTN mà kết quả lên tới 6.2 dB cải thiện trong tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm (SNR). Một cách nhìn khác là truyền dẫn một tín hiệu tại một tốc độ lỗi bit đã biết có độ suy hao nguồn giảm hơn 6.2 dB khi sư dụng FEC .
Độ lợi mã hóa được cung cấp bởi FEC có thể sử dụng đến:
- Chiều dài span lớn nhất được tăng lên và số các span , dẫn đến mở rộng miền quang(giả định rằng sự suy giảm các ánh sáng như nhau và tán xạ trong chế độ phân cực là không thích hợp các hệ số giới hạn ).
- Sự gia tăng số kênh DWDM trong một hệ thống DWDM giới hạn nguồn đầu ra của bộ . Độ lợi do suy giảm nguồn mỗi kênh và gia tăng số kênh( Lưu ý rằng sự thay đổi trên hiệu ứng phi tuyến tính vì bị giảm trên mỗi kênh nguồn bị chiếm .
-Sự suy giảm các tham số thành phần ( cũng như nguồn thiết bị khởi động, mặt nạ tầm mắt, tỷ lệ mất mát, hệ số nhiễu, khử ghép lọc) đối với một liên kết đã cho và chi phí linh kiện thấp hơn.
- Nhưng điều quan trọng nhất là FEC là một bộ kích hoạt cho các mạng quang thông suốt.Các phần tử mạng quang thông suốt tương tự ODAMs và PXCs cần một độ suy hao quang hợp lý. Các phần tử mạng quang thông suốt có thể chuyển qua bởi đường quang trước bộ tái tạo 3R cần thiết để có giới hạn sử dụng tốt hơn. Với một đường quang bổ sung FEC có thể cho đi qua nhiều hơn các phần tử mạng thông suốt. Cấp phát này phát triển từ các liên kết điểm-tới-điểm hiện tại nhằm thông suốt mạng quang mắt lưới với các tính năng đầy đủ hơn.
5.1.1 Mô tả lý thuyết
Từ mã FEC thực thi một mã Reed-Solomon RS(255,239) . Một mã RS xác lập như RS(n,k) với ký tự s-bits khi mà n là tổng số các ký tự mỗi từ mã, k là số các ký tự thông tin, s là kích cỡ của một ký tự . Một từ mã bao gồm dữ liệu và tính chẵn lẻ, cũng cho biết các ký tự kiểm tra, bổ sung tới dữ liệu .Các ký tự kiểm tra là các byte dư thừa
ngoài sử dụng để phát hiện và sửa lỗi trong một tín hiệu mà dữ liệu gốc có thể phục hồi.
s = kích cỡ ký tự = 8 bit
n = các ký tự mỗi từ mã = 255 bytes
k = các ký tự thông tin mỗi từ mã = 239 byte Một hệ thống điển hình trình bày trong hình 2
Hình 5. 1 Sơ đồ khối FEC
Phương pháp này mã hóa lấy k ký tự thông tin của s bit, mỗi một, và bổ sung ký tự kiểm tra làm một từ mã n ký tự. Có n-k ký tự kiểm tra của s bit, mỗi một giải mã Reed-Solomon có thể hiệu chỉnh lên tới t ký tự bao gồm các lỗi trong một từ mã, chỗ mà 2t = n-k.
Hình 5.2 sau đây trình bày một từ mã Reed-Solomon riêng:
Hình 5. 2 Từ mã Reed-Solomon
Cho chuẩn ITU khuyến nghị mã RS(255,239): 2t = n-k = 255 -239 = 16
t = 8
Do đó , bộ giải mã có thể hiệu chỉnh bất kỳ 8 ký tự trong một từ mã.
Mã Solomon xử lý các lỗi trên một ký tự gốc , thành ra một ký tự bao gồm tất cả các bit lỗi dễ dàng thiết lập và sửa đổi như một ký tự bao gồm một lỗi bit đơn. Đó là tại sao mã Solomon là một mã mạnh để sữa lỗi khối ( vị trí một dãy bit trong từ mã thu nhận lỗi bởi bộ giải mã )
Đồ án tốt nghiệp ChươngV: Một số điểm nổi bật của Mạng truyền tải quang
Ban đầu một ký tự kích cỡ s, chiều dài từ mã lớn nhất (n) cho một từ mã Reed- Solomon là :
n = 2s -1 = 255
Đan xen dữ liệu từ các từ mã khác nhau nâng cao hiệu quả của mã Solomon bởi vì ảnh hưởng của lỗi khối được phân chia giữa nhiều từ mã khác .Bởi đan xen, nó mở rộng tác động của nhiễu qua nhiều ký tự, tới từ nhiều từ mã . Cũng như mỗi từ mã không đan xen có một vài lỗi mà nó có thể sửa được, nhóm đan xen của các từ mã sẽ được sửa. Nó có thể vài từ mã sẽ được sửa và một vài từ mã không sửa được nếu các lỗi dư thừa được bắt gặp.
Sự đan xen trên thực tế hợp nhất sửa lỗi nguồn cho tất cả các từ mã chứa trong nhóm đan xen, đó là năng lực của bộ( thiết bị) đan xen .Cấp phát(cho phép) tốc độ cao hơn cho khả năng kênh và mã và hơn nữa bảo vệ đề phòng biến cố lỗi rấ dài. Cho ví dụ, nếu 64 từ mã có thể sửa được 8 lỗi được đan xen, nhóm đan xen có thể sửa hầu như kết hợp bất kỳ các lỗi ký tự có tổng bé hơn 512 .Nó không có vấn đề lắm nếu tất cả 512 lỗi trong một khối dài, có 512 các lối một ký tự , hoặc bất cứ chỗ nào ở giữa . Cả hai chuẩn ITU-T G.709 và ITU-T G.975 chỉ rõ đan xen như phần khung truyền tải nâng cao hiệu quả sửa lỗi
5.1.1.2 Độ lợi mã hóa
Các ưu điểm khi sử dụng FEC xác suất của một lỗi dư thừa trong giải mã dữ liệu là chậm hơn xác suất của lỗi nếu một thuật toán FEC, giống như Reed-Solomon là không được sử dụng. Đó là sự độ lợi mã hóa cơ bản.
Khuếch đại mã hóa khác nhau cho từng đầu vào SNF để xác định một đầu ra BER. Đầu vào SNR là được xác định như “ hệ số Q”, hoặc như Eb/N0 hay OSNR.
“ Khuyếch đại mã hóa NET” mang lại hiệu quả 7% tốc độ mở rộng thực đến FEC. Điều cốt yếu là tốc độ dữ liệu tăng lên cho truyền dẫn cả dữ liệu và FEC .
5.1.2.1 Xác định Độ lợi mã hóa theo tham số Q
Công nghệ được sử dụng rộng rãi đo khuyếch đại mã hóa là đo tham số Q ( hệ số chất lượng). Công nghệ này đánh giá OSNR tại bộ khuyếch đại quang hoặc thu nhận bằng đo BER và giới hạn điện áp tại các mức điện áp mà BER có thể xác định chính xác ( thấy ở hình 5.4 và 5.5) .Trong thực tế, tuy nhiên , hệ số Q suy ra từ đo tín hiệu biểu dồ
mắt. Nó xác định như tỷ lệ của tín hiệu đỉnh tới đỉnh đến tổng nhiễu ( tín hiệu điện thông thường)
Q = (µ1 - µ0) / (σ0+σ1)
Với µ1 và µ0 là các mức tín hiệu chính của mức 1 và mức 0 σ1 và σ0 là độ lệch chuẩn tương ứng
Hình 5. 3 Giản đồ mắt
µ1 = giá trị chuẩn (trung bình) mức ON σ1 = độ lệch chuẩn nhiễu mức ON µ0 = giá trị chuẩn (trung bình) mức OFF σ0 = độ lệch chuẩn nhiễu mức OFF
