Trong phần này luận văn sẽ thực hiện tớnh toỏn quỹ cụng suất quang cho một tuyến trờn cơ sở cỏc phõn tớch ở trờn. Giả thiết rằng hệ thống sử dụng cụng nghệ WDM trong mạng truyền tải quang, tớn hiệu sẽ bị suy giảm do nhiều yếu tố ảnh hƣởng nhƣ suy hao sợi (bao gồm cả suy hao mối hàn), suy hao do cỏc thiết bị ,…Vỡ vậy, tuyến truyền dẫn cần phải sử dụng cỏc thiết bị khuếch đại quang sợi pha tạp Erbium EDFA để khụi phục lại tớn hiệu sao cho khi tới bộ thu phải đạt đến một tỷ số lỗi BER cho phộp.
G LD Tx MUX WADM EDFA OXC Rx Pin Pr SMF G.692
Hỡnh 4.17 là cấu hỡnh giả thiết của tuyến truyền dẫn WDM cần tớnh toỏn và thiết kế. Tuyến bao gồm cú cỏc thiết bị phỏt quang, thiết bị ghộp kờnh MUX, thiết bị xen rẽ bƣớc súng WADM, thiết bị nối chộo quang, khuếch đại quang EDFA và thiết bị thu quang.
Với cấu hỡnh nhƣ trờn, tớn hiệu truyền trong hệ thống đƣợc truyền đơn giản nhƣ sau: tớn hiệu từ đầu phỏt TX đi tới thiết bị ghộp bƣớc súng quang MUX. Sau khi ghộp tớn hiệu đƣợc đƣa vào sợi quang và đến cỏc thiết bị OADM, EDFA, OXC và cuối cựng đến đầu thu RX.
Để đơn giản cho việc tớnh toỏn, giả thiết rằng: Quỏ trỡnh truyền tớn hiệu từ đầu phỏt TX đến RX sẽ đƣợc xột trờn quan điểm:
- Suy hao: suy hao sợi quang cú cả mối hàn và suy hao do thiết bị (MUX, OXC, OADM) và khuếch đại G của EDFA.
- Cỏc tham số suy hao của cỏc thiết bị thụ động nhƣ MUX, WADM là hằng số đó cho trƣớc. Độ khuếch đại G nhỏ hơn 20dB để việc bự cụng suất quang coi nhƣ tuyến đó tớnh với G đó cho.
Nhƣ vậy, ta tớnh toỏn cỏc tham số quan trọng khỏc nhƣ sau: 1) Cỏc tham số đó cho giả thiết rằng:
- Cụng suất tớn hiệu quang đƣợc phỏt ra tại bƣớc súng = 1550nm : Pin = -2 4dBm
- Độ nhạy thu quang của bộ thu Photodiode PIN tại BER=10-12: Pr = -20 26dBm
- Suy hao sợi quang tại bƣớc súng 1550nm gồm cả mối hàn: f = 0,20 0,26dB
- Suy hao thiết bị MUX : LM UX = 4 6dB - Suy hao thiết bị WADM : LWADM = 7 9dB - Dự phũng hệ thống: M=3 4 dB
- Bộ khuếch đại EDFA cú : G= 15 20 dB 2) Khuếch đại của bộ khuếch đại quang
Khuếch đại G của từng bộ khuếch đại EDFA là hàm số phụ thuộc vào cụng suất tớn hiệu đầu vào; ngoài ra nú cũn phụ thuộc voà cấu trỳc của bộ khuếch đại, cụng suất bơm. Do đú trong trƣờng hợp lựa chọn vị trớ bộ khuếch đại trờn tuyến truyền dẫn sẽ phải xem xột để giỏ trị khuếch đại đảm bảo sự phự hợp. Khuếch đại của EDFA đƣợc tớnh theo cụng thức (4-2) [5]
exp((1 ) ) exp( 1 ) Sat out o Sat in o P P G G G P P G G G (4-2)
Ở đõy G0 là độ khuếch đại tớn hiệu nhỏ. Cụng suất bóo hào PSat tại bƣớc súng xỏc định là cụng suất đƣợc yờu cầu để nghịch đảo một lớp của sợi pha tạp Erdium đủ thu đƣợc sự truyền thụng tớn hiệu quang, hoặc núi cỏch khỏc là đủ để cho độ khuếch đại bằng khụng. Hỡnh 4.18 là kết quả tớnh toỏn độ khuếch đại của EDFA phụ thuộc cụng suất tớn hiệu vào.
35 30 25 20 15 10 5 0 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 Pp=20mW Pp=25mW Pp=30mW Pp=35mW
Công suất tín hiệu đầu vào (dBm)
Đ ộ kh uế ch đ ại th ực (d B )
Hình 4.18 Độ khuếch đại của EDFA phụ thuộc vào công suất tín hiệu đầu vào đối với bốn công suất bơm khác nhau 3) Đối với thiết bị nối chộo quang
Nhƣ đó đƣợc trỡnh bày trong phần 3.6 của luận văn, hai loại thiết bị nối chộo quang đƣợc xem xột đú là thiết bị nối chộo quang sử dụng chuyển mạch (NxN) SD với suy hao tớn hiệu khi qua đƣợc xỏc định bởi cụng thức (3-13) và đƣợc biểu diễn trờn hỡnh 3.12; tiếp đến là thiết bị nối chộo quang sử dụng chuyển mạch (NxN) MSD với M bƣớc súng, suy hao tớn hiệu khi qua nú đƣợc cho bởi biểu thức (3-14) và (3-15) tƣơng ứng với định tuyến bƣớc súng đơn đoạn và nhiều đoạn. Hỡnh 3.13 biểu diễn suy hao phụ thuộc vào số nỳt mạng khi sử dụng MSD.
Bảng 4.1 Tớnh toỏn cỏc cự ly truyền dẫn với cỏc tham số suy hao thiết bị khỏc nhau.
Bảng tính toán các cự ly truyền dẫn với các tham số suy hao thiết bị khác nhau
Pin (dBm) Pr (dBm) MUX (dB) EDFA (dB)
Suy hao sợi (dB/Km) OXC (dB) WADM (dB) M (dB) Suy hao do tán sắc (dB) P (dB) Quỹ công suất (dB) Cự ly cực đại (Km) 0 -25 4 20 0.25 8.4 8 3 4.1 1 16.5 66 -2 -20 4 16 0.23 9 8.1 4 4.3 1 3.6 15.652 -1 -22 5 19 0.21 8.4 8 3 3.7 1 10.9 51.905 3 -23.5 4 20 0.23 8 8.4 3 3.6 1 18.5 80.435 2 -25.5 4 17 0.23 7.8 9 4 4 1 14.7 63.913 2 -26 4 20 0.26 7.5 9 3 4.2 1 19.3 74.231 3.5 -25 4 18 0.25 8.4 8.8 4 4.5 1 15.8 63.2 4 -23.5 4 19 0.25 8.4 8 3 4.1 1 18 72 -1.4 -21 4 20 0.24 7.6 8.6 4 4 1 10.4 43.333 0 -25 4 20 0.25 8.4 8 3 3.8 1 16.8 67.2 2.4 -24.5 4 16 0.23 8.2 7.8 4 4 1 13.9 60.435 1 -21 4 18 0.22 8.4 8.5 3 3.6 1 11.5 52.273 1.6 -20 4 20 0.26 8.3 8.1 4 3.5 1 12.7 48.846 0 -21.5 4 17 0.22 8 8.3 3 3.5 1 10.7 48.636
4) Ảnh hƣởng của hiện tƣợng tỏn sắc
Khi truyền dẫn tớn hiệu quang ở tốc độ cao trờn sợi đơn mode G.652 tại vựng bƣớc súng 1550nm thỡ ảnh hƣởng của hiện tƣợng tỏn sắc là rất lớn. Nhỡn chung, ảnh hƣởng của tỏn sắc đến năng lực truyền dẫn của hệ thống là rất phức tạp; điều này gõy nhiều khú khăn cho việc thiết kế cỏc hệ thống thụng tin quang ở tốc độ cao. Hiện tƣợng tỏn sắc cú thể đƣợc khắc phục bằng cỏch sử dụng cỏc bộ bự tỏn sắc khi đú ta phải xỏc định chớnh xỏc độ dài của sợi bự tỏn sắc DCF. Hiện tƣợng tỏn sắc làm ảnh hƣởng tới đặc tớnh cụng suất của hệ thống đƣợc cho bởi biểu thức (3 -11) và đƣợc biểu diễn trờn hỡnh 3.4.
Từ cỏc tớnh toỏn ở trờn, ta cú thể xỏc định cự tuyến nhƣ sau với giả thiết đơn giản chỉ cú nỳt mạng sử dụng chuyển mạch SD. Kết quả cho bởi bảng 4.1
4.5 KẾT LUẬN
Chƣơng này của luận văn tỡm hiểu hiện trạng mạng truyền dẫn đƣờng trục quốc gia, đỏnh giỏ về khả năng của hệ thống truyền dẫn quang đang sủ dụng theo hƣớng NGN và tớnh khả thi cụng nghệ mạng truyền tải, từ đú đƣa ra cấu trỳc kết nối và lộ trỡnh xõy dựng mạng truyền tải quang hƣớng tới mạng NGN phự hợp với nhu cầu phỏt triển của mạng viễn thụng Việt Nam. Phần cuối của chƣơng này đó tớnh toỏn thiết kế tuyến thụng tin quang WDM trong mạng truyền tải quang.
PHẦN KẾT LUẬN
Việc phỏt triển mạng truyền tải quang sử dụng cụng nghệ ghộp bƣớc súng quang WDM là một nhu cầu tất yếu trong điều kiện mạng viễn thụng nƣớc ta đang dần chuyển sang NGN. Mạng truyền dẫn sử dụng kỹ thuật WDM cú những đặc điểm tiờn tiến về cỏc mặt nhƣ: băng tần truyền dẫn rộng, cú khả năng định tuyến và chuyển mạch kờnh quang, cú tớnh trong suốt đối với dịch vụ, độ duy trỡ mạng cao,… Những đặc điểm này sẽ hỗ trợ cho việc truyền dẫn linh hoạt, tin cậy và khả năng mở rộng cho mạng để cú thể đỏp ứng tớnh đa dạng của tớn hiệu khỏch hàng ở băng tần rộng. Nội dung của luận văn đó tiến hành nghiờn cứu, phõn tớch và thu đƣợc một một số kết quả nhƣ sau:
Giới thiệu tổng quan về mạng truyền tải hiện tại, cỏc phƣơng thức truyền tải của nú và việc phỏt triển của nú tiến tới mạng truyền tải quang NGN.
Nghiờn cứu cấu trỳc mạng truyền tải quang bao gồm cỏc phần tử thiết bị của mạng, cấu trỳc mạng. Mạng truyền tải quang đƣợc phõn tớch với thiết kế cú cấu trỳc linh hoạt trong đú cú cỏc phần tử quan trọng nhƣ cỏc bộ ghộp kờnh xen rẽ OADM, thiết bị nối chộo quang OXC, … đó đƣợc tận dụng tối đa để truyền dẫn cỏc lƣu lƣợng cho mạng truyền tải quang đa dạng, mềm dẻo và linh hoạt. Thiết bị khuếch đại quang EDFA đƣợc coi là thiết bị rất cú hiệu quả trong việc tăng cự ly truyền dẫn. Sự phỏt triển của khuếch đại quang EDFA mà kỹ thuật WDM trở nờn hiệu dụng và dễ dàng ỏp dụng vào thực tế mạng truyền tải.
Đƣa ra cỏc phƣơng ỏn thiết kế cho cỏc tuyến truyền dẫn quang và mạng truyền tải quang với những tham số khỏc nhau. Trỡnh bày phƣơng phỏp tớnh toỏn cấu hỡnh tuyến và mạng truyền tải quang; xỏc định quỹ cụng suất và suy hao hệ thống và một số thiết bị quan trọng trong mạng truyền tải quang.
Phần cuối của luận văn nghiờn cứu về cụng nghệ và cấu trỳc mạng truyền tải quang theo hƣớng NGN, luận văn đó đƣa ra những đề xuất xõy dựng mạng truyền tải quang cho mạng lƣới viễn thụng Việt Nam cũng nhƣ cỏc cụng nghệ truyền tải cú khả năng ứng dụng phự hợp với mạng lừi, mạng truy nhập của mạng thế hệ sau NGN của Việt Nam. Trờn cơ sở cỏc kết quả nghiờn cứu, luận văn cũng đề xuất phƣơng phỏp tớnh toỏn thiết kế tuyến thụng tin quang WDM gồm nhiều thành phần trong mạng truyền tải quang.
Hƣớng nghiờn cứu tiếp theo của luận văn:
Trờn đõy là những kết quả đó đạt đƣợc của luận văn trong việc thực hiện nghiờn cứu về cụng nghệ và cấu trỳc mạng truyền tải quang theo hƣớng NGN, và một số đề xuất ỏp dụng trong thực tế. Để tiếp tục cụng trỡnh nghiờn cứu này một cỏch hoàn thiện, hƣớng nghiờn cứu tiếp theo của luận văn đƣợc thực hiện theo hƣớng:
Nghiờn cứu ảnh hƣởng của cỏc hiện tƣợng phi tuyến trong việc phỏt triển cỏc hệ thống và mạng thụng tin quang cho cấu trỳc NGN.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TIẾNG VIỆT
[1] Bựi Trung Hiếu(2001), “Hệ thống truyền dẫn đồng bộ số SDH”, Nhà xuất bản Bƣu điện.
[2] Cao Mạnh Hựng(1997), “Cụng nghệ truyền dẫn quang”, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.
[3] Vũ Tuấn Lõm(2002), Đề tài “Nghiờn cứu giải phỏp tớch hợp mạng IP và Quang đề xuất ứng dụng cho mạng NGN của Tổng Cụng ty”, Mó số: 127-2002-TCT-RDP- VT-67.
[4] Vũ Văn San(2001), Đề tài “Phương ỏn nõng cấp mạng truyền dẫn đường trục quốc gia tiến tới cấu trỳc mạng thế hệ sau của Tổng Cụng Ty”, Mó số:002-2001- TCT-RDP-VT-67.
[5] Vũ Văn San(2003), “Hệ thống thụng tin quang”, tập 1&2, Nhà xuất bản Bƣu điện.
[6] Vũ Văn San, Đinh Thị Thu Phong(2005), “Xỏc định ảnh hưởng của tỏn sắc trong hệ thống thụng tin quang tốc độ cao”, Chuyờn san: Cỏc cụng trỡnh nghiờn cứu - triển khai viễn thụng và cụng nghệ thụng tin, số 15
[7] Vũ Văn San, Nguyễn Minh Dõn(2002), “Xỏc định quỹ cụng suất trong kết nối mạng WDM”, Tài liệu Hội nghị Khoa học lần thứ 4, Học viện Cụng nghệ Bƣu chớnh -Viễn thụng
TIẾNG ANH
[8] Achyut K. Dutta, Niloy K. Dutta, Masahiko Fujiwara(2004), “WDM TECHNOLOGIES: OPTICAL NETWORKS”, Elsevier Academic Press 200 Wheeler Road, 6th Floor, Burlington, MA01803, USA
[9] A S. Pandyce, Ercan Sen(1998), “ATM technology for Broadband Telecommunication Networks”, CRC Press LLC.
[10] By Ashwin Gumaste, Tony Antony (2002), “DWDM Network Designs and
Engineering Solutions”, Cisco Press
[11] Djafar K.Mynbaev, Lowell L.Scheiner(2001), “Fiber-Optic Communications Technology”, Prentice-Hall PTR, Inc. Upper Saddle River, USA.
[12] E. Desurvire(1994), “Erbium-doped fiber amplifiers: principles and applications”, Columbia university, John Wiley&Son,Inc, pp.65-581, NewYork, USA.
[13] Ennio Uboldi(1992), “Introduction to optical fibers-Propagation theory”, Stirti, Milan, Italia.
[14] Eric W. Van Stryland(2002), “Fiber Optics Handbook”, McGraw-hill Telecom [15] Eytan Modiano and Aradhana Narula, “Survivable Routing of Logical Topologies in WDM Networks”, Infocom 2001, Anchorage, Proceedings, IEEE, vol. 1, pp. 348-357, 2001.
[16] G.P. Agrawal (1997), “Fiber-optic communication systems”, John Wiley&Son,Inc, NewYork, USA.
[17] Harry J. R. Dutton(1998), “Understanding Optical Communications”, IBM
International Technical Support Organization
[18] Hideki Ishiho(1992), “Next Gerneration LightWave communication technology towards communication networks evolution”, New Generation optical communications system, NTT.
[19] James Reagan(2002), “MPLS Study Guide”, Sybex, Inc.,Alameda,CA. [20] ITU-T, G.652(1993), “Characteristic of a single-mode optical fibre cable” [21] ITU-T, G.653(1993), “Characteristic of a dispersion-shifted single-mode optical fibre cable”
[22] ITU-T, G.655(1993), “Characteristic of a non-zero dispersion-shifted single- mode optical fibre cable”
[23] ITU-T, draft Rec. G.952(1997), “Optical Interfaces for multichannel systems with optical amplifiers”
[24] J M Pitts, J A Schormans(2000), “Introduction to IP and ATM Design and performance”, John Wiley & Sons Ltd
[25] Joseph Ho(2004), “National Security Bureau Advantages of DWDM over SDH”, Nortel Network
[26] Kevin H. Liu(2002), “IP over WDM”, John Wiley & Sons Ltd, The Atrium, Southern Gate, Chichester,West Sussex PO19 8SQ, England
[27] Marconi(2000), “Introduction to the Synchronnous Digital Heirarchy”, AN00091831 (62.1013.105.11-A001).
[28] Neill Wilkinson(2002), “Next Generation Network Services”, John Wiley & Sons, Ltd.
[29] P.Bonefant, C.Newton, K.Sparks, E.Varma, and R.Alferness,(2001),”A practical Vision for optical transport networking”, Lucent Technologies, Bell Labs Innovations, USA
[30] Peter Tomsu, Christian Schmutzer(2002), “Next Generation Optical Network”, Prentice-Hall PTR, Inc. Upper Saddle River, USA.
[31] Regis J. “Bud” Bates(2001), “Optical Switching and Networking Handbook”, McGraw-hill
[32] Robert G.Winch(1993), “Telecommunication transmission systems-Microwave, Fiber Optics, Mobile cellular radio, Data and digital multiplexing ”, USA
[33] Senior Jonh M(1985) “Optical Fiber Communications”, Prentice-Hall International, Inc.,London
[34] Steven Shepard(2001), “Optical Networking Crash Course”, McGraw-hill [35] S. Ramamurthy and B. Mukherjee, “Survivable WDM mesh networks, Part I – Protection”, INFOCOM „99, Eighteenth Annua Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies. Proceedings. IEEE, vol. 2, pp. 744-751, 1999.
[36] Siemens corp.(2001), “Next generation Network”, Siemens Solution, Information Communication
[37] Vu Van San(1998), “Improvement of sensitivity for receiver by using optical preamplifier”, Information technology seminar between PTIT & ETRI, South Korea.
[38] Vu Van San, M.J.Chu,and S.S.Lee(1999), “The senvitivity of 10Gb/s optically amplified receiver”, Proc, 16th Optics and Quantum Electronic Conference, Optical Society of Korea-OSK, TD-V1,pp.92-92.