Sở dĩ phải nđng cấp lớn STM 64 vỡ hiện tại cấu hỡnh mạng đang dựng lă STM4 vă STM16, dung lượng sử dụng hay núi cõch khõc lă tăi nguyớn trớn STM16 đờ sử dụng cạn kiệt, trong khi đú kế hoạch sắp tới của VNPT Quảng Nam lă đẩy mạnh phõt triển cõc dịch vụ thuớ kớnh riớng (hiện nay, hầu hết cõc đơn vị Ngđn hăng, Hải quan, Điện lực,… đều lă khõch hăng đặc biệt của VNPT Quảng Nam, nhu cầu của họ lă dựng cõc đường E1 để truyền dữ liệu nội bộ, chứ như trước đđy dựng đường kớnh riớng 128kbps thỡ khụng đảm bảo về mặt thời gian cũng như chất lượng đường truyền khụng tốt bằng đường 2Mbps (E1). Số lượng E1 hiện tại trớn Ring STM16 lă 16*63=1008 E1, với sốlượng E1 như hiện tại (xõc định đđy lă thiết bị truyền dẫn chủ lực), chỉđủ đõp ứng cho nhu cầu hiện tại, trong thời gian ngắn nữa thụi thỡ cõc khõch hăng đặc biệt ngăy căng nhiều (do uy tớn của VNPT Quảng Nam ngăy căng được củng cố vă nđng lớn, cho nớn cõc khõch hăng đến với VNPT Quảng nam ngăy căng nhiều), chớnh vỡ thế VNPT Quảng Nam phải tranh thủđi tắt đún đầu, nhanh chúng triển khai xđy dựng, mở rộng CSHT, nđng cấp cõc thiết bịđể sẵn săng phục vụ khõch hăng khi cú yớu cầu vă ngoăi ra cũn dựng cho việc chống tắc nghẽn cục bộ trong những dịp lễ tết. Sau khi nđng cấp lớn STM64 thỡ dung lượng sẽ lă 64*63=4032 E1. Phương õn nđng cấp được trỡnh băy trong phần phụ lục.
2.3.2. Giải phõp thứ 2: Kết nối cõc Ring theo kiểu dạng lưới
Hiện nay, mạng truyền dẫn cõp quang của VNPT Quảng Nam đều dựng kiểu kết nối hỡnh chuỗi kết hợp với hỡnh sao, việc kết nối RING theo kiểu Ring dẹt, tức lă RING trớn 1 sợi cõp quang (RING vu hồi). Với tỡnh trạng như hiện tại thỡ việc xảy ra sự cốlă điều tất nhiớn. Đểđảm bảo cho an toăn mạng lưới thỡ việc thay đổi 1 RING lă sẽthay đổi được rất nhiều vấn đề, đảm bảo khảnăng bảo vệ cho 1 Ring rất lă cao. Tuy nhiớn, việc thay đổi 1 RING phụ thuộc văo rất nhiều yếu tố, cụ thểnhư sau:
- Thay đổi 1 RING sẽthay đổi cấu trỳc toăn mạng (hiện nay VNPT Quảng Nam đang hướng đến hoăn thiện dần dần).
- Kinh phớ thực hiện việc thay đổi Rinh lă tương đối lớn ( thi cụng thớm 1 đường cõp quang dự phũng, thuớ của cõc đối tõc,…).
- Phụ thuộc văo điều kiện thi cụng, phụ thuộc văo sự thỏa thuận hợp tõc của cõc đối tõc.
Chớnh vỡ những lý do trớn mă tõc giả chỉđưa ra giảphõp đơn giản mă hiệu quả hơn, đú lă:
1/ Tại cõc tuyến cõp trục (mạng core) thỡ thường cú cõp của cụng ty viễn thụng liớn tỉnh VTN đi qua (VTN lă đơn vị trực thuộc tập đoăn BC-VT Việt Nam): Xin được rẽ từ 8 đến 12 sợi cõp quang đơn mode để phục vụ cho việc đấu RING (việc năy phải cú sự can thiệp của cấp trớn hoặc lă đơn vị phải thuớ đường truyền).
Trớn tuyến cõp trục của VNPT Quảng Nam thường sử dụng cõp quang 24FO, nếu xin rẽđược thỡ sẽ thừa ra khoảng 2 đến 4 sợi, lỳc năy chỳng ta dựng để dự phũng hoặc lă trao đổi cho VTN hoặc cõc đơn vị khõc, hoặc cho cõc đối tõc thuớ lại.
2/ Tại cõc tuyến xung yếu, cõc tuyến vựng sđu, vựng xa tồn tại song song 2 tuyến cõp quang (1 của VNPT vă 1 của đơn vị kinh doanh viễn thụng khõc), thỡ chỳng ta thực hiện việc trao đổi sợi cõp quang với nhau để thiết lập Ring, như vậy sẽ rất an toăn. Bớn cạnh đú, thiết bị viba số cũn để dự phũng tương đối nhiều, việc thiết lập cõc tuyến viba dự phũng cho cõc khu vực năy lă rất cần thiết, chi phớ ớt tốn kĩm (đờ khấu hao xong hết rồi) vă tiết kiệm được chi phớ xử lý khi cú sự cố, nhất lă văo cõc mựa mưa bờo,…(Tuyến dự kiến trao đổi vă đờ trao đổi sẽcú mău xanh trớn sơ đồ).
3/ Tại một sốđiểm mă dung lượng cõp quang sử dụng đờ hết, kiểu kết nối theo kiểu Ring dẹt (Ring vu hồi) thỡ ta thực hiện việc khĩp Ring, bằng cõch thi cụng thớm cõc đoạn cõp quang ngắn để giảm bớt tải vă an toăn hơn cho mạng. Việc thi cụng cõc tuyến cõp đểkhĩp RING lă tương đối đơn giản vă chi phớ thực hiện khụng cao, chỳng ta cú thể thực hiện dần dần văo từng thời điểm cụ thể, tập trung giải quyết trước mắt những nơi cú lưu lượng lớn trước, kế hoạch thực hiện cú thể kĩo dăi qua nhiều năm, nhiều chặng đường khõc nhau, nhưng cuối cựng chỳng ta được một mạng cõp quang hoăn chỉnh, đủ khảnăng đõp ứng mọi nhu cầu của khõch hăng.
2.3.3. Giải phõp thứ 3: Kết nối cõc Server của cõc thiết bị truyền dẫn lại với nhau với nhau
Việc lăm năy tương đối lă khú khăn, vỡ hiện tại mỗi 1 server thỡ dựng 1 phần mềm khõc nhau, giao diện măn hỡnh cũng khõc nhau, kết nối đến mõy chủ cũng dựng cõc giao thức khõc nhau. Để thực hiện được việc năy, trước tiớn phải thiết kế một modul giao tiếp giữa cõc thiết bị truyền dẫn với nhau, tiếp theo đú thỡ lập trỡnh quản lý
vă khai thõc cõc thiết bị truyền dẫn đú, tiện cho việc điều hănh sản xuất kinh doanh của đơn vị (tõc giảđang nghiớn cứu đểđưa ra giải phõp tối ưu nhất, đđy lă hướng phõt triển tiếp theo của đề tăi).
2.4. NHỮNG VIỆC Đấ VĂ ĐANG LĂM CỦA VNPT QUẢNG NAM
Sau khi tõc giả đề xuất một số giải phõp kỹ thuật thỡ VNPT Quảng Nam đờ vă đang triển khai một số cụng việc, cụ thểnhư sau:
2.4.1. Những cụng việc đờ triển khai vă đưa văo sử dụng
- Nđng cấp thiết bị truyền dẫn Alcatel 1660 lớn STM 64: Sau khi nđng cấp đờ giải quyết được băi toõn lă mở rộng được dung lượng luồng E1, đủ sức cung ứng cho tất cảcõc khõch hăng trớn địa băn toăn tỉnh Quảng Nam, thậm chớ cũn dư ra để cho cõc đối tõc khõc thuớ lại.
- Thay đổi kết cấu cõc RING theo hướng giảm thiểu mất liớn lạc vă dễ quản lý.
- Thi cụng thớm cõc đường cõp quang mới nhằm phục vụ cho cõc tuyến xung yếu như lă cõc node truyền dẫn chớnh, khu vực trung tđm. Hiện nay, tớnh đến thõng 9/2013 thỡ VNPT Quảng Nam đờ cú hơn 2000Km cõp quang cđc loại, với hơn 200 tuyến cõp quang lớn nhỏ.
2.4.2. Những cụng việc đang triển khai
- Thi cụng khĩp RING cõc tuyến cõp quang: Hiện tại VNPT Quảng Nam đang tiến hănh thi cụng cõc tuyến cõp quang cú dung lượng lớn hơn như cõc tuyến cõp quang đường trục cú dung lượng 36FO, 48FO vă 72FO.
- Dần dần từng bước thay đổi kết cấu mạng một cõch hợp lý nhất, tiến tới qui hoạch lại toăn bộ mạng truyền dẫn cõp quang theo hướng hiện đại nhất.
- Đang liớn hệ với cõc đối tõc để viết phần mềm quản lý toăn bộ cõc chủng loại thiết bị trớn toăn mạng, thiết kế lại giao diện người sử dụng sao cho dễ sử dụng nhất, tiện lợi nhất, nhanh chúng nhất.
2.5. Kết luận chương 2
Với những giải phõp đờ nớu ởtrớn, đờ gúp phần tớch cực văo việc củng cố vă phõt huy tối đa hiệu suất sử dụng của mạng truyền dẫn VNPT Quảng Nam, tiết kiệm được chi phớ, đem lại hiệu quả cao trong cụng việc điều hănh sản xuất kinh doanh của đơn vị, lăm giảm tỉ lệ mất liớn lạc xuống mức thấp nhất cú thể, tạo được uy tớn lớn đối với khõch hăng, đưa khõch hăng đến gần với VNPT hơn.
CHƯƠNG 3
DÙNG PHẦN MỀM OPTISYSTEM ĐỂ Mễ PHỎNG
THIẾT KẾ TUYẾN CÂP DỰ PHềNG
Cựng với sự bựng nổ về nhu cầu thụng tin, cõc hệ thống thụng tin quang ngăy căng trở nớn phức tạp.Để phđn tich, thiết kế cõc hệ thống năy bắt buộc phải sử dụng cõc cụng cụ mụ phỏng.OptiSystem lă phần mềm mụ phỏng hệ thống thụng tin quang. Phần mềm năy cú khảnăng thiết kế, đo kiểm tra vă thực hiện tối ưu húa rất nhiều loại tuyến thụng tin quang, dựa trớn khả năng mụ hỡnh húa cõc hệ thống thụng tin quang trong thực tế. Bớn cạnh đú, phần mềm năy cũng cú thể dễ dăng mở rộng do người sử dụng cú thểđưa thớm cõc phần tử tựđịnh nghĩa văo.Phần mềm cú giao diện thđn thiện, khảnăng hiển thị trực quan.
3.1. DÙNG PHẦN MỀM OPTISYSTEM ĐỂ Mễ PHỎNG TUYẾN CÂP QUANG RING DỰ PHềNG TẠI VNPT QUẢNG NAM [8-10]
3.1.1. Một số khõi niệm
Cõc hệ thống thụng tin quang được ứng dụng cú hiệu quả nhất trong lĩnh vực truyền dẫn số. Do vậy trong tớnh toõn, thiết kế ta xem xĩt hệ thống truyền dẫn số IM-DD (Intensity Modulation-Direct Detection) thỡ những điều kiện bắt buộc về kỹ thuật vă tớnh kinh tế đúng một vai trũ quan trong trong tất cả cõc tuyến thụng tin sợi quang. Người thiết kế phải chọn cẩn thận từng cụng đoạn để đảm bảo sao cho cả hệ thống trong suốt thời gian phục vụ đều hoạt động tốt.
Để thiết kế tuyến ta cần quan tđm đến: Thiết bị phõt quang, thiết bị thu quang, sợi dẫn quang, bộ EDFA vă cõc yếu tố ảnh hưởng đến nú chẳng hạn như mối hăn vă cõc bộ connector, suy hao thiết bịnhư hỡnh vẽdưới đđy:
Hỡnh 3.1. Mụ hỡnh tuyến cõp quang cơ bản
Mục đớch của việc thiết kế tuyến lă phải đạt được cõc yớu cầu sau: Cự ly truyền dẫn theo yớu cầu, tốc độ truyền dẫn.
Để đảm bảo cho việc thiết kế tuyến đạt được cõc yớu cầu đú cần phải chọn cõc thănh phần của tuyến:
Sợi quang
Sợi quang đơn mode hay đa mode.
Kớch thước lừi sợi, chỉ số chiết suất mặt cắt lừi. Băng tần hoặc tõn sắc, suy hao của sợi.
Khẩu độ hay bõn kớnh trường mode. Nguồn phõt
LED hay LASER, bước súng phõt. Độ rộng phổ, cụng suất phõt. Vựng phõt xạ cú hiệu quả. Thiết bị thu quang
sử dụng PIN hay APD
Hệ số chuyển đổi. bước súng lăm việc. Tốc độ lăm việc, độ nhạy thu.
Để lựa chọn cõc thănh phần sao cho đảm bảo kỹ thuật ta phải xĩt đến quỹ cụng suất vă quỹ thời gian nđng của tớn hiệu trong hệ thống.
Quỹ cụng suất cú cụng suất phõt, độ nhạy thu, cụng suất dự phũng, từ đú ta thiết lập tỷ số BER. Cụng suất dự phũng cho suy hao sợi, suy hao mối nối...Khi lựa chọn cõc thănh phần của tuyến mă khụng đảm bảo khoảng cõch đường truyền thỡ cú thể thay đổi cõc thănh phần đú hay ghĩp trạm lặp văo tuyến để thoả mờn yớu cầu về cụng suất. Khi quỹ cụng suất đờ cđn bằng ta kiểm tra quỹ thời gian nđng của tớn hiệu.
Cõc bước thiết kế:
1. Chọn bước súng lăm việc của tuyến
2. Lựa chọn thănh phần thiết bị hoạt động ở bước súng năy. 3. Chọn thiết bị thoả mờn yớu cầu đặt ra
3.1.2. Quỹ cụng suất
Mục đớch của quỹ cụng suất lă bảo đảm cụng suất đến mõy thu đủ lớn để duy trỡ hoạt động tin cậy trong suốt thời gian sống của hệ thống. Cụng suất trung bỡnh nhỏ nhất đũi hỏi bởi mõy thu được gọi lă độ nhạy mõy thu.
Ta xĩt phương trỡnh cđn bằng của quỹ cụng suất. Đú lă điều kiện về cụng suất để tuyến hoạt động bỡnh thường.
Giả sử bớn phõt vă bớn thu khụng cú sự suy hao cụng suất thỡ:
− = 0 (3.1)
trong đú: - Ps: Cụng suất phõt.
- Pr: Cụng suất thu.
Suy hao trớn tuyến bao gồm suy hao trớn sợi dẫn quang, trớn cõc bộ nối vă cõc mối hăn. Suy hao từng phần được xõc định theo cụng thức:
= 10 (3.2)
Ngoăi cõc suy hao núi trớn cần phải cú một lượng cụng suất dự phũng cho tuổi thọ của cõc thănh phần, cho sự thay đổi của nhiệt độ.Giõ trị cụng suất dự phũng năy cú giõ trị khoảng 6dB đến 8dB.
Phương trỡnh cđn bằng quỹ cụng suất (điểm - điểm) lă:
[ . ]− = + . + . + . + + (3.3)
Trong đú: - Ps : cụng suất phõt [mW]
- η : Hiệu suất ghĩp quang [%]
- Rs : Độ nhạy mõy thu
- α, αcap : Hệ số suy hao cõp vă dự phũng cho cõp [dB/km]
- L : Khoảng cõch giữa phớa phõt vă thu [km]
- αc, αs : Suy hao connector vă suy hao mối hăn [dB]
- n, m : Số connector vă số mối hăn
- αd : Suy hao ghĩp sợi quang-bộ thu[dB]
- αdevice : Suy hao dự phũng cho thiết bị [dB] Cụng suất quang tới Pd [dB]:
= [ . ]− + . + . + . + + (3.4)
3.1.3. Quỹ thời gian nđng
Trong một hệ thống thụng tin quang, tớn hiệu được truyền từ thiết bị phõt đến thiết bị thu thụng qua mụi trường truyền dẫn lă sợi quang. Trong quõ trỡnh đú, độ rộng xung của tớn hiệu bị giờn ra. Do đú, ta cú thể xem tớn hiệu đi qua hệ thống như lă đi qua một bộ lọc thụng thấp. Khi đú, thời gian lớn của hệ thống được định nghĩa lă khoảng thời gian t sao cho biớn độ tớn hiệu xung tăng từ 10% đến 90% biớn độ cực đại của nú.
Cõc thụng sốcơ bản đểxõc định thời gian nđng của hệ thống: tr: Thời gian nđng (s)
fL: Tần số cắt mức thấp (Hz)
fH: Tần số cắt mức cao (Hz)
h(t): Đõp ứng xung trong miền thời gian H(ω): Đõp ứng tần số
Băng thụng được tớnh theo cụng thức sau: BW = fH – fL
Trong thực tế chỳng ta lấy fL với giõ trị nhỏhơn fH rất nhiều nớn cụng thức tớnh băng thụng được tớnh:
BW fH (3.5)
Khi qua bộ lọc thụng thấp thỡ fL 0BW fH
Ta cú thể tớnh thời gian lớn của tớn hiệu xung vuụng khi đi qua mạch lọc thụng thấp RC:
Hỡnh 3.2. Quỹ thời gian nđng của tớn hiệu khi đi qua bộ lọc thụng thấp RC
Hỡnh 3.3. Đõp ứng xung của bộ lọc thụng thấp
Tớn hiệu văo lă xung vuụng nớn cú dạng:
= . 1( )→ ( ) = (3.6) Hăm truyền: p p H 1 1 với RC p p V p V p H p Vout in 1 . 0
=> ( ) = 1− (3.7) Tại thời gian t1:
0,1 ( ) = 1− → = ( 10− 9) (3.8)
Tại thời gian t2:
0,9 ( ) = 1− → = 10 (3.9)
Ta được thời gian nđng lă:
t = t – t = τ ln9 ≈ τ. 2,197 (3.10) Đồng thời: τ = RC =
Nớn t ≈ , ≈ , ≈ , (3.11)
Băng thụng tối thiểu của bộ lọc phải bằng băng thụng của tớn hiệu thỡ ta mới cú thểthu được tớn hiệu, điều năy tương ứng với thời gian nđng tối đa:
t = , (3.12)
Với tớn hiệu loại NRZ : t = , (3.13) Với tớn hiệu loại RZ : t = , (5.14) Khi đú, thời gian nđng của tuyến : t = ∑ t (3.15)
- Thời gian nđng của thiết bị thu: [12,13]
Gọi B lă băng tần điện 3dB tớnh bằng MHz thỡ thời gian nđng của thiết bịthu được tớnh:
t = [ns] (3.16)
- Thời gian nđng tõn sắc mode của sợi quang:
t = [ns] (3.17)
Trong đú: - q : tham số cú giõ trị từ0,5 đến 1
- B0 : Băng tần 1 Km cõp sợi quang [MHz] - L : Chiều dăi của cõp [km] - Thời gian nđng tõn sắc vật liệu dựng ống dẫn súng:[3] t = DLб [ns] (3.18) Trong đú: - D : Hệ số tõn sắc - : Độ rộng nguồn phõt
(3.14) cú thểđược viết lại: (3.19)
Với :Thời gian nđng của vật liệu :Thời gian nđng của sợi quang : Thời gian nđng của phớa thu
3.1.4. Nhiễu trong hệ thống thụng tin quang [1,3]
Nhiễu lă khõi niệm để mụ tả cõc thănh phần tớn hiệu khụng mong muốn cú chiều hướng gđy rối quõ trỡnh truyền dẫn vă xử lý tớn hiệu trong hệ thống mă chỳng ta khụng kiểm soõt đầy đủ.Trong hệ thống tõch súng, độ nhạy của hệ thống phụ thuộc rất nhiều văo cõc loại nhiễu vă hai nguồn nhiễu chớnh ởđđy lă nhiễu lượng tử vă nhiễu nhiệt.
3.1.4.1. Nhiễu lượng tử
Nhiễu lượng tử của phụtụđiốt sinh ra do số lượng cõc hạt tải điện đi qua một khe năng lượng hay vượt qua hăng răo thếnăng cú tớnh ngẫu nhiớn theo thời gian gđy ra. Dũng chảy của cõc hạt electron qua tiếp giõp p - n lă riớng rẽ vă ngẫu nhiớn.Cõc hạt