xuất.
Mặc dự đó cú cỏc quy chuẩn về cỏc giao diện quang của ITU-T và của ngành Bưu điện Việt nam như đó trỡnh bày trong cỏc mục 5.2.1.1, nhưng thực tế theo thống kờ của chỳng tụi cho thấy cỏc thụng số, cỏc chỉ tiờu kỹ thuật của cỏc thiết bị tuy cựng một mó nhưng của cỏc hóng sản xuất khỏc nhau lại rất khỏc nhau (xem bảng so sỏnh thiết bị SDH bảng 5-3 ). Chỉ với 5 hóng sản xuất thiết bị viễn thụng lớn như Alcatel( Phỏp ), Fujitsu( Nhật ), Siemens( Đức ) Nortel Telecom( Canada ) và ECI( Israel ), ở tất cả cỏc mó I, S, L,... ở cỏc cấp tốc độ đều cú cỏc chỉ tiờu kỹ thuật khỏc nhau. Chẳng hạn cựng mó S-1-1 nhưng độ rộng phổ của nguồn quang của 3 hóng Alcatel, Fujitsu, Siemens đều lớn gấp 3 lần của hóng ECI. Cũng ở mó này độ nhậy thu cũng rất thấp (-36 ữ -8 dBm), thấp hơn nhiều so với của 3 hóng kia và độ tỏn xạ lớn nhất cho phộp của ECI lại gấp 4 lần của 3 hóng kia. Như vậy rừ ràng dựng thiết bị của ECI sẽ cho phộp cự ly truyền dẫn dài hơn nhiều so với thiết bị của 3 hóng kia.
Cũng tương tự với mó L-1-1, thiết bị của Nortel cú khoảng cỏch suy hao cho phộp là 0ữ28dB nhưng thiết bị của Alcatel và Fuitsu cho khoảng suy hao 10-28 dB.
Đối với cỏc mó khỏc như S4-1, L4-1, S16-1, L16-1 cũng đều cú những nhận xột tương tự, những chờnh lệch này cú thể từ 3 ữ 4 lần.
Đõy là một phỏt hiện quan trọng của luận ỏn trong quỏ trỡnh nghiờn cứu phương phỏp tớnh toỏn thiết kế hệ thống truyền dẫn quang đồng bộ SDH.
Bài toỏn thiết kế hệ thống truyền dẫn quang đồng bộ SDH phải đạt được cỏc yờu cầu sau:
1. Cần xõy dựng phương phỏp tớnh toỏn thiết kế hệ thống truyền dẫn quang đồng bộ, cỏc quy chuẩn của ITU-T chỉ là những định hướng.
2. Bài toỏn thiết kế được đặt ra phải thoả món khụng những cỏc quy chuẩn của ITU-T mà cũn phải dựa vào cỏc chỉ tiờu kỹ thuật của cỏc thiết bị cụ thể của cỏc hóng sản xuất được chọn.
3. Để thoả món yờu cầu của bài toỏn thiết kế được dặt ra, nhà thiết kế phải lựa chọn ra được thiết bị tối ưu trong số thiết bị được chọn.
4. Tham số BER, một tham số quan trọng nhưng lại khụng cú mặt trong giao diện quang. Chúng ta phải xõy dựng phương phỏp thiết kế bảo đảm được mọi giỏ trị của BER theo yờu cầu của bài toỏn thiết kế.
Bảng. 5.2-Quy định mó giao diện quang đối với hệ thống SDH khụng sử dụng khuếch đại quang (G957).
Bước súng (nm) 1310 1550 1310 1550 1310 1550 Loại sợi G652 G652 G652 G653 G652 G652 G653 G652 G652 G653 G652 G653 Khoảng cỏch[Km] ≤ 2 ≤ 15 ≤ 15 - ≤ 40 ≤ 80 ≤ 80 ≤ 120 ≤ 120 ≤ 160 ≤ 160 STM1 I-1.1 S-1.1 S-1.1 - L-1.1 L-1.2 L-1.3 - - - - -
STM4 I-4.1 S-4.1 S-4.1 - L-4.1 L-4.2 L-4.3 V-4.1 V-4.2 V-4.3 U-4.2 U-4.3 STM16 I-16.1 S-16.1 S-16.1 - L-16.1 L-16.2 L-16.3 V-16.1 V-16.2 V-16.3 U-16.2 U-16.3 STM64 I-64.1 S-64.1 S-64.1 S-64.3 L-64.1 L-64.2 L-64.3 V-64.1 V-64.2 V-64.3 - -
Loại Hóng sản xuất Độ rộng phổ(nm) Khoảng CS phỏt (dBm) Khoảng CS thu (dBm) Khoảng suy hao (dB) Tỏn xạ max (ps/nm) 1 2 3 4 5 6 7 S-1.1 ALCATEL 7.7 -8/-15 -28/-8 0/12 96 FUJITSU 7.7 -8/-15 -28/-8 0/12 96 SIEMENS 7.7 -8/-15 -34/-6 0/18 96 NORTEL - - - - - ECI 2 -8/-15 -36/-8 0/17 370 L-1.1 ALCATEL 4 0/-5 -34/-10 10/28 185 FUJITSU 4 0/-5 -34/-10 10/28 NA SIEMENS 4 0/-5 -34/-6 6/30 185 NORTEL 4 0/-5 -34/-0 0/28 NA ECI 2 0/-4 -36/-8 0/28 370 L-1.2 ALCATEL 1(-20dB) -5/0 -34/-10 10/28 NA FUJITSU 1(-20dB) -5/0 -34/-10 10/28 SIEMENS - - - - - NORTEL - - - - - ECI 2 0/-4 -36/-8 0/28 1230 s-4.1 ALCATEL 2.5 -8/-15 -28/-8 0/12 74 FUJITSU 2.5 -8/-15 -28/-8 0/12 74 SIEMENS 2.5 -8/-15 -34/-3 0/18 90 NORTEL - - - - - ECI 2.5 -8/-15 -34/-3 0/15 74 ALCATEL 1(-20dB) 2/-3 -31/-8 10/27 250
L-4.1 FUJITSU 1(-20dB) 2/-3 -28/-8 10/24 NA SIEMENS 1.7(-20dB) 0/-3 -34/-8 3/30 130 NORTEL 2(-20dB) 2/-3 -32/-4 5/28 145 ECI 1.7(-20dB) 2/-3 -34/-8 8/27 109 l-4.2 ALCATEL < 1(-20dB) 2/-3 -28/-8 10/24 1800 FUJITSU 1(-20dB) 2/-3 -32/-15 17/28 1630 SIEMENS 0.5(-20dB) 2/-3 -36/-8 10/32 3500 NORTEL - - - - - ECI 0.05 2/-3 10/24 27 S-16.1 ALCATEL - - - - - FUJITSU - - - - - SIEMENS 1(-20dB) 0/-3 -27/0 0/23 300 NORTEL ECI 0.05 0/-4 -19/0 0/10 1200 L-16.1 ALCATEL - - - - - FUJITSU 1(-20dB) 6/-0.6 -26/-11 17/25.4 210 SIEMENS 1(-20dB) 0/-3 -27/0 0/23 300 NORTEL - - - - - ECI 0.05 2/-2 -29/-10 22 1200 L-16.2 ALCATEL - - - - - FUJITSU < 1(-20dB) 4/-2.6 -27.8/-13 15/23.4 1630 SIEMENS < 0.6(-20dB) 0/-3 -28/-6 6/23 1220 NORTEL - - - - - ECI 0.05 5/2 -31/-9 26 2800 V-16.2 SIEMENS 0.1(-20dB) 13/10 -28/-6 19/36 4500
Bảng 5.3 So sỏnh cỏc thiết bị SDH. 5.2.1.3. Tham số BER.
Trong hệ thống thụng tin số, BER là một tham số quan trọng trong việc đỏnh giỏ độ tin cậy của hệ thống và luụn luụn là một chỉ tiờu thiết kế hệ thống, nhưng trong cỏc giao diện quang lại chưa được quy định chặt chẽ, mới chỉ ước lượng khoảng 10-10 cho cỏc mó I, S, L từ 1 ữ 16 và khoảng 10-12 cho tốc độ STM-64. Như vậy rừ ràng trong việc xõy dựng phương phỏp tớnh toỏn thiết kế hệ thống truyền dẫn quang, ngoài việc phải bảo đảm cỏc yờu cầu của cỏc giao diện quang cũn phải bảo đảm độ tin cậy BER của hệ thống. Trong nhiều trường hợp phải tớnh được BER để năng cấp hệ thống nhằm thoả món yờu cầu của cỏc dịch vụ mới.v.v. Đõy cũng là một nhiệm vụ quan trọng đề ra và luận ỏn phải giải quyết. Trong phần dưới đõy luận ỏn sẽ trỡnh bày phương phỏp tớnh toỏn BER của những hệ thống truyền dẫn đồng bộ và phương phỏp tớnh toỏn bự BER để nõng cấp hệ thống, một khỏi niệm mới về cụng suất bự BER cũng sẽ được đưa ra.
5.2.2. Phõn tớch cỏc thụng số của Card giao diện quang.
Trong Card giao diện quang đó quy định tất cả cỏc thụng số thiết bị và giao diện điện, quang cần phải tuõn thủ khi sản xuất, lắp đặt và thiết kế. Cỏc thụng số của Card là cỏc thụng số tiờu chuẩn để hệ thống cú thể hoạt động được bỡnh thường trong điều kiện xấu nhất, đối với cỏc Card này nếu thoả món thỡ chất lượng thụng tin, tức BER của tuyến sẽ đạt là 10-10 cho cỏc mó I, S, L từ 1 ữ 16 cũn đối với STM64 thỡ BER = 10-12 theo ITU-T G826. Khi hệ thống ở cỏc điều kiện hoạt động tốt hơn thỡ chất lượng đỏnh giỏ bằng tỉ lệ lỗi bit cú thể lờn tới 10-12 hoặc 10-14 như theo cỏc khuyến nghị G.826.
5.2.2.1. Cỏc thụng số chung.
a) Tốc độ tớn hiệu số danh định C[ Kbps ].
Tốc độ số của Card giao diện quang luụn tuõn theo cỏc chuẩn chung. Cỏc tớn hiệu thoại, hỡnh ảnh hay số liệu ở tốc độ thấp được ghộp với nhau thành cỏc khung và truyền dẫn với tốc độ cao hơn.
+ Card giao diện quang STM4 tương ứng với tốc độ C = 622080 Kbit/s. + Card giao diện quang STM16 tương ứng với tốc độ C = 2488320 Kbit/s.
+ Card giao diện quang STM64 tương ứng với tốc độ C = 9953280 Kbit/s.
b) Khoảng bước súng hoạt động ( Operating wavelength range ).
c) Cự ly hoạt động của tuyến là khoảng cỏch thay đổi lớn nhất mà nguồn quang cú thể bảo đảm. Điều này cú nghĩa là trong Card giao diện quang đó quy định mức thay đổi lớn nhất cú thể của nguồn quang. 5.2.2.2. Cỏc thụng số đầu phỏt.
a) Loại nguồn quang hiện nay thụng thường được hay sử dụng trong cỏc hệ thống thụng tin cỏp sợi quang là LED và Laser. Đa số cỏc Card giao diện quang sử dụng Laser làm việc ở chế độ MLM và Laser làm việc ở chế độ SLM. Ta cú thể dựng MLM thay thế cho LED hoặc dựng SLM thay thế cho MLM trong trường hợp mà tớnh năng của hệ thống suy giảm. Cỏc loại nguồn quang đơn mode dọc cú thể sử dụng như kiểu Fabry-Perot Laser, Diode Laser hồi tiếp phõn bố DFB, Laser phản xạ phõn bố Bragg DBR.
b) Cụng suất phỏt.
- Cụng suất phỏt lớn nhất là cụng suất qang trung bỡnh lớn nhất mà Card cú thể cung cấp.
- Cụng suất quang nhỏ nhất là cụng suất phỏt quang trung bỡnh nhỏ nhất mà Card cú thể phỏt.
Khoảng cỏch giới hạn cụng suất phỏt là một thụng số liờn quan tới độ dài và chất lượng của tuyến. Khoảng giới hạn cụng suất thu và phỏt là cỏc thụng số quan trọng, nú cựng với độ thiệt thũi cụng suất của tuyến, tạo nờn khoảng suy hao cho phộp của tuyến
c) Độ rộng phổ:
Độ rộng phổ được xỏc định bằng độ rộng phổ rms ( Root Mean Square ) lớn nhất ( σ ), đối với cỏc Card cú nguồn phỏt là LED hay MLM, cũn đối với cỏc Card cú nguồn là loại SLM, thỡ độ rộng phổ lớn nhất được xỏc định bằng độ rộng của phổ khi biờn độ giảm 20 dB tớnh từ bước súng cú biờn độ lớn nhất, vỡ đõy là loại nguồn quang đơn mode nờn cú độ rộng phổ rất hẹp. Độ
rộng phổ là một thụng số quan trọng, nú cú ảnh hưởng tới mức độ tỏn sắc của xung ỏnh sỏng thu được tại đầu thu theo biểu thức.
(5-1) Trong đú: ∆τ: Là thời gian gión xung ỏnh sỏng tớnh theo đơn vị [ps].
σλ[nm]: Là độ rộng phổ lớn nhất của nguồn sỏng. D[ps/nm.Km]: Là hệ số tỏn sắc.
L[Km]: Là khoảng cỏch giữa hai trạm thiết kế. : Là khoảng cách giữa hai trạm thiết kế.
d) Hệ số tỏn sắc D[ps/Km.nm].
Hệ số tỏn sắc cú thể tớnh được khi ta biết cỏc thụng số của cỏp. Hệ số tỏn sắc này được đưa ra từ hai hệ số tỏn sắc vật liệu và tỏn sắc dẫn súng, vỡ trong cỏc khuyến nghị của ITU-T cỏp quang sử dụng truyền dẫn đều là cỏp sợi quang đơn mode, nờn trong đú khụng bao gồm tỏn xạ mode. Thời gian dón xung do tỏn sắc vật liệu và tỏn sắc dẫn súng tỷ lệ tuyến tớnh với khoảng cỏch truyền dẫn nờn tỏn sắc tổng của cỏp được tớnh bởi:
D = DVliệu+ DDẫn_súng.(5-2) (5-2) Trong đú: D: Là hệ số tỏn sắc tổng. : Là hệ số tán sắc tổng. DVliệu : Là hệ số tỏn sắc vật liệu. DDẫn_súng: Là hệ số tỏn sắc dẫn súng.
Chớnh do cú tỏn sắc ỏnh sỏng trong cỏp truyền dẫn nờn dải thụng của cỏp bị thu hẹp lại so với dải thụng ban đầu như đó trỡnh bày trong chương 2.
Đối với một số Card sử dụng nguồn SLM thụng số W[nm] quy định độ rộng phổ sụt đỉnh 20 dB ( W-20[nm] ), ta phải tỡm mối liờn hệ giữa cỏc thụng số này để chuyển đổi hai giỏ trị khi cần thiết. Giả sử xung ỏnh sỏng cú dạng hỡnh Gauss.
Bõy giờ đi tỡm W-20dB từ giỏ trị σ.
f( t-20dB ) = -20dB = -20dB
= 10-2
= exp( -t2
-20dB/2σ2 )
2ln( 10 ) =
t-20dB=3,035.σ
w-20dB=2.t-20dB=6,07.σ
(5-3) 5.2.2.3. Thụng số giao diện giữa hai điểm S và R.
a) Hệ số tỏn sắc trong cỏc Card giao diện là giỏ trị quy định giới hạn bắt buộc mọi tuyến đều phải cú độ rộng tỏn sắc nhỏ hơn giỏ trị này. Nú cú đơn vị là [ps/nm], thụng số được nhà sản xuất tớnh toỏn phự hợp để đảm bảo khả năng khụi phục lại được tớn hiệu trung thực tại nơi thu, và tỷ lệ lỗi bit tương ứng, trong khi đó tớnh toỏn đến ảnh hưởng của hiện tượng giao thoa giữa cỏc xung gần nhau. Thụng số này cú quan hệ chặt chẽ với độ rộng phổ lớn nhất của Card, nú quyết định khoảng cỏch hoạt động lớn nhất của tuyến.
ITU-T đó đưa ra hằng số chung ε để đỏnh giỏ và tớnh toỏn tỡm thụng số tỏn sắc mà tuyến phải thoả món.
ε = 10-6.R[Mps]. D[ps/nm].σRMS[nm].(5-4) (5-4)
Trong đú:C[Mps] : Là tốc độ của tuyến. C[Mps] : Là tốc độ của tuyến.
D[ps/nm]: Là khoảng tỏn sắc lớn nhất của Card. : Là khoảng tán sắc lớn nhất của Card.
σRMS [nm]: Là độ rộng phổ lớn nhất của tớn hiệu. : Là độ rộng phổ lớn nhất của tín hiệu.
Thụng thường thỡ ε = 0,306 đối với loại Card cú nguồn LED hoặc SLM, cũn đối với Card cú nguồn MLM thỡ ε = 0,115, riờng đối với Card cú mó giao diện là L-16.2 thỡ ε = 0,491 vỡ loại Card này cú độ thiệt thũi cụng suất là 2dB.
a) Cú một số nguyờn nhõn chớnh gõy ra hiện tượng tỏn sắc trong sợi quang đú là tỏn xạ mode, tỏn xạ vật liệu và tỏn xạ dẫn súng. Chỳng ta đó xột kỹ những ảnh hưởng này trong chương hai.
b) Khoảng cụng suất suy hao là tổng suy hao giới hạn của tuyến và được xỏc định bởi:
PAtt_Min= PLau_Max- PRe_Max.(5-6) (5-6) Trong đú:
PAtt_Max : Là cụng suất suy hao lớn nhất cho phộp.
PAtt_Min : Là cụng suất suy hao nhỏ nhất cho phộp.
PLau_Min : Là cụng suất phỏt nhỏ nhất.
PLau_Max : Là cụng suất phỏt lớn nhất.
PRe_Min : Là độ nhạy thu.
PRe_Max : Là quỏ tải đầu thu.
PPenalty : Độ thiệt thũi đường quang.
Hỡnh 5-13. Biểu đồ quan hệ cụng suất của Card.
c) Tổng suy hao của tuyến là: Phần cụng suất quang khi thiết kế phải dành lại bự cụng suất cho tất cả cỏc suy hao và mất mỏt trờn tuyến như suy hao đường truyền, tổn hao mối hàn và tổn hao ghộp.
d) Phản xạ giữa S và R: Phản xạ gõy ra do giỏn đoạn chiết suất dọc theo luồng quang, làm suy giảm tớnh năng của hệ thống, làm nhiễu hoạt động của Laser hoặc do phản xạ nhiều lần dẫn tới nhiễu giao thoa ở đầu thu. Tổn hao phản xạ quang ORL bộ nhất của cỏc điểm S, bao gồm cả cỏc bộ nối, được tớnh theo:
ORL = -10log( P's/Pso )(5-7) (5-7) Trong đú: P's : Là cụng suất phản xạ từ phớa nguồn phỏt được đo tại điểm S.
Pso: Là cụng suất được đưa vào sợi quang.
Công suất phát lớn nhất Công suất phát nhỏ nhất Quá tải đầu thu Độ nhậy thu Suy hao lớn nhất Suy hao nhỏ nhất Độ thiệt thòi luồng quang Ppenalty PRe_min PRe_max PLau_min PLau_max
Cụng suất đưa vào sợi quang khụng được truyền hết tới đầu thu mà cú một phần cụng suất phản xạ lại tại điểm giao diện luồng chớnh. Suy hao phản xạ chớnh là tổng cụng suất phản xạ từ sợi chứa cả phản xạ rời rạc giữa cỏc điểm và tỏn xạ ngược. Giỏ trị của suy hao ORL đưa ra trong Card đó bao gồm cả cỏc bộ đầu nối. Do vậy tổng số bộ đầu nối cần phải hạn chế để tiờu chuẩn này được thoả món. Trong cỏc chỉ tiờu giao diện quang mà chỳng ta xem xột,