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. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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, ORL thường cú giỏ trị là 20 dB hoặc 24 dB, cú nghĩa là tỷ lệ cụng suất phản hồi phớa nguồn phỏt nhỏ hơn 1%.
e) Phản xạ lớn nhất giữa điểm S và điểm R: Đõy là thụng số thể hiện cụng suất phản xạ lớn nhất giữa cỏc điểm S và R.
5.2.2.4. Thụng số giao diện đầu thu.
a) Cụng suất thu lớn nhất ( maximum power Receiver ): Cụng suất thu lớn nhất là cụng suất tớn hiệu quang trung bỡnh lớn nhất mà Card cú thể nhận, mọi tớn hiệu cú cụng suất lớn hơn đều gõy tỏc động xấu đến Card, trong khi thiết kế và tớnh toỏn nếu cụng suất thu được, vượt quỏ gớa trị này thỡ phải dựng cỏc bộ suy hao để suy giảm tớn hiệu.
b) Cụng suất thu nhỏ nhất ( Receiver Sensitivity ): Là cụng suất tớn hiệu quang trung bỡnh nhỏ nhất mà Card cú thể tỏi tạo trung thực tớn hiệu. Mọi tớn hiệu khi đến đầu thu cú cụng suất nhỏ hơn giỏ trị này đều khụng khụi phục lại được, trừ khi phải dựng cỏc bộ khuếch đại tăng cụng suất tớn hiệu nếu muốn cú chất lượng thụng tin như cũ.
c) Phản xạ đầu thu: Là phản xạ đầu thu quay trở lại sợi được xỏc định bởi tỷ lệ phản xạ cho phộp lớn nhất của phần thu đo được tại R.
d) Độ thiệt thũi cụng suất: trong thụng tin cỏp sợi quang cỏc tớn hiệu, tin tức nhị phõn được truyền đi dưới dạng cỏc xung ỏnh sỏng. Do cú hiện tượng Laser chirp, giao thoa giữa cỏc xung ỏnh sỏng cạnh nhau, nờn nếu ta khụng phõn biệt rừ thỡ cú thể phỏt hiện nhầm khi phỏt đi một bớt " 0 " tương ứng với khụng phỏt xung ỏnh sỏng nhưng cú hiện tượng giao thoa ỏnh sỏng nờn ở đầu thu ta lại thu được bit "1" tương ứng với một xung ỏnh sỏng, việc khụi phục tớn hiệu ban đầu sẽ khú khăn vỡ vậy cần một phần cụng suất dự trữ, tăng cụng suất phỏt để biờn độ tớn hiệu thu ở bờn thu giữa hai mức thu "0" và thu "1" cú độ phõn biệt lớn giỳp việc khụi phục tớn hiệu trung thực hơn. Thường đối với một tuyến thỡ yờu cầu phần cụng suất này khoảng 1dB, riờng đối với mó L-16.2 thỡ là 2dB. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
e) Cỏc thụng số của một số giao diện quang theo ITU-T và theo tiờu chuẩn TCN của ngành BĐVN được quy chuẩn. Nhưng những giao diện quang quy chuẩn này so với những thụng số thiết bị SDH (trong cựng một mó) do cỏc nhà sản xuất khỏc nhau lại rất khỏc nhau ( xem bảng 5-3) nờn phương phỏp tớnh toỏn thiết kế hệ thống tuyến truyền dẫn đồng bộ SDH khỏc với cỏc phương phỏp tớnh toỏn thiết kế tối ưu hệ thống truyền dẫn quang đó khảo sỏt và xõy dựng phầm mềm thiết kế "BKOPTIC2.1"
5.3. Quỏ trỡnh tỡm và xõy dựng cỏc thụng số của tuyến truyềndẫn quang đồng bộ SDH. dẫn quang đồng bộ SDH.
5.3.1. Cỏc yờu cầu thụng số tuyến.
Khi thiết kế một tuyến truyền dẫn quang đồng bộ SDH trước hết cần phải xỏc định cỏc thụng số ban đầu của bài toỏn thiết kế.
Cỏc thụng số ban đầu của tuyến gồm: + Tốc độ thụng tin lớn nhất yờu cầu. + Tỉ lệ lỗi bớt yờu cầu của tuyến. + Chiều dài của tuyến cần thành lập. + Tổng suy hao cú thể trờn toàn tuyến. + Tổng tỏn sắc cho phộp lớn nhất.
+ Cụng suất dự trữ để bảo đảm cho tuyến hoạt động bỡnh thường trong khoảng thời gian làm việc.
+ Độ rộng phổ lớn nhất của tớn hiệu.
+ Mó tớn hiệu truyền dẫn trong sợi quang và cỏc thụng số của giao diện quang với cỏc mó khỏc nhau ( đó trỡnh bày ở mục 5-2 ).
+ Thiết bị cụ thể cú thể sử dụng trờn tuyến.
5.3.2. Phõn tớch quỹ thời gian của tuyến.
Phõn tớch quỹ thời gian để tỡm khoảng cỏch lớn nhất của tuyến truyền dẫn cỏp sợi quang và đặc biệt là đối với cỏc hệ thống truyền dẫn số. Thời gian lờn tổng tSYS của tuyến là căn bậc hai của tổng bỡnh phương thời gian lờn của từng thành phần ti riờng biệt.
Tớnh toỏn quỹ thời gian bao gồm:
+ Khoảng thời gian lờn của thiết bị đầu thu quang.
+ Khoảng thời gian gión xung do hiện tượng tỏn sắc trờn tuyến.
Trong ba thụng số thời gian trờn thỡ hai thụng số đầu đó được cỏc nhà cung cấp tớnh toỏn cho một Card cụ thể, và đưa ra thụng số chỉ định mức tỏn sắc lớn nhất cú thể của của đường truyền vỡ vậy khi thiết kế ta chỉ cần quan tõm tới khoảng thời gian gión rộng xung ỏnh sang do hiện tượng tỏn sắc là đủ. Thời gian gión rộng do tỏn sắc khụng được vượt qua giới hạn cho phộp. Nhưng để xỏc định dạng xung thu ta sẽ lần lượt đi tỡm cỏc thụng số thời gian đú. Tổng thời gian tSYS trong mọi trường hợp đều khụng được lớn hơn giỏ trị cho phộp là 35% của một chu kỳ bit đối với RZ hay 70% đối với NRZ. Thời gian lờn của đầu phỏt ttx cú thể tớnh cho thời gian điều khiển của bộ phỏt. Thời gian lờn của bộ thu quang cú thể tỡm được nếu coi phần thu như một bộ lọc thụng thấp cú hàm truyền đạt dạng:
g( t ) = [ 1- exp(-2ΠBrxt )].u(t)(5-8) (5-8) Trong đú:
Brx : Là độ rộng băng tần điện tại đầu thu.
u(t): Là hàm phõn bậc đơn vị, u(t) nhận giỏ trị 1 nếu t : Là hàm phân bậc đơn vị, u(t) nhận giá trị 1 nếu t ≥ 0 và 0 khi t < 0.
Thời gian lờn của đầu thu được tớnh là khoảng thời gian mà xung nhận giỏ trị biờn độ 10% biờn độ Max cho tới khi nú đạt giỏ trị 90% giỏ trị biờn độ Max. Thay cỏc giỏ trị vào biểu thức g(t) từ 0.1 đến 0.9 ta tỡm được thời gian lờn của bộ thu ttx:
Trong đú:t trx được tớnh bằng đơn vị [ns] Brx được tớnh bằng giỏ trị MHz.
Đối với sợi đơn mode thỡ chỉ cần quan tõm tới tỏn sắc dẫn súng và tỏn sắc vật liệu, mà khụng cần quan tõm tới tỏn xạ mode.
τSx = ddis.σλ.L [ps]
Trong khi đú tổng thời gian tỏn sắc cho phộp cú giỏ trị lớn nhất là. τSx ≤ Ddis.σλ [ps]
ddis[ps/nm.km]: Là hệ số tỏn sắc của cỏp. : Là hệ số tán sắc của cáp.
σλ[nm]: Là độ rộng phổ lớn nhất của tớn hiệu. : Là độ rộng phổ lớn nhất của tín hiệu.
L[Km]: Là độ dài của tuyến. : Là độ
dài của tuyến.
Ddis[ps/nm]: Là thụng số giới hạn tỏn sắc của Card. : Là thông số giới hạn tán sắc của Card.
Như vậy ta cú tổng thời gian lờn của xung qua toàn bộ tuyến là:
(5-9) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Vỡ vậy độ dài lớn nhất cú thể của một Card mà tuyến khụng cần thiết bị lặp là:
Lrepeat ≤ Ddis/ddis.
Vậy ta đó tớnh được tổng thời gian lờn của xung tại đầu thu.
5.3.3. Thiết lập tớnh toỏn quỹ cụng suất của tuyến.
Nội dung của bước tớnh toỏn này là đi tỡm tổng suy hao cụng suất cú thể của toàn tuyến, và yờu cầu tổng suy hao này khụng được vượt quỏ giỏ trị suy hao cho phộp của Card, nếu muốn chất lượng của tuyến đạt được BER=10-10.
Cỏc thành phần suy hao của tuyến bao gồm cỏc loại suy hao và dự trữ cụng suất:
+ Suy hao đường truyền ( suy hao loại này là chủ yếu ).
+ Suy hao tại cỏc mối hàn ( Trung bỡnh suy hao 0,015 ữ 0,02dB/mối hàn )
+ Suy hao tại cỏc mối ghộp quang(Tại hai đầu và tại bảng phõn nhỏnh ). + Suy hao do tỏn xạ.
Suy hao cỏp quang trờn tuyến được tớnh DAtt_ca= dAtt.L[dB] [dB] Tuỳ theo từng loại cỏp khỏc nhau mà hệ số suy hao dAtt khỏc nhau. Bỡnh thường một tuyến chỉ cú hai mối ghộp ở hai đầu tớnh trung bỡnh mỗi mối ghộp cú suy hao 1 dB. Tổng suy hao của tuyến cú thể tớnh bởi:
= dAtt.L + [ L/l-1 ].0,1 + 2dB.
Trong đú : Bao gồm 2 dB cụng suất tiờu hao do mối ghộp, [ L/l -1].0,1 dB là phần cụng suất suy hao tại cỏc mối hàn.
[ L/1 ]: Là phần nguyờn của thương L/1. : Là phần nguyên của thơng L/1.
l: Là độ dài của một đoạn cỏp. : Là độ dài của một đoạn cáp.
Sau khi tỡm được tổng suy hao của tuyến, ta sẽ tỡm được cụng suất nhỏ nhất thu được tại đầu thu, nếu tổng suy hao nằm trong giới hạn cho phộp thỡ