- Thiết kế tối ưu mạng truyền dẫn quang băng rộng DWDM sử dụng ROADM 1 MỤC LỤC TRANG BÌA PHỤ LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH SÁCH BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ CHƯƠNG 1 – GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG DWDM. - Nguyên lý cơ bản của ghép kênh quang theo bước sóng. - Các thành phần trong hệ thống DWDM. - Tổng quan hệ thống DWDM. - Bộ khoá bước sóng WB (Wavelength Blocker. - Chuyển mạch chọn lọc bước sóng (Wavelength Selective Switch. - Kiến trúc chọn lựa bước sóng (Wavelength selective. - 38 Thiết kế tối ưu mạng truyền dẫn quang băng rộng DWDM sử dụng ROADM 2 2.3.4. - Tổng quan hệ thống DWDM Campuchia. - Gán bước sóng. - Cấu hình tham số hệ thống. - 83 Thiết kế tối ưu mạng truyền dẫn quang băng rộng DWDM sử dụng ROADM 3 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Ti ếng Anh Ti ếng Việt ASE Amplified Spontaneous Emission Phát xạ tự phát được khuếch đại AWG Arrayed Waveguide Gratings Cách tử ống dẫn sóng mảng BA Booster Amplifier Khuếch đại công suất BER Bit Error Rate Tỉ số lỗi bit DCF Dispersion Compensating Fiber Sợi quang bù tán sắc DCM Dispersion Compensating Module Khối bù tán sắc DEMUX Demultiplexer Bộ tách kênh DFA Dopped Fiber Amplifier Khuếch đại sợi quang pha tạp DRA Distributed Raman Amplifier Khuếch đại Raman phân bố DSF Dispersion Shifted Fiber Sợi quang dịch tán sắc DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia bước sóng mật độ lớn EDFA Erbium Dopped Fiber Amplifier Khuếch đại sợi quang pha tạp Erbium EMS Element Management System Hệ thống quản lý phần tử FBG Fiber Bragg Gratings Cách tử Bragg sợi quang FEC Forward Error Correction Sửa lỗi chuyển tiếp FOADM Fixed Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia bước sóng cố định FWM Four Wave Mixing Trộn bốn sóng Thiết kế tối ưu mạng truyền dẫn quang băng rộng DWDM sử dụng ROADM 4 GVD Group Velocity Dispersion Tán sắc vận tốc nhóm ISI Intersymbol Interference Giao thoa liên ký tự ITU Iternational Telecommunication Union Liên minh viễn thông quốc tế LA Line Amplifier Khuếch đại đường dây LRA Lumped Raman Amplifier Khuếch đại Raman rời rạc LCoS Liquid Crystal on silicon Tinh thể lỏng trên nền silicon MEMS Micro electro-mechanical Systems Hệ thống cơ điện siêu vi MUX Multiplexer Bộ ghép kênh MZI Mach Zehnder Interferometer Bộ giao thoa Mach Zehnder NF Noise Figure Hệ số nhiễu NMS Network Management System Hệ thống quản lý mạng NZ DSF Non-zero Dispersion Shifted Fiber Sợi quang dịch tán sắc khác không O-E-O Optical–Electronic–Optical Biến đổi quang-điện-quang OADM Optical Add-Drop Multiplexer Bộ ghép kênh xen-rẽ quang OCM Optical Channel Monitor Bộ giám sát kênh quang ODU Optical Demultiplexing Unit Bộ ghép kênh quang OLA Optical Line Amplifier Bộ khuếch đại đường truyền OMU Optical Multiplexing Unit Bộ ghép kênh quang OSC Optical Supervisory Channel Kênh giám sát quang Thiết kế tối ưu mạng truyền dẫn quang băng rộng DWDM sử dụng ROADM 5 OSNR Optical Signal to Noise Ratio Tỉ số tín hiệu/nhiễu quang OTM Optical Terminal Multiplexer Bộ ghép kênh kết cuối quang OTU Optical Transponder Unit Bộ phát đáp quang OXC Optical Cross-Connect Nối chéo quang PA Pre-Amplifier Bộ tiền khuếch đại PDL Polarization Dependent Loss Suy hao phụ thuộc phân cực PLC Planar Lightwave Circuit Mạch tích hợp quang học PMD Polarization-Mode Dispersion Tán sắc mode phân cực ROADM Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer Bộ ghép kênh xen-rẽ quang tái cấu hình được SBS Stimulated Brillouin Scattering Tán xạ kích thích Brillouin SOA Semiconductor Optical Amplifier Bộ khuếch đại quang bán dẫn SPM Self–Phase Modulation Tự điều biến pha SRS Stimulated Raman Scattering Tán xạ Raman bị kích thích TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian VOA Variable Optical Attenuator Bộ điều chỉnh suy hao quang WB Wavelength Blocker Bộ khoá bước sóng WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia bước sóng WSS Wavelength Selective Switch Chuyển mạch chọn lọc bước sóng XPM Cross Phase Modulation Điều biến chéo pha Thiết kế tối ưu mạng truyền dẫn quang băng rộng DWDM sử dụng ROADM 6 DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Tần số trung tâm danh định. - 28 Bảng 2.2: Suy hao xen của các thiết bị ở bước sóng 1550 nm. - 75 Thiết kế tối ưu mạng truyền dẫn quang băng rộng DWDM sử dụng ROADM 7 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Cấu trúc tuyến DWDM N kênh bước sóng. - 11 Hình 1.2: Phổ của tín hiệu DWDM. - 12 Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống DWDM đơn hướng. - 16 Hình 1.4: Sơ đồ hệ thống DWDM 2 hướng. - 17 Hình 1.5: Sơ đồ khối bộ phát đáp quang. - 19 Hình 1.6: Sơ đồ khối bộ ghép kênh quang. - 19 Hình 1.7: Sơ đồ khối bộ tách kênh quang. - 20 Hình 1.8: Cấu trúc một bộ khuếch đại EDFA. - 22 Hình 1.9: Sơ đồ bộ khuếch đại Raman điển hình. - 23 Hình 1.10: Cấu trúc bộ OADM. - 25 Hình 1.11: Kiến trúc ROADM song song cho hệ thống WDM 3 kênh. - 26 Hình 1.12: Kiến trúc ROADM nối tiếp. - 26 Hình 2.1: ROADM 3 bậc. - 29 Hình 2.2: ROADM 6 bậc được triển khai tại điểm giao nhau của 3 vòng. - 29 Hình 2.3: Cấu trúc của một bộ ROADM WB. - 30 Hình 2.4: Cấu trúc ROADM PLC. - 31 Hình 2.5: WSS định tuyến bước sóng. - 33 Hình 2.6: Cấu trúc ROADM WSS 2 bậc. - 33 Hình 2.7: Cấu trúc ROADM WSS 4 bậc với các port xen/rẽ kênh colored. - 34 Hình 2.8: Cấu trúc ROADM WSS 4 bậc với các port xen/rẽ colorless. - 35 Hình 2.9: Kiến trúc của ROADM OXC cho một nút bậc 7 với 40 bước sóng. - 36 Hình 2.10: Kiến trúc ROADM quảng bá và chọn lọc. - 37 Hình 2.11: Kiến trúc ROADM định tuyến và chọn lọc. - 38 Hình 2.12: Kiến trúc chọn lựa bước sóng. - 39 Hình 2.13: ROADM với 3 kết nối mạng nhưng chỉ có 2 port xen/rẽ. - 42 Hình 2.14: Kiến trúc ROADM CDC. - 43 Hình 2.15: Các bước sóng tại lưới 50 GHz. - 44 Hình 2.16 : Đặc tính suy hao của sợi quang theo bước sóng. - 45 Thiết kế tối ưu mạng truyền dẫn quang băng rộng DWDM sử dụng ROADM 8 Hình 2.17: Tán sắc sắc thể là tổng của tán sắc vật liệu và tán sắc dẫn sóng. - 50 Hình 2.18: Hệ thống DWDM điểm – điểm đa tầng khuếch đại. - 57 Hình 2.19: Hệ thống DWDM đa tầng khuếch đại Raman. - 59 Hình 2.20: OSNR với khuếch đại Raman phân bố và EDFA. - 60 Hình 3.1 : Sơ đồ kết nối logic hệ thống mạng đường trục Campuchia. - 62 Hình 3.2: Mạng vòng ZONE4&5. - 64 Hình 3.3: Mạng vòng ZONE2. - 64 Hình 3.4: Bước sóng giữa 2 nút PNP_VP05_02 và PNP_VP06_02. - 65 Hình 3.5: Bước sóng được gán cho các nút trong vòng ZONE2. - 65 Hình 3.6: Bước sóng giữa 2 nút PNP_VP05_01 và PNP_VP06_01. - 66 Hình 3.7: Sơ đồ bước sóng ZONE4&5. - 66 Hình 3.8: Cấu trúc bộ OTU2S. - 68 Hình 3.9: Cấu trúc bộ OTU2F. - 68 Hình 3.10: Cấu trúc bộ chuyển mạch bước sóng. - 70 Hình 3.11 : Bộ khuếch đại Raman bơm ngược. - 71 Hình 3.12 : Cấu hình trạm ROADM 2 bậc, có bước sóng xen/rẽ và tái tạo. - 71 Hình 3.13 : Cấu hình ROADM 3 bậc. - 72 Hình 3.14 : Sơ đồ thiết kế mạng vòng ZONE2. - 72 Hình 3.15 : Sơ đồ thiết kế mạng vòng ZONE4&5. - 73 Hình 3.16 : Phổ tín hiệu DWDM sau khi ghép kênh. - 76 Hình 3.17: Phổ tín hiệu sau bộ khuếch đại công suất. - 76 Hình 3.18: Thông số tín hiệu DWDM. - 77 Hình 3.19: Phổ tín hiệu sau bộ khuếch đại công suất. - 77 Hình 3.20: Thông số tín hiệu DWDM. - 78 Hình 3.21: Mô hình mắt kênh 192,1 THz. - 78 Hình 3.22: Mô hình mắt kênh 192,5 THz. - 79 Hình 3.23: Mô hình mắt kênh 195,4 THz. - 79 Hình 3.24: Mô hình mắt kênh 192,3 THz. - 80 Hình 3.25: Mô hình mắt kênh 195,3 THz. - Trong khi đó công nghệ WDM lại thể hiện nhiều ưu thế trong mạng quang hiện tại khi lợi dụng băng thông lớn của sợi quang để ghép nhiều bước sóng giúp tăng dung lượng truyền dẫn. - Khi công nghệ quang điện tử ngày càng phát triển, mật độ lớn bước sóng có thể được ghép vào trong cùng sợi quang, khi này thuật ngữ DWDM (Dense Wavelength Division Multiplex ) được sử dụng. - Hiện tại, các hệ thống thương mại có và 128 bước sóng trên mỗi sợi quang đã được công bố. - Các bước sóng được xen/rẽ vào/từ sợi quang trong mạng DWDM tại các nút OADM (Optical Add Drop Multiplexer). - Ngày nay, hầu hết OADM đều có thể cấu hình lại được, bất kỳ bước sóng nào cũng có thể được xen/rẽ tại bất kỳ các nút và việc chọn lọc bước sóng để xen/rẽ có thể thay đổi dễ dàng. - Chương 1 giới thiệu hệ thống DWDM gồm nguyên lý, đặc điểm và các thiết bị DWDM đặc trưng được sử dụng. - Sau đó thiết kế được mô phỏng lại bằng phần mềm Optisystem để đánh giá hiệu năng của hệ thống. - Thiết kế tối ưu mạng truyền dẫn quang băng rộng DWDM sử dụng ROADM 11 CHƯƠNG 1 – GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG DWDM 1.1. - Nguyên lý cơ bản của ghép kênh quang theo bước sóng Kỹ thuật ghép kênh phân chia bước sóng WDM (Wavelength Division Multiplexing) là một kỹ thuật đặc trưng được sử dụng rộng rãi trong hệ thống thông tin quang ngày nay. - 50 THz), bằng cách ghép nhiều bước sóng khác nhau trên cùng một sợi quang, cho phép tăng dung lượng truyền dẫn mà không cần tăng tốc độ xử lý của các phần tử điện tử hoặc tăng thêm sợi quang. - Băng tần truyền tải thích hợp trên sợi quang được chia thành các bước sóng với khoảng cách theo chuẩn ITU-T, mỗi bước sóng có thể truyền tải một luồng thông tin có tốc độ bit lớn, có thể là 10, 20 hoặc 40 Gbps. - DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) là công nghệ cho phép ghép các bước sóng mật độ lớn với số lượng kênh có thể lên tới 40, 80 kênh hoặc cao hơn với khoảng cách kênh 100 GHz hoặc 50 GHz tại băng C và băng L. - Cấu trúc tổng quát của một tuyến DWDM đơn hướng N kênh bước sóng như hình 1.1 Hình 1.1: Cấu trúc tuyến DWDM N kênh bước sóng Để ghép N kênh bước sóng truyền đi trong sợi quang, người ta phải thực hiện điều chế N kênh thông tin lên N bước sóng khác nhau λ1, λ2… λN. - Thiết kế tối ưu mạng truyền dẫn quang băng rộng DWDM sử dụng ROADM 12 Hình 1.2: Phổ của tín hiệu DWDM Sau khi ghép kênh, sợi quang truyền đi đồng thời N kênh bước sóng khác nhau. - Ở phía thu, bộ tách kênh quang DEMUX sẽ tách tín hiệu DWDM thành các bước sóng quang riêng rẽ rồi được biến đổi thành tín hiệu điện qua các bộ tách sóng quang trong thiết bị thu Rx. - Mặc dù cửa sổ truyền dẫn tại vùng bước sóng 1550 nm có độ rộng khoảng 100 nm, nhưng do dải khuếch đại của các bộ khuếch đại quang chỉ có độ rộng khoảng 35 nm (theo khuyến nghị của ITU-T thì dải khuếch đại này là bước sóng nm đối với băng C hoặc nm đối với băng L). - Điều này làm cho hệ thống DWDM chỉ làm việc với dải bước sóng nhỏ hơn nhiều so với toàn bộ dải tần bằng phẳng có suy hao thấp của sợi quang. - Bảng 1.1 liệt kê các tần số trung tâm danh định lấy 50 GHz và 100 GHz làm khoảng cách giữa các kênh trong dải bước sóng từ 1534 nm đến 1560 nm [19]. - Trong hệ thống DWDM, số lượng bước sóng không thể quá nhiều, bởi vì việc điều khiển và giám sát đối với các bước sóng này là một vấn đề phức tạp, có thể quy Thiết kế tối ưu mạng truyền dẫn quang băng rộng DWDM sử dụng ROADM 13 định trị số lớn nhất đối với số lượng bước sóng của hệ thống từ góc độ kinh tế và công nghệ. - Tần số trung tâm danh định với khoảng cách là 50 GHz (THz) Tần số trung tâm danh định với khoảng cách là 100 GHz (THz) Bước sóng trung tâm danh định (nm Thiết kế tối ưu mạng truyền dẫn quang băng rộng DWDM sử dụng ROADM Bảng 1.1: Tần số trung tâm danh định 1.2. - Dung lượng truyền dẫn lớn: hệ thống DWDM có thể truyền dẫn đồng thời nhiều kênh quang, mỗi kênh quang lại có thể có một tốc độ bit khác nhau. - Thiết kế tối ưu mạng truyền dẫn quang băng rộng DWDM sử dụng ROADM 15 Do đó hệ thống DWDM có dung lượng truyền dẫn lớn hơn nhiều so với hệ thống TDM. - Hiện nay hệ thống DWDM đã được nhiều nơi xây dựng tới 80 bước sóng với tốc độ bit là 10 Gbps, tổng dung lượng của hệ thống lên tới 800 Gbps. - Quản lý băng tần hiệu quả, tái cấu hình mềm dẻo và linh hoạt: Nhờ việc định tuyến phân bố bước sóng trong mạng DWDM nên nó có khả năng quản lý hiệu quả băng tần truyền dẫn và cấu hình lại dịch vụ mạng trong chu kỳ sống của hệ thống mà không cần đi lại cáp hoặc thiết kế lại mạng hiện tại. - Các thành phần trong hệ thống DWDM 1.3.1. - Mô hình tổng quát của hệ thống DWDM đơn hướng minh hoạ như hình 1.3. - Thiết kế tối ưu mạng truyền dẫn quang băng rộng DWDM sử dụng ROADM 16 Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống DWDM đơn hướng Hệ thống DWDM gồm có các thành phần cơ bản. - Hệ thống quản lý mạng NMS (Network Management System. - Hệ thống quản lý phần tử EMS (Element Management System) Ở phía phát, các tín hiệu quang được truyền đến bộ phát đáp OTU, tại đây tín hiệu được biến đổi quang – điện – quang (O-E-O) để đảm bảo bước sóng tín hiệu vào hệ thống DWDM theo chuẩn ITU-T. - Bộ ghép kênh quang OMU ghép các tín hiệu có các bước sóng khác nhau thành tín hiệu DWDM và được truyền tới bộ khuếch đại công suất BA để công suất tín hiệu đủ lớn để có thể truyền đi xa
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt