Đang tải... (xem toàn văn)
Nội dung đồ án gồm 5 chương. Cụ thể như sau: Chương 1: Tổng quan DWDM, trình bày khái niệm DWDM, động lực phát triển các ứng dụng của DWDM Chương 2: Nguyên lý hệ thống, trình bày sơ đồ chức năng và nguyên lý hoạt động của hệ thống; các tiêu chuẩn khuyến nghị cho hệ thống và cấu chung tổng quát của thiết bị DWDM Chương 3: Các thành phần trong hệ thống DWDM Chương 4:Cấu trúc mạng truyền tải,các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng hệ thống Chương 5:Tìm hiểu về thiết bị XDM 1000
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG MẬT ĐỘ CAO DWDM HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: “Kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng mật độ cao DWDM” Giảng viên hướng dẫn : TS NGUYỄN ĐỨC THỦY Sinh viên thực hiện : NGUYỄN THỊ TƯỞNG Lớp :D08VT2 Khóa :2008-2013 Hệ :CHÍNH QUY Hà Nội,tháng 12/2012 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG 1 NGUYỄN THỊ TƯỞNG-LỚP D08VT2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: “Kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng mật độ cao DWDM” Giảng viên hướng dẫn:TS.NGUYỄN ĐỨC THỦY Sinh viên thực hiện :NGUYỄN THỊ TƯỞNG Lớp :D08VT2 Khóa :2008-2013 Hệ :CHÍNH QUY Hà Nội,tháng 12/2012 MỤC LỤC NGUYỄN THỊ TƯỞNG-LỚP D08VT2 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THUẬT NGỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ADM Add/Drop Multiplexer Bộ ghép kênh xen/rẽ APD Avalanche Photo Diode Diode quang thác APS Automatic Protection Switching Chuyển mạch bảo vệ tự động ASE Amplifier Spontaneous Emission Nhiễu tự phát được khuếch đại AWG Arrayed-wavegiude Grating Cách tử ống dẫn sóng ma trận BER Bit Error Ratio Tỷ số lỗi bit DCF Dispersion Compensated Fiber Sợi bù tán sắc DCM Dispersion Compensator Module Module bù tán sắc DEMUX Demultiplexer Thiết bị tách kênh DSF Dispersion Shifted Fiber Sợi dịch chuyển tán sắc DWDM Dense Wavelength Division Multiplexer Ghép kênh theo bước sóng mật độ cao EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier Bộ khuếch đại quang sợi pha trộn Erbium EMS Element Management System Hệ thống quản lý phần tử FWM Four Wave Mixing Hiệu ứng trộn bốn bước sóng FEC Forward error correction Sửa lỗi hướng tới trước FIU Fiber Interface Unit Khối giao tiếp quang NGUYỄN THỊ TƯỞNG-LỚP D08VT2 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THUẬT NGỮ VIẾT TẮT RPU Raman Pump amplifier Unit Bộ khuếch đại Raman IP Internet Protocol Giao thức internet LED Light Emitting Diode Diode phát quang LD Laser Diode Diode laser MUX Multiplexer Thiết bị ghép kênh MAN Metro Area network Mạng đô thị NE Network Element Phần tử mạng NMS Network management system Hệ thống quản lý mạng OADM Optical Add/Drop Mutplexer Bộ xen/rẽ bước sóng quang OAU Optical Amplifier unit Bộ khuếch đại quang OBA Optical Booster Amplifier Bộ khuếch đại công suất ODU Optical Demultiplexing Unit Bộ tách kênh quang OEQ Optical equalizer Thiết bị cân bằng tín hiệu quang OLA Optical Line Amplifier Bộ khuếch đại đưởng truyền quang OLT Optical Line Terminator Bộ kết cuối đường quang OMU Optical Multiplexing Unit Bộ ghép kênh quang OPA Optical Pre-Amplifier Bộ tiền khuếch đại OTM Optical Terminal multiplexer Ghép kênh quang đầu cuối OTN Optical Transport Network Mạng truyền tải quang OUT Optical Transponder Unit Khối thu phát quang OSC Optical Supervisor Channel Kênh giám sát quang OSNR Optical Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên tạp âm quang OXC Optical Cross Connect Khối kết nối chéo quang PLC Planar lightwave circuit Mạch sáng quang phẳng REG Regenerator Thiết bị tái tạo NGUYỄN THỊ TƯỞNG-LỚP D08VT2 4 SMF Single Mode Fiber Sợi đơn mốt SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên tạp âm SPM Self Phase Modulation Điều chế tự dịch pha SSMF Standard Single Mode Fiber Sợi đơn mốt chuẩn WB Wavelength Block Khối bước sóng WDM Wavelength Division Multiplexer Ghép kênh theo bước sóng WSS Wavelength Selective Switches Chuyển mạch lựa chọn bước sóng WCC Wavelength Croos-Connects Bước sóng kết nối chéo LỜI MỞ ĐẦU Đi đôi với sự phát triển vượt bậc của nên kinh tế tri thức là nhu cầu trao đổi thông tin ngày càng tăng. Đòi hỏi mạng truyền thông cần phải có khả năng linh hoạt cao,tốc độ truyền dẫn lớn,băng thông rộng Để đáp ứng nhu cầu trên cho đến nay sợi quang vẫn được xem là môi trường lý tưởng cho việc truyền tải lưu lượng cực lớn. Đối với hệ thống dung lượng thấp, công nghệ TDM thường được sử dụng để tăng dung lượng truyền dẫn của một kênh cáp đơn lên 10Gbps, thậm chí là 40Gbps. Tuy nhiên, việc tăng tốc cao hơn nữa là không dễ dàng vì các hệ thống tốc độ cao đòi hỏi công nghệ điện tử phức tạp và đắt tiền. Khi tốc độ đạt tới hàng trăm Gbps, bản thân các mạch điện tử sẽ không thể đáp ứng được xung tín hiệu cực kỳ hẹp, thêm vào đó chi phí cho các giải pháp trở nên tốn kém và cơ cấu hoạt động quá phức tạp đòi hỏi công nghệ rất cao. Để nâng cao tốc độ truyền dẫn và khắc phục được những hạn chế mà các mạch điện hiện tại chưa khắc phục được, công nghệ ghép kênh quang phân chia theo bước sóng mật độ cao DWDM ra đời. DWDM có thể ghép một số lượng lớn bước sóng trong vùng bước sóng 1550nm để nâng dung lượng hệ thống lên hàng trăm Gbps. Sự phát triển của hệ thống DWDM cùng công nghệ chuyển mạch quang sẽ tạo nên một mạng thông tin thế hệ mới-mạng thông tin toàn quang.Với những ưu điểm vượt trội về chất lượng,đặc biệt là băng thông rộng đã tạo nên một cuộc cách mạng không chỉ trong công nghệ truyền dẫn mà còn cả giải pháp phát triển mạng viễn thông.Chính vì những lý do trên nên em muốn tìm hiểu “Kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng mật độ cao DWDM”.Nội dung đồ án gồm 5 chương. Cụ thể như sau: Chương 1: Tổng quan DWDM, trình bày khái niệm DWDM, động lực phát triển các ứng dụng của DWDM Chương 2: Nguyên lý hệ thống, trình bày sơ đồ chức năng và nguyên lý hoạt động của hệ thống; các tiêu chuẩn khuyến nghị cho hệ thống và cấu chung tổng quát của thiết bị DWDM Chương 3: Các thành phần trong hệ thống DWDM, trình bày chi tiết về các thành phần trong hệ thống DWDM bao gồm sơ đồ chức năng, nguyên lý hoạt động, thông số kỹ thuật và các tham số khai thác. NGUYỄN THỊ TƯỞNG-LỚP D08VT2 5 Chương 4:Cấu trúc mạng truyền tải,các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng hệ thống,mô hình mô phỏng hệ thống DWDM điểm-điểm. Chương 5:Tìm hiểu về thiết bị XDM 1000. Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng chắc chắn những vấn đề nêu ra trong phạm vi đồ án này chưa thể hoàn chỉnh. Nội dung của đồ án vẫn còn những vấn đề cần phải xem xét thêm và không thể tránh khỏi những khiếm khuyết.Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn để đề tài của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Đức Thủy-Viện khoa học kỹ thuật bưu điện, đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn nghiên cứu để em có thể hoàn thành đồ án này.Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô tại Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông đã giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu trong suốt thời gian em theo học tại trường. Hà Nội, ngày 06 tháng 12 năm 2012 NGUYỄN THỊ TƯỞNG-LỚP D08VT2 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN DWDM CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN DWDM 1.1. Khái niệm DWDM (Dense Wavelength Division Mutiplexing) là công nghệ ghép kênh theo bước sóng mật độ cao thực hiện ghép nhiều kênh có bước sóng khác nhau trong một băng tần hạn chế. Cấu trúc tổng quát của một tuyến DWDM đơn hướng, N kênh như hình 1.1. Hình 1.1: Cấu trúc tổng quát của DWDM và phổ của tín hiệu ghép Hệ thống DWDM về cơ bản gồm ba phần chính:khối phát quang,khối thu quang và phần truyền dẫn. + Khối phát quang gồm N bộ phát quang tương ứng với N bước sóng λ1… λn và một bộ ghép kênh quang theo bước sóng .Đầu ra của khối phát quang là N bước sóng đã được ghép lại để có thể ghép lên đường truyền quang. + Phần truyền dẫn quang gồm các đoạn sợi quang và các bộ khuếch đại.Sợi quang được dùng trong hệ thống này chủ yếu là sợi đơn mốt tiêu chuẩn . + Khối thu quang gồm một bộ tách kênh bước sóng và N bộ thu quang để thu được N kênh bước sóng riêng biệt. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN DWDM Hệ thống ghép kênh DWDM hiện tại hoạt động ở băng C hoặc băng L (bảng 1- 1), dung lượng 32 hoặc 40 kênh, khoảng kênh 0,4 nm và tốc độ tới 10G. Băng Ý nghĩa Dải bước sóng (nm) Băng O Original – băng gốc 1260 đến 1360 Băng E Extended – băng mở rộng 1360 đến 1460 Băng S Short – băng ngắn 1460 đến 1530 Băng C Conventional – băng thông thường 1530 đến 1565 Băng L Long – băng dài 1565 đến 1625 Băng U Ultra-long – băng cực dài 1625 đến 1675 Bảng 1.1: Phân chia băng tần quang Các bước sóng trong DWDM được chuẩn hóa theo khuyến nghị ITU-T G.692 (bảng 1- 2). Hiện tại, hệ thống DWDM đã nghiên cứu thử nghiệm với dung lượng kênh được nâng đến 40G hoặc số lượng kênh được nâng đến 80. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN DWDM TT Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 50 GHz Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 100 GHz hoặc hơn Bước sóng trung tâm (nm) 1 196.10 196.10 1528.77 2 196.05 – 1529.16 3 196.00 196.00 1529.55 4 195.95 – 1529.94 5 195.90 195.90 1530.33 6 195.85 – 1530.72 7 195.80 195.80 1531.12 8 195.75 – 1531.51 9 195.70 195.70 1531.90 10 195.65 – 1532.29 11 195.60 195.60 1532.68 12 195.55 – 1533.07 13 195.50 195.50 1533.47 TT Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 50 GHz Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 100 GHz hoặc hơn Bước sóng trung tâm (nm) 14 195.45 _ 1533.86 15 195.40 195.40 1534.25 16 195.35 – 1534.64 17 195.30 195.30 1535.04 18 195.25 – 1535.43 19 195.20 195.20 1535.82 20 195.15 – 1536.22 21 195.10 195.10 1536.61 22 195.05 – 1537.00 23 195.00 195.00 1537.40 24 194.95 – 1537.79 25 194.90 194.90 1538.19 26 194.85 – 1538.58 27 194.80 194.80 1538.98 28 194.75 – 1539.37 29 194.70 194.70 1539.77 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN DWDM Bảng 1.2: Bước sóng chuẩn hóa DWDM theo khuyến nghị ITU-T G.692 1.2. Ứng dụng 1.2.1. Các kiểu mạng DWDM DWDM có hai kiểu ứng dụng: kiểu mạng mở và mạng tích hợp. - Kiểu mạng DWDM mở :Hoạt động với mọi loại giao diện quang đầu cuối. Hệ thống này sử dụng công nghệ chuyển đổi bước sóng để chuyển đổi tín hiệu quang từ bước sóng của luồng tín hiệu cần truyền sang bước sóng quy chuẩn trong hệ thống. Các tín hiệu quang từ các thiết bị đầu cuối khác nhau sau khi được chuyển đổi thành các bước sóng khác nhau phù hợp hệ thống theo khuyến nghị ITU-T được đưa tới bộ ghép để ghép thành tín hiệu DWDM. Hình 1.2: Hệ thống DWDM mở. -Hệ thống DWDM tích hợp: Không sử dụng công nghệ chuyển đổi bước sóng,được thiết kế để hoạt động cùng với một số mạng khác như SDH, Ethernet, Các giao diện quang từ thiết bị thuộc các mạng được tích hợp phải có bước sóng chuẩn hóa DWDM và được kết nối trực tiếp vào bộ tách ghép kênh của hệ thống DWDM. Hình 1.3: Hệ thống DWDM tích hợp Các kiểu mạng này được áp dụng tùy thuộc vào từng hoàn cảnh cụ thể. Trong thực tế, có thể kết hợp cả hai kiểu ứng dụng này trong một hệ thống mạng. 1.2.2. Ứng dụng DWDM tại các lớp mạng - Mạng đường trục (back-bone) [...]... thống DWDM thành luồng tín hiệu ghép kênh theo bước sóng 3) Bộ tách kênh theo quang (ODU): Có chức năng ghép các tín hiệu tại các bước sóng đơn chuẩn hóa theo hệ thống DWDM từ luồng tín hiệu ghép kênh theo bước sóng 4) Bộ ghép kênh xen rẽ quang (OADM): Có chức năng xen/rẽ các tín hiệu tại các bước sóng đơn chuẩn hóa theo hệ thống DWDM vào/từ luồng tín hiệu ghép kênh theo bước sóng 5) Bộ khuếch đại quang... ghép kênh quang theo bước sóng bao gồm: Khối ghép kênh quang theo bước sóng, các khối suy hao điều chỉnh được,bộ chia quang,khối giám sát công suất quang,khối điều khiển và truyền thông ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 3:CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG DWDM Hình 3.2: Sơ đồ khối chức năng của bộ ghép kênh quang Nguyên lý hoạt động Mỗi bước sóng trên từng kênh riêng biệt được đưa qua bộ ghép bước sóng MUX để ghép. .. OADM Trong khối OADM, tín hiệu được đi qua khối tách kênh để tách ra các bước sóng đơn Các bước sóng đơn xen rẽ được đưa tới đầu ra client side Các bước sóng còn lại được đi qua các bộ suy hao điều khiển được và đưa tới khối ghép kênh Khối ghép kênh ghép các bước sóng này với các bước sóng xen rẽ đầu vào client side thành luồng ghép kênh DWDM tổng Luồng ghép này được đưa qua bộ tách công suất giám sát... sau: Theo hướng phát, OTM nhận tín hiệu từ nhiều luồng tín hiệu từ phía khách hàng với các giao diện điện hoặc giao diện quang với bước sóng không chuẩn hóa theo DWDM Các tín hiệu này được các OTU gom thành các luồng có tốc độ phù hợp và phát trên các bước sóng chuẩn hóa DWDM khác nhau Các tín hiệu từ đầu ra các OTU đưa tới OMU để ghép kênh theo bước sóng để phát trên một sợi quang Tín hiệu ghép kênh. .. tách /ghép một số kênh bước sóng từ/lên luồng ghép kênh tổng Ngoài ra, OADM còn có các chức năng phụ trợ như điều chỉnh công suất từng kênh, giám sát công suất, trích một phần tín hiệu ghép tổng cho mục đích đo kiểm, giám sát, 3.4.2 Phân loại Có thể phân loại OADM theo các tiêu chí sau: 1) Phân loại theo dung lượng bộ xen tách: hệ thống 40 bước sóng xen tách 2 kênh/ 4 kênh/ 8 kênh, 2) Phân loại theo chức... năng:OMU có chức năng ghép các kênh quang phân chia theo bước sóng Ngoài ra, OMU còn có các chức năng phụ trợ như điều chỉnh công suất từng kênh, giám sát công suất, trích một phần tín hiệu ghép tổng cho mục đích đo kiểm, giám sát, 3.2.2 Phân loại Có thể phân loại OMU theo các tiêu chí sau: 1) Phân loại theo dung lượng bộ ghép: có hai loại, 40 bước sóng và 80 bước sóng 2) Phân loại theo chức năng điều... có bước sóng chuẩn hóa DWDM phù hợp với bộ ghép kênh bước sóng Theo hướng thu, tín hiệu quang bước sóng chuẩn hóa từ bộ tách kênh bước sóng quang được đưa đến khối thu tín hiệu quang giao diện network để khôi phục luồng thông tin ban đầu Luồng thông tin thu được tiếp tục được chuyển đến khối sửa lỗi và giám sát để sửa lỗi bằng phương thức FEC Luồng tin sau khi được sửa lỗi được đưa đến khối phát bước. .. Interferometer kết hợp với FBG 3.3.3 Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động Sơ đồ khối Hình 3.3 biểu diễn sơ đồ khối chức năng của bộ tách kênh quang theo bước sóng có hệ thống giám sát công suất quang tích hợp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 3:CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG DWDM Cấu tạo của bộ tách kênh quang theo bước sóng bao gồm: + Khối tách kênh quang theo bước sóng + Bộ chia quang giám sát + Khối giám sát công suất... tách các kênh quang phân chia theo bước sóng Ngoài ra, ODU còn có các chức năng phụ trợ như giám sát công suất đầu vào, trích một phần tín hiệu ghép kênh tổng cho mục đích đo kiểm, giám sát, 3.3.2 Phân loại 1) Phân loại theo dung lượng bộ tách: có hai loại, 40 bước sóng và 80 bước sóng 2) Phân loại theo nguyên lý cơ sở: có các loại thông dụng như sau: + Cách tử nhiễu xạ + Cách tử dàn ống dẫn sóng +... vào và phát lại trên các bước sóng chuẩn hóa của hệ thống DWDM, từ λ1 đến λn Đầu ra từ các OTU được đưa đến bộ ghép kênh theo bước sóng OMU OMU làm nhiệm vụ ghép các tín hiệu tại các bước sóng khác nhau thành một luồng tín hiệu, tín hiệu ghép này được đưa đến bộ khuếch đại tăng cường (BA) để tăng mức công suất quang Trên đường truyền có đặt các bộ khuếch đại đường (LA) để tăng độ dài khoảng lặp hoặc . NGHIỆP KỸ THUẬT GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG MẬT ĐỘ CAO DWDM HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: Kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng mật độ cao DWDM Giảng. hóa DWDM. 2) Bộ ghép kênh theo quang (OMU): Có chức năng ghép các tín hiệu tại các bước sóng đơn chuẩn hóa theo hệ thống DWDM thành luồng tín hiệu ghép kênh theo bước sóng. 3) Bộ tách kênh theo. hiểu Kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng mật độ cao DWDM .Nội dung đồ án gồm 5 chương. Cụ thể như sau: Chương 1: Tổng quan DWDM, trình bày khái niệm DWDM, động lực phát triển các ứng dụng của DWDM