Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tìm hiểu về DWDM, Thiết bị Optix OSN 6800 và ứng dụng của nó trong mạng đường trục. Tìm hiểu sâu về cấu trúc phần cứng, các loại card, module điều khiển của thiết bị. Tài liệu này vô cùng hữu ích cho các ban sinh viên, kỹ sư vận hành khai thác mạng sử dụng thiết bị Optix.
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM I. Ghép kênh theo bước sóng (Wavelength Division Multiplex): 1.1 Giới thiệu hệ thống thông tin quang: Từ những năm 80, khi các hệ thống thông tin cáp sợi quang được chính thức đưa vào khai thác trên mạng viễn thông, mọi người đều thừa nhận rằng phương thức truyền dẫn quang đã thể hiện khả năng to lớn trong việc chuyển tải các dịch vụ viễn thông ngày càng phong phú và hiện đại của nhân loại. Các nhà sản xuất đã chế tạo ra những sợi quang đạt tới giá trị suy hao rất nhỏ, giá trị suy hao 0,154 dB/km tại bước sóng 1550 nm đã cho thấy sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ sợi quang trong hơn hai thập niên qua. Cùng với đó là sự tiến bộ lớn trong công nghệ chế tạo các nguồn phát quang và thu quang, để từ đó tạo ra các hệ thống thông tin quang với nhiều ưu điểm trội hơn so với các hệ thống cáp thông tin kim loại. Dưới đây là những ưu điểm nổi trội của môi trường truyền dẫn quang so với các môi trường truyền dẫn khác: • Suy hao truyền dẫn nhỏ • Băng tần truyền dẫn rất lớn • Không bị can nhiễu của trường điện từ • Có tính bảo mật tín hiệu thông tin cao • Có kích thước và trọng lượng nhỏ • Sợi có tính cách điện tốt, không bị ảnh hưởng của sét • Độ tin cậy cao • Sợi được chế tạo từ vật liệu rất sẵn có Chính bởi các lý do trên mà hệ thống thông tin quang đã có sức hấp dẫn mạnh mẽ các nhà khai thác viễn thông. Các hệ thống thông tin quang không những chỉ phù hợp với các tuyến thông tin xuyên lục địa, tuyến đường trục và tuyến trung kế mà còn có tiềm năng to lớn trong việc thực hiện các chức năng của mạng nội hạt với cấu trúc tin cậy và đáp ứng mọi loại hình dịch vụ hiện tại và tương lai. Mô hình chung của một tuyến thông tin quang như sau: Các thành phần chính của tuyến gồm có phần phát quang, cáp sợi quang và phần thu quang: − Phần phát quang được cấu tạo từ nguồn phát tín hiệu quang và các mạch điện điều khiển liên kết với nhau. Nguồn phát quang ở thiết bị phát có thể sử dụng diode phát quang (LED) hoặc Laser bán dẫn (LD). Cả hai loại nguồn phát này đều phù hợp cho các hệ thống thông tin quang, với tín hiệu quang đầu ra các tham số biến đổi tương ứng với sự thay đổi của dạng điều biến. − Cáp sợi quang gồm các sợi dẫn quang và các lớp vỏ bọc xung quanh để bảo vệ sợi quang khỏi tác động có hại từ môi trường bên ngoài. − Phần thu quang do bộ tách sóng quang và các mạch khuếch đại, tái tạo tín hiệu hợp thành. Mối hàn sợi Bộ nối quang Mạch điện Tín hiệu điện ra Hình 1.1.1 Các thành phần chính của tuyến truyền dẫn cáp sợi quang Ngoài các thành phần chủ yếu này, tuyến thông tin quang còn có các bộ nối quang (connector), các mối hàn, bộ chia quang và các trạm lặp; tất cả tạo nên một tuyến thông tin quang hoàn chỉnh. Với những tiến bộ vượt bậc trong công nghệ điện tử và điều khiển, công nghệ vật liệu quang đã làm tăng lên rất nhiều năng lực của một hệ thống thông tin quang, dung lượng trên một tuyến đã lên tới cỡ Tb/s đối với thực nghiệm, hàng trăm Gbit/s đối với các hệ thống và sản phẩm mạng quang thương mại. Đặc tuyến suy hao của sợi quang theo bước sóng tồn tại ba vùng mà tại đó có suy hao thấp là các vùng xung quanh bước sóng 850 nm, 1310 nm và 1550 nm. Ba vùng bước sóng này được sử dụng cho các hệ thống thông tin quang và gọi là các vùng cửa sổ thứ nhất, thứ hai và thứ ba tương ứng. Thời kỳ đầu của kỹ thuật thông tin quang, cửa sổ thứ nhất được sử dụng. Nhưng sau này do công nghệ chế tạo sợi phát triển mạnh, suy hao sợi ở hai cửa sổ sau rất nhỏ cho nên các hệ thống thông tin quang ngày nay chủ yếu hoạt động ở vùng cửa sổ thứ hai và thứ ba. Hình 1.1.2 Đặc tuyến suy hao của sợi quang theo bước sóng Một ý tưởng hoàn toàn có lý khi cho rằng có thể truyền dẫn đồng thời nhiều tín hiệu quang từ các nguồn quang có bước sóng phát khác nhau trên cùng một sợi quang. Kỹ thuật ghép kênh quang theo bước sóng WDM (Wavelength Division Multiplexing) và DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) ra đời từ ý tưởng này. 1.2 Nguyên lý ghép kênh quang theo bước sóng: Với sự phát triển của dịch vụ thoại và nhiều dịch vụ mới khác, đặc biệt sự phát triển nhanh chóng của các mô hình truyền số liệu như là Internet, dung lượng mạng truyền dẫn sẽ chắc chắn gặp phải những thách thức lớn. Trước khi tìm hiểu về WDM, chúng ta khái quát hai phương pháp mở rộng dung lượng truyền dẫn truyền thống là SDM và TDM. 1.2.1 Truyền dẫn ghép phân không gian SDM: Phương pháp ghép không gian cho phép mở rộng dung lượng truyền dẫn của mạng một cách đơn giản bằng cách tăng số lượng sợi quang và thiết bị truyền dẫn. Mặc dù công nghệ sản xuất cáp quang đã rất phát triển, một sợi cáp quang có thể có từ vài sợi quang đến hàng trăm sợi quang, nhưng việc tăng số lượng sợi quang lại bất tiện trong thi công và bão dưỡng sau này. Thêm vào đó, khi số lượng sợi quang đã lắp đặt không đáp ứng nhu cầu và cần phải có sợi quang mới để tăng dung lượng truyền dẫn thì chi phí lại tăng lên. Mặt khác phương pháp này không sử dụng hiệu quả băng thông truyền dẫn của sợi quang và bỏ phí tài nguyên băng thông trên sợi quang. Do đó không phải lúc nào cũng có thể lắp đặt thêm các tuyến cáp quang; một khó khăn nữa là trong giai đoạn thiết lập mạng lại rất khó đánh giá sự phát triển các dịch vụ để lắp đặt các sợi quang đủ dùng sau này. 1.2.2 Truyền dẫn ghép phân thời gian TDM: TDM thường được dùng để mở rộng dung lượng truyền dẫn, ví dụ như ghép một nhóm cơ bản thành một nhóm lớn như PDH truyền thống và STM-1, STM-4, STM-16 và STM-64 trong hệ thống SDH hiện nay. Công nghệ TDM có thể tăng dung lượng truyền dẫn quang lên gấp đôi, giảm nhiều chi phí cho thiết bị và sợi quang. Thêm vào đó, TDM rất dễ dàng xen/ rẽ các luồng tín hiệu số bằng phương pháp ghép kênh và phù hợp với các mạng yêu cầu cơ chế bảo vệ tự phục hồi. Tuy nhiên TDM có hai điểm bất lợi. Thứ nhất là có sự gián đoạn dịch vụ đang cung cấp vì khi nâng cấp lên tốc độ cao hơn thì yêu cầu phải thay thế hoàn toàn thiết bị và giao tiếp mạng, do đó thiết bị đang hoạt động sẽ bị ngắt trong quá trình nâng cấp. Thứ hai là việc nâng dung lượng thiếu sự mềm dẻo, ví dụ khi một hệ thống có tốc độ STM-1 được yêu cầu cung cấp 2 kênh STM-1 thì chỉ có một cách duy nhất là nâng lên STM-4 thậm chí không dùng đến 2 kênh STM-1 còn lại. Đối với thiết bị TDM tốc độ cao hơn thì chi phí cũng cao, hơn nữa thiết bị TDM 40Gbit/s đã đạt đến giới hạn của thiết bị điện tử. Thậm chí sự ảnh hưởng phi tuyến tại tốc độ 10Gbit/s đối với các loại cáp khác nhau cũng sẽ gặp nhiều hạn chế để truyền đi. Hiện nay, TDM thường được dùng như là phương pháp mở rộng dung lượng truyền dẫn, thông qua việc nâng cấp liên tục tốc độ của hệ thống. Khi đạt đến một tốc độ giới hạn thì các giải pháp khác phải được tìm kiếm dựa trên các đặc tính giới hạn của thiết bị và phương tiện truyền dẫn v.v… Công nghệ truyền thống PDH và SDH hiện nay đều sử dụng tín hiệu quang một bước sóng đơn. Phương pháp truyền dẫn này đã bỏ phí khả năng của sợi quang bởi vì băng thông của sợi quang vô cùng lớn khi so sánh với một bước sóng mà hiện nay chúng ta đang dùng. Công nghệ DWDM được phát triển dựa vào nền tảng này. Công nghệ này đã làm tăng năng lực mạng và sử dụng đầy đủ tài nguyên băng thông của sợi quang và giảm đi sự lãng phí tài nguyên. 1.2.3 Truyền dẫn ghép phân theo bước sóng WDM: Là phương pháp ghép thêm nhiều bước sóng để có thể truyền trên một sợi quang, không cần tăng tốc độ truyền dẫn trên một bước sóng. Công nghệ WDM có thể mang đến giải pháp hoàn thiện nhất trong điều kiện công nghệ hiện tại. Thứ nhất nó vẫn giữ tốc độ xử lý của các linh kiện điện tử ở mức 10Gbps, bảo đảm thích hợp với sợi quang hiện tại. Thay vào đó, công nghệ WDM tăng băng thông bằng cách tận dụng cửa sổ làm việc của sợi quang trong khoảng bước sóng 1260 nm đến 1675 nm. Khoảng bước sóng này được chia làm nhiều băng sóng hoạt động như minh họa trên bảng sau. Thoạt tiên, hệ thống WDM hoạt động ở băng C (do EDFA hoạt động trong khoảng băng sóng này). Về sau, EDFA có khả năng hoạt động ở cả băng C và băng L nên hệ thống WDM hiện tại dùng EDFA có thể hoạt động ở cả băng C và băng L. TT Băng sóng Mô tả Phạm vi bước sóng (nm) 1 Băng O Original 1260 đến 1360 2 Băng E Extended 1360 đến 1460 3 Băng S Short 1460 đến 1530 4 Băng C Conventional 1530 đến 1565 5 Băng L Long 1565 đến 1625 6 Băng U Ultra-long 1625 đến 1675 Bảng 1.2.3 Bảng mô tả các băng sóng. 1.2.3.1 Ghép lỏng các bước sóng (CWDM): CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplex) có khoảng cách giữa các bước sóng kề nhau là 20nm, khoảng cách kênh là 2500GHz. Do các bước sóng cách xa nhau nên laser không cần bộ làm mát. Sở dĩ đạt được lợi thế này là vì cho phép bước sóng của laser trôi khi nhiệt độ tăng một lượng là 0,12nm/ 0 c và độ lệch của bước sóng cho phép bằng ±3 nm. Kỹ thuật CWDM mang lại hiệu quả kinh tế cao đối với hệ thống yêu cầu ghép ít bước sóng. 1.2.3.2 Ghép chặt các bước sóng (DWDM): DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) có khoảng cách giữa các bước rất nhỏ (1nm~10nm) chỉ khoảng 0,8nm. Hệ thống DWDM đòi hỏi yêu cầu chất lượng nguồn laser phải chính xác, đảm bảo bước sóng quy định để không làm nhiễu các bước sóng khác. DWDM đòi hỏi hệ thống phải làm việc trong môi trường rất ổn định. Do phổ laser rất hẹp mỗi bước sóng DWDM có tốc độ truyền dẫn lên tới 10Gbit/s và cao hơn đồng thời hệ thống cũng cho phép ghép rất nhiều bước sóng. Hình 1.3.2.3 Nguyên lý ghép chặt các bước sóng (DWDM). Danh mục CWDM DWDM Khoảng cách bước sóng ~20nm ~0,8nm Khoảng cách kênh 2500GHz 100GHz Điều khiển môi trường Không Có Nguồn Lazer DBF (không làm mát) DBF (có làm mát) Tốc độ dữ liệu / kênh 2,5Gbit/s 10Gbit/s Tốc độ bít tổng 40Gbit/s 320Gbit/s Giá thành / kênh Thấp Cao Bảng1.3.2.4 so sánh CWDM và DWDM CHƯƠNG II: TỔNG QUAN THIẾT BỊ OPTIX OSN 6800 I Giới thiêụ chung: 1.1 Giới thiệu chung: Optix OSN 6800 Intelligent Optical Transport Platform (gọi tắt là OSN 6800) là dòng thiết bị truyền dẫn quang thông minh thế hệ mới. Nó được phát triển theo hướng mạng MAN ( Metropolitian Area Network) với nền IP. Với cấu trúc mới này, OSN 6800 có được lớp quang linh động và lớp điện linh hoạt. Nó cũng có sự tích hợp cao, sự tin cậy cao và đa dịch vụ. Hình sau mô tả cấu trúc nền truyền dẫn quang thông minh thế hệ mới. Hình 1.1.1 cấu trúc nền truyền dẫn quang thông minh thế hệ mới. L0 là lớp quang. L1, L2 là lớp điện. Những giải pháp phân bố tài nguyên các bước sóng trung bình của thiết bị DWDM là fixed optical add/drop multiplexer (FOADM) và reconfigurable optical add/drop multiplexer (ROADM). Optical layer: L0 Electrical layer: L2 Electrical layer: L1 Lớp điện L1 hỗ trợ dịch vụ GE grooming, tín hiệu ODU1 và Any service. Lớp điện L2 hỗ trợ dịch vụ EPL (Ethernet Private Line), EVPL (Ethernet Virtual Private Line),và EPLAN (Electrical Private Local Area Network) chuyển mạch dựa trên VLAN và Stack VLAN. 1.2 Ứng dụng trong mạng của Optix OSN 6800: Optix OSN 6800 sử dụng DWDM và CWDM trong mạng truyền dẫn quang đường trục để truyền dẫn đa dịch vụ và dung lượng lớn. Hệ thống Optix OSN 6800 hỗ trợ các mô hình mạng sau: • Point-to-point network • Chain network • Ring network • MESH network Thiết bị cũng làm việc với các hệ thống khác như hệ thống WDM khác, thiết bị SDH/SONET để hoàn chỉnh một Metro WDM . [...]... mạch tại lớp điện L2: OSN 6800 hỗ trợ chuyển mạch tại lớp điện L2 dựa trên VLAN và Stack VLAN 1.4 Đặc điểm thiết bị OSN 6800: 1.4.1 Xử lý dịch vụ và grooming: • OTN processing: Optical Transport Network (OTN) là một hệ thống kỹ thuật truyền quang mới được ITU-T khuyến nghị như là G.872, G.789, và G.709 OTN có hệ thống hoàn chỉnh của lớp quang và lớp điện, quản lý / theo dõi thiết bị và trạng thái mạng... truyền dẫn DWDM: 1.4.2.1 Khả năng mở rộng: OSN 6800 xen/rẽ các dịch vụ thông qua các node ghép kênh quang đầu cuối và node ghép kênh quang xen/rẽ đầu cuối Việc mở rộng dung lượng thì khá linh hoạt và thuận tiện - Nếu OSN 6800 dùng những board OADM, thì chi phí triển khai thiết bị ban đầu ít và dung lượng có thể mở rộng bằng cách thêm phần cứng - Nếu OSN 6800 dùng những board ROADM, thì nó có thể linh... Ở giữa khung là board CRPC, khe để quạt ở bên phải , và 2 nguồn cung cấp dự phòng lẫn nhau 3 2 1 1 Khe để quạt 2 Board CRPC 3 Hộp phân phối nguồn IV Các board mạch của Optix OSN 6800 Dựa vào chức năng cơ bản trong hệ thống Optix OSN 6800, các board được phân loại như sau: - Khối thu phát quang (OTU) - Khối ghép kênh và tách kênh quang (OMU/ODU) - Khối ghép kênh xen rẽ quang (OADM) - Khối ghép kênh... cho các dịch vụ có tốc độ 2,5Gbit/s 1.3.2 Kỹ thuật tại lớp điện: 1.3.2.1 Cross Connection: Optix OSN 6800 cung cấp 2 loại grooming điện: • Grooming tích hợp của các dịch vụ GE, các tín hiệu ODU1 • Grooming phân phối của các dịch vụ GE, các tín hiệu ODU1, và các service khác 1.3.2.2 Khả năng Cross Connection: OSN 6800 hỗ trợ grooming tích hợp của các dịch vụ GE, các tín hiệu ODU1, xem như là XCS • Trong... LWXS 1.4.2.10 Master – Slave Subrack: OSN 6800 hỗ trợ quản trị Master – Slave subrack Khi nhiều subrack được dùng cho một NE, thì chế độ Master – Slave subrack phải được thiết lập để có sự quản lý thống nhất Giảm tài nguyên IP Chức năng ASON cũng chỉ nhận ra trên một NE Dễ dàng bảo quản và quản lý Ở chế độ này, nhiều subrack hiện thị như là một NE trên T2000 OSN 6800 hỗ trợ tối đa bảy slave subrack... kết hợp với WSD9 và RMU9 (40 bước sóng) - Node ROADM kết hợp với WSD9 và RMU9 (80 bước sóng) East line-side ODF North line-side ODF CHƯƠNG III: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA OPTIX OSN 6800 I Cabinet: 1.1 Cabinet: Cabinet thường dùng cho OSN 6800 là ETSI 300mm, có kích thước là 2200mm(H)x600mm(W)x300mm(D), trọng lượng là 69kg, khả năng chịu tải tối đa là 4800W, điện áp làm việc -48V DC đến -72V DC Mỗi cabinet...1.3 Chức năng hệ thống Optix OSN 6800: 1.3.1 Kỹ thuật tại lớp quang: 1.3.1.1 Khả năng Grooming: Giải pháp phân bố tài nguyên các bước sóng trung bình của thiết bị DWDM bao gồm có FOADM (fixed optical add/drop multiplexer) và ROADM (reconfigurable optical add/drop multiplexer) Lớp quang grooming... 1.4.3 Quản trị công suất quang: 1.4.3.1 Điều chỉnh công suất thông minh: Chức năng intelligent power adjustment (IPA) giúp con người tránh được tai nạn khi nguồn lazer bị hở do gãy cáp quang Trong hệ thống DWDM, cáp quang bị gãy, lỗi thiết bị hoặc connector quang bi sút ra làm mất kênh quang chính và các kênh quang phụ Nơi mất công suất quang xảy ra trên một hay nhiều đoạn trunk quang trên kênh chính và... Airduct Frame 37, 40 Power box 79, 83 Hình 1.1 Sơ đồ thiết bị trên Cabinet 2.2 m 1.2 Khối nguồn của cabinet: Một hộp phân phối nguồn DC được lắp ở phần trên cùng của cabinet Nó được chia thành hai phần: phần A và phần B Mỗi phần chứa hai đầu cuối nguồn vào và hai nguồn nối đất Trên hộp phân phối nguồn DC có tất cả tám đầu cuối Dựa trên dòng điện của thiết bị nguồn cung cấp, chia là làm 2 loại: - Khi dòng... board) Công suất tiêu thụ tối đa 1200W, dòng làm việc 25A OSN 6800 có các slot sau: Board area X C I I I I I I I I S U U U U U U U U / 1 2 3 4 5 6 7 8 I U 9 1 2 3 4 X C S / I U 1 0 I U 1 1 5 I U 1 2 6 I U 1 3 I U 1 4 7 I U 1 5 I U 1 6 S C C / I U 1 7 8 P I S U C C P / I I U U 1 A 8 U X IU19 IU20 IU21 VOA area Hình 2.1 Sơ đồ slot trên subrack OSN 6800 IU1 – IU17 : các board dịch vụ IU21: AUX IU19, IU20: . DWDM CHƯƠNG II: TỔNG QUAN THIẾT BỊ OPTIX OSN 6800 I Giới thiêụ chung: 1.1 Giới thiệu chung: Optix OSN 6800 Intelligent Optical Transport Platform (gọi tắt là OSN 6800) là dòng thiết bị truyền dẫn quang. dụng trong mạng của Optix OSN 6800: Optix OSN 6800 sử dụng DWDM và CWDM trong mạng truyền dẫn quang đường trục để truyền dẫn đa dịch vụ và dung lượng lớn. Hệ thống Optix OSN 6800 hỗ trợ các mô. network • MESH network Thiết bị cũng làm việc với các hệ thống khác như hệ thống WDM khác, thiết bị SDH/SONET để hoàn chỉnh một Metro WDM . 1.3 Chức năng hệ thống Optix OSN 6800: 1.3.1 Kỹ thuật