Mạng truy nhập Quang đa dịch vụ

dạng chính sau: - Dạng ống đệm lòng(Loose buffer) - Dạng đệm khít (tight buffer) - Dạng băng dẹp(Ribbon) Mỗi dạng có những ưu điểm khác nhau do đó sử dụng trong từng điều kiện khác nhau Hình 2.4: Cấu trúc sợi quang a. Dạng ống đệm lỏng: Sợi quang (đã bọc lớp phủ) được đặt trong một ống đệm có đường kính lớn hơn đường kích thước sợi quang ống đệm Chất nhồi Sợi quang 1,2÷2mm Lớp phủ Hình 2.5:cấu trúc ống đệm lỏng Ống đệm lỏng thường gồm hai lớp, lớp trong có hệ số ma sát để sợi quang di chuyển tự do khi cáp bị kéo căng hoặc co lại, lớp ngoài bảo vệ sợi quang trước ảnh hưởng của lực cơ học. Đối với cáp trong nhà thì bên trong ống đệm lỏng không cần chất nhồi nhưng với cáp ngoài trời thì phải bơm thêm chất nhồi có tính chất sau: + Có tác dụng ngăn âm + Có tính nhớt không tác dụng hoá học với các thành phần khác của cáp + Dễ tẩy sạch khi cần hàn mối + Khó chảy Cấu trúc ống đệm lỏng có nhiều ưu điểm nên được dùng trong các đường truyền dẫn cần chất lượng chất lượng cao, trong điều kiện môi trường thay đổi nhiều. b. Dạng đệm khít: Một cách đơn giản để bảo vệ sợi quang dưới tác dụng của nhiều điều kiện bên ngoài là bọc một lớp vỏ ôm sát lớp phủ. Phương pháp này làm giảm đường kính của lớp vỏ do đó giảm kích thước và trọng lượng của cáp, song sợi quang chịu ảnh hưởng trực tiếp khi cáp bị kéo căng để giảm ảnh hưởng này người ta chèn thêm một lớp đệm mềm ỡ giữa lớp phủ và lớp vỏ. Hình thức này được gọi là cấu trúc đệm tổng hợp thường đước sử dụng làm cáp đặt trong nhà, làm dây nhảy để cầu nối các trạm đầu cuối. Lớp vỏ Lớp phủ 0,9 mm Sợi quang Lớp đệm mềm Hình 2.6 :Cấu trúc sợi quang có vỏ đệm c. Dạng băng dẹp: Cấu trúc băng dẹp cũng là một dạng vỏ đệm khít nhưng bọc nhiều sợi quang thay vì một sợi. Số sợi trong băng có thể lên đến 12, bề rộng của mỗi băng tuỳ thuộc vào số sợi trong băng. Nhược điểm của cấu trúc này giống như cấu trúc đệm khít, tức là sợi quang chịu ảnh hưởng trực tiếp khi cáp bị kéo căng. Băng 4 sợi Băng 8 sợi Hình 2.7: Cấu trúc băng dẹp 2.3.2. Đường truyền của ánh sáng trong sợi quang 2.3.2.1. Khẩu độ số của sợi quang Ánh sáng phát ra từ nguồn phát quang bị khuyếch tán do nhiễu xạ. Muốn đưa ánh sáng vào lõi của sợi quang cần phải tập trung ánh sáng. Tuy nhiên không phải tất cả ánh sáng được đưa vào lõi sợi quang.Tại điểm đưa vào của sợi quang chia thành 3 môi trường liền nhau có chiết suất khúc xạ là khác nhau. Đó là môi trường không khí, lõi và vỏ sợi quang. Cho các giá trị chiết suất này lần lượt là: n0=1 ,n1 ,n2 .ta có thểt áp dụng các định luật khúc xạ và phản xạ tại các biên tiếp giáp giữa không khí và lõi ,giữa lõi và vỏ Vỏ n1 Vỏ n2 1 2 1 1 1 2 3 1 2 Khoảng góc thu được βmax Hình 2.8: Góc nhận của sợi quang Ở đây góc lớn nhất thu được βmax là góc mở đối với hai tia tới số 2 có góc tới bằng góc tới hạn như hình 2.8. Sin( βmax ) được gọi là khẩu độ số (N/A) theo lĩnh vực chuyên nghành quang, nó cho biết điều kiện đưa ánh sáng vào sợi quang. Đây là thông số cơ bản tác động đến hiệu suất ghép nối có chiết suất khúc xạ là n1=1,475 và n2=1,46(độ lệc chiết suất tương đối =1%) NA=0,21 2.3.2.2. Đường truyền ánh sáng trong sợi quang thông dụng * Sợi quang có chiết suất nhảy bậc(sợi SI:Step-Index): Đây là loại sợi quang có cấu tạo đơn giản nhất với chiết suất của lõi và lớp vỏ bọc khác nhau một cách rõ rệt như hình bậc thang.Các tia sáng từ nguồn quang phóng vào đầu sợi với góc tới khác nhau theo các đường khác nhau Hình 2.9: Sự truyền ánh sáng trong sợi quang có chiết suất nhảy bậc Ở đây n1 không đổi mà chiều dài đường truyền khác nhau nên thời gian truyền sẽ khác nhau trên cùng một chiều dài sợi. Điều này dẫn tới một hiện tượng khi đưa một xung ánh sáng hẹp vào đầu sợi lại nhận được một xung ánh sáng rộng hơn ở cuối sợi. Đây là hiện tượng tán sắc, do độ tán sắc lớn nên sợi SI không thể truyền tín hiệu số tốc độ cao qua cự ly dài được. Nhược điểm này có thể khắc phục được trong loại sợi có chiết suất giảm dần. * sợi quang có chiết suất giảm dần (sợi GI:Graded-Index): Sợi quang SI có dạng phân bố chiết suất lõi hình parabol, vì chiết suất lõi thay đổi một cách liên tục nên tia sáng truyền trong lõi bị uốn cong dần. Hình 2.10: Sự truyền ánh trong sợi GI Đường truỳên của tia sáng trong sợi GI cũng không bằng nhau nhưng vận tốc truyền cũng thay đổi theo. Các tia truyền xa trục có đường truyền dài gơn nhưng lại có vận tốc truyền lớn hơn và ngược lại, các tia truyền gần trục có đường truyền ngắn hơn nhưng lại có vận tốc truyền nhỏ hơn. Tia truyền dọc theo trục có đường truyền ngắn nhất vì có chiết suất ở trục là lớn nhất. Nếu chế tạo chính xác sự phân bố chiết suất theo đường parabol thì đường đi của tia sáng có dạng hình sin và thời gian truyền của tia sáng này bằng nhau. Độ tán sắc của sợi GI nhỏ hơn nhiều so với sợi SI c. Sợi đơn mode và sợi đa mode : *sợi đa mode(MM:Multi mode) Các thông số của sợi đa mode thông dụng (50/12 μm) là: - Đuờng kính lõi : d=2a=50 μm - Đường kính lớp bọc:D=2b=125 μm - Độ chênh lệc chiết suất: ∆=0,01=1% - Chiết suất lớn nhất của lõi :n1=1,46 Hình 2.11: Sợi quang đa mode *sợi quang đơn mode(SM:SingleMode): Khi giảm kích thước lõi sợi để chỉ có một mode sóng cơ bản truyền được trong sợi thì sợi được gọi là đơn mode .Trong sợi chỉ truyền một mode sóng nên độ tán sắc do nhiễu đường truyền bằng không và sợi đơn mode có dạng phân bố chiết suất nhảy bậc Hình 2.12: Sợi đơn mode Các thông số của sợi đơn mode thông dụng là: Đường kính lõi: d=2a=9 μm-10 μm Đường kính lõi sợi:D=2b=125 μm Độc lệch chiết suất:∆=0.003=0,3% Chiết suất lõi:n1=1,46 Độ tán sắc của sợi đơn mode rất nhỏ, đặc biệt ở bước sóng λ=1300nm, độ tán sắc của sợi đơn mode rất thấp (xấp xỉ =0). Do đó dải thong của sợi đơn mode rất rộng. Song vì kích thước lõi sợi đơn mode quá nhỏ nên đòi hỏi kích thước của các linh kiện cũng phải tương đương và các thiết bị hàn nối sợi đơn mode phải có độ chính xác rất cao. Các yêu cầu này ngày nay đều có thể đáp ứng được do đó sợi đơn mode đang được sử dụng rất phổ biến 2.4. CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY SỰ SUY HAO TRÊN ĐƯỜNG TRUYỀN Công suất truyền trong sợi bị tổn thất thoát do sự hấp thụ của vật liệu, sự tán xạ ánh sang và sự khúc xạ qua chỗ bị uốn cong 2.4.1. Suy hao do hấp thụ + Sự hấp thụ của các chất kim loại: Các tạp chất trong thủy tinh là một trong những nguồn hấp thụ ánh sáng. Các tạp chất thường gặp là Fe (sắt), Cobal(Co), Nikel(Ni),.. mức độ hấp thụ của tạp chất phụ thuộc vào nồng độ tạp chất và bước sóng ánh sáng truyền qua nó. Để có sợi quang có độ suy hao dưới 1bB/km cần phải có thủy tinh thật tinh khiết với nồng độ tạp chất không quá một phần tỷ(10-9) + Sự hấp thụ của OH: Sự có mặt của các ion OH trong sợi quang cũng tạo ra một độ suy hao hấp thụ đáng kể. Đặc biệt độ hấp tăng vọt ở các bước sóng gần 950nm, 1240nm, 1400nm. Như vậy độ ẩm cũng là một trong những nguyên nhân gây ra suy hao của sợi quang. Trong quá trình chế tạo nồng độ của các ion OH trong lõi sợi được giữ ở mức dưới một phần tỷ (10-9) để giảm độ hấp thụ của nó. + Sự hấp thụ bằng cực tím và hồng ngoại Ngay cả khi sợi quang được chế tạo từ thủy tinh có độ tinh khiết cao sự hấp thụ vẫn xảy ra .Bản thân của thủy tinh tinh khiết cũng hấp thụ ánh sáng trong vùng cực tím và vùng hồng ngoại ,độ hấp thụ thay đổi theo bước sóng . 2.4.2. Suy hao do tán xạ + Tán xạ Raylegh Nói chung khi sóng điện từ truyền trong môi trường điện môi gặp những chỗ không đồng nhất sẽ xảy ra hiện tượng tán xạ. Các tia sáng truyền qua chỗ không đồng nhất này sẽ tỏa đi nhiều hướng, chỉ một phần năng lượng ánh sáng tiếp tục truyền đi theo hướng cũ phần còn lại truyền theo các hướng khác thậm chí truyền ngược về phía nguồn quang. + Tán xạ do mặt phân cách giữa lõi và lớp vỏ bọc không hoàn hảo: Khi tia sáng truyền đến những chỗ không hoàn hảo giữa lõi và lớp vỏ bọc tia sáng sẽ bị tán xạ. Lúc đó một tia tới sẽ có nhiều tia phản xạ với các góc phản xạ khác nhau, những tia có góc phản xạ nhỏ hơn góc tới hạn sẽ bị khúc xạ ra lớp vỏ bọc và bị suy hao dần. Đặc tuyến suy hao: Hình 2.13: Đường đặc tuyến suy hao Trên đặc tuyến suy hao củ sợi quang có 3 vùng bước sóng có suy hao thấp, còn gọi là 3 cửa sổ suy hao: - Cửa sổ thứ nhất ở bước sóng 850 nm: Được xem là bước sóng có suy hao thấp nhất đối với những sợi quang được chế tạo giai đoạn đầu. Suy hao trung bình ở bước sóng này từ 2-3 dB/km. Ngày nay bước sóng ít được dùng vì suy hao đoc chưa phải là thấp nhất. - Cửa sổ thứ hai ở bước sóng 1300 nm: Suy hao ở bước sóng này tương đối thấp, khoảng 0,4-0,5dB/km. Đặc biệt ở bước sóng này độ tán sắc rất thấp nên được sử dụng rộng rãi hiện nay. - Cửa sổ thứ ba ở bước sóng 1500nm: Cho đến nay suy hao ở bước sóng này là thấp nhất, có thể dưới 0,2dB/km. 2.4.3. Suy hao do tán sắc: Tương tự như tín hiệu điện, tín hiệu quang truyền qua sợi quang cũng bị biến dạng – hiện tượng này gọi là sự tán sắc. Sự tán sắc làm méo dạng tín hiệu analog và làm xung bị chồng lấp trong tín hiệu digital. Sự tán sắc làm hạn chế dải thông của đường truyền dẫn quang. *Các nguyên nhân gây ra tán sắc : +Tán sắc mode (modal dispersion): Do năng lượng ánh sáng phân tán thành nhiều mode .mỗi mode lại truyền với vận tốc nhóm khác nhau nên thời gian truyền khác nhau .Sự phụ thuộc của dmod vào số mũ g: dmod đạt cực tiểu khi g~2 và dmod tăng khá nhanh khi g có giá trị khác 2 về hai phía .Đay là một yếu tố cầu nghiêm ngặt trong quá trình chế tạo sợi GI Tán sắc thể mode (dmod) thay đổi theo dạng chiết suất: Hình 2.14: Tán sắc mode (dmod) thay đổi theo chiết suất + Tán sắc thể (chromatic dispersion): Do tín hiệu quang truyền trên sợi không phải là đơn sắc mà gồm một khoảng bước sóng nhất định. Mỗi bước sóng lại có vận tốc truyền khác nhau nên thời gian truyền cũng khác nhau. + Tán sắc chất liệu: Chiết suất của thủy tinh thay đổi theo bước sóng nên vận tốc truyền của ánh ánh có bước sóng khác nhau cũng khác nhau. Đó là nguyên nhân gây nên tán sắc chất liệu.Về mặt lý thuyết, tán sắc chất liệu cho biết mức độ nới rộng của mỗi nm bề rộng phổ nguồn quang qua mỗi Km sợi quang, đơn vị của độ tán sắc do chất liệu M là ps/nm.Km Ở bước sóng 850nm độ tán sắc do chất liệu khoảng 90-120ps/nm.Km. Nếu sử dụng nguồn quang là Led có bề rộng phổ ∆λ=50nm thì độ nới rộng xung khi truyền qua mỗi Km là : Dmad=M.∆λ Dmad=100ps/nm.Km*50nm=5ms/km Còn nếu nguồn quang là laser diode có ∆λ=3nm thì đợ nới rộng xung chỉ khoảng 0,3 ns/km . Ở bước sóng 1300nm tán sắc do chất liệu bằng tán sắc ống dẫn sóng nhưng ngược dấu nên tán sắc thể bằng không. Do đó bước sóng 1300nm thường được chọn cho các đường truyền tốc độ cao. Ở bước sóng 1550nm đọ tán sắc do chất liệu là khoảng 20ps/nm.km Hình 2.15: Tán sắc chất liệu ,tán sắc dẫn sóng và tán sắc thể thay đổi theo bước sóng + Tán sắc do tác dụng của ống dẫn sóng: Sự phân bố năng lượng ánh sáng trong sợi quang phụ thuộc vào bước sóng, sự phân bố này gây nên hiện tượng tan sắc ống dẫn sóng. Tán sắc ông dẫn sóng rất nhỏ chỉ đáng chu ý với sợi đơn mode. + tán sắc thể của các loại sợi Hình 2.16 :Tán sắc thể của các loại sợi 2.5. CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN QUANG 2.5.1. Các yêu cầu về công nghệ truyền dẫn quang: Song song bên cạnh các dịch vụ về thoại, ngày nay người ta phát triển thêm nhiều loài hình dịch vụ mới quan trọng như telefax, truyền dẫn data, truyền dẫn video,... trong đó chất lượng và khả năng đáp ứng các yêu cầu đó về băng tần hặc các giao tiếp tương thích luôn luôn đóng một vai trò quan trọng hàng đầu.Để thỏa mãn các yêu cầu trên, nghành Viễn Thông phải có các thay đổi cần thiết để dáp ứng kịp thời. - Tăng cường khả năng sẵn sàng phục vụ các mạng Viễn Thông - Thời gian thiết lập luồng truyền dẫn ngắn, dung lượng thỏa mãn theo mọi yêu cầu. - Giá thành thiết lập mạng thấp, chi phí dành cho các khoản khai thác, bảo dưỡng, bảo trì phải giảm - Có khả năng quốc tế hóa dịch vụ 2.5.2. Công nghệ truyền dẫn cận đồng bộ (PDH) Nguyên lý của công nghệ truyền dẫn cận đồng bộ là ghép các luồng số cơ sở 2,048Mbit/s (hoặc 1,544Mbit/s) thành các luồng số có tốc độ cao hơn: 8Mbit/s,34Mbit/s,140Mbit/s (theo tiêu chuẩn Châu Âu) các luồng số này được đưa đến bộ biến đổi điện – quang để truyền trên sợi quang. Tại đầu thu quá trình diễn ra ngược lại. Sơ đồ tách ghép PDH được mô tả trên hình 2.17 140M 34M 140M 2M 8M 8M 34M 8M Hình 2.17:Nguyên lý ghép tách kênh PDH Công nghệ ghép kênh PDH thích hợp với mạng có dung lượng truyền dẫn thấp, cấu trúc mạng đơn giản (điểm nối điểm). Với yêu cầu tổ chức mạng phức tạp, dung lượng truyền dẫn cần cao hơn thì phương thức truyền dẫn này bộc lộ nhiều nhược điểm. * Nhược điểm của hệ thống PDH: - Mạng PDH chủ yếu đáp ứng các dịch vụ điện thoại, đối với các dịch vụ mới như: mạng ISDN, truyền dẫn data, dịch vụ điện thoại hìn ảnh ,…thì mạng PDH đáp ứng hạn chế. - Mạng PDH không linh hoạt trong việc thiết kế trong việc kết nối các luồng liên tục. Khi có nhu cầu xen rẽ luồng từ một luồng có dung lượng lớn thì phải qua các cấp độ trung gian để hạ tốc độ từ độ cao xuống thấp tương ứng. Cũng như việc ghép luồng phải trải qua đầy đủ các cấp từ độ thấp lên tốc độ cao. Điều này rõ ràng là không mềm dẻo, không thuận tiện cho việc kết nối, cần phải có đủ các cấp thiết bị để giải phép luồng do đó không tiết kiệm và khó thực hiện đồng thời đòi hỏi nhiều thiết bị phức tạp. - Các luồng thông tin về bảo trì không được liên kết trên toàn tuyến thông tin mà chỉ đối với từng đoạn truyền dẫn riêng lẻ. Thủ tục bảo trì cho toàn tuyến phức tạp . - Chưa có tiêu chuẩn chung cho thiết bị đường dây, các nhà sản xuất mới chỉ có tiêu chuẩn đặc trưng riêng cho thiết bị riêng của họ. - Có nhiều thiết bị ghép luồng. một luồng 2Mbit/s có thể sẽ đi qua nhiều hướng trước khi đi đến đích do đó vấn đề quản lý luồng tại mỗi trạm phải đồng bộ và chặt chẽ.Trong thực tế nhiều khi sinh ra lỗi lầm trong thực tế hoặc đấu nối không chỉ ảnh hưởng đến luồng đang kết nối mà có thể gây ra mất liên lạc cho những luồng khác đang khai thác - Hệ thống PDH thiếu các phương tiện giám sát, đo thử từ xa mà chỉ tiến hành ngay tại chỗ . 2.5.3. Khái niệm về công nghệ truyền dẫn đồng bộ (SDH) Các hệ thống PDH phát triển không đáp ứng được các nhu cầu trên do đó phải có một hệ thống truyền dẫn mới trên thế giới. Kỹ thuất SDH ra đời tạo ra một cuộc cách mạng trong nghành Viễn Thông, thể hiện một kỹ thuật tiên tiến có thể đáp ứng rộng rãi các yêu cầu của các thuê bao, người khai thác cũng như các nhà sản xuất thỏa mãn các yêu cầu đòi hỏi đặt ra cho nghành Viễn Thông, khắc phục các nhược điểm của hệ thống PDH mà chúng ta đang sử dụng hiện nay. Trong tương lai hệ thống đồng bộ SDH sẽ ngày càng phát triển mạnh nhờ những ưu điểm vượt trội hơn so với PDH và một điểm quan trọng là SDH có khả năng kết hợp với PDH trong mạng lưới hiện tại, nó cho phép thực hiện việc hiện đại hóa dần theo từng giai đoạn phát triển. Các tiêu chuẩn của SDH đước bắt đầu từ năm 1985 tại Mỹ. Bắt đầu là các nỗ lực để tạo ra một mạng giao tiếp có thể hoạt động với tất cả các hệ thống truyền dẫn khác nhau của các sản phẩm khác nhau (theo tiêu chuẩn Châu Âu và Châu Mỹ). Sau đó các tiêu chuẩn mở rộng dần lên để có thể xử lý cho mạng hiện tại và cả cho các loại tín hiệu trong tương lai cũng như cho cả phương tiện vận hành và bảo dưỡng. Năm 1985 công ty Bellcore là công ty con của công ty Bell tại mỹ đã đề xuất một kỹ thuật truyền dẫn mới nhằm khắc phục những nhược điểm của hệ thống đồng bộ PDH và được đặt tên là SONET (synchronous Optical Network ) mạng quang đồng bộ dựa trên nguyên lý ghép kênh đồng bộ và tất cả các tín hiệu đồng bộ với nhau, trong đó cáp quang được sử dụng làm môi trường truyền dẫn. Sau đó các tiêu chuẩn về giao tiếp thiết bị cũng được nghiên cứu để có thể kết nối các thiết bị với nhau với những tiêu chuẩn khác nhau mà không gây trở ngại. Khi ứng dụng kỹ thuật mới này vào mạng lưới viễn thông hiện có, để đáp ứng các tiêu chuẩn đó người ta phải lưu ý đến sự tiêu chuẩn hóa các tín hiệu bảo dưỡng ,giám sát, chuyển mạch bảo vệ và cả vấn đề quản lý mạng lưới của các loại thiết bị khác nhau đó. Năm 1998 một tiêu chuẩn quốc gia của Mỹ đã được thông qua đồng thời với SONET cũng đã gây được sự chu ý và cũng được phát triển tại Châu Âu bởi các nhà sản xuất dựa trên một tiêu chuẩn riêng để phù hợp với các mạng PDH theo tiêu chuẩn châu Âu đang hiện dùng. CCIT đã đề xuất các tiêu chuẩn của hệ thống SDH. Tiêu chuẩn phân cấp đồng bộ SDH xây dựng theo tiêu chuẩn ITU-T đề xuất trên cơ sở một hệ thống các khuyến nghị. - G.702 phân cấp đồng bộ bít số - G.703 các đặc tính vất lý /điện của các giao diện phân cấp số - G.707 các tốc độ bit phân cấp số đồng bộ - G.708 giao diện tại nút mạng cho phân cấp số đồng bộ - G.709 cấu trúc ghép kênh SDH - G.781 cấu trúc của các khuyến nghị đối với thiết bị ghép kênh SDH - G.782 các loại và đặc tính chugn của các thiết bị ghép kênh SDH - G.783 các đặc tính củ khối chức năng thiết bị ghép kênh SDH - G.784 quản lý SDH - G.803 cấu trúc mạng SDH - G.955 hệ thống thông tin cáp sợi quang có luồng số cơ sở 1544kbit/s - G.956 hệ thống thông tin cáp sợi quang có luồng cơ sở 2048kbit/s - G.957 giao diện quang cho các thiết bị và các hệ thống liên quan - G.958 các hệ thống truyền dẫn SDH sử dụng cáp sợi quang * đặc điểm của SDH Ưu điểm: Trong PDH việc ghép kênh được tiến hành tại mỗi cáp, quá trình ghép phải lần lượt qua các mức trung gian từ 2 tới 140Mb/s. Việc truy cập trực tiếp đến một luồng 2Mbit/s trong một luồng 140Mbit/s là không thể thực hiện được. Chẳng hạn như khi cần nối chéo các luồng 2Mb/s thì phải thực hiện hạ kênh từ luồng 140Mb/s qua nhiều cấp xuống tới 2Mb/s rồi mới dung cáp nhảy để thực hiện nối chéo. Mạng lưới này rất cồng kềnh và phức tạp và không linh hoạt đồng thời chi phí vận hành rất lớn do đòi hỏi nhiều sức lao động trong các khâu lắp đặt và chuyển cáp. Đối với SDH thì ưu điểm nổi bật hơn là đơn giản hóa mạng lưới, linh hoạt trong việc sử dụng khai thác. Khác với PDH, trong mạng SDH quá trình ghép kênh chỉ thực hiện qua một gian đoạn, do đó việc tách một kênh 2Mbit/s trong một luồng tốc độ cao là đơn giản. Hơn nữa, việc sử dụng phần mềm trong quản lý bảo dưỡng luồng 2Mb/s đã làm cho việc đánh dấu chéo các luồng 2Mbit/s trở nên thực sự đơn giản và nhanh chóng. Chính vì thế việc vận hành và quản lý mạng lưới đơn giản hơn nhiều so với cùng công việc này ở PDH. - Trong SDH tốc độ bit lớn hơn 140Mbit/s lần đầu tiên được tiêu chuẩn hóa trên phạm vi toàn thế giới. - Mã truyền dẫn của tín hiệu quang được tiêu chuẩn hóa tương thích các thiết bị của các nhà sản xuất. - Có cấu trúc khối. - Tốc độ bit và cấu trúc khung của cấp cao hơn được tạo thành từ tốc độ bit và cấu trúc khung của luồng cơ bản cấp thấp hơn do đó việc ghép tách luồng thông tin dễ dàng. - Có các kênh riêng cho Giám sát, Quản lý đo thử hoặc điều khiển trong phần mạng quản lý. - Tất cả các tín hiệu PDH có tốc độ thấp hơn 140Mb/s đều có thể ghép được vào cấp SDH thấp nhất là STM-1 có tốc độ 155Mbit/s. Nhược điểm: - Kỹ thuật phức tạp hơn do phải ghi lại sự tương quan về phase giữa các tín hiệu luồng và overhead - Việc nhồi byte-byte tăng độ Jitter hơn kiểu bit-bit của PDH - Đồng hồ phải cung cấp từ ngoài - Truyền dư thừa và thiếu mức 8Mb/s Ta có thể đưa ra sự giống và khác nhau giữa PDH và SDH trong bảng sau: PDH SDH Mạng cận đồng bộ Mạng đồng bộ Bộ dao động nội dao động chạy tự do Bộ dao động nôi được đồng bộ với đồng hồ ngoài Ghép kênh không đồng bộ Ghép kênh đồng bộ Cấu trúc khung đặc trưng Cấu trúc khung đồng nhất Ghép luồng theo nguyên lý xen bit Ghép luồng theo nguyên lý xen byte Truy nhập luồng riêng lẻ sau khigiair ghép đến cấp tương đương Truy nhập luồng trực tiếp từ khung đồng truyền dẫn đồng bộ STM-1 Tốc độ chuẩn cao nhất là 140Mbit/s Tốc độ cơ sở là 155,2Mbit/s 2.5.4. Phân cấp hệ thống SDH Ngày nay có 3 cấp của tín hiệu SDH được định nghĩa cấp và mức bit được chỉ ra trong bảng sau: Cấp độ truyền dẫn Tốc độ bit(Mbit/s) STM-1 STM-4 STM-16 STM-64 155,2 622,08 2488,32 8853,28 2.5.5. Cấu trúc ghép kênh: Cấu trúc ghép kênh cơ bản : STM (Synchronous Transport Module) Module truyền dẫn đồng bộ, các cấp STM-n được ghép từ n n STM-1.Các tín hiệu PDH có thể được ghép vào SDH và được truyền dẫn thông qua hệ thống này, điều này giải thích tại sao CCTT đề xuất ra STM-1 vì tất cả các tín hiệu PDH 1,5Mb/s đến 140Mb/s có thể ghép vào trở thành SDH theo khuyến nghị G.709. Trong đó: Cn:container (Cấp N) Đơn vị chứa thông tin VCn: Virualy Container(Cấp n) Container ảo cấp n TUn:tributtary Unit Đơn vị luồng cấp n TUGn:Tributtari Unit Group Nhóm đơn vị luồng AU:Administrative Unit Đơn vị quản lý AUG:Administrative Unit Group Nhóm đơn vị quản lý POH:Path Overhead Thông tin giám sát SOH:Section Overhead Thông tin quản lý TU-11 DS-2 C-2 DS-3 C-3 VC-3 TU-3 DS-4E DS-3E DS-2E DS-1E C-12 VC-12 TU-12 C-4 DS-1 TUG-3 VC-4 VC-2 TU-2 VC-3 VC-12 1544Mb/s 6,32Mb/s 44,736 Mb/s 139,264Mb/s 34,368Mb/s s 8,448Mb/s 2,048Mb/s (3) (4) (4) (4) (3) (7) (4) (1) (7) (7) (4) DS-1 C-11 VC-11 DSAU-3 AU-4 AUG STM-n 155,2x nMb/s (1) (n) (3) CHƯƠNG III THIẾT BỊ TRUY NHẬP DMAX 3.1. GIỚI THIỆU THIẾT BỊ TRUY NHẬP DMAX 3.3.1. Những ưu điểm đặc biệt của thiết bị truy nhập DMAX DMAX là một hệ thống truy nhập có thể tải bất cứ dịch vụ nào từ POTS đến xDSL thông qua các môi trường truyền dẫn cáp đồng, cáp quang hay Viba. DMAX được thiết kế có băng thông rộng lên đến 6.2 Gbps với cấu trúc phân bố có thể đồng thời hỗ trợ các công nghệ TDM, Frame Relay, ATM. Với ưu điểm băng thông hệ thống lớn, truyền dẫn trên mọi môi trường, sự linh hoạt, các dịch vụ đa dạng, DMAX đã vượt xa hệ thống DLC truyền thống và các DLC thế hệ thứ hai (Traditional DLC and Next Generation DLC) DMAX là DLC thế hệ thứ ba đầu tiên trên thế giới (3rd Generation Digital Loop Carrier -3DLCTM). DMAX 3DLCTM trợ giúp các công nghệ băng hẹp lẫn băng rộng, lên đến 155Mbit/s cho mỗi thuê bao .Dung lượng lên đến 2000 line và tương thích với tổng đài hiện nay cũng như trong tương lai . Đối với vùng thị thành, nơi tập trung lưu lượng dịch vụ, DMAX là một hệ thống lý tưởng để xây dựng các mạng mới, cung cấp các dịch vụ cao cấp trên cơ sở hệ thống cáp thuê bao có sẵn. DMAX cũng là hệ thống rất linh hoạt để mở rộng phạm vi phục vụ tổng đài trung tâm, nâng cao chất lượng dịch vụ, giảm tắc nghẽn lưu lượng với lỹ thuật cross-conect và grooming, thay thế các tuyến thuê bao hàng trăm đôi ở khu vực tập trung thuê bao quá lớn như công sở, bệnh viện, trường học … Đối với vùng nông thôn ,DMAX cũng là giải pháp kinh tế và phù hợp để giúp các nhà cung cấp dịch vụ phát triển mạng lưới với chi phi đầu tư ban đầu tối thiêu và khả năng mở rộng hiệu quả trong tương lai. DMAX thỏa mãn các yêu cầu tiêu chuẩn ÉTSI/CCITT 3.1.2. Đặc điểm thiết kế và tính năng thiết bị DMAX Hình 3.1: Cấu tạo thiết bị truy nhập DMAX * ONE SOLUTION được thiết kế theo công nghệ DLC mới nhất trên thế giới – công nghệ DLC thế hệ thứ 3 (3 GDC)- phát minh của hãng AFC. * ANY NEWORK:thích hợp mọi loại cấu hình sao đến 32 điểm,chuỗi, xen rẽ sâu 5 cấp, cây và nhánh phức tạp, mạch vòng. * ANY TRANSPORT : Truyền dẫn cáp quang từ 50Mbps đến SDH STM-1 155Mbps với bộ ghép kênh thu phát quang ngay trên Card, truyền dẫn Viba trải phổ trên Card, không cần các bộ ghép kênh và thu-phát viba bên ngoài, truyền dẫn cáp đồng bằng HDSL, E1 G.703 … * ANY SERVICE:cung cấp tất cả các dịch vụ băng rộng lẫn băng hẹp, POTS, pay, Sync/Async data ,UVG,… *Cấu trúc: ”Plug and Play “ cho phép tự động nhận cấu hình khi thay thế nâng cấp. * Trên Card, không cần các bộ ghép kênh và thu – phát viba bên ngoài, truyền dẫn cáp đồng bằng HDSL, E1 G.703….. * 22 khe cắm đa mục đích, chỉ 2 khe dành riêng + 2 khe dự phong -> cấu trúc mở m dạng modul, tương ứng mọi tiêu chuẩn thiết kế tương lai thông qua các thiết kế modul cắm ->dễ lắp đặt, dễ bảo dưỡng nâng cấp. * CBA (Channel Bank Assembly) dùng cho cả khung chính lẫn khung mở rộng, cả ở đầu tổng (LET) lẫn đầu xa (RST). Liên kết khung chính và mở rộng bằng cáp quang. * Nâng cấp lên V5.x và các dịch vụ băng rộng dễ dàng không gián đoạn cung cấp dịch vụ, chỉ thực hiện tại LET, không can thiệp đến RST * Tối đa tới 32 trạm RST, dung lượng lên đến 2000 line. * Cấu trúc gọn lắp giá 19, số Card cơ sỏ rất ít nên giảm thiểu chi phí đầu tư ban đầu. * Giải pháp tích hợp cao, ít tiêu thụ nguồn, giảm sinh nhiệt cho thiết bị * Băng thông lớn lên đến 6,2 Gbps bao gồm ba bus: 100 mbs TDM 800mbps cell buss, 5.3Gbps hight speed serial, cho nên đồng thời hỗ trợ vả TDM, Frame Relay, và ATM băng rộng. * Modul giao tiếp pairgain cho các thiết bị lợi dây. * Tính nâng cao nguồn từ xa cho RST thông qua cáp đồng . * Hoán đổi khe thời gian linh hoạt, tỉ số tập trung thuê bao tùy chọn khả năng cross-connect, grooming. 3.2. CẤU TRÚC MẠNG :ANY NETWORK DMAX không chỉ truyền dẫn qua nhiều phương thức mà có thể tích hợp chính nó vào trong bất cứ cấu trúc mạng nào thiết kế mềm dẻo của DMAX hỗ trợ tất cả các cấu trúc mạng như: Univeral, Star, rop/insert, Tree and branch 3.2.1. Cấu trúc Universal Point to Point Hình 3.2: Cấu trúc Universal Point to Point 3.2.2. Cấu hình Star Hình 3.3: Cấu hình Star 3.2.3. Cấu trúc hình Drop/insert Hình 3.4 :Cấu hình Drop/insert 3.2.4. Cấu hình Tree and Branch Hình 3.5. Cấu hình Tree and Branch 3.2.5. Cấu trúc Standard Integrater Interface Hình 3.6:Cấu hình Standard Intergrated Interface 3.2.6. Cấu hình Enhanced Intergrated Interface Hình 3.7: Cấu hình Enhanced Intergrated Interface 3.2.7. Cấu hình mạch vòng cáp quang SDH Hình 3.8: Cấu hình mạch vòng cáp quang SDH 3.3. ỨNG DỤNG CỦA DMAX TRONG MẠNG LƯỚI VIỄN THÔNG Hệ thống truy nhập thuê bao DMAX có thể sử dụng linh hoạt để đem lại hiệu quả trong đầu tư mạng lưới. 3.3.1. Ứng dụng DMAX kết hợp ở những khu vực dang phát triển thuê bao, yêu cầu đa dạng dịch vụ POTS, ISDN, truyền dẫn data sync/async,kênh thuê riêng - Áp dụng cho các khu vực phát triển thuê bao rất nhanh, mật độ thuê bao lớn yêu cầu dịch vụ đa dạng: khu vực tập trung các cơ quan lớn, trung tâm thương mại, khu công nghiệp Hình 3.9: DMAX kết hợp với các dịch vụ 3.3.2. DMAX dùng cho khu vực dân cư nhiều dạng địa hình: dùng DMAX với giao diện truyền dẫn viba phổ biến cho vùng bị ngăn cách - Đáp ứng nhanh nhu cầu phát triển thuê bao với chi phí đầu tư tối thiểu và hiệu quả. - Có thể phục vụ ngay cho các khu vực tổng đài lận cận đang có yêu cầu nhưng mạng cáp hết hoặc chưa tới. - Viba trải phổ cũng là giải pháp ở khu vực thành thị nhưng không thể kéo dài cáp do điều kiện khách quan. Hình 3.10 DMUX cho khu vực có nhiều địa hình khác nhau 3.3.3. DMAX cho các tòa nhà cao tầng Hình 3.11: DMUX cho các tòa nhà 3.3.4. Thay thế mạng Analog Carrier có chất lượng thấp ,không có khả năng mở rộng thêm dịch vụ mới - Khoảng cách tối đa 3.5 Km không cần dùng repeater, 7 Km nếu dùng thêm repeater. - Mạng xen/rẽ dùng công nghệ HDSL E1 ,dung lượng 2,048Kbps Hình 3.12. DMUX thay thế cho các mạng Analog 3.3.5. Cung cấp các kênh E1, HDSL, data... thuê riêng bằng DMAX, thông qua HDSL E1 cáp đồng, cáp quang có tính năng cross-connect đáp ứng linh hoạt cho mọi yêu cầu khách hàng Hình 3.13: DMUX ứng dụng cung cấp cho các kênh 3.3.6 Mạch vòng cáp quang 155Mbps cho mạng DMAX - LET phân phối 3 AU-4 (tải tin SDH.768 kênh thoại) đến các RST, để quản lý tại LET ,RST1 và RST2 phải có kết nối E1 về LET. Hệ thống tự định tuyến khi sự cố trên cáp quang xảy ra - Đáp ứng nhu cầu gia tăng dịch vụ băng rộng, internet… - Phần mềm Craft interface quản lý dễ dàng, đầy đủ tính năng OAM&P Hình 3.14: DMUX cho mạch vòng cáp quang 155Mbps 3.3.7. DMAX với giao tiếp V5.2 - Tại LET, DMAX được trang bị Card IDLP điều khiển giao thức V5.2 và card E1V5(1 luồng E1)để kết nối với tổng đài V5.2 - Tiết kiệm chi phí so với giao tiếp tổng đài bằng Card LI-POTS - TSI động, ISDN tích hợp - Tỉ số tập trung có thể thay đổi linh hoạt Hình 3.15: DMAX với giao tiếp V5.2 3.3.8. Thuê bao ISDN - DMAX hỗ trợ BRI ISDN lẫn PRI ISDN - Giao diện tổng đài có thể là U-interface ,V5.1 hoặc V5.2 - DMAX có thể tích hợp bất cứ cấu trúc mạng nào ,bất cứ phương thức truyền dẫn nào - Thỏa mãn tiêu chuẩn G.961 và ETSI-ETR 080 Hình 3.16: DMAX ứng dụng đối với thuê bao ISDN 3.3.9. Ứng dụng băng rộng ATM ADSL môi trường truyền dẫn SDH STM-1,Multi-service access Nhu cầu thuê bao baeng rộng hiện nay đang rât tiềm tàng do cuộc cách mạng Internet đem lại sẽ kéo theo yêu cầu các thuê bao có băng thông rộng khá rộng đủ đáp ứng cho người dùng muốn nạp về hình ảnh , âm thanh , video từ internet . DMAX giới thiệu cho nhà cung cấp dịch vụ một giải pháp truy nhập đa dịch vụ thực sự dựa trên công nghệ ATM băng rộng Hình 3.17: DMAX ứng dụng trong băng rộng CHƯƠNG IV GIẢI PHÁP CHO VIỆC TRUY NHẬP SỢI QUANG VÀO MẠNG NỘI HẠT VÀ THUÊ BAO 4.1. NHU CẦU PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG VIỄN THÔNG Việc đưa cáp quang vào mạng thuê bao là một sự chọn lựa và đổi mới công nghệ, nó phải được dựa trên các nhu cầu về dịch vụ trong mạng hiện tại và tương lai. Để có thể chấp nhận công nghệ mới nó đòi hỏi phải tạo ra nhiều thuận lợi hơn so với công nghệ cũ, ở phía khách hàng, họ không quan tâm đến những phương thức truyền dẫn mà chỉ quan tâm đến dịch vụ, chất lượng và khả năng đáp ứng dịch vụ. Để làm được điều này các nhà khai thác và quản lý cần phân tích các giải pháp tối ưu nhằm đáp ứng nhu cầu người dùng. Và nó xuất phát từ các lý do sau đây: * Lý do về mặt nhu cầu + Mạng cáp đồng hiện tại cản trở việc mở rộng và phát triển mạng viễn thông. + Các dịch vụ mới với tốc độ cao đang thu hút nhiều khác hàng * Lý do về nhu cầu đầu tư và giá thành khai thác + Giá thành khai thác và bảo dưỡng mạng hiện tại là cao + Sự giảm nhanh về giá cả của công nghệ thông tin quang bao gồm cáp quang và giá cả hệ thống. * Lý do liên quan đến chiến lược phát triển + Việc áp dụng công nghệ mới vào phù hợp với công nghệ tương lai + Sự giảm giá thành của mạng và các thiết bị đầu cuối nhờ công nghệ sản xuất số lượng lớn. 4.2. MẠNG THUÊ BAO QUANG THỤ ĐỘNG (PON) Một trong những giải pháp đối với mạng thuê bao quang là sử dụng mạng hình cây và nhánh kết hợp với các bộ chia quang thụ động được gọi là mạng quang thụ động.Mạng này cho phép giảm chi phí mạng thuê bao quang đi rất nhiều. Vì vậy đây có thể coi là một giải pháp hàng đầu đối với mạng thuê bao quang. Mạng PON có khả năng kết hợp các công nghệ tương lai với một chi phí tối thiểu. Do đó cho phí cho các thiết bị hệ thống và mạng quang được chia cho nhiều thuê bao hay tuyến có thể giảm bớt tới mức có thể so sánh các nhà quản lý mạng cung cấp các dịch vụ băng rộng sau này như truyền hình số, tương tự, hay các dịch vụ ISDN băng rộng. 4.2.1. Các đặc tính chung của mạng PON Mạng PON bao gồm các sợi quang đơn mode và các bộ chia quang thụ động kích cỡ và vị trí của các bộ chia quang này phụ thuộc vào địa hình cụ thể là tốc độ truyền dẫn và công suất quang. Chiều truyền dẫn lớn nhất của mạng quang bị giới hạn quĩ công suất quang, trên thực tế nó phụ thuộc chủ yếu và số bộ chia quang ở trong PON, các tín hiệu băng tần càng rộng thì quỹ công suất quang giảm càng nhỏ. Do đó đối với các dịch vụ băng rộng số điểm chia quang khối nhiều như các dịch vụ băng hẹp. Một mạng truyền dẫn quang thụ động bao gồm các thành phần cơ bản : + Thiết bị đầu cuối OLT (Optical Line Terminate) + Mạng phân bố quang ODN(Optical Distribution Network) + Khối mạng quang(Optical Network Unit) + Chức năng thích ứng AF(Adaptation function) + Tuyến truy nhập (Acess Line) AF AF ONU ONU Phía thuê bao Phía tổng đài ONU ONU Tuyến truy nhập Chức năng dich vụ Chức năng dich vụ Hình 4.1: Các thành phần cơ bản của mạng PON Khối OLT và ONU chứa toàn bộ các thành phần điện và quang tích cực nên một phần của hệ thống truyền dẫn. Còn ONU là mạng phân phối quang thụ động được bao gồm sợi quang, các bộ chia quang, các bộ nối. + Thiết bị đầu cuối quang OLT: Được đặt ở phía mạng, liên kết với một hoặc nhiều ONU được đặt phía người sử dụng qua mạng phân bố quang ODN theo quan hệ chủ tớ. Khối OLT có nhiệm vụ quản lý mạng và cung cấp các giao diện phía tổng đài cho mạng thuê bao quang. Từ đây hệ thống truyền dẫn quang truy nhập tới thuê bao. Khối này có thể được đặt trong tòa nhà của tổng đài hay các vị trí ở xa. OLT có thể giao diện trực tiếp với tổng đài hay qua các bộ tập trung đầu xa. Nó có thể được bắt nối trực tiếp với hệ thống truyền dẫn qua các bộ ghép kênh SDH hay qua các thiết bị kết nối chéo số. + Khối ONU: Cung cấp trực tiếp hoặc từ xa giao diện phía thuê bao cho mạng thuê bao quang. ONU được đặt ở vị trí xa, có thể được đặt trong các khu vực thuê bao đối với hệ thống FTTH hay qua các cabin nhìn ngoài phố với hệ thống FTTH, khối ONU nhìn chung được dùng để phục vụ nhiều thuê bao, số lượng thuê bao, số lượng thue bao chính xác tùy thuộc vào từng ứng dụng cụ thể. Mạng phân bố quang ONU cung cấp các phương pháp truyền dẫn giữa các khối OLT và ONU. + AF cung cấp các chức năng chuyển đổi phù hợp giữa các khối mạng quang và thuê bao. + Tuyến truy nhập là tập hợp tất cả các phương thức truyền dẫn giữa giao diện tổng đài và giao diện từng thuê bao. Bởi vì phía tổng đài và thuê bao và không giống nhau nên tuyến truy nhập thường không đối xứng. Ưu điểm của mạng PON : Mạng PON có thể cung cấp một đường truyền thông suốt giữa tổng đài trung tâm và thuê bao. Điều này tạo nên mức chứ không phụ thuộc vào dạng truyền dẫn. Ngoài ra việc sử dụng các bộ chia quang thụ động đã làm giảm các thành phần tích cực bên trong mạng vì vậy nó làm giảm mức dô phức tạp cũng như hỏng hóc của mạng. Trong mạng PON vì sợi quang được dùng chung cho nhiều thuê bao nên ta phải xem xét đến phương pháp truyền dẫn. Ba kỹ thuật theo thời gian (TDM), ghép kênh theo tần số và ghép kênh theo bước sóng (WDM) 4.2.2. Kỹ thuật ghép kênh dùng cho mạng PON 4.2.2.1. Sử dụng kỹ thuật ghép kênh theo thời gian TDM Bộ chia quang 1:16 Đầu cuối tổng đài Bộ phát quang Bộ thu quang Bộ phát quang Dầu cuối mạng NT G.703 Tổng đài Fabry Perot Laser 1300nm vùng thuê bao Thoại Pin Đầu cuối mạng NT Bộ chia quang 1:8 Hình 4.2: Sủ dụng kỹ thuật TDM trong PON Trong hình minh họa việc sử dụng các bộ chia quang thụ động kết hợp với kỹ thuật TDM để truyền tín hiệu từ tổng đài và thuê bao. Mỗi thuê bao được định sẵn một khe thời gian nhất định, tùy theo yêu cầu của dịch vụ. Tại các điêm phân bố (điểm chia quang) công suất quang được chia nhỏ ra từng thuê bao. Tại mỗi vùng thuê bao tín hiệu quang được biến đổi thành tín hiệu điện nhờ bộ thu quang, sau đó sẽ đưa tới thiết bị đầu cuối mạng NT để thực hiện việc tách kênh và đưa đến vùng thuê bao. Theo chiều từ thuê bao đến tổng đài, các thuê bao chỉ đưa tín hiệu trong khe thời gian đã định sẵn của mình, vì vậy đảm bảo có sự đồng bộ Bit ở phía tổng đài. Như vậy với việc sử dụng cấu trúc hình cây và nhánh cùng với các bộ chia quang thị động ,sợi quang và thiết bị trong mạng sẽ được đưa gần đến thuê bao hơn. 4.2.2.2. Truyền thoại và truyền hình trên mạng PON Trong hình minh họa kỹ thuật ghép kênh theo bước song trong mạng PON để truyền thoại và truyền hình: + Các tín hiệu thoại sử dụng kỹ thuật TDM + Các tín hiệu truyền hình được sử dụng kỹ thuật FDM. Tín hiệu sau khi đã được ghép kênh sẽ được sử dung để điều chế nguồn tín hiệu quang ở bước song 1550nm và được truyền trên sợi quang ở giữa số truyền dẫn này. Do đó tín hiệu truyền hình đòi hỏi tốc độ cao hơn tín hiệu điện thoại, nên quỹ công suất cho tín hiệu truyền hình là nhỏ nhất, điều này được khắc phục bằng cách giảm số điểm chia của tín hiệu truyền hình. Tổng đài TV2 TV1 FDM FDM W D M NT Thoại TV NT Thoại 1300 nm Vùng thuê bao Bộ chia quang 1:12 Hình 4.3: Thoại và truyền hình trên PON 4.2.3. Suy hao trong PON Trong PON có nhiều thành phần, mỗi thành phần đều có suy hao quang bao gồm sợi quang, các bộ nối các mối hàn, các bộ chia quang và các bộ lọc.Mục đích của mạng PON là chi phí cho thiết bị OLT phải được chia cho nhiều thuê bao, tuy nhiên điều này đạt được nhờ sử dụng các bộ chia quang. Kết quả là suy hao sẽ tăng,do đó phải có sự cân đối sao cho chi phí của OLT cũng ở mức độ cho phép có thể sử dụng các thành phần quang điện có chi phí thấp. Mỗi nhà điều hành mạng sẽ có những yêu cầu riêng với mạng PON. Để đánh giá ODN bằng suy hao của nó, người ta có thể đưa ra một số giá trị hiện thực với các điều kiện thỏa mãn các giá trị chuẩn đó. Các thành phần quang thụ động sử dụng mạng PON phải tuân theo các chỉ tiêu kỹ thuật về suy hao như sau: Thành phần Mối hàn (hàn cơ,hàn máy hàn sợi,sợi đơn mode ,đa mode) - Conector sợi đơn mode - Conector sợi đa mode - Bộ chia quang 1:N - Bộ ghép bước song 1:N Suy hao dB tương ứng 0,5dB(giá trị trung bình) 0,20dB(gía trị max) 0,4dB 1,0dB Suy hao chia ~3.log(2N) Suy ha oxen ~1,5.log(2N) Giá trị suy hao trung bình là sai số cho phép của các thành phần quang thụ động phải được tính toán dựa trên cở sở phân bố thống kê sau: Stt Giá trị trung bình Giá trị trung bình Bộ chia quang 1:1 0.00 0.00 1:2 0.35 0.02 1:6 6.70 0.03 1:6 8.70 0.42 1:8 9.80 0.55 1:18 9.80 0.67 1:18 13.00 0.90 1:32 17.00 1.20 1:64 20.08 0.10 WDM 0.5 0.02 Suy hao sợi dB/Km 0.35 0.01 connector 0.35 0.05 Mối hàn 0.10 4.2.4. Hệ thống PON trong tương lai: Mục đích chính của phát triển công nghệ trong mạng PON là giảm chi phí của thiết bị, kích thích và công suất của nguồn tín hiệu tiêu thụ. Đặc biệt là đối với các khối ONU đầu xa trong trường hợp nó chỉ sử dụng cho một thuê bao. Mạng này thích hợp với việc cung cấp các dịch vụ thoại vầ các dịch vụ băng hẹp khác. Mặc dù không có tiêu chuẩn rõ rang đối với việc cung cấp các dịch vụ khác nhau trên mạng PON, nhưng khuynh hướng chung là sử dụng các bước sóng cửa sổ 1329nm để cung cấp các dịch vụ băng hẹp nhằm giảm chi phí đối với thành phần quang trong thiết bị đầu mạng quang ONU. Các dịch vụ băng rộng kể cả truyền hình quảng bá sẽ sử dụng khuyếch đại quang trong việc truyền các tín hiệu Video. Trong tương lai mạng băng rộng sẽ bao trùm toàn bộ hệ thống PON hiện tại. Để hệ thống PON có thể được nâng cấp một cách dễ dàng mà không ảnh hưởng đến hệ thống viễn thong hiện tại thì ngay từ đầu bộ lọc WDM phải được lựa chọn cho phù hợp. Phụ thuộc vào cấu hình hệ thống mà bộ lọc bước sóng có thể coi là một phần cua ODN hay một phần của thiết bị đầu cuối(OLT và ONU). Sự phát triển trong tương lai của hệ thống PON sẽ thỏa mãn các yêu cầu ngày càng tăng của khách hàng đối với dịch vụ trong nước và các dịch vụ thương mại. Không những chỉ có các dịch vụ thoại, các chương trình truyền hình giải trí mà còn rất nhiều các dịch vụ khác mà hiện nay ta chưa biết đến sẽ được cung cấp trên mạng liên kết đa dịch vụ. Vì thị trường đối với các dịch vụ thông tin di động và thông tin vô tuyến phát triển có liên quan mật thiết tới mạng truy nhập. Do đó đòi hỏi yêu cầu cầu trúc mạng nội hạt phải được thiết kế sao cho phần truy nhập có thể cung cấp trực tiếp bởi sợi quang như một phần của mạng PON CHƯƠNG V THIẾT KẾ MẠNG ĐA TRUY NHẬP QUANG ĐIỂN HÌNH 5.1. YÊU CẦU CỦA MẠNG CẦN THIẾT 5.1.1. Tình hình mạng và nhu cầu dịch vụ các điểm cần lắp đặt thiết bị : Có một khu vực có 8 điểm có nhu cầu dịch vụ như sau: Bảng 5.1: TT Tên trạm Nhu cầu dịch vụ thoại Nhu cầu dịch vụ ADSL(thuê bao) 1 Trạm A 570 57 2 Trạm B 450 45 3 Trạm C 650 65 4 Trạm D 630 63 5 Trạm E 730 73 6 Trạm F 540 54 7 Trạm G 840 84 8 Trạm H 720 72 Các trạm này hiện tại chưa có tổng đài, tại trạm viễn thông trung tâm đã có tổng đài trung tâm (Host)của khu vực đã được trang bị giao diện V5.2 và có thiết bị trung tâm lưu lượng của dịch vụ ADSL. Để đáp ứng các dịch vụ trên cho khách hàng, cần phải thiết kế mạng truy nhập cung cấp dịch vụ cho khu vực trên. 5.1.2. Tình hình mạng cáp quang và cự ly giữa các trạm Các trạm này hiện tại đã có cáp quang đến, dung lượng còn 4 sợi chưa sử dụng, đã kết nối ghép kín để có thể tạo thành vòng. Loại cáp quang là loại cáp đơn mode tiêu chuẩn (theo khuyến nghị G652).Khoảng cách giữa các trạm như sau: Bảng 5.2: TT Từ trạm Đến trạm Khoảng cách giữa các trạm 1 Trạm trung tâm Trạm A 30 2 Trạm A Trạm B 38 3 Trạm B Trạm C 50 4 Trạm C Trạm D 32 5 Trạm D Trạm E 29 6 Trạm E Trạm F 22 7 Trạm F Trạm G 23 8 Trạm G Trạm H 27 9 Trạm H Trạm trung tâm 43 5.2 . TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 5.2.1. Tính toán dung lượng thiết bị các trạm: - Các thiết bị truy cập của các hãng sản xuất thiết bị hiện nay đều có khả năng cung cấp đa dịch vụ, nghĩa là trên một thiết bị có thể cung cấp đồng thời các dịch vụ điện thoại ADSL. - Các dịch vụ được thiết kế trên card riêng mỗi card cung cấp từ 8 đến 32 thuê bao, thông dụng hiện nay là 16 thuê bao. - Theo qui định của nghành bưu điện về dự phòng dung lượng thì khi thiết kế lắp đặt cần có độ dự phòng khoảng 1,2 thuê bao. Từ cơ sở trên, dung lượng các trạm thiết kế như sau: Bảng 5.3 TT Tên trạm Nhu cầu dịch vụ thoại (thuê bao) Nhu cầu dịch vụ ADSL (thuê bao) Dung lượng dịch vụ thoại(cổng) Dung lượng dịch vụ ADSL(cổng) 1 Trạm A 570 57 688 80 2 Trạm B 450 45 544 64 3 Trạm C 650 65 784 80 4 Trạm D 630 63 768 80 5 Trạm E 730 73 880 96 6 Trạm F 540 54 656 80 7 Trạm G 840 84 1008 112 8 TrạmH 720 72 864 96 5.2.2. Tính toán lưu lượng trung kế: - Dịch vụ thoại hiện nay hệ số Erlang khoảng 0, 1, nó có thể hiểu là tại một thời điểm khoảng 10% các thuê bao có liên lạc. Mỗi thuê bao chiếm 1 kênh 64kbit/s,gỉa sử có 500 thuê bao thì tại một thời điểm sẽ có 500.0, 1.64kb/s=320kb/s tương đương E1(E1 kênh theo tiêu chuẩn châu âu có tốc độ 2,048kb/s). - Dịch vụ ADSL theo thống kê hiện nay mỗi thuê bao trung bình chiếm tốc dộ 96kb/s. - Độ dự phòng trung kế đối với thuê bao khoảng 1,2 Từ các cơ sở trên, lưu lượng trung kế của các trạm cần thiết như sau: Bảng 5.4 TT Tên trạm Lưu lượng dịch vụ thoại (E1) Lưu lượng dịch vụ ADSL(E1) 1 Trạm A 3 3 2 Trạm B 2 3 3 Trạm C 3 4 4 Trạm D 3 4 5 Trạm E 3 4 6 Trạm F 3 3 7 Trạm G 4 5 8 Trạm H 3 4 Tổng 24 30 5.2.3. Lựa chon công nghệ truyền dẫn : - 8 trạm trên để tạo thành một mạng cần phải có mạng truyền dẫn có khả năng truyền tải 54 luồng E1 về trạm viễn thông trung tâm. Với cự li giữa các trạm lớn (như thống kê tại mục 4.1.2) thì công nghệ truyền dẫn quang mới có thể đáp ứng được. - Công nghệ PDH có nhiều nhược điểm như đã nêu tại chương II, chỉ thích hợp với có lưu lượng thấp (<=16E1) và cấu hình mạng hình sao. Với thực trạng số lượng sợi quang hiện nay không thể đủ sợi để kết nối mạng hình sao. - Thiết bị truyền dẫn quang sử dụng công nghệ SDH có dung lượng tối thiểu 155Mb/s, tương đương 63E1. Có khả năng kết nối thành mạng vòng (Ring) nên khả bảo vệ rất tốt khi có sự cố. Số sợi quang khi kết nối thành mạng vòng chỉ cần 2 sợi trên mỗi đoạn ghép kênh. Với những phân tích trên, ta lựa chọn công nghệ truyền dẫn SDH là thích hợp. HUB (ADSL) HOST SDH Tram H Trạm G SDH Trạm G SDH SDH SDH Trạm E Trạm D SDH SDH Trạm C Trạm F OF OF OF SDH OF SDH OF OF 7.E1 7.E1 6.E1 9.E1 7.E1 30.E1 24.E1 6.E1 5.E1 7.E1 Trạm F Trạm G Trạm H Trạm B Trạm A Mạck vòng SDH 6.E1 7.E1 9.E1 Hình 5.1: Sơ đồ mô phỏng mạch vòng thuê SDH cho khu vực đang thiết kế 5.2.4. Lựa chọn giao diện quang và tính toán quĩ công suất quang Với thiết bị SDH tốc độ 155 Mb/s có 2 loại giao diện quang thông dụng theo tiêu chuẩn G957 của ITU-T là S1.1 và L1.1.Các giao diện này có các thông số cơ bản như sau: - Giao diện quang S1.1: (bảng 5.5) Danh mục Đơn vị Giá trị Mã ứng dụng S-1.1 Tốc độ Mb/s STM-1 Bước sóng nm 1261-1360 Kiểu nguồn MLM Đặc tính phổ - Độ rộng (δ)cực đại RMS - Độ rộng cực đại ở -20dB nm nm - 7,7 Công suất phát - Cực đại - Cực tiểu dBm dBm -8 -15 Độ phân biệt tối thiểu dB 8,2 Tiêu hao cho phép dB 0-11 Tán sắc cho phép Ps/nm 96 Độ nhậy cực tiểu Ngưỡng quá tải Thiệt thòi buồng quang cực đại dBm dBm dBm -28 -8 1 Giao diện quang L1.1:(bảng 5.6) Danh mục Đơn vị Giá trị Mã ứng dụng S-1.1 Tốc độ Mb/s STM-1 Bước sóng nm 1263-1360 Kiểu nguồn MLM/SLM Đặc tính phổ - Độ rộng (δ) cực đại RMS - Độ rộng cực đại ở -20dB nm nm 2/NA -1 Công suất phát - Cực đại - Cực tiểu dBm dBm 0 -5 Độ phân biệt tối thiểu dB 10 Tiêu hao cho phép dB 10-28 Tán sắc cho phép Ps/nm 246/NA Độ nhậy cực tiểu Ngưỡng quá tải Thiệt thòi buồng quang cực đại dBm dBm dB -34 -10 1 - Các tham số cơ bản về tán sắc và suy hao của sợi quang đơn mode tiêu chuẩn (G652) Độ suy giảm cơ bản về tán sắc và suy hao của sợi quang đơn mode tiêu chuẩn(G.652) Độ suy giảm năng lượng của tín hiệu đường truyền + Tại bước sóng λ=1310nm: ≤ 0,38dB/Km + Tại bước sóng λ=1550nm: ≤ 0,25dB/Km Độ tán sắc của tín hiệu truyền + Tại bước sóng λ=1310nm: ≤ 0,35ps/nm.Km + Tại bước sóng λ=1550nm: ≤ 0,25ps/nm.Km Bước sóng tán sắc về 0: Căn cứ vào các thông số của giao diện quang, của cáp quang, ta tính quy suy công suất quang của các đoạn ghép kênh điển hình như sau: + Với khoảng cách nhỏ nhất 22 km :(bảng 5.7) TT Tham số Đơn vị Trạm A Tram A Trạm B Tram B 1 Loại giao diện quang dBm S1.1 L1.1 2 Công suất phát cực đại dBm -8,0 0,0 3 Công suất phát cực tiểu dBm -15,0 -5,0 4 Độ nhạy thu cực đại dBm -28,0 -34,0 5 Ngưỡng quá tải dBm -8,0 -10,0 6 Bước sóng hoạt động nm 1,310 1,310 7 Suy hao cho phép giữa đầu thu và đầu phát dB 0-12 10-28 8 Số mối nối toàn đoạn Mối 11,0 11,0 9 Tổn hao mối hàn(0,1dB/mối) dB 1,1 1,1 10 Tổn hao kết nối(1dB/kết nối) dB 2,0 2,0 11 Thiệt thòi luồng quang cực đại dB 1,0 1,0 12 Dự trự thiết kế dB 5,2 5,2 13 Chiều dài cáp Km 22,0 22,0 14 Suy hao sợi quang toàn đoạn (0,38dB/Km tại 1310nm và 0,25dB/Km tại 1550nm) dB 8,4 8,4 15 Suy hao tổng cộng giữa đầu thu và đầu phát(chưa tính dự trữ thiết kế) dB 11,5 11,5 16 Suy hao tổng cộng giữa đầu thu và đầu phát(đã được tính dự trự thiết kế) dB 16,7 16,7 17 Lắp thêm bộ suy hao quang 5dB Bộ - - 18 Lắp thêm bộ suy hao quang 10dB Bộ - - 19 Đánh giá quỹ công suất Đạt Đạt . Với khoảng cách lớn nhất 50km(bảng 5.8) TT Tham số Đơn vị Trạm A Tram A Trạm B Tram B 1 Loại giao diện quang dBm S1.1 L1.1 2 Công suất phát cực đại dBm -8,0 0,0 3 Công suất phát cực tiểu dBm -15,0 -5,0 4 Độ nhạy thu cực đại dBm -28,0 -34,0 5 Ngưỡng quá tải dBm -8,0 -10,0 6 Bước sóng hoạt động nm 1,310 1,310 7 Suy hao cho phép giữa đầu thu và đầu phát dB 0-12 10-28 8 Số mối nối toàn đoạn Mối 25,0 25,0 9 Tổn hao mối hàn(0,1dB/mối) dB 2,5 2,5 10 Tổn hao kết nối(1dB/kết nối) dB 5,0 5,0 11 Thiệt thòi luồng quang cực đại dB 1,0 1,0 12 Dự trự thiết kế dB 8,0 8,0 13 Chiều dài cáp Km 50,0 50,0 14 Suy hao sợi quang toàn đoạn (0,38dB/Km tại 1310nm và 0,25dB/Km tại 1550nm) dB 19,0 19,0 15 Suy hao tổng cộng giữa đầu thu và đầu phát(chưa tính dự trữ thiết kế) dB 26,5 26,5 16 Suy hao tổng cộng giữa đầu thu và đầu phát(đã được tính dự trự thiết kế) dB 34,5 34,5 17 Lắp thêm bộ suy hao quang 5dB Bộ - - 18 Lắp thêm bộ suy hao quang 10dB Bộ - - Đánh giá quỹ công suất Không Đạt Đạt - Ta thấy rằng với giao diện quang S1.1 chỉ đạt được với khoảng cách đoạn ghép kênh ≤23km.Với khoảng cách lớn hơn thì giao diện S1.1 không đạt được. - Với giao diện L1.1 quỹ công suất đạt được cho tất cả các đoạn ghép kênh yêu cầu (có khoảng cách từ 23km đến 50km). Vì vậy thiết bị truyền dẫn chọn giao diện L1.1. Với tốc độ truyền dấnTM-1 hoạt động ở bước song này tán sắc sợi quang rất nhỏ (≤3,5 ps/nm.km). Vì vậy với bước sóng này chỉ quan tâm đến quỹ công suất quang còn tán sắc toàn tuyến luôn đạt .Tuy nhiên với tốc độ cao và hoạt động với mức song khác 1310nm thì tán sắc là một thông số cần quan tâm KẾT LUẬN Mạng truy nhập quang đa dịch vụ cho phép triển khai dịch vụ một cách nhanh chóng, tạo ra khả năng tích hợp những dịch vụ tốt hơn cho khách hàng với những yêu cầu dịch vụ mới có chất lượng cao, tốc độ nhanh, băng tần rộng thì chỉ có mạng truy nhập quang tiên tiến mới có khả năng đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Ngoài những dịch vụ có tính chất truyền thống, mạng còn đáp ứng cho phép triển khai dịch vụ mới như: Truyền hình cáp(CATV), Vdeo theo yêu cầu(VoD), thương mại điện tử, y tế từ xa….. Mạng truy nhập quang đa dịch vụ có một hệ thống quản lý giúp cho mạng hoạt động ổn định, linh hoạt với các khả năng chuẩn đoán, khắc phục và sửa lỗi tốt. Việc quản lý mạng có thể tiến hành tập trung, các thiết bị có thể hỗ trợ nhau. Ngoài ra với giao diện Quang mạng truy nhập có thể được kết nối vào mạng viễn thông TMN. Xu hướng thông tin trong tương lai là sự hội nhập giữa mạng viễn thông và máy tính đang nhanh chóng trở thành hiện thực. Sự phát triển của mạng truy nhập đặc biệt là mạng truy nhập băng rộng cũng là một sự thể hiện xu hướng này. Tóm lại mạng truy nhập quang đa dịch vụ có nhiều ưu điểm về mặt kinh tế cũng như kỹ thuật,phù hợp với đặc điểm của nhiều mạng viễn thông trên thế giới và Việt Nam. LỜI CẢM ƠN Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn ThS. Lưu Đức Thuấn, sự chỉ bảo tận tình cùng những tài liệu quí báu của thầy đã giúp em hoàn thành luận văn này. Em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến các Thầy, Cô giáo trong trường Đại học giao thông vận tải Hà Nội đã tạo mọi điều kiện học tập và nghiên cứu cho em trong suốt lăm năm học vừa qua. Xin cảm ơn các bạn học và những người thân đã giúp đỡ, động viên và chia sẻ những lúc tôi khó khăn trong thời gian thực hiện luận văn này. Do thời gian hạn hẹp và nhiều yếu tố tác động cũng như kiến thức có hạn nên đồ án không thể tránh khỏi sai sót. Em rất mong sẽ nhận được những ý kiến đóng góp xây dựng của Thầy, Cô và các bạn để có thể tiếp tục phát triển hướng nghiên cứu của mình. Xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO * TS.Vũ Văn San,hệ thống thông tin quang ,NXB bưu điên 2003 * P.V.Vận, T.H.Quân, N.C.Tuấn, P.H. ký N.H. Nam, hệ thống thông tin sợi quang, nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuât,2002 * TS.Cao Phán, TS.Cao Hồng Sơn, Thông tin quang PDH và SDH, HVCN-BCVT 6\2003 * S.O Kasap, priciples of Electrical engineering Materials and Divices, McGraw-Hill, INC.1997 * * * *