Tóm tắt luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật viễn thông: Một số vấn đề trong thiết kế tuyến cáp quang biên trục Bắc Nam

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG<br /> <br /> TRẦN THỊ HƯƠNG<br /> <br /> MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG THIẾT KẾ<br /> TUYẾN CÁP QUANG BIÊN TRỤC BẮC-NAM<br /> Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông<br /> Mã số: 60.52.02.08<br /> <br /> TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ<br /> Người hướng dẫn khoa học: TS VŨ TUẤN LÂM<br /> <br /> HÀ NỘI – 2013<br /> <br /> 1<br /> MỞ ĐẦU<br /> Thông tin quang đã có những bước phát triển nhảy vọt trong<br /> vài thập kỷ gần đây và đã có những tác động mạnh mẽ trong nhiều<br /> mặt của kỹ thuật viễn thông.<br /> Hiện nay mạng truyền dẫn trục chính từ Bắc vào Nam sử<br /> dụng sợi quang trên đường dây điện lực 500KV và trên tuyến cáp<br /> quang được lắp đặt dọc theo quốc lộ 1A. Các tuyến đường quốc lộ<br /> đang được xây mới và mở rộng trên phạm vi cả nước, các chương<br /> trình xây dựng quốc lộ này đã gây ra nhiều sự cố về cáp cho các<br /> tuyến truyền dẫn trên đất liền, làm giảm độ tin cậy của viễn thông<br /> trên các tuyến trục.<br /> Để giải quyết vấn đề nêu trên, đồng thời tăng dung lượng của<br /> mạng truyền dẫn trục chính, việc triển khai tuyến quang biển trục<br /> Bắc – Nam sử dụng ghép kênh theo bước sóng mật độ cao DWDM là<br /> lựa chọn tất yếu. Về mặt kỹ thuật, để thiết kế một hệ thống truyền<br /> dẫn DWDM với những yêu cầu khoảng cách kết nối xa, dung lượng<br /> lớn, mật độ ghép cao cũng đã nảy sinh ra nhiều vấn đề cần quan tâm.<br /> Do vậy tôi lựa chọn đề tài “Một số vấn đề trong thiết kế<br /> tuyến cáp quang biển trục Bắc - Nam”. Luận văn được trình bày<br /> trong 3 chương:<br /> Chương 1: Tổng quan về hệ thống ghép kênh quang theo<br /> bước sóng DWDM.<br /> Chương 2: Các vấn đề cần quan tâm trong thiết kế hệ thống<br /> cáp quang biển DWDM.<br /> Chương 3: Thiết kế tuyến cáp quang biển trục Bắc - Nam<br /> Do thời gian ngắn, trình độ năng lực của bản thân có hạn, tài<br /> liệu chưa đầy đủ nên chắc chắn bản luận văn này không tránh khỏi<br /> những hạn chế và sai sót, tôi rất mong được sự góp ý của các Thầy và<br /> các bạn.<br /> Qua đây tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Thầy giáo TS. Vũ Tuấn Lâm đã tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện cho tôi hoàn<br /> thành bản luận văn này.<br /> Tôi xin chân thành cảm ơn!<br /> <br /> 2<br /> Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG<br /> GHÉP KÊNH QUANG THEO BƢỚC SÓNG DWDM<br /> 1.1. Nguyên lý ghép kênh theo bƣớc sóng WDM<br /> 1.1.1. Nguyên lý cơ bản<br /> Truyền dẫn ghép kênh quang phân chia theo bước sóng<br /> WDM (Wavelength Devision Multiplexing) là phương thức có thể<br /> ghép nhiều bước sóng để truyền trên một sợi quang mà không cần<br /> tăng tốc độ truyền dẫn trên một bước sóng. Ở đầu phát, nhiều tín<br /> hiệu quang có bước sóng khác nhau được ghép kênh để truyền đi<br /> trên một sợi quang. Ở đầu thu nhận được tín hiệu từ đầu phát thực<br /> hiện tách kênh, khôi phục tín hiệu gốc rồi đưa vào các đầu cuối khác<br /> nhau.<br /> 1.1.2. Các phương pháp truyền dẫn sử dụng ghép kênh quang<br /> theo bước sóng<br /> 1.1.2.1. Phương pháp truyền dẫn WDM đơn hướng<br /> Hệ thống WDM đơn hướng là tất cả kênh quang cùng trên<br /> một sợi quang truyền dẫn theo cùng một chiều, ở đầu phát các tín<br /> hiệu có bước sóng quang khác nhau và đã được điều chế λ1, λ2 ,...., λn<br /> thông qua bộ ghép kênh tổ hợp lại với nhau và truyền dẫn một chiều<br /> trên một sợi quang. Vì các tín hiệu được mang thông qua các bước<br /> sóng khác nhau, do đó sẽ không lẫn lộn. Ở đầu thu, bộ tách kênh<br /> quang tách các tín hiệu có bước sóng khác nhau, hoàn thành truyền<br /> dẫn tín hiệu quang nhiều kênh. Ở chiều ngược lại truyền dẫn qua một<br /> sợi quang khác, nguyên lý giống như trên.<br /> 1.1.2.2. Phương pháp truyền dẫn WDM song hướng<br /> Hệ thống truyền dẫn WDM song hướng là ở hướng đi, các<br /> kênh quang tương ứng với các bước sóng λ1, λ2, ..., λn qua bộ<br /> ghép/tách kênh được tổ hợp lại với nhau truyền dẫn trên một sợi.<br /> Cũng sợi quang đó, ở hướng về các bước sóng λn+1, λn+2,..., λ2n được<br /> truyền dẫn theo chiều ngược lại. Nói cách khác ta dùng các bước<br /> sóng tách rời để thông tin hai chiều (song công).<br /> 1.1.3. Phân loại WDM<br /> Trước đây, hệ thống WDM thường ghép phổ biến 2, 4, 8, 12<br /> và 16 bước sóng và khoảng cách bị giới hạn dưới 100km. Tùy theo<br /> số lượng ghép bước sóng mà ta phân WDM thành hai loại là CWDM<br /> và DWDM.<br /> <br /> 3<br /> 1.1.3.1. Ghép kênh theo bước sóng mật độ thưa CWDM<br /> Kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng mật độ thưa có thể ghép<br /> tới 18 bước sóng ở khoảng cách 20nm (3.000 GHz). Khuyến nghị về<br /> CWDM của ITU-T G.694.2 đã đưa ra lưới phân bổ bước sóng cho<br /> khoảng cách lên tới 50km trên sợi quang đơn mốt. Lưới phân bổ<br /> bước sóng của CWDM được xác định trong dải từ 1270nm đến 1610<br /> nm.<br /> 1.1.3.2. Ghép kênh theo bước sóng mật độ cao DWDM<br /> Kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng mật độ cao có thể ghép<br /> tới hơn 128 bước sóng với khoảng cách các bước sóng là 200, 100,<br /> 50 hoặc 25GHz. DWDM dùng cho các hệ thống truyền dẫn ở khoảng<br /> cách hàng nghìn km có khuếch đại và tái tạo tín hiệu.<br /> 1.2.<br /> Các thành phần của hệ thống DWDM<br /> Đầu phát<br /> <br /> Đầu thu<br /> Cáp quang<br /> <br /> λ1<br /> <br /> λn<br /> <br /> λ1<br /> <br /> BA<br /> <br /> Bộ tách/ghép<br /> kênh<br /> <br /> LA<br /> <br /> LA<br /> <br /> λn<br /> <br /> PA<br /> <br /> Bộ tách/ghép<br /> kênh<br /> <br /> Hình 1.1: Hệ thống ghép kênh DWDM điểm - điểm<br /> Đầu phát tín hiệu<br /> Trong hệ thống WDM, nguồn phát quang được dùng là laser.<br /> Yêu cầu đối với nguồn phát laser là phải có độ rộng phổ hẹp, bước<br /> sóng phát ra ổn định, mức công suất phát đỉnh, bước sóng trung tâm,<br /> độ rộng phổ, độ rộng chirp phải nằm trong giới hạn cho phép.<br /> 1.2.2. Bộ ghép/tách tín hiệu quang<br /> Ghép tín hiệu WDM là sự kết hợp một số nguồn sáng khác<br /> nhau thành một luồng tín hiệu ánh sáng tổng hợp để truyền dẫn qua<br /> sợi quang.<br /> 1.2.1.<br /> <br /> 4<br /> Tách tín hiệu WDM là sự phân chia luồng ánh sáng tổng hợp<br /> đó thành các tín hiệu ánh sáng riêng rẽ tại mỗi cổng đầu ra bộ tách.<br /> Các bộ ghép/tách tín hiệu quang được chia ra làm hai loại<br /> chính theo công nghệ chế tạo là:<br /> - Thiết bị WDM vi quang<br /> - Thiết bị WDM ghép sợi.<br /> Ở loại thứ nhất, việc tách/ghép tín hiệu quang dựa trên cơ sở<br /> các thành phần vi quang. Các thiết bị này được thiết kế chủ yếu sử<br /> dụng cho các tuyến thông tin quang dùng sợi đa mode, chúng có<br /> những hạn chế đối với sợi dẫn quang đơn mode. Loại thứ hai dựa vào<br /> việc ghép giữa các trường lan truyền trong các lõi sợi kề nhau. Kỹ<br /> thuật này phù hợp với các tuyến sử dụng sợi đơn mode.<br /> 1.2.3. Sợi quang<br /> Chức năng chính của sợi quang là dẫn sóng quang (ánh sáng)<br /> đi xa với mức suy hao nhỏ nhất. Sóng ánh sáng được truyền đi trong<br /> sợi quang dựa trên nguyên lý phản xạ toàn phần bên trong sợi quang.<br /> Sợi quang là một sợi thủy tinh gồm hai lớp (core và cladding) có<br /> chiết suất khác nhau. Hiện nay sử dụng hai loại sợi chính: sợi đơn<br /> mode và sợi đa mode. Sợi đơn mode có core nhỏ hơn và chỉ cho một<br /> mode ánh sáng đi qua. Do đó, độ trung thực của tín hiệu tốt hơn<br /> trong một khoảng cách truyền dẫn lớn vì giảm hẳn tán xạ mode. Điều<br /> này làm cho sợi đơn mode có dung lượng băng thông lớn hơn sợi đa<br /> mode. Do có khả năng truyền tải thông tin cực lớn và suy hao thấp,<br /> nên sợi quang đơn mode được sử dụng chủ yếu trong hệ thống thông<br /> tin đường dài và dung lượng lớn kể cả DWDM.<br /> Việc thiết kế sợi quang đơn mode đã được phát triển mấy<br /> chục năm gần đây. Hiện nay ITU-T đã xây dựng chỉ tiêu cho ba loại<br /> sợi quang đơn mode sau:<br /> + Sợi không dịch chuyển tán sắc (NDSF: Non- Dispersion –<br /> Shifted Fiber): chuẩn NDSF được ITU-T đưa ra trong G.652 (hay<br /> còn gọi là sợi đơn mode chuẩn).<br /> + Sợi chuyển dịch tán sắc (DSF: Dispersion Shifted Fiber):<br /> chuẩn DSF được ITU-T đưa ra trong khuyến nghị G.653. Ở đây,<br /> điểm tán sắc bằng 0 được dịch chuyển đến cửa sổ có bước sóng 1550<br /> nm (băng C). Ở cửa sổ này, sợi quang có suy hao thấp hơn nhiều và<br /> phù hợp với tần số làm việc của bộ khuếch đại quang sợi EDFA. Tuy<br /> nhiên, do ảnh hưởng của hiệu ứng phi tuyến gần điểm dịch chuyển 0<br /> nên loại sợi này không phù hợp sử dụng cho DWDM.<br /> <br />