Bài giảng truyền dẫn quang băng rộng 2022 c2

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN QUANG BĂNG RỘNG VÀ MÔ HÌNH HÌNH ỨNG DỤNG Hệ thống truyền dẫn quang băng rộng rất đa dạng, được triển khai trong mạng viễn thông phù hợp với cấu trúc địa hình, dung lượng và đặc tính kênh truyền, theo các loại cấu hình mạng truyền dẫn quang tiêu biểu là mạng điểm điểm, mạng truyền dẫn tuyến tính, mạng truyền dẫn vòng Ring và mạng truyền dẫn kết hợp Theo nhu cầu phát triển, hệ thống nghệ truyền dẫn quang cận đồng bộ số PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) được áp dụn.

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN QUANG BĂNG

RỘNG VÀ MÔ HÌNH HÌNH ỨNG DỤNG

Hệ thống truyền dẫn quang băng rộng rất đa dạng, được triển khai trong mạng viễn thông phù hợp với cấu trúc địa hình, dung lượng và đặc tính kênh truyền, theo các loại cấu hình mạng truyền dẫn quang tiêu biểu là: mạng điểm - điểm, mạng truyền dẫn tuyến tính, mạng truyền dẫn vòng Ring và mạng truyền dẫn kết hợp.

Theo nhu cầu phát triển, hệ thống nghệ truyền dẫn quang cận đồng bộ số PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) được áp dụng các mạng truyền dẫn quang băng rộng có dung lượng lên tới 560Mbps; Công nghệ truyền dẫn quang SDH (Synchronous Digital Hierarchy) tiếp tục được áp dụng các mạng truyền dẫn quang băng rộng theo hướng kết nối các luồng số PDH vào hệ thống ghép kênh số SDH, để thành các đường truyền dẫn quang có dung lượng cơ sở là 2,5Gbps, công nghệ truyền dẫn quang ghép theo bước sóng WDM (Wave Division Multiplexer) cho phép tăng băng thông đường truyền lên tới 100Gbps, bằng cách tận dụng cửa sổ làm việc của sợi quang trong khoảng bước sóng 1260 nm đến 1675 nm để truyền các luồng số SDH thành phần

Nội dung trong chương 2, trình bày cấu trúc, đặc tính mạng truyền dẫn quang băng rộng PDH, SDH và WDM.

Mục tiêu của chương là giúp người đọc hiểu rõ các kiến thức về mạng truyền dẫn quang băng rộng, đặc tính thiết bị quang để thực hiện bài toán thiết kế, tổ chức, lắp đặt, bảo dưỡng thiết bị quang trong thực tế.

2.1 MẠNG TRUYỀN DẪN QUANG CẬN ĐỒNG BỘ SỐ PDH

Hệ thống nghệ truyền dẫn quang băng rộng cận đồng bộ số PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy) được thiết kế để truyền dẫn các luồng dữ liệu sốPDH có dung lượng từ 2Mbps đến 565Mbps theo yêu cầu phát triển mạng viễn thôngsố

2.1.1 Hệ thống ghép kênh cận đồng bộ số PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy)

Hệ thống ghép kênh số cận đồng bộ PDH là hệ thống ghép kênh theo thời gian

từ nhiều kênh tín hiệu số cơ bản 64kbps ghép lại thành hệ thống ghép kênh cơ bản theochuẩn Châu Âu hoặc theo chuẩn Bắc Mỹ, rồi sau đó các luồng số ghép kênh bậc thấpghép lại thành đường truyền tín hiệu số có dung lượng cao hơn và tốc độ truyền lớnhơn, mục đích của việc ghép kênh cận đồng bộ số PDH là để tăng hiệu quả truyền dẫntrong mạng viễn thông, hệ thống ghép kênh số cấp cao xây dựng theo phương phápghép xen kẽ từng bít của N luồng cấp thấp trên cấu trúc khung thời gian chuẩn, trongmỗi khung thời gian có chèn thêm các bít dữ liệu đồng bộ, bít nghiệp vụ, bít tín hiệuchỉ thị chèn và dữ liệu chèn để hình thành dữ liệu số đồng bộ, thích ứng với trườnghợp các luồng dữ liệu số đến hệ thống ghep và chia kênh không bằng nhau

Hiện nay, trên thế giới có 3 tiêu chuẩn quy định về ghép kênh số PDH, tiêuchuẩn ghép kênh PDH của Châu Âu (Ei), tiêu chuẩn ghép kênh PDH của Bắc Mỹ (Mi),tiêu chuẩn ghép kênh PDH của Nhật Bản (JMi), mỗi chuẩn có 5 cấp hệ thống ghépkênh

2.1.2 Sơ đồ nguyên lý ghép và phân kênh cấp cao PDH

Hệ thống ghép kênh số PDH cấp cao được chia thành hai module; module ghépkênh (MUX) và module phân kênh (DEMUX) Trong module ghép kênh kênh MUXcủa hệ thống có 2 khối chính, khối xử lý tín hiệu các kênh và khối tạo khung ghép Tínhiệu số của từng luồng sẽ nạp dữ liệu vào bộ nhớ tạm để cân chỉnh về độ rộng xungvới tần số xung đồng bộ Sau đó đưa tới khối tạo khung thời gian ghép, phương phápghép kênh là ghép xen kẽ từng bít của N luồng cấp thấp trên cấu trúc khung thời gianchuẩn Trong khối phân chia kênh DEMUX, tín hiệu thu được sẽ nạp vào bộ nhớ tạm

để đồng bộ dữ liệu và phân chia các loại dữ liệu của kênh dữ liệu đồng bộ và dữ liệuchèn; Dữ liệu của các kênh sẽ truyền tới bộ phân khung để phân chia từng dòng bít chocác kênh Dữ liệu của các luồng kênh sẽ được cân chỉnh để đồng bộ với xung đồng hồcủa hệ thống trước khi lấy ra từ điểm nối F2out Sơ đồ khối hệ thống và chức năng cáckhối chi tiết, từ viết tắt các khối được liệt kê như sau:

COD

Cloc k

Clock

Alarm AIS

UW DN

F2 In

RG DEC

UW TR

Buffer Memory VCO

Supevisory

Alarm AIS

Receving data

Frame DeMux

1 2 X N

Clock

DN

COD

Read in Read

F2 Out

AIS Alarm

DN UW

ϕ

Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống ghép và phân chia kênh số PDH

Trong đó, một số thuật ngữ viết tắc trong hình được liệt kê chi tiết nhưsau:

S/P Serial to parallel convertor Nối tiếp song song

EV JS Evaluation of justification service bit Bít chỉ thị chèn

2.1.3 Phân cấp các tiêu chuẩn tốc độ bit trong hệ thống ghép kênh số PDH

2.1.3.1 Khung thời gian ghép kênh số cận đồng bộ sơ cấp PDH

a Cấu trúc khung thời gian ghép kênh số cấp theo chuẩn Bắc Mỹ và Nhật Bản (1544Kbps)

Chuẩn Bắc Mỹ và Nhật Bản áp dụng hệ thống ghép kênh PCM 24, cấu trúckhung thời gian của hệ thống ghép kênh số PCM 24 có chiều dài là 125µs và đượcchia thành 24 khe thời gian, ký hiệu TS1,TS2, …,TS24, cho phép ghép 24 kênh tínhiệu thoại số, trong một khung, mỗi kênh lần lược ghép được 8 bit, nên trong mộtkhung sẽ có (24*8)bít=192bít dữ liệu, đồng thời trong đầu mỗi khung có chèn thêmmột bít đồng bộ khung, nên trong mỗi khung 125µs ghép được 193 bít, trong đó có192bit dữ liệu kênh và 1bit đồng bộ T Tốc độ truyền dẫn tín hiệu của hệ thống là1544Kbps

TS 6

TS 8

TS 3

TS 5

TS 7

TS 9

TS 10

TS 12

TS 14

TS 16

TS 11

TS 13

TS 15

TS 18

TS 17

TS 19

TS 20

TS 22

TS 24

TS 21

TS 23

Cấu trúc 1 khung thời gian, 24TS,1T, (F=125µs=193 bít)

Bít đồng bộ

T

Bít đồng bộ khung

Bít đồng bộ khung

Hình 2.2 Cấu trúc khung thời gian PCM24

Ghi chú: Tốc độ tuyền dẫn số là số bít truyền trong 1 giây Trong trong mỗi khung thời gian 125µs ghép được 193 bít, vậy trong 1 giây, 8000 khung tương ứng với số bít ghép được là 1.544.000 (bit) Tốc độ truyền dẫn tín hiệu của hệ thống PCM 24 là 1.544Kbps

b Cấu trúc khung ghép kênh số cấp theo chuẩn Châu Âu (2048Kbps)

Thiết bị ghép kênh số sơ cấp của Châu Âu hoạt động theo chuẩn PCM30, vớitốc độ truyền 2048Kbps, lượng tử theo quy luật A, chia vùng lượng tử thành 13 đoạn

với hệ số lượng tử A=87,6, số mức lượng tử là 256 Cấu trúc khung PCM30 gồm 32khe thời gian kí hiệu (từ TS0 đến TS31), trong đó cho phép ghép 30 kênh thoại, 1 kênhbáo hiệu (TS16) và 1 kênh đồng bộ khung (TS0) Cấu trúc khung được phân bố nhưhình 2.3.

Chu kỳ 1 khung thời gian, 32 khe thời gianTS(F≈ 125µs≈ 32TS≈ 8bit*32TS≈ 256bit)

8 bít tín hiệu của mỗi kênh Nhóm 15 kênh tín hiệu (C1-C15)

Hình 2.3 Cấu trúc khung thời gian hệ thống ghép kênh số sơ cấp PCM30

Ghi chú: Tốc độ tuyền dẫn số là số bít truyền trong 1 giây Trong trong mỗi khung thờigian 125µs ghép được 256 bít, vậy trong 1 giây, 8000 khung tương ứng với số bít ghépđược là 2.048.000 (bit) Tốc độ truyền dẫn tín hiệu của hệ thống PCM 30 là 2.048Kbps

2.1.3.2 Khung thời gian ghép kênh số cận đồng bộ cấp cao PDH

a Cấu trúc khung ghép kênh số cấp 2 theo chuẩn Châu Âu (E2 = 8448Kbps)

Khối III (212bit)

1-4 5 212

TB(208bit)JS

Hình 2.4 Cấu trúc khung thời gian E2.Khung thời gian E2 có cấu trúc khung như hình 2.4, chiều dài một khung là100,38s, số khối trên một khung là 4 khối, số bit trên một khối là 212 bit, trong mộtkhung ghép được 848 bít, trong đó cho phép ghép được 820 bit data của 4 hệ thống

PCM30, 26 bit đồng bộ, 12 bít chỉ thị chèn và 4 bit dữ liệu chèn Tốc độ bit chèn là4,23Kbit/s Tốc độ truyền dẫn là: 8,44 Mbps.

Đặc tính của hệ thống E2 là: Trong cấu trúc khung cấp E2, một khung đượcchia thành 4 khối (block), mỗi khối gồm một nhóm các bit dịch vụ, và các luồng tincủa các luồng nhánh số ghép theo phương pháp xen kẻ bít

Trong khối 1: Bit 1 đến bit 10 là 10 bit đồng bộ khung, 1111010000, Bit 11 là

bit cảnh báo, khi phát hiện có sự cố trong hệ thống thiết bị ghép kênh thì bit B11 = 1được truyền đến thiết bị ghép đối diện để chỉ định cảnh báo, Bit 12 bít dự trữ, nếu chưadùng thì bằng 1, Bit 13 đến bit 212 là 200 bit data do 4 luồng 2048Kb/s ghép lần lượtxen kẽ từng bít

Trong khối 2 và khối 3: Từ bit 1 đến bit 4 là 4 bit chỉ thị chèn, các bít từ bit 5đến bit 212 là 208 bit data

Trong khối 4: Bit 1 đến bit 4 là các bit chỉ thị chèn, Bit 5 đến bit 8 là các bít dữliệu của 4 luồng PCM chèn xen vào khi tốc độ truyền cao hơn tốc độ chuẩn, Bit 9 đếnbit 212 là 204 bit data

b Cấu trúc khung ghép kênh số cấp 3 (E3= 34368Kbps)

Cấu trúc khung thời gian và thứ tự bố trí các bít thông tin trên khung thời gianE3 được liệt kê chi tiết như hình 2.5

Khối III (384bit)

1-4 5 384

TB(380bit)JS

Hình 2.5 Cấu trúc khung thời gian E3.Đặc tính của hệ thống E3 là: Tốc độ bit truyền là 34368Kbps, Số bit trên mộtkhung là 1536 bit, số khối trên một khung là 4 khối, số bit trên một khối là 384bit, sốbit dữ liệu trên một khung là 1508 đến 1512bit, độ dài khung là 44,69s, tốc độ chèn

là 9,75Kbit/s

Khung thời gian E3 được chia thành 4 khối, phân bố thứ tự các bit trong cáckhối như sau:

Trong khối 1: Bit 1 đến bit 10 là 10 bit dùng để truyền từ mã đồng bộ khung có

dạng 1111010000, Bit thứ 11 là bit cảnh báo (cảnh báo = 1, không cảnh báo = 0), Bit

thứ 12 bít dự phòng, Bit thứ 13 đến bít 384 là các bit data

Trong khối 2,3: Bit 1 đến 4 là các bit điều khiển chèn, các bít từ bít thứ 5 đến

384 là các bít dữ liệu

Trong khối 4: Bit 1 đến 4 là các bit điều khiển chèn, Bit 5 đến bít 8 là các bit dữliệu chèn, mỗi luồng số chèn 1bit, Bit 9 đến bít 348 để ghép các bit data của bốn luồng8,448Mbps

Quy định chung của tín hiệu chỉ thị chèn là khi có bít tín hiệu cần chèn của

luồng dữ liệu thì trong 3 lần gởi tín hiệu trong các khối liên tiếp của khung là 111 nếu không chèn thì các bít gởi đi các bít chỉ thị chèn là 000.

c Cấu trúc khung ghép kênh số cấp 4: (E4=139,264Mbit/s)

Cấu trúc khung thời gian và thứ tự bố trí các bít thông tin trên khung thời gianE4 được liệt kê chi tiết như hình 2.6

12 bít đồng bộ khung

Khối II(488bit)

1-4 5 -212

TB(484bit) JS

Khối III (488bit)

1-4 5 488

TB(484bit) JS

Khối V (488bit)

1-4 5 488

TB(484bit) JS

Khối IV (488bit)

1-4 5 488

TB(484bit) JS

là 19,93Kbit/s

Cấu trúc khung chia làm 6 khối, số bit trên mỗi khối được phân bố như sau:Trong khối 1 có Bit 1 đến bít 12 dùng để truyền cụm từ mã đồng bộ khung

111110100000, Bit 13 dùng để chỉ thị cảnh báo cho thiết bị ghép kênh tại đầu xa khi

có sự cố, khi thiết bị ghép cảnh báo thì bit D=1, khi không cảnh báo thì D=0; Bit 14đến 16 bít dự phòng và truyền tín hiệu nghiệp vụ, Bit 17 đến bít 488 là các bit data

Trong khối 2, 3,4 , 5, có Bit 1 đến bít 4 sử dụng để điều khiển chèn, khi một bitchèn dương cần được truyền đi trong khung tiếp theo thì các bít chỉ thị chèn là 11111được phát đi, khi không chèn thì 00000 được phát đi, Bit 5 đến bít 488 dùng để ghépcác tín hiệu dữ liệu

Trong khối 6 có Bit 1 đến bít 4 là các bit điều khiển chèn, Bit 5 đến bít 8 là cácbit dữ liệu chèn, Bit 9 đến bít 488 là các bit dữ liệu

2.1.3.3 Sơ đồ khối hệ thống ghép kênh số cấp cao PDH của Châu Âu

Hình 2.7.1 Sơ đồ khối hệ thống GKS cấp cao theo chuẩn Châu Âu

Hệ thống ghép kênh cấp cao của Châu Âu được thực hiện ghép xen bít với 4luồng số cấp thấp Ci để tạo thành luồng số Ci+1 Hệ thống chia thành 5 cấp như hình vẽ2.6

Cấp ghép E1 thực hiện ghép 30 kênh, mỗi kênh là 64Kbps cùng với 2 kênh từmão truyền báo hiệu & đồng bộ tạo luồng dữ liệu nối tiếp 2,048Mbps gọi là (luồngE1)

Cấp ghép E2 nhận 4 luồng E1 cùng với kênh từ mào đầu 256Kbps là dữ liệuđồng bộ, và dữ liệu chỉ thị chèn tạo luồng dữ liệu nối tiếp 8,44Mbps (luồng E2), tươngứng với 120 kênh thoại

Cấp ghép E3 nhận 4 luồng E2 cùng với kênh từ mào đầu 567Kbps tạo luồng dữliệu nối tiếp 34,368bps (luồng E3), tương ứng với 480 kênh thoại Hệ thống ghép kênhE3 có thể nhận trực tiếp 16 luồng E1 để ghép thành luồng E3

Cấp ghép E4, nhận 4 luồng E3 cùng với kênh từ mào đầu 1,792Mbps tạo luồng

dữ liệu nối tiếp 139,264Mbps (luồng E4), tương ứng 1920 kênh thoại

Cấp ghép E5, nhận 4 luồng E4 ghép thành luồng số E5 có tốc độ 564,992Mbpstương ứng với 7680 kênh thoại

Hệ thống ghép kênh theo chuẩn Châu Âu có ưu điểm là đồng bộ cao, phân cấp

rõ ràng, số luồng dữ liệu vào để ghép tại mỗi cấp ghép là 4, khai thác bảo dưỡng đơngiản, dung lượng tăng cao và được cơ quan thông tin quốc tế CCITT chọn làm tiêuchuẩn chung áp dụng cho mạng viễn thông quốc tế Tuy nhiên, hệ thống ghép kênh sốcần phải tổ chức cứng theo theo 5 cấp, không linh hoạt so với với nhu cầu đa dạng củangười dùng, với dung lượng 7680 tốc độ truyền dẫn 564,992Mbps đòi hỏi băng thôngthiết bị rộng mới truyền tải được; vấn đề đồng bộ và xử lý đồng bộ phức tạp

Mạng truyền dẫn số tại Việt Nam được triển khai theo ba phương thức là truyềndẫn vi ba số, vệ tinh số, và đã chọn hệ thống ghép kênh theo chuẩn Châu Âu làm tiêuchuẩn chung áp dụng cho mạng viễn thông quốc nội và quốc tế

2.1.3.4 Ghép kênh số cấp cao PDH theo tiêu chuẩn Châu Mỹ

3

6

Hình 2.7.2 Hệ thống GKS cấp cao theo chuẩn Châu Mỹ

Hệ thống ghép kênh cấp cao theo tiêu chuẩn của khối các nước Bắc Mỹ, có 5cấp ghép, ký hiệu là T1, T2, …, T5, số luồng dữ liệu đưa vào để xây dựng từ hệ thốngcấp thấp hình thành nên hệ thống cấp cao hơn đa dạng

Cấp ghép đầu tiên (T1), xử lý ghép 24 kênh thoại, mỗi kênh 64Kbps cùng với8Kbps dữ liệu đồng bộ hình thành luồng dữ liệu nối tiếp 1,554Mbps (luồng T1)

Cấp ghép thứ 2 (T2), nhận 4 luồng T1 cùng với 136Kbps dữ liệu đồng bộ vàchỉ thị chèn tạo luồng dữ liệu nối tiếp 6,312Mbps (luồng T2), tương ứng với 96 kênhthoại

Cấp ghép thứ 3 (T3), nhận 7 luồng T2 cùng với 552Kbps dữ liệu đồng bộ và chỉthị chèn tạo luồng dữ liệu nối tiếp 44,736Mbps (luồng T3), tương ứng với 672 kênhthoại

Cấp ghép thứ tư (T4), nhận 6 luồng T3 cùng với 5,67Mbps dữ liệu đồng bộ vàchỉ thị chèn tạo luồng dữ liệu nối tiếp 274,174Mbps (luồng T4), tương ứng với 4032kênh thoại

Cấp ghép thứ 5 (T5), nhận 2 luồng T4 (274,176 Mbps), cùng với 11,808 Mbps

dữ liệu đồng bộ và chỉ thị chèn tạo luồng dữ liệu nối tiếp (luồng T5) là 560,160Mbpstương ứng với 8064 kênh thoại số

Hệ thống ghép kênh theo chuẩn Bắc Mỹ có ưu điểm cao về tính truyền dẫnđồng bộ cao, thiết bị tốt, phân cấp rõ ràng, dung lượng tăng cao, tuy nhiên do số luồng

dữ liệu vào để ghép tại các cấp ghép kênh khác nhau nên gặp trở ngại trong việc vậnhành, khai thác, bảo dưỡng

2.1.3.4 Sơ khối hệ thống ghép kênh số cấp cao PDH theo tiêu chuẩn Nhật bản

4 3 2

Hình 2.8 Hệ thống GKS cấp cao theo chuẩn Nhật Bản

Hệ thống ghép kênh số theo chuẩn của Nhật như hình 2.8; có 5 cấp ghép, kýhiệu JM, ở hai cấp ghép đầu tiên thực hiện giống hệ thống ghép kênh chuẩn Bắc Mỹ

Cấp ghép JM1 xử lý ghép 24 kênh thoại, mỗi kênh có tốc độ truyền dẫn là64Kbps cùng với 8Kbps dữ liệu đồng bộ tạo luồng dữ liệu nối tiếp 1,554Mbps (luồngT1)

Cấp ghép thứ 2 JM2, nhận 4 luồng JM1 hay T1 cùng với 136Kbps dữ liệu đồng

bộ và chỉ thị chèn tạo luồng dữ liệu nối tiếp 6,312Mbps (luồng T2), tương ứng với 96kênh thoại

Cấp ghép thứ 3 JM3, nhận 5 luồng 6,312Mbps cùng với 504Kbps dữ liệu đồng

bộ và chỉ thị chèn tạo luồng dữ liệu nối tiếp 32,046Mbps, tương ứng với 480 kênhthoại

Cấp ghép thứ tư JM4, nhận 3 luồng 32,046Mbps cùng với 1,536Mbps dữ liệuđồng bộ và chỉ thị chèn tạo luồng dữ liệu nối tiếp 97,728Mbps, tương ứng với 1440kênh thoại

Cấp ghép thứ 5 JM4, nhận 4 luồng 97,728Mbps cùng với 9,440Mbps dữ liệuđồng bộ và chỉ thị chèn tạo luồng dữ liệu nối tiếp 400,352Mbps, tương ứng 5760kênh

Hệ thống ghép kênh theo chuẩn Nhật Bản có ưu điểm là phân cấp rõ ràng, dunglượng tăng cao, tuy nhiên do số luồng dữ liệu vào để ghép tại các cấp ghép kênh khácnhau nên gặp trở ngại trong việc vận hành, khai thác, bảo dưỡng, đòi hỏi người cán bộ

kỹ thuật phải được đào tạo chính quy

2.1.3.5 Bảng tổng hợp các hệ thống tiêu chuẩn ghép kênh số PDH trên thế giới

Trên cơ sở tổng hợp các hệ thống tiêu chuẩn ghép kênh số PDH của Châu Âu,Bắc Mỹ và Nhật Bản, Ủy ban viễn thông quốc tế ITU-T (Recommendation G 703) đãxây dựng được các nhóm tiêu chuẩn liệt kê chi tiết các đặc tính kỹ thuật như sau:Bảng 2.1 Bảng tổng hợp các hệ thống tiêu chuẩn ghép kênh số PDH

(kênh thoại)

Nhóm chuẩn CCITT

G733/734 G743/746 G752 G752 JDS5

2.1.4 Mô hình hệ thống truyền dẫn quang PDH ứng dụng trong mạng viễn thông

2.1.4.1 Sơ đồ mạng truyền dẫn quang 16E1

Hiện nay, hệ thống truyền dẫn quang cận đồng bộ số PDH còn được ứng dụngtrong mạng viễn thông để cung cấp các luồng dữ liệu số băng rộng cho người dùng,đáp ứng nhanh sự phát triển mạnh mẽ của mạng truy cập thuệ bao băng rộng Hệ thốngquang PDH có nhiều ưu điểm nổi bậc về suy hao thấp, băng thông rộng, chất lượngtruyền dẫn rất tốt, giá thành thấp, sơ đồ tiêu biểu như hình vẽ 2.9

Hình 2.9 Sơ đồ hệ thống truyền dẫn quang PDH 16E1 ứng dụng trong mạng viễn

thông

2.1.4.2 Thiết bị ghép kênh số 16E1 PDH

Hình 2.10 Mô hình thiết bị ghép kênh số PDH 16E1 ứng dụng trong mạng viễn thông

2.1.4.3 Đặc tính kỹ thuật

Tốc độ truyền dẫn của hệ thống có thể cấu hình đến tốc độ số PDH là 140Mbpshoặc STM1 là 155Mbps Giao diện các luồng số PDH theo chuẩn ITU-T Thiết bị chophép hỗ trợ làm việc ở chế độ bán song công và song công; có thể sử dụng nguồn AC220V hoặc DC 48V Thiết bị cho phép hỗ trợ tất cả các chức năng báo động cần thiếtnhư hỗ trợ giám sát trạng thái từ xa Một số thông số kỹ thuật truyền dẫn như: Mặcđịnh với cáp quang đôi, đơn mode Khoảng cách truyền 40km Lựa chọn modulequang theo yêu cầu Nút Local/Remote được cung cấp để rời chỉ thị cho thiết bị cục bộhoặc thiết bị từ xa Công suất tiêu thụ: 5W Môi trường hoạt động: 0 - 50 độ C, độ ẩm95%

2.2 MẠNG TRUYỀN DẪN QUANG ĐỒNG BỘ SỐ SDH

Hệ thống nghệ truyền dẫn quang băng rộng đồng bộ số SDH (SynchronousDigital Hierarchy) được thiết kế để truyền dẫn các luồng dữ liệu số SDH có dunglượng từ 155 Mbps đến 2.5 Gbps, theo yêu cầu phát triển ngày càng tăng của mạngviễn thông số

2.2.1 Nguyên lý ghép kênh đồng bộ số SDH

Năm 1980s, hệ thống ghép kênh đồng bộ số SDH ra đời dựa trên kỹ thuậtSONET của Mỹ (Synchronous Optical Network) và công nghệ kỹ thuật thông tin cápsợi quang đang trên đà phát triển mạnh Hệ thống ghép kênh đồng bộ số SDH, viết tắt

từ câu Synchronuous Digital Hierarchy, là thiết bị ghép kênh đồng bộ số theo nguyêntắc ghép ma trận bít trên khung thời gian chuẩn STM1 gồm 270 bytes, 9 dòng trongkhoảng thời gian chuẩn là 125µs SDH cho phép ghép giao tiếp với các loại luồng sốcận đồng bộ PDH theo chuẩn châu Âu, châu Mỹ và Nhật Bản theo các tốc độ1,544Mbit/s; 2,048Mbit/s; 6,312Mbit/s; 34,368Mbit/s; 44,736Mbit/s; 139,264Mbit/s,

để thành luồng số đồng bộ STM1 155Mbps, tạo nên kiến trúc mạng viễn thông pháttriển đa dạng và có tính kế thừa, phát triển liên tục.

Nguyên lý ghép kênh tín hiệu số trong hệ thống SDH như hình 2.11, là ghépxen kẽ từng byte dữ liệu PDH vào trong các khung thời gian tương thích gọi làCONTAINER (Ci), mỗi khối bít trong từng container sau đó được gắn bổ sung các bít

từ mão dẫn đường POH để hình thành cấu trúc khung container ảo VC, các container

ảo sẽ được gắn bỗ sung các bít thông tin con trỏ POINTER để chỉ vị trí luồng dữ liệu

bố trí trong khung STM, và gắn bỗ sung về thông tin từ mão đầu đoạn truyền dẫn SOH

để chỉ thông tin về đường dẫn tín hiệu trên mạng, các thông tin này tổ hợp lại thànhkhung dữ liệu STM1 chuẩn, có cấu trúc 270 bytes, 9 hàng, tốc độ truyền là 155,52Mbps

S O H

1,5Mbps 2,048Mbps 6,312 Mbps 34/45Mbps 140Mbps

STM-1 Cáp sợi quang E/O

O/E

Đường truyền dẫn số

Hình 2.11 Nguyên lý ghép kênh số vào hệ thống SDH

Kbit/s

1,544 Mbit/s 6,312 Mbit/s 44,736 Mbit/s

64

Kbit/s

2,048 Mbit/s

34 Mbit/s

140 Mbit/s

155 Mbit/s STM 1

(1) 155M

Hệ thống ghép kênh số PDH

622 Mbit/s

STM 4

2488 Mbps

STM 16

155*N Mbit/s STM N

Hệ thống ghép kênh số SDH

(N) 155M

N*155M

SDH

Hình 2.12 Sơ đồ cấu trúc hệ thống ghép kênh truyền dẫn số SDH

Mạng viễn thông hiện nay được xây dựng dựa trên hệ thống truyền dẫn cận đồng bộPDH tốc độ thấp, hệ thống SDH có các mạch giao tiếp tương thích với các hệ thốngPDH, hệ thống SDH tiếp tục phát triển theo nhiều cấp cao hơn để hình thành mạngtruyền dẫn số tốc độ cao, sơ đồ cấu trúc hệ thống truyền dẫn số SDH như hình 2.12

2.2.2 Cấu trúc khung thời gian ghép kênh đồng bộ số SDH

2.2.2.1 Cấu trúc khung thời gian cấp 1, STM-1

Khung thời gian STM-1 cho phép bố trí 2430 bytes xếp thành một ma trận bít

có 270 cột, 9 hàng, mỗi cột chứa 1 byte, 1 byte tương ứng 8 bít, mỗi hàng chứa 270bytes Thời gian cho mỗi khung STM-1 là 125s, tương ứng với tần số lập lại là 8000khung/s, tốc độ truyền là 155,52 Mbps Mỗi byte dữ liệu trong khung gồm có 8 bitsthông tin sẽ được truyền 8000 lần trong 1 giây, như vậy, tốc độ truyền của một kênh

dữ liệu sẽ là 64 Kbps, tương thích với kỹ thuật PCM Cấu trúc khung STM-1 có cáckhối dữ liệu sau:

SOH PTR

261bytes

270 bytes 9

9 3

5 1

Hình 2.13 Cấu trúc của khung thời gian STM-1

Khối bít tải dữ liệu Payload: Các luồng số PDH từ 1,544Mbps đến

44,736Mbps theo chuẩn Bắc Mỹ và luồng số PDH từ 2Mbps đến 140Mbps theo chuẩnchâu Âu, được chuyển vào vùng tải dữ liệu payload có kích thước (9261) bytes.Những luồng PDH sẽ được ghép xen vào khung payload trong STM-1 theo các quiđịnh đã được định nghĩa trước

Khối bít từ mão vùng SOH (Section Overhead): Thông tin SOH gồm (8x9)

bytes dành cho việc đồng bộ khung, giám sát, bảo dưỡng và điều khiển SOH đượcchia thành 2 phần là đoạn từ mão chuyển tiếp RSOH và đoạn từ mão ghép kênhMSOH

Khối bít con trỏ PTR (Pointer): Mối liên hệ về vị trí pha giữa vùng tải dữ liệu

và khung STM-1 được ghi lại trong con trỏ, vị trí của các luồng số khi chuyển vàokhung STM-1, sẽ được con trỏ ghi nhận chính xác Vì vậy, sau khi đọc được nội dungcủa con trỏ, việc truy xuất đến các luồng riêng lẽ là có thể thực hiện trực tiếp màkhông cần các thiết bị giải ghép như trong PDH

2.2.2.2 Nguyên lý truyền dẫn các bytes trong khung STM-1

Các byte trong khung STM-1 được truyền đi theo từng hàng, bắt đầu ở hàng 1cột 1 Như vậy, cứ sau khi truyền đi 9 bytes SOH thì truyền được 261 bytes dữ liệu và

cứ như thế một cách luân phiên được minh họa như hình 2.14

270 bytes 9

Hình 2.14 Sự truyền dẫn các byte trong khung STM-1

2.2.2.3 Cấu trúc khung thời gian STM-N

Cấu trúc khung STM-N cũng tương tự như cấu trúc khung STM-1, khungSTM-N có kích thước là (N9270) bytes, cho phép ghép lần lượt tất cả các bytes dữliệu của N khung STM-1, thời gian của khung STM-N là 125s, tốc độ truyền dẫn tínhiệu của STM-N gấp N lần tốc độ truyền tín hiệu STM-1

Quá trình ghép kênh trong STM-N là thực hiện việc ghép xen kẽ lần lượt cácbyte dữ liệu của các STM cấp thấp hơn được ghép trực tiếp vào vùng tải dữ liệu củakhung STM-N mà không cần vùng đệm, theo nguyên lý ghép kênh là N luồng STM-1

sẽ ghép thành khung STM-N, như vậy, nếu ghép M(STM-N) vào khung cao hơn sẽđược khung STM-(MN)

Các byte từ mão vùng SOH được tạo thành từ NSTM-1 riêng lẽ tạo nên vùng

từ mão SOH của khung STM-N, các byte con trỏ của NSTM-1 riêng lẽ được ghép

vào khung STM-N tại vị trí thích hợp, tạo thành khung từ mão chung của hệ thống đểphục vụ cho việc xử lý và khôi phục dữ liệu tại đầu thu.

Hình 2.15 Cấu trúc khung STM-NCác hệ thống ghép kênh STM-N áp dụng trong thực tế được liệt kê như bảng sau:

Bảng 2.2 Bảng tổng hợp các loại luồng số đưa vào thiết bị ghép kênh số STM-N

2.2.2.4 Sơ đồ khối cơ bản của bộ ghép kênh đồng bộ số STM-1

Cấu trúc và số luồng ghép của các khối trong thiết bị ghép kênh số SDH ứng với khung STM-1 được mô tả như hình 2.16

Hình 2.16 Sơ đồ các khối cơ bản trong bộ ghép kênh số SDH của khung STM-1

2.2.3 Mạng truyền dẫn đồng bộ số SDH ứng dung trong mạng viễn thông

2.2.3.1 Sơ đồ khối tuyến truyền dẫn quang có chuyển tiếp trực tiếp và chuyển tiếp có rớt và xem kênh

Trong mạng nội hạt, mạng trung kế liên đài, với yêu cầu bảo vệ không cao, cóhai cấu hình thường được sử dụng, trong các tuyến có cự ly ngắn thì dùng mạng truyềndẫn điểm-điểm, trong các đường truyền có cự ly dài thì sử dụng cấu hình mạng điểmđiểm có chuyển tiếp, sử dụng thêm các trạm khuếch đại chuyển tiếp Hình 2.17, biểudiễn cấu hình mạng truyền dẫn quang tuyến tính, trạm đầu tiên của tuyến gọi là trạmchủ (Master Station), trạm đầu cuối cùng của tuyến gọi là trạm cuối (End station), trêntuyến trục, có cự ly truyền dẫn dài, tuyến được thiết kế thêm các trạm khuếch đạichuyển tiếp, có hai loại trạm chuyển tiếp, trạm chuyển tiếp trực tiếp REG (RepeaterStation), trạm chuyển tiếp REG chỉ có chức năng khuếch đại chuyển tiếp tín hiệu, vàtrạm chuyển tiếp có xen và rớt kênh ADM Dung lượng truyền dẫn trên tuyến là Nluồng PDH hoặc SDH được phân chia cho các trạm có rớt và xen kênh

Ưu điểm chính của mạng tuyến tính là có chi phí đầu tư thấp, thời gian lắp đặtnhanh, nhưng nhược điểm của nó là không có tuyến truyền dẫn cáp quang bảo vệ, khixảy ra sự cố đứt cáp, thì tuyến ngưng hoạt động ở các trạm phía sau

TRM SDH

MUX

&

DEM

ADM SDH

STM-N STM-N

STM-1

REG SDH

STM-N

ADM SDH

STM-N

STM-1

STM-N TRM SDH

Hình 2.17 Mạng truyền dẫn quang tuyến tính

2.2.3.2 Thiết bị ghép kênh đầu cuối quang TRM (Terminal Multiplex)

a Thiết bị ghép kênh đầu cuối quang STM-1

Thiết bị ghép kênh đầu cuối quang SDH bậc thấp cơ sở ký hiệu STM-1, nhưhình 2.18, có chức năng ghép các luồng số bậc thấp PDH (2Mbps, 34Mbps, 140Mbpshoặc 1,5Mbps, 6312Mbps, 45Mbps) thành luồng số SDH có tốc độ cao hơn STM-1(155Mbps) Việc tách tín hiệu dữ liệu PDH có thể thực hiện trực tiếp từ đường truyềnSDH Thiết bị có khả năng cung cấp tín hiệu dữ liệu và tín hiệu đồng bộ mạng cho tất

cả các thiết bị tại các nút điểm ở xa Cấu trúc thiết bị đầu cuối bao gồm các khối chứcnăng chính như sau:

 Bộ giao tiếp nhánh (Tributary Interface), thực hiện việc xử lý tín hiệu trêncác luồng số

 Bộ tách, ghép kênh số (MUX / DEMUX), thực hiện chức năng chuyển mạch(Switching) các điểm ghép và tách luồng số

Bộ giao tiếp đường dây quang (Line Interface), thực hiện chức năng biến đổi tín hiệu điện – quang trên hướng phát quang và biến đổi quang – điện trên hướng thu quang

Hình 2.18 Thiết bị ghép kênh đầu cuối quang STM-1

b Thiết bị ghép kênh đầu cuối quang STM-N

Cấu trúc thiết bị ghép kênh đầu cuối quang STM-N, được xây dựng từ các mứctruyền dẫn STM-1 (155Mbit/s), để thành các cấp giao diện truyền dẫn bậc cao là STM-

4 (622Mbit/s), STM-16 (2,5Gbit/s) và cấp cao hơn, gọi chung là STM-N(N.155Mbit/s)

Hình 2.19 Thiết bị ghép kênh SDH trạm đầu cuối bậc STM-4, STM-16

Thiết bị STM - N có khả năng ghép và tách các luồng số PDH (2 Mbps, 34 Mbps, 140 Mbps) hoặc các luồng SDH (155 Mbps; 622 Mbps; 2,5Gbps) tuỳ theo cấu trúc mạng Cấu trúc thiềt bị ghép kênh đầu cuối quang STM-4 và STM-16, được trình bày như hình 2.19

2.2.3.3 Thiết bị ghép xen kênh tại trạm chuyển tiếp quang ADM.

Chức năng cơ bản của thiết bị ghép và xen kênh ADM là tách các luồng tín hiệucần thiết lấy từ một hướng và ghép các luồng tín hiệu khác thay vào các khe thời gianvừa tách để gửi đi tới trạm đối diện trên cùng hướng Thiết bị ADM cũng có thể sửdụng tại trạm trung gian hoặc thay đổi cấu hình giao diện sử dụng cho các trạm đầucuối Giao diện điện và giao diện quang của thiết bị ADM cũng giống như của TRM(Terminal Multiplexer) và REG (Regerator station)

Thiết bị ADM có hai hướng kết nối với sợi quang gọi là hướng đông (EAST),hướng tây (WEST), mỗi hướng có card giao tiếp loại quang hoặc điện tương ứng vớiloại đường truyền dẫn SDH dạng điện hoặc quang và card giao tiếp xen rớt luồng sốPDH (ADM STM-1), card giao tiếp xen rớt luồng PDH hoặc SDH (ADM STM-4)

Hình 2.19 minh họa đường truyền dẫn chuyển tiếp quang SDH có tốc độ truyền

là luồng số STM-1, và STM-4, sử dụng cấu hình chuyển tiếp có rớt và xen kênh kýhiệu ADM-1, ADM-4, trong đó card giao tiếp xen rớt luồng số PDH trong giao diện(ADM STM-1), là các luồng số 2Mbps, card giao tiếp xen rớt luồng PDH trong giaodiện (ADM STM-4) là các luồng số PDH từ 2Mbps, 34Mbps, 140Mbps và luồng sốSDH STM-1

Hình 2.20 Thiết bị xen rớt ADM bậc STM-1, STM-4.

Hình 2.20 minh họa đường truyền dẫn chuyển tiếp quang SDH có tốc độ truyền

là luồng số STM-16, và sử dụng cấu hình chuyển tiếp có rớt và xen kênh ký hiệuADM-16, trong đó card giao tiếp xen rớt luồng số PDH, SDH trong giao diện (ADMSTM-16), là các luồng số 2Mbps, 34Mbps, 140Mbps và luồng số SDH từ STM-1,STM-4

Trong các tuyến truyền dẫn chuyển tiếp quang SDH có tốc độ truyền cao hơnSTM-16, thì dùng ký hiệu chung là STM-N

Hình 2.21 Thiết bị xen rớt kênh ADM bậc cao

2.2.4 Mạng truyền dẫn quang SDH tổ chức theo cấu hình vòng (Ring)

Cấu hình mạng truyền dẫn quang vòng (RING) được thiết kế khi có từ 3 điểmtruyền dẫn trở lên Dữ liệu được truyền được thiết kế theo hai hướng truyền khác nhau

bằng các đôi cáp sợi quang nối lại thành vòng kín Mạng vòng ring sử dụng các thiết bịghép kênh ADM (add- drop multiplexer) cho phép xen rẽ các loại luồng số PDH, SDHtạo nên nhiều ưu thế trong việc thiết kế tổ chức mạng viễn thông Hình 2.22, minh họađường truyền dẫn chuyển tiếp quang SDH theo cấu hình vòng ring sử dụng giao diệnADM.

ADM SDH

PDH/

STM

PDH/STM

ADM SDH

PDH/STM

ADM SDH

PDH/STM

PDH/STM

ADM SDH

PDH/STM

ADM SDH

PDH/STM

Hình 2.22 Cấu hình mạng truyền dẫn quang SDH vòng ring

Các nút trong mạng vòng đều sử dụng các bộ xen rẽ ADM được thiết kế theocác dạng cấu hình ứng với trạm đầu cuối trạm chuyển tiếp có xen và rớt kênh ADM cótốc độ truyền là luồng số từ STM-1, STM-4, STM-16, gọi chung là STM-N, trong đócard giao tiếp xen rớt luồng số PDH, SDH trong giao diện (ADM STM-N), là cácluồng số 2Mbps, 34Mbps, 140Mbps và luồng số SDH từ STM-1, STM-4, STM-16,được mô tả trên mục trước

2.2.5 Bảng mô tả tiêu chuẩn ứng dụng các thiết bị SDH trên các tuyến truyền dẫn quang theo chuẩn quốc tế

Để thống nhất trong thiết kế, tổ chức quản lý, mạng truyền dẫn quang đồng bộ sốSDH, Ủy ban viễn thông quốc tế ITU-T đã xây dựng bộ thông số kỹ thuật của các loạithiết bị truyền dẫn quang, ứng dụng trên các tuyến truyền dẫn dựa theo dung lượng,mạng truyền dẫn và cự ly tuyến, ký hiệu các giao diện quang tương ứng theo quy địnhquốc tế được trình bày trong bảng 2.2

Bảng 2.3 Ký hiệu các loại giao diện quang thiết bị SDH theo chuẩn ITU-T

Ứng dụng Nội hạt

Local network

Liên đài (Trunk line) Tuyến ngắn

(Short haul)

Tuyến dài (Long haul)

I - 16 S – 16 1 S – 16 2 L – 16 1 L – 16 2 L – 16.3

Chữ I là mạng nội hạt (In Local), Chữ S là cự ly truyền dẫn ngắn ( Short), Chữ

L là cự ly truyền dẫn dài ( Long)

2.3 MẠNG TRUYỀN DẪN QUANG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG WDM VÀ ỨNG DỤNG

Mạng truyền dẫn quang WDM được xây dựng trên nền mạng truyền dẫn quangSDH, những luồng quang SDH 2,5Gbps sẽ được ghép vào hệ thống WDM Cấu trúcmang cũng được xây dựng gần giống như các dạng cấu hình cơ bản của bao gồm: cấuhình dạng điểm - điểm, mạng tuyến tính, mạng vòng Ring, và mạng hỗn hợp

2.3.1 Cấu hình mạng truyền dẫn quang điểm-điểm ghép kênh theo bước sóng WDM có sử dụng khuếch đại quang

2.3.1.1 Sơ đồ khối

Transponder: Bộ khuếch đại chuyển tiếp tín hiệu quang có thay đổi công suất và

bước sóng EDFA: Bộ khuếch đại quang sợi

Hình 2.23 Cấu hình mạng quang WDM dạng điểm-điểmCấu hình mạng truyền dẫn quang WDM điểm-điểm được thiết kế để kết nốitruyền thông trực tiếp giữa 2 nút mạng Thiết bị tại 2 nút là trạm đầu cuối quang có sửdụng bộ ghép kênh theo bước sóng Cự li truyền dẫn là L(km) Tín hiệu quang truyềntheo nhiều bước sóng Cự ly một tuyến giữa 2 trạm đầu cuối không dùng bộ khuếchđại quang là khoảng 120Km Khi cự ly tuyến dài thì cần sử dụng thêm các bộ khuếchđại quang trực tiếp EDFA Cự ly toàn tuyến truyền dẫn quang có thể lên đến 600Km

Khoảng cách giữa hai trạm khuếch đại chuyển tiếp quang trực tiếp là 120Km, tuynhiên có thể tăng hệ số khuếch đại của bộ EDFA để có được cự ly lớn hơn.

Công thức tính công suất tín hiệu thu quang thành phần trong mạng truyền dẫnquang WDM, cấu hình điểm – điểm, có sự suy hao dự phòng do sự lão hóa của thiết bịthu phát quang, có độ khuếch đại của bộ ghép kênh quang, bộ tách sóng quang và các

bộ khuếch đại quang EDFA được tính như sau:

2.3.1.2 Kỹ thuật ghép và phân chia bước sóng trong hệ thống WDM

Bộ ghép và tách bước sóng trên một sợi hay trên một hướng truyền từ đầu cuốiđến đầu cuối, trong đó các bước sóng lần lượt được sử dụng cho các nguồn quang từbước sóng λ1; λ2;…, λN

Trong các tuyến truyền dẫn quang song hướng ghép kênh theo bước sóng, tínhiệu thu phát quang truyền theo hai chiều trên cùng 1 sợi quang, do đó việc phân chiabước sóng quang theo hai nhóm Nhóm bước sóng quang lẻ có các bước sóng lần lượtđược sử dụng cho các nguồn quang từ bước sóng λ1; λ3;…, λN-1 truyền theo chiều từ Ađến B Nhóm bước sóng quang chẵn có các bước sóng lần lượt được sử dụng cho cácnguồn quang từ bước sóng λ2; λ4;…, λN; truyền theo chiều từ B đến A

2 16

2 16

16 bước sóng

D-1

M-1 (1)

Bộ lọc bước sóng 2 chiều

D-1

Bộ ghép kênh

1 3 15

D-1

Bộ tách kênh

Hình 2.24 Sự phân bố bước sóng quang sử dụng trong bộ ghép kênh/tách kênh WDM

Hệ thống truyền dẫn quang đơn hướng hướng ghép kênh theo bước sóng, sửdụng hai sợi quang, sợi quang truyền tín hiệu phát theo chiều từ A đến B, sợi quang

thu tín hiệu quang về truyền theo chiều từ B đến A, mỗi sợi sử dụng n bước sóng từ

1 15

2 16

2 16

16

2 4

D-1 (1)

DEM -2

1

4 2 3

5 6 7 8

5

8 7 6

9 10 11 12

9

12 11 10

13 14 15 16

13

16 15 14

DE MUX-2

Tầng 2 Tầng 1

D-1 (1)

D-1 (2)

D-1 (3)

D-1 (4)

1

4 2 5 6 8 13

16 15 14

9

12 11 10

16 bước sóng

Hình 2.26 Phương pháp ghép kênh 4 bước sóng theo 4 tầng

Phương pháp ghép tầng theo từng băng sóng (Multistage Banding) thực hiện

với n tầng, mỗi tầng thực hiện ghép/tách m kênh bước sóng thuộc cùng một băng sóng

thông thường chọn n=4, m=4 hoặc n=8, m=8, số lượng kênh bước sóng trong mộtbăng sóng là do nhà sản xuất thiết bị qui định Như vậy, đòi hỏi bộ MUX/DEMUXphải có dải bước sóng hoạt động rất rộng.

2.3.2 Mạng truyền dẫn quang ghép kênh theo bước sóng WDM cấu hình tuyên tính

2.3.2.1 Sơ đồ khối

Mạng truyền dẫn quang WDM thiết kế theo cấu hình tuyến tính thường sử dụngcho những tuyến truyền dẫn có cự ly dài, có nhiều trạm liên lạc trên cùng tuyến Đốivới các trạm chuyển tiếp thường sử dụng cấu hình rớt và xen kênh Mô hình thiết bịchính sử dụng tại các trạm chuyển tiếp ADM là bộ giao diện xen rớt quang (OADM)như hình 2.27

WDM

OADM WDM

L 3

L a S E

r 1

L a E

r 2

L a E

r N

λ 1 ; λ 2 ;͙c , λ N

STM-1

OADM WDM

L a S E

r 1

L a E 2

L a E

r N

λ 1 ; λ 2 ;͙c, λ N

STM-1

λ 1 ; λ 2 ;͙c , λ N λ 1 ; λ 2 ;͙c , λ N

Laser 1 Laser 2

Laser N

S T M -1

Cự ly toàn tuyến truyền dẫn quang L(km)

OADM WDM

Hình 2.27 Sơ đồ hệ thống truyền dẫn quang tuyến tính ghép kênh theo bước sóng

WDM

2.3.2.2 Bộ xen/rớt bước sóng quang OADM

Bộ xen/rớt quang OADM (Optical Add/Drop multiplexer) thường dùng trongcác mạng quang đô thị và mạng quang đường dài vì nó cho hiệu quả kinh tế cao, đặcbiệt đối với cấu hình mạng tuyến tính Chức năng của bộ xen/rớt quang là nó được cấuhình để xen/rớt một số kênh bước sóng, các kênh bước sóng còn lại được cấu hìnhchuyển tiếp

Đối với trạm OADM hiện tại, số lượng bước sóng thực hiện xen/rớt thườngquyết định được số phần cứng được lắp đặt, thay đổi số bước sóng xen/rớt bằng cáchthay đổi phần cứng Khi thiết kế chế tạo và đưa thiết bị OADM vào sử dụng trênmạng, cần giải quyết các bài toán về qui định những bước sóng cụ thể nào có thểxen/rớt tại OADM, điều này có ảnh hưởng rất lớn đến việc định tuyến lưu lượng trongmạng; xây dựng cấu trúc đơn giản và thân thiện để dễ dàng xen/rớt kênh; không làmgián đoạn lưu lượng khi xen/rớt kênh

Thiết bị OADM có cấu trúc mô-đun; giá thành tỉ lệ thuận với số kênh được táchra; có thể cấu hình lại, để phù hợp với yêu cầu phân chia dung lượng truyền dẫn, có thểđiều khiển từ xa việc xen rớt hoặc nối thông các kênh bằng phần mềm Đáp ứng đượccấu trúc xen/rớt theo băng sóng

Trong truyến truyền dẫn quang tuyến tính WDM, một nhóm cố định kênh bướcsóng được thực hiện xen/rớt tại mỗi nút mạng OADM Các kênh được thiết lập thựchiện xen/rớt là các kênh liên tiếp nhau trong một băng sóng, sẽ được lọc bởi một bộlọc có băng thông là dải bước sóng Sau đó, chúng được đưa lên mức ghép kênh caohơn và từ đó giải ghép kênh thành các kênh có bước sóng riêng lẻ Số lượng tối đakênh bước sóng được xen rớt là tùy thuộc vào băng thông của bộ lọc.

λ 1 , λ 2 ,« ,λ n λ 1 , λ 2 ,« ,λ n

λ 1 , λ 2 λ 1 , λ 2 Drop Insert

λ n

λ n-1

D E M U X

M U X

Hình 2.28.a Sơ đồ cấu trúc dạng tách/ghép song song các bước sóng trong trạm

OADM của hệ thống truyền dẫn quang tuyến tính ghép kênh theo bước sóng WDM

D E M U X

M U X

Insert

λ 1 , λ 2 , λ 3 , λ 4 Băng 1

Drop

λ 1 , λ 2 , λ 3 , λ 4

Băng 1

Băng n Băng n-1

M U X

D E M

Hình 2.28.b Sơ đồ cấu trúc dạng tách/ghép song song các băng bước sóng trong trạm

OADM của hệ thống truyền dẫn quang tuyến tính ghép kênh theo bước sóng WDM.