BÁO CÁO THỰC TẬP-Hệ thống thông tin quang

Lý thuyết chung về sợi quang Định tuyến trong mạng quang Truyền sóng và các đặc tính truyền dẫn Mạng thông tin quang Hệ thống thông tin quang... 3.1.4 Các tham số cơ bản của ghép kênh qu

Hệ thống thông tin quang

Nhóm 6 Trường ĐH GTVT TP Hồ Chí Minh Khoa Điện – Điện tử viễn thông

Lý thuyết chung về sợi quang

Định tuyến trong mạng quang

Truyền sóng và các đặc tính truyền dẫn

Mạng thông tin quang

Hệ thống thông tin quang

I Lý thuyết chung về sợi quang

1 Nguyên lý truyền ánh sáng trong sợi quang

2 Cấu trúc sợi quang

5

3 Phân loại sợi quang theo mode:

Fiber optic

Multi mode

Graded Index Step Index

Single mode

4 Bước sóng quang

II Truyền sóng và các đặc tính truyền dẫn

- Phân loại

- Tán sắc

- Bộ thu quang

- Bộ phát quang

- Bộ khuếch đại quang

TRUYỀN DẪN TRONG SỢI QUANG SUY HAO TRONG SỢI QUANG

9

2.1 Truyền dẫn trong hệ thống quang

2.1.1 Bộ phát quang

a) Điều chế trực tiếp

b) Điều chế ngoài

11

2.1.2 Bộ thu quang

2.1.3 Bộ khuếch đại quang

Mô hình bộ khuếch đại quang

13

• Tín hiệu truyền không phải là đơn sắc

Suy hao trong sợi quang

15

III Các kỹ thuật ghép kênh quang

WDM/DWDM

TDM/OTDM

FDM/OFDM

SDM

17

3.1.2 Sơ đồ khối chức năng hệ thống WDM

19

3.1.3 Phân loại

3.1.3.2 WDM song hướng

• Truyền theo hai hướng

• Cần một sợi cho việc truyền giữa hai điểm

• Dung lượng thấp hơn, tốn ít sợi quang

• Khi có sự cố: không cần cơ chế chuyển mạch bảo vệ tự động

• Thiết kế rất phức tạp

3.1.4 Các tham số cơ bản của ghép kênh quang theo bước sóng

→SUY HAO XEN

→XUYÊN KÊNH

→ĐỘ RỘNG KÊNH

3.1.4 Các tham số cơ bản của ghép kênh quang theo bước sóng

3.1.4.1 Suy hao xen

Đƣợc xác định là lƣợng công suất tổn hao trong tuyến truyền dẫn quang do các điểm ghép nối các thiết bị WDM với sợi và suy hao do bản thân các thiết bị ghép gây ra

23

3.1.4 Các tham số cơ bản của ghép kênh quang theo bước sóng

3.1.4.2 Xuyên kênh

Xuyên kênh là sự có mặt của một kênh này trong kênh kế cận làm tăng nền nhiễu và giảm tỷ số tín hiệu nhiễu của kênh đang xét

Vậy xuyên kênh xuất hiện do :

 Các viền phổ của một kênh đi vào băng thông của bộ tách kênh

Trong một bộ tách kênh sẽ không có sự dò công suất tín hiệu từ kênh thứ i có bước sóng i sang kênh khác có bước sóng khác với bước sóng i Nhưng trong thực tế luôn tồn tại một mức xuyên kênh nào đó, làm giảm chất lượng truyền dẫn của một thiết bị Khả năng

để tách các kênh khác nhau được diễn giải bằng suy hao xuyên kênh và được tính bằng dB như sau:

3.1.4 Các tham số cơ bản của ghép kênh quang theo bước sóng

3.1.4.2 Xuyên kênh

25

3.1.5 Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến

3.1.5 Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến

3.1.5.1 Hiệu ứng tán xạ

Bao gồm các hiệu ứng SBS và SRS:

 Hiệu ứng SRS (Stimulated Raman Scrattering) là hiện tượng chiếu ánh sáng vào sợi quang sẽ gây ra dao động phân tử trong vật liệu của sợi quang, nó điều chế tín hiệu quang đưa vào dẫn đến bước sóng ngắn trong hệ thống WDM suy giảm tín hiệu

quá lớn, hạn chế số kênh của hệ thống

 Hiệu ứng SBS (Stimulated Brillouin Scrattering) cúng cóhiện tượng như SRS nhưng gây ra dịch tần và dải tần tăng ích rất nhỏ và chỉ xuất hiện ở hướng sau chiều tán xạ Ảnh hưởng càn

lớn thì ngưỡng công suất càng thấp

27

3.1.5 Ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến

3.1.5.1 Hiệu ứng Kerr

Gồm các hiệu ứng SPM, XPM, FWM:

• Hiệu ứng SPM (Self Phase Modulation) là hiện tượng khi cường

độ quang đưa vào thay đổi, hiệu suất khúc xạ của sợi quang cũng thay đổi theo gây ra sự biến pha của sóng quang

• Hiệu ứng XPM (Cross Phase Modulation), có nghĩa là trong hệ thống nhiều bước sóng vì hiệu suất khúc xạ biến đổi theo cường

độ đầu vào dẫn đến pha của tín hiệu bị điều chế bởi công suất của kênh khác

• Hiệu ứng FWM (Four Wave Mixing) xuất hiện khi có nhiều tín hiệu quang truyền dẫn hồn hợp trên sợi quang làm xuất hiện bước sóng mới gây nên xuyên nhiễu làm hạn chế số bước sóng được sử dụng

3.1.6 Ưu và nhược điểm

3.2.1 Tổng quan về hệ thống TDM/OTDM

• Tăng tốc độ truyền dẫn trên sợi quang

• Khi sử dụng phải xem xét vấn đề trước khi truyền và trong khi truyền trên sợi quang:

+ Đáp ứng tốc độ các thiết bị điện tử(2.5G và 10G)

+ Chưa giải quyết triệt để bài toán băng thông

• Để TDM có thể đạt được những tốc độ cao hơn, đưa ra kỹ thuật ghép kênh phân chia theo miền quang OTDM

• Gặp trở ngại : tán sắc & phi tuyến

 Đây không phải là giải pháp truyền dẫn cho tương lai

31

3.2.2 Sơ đồ tuyến thông tin quang dùng kỹ thuật OTDM ghép 4 kênh

• Công nghệ OFDM mới chỉ thực nghiệm, nhưng người ta đã tiến hành được hệ thống ghép tới 100 kênh quang Như vậy ghép kênh quang OFDM được xem như là cấp cao hơn WDM

vì số kênh ghép được ở trong băng tần quang sẵn có rất lớn

3.4 SDM

• Đơn giản,không cần sự phát triển của công nghệ

• Tăng số lƣợng sợi quang, tốc độ giữ nguyên

• Khoảng cách truyền dẫn ngắn

• Cần tăng băng thông

• Tuyến có sẵn số sợi quang chƣa sử dụng

• Nếu chiều dài tuyến tăng thì chi phí sẽ tăng cao

35

• Giới thiệu qua về mạng thông tin quang

• Phân lớp trong mạng quang

• Chuyển mạch quang

IV Mạng thông tin quang

Phân lớp trong mạng quang:

Để phân lớp trong mạng quang:

 Dựa theo công nghệ truyền dẫn

 Dựa theo khoảng cách truyền

Chuyển mạch quang:

 Chuyển mạch kênh quang (Optical Circuit Switching):

• Mạng SDH/SONET

 Chuyển mạch gói quang (Optical Packet Switching)

 Chuyển mạch Bust (Optical Bust Switching)

39

 Hệ thống chuyển mạch quang là một hệ thống chuyển mạch cho phép các tín hiệu bên trong sợi cáp quang được chuyển mạch có sự lựa chọn từ một mạch này tới một mạch khác Nói cách khác thì chuyển mạch quang cũng là một hình thức định tuyến thông tin và chuyển đổi thông tin trong hạ tầng viễn thông

 Tuỳ thuộc vào kỹ thuật chuyển mạch mà các thông tin được trao đổi dưới dạng thời gian thực (chuyển mạch kênh) hoặc dưới dạng ghép kênh thống kê (chuyển mạch gói)

? Khái niệm chuyển mạch quang?

MẠNG SDH/SONET

41

SDH/SONET SONET

SONET defines four layers: path, line, section, and photonic

SONET layers compared with OSI or the Internet layers

43

Device–layer relationship in SONET

SONET Cấu trúc khung của một STS-1 và một STS-n STS-1 frames in transmission

A SONET STS-n signal is transmitted at 8000 frames per second

Each byte in a SONET frame can carry a digitized voice channel

45

SONET STS MULTIPLEXING/DEMULTIPLEXING

In SONET, frames of lower rate can be synchronously division multiplexed into a higher-rate frame For example, three STS-1 signals (channels) can be combined into one STS-3 signal (channel), 4 STS-3s can be multiplexed into one STS-12, and more

time-SONET

Example: In STS – 1 signal

Find the data rate of an STS-1 signal

STS-1, we sends 8000 frames per second Each STS-1 frame is made of 9 by (1 × 90) bytes Each byte is made of 8 bits The data rate is:

STS-1 data rate = 8000 x 9 x (1 x 90) x 8 = 51.840 Mbps

Example: In STS – n signal

Find the data rate of an STS-n signal

STS-n, we sends 8000 frames per second Each STS-n frame is made of 9 by (n × 90) bytes Each byte is made of 8 bits The data rate is:

STS-n data rate = 8000 x 9 x (n x 90) x 8 = ???? Mbps

47

SONET SONET NETWORKS

A point-to-point SONET network A multipoint SONET network

49

A combination of rings in a SONET network

A mesh SONET network

51

SONET SDH

Cấu trúc khung của một STM – 1

Khung STM-1 có cấu trúc 9 hàng 270 cột Thứ tự truyền dẫn được thực hiện từ trái qua phải và từ trên xuống dưới, bắt đầu từ byte đầu tiên (hàng 1 × cột 1)

• Thời gian khung là 125µs

• Số byte trong khung = 9 x 270 = 2430byte

• STM-1 data rate = 2430byte/khung x 8bit/byte x 8.10-3s/khung = 155,52 Mbps

53

Cấu trúc khung của một STM-n

Một khung STM-n được hình thành bằng cách ghép n (n=2^2m) khung STM-1 theo phương thức ghép xen byte

Ví dụ: STM-4

Sự hình thành STM-4

Cấu trúc khung STM-4

STM-4 đƣợc tạo thành bằng cách ghép xen byte 4 khung STM-1 vào một khung 1080 cột và có tốc độ 622,08 Mbit/s (= 4 × 155, 52Mbit/s)

55

Cấu hình mạng SDH

• Điểm - Điểm (Point-to-Point Network)

• Chuỗi (Linear Network)

• Vòng (Ring Network)

• Sao (Star Network)

• Hỗn hợp (Hybrid Network)

Ví dụ: Mạng SDH hỗn hợp:

TRM (Terminal Multiplexer): Thiết bị đầu cuối ADM (Add/Drop Multiplexer): Thiết bị xen/rớt luồng

DXC (Cross Connect): Thiết bị kết nốichéo

REG (Regenerator): Thiết bị lặp

57

Ví dụ chuyển mạch bảo vệ trong mạch vòng:

Fail

59

V Định tuyến và gán bước sóng trong mạng quang

Trong mạng quang định tuyến bước sóng,người ta sử dụng liên lạc với nhau thông qua các kênh thông tin quang được gọi là các lightpath Lightpath là đường đi của tín hiệu ánh sáng từ nguồn tới đích dưới dạng quang thông qua các kết nối trung gian

5.1 Định tuyến

Định tuyến

Định tuyến động

Link State Distance

Vecto

Định tuyến

tĩnh

5.2 Gán bước sóng

63

VI MÔ PHỎNG