1.2. Ứng dụng 1.2.1. Các kiểu mạng dwdm Dwdm có hai kiểu ứng dụng: kiểu mạng mở và mạng tích hợp. Kiểu mạng dwdm mở: hoạt động với mọi loại giao diện quang đầu cuối. Hệ thống này sử dụng công nghệ chuyển đổi bước sóng để chuyển đổi tín hiệu quang từ bước sóng của luồng tín hiệu cần truyền sang bước sóng quy chuẩn trong hệ thống. Các tín hiệu quang từ các thiết bị đầu cuối khác nhau sau khi được chuyển đổi thành các bước sóng khác nhau phù hợp hệ thống theo khuyến nghị itut được đưa tới bộ ghép để ghép thành tín hiệu DWDM. Hình 1.2: Hệ thống DWDM mở. Hệ thống DWDM tích hợp: Không sử dụng công nghệ chuyển đổi bước sóng, được thiết kế để hoạt động cùng với một số mạng khác như SDH, Ethernet, Các giao diện quang từ thiết bị thuộc các mạng được tích hợp phải có bước sóng chuẩn hóa DWDM và được kết nối trực tiếp vào bộ tách ghép kênh của hệ thống DWDM. Hình 1.3: Hệ thống DWDM tích hợp Các kiểu mạng này được áp dụng tùy thuộc vào từng hoàn cảnh cụ thể. Trong thực tế, có thể kết hợp cả hai kiểu ứng dụng này trong một hệ thống mạng. 1.2.2. Ứng dụng DWDM tại các lớp mạng Mạng đường trục (backbone) Các hệ thống DWDM khoảng cách xa được ứng dụng trong mạng đường trục để truyền tải thông tin với lưu lượng lớn giữa các vùng trong một quốc gia. Đặc điểm của các hệ thống này là dung lượng rất lớn và sử dụng các công nghệ sửa lỗi FEC (forward error correction), khuyếch đại Raman, định dạng xung CRZ cùng với các trạm lặp để tăng cường về khoảng cách. Hệ thống mạng đường trục được xây dựng dưới dạng hình vòng hoặc hình lưới để tăng khả năng bảo vệ lưu lượng. Mạng nội vùng (Metropolitan) Sử dụng các hệ thống DWDM khoảng cách trung bình để kết nối giữa các điểm tập trung lưu lượng trong một vùng. Các mạng metro cũng được xây dựng dạng hình vòng hoặc hình lưới để tăng khả năng bảo vệ lưu lượng.
Trang 12.2.1 Cấu trúc phần
cứng
12
2.2.2 Các bộ phận chức
năng
13
2.2.3 Cấu trúc phần
mềm
14i
Trang 22.3 Cấu hình thiết
bị
16
2.3.1 Phân loại cấu hình thiết
bị
16
2.3.2 Thiết bị
OTM
17
2.3.3 Thiết bị
OLA
19
2.3.4 Thiết bị
OADM
20
2.3.5 Thiết bị
REG
21
KẾT
LUẬN
22
TÀI LIỆU THAM
KHẢO
23
ii
Trang 4I MỞ ĐẦU
Đi đôi với sự phát triển vượt bậc của nên kinh tế tri thức là nhucầu trao đổi thông tin ngày càng tăng Đòi hỏi mạng truyền thôngcần phải có khả năng linh hoạt cao,tốc độ truyền dẫn lớn, băngthông rộng Để đáp ứng nhu cầu trên cho đến nay sợi quang vẫnđược xem là môi trường lý tưởng cho việc truyền tải lưu lượng cựclớn Đối với hệ thống dung lượng thấp, công nghệ TDM thường được
sử dụng để tăng dung lượng truyền dẫn của một kênh cáp đơn lên10Gbps, thậm chí là 40Gbps Tuy nhiên, việc tăng tốc cao hơn nữa làkhông dễ dàng vì các hệ thống tốc độ cao đòi hỏi công nghệ điện tửphức tạp và đắt tiền Khi tốc độ đạt tới hàng trăm Gbps, bản thân cácmạch điện tử sẽ không thể đáp ứng được xung tín hiệu cực kỳ hẹp,thêm vào đó chi phí cho các giải pháp trở nên tốn kém và cơ cấuhoạt động quá phức tạp đòi hỏi công nghệ rất cao
Để nâng cao tốc độ truyền dẫn và khắc phục được những hạnchế mà các mạch điện hiện tại chưa khắc phục được, công nghệghép kênh quang phân chia theo bước sóng mật độ cao DWDM rađời DWDM có thể ghép một số lượng lớn bước sóng trong vùng bướcsóng 1550nm để nâng dung lượng hệ thống lên hàng trăm Gbps Sựphát triển của hệ thống DWDM cùng công nghệ chuyển mạch quang
sẽ tạo nên một mạng thông tin thế hệ mới-mạng thông tin toànquang.Với những ưu điểm vượt trội về chất lượng, đặc biệt là băngthông rộng đã tạo nên một cuộc cách mạng không chỉ trong côngnghệ truyền dẫn mà còn cả giải pháp phát triển mạng viễn thông.Chính vì những lý do trên nên em muốn tìm hiểu “Kỹ thuật ghépkênh theo bước sóng mật độ cao DWDM”
1
Trang 6II NỘI DUNG
Chương 1: Tổng quan DWDM
1.1 Khái niệm
DWDM (Dense Wavelength Division Mutiplexing) là công nghệghép kênh theo bước sóng mật độ cao thực hiện ghép nhiều kênh cóbước sóng khác nhau trong một băng tần hạn chế
Cấu trúc tổng quát của một tuyến DWDM đơn hướng, N kênhnhư hình 1.1
Hình 1.1: Cấu trúc tổng quát của DWDM và phổ của tín hiệu
ghép
Hệ thống DWDM về cơ bản gồm ba phần chính:khối phát
quang, khối thu quang và phần truyền dẫn
+ Khối phát quang gồm N bộ phát quang tương ứng với N bước
sóng λ1… λn và một bộ ghép kênh quang theo bước sóng Đầu racủa khối phát quang là N bước sóng đã được ghép lại để có thể ghéplên đường truyền quang
+ Phần truyền dẫn quang gồm các đoạn sợi quang và các bộ
khuếch đại Sợi quang được dùng trong hệ thống này chủ yếu là sợiđơn mốt tiêu chuẩn
3
Trang 7+ Khối thu quang gồm một bộ tách kênh bước sóng và N bộ thuquang để thu được N kênh bước sóng riêng biệt.
Hệ thống ghép kênh DWDM hiện tại hoạt động ở băng C hoặcbăng L (bảng 1-1), dung lượng 32 hoặc 40 kênh, khoảng kênh 0,4 nm
và tốc độ tới 10G
4
Trang 8Băng Ý nghĩa Dải bước sóng
(nm)
Băng E Extended – băng mở
rộng
1360 đến 1460
thông thường
1530 đến 1565
Băng U Ultra-long – băng cực
(THz) cho
khoảng kênh
50 GHz
Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 100 GHz hoặc hơn
Bước sóng trung tâm (nm)
(THz) cho
khoảng kênh
Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 100 GHz hoặc hơn
Bước sóng trung tâm (nm)
5
Trang 9Băng Ý nghĩa Dải bước sóng
(nm)
Băng E Extended – băng mở
rộng
1360 đến 1460
thông thường
1530 đến 1565
Băng U Ultra-long – băng cực
(THz) cho
khoảng kênh
50 GHz
Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 100 GHz hoặc hơn
Bước sóng trung tâm (nm)
(THz) cho
khoảng kênh
Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 100 GHz hoặc hơn
Bước sóng trung tâm (nm)
6
Trang 10Băng Ý nghĩa Dải bước sóng
(nm)
Băng E Extended – băng mở
rộng
1360 đến 1460
thông thường
1530 đến 1565
Băng U Ultra-long – băng cực
(THz) cho
khoảng kênh
50 GHz
Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 100 GHz hoặc hơn
Bước sóng trung tâm (nm)
(THz) cho
khoảng kênh
Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 100 GHz hoặc hơn
Bước sóng trung tâm (nm)
7
Trang 11Băng Ý nghĩa Dải bước sóng
(nm)
Băng E Extended – băng mở
rộng
1360 đến 1460
thông thường
1530 đến 1565
Băng U Ultra-long – băng cực
(THz) cho
khoảng kênh
50 GHz
Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 100 GHz hoặc hơn
Bước sóng trung tâm (nm)
(THz) cho
khoảng kênh
Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 100 GHz hoặc hơn
Bước sóng trung tâm (nm)
8
Trang 12Băng Ý nghĩa Dải bước sóng
(nm)
Băng E Extended – băng mở
rộng
1360 đến 1460
thông thường
1530 đến 1565
Băng U Ultra-long – băng cực
(THz) cho
khoảng kênh
50 GHz
Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 100 GHz hoặc hơn
Bước sóng trung tâm (nm)
(THz) cho
khoảng kênh
Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 100 GHz hoặc hơn
Bước sóng trung tâm (nm)
9
Trang 13Băng Ý nghĩa Dải bước sóng
(nm)
Băng E Extended – băng mở
rộng
1360 đến 1460
thông thường
1530 đến 1565
Băng U Ultra-long – băng cực
(THz) cho
khoảng kênh
50 GHz
Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 100 GHz hoặc hơn
Bước sóng trung tâm (nm)
(THz) cho
khoảng kênh
Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 100 GHz hoặc hơn
Bước sóng trung tâm (nm)
10
Trang 14Băng Ý nghĩa Dải bước sóng
(nm)
Băng E Extended – băng mở
rộng
1360 đến 1460
thông thường
1530 đến 1565
Băng U Ultra-long – băng cực
(THz) cho
khoảng kênh
50 GHz
Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 100 GHz hoặc hơn
Bước sóng trung tâm (nm)
(THz) cho
khoảng kênh
Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 100 GHz hoặc hơn
Bước sóng trung tâm (nm)
11
Trang 15Băng Ý nghĩa Dải bước sóng
(nm)
Băng E Extended – băng mở
rộng
1360 đến 1460
thông thường
1530 đến 1565
Băng U Ultra-long – băng cực
(THz) cho
khoảng kênh
50 GHz
Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 100 GHz hoặc hơn
Bước sóng trung tâm (nm)
(THz) cho
khoảng kênh
Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 100 GHz hoặc hơn
Bước sóng trung tâm (nm)
12
Trang 16Băng Ý nghĩa Dải bước sóng
(nm)
Băng E Extended – băng mở
rộng
1360 đến 1460
thông thường
1530 đến 1565
Băng U Ultra-long – băng cực
(THz) cho
khoảng kênh
50 GHz
Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 100 GHz hoặc hơn
Bước sóng trung tâm (nm)
(THz) cho
khoảng kênh
Tần số trung tâm (THz) cho khoảng kênh 100 GHz hoặc hơn
Bước sóng trung tâm (nm)
13
Trang 17BẢNG 1.2: BƯỚC SÓNG CHUẨN HÓA DWDM THEO KHUYẾN
- Kiểu mạng dwdm mở: hoạt động với mọi loại giao diện
quang đầu cuối Hệ thống này sử dụng công nghệ chuyển đổibước sóng để chuyển đổi tín hiệu quang từ bước sóng của luồngtín hiệu cần truyền sang bước sóng quy chuẩn trong hệ thống.Các tín hiệu quang từ các thiết bị đầu cuối khác nhau sau khiđược chuyển đổi thành các bước sóng khác nhau phù hợp hệthống theo khuyến nghị itu-t được đưa tới bộ ghép để ghépthành tín hiệu DWDM
Hình 1.2: Hệ thống DWDM mở.
- Hệ thống DWDM tích hợp: Không sử dụng công nghệ chuyển
đổi bước sóng, được thiết kế để hoạt động cùng với một số mạngkhác như SDH, Ethernet, Các giao diện quang từ thiết bị thuộc cácmạng được tích hợp phải có bước sóng chuẩn hóa DWDM và được kếtnối trực tiếp vào bộ tách ghép kênh của hệ thống DWDM
14
Trang 18Hình 1.3: Hệ thống DWDM tích hợp
Các kiểu mạng này được áp dụng tùy thuộc vào từng hoàncảnh cụ thể Trong thực tế, có thể kết hợp cả hai kiểu ứng dụng nàytrong một hệ thống mạng
1.2.2 Ứng dụng DWDM tại các lớp mạng
- Mạng đường trục (back-bone)
Các hệ thống DWDM khoảng cách xa được ứng dụng trongmạng đường trục để truyền tải thông tin với lưu lượng lớn giữa cácvùng trong một quốc gia Đặc điểm của các hệ thống này là dunglượng rất lớn và sử dụng các công nghệ sửa lỗi FEC (forward errorcorrection), khuyếch đại Raman, định dạng xung CRZ cùng với cáctrạm lặp để tăng cường về khoảng cách Hệ thống mạng đường trụcđược xây dựng dưới dạng hình vòng hoặc hình lưới để tăng khả năngbảo vệ lưu lượng
- Mạng nội vùng (Metropolitan)
Sử dụng các hệ thống DWDM khoảng cách trung bình để kếtnối giữa các điểm tập trung lưu lượng trong một vùng Các mạngmetro cũng được xây dựng dạng hình vòng hoặc hình lưới để tăngkhả năng bảo vệ lưu lượng
1.3 Ưu-nhược điểm của DWDM
Hệ thống dwdm có các ưu điểm sau:
1 Dung lượng cực lớn
Băng thông truyền dẫn của sợi quang thông thường được sửdụng rất lớn Nhưng tỷ lệ sử dụng của các hệ thống đơn bước sóngvẫn rất thấp Bằng cách sử dụng công nghệ DWDM, dung lượngtruyền dẫn trên mỗi sợi quang được tăng lên rất nhiều lần mà khôngcần tăng tốc độ bit
2 Trong suốt đối với tốc độ bit và khuôn dạng dữ liệu
Các hệ thống DWDM được xây dựng trên cơ sở ghép và táchcác tín hiệu quang theo bước sóng và việc ghép tách này độc lập với
15
Trang 19tốc độ truyền dẫn và phương thức điều chế Vì thế, các hệ thống nàytrong suốt đối với tốc độ dữ liệu và khuôn dạng dữ liệu.
3.Khả năng nâng cấp và mở rộng dễ dàng
Trong quá trình mở rộng và phát triển mạng, có thể mở rộngdung lượng mà không cần xây dựng lại hệ thống cáp quang mà chỉcần thay thế các bộ thu phát quang Hơn nữa, việc tăng thêm dịch
vụ mới và dung lượng mới được thực hiện đơn giản bằng cách tăngthêm bước sóng
4 Khả năng linh hoạt, tiết kiệm và và độ tin cậy cao
So với các mạng truyền thống sử dụng phương thức TDM điện,mạng DWDM có cấu trúc cực kỳ đơn giản và các lớp mạng được phântách rõ ràng Lớp thấp nhất của mạng là lớp toàn quang tính từ đầuvào bộ ghép tới đầu ra bộ tách kênh bước sóng bao gồm các bộkhuyếch đại, bù tán sắc và các thành phần ở trên đoạn đườngtruyền Lớp này là được xây dựng cố định với từng mạng và có chiphí rất thấp Lớp dịch vụ mức cao hơn bao gồm các bộ phát đápquang Các bộ phát đáp quang làm nhiệm vụ gom các dữ liệu cầntruyền và phát đáp tại các bước sóng chuẩn hóa của hệ thống Việcthay đổi dung lượng, thêm bớt dịch vụ được thực hiện bằng cáchthay đổi hoặc thêm bớt các bộ phát đáp Do đó, mạng DWDM đápứng tốt về khả năng linh hoạt và tiết kiệm chi phí Do đặc điểm trongsuốt với tín hiệu truyền nên độ tin cậy của mạng cao hơn hẳn so vớicác mạng TDM
5 Tương thích với chuyển mạch quang hoàn toàn
Việc xử lý như xen kẽ và kết nối của tất cả các dịch vụ viễnthông có thể được thực hiện bằng cách thay đổi và điều chỉnh cácbước sóng tín hiệu quang Vì vậy, hoàn toàn có thể thực hiện mạnghoàn toàn quang trong suốt và có độ tin cậy cao trên cơ sở hệ thốngDWDM hiện tại
Bên cạnh những ưu điểm trên hệ thống DWDM cũng có nhữngnhược điểm sau:
16
Trang 20- Chi phí cho khai thác, bảo dưỡng tăng do có nhiều hệ thốngcùng hoạt động.
- Dung lượng hệ thống còn nhỏ, chưa khai thác triệt để băng tầnrộng lớn của sợi quang
17
Trang 21Chương 2: Nguyên lý hệ thống
2.1 Mô hình hệ thống và nguyên lý hoạt động
Hệ thống DWDM về cơ bản chia làm hai loại: hệ thống đơnhướng và song hướng Mô hình tổng quát hệ thống DWDM đơnhướng được trình bày như sau:
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý DWDM
+ OSC (Optical Supervision Channel): Kênh giám sát quang+ BA (Boost Amplifier):Bộ khuếch đại tăng cường
+ OMU (Optical Multiplexing Unit):Bộ ghép kênh quang
+ PA (Pre-Amplifier): Bộ tiền khuếch đại
18
Trang 22+ ODU (Optical Demultiplexing Unit): Bộ tách kênh quang.+ OTU (Optical Transponder Unit): Bộ phát đáp quang
+ LA (Line Amplifier): Bộ khuếch đại đường
+ EMS (Element Management System): Hệ thống quản lý phần
tử
+ DCF (Dispersion Compensate Fiber): Sợi bù tán sắc
+ NMS: Network Management System: hệ thống quản lý mạngPhía phát, các luồng tín hiệu đầu vào được đưa đến các bộ phátđáp (OTU) khác nhau, từ OTU1 đến OTUn Nhiệm vụ của các bộ này lànhận và gom tín hiệu cần truyền từ đầu vào và phát lại trên các bướcsóng chuẩn hóa của hệ thống DWDM, từ λ1 đến λn Đầu ra từ cácOTU được đưa đến bộ ghép kênh theo bước sóng OMU OMU làmnhiệm vụ ghép các tín hiệu tại các bước sóng khác nhau thành mộtluồng tín hiệu, tín hiệu ghép này được đưa đến bộ khuếch đại tăngcường (BA) để tăng mức công suất quang
Trên đường truyền có đặt các bộ khuếch đại đường (LA) đểtăng độ dài khoảng lặp hoặc với cấu hình nối đa đểm nó có thể bù lạicác suy hao rẽ nhánh trong mạng truy nhập quang Ngoài ra, trênđường truyền còn có đặt các bộ bù tán sắc (DCF) để hạn chế tánsắc Bộ bù tán sắc thường được chèn vào giữa các tầng khuếch đạicủa một bộ khuếch đại hoặc chèn vào giữa hai bộ khuếch đại liêntiếp
Tại đầu thu, vì tín hiệu có công suất rất nhỏ nên được đưa vào
bộ tiền khuếch đại (PA) để khuếch đại công suất với tạp âm rất thấp
để đảm bảo chất lượng tín hiệu Tín hiệu sau khi khuếch đại và bùtán sắc được đưa đến bộ tách kênh (ODU) để tách thành các kênhbước sóng đơn, từ λ1 đến λn Tín hiệu bước sóng đơn được đưa đếncác bộ phát đáp tương ứng để chuyển đến giao diện đầu ra của hệthống (SDH, FE, GE, )
19
Trang 23Trong hệ thống DWDM, hệ thống quản lý được truyền qua kênhgiám sát quang (OSC) Kênh giám sát thường có tốc độ 2Mbit/s Mộthay nhiều hệ thống quản lý phần tử EMS được kết nối với các thiết bịDWDM để tạo thành một mạng quản lý EMS kết nối trực tiếp đếnmột phần tử DWDM, thường bằng giao diện Fast Ethernet Kênhtruyền thông tin quản lý giữa các phần tử DWDM là kênh OSC EMSquản lý các phần tử trực thuộc nó bao gồm: cấu hình, nhận cảnh báo
và xem thông tin cấu hình NMS quản lý toàn mạng và xem các phần
tử mạng là các đối tượng nằm trong hệ thống liên kết NMS quản lýmạng thông qua các EMS
Các hệ thống DWDM tích hợp cũng hoạt động với nguyên lýnày Tuy nhiên, với hệ thống DWDM tích hợp, các luồng tín hiệu từmạng được tích hợp đã được chuẩn hóa về bước sóng DWDM, hệthống không cần sử dụg OTU
Trên thực tế, hệ thống DWDM được xây dựng là hệ thống haihướng Mô hình tổng quát của hệ thống DWDM hai hướng được trìnhbày trên hình 2.2 Mỗi thiết bị OTM đều có một bộ ghép và táchkênh OTU giao tiếp về hai phía, mỗi phía đều có đầu thu và đầuphát Hướng giao tiếp với các luồng thông tin cần truyền gọi là clientside hay còn gọi là local side Hướng giao tiếp về phía mạng DWDMgọi là line side hay còn gọi là network side
20
Trang 24Hình 2.2: Hệ thống DWDM hai hướng
Với hệ thống DWDM mở, sử dụng các bộ phát đáp (OTU) đểnhận, gom các luồng thông tin của các dịch vụ khác nhau để pháttrên các bước sóng chuẩn hóa của DWDM Như vậy, các dịch vụngoài giao tiếp với hệ thống DWDM bằng giao diện quang mở của hệthống Với hệ thống DWDM tích hợp, các luồng số liệu cần truyền từmạng kết hợp đã được chuẩn hóa bước sóng nên có thể kết nối trựctiếp với khối tách ghép kênh.Vì thế các lớp dịch vụ ngoài giao tiếptrực tiếp với lớp DWDM
Hệ thống DWDM tích hợp có chi phí thấp hơn do không phải sửdụng OTU Hệ thống DWDM mở có ưu điểm là khả năng linh hoạt tốthơn
Trang 25khối chức năng Khung giá thiết bị được gắn trên tủ thiết bị (rack).Các khối chức năng bao gồm các khối (Modul) và các bộ mạch chứcnăng (board) hay còn gọi là card chức năng.
1-Bảng mạch (Board); 2-Giá OADM; 3: DCM; 4-Kẹp sợi
Tủ thiết bị (Rack) Khung giá thiết bị (Subrack) Bảng mạch (Board)
Hình 2.3: Thành phần phần cứng
Hình 2.3 là hình ảnh ví dụ về tủ thiết bị, khung giá thiết bị vàbảng mạch chức năng Tủ rack thường được sử dụng là tủ theochuẩn ETSI rộng 600mm, sâu 300mm, cao 2200mm hoặc 2600mm
Tủ rack làm bằng tấm kim loại kín, với cửa phía mặt trước để thaotác Subrack có các kích thước chiều rộng chuẩn là 19 inchs hoặc 21inchs, chiều sâu nhỏ hơn 300 mm và chiều cao tùy theo nhà sảnxuất Trên rack có hệ thống phân phối nguồn nuôi DC và hệ thốngđèn cảnh báo cho các thiết bị nằm trên rack
22