Thạc Sĩ Công nghệ truyền tải bước sóng 100 Gbps

MỞ ĐẦU

Chúng ta có thể thấy các dịch vụ thông tin băng rộng ngày càng tăng trưởng nhanh chóng: Đó là các thế hệ điện thoại thông minh với dịch vụ 3G/ 4G; các trang video chuyên sâu; các dịch vụ cung cấp data, . Để có thể đáp ứng được sự tăng trưởng không ngừng đó, các công nghệ truyền dẫn mới liên tục được nghiên cứu, triển khai và đưa vào ứng dụng. Đầu tiên, công nghệ thông tin quang SDH ra đời, mở ra giai đoạn phát triển mới cho ngành truyền tải dữ liệu trong viễn thông. Tuy nhiên với tốc độ SDH là 10 Gbps thì không đáp ứng được nhu cầu tăng trưởng ngày càng nhanh chóng của các dịch vụ viễn thông.

Chính vì vậy hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng (WDM) đã ra đời và đóng vai trò quan trọng trong mạng thông tin quang. Các hệ thống truyền dẫn ghép kênh theo bước sóng đã và đang được triển khai trên toàn cầu như là một công nghệ truyền dẫn chính cho mạng đường trục và mạng vùng. Bên cạnh rất nhiều ưu điểm, công nghệ WDM bị hạn chế bởi hiệu suất sử dụng tần số đó là chỉ sử dụng được các tần số trong băng C và băng L. Chính vì vậy không thể tăng số bước sóng ghép trên một sợi quang. Điều đó dẫn đến phải nghiên cứu các công nghệ nhằm tăng dung lượng của một bước sóng.

Công nghệ truyền tải bước sóng 100 Gbps đã được các nhà sản xuất và cung cấp thiết bị lớn trên thế giới nghiên cứu và triển khai thành công. Điều đó mở ra triển vọng cho việc nâng cấp các hệ thống 10 Gbps và 40 Gbps đang sử dụng lên 100 Gbps.

Trong đó kỹ thuật kết hợp đóng vai trò chủ chốt cho tốc độ 100 Gbps để sử dụng lại hạ tầng mạng hiện đang dùng cho các tốc độ 10G Gbps và 40 Gbps. Hệ thống thông tin quang kết hợp có các kỹ thuật điều chế rất phong phú và đa dạng từ đơn giản như điều chế ASK, FSK, PSK cho đến các kiểu điều chế phức tạp như DB-PSK, DQPSK, RZDQPSK, DP-QPSK Trong đó DP-QPSK là ứng cử viên sáng giá nhất cho tốc độ 100 Gbps.

Tại Việt Nam, do nhu cầu dịch vụ băng rộng tăng cao, các hệ thống truyền dẫn bước sóng 100 Gbps đang được triển khai rộng rãi bởi các nhà mạng lớn như VNPT, Viettel, Mobifone, Trong đó có những hệ thống triển khai mới hoàn toàn hoặc nâng cấp lên từ hệ thống truyền dẫn bước sóng 10 Gbps, 40 Gbps. Việc triển khai hệ thống 100 Gbps không chỉ với mạng đường trục mà ngay cả với mạng vùng. Chính vì vậy mà cần có một nghiên cứu sâu sắc về công nghệ truyền tải bước sóng 100 Gbps xem các đặc điểm chính của công nghệ là gì, ảnh hưởng của đường truyền lên công nghệ và giải pháp khắc phục. Chính vì vậy tôi đã lựa chọn đề tài: “Công nghệ truyền tải bước sóng 100 Gbps”. Nội dung đề tài được chia làm ba chương:

CHƯƠNG 1. CÔNG NGHỆ TRUYỀN TẢI BƯỚC SÓNG 100 Gbps.
- Lý do ra đời công nghệ truyền tải bước sóng 100 Gbps.
- Diễn tiến của công nghệ truyền dẫn.
- Các tiêu chuẩn của công nghệ truyền tải bước sóng 100 Gbps.
- Hệ thống thông tin quang kết hợp (kỹ thuật tách sóng kết hợp).
CHƯƠNG 2. KỸ THUẬT NGHỆ ĐIỀU CHẾ VÀ SỬA LỖI TRONG TRUYỀN TẢI BƯỚC SÓNG 100 Gbps
- Kỹ thuật điều chế DP-QPSK trong truyền tải bước sóng 100 Gbps
- Kỹ thuật sửa lỗi SD-FEC trong truyền tải bước sóng 100 Gbps
CHƯƠNG 3. ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA KHOẢNG CÁCH ĐƯỜNG TRUYỀN LÊN CÔNG NGHỆ TRUYỀN TẢI BƯỚC SÓNG 100 Gbps
- Mô phỏng hệ thống 10 Gbps và 100 Gbps không có bộ xử lý số với các khoảng cách khác nhau và so sánh.
- Mô phỏng hệ thống 100 Gbps có bộ xử lý số ở khoảng cách lớn và kiểm tra lỗi
sau bộ xử lý số.
Do kiến thức và thời gian tìm hiểu còn hạn chế nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được những góp ý, bổ sung của thầy cô cũng như bạn đọc để đồ án này được hoàn thiện hơn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Nam Hoàng, người đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn trong suốt thời gian qua. Đồng thời, tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện Tử - Viễn Thông, Trường Đại Học Công Nghệ - Đại Học Quốc Gia Hà Nội đã trang bị kiến thức và giúp đỡ tôi hoàn thành đồ án này.

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN 1
MỤC LỤC .2
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 4
DANH MỤC CÁC BẢNG 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 7
MỞ ĐẦU .10
CHƯƠNG 1 CÔNG NGHỆ TRUYỀN TẢI BƯỚC SÓNG 100 Gbps .12
1.1 Tại sao sử dụng công nghệ truyền tải bước sóng 100 Gbps? 12
1.2 Diễn tiến của công nghệ truyền dẫn .14
1.3 Các tiêu chuẩn cho công nghệ truyền tải bước sóng 100 Gbps 15
1.3.1 IEEE 15
1.3.2 OIF .16
1.3.3 ITU-T .16
1.4 Hệ thống thông tin quang kết hợp .18
1.4.1 Cấu trúc cơ bản của hệ thống thông tin quang kết hợp 19
1.4.2 Máy thu tách sóng quang kết hợp .21
1.4.3 Vòng khóa pha trong máy thu kết hợp 26
CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ VÀ SỬA LỖI TRONG TRUYỀN TẢI
BƯỚC SÓNG 100 Gbps 28
2.1 Kỹ thuật điều chế trong truyền tải bước sóng 100 Gbps 28
2.1.1 Phương pháp điều chế khóa dịch pha PSK (Phase Shift Keying) 29
2.1.2 Điều chế pha hai trạng thái BPSK 30
2.1.3 Điều chế pha bốn trạng thái QPSK .32
2.1.4 Điều chế pha kết hợp ghép phân cực DP-QPSK .34
2.2 Kỹ thuật sửa lỗi (FEC – Forward Error Correction) .40
CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA KHOẢNG CÁCH ĐƯỜNG
TRUYỀN LÊN CÔNG NGHỆ TRUYỀN TẢI BƯỚC SÓNG 100 GBPS 43
3.1 Tổng quan về phần mềm Optisystem 14 43
3.2 Mô phỏng và đánh giá hệ thống 10/ 100 Gbps DP-QPSK không có bộ xử lý số
tốc độ cao DSP 44
- 3 -
3.2.1 Hệ thống 10 Gbps DP-QPSK .45
3.2.2 Hệ thống 100 Gbps DP-QPSK 50
3.3 Mô phỏng hệ thống 100 Gbps DP-QPSK với bộ xử lý tín hiệu số tốc độ cao
DSP 53
3.4 Kết luận 58
KẾT LUẬN .59
TÀI LIỆU THAM KHẢO 60