Luận Văn Khuếch đại quang trong hệ thống dwdm lh_1600g nortel tại vthcm (vtn2)

LỜI MỞ ĐẦU
​

Công nghệ truyền dẫn quang đã có những bước phát triển mạnh mẽ trong thời gian qua trên cả hai hướng ghép kênh phân chia thời gian TDM và ghép kênh quang WDM. Tuy nhiên, hướng nghiên cứu phát triển TDM có những hạn chế nhất định về công nghệ, đồng thời những khó khăn công nghệ của WDM được giải quyết thành công với bộ khuếch đại quang EDFA đã thúc đẩy WDM phát triển hơn nữa với công nghệ ghép kênh quang mật độ cao DWDM. Công nghệ DWDM được ứng dụng trong hầu hết các mạng đường trục của các nước trên thế giới.
Cùng với sự phát triển của nền kinh tế xã hội, nhu cầu phát triển về thông tin liên lạc ngày càng đòi hỏi cấp bách. Hiện tại và trong thời gian tới, nhu cầu phát triển các loại hình dịch vụ thoại, các dịch vụ băng rộng và đặc biệt là Internet sẽ rất lớn. Sự bùng nổ thông tin kích thích sự tăng trưởng như vũ bão của dịch vụ thông tin toàn cầu, mà ảnh hưởng trực tiếp là hiện tượng cạn kiệt sợi quang. Đối với tiền vốn xây dựng, đầu tư ban đầu của hệ thống thông tin quang là rất lớn do chi phí lắp đặt thiết bị cũng như cơ sở hạ tầng đáp ứng.
Phương pháp mở rộng dung lượng truyền thống là dùng phương thức ghép kênh phân chia theo thời gian TDM. Dùng phương pháp này sẽ nâng cao hiệu quả truyền dẫn, là biện pháp hữu hiệu để hạ thấp giá thành truyền dẫn. Nhưng theo sự tăng lên nhanh chóng nhu cầu dung lượng truyền dẫn của mạng viễn thông hiện đại, phương thức TDM đã ngày càng đến gần giới hạn của các mạch điện tử trong điều kiện hiện nay. Theo lý thuyết, băng thông của sợi đơn mốt có suy hao thấp khoảng 50THz, trong khi tốc độ thu phát điện chỉ có thể đạt 10GHz nghĩa là mới chỉ khai thác 1/5000 băng thông truyền dẫn rộng lớn của sợi quang. Giải pháp cho vấn đề này trở thành công nghệ then chốt cho truyền dẫn quang: “Ghép kênh bước sóng WDM (Wavelength Division Multiplex) – truyền dẫn nhiều kênh bước sóng trên một sợi quang”.Các kênh bước sóng được truyền đồng thời trên một sợi quang sẽ cải tiến hiệu suất truyền dẫn và nâng cao tốc độ ghép kênh. Như vậy công nghệ ghép kênh theo bước sóng tận dụng được hiệu quả tài nguyên
băng rộng của sợi quang, tăng thêm dung lượng truyền dẫn của hệ thống, nâng cao lợi ích kinh tế.
Để hệ thống DWDM hoạt động hiệu quả cần phải có sự phối hợp của nhiều thiết bị mạng như bộ đầu cuối đường quang OLT (Optical Line Terminal), bộ xen/rớt quang OADM (Optical Add/Drop Multiplexer), bộ kết nối chéo quang OXC (Optical Crossconnect) và bộ khuếch đại đường truyền OLA (Optical Line Amplifier). Mỗi thiết bị đều có vai trò quan trọng đối với hệ thống trong đó bộ khuếch đại đường truyền được đặc biệt quan tâm. Mục đích của việc khuếch đại là bù các suy hao trên đường truyền để tín hiệu được thu đúng. Để khuếch đại trong thực tế người ta sử dụng khuếch đại quang là phổ biến vì những ưu điểm của nó về băng thông, nhiễu, sự trong suốt đối với tín hiệu.
Hiện nay, công nghệ WDM đã và đang được triển khai rộng rãi trên mạng lưới của công ty viễn thông liên tỉnh (VTN). Công nghệ này được xác định là nền tảng cho việc triển khai mạng thế hệ sau NGN tại Việt Nam của công ty VTN. Hệ thống thiết bị DWDM OPTera Long Haul 1600 (LH-1600) của hãng Nortel Networks đã được công ty VTN lựa chọn và đưa vào lắp đặt khai thác.
Từ những điều đã trình bày ở trên, qua đồ án này, tôi muốn đưa ra một cái nhìn sơ lược về công nghệ WDM và sẽ tập trung chủ yếu vào kỹ thuật khuếch đại quang cũng như ứng dụng của khuếch đại quang trong các hệ thống WDM, đặc biệt là các bộ khuếch đại quang – một thành phần cực kỳ quan trọng – được sử dụng trong hệ thống DWDM LH-1600 của Nortel Networks.
Với một công nghệ tiên tiến như thế, mà kiến thức và thời gian làm đồ án thì có hạn nên không tránh được những thiếu sót, kính mong sự đóng góp của quý Thầy Cô và các bạn sinh viên có quan tâm về vấn đề này. Xin chân thành cám ơn!

Sinh viên
TỐNG HOÀNG VŨ
MỤC LỤC
​

LỜI MỞ ĐẦU
PHẦN I. TỔNG QUAN VỀ KHUẾCH ĐẠI QUANG 1
CHƯƠNG 1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHUẾCH ĐẠI QUANG 1
1.1 Tổng quan về khuếch đại quang . 2
1.1.1 Nguyên lý khuếch đại quang . 2
1.1.2 Các kỹ thuật khuếch đại quang . 3
1.1.2 Các kỹ thuật khuếch đại quang khác . 5
1.2 Bộ khuếch đại quang sợi EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) . 5
1.2.1 Nguyên lý và sơ đồ khối của EDFA 5
1.2.1.a Sơ đồ khối . 5
1.2.1.b Lược đồ các mức năng lượng 8
1.2.1.c Các bước sóng bơm 9
1.2.2 Các EDFA cho dải bước sĩng Băng-L . 10
1.2.3 Nhiễu và độ lợi của EDFA . 11
1.2.3.a Độ lợi của EDFA 11
1.2.3.b Nhiễu của EDFA 13
1.2.4 Các thành phần chính trong một bộ EDFA 15
1.2.4.a Sợi trộn Erbium 15
1.2.4.b Laser diode bơm . 16
1.2.5 Ưu khuyết điểm của EDFA 17
1.3. Bộ khuếch đại quang Raman . 18
1.3.1 Tán xạ do kích thích Raman (SRS) . 18
1.3.2 Bộ khuếch đại Raman 18
1.3.3 Cấu tạo bộ khuếch đại Raman . 20
1.3.4 Hệ số khuếch đại . 21
1.3.5 Ưu khuyết điểm của khuếch đại Raman 21
1.4 Khuếch đại quang trong hệ thống WDM 22
1.4.1 Sơ lược về công nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM . 22
1.4.1.a Định nghĩa 22
1.4.1.b Sơ đồ chức năng . 22
1.4.1.c Phân loại hệ thống WDM . 24
1.4.1.d Các phần tử cơ bản của mạng WDM . 25
1.4.2 Khuếch đại quang trong hệ thống WDM 27
1.4.2.a Chức năng của khuếch đại quang trong WDM . 27
1.4.2.b Chức năng khuếch đại tín hiệu trong bộ OLT 29
1.4.2.c Bộ khuếch đại đường quang (OLA) 30
PHẦN II. KHUẾCH ĐẠI QUANG TRONG HỆ THỐNG DWDM LH_1600G NORTEL TẠI VTHCM (VTN2) . 31
CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG DWDM LH –1600G NORTEL VÀ CẤU HÌNH
THIẾT BỊ SỬ DỤNG TẠI ĐÀI VTHCM (VTN2) . 31
2.1 Hệ thống thiết bị ghép bước sóng quang DWDM LH-1600G Nortel 31
2.1.1 Phổ bước sóng quang 31
2.1.1.a Phổ bước sóng băng-C . 32
2.1.1.b Phổ bước sóng băng- L 32
2.1.1.c Bước sóng quang dành cho các kênh dịch vụ quang 34
2.1.2 Tuyến truyền dẫn quang DWDM đơn hướng 34
2.1.3 Một số tính năng và đặc điểm của hệ thống LH-1600G Ver 7 . 37
2.1.3.a Phạm vi hoạt động và dung lượng hệ thống LH-1600G . 37
2.1.3.b Mở rộng các ứng dụng OADM . 38
2.1.3.c Các loại card/card nhóm mới . 40
2.1.3.d Các cấu hình khuếch đại mới . 41
2.1.3.e Các chức năng được cải tíến . 41
2.1.3.f Khái quát về hệ thống LH-1600G Amplifier . 42
2.2 Cấu hình thiết bị DWDM LH-1600G tại Đài VT HCM (VTN2) 43
2.2.1 Sơ đồ khối chức năng . 43
CHƯƠNG 3. CÁC BỘ KHUẾCH ĐẠI QUANG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG DWDM LH-1600G . 47
3.1 Các khối thiết bị của khung khuếch đại quang OPTera LH – 1600G . 47
3.1.1 Các card Nhóm CPG của thiết bị khuếch đại LH-1600G 47
3.1.2 Card kênh dịch vụ quang OSC đơn chiều UNIOSC . 47
3.1.3 Card khuếch đại kép (Dual Amplifier Circuit Pack) . 49
3.1.4 Các card khuếch đại công suất quang Booster 18/ Booster 21 52
3.1.5 Card nhóm khuếch đại quang Raman phân bố CPG DRA 56
3.1.6 Card nhóm phân tích phổ quang CPG-OSA 59
3.2 Sự truyền dẫn tín hiệu quang và sự liên kết giữa các trạm khuếch đại quang LH-1600G trong mạng quang 61
3.2.1 Sự truyền tín hiệu giữa các trạm . 62
3.2.2 Cấu hình logic của trạm khuếch đại . 63
3.2.3 Sự kết nối giữa card DRA và card khuếch đại kép . 64
3.2.4 Các trạm khuếch đại đầu cuối . 65
3.2.5 Các cấu hình khuếch đại không đối xứng . 70
3.2.6 Các trạm khuếch đại đường dây 76

CHƯƠNG 4. KHẢO SÁT CÔNG SUẤT TÍN HIỆU QUANG VÀO RA CÁC BỘ KHUẾCH ĐẠI QUANG LH-1600G TẠI ĐÀI VTHCM (VTN2) . 84
4.1 Mục tiêu khảo sát . 84
4.2 Các tiêu chuẩn mục tiêu của các bộ khuếch đại LH-1600G Amplifier 84
4.3 Sơ đồ cấu hình khuếch đại tại Đài VTHCM . 86
4.4 Các vị trí khảo sát 87
4.5 Kết quả khảo sát . 88
4.5.1 Phần mềm quản trị thiết bị khuếch đại quang LH-1600G . 88
4.5.2 Kết quả khảo sát thông qua phần mềm quản trị . 89
4.5.3 Kết quả tại từng điểm khảo sát và nhận xét . 91
4.5.6 Kết luận về kết quả khảo sát thu được . 96
KẾT LUẬN . 98
TỪ VIẾT TẮT 100
TÀI LIỆU THAM KHẢO 102