Đồ Án Thiết kế mạng DWDM và các giải pháp công nghệ

MỤC LỤC
BẢNG ĐỐI CHIẾU THUẬT NGỮ ANH - VIỆT 5
LỜI MỞ ĐẦU . 8
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DWDM VÀ CƠ SỞ KỸ
THUẬT GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG . 10
1.1. Kỹ thuật ghép bước sóng quang . 10
1.2. Nguyên lý cơ bản của ghép bước sóng quang . 11
1.3. Các tham số chính trong DWDM . 17
1.3.1. Suy hao của sợi quang . 17
1.3.2. Số kênh bước sóng . 18
1.3.3. Độ rộng phổ của nguồn phát . 19
1.3.4. Quỹ công suất . 20
1.3.5. Tán sắc . 21
1.3.6. Vấn đề ảnh hưởng của các hiệu ứng phi tuyến . 24
1.3.7. Dải bước sóng làm việc của DWDM . 32
1.4. Các ưu điểm của hệ thống DWDM . 33
CHƯƠNG 2. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MẠNG DWDM . 34
2.1. Cấu trúc truyền dẫn cơ bản của mạng DWDM . 34
2.2. Khối phát đáp quang OTU . 34
2.3. Bộ giải ghép kênh quang . 36
2.3.1. Phương pháp ghép kênh sử dụng bộ lọc màng mỏng . 37
2.3.2. Một số thiết bị tách kênh dùng bộ lọc điện môi màng mỏng 38
2.3.3. Phương pháp ghép kênh sử dụng cách tử nhiễu xạ . 40
2.3.4. Các bộ tách ghép bước sóng sử dụng cách tử . 41
2.3.5. Phương pháp ghép sợi . 42
2.4. Bộ khuếch đại quang sử dụng công nghệ EDFA . 44
2.4.1. Tổng quan về công nghệ EDFA . 44
2.4.2. Nguyên lý hoạt động của EDFA . 45
2.4.3. Phân loại EDFA . 46
2.5. Bộ xen/rẽ kênh quang OADM . 49
2.6. Bộ kết nối chéo quang OXC . 52
2.7. Khối bù tán sắc . 54
2.8. Các loại sợi quang sử dụng trong công nghệ DWDM . 55
2.8.1. Sợi quang G.652 . 55
2.8.2. Sợi quang G.653 . 56
2.8.4. Sợi quang G.654 . 56
2.8.4. Sợi quang G.655 . 56
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ TUYẾN THÔNG TIN QUANG DWDM . 57
3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến việc thiết kế hệ thống . 57
3.2. Thiết kế tuyến điểm - điểm . 59
3.3. Mạng quảng bá và phân bố . 61
3.4. Mạng cục bộ LAN . 63
3.5. Thiết kế mạng điểm - điểm dựa trên hệ số Q và OSNR . 64
3.5.1. Cách tính hệ số Q từ OSNR . 65
3.5.2. Cách tính OSNR cho mạng điểm - điểm . 65
3.5.3. Tính toán OSNR bằng khuếch đại Raman . 67
3.6. Quỹ thời gian lên . 67
3.7. Yêu cầu về quỹ công suất . 68
3.8. Ảnh hưởng của tán sắc sợi đến việc thiết kế tuyến thông tin quang
tốc độ cao thông qua phương pháp xác định tổn hao công suất . 70
3.9. Phân loại các mạng quang 73
3.9.1. Thiết kế mạng truy nhập . 74
3.9.2. Thiết kế mạng đô thị . 76
3.9.3. Thiết kế mạng Long Haul 79
3.10. Bảo vệ mạng DWDM . 80
3.10.1. Bảo vệ kiểu 1+1 trên lớp SDH . 80
3.10.2.Bảo vệ đoạn ghép kênh quang (OMSP) 82
3.11.Ứng dụng trong mạng ring 83
CHƯƠNG 4. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG PHỤC HỒI MẠNG IP/DWDM
. 85
4.1. IP/DWDM 85
4.1.1. Lớp quang 86
4.1.2. Chuyển mạch đa giao thức theo nhãn MPLS 86
4.1.3. Chuyển mạch đa giao thức theo bước sóng MPλS 86
4.2. Khả năng hồi phục của mạng IP/DWDM 87
4.2.1. Khái niệm khả năng phục hồi của mạng . 87
4.2.2. Một số cách đặt vấn đề tiếp cận nghiên cứu vấn đề năng lực
hồi phục mạng 88
CHƯƠNG 5. TÌM HIỂU THIẾT BỊ OPTIX METRO DWDM 6100 CỦA
HUAWEI . 91
5.1. Giới thiệu chung về thiết bị . 91
5.1.1. Vị trí trong mạng truyền dẫn . 92
5.1.2. Công nghệ 93
5.1.3. Dung lượng truyền dẫn 93
5.1.4. Khoảng cách truyền dẫn 93
5.1.5. Topo mạng . 93
5.2. Một số tính năng của thiết bị 93
5.2.1. Khả năng truy nhập các dịch vụ 93
5.2.2. Các tính năng về kỹ thuật 94
5.3. Cấu trúc phần cứng của thiết bị 95
5.3.1. Tủ (Cabinet) 95
5.3.2. Subrack . 96
5.4. Chức năng các card . 98
5.4.1. Chức năng và sơ đồ khối của card OUT . 98
5.4.2. Chức năng và sơ đồ khối của card MUX/DEMUX . 100
5.4.3. Chức năng và sơ đồ khối của card khuếch đại OA . 103
5.4.4. Card giám sát OSC . 104
5.4.5. Card điều khiển kết nối SCC . 105
5.4.6. Các card phụ trợ (Card Auxiliary) . 106
5.5. Các kiểu nút mạng trong hệ thống DWDM . 108
5.5.1. Nút mạng ghép kênh quang đầu cuối OTM . 109
5.5.2. Nút mạng xen/rẽ quang OADM . 111
5.5.3. Nút mạng khuếch đại đường dây OLA . 112
5.6. Bảo vệ mạng . 113
5.6.1. Bảo vệ kênh quang . 113
5.6.2. Bảo vệ đường quang . 115
KẾT LUẬN . 116
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 117
PHỤ LỤC . 118
1. Bảng tra vị trí của từng board . 118
2. Bảng tần số và bước sóng trung tâm hệ thống Optix Metro6100 . 122

LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, chúng ta đã chứng kiến sự phát triển chưa
từng có về nhu cầu sử dụng băng thông truyền dẫn, chính điều này đã sản sinh
ra một lượng thông tin rất lớn truyền tải trên mạng tạo ra nhiều áp lực mới
cho mạng hiện tại. Băng tần truyền dẫn trở thành tài nguyên quý giá hơn bao
giờ hết.
Để đáp ứng yêu cầu trên, cho đến nay sợi quang vẫn được xem là môi
trường lý tưởng cho việc truyền tải lưu lượng cực lớn. 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 lên 10Gbps, thậm chí là 40Gbps. Tuy nhiên, việc
tăng tốc cao hơn nữa là không dễ dàng vì các hệ thống tốc độ cao đòi hỏi
công nghệ điện tử phức tạp và đắt tiền. Khi tốc độ đạt tới hàng trăm Gbps,
bản thân các mạch 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 cấu hoạt
động quá phức tạp đòi hỏi công nghệ rất cao.
Để nâng cao tốc độ truyền dẫn, khắc phục được những hạn chế mà các
mạch điện hiện tại chưa khắc phục được, công nghệ ghép kênh quang phân
chia theo bước sóng mật độ cao DWDM ra đời. DWDM có thể ghép một số
lượng lớn bước sóng trong vùng bước sóng 1550nm để nâng dung lượng hệ
thống lên hàng trăm Gbps. Vì thế, DWDM ngày càng được ứng dụng rộng rãi
ở nhiều nước trên thế giới cũng như ở Việt Nam.
Với ưu thế về công nghệ đặc biệt, ghép kênh theo bước sóng mật đô
cao DWDM đã trở thành một phương tiện tối ưu về kỹ thuật và kinh tế để mở
rộng dung lượng sợi quang một cách nhanh chóng và quản lý hiệu quả hệ
thống. DWDM đã đáp ứng được hoàn toàn yêu cầu phát triển các dịch vụ
băng rộng trên mạng và là tiền đề để xây dựng và phát triển mạng toàn quang
trong tương lai.
Khi thiết kế một hệ thống DWDM, người thiết kế phải đối mặt với một
số vấn đề như: bao nhiêu bước sóng được ghép trên một sợi và ở những tốc
độ nào? Các bước sóng sẽ được giám sát và quản lý như thế nào? Có bao
nhiêu loại lưu lượng khác nhau mà khách hàng yêu cầu? Các thuật toán và
giao thức hiệu quả nhất là gì? Độ dài của một chặng mà không cần trạm lặp là
bao xa? Bộ khuếch đại nào được sử dụng để thỏa mãn yêu cầu về hệ số
khuếch đại và tạp âm? Và để có thể trả lời được những câu hỏi trên đòi hỏi
người thiết kế phải nắm vững được nguyên lý, cấu trúc cũng như thường
xuyên cập nhật những kỹ thuật mới để có thể đưa ra được những giải pháp tốt
nhất cho hệ thống đang xây dựng. Chính vì lý do đó nên em đã tiến hành tìm
hiểu đề tài: “Thiết kế mạng DWDM và các giải pháp công nghệ”.
Em xin được bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới thầy Th.S Đoàn Hữu Chức
đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn nghiên cứu để em có thể hoàn thành đồ án này.
Do có hạn chế về mặt thời gian và kiến thức, đồ án tốt nghiệp của em
còn nhiều thiếu sót, kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy
giáo trong bộ môn và các bạn để đề tài của em được hoàn thiện hơn.
Em xin trân trọng cảm ơn!
Hải Phòng, ngày 10 tháng 7 năm 2010
Sinh viên
Trần Thị Kim Chi