Luận văn: Thực trạng và giải pháp nâng cao chất lượng mạng truyền dẫn quang VNPT Quảng Nam : Luận văn ThS. Kỹ thuật điện tử - viễn thông: 60 52 02 03
Nhà xuất bản: ĐHCN
Ngày: 2014
Chủ đề: Kỹ thuật điện tử
Điện tử viễn thông
Truyền dẫn quang
ỤCLỤ
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT..........................................................7
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................................9
DANH MỤC CÁC HÌNH...........................................................................................10
MỞ ĐẦU ..............................................................................................................12
CHƯƠNG 1:KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANGVÀ QUI
HOẠCH MẠNG LƯỚI .......................................................................................15
1.1. HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG ...............................................................15
1.1.1. Hệ thống thông tin quang .......................................................................155
1.1.2. Ưu nhược điểm của hệ thống thông tin quang...........................................18
1.1.2.1. Ưu điểm.............................................................................................18
1.1.2.2. Nhược điểm .......................................................................................18
1.2. KHÁI QUÁT VỀ QUI HOẠCH MẠNG LƯỚI ..............................................18
1.2.1. Giới thiệu ................................................................................................18
1.2.2. Mạng lưới viễn thông là gì?......................................................................19
1.2.3. Các bộ phận cấu thành hệ thống viễn thông..............................................20
1.2.3.1. Thiết bị đầu cuối ................................................................................20
1.2.3.2.Thiết bị chuyển mạch..........................................................................21
1.2.3.3. Thiết bị truyền dẫn.............................................................................21
1.2.4. Quy hoạch mạng truyền dẫn ....................................................................21
1.2.4.1. Giới thiệu...........................................................................................21
1.2.4.2. Cấu hình mạng truyền dẫn .................................................................23
1.2.4.3. Các lớp cấp độ của mạng truyền dẫn ................................................26
1.2.4.4. Ví dụ cấu hình mạng truyền dẫn của VNPT Quảng Nam....................26
1.2.4.5. Định tuyến .........................................................................................26
1.2.4.6. Tạo nhóm kênh ..................................................................................27
1.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1................................................................................28
CHƯƠNG 2:TỔNG QUAN MẠNG VIỄN THÔNG TỈNH QUẢNG NAM .....30
2.1. GIỚI THIỆU CHUNG....................................................................................30
2.2. CẤU HÌNH MẠNG VIỄN THÔNG QUẢNG NAM (VNPT QUẢNG NAM) ...32
2.2.1. Mạng chuyển mạch...................................................................................32
2.2.2. Mạng truyền dẫn.......................................................................................33
2.2.3. Mạng ngoại vi ..........................................................................................35
2.2.4. Mạng truyền dẫn Acatel............................................................................35
2.2.5 Mạng truyền dẫn NEC và Huawei .............................................................36
2.2.6. Mạng truyền dẫn Fujitsu(FLX) .................................................................37
2.2.7. Sơ đồ mạng truyền dẫn Man E..................................................................37
2.2.8. Mạng truy nhập xDSL ..............................................................................38
2.2.9. Mạng truyền dẫn thuê kênh riêng..............................................................40
2.2.10. Ưu , nhược điểm của mạng cáp quang VNPT Quảng Nam .....................40
2.3. CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG MẠNG TRUYỀN DẪN .....42
2.3.1. Giải pháp thứ nhất: Nâng cấp Ring Alcatel 1660 STM16 lên STM64...........42
2.3.2. Giải pháp thứ 2: Kết nối các Ring theo kiểu dạng lưới..............................42
2.3.3. Giải pháp thứ 3: Kết nối các Server của các thiết bị truyền dẫn lại với nhau43
2.4. NHỮNG VIỆC ĐÃ VÀ ĐANG LÀM CỦA VNPT QUẢNG NAM ...............44
2.4.1. Những công việc đã triển khai và đưa vào sử dụng...................................44
2.4.2. Những công việc đang triển khai ..............................................................44
2.5. Kết luận chương 2...........................................................................................44
CHƯƠNG 3: DÙNG PHẦN MỀM OPTISYSTEM ĐỂ MÔ PHỎNGTHIẾT KẾ
TUYẾN CÁP DỰ PHÒNG..................................................................................45
3.1. DÙNG PHẦN MỀM OPTISYSTEM ĐỂ MÔ PHỎNG TUYẾN CÁP QUANG
RING DỰ PHÒNG TẠI VNPT QUẢNG NAM ....................................................45
3.1.1. Một số khái niệm......................................................................................45
3.1.2. Quỹ công suất...........................................................................................46
3.1.3. Quỹ thời gian nâng ...................................................................................47
3.1.4. Nhiễu trong hệ thống thông tin quang.......................................................49
3.1.4.1. Nhiễu lượng tử..................................................................................49
3.1.4.2. Nhiễu nhiệt .......................................................................................50
3.1.5. Tỷ Lệ Tín Hiệu Trên Nhiễu (SNR)..........................................................51
3.1.5.1. Đối với photodiode PIN ....................................................................51
3.1.5.2. Đối với PhotoDiode APD..................................................................51
3.1.6. Giá trị của các Thành phần ......................................................................52
3.2. Bài toán tính toán và Thiết kế theo Quỹ công suất và Thời gian nâng..........53
3.2.1. Chọn bước sóng làm việc của tuyến .....................................................54
3.2.2. Thiết bị thu quang.................................................................................54
3.2.3. Tính toán tổn hao trên Đường truyền .......................................................55
3.2.4. Tính toán các thông số..............................................................................55
3.2.4.1. Tính toán Độ nhạy của Máy thu .........................................................55
3.2.4.2. Tính Toán Thời Gian Nâng ...............................................................57
3.2.4.3. Tính toán cự ly tối đa của đoạn tiếp vận .............................................58
3.2.5. Mô phỏng hệ thống thông tin quang bằng phần mềm Optisystem .............58
3.2.5.1. Mô hình Tuyến thiết kế.....................................................................59
3.4.5.2. Các thông số cho trước.......................................................................59
3.4.5.3. Sử dụng Phần mềm Optisystem Mô phỏng quá trình hoạt động .........59
KẾT LUẬN VÀ MỘT SỐ ĐỀ XUẤT.................................................................73
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................74
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hiện nay, sự phát triển của công nghệ thông tin và truyền thông đã mang lại
nhiều tiện ích cho người sử dụng, hệ thống thông tin liên lạc có mặt ở khắp mọi nơi
trên toàn thế giới. Lượng thông tin trao đổi trong các hệ thống thông tin ngày nay tăng
lên rất nhanh. Bên cạnh gia tăng về số lượng, dạng lưu lượng truyền thông trên mạng
cũng thay đổi. Dạng dữ liệu chủ yếu là lưu lượng Internet.
Phần lớn những nhu cầu hiện nay là truyền dữ liệu hơn là tiếng nói. Số lượng
người sử dụng Internet ngày càng lớn và thời gian mỗi lần truy cập thường kéo dài hơn
nhiều lần hơn một cuộc gọi điện thoại. Và nhu cầu cần sử dụng băng thông lớn, đường
truyền tốc độ cao và chi phí thấp. Mạng thông tin quang ra đời đáp ứng những nhu cầu
trên. Thông tin quang cung cấp một băng thông lớn, tỉ lệ lỗi rất thấp. Bên cạnh dung
lượng cao, môi trường quang còn cung cấp khả năng trong suốt. Tính trong suốt cho
phép các dạng dữ liệu khác nhau chia sẻ cùng một môi trường truyền và điều này phù
hợp cho việc mang các tín hiệu có đặc điểm khác nhau. Vì vậy truyền thông quang
được xem như là một kỹ thuật cho hệ thống thông tin băng rộng trong tương lai.
Ngoài ra, trong những năm gần đây, mạng đường trục đã có một sự phát triển
vượt bậc nhưng mạng truy cập ít có sự thay đổi. Sự bùng nổ của lưu lượng Internet
càng làm trầm trọng thêm sự khả năng đáp ứng chưa đạt yêu cầu của mạng truy cập.
Đó chính là vấn đề “nút cổ chai” giữa mạng truy nhập và mạng đường trục. Giải pháp
băng rộng được triển khai phổ biến hiện nay là DSL và mạng cáp Modem. Mặc dù nó
đã có sự cải thiện đáng kể so với đường dây dial-up 56 Kbps, tuy nhiên nó không thể
cung cấp đủ băng thông cho các dịch vụ như video, trò chơi tương tác hay hội nghị
truyền hình. Có nhiều công nghệ cạnh tranh nhau có thể cung cấp băng thông cần thiết
để phân phát các dịch vụ băng rộng, nhưng mỗi công nghệ đều có các hạn chế riêng về
mặt độ rộng băng, độ tin cậy, giá cả và vùng bao phủ.
Tại thời điểm tác giả bắt đầu viết luận văn này, mạng truyền dẫn quang của
VNPT Quảng Nam thường xuyên bị nghẽn mạng, không đủ tài nguyên, chưa thể cung
ứng kịp thời được nhu cầu sử dụng của khách hàng.
Việc thiết kế thêm 1 RING dự phòng cho RING chính (mạng core) và nâng cấp các
trạm lên STM64 là một vấn đề phức tạp, nhất là khi mạng truy cập ngày càng phát triển
rộng lớn, dịch vụ gia tăng nhanh, các dịch vụ mới ngày càng nhiều, số người sử dụng tăng
đột biến, kèm theo các vấn đề lưu lượng tăng vọt và biến đổi động. Hiện nay việc thi công
lắp đặt đưa vào sử dụng các giá trị của các thiết bị EDFA, công suất phát Laser... chỉ dựa
vào kinh nghiệm hay khuyến nghị của nhà sản xuất chứ chưa dựa vào các biểu thức tính
toán cụ thể. Chính vì lẽ trên, việc xây dựng mô hình tính toán thiết kế mạng quang dự
phòng cho các đường trục chính trở thành một trong những chủ đề cần được nghiên cứu.
Với nguyên tắc kế thừa các thiết bị đă có, phát huy hết khả năng đặc tính, dịch
vụ của thiết bị.Nâng cấp, mở rộng dung lượng các hệ thống chuyển mạch, hệ thống
truyền dẫn, phủ kín mạng thông tin đến từng xă của tỉnh. Phấn đấu đưa hệ thống
truyền dẫn dung lượng lớn (cáp quang hoá) đến từng địa phương.
Sau một thời gian làm việc và tìm hiểu nghiên cứu về mạng viễn thông của tỉnh
Quảng Nam, cùng với sự chỉ bảo của GVC,TS.Đặng Xuân Vinh em đă hoàn thành
đồ án tốt nghiệp với các nội dung sau:
- Tìm hiểu về cấu trúc mạng và kỹ thuật mạng Viễn thông nói chung.
- Tìm hiểu về cấu trúc sẵn có của mạng Viễn thông tỉnh Quảng Nam.
- Vạch ra kế hoạch mở rộng mạng và nâng cấp về hệ thống truyền dẫn.
- Đưa ra phương án sử dụng một số phần mềm mới cho việc qui hoạch mạng
truyền dẫn cáp quang trên địa bàn toàn tỉnh.
2. Mục đích nghiên cứu
Luận văn tiến hành tìm hiểu cấu hình mạng viễn thông nói chung và phân tích
thực trạng của mạng truyền dẫn cáp quang VNPT Quảng Nam nói riêng. Từ đó đề xuất
giải pháp hợp lý để nâng cấp hệ thống và thiết kế các tuyến cáp quang dự phòng, sử
dụng phần mềm chuyên dụng Optiwave để kiểm chứng và đánh giá chất lượng tín hiệu
trong hệ thống đồng thời đối chiếu giữa kết quả tính toán và mô phỏng để chứng tỏ
tính tin cậy của các mô hình và các biểu thức tính toán đã xây dựng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Tìm hiểu hệ thống mạng viễn thông.
Nghiên cứu qui hoạch mạng cáp quang
Nghiên cứu phương pháp thiết kế mạng quang
Đề xuất mô hình tính toán thiết kế 1 RING cáp quang dự phòng cho
RING chính(core) và áp dụng mô hình thiết kế vào một số tuyến quang tại VNPT
Quảng Nam từ đó đối chiếu giữa kết quả tính toán và mô phỏng qua phần mềm
Optiwave.
4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu xuyên suốt là nghiên cứu lý thuyết kết hợp với
mô phỏng bằng phần mềm chuyên dụng để kiểm chứng lý thuyết tính toán.
Thu thập, phân tích các tài liệu và thông tin liên quan đến đề tài
Tìm hiểu thực trạng mạng truyền dẫn cáp quang tại VNPT Quảng Nam
Xây dựng mô hình tính toán, thiết kế tiến hành mô phỏng và kiểm tra kết
quả bằng phần mềm Optiwave.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Mạng cáp quang VNPT Quảng Nam đã và đang từng bước hoàn thiện hướng tới
mục tiêu cuối cùng là phục vụ khách hàng tốt nhất với chất lượng tốt nhất. Trong điều
kiện bùng nổ lưu lượng như hiện nay để thiết kế được hệ thống nhằm thỏa mãn nhu
cầu truyền dẫn thông tin khoảng cách lớn, tốc độ bit cao cho các thuê bao đồng thời
đảm bảo được tính kinh kế của hệ thống có một ý nghĩa quan trọng trong tình hình
hiện nay. Các kết quả của luận văn này rất chi tiết, sát với thực tế có tính thực tiễn cao,
là một phần rất nhỏ góp phần cải thiện chất lượng dịch vụ cũng như tăng thêm uy tín
cho Ngành viễn thông nói chung và Tỉnh Quảng Nam nói riêng.
6. Cấu trúc luận văn
Về cấu trúc của bản luận văn này dự kiến gồm có những nội dung chính sau
đây:
Chương 1: Khái quát về hệ thống thông tin quang và qui hoạch mạng lưới.
Chương 2: Tổng quan về mạng truyền dẫn quang VNPT Quảng Nam.
Chương 3: Dùng phần mềm OPTISYSTEM để thiết kế mô phỏng tuyến cáp
quang dự phòng cho VNPT Quảng Nam.
Do hạn chế về mặt thời gian, tài liệu và trình độ bản thân nên bản luận văn này
không tránh khỏi những thiếu sót. Em kính mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý
kiến của quí thầy, quí cô và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới sự giúp đỡ nhiệt tình và có hiệu quả của
thầy giáo GVC,TS.Đặng Xuân Vinh cùng quí thầy cô trong khoa Điện Tử Viễn Thông
Trường Đại học Công Nghệ - Đại học QGHN.
CHƯƠNG 1
KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG
VÀ QUI HOẠCH MẠNG LƯỚI
1.1. HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG
1.1.1. Hệ thống thông tin quang
Thế kỷ 21 là thế kỷ của công nghệ thông tin. Sự bùng nổ của các loại hình dịch vụ
thông tin, đặc biệt là sự phát triển nhanh chóng của Internet và World Wide Web làm gia
tăng không ngừng nhu cầu về dung lượng mạng. Ðiều này đòi hỏi phải xây dựng và phát
triển các mạng quang mới dung lượng cao. Công nghệ ghép kênh theo bước sóng quang
(DWDM) là một giải pháp hoàn hảo cho phép tận dụng hữu hiệu băng thông rộng lớn của
sợi quang, nâng cao rõ rệt dung lượng truyền dẫn đồng thời hạ giá thành sản phẩm. Sự phát
triển của hệ thống WDM cùng với công nghệ chuyển mạch quang sẽ tạo nên một mạng
thông tin thế hệ mới-mạng thông tin toàn quang. Trong mạng toàn quang này, giao thức IPgiao thức chuẩn cho mạng viễn thông thế hệ sau (NGN) sẽ được tích hợp với WDM.Sự tích
hợp này sẽ tạo ra một kết cấu mạng trực tiếp nhất, đơn giản nhất, kinh tế nhất rất thích hợp
sử dụng cho cả mạng đường trục và mạng đô thị. [3,4,5,6]
Bước vào thiên niên kỷ mới, chúng ta chứng kiến nhiều sự thay đổi quan trọng
trong nền công nghiệp viễn thông có ảnh hưởng to lớn đến cuộc sống của chúng ta. Có
nhiều nguyên nhân gây ra sự thay đổi này:
Trước hết đó là sự gia tăng liên tục về dung lượng mạng. Nhân tố chính cho sự gia
tăng này là sự phát triển nhanh chóng của Internet và World Wide Web. Bên cạnh đó là
việc các nhà kinh doanh ngày nay dựa vào các mạng tốc độ cao để thực hiện việc kinh
doanh của mình. Những mạng này được dùng để kết nối các văn phòng trong một công ty
cũng như giữa các công ty cho việc giao dịch thương mại. Ngoài ra còn có một sự tương
quan lớn giữa việc gia tăng nhu cầu và giá thành băng thông của mạng. Các công nghệ
tiên tiến đã thành công trong việc giảm liên tục giá thành của băng thông. Việc giảm giá
thành của băng thông này lại làm thúc đẩy sự phát triển của nhiều ứng dụng mới sử dụng
nhiều băng thông và mô hình sử dụng hiệu quả hơn. Chu kỳ hồi tiếp dương này cho thấy
không có dấu hiệu giảm bớt trong một tương lai gần. Bãi bỏ và phá vỡ sự độc quyền trong
lĩnh vực viễn thông, sự bãi bỏ sự độc quyền này đã kích thích sự cạnh tranh trong thị
trường viễn thông - CNTT, điều này dẫn đến kết quả là giảm giá thành cho những người
Hình 1.2: Hệ thống WDM đơn hướng và song hướng
Hệ thống WDM đơn hướng chỉ truyền theo một chiều trên sợi quang nên cần hai
sợi quang để truyền thông tin giữa hai điểm. Ngược lại, hệ thống WDM song hướng,
truyền hai chiều trên một sợi quang nên chỉ cần 1 sợi quang để có thể trao đổi thông tin
giữa 2 điểm.
Xét truyền N bước sóng trên một sợi quang, so sánh hai hệ thống ta thấy:
Xét về dung lượng, hệ thống đơn hướng có khả năng cung cấp dung lượng cao
gấp đôi so với hệ thống song hướng. Ngược lại, số sợi quang cần dùng gấp đôi so với hệ
thống song hướng.
Khi sự cố đứt cáp xảy ra, hệ thống song hướng không cần đến cơ chế chuyển
mạch bảo vệ tự động APS (Automatic Protection-Switching) vì cả hai đầu của liên kết đều
có khả năng nhận biết sự cố một cách tức thời.
Ðứng về khía cạnh thiết kế mạng, hệ thống song hướng khó thiết kế hơn vì còn
phải xét thêm các yếu tố như: vấn đề xuyên nhiễu do có nhiều bước sóng hơn trên một sợi
quang, đảm bảo định tuyến và phân bố bước sóng sao cho hai chiều trên sợi quang không
dùng chung một bước sóng.
Các bộ khuếch đại trong hệ thống song hướng thường có cấu trúc phức tạp hơn
trong hệ thống đơn hướng. Tuy nhiên, do số bước sóng khuếch đại trong hệ thống song
hướng giảm 1/2 theo mỗi chiều nên ở hệ thống song hướng, các bộ khuyếch đại sẽ cho
công suất quang ngõ ra lớn hơn so với ở hệ thống đơn hướng.
I.3. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG WDM
I.3.1. Bộ phát
Phần phát quan trọng nhất là laser diode.Yêu cầu nguồn quang trong hệ thống
WDM là phải có độ rộng phổ hẹp, ổn định tần số.Tuy nhiên laser diode có khoang cộng
hưởng Fabry Perot có nhiều ưu điểm hẳn so với LED nhưng chưa thật sự là các nguồn
đơn mode.Vẫn còn các mode khác ngoài mode cơ bản trong nguồn này. Trong hệ thống
WDM nhất là hệ thống ghép bước sóng có mật độ cao DWDM cần có những laser đơn
mode tạo ra một mode dọc chính, còn lại các mode bên cần được loại bỏ. Laser đơn mode
có nhiều loại, điển hình là laser hồi tiếp phân tán (DFB )và laser phản xạ Bragg phân tán
(DBR).
I.3.2. Bộ thu
Bộ thu quang của hệ thống WDM cũng tương tự như bộ thu quang ở hệ thống đơn
kênh. Chúng thực chất là các photodiode (PD), thực hiện chức năng cơ bản là biến đổi tín
hiệu quang thu được thành tín hiệu điện. Bộ thu quang phải đảm bảo yêu cầu về tốc độ
lớn, độ nhạy thu cao và bước sóng hoạt động thích hợp. Hai loại photodiode được sử dụng
rộng rãi trong bộ thu quang là photodiode PIN và photodiode thác APD.
I.3.3. Sợi quang
Các mạng quang đều sử dụng môi trường truyền dẫn là các sợi quang.Sợi quang có đặc
tính là suy hao và tán sắc thấp và là môi trường phi dẫn. Sợi quang đơn mode chuẩn cũng như
sợi dịch tán sắc, hay sợi tán sắc phẳng đã được ITU-T chuẩn hoá.
I.3.4. Trạm lặp
Trạm lặp là bộ chuyển đổi tần số quang điện cơ bản bao gồm một bộ thu quang và
bộ phát quang. Bộ thu quang chuyển đổi tín hiệu quang đầu vào thành tín hiệu điện và
được khuếch đại, sửa dạng xung, định thời lại. Tín hiệu này sau đó được chuyển thành tín
hiệu quang nhờ laser phát.
I.3.5. Bù tán sắc
Bên cạnh suy hao của sợi là một hiệu ứng tán sắc mà giới hạn chính của khoảng
cách các trạm lặp trong tuyến thông tin quang.Trễ nhóm là một hiệu ứng chính gây ra bởi
tán sắc. Trong truyền dẫn quang hiệu ứng tán sắc tăng tuyến tính với độ dài và độ rộng
phổ nguồn quang và là nguyên nhân làm méo xung và nhiễu giữa các kí tự.
I.3.6. Khuếch đại quang OA (EDFA)
Khuếch đại quang sợi pha Erbium là chìa khoá xây dựng nên hệ thống WDM. Hệ
thống này có đặc tính: tính tăng ích cao, băng tần rộng, tạp âm thấp. Đặc tính tăng ích
không có quan hệ với phân cực, trong suốt với tốc độ số và khuôn dạng. Đây là các đặc
tính rất có lợi trong thông tin quang nói chung và WDM nói riêng. Tăng ích được tính
toán như là tỷ số công suất ra trên công suất vào bộ khuếch đại. Giá trị này xác định trực
tiếp suy hao tối đa cho phép giữa hai bộ EDFA liên tiếp.Nó phụ thuộc vào số kênh và độ
dài của tuyến.Trong các tuyến thực tế giá trị này biến đổi từ dưới 20dB đến 30dB.Công
suất đầu ra của bộ khuếch đại khi đầu vào công suất cao.Hiện nay đã được thương mại
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Nhà xuất bản: ĐHCN
Ngày: 2014
Chủ đề: Kỹ thuật điện tử
Điện tử viễn thông
Truyền dẫn quang
ỤCLỤ
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT..........................................................7
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................................9
DANH MỤC CÁC HÌNH...........................................................................................10
MỞ ĐẦU ..............................................................................................................12
CHƯƠNG 1:KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANGVÀ QUI
HOẠCH MẠNG LƯỚI .......................................................................................15
1.1. HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG ...............................................................15
1.1.1. Hệ thống thông tin quang .......................................................................155
1.1.2. Ưu nhược điểm của hệ thống thông tin quang...........................................18
1.1.2.1. Ưu điểm.............................................................................................18
1.1.2.2. Nhược điểm .......................................................................................18
1.2. KHÁI QUÁT VỀ QUI HOẠCH MẠNG LƯỚI ..............................................18
1.2.1. Giới thiệu ................................................................................................18
1.2.2. Mạng lưới viễn thông là gì?......................................................................19
1.2.3. Các bộ phận cấu thành hệ thống viễn thông..............................................20
1.2.3.1. Thiết bị đầu cuối ................................................................................20
1.2.3.2.Thiết bị chuyển mạch..........................................................................21
1.2.3.3. Thiết bị truyền dẫn.............................................................................21
1.2.4. Quy hoạch mạng truyền dẫn ....................................................................21
1.2.4.1. Giới thiệu...........................................................................................21
1.2.4.2. Cấu hình mạng truyền dẫn .................................................................23
1.2.4.3. Các lớp cấp độ của mạng truyền dẫn ................................................26
1.2.4.4. Ví dụ cấu hình mạng truyền dẫn của VNPT Quảng Nam....................26
1.2.4.5. Định tuyến .........................................................................................26
1.2.4.6. Tạo nhóm kênh ..................................................................................27
1.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1................................................................................28
CHƯƠNG 2:TỔNG QUAN MẠNG VIỄN THÔNG TỈNH QUẢNG NAM .....30
2.1. GIỚI THIỆU CHUNG....................................................................................30
2.2. CẤU HÌNH MẠNG VIỄN THÔNG QUẢNG NAM (VNPT QUẢNG NAM) ...32
2.2.1. Mạng chuyển mạch...................................................................................32
2.2.2. Mạng truyền dẫn.......................................................................................33
2.2.3. Mạng ngoại vi ..........................................................................................35
2.2.4. Mạng truyền dẫn Acatel............................................................................35
2.2.5 Mạng truyền dẫn NEC và Huawei .............................................................36
2.2.6. Mạng truyền dẫn Fujitsu(FLX) .................................................................37
2.2.7. Sơ đồ mạng truyền dẫn Man E..................................................................37
2.2.8. Mạng truy nhập xDSL ..............................................................................38
2.2.9. Mạng truyền dẫn thuê kênh riêng..............................................................40
2.2.10. Ưu , nhược điểm của mạng cáp quang VNPT Quảng Nam .....................40
2.3. CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG MẠNG TRUYỀN DẪN .....42
2.3.1. Giải pháp thứ nhất: Nâng cấp Ring Alcatel 1660 STM16 lên STM64...........42
2.3.2. Giải pháp thứ 2: Kết nối các Ring theo kiểu dạng lưới..............................42
2.3.3. Giải pháp thứ 3: Kết nối các Server của các thiết bị truyền dẫn lại với nhau43
2.4. NHỮNG VIỆC ĐÃ VÀ ĐANG LÀM CỦA VNPT QUẢNG NAM ...............44
2.4.1. Những công việc đã triển khai và đưa vào sử dụng...................................44
2.4.2. Những công việc đang triển khai ..............................................................44
2.5. Kết luận chương 2...........................................................................................44
CHƯƠNG 3: DÙNG PHẦN MỀM OPTISYSTEM ĐỂ MÔ PHỎNGTHIẾT KẾ
TUYẾN CÁP DỰ PHÒNG..................................................................................45
3.1. DÙNG PHẦN MỀM OPTISYSTEM ĐỂ MÔ PHỎNG TUYẾN CÁP QUANG
RING DỰ PHÒNG TẠI VNPT QUẢNG NAM ....................................................45
3.1.1. Một số khái niệm......................................................................................45
3.1.2. Quỹ công suất...........................................................................................46
3.1.3. Quỹ thời gian nâng ...................................................................................47
3.1.4. Nhiễu trong hệ thống thông tin quang.......................................................49
3.1.4.1. Nhiễu lượng tử..................................................................................49
3.1.4.2. Nhiễu nhiệt .......................................................................................50
3.1.5. Tỷ Lệ Tín Hiệu Trên Nhiễu (SNR)..........................................................51
3.1.5.1. Đối với photodiode PIN ....................................................................51
3.1.5.2. Đối với PhotoDiode APD..................................................................51
3.1.6. Giá trị của các Thành phần ......................................................................52
3.2. Bài toán tính toán và Thiết kế theo Quỹ công suất và Thời gian nâng..........53
3.2.1. Chọn bước sóng làm việc của tuyến .....................................................54
3.2.2. Thiết bị thu quang.................................................................................54
3.2.3. Tính toán tổn hao trên Đường truyền .......................................................55
3.2.4. Tính toán các thông số..............................................................................55
3.2.4.1. Tính toán Độ nhạy của Máy thu .........................................................55
3.2.4.2. Tính Toán Thời Gian Nâng ...............................................................57
3.2.4.3. Tính toán cự ly tối đa của đoạn tiếp vận .............................................58
3.2.5. Mô phỏng hệ thống thông tin quang bằng phần mềm Optisystem .............58
3.2.5.1. Mô hình Tuyến thiết kế.....................................................................59
3.4.5.2. Các thông số cho trước.......................................................................59
3.4.5.3. Sử dụng Phần mềm Optisystem Mô phỏng quá trình hoạt động .........59
KẾT LUẬN VÀ MỘT SỐ ĐỀ XUẤT.................................................................73
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................74
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hiện nay, sự phát triển của công nghệ thông tin và truyền thông đã mang lại
nhiều tiện ích cho người sử dụng, hệ thống thông tin liên lạc có mặt ở khắp mọi nơi
trên toàn thế giới. Lượng thông tin trao đổi trong các hệ thống thông tin ngày nay tăng
lên rất nhanh. Bên cạnh gia tăng về số lượng, dạng lưu lượng truyền thông trên mạng
cũng thay đổi. Dạng dữ liệu chủ yếu là lưu lượng Internet.
Phần lớn những nhu cầu hiện nay là truyền dữ liệu hơn là tiếng nói. Số lượng
người sử dụng Internet ngày càng lớn và thời gian mỗi lần truy cập thường kéo dài hơn
nhiều lần hơn một cuộc gọi điện thoại. Và nhu cầu cần sử dụng băng thông lớn, đường
truyền tốc độ cao và chi phí thấp. Mạng thông tin quang ra đời đáp ứng những nhu cầu
trên. Thông tin quang cung cấp một băng thông lớn, tỉ lệ lỗi rất thấp. Bên cạnh dung
lượng cao, môi trường quang còn cung cấp khả năng trong suốt. Tính trong suốt cho
phép các dạng dữ liệu khác nhau chia sẻ cùng một môi trường truyền và điều này phù
hợp cho việc mang các tín hiệu có đặc điểm khác nhau. Vì vậy truyền thông quang
được xem như là một kỹ thuật cho hệ thống thông tin băng rộng trong tương lai.
Ngoài ra, trong những năm gần đây, mạng đường trục đã có một sự phát triển
vượt bậc nhưng mạng truy cập ít có sự thay đổi. Sự bùng nổ của lưu lượng Internet
càng làm trầm trọng thêm sự khả năng đáp ứng chưa đạt yêu cầu của mạng truy cập.
Đó chính là vấn đề “nút cổ chai” giữa mạng truy nhập và mạng đường trục. Giải pháp
băng rộng được triển khai phổ biến hiện nay là DSL và mạng cáp Modem. Mặc dù nó
đã có sự cải thiện đáng kể so với đường dây dial-up 56 Kbps, tuy nhiên nó không thể
cung cấp đủ băng thông cho các dịch vụ như video, trò chơi tương tác hay hội nghị
truyền hình. Có nhiều công nghệ cạnh tranh nhau có thể cung cấp băng thông cần thiết
để phân phát các dịch vụ băng rộng, nhưng mỗi công nghệ đều có các hạn chế riêng về
mặt độ rộng băng, độ tin cậy, giá cả và vùng bao phủ.
Tại thời điểm tác giả bắt đầu viết luận văn này, mạng truyền dẫn quang của
VNPT Quảng Nam thường xuyên bị nghẽn mạng, không đủ tài nguyên, chưa thể cung
ứng kịp thời được nhu cầu sử dụng của khách hàng.
Việc thiết kế thêm 1 RING dự phòng cho RING chính (mạng core) và nâng cấp các
trạm lên STM64 là một vấn đề phức tạp, nhất là khi mạng truy cập ngày càng phát triển
rộng lớn, dịch vụ gia tăng nhanh, các dịch vụ mới ngày càng nhiều, số người sử dụng tăng
đột biến, kèm theo các vấn đề lưu lượng tăng vọt và biến đổi động. Hiện nay việc thi công
lắp đặt đưa vào sử dụng các giá trị của các thiết bị EDFA, công suất phát Laser... chỉ dựa
vào kinh nghiệm hay khuyến nghị của nhà sản xuất chứ chưa dựa vào các biểu thức tính
toán cụ thể. Chính vì lẽ trên, việc xây dựng mô hình tính toán thiết kế mạng quang dự
phòng cho các đường trục chính trở thành một trong những chủ đề cần được nghiên cứu.
Với nguyên tắc kế thừa các thiết bị đă có, phát huy hết khả năng đặc tính, dịch
vụ của thiết bị.Nâng cấp, mở rộng dung lượng các hệ thống chuyển mạch, hệ thống
truyền dẫn, phủ kín mạng thông tin đến từng xă của tỉnh. Phấn đấu đưa hệ thống
truyền dẫn dung lượng lớn (cáp quang hoá) đến từng địa phương.
Sau một thời gian làm việc và tìm hiểu nghiên cứu về mạng viễn thông của tỉnh
Quảng Nam, cùng với sự chỉ bảo của GVC,TS.Đặng Xuân Vinh em đă hoàn thành
đồ án tốt nghiệp với các nội dung sau:
- Tìm hiểu về cấu trúc mạng và kỹ thuật mạng Viễn thông nói chung.
- Tìm hiểu về cấu trúc sẵn có của mạng Viễn thông tỉnh Quảng Nam.
- Vạch ra kế hoạch mở rộng mạng và nâng cấp về hệ thống truyền dẫn.
- Đưa ra phương án sử dụng một số phần mềm mới cho việc qui hoạch mạng
truyền dẫn cáp quang trên địa bàn toàn tỉnh.
2. Mục đích nghiên cứu
Luận văn tiến hành tìm hiểu cấu hình mạng viễn thông nói chung và phân tích
thực trạng của mạng truyền dẫn cáp quang VNPT Quảng Nam nói riêng. Từ đó đề xuất
giải pháp hợp lý để nâng cấp hệ thống và thiết kế các tuyến cáp quang dự phòng, sử
dụng phần mềm chuyên dụng Optiwave để kiểm chứng và đánh giá chất lượng tín hiệu
trong hệ thống đồng thời đối chiếu giữa kết quả tính toán và mô phỏng để chứng tỏ
tính tin cậy của các mô hình và các biểu thức tính toán đã xây dựng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Tìm hiểu hệ thống mạng viễn thông.
Nghiên cứu qui hoạch mạng cáp quang
Nghiên cứu phương pháp thiết kế mạng quang
Đề xuất mô hình tính toán thiết kế 1 RING cáp quang dự phòng cho
RING chính(core) và áp dụng mô hình thiết kế vào một số tuyến quang tại VNPT
Quảng Nam từ đó đối chiếu giữa kết quả tính toán và mô phỏng qua phần mềm
Optiwave.
4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu xuyên suốt là nghiên cứu lý thuyết kết hợp với
mô phỏng bằng phần mềm chuyên dụng để kiểm chứng lý thuyết tính toán.
Thu thập, phân tích các tài liệu và thông tin liên quan đến đề tài
Tìm hiểu thực trạng mạng truyền dẫn cáp quang tại VNPT Quảng Nam
Xây dựng mô hình tính toán, thiết kế tiến hành mô phỏng và kiểm tra kết
quả bằng phần mềm Optiwave.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Mạng cáp quang VNPT Quảng Nam đã và đang từng bước hoàn thiện hướng tới
mục tiêu cuối cùng là phục vụ khách hàng tốt nhất với chất lượng tốt nhất. Trong điều
kiện bùng nổ lưu lượng như hiện nay để thiết kế được hệ thống nhằm thỏa mãn nhu
cầu truyền dẫn thông tin khoảng cách lớn, tốc độ bit cao cho các thuê bao đồng thời
đảm bảo được tính kinh kế của hệ thống có một ý nghĩa quan trọng trong tình hình
hiện nay. Các kết quả của luận văn này rất chi tiết, sát với thực tế có tính thực tiễn cao,
là một phần rất nhỏ góp phần cải thiện chất lượng dịch vụ cũng như tăng thêm uy tín
cho Ngành viễn thông nói chung và Tỉnh Quảng Nam nói riêng.
6. Cấu trúc luận văn
Về cấu trúc của bản luận văn này dự kiến gồm có những nội dung chính sau
đây:
Chương 1: Khái quát về hệ thống thông tin quang và qui hoạch mạng lưới.
Chương 2: Tổng quan về mạng truyền dẫn quang VNPT Quảng Nam.
Chương 3: Dùng phần mềm OPTISYSTEM để thiết kế mô phỏng tuyến cáp
quang dự phòng cho VNPT Quảng Nam.
Do hạn chế về mặt thời gian, tài liệu và trình độ bản thân nên bản luận văn này
không tránh khỏi những thiếu sót. Em kính mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý
kiến của quí thầy, quí cô và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới sự giúp đỡ nhiệt tình và có hiệu quả của
thầy giáo GVC,TS.Đặng Xuân Vinh cùng quí thầy cô trong khoa Điện Tử Viễn Thông
Trường Đại học Công Nghệ - Đại học QGHN.
CHƯƠNG 1
KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG
VÀ QUI HOẠCH MẠNG LƯỚI
1.1. HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG
1.1.1. Hệ thống thông tin quang
Thế kỷ 21 là thế kỷ của công nghệ thông tin. Sự bùng nổ của các loại hình dịch vụ
thông tin, đặc biệt là sự phát triển nhanh chóng của Internet và World Wide Web làm gia
tăng không ngừng nhu cầu về dung lượng mạng. Ðiều này đòi hỏi phải xây dựng và phát
triển các mạng quang mới dung lượng cao. Công nghệ ghép kênh theo bước sóng quang
(DWDM) là một giải pháp hoàn hảo cho phép tận dụng hữu hiệu băng thông rộng lớn của
sợi quang, nâng cao rõ rệt dung lượng truyền dẫn đồng thời hạ giá thành sản phẩm. Sự phát
triển của hệ thống WDM cùng với công nghệ chuyển mạch quang sẽ tạo nên một mạng
thông tin thế hệ mới-mạng thông tin toàn quang. Trong mạng toàn quang này, giao thức IPgiao thức chuẩn cho mạng viễn thông thế hệ sau (NGN) sẽ được tích hợp với WDM.Sự tích
hợp này sẽ tạo ra một kết cấu mạng trực tiếp nhất, đơn giản nhất, kinh tế nhất rất thích hợp
sử dụng cho cả mạng đường trục và mạng đô thị. [3,4,5,6]
Bước vào thiên niên kỷ mới, chúng ta chứng kiến nhiều sự thay đổi quan trọng
trong nền công nghiệp viễn thông có ảnh hưởng to lớn đến cuộc sống của chúng ta. Có
nhiều nguyên nhân gây ra sự thay đổi này:
Trước hết đó là sự gia tăng liên tục về dung lượng mạng. Nhân tố chính cho sự gia
tăng này là sự phát triển nhanh chóng của Internet và World Wide Web. Bên cạnh đó là
việc các nhà kinh doanh ngày nay dựa vào các mạng tốc độ cao để thực hiện việc kinh
doanh của mình. Những mạng này được dùng để kết nối các văn phòng trong một công ty
cũng như giữa các công ty cho việc giao dịch thương mại. Ngoài ra còn có một sự tương
quan lớn giữa việc gia tăng nhu cầu và giá thành băng thông của mạng. Các công nghệ
tiên tiến đã thành công trong việc giảm liên tục giá thành của băng thông. Việc giảm giá
thành của băng thông này lại làm thúc đẩy sự phát triển của nhiều ứng dụng mới sử dụng
nhiều băng thông và mô hình sử dụng hiệu quả hơn. Chu kỳ hồi tiếp dương này cho thấy
không có dấu hiệu giảm bớt trong một tương lai gần. Bãi bỏ và phá vỡ sự độc quyền trong
lĩnh vực viễn thông, sự bãi bỏ sự độc quyền này đã kích thích sự cạnh tranh trong thị
trường viễn thông - CNTT, điều này dẫn đến kết quả là giảm giá thành cho những người
Hình 1.2: Hệ thống WDM đơn hướng và song hướng
Hệ thống WDM đơn hướng chỉ truyền theo một chiều trên sợi quang nên cần hai
sợi quang để truyền thông tin giữa hai điểm. Ngược lại, hệ thống WDM song hướng,
truyền hai chiều trên một sợi quang nên chỉ cần 1 sợi quang để có thể trao đổi thông tin
giữa 2 điểm.
Xét truyền N bước sóng trên một sợi quang, so sánh hai hệ thống ta thấy:
Xét về dung lượng, hệ thống đơn hướng có khả năng cung cấp dung lượng cao
gấp đôi so với hệ thống song hướng. Ngược lại, số sợi quang cần dùng gấp đôi so với hệ
thống song hướng.
Khi sự cố đứt cáp xảy ra, hệ thống song hướng không cần đến cơ chế chuyển
mạch bảo vệ tự động APS (Automatic Protection-Switching) vì cả hai đầu của liên kết đều
có khả năng nhận biết sự cố một cách tức thời.
Ðứng về khía cạnh thiết kế mạng, hệ thống song hướng khó thiết kế hơn vì còn
phải xét thêm các yếu tố như: vấn đề xuyên nhiễu do có nhiều bước sóng hơn trên một sợi
quang, đảm bảo định tuyến và phân bố bước sóng sao cho hai chiều trên sợi quang không
dùng chung một bước sóng.
Các bộ khuếch đại trong hệ thống song hướng thường có cấu trúc phức tạp hơn
trong hệ thống đơn hướng. Tuy nhiên, do số bước sóng khuếch đại trong hệ thống song
hướng giảm 1/2 theo mỗi chiều nên ở hệ thống song hướng, các bộ khuyếch đại sẽ cho
công suất quang ngõ ra lớn hơn so với ở hệ thống đơn hướng.
I.3. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG WDM
I.3.1. Bộ phát
Phần phát quan trọng nhất là laser diode.Yêu cầu nguồn quang trong hệ thống
WDM là phải có độ rộng phổ hẹp, ổn định tần số.Tuy nhiên laser diode có khoang cộng
hưởng Fabry Perot có nhiều ưu điểm hẳn so với LED nhưng chưa thật sự là các nguồn
đơn mode.Vẫn còn các mode khác ngoài mode cơ bản trong nguồn này. Trong hệ thống
WDM nhất là hệ thống ghép bước sóng có mật độ cao DWDM cần có những laser đơn
mode tạo ra một mode dọc chính, còn lại các mode bên cần được loại bỏ. Laser đơn mode
có nhiều loại, điển hình là laser hồi tiếp phân tán (DFB )và laser phản xạ Bragg phân tán
(DBR).
I.3.2. Bộ thu
Bộ thu quang của hệ thống WDM cũng tương tự như bộ thu quang ở hệ thống đơn
kênh. Chúng thực chất là các photodiode (PD), thực hiện chức năng cơ bản là biến đổi tín
hiệu quang thu được thành tín hiệu điện. Bộ thu quang phải đảm bảo yêu cầu về tốc độ
lớn, độ nhạy thu cao và bước sóng hoạt động thích hợp. Hai loại photodiode được sử dụng
rộng rãi trong bộ thu quang là photodiode PIN và photodiode thác APD.
I.3.3. Sợi quang
Các mạng quang đều sử dụng môi trường truyền dẫn là các sợi quang.Sợi quang có đặc
tính là suy hao và tán sắc thấp và là môi trường phi dẫn. Sợi quang đơn mode chuẩn cũng như
sợi dịch tán sắc, hay sợi tán sắc phẳng đã được ITU-T chuẩn hoá.
I.3.4. Trạm lặp
Trạm lặp là bộ chuyển đổi tần số quang điện cơ bản bao gồm một bộ thu quang và
bộ phát quang. Bộ thu quang chuyển đổi tín hiệu quang đầu vào thành tín hiệu điện và
được khuếch đại, sửa dạng xung, định thời lại. Tín hiệu này sau đó được chuyển thành tín
hiệu quang nhờ laser phát.
I.3.5. Bù tán sắc
Bên cạnh suy hao của sợi là một hiệu ứng tán sắc mà giới hạn chính của khoảng
cách các trạm lặp trong tuyến thông tin quang.Trễ nhóm là một hiệu ứng chính gây ra bởi
tán sắc. Trong truyền dẫn quang hiệu ứng tán sắc tăng tuyến tính với độ dài và độ rộng
phổ nguồn quang và là nguyên nhân làm méo xung và nhiễu giữa các kí tự.
I.3.6. Khuếch đại quang OA (EDFA)
Khuếch đại quang sợi pha Erbium là chìa khoá xây dựng nên hệ thống WDM. Hệ
thống này có đặc tính: tính tăng ích cao, băng tần rộng, tạp âm thấp. Đặc tính tăng ích
không có quan hệ với phân cực, trong suốt với tốc độ số và khuôn dạng. Đây là các đặc
tính rất có lợi trong thông tin quang nói chung và WDM nói riêng. Tăng ích được tính
toán như là tỷ số công suất ra trên công suất vào bộ khuếch đại. Giá trị này xác định trực
tiếp suy hao tối đa cho phép giữa hai bộ EDFA liên tiếp.Nó phụ thuộc vào số kênh và độ
dài của tuyến.Trong các tuyến thực tế giá trị này biến đổi từ dưới 20dB đến 30dB.Công
suất đầu ra của bộ khuếch đại khi đầu vào công suất cao.Hiện nay đã được thương mại
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: