Đồ án Thiết kế mạng dwdm và các giải pháp công nghệ

rúc khác với nút truy nhập riêng lẻ. Nút truy nhập không cần khả năng xen/rẽ nên từ điểm thiết kế tổng quát, nút truy nhập phải đưa ra mức tổn hao ít nhất cho từng kênh. Có thể thực hiện nút truy nhập bằng việc sử dụng bộ lọc màng mỏng (TFF). Một số nhà cung cấp đã có đề nghị Cổng xen Cổng rẽ Cổng rẽ Cổng xen Cổng rẽ Cổng xen Hình 3.9: Bộ lọc màng mỏng (Mạng truy nhập) Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 84 dùng cấu hình này. TFF có 3 cổng: cổng vào, cổng lựa chọn và cổng truyền. Tín hiệu ghép nguyên được đặt ở cổng vào TFF phụ thuộc vào cấu hình bộ lọc. Một số bước sóng (dải bước sóng hay bước sóng đơn) được tách ở cổng lựa chọn. Tín hiệu còn lại nhỏ hơn được tách dải là có sẵn ở cổng truyền. Mức tổn hao xuyên qua bộ lọc khoảng 2 dB không đáng kể để so sánh với OADM đối xứng trong vòng metro. Dải tách được phân ra để sử dụng bộ tách và nhiều bộ lọc hoặc giá thành thấp, dải tách kênh nhỏ (4 – 10 nm). Công suất đầu ra = P(dB) – 10 logN. 3.9.2. Thiết kế mạng đô thị Đây là lớp tiếp theo trong ba phân lớp của mạng quang. Mạng này được biết đến từ mạng truy nhập diện rộng. Tổng độ dài đường truyền của mạng đô thị lớn là 100 - 300 km. Mạng đô thị được mô tả như mạng đa hub với điểm truy nhập Long Haul và vòng truy nhập Metro. Mạng đô thị còn có mạng dự trữ nên được gọi là mạng cực, vận chuyển từ mạng truy nhập và cung cấp cho vùng ring. Trong một vòng tròn, kích cỡ của ring < 200 km và lưu lượng đường lên tới 40 bước sóng. Mạng đô thị thì thông dụng nhất mạng quang trong công nghiệp bởi vì doanh thu của nó rất cao. Mạng đô thị có thể được phân loại như mạng cực và mạng lõi. Mạng lõi được phân biệt nhờ sự phức tạp rất lớn, chúng được liên kết ở một hay nhiều nút đến đầu cuối mạng Long Haul. Ngược lại, mạng cực được biết như một bộ phối hợp vận chuyển. Mạng đô thị có dịch vụ cấp khác nhau từ mạng quang đồng bộ (SONET) có trước. Một số bước sóng với dải tốc độ từ OC-3  OC-192 đến Gigabit Ethernet và 40 Gbps lightpath làm thử nghiệm. Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 85 Giao thức phụ thuộc vào tốc độ bit. Một vài sự tăng đã tạo ra giao thức bước sóng biến đổi tự do nhưng việc thực hiện bị hạn chế. Tuy nhiên, trong tương lai, giao thức biến bổi bước sóng tự do hy vọng sẽ thông dụng hơn. Nó đòi hỏi kỹ thuật biến đổi bước sóng trong suốt tới tốc độ bit và giao thức. Biến đổi bước sóng cho mạng đô thị không thể thực hiện được. Kích thước lớn, độ giảm này có lợi cho cấu hình kết nối chéo qua cấu hình xen/rẽ OADM thông thường. Local Add Local Drop Switch F1 F2 F3 F4 Hình 3.10: Định tuyến bƣớc sóng với bƣớc sóng không đổi Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 86 Khi thiết kế OADM cho mạng đô thị cần phải chú ý đến một vài lợi ích. Đầu tiên là thiết kế nguồn chi phí vì có nhiều bước sóng và nút mạng, cần phải đảm bảo nguồn chi phí cho kênh lightpath, tiếp theo là thiết kế BER: BER = 2 1 Q exp(-Q 2 /2) (3.27) Q(dbB) = OSNR(dB) + 10 log(B0/Be) (3.28) Chỉ đưa ra cấu trúc mạng đô thị là tổn hao span và nút mạng. Một đường tín hiệu là đủ để tính toán OSNR cho mạng. Tính OSNR của một lightpath bởi sự phân tán lightpath thành các phần tử span của nó. Sự tổn hao span được xác định như sự tổn hao span thực tế (độ suy giảm, tán sắc, phi tuyến, bộ nối,) cùng với tổn hao nút kế tiếp. WC WC Mux/Demux Mux/Demux Mux/Demux Mux/Demux Switch Hình 3.11: Dùng bƣớc sóng biến đổi (bƣớc sóng λ nhỏ) giữa các kênh trên cùng một sợi Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 87 3.9.3. Thiết kế mạng Long Haul Lớp cuối cùng trong ba phân lớp của mạng quang là mạng Long Haul. Mạng Long Haul là mạng đặc trưng hay mạng liên lục địa kết nối với các đô thị khác hay với các lục địa khác. Mạng này có dải lên tới hàng nghìn km. Mạng Long Haul được xây dựng đầu tiên bằng sợi quang bởi vì sợi quang tạo ra lưu lượng vận chuyển dữ liệu bit với một vài sai số mặc dù tốc độ bit cao hơn. Tuy nhiên, khi tốc độ bit tăng, trên độ dài đường truyền giá trị quang khác nhau có hiệu ứng âm. Vì vậy, mạng Long Haul có khả năng suy yếu do độ lợi như sự suy giảm, tán sắc, phi tuyến. Hệ thống Long Haul là hệ thống điểm - điểm với bộ tái tạo lại ở cuối và ở giữa. Mạng ngầm là loại mạng ở dưới biển được dùng để chuyển dữ liệu xuyên lục địa. Chúng cũng có đường Long Haul điểm - điểm với mạng khôi phục quang sợi dưới đường biển sau khi sợi quang cắt hầu như là không thể. Thêm vào đó, giá thành sợi quang là thành phần chính cho giá thành của mạng. Trong mạng Long Haul, dữ liệu truyền qua hơn 100 km hay 1000 km. Trong mạng quang, dự trữ tạp âm ASE là vùng mới khi nghiên cứu, giải pháp đó là bộ lọc tạp âm âm mặc dù kỹ thuật này không khả quan cho lắm. Ở khoảng cách lớn (công suất cao), tín hiệu quang biến dạng từ hiệu ứng phi tuyến. Điều chế tự dịch pha SPM và điều chế pha chéo XPM xảy ra hai suy yếu duy nhất. Điều chế pha chéo nhất là trong mạng Long Haul WDM và chỉ tiêu nhận được trong thiết kế hệ thống tới hiệu ứng này là sự tính toán nguồn bổ sung bằng hiệu ứng âm nhờ XPM. Hiệu ứng phi tuyến khác là trộn bốn bước sóng FWM tạo ra nhiều sự cố trong việc thiết kế hệ thống và kết quả là thiết lập gán bước sóng khác nhau để tránh hiệu ứng có hại của FWM. Nút mạng Long Haul bao gồm ghép/tách kênh ở ngoài nút, tách biệt nhờ nối bộ khôi phục. Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 88 3.10. BẢO VỆ MẠNG DWDM 3.10.1. Bảo vệ kiểu 1+1 trên lớp SDH 3.10.1.1. Bảo vệ kiểu 1+1: Ở phương thức bảo vệ này, toàn bộ thiết bị của hệ thống như: đầu cuối SDH, bộ tách ghép/kênh, bộ khuếch đại quang, đường dây cáp quang đều phải có bộ phận dự phòng. Ở đầu phát tín hiệu SDH được nối bắc cầu cố định giữa hệ thống công tác và hệ thống bảo vệ. Ở đầu thu giám sát trạng thái tín hiệu SDH thu được từ hai hệ thống DWDM và chọn ra tín hiệu thích hợp hơn. Phương thức này có tính tin cậy cao nhưng giá thành cũng cao. Trong một hệ thống DWDM, sự chuyển đổi các kênh SDH không có quan hệ với sự chuyển đổi của các kênh khác, tức là Tx1 trong hệ thống công tác của DWDM có sự cố và chuyển đổi sang hệ thống bảo vệ của DWDM thì Tx2 có thể tiếp tục làm việc trên hệ thống công tác của DWDM. Một khi phát hiện thấy thời gian khởi động việc chuyển giao thì phải hoàn thành chuyển giao bảo vệ trong 50 ms. Bộ ghép kênh Bộ tách kênh LA Tx1(w) Tx1(p) Rx1(w) Rx1(p) Hệ thống DWDM công tác Bộ ghép kênh Bộ tách kênh LA Tx2(w) Tx2(p) Rx2(w) Rx2(p) Hệ thống DWDM bảo vệ Txn(w) Txn(p) Rxn(w) Rxn(p) Hình 3.12: Bảo vệ kiểu 1+1 trên lớp SDH Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 89 3.10.1.2. Bảo vệ kiểu 1:n Hệ thống DWDM dựa trên một bước sóng, thực thi bảo vệ 1:n trên lớp SDH. Tx11, Tx21,..., Txn1 dùng chung một đoạn bảo vệ, với Tx1 cấu thành quan hệ bảo vệ 1:n. Tiếp tục như vậy, Tx1m, Tx2m,..., Txnm dùng chung một đoạn bảo vệ, với Txpm cấu thành quan hệ bảo vệ 1:n. Trong một hệ thống DWDM, sự chuyển đổi lẫn nhau của kênh SDH không có quan hệ gì với sự thay đổi của các kênh khác, tức trong hệ thống công tác 1 của DWDM, Tx11 chuyển đổi sang hệ thống bảo vệ của DWDM thì Tx12,..., Tx1m có thể tiếp tục làm việc trên hệ thống 1 của DWDM. Một khi phát hiện thấy thời gian khởi động chuyển giao thì chuyển giao bảo vệ phải hoàn thành trong 50 ms. 3.10.1.3. Bảo vệ kiểu 1:n trong hệ thống DWDM Bộ ghép kênh Bộ tách kênh LA Tx11 Tx12 Tx1m Rx11 Rx12 Rx1m Hệ thống công tác 1 của DWDM Bộ ghép kênh Bộ tách kênh LA Tx21 Tx22 Tx2m Rx21 Rx22 Rx2m Hệ thống công tác 2 của DWDM Bộ ghép kênh Bộ tách kênh LA Txn1 Txn2 Txnm Rxn1 Rxn2 Rxnm Hệ thống công tác n của DWDM Bộ ghép kênh Bộ tách kênh LA Txp1 Txp2 Txpm Rxp1 Rxp2 Rxpm Hệ thống bảo vệ của DWDM Hình 3.13: Bảo vệ kiểu 1:n trên lớp SDH Bộ ghép kênh Bộ ghép kênh LA Tx1 Tx2 Txn Txp Rx1 Rx2 Rxn Rxp công tác công tác công tác bảo vệ công tác công tác công tác bảo vệ : : : : Hình 3.14: Bảo vệ kiểu 1:n trong hệ thống DWDM Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 90 Một đường dây DWDM có thể mang nhiều kênh SDH, do đó cũng có thể sử dụng bước sóng rỗi trong cùng một hệ thống DWDM để làm kênh bảo vệ. Đây là hệ thống ghép kênh bước sóng gồm n+1 kênh, trong đó n bước sóng dùng làm bước sóng công tác, 1 bước sóng dùng làm kênh bảo vệ. Nhưng khi xét tới hệ thống thực tế, tính tin cậy của sợi quang và cáp quang kém hơn tính tin cậy của thiết bị, cho nên nếu chỉ bảo vệ hệ thống mà không bảo vệ đường dây thì ý nghĩa không lớn. Một khi phát hiện thấy thời gian khởi động chuyển giao thì chuyển giao bảo vệ phải hoàn thành trong 50 ms. 3.10.2. Bảo vệ đoạn ghép kênh quang (OMSP) Công nghệ này chỉ bảo vệ 1+1 trên kênh quang mà không bảo vệ đường dây đầu cuối. Tại đầu phát và đầu thu sử dụng bộ phân nhánh quang 1x2 và khóa quang, ở đầu thu chọn đường cho tín hiệu quang. Đặc điểm của khóa quang là tổn hao nhỏ, trong suốt đối với khu vực khuếch đại bước sóng tốc độ nhanh. Hình 3.15 dùng phương án bảo vệ đoạn ghép kênh quang gồm bộ phân nhánh quang và khóa quang. Trong hệ thống bảo vệ này chỉ có hệ thống đường dây DWDM là có bộ phận dự phòng, đầu cuối SDH của trạm đầu cuối hệ thống DWDM và bộ ghép kênh không có dự phòng. Trong thực tế, người ta dùng n:2 bộ phối ghép để thay thế cho bộ ghép kênh và bộ phân nhánh 1:2. Bộ phân nhánh quang 1: 2 khoá quang 1x2 Bộ ghép kênh Bộ tách kênh LA LA hệ thống công tác hệ thống bảo vệ đường dây 1 của DWDM đường dây 2 của DWDM Tx1 Tx2 Txn Rx1 Rx2 Rxn Hình 3.15: Bảo vệ đoạn ghép kênh quang Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 91 So với bảo vệ 1+1, nó hạ thấp giá thành. Bảo vệ đoạn ghép kênh OMSP chỉ thực thi trong hai sợi cáp quang độc lập mới thực sự có ý nghĩa. 3.11. ỨNG DỤNG TRONG MẠNG RING Hệ thống DWDM cũng được sử dụng trong mạng ring. Ứng dụng để kết nối hệ thống DWDM điểm - điểm dựa trên bước sóng đơn. Đường ring bảo vệ và ring bảo vệ MSP của hệ thống SDH có thể được cài đặt. DWDM chỉ tạo ra sợi quang “ảo”. Mỗi bước sóng bảo vệ trên SDH độc lập với bảo vệ của bước sóng khác. Ring có thể có 2 sợi hay 4 sợi. Hình 3.16: Hệ thống DWDM điểm-điểm dạng ring Hình 3.17: OADMs dạng ring Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 92 Dùng OADMs với xen/rẽ kênh quang dạng ring là ứng dụng khác của công nghệ DWDM. Hiện tại, mạng ring OADMs được phân thành 2 kiểu: thứ nhất là đường bước sóng bảo vệ dựa trên bảo vệ bước sóng đơn, ví dụ bảo vệ kiểu 1 + 1 của bước sóng đơn giống với đường bảo vệ của hệ thống SDH. Thứ hai là đường ring bảo vệ để bảo vệ tín hiệu ghép bước sóng. Khi một sợi quang bị cắt, chức năng “vòng ngược” có thể được lắp đặt ở hai nút gần với điểm cắt. Do vậy, tất cả các dịch vụ đều được bảo vệ. Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 93 Chƣơng 4 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HỒI PHỤC MẠNG IP/DWDM Trong những năm gần đây, lưu lượng qua mạng Internet tăng trưởng đột biến, những nhà cung cấp dịch vụ ICT, đặc biệt là các công ty sở hữu và khai thác cơ sở hạ tầng mạng phải liên tục nâng cấp mạng để đáp ứng nhu cầu về băng thông và dịch vụ. Đã có một sự đột phá về công nghệ nhằm giải quyết vấn đề dung lượng và chất lượng mạng cho xã hội thông tin, công nghệ DWDM xứng đáng là giải pháp hợp lý cho vấn đề hiện nay và cả trong tương lai. Khái niệm IP/DWDM mô tả công nghệ cho phép chuyển gói tin IP thô trên lớp DWDM, mở ra một số định hướng mới cho mạng tốc độ siêu cao Terabit, đồng thời cũng là nền móng vững chắc tiến đến kỷ nguyên mạng toàn quang (All Optical Network). 4.1. IP/DWDM Hiện công nghệ mạng đang diễn ra xu hướng chuyển dần từ IP/ATM/SDH/DWDM sang IP/Ethernet trên nền DWDM. Hình 4.1 mô tả cấu trúc theo mô hình lớp của xu hướng này, kể cả đề cập đến lớp Ethernet trên nền DWDM. Công nghệ IP/DWDM cho phép thực hiện một số tính năng của giao thức IP như định tuyến (routing), tập hợp (aggregation) lưu lượng với khả năng đáp ứng của DWDM. Khái niệm cơ bản của IP/DWDM chính là truyền Hình 4.1: Xu hƣớng chuyển sang cấu trúc đa lớp mạng IP Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 94 những gói tin IP thô (raw IP packet) trên lớp quang (optical layer) hỗ trợ DWDM. 4.1.1. Lớp quang Lớp quang đã được giới thiệu trong mạng quang, lớp này được gọi là lớp chủ (server layer), cung cấp kênh quang (light path) cho các lớp trạm. Hệ thống DWDM cho phép tốc độ và định dạng gói tin độc lập với nhau và có thể chấp nhận bất kỳ tập hợp của các tốc độ gói khác nhau (đồng bộ, bất đồng bộ, OC-3, OC-12)trên cùng sợi quang tại cùng thời điểm. Như vậy, lớp quang hỗ trợ tích hợp các kỹ thuật khác nhau vào trong một hạ tầng vật lý, ưu điểm quan trọng của mạng quang này chính là khả năng chuyên chở vận chuyển các loại hàng hóa gói tin khác nhau trên cùng xa lộ - lớp vật lý. Lớp quang bao gồm 2 lớp con: lớp vận chuyển (Transport layer) và lớp dịch vụ (Service layer). Hai lớp con này thực hiện các tính năng của lớp 4 của SDH/SONET. Chúng làm việc với các tính năng riêng biệt không trùng lặp. Kỹ thuật hay giao thức chuyển mạch đa giao thức theo nhãn MPLS điều phối chức năng thiết kế lưu lượng giữa lớp IP và lớp vận chuyển quang. 4.1.2. Chuyển mạch đa giao thức theo nhãn MPLS Giao thức MPLS là giao thức chuyển mạch dùng tập hợp các nhãn được cài đặt để chuyển tiếp các gói tin. Các bộ chuyển mạch được thiết kế và làm việc trên cơ sở duy nhất là dò tìm các nhãn và thay thế chúng. Những nhãn hiển thị trong gói tin sẽ quyết định đường tiếp của gói tin và không dùng bất kỳ thông tin nào khác trong suốt quá trình chuyển mạch. 4.1.3. Chuyển mạch đa giao thức theo bƣớc sóng MPλS Giao thức IP/DWDM tích hội các tính năng của bộ chuyển mạch ATM, bộ ghép kênh SDH/SONET và bộ định tuyến IP vào trong một lớp và mở Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 95 rộng thành khái niệm “Chuyển mạch đa giao thức theo bước sóng λ”. MPλS phát triển từ MPLS và hoạt động ngay trên lớp quang. Mạng các lớp kênh quang hỗ trợ kết nối đầu cuối đến đầu cuối thông qua các điểm truy cập. Một kênh quang liên kết hoàn tất một chuỗi các bước sóng mang các gói tin IP trong khi truyền tải. Chuỗi này cũng giống như bộ nhãn trong giao thức MPLS. MPλS chính là lớp trung gian giữa lớp IP và DWDM. 4.2. KHẢ NĂNG HỒI PHỤC CỦA MẠNG IP/DWDM Phần này sẽ hệ thống và đưa ra một số cách tiếp cận để nghiên cứu, đánh giá khả năng hồi phục của mạng IP/DWDM. Hình 3.2 trình bày ví dụ cơ bản về năng lực bảo vệ của mạng IP/DWDM, bộ ghép kênh DWDM đích có khả năng chọn bước sóng đang hoạt động để chuyển tiếp đến bộ định tuyến IP đích. 4.2.1. Khái niệm khả năng phục hồi của mạng Khả năng hồi phục mạng rất quan trọng khi giải quyết vấn đề cung cấp dịch vụ với các yêu cầu cao về chất lượng dịch vụ liên kết. Khả năng hồi phục mạng được định nghĩa như là năng lực mạng lưới đảm bảo hồi phục các hư hỏng vật lý của mạng (hư hỏng các thành phần thiết bị mạng hoặc xảy ra đứt cáp). Khả năng này giúp mạng tái định tuyến các kết nối vòng tránh phần mạng bị lỗi sang phần mạng dự phòng hoặc thay thế, tránh được các mất mát gây tổn hại đến hàng Gbps, thậm chí Tbps. Hình 4.2: Khả năng bảo vệ bằng cách chọn bƣớc sóng hoạt động của mạng IP/DWDM IP router IP router Working Protecter Source DWDM multiplexer Destination DWDM multiplexer Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 96 4.2.2. Một số cách đặt vấn đề tiếp cận nghiên cứu vấn đề năng lực hồi phục mạng Cách tiếp cận phổ biến nhất là theo hướng nghiên cứu vấn đề năng lực phục hồi mạng theo 2 thành phần: mạng lõi và mạng truy nhập. Ưu điểm của cách tiếp cận này là phổ biến, phù hợp với các thế hệ mạng, có nhiều cơ sở để thực hiện. Tuy vậy, với các đặc điểm thiết kế, tổ chức và hoạt động của mạng IP, khá nhiều cách tiếp cận khác rất đáng chú ý và sẽ được trình bày tiếp theo sau.  Cách tiếp cận theo kiểu phân lớp mạng Khả năng hồi phục của mạng IP/DWDM được xem như là khả năng phục hồi phân lớp, do khả năng này được xem xét triển khai trên cả 2 lớp: IP/DWDM và lớp mạng quang. Lớp IP hỗ trợ giải pháp hồi phục nhờ các bộ định tuyến IP lưu trữ, tái định tuyến và cập nhật bảng địa chỉ IP theo tình trạng mạng lưới. Khái niệm về cơ chế hồi phục của lớp quang sẽ khác biệt với lớp IP, với động lực chính là thời gian phản ứng và phục hồi mạng sẽ ngắn hơn của lớp IP/MPLS. Ngoài phương pháp phân tích khả năng hồi phục theo lớp, một số cách khác để tiếp cận và đánh giá khă năng này của mạng IP/DWDM sẽ được trình bày.  Cách tiếp cận thứ hai để phân tích khả năng hồi phục của mạng là phân nó thành kỹ thuật hồi phục tuyến và hồi phục link. Kỹ thuật hồi phục tuyến sẽ xử lý lỗi mạng ở các node kết cuối tuyến, trong khi phục hồi link lại xử lý lỗi Hình 4.3: Khả năng hồi phục phân lớp IP/DWDM Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 97 mạng tại các node của link. Cách tiếp cận này giúp tính toán khả năng hồi phục mạng theo vùng mạng toàn tuyến hoặc theo từng link.  Cách khác đó là phân thành kỹ thuật hồi phục cấu hình sẵn cố định và cấu hình hồi phục động. Điểm khác nhau của hai cách tiếp cận này là quy trình và chọn thời điểm chọn tuyến và năng lực mạng để phục hồi khi tuyến kết nối ban đầu bị lỗi. Thời gian hồi phục của mạng theo đó cũng sẽ khác biệt.  Một cách quan trọng là đánh giá khả năng hồi phục thông qua cơ chế bảo vệ và cơ chế khôi phục của mạng lưới.  Cơ chế bảo vệ dựa trên khả năng tính toán và thiết kế trước độ dự phòng cho mạng, đó chính các tuyến dự phòng cho từng kết nối lưu lượng. Thiết kế này được thực hiện khi xây dựng hoặc mở rộng mạng để sẵn sàng bảo vệ mạng trước khi có các sự cố xảy ra. Năng lực bảo vệ mạng có thể chính là các đường cáp hoặc thiết bị dự phòng. Khi có sự cố xảy ra, lưu lượng sẽ được chuyển sang tuyến (hoặc thiết bị) dự phòng mà không cần bất kỳ sự xử lý hoặc ra quyết định nào. Cơ chế bảo vệ do khâu thiết kế Hình 4.4: Hồi phục mạng theo tuyến và theo link Hình 4.5: Thời điểm tính toán năng lực phục hồi mạng Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 98 quyết định và không liên quan đến việc quản lý và kiểm soát vận hành mạng lưới.  Cơ chế khôi phục, khác với cơ chế bảo vệ, dựa hoàn toàn trên khả năng quản lý và vận hành mạng lưới. Cơ chế này giúp tính toán và chọn lựa tuyến thay thế khi xảy ra sự cố kết nối. Với sự tính toán bảo vệ ban đầu, cơ chế khôi phục giúp chọn lựa tối ưu, giảm thiểu rủi ro mất kết nối do không chọn được tuyến và nâng cao hiệu quả dự phòng bảo vệ tính toán từ khâu thiết kế mạng.  Về định lượng, nếu tạm gác qua các thông số tối ưu của khía cạnh kinh tế, về kỹ thuật, vấn đề hồi phục mạng chủ yếu xem xét dựa trên các thông số thời gian.  Thời gian phát hiện lỗi (Failure dectection time, FDT): thời gian cần thiết để thu thập được thông tin lỗi đối với vị trí xảy ra lỗi.  Thời gian khôi phục (Recovery completion time, RCT): thời gian cần thiết để lưu lượng bị ảnh hưởng bởi lỗi được tái định tuyến vào phần tài nguyên (thiết bị/tuyến) dự phòng. RCT thường được phân tích từ ba khoảng thành phần: thời gian tính toán tuyến Tcal, thời gian chọn tài nguyên dự phòng Tsel và thời gian chuyển lưu lượng qua tài nguyên mới Tsw.  Độ dự phòng mạng (capacity redundancy, Cr): là độ bảo an, kết quả của một hàm số phụ thuộc chủ yếu vào: hệ số bảo vệ 1 : x của tuyến hoặc link (ví dụ 1 : N hoặc 1 : 1), FDT và RCT. Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 99 Chƣơng 5 TÌM HIỂU THIẾT BỊ OPTIX METRO 6100 CỦA HUAWEI 5.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ Với sự phát triển về các dịch vụ voice và data, nhu cầu băng thông cho các mạng Metropolitan Area Network (MAN) đang được gia tăng rất nhanh. Bằng cách sử dụng các kỹ thuật DWDM, các hệ thống Metro DWDM đang chứng minh là hệ thống với dung lượng lớn có thể đáp ứng được tất cả các dịch vụ hiện tại có trên mạng và các dịch vụ cho tương lai. Hơn nữa, với một hệ thống Metro DWDM ta có thể tích hợp, truy nhập, truyền tải hầu hết các dịch vụ với mọi tốc độ (Multi rate) mọi giao thức truyền tải (Multi-protocol transparently) bởi thế nó có thể giảm được đầu tư cho người khai thác mạng và chi phí ít hơn cho phần OAM (Operation Administration and Maintenance). Ngày nay, Metro DWDM đang là sự lựa chọn cho công nghệ tương lai đối với mạng truyền dẫn.  Một số thông tin của thiết bị Optix Metro 6100  Thiết bị chuẩn theo Metro DWDM thiết kế dùng cho mạng lõi.  Nền tảng công nghệ là DWDM/CWDM.  Một site có thể hỗ trợ Add/Drop 40-channel C-band.  Hỗ trợ các dịch vụ có tốc độ 34 Mbps ~ 2.5 Gbps hoặc 10 Gbps trên một bước sóng. Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 100 5.1.1. Vị trí trong mạng truyền dẫn Hình 5.1: Optix Metro 6100 Hình 5.2: Vị trí của Optix Metro 6100 trong kiến trúc mạng Metro 6100 Metro 6040 Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 101 5.1.2. Công nghệ Optix Metro 6100 sử dụng công nghệ ghép bước sóng mật độ cao (DWDM), với khoảng cách kênh là 0.8 nm (100 GHz), tốc độ tối đa truy nhập là 10 Gbps. 5.1.3. Dung lƣợng truyền dẫn Hệ thống Optix Metro 6100 DWDM có thể hỗ trợ truy nhập tối đa 40 bước sóng, mỗi bước sóng hỗ trợ tốc độ tối đa là 10 Gbps. 5.1.4. Khoảng cách truyền dẫn Optix Metro 6100 hỗ trợ một khoảng cách truyền tới 80 km mà không cần sử dụng bộ khuếch đại và có thể đạt được 360 km nếu có sử dụng bộ khuếch đại quang. 5.1.5. Topo mạng Optix Metro 6100 hỗ trợ các topo như poin-to-poin, chain và mạng ring. Nó cũng có thể kết hợp với Optix Metro 6040 để tạo ra một giải pháp Metro DWDM đầy đủ. 5.2. MỘT SỐ TÍNH NĂNG CỦA THIẾT BỊ 5.2.1. Các tính năng về dịch vụ 5.2.1.1. Khả năng truy nhập các dịch vụ Optix Metro 6100 rất thuận tiện cho các hệ thống đa truy nhập dịch vụ. Nó có thể cung cấp hầu hết các tốc độ dịch vụ từ 34 Mbps – 10 Gbps, bao gồm:  SDH: theo khuyến nghị của ITU-T G.691 và ITU-T G.957 với các tốc độ STM-64/STM-16/STM-4/STM-1.  ATM: móc nối vào SDH như các VC-4-4c/VC-4-16c/VC-4-64c.  Mạng quang đồng bộ (SONET) và nối SONET: OC-3/OC- 48/OC-192, STS-3c/STS-12c/STS-48c/STS-192c.  Dịch vụ Ethernet: Fast Ethernet (FE), Gigabit Ethernet (GE), 10 GE. Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 102 5.2.1.2. Khả năng hội tụ các dịch vụ  Hội tụ 2 tín hiệu GE thành một tín hiệu STM-16.  Hội tụ 4 tín hiệu GE thành một tín hiệu 5 Gbps.  Hội tụ 4 tín hiệu dịch vụ STM-16 của SDH hoặc SONET thành một tín hiệu OTU2.  Hội tụ 8 tín hiệu SDH tốc độ thấp với tổng tốc độ ít hơn 2.5 Gbps thành một tín hiệu STM-16.  Hội tụ 8 tín hiệu 200 Mbps ESCON thành một tín hiệu STM-16.  Hội tụ 4 tín hiệu với tốc độ khoảng 200 Mbps – 1.20 Gbps thành một tín hiệu STM-16.  Hội tụ 8 tín hiệu với tốc độ khoảng 200 Mbps – 1.20 Gbps thành một tín hiệu STM-16. 5.2.2. Các tính năng về kỹ thuật 5.2.2.1. Khả năng update và mở rộng Optix Metro 6100 có thể thêm và tách các tín hiệu dịch vụ thông qua OTM hoặc OADM. Dung lượng mở rộng là rất mềm dẻo và thuận tiện. Nếu Optix Metro 6100 dùng board M40/D40, dung lượng có thể dược mở rộng sẽ không làm ngắt các dịch vụ đang tồn tại và tại tất cả 40 kênh ghép và tách đều hỗ trợ. 5.2.2.2. Khả năng giám sát kênh và kênh đồng bộ Giám sát kênh của Optix Metro 6100 có thể dược giám sát bằng các kênh quang (OSC) hoặc bằng các kênh điện (ESC).  OSC đòi hỏi cấu hình của các khối giám sát kênh quang (SC1/SC2/TC1/TC2) mà hoạt động tại bước sóng 1510 nm. Board SC1/SC2 cung cấp 2Mbps thông tin giám sát, board TC1/TC2 cung cấp 8Mbps. Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 103  ESC không yêu cầu cấu hình các khối giám sát kênh quang. Các khối phát đáp quang sẽ ghép các thông tin quản lý giám sát vào các kênh dịch vụ (hiện nay, Viettel đang sử dụng theo cách này). 5.2.2.3. Khả năng hỗ trợ truyền 2 hƣớng Hệ thống Optix Metro 6100 CWDM hỗ trợ truyền 2 hướng trên một sợi quang (single-fiber bi-directional). 5.2.2.4. Khả năng sửa lỗi Các OUT của Optix Metro 6100 có chức năng FEC. Với chức năng FEC giúp giảm tỷ lệ lỗi bit trong suốt quá trình truyền và cải thiện chất lượng của mạng DWDM. 5.2.2.5. Khả năng bảo vệ mạng Optix Metro 6100 đưa ra 2 cách để bảo vệ mạng bao gồm: bảo vệ kênh quang và bảo vệ đường quang. Có 3 cấu trúc bảo vệ kênh quang như: inter- OTU 1+1 protection, intra-OTU 1+1 protection và client-side protection. 5.3. CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA THIẾT BỊ 5.3.1. Tủ (Cabinet) Trong cấu hình bình thường, Optix Metro 6100 được lắp đặt trong một tủ ETSI 300 nm. Tủ có một cửa phía trước. một panel phía sau được cố định bằng ốc, hai bên là hai panel. Trong một tủ, bộ phân phối nguồn ở phía trên cùng, subrack và OADM được lắp ở giữa, khối DCM được thiết kế lắp cuối cùng. Một tủ có thể hỗ trợ lắp được 3 subrack Optix Metro 6100. Tủ 300 nm ETSI có thể chia làm 2 loại với chiều cao khác nhau. Hình dưới đưa ra một số thông số kỹ thuật về 2 kiểu tủ 2.2 m và 2.6 m. Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 104 Item 2.2 m cabinet 2.6 m cabinet Kích thước 2200 mm (H) x 600 mm (W) x 300 mm (D) 2600 mm (H) x 600 mm (W) x 300 mm (D) Trọng lượng 69 kg 80 kg Công suất tiêu thụ tối đa 2000 W 2000 W Điện áp hoat động bình thường -48 V DC or -60 V DC -48 V DC or -60 V DC Dải điện áp làm việc -38.4 V to -72 V DC -38.4 V to -72 V DC 5.3.2. Subrack 5.3.2.1. Cấu trúc 1.Interface area 2.DC power filter board (DPFU) 3.Air baffle 5.Board area 6.Cover of optical attenuator area 7.Fan tray assembly 4.Cover of air exhaust ventgfnnhfdgd 8.Air filter 9.Fiber spool 10.Rack-mounting ear Hình 5.3: Cấu trúc Subrack Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 105 5.3.2.2. Mô tả chức năng các khối  Vùng giao diện (Interface area): nằm ở phía sau khối màng chắn bụi, đây là phần giao diện chứa tất cả các giao diện của Subrack.  Bo mạch lọc nguồn (DC power filter board: DPFU): cung cấp giao diện đấu nguồn -48V DC và một công tắc cho nguồn của Subrack. Mỗi Optix Metro 6100 được cung cấp với 2 board DPFU để cung cấp nguồn. Do vậy, chúng có thể dự phòng cho nhau.  Màng chắn không khí (Air baffle): Hướng các dòng khí ra ngoài. Các dòng khí này được tạo ra bởi hệ thống quạt và không khí bên ngoài thổi vào.  Khu vực cắm các board (Board area): cung cấp 14 khe cắm các board dịch vụ.  Khay quạt (Fan tray assembly): cung cấp 6 quạt để giảm sức nóng cho thiết bị. Phía trước panel có 6 đèn chỉ thị màu xanh với đèn đang hoạt động bình thường và màu đỏ ứng với trường hợp có báo cảnh.  Bộ lọc khí (Air filter): ngăn chặn bụi vào trong Subrack.  Ống đi dây quang (Fiber spool): các vòng để quấn các sợi dây quang dư thừa.  Tai gắn vào rack (Rack-mouting eare): Cố định Subrack vào tủ. 5.3.2.3. Vị trí của các khe cắm Subrack có 14 khe cắm. được định nghĩa từ IU1 – IU14 từ trái qua phải, được mô tả như hình vẽ. Khe IU7 là khe cố định dành cho board SCC, khe IU14 dành cho khối điều khiển nguồn PMU. Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 106 5.4. CHỨC NĂNG CÁC CARD 5.4.1. Chức năng và sơ đồ khối của card OTU  Sơ đồ khối của LWF Phân tích: Tín hiệu từ phía khách hàng với các tốc độ STM64, tín hiệu được chuyển tới transponder module. Tại đây, tín hiệu sẽ được chuyển thành các bước sóng chuẩn theo ITU G.694.1 tại phía WDM. Board này được kết nối với SCC board để cung cấp các thông tin điều khiển và báo cảnh. Hình 5.4: Các khe cắm board trên Subrack Hình 5.5: Sơ đồ khối chức năng của card LWF Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 107  Sơ đồ khối của LRF/TMR/LWXR/LWMR/TRC Phân tích: Đối với các khối này, cả đầu vào và đầu ra của chúng đều là tín hiệu chuẩn của WDM nên sẽ có khối Regenerating module thay vì khối Transponder như đối với card LWF. Quá trình này cũng được giám sát về quá trình hoạt động và báo cảnh. Chú ý: Với tín hiệu truyền theo 2 hướng, ta sử dụng các card LWXR, LWMR và với tín hiệu truyền theo 1 hướng, ta sử dụng các card LRF, TMR, TRC.  Phân tích và báo cảnh trên đèn chỉ thị Xét sơ đồ mô tả giao diện trước của một số card OTU: Hình 5.6: Sơ đồ khối của LRF/TMR/LWXR/LWMR/TRC Hình 5.7: Sơ đồ mặt trƣớc của các board OTU Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 108 Ta thấy có 2 đèn cảnh báo trên các card là: RUN và ALM ALM:  Nếu đèn tắt  không có alarm.  Nếu đèn nháy 3 lần trong mỗi s khác nhau  báo cảnh rất nguy hiểm.  Nếu đèn nháy 2 lần trong mỗi s khác nhau  báo cảnh quan trọng.  Nếu đèn nháy 1 lần trong mỗi s khác nhau  báo cảnh bình thường. RUN:  Nháy 5 lần/s  không có dịch vụ.  Nháy 1 lần/2s  đang có dịch vụ.  Nháy 1 lần/4s  kết nối với các khối SCC bị ngắt và đang ở trạng thái làm việc online. 5.4.2. Chức năng và sơ đồ khối của các card Mux/Demux  Sơ đồ khối của khối Mux/Demux Optical multiplexer Optical spliter CPU Mailbox SCC board SCC board Optical spliter Optical demultiplexer CPU Mailbox Single channel signals input IN MON MON Single channel signals output Hình 5.8: Sơ đồ khối của khối Mux và Demux Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 109 Phân tích:  MUX: Tín hiệu sau khi đi qua các khối OUT sẽ được gửi tới bộ ghép quang (Optical Multiplexer). Tại đây, tín hiệu được tách ra làm 2 phần (90% và 10%), một phần đưa ra quản lý trực tiếp (online) thông qua cổng MON, tín hiệu quang còn lại sẽ được đưa lên đường truyền.  DEMUX: Tín hiệu từ đường truyền được đưa tới cổng IN của khối DEMUX. Tín hiệu nhận được sẽ được chia làm 2, một phần đưa ra quản lý trực tiếp (online) thông qua cổng MON, một phần sẽ đưa tới khối tách quang (Optical Demultiplexer) và được đưa tới các khối OUT trước khi truyền tới các thiết bị của client. Phân tích cảnh báo trên đèn chỉ thị: ALM:  Nếu đèn tắt  không có alarm Hình 5.9: Mặt trƣớc của board M40 và D40 Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 110  Nếu đèn nháy 3 lần trong mỗi s khác nhau  báo cảnh rất nguy hiểm.  Nếu đèn nháy 2 lần trong mỗi s khác nhau  báo cảnh quan trọng.  Nếu đèn nháy 1 lần trong mỗi s khác nhau  báo cảnh bình thường. RUN:  Nháy 5 lần/s  không có dịch vụ.  Nháy 1 lần/2s  đang có dịch vụ.  Nháy 1 lần/4s  kết nối với các khối SCC bị ngắt và đang ở trạng thái làm việc online. * Card FIU (Fiber Interface Unit) Sơ đồ khối của khối FIU: Phân tích: Nhiệm vụ của hệ thống là ghép và tách tín hiệu đường chính với tín hiệu giám sát kênh quang. Đối với tín hiệu vào, nó được tách ra làm 2 phần. Phần tín hiệu chính được qua bộ Demux để tách và ra đưa tới các OUT tương ứng. Phần tín hiệu còn lại được đưa ra khối giám sát quang. Đối với tín WDM WDM Splitter Supervisory channel Supervisory channel Line signal Line signal TM TC RC RM Main path IN OUT MON Hình 5.10: Sơ đồ khối của khối FIU Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 111 hiệu ra, tín hiệu từ đầu Mux được đưa vào cùng tín hiệu giám sát kênh và ghép lại trước khi đưa ra ngoài theo hướng OUT và cổng quản lý online. 5.4.3. Chức năng và sơ đồ khối của card khuếch đại OA Gồm 3 loại card: + OAU (Optical Amplifier Unit) + OBU (Optical Booster Unit) + OPU (Optical Pre-Amplifier Unit)  Sơ đồ khối của board OA Phân tích: Tín hiệu truyền trên sợi quang được đưa vào thông qua port IN đưa vào khối khuếch đại. Tín hiệu tại đầu ra chia làm 2 phần, một phần đưa ra quản lý trực tiếp (online) thông qua cổng MON, phần tín hiệu còn lại sẽ được đưa lên đường truyền. Quá trình khuếch đại được điều khiển thông qua khối CPU được kết nối với board để trao đổi các thông tin. 5.4.4. Card giám sát OSC Để thực hiện chức năng giám sát quang, thiết bị Optix đưa ra một số board cho chức năng này như TC1/2, SC1/2. EDFA optical module CPU Mailbox SCC board Hình 5.11: Sơ đồ khối của board OA OUT MON IN Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 112  Sơ đồ khối: Phân tích: Tín hiệu quang sau khi đã qua bộ coupler chúng được tách một phần (khoảng 10% tín hiệu) và chuyển sang khối OSC để xử lý. Cụ thể ở đây là tín hiệu sẽ được gửi tới cổng RM và các khối chức năng trong board. Sau khi xử lý tín hiệu các thông tin về đường truyền tín hiệu sẽ được phân tích và gửi đến khối board SCC để đưa ra các điều khiển cần thiết. Phần tín hiệu tiếp tục gửi ra ngoài và qua bộ ghép để ghép cùng với tín hiệu đường truyền. Board SC1/TC1 có thể sử dụng tại các trạm OTM và SC2/TC2 có thể sử dụng trong các trạm OLA hoặc OADM. Các card này được cắm vào các khe IU6,IU8. SCC board SCC board Optical receiving module Optical trasnmitting module Overhead processing module Mailbox CPU Hình 5.12: Sơ đồ khối của OSC RM TM Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 113 5.4.5. Card điều khiển kết nối SCC  Sơ đồ khối Phân tích: Board SCC được kết nối với các board khác đề lấy các thông tin cũng như gửi các thông tin điều khiển từ xa. Mặt khác, nó giao tiếp trực tiếp với hệ thống quản lý mạng (Network Managerment). Thông qua kênh DCC (Data Common Channel) kết nối với board giám sát kênh quang để lấy cũng như điều khiển các kênh quang. ALC: Công tắc để tắt các cảnh báo âm thanh RST: Khởi động lại phần cứng Optical supervisory boards Other boards Date communication interface Overhead access module DCC Interface CPU Mailbox Hình 5.13: Sơ đồ khối của board SCC NM Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 114 5.4.6. Các card phụ trợ (Card Auxiliary) 5.4.6.1. Card VOA (Variable Optical Attenuation)  Sơ đồ khối: Phân tích: Tín hiệu quang cần khuếch đại sẽ được đưa tới bộ khuếch đại quang có thể điều chỉnh được. Tín hiệu điều chỉnh được gửi đến thông qua khối board SCC. Đồng thời, nó cũng thông báo lại các thông tin liên quan tới suy hao và các báo cảnh nếu có. 5.4.6.2. Card VA4-Card suy hao quang biến đổi cho 4 kênh  Sơ đồ khối: Variable optical attenuation CPU Mailbox SCC board IN OUT Hình 5.14: Sơ đồ khối của board VOA Variable optical attenuation Variable optical attenuation Variable optical attenuation Variable optical attenuation CPU Mailbox SCC board IN OUT IN OUT IN OUT IN OUT Hình 5.15: Sơ đồ khối của board Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 115 Phân tích: Chức năng giống như board VOA nhưng có thêm 4 kênh đầu vào chứ không phải 1 kênh đầu vào như VOA. Chức năng là điều chỉnh công suất quang của tín hiệu đến dựa theo lệnh điều khiển được gửi tới card SCC. Kiểm tra công suất quang, suy hao quang và đưa ra các báo cảnh. Dải suy hao biến đổi từ 2 – 25 dB và đièu chỉnh nhỏ nhất 0.1 dB. 5.4.6.3. Card PMU  Giám sát điện áp của 2 bộ nguồn của subrack và đưa ra các cảnh báo trong trường hợp điện áp quá cao hoặc điện áp quá thấp và gửi giá trị điện áp tới SCC.  Giám sát nhiệt độ card, đưa các cảnh báo và thi hành tới card SCC.  Cung cấp 5V DC cho OADM.  Cung cấp các cảnh báo audio và các switch kiểm tra cảnh báo. 5.4.6.4. Board OLP  Sơ đồ khối: Phân tích: Mục đích là tách tín hiệu thành 2 đường. Với tín hiệu đầu vào thì được chia làm 2 phần và đẩy ra ngoài theo 2 hướng: một hướng bảo vệ và một hướng làm việc. Với bên nhận sẽ nhận 2 tín hiệu và qua khối lựa chọn để chọn ra tín hiệu có chất lượng tốt hơn để nhận. Signal selection module Optical splitter Working channel Working channel Protection channel Protection channel RO TI RI1 RI2 TO1 TO2 Hình 5.16: Sơ đồ khối bo mạch OLP Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 116 5.5. CÁC KIỂU NÚT MẠNG TRONG HỆ THỐNG DWDM Ta có sơ đồ tổng quan cho hệ thống DWDM: Optix Metro 6100 DWDM có thể cấu hình theo 3 kiểu nút mạng:  Ghép kênh quang đầu cuối (Optical terminal multiplexer: OTM).  Ghép/tách quang (Optical add/drop multiplexer: OADM).  Khuếch đại đường dây quang (Optical line amplifier: OLA). 5.5.1. Nút mạng ghép kênh quang đầu cuối OTM 5.5.1.1. Nguyên lý kỹ thuật DWDM OTM được sử dụng tại các trạm đầu cuối và chia tín hiệu thành 2 hướng: hướng phát và hướng nhận.  Trong hướng phát: thông qua các OTU, OTM hội tụ /biến đổi các tín hiệu truy nhập thành các tín hiệu theo khuyến cáo của ITU-T G694.1 thành các bước sóng của DWDM. Sau đó, tín hiệu được ghép lại bởi một bộ ghép quang thành một đường quang chính rồi được khuếch đại Hình 5.17: Các kiểu nút mạng trong hệ thống DWDM Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 117 và ghép với tín hiệu giám sát kênh quang. Cuối cùng, tín hiệu được gửi lên đường quang và phát đi.  Trong hướng nhận: tín hiệu giám sát kênh quang và tín hiệu quang chính được tách ra. Tín hiệu giám sát được gửi tới khối xử lý kênh giám sát quang. Sau đó, tín hiệu quang chính sẽ cho qua khối tách quang thành các tín hiệu có bước sóng khác nhau. Cuối cùng sẽ đưa tới các thiết bị đầu cuối của khách hàng phù hợp sau khi được khối OTU chia ra và định dạng chấn tử. 5.5.1.2. Các kiểu nút mạng OTM Optix Metro 6100 DWDM OTM node có 2 kiểu:  OTM với board M40/D40.  OTM với board OADM.  OTM với board M40/D40 Kiểu OTM này sử dụng tại các trạm với nhiều bước sóng được kích hoạt (thường thì nhiều hơn 16 bước sóng). Cấu trúc của khối OTM này được thể hiện trên hình vẽ sau: OTU: Khối phát đáp quang SC1: Khối giám sát kênh một hướng FIU: Khối giao diện sợi quang M40: Khối ghép quang Hình 5.18: Cấu trúc của DWDM OTM node sử dụng board M40/D40 Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 118 D40: Khối tách quang OA: Khối khuếch đại  OTM sử dụng các OADM Kiểu OTM này thường được sử dụng tại các vị trí mà có ít bước sóng đo (thường chỉ ít hơn 16 bước sóng). OTU: Khối phát đáp quang SC1: Khối giám sát kênh quang FIU: Khối giao diện sợi quang OA: Khối khuếch đại quang OADM Unit: Khối đa tách ghép quang 5.5.2. Nút mạng xen/rẽ quang OADM 5.5.2.1. Nguyên lý kỹ thuật Các nút mạng DWDM OADM phù hợp cho các quang trình truyền tín hiệu theo nhiều hướng. Nó chia tín hiệu giám sát quang từ tín hiệu quang chính và gửi tới khối xử lý của kênh quang giám sát. Khối tín hiệu chính còn lại được khuếch đại và gửi tới khối OADM. Tại đây, bước sóng được tách và đưa tới các khối OTU và kết nối với phía thiết bị kết nối khách hàng. Các bước sóng truyền qua sẽ được ghép với bước sóng thêm vào cùng với kênh giám sát kênh quang, sau đó qua bộ khuếch đại quang và truyền lên đường truyền. Hình 5.19: Cấu trúc của DWDM OTM node sử dụng board OADM Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 119 5.5.2.2. Các nút mạng OADM Khối xen/rẽ quang của Optix Metro 6100 DWDM có 2 loại:  OADM với broad M40/D40  OADM với board OADM  Nút mạng OADM với board M40/D40 Khối OADM kiểu này được sử dụng ở các vị trí trung tâm. Nó thường bao gồm thêm các OTM back – to – back. Cấu trúc của loại OADM này được thể hiện trên hình vẽ sau: OTU: Khối phát đáp quang SC2: Khối giám sát kênh quang một chiều FIU: Khối giao diện sợi quang M40: Khối ghép quang D40: Khối tách kênh quang OA: Khối khuếch đại quang  Nút mạng xen/rẽ sử dụng board OADM Nút mạng OADM này được sử dụng tại các vị trí biên. Ưu điểm của kiểu OADM này là suy hao nhỏ và giá trị đầu tư thấp. Cấu trúc của khối OADM này thể hiện trên hình vẽ sau: Hình 5.20: Cấu trúc của khối OADM sử dụng board M40/D40 Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 120 OTU: Khối phát đáp quang SC2: Khối giám sát kênh quang hai chiều FIU: Khối giao diện sợi quang OA: Khối khuếch đại quang OADM Unit: Khối xen/rẽ kênh quang 5.5.3. Nút mạng khuếch đại đƣờng dây OLA Các nút mạng OLA trong DWDM được sử dụng để khuếch đại tín hiệu quang từ 2 hướng tín hiệu. Nó chia tín hiệu giám sát quang từ tín hiệu đường quang chính và trước tiên, nó gửi tín hiệu giám sát kênh quang tới khối xử lý giám sát kênh quang, các tín hiệu quang chính sẽ được khuếch đại sau đó lại ghép với tín hiệu giám sát kênh quang mà đã được xử lý và gửi lên đường quang để truyền đi. Hình 5.21: Cấu trúc của khối OADM sử dụng board OADM FIU SC2 OA OA West line- side ODF East line- side ODF FIU Hình 5.22: Cấu trúc của DWDM node OLA Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 121 5.6. BẢO VỆ MẠNG 5.6.1. Bảo vệ kênh quang 5.6.1.1. Bảo vệ kênh quang kiểu 1+1  Intra - OTU 1+1 bảo vệ kênh quang: Một số card OUT như LWM, LWX, LDG, LQS, LGS, AP4 và EC8 có một số chức năng được gọi là: “lựa chọn tín hiệu từ hai đầu vào” mà có thể nhận ra kênh quang bảo vệ. Tại phía khách hàng (client), tín hiệu được truy nhập thông qua card OTU sau đó, các tín hiệu quang này sẽ được thực hiện chế độ 3R - định dạng, lặp, căn chỉnh (Reshaped, Regenerated, Retimed) và được gửi tới cả kênh working và kênh protection nhờ bộ chia (splitter). Tại phía nhận, bộ OTU sẽ Hình 5.23: Sơ đồ ring sử dụng bảo vệ kênh quang OUT (dual-fed signal selection) Client-side equipment Protection channel Working channel Hình 5.24: Bảo vệ kênh quang kiểu Intra-OUT 1+1 Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 122 nhận dạng tín hiệu quang từ 2 hướng working và protection, tín hiệu nào tốt hơn sẽ được chọn và gửi tới khách hàng. 5.6.1.2. Bảo vệ 1:N (N<=8) OTU Các dịch vụ quan trọng có thể bảo vệ bằng cách dự phòng (backup) một card OTU như hình vẽ: Theo hình vẽ thì các bước sóng từ 1 - 8 được sử dụng như các kênh làm việc, kênh 9 đựoc dùng cho kênh bảo vệ. Trong trường hợp bình thường thì không có dịch vụ trên kênh bảo vệ. Khi 1 trong 8 bước sóng có 1 kênh bị lỗi, OTU đó sẽ chuyển sang chế độ Standby và tất nhiên, dịch vụ này sẽ được chuyển qua cho bước sóng số 9. Trong trường hợp có nhiều kênh bị lỗi thì quá trình chuyển mạch sẽ chuyển sang kênh nào có mức ưu tiên cao hơn. 5.6.2. Bảo vệ đƣờng quang Optix Metro 6100 cung cấp bảo vệ cho đường dây tại lớp quang thông qua chức năng lựa chọn đường quang của card OLP. Sơ đồ bảo vệ được mô tả như hình vẽ: Hình 5.25: Bảo vệ kênh quang kiểu 1:N Hình 5.26: Bảo vệ đƣờng quang Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 123 Hai sợi quang trong một cáp quang được sử dụng như một đường làm việc 2 chiều và hai sợi quang khác từ sợi cáp thứ hai được sử dụng như một đường bảo vệ. Thông thường, đường working mang các thông tin về lưu lượng. Trong trường hợp có sự cố với đường working, ví dụ đường working đang bị đứt, tín hiệu sẽ tự động chuyển mạch sang hướng bảo vệ thông qua OLP. Bảo vệ đường là bảo vệ thời gian thực, thiết bị có thể phát hiện ra lỗi và tự động chuyển đổi ngay lập tức. Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 124 KẾT LUẬN Truyền dẫn dung lượng cao theo hướng sử dụng công nghệ DWDM đang có một sức hút mạnh đối với các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông hàng đầu thế giới. Đã có hàng loạt tuyến truyền dẫn đang vận hành và khai thác theo công nghệ mới này, nhất là khi mà nhu cầu dung lượng ngày càng cao như hiện nay. Công nghệ DWDM có thể ghép nhiều bước sóng trong dải 1550 nm, tận dụng được băng thông rất rộng và khả năng dẫn sóng của sợi quang, từ đó nâng cao được dung lượng truyền dẫn trên sợi quang, đáp ứng được những yêu cầu về truyền dẫn tốc độ cao. Hiện nay, công nghệ DWDM đang được nghiên cứu và tiếp tục phát triển theo hướng: nâng cao tốc độ kênh, tăng số bước sóng ghép, truyền dẫn quang ở khoảng cách rất xa, phát triển từ mạng toàn quang điểm - điểm thành mạng toàn quang trong tương lai. Với thời gian nghiên cứu và tìm hiểu thực tế mạng lưới, cũng như tìm hiểu công nghệ mới DWDM còn hạn chế, những gì được đề cập trong đồ án này thật sự nhỏ bé nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em kính mong các thầy giáo và các bạn đóng góp ý kiến để đồ án của em hoàn thiện hơn. Một lần nữa em xin cảm ơn thầy giáo Th.S Đoàn Hữu Chức đã nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 125 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: 1. Trần Đức Hân, Nguyễn Minh Hiền (2001), Cơ sở kỹ thuật Laser, Nhà xuất bản Giáo Dục . 2. Vũ Văn San (2007), Kỹ thuật thông tin quang, Nhà xuất bản Khoa học - Kỹ thuật . 3. Vũ Văn San (2003), Hệ thống thông tin quang, Nhà xuất bản Bưu điện. 4. Dương Đức Tuệ (2001), Hệ thống ghép kênh theo bước sóng, Nhà xuất bản Bưu điện . Tiếng Anh: 1. By Ashwin Gumaste, Tony Antony (2003), DWDM Network Designs and Engineering Solution, Indianapolis, In 46290 USA. 2. Green (1992), P.Fiber Optics Netswork, Prentice Hall. 3. Agarwal (1995), G.Nonlinear Fiber Optics, Second Editon, Academic Press. Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 126 PHỤ LỤC 1. BẢNG TRA VỊ TRÍ CỦA TỪNG BOARD Loại board Tên board Chức năng Độ rộng board (nm) Khe có thể cắm Khối phát đáp quang LWF Board chuyển đổi bước sóng phát-nhận giao diện STM-64 với chức năng FEC 32 IU1-IU6, IU8-IU13 LRF Board chuyển đổi tái tạo bước sóng với giao diện STM-64 với chức năng FEC 32 IU1-IU6, IU8-IU13 LBE Board chuyển đổi bước sóng với giao diện 10GE với chức năng FEC 32 IU1-IU6, IU8-IU13 TMX Board chuyển đổi bước sóng 4 kênh STM-16 cận đồng bộ MUX OUT-2 64 IU1-IU5, IU8-IU12 TMR Board chuyển đổi bước sóng đoạn lặp với đường 10.71G với AFEC và G.709 32 IU1-IU6, IU8-IU13 LWC Khối chuyển đổi bước sóng phát và thu giao diện STM-16 32 IU1-IU6, IU8-IU13 TRC Board lặp phát với tín hiệu quang STM-16 32 IU1-IU6, IU8-IU13 Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 127 LWM Board chuyển đổi nhiều tốc độ bước sóng quang 32 IU1-IU6, IU8-IU13 LWMR Board tái tạo nhiều tốc độ bước sóng quang 32 IU1-IU6, IU8-IU13 LWX Board phục hồi bước sóng bất kỳ 32 IU1-IU6, IU8-IU13 LWXR Board phục hồi tốc độ bit bất kỳ 32 IU1-IU6, IU8-IU13 LQG Board hội tụ ghép 8 x GE quang 32 IU1-IU5, IU9-IU13 LDG Khối 2 x Gigabit Ethernet 32 IU1-IU6, IU8-IU13 LQS Board hội tụ ghép 4 x STM-1/4 32 IU1-IU6, IU8-IU13 EC8 Board hội tụ 8 x ESCON 32 IU1-IU6, IU8-IU13 AP4 Board hội tụ 4 kênh giao thức độc lập về dịch vụ 32 IU1-IU6, IU8-IU13 AP8 Board hội tụ 8 kênh giao thức độc lập về dịch vụ 32 IU1-IU6, IU8-IU13 AS8 Board hội tụ 8 kênh SDH bất kỳ 32 IU1-IU6, IU8-IU13 M40 Board ghép 40 kênh quang 64 IU2-IU6, IU9-IU13 Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 128 Khối ghép/tá ch tín hiệu quang V40 Board ghép 40 kênh quang với VOA 64 IU2-IU6, IU9-IU13 D40 Board tách 4 kênh quang 64 IU2-IU6, IU9-IU13 FIU Khối giao diện cáp quang 32 IU1-IU6, IU8-IU13 EFIU Board mở rộng giao diện đường quang 24 OADM frame: IU15-IU22 ACS Board truy nhập của OADM 24 OADM frame: IU15-IU22 Khối xen/rẽ quang MB4 Board xen/rẽ 4 kênh quang 24 OADM frame: IU15-IU22 MB2 Board xen/rẽ 2 kênh quang 24 OADM frame: IU15-IU22 MR2 Khối xen/rẽ 2 kênh quang 24 OADM frame: IU15-IU22 SBM2 Board xen/rẽ 2 kênh quang 2 hướng trên một sợi quang 24 OADM frame: IU15-IU22 SBM1 Board xen/rẽ 2 kênh quang 2 24 OADM Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 129 hướng trên một sợi quang frame: IU15-IU22 Khối khuếch đại quang OAU Khối khuếch đại quang: OAU- C01, OAU-C02, OAU-C03 64 IU1-IU5, IU8-IU12 OBU Board khuếch đại khởi động: OBU-C01 OBU-C03 32 64 IU1-IU6, IU8-IU13 IU1-IU5, IU8-IU12 OPU Board tiền khuếch đại quang: OPU-C01, OPU-C02 32 IU1-IU6, IU8-IU13 Khối giám sát kênh quang SC1 Khối giám sát kênh quang theo 1 hướng 32 IU6, IU8 SC2 Khối giám sát kênh quang theo 2 hướng 32 IU6, IU8 TC1 Khối giám sát kênh quang và truyền đồng bộ theo 1 hướng 32 IU6, IU8 TC2 Khối giám sát kênh quang và truyền đồng bộ theo 2 hướng 32 IU6, IU8 Khối điều khiển và kết nối SCC Board điều khiển và kết nối hệ thống 24 IU7 Khối bảo vệ SCS Khối chia đồng bộ kênh quang 32 IU1-IU6, IU8-IU13 Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trần Thị Kim Chi Lớp ĐT1001 130 quang OLP Board bảo vệ đường quang 32 IU1-IU6, IU8-IU13 Khối phụ trợ VOA Khối suy hao quang biến đổi 32 IU1-IU6, IU8-IU13 VA4 Board suy hao quang biến đổi cho 4 kênh 32 IU1-IU6, IU8-IU13 MCA Khối phân tích phổ đa kênh 64 IU2-IU6, IU9-IU13 PMU Khối giám sát nguồn 32 IU14 2. BẢNG TẦN SỐ VÀ BƢỚC SÓNG TRUNG TÂM CỦA HỆ THỐNG OPTIX METRO 6100 STT Tần số (THz) Bước sóng (nm) STT Tần số (THz) Bước sóng (nm) 1 192.1 1560.61 21 194.1 1544.53 2 192.2 1559.79 22 194.2 1543.73 3 192.3 1558.98 23 194.3 1542.94 4 192.4 1558.17 24 194.4 1542.14 5 192.5 1557.36 25 194.5 1541.35 6 192.6 1556.56 26 194.6 1540.56 7 192.7 1555.75 27 194.7 1539.77 8 192.8 1554.94 28 194.8 1538.98 9 192.9 1554.13 29 194.9 1538.19 10 193.0 1553.33 30 195.0 1537.40 11 193.1 1552.52 31 195.1 1536.61 12 193.2 1551.72 32 195.2 1535.82 13 193.3 1550.92 33 195.3 1535.04 14 193.4 1550.12 34 195.4 1534.25 15 193.5 1549.32 35 195.5 1533.47 16 193.6 1548.51 36 195.6 1532.68 17 193.7 1547.72 37 195.7 1531.90 18 193.8 1546.92 38 195.8 1531.12 19 193.9 1546.12 39 195.9 1530.33 20 194.0 1545.32 40 196.0 1529.55