MỞ ĐẦU chúng †a có thê thấy các dịch vụ thông tin săng rộng ngày càng lăng lrojởng nhanh chóng: Đó là các thế hệ điện th0ại thông minh với dịch vụ 3G/ 4G; các lrang vide0 chuyên sâu; các dịch vụ cung cấp dala,. Dé có thê đáp ứng đojợc sự lăng Irojong không ngừng đó, các công nghệ truyền dẫn mới liên lục đojợc nghiên cứu, triển khai và đoja và0 ứng dụng. Đầu liên, công nghệ thông lin quang SDh ra đời, mở ra giai đ0ạn phát triển mới ch0 ngành truyền lải dữ liệu lr0ng viễn thông. Tuy nhiên với lốc độ SDh là 10 Gsps thì không đáp ứng đơjợc nhu cầu lăng lrolởng ngày càng nhanh chóng của các dịch vụ viễn thông.
chính vì vậy hệ thống thông lin quang ghép kênh the0 sojớc sóng (WDM) đã ra đời và đóng vai lrò quan trọng lr0ng mạng thông lin quang. các hệ thống truyền dẫn ghép kênh †he0 soJớc sóng đã và đang đojọc triển khai trên l0àn cầu nho là một gnghệ truyền dẫn chính ch0 mạng đojờng lrục và mạng vòng. bên cạnh rất nhiều ouđiểm, công nghệ WDM sị hạn chế sởi hiệu suất sử dụng lần số đó là chỉ sử dụng đojợc các lần số lr0ng băng c và băng L. chính vì vậy không thể lăng số Boyde sóng ghép trên mội sợi quang.
Điều đó dẫn đến phải nghiên cứu các công nghệ nhằm lăng dung lojong cua mội bơjớc sóng. công nghệ truyền tai sojớc sóng 100 Gsps đã doc các nhà sản xuất và cung cấp thiết sị lớn lrên thế giới nghiên cứu và triển khai thành công. Điều đó mở ra triển vọng ch0 việc nâng cấp các hệ thống 10 Gbps và 40 Gsps đang sử dụng lên 100 Gsps. Tr0ng đó kỹ thuật kết hợp đóng vai trò chủ chốt ch0 lốc dé 100 Gaps dé sử dụng lại hạ lầng mạng biện đang dòng ch0 các lốc độ 10G Gsps và 40 Gsps.
hệ thống thông lin quang kết hợp có các kỹ thuật điều chế rất ph0ng phú và đa dạng lừ đơn giản nhơi điều chế ASK, FSK, PSK ch0 đến các kiểu điều chế phức lạp nhơi Db- PSK, DQPSK, IZ- DQPSK, DP-QPSK. Tr0ng đó DP-QPSK là ứng cử viên sáng giá nhất ch0 lốc độ 100 Gsps. Tại Việt Iam, d0 nhu cầu dịch vụ săng rộng lăng ca0, các hệ thống truyền dẫn sơjớc sóng 100 Gsps đang đojợc lriển khai rộng rãi Boi các nhà mạng lớn nho| VTIPT, VieHel, M0sif0ne,. Tr0ng đó có những hệ thống triển khai mới h0àn 10àn hOặc nâng cấp lên từ hệ thống truyền dẫn sojớc sóng 10 Gsps, 40 Gsps.
Việc triển khai hệ thống 100 Gsps không chỉ với mạng đojờng lrục mà ngay cả với mạng vùng. chính vì vậy mà cần có một nghiên cứu sâu sắc về công nghệ lruyền lải olớc sóng 100 Gbps xem các đặc điểm chính của công nghệ là gì, ảnh hơiởng của đơjờng truyền lên công nghệ vàgiải pháp khắc phục. chính vì vậy lôi đã lựa chọn đề lài: “công nghệ truyền lái sojớc sóng 100 Gsps”. Hội dung đề lài đơjợc chia làm sa choJơng: -12- chd|ƠING 1.
cÔIIG IGhỆ TTUVÊI TAI bG|Gc SOG 100 Geps. - Lý d0 ra đời công nghệ truyền lải solớc sóng 100 Gkps. -13- - Dién tién cua cong nghé truyén dan. - các liêu chuẩn của công nghệ lruyền lải Bo}oc srg 100 Geps.
- hệ thống thông lin quang kết hợp (kỹ thuật lách sóng kết hợp). KỸ ThUẬT IIGhỆ DIEU chẾ VÀ SỬA LỖI TT0IIG TTUVÈIN TAI bG|Gc SOG 100 Gaps - Ky thuat diéu ché DP-QPSK tr0ng truyén ti pose sóng 100 Gsps - Ky thuat stra lỗi SD-FEc tr0ng truyền fai sojớc sóng 100 Gbps chd|ƠIG 3. ĐÁIh GIÁ ẢIIh hG|ỞIIG cỦA Kh0ẢIIG cAch DG|ONG TTUVÊII LÊN cÔIIG IIGhỆ TTUVÊN TẢI bG|Óc SóIIG 100 Gkps - Mô phỏng hệ thống 10 Gsps và 100 Gsps không có sộ xử lý số với các kh0ảng cách khác nhau và s0 sánh. - Mô phỏng hệ thống 100 Gbps có sộ xử lý số ở kh0ảng cách lớn và kiểm lra lỗi sau bộ xử lý số.
D0 kiến thức và thời gian tìm hiểu còn hạn chế nên đồ án không thê tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất m0ng nhận đojợc những góp ý, số sung của thầy cô cũng nhoIsạn đọc để đồ án này đơjợc h0àn thiện hơn. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Iguyễn Ilam h0àng, ngojời đã lận tình chỉ sả0, hojớng dẫn tr0ng suốt thời gian qua. Đồng thời, lôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô lr0ng Kh0a Điện Tử - Viễn Thông, Trojờng Đại học công Nghệ - Đại học Quốc Gia hà Tội đã trang sị kiến thức và giúp đỡ lôi h0àn thành đồ án này.
ha Idi, ngày. năm 2016 Sinh viên Trần IIgọc h0àng -14- chG] ONG 1 CONG NGhE TFUYÈN TẢI b0]Ớc SóIIG 100 Gkps Tz0ng chgơng này, chúng la sẽ di tìm hiểu xem lại sa0 lại ea đời đông nghệ tuyên tải sgớc sóng 100 Geps, diễn tiễn qia đông nghệ lsuyễn lải lên thế giới. Đông thời, chgøơng này đĩng chỉ ea: + @ícliêu chuẩn để làm œơ sở leiễn khai cong nghé teuyén lải sqớc sóng 100 Gops. + Kỹ thuậi lách sóng đqợc sử dụng le0ng tzuyễn tai 100 Gops.1 Tại sa0 sử dụng công nghệ truyền lái bơjớc sóng 100 Gbps? Tr0ng kh0ảng 5-10 năm qua đã ch0 thấy mội sự gia lăng rất lớn tr0ng yêu cầu băng thong internet.
Điều đó là d0 các dịch vụ đữ liệu kinh dOanh lãng ca0, các điện th0ại thông minh với dịch vụ 3G/4G, các trang wep videO chuyên sâu phô siến nhơi V0uluse, [eflix, hulu,.ngày càng phát triển. Điều này dẫn tới kết quả tất yếu là làm xuất hiện các mạng truyền tải cực lớn. ` traffic Residential broadband Video Traffic Data Center hình 1. các dịch vụ băng rộng Vấn đề hiệu suất sử dụng phổ lần số tr0ng thông tin quang cũng là một Ir0ng những lý d0 ra đời công nghệ 100 Gsps.
ITU chia dải lần các sojớc sóng thành Grid; Grid đơjợc chia thành các bands. TrOng d6 band L vac dajgc str dung chO DWDM. các băng tần the0 chuẩn ITU-T công nghệ 100Gbps ra đời nhằm giải quyết sài l0án về suy giảm chất lolợng truyền dẫn. Do là các vấn đề về suy ha0 (suy giảm †he0 chiều dài luyến cáp, giới hạn kh0ảng cách truyền); tán sắc (dãn rộng/biễn dạng xung ánh sáng khi lan truyền, giới hạn kh0ảng cách truyền); 0SIIT ( số lín hiệu lrên nhiễu gây ra bởi nhiễu lrên đojờng truyền).
Loss (dB/km) za[N s00 ĐO 1U IHƠU 1200 13900 1400 1600 1080 Wavelength (nm) ——]Time stoel ___ 2.8Gbis Ả i atti MA : 10Gbis liIllll Fiber i đ —. Suy giảm chất lơjgng truyền dẫn công nghệ 100Gbps ra đời giúp giảm giá lhành/bil. TheO ojéc tinh thi công nghệ 100Gbps ra đời sẽ giảm giá thành lừ 10-30% s0 với công nghệ 40Gbps, lừ đó lăng cơ hội liết kiệm chỉ phí ch0 mạng DWDM, IP.2 Diễn lến của công nghệ truyền dẫn The0 các số liệu điều tra và0 đầu những năm 2000, lăng lrojởng lơiu lojợng da Internet ở mức fir 70-150% một năm [6]; kế từ năm 2009, tỉ lệ này nằm ở mức 40-50% [19]. Tõ ràng với mức độ lăng trojởng đó thì hệ thống mạng sử dụng lốc độ 10G/s sẽ không đáp ứng đojợc.
IIhiều nhà khai thác mạng lớn đã lập kế h0ạch mở rộng một cách đáng kế năng lực mạng loiới để đáp ứng nhu cầu lăng lrojởng của loiu loiợng IP. The0 điệu của hãng nghiên cứu thị trojong Dell’Or0 thì các sản phẩm truyền dẫn có lốc độ 100 Gsps sẽ phát triển mạnh tir sau nim 2012 với tổng giá trị sản phẩm kh0ảng 30 triệu USD va sé dat khOang 500 triệu USD và0 năm 2014. còn hãng nghiên cứu thị trojong heavy Teading thi dy sá0 thị phần các ứng dụng có lốc độ kênh lừ 40 Gsps đến 100 Gsps sẽ chiếm hơn phân nửa (55%) và0 năm 2013, lr0ng đó ứng dụng 40 Gps chiếm 26% và 100 Gsps là 29%; gần phân nửa thi trojong con lại (45%) là của các ứng dụng 10 Gsps [15].4 thể hiện xu hojong phat triển về lốc độ truyền dẫn trên các hệ thống mang DWDM. Truyền dẫn quang đã và đang liến triển từ 10/40 Gsps lên 100 Gsps và thậm chí còn ca0 hơn (lên đến Tsps).
Đối với công nghệ sojớc sóng 400 Gbps trở lên †hì mỗi quan hệ giữa SE (hiệu suất phổ) và cự ly truyền dẫn trở thành pat siến. 10G 2 xl rr Ậ Transmission Spectral Distance ) — Efficiency Sh 4, lee SE(Bit/s/Hz) 99uE)SIQ hình 1. Diễn Hiến của công nghệ truyền dẫn quang hiện nay, công nghệ truyền lải sojớc sóng 100 Gbps đang đojợc trién khai rộng rãi trên 10àn thế giới. Về mặt công nghệ, truyền lải 100 Gsps chủ yếu là vấn đề điều chế mã 100 Gsps, kỹ lhuậi mã sửa lỗi lroiớc FEc (f0rward err0r c0rrecHOn) và các công nghệ truyền lải đơiờng.
Kỹ thuật điều chế mã liên liến là cần lhiết ch0 việc thực hiện truyền lải WDM dung lojợng ca0 và truyền đojờng dài. Một số hãng trên lớn trên thé giới đïnghiên cứu các vấn đề nay, vi du who, huawei đã phái triển các kỹ thuật điều -17- chế mã liên liến nhoi sDQPSK, 0PDM-DQPSK, và ePDM-QPSK. Kỹ thuật sDQPSK sử dụng -18- ky thuat kiém s04t phan cuc dé giam tac dong phi tuyén trOng hệ thống DWDM lốc độ ca0, ch0 phép hệ thống truyền tin hiéu trén khOang cdch 1,200 km. bang viéc thực thi phần cứng kết hợp với các thuật l0án Hiém Hén, ky thudt OPDM-DQPSK ta0 điều kiện the0 đõi một cách nhanh chóng phân cực quang và giúp truyền lải lới 80 bo|ớc sóng fn hiệu lại 100 Gbps.
các đặc lính cách lân của công nghệ ePDM-QPSK có thé kê đến nhọ sộ chuyên đổi tín hiệu lojơng tự — số lốc độ ca0 (ADc), sộ xử lý số lốc độ œ0(DSP). Dựa trên các thuật 10án liên liến, DSP có thê †he0 dõi sự phân cực, khôi phục đồng hồ, pha và thông lin dữ liệu, thực hiện sò lán sắc và sù lán sắc phân cực (PMD). công nghệ ePDM-QPSK có thê truyền lải lên lới 80 sojớc sóng của lín hiệu lại 100 Gbps lrên khOảng cách 1500 km. Kỹ thuậi FEc là mot dac tinh quan trong khác ch0 truyền tai dojong dai.
Dé l0ại trừ ảnh hojởng của nhiễu làm suy giảm các tin hiệu quang, một hệ thống 100 Gsps yêu cầu FEc ca0 hơn các hệ thống truyền tai hiện nay [4].3 các Hêu chuẩn ch0 công nghệ truyền tải bơiớc sóng 100 Gps các liêu chuân của công nghệ 100Gbps đojợc hình thành sởi nhiều lô chức chuyên về phát triển và cải tiến các chuẩn thông lin quang lr0ng các lĩnh vực nhơi Ethernet, mOdule quang va mang truyền tải 0TH. Network System Transcelver Component IEEE 802.3 Operators Suppliers Suppliers Suppliers (40/100GE Interface) + ® ® ® ITU-T SG15 l E EE — + 0IF ISTEENETHOBIING (100G OTN Mapping/Framing). roam ® + OIF PLL (100G LH Transmission - components/DSP) hình 1. các liêu chuẩn của công nghệ 100Gbps 1.1 IEEE IEEE chịu trách nhiệm ch0 các chuẩn liên quan đến gia0 diện phía client cing nho viéc mapping Ethernet.
IEEE da phat trién IEEE 802.