Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin quang. - Chương 2: Các thành phần trong mạng WDM. - Chương 3: Bộ xen/rớt quang OADM. - Chương 4: Bộ chuyển mạch quang.
- Chương 5: Mô phỏng bộ ghép kênh xen/rớt quang cấu hình được COADM 4x4. Trong quá trình làm luận văn, em đã cố gắng rất nhiều song do kiến thức hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự thông cảm, phê bình, hướng dẫn và sự giúp đỡ tận tình của Thầy Cô, bạn bè. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 1.
Giới thiệu chƣơng Cùng với sự phát triển của xã hội thì nhu cầu của con người đối với thông tin ngày càng cao. Để đáp ứng được những nhu cầu đó, đòi hỏi mạng viễn thông phải có dung lượng lớn, tốc độ cao. Các mạng lưới đang dần dần bộc lộ ra những yếu điểm về tốc độ, dung lượng, băng thông. Mặt khác, mấy năm gần đây do dịch vụ thông tin phát triển nhanh chóng, để thích ứng với sự phát triển không ngừng của dung lượng truyền dẫn thông tin, thì hệ thống thông tin quang ra đời đã tự khẳng định được chính mình.
Vì vậy việc phát triển và xây dựng hệ thống thông tin sợi quang là cần thiết cho nhu cầu phát triển thông tin trong tương lai. Trong chương này sẽ nói rõ về hệ thống thông tin sợi quang và việc truyền ánh sáng trong sợi quang. Giới thiệu về thông tin quang Khác với thông tin hữu tuyến hay vô tuyến - các loại thông tin sử dụng các môi trường truyền dẫn tương ứng là dây dẫn và không gian như hình (1.1) - thì thông tin quang là hệ thống truyền tin qua sợi quang như hình (1. Điều đó có nghĩa là thông tin được chuyển thành ánh sáng và sau đó ánh sáng được truyền qua sợi quang.
Tại nơi nhận, nó lại được biến đổi thành thông tin ban đầu. Thông tin sợi kim loại. Thông tin sợi quang. Sự phát triển của thông tin quang Thông tin quang đã có những bước phát triển và hoàn thiện được ghi nhận những cột mốc thời gian sau : - 1790 CLAUDE CHAPE kỹ sư người Pháp đã xây dựng một hệ thống điện báo quang hệ thống này gồm một chuỗi các tháp với các đèn báo hiệu di động trên đó - 1880 ALAXANDER GRAHAM BELL người Mỹ , giới thiệu hệ thống Photo phone , qua đó tiếng nói có thể truyền đi theo ánh sáng trong môi trường không khí mà không cần dây 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.FRENCH kỹ sư người Mỹ , nhận bằng sáng chế về hệ thống thông tin quang , phương tiện truyền dẫn của Ông là ống thủy tinh - 1958 ARTHUR SEHAWLOW và CHARLESH TOWNES , xây dựng và phát triển laser - 1960 THEODOR H .MAMAN đưa laser vào hoạt động thành công - 1962 Laser bán dẫn và photodiode bán dẫn được thừa nhận - 1966 CHARLES H .KAO và GEORGEA.
HOCKAM , hai kỹ sư phòng thí nghiệm standard telecommunication của Anh đề xuất việc dùng sợi thủy tinh để dẫn ánh sáng - 1970 Hãng GLASS WORK chế tạo thành công loại sợi có suy hao nhỏ hơn 20dB/km ở bước sóng 633nm - 1972 Loại GI được chế tạo với tốc độ suy hao 4dB/km - 1983 Sợi đơn mode (SM) được xuất xưởng ở Mỹ - Ngày nay loại sợi đơn mode được sử dụng rộng rãi độ suy hao của loại sợi này chỉ còn khoảng 0.2dB/km ở bước sóng 1550nm Cùng với công nghệ chế tạo các nguồn phát và thu quang, sợi dẫn quang đã tạo ra các hệ thống thông tin quang với nhiều ưu điểm vượt trội hơn hẳn so với các hệ thống thông tin cáp kim loại. Hiện nay các hệ thống thông tin quang truyền dẫn tất cả các tín hiệu dịch vụ băng hẹp, băng rộng đáp ứng yêu cầu của mạng số liên kết đa dịch vụ ISDN. Các hệ thống thông tin quang sẽ là mũi đột phá về tốc độ cự ly truyền dẫn và cấu hình linh hoạt cho các dịch vụ viễn thông cấp cao. Những ưu điểm của hệ thống thông tin quang Sợi quang đã trở thành một phương tiện thông dụng cho nhiều yêu cầu truyền thông.
Nó có những ưu điểm vượt hơn so với các phương pháp truyền dẫn điện thông thường. Phần dưới đây em xin trình bày những ưu điểm của thông tin quang : - Dung lượng lớn : Các sợi quang có khả năng truyền những lượng lớn thông tin. Với công nghệ hiện nay trên hai sợi quang có thể truyền được đồng thời 60.000 cuộc đàm thoại. Một cáp sợi quang (có đường kính ngoài 2 cm) có thể chứa được khoảng 200 sợi quang, sẽ tăng được dung lượng đường truyền lên 6.000 cuộc đàm thoại.
So với các phương tiện truyền dẫn bằng dây thông thường, một cáp lớn gồm nhiều đôi dây có thể truyền được 500 cuộc đàm thoại. một cáp đồng trục có khả năng với 10.000 cuộc đàm thoại và một tuyến viba hay vệ tinh có thể mang được 2000 cuộc gọi đồng thời. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Kích thước và trọng lượng nhỏ : sợi quang có bán kính rất nhỏ, thường bán kính này không lớn hơn bán kính sợi tóc con người. Vì thế, thậm chí khi sợi quang được phủ thêm những lớp bảo vệ thì chúng vẫn nhỏ và nhẹ hơn nhiều so với cáp đồng.
- Không bị nhiễu điện : Truyền dẫn bằng sợi quang không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ (EMI) hay nhiễu tần số vô tuyến (RFI) và nó không tạo ra bất kỳ sự nhiễu nội tại nào. Sợi quang có thể cung cấp một đường truyền “sạch" ở những môi trường khắc nghiệt nhất. Cáp sợi quang cũng không bị xuyên âm. Thậm chí dù ánh sáng bị bức xạ ra từ một sợi quang thì nó không thể thâm nhập vào sợi quang khác được.
- Tính cách điện : Sợi quang là một vật cách điện. Sợi thủy tinh này loại bỏ nhu cầu về các dòng điện cho đường thông tin. Cáp sợi quang làm bằng chất điện môi thích hợp không chứa vật dẫn điện và có thể cho phép cách điện hoàn toàn cho nhiều ứng dụng. Nó có thể loại bỏ được nhiễu gây bởi các dòng điện chạy vòng dưới đất hay những trường hợp nguy hiểm gây bởi sự phóng điện trên các đường dây thông tin như sét hay những trục trặc về điện.
- Tính bảo mật : Sợi quang cung cấp độ bảo mật thông tin cao. Một sợi quang không thể bị trích để lấy trộm thông tin bằng các phương tiện điện thông thường như sự dẫn điện trên bề mặt hay cảm ứng điện từ, và rất khó trích để lấy thông tin ở dạng tín hiệu quang. Các tia sáng truyền lan ở tâm sợi quang và rất ít hoặc không có tia nào thoát khỏi sợi quang đó. Thậm chí nếu đã trích vào sợi quang được rồi thì nó có thể bị phát hiện nhờ kiểm tra công suất ánh sáng thu được tại đầu cuối.
- Độ tin cậy cao và dễ bảo dưỡng : Sợi quang là một phương tiện truyền dẫn đồng nhất và không gây ra hiện tượng pha-đinh. Những tuyến cáp quang được thiết kế thích hợp có thể chịu đựng được những điều kiện về nhiệt độ và độ ẩm khắc nghiệt và thậm chí có thể hoạt động ở dưới nước. Sợi quang có thời gian hoạt động lâu, ước tính trên 30 năm đối với một số cáp. Yêu cầu về bảo dưỡng đối với một hệ thống cáp quang là ít hơn so với yêu cầu của một hệ thống thông thường do cần ít bộ lặp điện hơn trong một tuyến thông tin.
- Tính linh hoạt: Các hệ thống thông tin quang đều khả dụng cho hầu hết các dạng thông tin số liệu, thoại và video. Các hệ thống này đều có thể tương thích với các chuẩn RS.35, Ethernet, Arcnet, FDDI, T1, T2, T3, Sonet… - Tính mở rộng: Các hệ thống sợi quang được thiết kế thích hợp có thể dễ dàng được mở rộng khi cần thiết. Một hệ thống dùng cho tốc độ số liệu thấp, ví dụ T1 (1544 Mb/s) có thể được nâng cấp trở thành một hệ thống tốc độ số liệu cao hơn, OC-12 (622 Mb/s), bằng cách thay đổi các thiết bị điện tử. - Sự tái tạo tín hiệu: Công nghệ ngày nay cho phép thực hiện những đường truyền thông bằng cáp quang dài trên 70 km trước khi cần tái tạo tín hiệu, khoảng cách này còn có thể tăng lên tới 150 km nhờ sử dụng các bộ khuếch đại laze.
Trong tương 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com lai, công nghệ có thể mở rộng khoảng cách này lên tới 200 km và có thể 1000 km. Chi phí tiết kiệm được do sử dụng ít các bộ lắp trung gian và việc bảo dưỡng chúng có thể là khá lớn. Ngược lại, các hệ thống cáp điện thông thường cứ vài km có thể đã cần có một bộ lặp. - Giá thành thấp đầy tiềm năng : thủy tinh cung cấp cho thông tin quang được lấy từ cát, không phải là nguồn tài nguyên khan hiếm.
Vì thế, sợi quang đem lại giá thành thấp. Thông tin quang cũng cho phép truyền đồng thời các tín hiệu có bước sóng khác nhau. Đặc tính này cùng với khả năng truyền dẫn băng thông rộng của sợi quang sẵn có làm cho dung lượng truyền dẫn của tuyến trở nên rất lớn. Cấu trúc và các thành phần chính của hệ thống thông tin quang Mã Thiết Bộ Thiết Giải hoá bị phát lặp bị thu mã Phát quang Sợi Sợi quang Thu quang quang Hình 1.Cấu trúc của hệ thống thông tin quang Các thành phần của tuyến truyền dẫn quang bao gồm: phần phát quang, cáp sợi quang và phần thu quang.
- Phần phát quang : được cấu tạo từ nguồn phát tín hiệu quang và các mạch điều khiển liên kết với nhau. Phần tử phát xạ ánh sáng có thể là: Diod Laser (LD), Diod phát quang (LED: Light Emitting Diode). LED dùng phù hợp cho hệ thống thông tin quang có tốc độ bit không quá 200Mbps sử dụng sợi đa mode. LED phát xạ tự phát, ánh sáng không định hướng nên để sử dụng LED tốt trong hệ thống thông tin quang thì nó phải có công suất bức xạ cao, thời gian đáp ứng nhanh.
LD khắc phục nhược điểm của LED, thường sử dụng LD cho truyền dẫn tốc độ cao. LD có nhiều ưu điểm hơn so với LED: phổ phát xạ của LD rất hẹp (khoảng từ 1 đến 4nm nên giảm được tán sắc chất liệu), góc phát quang hẹp (5- 100), hiệu suất ghép ánh sáng vào sợi cao. - Cáp sợi quang : gồm các sợi dẫn quang và các lớp vỏ bọc xung quanh để bảo vệ khỏi tác động có hại từ môi trường bên ngoài.