Kỹ thuật truyền dẫn thông tin quang SDH

Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ, chuyên ngành tin học Kỹ thuật truyền dẫn thông tin quang SDH

lờI mở đầu

Có ba phơng thức truyền dẫn đợc sử dụng trong mạngviễn thông hiện nay đó là: truyền dẫn cáp đồng, truyền dẫncáp quang, truyền dẫn sóng vô tuyến trong đó truyền dẫncáp sợi quang đang và sẽ tiếp tục chiếm u thế trong mạngtruyền dẫn truyền dẫn quang có những u điểm là : độ rộngbăng tần lớn, độ truyền dẫn cao, độ tin cậy cao Do đóđáp ứng đợc tất cả các dịch vụ từ các dịch vụ tấc độ thấp vàtrung bình nh thoại, fax, Cho tới các dịch vụ tấc độ caonh hội nghị truyền hình,truy cập dữ liệu từ xa,dịch vụchuyển giao tệp đa môi trờng,

Tại việt nam truyền dẫn sợi quang đang đợc chuyển giaorộng rãi : Mạng truyền đờng trục, mạng truyền dẫn trung kế,mạng truyền dẫn nội hạt và trong tơng lai các đờng kết nốithuê bao tới tổng đài hoặc các bộ tập trung từ xa sẽ đợc thaythế bằng sợi quang Điều đó có nghĩa là một mạng truyền dẫntoàn quang là có thể thực hiện đợc

Hai phơng thức truyền dẫn chính trong thông tin quanglà truyền dẫn cận đồng bộ PDH và truyền dẫn đồng bộ SDH Tuy nhiên dung lợng của của PDH còn hạn chế nh trạm xen-rẽphải sử dụng nhiều thiết bị , kênh nghiệp vụ còn ít nênkhông thích hợp nên không thích hợp với mạng viễn thông códung lợng cao và băng thông rộng chính vì thế công nghệtruyền dẫn SDH đã ra đời đã đáp ứng kịp nhu cầu thông tinngày càng cao mà vẫn đảm bảo chất lợng thông tin tốt Đối vớinớc ta công nghệ SDH đã thâm nhập mạng viễn thông đờng

1

trục trên đất liền có tốc độ 2,5Gbit/s có cấu hình mạng Ringtự phục hồi , ở các tỉnh các thành phố ngày càng nhiều thôngtin cáp sợi quang SDH Vì vậy việc tìm hiểu và nắm vững kĩthuật truyền dẫn thông tin quang SDH là một nhu cầu cầnthiết đối với mỗi nhân viên và còn là nhiệm vụ của các côngnhân , kĩ thuật viên vận hành và khai thác kĩ thuật thông tinquang SDH.

Với mục đích nh vậy bản đồ án của em gồm có 2 phần : Phần I : Tổng quan về hệ thống thông tin quang gồm có3 chơng :

Chơng I : Hệ thống thông tin quang.Chơng II : Sợi quang.

Chơng III : Khái quát hệ thống thông tin sợi quang.

Phần II : Công nghệ SDH trong thông tin quang gồm có 4chơng.

Chơng I : Bộ ghép PCM-24 và PCM-30Chơng II : Phân cấp số cận đồng bộ PDH.Chơng III : Hệ thống thông tin đồng bộ SDH.

Chong IV: Thiết bị SDH, cấu trúc mạng và các thiết bịbảo vệ.

Mặc dù đã rất nhiều cố gắng nhng vì thời gian có hạn ,hơn nữa trình độ hiểu biết cha sâu nên bản báo cáo của emcòn nhiều hạn chế không tránh đợc khỏi những sai sót emmong đợc sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và các bạn

phần I.

TổNG QUAN Về Hệ THốNG THÔNG TINQUANG.

 Lịch sử phát triển.

Ngay từ thời xa xa con ngời đã biết ánh sáng để truyềntin thời thợng cổ con ngời đã biết dùng khói lửa để thông báocho nhau biết mỗi khi có kẻ thù xâm lăng Vào thế kỉ 18,mộtdẫy dài các cột báo hiệu đã đợc xây dựng dùng để truyềntin Khi tín hiệu moóc ra đời,tầu thuyền đi biển đã dùng cờhiệu hoặc ánh đèn nhấp nháy để truyền các bức điện báo.Phơng thức truyền tin này tồn tại cho tới khi có điện báo vôtuyến ý tởng truyền ánh sáng qua thuỷ tinh đợc bắt nguồntừ thí nghiệm 'Suối ánh sáng' của John Tydall tại Anh vào năm1970 Tại thí nghiệm này ngời ta quan sát thấy ánh sáng phátra từ một nguồn sáng truyền qua dòng nớc hẹp nhờ phản xạtoàn phần giữa nớc và không khí Các thí nghiệm đầu tiênvề truyền sóng ánh sáng qua sợi thuỷ tinh trần đã đợc thựchiện tại Đức vào năm 1930 Nhng do lúc bấy giờ thuỷ tinh cóđộ xuy hao và tán sắc lớn, giòn dễ gẫy nên không đợc ápdụng vào thực tế Sợi quang có lõi thuỷ tinh có chiết xuất caovà đợc bao bọc bởi lớp vỏ thuỷ tinh chiết xuất thấp hơn đãđợc A S CVanHeel, H H Hopkin và N S Kanapy chế tạo vàonăm 1954 để truyền hình ảnh trong máy nội soi Laser đợcphát minh vào năm 1960 Sau khi laser ra đời một hệ thốngtruyền dẫn tín hiệu quang qua không khí đã đợc xây dựng.Tuy nhiên do ảnh hởng của địa hình,ma, mây mù và nhiệtđộ thay đổi vv Nên truyền tin không ổn định Do do

3

các nhà nghiên cứu tiếp tục tìm môi trờng truyền dẫn ánhsáng tốt hơn

Theo tinh toán thì sợi thuỷ tinh có suy hao khoảng20dB/km thì có thể truyền dẫn tín hiệu quang đi xa Nhngtừ năm 1967 trở về trớc chỉ mới chế tạo đợc sợi có suy hao lớnhơn hoặc bằng 1000dB/km tại các bớc sóng nhìn thấy Dođó mà sợi quang chỉ đợc áp dụng trong các phòng thínghiệm Vào năm 1970 Kao và Hockman đã chế tạo sợi quangcó xuy hao vào khoảng 20dB/km Với sợi quang này thì côngsuất mà ánh sáng truyền đợc 2km đã bị giảm 40 dB Hệthống thông tin quang nh vậy cũng chỉ tơng đơng với hệthống thông tin kim loại có khoảng lặp khoảng 2km

Năm 1975 mỹ đã sản xuất đợc sợi quang có xuy hao2dB/km Nhật bản đã sản xuất đợc sợi quang có xuy hao0,5dB/km vào năm 1978 và 0,2dB/km vao năm 1979 tại các b-ớc sóng 1,3m và 1,5m Vào năm 1982 corning đã thông báokết quả nghiên cứu loại sợi quang có xuy hao thấp nhất là0,15dB/km tại bớc sóng là 1,6m khi sử dụng Silic Nếu sảnxuất thành công sợi quang nh vậy thì công suất quang chỉgiảm một nửa khi truyền tin đi xa 20km

Song song với sự phát triển của sợi quang, loại nguồnquang trọng nhất là laser cũng không ngừng phát triển vàhoàn thiện Năm 1980 đã sản xuất thành công laser có bớcsóng phù hợp với sợi quang Cũng vào thời điểm nay tại các nớccông nghiệp phát triển đã sử dụng hệ thống thông tin cáp sợiquang thay thế các đờng truyền trung kế cáp kim loại có tấcđộ bít lớn hơn 8Mbit/s

Các hệ thống thông tin quang thế hệ đầu tiên sửdụng sợi đa mode và laser diode bức xạ bớc sóng xung quanh850nm Vào năm1985 loại laser này không đợc sử dụng vớicác cự ly dài và chỉ đợc sử dụng trong các mạng thông tin nộibộ Tiếp theo là các hệ thống thông tin quang sử dụng chocác sợi đơn mode tại các dải bớc sóng 1,3m và 1,55m đã đ-ợc đa vào khai thác nhiều hệ thống thông tin cáp sợi quangđơn mode thả biển và trên đất liền đã đợc lắp đặt vàocuối thế kỉ 80, điển hình là tuyến cáp quang vợt đại tây d-ơng TAT-8 đã đợc khai thác và sử dụng vào năm1988 Từ đóđến nay mạng thông tin cáp sợi quang đã đợc khai thác vớinhịp độ nhanh chóng

Các hệ thống thông tin quang hiện đại sử dụng điềuchế cờng độ và tách quang trực tiếp (IM/DD) Cũng đã cómột hớng nghiên cứi khác là truyền dẫn sợi quang coherent.Hệ thống quang này sử dụng điều chế quang ngoài, táchquang heterodyne và homody sẽ khắc phục một số hạn chếcủa của hệ thống thông tin quang thông thờng Trong nhữngnăm gần đây công nghệ ghép bớc sóng và khuyếch đạiquang cũng đợc triển khai rộng rãi, mở đờng cho việc tăng cựly và đặc biệt là tốc độ bít của hệ thống tới hàng trămGbit/s

Nh vậy có thể thấy thông tin quang liên tục phát triển vàđáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con ngời

5

Chơng I

hệ thống thông tin quang1 1 Mở đầu.

hiện nay nhu cầu thông tin liên lạc ngày càng tăng đòihỏi số lợng kênh truyền dẫn lớn, song các hệ thống truyền dẫnviba,vệ tinh không cho phép tổ chức các kênh cực lớn Nhngvới kĩ thuật thông tin quang, ngời ta có thể tạo ra các luồngkênh hệ thống truyền dẫn nhiều kênh, hơn hệ thống điện.Hiện nay đã chế tạo ra các hệ thống truyền dẫn hằng trămGbit/s và ở một số nớc đã có trên 50% hệ thống kênh truyềndẫn là các kênh truyền dẫn quang

Hiện tại,thông tin quang đang ở giai đoạn phát triểnban đầu Các hệ thống truyền dẫn quang đợc ứng dụng đểhoạt động song song với các hệ thống truyền dẫn khác vàtruyền dẫn thông tin điện bằng tải tin quang nhờ các quátrình chuyển đổi tín hiệu địên-quang ở đầu phát và tínhiệu quang-điện ở đầu thu Tín hiệu đa vào truyền dẫn vàlấy ra đều là tín hiệu điện thông thờng, chỉ có trên đờngtruyền là tín hiệu quang

1 2 Các thành phần của một hệ thống thông tinquang

Sơ đồ khối cơ bản của một hệ thống thông tin quang :

Hình 1: sơ đồ khối cơ bản của một hệ thốngthông tin quang

3; Bộ biến đổi điện-quang E/O :

Để điều biến tín hiệu vào cờng độ bức xạ quang đểcho phát đi tín hiệu 4; Sợi quang (SQ):

7Phần

điện tử

Biến đổi điện quang

Sợi quang SQ

Biến đổi quang

điện E/O

Phần điện tử

Nguồn tín hiệu

Tín hiệu

thu

Để truyền dẫn ánh sáng của nguồn bức xạ E/O đã điềubiến

5; Bộ biến đổi quang - điện O/E :

Là bộ thu quang tiếp nhận ánh sáng từ sợi quang đa vàovà biến đổi trở thành tín hiệu điện nh tín hiệu đã phát đi.

6; Tải tin :

Trong hệ thống thông tin quang ánh sáng cũng là sóngđiện từ nhng có tần số rất cao Do vậy, tải thông tin quang rấtphù hợp, thuận tiện cho các tín hiệu băng rộng

1 3 Đặc tính của thông tin quang :

1 3 1 Ưu điểm của kĩ thuật truyền dẫnquang:

+ Hệ thống tin quang khai thác miền phổ điện từcha đợc sử dụng Từ trớc những năm 1960, hệ thống thông tinđiện sử dụng các vùng bớc sóng khác nhau để truyền tin :Sóng dài(100m -100km), sóng ngắn(10cm - 100m), sóng viba(1mm-10cm), tuy nhiên cho tơi năm 1960 việc phát minh ralaser cho phép sử dụng dải tần số từ 0,4m tới 0,6m đểtruyền tin Dải băng tần này năm trong vùng tần số rất lớnnằm ngoài vùng tần số mà các hệ thống thông tin quang tínhiệu đợc truyền trong sợi khác trong hệ thống thông tinquang tín hiệu đợc truyền trong sợi quang do đó không cầnđăng kí với cục quản lý tần số

+ băng tần rộng và dung lợng cao nên truyền đợcmọi loại dịch vụ và nâng cao tốc độ bít dễ dàng

+ cáp sợi quang phi kim loại không dẫn điện vàkhông cảm ứng điện từ trờng nên có thể đi gần đờng dây

điện lực, không bị sét đánh và không bị ảnh hởng của cannhiễu,điện từ bên ngoài

+ Do môi trờng truyền dẫn sợi quang có xuy hao nhỏ (cỡ0,2dB/km) do đó khoảng cách giữa các trạm lặp tăng, và dođó số lợng trạm lặp giảm đáng kể so với hệ thống cáp kimloại cổ điển

+ Vật liệu chế tạo sợi quang là silic Đây là vật liệusẵn có, đồng thời công nghệ chế tạo quang không ngừng đ-ợc cải tiến Do đó giá thành cáp sợi quang cũng giảm dần vànó đợc thay thế cáp đồng - là một trong những tài nguyênđang dần khan hiếm và phải sử dụng cho các lĩnh vực khác

+ Do không bị ảnh hởng của can nhiễu bên ngoài nênchất lợng dịch vụ cao hơn

1 3 2 Nhợc điểm của cáp quang:

+ Sợi quang nhạy cảm với hơi ẩm và nớc thấm vào bêntrong cáp, nhạy cảm với bức xạ ion

+ Phải bổ xung dây kim loại khi co yêu cầu cấpnguồn từ xa cho các trạm lặp

+ Hiệu suất nôi ghép nguồn quang- sợi và công suấtphát của nguồn quang còn thấp

+ Đòi hỏi công nghệ cao trong chế tạo laser diode vàsợi quang

+ Sợi quang dòn và dễ gẫy, việc hàn nối khó khănđòi hỏi công nghệ cao Việc triển khai hệ thống truyền dẫnquang ở các địa hình phức tạp nh : vùng đồi núi,venbiển,hải dảo là tốn nhiều thời gian và công sức

1.4 Những ứng dụng của sợi quang :

9

+ Sợi quang đợc ứng dụng trong thông tin và một số mụcđích khác

+ Vị trí của sợi quang trong mạng lới thông tin trong giaiđoạn hiện nay gồm :

chơng IISợI QUANG

2 1 Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng 2 1 1 sự phản xạ và sự khúc xạ

Tổng quát, khi ánh sáng truyền trong môi trờng mộtđến mặt phẳng phân cách với môi trờng hai, với chiết suấtn1>n2 thì có hiện tợng nh hình vẽ 2 1

n1sin1>n2 sin2

ở đây : vì n1>n2 cho nên tới góc ở môi trờng chiếtquang hơn sẽ nhỏ hơn góc khúc xạ 2 ở môi trờng kém chiếtquang hơn : Nếu góc tới 1 lớn dần nên tới một giá trị c tạo ratia khúc xạ nằm song song với danh giới phân cách hai môi tr-

Môi tr ờng 1

Môi tr ờng 2

Hình 2 1 – Sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng

11Mặt phân

cách

ờng thì lúc này c đợc gọi là góc tới hạn,lúc này không tồn tạitia khúc xạ ở môi trờng 2 (tia2) Khi một tia sáng có góc 1>c

thì bị phản xạ ngợc trở lại ( tia3) Hiện tợng các tia sáng bịphản xạ trở lại môi trờng ban đầu tại mặt phân cách hai môitrờng gọi là phản xạ toàn phần bên trong (phản xạ toànphần)

2 1 2 Sự phản xạ toàn phần

Từ công thức SNELL đã nêu trên ta thấy :

Nếu n1>n2 thì 1>2 : Tia khúc xạ gẫy về phía gần pháp

tuyến

Nếu n1<n2 thì 1< 2 : Tia khúc xạ gẫy về phía gần

pháp tuyến hơn nh hình 2 1

Trờng hợp n1>n2 nếu tăng 1 thì 2 tăng luôn lớn hơn 1

khi 2= 90 tức là tia khúc xạ song song với mặt tiếp giáp,thì1 đợc gọi là góc tới hạn 1 Nếu tiếp giáp tăng 1> c thì

không còn tia khúc xạ mà chỉ còn tia phản xạ ( Hình2 1).Hiện tợng này đợc gọi là phản xạ toàn phần

Dựa trên công thức định luật khúc xạ ( Công thứcSNELL) với 1 =90 có thể tính đợc góc tới hạn c :

Sin c= hay c = arcsin

2 2 Cấu tạo sợi quang

Sợi quang cấu tạo gồm một lõi dẫn quang đặc có chiếtsuất n1bán kính và lớp vỏ cũng là vật liệu dẫn quang baoquanh ruột có chiết xuất n2<n1 và có bán kính là b Các thamsố a, b ta có các định nghĩa :

Độ lệch tơng đối  : =

Hai tham số này quyết định đặc tính truyền dẫn củasợi quang :

2 3 Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang

ứng dụng của hiện tợng phản xạ toàn phần, sợi quang ợc chế tạo gồm một lõi (core) bằng thuỷ tinh có chiết suất làn1 và một lớp bao bọc ( cladding) bằng thuỷ tinh có chiết suấtlà n2với n1 > n2 (Hình 2 4)

ánh sáng truyền trong lõi sợi quang sẽ phản xạ nhiều

lần( phản xạ toàn phần ) trên mặt tiếp giáp giữa lõi và vỏbọc Do ánh sáng có thể truyền đợc trong sợi có cự ly dài ngaycả khi bị uốn cong với một độ cong tới hạn

= n1 –n2

= n12 –n22

2n12

Hình 2 4 nguyên lý truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang.

N0 sinmax=n!sin(90- c)

Mà : n0 = 1 chiết xuất của không khí = 1-sin2c

Sin(90- c) =cosc = aDo đó :

`  = =

Độ lệch chiết xuất tơng đối  có giá trị khoảng từ0,002 đến 0,013 (tức là từ 0,2 đến 1,3%)

2 5 Các dạng phân bố chiết suất trong sợi quang.

Cấu trúc chung của sợi quang gồm lõi bằng thuỷ tinh cóchiết xuất lớn và một lớp bọc cũng bằng thuỷ tinh nhung chiếtsuất nhỏ hơn Chiết suất của lớp bọc không đổi còn chiếtsuất của lõi nói chung thay đổi theo bán kính ( khoảng cáchtính từ trục của sợi ra) Sự biến thiên theo bán kính đợc viết

өmax max

2n1

dới dạng tổng quát nh sau, và đợc biểu diễn nh trên hình 2.6

g : Số mũ quyết định dạng biến thiên,g>1 Các giá trị thông dụng của g:

g=1 dạng tam giác g=2 dạng parabol g dạng nhẩy bậc

15Hình 2 6 – Các dạng phân bố chiết

Hình 2 6 – Các dạng phân bố chiết suất

g ->  g = 2

g = 1n(r)

n2 ; a < r  3 (lớp bọc)r 2

a

n1 – n2

n1

2.5.1 Sợi quang có chiết suất nhảy bậc (SợiSI :Step- Index)

Đây là loại sợi có cấu tạo đơn giản nhất với chiết suấtcủa lõi và lớp bọc khác nhau một cách rõ rệt nh hình bậcthang Các tia từ nguồn quang phóng vào đầu sợi với góc tớikhác nhau xẽ truyền theo những đờng khác nhau

Các tia trong lõi truyền với cùng vận tốc (Vì v=c/n1 ởđây n1 không đổi ) mà chiều dài đờng truyền khác nhaunên thời gian sẽ khác nhau trên cùng một chiều dài sợi Điềunày dẫn tới một hiện tợng : Khi đa một xung ánh sáng hẹp vàođầu sợi lại nhận đợc một xung ánh sáng rộng hơn ở cuối sợi.Đây là hiện tợng tán sắc ( Dispersion ) Do đó độ tán sắcánh sáng lớn nên sợi SI không thể truyền tín hiệu có tốc độcao qua cự ly dài đợc Nhợc điểm này có thể khắc phục ởtrong loại sợi quang có chiết suất giảm dần

2.5.2 Sợi GI có chiết suất giảm dần (Sợi GI : Index). 

Sợi GI có dạng phân bố chiết suất lõi dạng parabol

nr =

Vì chiết thay đổi một cách liên tục nên tia sáng ở trongn1 1 -  ; r  a

n2 ; a < r  br 2

a

Đờng truyền của các tia sáng trong sợi GI cũng khôngbằng nhau nhng vận tốc truyền cũng thay đổi theo Các tiatruyền xa trục co đờng truyền dài hơn nhng có vận tốctruyền lớn hơn ( v=c/n ) và ngợc lại các tia ở gần trục có đờngtruyền ngắn hơn nhng vận tốc truyền lại nhỏ hơn Tiatruyền dọc theo trục có đờng truyền ngắn nhất nhng đi vớivận tôc nhỏ nhất vì chiết suất ở trục là lớn nhất Nếu chế tạochính xác sự phân bố chiết suất theo đờng parabol ( g=2)thì đờng đi của tia sáng có dạng hình sin và thời giantruyền của các tia này bằng nhau Độ tán sắc của sợi GI nhỏhơn nhiều so với sợi SI Ví dụ độ chênh lệch thời gian truyềnqua 1 km chỉ khoảng 1ns

Cũng cần li ý rằng góc mở  ở đầu sợi GI cũng thay đổitheo bán kính r vì n1 cũng là hàm của n 1(r)

sin(r) = n1(r) – n22=NA 1-  NA

Trên trục sợi : r=a thì (0)= max

Trên mặt giao tiếp : r=a thì thì (a)=0

2.5.3 các dạng chiết suất khác.

Các dạng chiết suất SI và GI đợc dùng phổ biến Ngoàira còn một số dạng chiết suất khác nhằm đáp ứng yêu cầuđặc biệt nh :

a Dạng chiết suất trong lớp bọc (H2 7a)

Trong kĩ thuật chế tạo quang, muốn thuỷ tinh có chiếtsuất lớn phải thêm vào đó nhiều tạp chất nhng điều này làmtăng độ xuy hao Dạng giảm chiết suất lớp bọc nhằm đảm

17r 2

a

bảo độ chênh lệch chiết suất  nhng có chiết suất lõi n1

không cao

b Dạng dịch độ tán sắc (H2 7b)

Độ tán sắc tổng cộng của sợi quang triệt tiêu nhau ở bớcsóng gần 1300nm Ngời ta có thể dịch điểm có độ tán sắctriệt tiêu đến bớc sóng 1550nm bằng cách dùng sợi quang códạng chiết suất nh trên

c Dạng san bằng tán sắc

Với mục đích làm giảm độ tán sắc của sợi quang trongmột khoảng bớc sóng Chẳng hạn đáp ứng cho kĩ thuật ghépkênh theo bớc sóng, ngời ta dùng sợi quang có dạng chiết suấtnh hình trên dạng chiết suất này khá phức tạp nên hiện naymới chỉ đợc áp dụng trong phòng thi nghiệm chứ cha đa rathực tế

2 6 Sợi đa mode và sợi đơn mode

Có hai hớng để khảo sát sự truyền ánh sáng trong sợiquang Một hớng dùng lý thuyết tia sáng một dùng lý thuyếtsóng ánh sáng Thông thờng lý thuyết tia đợc áp dụng vì nóđơn giản, dễ hình dung song có những khái niệm không

thể dùng lý thuyết tia để diễn tả một cách chính xác và khiđó ngời ta phai dùng đến lý thuyết sóng Mode sóng là mộttrong những khái niệm đó

Một mode sóng là một trạng thái truyền ổn định củaánh sáng trong sợi Khi truyền trong sợi ánh sáng đi theo nhiềuđờng, trạng thái ổn định của các đờng này gọi là mode Cóthể hình dung gần đúng là một mode ứng với một tia sáng Các mode sóng đợc kí hiệu là LPv

Với v= 0,1,2,3 và =1,2,3, Mode thấp nhất làLP01

Số mode truyền đợc trong sợi phụ thuộc vào thông sốcủa sợi trong đó có thừa số V :

V= a.NA = k a NA

Trong đó : a : Bán kính lõi sợi  : Bớc sóng

K =2/ : Thừa số sóng NA : Khẩu độ số

Một cách tổng quát, số mode N truyền trong sợi đợctính gần đúng nh sau :

N= .

Trong đó : v: thừa số v

g: số mũ trong hàm chiết suất



Số mode truyền đợc trong sợi chiết suât nhảy bậc (SI)với g=2 thì số mode là :

N=

2.6.1 Sợi đa mode (MM :Multi- mode)

Sợi đa mode có đờng kính lõi và khẩu độ số lớn nênthừa số V và số mode N cũng lớn

Các thông số của loại sợi đa mode thông dụng(50/125m) là :

Đờng kính lõi : d= 2a = 50m Đờng kính lớp bọc : D=2b = 125m Độ lệch chiết xuất :  = 0,01 = 1% Chiết suất lớn nhất của lõi :n1=1,46

Nếu làm việc ở bớc sóng  = 0,85m thì : V = a.NA = .a.n1 2 = 38

Và mode truyền trong sợi là : (Nếu là sợi SI ) N = = 726

Sợi đa mode có chiết suất nhẩy bậc hoặc chiết suấtgiảm dần (H2 8 )

2

2 

∆=n1+n2/n1=1%50àm

2.6.2 Sợi đơn mode (SM : single Mode )

Khi kích thớc lõi sợi để chỉ có một mode sóng cơ bản(LP01) truyền đợc trong sợi thì sợi gọi là sợi đơn mode Trên lýthuyết sợi làm việc ở chế độ đơn mode khi thừa số V<Vc1=2,405

Vì chỉ có một mode sóng truyền trong sợi nên độ tánsắc do nhiều đờng truyền bằng không và sợi đơn mode cóchiết suất phân bố nhẩy bậc (H2 9 )

Các thông số của sợi đơn mode thông dụng là :- Đờng kính lõi : d= 2a =9m -10 m

- Đờng kính lớp bọc : D=2b =125 m - Độ lệch chiết suất  =0,003= 0,3% - Chiết suất lõi : n1 =1,46

21Hình 2 9 – kích th ớc sợi đơn mode

Các thông số truyền dẫn của sợi đa mode sẽ đợc phântích ở đây chỉ so sánh những thông số nổi bật của hai loạisợi này Độ tán sắc của sợi đơn mode nhỏ hơn nhiều so với sợiđa mode (Kể cả sợi GI ), đặc biệt là ở bớc sóng r=1300nm.Độ tán sắc của sợi đơn mode rất thấp (  0 ) Do đó dảithông của sợi đơn mode rất rộng Song kích thớc của sợi đơnmode quá nhỏ nên đòi hỏi kích thớc của các linh kiện quangcũng phải tơng đơng và các thiết bị nối ghép sợi đơn modecũng phải có độ chính xác rất cao Các yêu cầu này ngày nayđều có thể đáp ứng và do đó sợi đơn mode đợc dùng phổbiến

2 7 Các nguyên nhân gây tổn hao trên sợi quang

a Suy hao do tạp âm :

Hấp thụ nảy sinh là do ba cơ chế khác nhau gây ra - Hấp thụ do tạp chất : Trong thuỷ tinh thông thờng, cáctạp chất nh nớc và các ion kim loại chuyển tiếp đã làm tăngđặc tính suy hao, đó là các ion sắt, crom, coban, đồng vàcác ion OH Sự có mặt của các tạp chất này làm suy hao đạttới giá trị rất lớn, nếu sợi làm bằng thuỷ tinh nh các lăng kính

thông thờng thì suy hao nên tới vài nghìn dB/km Liên kếtOH đã hấp thụ ánh sáng ở bớc sóng khoảng 2,7m và cùng vớitác động của Silic, nó tạo nên các đỉnh hấp thụ Giữa cácđỉnh này có các vùng xuy hao thấp, đó là các cửa sổ truyềndẫn 850nm, 1300nm,1550nm, mà các hệ thống thông tin đãdùng để truyền dẫn tín hiệu ánh sáng

Hấp thụ vật liệu : Có thể thấy rằng hoạt động ở bớcsóng dài hơn sẽ cho suy hao nhỏ hơn là hoàn toàn chính xác.Nhng các liên kết nguyên tử lại có liên quan tới vật liệu và sẽhấp thụ ánh sáng có bớc sóng dài, trờng hợp này gọi là hấp thụvật liệu Mặc dù bớc sóng cơ bản của các liên kết hấp thụnằm bên ngoài bớc sóng sử dụng, nhng đuôi hấp thụ của nócó ảnh hởng : ở vùng bớc sóng 1550nm không bị suy hao mộtcách đáng kể

Hấp thụ điện tử : Trong vùng cực tím ánh sáng bị hấpthụ do các photon kích thích các điện tử trong nguyên tử nênmột trạng thái năng lợng cao hơn (Mặc dù đây là một dạnghấp thụ vật liệu, nhng tác động qua lại xảy ra trong nguyêntử ) Đối với sợi SiO2 đỉnh hấp thụ của nó vào khoảng 0,14m,tuy nhiên đuôi của nó kéo dài tới khoảng 1m, vì vậy nócũng gây ra suy hao nhỏ ở cửa sổ truyền dẫn

b Suy hao do tán xạ

Suy hao tán xạ trong sợi dẫn quang là do tính khôngđồng đều rất nhỏ của lõi sợi gây ra Đó là do có những thayđổi rất nhỏ trong vật liệu, tính không đồng đều về cấutrúc hoặc trong quá trình chế tạo sợi Nh vậy trong cấu trúcsợi bao gồm cả mật độ phân tử cao hơn và thấp hơn giá trị

23

mật độ trung bình Ngoài ra, do thuỷ tinh đợc tạo ra từ vàiloại oxit nh SiO2, GeO2 và P2O5 cho nên sự thay đổi thànhphần vẫn có thể sảy ra Hai yếu tố này làm tăng sự thay đổichiết suất, chúng tạo ra ánh sáng Rayliegh chỉ có ý nghĩa khibớc sóng ánh sáng cung cấp với kích thớc cơ cấu của tán xạ.Trong thực tế suy hao làm giảm đi một phần công suất củabớc sóng, vì thế hệ thống làm việc ở bớc sóng dài ngày đợcquan tâm nhiều

Độ suy hao của tán xạ Rayliegh tỷ lệ nghịch với luỹ thừabậc 4 của bớc sóng  , nên giảm mạnh theo chiều tăng củabớc sóng Giá trị suy hao này đáng kể ở vùng bớc sóng dới1m

ở bớc sóng 850nm suy hao do tán xạ Rayliegh của sợi Silickhoảng 1-2 dB/km và bớc sóng 1300nm suy hao chỉ khoảng0,3 dB/km, ở bớc sóng 1550nm thì suy hao này còn thấp hơnnữa

Cần li ý rằng tán xạ Rayliegh là một nguyên nhân gây rasuy hao cho sợi quang nhng hiện tợng này đợc ứng dụng đểđo lờng trong các máy đo quang dội

c Suy hao do sợi quang bị uốn cong

Suy hao do uốn cong sợi là suy hao ngoài bản chất(không cố hữi ) của sợi Khi bất kì một sợi quang nào bị uốncong theo một đờng cong có bán kính xác định thì sẽ cóhiện tợng phản xạ ánh sáng ra ngoài vỏ sợi và nh vậy ánh sángtrong lõi sợi sẽ bị suy hao

+ Uốn cong vĩ mô : là uốn cong có bán kính uốn conglớn tơng đơng hoặc lớn đờng kính sợi

+ Vi uốn cong : Là sợi cong nhỏ một cách ngẫu nhiên, ờng hợp này sảy ra khi cáp đợc bọc thành sợi

tr-Sự suy hao này xuất hiện khi tia sáng bị lệch trục khi điqua những chỗ vi uốn cong đó Một cách chính xác hơn sựphân bố trờng bị xáo trộn khi đi qua những chỗ vi uốn congđó và dẫn tới sự phản xạ năng lợng ra khỏi lõi sợi

Đặc biệt là sợi đơn mode là rất nhạy khi đi qua nhữngchỗ vi uốn cong đó, nhất là về phía bớc sóng dài

d Tán sắc

Tơng tự tín hiệu điện, tín hiệu quang truyền qua sợiquang cũng bị biến dạng Hiện tợng này gọi là tán sắc Sự tánsắc làm méo dạng tín hiệu analog và làm xung bị chồng lấptrong tín hiệu digital Sự tán sắc làm hạn chế dải thông củađờng truyền quang

Độ tán sắc tổng cộng của sợi quang,kí hiệu D, đơn vị(s) đợc xác định bởi :

Có ba loại tán sắc trong sợi quang :

+ Tán sắc mode : (Modal Dispersion)

Tán sắc phụ thuộc vào kích thớc, đặc biệt là đờngkính lõi sợi, nó tồn tại trên các sợi đa mode do các mode khácnhau lan truyền theo các đờng khác nhau làm cự ly trên đ-

25

ờng đi là khác nhau do đó thời gian truyền là khác nhau Cácsợi đơn mode không có sự tán sắc mode

+ Tán sắc vật liệu :

Tán sắc vật liệu là một hàm của bớc sóng và có sự thayđổi chỉ số chiết suất của vật liệu lõi tạo nên Nó gây ra sựphụ thuộc của bớc sóng vào vận tốc nhóm của bất kỳ modenào

+ Tán sắc dẫn sóng :

Sự phân bố năng lợng ánh sáng trong sợi quang phụthuộc vào bớc sóng Sự phân bố này gây nên sự tán sắc ốngdẫn sóng

Tán sắc do ống dẫn sóng rất nhỏ và chỉ chú ý tới sợiđơn mode

+ Độ tán sắc tổng cộng của sợi đa mode đợc tính theocông thức sau :

Dt = 02 12

Trong đó Dt là độ tán sắc tổng cộng Dt = D2

mod +D2

chr Với Dchr = Dmat+Dwg

Dmod là độ tán sắc mode

Dchr là độ tán sắc thể (cũng là độ tán sắc tổng cộngtrong sợi )

Dmat là độ tán sắc chất liệu Dwg là độ tán sắc ống dẫn sóng f Suy hao đấu nối và ghép

Suy hao đấu nối và ghép không phải do đặc tính củasợi cáp mà do đặc tính của tuyến cáp thông tin quang gâyra nó là tổn hao ở các mối ghép và mối hàn

Trong sợi quang ánh sáng cũng bị tổn hao tại các mốihàn giữa hai đoạn cáp hay giữa hai mối ghép những nguyênnhân cơ bản là :

+ Sự khác nhau giữa hai bán kính hai sợi cáp + Chất lợng bề mặt cuối hai đầu sợi cáp + Bán kính phần tiếp giáp không tròn đều

+ Hệ số tiếp giáp giữa các vùng ghép không phù hợp Ngời ta tính đợc suy hao tại các mối hàn trung bìnhnằm trong khoảng 0,05dB tới 0,13dB tại các mối ghép thì suyhao lớn hơn lên tới 0,7dB tới 1,5dB

Nói chung tín hiệu gửi đi từ máy điện thoại và máy faxđợc biến đổi từ tín hiệu quang thông qua bộ biến đổiđiện - quang (Các mức tín hiệu điện đợc biến đổi thànhcác tín hiệu quang tơng ứng, mức '1' và '0' của tín hiệuđiện, trong trờng hợp đơn giản nhất là bật/ tắt của ánh sáng) và đa tín hiệu này thành vào sợi quang Các tín hiệutruyền lan trong sợi quang tới một bộ biến đổi quang- điệncủa phía thu sau khi đã bị suy hao công xuất và trải rộngdạng sóng khi đi qua đờng truyền này Tại bộ biến đổiquang- điện, các tín hiệu quang đợc biến đổi thành tínhiệu điện Nh vậy các tín hiệu gốc của thoại, số liệu và faxsẽ đợc phục hồi và đợc gửi tới đầu máy thu

Bộ biến đổi điện- quang có thành phần chính là cáclinh kiện phát sóng nh diode laser hoặc diode phát quang vàbộ biến đổi quang điện có thành phần chính là các linhkiện thu ánh sáng nh photodiode Khi khoảng cách truyền dẫnlớn thì cần phải đặt các trạm lặp đờng dây tại các điểmtrung gian của tuyến truyền dẫn Bộ lặp này biến đổi cáctín hiệu quang đầu vào thành các tín hiệu điện và khuếchđại chúng, sau đó lại biến đổi tín hiệu điện đã khuếch đạichúng thành tín hiệu quang.

Bộ biến đổi

điện-quang Bộ biến đổi quang-điện

Hình 3 1 - Cấu hình hệ thống thông tin sợiquang

Để hiểu rõ hơn về một hệ thống thông tin sợi quang, sauđây là những khái niệm về đoạn và tuyến

3.1.1 Khái niệm về đoạn và tuyến

a) Đoạn (Section )

Trong hệ thống truyền dẫn có hai loại đoạn, đó là đoạnlặp và đoạn ghép Hình 3 2 đa ra sơ đồ xác định đoạnlặp và đoạn ghép :

Hình 3 2 -Sơ đồ xác định đoạn lặp đoạnghép

Đoạn lặp là đoạn truyền dẫn giữa hai trạm gần nhaugiữa trạm lặp và thiết bị ghép hoặc thiết bị xen/rẽ

29 TE/

Đoạn

lặp Đoạn lặp Đoạn lặp

Đoạn ghép

Đoạn ghép là đoạn truyền dẫn giữa hai thiết bị đầucuối (TE) hoặc giữa hai thiết bị xen rẽ (ADM), hoặc giữathiết bị đầu cuối và thiết bị xen rẽ

b) Tuyến (Part) Tuyến là khoảng nối logic giữa một

điểm tại đó một VC - n đợc hình thành và một điểm kháctại đó VC - n đợc kết cuối Một tuyến đợc xem nh một ốngtruyền dẫn đi ngang qua một số đoạn ghép và nối trực tiếpgiữa hai điểm để chuyển dịch Vn

Khoảng nối giữa hai VC -1 hoặc hai VC -2 đợc gọi làtuyến bậc thấp

Khoảng nối giữa hai VC -3 hoặc hai VC- 4 đợc gọi làtuyến bậc cao

Đoạn ghép

Đoạn lặp Đoạn lặp

VC

TE ADM hoặc SDXC (Kết cuối MSOH) Container ảo (Kết cuối POH)

Thiết bị lặp (Kết cuối RSOH)

3.2 Các tham số truyền dẫn

Trong truyền dẫn analog các tham số các tham số đợcđánh giá chất lợng của hệ thống là tỷ số tín hiệu trên tạp âm(S/N) và độ rộng băng tần (BW) Trong truyền dẫn số mới liênhệ giữa tín hiệu và tạp âm đợc thể hiện thông qua tỷ số lỗibít (BER) của tín hiệu sau khi tách quang Sau đây sẽ phântích các tham số nói trên :

a (SNR)c và (CNR)c điện : hai tham số này là tỉ số tínhiệu trên tạp âm và tỷ số sóng mang trên tạp âm đợc đo vềphía điện của hệ thống quang Các tỷ số này đợc đo theođiện áp, dòng điện hoặc công suất Tham số truyền dẫnBer thờng đợc đo sau khi tách quang liên quan chặt chẽ vớitham số SNR, nghĩa là mỗi trị số của SNR sẽ ứng với một trịsố của BER và ngợc lại mỗi trị số của SNR sẽ ứng với một trị sốcủa BER

BER = (Số bít lỗi )/(Tổng số bít phát đi) b) Độ rộng băng tần điện ( BW )

Độ rộng băng tần điện là phạm vi tần số mà tại đó đápứng của tín hiệu giảm tới giới hạn quy định Quy định phổ

Hình 3 3 – Sơ đồ xác định đoạn lặp, đoạn ghép và tuyến

biến nhất là độ rộng băng tần 3dB tại đó đáp ứng tín hiệugiảm tới 0,707 so với trị số của đáp ứng tại f=0

c (SNR)0 và (CNR)0 quang

Đây là tín hiệu trên tạp âm và tỷ số sóng mang trên tạpâm đợc quy định Các tham số này đợc đo tại phần quangcủa hệ thống Hai tham số này đợc đo theo tỷ số công suấttạp âm quang tơng đơng (NEP)0

d Độ rộng băng tần quang (BW)

Đây là phạm vi tần số trong đó công suất quang giảm tớiphạm vi quy định Độ rộng băng tần 3dB đợc quy định nhtần số điện thế mà tại công suất quang giảm đi 50% so vớicông suất quang tại tần số băng không

e Tốc độ bít kênh trung gian (BR)c

Đây là tốc độ bít kênh trung gian đợc quy định tại giaodiện lớp đờng Sau khi PTE sắp xếp băng gốc và byte POHvào khung của lớp đờng thì khung nay sẽ chuyển tới LTE vớitốc độ bít (BR)c

f Tốc độ bít truyền dẫn (BR)t

Tốc độ này là tốc độ bít của tín hiệu hợp thành qua lớpphotonic sau khi ghép và lập mã đờng truyền (BR) liên quanvới số lợng kênh trung gian, tốc độ bít kênh trung gian (BR)c

và các bít mào đầu LOH, SOH

g Tỉ số lỗi bít truyền dẫn ( BER)t

Đây là tỷ số lỗi bít truyền dẫn tại lớp photoric đợc đo ợc tại đầu máy thu

đ-h Độ thiệt thòi (Penalty) của tỉ số tín hiệu trên tạp âmQn

Qn là số xuy giảm của SNR do có mặt tạp âm của hệthống so với SNR khi chỉ tính tới tạp âm của máy thu

3 3 Ghép kênh :

Có 4 loại ghép kênh : ghép phân chia theo không gian.Phân chia theo tần số, phân chia theo thời gian và phânchia theo bớc sóng

- Ghép kênh phân chia theo không gian mà ở đó số lợngmỗi sợi quang trong mỗi cáp đợc tăng nên để có thể cung cấpnhiều kênh ở cùng một cáp

-Ghép kênh phân chia theo tần số và phân chia theothời thời gian đợc sử dụng phổ biến ở hệ thống tơng tự vàtruyền dân ở cáp kim loại một cách tơng ứng Trong các hệthống truyền dẫn bằng sợi quang chúng ghép nhiều tín hiệucần truyền dẫn ở trong phòng tín hiệu điện

- Ghép phân chia theo bớc sóng Theo cách ghép này,các sóng ánh sáng có bớc sóng khác nhau đợc truyền theo cùngmột sợi Phơng pháp truyền dẫn này giống nh ở các hệ thốngtruyền sóng vô tuyến, cho phép hai cấu hình : Một là truyềnhai chiều và truyền dẫn một chiều

Hình 3 4 - các hệ thống lắp ghép trong thông tin sợi quang.

33Sợi quang

Tín hiệu quang

a) Ghép kênh phân chia theo không gian

Tín hiệu quangb) Ghép kênh phân chia theo tần số

c) Ghép kênh phân chia theo thời gian

Ghép kênhGhép

Ghép kênh

Tín hiệu điệnTín hiệu

Tần số

Thời gianThời

Tín hiệu quang

ở mỗi trờng hợp việc lựa chọn cách ứng dụng đợc quyếtđịnh sau khi xem xét tới toàn bộ dữ kiện nh khoảng cáchtruyền dẫn, giảm chi phí do làm giảm số lợng sợi quang vv .Vì suy hao gây ra do sự có mặt của các bộ tách/ghép sẽ làmcho khoảng cách lặp trở nên ngắn lại các tín hiệu trong môitrờng sóng mang có thể ở dạng tơng tự và dạng số nên dễdàng hoán vị cho nhau, tạo nên một hệ thống linh hoạt, mỗiphơng thức đều có i điểm và nhợc điểm riêng Nói chungcác phơng pháp ghép này đợc kết hợp với nhau để tăng dunglợng toàn bộ mạng lới

Hình 3 5 - Cấu hình hệ thống ghép bớc

Truyền dẫn hai

Truyền dẫn một

Linh kiện thu

Linh kiện thu

quangLinh kiện phát quang

Linh kiện phát quangGhép/

TáchKênh quangGhép/

TáchKênh quang

GhépKênh quang

GhépKênh quang

Trong các hệ thống dẫn số, các mã đợc gửi vào các tuyếntruyền dẫn ( Mã đờng truyền ) Phải phù hợp với môi trờngtruyền dẫn và phải đảm bảo các điều kiện, yêu cầu với mãđờng truyền là :

1 Phải đảm bảo BSI ( Bit Sequenne Indepdence ) :Độclập chuỗi bít có nghĩa là các tín hiệu đợc truyền một cáchchính xác không liên quan tới cấu trúc của nó Ví dụ ngay cảkhi cấu trúc là chuỗi '0' hoăc'1' liên tục hoặc lặp lại có xácđịnh

2 khi có lỗi bít sảy ra thì các hiệu ứng gợn phải nhỏ 3 Mạch biến đổi mã phải có kích thớc nhỏ

4 Việc tham gia lam tăng tốc độ truyền dẫn phải nhỏso với tốc độ tín hiệu thông tin cần đợc truyền dân

5 Việc giám sát lỗi bít phải đợc thực hiện dễ dàng Cóhai loại mã điển hình sử dụng trong các đờng dẫn thực tế.Đó là mã CMI (Mã đảo dấu ) và mã mBCI (Mã bù m bít 1 ) ở cấutrúc mã CMI, tín hiệu '1' đợc biến đổi thành '00' và'11' mộtcách luân phiên, Còn đối với cấu trúc loại mBCI thì có một mãvùng bằng 1 bít xác định trong m bít đợc thêm vào tại vị tríbít thứ (m+1)

3 4 Lặp truyền dẫn và suy hao tín hiệu quang 3.4.1 Lặp tái sinh

Các xung đợc gửi vào cáp sẽ bị xuy hao và chịu ảnh ởng của bởi nhiễu giao thoa Vì vậy, ngời ta phải đặt các bộlặp tái sinh vào các điểm thích hợp trên tuyến để các xungđã phát nhận đợc chính xác tại phía thu

h-35

Các bộ lặp tái sinh phải thoả mãn ba chức năng dới đâyđể tái tạo lại các xung đã phát đi mà không bị suy hao

+ Tái tạo hình dáng + Tái tạo thời gian + Phát lại

Tái tạo lại dạng có nghĩa là chức năng khuếch đại củacác xung đã bị suy hao và biến dạng trở lại các xung có thểxác định đúng có/không

Tái tạo thời gian là xác định các vị trí trên trục thờigian

Phát lại có nghĩa là đo biên độ các tín hiệu và tái tạo lạicác xung khi lật mức xác định.

3.4.2 Bộ lặp đầu cuối (phía phát).

Tại bộ lặp đầu cuối , các tín hiệu lỡng cực vào (gồm cácxung âm và xung dơng ) đợc biến đổi bằng bộ lỡngcực/đơn cực để tạo thành tín hiệu đơn cực (tín hiệu số 1 )để cho quá trình sử lí tại các thiết bị dễ dàng hơn Tại bộxử lí mã gửi đi một số mã quy ớc đặc bịêt đợc thêm vào tínhiệu đơn cực để mang thông tin giám sát giúp cho việckiểm tra sự hoạt động bình thờng của các bộ lặp sau đóchúng đợc biến đổi thành mã đờng truyền một lần nữa đểphù hợp với môi trờng truyền dẫn Tín hiệu sau khi đi qua bộbiến đổi điện quang sẽ rẽ xuống mạch điều khiển dòng đểbiến đổi thành tín hiệu quang đa vào sợi quang  Lúc đóquá trình điều khiển đợc thực hiện để giữ công suấtquang ra luôn ổn định vì tín hiệu phát ra từ mạch điều

khiển dòng LD biến đổi theo dòng của mạch điều khiểncấu hình của bộ lặp đầu cuối phía phát

Hình 3.6 Bộ lặp đầu cuối phía phát

3.4.3 bộ lặp đờng dây.

ỏ bộ lặp đờng dây quá trình biến đổi quang điện sẽđợc thực hiện đầu tiên Vì các tín hiệu quang có công suấtthấp , bị méo dạng ngay cả khi biến đổi cho nên trớc hết tínhiệu phải đợc cân bằng và khuyếc đại (tăng công suất vàsủa méo ) ỏ đây mạch thực hiện việc tự khuyếc đại để giữmức tín hiệu không đổi sau khi đã cân bằng và khuyếchđại Tại các mạch xác định và tái tạo các xung ‘’1’’ và ‘’0’’ đ-ợc đa vào sợi quang nh bộ lặp ở phía đầu phát

điều khiển mức công suất

raMạch điều khiể

Xử lý mã gửi

Bộ biến đổi l

ỡng cực/đơn

Bộ ghép

vàtách quan

Khuyếch đại cân

Bộ biến đổi quang điện

Bộ biến đổi điện quang

Sợi quang Sợi

quang

Điểm định thời

Hình 3.7 Cấu hình của bộ lặp đờngdây

3.4.4 bộ lặp đầu cuối phía thu

Các tín hiệu đợc khôi phục có dạng xung gốc tại bộ lặpđờng dây để truyền qua sợi quang tới bộ lặp đầu cuối phíathu Một cách tơng tự nh bộ lặp đầu cuối phía phát , cáctín hiệu cùng đi qua một bộ biến đổi quang điện , cânbằng , khuyếch đại và xác định tái tạo trong quá trình xửlí các tín hiệu đã đợc khôi phục thành tín hiệu đơn cực ,sau đó quá trình biến đổi mã đợc thực hiện ngợc lại với biếnđổi mã thực hiện ở phía phát Cuối cùng sau khi biến đổi từđơn cực sang lỡng cực thì các tín hiệu điện thu đợc bằngtín hiệu hiện tại đầu vào phía phát

Bộ ghép

kênh

và APD

ch đại địnXác Xử lý mã

Bộ biến đổi

Bộ ghép

Hình3.8 Bộ lặp đầu cuối phía thu

Khi sử dụng hệ thống ghép kênh phân chia theo bớcsóng thì phải đặt bộ tách/ghép tại đầu ra phía phát LD vàđầu vào phía thu APD2 Quá trình cân bằng :

Nếu biên độ của tín hiệu r(t) khác không tại thời điểmT0 nó sẽ gây nên các hiệu quả xấu đến việc xác định củacác xung kế tiếp Điều này giao theo giữa các kí hiệu và nếusảy ra nhiều thì gây ra hiện tợng lỗi bít Chính vì vậy việcgiữ cho biên độ tại điểm này càng nhỏ càng tốt

Để làm đợc việc đó, ngời ta thiết kế bộ cân bằng A(f)để tối i hoá các tín hiệu lối vào r(t) cho mạch quyết định sủdụng đặc tính Gauss và vôn Gsine toàn phần cho r(t)

3.5 Tín hiệu và nhiễu quang

Các tín hiệu quang phát ra sau khi lan truyền trong sơiquang thì bị suy hao và méo dạng, thêm vào đó chúng cònbị ảnh hởng của nhiễu điện tử tác động ở biên độ quang -điện Bởi vậy nếu ảnh hởng suy giảm và nhiễu tín hiệuquang quá lớn thì thông tin gốc sẽ bị mất đi (Tức là '1' bịnhiễu sẽ thành '0' và ngợc lại ) nh vậy chất lợng truyền dẫn

39

theo yêu cầu là điều cơ bản nhất để thiết kế hệ thốngtruyền dẫn với nguyên nhân của nó là yếu tố quan trọngquyết định tới sự hoạt động của hệ thống ( Mối quan hệnày đợc phân tích một cách kĩ lỡng trong viẹc thiết kế hệthống )

Trong việc thiết kế hệ thống, các yếu tố nh chất lợngtoàn bộ hệ thống, dung lợng hệ thống ( phơng pháp ghép )và khoảng cách lặp lại là toàn bộ yêu cầu chung

Trong việc thiết kế hệ thống truyền dẫn sợi quang, ngờita chú ý đến yếu tố cơ bản để lựa chọn bớc sóng hoạtđộng, sợi quang, các linh kiện phát quang, linh kiện thuquang các bộ tách /ghép quang theo góc độ yêu cầu của chấtlợng truyền dẫn, khoảng cách lặp, dung lợng truyền dẫn

3.6 Bộ ghép/tách quang

Trong việc thực hiện ghép kênh phân chia theo bớcsóng thì suy hao quang do các bộ ghép/tách quang là khôngthể tránh khỏi dẫn tới làm giảm khoảng cách lặp

Việc lựa chọn ghép kênh theo bớc sóng đợc quyết địnhnh các yếu tố giảm giá thành vì giảm số lợng sợi quang, tăngtrạm lặp vì khoảng cách các trạm lặp bị giảm đi và giáthành trội thêm do các bộ tách ghép kênh

Nói chung các bộ tách/ghép kênh thờng đợc sử dụng ởcác mạng tuyến cáp mạng, tuyến cáp thuê bao cự ly ngắn, vìlúc đó việc đặt thêm các bộ ghép/tách kênh sẽ không ảnh h-ởng gì mấy

Mục tiêu trong lựa chọn bớc sóng, sợi quang, các linh kiệnthu phát quang và bộ tách/ghép quang