Mạng quang trong truyền hình cáp

MỤC LỤC MỤC LỤC 1 DANH MỤC HÌNH VẼ 4 BĂNG TÔNG HỌP CÁC TÙ VIẾT TẨT 6 LỜI MỚ ĐÀU 7 CHƯƠNG I TÔNG QUAN VÈ TRUYÈN HÌNH CÁP 8 1 Truyền hình cáp 8 2 VỊ trí các mạng truyền hình cáp và xu thế phát triền 9 3.

MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ BĂNG TÔNG HỌP CÁC TÙ VIẾT TẨT LỜI MỚ ĐÀU CHƯƠNG I - TƠNG QUAN VÈ TRUN HÌNH CÁP Truyền hình cáp VỊ trí mạng truyền hình cáp xu phát triền Kiến trúc mạng CATV truyền thống: 10 Tổng quan ve mạng HFC 12 4.1 Giới thiệu 12 4.1.1 Khái niệm 12 4'2 L^l^ỊpyíỈỊlrVỉệỉrỄtỉỉtliộC MỠ Hầ Nộỉ 12 4.2 Cấu trúc, nguyên lý hoạt động mạng HFC 4.3 ưu nhược điểm cùa mạng HFC HFPC 14 4.4 Kết luận 16 12 CHƯƠNG II - CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG MẠNG QUANG 17 Cấu tạo hoạt động cùa Headend 17 1.1 Sơ đồ khối bán Headend 17 1.2 Nguyên lý hoạt động Hcadend 18 1.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy phát quang 18 1.3.1 Cấu tạo 18 1.3.2 Hoạt động máy phát 22 Cấu tạo hoạt động node quang 23 Sợi quang .24 3.1 Cấu tạo 24 3.2 Phân loại sợi quang 25 3.3 Các đặc tính sợi quang 26 GVHD: TRÀN TUÁN HUNG 1SVTH: ĐỎ THỊ THU THÚY 3.3.1 Suy hao 26 3.3.1.1 Hệ số suy hao 26 3.3.1.2 Các yếu tố gây lên suy hao 26 3.3.1.3 Các giới hạn suy hao 28 3.3.2 Đặc tính tán sắc sợi quang 28 3.3.2.1 Khái niệm 28 3.3.2.2 Tán sắc mode 29 3.3.2.2 Tán sắc vật liệu 30 3.3.2.3 Tán sắc phân cực mode 32 3.3.2.4 Mối quan hệ tán sắc dái thông 33 3.3.3 Các hiệu ứng phi tuyến 33 Các mối hàn kết nối (Connector) mạng quang 34 4.1 Phương pháp hàn cáp 36 4.2 Các Connector 37 Ghép công suất quang 38 CHƯƠNG III -PHƯƠNGPHÁPTHIỆT ^^^Gj^IjJA^; .40 Lựa chọn thông số kỹ thuật cho mạng truyền hình cáp hữu tuyến .40 1.1 Phân bố dải tần tín hiệu 40 1.2 Tính tốn kích thước node quang cho yêu cầu 41 Thiết kế 42 2.1 Lựa chọn sợi quang 42 2.2 Tính toán suy hao cùa hệ thống .42 Tuân thủ nguyên tắc thiết kế mạng quang 44 Tính tốn mạng quang 45 CHƯƠNG IV - GIÁM SÁT MẠNG QUANG 47 Máy OTDR 47 1.1 Khái niệm 47 1.2 Sơ đồ tổng quát máy đo OTDR 48 1.3 Nguyên lý hoạt động cùa máy đo OTDR 51 1.4 Các thơng số máy đo OTDR 51 1.4.1 Tần số phát xung 51 GVHD: TRÁN TUÁN HƯNG 2SVTH: ĐỎ THỊ THU THỦY 1.4.2 Độ phân giải 53 1.4.3 Dài động 53 1.4.4 Vùng chết 54 1.5 Những đặc điểm bàn vet OTDR 55 1.6 Cách thiết đặt máy đo OTDR 56 1.7 Thực phép đo bàng máy đo OTDR 57 1.8 1.7.1 Các tiêu kỹ thuật 57 1.7.2 Sơ đồ mặt máy 58 1.7.3 Đo OTDR 60 Một số ứng dụng máy đo OTDR 60 1.8.1 Do suy hao toàn tuyến 60 1.8.2 Do chiều dài sợi 61 1.8.3 Các định chỗ sợi bị đứt 61 1.8.4 Do suy hao mối hàn khớp nối 62 1.8.5 Kết luận 64 Hệ thống giátiỊ^Ị^^ Việtt Đạrhọc MỞ Hà-Nội 64 2.1 Cấu trúc 65 2.2 Nguyên lý 66 2.3 Tính 67 KÉT LUẬN 68 GVHD: TRÀN TUÂN HUNG 3SVTH: ĐỎ THỊ THU THỦY DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: cấu hình mạng truyền dẫn phân phối tín hiệu Hình 1.2: Kiến trúc đơn giàn mạng CATV truyền thống 10 Hình 1.3: Kiến trúc mạng HFC 12 Hình 1.4: cấu trúc mạng HFPC 14 Hình 2.1: Trung tâm Headend 17 Hình 2.2: Sơ đồ khối máy phát tín hiệu quang 19 Hình 2.3: Laser Fabry-perot: (a) cấu tạo khoang cộnghưởng; (b) Hình thành sóng đứng khoang cộng hường; (c) Phổ phát xạ FP-LD 20 Hình 2.4: Đặc tính p -1 laser diode 20 Hình 2.5: cấu trúc diode laser hồi tiếpphân tán DFB 21 Hình 2.6 (a): Điều chế tín hiệu số 22 Hình 2.6 (b); Điều chế tương tự 22 Hình 2.7: Sơ đồ khối node quang cống 23 Hình 2.8: cấu tạo sợi quang 24 Hình 2.9: Mặt cắt tia sáng truyền trong: (a) sợi đa mode chiết xuất phân bậc, (b) sợi đa mode chiết xuất Gradien (c) sợi đơn mode chiết xuất phân bậc 25 Hình 2.10: Suy hao tổng sựi quang 27 Hình 2.11: Tán sẳc.mọde sợi mode Sl >L,< i.f.: x.i.5.; 29 Hình 2.12: Minh hoạ tan sarphan cịrc mode : 32 Hình 2.13: Các mối hàn gây suy hao haisợi quang: (a) có khe hở, (b) Trục 35 Hình 2.14: Suy hao ghép sợi đơn mode nguồn MDF bước sóng 10pm trường hợp: Khe hờ, lệch trục bẻ góc 36 Hình 2.15: Phương pháp hàn sợi quang nóng chảy 37 Hình 2.16: cấu tạo connector 37 Hình 2.17: Ghép góc nguồn quang vào sợi quang 38 Hình 3.1: Phân bố dải tần cho mạng truyền hình cáp tạiMỹ 40 Hình 3.2: Phân bổ dái tần cho mạng truyền hình cáp ChâuÂu 41 Hình 4.1: Sơ đồ khối cùa thiết bị đo OTDR 48 Hình 4.2: Kết hiến thị máy OTDR tương ứng với vị trí đường truyền cáp quang 49 Hình 4.3: Chọn xung hẹp để độ phân giải tốt 52 Hình 4.4: Xung rộng cho dải động lớn 53 Hình 4.5: Sơ đồ phân bố công suất quang máy OTDR 54 Hình 4.6: Các loại vùng chết 55 Hình 4.7: Bốn đặc điểm bàn vết OTDR 55 Hình 4.8: Sơ đồ mặt trước thiết bị OTDR 58 Hình 4.9: Sơ đồ mặt sau thiết bị OTDR 58 Hình 4.11: Xác định chỗ đứt cách dùng OTDR đo từ hai phía 62 GVHD: TRÀN TUÁN HUNG 4SVTH: ĐỎ THỊ THU THÚY Hình 4.12 Suy hao cúa mối hàn khớp nối 63 Hình 4.13 Suy hao mối hàn đo theo hai chiều 63 Hình 4.14: Dùng OTDR để suy hao cùa mối hàntheo hai chiều 64 Hình 5.1: Thiết bị truyền liệu từ xa RTU phiên bân4 hãngActerna sán xuất 65 Hình 5.2: Mơ hình hệ thống OMNS 66 Thư viện Viện Đại học Mơ Hà Nội GVHD: TRÀN TUẤN HUNG 5SVTH: ĐÒ THI THU THÚY BẢNG TÓNG HỢP CÁC TÙ VIÉT TẤT APC BER CATV CPM DBS DFB DWDM EDFA FDM FP FWM GVD HFC HFPC MMDS OFM ONMS OTDR QAM RF Tht Angled Physical Contact Bit Error Rate Community Antenna Television Cross Phase Modulation Direct Broadcast Satellite Distributed Feedback Dense Wavelength Division Multiplexing Erbium Doped Fiber Amplifier Friquency Division Multiplexing Fabry-perot Four Wave Mixing Group Velocity Dispersion Hybrid Fiber Coaxial Hybrid Fiber Passive Coaxial Multipoint Multichanel Distribution Service Optical Fiber Mapping Optical Network Management System Optical Time Domain Reflectometer Quadrature.Ampliture Modulation RTU SDH SMF SNI STB STM SPM SWDR TDM TP VHF VFL WDM Remote Test Units Synchronous Digital Hierarchy Single Mode Fiber Signal Noise Improvement Set - Top - Box Synchronous Transfer Mode Self Phase Modulation Single Way Dynamic Range Time Division Multiplexing Test Point Very Hight Friquency Visible Fault Locator Wavelength Division Multiplexing nọc Mơ Ha Nọi GVHD: TRÀN TUẤN HUNG 6SVTH: Đỏ THI THU THÚY LỜI MỞ ĐÀU Ngày với phát triền xã hội nhu cầu đòi hỏi chất lượng sống, cập nhật thông tin ngày tăng cao Đế phục vụ cho nhu cầu bên cạnh việc tra cứu thiết bị di động, máy tính, truyền hình cáp công cụ hữu dụng Những năm gần đây, nhu cầu thưmig thức chương trình truyền hình chất lượng cao, nội dung phong phú ngày tăng tiến công nghệ, mạng truyền hình cáp có bước phát triển mạnh mẽ mờ rộng trớ thành đối thủ cạnh tranh trực tiếp với nhà mạng viễn thông hành lĩnh vực cung ứng dịch vụ viền thơng Chìa khóa cho bước phát triến hình thành cơng nghệ truyền hình cáp hữu tuyến CATV Nó giải vấn đề lớn mà truyền hình Hoa Kỳ vấp phải trước Đó mâu thuẫn việc gia tăng kênh phát sóng với tình trạng cạn kiệt quỹ tần số van đề can nhiễu Giờ đây, kênh truyền hình phát qua dây dẫn khơng làm nhiễu sóng kênh truyền hình dã có truyền hình dây dần vùng đất đế xây dựng đài truyền hình cỡ nhỏ với số lượng lý tưởng Thành cơng đến từ việc ứng dụng cáp quang vào CATV nhằm truyền dẫn phân phối tín hiệu Nhờ dó tận dụng dược ưu diem cùa cáp quang so với phương tiện truyền dẫn khác: có băng thơng lớn suy hao đường truyền nhỏ, không bị anh hường bới yếu tố nhiễu cùa, mội trường bên ngồi hay diện từ đồng thời tích hợp nhiều dịch vụ đường truyền Và đề hệ thống có băng thơng lớn đến hoạt động ốn định, tránh hịng hóc cố ln cần thiết bị phương pháp giám sát, bào hành tương xứng Hiện nay, có phương pháp áp dụng nhằm mục đích theo dõi, đo đạc khắc phục cố cho cáp quang sừ dụng máy đo OTDR hệ thống giám sát tự động ONMS (Optical Network Management System) Và để trình bày rõ vấn đề này, đồ án “MẠNG QUANG TRONG TRUYÊN HỈNH CÁP”cùa em bao gồm nội dung bán: > Truyền hình cáp hữu tuyến > Các thiết bị mạng quang > Phương pháp thiết kế mạng quang > Các phương pháp giám sát mạng quang Trong trình làm dồ án, thời gian tìm hiểu cịn hạn hẹp kiến thức có phần hạn che bàn đồ án em vần cịn nhiều thiếu sót, số nội dung chưa chi tiết, em mong nhận thơng cảm góp ý cùa thầy đe em hồn thiện GVHD: TRÀN TUẤN HUNG 7SVTH: ĐỊ THI THU THÚY t>Ị ÁNTĨTNGHIẸP CHƯƠNG I - TỎNG QUAN vfc TRƯN HÌNH CÁP CHNG I - TỐNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH CÁP Truyền hình cáp Truyền hình cáp hay cịn gọi CATV (Community Antenna Television) hệ thống chương trình truyền hình trà tiền theo th bao truyền qua tín hiệu tần số vô tuyến(RF) truyền tài qua cáp đồng trục cáp quang Mạng truyền hình cáp bao gồm phần chính: Hệ thống thiết bị trung tâm hệ thống mạng phân phối tín hiệu hệ thống mạng thuê bao • Hệ thống trung tâm Headend: Hệ thống trung tâm (Headend System) nơi cung cấp quan lý chương trình hệ thống mạng truyền hình cáp sau qua bước xử lý như: giái mã, giải điều che phân mã phân kênh, mã hóa, trộn Đây nơi thu thập thông tin quan sát trạng thái, kiếm tra hoạt dộng mạng cung cấp tín hiệu điều khiến Với hệ thống mạng đại có khà cung cấp dịch vụ truyền tương tác, truyền số liệu, hệ thống thiết bị trung tâm cịn có thêm nhiệm vụ như: mã hố tín hiệu qn lý truy nhập, tính cước truy nhập, giao tiếp với mạng viễn thơng mạng Internet • Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp mơi trường truyền dần tín hiệu tù trung tâm mạng đen thuê bao Tuỳ theo đặc trưng cùa mồi hệ thống truyềnhình cáp mơi trường truyền dẫn tín hiệu thay đối: với hệ thống truyền hình cápnhư MMDS mơi trường truyền dần tín hìệd ẩỄ 'sõng Võ tuỹểh Ngược lại, đốivới hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến (Cable TV) mơi trường truyền dẫn làcác hệ thống cáp hữu tuyến (cáp quang, cáp đồng trục, cáp dồng xoan ) Mạngphân phoi tín hiệu truyền hình cáp hữu tuyến có nhiệm vụ nhận tín hiệu phát từ thiết bị trung tâm điều chế, khuếch đại truyền vào mạng cáp Các thiết bị khác mạng có nhiệm vụ khuếch đại, cấp nguồn phân phối tín hiệu hình đến lận thiết bị cùa thuê bao Hệ thống mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp làbộ phận định đến đối tượng dịch vụ, khoảng cách phục vụ, số lượng thuêbao khả mở rộng cung cấp mạng Hình 1.1: cấu hình mạng truyền dẫn phân phối tín hiệu GVHD: TRÀN TUẤN HƯNG 8SVTH: ĐỎ THỊ THU THÚY ĐỊ ÁN TĨT NGHIỆP CHƯƠNG I - TỊNG QUAN VÈ TRƯN HÌNH CÁP • Thiết bị nhà th bao Với mạng truyền hình cáp sử dụng cơng nghệ tương tự thiết bị thuê bao chi máy thu hình, thu tín hiệu từ mạng phân phối tín hiệu Với mạng truyền hình cáp sư dụng công nghệ đại hơn, thiết bị thuê bao gom chia tín hiệu, đầu thu tín hiệu truyền hình (Set-top-box) cáp dẫn Các thiết bị có nhiệm vụ thu tín hiệu đưa đến TV đe thuê bao sử dụng dịch vụ cùa mạng: chương trình TV truy nhập Internet, truyền dừ liệu Vị trí mạng truyền hình cáp xu phát triển Các mạng CATV dã trải qua giai doạn phát triển từ mạng tương tự quảng bá chiều đồng trục tới mạng HFC tương tác chiều truyền tài kênh Video tương tự/số liệu tốc độ cao Mạng đồng trục băng rộng kiến trúc nhánh truyền thống hỗ trợ bời công nghiệp RF phục vụ tốt dịch vụ quàng bá dịch vụ điểm - đa điểm Dùng nhiều khuếch đại (30 40), có thề làm giảm chất lượng tính cùa kênh Video AM-VSB làm giâm thị hiếu cúa khách hàng Việc sứ dụng kết nối vi ba mặt đất giám số lượng khuếch đại, cài thiện hiệu truyền dần kênh quàng bá tương tự Sự tiến vượt bậc công nghệ sợi quang từ cuối năm 80 khiến cho công nghiệp truyền hình cáp phát triển mạnh mẽ Sự đời laser điều chế trực tiếp DM-DFB550 MHz thu quang hoạt động dái bước sóng 1310 nm làm thay đối kiến trục truyền ihpng mạng cáp đồng trục Mạng HFC cho phép truyền dần tin cậy kênh Video tương tự quãng bá qua sợi đơn mode SMF tới node quang, số lượng khuếch đại RF giâm nhiều Hơn nhà điều hành thực triền khai thiết bị Headend sữ dụng Ring sợi quang đề kết nối Hcadcnd trung tâm Headend thứ cấp Hub vị trí quan trọng Do vậy, nhà điều hành cáp hạ giá thành cãi thiện chất lượng tính hữu dụng cảu dịch vụ quảng bá truyền thống Sự phát triền cúa nhiều thiết bị quan trọng như: Các điều chế QAM thu QAM giá thành hạ mã hóa giái mã tín hiệu Video số, cho phép nhà điều hành cáp cung cấp thêm khoảng 10 dịch vụ Video số kênh Video AM/VSB dùng với STB số Việc triển khai nhanh chóng mạng HFC 750 MHz số dịch vụ viễn thông cung cap khả cạnh tranh truy nhập nhiều loại hình kinh doanh cho khách hàng thị trường quan trọng Vào thập kỷ 1990 kiến trúc mạng HFC bat đầu có hướng phát triển Cuộc cách mạng áp lực sau thị trường: - Bùng nổ nhu cầu truy nhập dừ liệu tốc độ cao khu vực dân cư - Nhu cầu chuyển phát dịch vụ số tương tác - Gia tăng cạnh tranh từ nhiều nhà cung cấp dịch vụ viền thông nhà cung cấp dịch vụ DBS (Direct Broadcast Satellite) - Sự tiến công nghệ sợi quang, đặc biệt laser thu quang vàquản lý mạng cáp GVHD: TRÁN TUÁN HUNG SVTH: ĐỎ THỊ THU THÚY t>Ị ÁNTĨTNGHIẸP CHƯƠNG I - TỎNG QƯAN vfc TRƯYÈN HÌNH CÁP Những nhu cầu áp lực thị trường tác động tới nhà điều hành cáp xem lại kiến trúc mạng HFC tiến tới mạng truy nhập CATV DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) Kiến trúc mạng CATV truyền thống: Kiến trúc mạng CATV truyền thống bao gồm phần: • Headend • Mạng phân phố tín hiệu truyền hình cáp - Cáp trung ke (Trunk cable) - Fidơ cáp: Cáp rẽ từ cáp trung kế - Cáp thuê bao (Drop cable): Phan cáp kết nối từ cáp nhánh tìdơ đến thuê bao hộ gia đình • Thiết bị nhà th bao Hình 1.2: Kiến trúc đơn giãn mạng CATV truyền thống Lưu lượng Video tống đường xuống phát lừ headend đưa tới cáccáp trung kế Đe cung cấp cho toàn vùng, chia tín hiệu (spliter) chia lưu lượng tới cáp nhánh tìdơ từ cáp trung kế Tín hiệu đưa đến thuê bao trích từ cáp nhánh (fidơ cáp) nhờ trích tín hiệu Tap.Mức tín hiệu suy hao tỷ lệ với bình phương tan số trung tâm truyền quacáp trục (cáp trung kế, cáp fidơ cáp thuê bao) Do tín hiệu tần số cao suy hao nhanh so với tần số thấp Đó lý nhà cung cấp mong muốn kênh Mức tín hiệu bị suy giảm qua spliter Tap.Trên đường tín hiệu, khuếch đại tín hiệu đặt cáckhoăng cách phù hợp đế khơi phục tín hiệu bị suy hao Các GVHD: TRÁN TUÁN HƯNG 10 SVTH: ĐÒ THỊ THƯ THÚY CHƯƠNG IV - GIÁM SÁT MẠNG QUANG t>Ò ÁNTÓTNGHIẸP phân loại theo loại vùng chết kiện (event dead zone) liên quan đến kiện phi phán xạ vùng chết kiện Vùng chết suy giảm Hình 4.6: Các loại vùng chết DZ = PW*C Trong đó: DZ: Vùng chết PW: Độ rộng xung C: Vận tốc ánh sáng Thư viện Viện Đại học Mờ Hà Nội 1.5 Nhũng đặc điểm CO' bẩn vết OTDR Nguồn Laze tạo xung ánh sáng lặp lặp lại, hàng nghìn lần, tạo hàng nghìn giá trị cường độ ánh sáng bị tán xạ trờ lại mồi diem dọc theo cáp Những giá trị làm trung bình đế tạo vet OTDR Tất cá vết OTDR có bốn đặc điềm hình 4.7 sau: Hình 4.7: Bốn đặc điểm bãn cùa vết OTDR GVHD: TRÁN TUÁN HƯNG 55 SVTH: ĐỎ THỊ THU THỦY ĐÒ ÁN TĨT NGHIỆP CHNG IV - GIÁM SÁT MẠNG QUANG - Đăc điếm 1: đinh ban đầu theo sau đình bị suy yếu nhanh.Dinh xung đinh suy yếu nhanh kết cúa phán xạ Fresnel từ nối OTDR Với cáp phần cúa cáp nam dinh ban đầu khơng thồ kiếm tra OTDR, đinh đặc trưng OTDR không phái đặc trưng cùa cáp nối với OTDR Vùng gọi vùng chết vùng mù Có the kiếm tra cáp bang đoạn cáp đo cáp dùng làm đầu thừ dài độ rộng cùa đinh Ta có “xem” vùng chết cứa cáp cách sử dụng OTDR nối với đau cùa cáp Cả hai kỹ thuật vừa nêu sứ dụng nêu gắn với mặt cáp dùng làm đầu đo: rẽ đế thay nối cáp dùng làm đầu đo sừa máy OTDR - Dặc điếm 2' đinh cuối, phàn xạ Fresnel từ đầu cuối cáp Chú ý phán xạ có độ rộng hay độ dài Độ rộng tương tự độ rộng vùng chết Dộ rộng phán xạ đặt giới hạn khả phân giải OTDR điếm phán xạ có khoảng cách gần Neu hai nối, hai mối hàn khí hai chồ gãy cáp ống đệm chặt gần độ rộng cúa vùng phán xạ này, OTDR chi cho đặc diêm nhất, mà hai đặc điểm tách biệt - Dặc diêm 3: vùng thăng, tín hiệu tán xạ trở lại từ cáp đo Từ vùng này, bạn thu tất cá thơng tin hữu ích tổn hao cúa hệ thống cáp quang - Dăc điếm 4: tíMảlặu^iỉíriiuyn^ẰìilPtìi^Ấ^ằín đầu bên phải vết OTDR Tín hiệu nhiễu phụ thuộc vào điều kiện cùa vết OTDR Tín hiệu nhiễu phụ thuộc vào điều kiện cùa OTDR Tín hiệu nhiễu phụ thuộc vào điều kiện cùa OTDR, cường độ tín hiệu phép vào sợi quang tồng tốn hao sợi quang cần đo 1.6 Cách thiết dặt máy đo OTDR Quy trình thiết đặt máy OTDR phụ thuộc vào loại máy OTDR dược sứ dụng Tuy nhiên, số bước giống máy đo OTDR Sau điều chinh OTDR lau nối cã hai đoạn cáp dùng làm lần đầu đo Chọn nhập vào giá trị cùa bước sóng dùng phép đo, hệ số khúc xạ, số đo độ dài cáp (feet km) độ rộng xung đo Bước sóng đo bước sóng cúa thiết bị quang điện từ phát Chi số khúc xạ chi so khúc xạ sợi quang cáp Vì trục ngang vết OTDR thời gian, nên OTDR phải chia độ với sợi quang đo Việc chia độ cung cấp bời thông số: chi số khúc xạ sợi quang đo khác độ dài sợi quang độ dài cùa cáp Nếu ta biết nhà sàn xuất cùa sợi quang cáp đo, ta sử dụng giá trị băng “Các chiết suất loại sợi quang hay sử dụng” GVHD: TRÁN TUẤN HƯNG 56 SVTH: ĐỊ THỊ THU THỪY ĐỊ ÁN TĨT NGHIỆP CHNG IV - GIÁM SÁT MẠNG QUANG Neu ta chi số khúc xạ nhà sán xuất sợi quang, ta có thề sử dụng giá trị bàng sau, điếm cùa chi số khúc xạ sợi quang bốn nhà sàn xuất khác cung cấp Sứ dụng giá trị dẫn đến có sai số nhơ độ dài sợi quang Bàng: Các chi số khúc xạ giá trị thực Chi số khúc xạ Độ dài bước sóng (nm) Loại sợi quang 50/125 850 62,5/125 850 1.4982 50/125 1300 1.48145 62,5/125 1300 1.4938 1.48535 Độ rộng xung xác định công suất quang phóng vào cáp Độ rộng xung lớn độ dài cúa cáp mà máy đo OTDR đo xác dài (Hình 4.9) Tuy nhiên, độ rộng xung lớn, vùng chết vùng kiện quang dài (Hình 4.5) 1.7 Thực phép đo máy đo OTDR 1.7.1 Các chi tiêihỊi^Bfuậtệ^ yjện Đạị họC yơ Hà Nội Đa mode Tùy chọn Bước sóng Đon mode 850 nm 1300 nm 1310 nm 1550 nm 850 + 20 nm 1300 + 20 nm 1310 + 20 nm 1550 + 20 nm Vùng mù Khoáng cách đo (tối đa) 10 m 10 m 15 m 15 m 40 km 40 km 160 km 160 km Bộ xừ lý Intel 80468 Giới hạn lồi khoáng cách đo Từ 0.01 % + 0.2 m (5 km) đến 0.01% + m (160 km) Hiển thị LCD, inch Dơn vị đo (chiều dài) Meters Feet (Tùy chọn) Thời gian trung bình (tùy chọn) Đa mode: 10s, 40s Dơn mode: 30s, Các loại đầu nối ST, FC, SC, DIN Nhiệt độ hoạt động -10°C + +50°C GVHD: TRÁN TUẤN HƯNG 57 SVTH: ĐÒ THỊ THU THỪY CHƯƠNG IV - GIÁM SÁT MẠNG QUANG t>Ị ÁNTĨTNGH1ẸP Nhiệt độ lưu trữ -20°C -ỉ- +60°C Nguồn hoạt động Nguồn 12VDC nguồn Pin Trọng lượng 15Lbs (7kg) Kích thước 254 mm X 252 mm X 152 mm Ó đĩa lưu trữ MS-DOS™ Compatible 1.44Mb GVHD: TRÁN TUÁN HƯNG 58 SVTH: ĐỎ THỊ THU THỦY ĐỊ ÁN TĨT NGHIỆP CHNG IV - GIÁM SÁT MẠNG QUANG * Giái thích phím chức năng: Power Mớ tắt thiết bị Backlit LCD Màn hình hiến thị Left Button Xác nhận tùy chọn xác nhận tró Pointing Device Di chuyến trỏ Right Button Án khói menu hành đế trớ hình Wavelenght Tùy chọn bước sóng cần đo Start/Stop Bật/tắt phát laser Disk Lưu trữ xuất thông tin từ ổ đìa Set-up Thiết lập thơng số cùa thiết bị 10 Auto Test Chê độ đo thừ 11 Print In kết 12 Help Truy cập menu hướng dẫn 13 Multimode OTDR Connector Port 14 Singlemode OTDR Connector Port Cổng kết nối sợi quang đa mode cần đo ^^X^i^đ^tpodecẩnđo 15 VFL (Visible Fault Locator) Port Cổng dùng ánh sáng đỏ dùng kiếm tra sợi quang bị lồi 16 Power Meter Port Cổng dùng đe đo công suất phát thu 17 Disk Drive ô đĩa lưu trữ 1,44MB 18 Video Out Port Cồng hiển thị thông tin hình 19 Keyboard Port Cơng bàn phím 20.External Power Input Port Cho phép kết nối 12VDC 21 Parallel Port Cống song song 22.External Power Circuit Breaker Cho phép Reset nguồn xuất lỗi 23 Internal Power Circuit Breaker Cho phép Reset nguồn Pin xuất lồi 24 Serial/RS-232 Port Cống RS 232 25 Internal Battery Compartment Cover Tàm bảo vệ nguồn Pin 26 Thumb Swews Ôc vit mở thay nguồn Pin GVHD: TRÁN TUẤN HƯNG 59 SVTH: ĐÒ THỊ THU THỪY CHƯƠNG IV - GIÁM SÁT MẠNG QUANG t>Ị ÁNTĨTNGH1ẸP 1.7.3 Đo OTDR - Bước 1: Tập hợp tất thiết bị, dụng cụ cần thiết - Bước 2: Neu cần thiết kết nối thiết bị ngoại vi chuột, bàn phím, máy in hay hình hiên thị - Bước 3: Nối sợi quang cần đo, có hai cách nối tùy thuộc vào yêu cầu cúa phép đo nối trực tiếp đến sợi quang thơng qua connectors dây nháy (Patchcord) đặt giá ODF - Bước 4: Tiến hành bật nguồn đo, sau khoảng 20 giây khới động hình cúa máy lên - Bước 5: Chọn thông số kỹ thuật cho thiết bị, chọn chế độ đo sợi đa mode hay đơn mode - Bước 6: Sau thiết đặt máy đo OTDR theo chi dẫn cùa nhà sán xuất, ấn nút Star/Stop nút test Sau OTDR hồn thành q rình đó, vết xuât hình OTDR Hình 4.10: Mành hình hiến thị OTDR 1.8 Một số ú-ng dụng máy đo OTDR 1.8.1 Do suy hao tồn tuyến Dựa vào độ chênh lệch cùa cơng suất tán xạ ngược đầu cuối sợi đề tính suy hao tồn tuyến theo cơng thức: PA(mW) Trong đó: Pt (mlV): Cơng suất tán xạ ngược thu đầu sợi P2(mUZ): Công suất tán xạ ngược thu cuối sợi Các máy đo ngày thường chia trục tung theo đơn vị dBm có tính sẵn hệ số 1/2 thang chia nên việc tính suy hao đơn gián GVHD: TRÁN TUÁN HƯNG 60 SVTH: ĐỎ THỊ THU THỦY ĐÒ ÁN TĨT NGHIỆP CHNG IV - GIÁM SÁT MẠNG QUANG /l(dB) = PiOnlV) - P2(mW) Từ có thê tính suy hao trung bình: a(dB/km)=ĩw Việc tính tốn máy đo có the thực tự động Người sử dụng chi cần dời trò (cursot) đến điểm đầu sợi cuối sợi đánh dấu Máy đo cho suy hao tồn tuyến, chiều dài tuyến suy hao trung bình Sự phân bố suy hao dược chi thị nêu rõ hình Máy đo có khả in giấy đồ thị phân bố suy hao tuyến 1.8.2 Do chiều dài sợi Dựa khoáng cách dấu hiệu phàn xạ đầu sợi cuối sợi tính chiều dài cùa sợi quang, cần lưu ý rang cự ly L chia theo thời gian truyền xung quan hệ 14 £ = ^ví = £,—-.t 2 Nên can phái đặt chiết suất máy đo phù hợp với chiết suất lõi sợi quang đo kết q xác 1.8.3 Các định chỗ sợi bị đứt Dựa nguyên tắc đo chiều dài sợi có thố xác định đựợạ cự ly từ đầu sợi đen điểm có dấu hiệu phản xạ (do sợi bị đứt), cần lưu ý sợi quang dài chiều dài tuyến sợi xoắn cáp cáp uốn lượn rãnh đào cống Ngoài mối nối cùa cáp có đoạn sợi quang dự phịng hộp bảo vệ mối nối hầm chứa hộp bão vệ Thông thường sợi quang dài cáp từ I % đến 3% cáp dài tuyến từ % đến 2% Có the xác định vị trí dợi bị đứt xác cách đo hai phía từ hai trạm liên tiếp (hoặc đầu cuối) đế xác định vị trí đứt so với mối hàn gan (hình 4.11) GVHD: TRÁN TUẤN HƯNG 61 SVTH: ĐÒ THỊ THU THỪY CHƯƠNG IV - GIÁM SÁT MẠNG QUANG t>Ị ÁNTĨTNGHIẸP a Do từ trạm A b Đo từ trạm B Hình 4.11: Xác định chỗ đứt cách dùng OTDR đo từ hai phía Gọi Da: Khống cách từ mối nối n đến diem dứt OTDR đặt trạm A chi thị Db: Khoáng cách từ mối nối n+1 đến điểm đứt OTDR đặt trạm B chi thị D: Khoáng cách thực tế hai mối nối tuyến Thư viện Viện Đại học Mơ Hà Nội Khoảng cách thực tế tuyến từ mối nối thứ n den diem dứt tính bởi: DA Tương tự, khoảng cách từ mối nối n+1 đến điếm đứt là: Da d-=5^ĩữđ Cũng xác định vị trí đứt sợi cách so sánh cự ly chi thị OTDR với đoạn sợi biết trước chiều dài 1.8.4 Do suy hao cứa mối hàn khớp nối Suy hao mối hàn khớp nối dược xác định bới độ chênh lệch công suất tán xạ ngược trước sau điềm nối (Hình 4.12) GVHD: TRÁN TUÁN HƯNG 62 SVTH: ĐỎ THỊ THU THỦY CHƯƠNG IV - GIÁM SÁT MẠNG QUANG t>Ị ÁNTĨTNGHIẸP b Suy hao khớp nối a Suy hao mối hàn Hình 4.12 Suy hao mối hàn khớp nối Khi truyền qua mối hàn nóng cháy ánh sáng khơng có phàn xạ nên đường biểu diễn máy đo chi thay đồi độ dóc cịn truyền qua khớp nối ánh sáng thường bị phán xạ nên thấy xung phản xạ hình (hình 4.12b) Các khớp nối có dùng chất lỏng đế phối hợp chiết suất không thay dấu hiệu phàn xạ Khi suy hao cúa mối hàn theo chiều có the gặp trường hợp đường biếu diễn hình khơng thay đối độ cao, chí cịn tăng lên tín hiệu quang bị khuếch đại Hiện tượng xáy hai sợi nối vào có thơng số khác (về kích thước, chiết suất, hệ số tán xạ ngược) Nếu đo theo chiều ngược lại thấy suy hao mối hàn lớn hon trung bình Do dọ suy hao mối hàn người ta đo thẻo hai ctíiều tirih siíy háồ^ùrigbình (hình'4.13) a Suy hao theo hai chiều dương b A| < giống tin hiệu quang khuếch đại Hình 4.13 Suy hao mối hàn đo theo hai chiều Suy hao cúa mối hàn tính bời: + A2 A= GVHD: TRÁN TUÁN HƯNG 63 SVTH: ĐỎ THỊ THU THỦY t>Ò ÁNTÓTNGHIẸP CHƯƠNG IV - GIÁM SÁT MẠNG QUANG Trong trình lắp đặt, suy hao mối hàn đo cần thận sau hàn noi Những mối hàn có suy hao lớn phải cắt bó hàn lại Có dùng máy OTDR dặt dầu mà đo suy hao mối hàn theo hai chiều Đe thực phương pháp nhóm đo thữ phái dịch chuyển máy đo theo tuyến cách nhóm hàn nối doạn bàng chiều dài đoạn cáp.Thứ tự mối hàn thay đổi đo theo hai chiều khác (hình 4.14) Đo từ A đến B Đo từ B đến A Hình 4.14: Dùng OTDR để đo suy hao mối hàn theo hai chiều luạn rpi -A 5Z;a [->, • _ ĩ TẤ mì: Đo băng OTDR phương- pháp có nhât dê xác định vị trí gãy sợi quang tuyến cáp quang lắp đặt vỏ bọc cáp bị hư hại mà mắt thường khơng the nhìn thấy Nó cách tốt dế xác định tồn hao mối hàn sợi quang, nối điếm dị thường hệ thống Nó cho phép người kỳ thuật viên xác định hiện, mối hàn có đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật không hay phải làm lại Như vậy, máy đo OTDR công cụ mạnh không phá hủy cấu trúc hệ thống, thao tác thuận lợi sợi quang Nó cung cấp thơng tin cần thiết giai đoạn chế tạo sợi cà giai đoạn đánh giá chất lượng sợi, giai đoạn kiếm tra trường 7.Ơ.O T Hệ thống giám sát OMNS Trong giám sát mạng quang, máy đo OTDR cầm tay giài pháp truyền thống hay nhà mạng sứ dụng Tuy vậy, thời gian đế máy đo OTDR xử lý cố tiếng, cá biệt có nơi lên tới tiếng địa hình di chuyền khó khăn Đối với nhà mạng hàng đầu Việt Nam, việc phái liên tục dám bão chat lượng dịch vụ trái nghiệm khách hàng mục tiêu tiên Điều kéo theo nhu cầu cần lìm giải pháp thích họp đế khắc phục nhược điểm cùa máy đo truyền thống Với mong muốn nâng cao lực quan lý mạng rút ngan thời gian ứng cứu cố kịp thời hệ thống giám sát mạng quang tự động ONMS GVHD: TRÁN TUÁN HƯNG 64 SVTH: ĐỎ THỊ THU THỦY t>Ị ÁNTĨTNGHIẸP CHƯƠNG IV - GIÁM SÁT MẠNG QUANG (OpticalNetwork Management System) đời đánh dấu bước tiến lĩnh vực 2.1 Câu trúc Một hệ thống ONMS bao gồm bao gồm loạt nút RTU (Remote Test Units), trung tâm máy chù (Server) nhiều trạm Client Trong đó: - Các RTU lắp đặt diem chiến lược cua hệ thống mạng quang Mỗi RTU bao gồm chuyến đối quang học đe kết nối với sợi quang nhiều thiết bị quang điện tứ, hạn máy đo OTDR để đo lường xứ lí liệu ban đầu Alarms & I/O Options ISDN or PSTN Modems Ethernet OTAU (Up to 24 p°ls°r',r°"‘Pa"ei; up to 96 ports with external ÒTAUs) OTDR & WDM Modules RS232 for Local Access Hình 5.1: Thict bị truyền liệu từ xa RTU phiên bàn hãng Actcrna sán xuất Bộ phận quan trọng hệ thống OMNS máy chủ quán lý liệu trung tâm Đây nơi lưu trữ quân lý tất cá thông tin cúa hệ thống Với việc tích hợp GIS, ONMS chi tọa độ vị trí cố bàn đồ số giúp cho đội bào hành tìm xác vị trí xảy lỗi Các trạm Client cho phép nhà quàn lý phận kỹ thuật truy cập vào liệu hệ thống, hỗ trợ đế thiết lập tra cứu thông tin, cấu trúc cùa mạng GVHD: TRÁN TUÁN HƯNG 65 SVTH: ĐỎ THỊ THU THỦY t>Ị ÁNTĨTNGH1ẸP CHƯƠNG IV - GIÁM SÁT MẠNG QUANG 2.2 Nguyên lý Dừ liệu đo từ máy OTDR 'sẽ truyền đến máy-chú Server nhờ thiết bị đầu cuối RTU [qua ethernet giao thức RS232 (chuyển đổi tín hiệu cổng Com sang UART)] Máy lưu trữ quàn lý thông tin nhận gừi cảnh báo báo cáo đến phận kì thuật Nhờ tích hợp cơng cụ GIS phần mềm OFM (Optical Fiber Mapping) đế nhận dạng đặt tên cho mồi tuyến cáp Khi phát có co OMNS chi dược xác vị trí địa lý cùa nơi xáy cố bàn đồ số Thông tin GIS cùa tuyến cáp bao gồm: vị trí, ống pi, kết nối trạng thái, loại dịch vụ chiều dài tuyến cáp Nhờ người quàn lý đội ngũ kĩ thuật nhanh chóng nam bắt tình hình từ trạm Client xử lý kịp thời Không chi hệ thống tìm lồi, ONMS lập trình để thực chu kỳ bâo dưỡng chủ dộng mạng cáp quang bang cách quét thường xuyên tuyến cáp đề phát dấu hiệu suy giảm chất lượng đưa báo cáo Người dùng truy cập vào ONMS thông qua cửa sổ làm việc thông thường trình duyệt Web tiêu chuẩn giúp dễ dàng việc quàn lý thực thao tác đo điếm, phân tích Một chuồi kí tự người dùng thiết lập mật khấu ln đàm bào tính bão mật hệ thống với loại đặc quyền chi định từ máy Server Bên cạnh đó, thiết kế kiến trúc mở cùa OMNS với việc sứ dụng tiêu chuẩn công nghiệp SNMP giao thức XML đâm bâo truyền tài mịn liệu báo động tài liệu dây cáp cho hệ thống khác GVHD: TRÁN TUÁN HƯNG 66 SVTH: ĐỎ THỊ THU THÚY ĐỊ ÁN TĨT NGHIỆP CHNG IV - GIÁM SÁT MẠNG QUANG 2.3 Tính - Thuận tiện: ONMS hỗ trợ mạng P2P (Mctro/Core/Access) & P2MP (PON)- tất đường đến ONT - An toàn: ONMS cung cấp nhiều cấp độ khác để đâm bão ràng liệu bảo vệ trước truy cập trái phép Quân trị viên quàn lý tất cá thông tin bào mật thông qua sớ liêu tập trung nhất, đơn giãn hóa quàn lý an ninh giám khả sai sót có thê dần đến lồ hống báo mật - Tiềm phát triển: Từ cài đặt nhó, tập trung cho mạng lưới khu vực hoạt dộng quốc gia ONMS có khă mớ rộng phát triển theo nhu cầu kinh doanh Một cấu hình tối thiểu cài đặt ban đau đê báo trì quy mơ nhị mở rộng cách dề dàng khơng q tốn Ngồi ra, ONMS thiết lập hệ thống đa người dùng cho quân lý mạng quy mô lớn giám nhu cầu nhân lực thời gian kiếm nghiệm, đo đạc, thử nghiệm - Linh hoạt: ONMS dược thiết kế dề dàng trình phân phối khách hàng (ứng dụng web hồ trợ nhiều API, kiến trúc tên miền) Thư viện Viện Đại học Mơ Hà Nội GVHD: TRÁN TUẤN HƯNG 67 SVTH: ĐÒ THỊ THU THỪY KÊT LUẬN Tại đất nước coi trọng khoa học kỹ thuật, trước đón đầu sán phâm cơng nghệ Việt Nam, truyền hình cáp hữu truyến HFC với ưu điểm vượt trội chất lương tín hiệu bán kính phục vụ nhanh chóng thay the truyền hình cáp truyền thống sử dụng rộng rãi nhằm đáp ứng nhu cầu giải trí, cập nhật thông tin ngày cao Và điểm nhấn cùa cơng nghệ truyền hình cáp sử dụng cáp quang phân phối truyền dẫn tạo hiệu q, cơng suất tính ốn định cao Đi kèm với quy trình tính tốn, thiết kế ti mi, chi tiết đế đám bảo cho mô hình mạng quang hoạt động hiệu quà, chất lượng Bên cạnh giái pháp giám sát, quản lý tiên tiến, đại OTDR hay ONMS giúp trì tính ổn định dịch vụ đồng thời khắc phục cố xáy trước cà người sừ dụng kịp nhận Trong phạm vi đề tài cùa mình, em chi phác hoạ nét khái quát khái niệm, cấu tạo, ưu nhược điếm cùa truyền hình cáp hữu tuyến, phương pháp thiết kế cơng cụ dế giám sát mạng quang Trong q trình làm đồ án điều kiện làm việc thực tế kiến thức cịn nhiều hạn chế nên có vài vấn đề cịn sơ sài chưa chun sâu Em bố sung vấn đề kỳ thuật chưa khai thác hết q trình hợctập cơng tác sau Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa nhà trường giúp đỡ em trình thực đồ án Xin chân thành cám ơn thầy Trần Tuấn Hưng tận tình hướng dẫn đe em hồn thành bàn đồ án GVHD: TRÁN TUẤN HƯNG 68 SVTH: ĐÒ THỊ THU THỪY Thư viện Viện Đại học Mơ Hà Nội GVHD: TRÁN TUẤN HƯNG 69 SVTH: ĐÒ THỊ THU THÙY ... TRƯN HÌNH CÁP CHNG I - TỐNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH CÁP Truyền hình cáp Truyền hình cáp hay cịn gọi CATV (Community Antenna Television) hệ thống chương trình truyền hình trà tiền theo thuê bao truyền. .. mạng quang Mạng quang mạng truyền dần thiếu tống mạng truyền hình cáp xây dựng theo cấu hình HFC hay HFPC nhằm mục đích truyền dần tín hiệu quang từ trung tâm đen điếm đặt node quang tương lai truyền. .. suất) Hình 2.17 góc phát xạ tia sáng nguồn quang vào sợi quang góc nhận ánh sáng (cũng khâu độ số NA) cúa sợi quang Hình 2.17: Ghép góc nguồn quang vào sợi quang Trong mạng truyền hình cáp thực