Đồ Án Công Nghệ Ghép Kênh Sdh - Thông Tin Bằng Cáp Quang.docx

Sîi quang 1 §å ¸n tèt nghiÖp Céng nghÖ ghÐp kªnh SDH MôC LôC Trang PhÇn 1 Tæng qu¸t vÒ hÖ thèng th«ng tin b»ng c¸p quang 1 Ch¬ng 1 Giíi thiÖu tæng qu¸t 2 1 1 LÞch sö ph¸t triÓn 2 1 2 CÊc thµnh phÇn cñ[.]

Giới thiệu tổng quát

Lý thuyết chung về sợi dẫn quang

2.1.Cơ sở quang học: ánh sáng dùng trong thông tin quang nằm ở vùng cận hồng ngoại với bớc sóng từ 800 nm đến 1600 nm Đặc biệt có 3 bớc sóng thông dụng là 850 nm, 1300 nm, 1550 nm.

Chiết suất của môi trờng:

Trong đó : n: chiết suất của môi trờng.

C: vận tốc ánh sáng trong chân không

V: vận tốc ánh sáng trong môi trờng

Sự phản xạ toàn phần: Định luật Snell : n1 sin n2 sin n=CV

Lớp bọc (cladding) n2 Lâi (core) n1

Hình 1.4 : Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH

Nếu n1  n2 thì    nếu tăng  thì  cũng tăng theo và  luôn luôn lớn hơn  Khi  = 90 0 tức là song song với mặt tiếp giáp, thì  đợc gọi là góc tới hạn T nếu tiếp tục tăng sao cho  

T thì không còn tia khúc xạ mà chỉ còn tia phản xạ hiện tợng này gọi là sự phản xạ toàn phần.

Dựa vào công thức Snell có thể tính đợc góc tới hạn T :

2.2.Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang:

* Nguyên lý truyền dẫn chung: ứng dụng hiện tợng phản xạ toàn phần, sợi quang đợc chế tạo gồm một lõi (core) bằng thuỷ tinh có chiết suất n1 và một lớp bọc (cladding) bằng thuỷ tinh có chiết suất n2 với n1  n2 ánh sáng truyền trong lõi sợi quang sẽ phản xạ nhiều lần (phản xạ toàn phần) trên mặt tiếp giáp giữa lõi và lớp vỏ bọc Do đó ánh sáng có thể truyền đợc trong sợi có cự ly dài ngay cả khi sợi bị uốn cong với một độ cong có giới hạn.

Hình 1.5 : Sự truyền ánh sáng trong sợi quang có chiết suất nhảy bậc (SI) Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH

2.3 Các dạng phân bố chiết suất trong sợi quang:

2.3.1/ Sợi quang có chiết suất nhảy bậc (sợi SI:

Step- Index): Đây là loại sợi có cấu tạo đơn giản nhất với chiết suất của lõi và lớp vỏ bọc khác nhau một cách rõ rệt nh hình bậc thang Các tia sáng từ nguồn quang phóng vào đầu sợi với góc tới khác nhau sẽ truyền theo các đờng khác nhau

Các tia sáng truyền trong lõi với cùng vận tốc : ở đây n1 không đổi mà chiều dài đờng truyền khác nhau nên thời gian truyền sẽ khác nhau trên cùng một chiều dài sợi Điều này dẫn tới một hiện tợng khi đa một xung ánh sáng hẹp vào đầu sợi lại nhận đợc một xung ánh sáng rộng hơn ở cuối sợi Đây là hiên tợng tán sắc,do độ tán sắc lớn nên sợi SI không thể truyền tín hiệu số tốc độ cao qua cự ly dài đợc Nhợc điểm này có thể khắc phục đợc trong loại sợi có chiết suất giảm dần

9 n(r) n 1 n 2 n2 n2 Hình 1.6 : Sự truyền ánh sáng trong sợi GI Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH

2.3.2/ Sợi quang có chiết suất giảm dần (sợi GI: Graded- Index):

Sợi GI có dạng phân bố chiết suất lõi hình parabol, vì chiÕt suÊt lâi thay đổi một cách liên tục nên tia sáng truyền trong lõi bị uốn cong dÇn. Đờng truyền của các tia sáng trong sợi GI cũng không bằng nhau nhng vận tốc truyền cũng thay đổi theo Các tia truyền xa trục có đờng truyền dài hơn nhng lại có vận tốc truyền lớn hơn và ngợc lại, các tia truyền gần trục có đờng truyền ngắn hơn nhng lại có vận tốc truyền nhỏ hơn Tia truyền dọc theo trục có đờng truyền ngắn nhất vì chiết suất ở trục là lớn nhất Nếu chế tạo chính xác sự phân bố chiết suất theo đờng parabol thì đờng đi của các tia sáng có dạng hình sin và thời gian truyền của các tia này bằng nhau Độ tán sắc của sợi GI nhỏ hơn nhiều so với sợi SI.

2.3.3/ Các dạng chiết suất khác:

Hai dạng chiết suất SI và GI đợc dùng phổ biến , ngoài ra còn có một số dạng chiết suất khác nhằm đáp ứng các yêu cầu đặc biệt:

 Dạng giảm chiết suất lớp bọc:

Hình 1.7 : dạng giảm chiết suất lớp bọc

Hình 1.8 : Dạng chiết suất của sợi dịch tán sắc Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH

Trong kỹ thuật chế tạo sợi quang, muốn thuỷ tinh có chiết suất lớn phải tiêm nhiều tạp chất vào, điều này làm tăng suy hao Dạng giảm chiết suất lớp bọc nhằm đảm bảo độ chênh lệch chiết suất  nhng có chiết suất lõi n1 không cao.

 Dạng dịch độ tán sắc: Độ tán sắc tổng cộng của sợi quang triệt tiêu ở bớc sóng gần 1300nm Ngời ta có thể dịch điểm độ tán sắc triệt tiêu đến bớc sóng 1550nm bằng cách dùng sợi quang có dạng chiết suất nh hình vẽ:

 Dạng san bằng tán sắc:

Với mục đích giảm độ tán sắc của sợi quang trong một khoảng bớc sóng Chẳng hạn đáp ứng cho kỹ thuật ghép kênh theo bớc sóng ngời ta dùng sợi quang có dạng chiết suất nh hình vẽ:

1 1 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH

Dạng chiết suất này quá phức tạp nên mới chỉ đợc nghiên cứu trong phòng thí nghiệm chứ cha đa ra thực tế.

2.4 Sợi đa mode và đơn mode:

Phần của một sợi quang mà qua đó ánh sáng di chuyển đợc gọi là lõi của sợi Các tia sáng chỉ có thể đi vào trong lõi nếu góc của nó nằm trong phạm vi độ mở của sợi Một khi tia sáng đã vào trong lõi, có một số đờng đi mà ánh có thể theo Các đờng đi này đợc gọi là mode Nếu đờng kính của lõi đủ lớn để có nhiều đờng đi mà tia sáng có thể chọn thì sợi quang nh vậy đợc gọi là sợi đa mode ( multimode ) Sợi đơn mode có đờng kính lõi đủ nhỏ sao cho chỉ cho phép ánh sáng di chuyển dọc theo một con đờng duy nhất bên trong sợi Sợi đơn mode có các thành phần cấu tạo giống nh ở sợi đa mode Khác biệt chủ yếu giữa hai loại sợi đơn và đa mode là sợi đơn mode chỉ có một mode ( đờng ) sáng lan truyền qua lõi thuỷ tinh có đờng kính nhỏ hơn

2.4.1/ Sợi đa mode (MM: Multi Mode):

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

- Độ chênh lệch chiết suất: = 0,01 = 1%

- Chiết suất lớn nhất của lõi: n1 1,46

Hình 1.10 : Kích th ớc sợi đa mode theo tiêu chuẩn CCTTT(50/125 ).

 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH

Sợi đa mode có thể có chiết suất nhảy bậc hoặc chiết suất giảm dần.

2.4.2/ Sợi đơn mode ( SM: SingleMode ):

Khi giảm kích thớc lõi sợi để chỉ có một mode sóng cơ bản truyền đợc trong sợi thì sợi đợc gọi là đơn mode Trong sợi chỉ truyền một mode sóng nên độ tán sắc do nhiều đờng truyền bằng không và sợi đơn mode có dạng phân bố chiết suất nhảy bậc.

Các thông số của sợi đơn mode thông dụng là: §êng kÝnh lâi: d = 2a =9m  10m Đờng kính lớp bọc: D = 2b = 125m Độ lệch chiết suất:  = 0,003 = 0,3%

ChiÕt suÊt lâi: n1 = 1,46 Độ tán sắc của sợi đơn mode rất nhỏ, đặc biệt ở bớc sóng

 = 1300 nm độ tán sắc của sợi đơn mode rất thấp ( ~ 0) Do đó dải thông của sợi đơn mode rất rộng Song vì kích thớc lõi sợi đơn mode quá nhỏ nên đòi hỏi kích thớc của các linh kiện quang cũng phải tơng đơng và các thiết bị hàn nối sợi đơn mode phải có độ chính xác rất cao Các yêu cầu này ngày nay đều có thể đáp ứng đợc do đó sợi đơn mode đang đợc sử dụng rất phổ biến.

Hình 1.12 : Công suất truyền trên sợi. Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH

Chơng III : các thông số của sợi quang

3.1 Suy hao của sợi quang:

Công suất trên sợi quang giảm dần theo hàm số mũ tơng tự nh tín hiệu điện Biếu thức tổng quát của hàm số truyền công suất có dạng:

P0 : công suất ở đầu sợi (z = 0) P(z): công suất ở cự ly z tính từ đầu sợi

: hệ số suy hao Độ suy hao đợc tính bởi:

P1 = P0 : công suất đa vào đầu sợi

13 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH

Hệ số suy hao trung bình:

A: suy hao của sợi L: chiều dài sợi

3.2 Các nguyên nhân gây suy hao trên sợi quang :

Công suất truyền trong sợi bị thất thoát do sự hấp thụ của vật liệu, sự tán xạ ánh sáng và sự khúc xạ qua chỗ sợi bị uốn cong.

3.2.1/ Suy hao do hÊp thô:

 Sự hấp thụ của các chất kim loại:

Các tạp chất trong thuỷ tinh là một trong những nguồn hấp thụ ánh sáng Các tạp chất thờng gặp là Sắt (Fe), Đồng (Cu),

Mangan (Mn), Chromium (Cr), Cobal (Co), Nikel (ni).v.v Mức độ hấp thụ của tạp chất phụ thuộc vào nồng độ tạp chất và bớc sóng ánh sáng truyền qua nó Để có sợi quang có độ suy hao dới 1dB/Km cần phải có thuỷ tinh thật tinh khiết với nồng độ tạp chất không quá một phần tỷ (10 -9 )

 Sự hấp thụ của OH:

Sự có mặt của các ion OH trong sợi quang cũng tạo ra một độ suy hao hấp thụ đáng kể Đặc biệt độ hấp thụ tăng vọt ở

SVTH: §inh V¨n Khoan α(dB/km)=A(dB)

5 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH các bớc sóng gần 950nm, 1240nm, 1400nm Nh vậy độ ẩm cũng là một trong nhng nguyên nhân gây suy hao của sợi quang

Trong quá trình chế tạo nồng độ của các ion OH trong lõi sợi đ- ợc giữ ở mức dới một phần tỷ (10 -9 ) để giảm độ hấp thụ của nó.

 Sự hấp thụ bằng cực tím và hồng ngoại:

Thành phần chính của sợi quang gồm lõi (core) và lớp bọc (cladding) Trong viễn thông dùng loại sợi có cả hai lớp trên bằng thuỷ tinh Lõi để dẫn ánh sáng và lớp bọc để giữ ánh sáng tập trung trong lõi nhờ sự phản xạ toàn phần giữa lõi và lớp bọc. Để bảo vệ sợi quang, tránh nhiều tác dụng do điều kiện bên ngoài sợi quang còn đợc bọc thêm một vài lớp nữa:

- Lớp phủ hay lớp vỏ thứ nhất (primary coating)

- Lớp vỏ thứ hai (Secondary coating)

Lớp phủ có tác dụng bảo vệ sợi quang:

- Chống lại sự xâm nhập của hơi nớc.

- Tránh sự trầy sớt gây nên những vết nứt

- Giảm ảnh hởng vì uốn cong

Lớp phủ đợc bọc ngay trong quá trình kéo sợi Chiết suất của lớp phủ lớn hơn chiết suất của lớp bọc để loại bỏ các tia sáng truyền trong lớp bọc vì khi đó sự phản xạ toàn phần không thể xảy ra phân cách giữa lớp bọc và lớp phủ Lớp phủ có thể đợc nhuộm mầu hoặc có thêm vòng đánh dấu, khi hàn nối sợi hoặc ghép ánh sáng vào sợi nhất thiết phải tẩy sạch lớp phủ Độ đồng

Lớp vỏ Lớp phủ Lớp bọc lõi

Hình 1.17 : Cấu trúc sợi quang sợi quang lớp phủ ốngđệm chất nhồi

Hình 1.18 : Cấu trúc ống đệm lỏng (Loose buffer) Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH nhất, bề dày và độ đồng tâm của lớp phủ có ảnh hởng đến chất lợng của sợi quang.

Lớp vỏ có tác dụng tăng cờng sức chịu đựng của sợi quang trớc các tác dụng cơ học và sự thay đổỉ nhiệt độ, cho đến nay lớp vỏ có các dạng chính sau:

- Dạng ống đệm lỏng (Loose buffer)

- Dạng đệm khít (tight buffer)

Mỗi dạng có những u nhợc diểm khác nhau do đó đợc sử dụng trong từng điều kiện khác nhau.

Sợi quang (đã bọc lớp phủ) đợc đặt trong một ống đệm có đờng kính lớn hơn đờng kích thớc sợi quang.

2 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH

-ống đệm lỏng thờng gồm hai lớp, lớp trong có hệ số ma sát nhỏ để sợi quang di chuyển tự do khi cáp bị kéo căng hoặc co lại, lớp ngoài bảo vệ sợi quang trớc ảnh hởng của lực cơ học Đối với cáp trong nhà thì bên trong ống đệm lỏng không cần chất nhồi nhng với cáp ngoài trời thì phải bơm thêm chất nhồi có các tÝnh chÊt sau:

 Có tác dụng ngăn ẩm

 Có tính nhớt không tác dụng hoá học với các thành phần khác của cáp

 Dễ tẩy sạch khi cần hàn nối

Cấu trúc ống đệm lỏng có nhiều u điểm nên đợc dùng trong các đờng truyền dẫn cần chất lợng cao, trong điều kiện môi trờng thay đổi nhiều.

Một cách đơn giản để bảo vệ sợi quang dới tác dụng của nhiều điều kiện bên ngoài là bọc một lớp vỏ ôm sát lớp phủ Ph- ơng pháp này làm giảm đờng kính của lớp vỏ do đó giảm kích thớc và trọng lợng của cáp, song sợi quang lại chịu ảnh hởng trực

Hình 1.20 : Cấu trúc sợi quang dạng băng dẹt Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH tiếp khi cáp bị kéo căng để giảm ảnh hởng này ngời ta chèn thêm một lớp đệm mềm ở giữa lớp phủ và lớp vỏ Hình thức này đợc gọi là cấu trúc đệm tổng hợp Sợi quang có vỏ đệm khít và đệm tổng hợp thờng đợc dùng làm cáp đặt trong nhà, làm dây nhảy để đấu nối các trạm đầu cuối

Cấu trúc băng dẹt cung là một dạng vỏ đệm khít nhng bọc nhiều sợi quang thay vì một sợi Số sợi trong băng có thể lên đến 12, bề rộng của mỗi băng tuỳ thuộc vào số sợi trong băng Nhợc điểm của cấu trúc này giống nh cấu trúc đệm khít, tức là sợi quang chịu ảnh hởng trực tiếp khi cáp bị kéo căng.

SVTH : §inh V¨n Khoan Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH

Thành phần chịu lực ngoài lớp đệm (nhựa PE)

Thành phần chịu lực trung tâmsợi quang ống đệm lỏng vỏ cáp (nhựa PE)

Các thông số của sợi quang

Cấu trúc của cáp phải thoả mãn yêu cầu chính là bảo vệ sợi quang, đợc chế tạo phủ hợp với mục đích của viển thông bao gôm : cáp treo cáp chôn trực tiếp, cáp thả biển, cáp trong nhà

Mỗi loại có một vài chi tiết đặc biệt ngoài cấu trúc chung của cáp.

Hình 1.21 : cấu trúc tổng quát của cáp quang Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH

- sợi quang : các sợi quang đã đợc bọc lớp phủ và lớp vỏ sắp xếp theo một thứ tự nhất định Lớp vỏ có thể ở dạng đệm lỏng, đệm khít, đệm tổng hợp, băng dẹt.

- Thành phần chịu lực : bao gồm thành phần chịu lực trung tâm và thành phần chịu lực bên ngoài.

- Chất nhồi : lam đầy ruột cáp.

- Vỏ cáp để bảo vệ ruột cáp.

- Lớp gia cờng : bảo vệ ruột cáp trong những điều kiện khắc nghiệt.

Dựa vào hình thức cấu tạo hoặc lĩnh vực sử dụng để phân loại cáp.

Thông dụng nhiều nhất là cáp ngoài trời ( gồm cáp treo, cáp chôn trực tiếp, cáp treo trong cổng ) có vỏ PE màu đen, bình thờng loại cáp này không cần lớp gia cờng, chỉ cần lớp kim loại ( thờng là nhôm ) bao ruột cáp.

5.2/ Phân loại cáp quang : Để thuận lợi cho việc nghiên cứu, ta có thể phân loại cáp quang theo các hớng sau :

5.2.1/ phân loại theo cấu trúc : cáp có cấu trúc cổ điển là các loại sợi hay các nhóm sợi quang phân bố đối xứng theo nhóm O vòng tròn đồng tâm.

5.2.2/ phân loại theo mục đích sử dụng :

2 6 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH cáp dùng cho thuê bao nội hạt, cáp trung kế cáp đờng dài.

5.2.3/ phân loại theo điều kiện lắp đặt : cáp chôn trực tiếp , cáp đặt trong cổng, cáp thả nớc cáp treo, cáp dùng trong nhà.

Hàn mỗi nối yêu cầu suy hao < 0,5 db/ mối hàn.

Cáp quang đợc sản xuất thành từng cuộn, khi sữ dụng trên đ- ờng dây dài cần phải nối các cuộn với nhau.

Trong kỷ thuẩt thông tin quang, việc nối không tôt sẽ gây tổn thất tín hiệu quang, yêu cầu của việc hàn nối là càng bé càng tốt đê giảm nhỏ tổn hao ở mỗi nối thì đấu nối phải sạch, hai đầu sợi dây nối phải đặt thẳng, không đợc lệch và nghiên gãc.

Nguyên tắc nối chỉ cần ghép hai đầu sợi lại cho trục hai sợi trung nhau để hàn nối lại.

Thực tế rất khó vì tiết diện sợi quang bé, nhìn bằng mắt th- ờng ta thấy hai sợi đa mode và đơn mode giống nhau, có đờng kính ngoài đều bằng 125 μ m , ta phân biệt đờng kính lõi của sợi : sợi đơn mode đờng kính lõi ¿ 10 μ m , sợi đa mode có đờng kính lõi ¿ 50 μ m

- Tuốt vỏ sợi : trớc hết phải bóc lớp vỏ nhựa bọc ngoài, lớp vỏ này có thể là ống đệm lỏng hoặc chặt, cấu tạo từ PLASTIC Dùng kim tuột mỗi lần chiều dài 5 cm và tuốt nhiều lần để đặt độ dài cần thiết Khi tuột xong lớp vỏ nhựa ta tuột lớp bảo vệ thứ hai và một lần tuột là đợc Trờng hợp không có kim tuốt thỉ phải dùng hoá chất tẩy rửa, dùng giẻ tẩm axeton rồi lau đI lau lại đối với cáp thả biển nên dùng hoá chất để tuột lớp vỏ đó.

- cắt sợi : đặt sợi và dao cắt cho ngay ngắn, mút sợi phải đặt kẹp để giữ chặt khi cắt, ấn lợi dao cắt và bẻ cong sợi dây cắt đúng vào vết cắt góc cắt sợi cho phép nghiên 1 0 cho sợi đơn mode và 1,5 0 cho sợi đa mode Sau khi cắt xong đặt yêu cầu phảI lau sạch đầu sợi mới cắt tiếp và đặt đúng quy định, chuận bị xong hai đầu sợi rồi mới hàn, khi hàn xong rồi mới chuyên sang sợi khác.

Có hai phơng pháp hàn sợi quang :

- phơng pháp hàn bằng keo dính, phơng pháp này hoàn toàn lam băng nhân công, nên thiếu chính xác

- phơng pháp hàn bằng hồ quang ( máy hàn ) Bao gồm các bớc tiến hành sau :

+ dùng hoá chất tẩy sạch lớp bảo vệ ở hai đầu cần nối

+ kẹp hai đầu sợi trên bộ giá của máy hàn.

+ điều chỉnh cho hai sợi lại gần nhau.

+ khi đã hoàn hiện thì đóng mạch tia hồ quang, hai đầu sợi nóng chảy và sau vài giây thì sẽ dính chặt vào nhau, quá trình này xẩy ra tự động.

+ kiểm tra mối hàn nếu không thấy khuyết tật gì thi coi nh mối nối đã xong.

+ gia cố cơ học để bảo vệ mối nối, hiên nay phơng pháp phổ biến là dung ống bọc nhựa cọ nóng có đệm vật liệu gia cờng.

5.3.4/ Ph ơng pháp hàn nóng chảy :

- Nguyên tắc thực hiện : sau khi qua các bớc chuẩn bị : tuốt vỏ, tẩy lớp phủ và cắt sợi, đầu hai sợi đợc đặt lên bệ điều chỉnh của máy hàn.

- Quá trình nối sợi đợc qua các bớc sau :

+ điều chỉnh cho hai đầu sợi đồng trục đồng tâm nhờ hệ thống điều chỉnh theo ba chiều Có thể quan sát đợc đầu sợi khi điều chỉnh theo phơng ngang và phơng đứng nhờ hệ thông gơng và kính hiển vi lắp sẵn trong máy hàn, đầu hai sợi vẩn để cách nhau 10 μ m đến 20 μ m.

+ cho điện cực phóng tia lửa điện đốt nóng hai sợi trớc để làm sạch đầu sợi và làm cho lõi sợi nhô ra

+ hệ thống điều chỉnh đa hai đầu sợi lại gần nhau, kiểm tra suy hao ngay mối nối để đặt đầu sợi ở vị trí tốt nhất.

+ cho điện cực phóng tia lửa điện một lần nữa, đầu hai sợi chảy ra, sức căng bề mặt của thuỷ tinh nóng chảy giữ xho hai đầu sợi thẳng hàng.

SVTH : §inh V¨n Khoan Đồ án tốt nghiệp Công nghẹ ghép kênh SDH

Cấu trúc sợi quang

Linh kiện biến đổi quang điện đợc đặt ở hai đầu sợi quang Có hai linh kiện quang điện:

 Linh kiện biến đổi từ tín hiệu điện sang tín hiệu quang, đợc gọi là nguồn quang Linh kiện này có nhiệm vụ phát ra ánh sáng có công suất tỷ lệ với dòng điện chạy qua nó.

 Linh kiện biến đổi tín hiệu quang sang tín hiệu điện, còn gọi là linh kiện tách sóng quang (hay linh kiện thu quang) Linh kiện này có nhiệm vụ ngợc lại so với nguồn quang , tức là tạo ra dòng điện tỷ lệ với công suất quang chiếu vào nó.

Chất lợng của linh kiện biến đổi quang điện và chất lợng sợi quang quyết định cự ly, dung lợng và chất lợng của tuyến truyÒn dÉn quang.

Yêu cầu kỹ thuật của linh kiện quang điện:

- Bớc sóng của ánh sáng phát ra:

Mức độ suy hao của ánh sáng truyền trên sợi quang phụ thuộc vào bớc sóngcủa ánh sáng Có ba bớc sóng thông dụng là 850nm, 1300nm, 1550nm Do đó ánh sáng do nguồn quang phát ra cũng phải có bớc sóng phù hợp.

3 0 Đồ án tốt nghiệp Công nghẹ ghép kênh SDH Để có thể truyền đợc tín hiệu số có tốc độ bit càng cao thì thời gian chuyển trạng thái của nguồn quang phải càng nhanh.

Cự ly thông tin phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó công suất phát của nguồn quang là một trong những yếu tố chính Công suất phát càng lớn thì cự ly thông tin càng xa.

- Độ rộng phổ: ánh sáng mà nguồn quang thực tế phát ra không phải là chỉ có một bớc sóng duy nhất mà gồm một khoảng bớc sóng Khoảng sóng này càng rộng thì độ tán sắc chất liệu càng lớn do đó làm hạn chế dải thông của tuyến truyền dẫn quang Nh vậy độ rộng phổ của nguồn quang càng hẹp càng tốt.

Nh ta đã biết đờng kính lõi của sợi quang rất nhỏ nếu kích thớc của nguồn quang lớn và góc phong ánh sáng rộng và công suất phát quang vào đợc lõi sẽ rất thấp Do đó nguồn quang có vùng phát sáng và góc phát sáng càng hẹp càng tốt.

Công suất quang mà các nguồn quang thực tế phát ra ít nhiều phụ thuộc vào nhiệt độ môi trờng, thời gian sử dụng và đôi khi còn phụ thuộc vào cờng độ sáng xung quanh Vì vậy công suất do nguồn quang phát ra càng ổn định càng tốt.

- Thời gian sử dụng lâu, giá thành hạ.

6.1.2/ Đối với linh kiện tách sóng quang:

SVTH : §inh V¨n Khoan Đồ án tốt nghiệp Công nghẹ ghép kênh SDH

Nhạy đối với bớc sóng hoạt động của hệ thống

Có độ nhạy càng cao càng tốt Tức là khả năng tách đợc các tín hiệu quang thật nhỏ với số lỗi (BER) trong phạm vi cho phép Linh kiện tách sóng quang càng nhạy thì càng có khả năng nới rộng cự ly thông tin.

- Đáp ứng nhanh: Để có thể làm việc trong hệ thống có tốc độ bit cao.

Khi cha có ánh sáng chiếu vào nhng linh kiện tách sóng quang vẫn có dòng điện tách sóng nhiễu chạy qua Dòng điện này càng nhỏ càng tốt.

Có tạp âm càng thấp càng tốt để đảm bảo tỷ số tín hiệu trên tạp âm (S/N).

- Độ tin cậy cao , giá thành hạ.

Có hai loại linh kiện đợc dùng làm nguồn quang hiện nay là:

- Diode phát quang hay LED (Light Emitting Diode)

- Diode Laser hay LD (Laser Diode)

2 Đồ án tốt nghiệp Công nghẹ ghép kênh SDH

Cả hai linh kiện trên đều phát triển từ diode bán dẫn, Tức là từ tiếp giáp của bán dẫn loại P và loại N Các đặc tính kỹ thuật của nguồn quang phần lớn phụ thuộc vào cấu tạo của chúng, riêng bớc sóng do nguồn quang phát ra phụ thuộc vào vật liệu chế tạo nguồn quang Mỗi chất bán dẫn có bề rộng khe năng lợng Eg khác nhau Mà Eg quyết định tần số và do đó quyết định bớc sóng của năng lợng ánh sáng phát ra theo công thức sau:

Trong đó: h = 6,625 10 -34 j.s : Hằng số Planck

C = 300.000 Km/s : Vận tốc ánh sáng trong chân không

Eg : bề rộng khe năng lợng, đơn vị (eV) v : tần số ánh sáng phát ra, đơn vị Hz

Từ công thức trên ta thấy bớc sóng cua ánh sáng phát ra tỷ lệ nghịch với bề rộng khe năng lợng của chất bán dẫn chế tạo nguồn quang Do đó muốn nguồn quang phát ra ánh sáng có bớc sóng dài thì phải dùng chất bán dẫn có bề rộng khe năng lợng hẹp.

TiÕp xóc P Lớp cách điện Lớp P-GaAs (khuếch tán) Líp N-GaAs (nÒn) TiÕp xóc N Đồ án tốt nghiệp Công nghẹ ghép kênh SDH

6.2.2/ LED: a) Cấu tạo và phân loại:

Mặc dù nguyên lý phát quang trong mối nối P N khá đơn giản song cấu trúc của các đèn LED phức tạp hơn một diode bán dẫn bình thờng vì phải đáp ứng đồng thời các yêu cầu kỹ thuật của một nguồn quang.

LED tiếp xúc mặt GaAs: Đây là loại có cấu trúc đơn giản nhất, dùng bán dẫn GaAs với nồng độ khác nhau để làm lớp nền loại N và lớp phát quang loại P Lớp P dày khoảng 200m, ở mặt ngoài của lớp P có phủ một lớp chống phản xạ để ghép ánh sáng vào sợi quang Bớc sóng phát của LED GaAs trong khoảng từ 880 đến 950nm.

TiÕp xóc N Líp N - GaAs ( líp nÒn ) vùng phát sáng

Líp N - AlGaAs Líp P - AlGaAS ( líp tÝch cùc ) Líp P+ - AlGaAs

Lớp cách điện Al2O3 TiÕp xóc P ( ® êng kÝnh nhá ) H×nh 1.24 : CÊu tróc LED Burrus

3 4 Đồ án tốt nghiệp Công nghẹ ghép kênh SDH

LED Burrus đợc chế tạo theo cấu trúc nhiều lớp

(Heterostructure) bao gồm các lớp bán dẫn loại N và P với bề dày và nồng độ khác nhau Với cấu trúc nhiều lớp và vạch tiếp xúc P có kích thớc nhỏ, Vùng phát sáng của LED Burrus tơng đối hẹp Ngoài ra trên bề mặt của LED có khoét một lỗ để đa sợi quang vào gần vùng phát sáng Bớc sóng của LED Burrus dùng bán dẫn

AlGaAs / gaAs trong khoảng từ 800 đến 850nm Nếu dùng bán dẫn InGaAsP / InP thì bớc sóng phát ra dài hơn

LED phát bớc sóng dài:

Một loại LED phát bớc sóng dài (1300nm và 1550nm) dùng bán dẫn

InGaAsP / InP Tơng tự nh LED Burrus, loại này cũng có cấu trúc nhiều lớp và có đờng kính vạch tiếp xúc P nhỏ (25 đến 30m) nên có vùng phát sáng hẹp Điểm khác biệt so với LED Burrus là thay vì khoét lỗ để ghép ánh sáng vào sợi quang, ở đây dùng lớp nền InP có dạng một thấu kính để ghép ánh sáng vào sợi quang.

Lớp chống phản xạ TiÕp xóc N

Líp N - InP ( líp nÒn ) Vùng phát sáng Líp P - InGaAsP Líp P+ - InP

Hình 1.25 : LED phát b ớc sóng dài

Cách điện SIO2 TiÕp xóc N

Vùng phát sáng ( líp tÝch cùc )

Hình 1.26 : LED phát xạ rìa (ELED) Đồ án tốt nghiệp Công nghẹ ghép kênh SDH

LED phát xạ rìa: (ELED: Edge Light Emitting Diode)

Cáp sợi quang và hàn nối sợi quang

Song song bên cạnh các dịch vụ về thoại, ngày nay ngời ta phát triển thêm nhiều loại hình dịch vụ mới quan trọng nh là telefax, truyền dẫn data, truyền dẫn video trong đó chất lợng và khả năng đáp ứng các yêu cầu đó về băng tần hoặc các giao tiếp tơng thích Luôn luôn đóng một vai trò quan trọng hàng ®Çu. Để thoả mãn các yêu cầu trên, ngành viễn thông phải có các thay đổi cần thiết để đáp ứng kịp thời.

-Thời gian thiết lập luồng truyền dẫn ngắn dung lợng thoả mãn theo mọi yêu cầu.

-Tăng cờng khả năng sẵn sàng phục vụ các mạng viễn thông.

-Giá thành thiết lập mạng thấp, chi phí dành cho các khoản khai thác, bảo trì, bảo dỡng Phải giảm.

-Có khả năng quốc tế hoá dịch vụ.

1.2/ Khái niệm về SDH ( Synchronous Digital

Các hệ thống PDH phát triển không đáp ứng đợc các nhu cầu trên do đó phải có một thế hệ truyền dẫn mới trên thế giới

Kỹ thuật SDH ra đời tạo ra một cuộc cách mạng trong nghành viễn thông, thể hiện một kỹ thuật tiên tiến có thể đáp ứng rộng rãi các yêu cầu của các thuê bao, ngời khai thác cũng nh các nhà

Hình 2.1 : Sự thay thế PDH bằng SDH

5 1 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH sản xuất Thoả mãn các yêu cầu đòi hỏi đặt ra cho ngành viễn thông, khắc phục các nhợc điểm của thế hệ PDH mà chúng ta đang sử dụng hiện nay.

Trong tơng lai hệ thống đồng bộ SDH sẽ ngày càng phát triển mạnh nhờ các u điểm vợt trội hơn so với PDH và một điểm quan trọng là SDH có khả năng kết hợp với PDH trong mạng lới hiện tại, nó cho phép thực hiện việc hiện đại hoá dần dần theo từng giai đoạn phát triển.

Các tiêu chuẩn của SDH đợc bắt đầu từ năm 1985 tại Mỹ Bắt đầu là các nỗ lực để tạo ra một mạng giao tiếp quang có thể hoạt động với tất cả các hệ thống truyền dẫn khác nhau của các sản phẩm khác nhau (theo tiêu chuẩn châu âu và châu Mỹ) Sau đó các tiêu chuẩn mở rộng dần lên để có thể sử lý cho mạng hiện tại và cả cho các loại tín hiệu trong tơng lai cũng nh cho cả phơng tiện vận hành và bảo dỡng.

Năm 1985 công ty Bellcore là công ty con của công ty Bell tại Mỹ đã đề xuất một kỹ thuật truyền dẫn mới nhằm khắc phục những nhợc điểm của hệ thống cận đồng bộ PDH và đợc đặt

Container byte-by-byte multiplexing

Thông tin giám sát POH

SOH Thông tin quản lý

Khái niệm về SDH Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH tên là SONET (Synchronous Optical Network) mạng quang đồng bộ dựa trên nguyên lý ghép đồng bộ và tất cả các tín hiệu đồng bộ đợc đồng bộ với nhau, trong đó cáp quang đợc sử dụng làm môi trờng truyền dẫn Sau đó các tiêu chuẩn về giao tiếp thiết bị cũng đợc nghiên cứu đẻ có thể kết nối các thiết bị với nhau với những tiêu chuẩn khác nhau mà không gây trở ngại Khi ứng dụng kỹ thuật mới này vào mạng lới viễn thông hiện hữu, để đáp ứng các tiêu chuẩn đó ngời ta phải lu ý đến sự tiêu chuẩn hoá các tín hiệu bảo dỡng, giám sát, chuyển mạch bảo vệ và cả vấn đề quản lý mạng lới của các loại thiết bị khác nhau đó.

Năm 1988 một tiêu chuẩn quốc gia của Mỹ đã đợc thông qua đồng thời với SONET cũng đã gây đợc sự chú ý và cũng đợc phát triển tại Châu Âu bởi các nhà sản xuất dựa trên một tiêu chuẩn riêng để phù hợp với các mạng PDH theo tiêu chuẩn Châu Âu đang hiện hành CCITT đã đề xuất các tiêu chuẩn của hệ thèng SDH.

SDH đợc xây dựng để tạo ra một mạng tiêu chuẩn quốc tế, nó cho phép tiếp nhận đợc tất cả các tín hiệu PDH trớc đây.

Tiêu chuẩn phân cấp đồng bộ SDH xây dựng theo tiêu chuẩn do ITU-T đề xuất trên cơ sở một hệ thống các khuyến nghị :

G.707 Các mức phân cấp số đồng bộ.

G.708 Giao diện tại nút mạng cho phân cấp số đồng bộ. G.709 Cấu trúc ghép kênh SDH.

G.780 Các định nghĩa và thuật ngữ trong SDH.

G.781 Cấu trúc của các khuyến nghị đối với thiết bị ghép kênh SDH.

G.782 Các loại và đặc tính chung của các thiết bị ghép kênh SDH.

G.783 Các dặc tính của khối chức năng thiết bị ghép kênh SDH.

G.957 Giao diện quang cho các thiết bị và các hệ thống liên quan đến SDH

G.958 Các hệ thống truyền dẫn SDH sử dụng cáp sợi quang.

1.3/ Các đặc tính của PDH và SDH :

 Nhợc điểm của hệ thống PDH :

-Mạng PDH chủ yếu đáp ứng các dịch vụ điện thoại, đối với các dịch vụ mới nh: mạng ISDN, truyền data, dịch vụ điện thoại truyền hình thì mạng PDH khó có thể đáp ứng đợc.

-Mạng PDH không linh hoạt trong việc kết nối các luồng liên tục Khi có nhu cầu rút luồng từ một luồng có dung lợng lớn thì phải qua các cấp độ trung gian để hạ tốc độ từ cao xuống thấp tơng ứng, cũng nh việc ghép luồng phải trải qua đầy đủ các cấp từ tốc độ thấp lên tốc độ cao Điều này rõ ràng là không mềm dẻo, không thuận tiện cho việc kết nối, cần phải có đủ các cấp thiết bị để giải phép luồng do đó không tiết kiệm và khó thực hiện đồng thời đòi hỏi nhiều thiết bị phức tạp.

-Các thông tin về bảo trì không đợc liên kết trên toàn tuyến thông tin mà chỉ đối với từng đoạn truyền dẫn riêng lẻ Thủ tục bảo trì cho toàn tuyến phức tạp.

-cha có tiêu chuẩn chung cho thiết bị đờng dây, các nhà sản xuất mới chỉ có tiêu chuẩn đặc trng riêng cho thiết bị riêng của họ.

-Có nhiều thiết bị ghép luồng Một luồng 2Mbit/s có thể sẽ đi qua nhiều hớng trớc khi đi đến đích do đó vấn đề quản lý luồng tại mỗi trạm phải đồng bộ và chặt chẽ Trong thực tế nhiều khi sinh ra lỗi lầm trong thực tế hoặc đầu nối không chỉ ảnh h- ởng đến luồng đang kết nối mà có thể sẽ gây ra mất liên lạc cho những luồng khác đang khai thác.

-Hệ thống PDH thiếu các phơng tiện giám sát, đo thử từ xa mà chỉ tiến hành ngay tại chỗ.

 Đặc điểm của SDH : ¦u ®iÓm :

Trong PDH việc ghép kênh đợc tiến hành tại mỗi cấp, quá trình ghép phải lần lợt qua các mức trung gian từ 2 đến 140 Mb/s Việc truy cập trực tiếp đến một luồng 2Mbit/s trong một luồng 140 Mb/s là không thể thực hiện đợc Chẳng hạn nh khi cần nối chéo các luồng 2 Mb/s thì phải thực hiện hạ kênh từ luồng 140 Mb/s qua nhiều cấp xuống đến 2 Mb/s rồi mới dùng cáp nhảy để thực hiện nối chéo Mạng lới này rất cồng kềnh và phức tạp và không linh hoạt đồng thời chi phí vận hành rất lớn do đòi hỏi nhiều sức lao động trong các khâu lắp đặt chuyển cáp Đối với SDH thì u điểm nổi bật hơn là đơn giản hoá mạng lới, linh hoạt trong sử dụng khai thác Khác với PDH, trong mạng SDH quá trình ghép kênh chỉ thực hiện qua một giai đoạn, do đó việc tách một kênh 2Mbit/s trong một luồng tốc độ cao là đơn giản Hơn nữa, việc sử dụng phần mềm trong quản lý bảo dỡng luồng 2 Mbit/s đã làm cho việc đấu chéo các luồng 2 Mbit/s trở nên thực sự đơn giản và nhanh chóng Chính vì thế việc vận hành và quản lý mạng lới đơn giản hơn nhiều so với cùng công việc này ở mạng PDH.

-Trong SDH tốc độ bit lớn hơn 140 Mbit/s lần đầu tiên đợc tiêu chuẩn hoá trên phạm vi toàn thế giới.

-Mã truyền dẫn của tín hiệu quang đợc tiêu chuẩn hoá tơng thích các thiết bị của các nhà sản xuất.

-Tốc độ bit và cấu trúc khung của cấp cao hơn đợc tạo thành từ tốc độ bit và cấu trúc khung của luồng cơ bản cấp thấp hơn do đó việc tách ghép luồng thông tin dễ dàng.

Bộ dao động nội dao động tự do PDH

Ghép kênh không đồng bộ

Cấu trúc khung đặc tr ng

Ghép luồng theo nguyên lý xen bit

Truy nhập luồng riêng lẻ sau khi giải ghép đến cấp t ơng đ ơng.

Bộ dao động nội đ ợc đồng bộ với đồng hồ ngoài SDH Ghép kênh đồng bộ

Cấu trúc khung đồng nhất Ghép luồng theo nguyên lý xen byte Truy nhập luồng trực tếp từ luồng có tốc độ cao hơn. Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH

-Có các kênh riêng cho giám sát, quản lý, đo thử hoặc điều khiển trong phần mạng quản lý.

-Tất cả các tín hiệu PDH có tốc độ thấp hơn 140 Mbit/s đều có thể ghép đợc vào cấp SDH thấp nhất là STM - 1 có tốc độ

Nh ợc điểm của hệ thống SDH :

-Kỹ thuật phức tạp hơn do phải ghi lại sự tơng quan về phase giữa các tín hiệu luồng và overhead

-Việc nhồi byte - byte tăng độ Jitter hơn kiểu bit - bit của PDH.

-Đồng hồ phải cung cấp từ ngoài -Truyền d thừa và thiếu mức 8 Mb/s.

Ta có thể tóm tắt sự tơng quan khác nhau giữa kỹ thuật PDH và SDH nh sau :

OLTU OLTU OLTU OLTU OLTU OLTU

Thiết bị đầu cuối đ ờng dây Trạm xen/rẽ Trạm xen/rẽ Thiết bị đầu cuối đ ờng dây

Hình 2.3 : Cận động bộ PDH

1.4/ Phân cấp hệ thống SDH :

Ngày nay có 3 cấp của tín hiệu SDH đợc định nghĩa Cấp và mức bit đợc chỉ ra trong bảng sau

Mức SDH Tốc độ bit

Thiết bị quản lý mạng bằng phần mềm

Hình 2.4 : Đồng bộ SDH Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH Đồng bộ SDH :

Công nghệ SDH

Tổng quan về hệ thống thông tin bằng cáp quang

8 Đồ án tốt nghiệp Cộng nghệ ghép kênh SDH

CH¦¥NG I : GiớI THIệU TổNG QUáT

Trải qua một thời gian dài từ khi con ngời sử dụng ánh sáng của lửa để làm phơng tiện thông tin liên lạc đến nay lịch sử của thông tin quang đã qua những bớc phát triển và hoàn thiện đợc ghi nhận bằng những mốc chính sau:

- 1790 : CLAUDE CHAPPE, kỹ s ngời Pháp, đã xây dựng một hệ thống điện báo quang (Optical Telegraph) Hệ thống này gồm một chuỗi các tháp với các đèn báo hiệu di động trên đó Thời ấy tin tức đợc truyền bằng hệ thống này vợt chặng đờng

- 1870 : JOHN TYNDALL, nhà vật lý ngời Anh, đã chứng tỏ rằng ánh sáng có thể dẫn đợc theo vòi nớc uốn cong Thí nghiệm của ông đã sử dụng nguyên lý phản xạ toàn phần, điều này vẫn còn áp dụng cho sợi quang ngày nay.

- 1880 : ALEXANDER GRAHAM BELL, ngời Mỹ, giới thiệu hệ thống photophone, qua đó tiếng nói có thể truyền đi bằng ánh sáng trong môi trờng không khí mà không cần dây Tuy nhiên hệ thống này cha đợc áp dụng trên thực tế vì còn quá nhiều nguồn nhiễu làm giảm chất lợng của đờng truyền.

- 1934 : NORMAN R FRENCH, kỹ s ngời Mỹ, nhận đợc bằng sáng chế về hệ thống thông tin quang Phơng tiện truyền dẫn của ông là các thanh thuỷ tinh.

- 1958 : ARTHUR SCHAWLOW và CHARLES H TOWNES, xây dựng và phát triển laser.

Mạch kích thích Nguồn quang Linh kiện thu quang Phục hồi tín hiệu K§

Tín hiệu điện Tín hiệu quang Tín hiệu điện

Sợi quang Thiết bị thu

Hình 1.1 : các thành phần chính của tuyến truyền dẫn cáp sợi quang Đồ án tốt nghiệp Cộng nghệ ghép kênh SDH

- 1960 : THEODOR H MAIMAN đa laser vào hoạt động thành công.

- 1962 : Laser bán dẫn và photodiode bán dẫn đợc thừa nhận Vấn đề còn lại là phải tìm môi trờng truyền dẫn quang thích hợp.

- 1966 : CHARLES H KAO và GEORGE A HOCKHAM, hai kỹ s phòng thí nghiệm Standard Telecommunications của Anh, đề xuất việc dùng thuỷ tinh để truyền dẫn ánh sáng Nhng do công nghệ chế tạo sợi thuỷ tinh thời ấy còn hạn chế

- nên suy hao của sợi quá lớn ( ~ 1000 dB/km).

- 1970 : Hãng Corning Glass Works chế tạo thành công sợi quang loại SI có suy hao nhỏ hơn 20 db/km ở bớc sóng 633 nm.

- 1972 : Loại sợi GI đợc chế tạo với độ suy hao 4 dB/km.

- 1983 : Sợi đơn mode (SM) đợc xuất xởng ở Mỹ.

- Ngày nay sợi đơn mode đợc sử dụng rộng rãi độ suy hao của loại sợi này chỉ còn khoảng 0,2 dB/km ở bớc sóng 1550 nm.

1.2 Các thành phần của một tuyến truyền dẫn sợi quang:

Thu quang Sửa dạng Phát quang

Tín hiệu quang Tín hiệu quang

Hình 1.2 : sơ đồ khối một trạm lặp Đồ án tốt nghiệp Cộng nghệ ghép kênh SDH

Các thành phần chính của một tuyến truyền dẫn sợi quang đợc nêu trong hình trên Trong đó tín hiệu điện có thể ở dạng analog hoặc digital, ngày nay tín hiệu digital đợc dùng phổ biến hơn.

Nếu cự ly truyền dẫn dài thì giữa hai trạm đầu cuối phải có một hoặc một vài trạm tiếp vận với sơ đồ khối sau :

1.3 Những ứng dụng của sợi quang :

Cùng với sự phát triển không ngừng về thông tin viễn thông, hệ thống truyền dẫn quang - truyền tín hiệu trên sợi quang đã và đang phát triển mạnh mẽ ở nhiều nớc trên thế giới Do có nhiều u điểm hơn hẳn các hình thức thông tin khác về dung lợng kênh, kinh tế mà thông tin quang giữ vai trò chính trong việc truyền tín hiệu ở các tuyến đờng trục và các tuyến xuyên lục địa, xuyên đại dơng Công nghệ ngày nay đã tạo ra kỹ thuật thông tin quang phát triển và thay đổi theo xu hớng hiện đại và kinh tế nhất. Đồ án tốt nghiệp Cộng nghệ ghép kênh SDH Đặc biệt công nghệ sợi quang đơn mode có suy hao nhỏ điều này đã làm đơn giản việc tăng đợc chiều dài toàn tuyến thông tin quang Thêm vào đó khi công nghệ thông tin quang kết hợp và khuếch đại quang ra đời làm tăng chiều dài đoạn lên gấp đôi hoặc gấp n lần Nh vậy chất lợng tín hiệu thu trên hệ thống này sẽ đợc cải thiện một cách đáng kể. ở nớc ta thông tin cáp sợi quang đang ngày càng chiếm vị trí quan trọng Các tuyến cáp quang đợc hình thành, đặc biệt là hệ thống cáp quang Hà Nội - Hồ Chí Minh chiếm một vị trí quan trọng trong thông tin toàn quốc.

Trong tơng lai mạng cáp quang sẽ đợc xây dựng rộng khắp Tuyến đờng trục cáp quang sẽ đợc rẽ nhánh tới các tỉnh, thành phố, quận, huyện và xây dựng tuyến cáp quang nội hạt.

Vị trí của sợi quang trong mạng thông tin giai đoạn hiện nay:

- Mạng đờng trục xuyên quốc gia

- Mạng riêng của các công ty đờng sắt, điện lực,

- Đờng cáp thả biển liên quốc gia

- Đờng truyền số liệu, mạng LAN

- Trong tơng lai sợi quang có thể đợc sử dụng trong mạng thuê bao.

1.4 Ưu điểm của thông tin sợi quang:

So với dây kim loại sợi quang có nhiều u điểm đáng chú ý là:

12 Đồ án tốt nghiệp Cộng nghệ ghép kênh SDH

- Suy hao thấp: cho phép kéo dài khoảng cách tiếp vận do đó giảm đợc số trạm tiếp vận

- Dải thông rất rộng: có thể thiết lập hệ thống truyền dẫn số tốc độ cao

- Trọng lợng nhẹ, kích thớc nhỏ

- Hoàn toàn cách điện không chịu ảnh hởng của sấm xét

- Không bị can nhiễu bởi trờng điện từ

- Xuyên âm giữ các sợi dây không đáng kể

- Vật liệu chế tạo có rất nhiều trong thiên nhiên

- Dùng hệ thống thông tin sợi quang kinh tế hơn so với sợi kim loại cùng dung lợng và cự ly.

Tia phản xạ Tia phản xạ

Hình 1.3 : Sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH

2.1.Cơ sở quang học: ánh sáng dùng trong thông tin quang nằm ở vùng cận hồng ngoại với bớc sóng từ 800 nm đến 1600 nm Đặc biệt có 3 bớc sóng thông dụng là 850 nm, 1300 nm, 1550 nm.

Chiết suất của môi trờng:

Trong đó : n: chiết suất của môi trờng.

C: vận tốc ánh sáng trong chân không

V: vận tốc ánh sáng trong môi trờng

Sự phản xạ toàn phần: Định luật Snell : n1 sin n2 sin n=CV

Lớp bọc (cladding) n2 Lâi (core) n1

Hình 1.4 : Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH

Nếu n1  n2 thì    nếu tăng  thì  cũng tăng theo và  luôn luôn lớn hơn  Khi  = 90 0 tức là song song với mặt tiếp giáp, thì  đợc gọi là góc tới hạn T nếu tiếp tục tăng sao cho  

T thì không còn tia khúc xạ mà chỉ còn tia phản xạ hiện tợng này gọi là sự phản xạ toàn phần.

Dựa vào công thức Snell có thể tính đợc góc tới hạn T :

2.2.Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang:

* Nguyên lý truyền dẫn chung: ứng dụng hiện tợng phản xạ toàn phần, sợi quang đợc chế tạo gồm một lõi (core) bằng thuỷ tinh có chiết suất n1 và một lớp bọc (cladding) bằng thuỷ tinh có chiết suất n2 với n1  n2 ánh sáng truyền trong lõi sợi quang sẽ phản xạ nhiều lần (phản xạ toàn phần) trên mặt tiếp giáp giữa lõi và lớp vỏ bọc Do đó ánh sáng có thể truyền đợc trong sợi có cự ly dài ngay cả khi sợi bị uốn cong với một độ cong có giới hạn.

Hình 1.5 : Sự truyền ánh sáng trong sợi quang có chiết suất nhảy bậc (SI) Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH

2.3 Các dạng phân bố chiết suất trong sợi quang:

2.3.1/ Sợi quang có chiết suất nhảy bậc (sợi SI:

Step- Index): Đây là loại sợi có cấu tạo đơn giản nhất với chiết suất của lõi và lớp vỏ bọc khác nhau một cách rõ rệt nh hình bậc thang Các tia sáng từ nguồn quang phóng vào đầu sợi với góc tới khác nhau sẽ truyền theo các đờng khác nhau

Các tia sáng truyền trong lõi với cùng vận tốc : ở đây n1 không đổi mà chiều dài đờng truyền khác nhau nên thời gian truyền sẽ khác nhau trên cùng một chiều dài sợi Điều này dẫn tới một hiện tợng khi đa một xung ánh sáng hẹp vào đầu sợi lại nhận đợc một xung ánh sáng rộng hơn ở cuối sợi Đây là hiên tợng tán sắc,do độ tán sắc lớn nên sợi SI không thể truyền tín hiệu số tốc độ cao qua cự ly dài đợc Nhợc điểm này có thể khắc phục đợc trong loại sợi có chiết suất giảm dần

9 n(r) n 1 n 2 n2 n2 Hình 1.6 : Sự truyền ánh sáng trong sợi GI Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH

2.3.2/ Sợi quang có chiết suất giảm dần (sợi GI: Graded- Index):

Sợi GI có dạng phân bố chiết suất lõi hình parabol, vì chiÕt suÊt lâi thay đổi một cách liên tục nên tia sáng truyền trong lõi bị uốn cong dÇn. Đờng truyền của các tia sáng trong sợi GI cũng không bằng nhau nhng vận tốc truyền cũng thay đổi theo Các tia truyền xa trục có đờng truyền dài hơn nhng lại có vận tốc truyền lớn hơn và ngợc lại, các tia truyền gần trục có đờng truyền ngắn hơn nhng lại có vận tốc truyền nhỏ hơn Tia truyền dọc theo trục có đờng truyền ngắn nhất vì chiết suất ở trục là lớn nhất Nếu chế tạo chính xác sự phân bố chiết suất theo đờng parabol thì đờng đi của các tia sáng có dạng hình sin và thời gian truyền của các tia này bằng nhau Độ tán sắc của sợi GI nhỏ hơn nhiều so với sợi SI.

2.3.3/ Các dạng chiết suất khác:

Hai dạng chiết suất SI và GI đợc dùng phổ biến , ngoài ra còn có một số dạng chiết suất khác nhằm đáp ứng các yêu cầu đặc biệt:

 Dạng giảm chiết suất lớp bọc:

Hình 1.7 : dạng giảm chiết suất lớp bọc

Hình 1.8 : Dạng chiết suất của sợi dịch tán sắc Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH

Trong kỹ thuật chế tạo sợi quang, muốn thuỷ tinh có chiết suất lớn phải tiêm nhiều tạp chất vào, điều này làm tăng suy hao Dạng giảm chiết suất lớp bọc nhằm đảm bảo độ chênh lệch chiết suất  nhng có chiết suất lõi n1 không cao.

Giới thiệu về kỷ thuật SDH

Các thiết bị trong mạng SDH thực hiên 3 chức năng sau:

- Chức năng ánh xạ và ghép kênh: tạo ra các luồng STM-N từ các luồng nhánh.

- Kết nối chéo: chức năng này cho phép phân phối các luồng tín hiệu SDH và PDH.

- Chức năng truyền dẫn : truyền các tín hiệu đồng bộ qua cáp quang.

Các thiết bị truyền dẫn trên mạng SDH gồm 3 loại : thiết bị đờng truyền, thiết bị ghép kênh và thiết bị nối chéo số đồng bé.

1.1 Thiết bị đờng truyền(line equipment):

Thiết bị đờng truyền là bị đầu cuối đờng dây gồm có thiết bị cuối đờng dây và thiết bị trạm lặp.

1.1.1/ Thiết bị cuối đ ờng dây ( Line Terminal ) : có ngõ vào là giao tiếp điện với đờng dây và ngõ ra là giao tiếp quang Line Terminal có nhiệm vụ ghép các luồng PDH để tạo thành tín hiệu SDH và ghép vào luồng SDH có tốc độ thấp thành luồng SDH có tốc độ cao, sau đó biến đổi thành tín hiệu quang để truyền đi và ngợc lại, biến đổi tín hiệu quang tốc độ cao thành các luồng tín hiệu tốc độ thấp.

Line Terminal thờng đợc bảo vệ theo cấu hình 1+1.

Hình 3.2 : Cấu trúc một trạm lặp Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH

1.1.2/ Thiết bị trạm lặp ( Regeneration ) :

Thiết bị trạm lặp đợc sử dụng khi khoảng cách các tuyến lớn, nó có chức năng tái tạo lại tín hiệu bị suy giảm và méo về biên độ, thời gian do lan truyền trên khoảng cách xa.

Tín hiệu quang thu về đợc chuyển thành tín hiệu điện để khôi phục lại thông tin, sau đó biến đổi ngợc lại tín hiệu quang để tryuền tiếp.

1.2/ thiết bị ghép kênh ( MULTIPLEXER ) :

Các bộ ghép đợc chia thành 2 loại : bộ ghép kênh xen rẽ ADM v à bộ ghép kênh đầu cuối TM.

Lin Interface Mux Demux Lin Interface

Tributary Interface Bé ®iÒu khiÓn

Hình 3.3 : Thiết bị ghép kênh

ADM và TM đều có chung chức năng là thực hiện ghép kênh và xen rẽ, tuy nhiên chúng đợc bố trí ở vị trí khac nhau trong mang.

Có nhiệm vụ ghép các luồng PDH để tạo thành tín hiệu SDH hoặc ghép các tín hiệu SDH cấp thấp thành tín hiệu cấp cao hơn để tạo thành một luồng tín hiệu duy nhất.

Thiết bị này cũng cho phép quá trình xẩy ra ngợc lại, có nghĩa là thực hiện tách các luồng SDH cấp cao thành các luồng SDH cấp thấp hoặc thành các luông PDH.

Cho phép chèn hay tách ra các luồng PDH và SDH Việc xen / rẽ cho phép tín hiệu xuống đến cấp 2 Mbps mà không cần qua một số cấp ghép tách trung gian nh trong hệ thống PDH.

1.3/ Thiết bị nối chéo đồng bộ số SDXC

SDXC là một thiết bị mới trong hệ thống SDH SDXC cho phép nối chéo các luồng số có tốc độ khác nhau Dùng thiết bị SDXC trong hệ thống SDH thuận tiện cho việc đấu nối các luồng

Line Terminal Mux LTM Regenerator Line Terminal Mux LTM

Hình 3.5 : Sơ đồ mạng điểm - điểm Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH số, đồng thời giúp cho việc điều khiển, kiểm tra và ghép mạng dễ dàng.

Thiết bị thông tin quang

Chơng I : Giới thiệu về kỹ thuật SDH : 1.1/ Các yêu cầu về mạng truyền dẫn :

Song song bên cạnh các dịch vụ về thoại, ngày nay ngời ta phát triển thêm nhiều loại hình dịch vụ mới quan trọng nh là telefax, truyền dẫn data, truyền dẫn video trong đó chất lợng và khả năng đáp ứng các yêu cầu đó về băng tần hoặc các giao tiếp tơng thích Luôn luôn đóng một vai trò quan trọng hàng ®Çu. Để thoả mãn các yêu cầu trên, ngành viễn thông phải có các thay đổi cần thiết để đáp ứng kịp thời.

-Thời gian thiết lập luồng truyền dẫn ngắn dung lợng thoả mãn theo mọi yêu cầu.

-Tăng cờng khả năng sẵn sàng phục vụ các mạng viễn thông.

-Giá thành thiết lập mạng thấp, chi phí dành cho các khoản khai thác, bảo trì, bảo dỡng Phải giảm.

-Có khả năng quốc tế hoá dịch vụ.

1.2/ Khái niệm về SDH ( Synchronous Digital

Các hệ thống PDH phát triển không đáp ứng đợc các nhu cầu trên do đó phải có một thế hệ truyền dẫn mới trên thế giới

Kỹ thuật SDH ra đời tạo ra một cuộc cách mạng trong nghành viễn thông, thể hiện một kỹ thuật tiên tiến có thể đáp ứng rộng rãi các yêu cầu của các thuê bao, ngời khai thác cũng nh các nhà

Hình 2.1 : Sự thay thế PDH bằng SDH

5 1 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH sản xuất Thoả mãn các yêu cầu đòi hỏi đặt ra cho ngành viễn thông, khắc phục các nhợc điểm của thế hệ PDH mà chúng ta đang sử dụng hiện nay.

Trong tơng lai hệ thống đồng bộ SDH sẽ ngày càng phát triển mạnh nhờ các u điểm vợt trội hơn so với PDH và một điểm quan trọng là SDH có khả năng kết hợp với PDH trong mạng lới hiện tại, nó cho phép thực hiện việc hiện đại hoá dần dần theo từng giai đoạn phát triển.

Các tiêu chuẩn của SDH đợc bắt đầu từ năm 1985 tại Mỹ Bắt đầu là các nỗ lực để tạo ra một mạng giao tiếp quang có thể hoạt động với tất cả các hệ thống truyền dẫn khác nhau của các sản phẩm khác nhau (theo tiêu chuẩn châu âu và châu Mỹ) Sau đó các tiêu chuẩn mở rộng dần lên để có thể sử lý cho mạng hiện tại và cả cho các loại tín hiệu trong tơng lai cũng nh cho cả phơng tiện vận hành và bảo dỡng.

Năm 1985 công ty Bellcore là công ty con của công ty Bell tại Mỹ đã đề xuất một kỹ thuật truyền dẫn mới nhằm khắc phục những nhợc điểm của hệ thống cận đồng bộ PDH và đợc đặt

Container byte-by-byte multiplexing

Thông tin giám sát POH

SOH Thông tin quản lý

Khái niệm về SDH Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH tên là SONET (Synchronous Optical Network) mạng quang đồng bộ dựa trên nguyên lý ghép đồng bộ và tất cả các tín hiệu đồng bộ đợc đồng bộ với nhau, trong đó cáp quang đợc sử dụng làm môi trờng truyền dẫn Sau đó các tiêu chuẩn về giao tiếp thiết bị cũng đợc nghiên cứu đẻ có thể kết nối các thiết bị với nhau với những tiêu chuẩn khác nhau mà không gây trở ngại Khi ứng dụng kỹ thuật mới này vào mạng lới viễn thông hiện hữu, để đáp ứng các tiêu chuẩn đó ngời ta phải lu ý đến sự tiêu chuẩn hoá các tín hiệu bảo dỡng, giám sát, chuyển mạch bảo vệ và cả vấn đề quản lý mạng lới của các loại thiết bị khác nhau đó.

Năm 1988 một tiêu chuẩn quốc gia của Mỹ đã đợc thông qua đồng thời với SONET cũng đã gây đợc sự chú ý và cũng đợc phát triển tại Châu Âu bởi các nhà sản xuất dựa trên một tiêu chuẩn riêng để phù hợp với các mạng PDH theo tiêu chuẩn Châu Âu đang hiện hành CCITT đã đề xuất các tiêu chuẩn của hệ thèng SDH.

SDH đợc xây dựng để tạo ra một mạng tiêu chuẩn quốc tế, nó cho phép tiếp nhận đợc tất cả các tín hiệu PDH trớc đây.

Tiêu chuẩn phân cấp đồng bộ SDH xây dựng theo tiêu chuẩn do ITU-T đề xuất trên cơ sở một hệ thống các khuyến nghị :

G.707 Các mức phân cấp số đồng bộ.

G.708 Giao diện tại nút mạng cho phân cấp số đồng bộ. G.709 Cấu trúc ghép kênh SDH.

G.780 Các định nghĩa và thuật ngữ trong SDH.

G.781 Cấu trúc của các khuyến nghị đối với thiết bị ghép kênh SDH.

G.782 Các loại và đặc tính chung của các thiết bị ghép kênh SDH.

G.783 Các dặc tính của khối chức năng thiết bị ghép kênh SDH.

G.957 Giao diện quang cho các thiết bị và các hệ thống liên quan đến SDH

G.958 Các hệ thống truyền dẫn SDH sử dụng cáp sợi quang.

1.3/ Các đặc tính của PDH và SDH :

 Nhợc điểm của hệ thống PDH :

-Mạng PDH chủ yếu đáp ứng các dịch vụ điện thoại, đối với các dịch vụ mới nh: mạng ISDN, truyền data, dịch vụ điện thoại truyền hình thì mạng PDH khó có thể đáp ứng đợc.

-Mạng PDH không linh hoạt trong việc kết nối các luồng liên tục Khi có nhu cầu rút luồng từ một luồng có dung lợng lớn thì phải qua các cấp độ trung gian để hạ tốc độ từ cao xuống thấp tơng ứng, cũng nh việc ghép luồng phải trải qua đầy đủ các cấp từ tốc độ thấp lên tốc độ cao Điều này rõ ràng là không mềm dẻo, không thuận tiện cho việc kết nối, cần phải có đủ các cấp thiết bị để giải phép luồng do đó không tiết kiệm và khó thực hiện đồng thời đòi hỏi nhiều thiết bị phức tạp.

-Các thông tin về bảo trì không đợc liên kết trên toàn tuyến thông tin mà chỉ đối với từng đoạn truyền dẫn riêng lẻ Thủ tục bảo trì cho toàn tuyến phức tạp.

-cha có tiêu chuẩn chung cho thiết bị đờng dây, các nhà sản xuất mới chỉ có tiêu chuẩn đặc trng riêng cho thiết bị riêng của họ.

-Có nhiều thiết bị ghép luồng Một luồng 2Mbit/s có thể sẽ đi qua nhiều hớng trớc khi đi đến đích do đó vấn đề quản lý luồng tại mỗi trạm phải đồng bộ và chặt chẽ Trong thực tế nhiều khi sinh ra lỗi lầm trong thực tế hoặc đầu nối không chỉ ảnh h- ởng đến luồng đang kết nối mà có thể sẽ gây ra mất liên lạc cho những luồng khác đang khai thác.

-Hệ thống PDH thiếu các phơng tiện giám sát, đo thử từ xa mà chỉ tiến hành ngay tại chỗ.

 Đặc điểm của SDH : ¦u ®iÓm :

Trong PDH việc ghép kênh đợc tiến hành tại mỗi cấp, quá trình ghép phải lần lợt qua các mức trung gian từ 2 đến 140 Mb/s Việc truy cập trực tiếp đến một luồng 2Mbit/s trong một luồng 140 Mb/s là không thể thực hiện đợc Chẳng hạn nh khi cần nối chéo các luồng 2 Mb/s thì phải thực hiện hạ kênh từ luồng 140 Mb/s qua nhiều cấp xuống đến 2 Mb/s rồi mới dùng cáp nhảy để thực hiện nối chéo Mạng lới này rất cồng kềnh và phức tạp và không linh hoạt đồng thời chi phí vận hành rất lớn do đòi hỏi nhiều sức lao động trong các khâu lắp đặt chuyển cáp Đối với SDH thì u điểm nổi bật hơn là đơn giản hoá mạng lới, linh hoạt trong sử dụng khai thác Khác với PDH, trong mạng SDH quá trình ghép kênh chỉ thực hiện qua một giai đoạn, do đó việc tách một kênh 2Mbit/s trong một luồng tốc độ cao là đơn giản Hơn nữa, việc sử dụng phần mềm trong quản lý bảo dỡng luồng 2 Mbit/s đã làm cho việc đấu chéo các luồng 2 Mbit/s trở nên thực sự đơn giản và nhanh chóng Chính vì thế việc vận hành và quản lý mạng lới đơn giản hơn nhiều so với cùng công việc này ở mạng PDH.

-Trong SDH tốc độ bit lớn hơn 140 Mbit/s lần đầu tiên đợc tiêu chuẩn hoá trên phạm vi toàn thế giới.

-Mã truyền dẫn của tín hiệu quang đợc tiêu chuẩn hoá tơng thích các thiết bị của các nhà sản xuất.

-Tốc độ bit và cấu trúc khung của cấp cao hơn đợc tạo thành từ tốc độ bit và cấu trúc khung của luồng cơ bản cấp thấp hơn do đó việc tách ghép luồng thông tin dễ dàng.

Bộ dao động nội dao động tự do PDH

Ghép kênh không đồng bộ

Cấu trúc khung đặc tr ng

Ghép luồng theo nguyên lý xen bit

Truy nhập luồng riêng lẻ sau khi giải ghép đến cấp t ơng đ ơng.

Bộ dao động nội đ ợc đồng bộ với đồng hồ ngoài SDH Ghép kênh đồng bộ

Cấu trúc khung đồng nhất Ghép luồng theo nguyên lý xen byte Truy nhập luồng trực tếp từ luồng có tốc độ cao hơn. Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH

-Có các kênh riêng cho giám sát, quản lý, đo thử hoặc điều khiển trong phần mạng quản lý.

-Tất cả các tín hiệu PDH có tốc độ thấp hơn 140 Mbit/s đều có thể ghép đợc vào cấp SDH thấp nhất là STM - 1 có tốc độ

Nh ợc điểm của hệ thống SDH :

-Kỹ thuật phức tạp hơn do phải ghi lại sự tơng quan về phase giữa các tín hiệu luồng và overhead

-Việc nhồi byte - byte tăng độ Jitter hơn kiểu bit - bit của PDH.

-Đồng hồ phải cung cấp từ ngoài -Truyền d thừa và thiếu mức 8 Mb/s.

Ta có thể tóm tắt sự tơng quan khác nhau giữa kỹ thuật PDH và SDH nh sau :

OLTU OLTU OLTU OLTU OLTU OLTU

Thiết bị đầu cuối đ ờng dây Trạm xen/rẽ Trạm xen/rẽ Thiết bị đầu cuối đ ờng dây

Hình 2.3 : Cận động bộ PDH

1.4/ Phân cấp hệ thống SDH :

Ngày nay có 3 cấp của tín hiệu SDH đợc định nghĩa Cấp và mức bit đợc chỉ ra trong bảng sau

Mức SDH Tốc độ bit

Thiết bị quản lý mạng bằng phần mềm

Hình 2.4 : Đồng bộ SDH Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH Đồng bộ SDH :

Chơng ii : Cấu trúc ghép kênh :

2.1/ Cấu trúc ghép kênh cơ bản :

STM ( Synchronous Transport Module ) Module truyền đồng bé

Các cấp STM - n đợc ghép từ STM - 1

Các thành phần của mạng truyền dẫn SDH

Thiết bị cuối đờng dây

có ngõ vào là giao tiếp điện với đờng dây và ngõ ra là giao tiếp quang Line Terminal có nhiệm vụ ghép các luồng PDH để tạo thành tín hiệu SDH và ghép vào luồng SDH có tốc độ thấp thành luồng SDH có tốc độ cao, sau đó biến đổi thành tín hiệu quang để truyền đi và ngợc lại, biến đổi tín hiệu quang tốc độ cao thành các luồng tín hiệu tốc độ thấp.

Line Terminal thờng đợc bảo vệ theo cấu hình 1+1.

Hình 3.2 : Cấu trúc một trạm lặp Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH

Thiết bị trạm lặp

Thiết bị trạm lặp đợc sử dụng khi khoảng cách các tuyến lớn, nó có chức năng tái tạo lại tín hiệu bị suy giảm và méo về biên độ, thời gian do lan truyền trên khoảng cách xa.

Tín hiệu quang thu về đợc chuyển thành tín hiệu điện để khôi phục lại thông tin, sau đó biến đổi ngợc lại tín hiệu quang để tryuền tiếp.

1.2/ thiết bị ghép kênh ( MULTIPLEXER ) :

Các bộ ghép đợc chia thành 2 loại : bộ ghép kênh xen rẽ ADM v à bộ ghép kênh đầu cuối TM.

Lin Interface Mux Demux Lin Interface

Tributary Interface Bé ®iÒu khiÓn

Hình 3.3 : Thiết bị ghép kênh

ADM và TM đều có chung chức năng là thực hiện ghép kênh và xen rẽ, tuy nhiên chúng đợc bố trí ở vị trí khac nhau trong mang.

Có nhiệm vụ ghép các luồng PDH để tạo thành tín hiệu SDH hoặc ghép các tín hiệu SDH cấp thấp thành tín hiệu cấp cao hơn để tạo thành một luồng tín hiệu duy nhất.

Thiết bị này cũng cho phép quá trình xẩy ra ngợc lại, có nghĩa là thực hiện tách các luồng SDH cấp cao thành các luồng SDH cấp thấp hoặc thành các luông PDH.

Cho phép chèn hay tách ra các luồng PDH và SDH Việc xen / rẽ cho phép tín hiệu xuống đến cấp 2 Mbps mà không cần qua một số cấp ghép tách trung gian nh trong hệ thống PDH.

1.3/ Thiết bị nối chéo đồng bộ số SDXC

SDXC là một thiết bị mới trong hệ thống SDH SDXC cho phép nối chéo các luồng số có tốc độ khác nhau Dùng thiết bị SDXC trong hệ thống SDH thuận tiện cho việc đấu nối các luồng

Line Terminal Mux LTM Regenerator Line Terminal Mux LTM

Hình 3.5 : Sơ đồ mạng điểm - điểm Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH số, đồng thời giúp cho việc điều khiển, kiểm tra và ghép mạng dễ dàng.

Chơng ii ; Cấu trúc mạng trong hệ thống SDH :

Mạng đợc định nghĩa là một tập hợp các nút ( node ) và các đờng nối giữa các nút đó đảm bảo việc truyền thông tin giữa các nút trên mạng Tham số quan trọng của các nút là lu lợng, tốc độ và hình thức bảo vệ trên mạng Mạng phải có khả năng mở rộng và giao tiếp với các mạng khác.

Trong kỷ thuật SDH có thể áp dụng nhiều loại cấu hình mạng nh : điểm-điểm, bus, hình sao, vòng ….

2.1/ Mạng điểm-điểm ( point – to – point ) :

Thờng đợc sử dụng ở tuyến trung kế, khoảng cách ngắn, yêu cầu tốc độ cao Chế độ bảo vệ là 1+1 nghĩa là một tuyến làm việc thì một tuyến bảo vệ.

Hình 3.6 : Sơ đồ mạng BUS

Hình 3.7 : Sơ đồ mạng hình sao

Còn đợc gọi là mạng tuyến tính, mạng có cấu trúc đơn giản Tuy nhiên, mạng này coa nhợc điểm là nếu có một đoạn bị đứt hay một nút bị sự cố thì cả mạng ngừng hoạt động Do vậy, để tăng độ tin cậy, mạng làm việc ở chế độ 1+1.

Mạng thờng gồm các TM tại các nút cuối và ADM tại các nút trung gian.

Các nút mạng đều đợc nối với nút trung tâm ( thờng là bộ kết nối chéo SDXC ) Khi trong mạng có một đoạn bị đứt hoặc bị sự cố tại một nút thì chỉ có một đoạn đó ngừng hoạt động mà không ảnh hởng đến hoạt động của các phần con lại trong mạng. Mạng làm việc ở chế độ bảo vệ 1+1.

Hình 3.9: Vòng song h ớng Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH

Mạng vòng có thể xem nh một số những hệ thống nối mạch điểm với điểm riêng lẻ với nhau kết hợp thành một vòng kín.

Trong mạng vòng, các nút mạng là các bộ ghép kênh xen rẽ ADM.Có 2 loại : vòng đơn hớng ( lu lợng thông tin đi và về theo một đờng duy nhất ) và vòng song hớng ( lu lợng thông tin đi và về theo 2 chiều ngợc nhau ).

Hình 3.10 : Cấu hình một mạng hỗn hợp

1 0 1 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH

Mạng đa vòng dùng để liên kết nhiều mạng đơn thành một mạng thống nhất.

Thông thờng, để liên kết hai mạng đơn vong, dùng một SDXC nằm trên cả hai vòng để kết nối Tuy nhiên, để tăng độ tin cậy, một SDXC làm việc sẽ có một SDXC bảo vệ Vì thế, việc h hỏng trên các đờng nối giữa các nút trên cùng một vòng hay trên đờng nối giữa các vòng đều không ảnh hởng đến hoạt động chung của mạng.

CH¦¥NG III : GiớI THIệU TổNG QUáT THIếT Bị FLX 150/600 FIJITSU

Hệ thống FLX 150/600 là một trong những hệ thống nối tiếp nhau của FLX, là hệ thống cấp bậc đồng bộ số ( SDH ) của hạng Fujitsu Hệ thống FLX 150/600 gồm có các phần tử mạng ( NE ) và hệ thống quản lý mạng ( NMS ) dùng để vận hành, bảo trì, kiểm tra và quản lý các phần tử mạng ( NEs ) Phần tử mạng có SDH, PDH, NMS và các giao tiếp cảnh báo.

3.1/ Các đặc điểm chung của hệ thông :

- đợc phát triển dựa trên các khuyến nghị của ITU-T

- Cấu hình thiết bị có thể ở các chế độ đầu cuối, xen / rẽ, lặp cả hai đờng quang STM-1, STM-4.

- Các giao tiếp số : 2,048 Mbps, 34,368 Mbps, 139,264 Mbps ( PDH ) và 155,52 Mbps ( SDH ).

- Hệ thống chuyển mạch theo chế độ bảo vệ đoạn ghép kênh ( MSP ) hay bảo vệ đờng dãn ( PPS ).

- Có thể nâng cấp từ STM-1 lên STM-4 dễ dàng.

- Xen / rẽ và nối chéo tại các mức VC-12, VC-3 và VC-4.

- việc vận hành, bảo dỡng, gián sát và quản lý hệ thống có thể tiến hành tại chổ hoặc từ xa thông qua giao tiếp quản lý mạng ( NMI ) hay các kênh thông tin số liệu ( DCCs ).

3.2/ Các cấu hình mạng áp dụng :

3.2.1/ Mạng điểm nối điểm ( Point to Point ) :

Trong mạng này, 2FLX đợc sử dụng với chức năng là các bộ đa hợp đầu cuối TRM đợc nối với nhau Tại mỗi một điểm, FLX 150/600 cung cấp các chức năng ghép kênh cho việc ghép kênh và phân kênh từ các tín hiệu 2,048 Mb/s, 34,368 Mb/s, 139,264 Mb/s thành tín STM-1 hoặc tín hiệu STM-1 thành tín hiệu STM- 4.

Mạng này chèn một FLX 150/600 nh một điểm trung gian có chức năng xen và rẽ các tín hiệu đờng truyền giữa các FLX

150/600 trong mạng điểm-điểm Một điểm trung gian khác đợc chèn vào trong mạng tuyến tính để phục hồi các tín hiệu quang.

thiết kế tuyến thông tin quang

Giắc Giắc Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH

Thiết kế tuyến thông tin quang

- Dung lợng truyền dẫn mức STM 1 – 4 – 6

- Cử ly truyền dẫn d [ Km ]

- Chọn mã số thiết bị và bớc sóng thích hợp theo bảng, từ đó suy ra hệ số suy hao đờng truyền α

- Tính công suất tại nguồn phát PS max và PS min

- Phạm vi suy hao giữa phát và thu

- Tính công suất tại đầu thu PR max và PR min

3/ Tính mức thu thực tế :

Từ việc tính mức thu thực tế, ta biết đợc thiết bị đã chọn có đáp ứng yêu cầu truyền dẫn hay không

4/ vÝ dô thùc tÕ : a/ Yêu cầu :

Thiết kế tuyến thông tin quang có dung lợng STM – 4 với cự ly truyền dẫn là 48 Km b/ ThiÕt kÕ :

- Tra bảng chọn thiết bị có mã số L4 – 1 thích hợp với bớc sóng 1310nm và loại cáp theo tiêu chuẩn là G.652 Hệ số suy hao đờng truyền là : α OF = 0,38 db/Km

- Phạm vi suy hao giữa phát và thu ( S – R ) = 10 ¿ 28 dbm

+ PS min = - 32 dbm c/ Tính mức thu thực tế :

- Mc thu cực đại Max PR < - 8 dbm

- Mc thu côc tiÓu Min PR > - 32 dbm

Mức thu thực tế đợc tính bởi công thức :

Vì mỗi cuộn cáp dài 2 Km và mỗi mối hàn suy hao 0,1 db nên : α mối hàn = 0,1( 48/2 – 1 ) = 2,3 db

- 26,54 Đồ án tốt nghiệp Công nghệ ghép kênh SDH α OF = 0,38 x 48 = 18,24 db

Thực tế có 4 giắc, mỗi giắc suy hao 0,5 db nên : α giắc = 4 x 0,5 = 2 db

⇒ PRmin = PSmin - 22,54 - 1 db ( dự phòng )

Vậy thiết bị L 4 – 1 đáp ứng yêu cầu truyền dãn tín hiệu STM –

Các mức công suất đợc thể hiện ở hình dới.

CCITT : International Telegragh and Telephone

Consultative Committee CMI : Code Mark Inverted

Institute FAL : Frame Alignment Loss

FEBE : Far End Block Error

FERF : Far End Receive Failure

FP-LD : Fabry-Perot Laser Diode

FLX : Fujitsu Lighwave Cross Connect node

GNE : Gate Wave Network Element

HDLC : High Level Data Link Control

HOVC : High Order Virtual Container

ISDN : Integrated Services Digital Network

JFET : Junction Field-Effect Transistor

LOVC : Lower Order Virtual Container

MOSFET: Metal Oxide Silicon Field

OSPH : Optical Send Power High

OTDM : Optical Time Division Multiplexing

OTDR : Optical Time Domain Reflectormetry

OFA : Optical Frequency Division Multiplexing

RSOH : Regererator Section Over Head

STEP : Short Term Error Performance

TESP : Twenty-four hour Error Seconds Performance

1 Công nghệ truyền dẫn quang-TS Mai Liêm Trực

2 Bài giảng Thông Tin Quang-TS Phạm Công Hùng

Định dạng
Số trang	146
Dung lượng	294,71 KB

Tiêu đề	Đồ Án Công Nghệ Ghép Kênh Sdh - Thông Tin Bằng Cáp Quang
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp