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[.]

Đồ án tốt nghiệp kênh SDH MụC LụC Cộng nghệ ghép Trang Phần : Tổng quát hệ thống thông tin cáp quang Chơng : Giới thiƯu tỉng qu¸t -2 1.1 : Lịch sử phát triển - 1.2 : Cấc thành phần tuyến truyền dẫn sợi quang -3 1.3 : Những ứng dụng sợi quang 1.4 : ¦u ®iĨm cđa th«ng tin quang -5 Chơng : Lý thuyết chung sợi dẫn quang 2.1 : C¬ së quang häc -6 2.2 : Sự truyền dÃn ánh sáng sợi quang 2.3 : Các dạng phân chiết suất sợi quang -7 2.3.1 : Sỵi quang cã chiÕt st nh¶y bËc ( SI ) 2.3.2 : Sợi quang có chiết suất giảm dÇn ( GI ) -8 2.3.3 : Các dạng chiết suất khác -9 2.4 : Sợi đa mode đơn mode -10 2.4.1 : Sợi đa mode ( MM ) 11 2.4.2 : Sợi đơn mode ( SM ) -11 Ch¬ng : Các thông số sợi quang -13 3.1 : Suy hao cña sỵi quang 13 3.2 : Các nguyên nhân gây suy hao sỵi quang -14 3.2.1 : Suy hao hÊp thô 14 3.2.2 : Suy hao tán xạ -15 3.2.3 : Đặc truyến suy hao -15 3.3 : Tán sắc 16 3.3.1 : Tán sắc mode -16 3.3.2 : Tán sắc thÓ -17 3.3.3 : Tán sắc chÊt liÖu 17 3.3.4 : Tán sắc tác dụng cña èng dÉn sãng -18 3.3.5 : Tán sắc thể loại sợi 19 Chơng : Cấu trúc sợi quang -20 4.1 : Líp phđ -20 Đồ án tốt nghiƯp kªnh SDH Céng nghƯ ghÐp 4.2 : Líp vá -21 4.2.1 : Dạng ống đệm lỏng -21 4.2.2 : Dạng đệm khít -22 4.2.3 : Dạng băng dẹt -23 Ch¬ng : Cáp sợi quang hàn nối sợi quang 24 5.1 : CÊu tróc c¸p quang 24 5.2 : Phân loại cáp quang -25 5.2.1 : Phân loại theo cấu tróc 25 5.2.2 : Phân loại theo mục đích sử dụng -25 5.2.3 : Phân loại theo điều kiện lắp đặt 25 5.3 : Hàn nối sơi quang 26 5.3.1 : Kh¸i qu¸t -26 5.3.2 : Chuẩn bị đấu sợi -26 5.3.3 : Hàn sợi quang 27 5.3.4 : Phơng pháp hàn nãng ch¶y -27 Ch¬ng : Linh kiƯn biÕn ®æi quang -29 6.1 : Tỉng qu¸t 29 6.1.1 : §èi víi ngn quang 29 6.1.2 : §èi víi linh kiƯn t¸ch sãng quang 30 6.2 : Nguån quang -31 6.2.1 : Nguyªn lý chung 31 6.2.2 : LED 32 6.2.3 : LASER 37 6.3 : T¸ch sãng quang 42 6.3.1 : Nguyªn lý chung 42 6.3.2 : Những thông số b¶n -42 6.3.3 : Diode thu quang PIN 44 6.3.4 : Diode thu quang APD 45 Phần : Công nghệ SDH 49 Ch¬ng : Giíi thiƯu vỊ kû tht SDH 50 1.1 : Các yêu cầu vỊ m¹ng trun dÉn -50 1.2 : Kh¸I niƯm vỊ SDH -50 1.3 : Các đặc tính PDH SDH -53 1.4 Ph ©n cÊp hƯ thèng SDH 56 Ch¬ng : CÊu tróc ghÐp kªnh 58 Đồ án tốt nghiƯp kªnh SDH Céng nghƯ ghÐp 2.1 : CÊu tróc ghép kênh 58 2.1.1 : GhÐp 140 Mb/s thµnh STM – -59 2.1.2 : GhÐp x 34 Mb/s thµnh STM – 61 2.1.3 : GhÐp 63 luång Mb/s thµnh STM – -62 2.2 : CÊu tróc c¸c khèi 66 2.2.1 : Container C 66 2.2.2 : Container ¶o VC 67 2.2.3 : Đơn vị luångTU -69 2.2.4 : Nhóm đơn vị luồng TUG -72 2.2.5 : Các đơn vị qu¶n lý AU 76 2.2.6 : Nhóm đơn vị quản lý AUG -78 2.2.7 : CÊu tróc khung STM – 78 2.2.8 : CÊu tróc khung STM – N 80 2.3 : Các chức quan trọng 84 2.3.1 : Chức cđa c¸c byte SOH -84 2.3.2 : Chøc cửa byte VC POH VC – POH -85 2.3.3 : Chức byte VC – 12 POH ( V5) 86 2.3.4 : Chức năng, vị trí, cấu trúc loại trỏ hoạt động 87 2.4 : C©n chØnh trá -88 2.4.1 : Cân chỉnh không -88 2.4.2 : Cân chỉnh dơng 88 2.4.3 : C©n chØnh ©m 89 Phần : Thiết bị thông tin quang 90 Chơng : Các thành phần mạng truyền dẫn SDH -91 1.1 : ThiÕt bÞ ®êng truyÒn 91 1.1.1: Thiết bị cuối đờng dây -91 1.1.2: Thiết bị trạm lặp -92 1.2 : ThiÕt bị ghép kênh -92 1.2.1: Terminal Multiplexer ( TM ) 92 1.2.2: Add & Drop Multiplexer ( ADM ) 92 1.3 : ThiÕt bÞ nèi chÐo ®éng bé SDXC -93 Ch¬ng : CÊu trúc mạng hệ thống SDH -94 Đồ ¸n tèt nghiƯp kªnh SDH Céng nghƯ ghÐp 2.1 : Mạng điểm - điểm -94 2.2 : M¹ng BUS 94 2.3 : Mạng hình 94 2.4 : Mạng vòng 95 2.5 : M¹ng hỗn hợp -96 Ch¬ng : Giíi thiƯu tỉng quát thiết bị FLX 150/600 FIJITSU -97 3.1 : Các đặc điểm chung cđa hƯ thèng 97 3.2 : Các cấu hình mạng áp dụng 97 3.2.1 : Mạng điểm nối ®iÓm 97 3.2.2 : M¹ng tuyÕn tÝnh -97 3.2.3 : Mạng phân nhánh 98 3.2.4 : Mạng vòng 98 3.2.5 : M¹ng líi -98 3.3 : VÊn ®Ịn ®ång bé hƯ thèng -98 3.3.1 : Nguån ®éng bé -98 3.3.2 : Đầu đồng -98 3.3.3 : Lùa chän nguån ®ång bé 98 3.3.4 : Chuyển mạch nguồn đồng bé -99 3.4 : Mô tả tổng quát thiết bÞ -99 3.4.1 : Cấu hình khối -99 3.4.2 : Sơ đồ khối FLX 150/600 100 3.5 : C¸c đặc tính kỷ thuật 101 3.5.1 : Th«ng sè kû thuËt 101 3.5.2 : C¸c giao tiÕp -102 3.5.3 : C¸c Overhead byte -104 3.5.4 : Yªu cÊu nguån cung cÊp -104 3.6 : Các chức hệ thống 107 3.6.1 : Chức đồng -107 3.6.2 : Chức kết nối đờng dÉn -107 3.6.3 : Chức phòng 107 3.7 : Các chứcnăng bảo dỡng hoạt động 110 3.7.1 : Chức tự động ngắt nguồn Laser (ALS) -110 3.7.2 : Chức kiểm so¸t vËt lý 110 3.7.3 : Chøc phòng 111 3.7.4 : Quản lý đờng truyền -111 3.7.5 : Chức giám sát chất lợng thông tin 112 3.7.6 : Chức Testing -113 3.7.7 : Chức thoại nghiệp vụ 114 3.7.8 : Chức kênh ngời sử dụng 114 Đồ án tốt nghiệp kênh SDH Cộng nghệ ghép 3.7.9 : Chức giao diện nội hạt 115 3.7.10 : Chức bảo mật 115 3.7.11 : Chức kiểm tra cảnh báo hệ thống -115 Phần : thiết kế tuyến thông tin quang -118 Đồ án tốt nghiệp kênh SDH Cộng nghệ ghép Lời mở đầu Sự phát triển sở hạ tầng thông tin yếu tố quan trọng thúc đẩy kinh tế phát triển góp phần không nhỏ vào việc nâng cao đại hoá đời sống xà hội Đặc biệt năm gần đây, với tiến vợt bậc công nghệ điện tử viễn thông Công nghệ thông tin quang có bớc phát triển không ngừng Từ kiến thức đầu kỷ, đến nghiên cứu thập niên 60 70, việc giảm nhỏ suy hao sợi quang tới mức tối u thập niên 80 đà mở kỷ nguyên thông tin cáp quang Ngày công nghệ đà phát triển không ngừng ngày chiếm vị trí quan trọng chiến lợc đại hoá mạng viễn thông công nghệ thông tin Xuất phát từ đặc tính truyền dẫn u việt tốc độ lẫn dung lợng cáp sợi quang, kỷ thuật thông tin quang không áp dụng mạng viễn thông, truyền dẫn số liệu mà mạng máy tính, phát truyền hình, ngành hàng không, cảnh báo vv Trong khuôn khổ Đồ án tốt nghiệp em xin trình bày nghiên cứu em vấn đề sau : Phần I : Tổng quan hệ thống thông tin cáp quang Phần II : Kỷ thuật SDH Phần III : Thiết bị thông tin quang Phần IV : Thiết kế tuyến thông tin quang Do thời gian trình độ có hạn nên tránh khỏi thiếu sót, mong đợc đóng góp ý kiến thầy cô bạn Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình thầy cô đặc biệt hớng dẫn nhiệt tình thầy NGUYễN NAM QUÂN, Khoa điện tử-Viễn thông Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp đà giúp đỡ nghiên cứu hoàn thành đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp kênh SDH Cộng nghệ ghép Hà nội : Ngày 20 thàng năm 2006 Sinh viên thực PHầN I : Tổng quan hệ thống thông tin cáp quang Đồ án tốt nghiệp kênh SDH Cộng nghệ ghép CHƯƠNG I : GiớI THIệU TổNG QUáT 1.1 Lịch sử phát triển: Trải qua mét thêi gian dµi tõ ngêi sư dụng ánh sáng lửa để làm phơng tiện thông tin liên lạc đến lịch sử thông tin quang đà qua bớc phát triển hoàn thiện đợc ghi nhận mốc sau: - 1790 : CLAUDE CHAPPE, kỹ s ngời Pháp, đà xây dựng hệ thống điện báo quang (Optical Telegraph) Hệ thống gồm chuỗi tháp với đèn báo hiệu di động Thời tin tức đợc truyền hệ thống vợt chặng đờng 200 km vòng 15 phút - 1870 : JOHN TYNDALL, nhà vật lý ngời Anh, đà chứng tỏ ánh sáng dẫn đợc theo vòi nớc uốn cong Thí nghiệm ông đà sử dụng nguyên lý phản xạ toàn phần, điều áp dụng cho sợi quang ngµy - 1880 : ALEXANDER GRAHAM BELL, ngêi Mü, giíi thiƯu hƯ thèng photophone, qua ®ã tiÕng nãi truyền ánh sáng môi trờng không khí mà không cần dây Tuy nhiên hệ thống cha đợc áp dụng thực tế nhiều nguồn nhiễu làm giảm chất lợng đờng truyÒn - 1934 : NORMAN R FRENCH, kü s ngêi Mỹ, nhận đợc sáng chế hệ thống thông tin quang Phơng tiện truyền dẫn ông thủ tinh - 1958 : ARTHUR SCHAWLOW vµ CHARLES H TOWNES, xây dựng phát triển laser Đồ ¸n tèt nghiƯp kªnh SDH - Céng nghƯ ghÐp 1960 : THEODOR H MAIMAN đa laser vào hoạt động thành công - 1962 : Laser bán dẫn photodiode bán dẫn đợc thừa nhận Vấn đề lại phải tìm môi trờng truyền dẫn quang thích hợp - 1966 : CHARLES H KAO vµ GEORGE A HOCKHAM, hai kü s phòng thí nghiệm Standard Telecommunications Anh, đề xuất việc dùng thuỷ tinh để truyền dẫn ánh sáng Nhng công nghệ chế tạo sợi thuỷ tinh thời hạn chế - nên suy hao sợi lín ( ~ 1000 dB/km) - 1970 : H·ng Corning Glass Works chế tạo thành công sợi quang loại SI cã suy hao nhá h¬n 20 db/km ë bíc sãng 633 nm - 1972 : Loại sợi GI đợc chế tạo với độ suy hao dB/km - 1983 : Sợi đơn mode (SM) đợc xuất xởng Mỹ - Ngày sợi đơn mode đợc sử dụng rộng rÃi độ suy hao loại sợi khoảng 0,2 dB/km bớc sóng 1550 nm 1.2 Các thành phần tuyến truyền dẫn sợi quang: Tín hiệu ®iƯn M¹ch kÝch thÝch TÝn hiƯu quang Ngn quang ThiÕt bị phát Tín hiệu điện Linh kiện thu quang Sợi quang KĐ Phục hồi tín hiệu Thiết bị thu Hình 1.1 : thành phần tuyến truyền dẫn cáp sợi quang Đồ án tốt nghiệp kênh SDH Cộng nghệ ghép Các thành phần tuyến truyền dẫn sợi quang đợc nêu hình Trong tín hiệu điện dạng analog digital, ngày tín hiệu digital đợc dùng phổ biến Nếu cự ly truyền dẫn dài hai trạm đầu cuối phải có một vài trạm tiếp vận với sơ đồ khối sau : Tín hiệu quang Tín hiệu quang Thu quang KĐ Sửa dạng Phát quang Hình 1.2 : sơ đồ khối trạm lặp 1.3 Những ứng dụng sợi quang : Cùng với phát triển không ngừng thông tin viễn thông, hƯ thèng trun dÉn quang - trun tÝn hiƯu trªn sợi quang đà phát triển mạnh mẽ nhiều nớc giới Do có nhiều u điểm hẳn hình thức thông tin khác dung lợng kênh, kinh tế mà thông tin quang giữ vai trò việc truyền tín hiệu tuyến đờng trục tuyến xuyên lục địa, xuyên đại dơng Công nghệ ngày đà tạo kỹ thuật thông tin quang phát triển thay đổi theo xu hớng đại kinh tế