thiết kế tuyến cáp quang bmt đi huyện eahleo

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ngày … tháng 06 năm 2013 Giáo viên hướng dẫn KS. Lê Hồng Nam NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Ngày … tháng 06 năm 2013 Giáo viên phản biện LỜI CAM ĐOAN Em tên là: Nguyễn Quang Dũng Sinh viên lớp: 31DTDLDE Khoa Điện Tử - Viễn Thông. Trường Đại Học Bách Khoa Đại Học Đà Nẵng. Em xin cam đoan đồ án này là do em tự làm và không phải là bản sao chép từ đồ án khác hoặc bất kỳ công trình nào có từ trước. Nếu sai em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Đà Nẵng, tháng 6 năm 2013 Sinh viên Nguyễn Quang Dũng MỤC LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT NA Numerlcal Aperture Khẩu độ số APD Avalanche Photodiode Diode quang thác BER Bit error rate Tỷ lệ lỗi bít MUX Multiplexer Bộ ghép kênh DEMUX Demultiplexer Bộ tách kênh DFA Doped-Fiber Amplifier Khuếch đại sợi pha tạp DSF Dispersion Shifted Fiber Sợi quang dịch chuyển tán sắc WDM Wavelength Division Ghép kênh phân chia theo bước sóng Multiplexing EDF Erbium Dopped Fiber Sợi pha tạp Erbium EDFA Erbium Dopped Fiber Amplifier Khuếch đại sợi pha tạp Erbium ELED Edge Light Emitting Diode LED phát xạ cạnh ESNR Electrocal Signal Noise Ratio Tỉ số tín hiệu trên nhiễu điện GI Graded Index Sợi quang có chiết suất giảm dần LD Laser Diode Light Amplification by simulate Emission of Radation - Diode LED Light Emitting Diode Diode phát quang MMF Multi Mode Fiber Sợi quang đa Mode NF Noise Figure Hệ số nhiễu NRZ Non Return To zero Mã không trở về không PIN Positive Instrinsic Negative Bộ thu quang PIN RZ Return To Zero Mã quay về không SNR Signal Noise Ratio Tỉ số tín hiệu trên nhiễu SLED Surface Light Emitting Diode LED Phản xạ mặt SMF Single Mode Fiber Sợi quang đơn Mode SI Step Index Sợi quang có chiết suất nhảy bậc LỜI NÓI ĐẦU Sự ra đời của thông tin sợi quang đã tạo nên là cuộc cách mạng lớn trong ngành Viễn thông. Với những ưu điểm như ít nhiễu, băng thông rộng, lưu lượng lớn thông tin sợi quang đã trở thành bộ phận cốt lõi trong hệ thống đường trục ở mỗi quốc gia. Sự phát triển nhanh chóng của mạng lưới thông tin liên lạc nhất là Internet và các nhu cầu giao tiếp qua các dịch vụ đa phương tiện (truyền hình hội thảo, các dịch vụ giải trí đòi hỏi chất lượng cao ) Chính vì vậy, việc cần thiết đầu tư về thiết bi và xây dựng tuyến truyền dẫn quang dự phòng ĐăkLăk đến huyện Eahleo là cần thiết, nhằm mục đích nâng cao khả năng dự phòng mạng, tăng chất lượng dịch vụ đối với khách hàng trong môi trường cạnh tranh hiện nay. Để xây dựng một mạng thông tin quang cần phải thực hiện rất nhiều công việc trong đó vấn đề khảo sát thiết kế là phần việc được thực hiện đầu tiên và giữ vai trò đặc biệt quan trọng. Với vốn kiến thức học tập được ở trường cùng một số kinh nghiệm thực tế công việc tại đơn vị công tác. Được sự tận tình hướng dẫn của Thầy Lê Hồng Nam, cùng sự quan tâm của Lãnh đạo Viễn thông Đăklăk và sự nhiệt tình giúp đỡ của anh chị em phòng mạng,dịch vụ đã giúp tôi việc tìm hiểu, tính toán thiết kế tuyến cáp quang từ Host BMT đến huyện Eahleo nhằm đáp tăng khả năng dự phòng và sử dụng của địa phương. Sau khi nghiên cứu và xây dựng đề cương, em đã chia nội dung của đồ án làm 4 chương như sau: * Chương 1: TỔNG QUANG VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG Trong chương này em giới thiệu các vấn đề lý thuyết liên quan đến hệ thống thông tin sợi quang,kỹ thuật ghép kênh quang WDM., cấu tạo của sợi và các thiết bị thu phát quang. Các thông số kỹ thuật liên quan đến chất lượng đường truyền, * Chương 2: HỆ THỐNG CHUYỀN DẪN TẠI VIỄN THÔNG ĐĂKLĂK Nội dung này em tìm hiểu cấu trúc mạng và các thiết bị truyền dẫn quang hiện có tại Viễn thông ĐăkLăk * Chương 3: PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ TUYẾN TRUYỀN DẪN QUANG Trong chương này giới thiệu tổng quan về phương pháp thiết kế hệ thống thông tin quang. * Chương 4:THIẾT KẾ TUYẾN QUANG TỪ HOST BMT ĐẾN HUYỆN EAHLEO Chương cuối em thực hiện tính toán thiết kế thự tế một tuyến truyền dẫn quang từ Host BMT đến huyện Eahleo Trong quá trình làm đề tài mặc dù em đã cố gắng tìm tài liệu tham khảo nhưng vẫn không tránh khỏi thiếu sót và hạn chế , rất mong sự chỉ bảo của các thầy các cô . Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến tất cả các thầy cô trong Khoa Điện tử Viễn thông. Cảm ơn thầy giáo:Ks.Lê Hồng Nam , đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành đồ án này . Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin quang CHƯƠNG 1 :TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG 1.1Giới thiệu chương Nội dung trong chương này sẽ trình bày vấn đề chung nhất về hệ thống thông tin sợi quang, nguồn phát quang ở thiết bị có thể là LD hay LED, cả hai nguồn này đều phù hợp với hệ thống thông tin quang. Bên cạnh đó, tín hiệu ánh sáng sau khi được điều chế tại nguồn phát thì sẽ được lan truyền dọc theo sợi dẫn quang để đến phần thu. Sợi quang có thể là sợi đơn mode hay sợi đa mode.khi truyền ánh sang trong sợi quang ánh sáng thường bị suy hao và méo do các yếu tố hấp thụ, tán xạ, tán sắc gây nên. Phía thu, bộ tách sóng quang sẽ thực hiện việc tiếp nhận ánh sáng và tách lấy tín hiệu từ bên phát đến và thường dùng các photodiode PIN hay APD. Trong quá trình truyền ánh sang thì khoảng cách truyền dẫn rất quang trọng điều này làm ảnh hưởng tín hiệu quang, trong sợi quang sẽ bị suy hao nhiều v…v…. Lúc này người ta thường dùng các bộ khuếch đại để bù lại lượng suy hao trên đường truyền. 1.2 Các thành phần chính trong hệ thống truyền dẫn quang: Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống truyền dẫn quang 1 Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin quang 1.2.1 Cáp sợi quang: Cáp sợi quang đóng vai trò truyền dẫn tín hiệu quang từ phần phát quang tới phần thu quang. Gồm có các sợi dẫn quang và các lớp vỏ xung quanh để bảo vệ sự tác động có hại của môi trường. Cấu trúc sợi quang Sợi quang có cấu trúc như một ống dẫn sóng hình trụ bao gồm phần lõi và lớp vỏ bao bọc xung quanh lõi, cả hai đều làm từ vật liệu trong suốt như thủy tinh hoặc chất dẻo. Lớp lõi thường có chiết suất cao hơn lớp vỏ bên ngoài, điều này cung cấp cơ chế hướng quá trình truyền lan ánh sáng vào bên trong lõi. Ngoài ra để bảo vệ sợi người ta dùng một lớp bao bọc bảo vệ bên ngoài thường làm từ vật liệu polyme (như hình 1.2). Hình 1.2: Cấu trúc Sợi quang Thông thường đường kính lõi sợi quang là rất nhỏ khoảng từ 10 ÷ 50 μm, còn đường kính vỏ là 125 μm. Do vậy sợi quang có kích thước rất nhỏ. Khi đã bọc các lớp bảo vệ thì đường kính của sợi mới đạt được từ 200 ÷ 900μm 1.2.1.1 Phân loại sợi quang theo chỉ số chiết suất. Sự phân bố chiết suất trong lõi sợi n(r) với chiết suất lớp bọc n2 như sau (1.1) Với g là số mũ trong hàm chiết suất: g=1 dạng tam giác, g=2 dạng Parabol, g=∞ dạng bậc thang r :khoảng cách từ trục đến điểm tính chiết suất a : bán kính lõi sợi, b : bán kính lớp bọc sợi quang Sợi quang có chiết suất phân bậc (Sợi SI: Step-Index). 2 Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin quang Đây là loại có phân bố chiết suất trong lõi không đổi, chiết suất lõi khác nhau rõ rệt với chiết suất lớp vỏ phản xạ. Các tia sáng từ nguồn sáng truyền vào sợi quang với góc tới khác nhau sẽ truyền theo những đường truyền khác nhau, tức là truyền cùng vận tốc nhưng thời gian đến cuối sợi sẽ khác nhau. Do đó khi đưa một xung ánh sáng vào đầu sợi do hiện tượng tán sắc ánh sáng nên cuối sợi nhận được một xung ánh sáng rộng hơn. Loại sợi này có độ tán sắc lớn nên không thể truyền tín hiệu số tốc độ cao và cự ly quá dài. Sợi quang có chiết suất giảm dần (Sợi GI: Gradien-Index). Sợi chiết suất giảm dần là sợi có chiết suất lõi phân bố giảm dần từ trong ra ngoài. Sợi GI có phân chiết suất trong lõi hình Parabol, chỉ số chiết suất của lõi không đồng nhất mà nó thay đổi liên tục giảm dần từ tâm lõi ra ranh giới phân cách lõi - vỏ, nên tia sáng truyền trong lõi bị uốn cong dần. Độ tán sắc của GI nhỏ hơn nhiều so với sợi SI 1.1.1.2 Phân loại theo mode truyền dẫn. Một mode sóng là một trạng thái truyền ổn định của ánh sáng trong sợi quang, ánh sáng đi theo nhiều đường, trạng trái truyền ổn định của các đường này được gọi là các mode sóng. Góc lan truyền của mode càng nhỏ thì bậc của mode càng thấp. 3 Hình 1.3: Sợi quang đa mode chỉ số chiết suất phân bậc SI Xung đầu vào Xung đầu ra Chỉ số chiết suất Hình 1.4: Sợi quang có chiết suất giảm dần Xung đầu vào Xung đầu ra Chỉ số chiết suất [...]... Sau đó, tín hiệu đi n sẽ được biến đổi thành tín hiệu quang thông qua các nguồn quang trong bộ phát quang (optical transmitter) và được truyền đi trong sợi quang Như vậy, quá trình khuyếch đại tín hiệu được thực hiện trên miền đi n Hình 1.20 Bộ lặp quang đi n 18 Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin quang Các trạm lặp quang đi n đã được sử dụng phổ biến trong các hệ thống truyền dẫn quang một bước... thống thông tin quang Giới hạn về suy hao được khắc phục bằng cách sử dụng các trạm lặp quang đi n (optoelectronic repeater) Trong các trạm lặp quang đi n này, quá trình khuyếch đại tín hiệu quang được thực hiện qua nhiều bước Đầu tiên tín hiệu quang sẽ được biến đổi thành dòng đi n bởi các bộ thu quang (optical receiver) sử dụng linh kiện tách sóng quang như PIN hay PAD Dòng quang đi n thu được sẽ... dạng tín hiệu quang để đưa vào sợi và truyền dẫn đến máy thu quang Thành phần chính của máy phát quang là nguồn quang Nguồn phát quang có thể sử dụng diode phát quang (LED) hoặc Laser diode (LD) Cả hai loại nguồn phát này đều phù hợp cho các hệ thống thông tin quang, với các tín hiệu quang đầu ra có tham số biến đổi tương ứng với sự thay đổi của dòng đi u biến Tín hiệu đi n đầu vào của thiết bị phát... Phần phát quang Mạch đi u M khiển 1 ạch đi u Khuếch đại phát khiển 1 Tín hiệu đi n vào kênh N Mạch đi u khiển N WDM Sợi quang Tách sóng quang 1 Mạch đi u khiển 1 Tín hiệu đi n ra kênh 1 Tách sóng quang N Mạch đi u khiển N Tín hiệu đi n ra kênh N Tiền khuếch đại EDFA WDM Phần thu quang Hình 1.15 Sơ đồ khối hệ thống thông tin sợi quang WDM 1.5.2 Ý nghĩa kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng WDM Kỹ thuật ghép... Bộ tách sóng quang ở phần thu thực hiện tiếp nhận ánh sáng và tách lấy tín hiệu từ hướng phát tới Tín hiệu quang được biến đổi lại thành tín hệu đi n Các đi t quang kiểu thác(APD) và đi t quang (PIN) có thể sử dụng làm bộ tách sóng quang trong các hệ thống thông tin quang Cả hai loại đều có hiệu suất làm việc và có tốc độ chuyển đổi nhanh Các vật liệu bán dẫn chế tạo nên các bộ tách sóng quang sẽ quyết... Sợi quang quang Tín hiệu quang KĐ Sửa dạng REPEATER Phát quang Sợi quang Tín hiệu quang Hình 1.11: Sơ đồ khối trạm lặp Trạm tiếp chuyển hay trạm lặp có tác dụng khuếch đại tín hiệu quang lên và sửa lại dạng tín hiệu sau đó lại phát đi (tất cả quá trình trên đều làm ở dạng tín hiệu đi n) Trạm lặp giúp cho bên thu thu tốt tín hiệu tránh lỗi do tán sắc 10 Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin quang. .. sợi quang ghép kênh theo bước sóng tận dụng được phổ rộng của sợi quang, do đó trên một sợi quang lúc này sẽ tồn tại song song nhiều kênh truyền tương ứng với các sóng mang quang khác nhau Hình 1.15 mô tả cấu trúc tổng quát của hệ thống thông tin sợi quang đa kênh ghép theo bước sóng 14 Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin quang Tín hiệu đi n vào kênh 1 Phần phát quang Mạch đi u M khiển 1 ạch đi u... tự Bước sóng làm việc của nguồn phát quang cơ bản phụ thuộc vào vật liệu cấu tạo Đoạn sợi quang ra của nguồn phát quang phải phù hợp với sợi dẫn quang được khai thác trên tuyến 1.3.1 Diode phát quang LED Led được dùng làm nguồn phát quang phù hợp cho các hệ thống thống tin quang tốc độ thấp, cự li ngắn Led có 2 loại cấu trúc được sử dụng cho các hệ thống thông tin quang là cấu trúc phát xạ mặt GaAs và... LASER rất hẹp 9 Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin quang LED : ∆λ = 35 ÷ 100nm LD : ∆λ = 1 ÷ 4nm 1.4 Thiết bị thu quang: Phần thu quang: Gồm bộ tách quang và các mạch tạo khuếch đại, tái tạo tín hiệu hợp thành Tín hiệu ánh sáng đã được đi u chế tại nguồn phát sẽ lan truyền dọc theo sợi dẫn quang để tới phần thu quang Khi truyền trên sợi dẫn quang, tín hiệu ánh sáng thường bị suy hao và bị méo do... thống thông tin quang số NA=0,13÷1,18 Thường thì 20% ánh sáng được truyền vào sợi đơn mode bị khúc xạ ra ngoài vỏ Ưu đi m của sợi đơn mode là chỉ ghép một mode nên không có tán sắc mode băng tần của sợi tăng lên Tuy nhiên, khó ghép ánh sáng vào sợi 1.3 Bộ phát quang Được cấu tạo từ nguồn phát tín hiệu quang và các mạch đi n liên kết với nhau Máy phát quang đóng vai trò chuyển đổi tín hiệu đi n thành dạng . PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ TUYẾN TRUYỀN DẪN QUANG Trong chương này giới thiệu tổng quan về phương pháp thiết kế hệ thống thông tin quang. * Chương 4:THIẾT KẾ TUYẾN QUANG TỪ HOST BMT ĐẾN HUYỆN EAHLEO Chương. của anh chị em phòng mạng,dịch vụ đã giúp tôi việc tìm hiểu, tính toán thiết kế tuyến cáp quang từ Host BMT đến huyện Eahleo nhằm đáp tăng khả năng dự phòng và sử dụng của địa phương. Sau khi. truyền dẫn quang: Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống truyền dẫn quang 1 Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin quang 1.2.1 Cáp sợi quang: Cáp sợi quang đóng vai trò truyền dẫn tín hiệu quang từ phần