Khảo sát hệ thống truyền dẫn Đồng bộ

Ngày từ thời cổ Hy Lại, ảnh sàng phản xã trên các Hát #208 đãi được áp dụng để báo hiệu giữa các bàa thap và kỹ thuật này vấn Hếp tục 4c sử dụng ở kỷ nguyên hiện đại với một số Miền dạ

BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAI HOC SU’ PHAM KY THUAT

THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH

HGMUIIE

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP NGÀNH LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP

KHAO SAT HE THONG TRUYEN DAN DONG BO

GVHD: LE THANH DAO SVTH: PHAM VAN SY

1447

SKLOO1447

TP Hồ Chí Minh, tháng 3/2000

Luận án tốt nghiệp Khdo sát hệ thống truyền dẫn đồng bộ

LỜI CẮM TẠ

Em xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu và các

Thây Cô trường Pai Hoe Suv Phạm Kỹ Thuật đã chỉ dẫn

em trong những tháng,nầm học tại trường

Trong quá trình thực hiện tâp luận văn tốt nghiệp

HANH DAO „giáo viên hưởng dẫn và các thấy cô trong khoa điển cũng

em chần thành cảm ơn thấy LÊ

như các bán bè trong và ngoài lớp đã động viên giúp đỡ

em hoàn thành luan văn tắt nghiệp,

'Tuy nhiên, Do khả nàng còn hạn chế và thời gian

luân án không tránh khói

-øỊ

.2}-»b»Šv

(S9u-S2i $00 GIAO a & ĐÀO TẠO CONG HOA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRUONG DAI HOC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Tp HCM

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

NHIỆM VỤ:

TRUYEN DAN DONG BO

THLCONG :

HINH VE:

GVHD : Thay LÊ THANH ĐẠO `

‘THU VIEN TRƯỜNG PH$P' EN TRION = SVTH : PHẠM VĂN SỸ ee

§KL 1001421

KHOA HOC 1996 - 2000

'BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHŨ NGHĨA VIỆT NAM

„ ĐẠIHỌC QUỐC GIA Tp.HCM ĐỘC LẬP TỰDO HẠNH PHÚC

TRƯỞNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Tp HCM

Nghành : Kỹ thuật điện - điện tử

ĐỒNG BỘ Các xổ liệu ban đầu

BQ GIAO DUC & DAO TAO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHŨ NGHĨA VIỆT NAM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA Tp HCM ĐỘC LẬP TỰDO HẠNH PHÚC

TRUONG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Tp HCM

siHds

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Min Lesa kel VẢ “an de fae

'BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CONG HOA XÃ HỘI CHŨ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Tp HCM

Luận án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống truyền dẫn đồng bộ

MỤC LỤC

PHAN I: GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ CÁP QUANG

Chương] : Giơí thiệu chung

1.1 : Cuộc cách mang cáp quang, 1.2 : Truyền dẫn cơ bản

1.3 : Các ưu và nhược điểm Chương 2 : Các đặc điểm của ánh sáng

3.2: Quá trình đưa ảnh sáng vào sợi quang

3.3: Huyền dẫn ảnh sắng trong vơi quang

Chương 4 ; Câu tạo cát) (tung,

4.1: Cấp ông lông 4.3: Cấp đệm chất 4.3; Cáp hình xô Ñ 4.4: Cấp học thép

4.5: Các loại cấp khúc

4.6: Câu tạo cap

4.7: Thông số kỹ thuật của cáp sợi quang Chương Š:Ứng dụng và bảo dưỡng cấp quang,

Ứng dụng

:Bảo dưỡng cáp quang

PHAN II: Hồ THỐNG TRUYỀN DẪN ĐỒNG BỘ

Chương I:Giới thiệu

1: Kỹ thuật truyền dẫn hiện tại 1.1: Tóm tắt lịch sử của hệ thống truyền dẫn 1.2 : Nguyên lý hoạt động cận đồng bộ 1¿ iới hạn của mạng phân cấp đồng bộ

1I: Truyền dẫn đồng bộ là gì

2.1: Nguồn gốc SDH 2.2 : Nguyên lý của mạng phân cấp số đồng bộ 2.3 : Các lợi nhuận của mạng đồng bộ

2.4: Anh hưởng cửa hệ thống đồng bộ

Chương II: Các thành phần của hệ thống truyền dẫn đồng bộ

Luận án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống truyền dẫn đồng bộ

1: Hoạt động bộ

Il: Sự khác nhau giữa SDH và Sonet

2.1:Khung STM-1 2.2: Mang phân cấp đa hợp SDH 2.3: Các tốc độ truyền cao hơn

IIT:Ứng dụng chuyển khai mạng đồng bộ

3.1:Các khuyến nghị về các kế hoạch đồng bộ 3.2: Các Vấn để chủ chốt trong việc triển khai thiết bị SDH

Luận án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống truyền dẫn đồng bộ

Ậ x 2 PHAN DAN NHAP

LDATVANDE:

Thông tin liên lạc luôn luôn là vấn để được quan tâm đến trong xã hội Ngay

từ thời xa xưa, con người cũng đã biết ứng dụng những gì có sấn như ngọn lửa, ám

hiệu để truyền tin

Ngày nay, lĩnh vực thông tin liền lạc đã phát triển vượt bậc với nhu cầu

thông tin ngày càng cao, đặc biệt thông tỉn luôn luôn được thay đối mới Do vậy các

hệ thống truyền dẫn phải được cải tiên có dụng lượng lớn, đặc biệt hơn phải có tính

an toàn cao

Trong những năm gần đây, bưu điện Việt Nam đã biện đại hóa hệ thống

truyền dẫn bằng cấp quang nhần nâng cao chất lượng thông ún, nhanh chóng đáp

ứng nhu cầu đòi hỏi của cuậc sống xã hỏi

1I.MỤC ĐÍCH YÊU CẦU:

Để đấp ứng nhụ cầu ngày càng cao của người sử dụng tại Việt Nam cũng

như việc nâng cao chất lướng phục vụ, các hệ thống truyền dẫn đồng bộ đã được

trang bị và đưa vào sử dung

Do vậy việc tìm hiểu những nguyên lý cơ bản cũng như cách thức vận hành

của các thiết bị về truyền dẫn là điều cẩn thiết để từ đó áp dụng vào thực tế la nền

ting cho những sinh viên ngành điện - điện tử có khuynh hướng nghiên cứu về lĩnh

vực truyền dẫn

Qua quá trình nghiên cướ và tìm hiểu em quyết định thực hiện luận văn tốt

nghiệp với đề tài: "KHẢO SÁT HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN ĐÔNG BỘ"

II GIỚI HẠN ĐỀ TÀI :

Trong phạm vi tập luận văn này em đi sâu tìm hiểu về cách vận hành của hệ thống truyền dẫn đồng bộ

IV NỘI DUNG ĐỀ TÀI :

Tập luận án này được chia làm 3 phần:

Phần I: Giới thiệu khái quát vé cáp quang gồm các chương:

* Chương 1: Giới thiệu chung

* Chương 2: Các đặc điểm của ánh sáng

* Chương 3: Sợi quang

* Chương 4: Cấu tạo cáp quang

Luận Ân Tối Nghiệp Ty oS Khảo Sát Hệ Thống Truyền Dẫn Đẳng Bộ

Luận Ấn Tốt Nghiệp Khảa Sát Hệ Thống Truyền Dẫn Đẳng Bộ

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Cuộc cách mạng cáp quang >

Trong 20 năm qua, một cuộc cách mạng thâm lặng đã và đang làm thay đổi thế giới thông tin Nói một cách gián tiếp nó sẽ tác động đến cuộc sống

của tất cả chúng ta và nâng cao khả năng truyền những thông tỉn với lưu lượng

lớn trong những khoảng cách lớn mà vẫn rất tin cậy và rõ ràng Cuộc cách

mạng này chỉ tập trung vào công việcthay thế cáp thong tin day đồng bằng

những bó sợi quang mắnh chuyển tải cúc xung ánh sáng,

Ngày từ thời xà xưa, còn người cũng biết sử đụng ánh sáng như ngụn lửa

để làm ám hiệu, để truyền tà quá những khoảng cách, mắc đu nó đt đưoợc

những hiệu quả nhưng cũng còn bị Đúc hội sự hoạt đồng theo tấm nhìn

thẳng Ngày từ thời cổ Hy Lại, ảnh sàng phản xã trên các Hát #208 đãi được

áp dụng để báo hiệu giữa các bàa thap và kỹ thuật này vấn Hếp tục 4c sử

dụng ở kỷ nguyên hiện đại với một số Miền dạng khác, Cuối cùng thì ánh sáng

Vào năm 1038 Laser được phát mình, trên thế giới đã có nhiều cuộc

nghiên cứu sầu hưn vẻ truyền thỏng ánh sáng trong không khí Các máy phát

Laser bức xạ ra những băng ánh sáng hẹp, có thể được uốn cong bằng việc sử dụng các tấm gương Tuy nhiên vào thời điểm đó truyền thông bằng ánh sáng

vẫn chưa trở thành hiện thực do đó nó đòi hỏi một đường nhìn thẳng “thông thoáng” sương mù và mưa sẽ nhanh chóng che lấp đường thông tỉn đó Các thí nghiệm vẫn tiếp tục với sự truyền bá ánh sáng trong thủy tỉnh Thủy tỉnh được

ưa chuộng hơn không khí nhờ bản chất đồng nhất của nó và vì nó không bị tác

động bởi những biến đổi của môi trường

Đến năm 1970, sợi quang suy hao thấp lấn đầu tiên được tạo ra Sợi

quang này, được tạo bởi thủy tỉnh silic có đường kính 250 um xấp xÏ kích thước

sợi tóc con người, đã được sử dụng để truyền ánh sáng trong một môi trường,

thí nghiệm Nó đánh dấu sự bắt đầu của sợi quang

Một thời gian ngắn sau đó, quá trình sản xuất các bó sợi quang mảnh đã

được hoàn thiện và đến giữa năm 1970 tập đoàn Corning đã cho ra thị trường

các cáp sợi quang, đó là thời điểm châm ngòi cho cuộc cách mạng cáp quang

nói tới ở trên Nhiều công ty điện thoại lần lược thực hiện các cuộc kiểm thử các hệ thống truyền dẫn ở khoảng cách ngắn Với việc liên tục điểu chỉnh

Trang 2

Luận Ấn Tốt Nghiệp Khảo Sát Hệ Thống Truên Dẫn Đằng Bộ

1980 ở Lake Plavid, lần đầu tiên cáp quang được sử dụng để truyền dẫn tín

hiệu truyền hình Những năm tiếp theo cáp quang dẫn dẫn được triển khai một cách phổ biến trong ngành viễn thông.ngày nay cấp quang đã được sử dụng rộng rãi và đã được thực tế ching minh, Gis diy việc thay các đường dây

thông tin cũ bằng cáp quang đang là đòi bi của nhiều ứng dụng

Nguyên lý hoại động của các sếi quảng ngày này tưởng tự như nguyên lý

cơ bản của kiểu thông tin ánh sáng có: không được sử dụng trước đây, Trong

đó tín hiệu thông tin cẩn Huyền vh điệu hien mọt nguồn ánh vắng bang cách

bật hoặc tắt nguân sáng đồ theo hột chuốc tá cụ thế hoặc thấy đổi cưng đó

của nguồn sáng đủ sàu đố ảnh sàng Bầy được đưa Vào HỘI sợi quang để ư

đi, Tại đầu thú, một hộ giải điểu chế xề giải mã ánh sáng mà nó nhận đưc

tạo lai tin he thong tin ban din

Mặc đù ánh sàng truyền đi theo đường thẳng trong không gián tự do, nhưng những tính chất thủy tình của sợi quang đã dẫn ánh sáng vượt qua những

xới quang và cho phép tuyến cáp quang hoạt động giống như tuyển cáp đồng, với một số hạn chế khoảng cách truyền chủ yếu được xác

định dựa trên sự suy hao của ánh sáng truyền lan trong sợi quang và tốc độ tín

hiệu có/ không ở đầu kia của sợi quang, ánh sáng được đưa vào một bộ giải điểu chế quang nhạy cảm với ánh sáng Tại đây các xung tín hiệu ánh sáng được biến đổi trở về tín hiệu điện khả dụng

đoạn cong vú

Ngày nay công nghệ sợi quang có thể thực hiện truyền dẫn ở tốc độ trên

2 tỉ xung ánh sáng trong một giây Nó tương đương với trên 60.000 cuộc điện

thoại đồng thời Một cáp gồm 20 sợi quang tiêu chuẩn có thể truyền tải hơn 6

triệu cuộc đàm thoại đồng thời so với 10.000 cuộc đàm thoại mà một cáp đồng

có kích thước tương tự có thể truyền được tại mỗi thời điểm

Nguyên lý hoạt động của sợi quang không quan tâm đến loại tín hiệu đang được truyền đi Điều đó làm cho sợi quang trở thành một phương tuiện truyền dẫn linh hoạt, khả dụng cho tất cả các thể loại thông tin, bao gồm: điện

thoại, video, truyền hình, hình ảnh, máy tính, các mạng LAN, các mạng

'WAN, Một hệ thống cáp sợi quang có thể sử dụng cho nhiều ứng dụng

Khi cuộc cách mạng cáp quang phát triển trở nên hoàn thiện thì chúng ta

có thể hy vọng có nhiễu địch vụ với chất lượng tốt hơn đáp ứng những nhu cầu

Trang 3

Luận Ấn Tối Nghiệp Khảo Sát Hệ Thống Tnuyễn Dẫn Đẳng Bộ

“hàng ngày của chúng ta Hiện nay rất nhiều cuộc điện thoại dang sử dụng các

phương tiện truyền dẫn sợi quang Các công ty truyền hình cáp đang đưa cáp

quang vào các mạng của họ nhờ đó người sử dụng có nhiều kênh hơn để lựa

chọn với chất lượng tốt hơn Truyền hình tương tác sử dụng cáp quang hiện

đang được sử dụng ở nhiều nơi Cáp quang cũng được sử dụng ở nhiều ngành công nghiệp để truyền tải các số liệu máy tính tốc độ cao trong một nhà máy

hay giữa các nước với nhau

1.2 Truyền dẫn cơ ban

cách thức thể hiện cae tin ten thông Gn đầu vào, Ảnh sáng điều chế được đưa

vào một sợi quang để Huyều đị Tài đáo Kói, bộ giải điều chế quang phan dude ánh sáng điều chẻ đủ sẽ biến đếu hệ bố về roLtIn hiệu điệp giông HẾT nữ tín

hiệu đầu vào ở đầu kia của sới quan

Có thể chía các kỹ thuật nuyền dân ảnh sáng thành 3 loại chủ yết

chế số (digitall, điều chế núông tự (analog) và điều chế số kết hợp

tương tự - xố, Điều chế số thức hiện biên đổi các tín hiệu điện số (di

đầu vào thành môi chuối các xung ảnh sáng được mã hóa tương tự theo

có/ không (xem hình 1 1a), đò mọi truyền thông máy tính đều sử dụng truyền

thong didn digital nên kiểu điều chế này rất phù hợp cho truyển dẫn các số

liệu múy tính

Các tín hiệu truyền thông tương tự như các tín hiệu cho tiếng nói và

truyền dẫn video, có chu kỳ và biên độ thay đổi Điều chế tương tự biến đổi tín hiệu này thành một tín hiệu quang có cường độ ánh sáng thay đổi một cách

tương tự như ứn hiệu điện đầu vào (xem hình 1.1b) Kỹ thuật này khá rẻ và

thường được sử dụng trong các ứng dụng điều chế - giải điều chế quang

Ở kiểu điều chế thứ 3: các tín hiệu tương tự được biến đổi thành một tín

hiệu đạng số sử dụng một bộ biến đổi tương tự - số (A - D) trước bước điều

chế ánh sáng Sau đó các tín hiệu ánh sáng số truyền lan trong sợi quang (xem hình 1.1c) tại đầu kia, tín hiệu ánh sáng số được biến đổi về tín hiệu điện số nhờ bộ giải điều chế quang Sau đó bộ biến đổi số tương tự thứ hai sẽ biến đổi

tín hiệu này trở về tín hiệu dạng tương tự ban đầu Kỹ thuật này tạo ra sự thích

ting vé mặt tín hiệu số khác và cho phép truyền kết hợp một số các tín hiệu nhờ sử dụng các thiết bị ghép kênh

Các kỹ thuật truyền dẫn này (hình I.1a b c) chỉ cho thấy việc truyền dẫn

thông tin theo một hướng Tuy nhiên hầu hết các hệ thống đều yêu cầu truyền thông đồng thời hai chiểu Vì vậy một bộ gồm các thiết bị điểu chế và giải

Trang 4

Luận Ấn Tối Nghiệp: Khảo Sát Hệ Thống Truyễn Dẫn Đẳng Bộ

điều chế giống hệt như bộ thiết bi dùng cho nột hướng như trình bày ở trên

được lắp đặt cho hướng ngược lại nhằm tạo ra một hệ thống thông tín hai chiều

với đây đủ chức năng (xem hình 1.2)

1.3 Các ưu và nhược điểm

Sợi quang trở thành phương tiện thông dụng cho nhiều yêu cầu truyền thông Nó có những ưu điểm vượt hơn so với các phương pháp truyền dẫn điện thông thường Tuy nhiên phương tiện truyền dẫn sóng ánh sáng này cũng có những nhược điểm nên được kiểm tra trước khi tiến hành lấp đặt Phân dưới đây nêu ra những nhược địcm của si quảng,

lên 6.000.000 cuộc đàm thoại So với các phương tiện tuyến dan bang day

thông thường, một cải hin thường nhiều đồi diy có thể truyền được 500 cuộc đầm thoại, một cáp đồng trục có khả nàng với 10.000 cuộc đàm thoại và một

gọi đồng thời

tuyến viba có thể màng được 3000 cỗ

Luận Án Tất Nghiệp hảo Sát Hệ Thống Truyền Dẫn Đẳng Bộ

Kích thước và trọng lượng nhỏ So với một cáp đồng có cùng dung

lượng, cáp sợi quang có đường kính nhỏ hơn và khối lượng nhẹ hơn nhiều Do

đó dễ lắp đặt chúng hơn, đặc biệt có những vị trí có sẵn dành cho cấp ( như trong các đường ống đứng trong các toà nhà ), ở đó có khoảng không là rất ít Không bị nhiễu điện Truyền dẫn bằng sợi quang không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ (EMI) hay nhiễu tần số vô tuyến (RFI) và nó không tạo bất

kỳ sự nhiễu nội tại nào Sợi quang có thể cung cấp một đường truyền “ sạch” ở

những môi truờng khắc nghiệt nhất Các công ty điện lực sử dụng cáp quang

các trạm biến áp Cáp sợi quang cũng khôn, Thám chí dù ánh

sấng bị bức xạ từ một sợi quang thì nộ Không L

nhu cầu về các dòng điện cho đường thang tà: Cấp sợi quảng làm bị

điện môi thích háp không chứa vài dẫn điện và có the cho phép cách

hoàn toàn cho nhiều ứng dụng Nó có thể loại bỏ được nhiều pay bei cde de

điện chạy vòng duis dat hay những trường hợp nguy hiểm: gầy bởi sự p

điện trên các đường dày thông un như sét hay những trục trặc về điện Đáy thực sự là một phường trên an toàn thường được dùng ở nơi cần cách điện

Tỉnh bo mặt Nơi quang cùng cấp độ bảo mật thông ủn cao Một sợi quang khỏng thể bị tích để lấy trôm thông tỉn bằng các phương tiện thông thường như sự đần điện trên bể mặt hay cảm ứng điện từ, và rất khó trích để

lấy thông tỉn ở dạng tín hiệu quang Các tỉa sáng truyền lan ở tâm sợi quang và rất ít hoặc không có tia nào thoát khỏi sợi quang đó Thậm chí nếu trích vào

sợi quang được rồi thì nó có thể bị phát hiện nhờ kiểm tra công suất ánh sáng

thu được tại đầu cuối Trong khi các tín hiệu thông tin vệ tỉnh và viba có thể dễ

dàng thu để giải mã được

Độ tín cậy cao và dễ bẩo dưỡng Sợi quang là một phương tiện tryén din

đồng nhất và không gây ra hiện tượng pha-đỉnh Những tuyến cáp được thiết

kế thích hợp có thể chịu đựng được hững điều kiện về nhiệt độ và độ Ẩm khắc

nghiệt và thậm chí có thể hoạt động ở dưới nước Sợi quang có thời gian hoạt động lâu, ước tính trên 30 năm đối với một số cáp Yêu cầu về bảo dưỡng đối

vớ ¡ một hệ thống cáp quang là hơn so với yêu câu của một hệ thống thông

thường do cần ít bộ lặp điện hơn trong một tuyến thông tin; trong cáp không có

dây đồng, là yéu tố có thể bị mòn dân và gây ra mất hoặc lúc có lúc không có

tín hiệu; và cáp quang cũng không bị ảnh hưởng bợi sự ngắn mạch, sự tăng vọt

điện áp hay tĩnh điện

Trang 6

Luận Ấn Tất Nghiệp „ _ Khảo Sát Hệ Thống Truyển Dẫn Đẳng Bộ

Tính lính hoạt Các hệ thống thông tỉn quang đều khả dụng cho hầu hết

các dạng thông tỉn số liệu, thoại và video Các hệ thống này đều có tương

thích với các chuẩn RS.232, RS.422, V.35, Ethernet, Acrnet, FDDI, TI, T2, T3, Sonet, thoại 2/4 dây, tín hiệu E/M, video tổng hợp và còn nhiều nữa

Tính mở rộng Các hệ thống sợi quang được thiết kế thích hợpcó thể dễ

dàng được mở rộng khi cẩn thiết Một hệ thống dùng cho tốc độ số liệu thấp,

truyền thông bằng cáp quang dài trên ”0 ki trước khí cần tái tạo tín hiệu,

khoảng cách này còn có thể tầng len wh 1S0Ám nhờ sử dụng các bó khủy

đại laze Trong tướng lái, công nghệ có the mở ròng khaong cách này léa tới

200 km và có thể 1000 kăn: Chỉ phí tết kiếm được do sử dụng Ít các bộ lấp

trung giản và việc bấo dường chúng co the Kha len, Ngược lại, các hé 1 i

thông tin và biến đổi nó thành một tín hiệu quang sử dụng một đèn LED hoặc

một bộ phát laze bán dẫn Sau đó tín hiệu quang này được truyền lan nhờ sợi

quang Tại đầu thu, tín hiệu quang phải được biến đổi về tín hiệu điện quang khả dụng Chỉ phí của thiết bị điện tử biến đổi tin hiệu cÂn được xem xét trong tất cả các ứng dụng

Đường truyền thẳng Cáp quang cần có đường đi thẳng Cáp được chôn

trực tiếp, đặt trong các ống hoặc treo trên không theo một đường thẳng Điều này có thể đòi hỏi phẩ mua hoặc thuê tài sản, nơi có đường cáp quang đi qua

Đôi khi không thể có được những đường đi thẳng cho các tuyến cáp Đối với những nơi như vùng rừng núi hay một số khu vực đô thị các phương pháp thông

tin vô tuyến có thể thích hợp hơn

Yêu cầu lắp đặt đặc biệt Do sợi quang chủ yếu làm bằng thủy tỉnh silic,

nên cần phải có những kỹ thuật đặc biệt khi xây dựng và lắp đặt các tuyến thông tin cáp quang Các phương pháp lắp đặt cáp đồng thông thường, ví dụ

uốn cong, bọc dây, hay hàn không còn được áp dụng nữa Đồng thời cồn phải

Trang T

Luận Ấn Tối Nghiệp Khảo Sát Hệ Thổng Truyền Dẫn Đồng Bộ

có các thiết bị sợi quang thích hợp để kiểm tra đo thử các sợi quang Các kỹ thuật viên phải được đào tạo về lắp đặt và triển khai cáp quang

Vấn để sửa chữa Không dễ dàng sửa chữa các đường cáp quang bị hư

hồng Các qui trình sửa chữa đòi hỏi phải có một nhóm kỹ thuật viên có kỹ

năng tốt cùng các thiết bị thích hợp Trong một số trường hợp có thể cần thay

toàn bộ đoạn cáp bị hỏng Vấn để này trở nên phức tạp hơn nhiều khi có nhiều người sử dụng được phục vụ bằng đoạn cáp bị hỏng đó Vì thế cẩn có sự thiết

kế hệ thống thích hợp cùng với việc đình tuyến linh hoạt phòng bị cho những tình huống hỏng hóc

ất ngờ trên các đường cáp quang, Mặc đù có thể có nhiều tú điểm, khi sử dụng cấp quang, nhưng chúng tá cần cân nhắc những ưu điểm và nhiệt điểm của môi ứng dụng, Mọi chỉ phí và

lấp đặt vận hành các phường trên cấp sti quảng cần được phần tích kỹ

Trang 8

Luộn Ân Tổi Nghiệp Khảo Sát Hệ Thing Truyễn Dẫn Đông Bộ

Chương2: — CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA ANH SANG

“Trong hệ thống thông tin quang, thông tin được truyền tải bằng ánh sáng Trong phần này, chúng ta sẽ nghiên cứu tới các đặc tính của ánh sáng vì rất cần thiết để hiểu được sự lan truyền của ánh sáng trong sợi quang và nguyên

lý của giao động laser

2.1 Ba đặc điểm của ánh sáng

Ánh sáng truyền thẳng trong môi trường chiết suất khúc xạ đồng nhất, bị

phần xạ hoặc khúc xạ tại biện ngần cách hai môi trường có chiết suất khúc xạ khác nhau Sự truyền thẳng, khúc xạ và phần xạ là bà đấc tính cơ bản của ánh

sáng

Một đặc điểm quan trạng khác của ảnh sàng là vận tộc lan truyền thay

đổi theo chiết suất khe xạ của mối tu ềng nà ảnh sáng lan Huyền quá Vấn tốc ánh sáng trang không khi là 100 000 khuÄ (chính xác là 2/0979 x 1U m5)

với vận tốc này ảnh xắng co the di 7,§ vòng quảnh trái đất trong thới gián mó

giây Trong nuôi trường có chiết suất khúe xạ là» thì vận tốc ánh sáng là lứa,

trong môi trường không KÌN thì chiết xuất khúc xạ tính bằng ]

Các định luật vẻ bà đặc tình cơ bản của ánh sáng đã để cập đến ở phản trên có thể giải thích được bằng hiện tượng thực tế về vận tốc ánh sáng và một

nguyên lý tuyền ánh súng theo đường thẳng có thời gian ngắn nhất khí sơ

sánh với rất nhiều đường truyền khác nối giữa hai điểm (nguyên lý này gọi là

nguyên lý Ferma)

Đầu tiên ta thừa nhận nguyên ly Ferma ma không cần chứng minh, sau

đó sẽ nghiên cứu các hiện tượng khúc xạ và phản xạ của ánh sáng

MãI gương

— Đườngdi ngắn nhất

== Dug di khie

Hinh 2.1 Dinh ly phan xạ

“Trong hình 2.1 ánh sáng được truyền đi từ điểm A, bị phản xạ tại điểm O trên bể mặt của gương tới điểm B trong trường hợp đó, góc tới (Ó;) bằng góc

Trang 9

Luận Ấn Tất Nghiệp Khảo Sát Hệ Thổng Truyền Dẫn Đẳng Bộ

phẩn xạ, (Ø,) Định luật này gọi là định luật phần xạ Trên hình vẽ, quang lộ

của ánh sáng bắt đầu từ điểm A đi tới điểm B là ngắn nhất khi đi qua các điểm A,O và B Ở đây điểm B' đối xứng với điểm B qua bể mặt của gương và điểm

A, O và B' nằm trên một đường thẳng Trong trường hợp đó góc tới ở; bằng

góc phần xạ ý,

Tiép theo, chúng ta nhìn vào hình vẽ 2.2 biểu diễn định luật khúc xạ Cho

hai tia sáng A và A' xuất phát từ một nguồn sáng như trên hình (a) (b) và (e) Giả thiết rằng các tia

g xuất phát từ môi trường có chiết suất nị đi vào môi

trường có chiết suất nạ Khi tra sáng À tới điểm B biên của

tia sng A’ van con trong mor trường có chiết suất nụ, Khi tỉa sáng A” tới điểm biên C' thì tia sáng A đã đi tới điểm C trong môi Hường có chỉ

Cho vận tổy ánh sáng trong không khí là V, tủ vận tốc của nó trong mội

trường có chiết suất nị và nà túng đe bằng Vện, và Ving Do dé

Mới tung có chế xin, Môi tường có chit ut Tha sang A

Tin sing AY Lá) Thông trường bạn 4D;

Luận Ân Tốt Nghiệp Khảo Sát Hệ Thống Truyền Dẫn Đẳng Bộ

Đặt góc tới và góc khúc xạ tỉa sáng A tương ứng là pi va ở, thì góc tới của

tỉa A' cũng là ở; sử dụng hầm tương quan lượng giác ta có:

môi trường nước lên môi trường khong khí Với điều kiện này acu Gi tang góc

tới Øị lên thì góc khúc sa gi se Hen pun tải 94

Hình 2.3 mô tả cấu trúc của sợi quang, bao gồm một môi trường (chất

điện môi) gọi là lõi, lõi này được bao quanh bằng một vật liệu khác được gọi

là vỏ, vỏ có chiết suất khúc xạ thấp hơn so với lõi một chút ít Trong hệ thống thông tin quang sợi, ánh sáng đuọc truyền theo suốt sợi quang giới hạn trong lõi sợi vì có hiện tượng phản xạ toàn phần

Phin xạ loàn phấn cđượt lập lại

Hình 2.3 Ánh sáng truyền dẫn bị giới hạn trong lõi sợi

Trang 11

Luận Án Tổi Nghiệp Khảo Sát Hệ Thống Truyền Dẫn Đẳng Bộ

2.2 Sự giao thoa của ánh sáng

22.1 Sónglàgì?

Ta hay nghiên cứu các đặc điểm cơ bản của chuyển động sóng Những hiểu biết tổng quan về chuyển động sóng của ánh sáng cũng như hiện tượng

phản xạ toàn phần đã được giải thích ở phần trước là những hiểu biết cần thiết

để hiểu được nguyên lý truyển ánh sáng trong sợi quang và dao động của

Laser

Đầu tiên bắt đầu với một song rất quen thuộc, sóng này được tạo ra khi

ném một hòn đá xuống mặt nước, lan truyền đồng tâm như trên hình vẽ 24 Đây là hiện tượng tung đồng xảx rà tá một điểm trên mát nước nơi hón đá được ném xuống, túng đồng này gÃy lên các tụng đồng khác tài các điểm xung

quanh trên mặt nước và được huyền làn trên toàn bộ mật nước

Khi quan sắt các dịch chuyển của mật nước bà mọt thời điểm nỈ ất định

theo các điểm tiên trục x tang hình 3-4, tà nhận thấy các rung động theo qui luật như trên hình 334 0

Sau thời điểm đủ, sự địch chuyển của mặt nuốc thay đổi như trong hình 2.4 (bì và (cì, Các xông này lăn tuyền theo hướng trục x Mọi điểm trên mát nước dạo động lên xuông theo qui luật giống sóng lan truyền Khi quan sát một điểm nhất định trên mặt nước có dao động lên xuống, để ý thấy rằng một chiếc lá trên mặt nước không di chuyển theo sóng nước

Sự dao động lên xuống của lá cây trên mặt nước có thể được biểu diễn

nhu A cost wl

Dịnh sông shy

Luận Ấn Tất Nghiệp Khảo Sát Hệ Thống Truyền Dẫn Đẳng Bộ

Ký hiệu A chỉ độ cao của sóng (gọi là biên độ), œt là pha tại thời điểm t,

và œ là vận tốc pha trong một giây (gọi là vận tốc góc) Chu kỳ lên xuống (dao

động) được lặp lại như sự thay đổi pha theo thời gian Khoảng cách mà sóng lan truyền trong một chu kỳ dao động gọi là bước sóng

Như chúng ta đã quan sát đối với sóng nước, hướng dịch chuyển của mỗi

điểm là vuông góc với hướng sóng lan truyền Các sóng loại này được gọi là các sóng ngang

Ánh sáng là sóng quang dao động vuông góc với phương truyền sóng,

không phải mặt nước mà là trường điện từ:

Như biểu điền trên hình 2Š, anh sang lan truyền trong môi trường đồng,

nhất là sóng điện từ có cường đồ điện trường và từ trường thay đói theo

phương vuông góc với phi ng song lần Huyền

Ta có bước sóng (ÀI, vận bác 6Ý, phá cũng với khái nệm về mắt đẳng phá là các đại lượng và bản để xác đình sự truyền ảnh sáng và giúp tá hiểu z2

tập hợp các điểm có cùng cường độ điện trường, tại thời điểm gọi

là mặt đẳng phá Các mài đẳng phá trên hình 3.5 là các bé mật có cưỡng độ điện trường ldn nhất Khoảng cách giữa các mặt đẳng pha A và B là một bước

sóng chênh lệch phú pita mat A va Bla 360° (2x Radians)

Hình 2.5 Sự lan truyền ánh sáng trong môi trường đồng nhất 2.2.2 Sóng đứng

Trong phần trước, ta đã giải thích về các sóng lan truyén trong môi

trường không gian tự do Sau đây, ta nghiên cứu các đặc tính của sóng bị giới

hạn trong các mặt biên

Trang 13

Luận Ấn Tốt Nghiệp Khảo Sát Hệ Thổng Truyền Dẫn Đẳng Bộ

Lay ví dụ về một sóng ngang lan truyền dọc theo một sợi dây buộc cố

định ở hai đầu Hình 2.6 cho ta thấy một sóng bị giới hạn ở hai biên, sau khi

lặp lại các phần xạ thì các sóng truyền lan theo hướng ngược và chồng chất lên các sóng khác Hiện tượng sóng này chồng lên sóng kia gọi là hiện tượng

giao thoa Xem hình 2.6 (a), (b), biên độ của sóng bội số nguyên của nửa bước sóng bằng độ dài của sợi dây được tăng cường thêm do giao thoa

Dang song thu được do chồng chất

(ái Phường thịi có bến

Đang sang thu được do chống chất

(b} Phường thức thứ cấp Dang sóng thu được do chống chất

-x.gt Sóng đi về bên trái

Hình 2.6 Sóng đứng sinh ra ở sợi dây hai đầu cố định

Nói cách khác, khi bội số nguyên lần của nửa bước sóng không bằng độ dài của sợi dây, các phản xạ lặp ® + @ + @ trên hình 2.6 (c) tạo nên pha dao đông tại các điểm khác nhau trên sợi dây tự do đến mức biên độ của sóng thu được giảm tới giá trị 0

Trang 14

Luận Ấn Tối Nghiệp Khảo Sát Hệ Thống Truyễn Dẫn Đông Bộ

Do tổn tại thực tế này nên ở trên dây chỉ có một sóng duy trì với bước

sóng nhất định, sóng này gọi là sóng đứng vì nó dường như không tuân theo cách này

Cách dao động của dây tương ứng với một sóng đứng được gọi là một mode dao động của dây Hai đầu và trung điểm của sợi đây được gọi là các

nút của sóng đứng như trong hình 2.6 Tại các nút này, biên độ của dao động 'tuôn bằng 0 và các nút không chuyển

ịch theo thời gian

Hiện tượng các phẩn xạ lặp tạo nên các sóng đứng cho ta một khái niệm quan trọng để hiểu được các mode ảnh sáng lan truyền Wong sợi quang, và nguyên lý cơ bản của dao đồng Í aser

2.2.3 Sự kết hợp của

nh sàng

Từ “Kết hợp" thường được sử dụng để chỉ mức độ giáo thoá của ánh

sáng Để nghiên cứu các đặc tinh giáo thoa của ảnh sáng, tá xét đến rớt thí

nghiệm etia Young theo hinh 27

Để tạo ney gino thoa, ta cin mot ngudn sang dong pha theo mat phẳng đứng với hưởng dnb sing lin truyền, Trong tú nghiệm của Young, Ong da sử dụng một ngọn đèn điện từ lầm ngàn sắng này không đồng pha nén óng đã

dùng một khe § đặt vào đường di của ánh sáng, Các ánh sáng của khe Š sẽ tới hai khe nữa là S, và S;, hai ảnh sáng qua khe S¡ và S; giao thoa với nhau kết

quả là trên màn ảnh chắn sáng ta thu được các vân giao thoa có vùng tối và

sáng xen kế như trên hình 3.7,

Luận Ân Tất Nghiệp Khảo Sát Hệ Thống Truyền Dẫn Đổng Bộ

Nếu sử dụng hai đèn điện khác nhau thì sẽ không xuất hiện các vân giao

thoa Laser diode tao nên các nguồn sáng cùng pha nhân tạo bởi vì sự phát xạ ánh sáng cưỡng bức của các nguyên tử xẩy ra ở cùng một pha Ánh sáng mà

có sóng cùng pha với một sóng khác theo mặt phẳng thẳng đứng với phương

truyền sóng của chúng được gọi là ánh sáng kết hợp không gian

“Trong thông tỉn sợi quang, ánh sáng của Laser là ánh sáng kết hợp không

gian đóng vai trò là nguồn sáng rất quan trọng bởi vì sợi quang truyền tải các

in hiéu trên một mode truyền dẫn trong lôi chịu ảnh hưởng của giao thoa Vì lý

do đó, ánh sáng phát rủ từ ánh sáng đèn điện không có tín| kết hợp không gian (không kết hợp) nên không thể dùng cho thông tín sợi quang

được tip trung dé dàng hun chi bhag cack dong mot thiu kính, điều 043 rất

tỉa sáng) lầm giảm hiệu suất đưa vào sói Anh sáng kẹt hợp không gián c

phù hợp đưa ánh sáng vào sới quang cả đường Ảinh lôi rất nhỏ

Ngoài tình kết húp khang giản, chúng tá còn có yếu tố khác nữa để

cao tính kết hợp của ảnh xang, đo chính là bước sóng duy nhất Một ánh sáng

liên tuc cỏ hước xong đơn được coi là kết hợp trong miễn thời gián Ở thí

nghiệm của Young, ảnh san nào có tính kết hợp cao hơn theo miễn thời gian

thì ánh sáng đó được vần giao thoa súng và tối rõ nét hơn

Ánh sáng phát rà từ đền điện hầu như là ánh sáng trắng, là tổng hợp của

các loại bước sóng ảnh sảng khác nhau như ánh sáng mầu đỏ, vàng, xanh và lam v.v Chính vì vậy ánh sáng phát ra từ các đèn điện không phải là ánh

sáng kết hợp theo miễn thời gian

Ánh sáng có tính kết hợp cả miền thời gian và không gian như vậy chính

là ánh sáng Laser, loại ánh sáng này không thể tìm được trong tự nhiên Nguồn ánh sáng nhân tạo được thực hiện đầu tiên trên thế giới là Laser, đóng một vai

trò hết sức quan trọng việc đưa thông tin sợi quang vào ứng dụng thực tế

Nghiên cứu tương lai về diode laser sẽ đem lại cho chúng ta nguồn ánh sáng

có tính kết hợp cao hơn về thời gian, nhờ đó công nghệ thông tin quang sẽ sử

dụng biến đổi pha của ánh sáng thay vì sử dụng khả năng biến đổi cường độ

như hiện nay Nguyên lý của hệ thống thông tin như vậy gọi là truyền dẫn ánh sáng kết hợp và được đánh giá là công nghệ truyền dẫn dung lượng siêu lớn

của tương lai theo hướng nghiên cứu này

Trang ]Ố

“Lugn An Tot Naty Khảo Sát Hệ Thong Truyén Dẫn Đẳng Bộ

Chương 3: SỢI QUANG

Trong phần này, chúng ta sẽ giải thích một số các đặc tính về sự truyền

ánh sáng trong sợi quang

3.1 Cấu tạo sợi quang

Sợi quang là một vật dài hình trụ trong suốt, có tác dụng giam giữ và truyền lan các sóng ánh sáng (Xem hình 3.1) Sợi quang bao gồm 3 lớp: lõi (core) ở giữa truyền tải ánh sáng vỏ (cladding) bao bọc xung quanh phân lõi

để giữ ánh sáng chỉ truyền lan trong lồi, và lớp bọc bảo vệ Lõi và vỏ thường

được làm bằng thủy tỉnh site trong khi lếp bọc báo vệ ngoài cũng là một vỗ nhựa hay bằng sợi tổng húp acey late

Lõi và vỏ khác nhàu đối chút về thành shan cau tạo do những lượng nhỏ

các nguyên tố Ho hày Ge dive them vào trang quá nình sản xuất, Viếc đưa

thêm vào nà

lầm biến đối chiết suất của cả 3 lúp đức là thay đối chỉ số khúc

xạ) tạo ra những tính chất giam giữ ảnh sang cần thiết để truyền lan các

Mặt cắt ngang Mặt cắt dọc

Hình 3.1 Cấu tạo sợi quang

Chiết suất của lõi làm bằng silic là khoảng 1,5 và của vỏ nhỏ hơn một

chút, khoảng 1,48 Chiết suất của không khí là 1,003 Lớp bọc thường được

phủ đơn sắc sử dụng các mã đơn sắc do nhà sản xuất quy định để dễ phân biệt

(nhận diện) sợi quang Các sợi quang cũng có thể làm bằng nhựa hoặc bằng các vật liệu khác Những vật liệu này thường rẻ

Luận Ấn Tốt Nghiệp Khảo Sát Hệ Thống Truyển Dẫn Đẳng Bộ

Những đường kính thông dụng của sợi quang

Các sợi quang dùng cho Viễn thông được sản xuất ở 5 đường kính lõi và

vỏ chủ yếu như sau:

Các đường kính thông dụng của sợi quang và lớp vỏ (tIm)

vỏ là 125 pun

lồi là 62,5 kun và đường kính

Lớp bọc có thể có đường kinh 250 tưn hoặc 500 pm Đối với một đường

cấp loại đệm chật, xử dụng ông đớp đệm) 900 tim để bọc lớp bọc Còn với một đường cáp loại ông lồng, sợi quang có đường kính lớp bọc là 250 tim, năm

thoải mái trong một ông nhựa có đường kính 2 đến 3 mm

1 Lõi 8 đến 10/125 um

Soi quang với lõi có đường kính từ 8 đến 10 tm được gọi là sợi đơn mốt

(single mode) Nó có thể truyền thông tin với tốc độ cao nhất và có suy hao

thấp nhất, Sợi đơn mốt thường được sử dụng cho những khoảng cách lớn hoặc

cho những ứng dụng truyền số liệu tốc độ cao Do lõi có đường kính nhỏ, các

thiết bị quang sử dụng các bộ nối có đô chính xác cao và có nguồn sáng laser

làm tăng giá thành thiết bị Các thiết bị cho sợi quang đơn mốt thường đắt hơn

nhiều so với các thiết bị sợi quang đa mốt

II Lõi 50/125 im

Sợi quang với lõi có đường kính 50/125 j1m là loại sợi viễn thông đầu tiên

được tiêu thụ với số lượng lớn và được sử dụng rộng rãi ngày nay Do “góc

mở thấp (NA, xem hình 3.2) và kích cỡ lõi nhỏ nên chỉ cẩn những lượng ánh

Trang 18

Luận Ân Tốt Nghiệp Khao Sát Hệ Thống Truyền Dẫn Đông Bộ

sáng nguồn tối thiểu cho một sợi đa mốt Tuy nhiên, trong tất cả các sợi quang

đa mốt thì loại sợi này có băng thông rộng nhất

TH Loi 62,5/125 jum

Đường kính sợi quang 62,5/125 km là phổ biến nhất cho truyền dẫn đa mốt và đang trở thành tiêu chuẩn cho nhiều ứng dụng Loại sợi này có băng

thông thấp hơn loại sợi 50/125 um nhưng íL hao tổn do vi uốn cong Góc mở

(NA) cao hơn và đường kính lõi lớn hơn làm cho loại sợi quang nàycó công suất ghép nối ánh sáng tốt hơn một tt xo với loại sợi 50/125 km

TV Loi 85/125 pur

Loại sợi R5/125 Jun là kịch cả tiêu chuẩn Châu Âu, íL phổ biến ở Hắc Mỹ

Nó có khả năng kt nói sắng tòi, tướng tự với loại sơi có đương kính lối

100 pum, và sử dụng lấp vỏ có đưđng kính chuần T25 Han Điều đó cho phép sử dụng các bộ nội &conteet0D tiêu chuận TS tui và hân var sot Quang nay

V¿ Lỏi 100/140 tu

Đường kính lài hờn của sứ quảng đà mốt 100/140 Hm làm cho loại sợi này trở nên dễ nội nhật No 1L này cảm hơn với sự chính xác (dung sai) của bộ nổi và bui trên các bộ mài, Nó tập hợp được hầu hết ánh sáng từ nguồn nhưng

có băng thông hẹp hơn số vải các sợi có kích thước nhỏ hơn Loại sợi này có

thể được sử dụng ở những khoảng cách truyển dẫn có độ dài trung bình, qua

nhiều bộ nổi (trong các tòa nhà) yêu cầu tốc độ số liệu thấp Loại sợi này không thông dụng và có thể khó kiếm

liệu như truyền dẫn ánh sáng nhìn thấy

Dưới đây là bảng tóm tất tính chất của 5 loại sợi quang vừa nêu

Loi NA Tổn hao | Băng thông| Bước sóng

1 ˆ 8 đến 10 nhỏ nhất | thấpnhất | caonhất | 1310 hoặc ¡550 |

u| 50 nhỏhơn | thấphơn | caohơn | 850hoặc 1310

tm | 65 | wungbinh | thấp | tungbình | 850hoặc 1310

| IV 85 lớn | cao | thấphơn | 850hoạc 310 |

Trang 19

Luận Án Tốt Nghiệp Khảo Sát Hệ Thống Truyền Dẫn Đẳng Bộ

Chọn lựa sợi quang

Khi chọn lựa các sợi quang để hàn hay để nối thì đường kính lõi của nó cần giống nhau Một sợi đa mốt 62,5/125 jum chỉ nên hàn với một sợi 62,5/125

am Các sợi đơn mốt không thể hàn hay nối với các sợi đa mốt Khi hàn các

sợi đơn mốt, “đường kính trường mốt” được sử dụng để làm trùng hợp các sợi

quang thay vì sử dụng đường kính lõi

Không thể trộn lẫn hay chuyển đổi giữa các sợi đơn mốt và các sợi đa mốt Các thi được thiết kế cho các sợi đơn mốt không thể nối với các sợi

đa mốt Các thiết bị được thiết kẻ cho các sợi đa mốt chỉ có thể nối được cho

sử dụng với thiết bị quang đó hoặc hệt kề một số các kích cỡ khác nhau cho

thiết bị quang đo

Do cite xới quảng có đường kình lên hơn thì có công suất ghép nối ánh

sáng cao hơn nên sử dụng chúng có thể đạt được những khoảng cách truyền din Ldn hen cho một số đè dụng (chỉ đổi với sợi đa mốt)

Bảng dưới đầy cho thìy moi quan hệ giữa chiéu dai cáp sẽ táng lén như thế nào khi đường kinh lỗi tầng (uy nhiên chỉ cho một số thiết bị quang) Mác

dù khi đường kinh tầng, suy hào sợi quang tăng, nhưng ánh sáng được ghép vào nhiều hơn trong các sợi có đường kính lớn hơn, do đó chiều dài đường dẫn

tăng lên Các biểu tương tự được sử dụng cho các thiết bị quang đã chọn

Bất cứ khi nào bạn sử dụng những sợi quang chưa được khuyến nghị cho

thiết bị bạn đang có, cần tham khảo ý kiến nhà sản xuất thiết bị quang đó

Trang 20

Ludn Ấn Tối Nghệp Khảo Sát Hệ Thống Truyền Dẫn Đồng Bộ

3.2 Quá trình đưa ánh sáng vào sợi quang

Ánh sáng phát ra từ nguồn phát quang bị khuếch tán do nhiễu xạ Muốn đưa ánh sáng vào lõi của sợi cần phải tập trung ánh sáng chiếu vào điểm đưa vào của sợi quang được chia thành ba môi trường liển nhau có chiết suất khúc

xạ khác nhau Đó là môi trường không khí lõi và vỏ của sợi quang, mặt khác không phải tất cả ánh sáng được tập trung đều có thể đưa vào sợi mà chỉ một phần có góc tới nằm trong một giới hạn nhất định mới có thể đưa được vào lõi sợi quang

3.3 Truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang

Khi một tia sang truyền đi không Bí cần ở quả một môi trưởng nhữ không khí hay thủy tịnh, nỗ huyền làn theo một đường thắng, Tuy nhiên, khí

tỉa sáng đi từ môi Hướng này sang một môi trường khác nó bì léch hướng Lại mặt phân cách giữa bar mar ten Sư lệch hướng này được gọi lá khúc xạ

Góc mà tại đó hà sảng bị khúc xã gọi là cóc ốc xự, Góc ta sáng đi tới mát

phân cách gọi là góc tới

Về mặt toàn học, gác bài hiện hệ với góc khúc xạ theo định luật Sneli:

Định tuặt Snell

=n, Xx sinb

“Trong đố: nụ: chiết suất của môi trường thứ nhất

;: chiết suất của môi trường thứ bai : góc tới

: góc khúc xạ

Sự khúc xạ xẩy ra tại đầu của sợi quang, nơi tỉa sáng đi qua mặt phân cách giữa sợi quang và không khí Góc khúc xạ và góc tới được tính theo trục

vuông góc với mặt phân cách giữa sợi quang và không khí Với một sợi được

cất chính xác, trục này trùng với trục của sợi quang (xem hình 3.2) Việc cắt sợi quang là một quá trình cắt một sợi quang theo cách để tạo ra một bể mặt đầu cuối phẳng, nhấn bóng, đường cắt vuông góc với trục của sợi quang Điều này đảm bảo có nhiều ánh sáng nhất có thể được truyền lan trong sợi quang

Trang 2Ì

Tuân Ân Tối Nghiệp Khảo Sát Hệ Thống Truyền Dẫn Đẳng Bộ

"góc ghép tối da” được khúc xạ vào trong sợi quang và được giữ lại ở trong sợi

quang Những tỉa sáng đến mặt phân cách không khí - sợi quang ở những góc lớn hơn góc ghép tối đa sẽ không được giữ lại trong sợi quang (xem hình 3.3)

Hệ số mở NA (Numerical Aperture) của sợi quang liên hệ với góc ghép tối đa theo biểu thức:

Trong đó: NA = hệ số mở của sợi quang

nị = chiết suất lõi (core)

nạ = chiết suất v6 (cladding)

Trang 22

Luận Ấn Tối Nghiệp Khảo Sát Hệ Thống Truyền Dẫn Đông Bộ

Tin quang nels

Các góc ghép tối đa điển hình đối với một sợi đa mốt thay đổi từ 10” đến

300, Hệ số NA điển hình thay đổi từ 0,2 đến 0,5 Giá trị NA thường được xác định đối với mỗi loại sợi quang

Khi tỉa sáng đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường, từ một môi trường

có chiết suất cao đến môi trường có chiết suất thấp hơn, tỉa sáng bị khúc xạ

vào môi trường thứ hai Khi góc tới của tia sáng tăng, cho tới khi tỉa sáng không còn khúc xạ được vào môi trường thứ hai nữa và bị phản xạ hoàn toàn

trở lại môi trường thứ nhất Hiện tượng này được gọi là su “phan xạ toàn

phan”, và góc tại đó bắt đầu xảy ra sự phần xạ toàn phần được gọi là “góc tới

hạn” (xem hình 3.4) Góc tới hạn được xác định bởi công thức sau:

Góc tới hạn

Góc tới hạn = are sin(n2/nl)

Trong đó: nl = chiết suất của môi trường thứ nhất

n2 = chiết suất của môi trường thứ hai

Trang 23

Luận Ấn Tốt it Natit ey Khảo Sát Hệ Thống Truyền Dẫn Đẳng Bộ

Hinh 3.4 Su phan xạ toàn phan

Sự phản xụ toàn phần chỉ xdy ra khi ánh sáng đi qua mặt phân cách từ

môi trường có chiết suất lớn hơn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn Hiện

tượng này xảy ra tại mặt phân cách vỏ — lõi của sợi quang đa mốt và có tác

dụng giữ ánh sáng trong lõi sợi quang

Các tia sáng đi vào sợi đa mốt ở các góc nhỏ hơn góc ghép tối đa sẽ đi

đến mặt phân cách giữa lõi và lớp vỏ của sợi quang với các góc tới lớn hơn góc tới hạn Tại đây chúng được phản xạ hoàn toan trở lại lõi và đi đến các

điểm trên mặt phân cách lõi - vỏ tiếp theo để tiếp tục phản xạ hoàn toàn lại

lõi Góc phản xạ bằng góc tới tại mặt phân cách nay Nếu sợi quang được giữ

thẳng, sự phan xạ toàn phẩn xảy ra và toàn bộ tia sáng truyền lan trong sợi

quang Nếu sợi quang bị cong, góc tới sẽ gidm tại đoạn bị cong Một phần các

tia sáng sẽ giảm góc tới của chúng xuống dưới góc tới hạn và sẽ bị khúc xạ

vào lớp vỏ và bị mất đi

Các hãng sản xuất đều qui định bán kính cong tối thiểu cho sợi quang để

đầm bảo sự tổn hao ánh sáng ở các đoạn cong là có thể bỏ qua được Cần luôn

luôn xem xét bán kính này để đầm bảo tổn hao ánh sáng ở mức thấp nhất và

tránh hư hại trong sợi quang

Trang 24

-Luôn Ấn Tối Nghiệp Khảo Sát Hệ Thống Truyền Dẫn Đẳng Bộ

Chương 4: CẤU TAO CAP QUANG

Cáp sợi quang có hai loại cấu trúc cơ bẩn: cáp ống lỏng và cáp đệm chặt

4.1 Cáp ống lỏng

Cáp sợi quang ống lỏng bao gồm một số ống chứa các sợi quang bao

quanh thành phần gia cường ở tâm cáp, và lớp áo bảo vệ toàn bộ bọc bên

ngoài (xem hình 4.1) Đặc điểm nổi bậc của loại cáp này là các ống chứa các

sợi quang Mỗi ống có đường kính 3 đến 3 mm, mang một số sợi quang nằm

“lổng” bên trong Cúc ống này có thể rổ

chống nước để chỏng nét chịy vào sơi quang, Loại ống lông cách ly các sợi

g nhưng thường được nhỏi chất gel

quang khỏi các lực cơ học bên ngoài đất lên đường cấp (xem hình 4.2)

Các sợi trong ống hơi dài hơn đường cáp nên khi cáp bị kéo căng sẽ

không làm ảnh hưởng đến các sợi quang bên trong Trong khi kiểm tra OTDR, cân quan tâm đến độ dài dư của sợi quang để xác định chính xác hơn độ dài

của cáp (độ dài dư của sợi quang do nhà sản xuất cung cấp)

Mỗi ống trong cáp đều có màu hoặc được đánh số, và mỗi sợi quang

trong đó cũng có màu để dễ phân biệt Số các sợi quang có trong mỗi ống thay

đổi trong khoảng từ vài sợi đến 200 sợi

Trang 25

Luvin Ấn Tổi Nghiệp “Khảo Sát Hệ Thổng Truyền Dẫn Đông Bộ

Tâm của cáp chứa thành phần gia cường, nó có thể là thép, kevlar, hoặc

là một vật liệu tương tự Thành phân này làm cho cáp bển chắc và đỡ cáp

trong khi kéo và lắp đặt lâu dài cáp Nó nên luôn được buộc chắc chắn vào

mắt kéo trong khi kéo cáp và được buộc chặt vào các mấu neo cáp trong hộp

măng xông hoặc bảng nối

Vỏ của cáp có thể được làm bằng polyethylene, thép, cao su và các sợi

aramid và các vật liệu khác, cho các môi trường khác nhau ở trong nhà và ngoài trời

Để việc định vị chỗ hỏng hoc bằng OTDR chính xác và dễ dàng hơn, vỏ

cấp được đánh sô tuần tự từng mét một (hoặc từng fooU), Độ căng và bán kính của các đoạn cong của cáp thấy đối, vì thế các nhà sắn xuất cẩn cung cấp các

gồm cáp treo, trong ống và chôn trực tiếp dưới đất Cáp ống lỏng không phù

hợp cho việc lắp đặt khi phải chạy cao theo trục thẳng đứng do có khả năng

chảy dổn chất gel hoặc sự di chuyển của các sợi quang trong cáp Cẩn phải

dựa vào các thông số do nhà sản xuất cung cấp để xác định độ dài tối đa của

đoạn thẳng đứng cho tất cả các trường hợp lắp đặt Những cáp này thường được kết cuối trong một bảng nối hoặc một hộp măng xông sợi quang thích hợp

4.2 Cáp đệm chặt

Cáp sợi quang đệm chặt chứa một số các sợi quang, từng sợi được đệm

xung quanh một thành phần gia cường đặt tại tâm cáp, và một áo bảo vệ toàn

bộ ở ngoài cùng (xem hình 4.3) Phần đệm sợi quang là một vỏ nhựa có đường

Trang 26

"Luận Ấn Tối Nghiệp Khảo Sát Hệ Thống Truyền Dẫn Đẳng Bộ

kính 900 um bao quanÄ lớp vỏ bọc bảo vệ có đường kính 250 jim của sợi

Son quảng der erat

Day boe cap Hình 4.3 Cáp đệm chặt Phần đệm bảo vệ từng sợi quảng khỏi tác động của môi trường, đồng thời

trợ giúp về mặt vật lý cho từng sợi quang Nó cho phép đấu nối trực tiếp sợi

quang (bộ nồi được đặt trực tiếp vào sợi quang trong cáp) mà không cẩn có sự

bảo vệ bằng một khay hàn Trong một số trường hợp, khả năng này có thể làm giảm chỉ phí lắp đặt và giảm số mối hàn trên mỗi sợi quang Do có cấu trúc

fi quang nên loại cáp này nhạy cảm hơn với sức căng của cáp

và có thể làm giảm suy hao do các vỉ uốn cong,

Loại cáp đệm chặt linh hoạt hơn và có bán kính uốn cong nhỏ hơn hâu

hết các ống cáp lỏng Nó được thiết kế chủ yếu cho các hệ thống truyền dẫn

giữa các tòa nhà Nó có thể được lắp đặt thẳng đứng với độ cao cao hơn so với cáp ống lỏng nhờ có sự chống đỡ cho mỗi sợi cáp trong lloại cáp đệm chặt

Loại cáp này có nhiều chủng loại khác nhau để đáp ứng những yêu cầu về khả

năng bắt lửa tiêu chuẩn Cáp đệm chặt có đường kính lớn hơn và thường đắt

hơn so với cáp ống lồng có số sợi quang giống nhau

Trang 2T

Luận Ấn Tối Nghiệp Khảo Sát Hệ Thống Truyển Dẫn Đẳng Bộ

xuất Dây đỡ này là thành phần tre gap được sử dụng khí lấp đất trong khó

trong khoảng từ 14 đến 5/8 tịch, Gọi là cáp hình số 8 là vì dạng hình cất ngang

của nó giống hình số § (ven hình 4.5) nó được sử dụng trong các hệ thống

trong không gián (cáp treo) và loại bố nhú cầu buộc cáp quang vào một đường cấp đỡ đã được lắp đặt rước Sử dụng cáp hình số 8 làm cho việc lấp đát cáp

trong không giản nhành và đề hơn nhiều,

Dây đở được làm bằng thép có độ căng cao hoặc bằng một chất hoàn

toàn điện môi Dây đỡ điện môi thường được sử dụng khi lắp đặt cáp gần các

đường điện cao thế

Dây đồ cáp bàng tiếp hoc Đồng ch diện môi

Hình 4.5 Cáp hình số 8

Trang 28

Luận An Tait Nghiệp Krido Sit He Thống Truyễn Dẫn Đẳng Bộ

4.4 Cáp bọc thép

Cáp bọc thép có một lớp bọc bằng thép đặt bên trong lớp áo bằng polythylen (xem hình 4.6) Nó bảo vệ cáp chống lại sự đè nén và gặm nhấmvà

thường được sử dụng cho các tuyến cáp chôn trực tiếp dưới đất hoặc trong các

môi trường công nghiệp nặng Cáp này thường là loại cáp ống lỏng, nhưng

cũng có loại là cáp đệm chặt

Cáp bọc thép cũng có thể có một áo bảo vệ 2 lớp bọc bằng thép để tăng cường khả năng bảo vệ cáp trong những môi trường khấc nghiệt, Lớp bọc bằng

thép này luôn cần được nổi đát tốt, Tại tất cá các điểm kết cuối và tại tất cả

các lối vào các tòa nhà, nó cẩn điệtc nối với một dây đất

Cấp treo ý dở là cấp ông lòng được thiết kế để sử dụng cho các lắ

cấp treo, nó Kháng cần đây đổ, Những chiết kẹp đặt biệt được sử dụng

cáp trực tiếp vào các cót, Cáp được đặt dưới lực căng của từng nhịp cáp

Luận Ấn Tối Nghiệp Khảo Sát Hệ Thống Truyễn Dẫn Đẳng Bộ

Cấp quang dây đất (OPGW)

Cáp quang dây đất (OPGW) là một cáp đây đất có các sợi quang được đặt trong một ống tại tâm của cáp Những sợi quang này được bảo vệ hoàn toà

được bao quang bằng dây đất loại nàng Loại cáp này được sử dụng cho ngành

điện lực để cung cấp đường dày thòng hú dọc theo các tuyến cáp điện cao thế,

Bằng trang bến dài hướng dẫn chung cdc ứng dụng của cấp sợi quang

Để có thêm cúc chỉ tiết về sản phẩm, bạn nên liên hệ với các nhà sản

xuất của từng loại cáp cụ thể

BANG

4.6 Cấu

ø cấp Cáp sợi quang được tạo bởi các vật liệu khác nhau để phù hợp với môi

trường mà chúng được lắp đặt Việc xem xét cẩn thận cấu tạo của cáp là việc

làm cần thiết để káo dài tuổi thọ của cáp

Các cáp quang ngoài trời cần bền chắc, chịu được ảnh hưởng của thời tiết,

và chống được tỉa cực tím Những cáp này có thể chịu được những biến động nhiệt độ cực đại có thể xảy ra trong quá trình lắp đặt và trong suốt thời gian

hoạt động của nó Thường thì một cáp được qui định 2 dải nhiệt độ Một dải qui định những nhiệt độ chấp nhận được cho việc lắp đặt và thao tác cáp, và dải kia biểu thị dải nhiệt độ tối đa của cáp sau khi cáp đã được lắp đặt và ở vị trí tĩnh cuối cùng của cáp

Cáp ngoài trời được làm để hạn chế (ngăn cản) ánh sáng cực tím thâm

nhập vào vỗ bọc ngoài của cáp và gây ra sự phân hủy vật liệu bên trong Các

Trang 30