Hệ thống viễn thông - chương 6 docx

 Thông tin quang được bắt đầu bằng sự phát minh thành công của Laser năm 1960  Năm 1966 chế tạo sợi quang có độ tổn thất thấp  Phát triển thành công trong những năm 70, độ tổn thất

 Thông tin quang được bắt đầu bằng sự phát minh thành công của Laser năm 1960

 Năm 1966 chế tạo sợi quang có độ tổn thất thấp

 Phát triển thành công trong những năm 70, độ tổn thất của suy hao sợi quang đã được giảm đến 0.18dB/km

 Hiện nay các hệ thống thông tin quang truyền dẫn tất

cả các tín hiệu dịch vụ băng hẹp, băng rộng đáp ứng yêu cầu của mạng số liên kết đa dịch vụ ISDN

u đi m c a thông tin quang

 Băng thông khổng lồ đầy tiềm năng

 Sợi quang kích thước nhỏ và nhẹ

 Sự cách li về điện

 Không bị ảnh hưởng bởi nhiễu và xuyên âm

 Bảo mật thông tin: ánh sáng từ sợi quang bị bức xạ một cách không đáng kể nên chúng có tính bảo mật tín hiệu cao

 Suy hao thấp: sự phát triển của sợi quang qua nhiều

năm đã đạt được kết quả trong việc chế tạo ra sợi quang

có độ suy hao rất thấp

 Tính linh hoạt: mặc dù các lớp bảo vệ là cần thiết, sợi

quang được chế tạo với sức căng cao, bán kính rất nhỏ.

 Độ tin cậy của hệ thống và dễ bảo dưỡng: do đặc tính

suy hao thấp của sợi quang nên có thể giảm được yêu cầu

số bộ lặp trung gian hoặc số bộ khuếch đại trên đường truyền.

 Giá thành thấp đầy tiềm năng: thủy tinh cung cấp cho

thông tin quang được lấy từ cát, không phải là nguồn tài nguyên khan hiếm

quang

(tt)

 Như vậy, điều kiện để xảy ra hiện tượng

phản xạ toàn phần như sau:

 Các tia sáng phải đi từ môi trường có chiết suất lớn hơn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn.

 Góc tới của tia sáng phải lớn hơn góc tới hạn.

Kh u đ s ẩ ộ ố

Kh u đ s (NA) c a s i ẩ ộ ố ủ ợ

Kh u đ s (NA) c a s i ẩ ộ ố ủ ợ

Ảnh hưởng của NA và đường kính lõi đến hiệu suất ghép nối giữa nguồn sáng và sợi quang

Tán s c trong h th ng s i quang ắ ệ ố ợ

Minh họa sự giãn rộng xung do tán sắc khi ánh sáng được truyền trong sợi

Ánh sáng truy n trong các lo i s i ề ạ ợ

thông tin quang

và các mạch điện điều khiển liên kết với nhau

quanh để bảo vệ khỏi tác động có hại từ môi trường bên ngoài

mạch khuếch đại, tái tạo tín hiệu hợp thành

có các bộ ghép nối quang (connector), các mối hàn, các bộ

chia quang và trạm lặp; ở các tuyến thông tin quang hiện đại còn có thể có các bộ khuếch đại quang, thiết bị bù tán sắc và các trạm xen rẽ kênh

SUY HAO TÍN HIỆU TRÊN SỢI QUANG

Laser

17

tín hiệu ở máy phát.

bít 1 hay bít 0 dựa vào biên độ tín hiệu đến.

 Độ nhạy máy thu: công suất quang trung bình nhỏ nhất đến máy

tỉ số BER cho trước ứng với tốc độ bít nhất định Độ nhạy phụ thuộc SNR , nghĩa là phụ thuộc vào các loại nguồn nhiễu khác nhau tác động vào máy thu

photodiode PIN

photodiode APD

So sánh PIN và APD

ánh sáng vào, dòng này tăng tuyến tính với dòng ánh sáng và công suất bức xạ

Ge-APD lại có tạp âm nội lớn, nên hạn chế công suất thu tối thiểu cho phép

ba trăm Mbit/s, còn APD có thể hoạt động với tốc độ bit tới hàng Gbit/s

phụ thuộc vào nhiệt độ nhiều do đó cần sử dụng nguồn áp để điều chỉnh nhiệt độ, nên chi phí tăng

Hình 5: Hệ thống TDM

Hình 6: Hệ thống WDM

WDM là tiến bộ rất lớn trong công nghệ truyền thông quang,

Hình 7: Cấu trúc hệ thống WDM cơ bản

WDM

Hình 8: Nguyên lí ghép kênh phân chia theo bước sóng

 Các thiết bị tích cực/ chủ động cần thiết để ghép, phân bố, cách li

và khuếch đại công suất quang tại các bước sóng khác nhau

một sợi quang

quang

n

λ λ

Thu λ2 Kênh 2

Thu λn Kênh n

Thiết bị WDM

Hình 9: Hệ thống WDM theo một hướng (a)

 Hệ thống WDM một chiều: có nghĩa là tất cả các kênh cùng trên một sợi quang truyền dẫn theo cùng một chiều

Kênh ra

Thiết bị WDM

Nguồn λ2 Kênh vào

Kênh ra Thu λ1

Một sợi quang

λ 1

λ2

Hình 9: Hệ thống WDM theo hai hướng (b)

truyền dẫn theo hai hướng khác nhau, dùng các bước sóng tách rời nhau

để thông tin hai chiều.

Hệ thống WDM hai chiều giảm được số lượng bộ khuếch đại và đường dây

u đi m c a h th ng WDM

30

32

Hình 14: Khuếch đại EDFA

 Trên thực tế,ánh sáng bơm sử dụng cho

EDFA chỉ được sử dụng tại hai bước sóng 980nm và 1480nm

 Vùng bước sóng hoạt động của EDFA: 1530 -1565nm

 Độ khuếch đại giảm nhanh chóng ở vùng

bước sóng lớn hơn 1565nm và 0dB tại bước sóng 1616nm

35

 Trạng thái đất(mức có năng lượng thấp nhất) được ký hiệu 4I15/2, mức 4I13/2 là mức siêu bền tương ứng với mức năng lượng mà ion

chuyển xuống trạng thái siêu bền

được kích thích và phân bố dọc theo lõi sợi sẽ xảy ra quá trình bức xạ kích thích

với tín hiệu tới chính vì thế ta thu được cường độ ánh sáng tín hiệu tại đầu ra EDF lớn hơn đầu vào

37