Các loại cáp được sử dụng phổ biến trong viễn thông

Có thể nhận thấy vai trò vô cùng quan trọng của môi truờng truyền dẫn trong một mạng viễn thông, la thiết bị truyền dẫn dùng để đấu nối thiết bị đầu cuối với tổng đài hoặc giữa các tổng đài với nhau để thực hiện việc truyền đưa tín hiệu thông tin.

MỤC LỤC

Lời nói đầu……… 1

Chương 1: Cáp xoắn……… 3

1.1: Bản chất cáp xoắn……… 4

1.1.1: Cáp UTP……… 4

1.1.2: Cáp STP……… 6

1.2: Lợi ích và hạn chế……… 7

1.3: Các thông số ghi trên cáp……… 7

Chương 2: Cáp đồng trục……… 8

2.1 lịch sử cáp đồng trục……… 8

2.2 phân loại……… 10

2.3 cấu tạo……… 10

2.4: Đặc tính……… 11

Chương 3: Cáp Quang……… 12

3.2: Cấu tạo ……… 12

3.2.1: Các tên gọi ……… 14

3.3: Các phần tử của cáp……… 14

3.4: Phân loại……… 16

3.5 Đặc điểm……… 17

3.6 Ưu nhược điểm……… 18 3.7 Ứng dụng cáp quang……… 19 PHẦN 2: Tìm hiều loại cáp cụ thể

1: 1: Cáp sợi quang chôn trực tiếp (DB)(FOCAL)……… 20

LỜI NÓI ĐẦU

Như chúng ta đã được học và tìm hiểu rất nhiều về thành phần của mộtmạng viễn thông, cấu trúc một mạng viễn thông bao gồm các thành phần chính:thiết bị chuyển mạch, thiết bị truyền dẫn, môi trường truyền dẫn và thiết bị đầucuối

Có thể nhận thấy vai trò vô cùng quan trọng của môi truờng truyền dẫntrong một mạng viễn thông, la thiết bị truyền dẫn dùng để đấu nối thiết bị đầucuối với tổng đài hoặc giữa các tổng đài với nhau để thực hiện việc truyền đưatín hiệu thông tin Thiết bị truyền dẫn chia làm hai loại: thiết bị truyền dẫn giưathuê bao, và thiết bị truyền dẫn giữa các tổng đài Thiết bị truyền dẫn thuê baothường là cáp kim loại, tuy nhiên trong một số trường hợp có thể là cáp quanghoặc cáp vô tuyến Thiết bị truyền dẫn giữa các tổng đài thường là cáp quang,đôi khi dùng cáp đồng trục, cap xoắn đôi hay viba…

Trong bài tập lớn lần này em xin phép được tìm hiểu và các loại cáp được

sử dụng phổ biến trong viễn thông, và đi vào tìm hiểu một loại cáp cụ thể

Phần 1: các loại cáp sử dụng phổ biến hiện nay trogn viễn thông

Chuong I: Cáp Xoắn Giới thiệu

Năm 1881 Alexander Graham Bell là người đầu tiên đưa cáp xoắn đôi vào

sử dụng điện thoại Và đến năm 1900, loại cáp này đã được sử dụng phổ biến,rộn rãi trên toàn nước mĩ Ngày nay hang triệu Km cáp xoắn đôi đang được sửdụng bên ngòi bởi các công ty điện thoại , phục vụ cho truyền tải âm thanh vàphần lớn các mạng thông tin, internet cũng sử dụng các loai cáp này

Chẳng bao lâu sau phát minh ra điện thoại,các đường dây cáp đã được sửdụng trong công nghệ truyền tải Hai dây được căng ra ở 2 phía của thanh chéotrên các cực, truyền tải chung tuyến đường với dây điện.Ban đầu các nhà nghiêncứu nhận ra rằng dây điện đã làm giảm đi khoảng cách truyền tải của tín hiệuđiện thoại

Và một giải pháp mới được đưa ra gọi là sự chuyển vị dây,để giảm bớt sựgiao thoa,tại các cực, 2 dây lại được vắt chéo qua nhau.Như vậy mỗi dây sẽ chịu

ít ảnh hưởng của sự phát xạ nhiễu điện từ từ dòng điện hơn.Ngày nay ,nhữngđường dây trần với sự chuyển vị tuần hoàn như vậy vẫn có thể còn được bắt gặp

ở các vùng nông thôn.Điều này đại diện cho một sự thi hành sớm của sự xoắnvới nhịp xoắn là 4 lần trên 1 Km

Dựa trên những thành quả nghiên cứu đó,năm 1881,Alexander GrahamBell(nhà bác học Thụy sĩ người đã phát minh ra chiếc máy điện thoại vào năm1876) đã đưa cáp xoắn đôi vào sử dụng cho hệ thống điện thoại của chính công

ty truyền thông Bell của ông

1.1: Bản chất cáp xoắn

Cáp xoắn là loại cáp là loại cáp gồm nhiều cặp dây đồng xoắn lại với nhau

nhằm chống phát xạ nhiễu điện từ (Electromagnetic Interference-EMI) từ bênngoài,từ sự phát xạ của loại cáp UTP và sự xuyên âm(Crosstalk) giữa những cặpcáp liền kề.(Trong thông tin vô tuyến, sự xuyên âm thường được biểu thị giaothoa đồng kênh, và liên quan đến giao thoa kênh- kề bên )

Cáp xoắn có thể làm giảm nhiễu vì hai dây chỉ truyền một đường dữ liệu, biễu

diễn bằng hiệu điện thế giữa hai dây này Khi nhiễu đánh vào, hai dây xoắn vàonhau nên sẽ xem như bị nhiễu giống nhau, cùng tăng hoặc cùng giảm một điện

áp nhất định.Hiệu điện thế giữa hai dây vẫn giữ nguyên nên dữ liệu truyền vẫnđúng.Do giá thành thấp nên cáp xoắn được dùng rất rộng rãi đặc biệt là làm cápđiện thoại và sử dụng cho các loại máy tính trong công nghệ truyền thôngInternet.Các loại cáp xắn đôi có tốc độ truyền tối đa có thể lên đến hàng chụcGigabit/giây (Gbps) với tần số dao động có thể đạt tới 600MHz

Có hai loại cáp xoắn đôi được sử dụng rộng rãi trong LAN là: loại có vỏ bọcchống nhiễu(STP) và loại không có vỏ bọc chống nhiễu(UTP)

1.1.1 Cáp xoắn đôi không có vỏ bọc UTP( Unshielded Twisted Pair)

Hình 1: Cáp UTP

Là loại cáp không có vỏ bọ chống nhiễu Nhưng bù lại nó lại có tính linhđộng và độ bền cao Cũng gồm nhiều cặp xoắn như STP nhưng không có lớp vỏbọc đồng chống nhiễu Cáp xoắn đôi trần sử dụng chuẩn 10BaseT hoặc100BaseT Do giá rẻ nên đã nhanh chóng trở thành loại cáp mạng cục bộ được

ưa chuộng nhất và đựoc sử dụn rộng khắp mọi nơi

Độ dài tối đa của một đoạn cáp là 100m Không có vỏ bọc chống nhiềunên dễ bị nhiễu khi đặt gần các thiết bị và cáp khác do đó thông thường dùng để

đi dây trong nhà Đầu nối dùng là RJ45 Cáp UTP có 5 loại:

Loại 1: truyền âm thanh, tốc độ < 4Mbps

Loai 2: gồm 4 dây xoắn, tốc độ 4Mbps

Loại 3: truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 10Mbps Cái

này gồm 4 dây xoắn đôi với 3 mắt xoắn trên mỗi foot

Loại 4: truyền dữ liệu, 4 cặp xoắn đôi, tốc độ đạt được

16 Mbps

Loại 5: truyền dữ liệu, 4 cặp xoắn đôi, tốc độ 100Mbp

Là một dạng cáp xoắn đôi,cáp UTP đã được sử dụng hơn 100 năm bởi các

hệ thống điện thoại,mạng máy tính.Nó còn có một tên gọi khác là cápEthernet,theo tên của mạng Erthernet,loại mạng sử dụng cáp UTP nhiều nhấttrên thế giới.Và tính đến hiện nay thì cáp UTP được phân loại làm 7 loại, từ cat

1 có tốc độ và khả năng chống nhiễu thấp nhất thường dùng để truyền tín hiệuthoại trong ngành bưu điện đến cat 7 có tốc độ và khả năng chống nhiễu caonhất

Pin 1 Cam Pin5 Xanh đậm

Pin 2 Cam - trắng Piin 6 Xanh nhạt

Pin 3 Xanh nhạt – trắng Pin 7 nâu

Pin 4 Xanh đậm – trắng Pin 8 Nâu – trắng

1.1.2Cáp xoắn đôi có vỏ bọc chống nhiễu STP(Shielded Twisted Pair)

Hình 2: Cáp STP

Bảng Màu:

Gồm nhiều cặp xoắn lại được phủ bên ngoài mộ lớp vỏ làm bằng dâyđồng bện Lớp vỏ này có tác dùng chống EIM từ ngoài và chống phát xạ nhiễubên trong Lớp vỏ bọc chống nhiễu này được nối đất để thoát nhiễu Cáp xoắnđôi có bọc ít bị tác động bởi nhiễu điện từ và có tốc độ truyền qua khoảng các xacao hơn cáp xoắn đôi trần

Chi phí đắt tiền hơn Thinnet và UTP nhưng lại rẻ tiền hơn Thicknet vàcáp quang

Đặc tả cáp

+ Giảm được nhiễu điện giữa các đôi dây và nhiễu xuyên âm

+ Hạn chế được nhiễu điện tử bên ngoài như: các xuyên nhiễu điện từ trường vàxuyên nhiễu tần số radio.

+ Về mặt lý thuyết thì tốc độ truyền có thể đạt 500Mbps nhưng thục tế thấp hơnrất nhiều chỉ đạt 155MBps với độ dài 100m

+ Độ suy hao yếu dần nếu cáp càng dài, thông thường ngắn hơn 100m

+ Đầu nối STP sử dụng đầu nối DIN( DB-9)

1.2 Lợi ích và hạn chế khi sử dụng

+ Lợi ích

- Là loại cáp mỏng, mềm dẻo nên dễ dàng kéo dài thành dây giữa nhữngtường

- Cáp UTP nhỏ, nó không nhanh đổ đầy tràn những ống dây nối

- UTP chi phi rẻ hơn so với mọi cáp mạng LAN khác

+ Hạn chế

Tính hạn chế Tính cảm ứng của cáp xoắn tới phát xạ nhiễu điện từ phụthuộc nhiều vào những sơ đồ Xoắn cặp (thông thường được cấp bằng sáng chếbởi những nhà sản xuất) và không được sứt mẻ trong thời gian sự cài đặt Do đó,những cáp xoắn đôi thông thường có những yêu cầu khó khăn cho việc sắp đặtbán kính uống cong cực tiểu hoặc cực đại Tính dễ vỡ tương đối này của nhữngcáp xoắn đôi làm cho việc thực hiện việc cài đặt trở thành một yếu tố quan trọngđảm bảo cho sự hoạt động của cáp

1.3 Các thông số ghi trên cáp

Khi nhìn kĩ sợi cáp của mạng LAN, ta sẽ thấy rõ được khá nhiều nhóm ký

tự, mỗi nhóm kí tự thường đặc trung cho một đặc điểm của cáp

UTP là loại cáp không có lớp chống nhiễu cho tín hiệu truyền dẫn, STPthì có lớp chống nhiễu.MPP hay CMP (có thể ghi kèm theo phương pháp thửnghiệm UL910 hay CSA FT16) là loại cáp dùng để đi trên trần nhà.

MPR hoặc CMR (và cũng có thể ghi kèm UL1666 nhằm thể hiện phươngpháp thử nghiệm) có trên vỏ các loại cáp đi giữa các tầng

Nếu không phải là loại cáp đặc chủng thì trên vỏ cáp thường có một trong

số các nhóm ký tự MPG, CMG, MP, CM, cho biết đây là loại cáp bình thường

Ngoài ra, một số ít loại cáp có ghi nhóm ký tự CMUC để chỉ rõ đây là loạicáp dùng để đi dưới thảm trải sàn

Đối với việc truyền dữ liệu giữa các máy tính trong mạng LAN và ngườidùng không truyền tải lượng dữ liệu lớn, hay không đo tốc độ truyền dữ liệu, cácnhóm ký tự ghi trên vỏ cáp không có nhiều giá trị Nhưng nếu dùng để truyền tínhiệu hình ảnh lấy từ camera (webcam) đặt ở xa về máy tính điều khiển hay mànchiếu thì việc xem kỹ các nhóm ký tự trên vỏ cáp và chọn đúng loại cáp sẽ chohình ảnh rõ và ít bị nhiễu tín hiệu

chương 2: CÁP ĐỒNG

Hình 3: Cáp đồng trục 2.1: lịch sử

Mùng 8 tháng 12 năm 1931, 2 nhà nghiên cứu Lloyd Espenschied và H.A.Affel từ AT&Tđã nhận được bằng sáng chế đầu tiên số 1835031 cho phát minhmang tên “ hệ dẫn truyền đồng tâm” chính là tiền thân của cap đồng trục ngàynay Mục đích của viêc phát minh này không phải sử dụng cho việc truyền tảicác dạng tín hiệu đơn giản mà cao hơn đó chính là truyền tải các tín hiệu truyềnhình đầu tiên, đòi hỏi một băng thông rộng đủ để truyền một dãy những tần sốphù hợp với ảnh truyền hình Phát minh của Espenschied và Affel là đặt mộtchất dẫn (dây dẫn) trung tâm bên trong một cái ống rỗng và giữ nó đúng chỗ vớinhững vòng đệm được để cách nhau bằng nhau dọc theo chiều dài của cái ống.Chất điện môi tiêu hao ít không khí.

Vào thời điểm đó truyền thanh và truyền hình đều sử dụng cáp xoắn đôituy nhiên truyên thanh chiếm ưu thế vì cáp xoắn đôi tốc độ chậm không phù hợpvới truyền hình

Cho tới ngày nay thì cáp đồng trục đã được sủ dụng một cách phổ biếntrong truyền hình

Các loại cáp ngắn thì được sử dụng trong kết nối các thiết bị truyền hìnhtrong nhà, trong hệ thống phát thanh làng xã hoặc trong các hệ thống đo lườngđiện tử

Cáp dài thì được sử dụng trogn viêc kết nối các mạng vô tuyến, mạngtruyền hình phần lớn đã không được sủ dụng nữa do đã có những công nghệ tiên

tiến khác thay thế Tuy nhiên nó vẫn còn mang những tín hiệu truyền hình cáptới nhữnt phần lớn máy thu hình, và đa số cáp đồng trục được sử dụng cho mụcđích này Ngoài ra cáp đồng trục vẫn được sử dụng trogn y tế, hay quân đội.

Dây đồng trục có hai loại, loại nhỏ (Thin) và loại to (Thick) Dây cápđồng trục được thiết kế để truyền tin cho bǎng tần cơ bản (Base Band) hoặcbǎng tần rộng (broadband)

Dây cáp loại to dùng cho đường xa, dây cáp nhỏ dùng cho đường gần, tốc

độ truyền tin qua cáp đồng trục có thể đạt tới 35 Mbit/s

Ngoài ra dây cáp đồng trục còn chia làm 2 loại là loại cứng và loạidẻo.Loại cứng thì có một lớp bảo vệ dày đặc còn loại dẻo thì là một viền bảovê,thường là một dây đồng.Sự suy giảm và trở kháng của dung môi ảnh cũng cóảnh hưởng quan trọng đến tính năng của cáp.Dung môi có thể đặc hoặcrỗng.Tận cùng của cáp là một đầu kết nối RF

2.4 Đặc tính

Cáp đồng trục đọ suy hao ít hơn với các loai cáp đồng khác vi dụ như cápxoắn đôi Do ít bị ảnh hưởng của môi trường, các mạmg cục bộ sử dụng cápđồng trục có thể có kích thước trong phậm vi vài ngàn met

Cáp đồng trục thường được sử dụng trong các mạng dạng đường thẳngHai loại cáp thường được sử dụng là cáp đồng trục mỏng và cáp đồng trục dàytrong đường kính cáp đồng trục mỏng là 0,25 inch, cáp đồng trục dày là 0,5inch Cả hai loại cáp đều làm việc ở cùng tốc độ nhưng cáp đồng trục mỏng có

độ hao suy tín hiệu lớn hơn Hiện nay có cáp đồng trục sau:

- RG-58,50 ohm Dùng cho mạng thin Ethernet

- RG-59,75 ohm Dùng cho truyền hình cáp

- RG-62,93 ohm Dung cho mạng ARCnet Các mạng cục bộ thường sửdụng cáp đồng trục có dải thông từ 2,5 - 10 Mb/s, cáp đồng trục có độ suyhao ít hơn so với các loại cáp đồng khác vì nó có lớp vỏ bọc bên ngoài, độ

dài thông thưòng của một đoạn cáp nối trong mạng là 200m, thường sửdụng cho dạng Bus.

chương 3: CÁP QUANG 3.1 Cáp quang

Hình 5: Cáp Quang

Là một loạ cáp viễn thông làm bằng thuỷ tinh hoặc nhưa, sử dụng ánhsang để truyền tín hiệu Cáp quang dài, mỏng thành phần của thuỷ tinh trongsuốt bằng đường kính của một sợi tóc, chúng được sắp xếp trogn bó được gọi làcáp quang và được sử dụng để tuyền tín hiệu trogn khoảng cách xa Khônggiống như cáp đồng truyền tín hiệu bằng điện, cáp quang ít bị nhiễu, tốc độ cao

và truyền xa hơn

3.2 Cấu tạo cáp quang

Cáp quang có cấu tạo gồm dây dẫn trung tâm là sợi thủy tinh hoặc plastic

đã được tinh chế nhằm cho phép truyền đi tối đa các tín hiệu ánh sáng Sợiquang được tráng một lớp lót nhằm phản chiếu tốt các tín hiệu

Sợi quang là những dây nhỏ và dẻo truyền ánh sang nhìn thấy được và cáctia hồng ngoại Chúng có lõi ở giữa và bao bọc xung quanh lõi Để ánh sang cóthể phản xạ một cách toàn phần trong lõi thì chiết xuất của lõi phải lớn hơn chiếtxấut của cáo một chút

Vở bọc ở phía ngoài áo bảo vệ sợi quang khỏi bị ẩm và khỏi bị ăn mòn, đồngthời chống xuyên âm với các sợi đi bên cạnh làm cho sợi quang dễ sử lý Để bọcngoài người ta sử dụng các nguyên liệu mềm và đỡ tổn thất năng lượng quanglớn

Hình 6: cấu trúc sợi quang

lõi và áo được làm bằng thuỷ tinh hay chất dẻo ( SILICA) , chất dẻo kimloại, flủo, sợi quang kết tinh Ngoài ra chúng được phân loại sợi quang đơnmode hay đa mode tương ứng với số lượng các mode của ánh sang truyền quasợi quang Ngoài ra chúng còn được phân loại thành sợi quang có chỉ số lớp tuỳtheo hình dạng và chiết suất của các phần của lõi sọi quang,

cáp quang bao gồm các phần sau:

- core: Trung tâm phản chiếu của sợi quang nơi ánh sang đi

- Cladding: Vật chất quang bên ngoài bao bọc lõi mà phản xạ ánh sang trở

lại vào lõi

- Buff coating: Lớp phủ dẻo bên ngoài bảo vệ sợi không bị hỏng ẩm ướt

- Jacket: Hàng trăm hay hang ngàn sợi quang được đặt trong bó gọi là cáp

quang những bó này được bảo vệ bởi lớp phủ bên ngoài của cáp được gọi

là Jacket

3.2.1 Các tên thường gọi của cáp quang

Tuỳ thuộc vào yêu cầu cụ thể và dựa vào môi trường lắp đặt mà cápquang cũng có các tên gọi như cáp kim loại là: cáp chon trực tiếp dưới đất, cápkéo trogn cống, cáp treo ngoài trời, cáp trogn nhà, cáp nối giữa các thiết bị, cápngập nước, cáp thả biển… Đối với tổng loại cáp khác nhau sẽ có thiết kế cụ thểkhác nhau

3.3: Các phần tử của cáp

 Lõi cáp

các sợi trong cáp đã được bọc chặt nằm trong cấu trúc lỏng, cả sợi và cấu trúc long hoặc rãnh kết hợp với nhau tạo thành lõi cáp Lõi cáp thường bao quanh phần tử gia cường

của cáp Các thành phần tạo rãnh hoặc các ống bọc thường làm bằng chất dẻo Các chất dẻo này có đặc tính cơ học

~6

530015-10090-650200-700200-400250-330200

711,3-2,40,4-0,70,1-0,241,1-1,40,10,352,5

0,052011-1310-228-9,57-218,3-10,56-9

 Thành phần gia cường

Thành phần gia cường của cáp là các phần tử tạo cho cáp co lực cơ họccần thiết để chịu được súc căng và co, đăcự biệt là đảm bảo tính ổn định chocáp Các vật liệu có modun young cao thường được sủ dụng làm thành phần giacường cho cáp Ngoài ra yêu cầu vật liệu gia cường là phải nhẹ Đây là các đặctính rất quan trọng trong quá trình kéo cáp trong cống Thành phần gia cường cóthể là kim loại hoặc là phi kim loại Nó có thể được đặt ở tâm cáp hoặc phân bố

ở các lớp ngoài đồng tâm với cáp như hình sau:

Các thành phần kim loại thường là thép vì thép có mo-dun Yuong cao, hệ

số giãn nở nhiệt thấp Thép là vật lieu không đắt nhưng cần phải bảo vệ chống

ăn mòn và chống phóng điện khi có điện áp trên nó Dùng thép làm thành phầngia cường sẽ không phù hợp với các loại cáp có yêu cầu tính mềm doẻ cao Cácthành phần phi kim loại thường là các sợi dẻo pha thuỷ tinh hoặc sợi aramid vì

có hiệu qủa trong việc chống hiệu ứng co, vì vậy thường được đặt ở phần ngoàicủa cáp Mô-dun Young của sợi cáp rất cao, trọng lượng rất thấp cho nên nócạnh chanh với cả thép Các loại cáp sợi quang chỉ sử dụng các thành phần giacường là chất dẻo hoặc sợi aramid gọi là cáp phi kim loại, cáp này có trọnglượng nhỏ va không nhạy cảm với trường điện

 Vỏ cáp

Vỏ cáp quang có chức năng cơ bản là bảo vệ cáp và có tính chất quyếtđịnh tuổi thọ của cáp Vỏ cáp có thể được bọc đệm để bảo vệ lõi cáp khỏi cáctác động của ứng suất cơ học và môi trường bên ngoài Vỏ chất dẻo được bọcbên ngoài cáp Vật liệu chế tạo vỏ cáp thường là PVC vì nó có đặc tính cơ họctốt, rất mềm dẻo và chậm bắt lửa, nhưng dễ hút ẩm

3.4 phân loại

Phân loại Cáp quang: Gồm hai loại chính: