Cáp quang và ứng dụng trong công nghệ truyền dẫn thông tin và khai sáng mạng thông tin toàn cầu

Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Lời cảm ơn Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc tới Tiến sĩ Đinh Văn Dũng, người tận tình hướng dẫn trình triển khai hoàn thành luận văn Tôi xin trân trọng cảm ơn thầy cô giáo khoa Vật lý, thư viện trường Đại học Sư phạm Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành luận văn Hà Nội, tháng 05 năm 2009 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Huyền Nguyễn Thị Huyền K31B Khoa Vật lý Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Lời cam đoan Đề tài hoàn thành nhờ nỗ lực thân giúp đỡ, tạo điều kiện thầy cô, đặc biệt thầy Đinh Văn Dũng Tôi xin cam đoan: Kết nghiên cứu đề tài thân Không trùng với kết tác giả khác Hà Nội, tháng 05 năm 2009 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Huyền Nguyễn Thị Huyền K31B Khoa Vật lý Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Mục lục Trang Mở đầu Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu 6 Phương pháp nghiên cứu Chương Tổng quan cáp quang 1.1 vài nét cáp quang ứng dụng cáp quang truyền dẫn thông tin 1.2 Khái niệm, cấu trúc đặc điểm cáp quang 1.2.1 Khái niệm 1.2.2 Cấu trúc 1.2.3 Đặc điểm truyền dẫn thông tin sợi quang 1.3 Phân loại cáp quang 1.4 Nguyên lí hoạt động 10 1.5 Vật liệu chế tạo, ưu nhược điểm cáp quang 11 1.5.1 Vật liệu chế tạo công nghệ chế tạo 11 1.5.2 Ưu nhược điểm cáp quang . 12 Chương ứng dụng cáp quang việc truyền dẫn 14 thông tin khai sáng mạng thông tin toàn cầu 2.1 ứng dụng truyền dẫn thông tin 14 2.1.1 Hệ thống thông tin quang 14 Nguyễn Thị Huyền K31B Khoa Vật lý Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2.1.2 Hệ thống Camera giám sát diện rộngVideo over Km 18 2.1.3 Hệ thống tổng đài nội diện rộngPhones Signal 19 over Km 2.1.4 Truyền tín hiệu Telephone mạng LAN 20 2.1.5 Hệ thống mạng XG 10 Gigabit Ethernet 20 2.1.6 Một số loại cáp quang ứng dụng truyền dẫn 23 thông tin 2.2 Khai sáng mạng thông tin toàn cầu 26 2.2.1 Công nghệ WDM cáp quang 27 2.2.1.1 Đặc điểm công nghệ WDM 27 2.2.1.2 Ưu nhược điểm khả ứng dụng 28 công nghệ WDM 2.2.2 Truyền dẫn phát sóng PTTH qua mạng cáp hữu 28 tuyến theo hướng tăng cường sử dụng cáp quang 2.2.3 Việt nam sử dụng cáp quang việc truyền dẫn 30 thông tin để hội nhập giới 2.2.4 Dịch vụ Internet cáp quang tốc độ cao FPT 31 Telecom 2.2.5 Truyền liệu cáp quang 32 2.3 Kỹ thuật tăng tốc liệu qua cáp quang 33 Chương Một số ứng dụng khác 35 3.1 ứng dụng cáp quang để đo dịch chuyển 35 3.2 Sử dụng cáp quang để đo nhiệt độ 36 Kết luận 38 Tài liệu tham khảo 39 Nguyễn Thị Huyền K31B Khoa Vật lý Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Mở đầu Lí chọn đề tài Ngày người chứng kiến phát triển vũ bão khoa học công nghệ Chúng ta sống xã hội mở cửa hội nhập toàn cầu, xã hội đòi hỏi người phải làm chủ khoa học công nghệ cách động sáng tạo Trong phát triển chung công nghệ cáp quang thực đạt tới trình độ cao nhiều ứng dụng thực tế Cáp quang sở truyền tin viễn thông nhờ cáp quang thực bùng nổ Từ sợi quang đến cáp quang vật liệu lý tưởng cho truyền thông công nghệ thông tin: làm dây dẫn truyền liệu, âm thanh, hình ảnh v.v Sợi quang mềm dẻo dễ uốn, dễ tập hợp thành bó chi phí xây dựng đường truyền cáp quang thấp đường truyền thông tin truyền thống Cáp quang trở nên phổ biến phương tiện thiếu bưu viễn thông Cáp quang làm nước kết nối với nhau: đường truyền Internet, Fax, liệu thông tin số chương trình truyền hình thông qua vệ tinh địa tĩnh Theo nhận định chuyên gia hệ thống cáp quang chưa đời, mạng Internet trạng thái trì trệ chưa trở thành mạng toàn cầu, giới hội nhập mức độ phổ biến Là sinh viên khoa Vật lý, nhận thấy vai trò lớn cáp quang đời sống khoa học kỹ thuật muốn tìm hiểu với ứng dụng quan trọng công nghệ truyền dẫn thông tin, hướng dẫn thầy Đinh Văn Dũng, ủng hộ thầy cô giáo khoa Vật lý, em định lựa chọn đề tài: Cáp quang ứng dụng công nghệ truyền dẫn thông tin khai sáng mạng thông tin toàn cầu Nguyễn Thị Huyền K31B Khoa Vật lý Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2 Mục đích nghiên cứu Tìm hiểu, thu thập hệ thống hoá kiến thức cáp quang ứng dụng cáp quang công nghệ truyền dẫn thông tin khai sáng mạng thông tin toàn cầu Đối tượng nghiên cứu Cáp quang Nhiệm vụ nghiên cứu Tìm hiểu hệ thống hoá kiến thức cáp quang Tìm hiểu hệ thống hoá kiến thức ứng dụng cáp quang truyền dẫn thông tin Phạm vi nghiên cứu Tính chất, đặc điểm ứng dụng cáp quang Phương pháp nghiên cứu Thu thập thông tin, tài liệu, thảo luận đánh giá Nguyễn Thị Huyền K31B Khoa Vật lý Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Chương Tổng quan cáp quang 1.1 Vài nét cáp quang ứng dụng cáp quang truyền dẫn thông tin Cáp quang sợi thuỷ tinh, sử dụng để truyền tải tín hiệu xung ánh sáng khoảng cách 50 km mà không cần thiết bị lặp lại Những tín hiệu mã hoá thành ngôn ngữ giao tiếp hay liệu máy tính Một cáp quang tiêu chuẩn truyền 10 triệu thông tin giây tia laser Xu hướng sử dụng ánh sáng truyền tải thông tin phát triển từ năm 1990 với việc phát minh laser, nhiên khoảng cách truyền tin ngắn Vào năm 1970 kỹ thuật sản xuất thuỷ tinh tinh khiết phát triển, cáp quang trở thành kế hoạch khả thi thực truyền tin khoảng cách vừa phải Cùng với phát triển vật liệu bán dẫn vào thập niên 80, giới cài đặt mạng lưới liên lạc cáp quang Cáp quang truyền tải tín hiệu, kênh thông tin vượt qua khoảng cách dài mà không tốn nhiều lượng không đòi hỏi nhiều thiết bị lặp lại Cáp quang sử dụng ngành viễn thông kết nối mạng nội (Local Area Networks) (LANS), truyền hình cáp, cảm biến (sensor) cáp quang Thông tin cáp quang khó bị nghe trộm, không bị ảnh hưởng điện từ, nhiễu từ, tín hiệu radio v.v, hoàn toàn an toàn có vụ cháy nổ xảy 1.2 Khái niệm, cấu trúc đặc điểm cáp quang 1.2.1 Khái niệm Cáp quang loại cáp viễn thông làm thuỷ tinh nhựa, sử dụng ánh sáng để truyền tín hiệu Nguyễn Thị Huyền K31B Khoa Vật lý Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Sợi quang dài, mỏng, suốt có kích thước cỡ đường kính sợi tóc Các sợi quang xếp thành bó gọi cáp quang Cáp quang truyền tín hiệu quang khác cáp đồng truyền tín hiệu điện Cáp quang truyền tín hiệu quang với tốc độ cao hơn, khoảng cách xa bị nhiễu 1.2.2 Cấu trúc Một cấu trúc điển hình sợi quang trình bày hình 1: Dây dẫn trung tâm: sợi thuỷ tinh plastic tinh chế có tác dụng cho phép truyền tối đa tín hiệu ánh sáng gọi sợi quang Sợi quang tráng lớp lót nhằm phản chiếu tốt tín hiệu Hình Cấu trúc sợi quang Các phận sợi quang: * Core: lõi nằm cùng, trung tâm phản chiếu sợi quang nơi ánh sáng qua làm nhiệm vụ truyền liệu * Buffer coating: lớp vật chất quang bên bao bọc lõi mà phản xạ độ phản chiếu, ngăn chặn thất thoát suy giảm thông tin * Cladding: lớp bảo vệ, thường nhựa cứng Có nhiệm vụ bảo vệ sợi quang không bị hỏng, ăn mòn môi trường ẩm ướt đáy biển Nguyễn Thị Huyền K31B Khoa Vật lý Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội * Jacket: lớp vỏ chất dẻo cao su lưu hoá bảo vệ bó sợi quang 1.2.3 Đặc điểm truyền dẫn thông tin sợi quang Truyền thông tin vào sợi quang: Một điốt phát sáng (LED) laser truyền liệu xung ánh sáng vào cáp quang Thu nhận thông tin từ sợi quang: Sử dụng cảm ứng quang chuyển xung ánh sáng ngược thành data Cáp quang truyền sóng ánh sáng (không truyền tín hiệu điện) nên nhanh, không bị nhiễu bị nghe trộm Các tín hiệu truyền qua cáp quang độ suy giảm thấp truyền tín hiệu qua loại cáp đồng nên tải tín hiệu xa hàng ngàn Kilômét Cài đặt cáp quang đòi hỏi phải có chuyên môn cao Cáp quang thiết bị lắp đặt kèm đắt tiền so với loại cáp đồng truyền thống 1.3 Phân loại cáp quang Cáp quang gồm loại chính: * Loại Đơn kiểu (Single mode): Loại có kích thước lõi nhỏ (8 m hay nhỏ hơn), hệ số thay đổi khúc xạ thay đổi từ lõi Cladding loại đa kiểu (Multimode) Các tia truyền theo phương song song với trục lõi xung ánh sáng nhận hội thụ tốt, bị méo dạng Đường kính lớp thành phần sợi cáp quang đơn kiểu tiêu biểu: Lõi m, Cladding 125 m, Buffer 250 m, Jacket 400 m Hình2 Nguyễn Thị Huyền K31B Khoa Vật lý Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội * Loại Đa kiểu (Multimode): Loại đa kiểu gồm có: Multimode Steped index (chiết suất bước): lõi lớn (100 m), tia tạo xung ánh sáng theo nhiều đường khác lõi: đường thẳng, đường zíc zắc v.v Tại điểm nhận tín hiệu nhận chùm tia riêng lẻ, xung dễ bị méo dạng Multimode Graded index (chiết suất liên tục): lõi có số khúc xạ giảm dần từ Cladding Các tia gần trục truyền chậm tia gần Cladding Các tia theo đường cong thay đường zíc zắc Các chùm tia điểm hội tụ xung bị méo dạng 1.4 Nguyên lí hoạt động cáp quang Thông tin truyền dẫn qua cáp quang bắt đầu dạng dòng điện mang theo lượng liệu số hoá Một nguồn sáng (thường nguồn laser) chuyển hoá dòng điện thành xung ánh sáng đưa chúng vào sợi cáp Tại điểm nhận tín hiệu điốt ảnh (thiết bị dò ánh sáng) nhận xung ánh sáng chuyển hoá chúng thành dòng điện tái tạo lại thông tin gốc Xung ánh sáng qua lõi sợi quang cách phản xạ qua lớp sơn bọc Các hướng xung ánh sáng qua lõi sợi quang gọi đường dẫn (mode) mặt phân cách Core Cladding có chiết suất tương ứng n1 n2 Khi tia sáng tới lõi cáp quang tạo thành với đường trực giác mặt phẳng góc 1, (Hình 3) liên hệ với công thức: n1sin1 = n2sin2 Khi n1 > n2 xảy phản xạ toàn phần (Hình 4) n2 n1 Nếu: Arc sin Với điều kiện vậy, tia sáng bị giam giữ lõi truyền phản xạ liên tục nối tiếp Nguyễn Thị Huyền 10 K31B Khoa Vật lý Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Cáp quang dài 9550 km, truyền đồng thời 80 000 điện đàm tức gấp đôi Cáp TAT8 Cáp quang trở nên phổ biến phương tiện thiếu ngành bưu viễn thông Cáp quang kết nối nước lại với nhau, đường truyền Internet, Fax, liệu thông tin số chương trình truyền hình thông qua vệ tinh địa tĩnh Một điện thoại xuyên quốc gia dùng đường truyền cáp quang biển nghe rõ nghe qua sóng điện từ vệ tinh không bị nhiễu tạp âm Nếu hệ thống cáp quang chưa đời mạng Internet chưa trở thành mạng toàn cầu Thế giỡi không hội nhập mức độ phổ biến 2.2.1 Công nghệ WDM cáp quang 2.2.1.1 Đặc điểm công nghệ WDM WDM - warelength Divison Multiplexing: Là công nghệ truyền tải sợi quang, xây dựng phát triển từ năm 90 kỷ trước WDM cho phép truyền tải luồng thông tin số tốc độ cao (hàng chục ngàn Gigabit/s) Nguyên lý hoạt động công nghệ là: Thực truyền đồng thời tín hiệu quang thuộc nhiều bước sóng khác sợi quang Băng tần truyền tải thích hợp sợi quang phân chia thành bước sóng chuẩn Với khoảng cách thích hợp bước sóng, bước sóng truyền tải luồng thông tin có tốc độ lớn (ví dụ luồng thông tin số tốc độ 10 Gb/s) Do vậy, công nghệ WDM cho phép xây dựng hệ thống thông tin quang đơn bước sóng Hiện nay, hệ thống truyền dẫn WDM sản xuất nhiều hãng sản xuất thiết bị viễn thông triển khai mạng nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông giới Nguyễn Thị Huyền 27 K31B Khoa Vật lý Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2.2.1.2 Ưu nhược điểm khả ứng dụng công nghệ WDM * Ưu điểm: Công nghệ cung cấp hệ thống truyền tải quang có dung lượng lớn, đáp ứng yêu cầu bùng nổ lưu lượng loại hình dịch vụ Công nghệ nâng cao lực truyền dẫn sợi quang, tận dụng khả truyền tải hệ thống cáp quang xây dựng * Nhược điểm: Giá thành thiết bị lắp đặt công nghệ cao * Khả ứng dụng: Công nghệ phù hợp cho nơi thiếu tài nguyên cáp quang (sợi quang) Do cần phải tận dụng lực truyền tải sợi quang Công nghệ giúp nâng cao dung lượng, thay hệ thống truyền tải quang có Công nghệ ứng dụng cho nơi mà cần dung lượng hệ thống truyền tải (mạng lõi) mạng đồng trục 2.2.2 Truyền dẫn phát sóng PTTH qua mạng cáp hữu tuyến theo hướng tăng cường sử dụng cáp quang Định hướng truyền dẫn phát sóng PTTH qua mạng cáp hữu tuyến theo hướng tăng cường sử dụng cáp quang, để đảm bảo chất lượng dịch vụ mỹ quan đô thị Mạng cáp hữu tuyến có khả chuyển tải đa dịch vụ phát truyền hình, viễn thông Internet hạ tầng Quy hoạch phổ tần số vô tuyến điện quốc gia Thủ tướng Chính phủ phê duyệt theo Nghị Liên minh viễn thông quốc tế (ITU) Quy hoạch xác định chấm dứt việc sử dụng hệ thống vô tuyến truyền hình nhiều kênh MMDS băng tần 2,5 2,69 GHz trước năm 2010 Theo quy hoạch, sử dụng dịch vụ di động truy nhập vô tuyến băng rộng Các đơn vị triển khai dịch vụ này, tự xây dựng phương án chuyển đổi sang loại hình dịch vụ khác Nguyễn Thị Huyền 28 K31B Khoa Vật lý Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Quy hoạch xây dựng dựa khả truyền dẫn thông tin siêu tốc mà an toàn cáp quang Do đó, Việt Nam hội nhập thị trường truyền hình giới cách: phát triển hạ tầng truyền dẫn, phát sóng đồng đảm bảo chuyển tải dịch vụ hạ tầng kỹ thuật Đáp ứng yêu cầu hội tụ công nghệ dịch vụ, hướng tới hạ tầng thống truyền tải đa dạng loại hình dịch vụ khác Nhờ việc sử dụng cáp quang mở rộng vùng phủ sóng phát truyền hình nước quốc tế phục vụ tốt nhiệm vụ trị, công tác thông tin tuyên truyền Thúc đẩy việc chuyển đổi hạ tầng truyền dẫn, phát sóng nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ, tăng số kênh, chương trình Mục tiêu lớn quy hoạch chuyển đổi toàn hạ tầng sử dụng công nghệ analog sang công nghệ kỹ thuật số, phát triển thị trường truyền dẫn góp phần phục vụ cho việc phát triển kinh tế xã hội Đối với mạng truyền dẫn phát sóng PTTH qua vệ tinh kết hợp với trạm phát lại có công suất vừa nhỏ để phủ sóng toàn quốc nhờ hệ thống cáp quang rộng lớn Kết hợp truyền hình DTH với việc sử dụng vệ tinh Vinasat Việt Nam vệ tinh nước khu vực để đẩy mạnh thông tin đối ngoại Thúc đẩy phát thanh, truyền hình qua mạng di động mạng Internet để đáp ứng nhu cầu thông tin, giải trí Khuyến khích phát triển công nghệ truyền hình Internet (IPTTV) công nghệ truyền hình có độ phân giải cao (HDTV) Bên cạnh thực quy hoạch, dự án sản xuất cung cấp đầu thu truyền hình số giải pháp quan trọng Việc chuyển đổi công nghệ analog sang công nghệ số chuyển đổi PTTH sang công nghệ số đưa thiết bị thu kỹ thuật số đến người dân dựa vào hệ thống cáp quang Hiện mạng truyền hình cáp có nhiều tính ưu việt cho người sử dụng: nhiều khuyến mại, miễn phí lắp đặt, giảm cước thuê bao v.v Tín hiệu truyền hình cáp ổn định nhiều gói kênh lựa chọn Trong tương lai gần truyền hình kỹ thuật số xâm nhập vào tất hộ gia đình nơi Nguyễn Thị Huyền 29 K31B Khoa Vật lý Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội đất nước Đáp ứng nhu cầu hiểu biết thông tin, văn hoá, kinh tế lĩnh vực đời sống, khoa học kỹ thuật cho nhân loại 2.2.3 Việt Nam sử dụng cáp quang việc truyền dẫn thông tin để hội nhập giới Hệ thống cáp quang xem huyết mạch giao thông ngành viễn thông đảm nhiệm chức truyền dẫn tín hiệu (điện thoại, truyền hình, Internet v.v) Vì cố đứt tuyến cáp quang biển Đài Loan khiến mạng Internet Việt Nam nói riêng Châu nói chung gần bị tê liệt Tại Việt Nam có doanh nghiệp cung cấp tuyến cáp quang quốc tế công ty Viễn thông quốc tế (VTI), tổng công ty Viễn thông quân đội (Viettel) công ty Thông tin Viễn thông điện lực (EVN Telecom) Bên cạnh đó, Việt Nam tham gia kết nối với hệ thống cáp quang SMW-3 hệ thống cáp quang lớn giới Trong doanh nghiệp VTI anh vì: cung cấp dịch vụ viễn thông quốc tế lâu đời doanh nghiệp sở hữu nhiều tuyến cáp quang biển (gồm: SMW-3 TVH) Tuyến cáp quang SMW-3 đưa vào khai thác từ tháng năm 1999, có dung lượng 80 Gb/s, kết nối Việt Nam với gần 40 nước - Âu có hệ thống cập bờ Đài cáp quang biển quốc tế Đà Nẵng Tuyến cáp quang TVH đưa vào khai thác từ tháng 11 năm 1995 Kết nối Việt Nam - Thái Lan, Việt Nam - Hồng Kông có dung lượng hướng 560 Mb/s có hệ thống cập bờ Đài cáp quang biển quốc tế Vũng Tàu Hai hệ thống cáp quang huyết mạch kết nối mạng viễn thông Việt Nam giới Hệ thống truyền tín hiệu điện thoại, fax, số liệu phần lớn dung lượng Internet Việt Nam Viettel đời sau với tiềm lực mạnh kịp xây dựng cho hệ thống cáp quang quốc tế gồm: Việt Nam - Hồng Kông, Việt Nam - Trung Quốc, Việt Nam - Lào, Việt Nam - Campuchia với tổng dung lượng khoảng 15 Gb/s Khiêm tốn EVN Telecom với tuyến cáp quang đất liền nối từ Việt Nam sang Hồng Kông Nguyễn Thị Huyền 30 K31B Khoa Vật lý Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Ngoài tuyến cáp quang biển đất liền, VTI mua dung lượng khoảng 15 hệ thống cáp quang biển quốc tế khác nhau: APC, APCN, China - US, MT, PRW, RJK v.v Hệ thống cáp quang làm cầu nối cho mạng viễn thông Việt Nam giới Cáp quang giữ vị trí quan trọng lĩnh vực truyền thông giới Sự cố đứt cáp quang Đài Loan lời cảnh báo cho toàn giới Xã hội dựa số hạ tầng mạng phần lớn hoạt động giới phải dựa vào nên tất yếu có rủi ro Chính lường trước rủi ro nên xây dựng nhiều tuyến cáp quang khác Tuy nhiên, cố phần gây thiệt hại cho doanh nghiệp người tiêu dùng Việt Nam, phần lại hội để Việt Nam trở thành trung tâm chuyển băng thông giới Hiện nay, doanh nghiệp Việt Nam xây dựng hạ tầng cáp quang từ Việt Nam sang Lào, Campuchia, Thái Lan, Myanma, Bangladesh Như vậy, thay kết nối trực tiếp với quốc gia này, nước khác cần kết nối vào mạng cáp quang Việt Nam Khi trở thành trung tâm chuyển băng thông Việt Nam hưởng nhiều lợi ích từ việc mua bán băng thông Việt Nam dần chiếm vị trí khu vực 2.2.4 Dịch vụ Internet cáp quang tốc độ cao FPT Telecom Chúng ta biết thông tin truyền cáp quang có chất lượng tốt Công ty Viễn thông FPT vừa triển khai gói dịch vụ gồm: Fiber Bronze, Fiber Siler Fiber Gold Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai Bình Dương Sử dụng gói dịch vụ Fiber Bronze, Fiber Siler Fiber Gold khách hàng dễ dàng nâng cấp băng thông (cao Gb/s) có nhu cầu mà kéo lại đường cáp Đây gói dịch vụ kết nối Internet có tốc độ truy cập Download Upload tối đa tương ứng là: Mb/s, Mb/s, 12 Mb/s Tốc độ truy cập Internet quốc tế tối thiểu cam kết với gói dịch vụ là: 256 Kb/s, 384 Kb/s 512 Kb/s Các gói dịch vụ có Nguyễn Thị Huyền 31 K31B Khoa Vật lý Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội khả phục vụ lúc cho hàng trăm máy tính với tốc độ bảo mật cao Đồng thời thích hợp cho doanh nghiệp, tổ chức cá nhân có nhu cầu Internet cáp quang tốc độ cao Ngoài dịch vụ Fiber Bronze, Fiber Siler Fiber Gold FPT Telecom cung cấp gói cáp quang Fiber Public cho đại lý Internet Hiện nay, FTTH (Fiber To The Home) công nghệ truy cập Internet đại giới với đường truyền dẫn hoàn toàn cáp quang tới tận phòng máy khách hàng Do đó, chất lượng truyền dẫn ổn định, không bị suy hao tín hiệu điện từ, thời tiết hay chiều dài cáp FTTH đặc biệt hiệu với dịch vụ: Hosting Server riêng, mạng riêng ảo (VPN), truyền liệu, Game online, truyền hình tương tác (IPT), xem phim theo yêu cầu (VoD) hội nghị truyền hình (Video Conferrence), IP, Camera v.v 2.2.5 Truyền liệu cáp quang Theo tổ chức hợp tác kinh tế phát triển OECD cáp quang trở thành công nghệ truyền dẫn liệu sử dụng nhiều Hàn Quốc Nhật Bản Đây hai quốc gia dẫn đầu giới tỷ lệ hộ gia đình kết nối Internet tốc độ siêu cao Thống kê được: Hàn Quốc có 12,2 kết nối cáp quang 100 người, 10,5 kết nối qua hệ thống cáp TV 100 người 8,4 kết nối sử dụng công nghệ DSL qua đường dây điện thoại 100 người Từ số liệu thống kê thấy tỷ lệ sử dụng cáp quang tăng lên đáng kể Hàn Quốc, chuyển biến lớn Ngành công nghệ cáp quang tăng Hàn Quốc Nhật Bản Chỉ riêng tỷ lệ sử dụng cáp quang Hàn Quốc cao tỷ lệ sử dụng cáp quang năm quốc gia bao gồm: Hy Lạp, Ba Lan, Cộng hoà Slovaki, Thổ Nhĩ Kỳ Mêxicô cộng lại Tỷ lệ sử dụng cáp quang Nhật Bản 10,2 %, theo sau DSL với 9,6 % đường cáp TV với 3,1 % Quốc gia có tỷ lệ sử dụng cáp quang gần với Hàn Quốc Nhật Bản Thuỵ Điển, với kết nối cáp quang 100 người Nguyễn Thị Huyền 32 K31B Khoa Vật lý Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Việc mở rộng cáp quang đến hộ gia đình làm tăng tốc độ kết nối Internet, cho xem truyền hình có độ phân giải cao (HDTV), xem video theo yêu cầu dịch vụ đòi hỏi băng thông lớn khác Tại Châu Âu, nhiều nhà khai thác không sử dụng cáp quang để nối thẳng vào hộ gia đình chi phí ban đầu cao Thay vào việc nối thẳng đến hộ gia đình họ mở rộng mạng lưới cáp quang tới cabin phố 2.3 Kỹ thuật tăng tốc liệu qua cáp quang Trước có thiết bị để hiệu chỉnh tín hiệu thu nhận qua đường truyền cáp quang Tuy nhiên, giá thành loại thiết bị đắt Để triển khai mạng qui mô rộng cần có giải pháp cho phép tận dụng khả chuẩn sẵn có dành cho sản phẩm chip xử lý Các sản phẩm chế tạo vật liệu silicon vốn phổ biến Đây lời hứa hẹn cho bùng nổ mạng băng thông rộng với chiều hướng gia tăng nhu cầu khách hàng tiêu thụ Sự phân cực ánh sáng giống cặp kính râm chắn bước sóng làm cho chúng bị định hướng lại theo phương khác Để khắc phục tình trạng phải tạo thiết bị thông minh phân chia chùm tia sáng chúng xuyên qua mạch vòng Sau thiết bị xoay lại chùm tia bị phân cực trước hai chùm ánh sáng bị phân cực Các chùm tia sáng nguyên thể nối lại đường vòng mạch để bảo toàn cường độ tín hiệu Vượt qua rào cản thời mạng điện toán, thay vào kỹ thuật in lên chip có cấu tạo vật liệu silicon không cần đến người phải thẳng hàng cho Tính hiệu gia tăng đáng kể, yêu cầu nhân công dụng cụ xác giảm cách ghê gớm Tăng tốc liệu qua cáp quang công nghệ phù hợp với xu hướng nhiều công ty tìm kiếm giải pháp kỹ thuật thúc đẩy tính thực thi thiết bị quang giá rẻ Đồng thời công nghệ Nguyễn Thị Huyền 33 K31B Khoa Vật lý Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội ngày thu hút nhà cung cấp dịch vụ thông tin liên lạc đầu tư mạnh vào dự án nâng cấp mạng họ Hiện nay, hình ảnh video có sức tiêu thụ lớn gấp hàng nghìn lần dung lượng mạng so với dịch vụ email Đó yếu tố chi phối dịch vụ Enternet mau chóng nâng cấp hạ tầng mạng, đáp ứng nhu cầu ngày tăng người sử dụng dịch vụ tải từ trang web Cáp quang phương tiện để truyền liệu cách nhanh an toàn Hình 16 Nguyễn Thị Huyền 34 K31B Khoa Vật lý Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Chương Một số ứng dụng khác 3.1 ứng dụng cáp quang để đo dịch chuyển Ngoài ứng dụng quan trọng truyền dẫn thông tin cáp quang cho phép quan sát đo đạc phương pháp quay nơi khó tiếp cận môi trường độc hại Sử dụng cáp quang dẫn ánh sáng đến vị trí mà điều kiện bình thường ánh sánh không chiếu tới Một ứng dụng ứng dụng cáp quang để đo dịch chuyển Nguồn sáng phát xạ ánh sáng, số trường hợp dạng xung ánh sáng để phân biệt với ánh sáng môi trường Bức xạ ánh sáng nguồn phát dẫn đến khu vực đo cáp Fa Đại lượng cần đo vị trí vật thể, vật thể phản xạ hấp thụ ánh sáng Trong khu vực có chứa cáp Fa tia xạ bị thay đổi thay đổi phụ thuộc vào đại lượng cần đo Tuỳ trường hợp cụ thể mà ta thu thay đổi khác tia xạ Đối với ứng dụng đo dịch chuyển cường độ xạ thay đổi (Hình 17) Fa Gương phản xạ tốt (nếu sóng điện từ) Fr Hình 17 Dùng cáp quang để đo dịch chuyển Nguyễn Thị Huyền 35 K31B Khoa Vật lý Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội * Cách đo dịch chuyển dùng cáp quang: Lần 1: Nguồn sáng phát tia xạ đến gương Gương phát xạ trở lại thu lại cáp Fr Một cảm biến quang cung cấp thông tin S1 sau khoảng thời gian định mặc định máy Lần 2: Nguồn sáng phát chớp nữa, tương tự lần thông tin S2 Sau đó, đo S1 S2 đo dịch chuyển Sử dụng cáp quang để đo nhiệt độ Sử dụng cáp quang để đo nhiệt độ Nguồn sáng phát xạ, xạ dẫn đến khu vực đo cáp Fa Đại lượng cần đo nhiệt độ Trong trường hợp xạ bị thay đổi thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ thu Thay đổi bước sóng trường hợp đo nhiệt độ ánh sáng tới vật liệu làm phát quang vật liệu, ánh sáng vật liệu xạ có phổ phụ thuộc vào nhiệt độ (Hình 18) Fa (T) Vật liệu phát quang Fr Bức xạ kích thích Bức xạ từ vật liệu phát quang Hình 18 Sử dụng cáp quang để đo nhiệt độ Nguyễn Thị Huyền 36 K31B Khoa Vật lý Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội ánh sáng nguồn truyền đến ánh sáng kích thích, đến vật liệu phát quang phát ánh sáng phụ thuộc vào nhiệt độ vật liệu Khi kích thích phát xạ thứ cấp, phụ thuộc vào nhiệt độ đo phổ thứ cấp biết nhiệt độ vật liệu nhiệt độ khác phát xạ khác Vật liệu phát quang tuỳ ý, phép đo phụ thuộc cường độ phát xạ vật liệu phải phát xạ thứ cấp để đo Nhận xét: Trong ứng dụng loại này, số trường hợp tín hiệu quang (phát sinh cách biến điện ánh sáng) tác động đại lượng vật lý làm thay đổi tính chất quay cáp quang dẫn đến thay đổi điều kiện lan truyền sóng Như cáp quang đóng vai trò cảm biến để chuyển sang thay đổi đại lượng vật lý cần đo thành tín hiệu quang Nguyễn Thị Huyền 37 K31B Khoa Vật lý Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Kết luận Qua thời gian tiến hành tìm hiểu đề tài hoàn thành đề tài đạt kết sau: - Đã tìm hiểu, thu thập hệ thống hoá kiến thức cáp quang bao gồm: Khái niệm, cấu trúc, đặc điểm, nguyên lí hoạt động vật liệu chế tạo cáp quang Thông qua kiến thức thu thấy rõ ưu điểm nhược điểm cáp quang - Đã tìm hiểu, hệ thống hoá kiến thức ứng dụng cáp quang công nghệ truyền dẫn thông tin khai sáng mạng thông tin toàn cầu Thông qua ứng dụng thấy vị trí vai trò vô quan trọng cáp quang nhà doanh nghiệp, dịch vụ Internet, mạng truyền hình, công nghệ điện tử v.v Cáp quang xem huyết mạch giao thông ngành viễn thông Luận văn cung cấp thêm tài liệu cho sinh viên có nhu cầu hứng thú tìm hiểu nghiên cứu cáp quang Nguyễn Thị Huyền 38 K31B Khoa Vật lý Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Tài liệu tham khảo Phan Quốc Phô (Chủ biên), Giáo trình Cảm biến, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội-2000 Http://capquang.vn/solution/?SolutionID=3 Http://hocit.com/forum/tai-sao-chung-ta-can-den-he-thong-mang-xg-10gigabit-ethernet-29745.html Http://60s.com.vn/cntt_detail/736/01062007.aspx Http://vi.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1p_quang Http://vietbao.vn/Vi-tinh-vien-thong/Cap-quang-khai-sang-mang-thong-tintoan-cau/10944594/217/ Http://vnpro.org/forum/showthread.php?t=20662 Http://www.cap-quang.vn/uu-diem-cua-cap-quang.html Http://www.fpt.net/details.asp?ID=116&CatID=2 10 Http://www.net_hancorp.com.vn/cms/San-pham-chinh/cap-quang.html 11 Http://www.tapchibcvt.gov.vn/News/printview.aspx?ID=20084 12 Http://www.tin247.com/nhat_ban_va_han_quoc_dan_dau_the_goi_ve_ket_no i_cap_quang-4-21322866.html Nguyễn Thị Huyền 39 K31B Khoa Vật lý Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Trường đại học sư phạm hà nội Khoa vật lý ************** Nguyễn thị huyền Cáp quang ứng dụng công nghệ truyền dẫn thông tin khai sáng mạng thông tin toàn cầu Khoá luận tốt nghiệp đại học Ngành: Sư phạm Vật lý Người hướng dẫn khoa học TS Đinh Văn Dũng Hà nội - 2009 Nguyễn Thị Huyền 40 K31B Khoa Vật lý Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Huyền Trường ĐHSP Hà Nội 41 K31B Khoa Vật lý [...]... Chương 2 ứng dụng cáp quang trong việc truyền dẫn thông tin và khai sáng mạng thông tin toàn cầu 2.1 ứng dụng truyền dẫn thông tin Ban đầu sợi quang chỉ được sử dụng vào mục đích trang trí, bảng tín hiệu hoặc bảng quảng cáo Sợi quang dùng trong 1 số dụng cụ y tế như: dẫn sáng vào vị trí cần sửa răng, trong máy soi dạ dày (Gastroscope), ống soi phế quản (Bronchoseope), đèn nội soi (Medical endoscope) trong. .. các công ty viễn thông quyết định triển khai và sử dụng công nghệ này Mạng cáp quang bắt đầu phổ biến ở các thành phố cũng như dưới lòng đại dương và làm nên cách mạng vào những năm 90 Cáp quang là cơ sở của Internet và WiFi Mọi doanh nghiệp dùng mạng LAN đều sử dụng cáp quang Con người sử dụng cáp quang khi gửi email, tin nhắn SMS, ảnh, video và các File dữ liệu khác Cáp quang đã dần dần thay thế cáp. .. 3.1 ứng dụng của cáp quang để đo dịch chuyển Ngoài ứng dụng quan trọng là truyền dẫn thông tin cáp quang cho phép quan sát hoặc đo đạc bằng các phương pháp quay ở những nơi khó tiếp cận trong môi trường độc hại Sử dụng cáp quang có thể dẫn ánh sáng đến những vị trí mà trong điều kiện bình thường ánh sánh không chiếu tới được Một trong những ứng dụng đó là ứng dụng cáp quang để đo dịch chuyển Nguồn sáng. .. nhỏ để phủ sóng trên toàn quốc nhờ hệ thống cáp quang rộng lớn Kết hợp truyền hình DTH với việc sử dụng vệ tinh Vinasat 1 của Việt Nam và vệ tinh các nước trong khu vực để đẩy mạnh thông tin đối ngoại Thúc đẩy phát thanh, truyền hình qua mạng di động và mạng Internet để đáp ứng nhu cầu thông tin, giải trí Khuyến khích phát triển công nghệ truyền hình Internet (IPTTV) và công nghệ truyền hình có độ phân... dụng năng lực truyền tải của sợi quang Công nghệ giúp nâng cao dung lượng, thay thế hệ thống truyền tải quang hiện có Công nghệ được ứng dụng cho những nơi mà cần dung lượng hệ thống truyền tải (mạng lõi) mạng đồng trục 2.2.2 Truyền dẫn phát sóng PTTH qua mạng cáp hữu tuyến theo hướng tăng cường sử dụng cáp quang Định hướng truyền dẫn phát sóng PTTH qua mạng cáp hữu tuyến theo hướng tăng cường sử dụng. .. cáp quang: Module nguồn phát sáng (Light Soure Module) của các thiết bị mạng chủ động dành cho cáp quang Multimode có thể chia thành ba loại: LED, VCSEL và LASER (Hình 11) Hình11 LED: Truyền ánh sáng bằng cách chiếu ánh sáng tràn lên hết bề mặt của lõi cáp quang và sử dụng ánh sáng đi vào lõi cáp để truyền dữ liệu VCSEL: Sử dụng công nghệ Laser Technology để tập trung tia sáng nhỏ hơn lõi cáp quang vào... trợ ứng dụng 10 Gigabit Ethernet và sử dụng với công nghệ VCSEL Tiêu chuẩn cho 10 Gigabit Ethernet và 10 Gigabit Fiber Channel là sử dụng cáp quang Multimode 50/125 m trong khoảng cách từ 2 300 m Khoảng cách tối đa 300 m được sử dụng cho các đường cáp Backbone Intra Building và cho hệ thống cáp cấu trúc được chấp nhận rộng rãi ngày nay 2.1.6 Một số loại cáp quang ứng dụng trong truyền dẫn thông tin. .. truyền tải quang có dung lượng lớn, đáp ứng được các yêu cầu bùng nổ lưu lượng của các loại hình dịch vụ Công nghệ nâng cao năng lực truyền dẫn của các sợi quang, tận dụng khả năng truyền tải của hệ thống cáp quang đã được xây dựng * Nhược điểm: Giá thành các thiết bị lắp đặt trong công nghệ cao * Khả năng ứng dụng: Công nghệ phù hợp cho những nơi còn thiếu về tài nguyên cáp quang (sợi quang) Do vậy... thống truyền dẫn quang Hệ thống truyền dẫn quang gồm: các phần tử phát xạ ánh sáng (nguồn sáng) , các sợi quang (môi trường truyền dẫn) và các phần tử thu để nhận ánh sáng truyền qua sợi quang Các phần tử được chọn để sử dụng: - Phần tử phát xạ ánh sáng: + Điốt laser (LD) + Điốt phát quang (LED) + Laser bán dẫn - Sợi quang + Sợi quang đa mode chỉ số bước + Sợi quang đa mode chỉ số lớp + Sợi quang đơn mode... và phẫu thuật y tế Sợi quang cũng dùng trong nội soi công nghiệp (Industrial endoscope) để theo dõi hoạt động của những nơi không thể tiếp cận trực tiếp (ví dụ: kiểm tra bên trong động cơ máy bay phản lực) Song ứng dụng chủ yếu của sợi quang chính là trong ngành viễn thông và công nghệ thông tin Dùng sợi quang làm dây dẫn truyền dữ liệu, âm thanh, hình ảnh v.v Những sợi cáp quang dao động nhờ ánh sáng, ... cáp quang . 12 Chương ứng dụng cáp quang việc truyền dẫn 14 thông tin khai sáng mạng thông tin toàn cầu 2.1 ứng dụng truyền dẫn thông tin 14 2.1.1 Hệ thống thông tin quang 14 Nguyễn... thức ứng dụng cáp quang công nghệ truyền dẫn thông tin khai sáng mạng thông tin toàn cầu Thông qua ứng dụng thấy vị trí vai trò vô quan trọng cáp quang nhà doanh nghiệp, dịch vụ Internet, mạng truyền. .. điểm truyền dẫn thông tin sợi quang Truyền thông tin vào sợi quang: Một điốt phát sáng (LED) laser truyền liệu xung ánh sáng vào cáp quang Thu nhận thông tin từ sợi quang: Sử dụng cảm ứng quang