Thiết kế, thi công, kiểm tra tuyến thông tin cáp quang

LỜĨ NÓI ĐẦU Cùng với phát triển chung nhân loại lĩnh vực thông tin có bước phát triến mạnh mẽ nhằm đáp ứng nhu cầu sống ngày Các hệ thống thông tin truyền thống thông tin vô tuyến , thông tin hữu tuyến ngày có biến đối chất lẫn lượng Nhu cầu thực tế yêu cầu hệ thống truyền dẫn thông tin phải có dung lượng lớn , tốc độ truyền tin cao mà hệ thống thông tin vô tuyến hữu tuyến không đáp ứng Một bước phát triến mang tính nhảy bậc lĩnh vực thông tin việc sử dụng ánh sáng , sóng điện tù' vùng bước sóng nhỏ ( ịim ) - vùng ánh sáng nhìn thấy hồng ngoại đế truyền tải thông tin , từ công nghệ thông tin quang đời Các hệ thống thông tin quang nghiên cứu , phát triển ngày đựơc ứng dụng rộng rãi thực tiễn Trong hệ thống thông tin quang tín hiệu truyền dẫn dạng ánh sáng , môi trường truyền dẫn sợi quang Cáp quang ngày nhiều nước sử dụng làm phương tiện truyền dẫn thông tin , phương tiện truyền dẫn tốt thời bình thời chiến Nó đóng vai trò đa truyền dẫn dịch vụ viễn thông chất lượng cao , đồng đại truyền số liệu , phục vụ hội nghị truyền hình , truy cập liệu tù' xa , truyền dẫn tập thông tin đa phương tiện Cáp quang dần thay dây dẫn kim loại cồng kềnh tốn nhiều phương pháp : chôn đất , treo mắc theo cột điện triển khai đến người sử dụng , giúp cho việc liên kết người với Cùng với phát triến khoa học công nghệ , chất lượng truyền dẫn củ hệ thống thông tin ngày nâng lên theo hướng tăng tốc độ truyền dẫn B , cự ly truyền dẫn L , tăng độ tin cậy ( giảm tỷ số lồi bit BER), giảm chi phí dịch vụ giá thành đầu tư ban đầu Việt Nam ta năm qua Tống cục Bưu điện thực chủ trương cáp quang hoá mạng lưới thông tin quốc gia mạng thông tin nội hạt Nhiều hệ thống thông tin cáp quang xây dựng khia thác có hiệu phục vụ cho mục đích quân nói riêng góp phần vào phát triển kinh tế nói chung Nhu cầu tìm hiếu , phát triến ứng dụng hệ thống thông tin quang nước ta ngày lớn Trên CO' sở chọn đề tài : “Thiết kế, thi công , kiểm tra tuyến thông tin cáp quang.” làm đồ án tốt nghiệp Tôi chọn phương pháp thực đề tài nghiên cứu lý thuyết , tống hợp kiến thức liên quan , sở thiết kế tuyến thông tin cáp quang , thực tế tuyến Vinh - Đà Nẵng Đây tuyến quan trọng trục thông tin dọc miền Trung đất nước Ngoài phần mở đầu kết luận , đồ án gồm hai chương : - Chương I: Tổng quan hệ thống thông tin quang - Chương II : Thiết kế , thi công , kiểm tra tuyến thông tin cáp quang thiết kế CHƯƠNG l:TổNG QUAN VỂ HỆ THốNG TIN QUANG 1.1 l.l.l So’ lưọc lịch sử phát triển thông tin quang Lịch sử phát triển thông tin quang Các phương tiện sơ khai thông tin quang khả nhận biết người qua đôi mắt vật tượng Từ xa xưa , người biết dùng lửa khói đế truyền thông tin đèn hiệu , đèn hải đăng Năm 1971 , v.c Chappe phát minh máy điện báo quang sử dụng khí quyến làm môi trường truyền dẫn , phương tiện thông tin trước phụ thuộc lớn vào điều kiện thời tiết, khoảng cách truyền dẫn không lớn , tốc độ thấp ( < bit/s ) Năm 1880 , A.G.Bell phát minh máy điện thoại nghĩ tới thiết bị quang thoại có khae biến đối từ tín hiệu âm thành tín hiệu ánh sáng Ý tưởng chưa triển khai thực tế phát triển tiếp thông tin quang bị chững lại đời phát triến hệ thống thông tin vô tuyến Nửa sau kỷ 20 , thông tin quang nghiên cứu nhờ đời Laze ( 1958 ) , việc tìm môi trường truyền dẫn tốt bầu khí sợi quang tạo bước đột phá việc phát triển ứng dụng thông tin quang vào sống Trong vòng 20 năm ( 1974 -ỉ- 1992 ) thông tin quang có phát triển vượt bậc - Thế hệ thông tin quang sợi triến khai vào năm 1978 , làm việc bước sóng 0,85 pm , tốc độ truyền tin vào khoảng 50 -ỉ- 100 Mb/s , khoảng lặp đạt 10 Km , tổn hao sợi quang as= 20 dB/s - Thế hệ thông tin quang thứ hai bắt đầu triển khai vào đầu năm 1980 , bước sóng làm việc 1,3 pm , khoảng lặp 20 Km , tốc độ truyên tin đạt 100 Mb/s hiệu ứng tán sắc sợi quang đa mode Điểm hạn chế khắc phục nhò' sử dụng sợi quang đơn mode Năm 1987 hệ thông tin quang 1,3 pm thứ hai có tốc độ 1,7 Gb/s , khoảng lặp 50 Km đưa vào sử dụng Khoảng lặp hệ bị giới hạn tổn hao sợi quang bước sóng 1,3 pm ( as= 0,5 dB/Km) - Năm 1990 hệ thông tin thứ ba thông tin quang đưa vào khai thác , bước sóng công tác 1,55 pm , a s= 0,2 dB/Km , tốc độ truyền tin 2,4 Gb/s khoảng lặp đạt 100 Km - Thế hệ thứ tư thông tin quang liên quan tới việc tăng tốc độ truyền tin nhờ ghép kênh theo tần số tăng khoảng lặp nhờ dùng khuếch đại quang Năm 1990 khuếch đại quang xuất , bắt đầu cách mạng lĩnh vực thông tin quang Hệ thống thông tin quang kết hợp ( Coherent) đời phát triến Trong phòng thí nghiệm , người ta thành công truyền tin tốc độ 2,4 Gb/s xa 21.000 Km truyền tin tốc độ Gb/s xa 14.300 Km - Thế hệ thứ năm thông tin quang giai đoạn nghiên cứu hoàn thiện phòng thí nghiệm dựa việc trì hình dạng xung quanh trình truyền sợi quang không tổn hao nhờ hiệu ứng tán sắc sợi quang phi tuyến Năm 1988 người ta chứng minh tính khả thi đường truyền số liệu vượt 4.000 Km cách bù tốn hao sợi quang nhò' tán xạ kích thích Raman Một số hệ thống truyền dẫn thí nghiệm vượt khoảng cách 1.000 Km với tốc độ truyền tin 10 Gb/s vượt khoảng cách 350 Km với tốc độ 20 Gb/s 1.1.2 XU hưóng phát triến thông tin quang tưong lai Mặc dù đạt thành tựu đáng kể , kỹ thuật thông tin quang phát triển với tốc độ nhanh theo hướng hoàn thiện kỳ thuật truyền dẫn , chuyển mạch , xử lý tín hiệu quang nhằm tăng dung lượng truyền dẫn tăng khoảng lặp Các xu hướng phát triển thông tin quang thời gian tới : - Sử dụng kỹ thuật ghép kênh quang theo bước sóng WDM nhu cầu truyền dần tăng vượt số lượng đường thông tin có - Phát triển sợi quang vật liệu sợi Flor thay cho vật liệu truyền thống Silic , Suy hao loại sợi thấp ( < 0,01 dB/Km ) nên cự ly trạm lặp có thê đạt hàng ngàn Km - Phát triển vi mạch quang tích họp quang điện tủ’ tích hợp DEIC Phương pháp kết họp xử lý tín hiệu quang tín hiệu điện chip tù’ tăng khả tốc độ xử lý tín hiệu - Phát triển hoàn thiện khuếch đại quang làm nhiệm vụ trạm lặp , trạm lặp thông tin quang phải biến đối tín hiệu quang sang tín hiệu điện khuếch đại, phục hồi tín hiệu điện xong biến đối sang tín hiệu quang truyền Các khuếch đại quang dùng làm khối tiền khuếch đại máy thu làm tăng độ nhạy máy thu dùng làm khối khuếch đại máy phát - Cải tiến linh kiện thu , phát quang Linh kiện phát phát triển theo hướng : tăng công suất phát, giảm độ rộng phố , tăng giải thông điều chế , giảm dòng ngường giảm ảnh hưởng nhiệt độ Linh kiện thu phát triển theo hướng : tăng độ nhạy , tăng dải thông , giảm dòng tối , giảm ảnh hưởng điện áp phân cực (đối với diode quang thác ADP ) 1.2 Hệ thống thông tin quang 1.2.1 Mô hình hệ thống thông tin quang L J L J Hình 1.1 Mô hình hệ thống thông tin quang Tín hiệu cần truyền tù’ điện thoại , thiết bị đầu cuối , fax , máy tính qua xử lý tín hiệu điện đưa tới biến đôi điện quang ( E/O) , tín hiệu điện “ 1” “0” (tín hiệu số ) biến đối thành tín hiệu quang “có” “không” qua sợi quang (FO) đế truyền tới đầu hệ thống Các tín hiệu xung truyền sợi quang bị suy giảm công suất, bị giãn độ rộng xung ( méo dạng ) Tại biến đối quang điện đầu hệ thống tín hiệu quang đuợc biến đối thành tín hiệu điện tưong ứng ,khôi phục nguyên dạng tín hiệu gửi qua xử lý tín hiệu điện tới thiết bị đầu cuối Các biến đối điện - quang diot phát quang LED , diode laze LD ,các biến đổi quang - điện diode thu quang PIN , diode quang thác ADP Khi khoảng cách truyền dẫn lớn cần thiết phải có thêm trạm lặp đuờng dây Tại biến đối tín hiệu quang thành tín hiệu điện qua khuếch đại, sửa dạng cuối lại biến đối trở lại tín hiệu quang đế tiếp tục truyền sợi quang tới phía thu Các hệ thống thông tin quang đa dạng Dựa vào dạng tín hiệu truyền chúng chia thành hệ thống thông tin quang sọi tương tự Dựa theo dạng tách sóng quang chúng chia thành hệ thống thông tin quang tách sóng trực tiếp tách sóng đồng Dựa cấu trúc mạng chia thành ba loại : mạng điếm nối điểm , mạng hình , mạng phân bố Hệ thống quang sợi thích hợp với việc truyền dẫn tín hiệu số nên hầu hết hướng phát triển hệ thống quang sợi tập trung theo hướng Ở phần ta tìm hiểu hai hệ thống quang sợi phổ biến :hệ thống quang sợi số điều chế cường độ , tách sóng trục tiếp (IM/MD) hệ thống quang sợi số tách sóng đồng (COHERENT) 1.2.2 HỆ thống thông tin quang IM/MD a So’ đồ khối chức hệ thống IM/MD Hệ thống thông tin quang IM/MD sử dụng kỹ thuật điều chế cường độ IM (inténity) máy phát tách sóng trục tiếp DD (Direct Detection ) máy thu Đây hệ thống thông tin quang có kỹ thuật không phức tạp , giá thành rẻ nên sử dụng rộng rãi giới nước ta I I Hình 1.2.Sơ đồ chức hệ thống thông tin quang ĨM/DD Hệ thống IM/MD gồm bốn phần lớn : thiết bị đầu cuối phát quang, thiết bị đầu cuối thu quang , sợi quang trạm lặp b Thiết bị đầu cuối phát quang Có nhiệm vụ nhận tín hiệu vào dạng điện biến đối thành tín hiệu tương ứng dạng quang truyền vào sợi quang - Bộ ghép kênh điện ( MUX ) : thực ghép kênh tín hiệu số dạng điện kiểu điều chế xung mã PCM cấp khác theo cấp số C.ẦƯ , Bắc Mỹ hay Nhật Bản thành luồng liệu vào mã hoá - Bộ mã hoá (CODES) : biến đổi mã tín hiệu kênh thành mã đường truyền phù họp với môi trường truyền dẫn sợi quang thuận tiện cho việc khôi phục đồng hồ , giám sát ,nâng cao khả phát ,sửa chữa lồi hệ thống - Bộ kích thích : tạo tín hiệu dòng điện đu lớn đế điều chế cường độ (công suất) máy phát quang - Nguồn phát quang (E/O) :biến đối tín hiệu điện thành tín hiệu quang - Bộ ghép kênh quang : thực ghép nhiều luồng tín hiệu quang tù’ nguồn quang khác để truyền sợi quang Với hệ thống thông tin đơn kênh ghép kênh quang hệ thống thông tin quang đa kênh bắt buộc phải có ghép kênh quang c Thiết bị đầu cuối thu quang Có nhiệm vụ thu nhận tín hiệu quang từ sợi quang biến đổi thành tín hiệu điện đầu tương ứng - Bộ tách kênh quang :làm nhiệm vụ tách kênh quang từ nguồn tín hiệu đa kênh quang tới nguồn thu quang tương ứng Trong hệ thống thông tin đơn kênh tách kênh quang - Nguồn thu quang (0/E):thực biến đối tín hiệu quang thành tín hiệu điện Ớ việc tách sóng quang thực trực tiếp nhờ photodiode - Khuếch đại cân : khuếch đại tín hiệu sau tách sóng quang sau san lọc nhằm nâng cao tỷ tín/tạp mạch phục hồi - Mạch phục hồi :gồm mạch định mạch đồng hồ , có nhiệm vụ tái tạo xung tín hiệu định thời xung đồng hồ - Bộ giải mã (DECODES) : biến đổi tín hiệu từ dạng mã đường truyền dạng mã thích họp đưa tới tách kênh điện - Bộ tách kênh điện (DEMƯX) : tách tín hiệu số cấp cao đua đến thành tín hiệu số cấp thấp tới thiết bị đầu tương ứng d Trạm lặp Có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu đủ lớn đế bù trừ với suy hao sợi quang tuyến Trạm lặp có hai dạng sau : a) b) H ình 1.3.Sơ đồ khối chức trạm lặp - Hình 1.3 a dạng trạm lặp điện quang (trạm lặp gián tiếp ) sử dụng rộng rãi Khối biến quang điện (O/E) khối biến đối điện quang (E/O) đầu vào đầu trạm lặp thực nhiệm vụ biến đối tín hiệu quang thành tín hiệu điện ngược lại Khối khuếch đại khôi phục khuếch đại tín hiệu suy giảm đường truyền , sửa dạng tín hiệu bị méo , khôi phục xung đồng hồ tái sinh tín hiệu đế đưa vào khối điều chế biến đối điện quang - Hình 1.3 b dạng trạm lặp dùng khuyếch đại quang (trạm lặp trực tiếp ), tín hiệu quang bị suy giảm đường truyền khuếch đại trục tiếp đủ đế bù với lượng suy giảm Mô hình trạm lặp dùng nhiều tuyến thông tin quang xuyên đại dương 1.2.3 Hệ thống thông tin quang COHERENT a So’ đồ chức hệ thống thông tin quang COHERENT Hình 1.4.Sơ đồ khối chức hệ thống thông tin Coherent Do tiến kỹ thuật công nghệ nên đời hệ thống thông tin quang kết hợp Coherent (1980) nghiên cứu , ứng dụng thử nghiệm vào đầu thập kỷ 90 Trong hệ thống quang kết họp đối tần số sóng mang sử dụng máy thu quang cách trộn trường quang tín hiệu với trường quang laze nội cộng tuyến tính đầu trộn ( tương tự kỳ thuật thu vô tuyến đối tần ) Hệ thống Coherent có diêm ưu việt hệ thống IM/MD là: + Độ nhạy máy thu quang cải thiện 20 dB so với máy thu IM/MD (tách sóng trục tiếp ) , từ tăng cự ly truyền dẫn (trạm lặp ) lên nhiều công suất phát + Có thể sử dụng hiệu độ rộng băng tần sợi quang nhò' kỹ thuật ghép kênh quang theo buớc sóng (WDM) b Máy phát quang Gồm Laze điều chế , sử dụng laze đơn mode có đường phố hẹp (thường dùng loại DFB laze có hộp cộng hưởng ngoài, độ rộng phố cỡ 10 - 100 MHz ) Bộ điều chế dùng đế điều chế trường quang laze nguồn phát với dạng điều chế mong muốn nhứAK (điều biên ),PSK(điều pha ),DPSK(điều pha tương đối ).Các điều chế thường dùng giao thoa kế Mac-zender , điều chế hấp thụ EA Riêng điều chế dạng FSKđược tiến hành trực tiếp dòng phun laze Cùng với điều chế tín hiệu mang thông tin cần gửi mã hoá (PCM) đế giảm phản xạ ánh sáng từ sợi quang lại máy phát an có cách ly quang máy phát uang sợi quang Bộ cách ly quang cho pháp ánh sáng truyền theo chiều từ tù' nguồn vào sợi quang hấp thụ ánh sáng theo chiều ngược lại c Máy thu quang Máy thu quang phức tạp nhiều so với hệ thống IM/DD ,gồm :bộ trộn quang , tách quang , laze dao động nội khuếch đại , lọc dải, tụ- động điều chỉnh tần số laze dao động nội, giải điều chế Bộ trộn quang phần tử đặc trung máy thu quang kết hợp Nó cho phép hai trường quang tín hiệu từ sợi quang tù' laze dao động nội trộn với cộng tuyến tính đầu trộn Bộ trộn quang gương bán phản xạ ghép sợi nóng chảy Yêu cầu cho hai trường quang vào trộn phải hướng trạng thái phân cực cúa trường quang tín hiệu truyền sợi quang bị thay đối nên ta cần phải dùng phương pháp đặc Tuyến cáp quang Vinh - Đà Nẵng có tổng chiều dài 485 Km Trạm đặt TP Vinh chạy dọc theo trục đường sắt Bắc - nam tới trạm cuối đặt A91 TP Đà Nẵng Dựa vào kết tính toán khoảng lặp cách bố trí nút trạm phần trình bày ta có bảng bố trí sau Bảng 2.1 Sơ đồ bố trí trạm đầu cuối nút trạm 2.3.2 Các biện pháp đặt cáp thi công a Các quy định tiêu kỹ thuật thiết kế chôn cáp Trong thi công tuyến đặt cáp phải ý thực tiêu kỹ thuật việc chôn cáp sau : • Chỉ tiêu độ sâu đường cáp chôn : Loại đất Đồng Hè Đường ô tô ruộng , lê Đường đá liên đường _ _tảng TP Vinh Đồng TP Huế Tỉnh Tỉnh Hói Quảng Quảng Từ Vinh Đường TP Đà Nằng 90 Bình 100 Trị 98 96 101 90 100 98 96 101 ĐC TL TL TL TL ĐC (Km) Khoảng lặp (Km) Loại trạm Chôn sâu 1,1-1,2 0,7 Nội tỉnh Liên tỉnh 0,7 - 0,9 1,1-1,2 0,7 0,5 (m) +0,9 Bảng 3.2.Chỉ tiêu độ sâu đường cáp chôn • Độ dự trữ cáp : Độ dài dự trữ cáp chôn xấp xỉ % tổng chiều dài tuyến - Dự trữ hố nối : 20 m/hổ - Dự trữ trạm : 20m/ trạm - Dự trữ cáp cầu : 20 m/hố ( cầu dài có hai hố đầu cầu ) - Dự trữ cáp cống : 20m/hố • Khoảng cách tuyến cáp chôn với đường sắt : Cáp chôn song song hành lang an toàn dọc theo tuyến đường sắt Bắc - Nam , độ chôn cáp 1,2 m b Các biện pháp đặt cáp cụ • Cáp chôn trực tiếp đất : Neu cáp quang dọc theo đường sắt đường khu vực phang tác động ngoại cảnh cáp chôn trực tiếp đất độ sâu 1,2m Quy cách chôn cáp thể hình 2.1 Hình 2.1 Đào rãnh chôn cáp trục tiếp Cách chôn cáp sau : người ta đào rãnh sâu 1,2m sau dải lóp cát 10 cm , đặt cáp lóp cát thêm lóp cát thứ hai 10 cm sau thêm lóp gạch thẻ 20x20x5 cm lấp đất đầm chặt • Đặt cáp ống sắt 0100 : Ở nhừng nơi đại hình phức tạp ( qua vùng đất nhiều đá sỏi) treo cáp dọc theo gầm cầu , vượt đường sắt , đường cáp luồn voà ống nhựa PVC ® 34 sau lại luồn vào ống sắt ® 100 sau : Ống sắt 0100 ống nhựa 034 Cáp quang Hình 2.2.Đặt cáp ống sắt ®100 • Cáp luồn cống bể : Hình 2.3.Đặt cáp cống bế Khi cáp thành phố , thị xã cáp luồn cống bế Việc thi công đào rãnh đế đặt cống bể đặt cáp thể hình 3.3 Yêu cầu cho đáy rãnh phải phang đầm chặt sau tiến hành đặt ống ®100 Ống ®100 trước đặt phải vệ sinh , đoạn nối phải hàn kín keo dán ống nhựa Trước đặt cáp vào ống ®100 phải đặt cáp ống nhựa ®34 • Xây be cáp : Bể cáp thường xây vị trí : nhập trạm , dọc đường cống 80m lại phải xây bế cáp , cáp qua cầu hai bên cầu phải xây bế cáp Độ cao mặt bể mặt hè đường thoe quy cách địa phương Bể cáp xây nhằm đảm bảo thuận lợi cho việc luồn cáp ống , đồng thời việc dự trữ cáp cần thiết Đẻ đảm bảo an toàn tránh súc vật cắn cáp phải dùng lưới thép ( Om X Om ) bịt kín lỗ cống , phần cáp bể dùng băng thép bịt kín chống loại gậm nhấm phá cáp 2.4 Lắp đặt, đo đạc , kiểm tra tuyến thông tin 2.4.1 Quy trình lắp đặt tuyến thông tin quang đất liền Hoàn chỉnh thiết kế kỹ thuật hệ thống sợi quang xác định đặc tính thiét kế bao gồm : - Xác định xác tuyến cáp sợi quang , bảo đảm đáp ứng tất tiêu lắp đặt Có giấy phép lắp đặt nơi yêu cầu dọc tuyến cáp - Xác định loại sợi quang sử dụng : đa mode ( chiết suất nhảy bậc hay chiết suất biến đối ) đơn mode - Bảo đảm cáp thiết bị thết kế phù hợp với môi trường lắp đặt Chọn cáp nhà hay trời với chất liệu vỏ chống cháy thích hợp - Xác định loại nối sợi quang quy trình lắp đặt chúng - Xác định vị trí trường yêu cầu lắp đặt cho dây nhay , dây đuôi lợn , bảng nối, nối, mang sông Đe yêu cầu an toàn cho tuyến cáp Chuấn bị đầy đủ thiết bị phục vụ cho việc lắp đặt công tác đo , kiểm tra định quy trình lắp đặt chúng Đặt mua cáp sợi quang tất thiết bị yêu cầu thiết kế cho đủ thời gian chuyển hàng Khi nhận cáp , kiểm tra cuộn cáp trước lắp đặt Chuẩn bị tuyến cho cáp quang qua đào rãnh , lắp ống dẫn , ống ngoài, ống bên theo yêu cầu kỹ thuật Lắp đặt cáp theo yêu cầu thiết kế kỹ thuật Hàn tất đoạn cáp rời lại với theo yêu cầu đo kiểm tra toàn tuyến cáp Ket cuối cáp treo bảng nối bảng măng sông thích hợp , hoàn thành việc lặp đặt đo thử cáp 10 Đo kiểm tra toàn tuyến sợi quang 11 Lắp đặt thiết bị kết cuối quang với tuyến sợi quang , modem , CCS ghép kênh trạm Kiểm tra , nghiệm thu trước hoà mạng 12 Nối thiết bị đầu cuối quang với tuyến sợi quang đo thử thông số ( BER tuơng đương ), kiêmt tra nghiệm thu hệ thống 13 Ghi lại tất chi tiết lắp đặt theo yêu cầu 14 Chuẩn bị kế hoạch bảo dưỡng sửa chữa 2.4.2 Đ0 kiểm tra chất lượng tuyến thông tin thiết kế Trong trình lắp đtj tuyến sợi quang lắp đặt xong toàn tuyến cần phải dùng máy đo chuyên dụng OTDR , máy đo công suất đế kiểm tra , đo thông tuyến nghiệm thu Các thiết bị quang sau lắp đặt xong phải kiểm tra hoà mạng Sau nghiệm thu tuyến cáp quang , thiết bị quang phải tiến hành đo kiểm tra nghiệm thu hệ thống thông tin quang a Máy đo OTDR ( Opitical Time Domain ReAectormecter ) - Thiết bị đo phản xạ quang OTDR công cụ quan trọng việc thực đánh giá trình mức độ suy giảm , tổn hao , tính đồng nhất, tổn hao hàn , nối, phát lỗi tìm độ dài sợi quang - Thiết bị OTDR xây dựng sở tín hiệu bị phản xạ tán xạ sợi quang quay lại phía nguồn phát Sơ đồ khối đơn giản OTDR cho hình vẽ 2.4 OTDR • Máy OTDR gồm phận sau : - Một nguồn sáng laze công suất cao - Một chia ghép - Một tách sóng - Mạch điện tủ’ làm trung bình tín hiệu - Một giao diện với nối • Nguyên lý Nguồn sáng laze tạo xung ánh sáng hẹp , xung qua ghép đế đến cáp đuợc đo Tại điếm dọc theo sợi quang có luợng nhỏ xung ánh sáng bị phân tán trở lại Phần ánh sáng bị phân tán trở lại truyền lan máy OTDR đuợc cho qua ghép tới tách sóng Bộ tách sóng tạo tín hiệu điện có cường độ theo thời gian thể khoảng cách từ vị trí ánh sáng bị phân tán tới OTDR Mạch điện tử làm trung bình tín hiệu giá trị trung bình tín hiệu theo chiều dài tuyến cáp Giả thiết có nguyên nhân gây tổn hao cáp , nguyên nhân nối , mối hàn , chỗ bị uốn cong , tín hiệu bị suy hao sợi quang Cường độ ánh sáng trở máy OTDR từ trước có nguyên nhân gây tổn hao nói cách đo khác hai cường độ ánh sáng xác định tốn hao nối b Kiểm tra cáp sọi quang Trong lần lắp đặt cần lần kiểm tra cáp sợi quang Đó kiểm tra cuộn cáp trước lắp đặt, kiểm tra sau hàn nối trình lắp đặt kiểm tra nghiệm thu tuyến cáp hoàn chỉnh lắp đặt • Kiểm tra cuộn cáp : Sau cáp chuyến từ nhà sản xuất cần kiểm tra xem có thiếu xót nhà sản xuất cáp có bị hụt, hại vận chuyển hay không Không nên lắp đặt cáp chưa qua kiểm tra Kiểm tra cuộn cáp máy OTDR hình 2.5 : Lô cáp quang Hình 2.5.Kiêm tra cáp sợi quang Quy trình đo kiểm tra : - Nới lỏng đầu tự cáp khỏi cuộn cáp Bóc đầu cáp đế lộ toàn sợi quang bên - Bóc làm sợi quang - Sửu dụng chuyến đối sợi quang trần , nối máy đo OTDR với sợi quang ghi lại hiến thị máy đo OTDR Tất dị thường phải báo cáo Mỗi sợi quang dị thường mối hàn nhìn thấy máy - Sau tất sợi quang cáp kiểm tra xong , cắt bở sợi quang thõng rời , dán đầu cáp lại để tránh bụi ẩm vào cáp sau buộc chặt cáp vào cuộn • Kiểm tra hàn lắp đặt: Sau hàn nối sợi quang cáp , trước lắp đặt cần cố định hộp mối hàn , đội thợ hàn trường , cần kiểm tra mối hàn vừa thực chiều dài cáp lắp đặt hình vẽ 2.6 Từng sợi quang cáp kiểm tra tất bước song công tác theo hai chiều Măng xông cáp quang Hình 2.6.Kiểm tra suy hao hàn nối sợi quang Quy trình kiểm tra : - Hai nhóm đo dùng máy đo OTDR liên lạc vô tuyến với chuấn bị hai đầu cáp cách xa cho kiểm tra - Xác định thứ tự cần kiểm tra bắt đầu kiểm tra - Từng sợi đuợc đo kiểm tra theo hướng định sau kiểm tra theo hướng ngược lại Ghi lại số liệu cần thiết Lập thành bảng tốn hao tăng ích mối hàn tốn hao toàn cáp bước sóng công tác đo nhờ máy đo OTDR hai đầu cáp , sau tính giá trị trung bình đế có tốn hao toàn mối hàn - Xác định mối hàn tiêu chuẩn để hàn lại Tâta dị thường gây tốn hao lớn tiêu kỹ thuật cần phái báo cáo đế xử lý - Các đoạn cáp lắp đặt điếm dị thường ( có tốn hao lớn quy định ) xác định để sợi quang gãy cáp - Sau toàn sợi mối hàn kiểm tra cho kết đáp ứng yêu cầu tiêu chất luợng kỹ thuật lắp đặt cố định chắn hộp măng sông cáp • Đo kiểm tra nghiệm thu : Khi công việc lắp đặt hoàn chỉnh , sợi quang sẵn sàng nối với thiết bị quang cần nghiệm thu cuối đế đảm bảo tuyến cáp quang đáp ứng tiêu kỹ thuật quỹ tổn hao công suất tuyến quang Quy trình kiểm tra thực hiên toàn chiều dài sợi quang - Nối máy đo OTDR với đầu tuyến sợi quang - Toàn tuyến quét, hiển thị máy đo OTDR , kết lưu giữ lại - Nối nguồn sáng vào máy đo công suất nối chúng với tuyến quang Đo công suất quang tùng sợi quang tất bước sóng công tác - Một máy đo tốn hao trở ( phản xạ ngược ) nối với tuyến quang để lưu lại công suất phản xạ sợi quang hai đầu cuối thiết bị - Các tiêu nghiệm thu cảu sợi quang cần đáp ứng với thông số kỹ thuật - Tốn hao tối đa : Lcáp[km] (Xf [dB/ km] + a0[dB/km] N Trong : + Lcáp[km] : chiều dài cáp tính băng Km + (Xf[ dB/km] : tổn hao tiêu sợi quang nhà sản xuất Km bước sóng công tác + a0 [ dB/km ] : tổn hao tối đa đầu mối hàn đoạn cáp kiểm tra - Suy hao trung bình Km sợi quang bước sóng công tác : tonhaotong Tổn hao trung bình = T - cap Tốn hao tối đa mối hàn : mối hàn khí tốn hao nhỏ 0,5 dB mối hàn hồ quang tổn hao nói chung nhỏ 0.1 dB sợi SM 0,2 dB sợi Gĩ - Tốn hao kết nối tối đa : nói chung thường nhỏ 1,5 dB Với kết nối tối đa tổn hao < 0,5 dB c Đo cáp sọi quang Đo cáp sợi quang sử dụng thiết bị đo : đo công suất, máy đo phản xạ Sử dụng đo công suất cho phép ta xác định đựợc mức suy hao toàn chiều dài khoảng đo sợi quang song không cho tham số để đánh giá chất lượng vị trí suốt chiều dài sợi Mặt khác trình đo phải hợp đồng đế thao tác hai đầu sợi quang , điều gây khó khăn khâu tổ chức với cự ly dài , phương tiện để liên lạc hợp đồng Đo máy đo phản xạ ngược theo thời gian OTDR cho phép thực phép đo lần lựot đầu sợi quang (đế xác định xác chất lượng sợi quang phải thực đo hai đầu s ợ i ) • Các bước đo kiểm tra chất lượng sợi quang thực sau : - Chuẩn bị đo : + Đầu nối cấp nguồn cho máy đo bang Adapter ( ý : sử dụng nguồn nắn máy đo đế tránh ngược cực nguồn sai điện áp sử dụng ) nơi điện phải nạp đầy cho ắc quy máy đo + Chuân bị dây Pathcord ( Pigtail đo cáp trường ) phải kiểm tra vệ sinh đầu connector Pigtail xem có bị xước , bẩn không + Chuân bị dụng cụ đấu nối khí ( khía chữ V ) máy hàn ( kiểm tra cáp trường chưa đưa vào ODF ) + Đặt tham số máy đo cho phù hợp với tham số cáp : cự ly , bước sóng , độ rộng xung Đối với tuyến cáp chưa chắn độ dài tuyến đặt cự ly đo chế độ tự động , sau đo thử xác định lại cự ly thực đế đặt lại cự ly với cự ly thực tập cáp - Thực hành đo : + Nối máy với cáp cần đo , sở tham số dặt , ấn phím RUN/STOP chờ cho máy thực phép đo xong ta đọc tham số : độ d i , suy hao toàn tuyến , suy hao mối nối cho hiến thị kiện ( điểm sợi có khuyết tật ) cách đưa Market A B hai bên điểm cần kiểm tra , sử dụng phương pháp ZOOM kiểm tra chế độ điểm + Ghi kết đo vào thư mục đặt truớc nhớ máy vào đĩa mềm + Sau ghi kết xong , chuyến sang đo sợi với tham số đặt máy đo - Ket thúc đo : + Kiểm tra lại kết đo tất sợi ghi nhó' đĩa mềm , thấy thông số không đạt yêu cầu đề phải có biện pháp khắc phục kịp thời hàn lại mối nối , thay lại connector có thê thay đoạn cáp đoạn cáp không đạt tiêu kỹ thuật + Có the đọc in kết đo máy tính có cài đặt chương trình xử ký kết đo OTDR + Đấu nối lại trạng thái sợi ban đầu , tắt nguồn máy đo , tháo dây đo , vệ sinh máy đo cấn thận tránh đế bụi bấn vào đầu nối máy đo d Đo kiểm tra thông tuyến Nghiệm thu thông tuyến để phát loại trừ khuyết tật thiết bị trình mang tải , điều chỉnh thông số thích hợp chuấn bị cho thiết bị hoà mạng Thời gian chạy thử có tải toàn tuyến thường 24 giò' liên tục Đới với cấu hình điểm điểm phải đo thông tuyến từ trạm gốc tới trạm cuối , cấu hình Ring phải đo thông tuyến hai chiều Khi nghiệm thu thông tuyến cần phải đánh giá toàn phần hệ thống bao gồm thiết bị quang , xen rẽ , trạm lặp , sợi quang kết nối thành phần Hai phép đo thường thực đánh giá chất lượng hệ thống đo BER đo ngưỡng máy thu theo sơ đồ hình 2.7 sau Máy đo BER Máy đo BER Hình 2.7.Đo kiểm tra thông tuyến cáp quang • Quy ODF Bộ thu sóng Tuyến cáp Bộ thu sóng ánh sáng quang ánh sáng trình đo sau : - Ghi lại tiêu nhà sản xuất đưa BER hệ thống digital - Đấu nối cấu hình thiết bị đế đo BER hình , sử dụng day nhảy thiết bị thu quang nối vào máy đo công suất quang Đo quang công suất hoạt động trung bình tính dBm giá trị BER đo hệ thống - Nối lại dây nhảy với máy thu quang - Đưa thêm tốn hao vào tuyến thu quang BER giảm tới tiêu kỹ thuật tối thiếu nhà sản xuất - Tháo dây nhảy máy thu nối với máy đo công suất quang Đo công suất trung bình thu ứng với giá trị BER tối thiểu Đó ngưỡng công suất quang máy thu quang cần kiểm tra Hãy so sánh với tiêu kỳ thuật nhà sản xuất - Lượng dư quàn tống suy hao đơn vị dB đưa vào tuyến quang đế làm giảm giá trị BER xuống đến tiêu kỹ thuật nhà sản xuất KET LUẠN Trong khoảng thời gian hon tháng hướng dẫn tận tình Thầy giáo - Đại tá - Thạc sĩ Nguyễn Duy Chuyên hoàn thành đồ án với tiêu đề “ Nghiên cứu , thiết kế tuyến thông tin quang Vinh - Đà Nang” Đồ án chia thành hai phần : Chương I : Tổng quan hệ thống thông tin quang Trên sở giới thiệu mô hình hệ thống thông tin quang , sâu tìm hiếu thiết bị hệ thống , đặc biệt ý tới chi tiết quan trọng : đầu thu , phát tín hiệu quang , dây cáp quang phương pháp nối sợi quang Từ làm sở cho việc hình dung đầy đủ tuyến thông tin cáp quang công việc cần thực xây dựng Chương II : Sau nêu lên yêu cầu cần đạt thiết kế tuyến cáp quang , đồ án sâu vào khâu chọn thành phần thiết bị hệ thống thông tin : cáp , máy thu , phát quang đồng thời tính sơ khoảng lặp , quỹ thời gian tăng trưởng quỹ công suất hệ thống Đồ án dành phần cho nội dung thi công , lắp đặt đo kiểm tùng phần riêng biệt toàn tuyến Trong thời gian làm đồ án chúng tối nhận bảo tận tình hiệu thầy giáo Nguyễn Duy Chuyên Cho phép bày tỏ biết ơn chân thành sâu sắc thầy MỤC LỤC CHƯƠNG l:TổNG QUAN VỂ HỆ THốNG TIN QUANG .3 1.1 So’ lưọc lịch sử phát triển thông tin quang .3 1.1.2.XU hưóng phát triến thông tin quang tưong lai 1.2.Hệ thống thông tin quang .5 1.2.1.Mô hình hệ thống thông tin quang .5 1.2.2.HỆ thống thông tin quang IM/MD c.Thiết bị đầu cuối thu quang .8 1.2.3.Hệ thống thông tin quang COHERENT c.Máy thu quang 10 1.2.4.Ưu nhược điếm hệ thống thông tin quang 11 b.Nhược điểm : 12 1.3.Cấu hình hệ thống thông tin quang .12 1.3.1.Thiết bị ghép kênh 12 1.3.2.Thiết bị đầu cuối .13 1.3.4.Thiết bị lặp đường dây .17 1.4.Linh kiện thu, phát quang , sọi quang cáp quang 18 1.4.1.Lỉnh kiện phát quang .18 b.Truông xạ ánh sáng hiệu suất ghép 24 1.4.2.Linh kiện thu quang 25 b.Photodiode PIN 26 c.Diode quang thác ADP 28 ¡1 =2.e.R.PqAf (1.7) 30 iị = 2.e.id.Af (1.8) 30 kg.T 31 I = Ì2,+ Ì2D+Ì2T (1.10) .31 1.4.3.Sọi quang cáp quang 31 1.4.3.1 Sọi quang .31 a.Khái niệm .31 1.4.3.2.Cáp sọi quang 36 Dây treo Vỏ cáp Sợi quang 39 Chất độn ống thả lỏng 39 2, 03, 41 41 CHƯƠNG II THIẾT KẾ ,THI CÔNG TUYẾN CÁP QUANG VINH - ĐÀ 42 NẴNG .42 2.1.Yêu cầu thiết kế 42 3l 43 2.2.2.Chọn phần tử hệ thống .47 b.Cáp quang : 48 (2.10) 53 (2.12) 54 2.3.1.Vị trí trạm đầu cuối bố trí khoảng lặp 57 2.3.2.Các biện pháp đặt cáp thi công .58 Ống sắt 0100 ống nhựa 034 .60 Cáp quang 60 2.4.Lắp đặt, đo đạc , kiểm tra tuyến thông tin 61 2.4.1.Quy trình lắp đặt tuyến thông tin quang đất liền 61 2.4.2.Đ0 kiểm tra chất lượng tuyến thông tin thiết kế 62 tonhaotong 66 c.Đo cáp sọi quang 66 Máy đo BER .69 KET LUẠN .70 [...]... quang dễ bị hấp thụ bởi vật liệu , sau đó biến đối thành nhiệt và gây ra suy hao , suy hao này gọi là suy hao hấp thụ Trong hấp thụ này thì sự hấp thụ các ion OH' còn sót lại là đáng lưu ý nhất, chúng có ở một số đỉnh hấp thụ ỏ các bước sóng 0.94pm , l,22pm , l,38pm Còn các vùng hấp thụ bên cạnh các đỉnh gọi là các cửa sổ quang , trong khoảng 0,8 5pm , l,3pm , l,55pm chúng được sử dụng cho thông tin. .. quang Hiệu suất ghép quang phụ thuộc vào kích thước vùng phát quang , giản đồ bức xạ , góc nhận quang , vị trí đặt nguồn quang như mô tả ở hình 1.13 Hiệu suất ghép của LD phát xạ mặt từ 1+5% , của LED phát xạ rìa từ 5+10% , của LD từ 10+30% với sợi đơn mode , và từ 60+90% với sợi đa mode 1.4.2 Linh kiện thu quang a cấu trúc , nguyên lý hoạt động của linh kiện thu quang Khi ánh sáng mang thông tin. .. ống lồng thuỷ tinh ; 5- Sợi quang ; 6- đai cơ khí; 7-ốc liên kết 1.4.3.2 Cáp sọi quang Trong thực tế người ta không đế một sợi cáp đơn lẻ mà tố hợp lại thành cáp sợi quang Một dây cáp quang bên trong có nhiều sợi quang cấu trúc cáp quang phải thoả mãn các yêu cầu chính là : - Bảo vệ sợi quang trước tác động về cơ , lý ,hoá học của điều kiện bên ngoài - Các dặc tính truyền dẫn của sợi quang phải ốn... gọn , suy hao nhở , tách số kênh lớn nên được sử dụng rộng rãi nhất trong 3 phương pháp Bảng 1.2.Các phương pháp ghép tách quang thông dụng 1.3.4 Thi t bị lặp đường dây Thi t bị lặp đường dây giao tiếp với sợi quang ở cả hai phía , đây là điếm khác so với thi t bị đầu cuối Thi t bị lặp làm nhiệm vụ chuyển tiếp trung gian khi khoảng cách truyền dẫn từ đầu phát tới đầu thu vượt quá khả năng của sợi quang. .. 1.3.2 Thi t bị đầu cuối Thi t bị đầu cuối OLTE giao tiếp với thi t bị ghép kênh và sợi quang Sơ đồ khối của OLTE được mô tả như hình 1.6 dưới đây : Hình 1.6 Sơ đồ khối chức năng thi t bị đầu cuối ( OLTE ) Chức năng chính của các khối là : • Huớng phát : tiếp nhận tín hiệu điện tù' thi t bị ghép kênh , biến đổi tín hiệu điện sang dạng mã thích hợp với đường truyền quang , kích thích (điều chế ) nguồn quang. .. một số nhược điểm sau : - Hàn nối sợi quang khó khăn , kỹ thuật cao - Muốn cấp nguồn từ xa cho các trạm lặp cần thêm đặt thêm dây kim loại ( cu, fe, )vào trong cáp quang - Neu có nước , khí ẩm lọt vào trong cáp thì soi quang sẽ chóng bị lão hoá , các mối hàn chóng hỏng , lượng suy hao tăng - Sợi quang có khích thước nhỏ nên hiệu suất ghép nguồn quang với sợi quang thấp - Không truyền được mã lưỡng... muốn , tí hiệu đi qua từ AFC sẽ qua mạch thích họp đế điều chỉnh tần số tín hiệu của laze nội trước khi tới bộ trộn cùng tín hiệu truyền đi trong sợi quang 1.2.4 Ưu nhược điếm của hệ thống thông tin quang a Ưu điểm : Hệ thống thông tin quang có những đặc điểm nổi bật sau : - Hệ thống thông tin quang sợi trong thực tế rất kinh tế , độ tin cậy cao - Khoảng cách trạm lặp có thể lên tới hàng trăm Km ,số... ( do đặc tính suy hao và tán sắc của sợi quang ) Trong thi t bị lặp không có các khối đổi mã , mã hoá và các bộ giải mã vì dạng mã trên đường truyền được giừ nguyên Chức năng các khối trong hình 1.8 tương tự như ở thi t bị đầu cuối Hình 1.8.Sơ đồ khối chức năng trạm lặp đường dây 1.4 Linh kiện thu, phát quang , sọi quang và cáp quang 1.4.1 Lỉnh kiện phát quang a Nguyên lý làm việc của Laze bán dẫn... (Mb/s) 1,5 44 6,3 12 4 4,7 36 27 4,1 76 565 7 672 6 4032 9 24 4 96 1,5 44 6,3 12 3 2,0 64 9 7,7 28 39 7,2 4 96 5 480 3 1440 4 5760 Hệ số nhân Số kênh thoại Nhật Bản Tốc độ (Mb/s) Hệ số nhân Số kênh thoại - - 24 L 8064 Bảng 1.1 Các chỉ tiêu ghép kênh PCM thông dụng Các hệ thống truyền dẫn số ở Việt Nam xây dựng theo tiêu chuẩn ghép kênh của Châu Au một kênh thoại cơ bản có phổ giới hạn từ 0,3 - 3,4 KHz , được chuyển... rộng của sợi quang sẵn có làm cho dung lượng truyền dẫn của tuyến là rất lớn - Sợi quang không chịu ảnh hưởng của điện trường bên ngoài và các tác động của môi trường nên chất lượng thông tin cao - Dễ lắp đặt, bảo dưỡng , thông tin được bảo mật và có thể đi chung đường cáp với các đường truyền kim loại trước đó - Đảm bảo mỹ quan đô thị 11 b Nhược điểm : Tuy nhiên hệ thống thông tin quang sợi có