Tài liệu về 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.. - Ống đệm có chứa sợi quang được bện theo

Trang 1

Họ và tên: Trần Thanh Hải

Khoa: Điện

MSSV: 06102528

Lớp: 06102 VT

TÌM HIỂU VỀ CÁP QUANG

I Sơ lược về lịch sử cáp quang:

Năm 1966, Charles Kuen Kao và George Hockman, hai kỹ sư trẻ tại Phòng thí nghiệm chuẩn viễn thông (Anh), đã công bố khám phá mới đầy hứa hẹn về khả năng của sợi quang - những sợi thủy tinh hoặc nhựa trong suốt, linh hoạt và mỏng hơn một sợi tóc

Khi đó, việc sử dụng sợi quang để truyền thông tin là rất hạn chế Một thông điệp được chuyển thành xung ánh sáng, di chuyển dọc theo sợi quang tới điểm đầu bên kia Tuy nhiên, chúng chỉ

có thể đi được một khoảng cách ngắn trước khi ánh sáng bắt đầu biến mất Đây là hiện tượng giảm cường độ theo từng dB/km (dB - viết tắt của decibel - là đơn vị đo cường độ âm thanh) Charles Kao đã quan sát những sợi quang có khả năng chứa một gigaheztz (GHz) thông tin - tương đương với

200 kênh TV hay 200.000 đường điện thoại Ông nhận thấy ánh sáng đã thoát ra với tốc độ 1.000

dB/km, nghĩa là tín hiệu chỉ còn chưa đến một nửa dù mới di chuyển vài mét

Sau nhiều ngày nghiên cứu, tiến sĩ Kao phát hiện ra rằng tình trạng trên không phải do bản chất vốn có của sợi thủy tinh mà bởi một vài khiếm khuyết bên trong vật liệu Nếu loại bỏ những vấn đề đó, tỷ lệ thất thoát ánh sáng giảm xuống mức chấp nhận được là 20 dB/km

Kết luận của Kao nghe có vẻ "hoang đường" nên ông phải chịu sức ép rất

lớn "Vợ tôi luôn bực mình vì tôi về muộn triền miên Khi tôi nói với bà

ấy rằng đây sẽ là một dự án gây chấn động thế giới, bà ấy chẳng hề tỏ ra

tin tưởng Tôi hiểu mình đang đi đúng hướng nhưng sẽ phải cố gắng nhiều

mới thuyết phục được ngành công nghiệp trên toàn thế giới", Kao cho

biết

John Midwinter, chuyên gia về sợi quang tại Đại học London, cũng kể lại:

"Nhiều người chỉ cười vui vẻ khi tài liệu được công bố Họ nghĩ trong một

phút may mắn nào đó, ông ấy đã đạt được mức 20 decibel"

Mãi 4 năm sau (1970), Corning Glass Works, hãng sản xuất gốm sứ và

thủy tinh của Mỹ, bất ngờ tuyên bố họ đã chế tạo một cáp quang phá vỡ

giới hạn 20 dB (17 dB/km) "Corning nghiên cứu chất silica trong khi

những công ty khác lại chú trọng khâu lọc thủy tinh Hãng đã thành công

khi chọn hướng đi riêng

Mạng cáp quang bắt đầu phổ biến ở các thành phố cũng như dưới lòng đại dương nhưng nó chỉ làm nên cách mạng vào những năm 90

Internet đã khiến công nghệ cáp quang thực sự bùng nổ Cáp quang là cơ sở của Internet và Wi-Fi Hiện nay, mọi doanh nghiệp với mạng LAN đều sử dụng nó Mọi người cũng nhờ đến cáp quang mỗi khi gửi e-mail, tin nhắn SMS, ảnh, video và các file dữ liệu khác,

Cáp quang cũng đang đóng vai trò quan trọng tại nhiều lĩnh vực như truyền hình mạng IPTV và trong tương lai nó sẽ là trụ cột của mạng giải trí gia đình

II Cáp quang là gì?

- Cáp quang là tập hợp những sợi thuỷ tinh nhỏ dùng để

truyền tải tín hiệu thông tin hay truyền tải điện năng

- Khi kéo sợi thuỷ tinh nhỏ như sợi tóc thì tính chất giòn và

dẽ gãy vỡ của thuỷ tinh sẽ mất đi và nó trở nên rất mềm

dẻo, dễ uốn cong và chịu lực kéo căng rất cao

- Sợi thủy tinh có thuộc tính truyền dẫn sóng ánh sáng rất

tốt

Phát hiện của Charles Kao được đón nhận trong sự

ngờ vực (BBC)

Năm 1971, Nữ hoàng Anh chứng kiến hình ảnh video được truyền qua cáp quang

(BBC)

Trang 2

III Cấu tạo cáp quang:

Cáp quang dài, mỏng thành phần của thủy tinh trong suốt bằng đường kính của một sợi tóc Chúng được sắp xếp trong bó được gọi là cáp quang và được sử dụng để truyền tín hiệu trong khoảng cách rất xa

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 Sợi quang được tráng một lớp lót nhằm phản chiếu tốt các tín hiệu

Cáp quang gồm các phần sau:

- Core: Trung tâm phản chiếu của sợi quang nơi ánh sáng đi

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

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

- Jacket: Hàng trăm hay hàng 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

IV Phân loại cáp quang :

- Gồm hai loại chính:

1 Multimode (đa mode)

• Multimode stepped index (chiết xuất bước): Lõi lớn (100 micron), các tia tạo xung ánh sáng có thể

đi theo nhiều đường khác nhau trong lõi: thẳng, zig-zag…tại điểm đến sẽ nhận các chùm tia riêng lẻ,

vì vậy xung dễ bị méo dạng

• Multimode graded index (chiết xuất liên tục): Lõi có chỉ số khúc xạ giảm dần từ trong ra ngoài cladding Các tia gần trục truyền chậm hơn các tia gần cladding Các tia theo đường cong thay vì zig-zag Các chùm tia tại điểm hội tụ, vì vậy xung ít bị méo dạng

2 Single mode (đơn mode)

Lõi nhỏ (8 mocron hay nhỏ hơn), hệ số thay đổi khúc xạ thay đổi từ lõi ra cladding ít hơn multimode Các tia truyền theo phương song song trục Xung nhận được hội tụ tốt, ít méo dạng

V Đặc điểm :

- Phát: Một điốt phát sáng (LED) hoặc laser truyền dữ liệu xung ánh sáng vào cáp quang

- Nhận: sử dụng cảm ứng quang chuyển xung ánh sáng ngược thành data

- Cáp quang chỉ truyền sóng ánh sáng (không truyền tín hiệu điện) nên nhanh, không bị nhiễu và

bị nghe trộm

- Độ suy dần thấp hơn các loại cáp đồng nên có thể tải các tín hiệu đi xa hàng ngàn km

- Cài đặt đòi hỏi phải có chuyên môn nhất định

- Cáp quang và các thiết bị đi kèm rất đắt tiền so với các loại cáp đồng

VI Một số loại cáp quang:

 CÁP CHÔN TRỰC TIẾP PHI KIM LOẠI OJPFJFEKE-LT9/125-*C (VINA- GSC)

Phi kim loại hoàn toàn được thiết kế cho những vùng hay có sét hoặc chịu ảnh hưởng của điện cao thế

Trang 3

 CÁP ĐI CỐNG KIM LOẠI OJPFJFLAP-LT 9/125 *C (VINA- GSC)

Khả năng chịu các tác động cơ học cao Chống mối mọt



Trang 4

 CÁP CHÔN TRỰC TIẾP KIM LOẠI OJFPIFLAPSP-LT9/125-*C (VINA-GSC)

Khả năng chịu các tác động cơ học cao Chống mối mọt, chống gặm nhấm.

CÁP SỢI QUANG LOẠI CHÔN TRỰC TIẾP (DB) (FOCAL)

Cáp sợi quang loại chôn trực tiếp có cấu trúc được thiết kế nhằm đáp ứng một cách tốt nhất các yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn ITUT G.652, các chỉ tiêu của IEC, EIA và tiêu chuẩn ngành TCN 68 - 160: 1996

Số sợi: Từ 2 đến 96 sợi quang đơn mode

- Bước sóng hoạt động của sợi quang : 1310 nm và 1550 nm

- Phần tử chịu lực phi kim loại trung tâm

- Ống đệm chứa và bảo vệ sợi quang được làm theo công nghệ ống đệm lỏng

- Ống đệm có chứa sợi quang được bện theo phưng pháp SZ chung quanh phần tử chịu lực trung tâm (bện 2 lớp)

- Các khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của lòng ống đệm được điền đầy bằng một hợp chất đặc biệt chống

sự thâm nhập của nước

- Lớp sợi tổng hợp chịu lực bao quanh lõi

Trang 5

- Lớp nhựa PolyEthylene chất lượng cao bảo vệ trong

- Lớp băng thép gợn sóng chống loài gậm nhấm

- Lớp nhựa PolyEthylene chất lượng cao bảo vệ ngoài

- Thích hợp cho chôn trực tiếp (DB) và chôn luồn ống (DU)

 CÁP SỢI QUANG CHÔN TRỰC TIẾP PHI KIM LOẠI (DBNM) (FOCAL)

Cáp sợi quang chôn trực tiếp hoàn toàn phi kim có cấu trúc được thiết kế nhằm đáp ứng một cách tốt nhất các yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn ITUT G.652, các chỉ tiêu của IEC, EIA và tiêu chuẩn ngành TCN 68-160: 1996

- Lớp sợi tổng hợp chịu lực phi kim loại bao quanh lõi

- Lớp nhựa PolyEthylene bảo vệ trong

- Lớp vỏ cứng ngoài bằng nhựa PolyAmide Màu Cam hoặc Đen (Nylon 12) để chống mối mọt

- Thích hợp cho chôn trực tiếp hoàn toàn phi kim loại (DBNM) và chôn luồn ống (DU)

 CÁP SỢI QUANG CÓ DÂY TREO KIM LOẠI HÌNH SỐ 8 (FE) (FOCAL)

Cáp sợi quang loại treo hình số 8 có cấu trúc được thiết kế nhằm đáp ứng một cách tốt nhất các yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn ITUT G.652, các chỉ tiêu của IEC, EIA và tiêu chuẩn ngành TCN 68 - 160: 1996

- Ống đệm có chứa sợi quang được bện theo phương pháp SZ chung quanh phần tử chịu lực trung tâm (bện 2 lớp)

- Dây treo cáp bằng thép bện 7 x 1mm

- Được dùng như loại cáp treo hình số 8 (FE)

Trang 6

Ký hiệu tiêu chuẩn cáp: ADFT 2Y 2-30 E9/125 0.38F3.5 + 0.24H18LG

 CÁP SỢI QUANG CÓ DÂY TREO KIM LOẠI (NMAC) (FOCAL)

Cáp sợi quang loại treo phi kim loại có cấu trúc được thiết kế nhằm đáp ứng một cách tốt nhất các yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn ITUT G.652, các chỉ tiêu của IEC, EIA và tiêu chuẩn ngành TCN 68 - 160: 1996

- Các khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của lòng ống đệm được điền đầy bằng một hợp chất đặc biệt chống sự thâm nhập của nước

- Lớp sợi chịu lực phi kim loại bao quanh lõi

- Lớp nhựa PolyEthylene bảo vệ ngoài (cho cáp treo dưới đường dây có điện thế nhỏ hơn 110KV) hay loại nhựa

PolyEthylene chống nút (TRPE) cho cáp treo dưới đường dây có điện thế lớn hơn 110KV

- Được dùng như loại cáp tự treo phi kim loại trong mạng lưới cáp thông tin liên lạc (NMAC)

Ký hiệu tiêu chuẩn cáp: A-DF(T) 2Y(2-20) E9/125 0.38F3.5 + 0.24H18LG

 CÁP SỢI QUANG LUỒN ỐNG CÓ LỚP CHỐNG ẨM (DUMB) (FOCAL)

Cáp sợi quang loại chôn luồn ống có lớp chống ẩm có cấu trúc được thiết kế nhằm đáp ứng một cách tốt nhất các yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn ITUT G.652, các chỉ tiêu của IEC, EIA và tiêu chuẩn ngành TCN 68 - 160:

1996

- Lớp băng nhôm để tăng thêm khả năng chống ẩm

- Được dùng như loại cáp luồn ống có chứa lớp chống ẩm (DU-MB)

Trang 7

Ký hiệu tiêu chuẩn cáp: A-DF(ZN)(L)2Y 2-96 E9/125 0.38F3.5 + 0.24H18LG

 CÁP SỢI QUANG LUỒN ỐNG PHI KIM LOẠI DU (FOCAL)

Cáp sợi quang chôn luồn ống phi kim loại có cấu trúc được thiết kế nhằm đáp ứng một cách tốt nhất các yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn ITUT G>652, các chỉ tiêu của IEC, EIA và tiêu chuẩn ngành TCN 68- 160: 1996

- Lớp nhựa PolyEthylene chất lượng cao bảo vệ trong

- Được dùng như loại cáp luồn ống phi kim loại (DU)

Ký hiệu tiêu chuẩn cáp: A-DF(ZN)2Y 2-96 E9/125 0.38F3.5 + 0.24H18LG

 CÁP SỢI QUANG TRUY NHẬP LUỒN ỐNG DAC (FOCAL)

Cáp sợi quang truy nhập loại chôn luồn ống có cấu trúc được thiết kế nhằm đáp ứng một cách tốt nhất các yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn ITUT G.652, các chỉ tiêu của IEC, EIA và tiêu chuẩn ngành TCN 68 - 160: 1996

Số sợi: Từ 2 đến 8 sợi quang đơn mode (SMF)

- Ống đệm lỏng trung tâm chứa và bảo vệ sợi quang (bọc 2 lớp)

- Các khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của lòng ống đệm được điền đầy bằng một hợp chất đặc biệt

- Dây thép đơn gia cường hai bên

- Lớp nhựa PolyEthylene bảo vệ ngoài

- Được sử dụng như cáp chôn luồn ống

Trang 8

Ký hiệu tiêu chuẩn cáp: A-D(2ZM) 2Y 2-8 E9/125 0.38F3.5 + 0.24H18

 CÁP SỢI QUANG TRUY NHẬP TREO AAC (FOCAL)

Cáp sợi quang truy nhập loại treo có cấu trúc được thiết kế nhằm đáp ứng một cách tốt nhất các yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn ITUT G.652, các chỉ tiêu của IEC, EIA và tiêu chuẩn ngành TCN 68 - 160: 1996

Số sợi: Từ 2 đến 8 sợi quang đơn mode (SMF)

- Ống đệm lỏng trung tâm chứa và bảo vệ sợi quang (bọc 2 lớp)

- Các khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của lòng ống đệm được điền đầy bằng một hợp chất đặc biệt

- Dây thép bện gia cường

- Lớp nhựa PolyEthylene bảo vệ ngoài

- Được sử dụng như cáp treo

Ký hiệu tiêu chuẩn cáp: A-D(ZM) 2Y 2-8 E9/125 0.38F3.5 + 0.24H18

 CÁP THẢ SÔNG (VINA-GSC)

Khả năng chịu các tác động cơ học cao Đi ngầm dưới nước

Trang 9

 CÁP TREO KIM LOẠI OJPFJFLAPSS-LT 9/125 *C (VINA-GSC)

Khả năng chịu các tác động cơ học cao Chống mối mọt

Trang 10

Vì sao cáp quang lại truyền tải tín hiệu thông tin và truyền tải điện được?

- Bản thân thủy tinh không dẫn điện do đó không thể trực tiếp truyền tải thông tin và truyền tải điện được

- Trong không gian, sóng ánh sáng được truyền đi với tốc độ 300.000km/s Người ta áp dụng tích chất này của sóng ánh sáng để truyền tải dòng điện qua sợi cáp quang bằng cách dùng một thiết bị biến đổi dòng điện cần truyền đi thành sóng ánh sáng, sóng ánh sáng này được truyền đi trong sợi thủy tinh và

một thiết bị đầu cuối biến đổi sóng ánh sáng thành dòng điện

VII Sự suy hao của tín hiệu khi truyền qua cáp quang:

Độ suy hao của cáp quang phụ thuộc chủ yếu vào dạng cáp quang (như mutilmode, singlemode - đa mode và đơn mode), bước sóng truyền trên cáp quang Các suy hao xảy ra đối với cáp quang dẫn đến việc ta phải tính toán độ dài tối đa của đoạn cáp quang có thể truyền cho đến khi cần cung cấp một repeater Việc này rất quan trọng vì nó sẽ dẫn tói tính toán bước sóng, dạng cáp quang được sử dụng,

số trạm lặp cần thiết Tất cả cái này lại dẫn đến một thứ rất quan trọng là $$$$

Khi tính toán độ suy giảm tín hiệu ta phải quan tâm tới các đại lượng như sau:

1.Fiber attenuation (dB/Km)

2.Splice loss (db)

3.Connector (db)

Ngoài ra còn một tham số nữa là safety margin

Công thức tính link loss như sau:

link loss = (fiber length (km)*FA) + (Splice loss * số splices) +(connector loss * số connector) + safety Margin

Giá trị FA, Splice loss, Connector loss sẽ được cho trước theo dạng cáp quang và bước sóng

Ví dụ : Với đường nối đơn mode độ dài 40km, bước sóng : 1310nm , 2 connectors, 5 Splices Cho biết

FA với single mode 9 micromet bước sóng 1310nm là 0.4db/km Spliceloss = 0.1db, Connectorloss = 0.75db => Thay vào công thức ta sẽ tính được link loss = 21 db với Safety Margin lấy là 3db

VIII Ưu điểm của cáp quang:

• Chi phí - Chi phí thấp hơn so với cáp đồng

• Mỏng hơn - Cáp quang được thiết kế có đường kính nhỏ hơn cáp đồng

• Dung lượng tải cao hơn - Bởi vì sợi quang mỏng hơn cáp đồng, nhiều sợi quang có thể được bó vào với đường kính đã cho hơn cáp đồng Điều này cho phép nhiều kênh đi qua cáp của bạn

• Suy giảm tín hiệu ít - Tín hiệu bị mất trong cáp quang ít hơn trong cáp đồng

• Tín hiệu ánh sáng - Không giống tín hiệu điện trong cáp đồng, tín hiệu ánh sáng từ sợi quang không bị nhiễu với những sợi khác trong cùng cáp Điều này làm cho chất lượng tín hiệu tốt hơn

• Sử dụng điện nguồn ít hơn - Bởi vì tín hiệu trong cáp quang giảm ít, máy phát có thể sử dụng nguồn thấp hơn thay vì máy phát với điện thế cao được dùng trong cáp đồng

• Tín hiệu số - Cáp quang lý tưởng thích hợp để tải thông tin dạng số mà đặc biệt hữu dụng trong mạng máy tính

• Không cháy - Vì không có điện xuyên qua cáp quang, vì vậy không có nguy cơ hỏa hạn xảy ra

IX So sánh cáp quang và cáp kim loại

Tốc độ truyền dẫn Dòng electron chuyển động chậm Sóng ánh sáng truyền dẫn rất nhanh

Chất lượng truyền dẫn Dễ bị nhiễu do sóng điện từ tác động và

hao hụt điện năng trong dây dẫn nhiều Không bị nhiễu sóng điện từ và hao hụt của sóng ánh sáng hầu như không đáng kể

Dung lượng truyền dẫn trên cùng

một tiết diện

Độ bền vững trong môi trường tự

nhiên

Dễ bị oxy hóa trong môi trường tự nhiên Không bị oxy hóa trong môi trường tự

nhiên

An toàn cho con người Dễ mất an toàn khi cáp đang truyền dẫn

điện nếu vỏ bọc cách điện không tốt Không ảnh hưởng gì đến sức khỏe con người, ngay cả khi chạm trực tiếp vào sợi

cáp quang đang truyền dẫn Giá cả Giá cao và tốc độ tăng giá rất nhanh do

các mỏ kim loại ngày một cạn kiệt Giá rẻ và ngày càng rẻ hơn do nguyên liệu chính là cát và không khí rất dồi dào

Định dạng
Số trang	17
Dung lượng	0,95 MB