1. Trang chủ
  2. » Tất cả

co so ky thuat thong tin quang- thầy trường

231 2 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 231
Dung lượng 4,25 MB

Nội dung

Chu Công Cẩn Bi giảng Hà Nội 2007 Lời nói đầu Ngày xu hớng hội nhập toàn cầu, nhu cầu trao đổi thông tin ngày phát triển Các dịch vụ thông tin ngày tăng số lợng chất lợng, chúng đa dạng tốc độ nh dung lợng, từ dịch vụ thông tin băng tần hẹp nh Telex, Fax, thoại đến dịch vụ thông tin băng tần rộng nh thoại hình, truyền hìnhVới nhu cầu này, hệ thống thông tin cần phải có tốc độ dung lợng cao để sẵn sàng đáp ứng nhu cầu dịch vụ mà bảo đảm chất lợng theo yêu cầu Đây vấn đề khó khăn hệ thống thông tin sử dụng cáp kim loại hệ thống thông tin vô tuyến Hệ thống thông tin quang đời đà giải đợc vấn đề đà thể đợc tính u việt hẳn so với hệ thống truyền dẫn khác Hệ thống thông tin quang đợc xây dựng phát triển sở công nghệ đại tiên tiến là: Công nghệ quang lợng tử, công nghệ truyền dẫn ánh sáng công nghệ điện tử tin học Các hệ thống thông tin sợi quang đà thể đợc u điểm vợt trội mặt: Có dung lợng tèc ®é trun dÉn cao, suy hao hƯ thèng nhá, cự ly thông tin xa, chất lợng thông tin cao, tính bảo mật thông tin tốt, kích thớc hệ thống nhỏ, cấu hình hệ thống linh hoạt Hiện nh tơng lai, hệ thống thông tin quang thay hệ thống truyền dẫn cáp kim loại Do vậy, việc nghiên cứu nắm bắt hệ thống thông tin quang vấn đề quan trọng cần thiết Các phần tử cấu thành hệ thống thông tin quang bao gồm nguồn quang, sợi quang, tách sóng quang phần tử đấu nối Việc nghiên cứu phần tử phải đợc phân tích đánh giá cách đầy đủ từ cấu trúc, thông số đặc tính đến khả ứng dụng chúng hệ thống thông tin quang Các vấn đề nêu sở kỹ thuật để phân tích, đánh giá thiết kế hệ thống thông tin quang đáp ứng đầy dủ yêu cầu kỹ thuật tiêu kinh tế Mặc dù đà cố gắng nhng sách tránh khỏi thiếu sót trình biên soạn, tác giả mong nhận đợc đóng góp ý kiến phê bình đồng nghiệp bạn đọc để hoàn thiện Mọi ý kiến đóng góp xin gửi hộp th: chucongcan@fpt.vn Bộ môn Kỹ thuật thông tin P.706A7 Đại học Giao Thông Vận Tải, Hà Nội Hà Nội, ngày 02 tháng 07 năm 2007 Tác giả Cơ sở kỹ thuật thông tin sợi quang Chu Công Cẩn Chơng Tổng quan hệ thống thông tin quang 1.1 Khái quát chung Từ xa xa, điều quan tâm chủ yếu sống loài ngời tìm hệ thống thông tin để gửi tin từ nơi đến nơi khác Bất kỳ hệ thống thông tin gồm phần tử nh hình vẽ 11 Hình 11: Các phần tử hệ thống thông tin Các phần tử bao gồm nơi nguồn tin nơi đa tin tới máy phát Máy phát tập hợp tin kênh truyền dẫn dạng tín hiệu xếp theo đặc tính kênh Kênh truyền dẫn cầu nối khoảng cách trung gian máy phát máy thu, đờng truyền dẫn nh cáp kim loại, ống dẫn sóng, truyền dẫn không khí Khi tín hiƯu lan trun kªnh trun dÉn nã cã thĨ bị ảnh hởng tới hai mặt bị suy giảm bị biến dạng tín hiệu theo tăng khoảng cách truyền lan Chức máy thu thu nhận tín hiệu đà bị suy yếu méo dạng từ kênh truyền dẫn, khuếch đại chúng hồi phục chúng trở lại nguyên dạng giống nh trớc chúng đợc chuyển đến nơi nhận tin 1.1.1 Các hình thức hệ thống thông tin Trong lịch sử thông tin có nhiều hệ thống thông tin xuất Sự thúc đẩy chủ yếu sau dạng cải tiến cách thức truyền Optical Fiber Communication Cơ sở kỹ thuật thông tin sợi quang Chu Công Cẩn dẫn cũ nhằm tăng số lợng ®−êng kªnh, tèc ®é sè liƯu ®Ĩ cã thĨ gưi đợc nhiều tin tăng cự ly trạm chuyển tiếp Môi trờng truyền dẫn Tử ngoại Nhìn thấy 106 m 800 nm Sợi quang 2.55mm Hång ngo¹i cm 10 cm 1m 10 m 100 m Sóng Milimeter Siêu cao tần (SHF) Tia Laser èng dÉn sãng Viba TÇn sè cùc cao (UHF) Cáp đồng km Vô tuyến sóng dài Tần số thÊp (LF) TÇn sè rÊt thÊp (VLF) 100 k m Âm tần Hàng hải Vệ tinh Vệ tinh Chuyển tiếp viba Trạm mặt đất V.tinh Radar 1015 Hz 1014 Hz 100 GHz 10 GHz GHz Hàng không, Mobile Vô tuyến sóng ngắn Trung tần (MF) 10 km Thoại Dữ liệu Video UHF TV Tần số cao (VHF) Tần số cao (HF) Các ứng dụng Cáp đối xøng VHF TV & FM 100 MHz Mobile Radio Th−¬ng mại Radio nghiệp d Quốc tế 10 MHz AM phát MHz Hàng không, Cáp ngầm, Hàng hải, Vô tuyến đại dơng 100 KHz 10 KHz Điện thoại Điện báo KHz Hình 12: Các ví dụ ứng dụng hệ thống thông tin liên lạc phổ điện từ Trớc kỷ 19 tất hệ thống thông tin có tốc độ chậm chủ yếu ©m vµ quang häc nh− dïng tï vµ, trèng, kèn đèn tín hiệu Một đờng truyền dẫn quang sớm đợc ngời ta biết tới lửa ngời Hy lạp sử dụng vào kỷ thứ trớc công nguyên để gửi tín hiệu báo động gọi cần cấp cứu thông báo kiện xảy ra, ®©y nhÊt chØ cã mét kiĨu tÝn hiƯu Trong kỷ thứ trớc công nguyên, thông tin đợc truyền qua Optical Fiber Communication Cơ sở kỹ thuật thông tin sợi quang Chu Công Cẩn trạm chuyển tiếp vào khoảng năm 150 trớc công nguyên tín quang đợc mà hoá giao quy luật định để tin đợc gửi Song tiến triển hệ thống thông tin không tích cực có hạn chế công nghệ máy thu tin mắt ngời đòi hỏi hớng nhìn theo đờng thẳng tác động khí nh ma, mây mù, sơng làm cho đờng truyền không đáng tin cậy Vì ngời ta chuyển sang hình thức thông tin nhanh hiệu gửi tin hình thức qua ngời đa th đờng Tần sè, Hz 1021 1018 Tia gamma 1015 1THz 1GHz 1012 109 1MHz 106 Cực ngắn TV Tử ngoại Hồng ngoại 1KHz 1Hz 103 Radio ¸nh s¸ng Tia X B−íc sãng, m 10‐12 1nm 1mm 1mm 1m 1km 10‐9 10‐6 10‐3 1.0 103 a) TÇn sè x 1014, Hz 7.5 TÝm 400 106 4.3 Lam Lơc Vµng 500 b) Da cam Đỏ 600 700 Bớc sóng, nm Hình 13: Phổ điện từ a) Phân bố tần số bớc sóng; b) Phần nhìn thấy phổ điện từ Optical Fiber Communication Cơ sở kỹ thuật thông tin sợi quang Chu Công Cẩn Sự phát minh máy diện báo Samuel F.B More vào năm 1838 đà báo hiệu kỷ nguyên thông tin kỷ nguyên thông tin điện Dịch vụ điện báo thơng mại đợc sử dụng dây kim loại đợc thực vào năm 1844 sau đợc phát triển nhanh chóng rộng rÃi khắp giới Việc sử dụng cáp kim loại truyền dẫn tin đợc mở rộng với lắp đặt tổng đài điện thoại New Haven, Conecticut năm 1878 Năm 1887 Henrich Hertz phát minh xạ sóng ®iƯn tõ ë b−íc sãng dµi vµ vÊn ®Ị nµy đợc chứng minh Radio Guylielmo Marconi năm 1895 Trong năm sau phổ sóng điện từ đợc lợi dụng để truyền đạt tin tức từ nơi đến nơi khác, tin tức số liệu đợc truyền kênh thông tin cách xếp chồng tín hiệu phận làm biến đổi sóng điện từ đợc biết nh sóng mang Tại nơi nhận tin tức đợc tách khỏi sóng mang chế biến theo yêu cầu Việc tăng tần số sóng mang băng tần truyền dẫn sẵn có làm tăng khả thông tin lớn Vì khuynh hớng phát triển hệ thống thông tin điện dùng tần số cao tăng dần (tơng đơng với dùng sóng ngắn hơn) tạo tăng giao tiếp băng tần Khả thông tin đợc nâng lên, bớc ngoặt dẫn đến đời TV, radar đờng vi ba Phần phổ sóng điện từ đợc dùng thông tin điện đợc trình bày nh hình vẽ 12 Tần số phạm vi ứng dụng từ khoảng 300Hz băng âm tần đến khoảng 90GHz băng sóng milimeter M«i tr−êng trun dÉn sư dơng phỉ bao gồm ống dẫn sóng, dây kim loại không gian Các hệ thống thông tin dùng đờng truyền tập hợp máy điện thoại, máy phát AM, FM, truyền hình (television), băng sóng radio dân nghiệp d CB (citizen's band radio), radar, đờng vệ tinh (Satellite links) Một phần quan trọng khác phỉ sãng ®iƯn tõ bao quanh miỊn quang häc, miỊn nµy theo lƯ th−êng ng−êi ta dïng ký hiƯu bớc sóng để thay cho tần số Phổ quang học đợc xếp từ khoảng 50nm (miền cực tím) đến khoảng 100 mm (miền hồng ngoại), Optical Fiber Communication Cơ sở kỹ thuật thông tin sợi quang Chu Công Cẩn phổ ánh sáng nhìn thấy (bằng mắt ngời) từ 400 đến 700 nm Ngời ta đà sư dơng mét sè vïng b−íc sãng phỉ quang học cho hệ thống thông tin sợi quang 1.1.2 Sự phát triển hệ thống thông tin quang Từ xa xa ngời đà biết dùng ánh sáng để th«ng tin cho chiÕn tranh cịng nh− đời sống (nh đốt lửa làm hiệu, đèn hải đăng ) nhng lúc khái niệm thông tin quang cha hình thành Năm 1880 Alexander Graham Bell phát minh Photophone Ông đà truyền tiếng nói chùm sáng cách hội tụ chùm sáng hẹp vào gơng mỏng Khi sóng âm tác động làm cho gơng chuyển động làm biến đổi tơng ứng lợng quang từ gơng truyền tới tách quang Selen làm thay đổi điện trở cờng độ dòng điện ống nghe thay ®ỉi ®Ĩ thu ®−ỵc tiÕng nãi Bell ®· sư dơng phát minh để truyền tín hiệu tiếng nói 700 feet chiều dài Tuy năm 1950 thông tin quang nằm khái niệm Năm 1950, B.OBrian lần đà sử dụng bó sợi quang để truyền hình ảnh nhng sợi quang có suy hao lớn nên không sử dụng đợc thực tế Đến năm 1960 tổn hao sợi khoảng 1000 dB/km Năm 1960 đời Laser hồng ngọc đời Laser bán dẫn năm 1962 hệ thống thông tin quang đời với môi trờng truyền dẫn không khí Do tham số truyền dẫn môi trờng thay đổi theo nhiệt độ, độ ẩm, áp suất làm thông tin không ổn định bị gián đoạn chấp nhận đợc Năm 1966, Standard Telecommunications Laboratories (nớc Anh) nhà nghiên cứu cho giảm tổn hao sợi xuống 20dB/km sử dụng đợc để truyền dẫn thông tin cách khử tạp chất thủy tinh Năm 1970, Mauner, D.B.Keck Schultz Corning Glass Works đà chế tạo thành công sợi quang có Optical Fiber Communication Cơ sở kỹ thuật thông tin sợi quang Chu Công Cẩn suy hao nhỏ 20 dB/km cách mạng công nghệ sợi quang bắt đầu Năm 1970 hệ thống thông tin sợi quang xuất chủ yếu dùng cho quân đội Đến năm 1977 hệ thống Bell Laboratories Lighguide đợc lắp đặt Chicago dùng để cung cấp dịch vụ thoại, số liệu analog, số liệu digital, điện thoại hình dịch vụ Video MHz cho khách hàng Chicagos Brunsnich Building Cũng năm 1977, NTT đà công bố sản xuất đợc loại sợi có tiêu hao 0.5 dB/km bớc sóng l = 1200nm Năm 1978 xuất sợi chiết suất biến đổi có tiêu hao dB/km sử dụng cho quân lẫn dân bắt đầu xây dựng tiêu chuẩn cho hệ thống khối SAE, NATO, EFA Năm 1980 1982 hệ thống thông tin đờng trục 45 Mbit/s 90 Mbit/s sử dụng sợi quang đà đợc lắp dặt Năm 1983 AT&T đà chế tạo thành công sợi đơn mode Năm 1985 sản xuất đợc sợi quang công tác bớc sóng l= 1550nm dung lợng hệ thống năm 1986 đà bắt đầu tăng đến 560 Mbit/s, năm 1986 đời hệ thống 1.2 2.4 Gbit/s Năm 1985 thành phố Dallas Newyork đà lắp đặt hệ thống siêu đờng trục gồm kênh video/1sợi năm 1987 16 kênh video/1sợi MÃi đến năm 1989 hệ thống dựa sở ghép kênh không đồng bộ, chủ yếu dựa vào chuÈn giao tiÕp DS‐1 vµ DS‐3, ch−a cã chuÈn giao tiếp mạng Năm 1988 xuất chuẩn giao tiếp mạng quang đồng gọi tắt SONET, năm xuất tiêu chuẩn mạng nội LAN Cuộc cách mạng thời cận đại thông tin sợi quang chủ yếu tập trung vào truyền dẫn kết hợp cho phép mang sóng quang đà điều chế giống nh sóng vô tuyến với tốc độ số liệu lªn tíi trªn 10 Gbit/s 10 Optical Fiber Communication ... khác Bất kỳ hệ thống thông tin gồm phần tử nh hình vẽ 11 Hình 11: Các phần tử hệ thống thông tin Các phần tử bao gồm nơi nguồn tin nơi đa tin tới máy phát Máy phát tập hợp tin kênh truyền dẫn dạng... đến nơi nhận tin 1.1.1 Các hình thức hệ thống thông tin Trong lịch sử thông tin có nhiều hệ thống thông tin xuất Sự thúc đẩy chủ yếu sau dạng cải tiến cách thức truyền Optical Fiber Communication... 14: Sơ đồ tổng quát hệ thống thông tin quang Tõ hƯ thèng tỉng qu¸t ta cã mét sè nhËn xÐt sau: Ngn tin: Cịng nh− c¸c hƯ thèng thông tin điện nguồn tin dạng thông tin thông thờng nh tiếng nói, hình

Ngày đăng: 04/11/2019, 07:53

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w