[r]
(1)I HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG
1.1 THƠNG TIN QUANG
Khác với thơng tin hữu tuyến vô tuyến - loại thông tin sử dụng môi trường truyền dẫn tương ứng dây dẫn không gian - thông tin quang hệ thống truyền tin thơng qua sợi quang Điều có nghĩa thơng tin chuyển thành ánh sáng sau ánh sáng truyền qua sợi quang Tại nơi nhận, lại biến đổi trở lại thành thơng tin ban đầu Hình 1.1 Giới thiệu hệ thống truyền dẫn sợi quang digital sử dụng rộng rãi Trong phần xem xét giai đoạn phát triển hệ thống so sánh đặc tính với đặc tính hệ thống tồn Cuối cùng, giải thích tính chất ánh sáng
Hình 1.1 Hệ thống truyền dẫn sợi quang digital
1.1.1 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA THÔNG TIN QUANG
Các phương tiện sơ khai thông tin quang khả nhận biết người chuyển động, hình dáng màu sắc vật thơng qua đơi mắt Tiếp đó, hệ thống thông tin điều chế đơn giản xuất cách sử dụng đèn hải đăng đèn hiệu Sau đó, năm 1791, VC.Chape phát minh máy điện báo quang
(2)này, Marconi sáng chế máy điện báo vơ tuyến có khả thực thông tin người gửi người nhận xa
Đầu năm 1980, A.G.Bell - người phát sinh hệ thống điện thoại - nghĩ thiết bị quang thoại có khả biến đổi dao động máy hát thành ánh sáng Tuy nhiên, phát triển hệ thống bị bỏ bễ xuất hệ thống vô tuyến
( Bảng 1.1) Các giai đoạn phát triển thông tin cáp sợi quang
Năm Nguồn quang Cáp sợi quang 1960 Triển khai máy laser Ruby
(HUGHES) 1962 Máy laser Ga As 1965 Máy laser Co2 (BL)
1966 Khả sử dụng đường truyền dẫn cáp quang (ST, tổn thất 1000dB/km)
1970 Máy laser GaAIAS tạo dao động
liên tục (BL, Nga, NEC) Triquang sển khai thành công sử dụng abaston (Corning,ợi sáp 20 dB/km)
1973 Phương pháp sản xuất sợi quang có
độ tổn thất thấp (MCVD, BL, dB/km)
1976 Máy laser GalnAsP dao động liên tục (MIT, KDD, TIT, NTT)
Đề xuất khả sản xuất sợi quang florua (France, Lucas) 1977 Máy laser GaAIAs có tuổi thọước
lượng 100 năm (BL, NTT) 1979 Máy laser GalnAsP 1,55 um
(KDD, BL, TIT) dao động liên tục độCh tếổ tn thạo sấợt ti quang có Abastoes cóối thiểu (NTT, 0.18 dB/km (1.55um))
1980 Cấu trúc laser giếng lượng tửđược chế tạo (Bell Lab)
Chế tạo sợi quang Flo (NRL) độ
tổn thất 1000 dB/km 1981 GalnAsP LD (1.6 um) Continuous
Oscillation (TIT) 1982 LD Array High Power
(2.5 W Continuous Osciltation)
1983 Single Mode, Single Frequency LD
(KDD, Bel Lab.)
(3)LD
Commercialization (NEC, Hitachi etc.)
Độ tổn thất 1dB/km (khoảng 2.5 um)
1989 GaAI/AIGa Laser Develoment
Sự nghiên cứu đại thông tin quang bắt đầu phát minh thành công Laser năm 1960 khuyến nghị Kao Hockham năm 1966 việc chế tạo sợi quang có độ tổn thất thấp năm sau, Kapron chế tạo sợi quang suốt có độ suy hao truyền dẫn khoảng 20 dB/km Được cổ vũ thành công này, nhà khoa học kỹ sư khắp giới bắt đầu tiến hành hoạt động nghiên cứu phát triển kết công nghệ mơi giảm suy hao truyền dẫn, tăng giải thông Laser bán dẫn phát triển thành công năm 70 Như <bảng 1.1>, độ tổn thất sợi quang giảm đến 0,18 dB/km Hơn nữa, năm 70 Laser bán dẫn có khả thực dao động liên tục nhiệt độ khai thác chế tạo Tuổi thọ ước lượng 100 năm Dựa công nghệ sợi quang Laser bán dẫn gửi khối lượng lớn tín hiệu âm / liệu đến địa điểm cách xa hàng 100 km sợi quang có độ dày sợi tóc, khơng cần đến tái tạo Hiện nay, hoạt động nghiên cứu nghiêm chỉnh tiến hành lĩnh vực gọi photon học - lĩnh vực tối quan trọng tất hệ thống thông tin quang, có khả phát hiện, xử lý, trao đổi truyền dẫn thông tin phương tiện ánh sáng Photon học có khả ứng dụng rộng rãi lĩnh vựđiện tử viễn thông kỷ 21
1.1.2 Các đặc tính thơng tin quang
Trong thông tin sợi quang, ưu điểm sau sợi quang sử dụng cách hiệu quả: độ suy hao truyền dẫn thấp băng thơng lớn Thêm vào đó, chúng sử dụng để thiết lập đường truyền dẫn nhẹ mỏng (nhỏ), khơng có xun âm với đường sợi quang bên cạnh không chịu ảnh hưởng nhiễm cảm ứng sóng điện tử Trong thực tế sợi quang phương tiện truyền dẫn thông tin hiệu kinh tế có
(4)có thể truyền đến địa điểm cách xa hàng 100 km mà không cần đến tái tạo
Thứ hai, sợi quang nhỏ nhẹ xuyên âm Do vậy, chúng lắp đặt dễ dàng thành phố, tàu thuỷ, máy bay tồ nhà cao tầng khơng cần phải lắp thêm đường ống cống cáp
Thứ ba, sợi quang chế tạo từ chất điện mơi phí dẫn nên chúng khơng chịu ảnh hưởng can nhiễu sóng điện từ xung điện từ Vì vậy, chúng sử dụng để truyền dẫn mà khơng có tiếng ồn Điều có nghĩa lắp đặt với cáp điện lực sử dụng mơi trường phản ứng hạt nhân
Thứ tư, nguyên liệu chủ yếu để sản xuất sợi quang cát chất dẻo -là thứ rẻ đồng nhiều - nên kinh tế cáp đồng trục nhiều Giá thành sợi quang giảm nhanh công nghệ đưa Ngoài ra, đề cập trên, đặc trưng có độ tổn thất thấp giá thành lắp đạt ban đầu giá thành bảo dưỡng sửa chữa thấp chúng cần tái tạo
Ngồi ưu điểm nêu trên, sợi quang có độ an tồn, bảo mật cao, tuổi thọ dài có khả đề kháng mơi trường lớn Nó dễ bảo dưỡng, sửa chữa có độ tin cậy cao Hơn nữa, khơng bị rị rỉ tín hiệu dễ kéo dài cần chế tạo với giá thành thấp Trong bảng 1.2, tổng hợp ưu điểm Nhờ ưu điểm này, sợi quang sử dụng cho mạng lưới điện thoại, số liệu/ máy tính, phát truyền hình (dịch vụ băng rộng) sử dụng cho ISDN, điện lực, ứng dụng y tế quân sự, thiết bịđo
Bảng 1.2 Các ưu nhược điểm sợi quang
Đặc tính Ưu điểm Nhược điểm
Độ tổn thất thấp Cự ly tái tạo xa chi phí thiết bịđường dây dẫn
Dải thông lớn Truyền dẫn dung lượng lớn
Giảm kích thước đường truyền dẫn
Dễ lắp đặt bảo dưỡng Giảm chi phí lắp đặt cống
Khó đấu nối
Phi dẫn Ngăn ngừa xuyên âm Thông tin an tồn
Cần có đường dây Cấp nguồn cho tiếp phát
(5)Chi phí sản xuất rẻ chỉnh lõi (cáp)
Đánh giá Dường truyền dẫn tuyệt vời
Có thể giải tiến công nghệ
mới
1.2 CÁP SỢI QUANG
Sợi quang dây nhỏ dẻo truyền ánh sáng nhìn thấy tia hồng ngoại Như trình bày hình 1.4, chúng có lõi có phần bao bọc xung quanh lõi Để ánh sáng phản xạ cách hồn tồn lõi chiết suất lõi lớn chiết suất áo chút
Vỏ bọc phía ngồi áo bảo vệ sợi quang khỏi bịẩm ăn mòn, đồng thời chống xuyên âm với sợi bên cạnh làm cho sợi quang dễ xử lý Để bọc ta dùng nguyên liệu mềm độ tổn thất lượng quang lớn
Hình 1.4 Cấu trúc cáp sợi quang
Lõi áo làm thuỷ tinh hay chất dẻo (Silica), chất dẻo, kim loại, fluor, sợi quang kết tinh) Ngoài chúng phân loại thành loại sợi quang đơn mode đa mode tương ứng với số lượng mode ánh sáng truyền qua sợi quang Ngồi chúng cịn phân loại thành sợi qaung có số bước số lớp tuỳ theo hình dạng chiết suất phần lõi sợi quang Các vấn đề trình bày tỉ mỉ mục 1.2.2
1.3 HỆ THỐNG CÁP QUANG
(6)Đường nối tâm khu vực gốc lên có hình tam giác đều, hình vng hay hình lục giác Khơng có hình dạng tế bào đa giác phân bổ khác ngồi hình Chúng gọi kiểu tế bào tam giác kiểu tế bào hình vng kiểu tế bào lục giác Mỗi kiểu tế bào có đặc tính riêng
a Cự ly tế bào: Khi bao phủ khu vực với dạng tế bào khoảng cách tâm <bảng 2.3> Khoảng cách tâm dạng lục giác lớn
Bảng 2.4 Khu vực tế bào đơn vị khu vực gốc lên
Kiểu tế bào đơn vị Khu vực tế bào đơn vị Khu vực chống lấn
Tam giác
3
R2 1.3R2
( -
)R2 1.2R2
Hình vuông 2R2 ( - )R2 0.73R2
Lục giác
3
R2 0.26R2
( - )R2 0.35R2
R: Độ rộng tế bào chống lấn Hình vẽ
Bảng 2.5 Độ rộng tế bào chống lấn Kiểu tế bào đơn vị Độ rộng tế bào chống lấn Tam giác R
Hình vng (2 - ) R 0.59R Lục giác (2 - ) R 0.27R
R : Bán kính
Hình vẽ
(7)c Số lượng tần số cần thiết tối thiểu: Do sử dụng tần số nhiễu với tế bào bên cạnh, số lượng tần số cần thiết tối thiểu trình bày <bảng 2.6>
Bảng 2.6 Số lượng tần số cần thiết tối thiểu
Dạng tế bào đơn vị Số lượng tần số cần thiết tối thiểu Tam giác
Hình vng
Lục giác