Thiết kế tuyến truyền dẫn thông tin quang vinh dùng luận văn tốt nghiệp đại học

Trờng đại học vinh Khoa in T Vin Thụng ===  === ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: THIẾT KẾ TUYẾN TRUYỀN DẪN THÔNG TIN QUANG - DÙNG GV híng dÉn: TS Nguyễn Thị Quỳnh Hoa SV thùc hiƯn: Nguyễn Chí Dũng Líp: 47K - §TVT Vinh – 2011 2011 Mục lụcc lục lụcc Tóm tắt đồ án Danh sách hình vẽ Danh sách bảng biểu .7 Thuật ngữ viết tắt Chương Tổng quan hệ thống thông tin quang 10 1.1 Khái niệm 10 1.2 Lịch sử phát triển 11 1.3 Cấu hình hệ thống thông tin quang .13 1.4 Phân loại hệ thống .15 1.5 Ưu nhược điểm hệ thống thông tin quang 15 1.5.1 Ưu điểm 15 1.5.2 Nhược điểm 16 1.6 Ứng dụng xu phát triển .17 Chương Sợi quang cáp sợi quang 18 2.1 Sợi quang .18 2.1.1 Cấu tạo 18 2.1.2 Phân loại .19 2.1.3 Nguyên lý truyền sáng sợi quang 27 2.1.4 Đặc tính truyền dẫn sợi quang .32 2.2 Cáp sợi quang 38 2.2.1 Yêu cầu kỹ thuật 38 2.2.2 Cấu trúc cáp quang .39 2.2.3 Phân loại ứng dụng 41 Chương Các linh kiện biến đổi quang điện .44 3.1 Các nguyên lý biến đổi quang điện .44 3.2 Thiết bị phát quang 45 3.2.1 Yêu cầu kỹ thuật 46 3.2.2 Diode phát quang LED 47 3.2.3 Laser diode LD .50 3.3 Thiết bị thu quang .52 3.3.1 Photodiode PIN 52 3.3.2 Photodiode thác APD 53 3.3.3 Đặc tính kỹ thuật Photodiode 54 Chương Một số thiết bị quang thị trường 57 4.1 Các khuyến nghị ITU 57 4.2 Cáp sợi quang 59 4.2.1 Cáp Vcom FTTH SMF 59 4.2.2 Cáp Nexan sợi 50/125μmm 60 4.3 Thiết bị thu phát quang 62 4.3.1 Fujitsu FLX 150/600 62 4.3.2 Fujitsu FLX 600A (VFT) .63 4.3.3 Fujitsu Flashwave 4270 63 Chương Thiết kế tuyến cáp quang Vinh – Dùng dung lượng yêu cầu 622Mbp/s (STM-4) .65 5.1 Chọn tuyến 65 5.2 Chọn bước sóng làm việc 65 5.3 Chọn cáp 65 5.4 Chọn thiết bị 65 5.5 Tính tốn thiết kế tuyến .66 5.5.1 Yêu cầu quỹ thời gian lên 67 5.5.2 Yêu cầu quỹ công suất .68 Chương Chương trình hỗ trợ thiết kế tuyến thơng tin quang 70 6.1 Lưu đồ thuật toán 70 6.2 Thiết kế giao diện chương trình 71 6.3 Kết 72 Kết luận 74 Lời nói đầu Hệ thống thông tin cáp sợi quang hệ thống truyền dẫn với kỹ thuật công nghệ tiên tiến nhất, cho phép tạo tuyến truyền dẫn dài dung lượng lớn có chất lượng cao Ngồi ra, hệ thống thơng tin quang cịn chứa ưu điểm vượt trội mà không hệ thống sánh được, lẽ mà ngày thông tin quang trở thành tuyến truyền dẫn trọng yếu mạng lưới viễn thông Hiểu điều nên nhận đồ án tốt nghiệp, lựa chọn đề tài “Thiết kế tuyến truyền dẫn thơng tin quang Vinh – Dùng” với mục đích để tìm hiểu hệ thống thơng tin quang sâu Do thời gian có hạn vấn đề thông tin quang lại sâu, rộng nên tập đồ án tránh sai sót định Kính mong bảo thầy góp ý chân tình bạn Trong trình thực đề tài, tơi gia đình, bạn bè, người thân động viên khích lệ Nhân tơi có lời cảm ơn tới người đặc biệt TS Nguyễn Thị Quỳnh Hoa – Người nhiệt tình, tận tâm hướng dẫn tơi hồn thành đề tài Vinh, 16/05/2011 Sinh viên thực Nguyễn Chí Dũng Tóm tắt đồ án Để đáp ứng nhu cầu truyền tải bùng nổ thông tin nay, mạng truyền dẫn cần phải phát triển quy mô lẫn công nghệ cấu trúc mạng Do vậy, để xây dựng hệ thống thông tin quang cần phải tìm hiểu đầy đủ hệ thống thơng tin Chính mà đồ án chia thành năm chương với ba chương đầu sở lý thuyết, cụ thể chương có nội dung sau: Chương trình bày cách tổng quan hệ thống, đưa khái niệm, trình phát triển lĩnh vực thơng tin quang, mơ hình cấu trúc nêu rõ ưu – nhược điểm hệ thống, giúp cho có cách nhìn sơ lược tổng quát Chương hai trình bày sợi quang cáp sợi quang Qua chương này, biết thành phần, cấu tạo sợi cáp sợi quang Ngồi ra, cịn sâu vào ngun lý truyền dẫn sáng sợi quang – yếu tố quan trọng để hình thành hệ thống truyền dẫn quang Chương ba trình bày linh kiện biến đổi quang điện Từ nắm bắt cấu trúc, nguyên lý đặc tính thiết bị phát thu quang Chương bốn tìm hiểu số thiết bị quang thị trường Chương trình bày đặc tính thơng số kỹ thuật số loại thiết bị, giúp cho người kỹ sư lựa chọn để thực cho công việc thiết kế Chương năm chương chủ đề đồ án, chương trình bày bước thiết kế nội dung chủ đạo thiết kế tuyến truyền dẫn quang Vinh – Dùng Chương sáu trình bày cơng cụ hỗ trợ cho việc tính tốn để thiết kế tuyến truyền dẫn thơng tin quang tác giả tự biên soạn Danh sách hình vẽ Hình 1.1 Cấu trúc hệ thống thơng tin quang Hình 2.1 Cấu trúc sợi quang sử dụng viễn thơng Hình 2.2 Dạng phân bố chiết suất lõi sợi SI Hình 2.3 Dạng phân bố chiết lõi sợi GI Hình 2.4 Mặt cắt sợi đa mode chiết suất gradient Hình 2.5 Mặt cắt sợi đa mode chiết suất bậc Hình 2.6 Mặt cắt sợi đơn mode chiết suất bậc Hình 2.7 Hiện tượng phản xạ ánh sáng Hình 2.8 Hiện tượng khúc xạ ánh sáng Hình 2.9 Hiện tượng phản xạ tồn phần Hình 2.10 Truyền sáng lõi sợi MM-SI Hình 2.11 Truyền sáng lõi sợi MM-GI Hình 2.12 Cấu trúc cổ điển cáp sợi quang Hình 2.13 Sự đặt khác thành phần gia cường cáp Hình 3.1 Các tượng biến đổi quang điện Hình 3.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động LED Hình 3.3 Cấu tạo khoang cộng hưởng Hình 3.4 Sơ đồ vùng lượng PIN Hình 3.5 Cấu trúc APD Hình 6.1 Lưu đồ thuật tốn Hình 6.2 Giao diện chương trình Hình 6.3 Giao diện phần tính tốn theo quỹ cơng suất Hình 6.4 Giao diện phần tính tốn theo quỹ thời gian lên Hình 6.5 Kết chạy chương trình cho tuyến Vinh - Dùng 11 19 21 22 26 26 27 28 28 29 31 32 39 40 44 47 51 53 54 70 71 71 72 73 Danh sách bảng biểu Bảng 2.1 Phân loại sợi dẫn quang Bảng 3.1 Các tham số LED Bảng 3.2 Các đặc tính ELED tiêu biểu Bảng 3.3 Đặc tính độ nhạy Photodiode Bảng 3.4 Đặc tính kỹ thuật Photodiode Bảng 4.1 Các tiêu G.651.1 (07/2007) Bảng 4.2 Các tiêu G.652.A (11/2009) Bảng 4.3 Thông số kỹ thuật cáp Vcom FTTH Bảng 4.4 Đặc tính kỹ thuật cáp Nexan sợi 50/125μmm Bảng 4.5 Thông số truyền dẫn cáp Nexan sợi 50/125μmm Bảng 4.6 Các thông số kỹ thuật thiết bị FLX 600A Bảng 5.1 Tóm tắt tham số tuyến 20 49 49 55 55 58 59 60 61 61 63 66 Thuật ngữ viết tắt Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt APD Avalanche photodiode Diode tách sóng thác BER Bit error rate Tỷ lệ lỗi bit DWDM Dense WDM WDM mật độ (cao, dày đặc) EDFA Erbium doped fiber amplifier Khuếch đại quang sợi có pha tạp erbium ELED Edge emitting LED LED phát cạnh FTTH Fiber to the home Sợi quang tới tận nhà GVD Group velocity dispersion Tán sắc vận tốc nhóm GI Gradient index Chỉ số biến đổi liên tục IM-DD Intensity modulation – direct Điều biến cường độ - tách detection sóng trực tiếp LAN Local area network Mạng nội LASER Light amplication by Khuếch đại ánh sáng kích stimulate emission of thích phát xạ radiation LD Laser diode Diode laser LED Light emitting diode Diode phát quang MM Multimode Đa mode OADM Optical add/drop multiplexer Bộ ghép kênh xen rẽ quang OTN Optical transport network Mạng truyền dẫn quang PCS Plastic clad silica Sợi thủy tinh vỏ chất dẻo PDH Plesiochronous digital Phân cấp số cận đồng hierarchy SDH Synchronous digital hierarchy Phân cấp số đồng SI Step index Chỉ số bậc SLA Semiconductor laser Bộ khuếch đại laser bán dẫn amplifier SM Single mode Đơn mode STM Synchronous transport Mô-đun chuyển tải đồng module WDM Wavelength division multiplexing Ghép kênh theo bước sóng ... ngày thơng tin quang trở thành tuyến truyền dẫn trọng yếu mạng lưới viễn thông Hiểu điều nên nhận đồ án tốt nghiệp, lựa chọn đề tài ? ?Thiết kế tuyến truyền dẫn thông tin quang Vinh – Dùng? ?? với... thơng tin quang sợi hệ thống thơng tin sóng ánh sáng sử dụng sợi quang để truyền thông tin [1] Có hai loại hình thức thơng tin quang vô tuyến thông tin quang hữu tuyến Thơng tin quang vơ tuyến. .. hai dạng lặp khuếch đại quang khuếch đại quang loại laser bán dẫn SLA khuếch đại quang sợi Bộ khuếch đại quang dùng trạm lặp tuyến thông tin quang thường dạng khuếch đại quang sợi trộn chất đất