Tài liệu Tiểu luận " Hệ thống truyền dẫn hữu tuyến và hệ thống thông tin cáp quang " ppt

Phần I : Hệ thống truyền dẫn hữu tuyến GVHD : Cô Nguyễn Thị Hương - - TIỂU LUẬN Hệ thống truyền dẫn hữu tuyến Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Thị Hương Họ tên sinh viên : - - Nghành điện tử viễn thông -1- Đồ án thực tập Phần I : Hệ thống truyền dẫn hữu tuyến GVHD : Cô Nguyễn Thị Hương LỜI NÓI ĐẦUI NÓI ĐẦUU HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN HỮU TUYẾN THỐNG TRUYỀN DẪN HỮU TUYẾNNG TRUYỀN DẪN HỮU TUYẾNN DẪN HỮU TUYẾNN HỮU TUYẾNU TUYẾNN a Cáp xoắn đôin đôiôi .6 b.Cáp đôiồng trụcng trụcc Sóng vơ tuyếnn a.Phổ vô tuyến vô tuyếnn b.Kếnt nối vô tuyếni vô tuyếnn 10 c.Vệ tinh tinh 11 Cáp quang 13 Nghành điện tử viễn thông -2- Đồ án thực tập Phần I : Hệ thống truyền dẫn hữu tuyến GVHD : Cô Nguyễn Thị Hương LỜI NÓI ĐẦU Ngày hệ thống truyền dẫn hữu tuyến viễn thông đa dạng, từ truyền dẫn cáp đồng, ống dẫn sóng đến truyền dẫn cáp quang Cáp quang trở thành phương tiện truyền dẫn hiệu mạng thuê bao, ngày nhiều nước sử dụng làm phương tiện truyền dẫn thơng tin có chất lượng truyền dẫn tốt hẳn so hệ thống truyền dẫn khác - cịn phương tiện truyền dẫn an tồn điều kiện Nó đóng vai trị đa truyền dẫn dịch vụ viễn thơng có chất lượng cao địng đại như: Truyền số liệu, hội nghị truyền hình, truy nhập liệu từ xa, dẫn tạp thông tin đa phương tiện Bản báo cáo thực tập em gồm có phần :  Phần : Hệ thống truyền dẫn hữu tuyến  Phần : Hệ thống thông tin quang Được hướng dẫn giúp đỡ nhiệt tình NGUYỄN THỊ HƯƠNG báo cáo tực tập em hoàn thành,tuy nhiên khả có hạn nên khơng tránh khỏi sai sót, em kính mong thầy giáo xem xét góp ý để báo cáo hoàn thiện Nghành điện tử viễn thông -3- Đồ án thực tập Phần I : Hệ thống truyền dẫn hữu tuyến GVHD : Cô Nguyễn Thị Hương HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN HỮU TUYẾN Trong buổi sơ khai công nghệ điện thoại, dây kim loại môi trường truyền dẫn để kết nối thuê bao mạng Ngày nay, cáp sợi quang tuyến vơ tuyến khác có dung lượng truyền dẫn cao sử dụng rộng rãi Trong đa số trường hợp, mạng viễn thông bao gồm hỗn hợp phương tiện truyền dẫn khác Về nguyên lý, chúng sử dụng cho truyền dẫn thông tin tương tự số Tuy nhiên, nhà khai thác không lựa chọn phương tiện truyền dẫn dựa sở kỹ thuật Quả thực, khía cạnh kinh tế có vai trị lớn Sự đầu tư vào mạng trước thời hạn khấu hao thiết bị phải tính đến Trong phần này, nghiên cứu phương tiện truyền dẫn sau:  Cáp đồng  Sóng vô tuyến  Cáp sợi quang Nghành điện tử viễn thông -4- Đồ án thực tập Phần I : Hệ thống truyền dẫn hữu tuyến GVHD : Cô Nguyễn Thị Hương Thông tin tương tự Thông tin số Thông tin tương tự Thông tin số 0 1 1 0 1 A/D A/D Ghép Ghép kênh kênh thời thời gian gian A/D A/D Ghép Ghép kênh kênh tần tần số số Giải Giải ghép ghép kênh kênh tần tần số số Giải Giải ghép ghép kênh kênh thời thời gian gian Mã Mã đường đường Giải Giải mã mã Điều Điều chế chế Giải Giải điều điều chế chế Vô tuyến Cáp đồng R R Ghép Ghép kênh kênh bước bước sóng sóng Giải Giải ghép ghép kênh kênh bước bước sóng sóng Cáp quang Hình Tổng quan phương thức truyền dẫn Tất phương thức không cần thiết cho tất loại thông tin, chẳng hạn mặt truyền dẫn, gọi nội hạt minh hoạ hình Thơng tin tương tự Thơng tin tương tự Cáp đồng Hình Truyền dẫn gọi điện thoại nội hạt Nghành điện tử viễn thông -5- Đồ án thực tập Phần I : Hệ thống truyền dẫn hữu tuyến GVHD : Cô Nguyễn Thị Hương Cáp đôiồng trụcng Cáp kim loại (thường cáp đồng) tạo nên phần lớn mạng viễn thông, đặc biệt phần mạng kết nối đến thuê bao Có hai kiểu cáp kim loại chính: cáp xoắn cáp đồng trục Ngồi ra, dây trần (dây khơng cách điện) sử dụng vùng nông thôn Cáp xoắn cáp đồng trục sử dụng cho truyền dẫn số tương tự, dây trần sử dụng cho kết nối tương tự 3,1kHz a Cáp xoắn đôi Dạng cáp xoắn đôi đơn giản sử dụng nhà Cáp có dây dẫn đấu nối telephone tới ổ cắm tường Tại tổng đài nhà khai thác có nhiều lựa chọn hơn, chẳng hạn 2, 10, 50 100 hay 500 đôi Cáp xoắn sử dụng chủ yếu mạng truy nhập thuê bao tổng đài, -trong chừng mặc đó- sử dụng mạng trung kế tổng đài Cáp xoắn phát triển trước tiên cho kết nối tương tự Một phần lớn mạng cáp sử dụng cáp cách điện giấy Nhựa vật liệu cách điện tốt hơn, khơng nhạy cảm với độ ẩm có độ suy hao thấp tần số cao Bởi vậy, cáp xoắn sản xuất ngày cách điện nhựa Phần lớn mạng cáp xoắn đôi chôn đất Vỏ Vỏ cách ly Đơi sợi Hình Mặt cắt cáp xoắn đôit cắn đôit cáp xoắn đôia cáp xoắn đôin đôiôi Nghành điện tử viễn thông -6- Đồ án thực tập Phần I : Hệ thống truyền dẫn hữu tuyến GVHD : Cô Nguyễn Thị Hương Thông thường, vật liệu dẫn điện đồng, dây dẫn sản xuất theo số đường kính tiêu chuẩn - thông thường 0.4, 0.5, 0.6 0.7mm Các dây dẫn cáp xoắn với để tạo nên đôi dây (hai dây dẫn) hay bốn dây Suy hao tính theo km phụ thuộc vào đường kính dây dẫn tần số Pair Quad Quad Hình Cáp xoắn đôi hai kiểu dây Lõi cáp thường bọc hay nhiều lớp giấy băng nhựa để giữ đôi cáp lại với để bảo vệ cáp Vỏ cáp làm nhựa kim loại (chì nhơm) hay hỗn hợp nhựa kim loại Với lựa chọn vật liệu thích hợp, vỏ bọc hoạt động chắn chống lại nhiễu điện từ truờng Để bảo vệ cáp khỏi hư hại khí, vỏ bọc sợi thép băng quấn xung quanh vỏ b.Cáp đồng trục Cáp đồng trục sử dụng hệ thống đa kênh tương tự (FDM) số (TDM), mạng truyền số liệu cục bộ, mạng cáp TV làm ống dẫn sóng cho anten Cáp bao gồm nhiều ống đồng trục, bên ống gồm dây dẫn bọc dây dẫn bên ngồi có dạng hình ống Các ống đồng trục có dung lượng truyền dẫn lớn (10800 kênh thoại hệ thống đa kênh tương tự) Trong mạng trung kế, ống đồng trục sử dụng theo đôi, ống truyền dẫn theo hướng Ngày nay, cáp đồng trục khơng cịn Nghành điện tử viễn thông -7- Đồ án thực tập Phần I : Hệ thống truyền dẫn hữu tuyến GVHD : Cô Nguyễn Thị Hương lắp đặt phần trung kế mạng viễn thơng Nó thay cáp sợi quang Tuy nhiên phần sử dụng cho cáp TV- cáp đồng trục sử dụng phần truy cập mạng băng rộng tương lai Hình Cáp đồng trục Sợi dẫn hình ống bên ngồi có chức bảo vệ: khơng xảy giao thoa qua lại tín hiệu ống liền Thông thường, sợi dẫn bên sợi dẫn đồng đặc, hình trịn xoay Sợi dẫn bên làm đồng Sự cách điện tốt giữa sợi dẫn khơng khí, người ta thường sử dụng nhựa Sợi dẫn bên phải ln ống, định định vị vịng đệm nhựa thông qua việc nén nhẹ ống nhựa khoảng định Để nâng cao chất lượng tần thấp, băng thép quấn xung quanh ống Hình Cáp đồng trục với vịng đệm nhựa Một vài ứng dụng yêu cầu cáp đồng trục linh hoạt Cáp có sợi dẫn bên gồm nhiều dây sợi dẫn bên gồm nhiều dây xoắn lại Thông thường, vật liệu cách điện nhựa Nghành điện tử viễn thông -8- Đồ án thực tập Phần I : Hệ thống truyền dẫn hữu tuyến GVHD : Cơ Nguyễn Thị Hương Sóng vơ tuyến Vơ tuyến mơi trường truyền dẫn có nhiều lĩnh vực áp dụng, môi trường cung cấp cho người dùng mềm dẻo (chẳng hạn, điện thoại kéo dài) Vơ tuyến sử dụng cục bộ, liên châu lục cho thông tin cố định lẫn di động nút mạng người sử dụng nút mạng Trong phần này, ta đề cập đến liên kết vô tuyến kết nối vệ tinh a.Phổ vô tuyến Phổ vô tuyến, từ 3kHz đến 300GHz dải phổ sóng điện từ (tần số hồng ngoại, sóng ánh sáng, tia cực tím, X-quang dải tần số khác) Phổ vô tuyến chia thành dải tần hình 14, từ VLF (tần số cực thấp) tới EHF (tần số cực cao) VLF Tần số thấp 3K LF Tần số thấp 30K MF Tần số Trung bình 300K HF Tần số cao 3M VHF Tần số cao 30M UHF Tần số cực cao 300M EHF SHF Tần số Tần số siêu cao siêu siêucao 3G 30G F[Hz] 300G Hình Dải tần phổ vơ tuyến Sự lan truyền sóng vơ tuyến phụ thuộc vào tần số Sóng vơ tuyến với tần số 30 MHz bị phản xạ lớp khác tầng khí mặt đất, sử dụng cho thơng tin biển, điện báo telex Với tần số dung lượng bị giới hạn tới hàng chục hàng trăm bit/s Trên 30MHz, tần số cao nên không bị phản xạ tầng điện ly Những dải tần VHF UHF sử dụng cho TV, quảng bá điện thoại di động thuộc vào nhóm Những tần số 3GHz chịu suy hao nghiêm trọng gây Nghành điện tử viễn thông -9- Đồ án thực tập Phần I : Hệ thống truyền dẫn hữu tuyến GVHD : Cô Nguyễn Thị Hương vật cản (như tồ nhà), u cầu phải có “tầm nhìn thẳng” máy phát thu Hệ thống liên kết vô tuyến thường sử dụng tần số 40 GHz hệ thống vệ tinh thường sử dụng tần số 14 GHz Dung lượng sử dụng vào khoảng 10-150Mb/s b.Kết nối vô tuyến Trong kết nối vô tuyến, truyền dẫn bị ảnh hưởng theo chuỗi máy phát máy thu vô tuyến Liên kết vô tuyến sử dụng cho tương tự số Hình Kết nối vơ tuyến Tại khoảng cách định, tín hiệu nhận chuyển tiếp đến trạm liên kết Xem hình Trạm liên kết chủ động thụ động Một trạm liên kết chủ động khuếch đại tái tạo lại tín hiệu cịn trạm liên kết thụ động thông thường bao gồm hai anten parabol kết nối trực tiếp mà không khuếch đại tín hiệu điện chúng Mỗi liên kết vơ tuyến cần kênh vô tuyến, kênh cho hướng Cần có khoảng cách vài MHz tần số phát thu Anten parabol ống dẫn sóng giống hệt sử dụng cho hai hướng Nghành điện tử viễn thông -10- Đồ án thực tập Phần I : Hệ thống truyền dẫn hữu tuyến GVHD : Cô Nguyễn Thị Hương Khoảng cách trạm gọi chiều dài hấp phụ thuộc công suất phát, kiểu anten khí hậu tần số Tần số sóng mang cao, khoảng cách ngắn Chẳng hạn, hệ thống 2GHz có khoảng cách xấp xỉ 50km 18GHz có khoảng cách khoảng 5-10km c.Vệ tinh Các hệ thống vệ tinh giống hệ thống vô tuyến, khác trạm chuyển tiếp trung gian chuyển động theo quỹ đạo xung quanh trái đất thay việc thiết lập cố định mặt đất Xem hình Vệ tinh vẽ nên quỹ đạo Polar(cực) địa tĩnh Vệ tinh cực có quỹ đạo qua cực độ cao khoảng 1000km sử dụng cho mục đích dự báo thời tiết quân Nghành điện tử viễn thông -11- Đồ án thực tập Phần I : Hệ thống truyền dẫn hữu tuyến GVHD : Cơ Nguyễn Thị Hương Hình Hệ thống vệ tinh Vệ tinh sử dụng cho viễn thông phóng theo quỹ đạo địa tĩnh mặt phẳng xích đạo độ cao khoảng 35,800km so với mặt đất Thời gian bay vòng quanh quỹ đạo khoảng 24h trái đất tự quay nên dường vệ tinh đứng yên so với đất Xấp xỉ 1/3 bề mặt trái đất bao phủ anten với xạ toàn cầu Tuyến vệ tinh sử dụng viễn thông quốc tế liên tỉnh Sử dụng liên lục địa giúp giảm cáp quang chơn biển Đặc tính truyền dẫn tuyến vệ tinh tuyệt hảo giảm phiền phức Tuy nhiên, khoảng cách dài trạm mặt đất vệ tinh gây độ trễ 240ms, làm ảnh hưởng tới thơng tin thoại gây tiếng vọng với thời gian truyền sóng khoảng 0,5giây Intelsat (Hiệp hội vệ tinh viễn thông quốc tế) thành lập với mục tiêu hỗ trợ tài chính, phát triển điều hành hệ thống vệ tinh viễn thơng thương mại tồn cầu Ngày Intelsat, có 100 nhà khai thác, chịu trách nhiệm phóng, khai thác vệ tinh Các nhà khai thác riêng (hoặc hiệp hội nhà khai thác) quản lý trạm mặt đất Tuy nhiên Intelsat chịu trách nhiệm vài trạm mặt đất mà yêu cầu vệ tinh điều khiển giám sát Một vệ tinh Intelsat Intelsat VI, có 80000 kênh thoại Nghành điện tử viễn thông -12- Đồ án thực tập Phần I : Hệ thống truyền dẫn hữu tuyến GVHD : Cô Nguyễn Thị Hương Cáp quang Trong năm 1870,Tyndall, người Anh ánh sáng dẫn qua kiểu vòi phun nước Vào cuối kỷ 19, Graham Bell thiết kế điện thoại quang Chính khó khăn việc tìm nguồn sáng thích hợp khiến cho kỹ thuật đưa vào sử dụng chậm 100 năm Cuộc thử nghiệm với cáp quang diễn vào năm 1975 1980, hệ thống thương mại mở cho lưu lượng thoại Các đặc tính đặc biệt sợi quang làm cho trở thành phương tiện truyền dẫn quan trọng mạng viễn thông Cáp quang sử dụng chủ yếu cho truyền dẫn số mạng đô thị tuyến đường dài Nó có dung lượng truyền dẫn lớn Ngày nay, có nhiều hệ thống với tốc độ vài Gb/s, chẳng hạn tốc độ 2,5Gb/s tương đương với xấp xỉ 32000 gọi tốc độ 64kb/s Các giới hạn thiết bị đầu cuối Cáp quang bao gồm số sợi thuỷ tinh có đường kính nhỏ Xem hình 11 Những sợi thuỷ tinh nhìn vào bên sợi Trong thực tế, ánh sáng hồng ngoại truyền xuyên suốt sợi Sợi Plastic lựa chọn sợi thuỷ tinh cho truyền dẫn với khoảng cách ngắn khoảng 100m Sợi Plastic rẻ có suy hao cao Vỏ bọc thứ cấp 1mm Vỏ bọc sơ cấp 250m Vỏ 125m Lõi 10m Hình 11 Sợi quangi quang Nghành điện tử viễn thông -13- Đồ án thực tập Phần I : Hệ thống truyền dẫn hữu tuyến GVHD : Cơ Nguyễn Thị Hương Sợi gồm có lõi thuỷ tinh với lớp vỏ bọc thuỷ tinh bao quanh Lõi có số khúc xạ cao lớp vỏ bọc làm thạch anh ngun chất Thơng thường đường kính lớp bọc 125m Đường kính lõi loại sợi khác nhau, thơng thường 8, 10 hay 50m Hình 12 cho biết cách xếp cáp quang Nó có lớp vỏ bọc có khả bảo vệ chống lại nước, hoá chất lớp bọc thứ cấp lỏng hay nịt chặt Lớp vỏ bọc sơ cấp 250m Lớp bọc thứ cấp lỏng 2,4mm Dây gia cường Lõi có rãnh polyethylene, 10mm Chất làm đầy Chất làm đầy Hình 12 : Cáp quang với 36 sợi Cáp quang có lõi gia cường làm thép nhựa, chống lại lực kéo căng uốn cong Hơn nữa, cáp cịn có chất làm đầy để cố định sợi, chống lại nước uốn cong Vỏ bọc cáp làm nhựa, thường polythylen Số lượng sợi cáp khác nhau, phụ thuộc vào ứng dụng thực tế, cáp có hàng nghìn sợi Trong tương lai hệ thống truyền dẫn cáp quang phát triển vượt bậc, hệ thống truyền dẫn tiên tiến, tốc độ cao, dung lượng lớn, đáp ứng nhu cầu người sử dụng Nghành điện tử viễn thông -14- Đồ án thực tập Phần I : Hệ thống truyền dẫn hữu tuyến GVHD : Cô Nguyễn Thị Hương -15- Đồ án thực tập Nghành điện tử viễn thơng GVHD : C« Nguyễn Thị Hơng Phần I : Hệ thống truyền dẫn hữu tuyến Nghành điện tử viễn thông -16- Đồ án thùc tËp ... : Hệ thống truyền dẫn hữu tuyến GVHD : Cơ Nguyễn Thị Hương LỜI NĨI ĐẦUI NĨI ĐẦUU HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN HỮU TUYẾN THỐNG TRUYỀN DẪN HỮU TUYẾNNG TRUYỀN DẪN HỮU TUYẾNN DẪN HỮU TUYẾNN HỮU... NÓI ĐẦU Ngày hệ thống truyền dẫn hữu tuyến viễn thông đa dạng, từ truyền dẫn cáp đồng, ống dẫn sóng đến truyền dẫn cáp quang Cáp quang trở thành phương tiện truyền dẫn hiệu mạng thuê bao, ngày... như: Truyền số liệu, hội nghị truyền hình, truy nhập liệu từ xa, dẫn tạp thông tin đa phương tiện Bản báo cáo thực tập em gồm có phần :  Phần : Hệ thống truyền dẫn hữu tuyến  Phần : Hệ thống thông