6. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Công nghệ WDM cáp quang
2.2.1.1. Đặc điểm của công nghệ WDM
WDM - warelength Divison Multiplexing: Là công nghệ truyền tải trên sợi quang, đã xây dựng và phát triển từ những năm 90 của thế kỷ trước. WDM cho phép truyền tải các luồng thông tin số tốc độ rất cao (hàng chục ngàn Gigabit/s). Nguyên lý hoạt động cơ bản của công nghệ là:
Thực hiện truyền đồng thời các tín hiệu quang thuộc nhiều bước sóng khác nhau trên một sợi quang. Băng tần truyền tải thích hợp trên sợi quang được phân chia thành những bước sóng chuẩn. Với khoảng cách thích hợp giữa các bước sóng, mỗi bước sóng có thể truyền tải một luồng thông tin có tốc độ lớn (ví dụ luồng thông tin số tốc độ 10 Gb/s).
Do vậy, công nghệ WDM cho phép xây dựng những hệ thống thông tin quang đơn bước sóng. Hiện nay, các hệ thống truyền dẫn WDM đã được sản xuất bởi nhiều hãng sản xuất thiết bị viễn thông và được triển khai trên mạng của nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông trên thế giới.
Nguyễn Thị Huyền 28 K31B – Khoa Vật lý 2.2.1.2. Ưu nhược điểm và khả năng ứng dụng của công nghệ WDM
* Ưu điểm:
Công nghệ cung cấp các hệ thống truyền tải quang có dung lượng lớn, đáp ứng được các yêu cầu bùng nổ lưu lượng của các loại hình dịch vụ.
Công nghệ nâng cao năng lực truyền dẫn của các sợi quang, tận dụng khả năng truyền tải của hệ thống cáp quang đã được xây dựng.
* Nhược điểm:
Giá thành các thiết bị lắp đặt trong công nghệ cao. * Khả năng ứng dụng:
Công nghệ phù hợp cho những nơi còn thiếu về tài nguyên cáp quang (sợi quang). Do vậy cần phải tận dụng năng lực truyền tải của sợi quang.
Công nghệ giúp nâng cao dung lượng, thay thế hệ thống truyền tải quang hiện có.
Công nghệ được ứng dụng cho những nơi mà cần dung lượng hệ thống truyền tải (mạng lõi) mạng đồng trục.
2.2.2. Truyền dẫn phát sóng PTTH qua mạng cáp hữu tuyến theo hướng tăng cường sử dụng cáp quang
Định hướng truyền dẫn phát sóng PTTH qua mạng cáp hữu tuyến theo hướng tăng cường sử dụng cáp quang, để đảm bảo chất lượng dịch vụ và mỹ quan đô thị. Mạng cáp hữu tuyến có khả năng chuyển tải đa dịch vụ phát thanh truyền hình, viễn thông và Internet trên cùng hạ tầng.
Quy hoạch phổ tần số vô tuyến điện quốc gia được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt và theo đúng Nghị quyết của Liên minh viễn thông quốc tế (ITU). Quy hoạch xác định chấm dứt việc sử dụng hệ thống vô tuyến truyền hình nhiều kênh MMDS trên băng tần 2,5 2,69 GHz trước năm 2010. Theo quy hoạch, sẽ sử dụng các dịch vụ di động và truy nhập vô tuyến băng rộng. Các đơn vị đang triển khai dịch vụ này, tự xây dựng phương án chuyển đổi sang các loại hình dịch vụ khác.
Nguyễn Thị Huyền 29 K31B – Khoa Vật lý
Quy hoạch xây dựng dựa trên khả năng truyền dẫn thông tin siêu tốc mà an toàn của cáp quang. Do đó, Việt Nam hội nhập được thị trường truyền hình thế giới bằng cách: phát triển hạ tầng truyền dẫn, phát sóng đồng bộ và đảm bảo chuyển tải được các dịch vụ trên cùng một hạ tầng kỹ thuật. Đáp ứng yêu cầu hội tụ công nghệ và dịch vụ, hướng tới một hạ tầng thống nhất có thể truyền tải đa dạng các loại hình dịch vụ khác nhau. Nhờ việc sử dụng cáp quang mở rộng vùng phủ sóng phát thanh truyền hình trong nước và quốc tế phục vụ tốt nhiệm vụ chính trị, công tác thông tin tuyên truyền. Thúc đẩy việc chuyển đổi hạ tầng truyền dẫn, phát sóng nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ, tăng số kênh, chương trình. Mục tiêu lớn của quy hoạch là chuyển đổi toàn bộ hạ tầng sử dụng công nghệ analog sang công nghệ kỹ thuật số, phát triển thị trường truyền dẫn góp phần phục vụ cho việc phát triển kinh tế xã hội.
Đối với mạng truyền dẫn phát sóng PTTH qua vệ tinh sẽ kết hợp với các trạm phát lại có công suất vừa và nhỏ để phủ sóng trên toàn quốc nhờ hệ thống cáp quang rộng lớn. Kết hợp truyền hình DTH với việc sử dụng vệ tinh Vinasat 1 của Việt Nam và vệ tinh các nước trong khu vực để đẩy mạnh thông tin đối ngoại. Thúc đẩy phát thanh, truyền hình qua mạng di động và mạng Internet để đáp ứng nhu cầu thông tin, giải trí. Khuyến khích phát triển công nghệ truyền hình Internet (IPTTV) và công nghệ truyền hình có độ phân giải cao (HDTV).
Bên cạnh thực hiện quy hoạch, dự án sản xuất và cung cấp đầu thu truyền hình số là một trong những giải pháp rất quan trọng. Việc chuyển đổi công nghệ analog sang công nghệ số và chuyển đổi PTTH sang công nghệ số là đưa thiết bị thu kỹ thuật số đến người dân dựa vào hệ thống cáp quang. Hiện nay mạng truyền hình cáp có rất nhiều tính ưu việt cho người sử dụng: nhiều khuyến mại, miễn phí lắp đặt, giảm cước thuê bao v.v… Tín hiệu truyền hình cáp khá ổn định và nhiều gói kênh lựa chọn. Trong tương lai gần truyền hình kỹ thuật số dần dần được xâm nhập vào tất cả các hộ gia đình ở mọi nơi
Nguyễn Thị Huyền 30 K31B – Khoa Vật lý
trên đất nước. Đáp ứng nhu cầu hiểu biết thông tin, văn hoá, kinh tế và mọi lĩnh vực trong đời sống, khoa học kỹ thuật cho nhân loại.
2.2.3. Việt Nam sử dụng cáp quang trong việc truyền dẫn thông tin để hội nhập thế giới
Hệ thống cáp quang được xem là huyết mạch giao thông trong ngành viễn thông do đảm nhiệm chức năng truyền dẫn tín hiệu (điện thoại, truyền hình, Internet v.v…). Vì vậy sự cố đứt tuyến cáp quang biển tại Đài Loan đã khiến mạng Internet của Việt Nam nói riêng và Châu á nói chung gần như bị tê liệt. Tại Việt Nam hiện có 3 doanh nghiệp cung cấp các tuyến cáp quang quốc tế là công ty Viễn thông quốc tế (VTI), tổng công ty Viễn thông quân đội (Viettel) và công ty Thông tin Viễn thông điện lực (EVN Telecom). Bên cạnh đó, Việt Nam tham gia kết nối với hệ thống cáp quang SMW-3 là một trong những hệ thống cáp quang lớn của thế giới. Trong 3 doanh nghiệp trên thì VTI là “anh cả” vì: cung cấp dịch vụ viễn thông quốc tế lâu đời nhất và là doanh nghiệp sở hữu nhiều tuyến cáp quang biển (gồm: SMW-3 và TVH). Tuyến cáp quang SMW-3 được đưa vào khai thác từ tháng 9 năm 1999, có dung lượng 80 Gb/s, kết nối Việt Nam với gần 40 nước á - Âu và có hệ thống cập bờ tại Đài cáp quang biển quốc tế Đà Nẵng. Tuyến cáp quang TVH được đưa vào khai thác từ tháng 11 năm 1995. Kết nối Việt Nam - Thái Lan, Việt Nam - Hồng Kông có dung lượng mỗi hướng 560 Mb/s và có hệ thống cập bờ tại Đài cáp quang biển quốc tế Vũng Tàu. Hai hệ thống cáp quang này là huyết mạch chính kết nối mạng viễn thông của Việt Nam ra thế giới. Hệ thống truyền các tín hiệu điện thoại, fax, số liệu và phần lớn dung lượng Internet của Việt Nam. Viettel ra đời sau nhưng với tiềm lực mạnh cũng đã kịp xây dựng cho mình một hệ thống cáp quang quốc tế gồm: Việt Nam - Hồng Kông, Việt Nam - Trung Quốc, Việt Nam - Lào, Việt Nam - Campuchia với tổng dung lượng khoảng 15 Gb/s. Khiêm tốn nhất là EVN Telecom với duy nhất một tuyến cáp quang đất liền nối từ Việt Nam sang Hồng Kông.
Nguyễn Thị Huyền 31 K31B – Khoa Vật lý
Ngoài các tuyến cáp quang biển và đất liền, VTI cũng đang mua dung lượng của khoảng 15 hệ thống cáp quang biển quốc tế khác nhau: APC, APCN, China - US, MT, PRW, RJK v.v… Hệ thống cáp quang làm cầu nối cho mạng viễn thông Việt Nam ra thế giới.
Cáp quang giữ vị trí quan trọng trong lĩnh vực truyền thông thế giới. Sự cố đứt cáp quang tại Đài Loan là lời cảnh báo cho toàn thế giới. Xã hội chúng ta đang dựa trên một số hạ tầng mạng và phần lớn hoạt động của thế giới phải dựa vào đó nên tất yếu sẽ có rủi ro. Chính vì lường trước được rủi ro nên chúng ta đã xây dựng nhiều tuyến cáp quang khác nhau. Tuy nhiên, sự cố này một phần gây thiệt hại cho các doanh nghiệp và người tiêu dùng Việt Nam, nhưng một phần lại là cơ hội để Việt Nam trở thành trung tâm chuyển băng thông của thế giới. Hiện nay, các doanh nghiệp Việt Nam đã và đang xây dựng hạ tầng cáp quang từ Việt Nam sang Lào, Campuchia, Thái Lan, Myanma, Bangladesh. Như vậy, thay vì kết nối trực tiếp với những quốc gia này, các nước khác chỉ cần kết nối vào mạng cáp quang của Việt Nam. Khi trở thành trung tâm chuyển băng thông Việt Nam sẽ được hưởng nhiều lợi ích từ việc mua bán băng thông. Việt Nam đã và đang dần chiếm vị trí trên khu vực.
2.2.4. Dịch vụ Internet cáp quang tốc độ cao của FPT Telecom
Chúng ta đã biết thông tin được truyền bằng cáp quang có chất lượng rất tốt. Công ty Viễn thông FPT vừa triển khai 3 gói dịch vụ mới gồm: Fiber Bronze, Fiber Siler và Fiber Gold tại Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai và Bình Dương.
Sử dụng 3 gói dịch vụ Fiber Bronze, Fiber Siler và Fiber Gold khách hàng dễ dàng nâng cấp băng thông (cao nhất là 1 Gb/s) khi có nhu cầu mà không phải kéo lại đường cáp. Đây là các gói dịch vụ kết nối Internet có tốc độ truy cập Download và Upload tối đa tương ứng là: 6 Mb/s, 8 Mb/s, và 12 Mb/s. Tốc độ truy cập Internet quốc tế tối thiểu được cam kết với 3 gói dịch vụ trên lần lượt là: 256 Kb/s, 384 Kb/s và 512 Kb/s. Các gói dịch vụ này có
Nguyễn Thị Huyền 32 K31B – Khoa Vật lý
khả năng phục vụ cùng lúc cho hàng trăm máy tính với tốc độ bảo mật cao. Đồng thời còn thích hợp cho các doanh nghiệp, tổ chức cũng như cá nhân có nhu cầu Internet cáp quang tốc độ cao. Ngoài 3 dịch vụ Fiber Bronze, Fiber Siler và Fiber Gold thì FPT Telecom cũng đã cung cấp gói cáp quang Fiber Public cho các đại lý Internet.
Hiện nay, FTTH (Fiber To The Home) là công nghệ truy cập Internet hiện đại nhất trên thế giới với đường truyền dẫn hoàn toàn bằng cáp quang tới tận phòng máy của khách hàng. Do đó, chất lượng truyền dẫn ổn định, không bị suy hao tín hiệu bởi những điện từ, thời tiết hay chiều dài cáp. FTTH đặc biệt hiệu quả với các dịch vụ: Hosting Server riêng, mạng riêng ảo (VPN), truyền dữ liệu, Game online, truyền hình tương tác (IPT), xem phim theo yêu cầu (VoD) hội nghị truyền hình (Video Conferrence), IP, Camera v.v…
2.2.5. Truyền dữ liệu bằng cáp quang
Theo tổ chức hợp tác kinh tế và phát triển OECD cáp quang đã trở thành công nghệ truyền dẫn dữ liệu được sử dụng nhiều nhất tại Hàn Quốc và Nhật Bản. Đây là hai quốc gia dẫn đầu thế giới về tỷ lệ hộ gia đình kết nối Internet tốc độ siêu cao. Thống kê được: Hàn Quốc có 12,2 kết nối cáp quang trên 100 người, 10,5 kết nối qua hệ thống cáp TV trên 100 người và 8,4 kết nối sử dụng công nghệ DSL qua đường dây điện thoại trên 100 người. Từ những số liệu thống kê trên thấy rằng tỷ lệ sử dụng cáp quang tăng lên đáng kể tại Hàn Quốc, đây là một chuyển biến lớn. Ngành công nghệ cáp quang tăng đầu tiên ở Hàn Quốc và Nhật Bản. Chỉ riêng tỷ lệ sử dụng cáp quang của Hàn Quốc đã cao hơn tỷ lệ sử dụng cáp quang của năm quốc gia bao gồm: Hy Lạp, Ba Lan, Cộng hoà Slovaki, Thổ Nhĩ Kỳ và Mêxicô cộng lại. Tỷ lệ sử dụng cáp quang ở Nhật Bản là 10,2 %, theo sau là DSL với 9,6 % và đường cáp TV với 3,1 %. Quốc gia có tỷ lệ sử dụng cáp quang gần nhất với Hàn Quốc và Nhật Bản là Thuỵ Điển, với 6 kết nối cáp quang trên 100 người.
Nguyễn Thị Huyền 33 K31B – Khoa Vật lý
Việc mở rộng cáp quang đến các hộ gia đình đã làm tăng tốc độ kết nối Internet, cho xem truyền hình có độ phân giải cao (HDTV), xem video theo yêu cầu và các dịch vụ đòi hỏi băng thông lớn khác. Tại Châu Âu, nhiều nhà khai thác không sử dụng cáp quang để nối thẳng vào các hộ gia đình do chi phí ban đầu cao. Thay vào việc nối thẳng đến các hộ gia đình họ mở rộng mạng lưới cáp quang tới các cabin trên phố.
2.3. Kỹ thuật mới tăng tốc dữ liệu qua cáp quang
Trước đây vẫn có các thiết bị để hiệu chỉnh tín hiệu được thu nhận được qua đường truyền cáp quang. Tuy nhiên, giá thành của các loại thiết bị đó còn khá đắt. Để triển khai trên một mạng qui mô rộng cần có một giải pháp cho phép tận dụng những khả năng chuẩn sẵn có dành cho các sản phẩm chip xử lý. Các sản phẩm này được chế tạo bằng vật liệu silicon vốn rất phổ biến. Đây là lời hứa hẹn cho sự bùng nổ của mạng băng thông rộng với chiều hướng gia tăng nhu cầu của khách hàng tiêu thụ.
Sự phân cực ánh sáng giống như những cặp kính râm chắn các bước sóng làm cho chúng bị định hướng lại theo những phương khác nhau. Để khắc phục tình trạng này phải tạo ra một thiết bị thông minh có thể phân chia các chùm tia sáng khi chúng đi xuyên qua một mạch vòng. Sau đó thiết bị này xoay lại những chùm tia đã bị phân cực trước khi cả hai chùm ánh sáng bị phân cực. Các chùm tia sáng nguyên thể được nối lại cùng trên một đường ra của vòng mạch để bảo toàn cường độ tín hiệu. Vượt qua rào cản hiện thời của mạng điện toán, thay vào kỹ thuật in lên một chip có cấu tạo bằng vật liệu silicon và không cần đến một người nào phải sắp thẳng hàng cho nó. Tính hiệu quả được gia tăng đáng kể, yêu cầu đối với nhân công và các dụng cụ chính xác sẽ giảm đi một cách ghê gớm. Tăng tốc dữ liệu qua cáp quang là một công nghệ phù hợp với xu hướng của nhiều công ty đang tìm kiếm giải pháp kỹ thuật thúc đẩy tính thực thi của các thiết bị quang giá rẻ. Đồng thời công nghệ
Nguyễn Thị Huyền 34 K31B – Khoa Vật lý
sẽ ngày càng thu hút các nhà cung cấp dịch vụ thông tin liên lạc đầu tư mạnh vào những dự án nâng cấp mạng của họ.
Hiện nay, các hình ảnh video luôn có sức tiêu thụ lớn gấp hàng nghìn lần dung lượng mạng so với dịch vụ email. Đó là một yếu tố chi phối dịch vụ Enternet mau chóng nâng cấp hạ tầng mạng, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người sử dụng đối với dịch vụ tải về từ các trang web. Cáp quang chính là một phương tiện để truyền dữ liệu một cách nhanh nhất và an toàn nhất.
Nguyễn Thị Huyền 35 K31B – Khoa Vật lý
Chương 3. Một số ứng dụng khác
3.1. ứng dụng của cáp quang để đo dịch chuyển
Ngoài ứng dụng quan trọng là truyền dẫn thông tin cáp quang cho phép quan sát hoặc đo đạc bằng các phương pháp quay ở những nơi khó tiếp cận trong môi trường độc hại. Sử dụng cáp quang có thể dẫn ánh sáng đến những vị trí mà trong điều kiện bình thường ánh sánh không chiếu tới được. Một trong những ứng dụng đó là ứng dụng cáp quang để đo dịch chuyển.
Nguồn sáng phát ra bức xạ ánh sáng, trong một số trường hợp dưới dạng xung ánh sáng để phân biệt với ánh sáng môi trường. Bức xạ ánh sáng do nguồn phát ra được dẫn đến khu vực đo bằng cáp Fa. Đại lượng cần đo là vị trí của một vật thể, vật thể này phản xạ hoặc hấp thụ ánh sáng. Trong khu vực có chứa cáp Fa tia bức xạ bị thay đổi và sự thay đổi này phụ thuộc vào đại lượng cần đo.
Tuỳ từng trường hợp cụ thể mà ta thu được những thay đổi khác nhau của tia bức xạ. Đối với ứng dụng đo dịch chuyển thì cường độ bức xạ thay đổi (Hình 17).