Qn là số xuy giảm của SNR do có mặt tạp âm của hệ thống so với SNR khi chỉ tính tới tạp âm của máy thu.
3. 3 Ghép kênh :
Có 4 loại ghép kênh : ghép phân chia theo không gian. Phân chia theo tần số, phân chia theo thời gian và phân chia theo bớc sóng.
- Ghép kênh phân chia theo không gian mà ở đó số lợng mỗi sợi quang trong mỗi cáp đợc tăng nên để có thể cung cấp nhiều kênh ở cùng một cáp.
-Ghép kênh phân chia theo tần số và phân chia theo thời thời gian đợc sử dụng phổ biến ở hệ thống tơng tự và truyền dân ở cáp kim loại một cách tơng ứng. Trong các hệ thống truyền dẫn bằng sợi quang chúng ghép nhiều tín hiệu cần truyền dẫn ở trong phòng tín hiệu điện.
- Ghép phân chia theo bớc sóng. Theo cách ghép này, các sóng ánh sáng có bớc sóng khác nhau đợc truyền theo cùng một sợi. Phơng pháp truyền dẫn
này giống nh ở các hệ thống truyền sóng vô tuyến, cho phép hai cấu hình : Một là truyền hai chiều và truyền dẫn một chiều.
Hình 3. 4 - các hệ thống lắp ghép trong thông tin sợi quang.
ở mỗi trờng hợp việc lựa chọn cách ứng dụng đợc quyết định sau khi xem xét tới toàn bộ dữ kiện nh khoảng cách truyền dẫn, giảm chi phí do làm giảm số lợng sợi quang vv. . . Vì suy hao gây ra do sự có mặt của các bộ tách/ghép sẽ làm cho khoảng cách lặp trở nên ngắn lại. các tín hiệu trong môi trờng sóng mang có thể ở dạng tơng tự và dạng số nên dễ dàng hoán vị cho nhau, tạo nên một hệ thống linh hoạt, mỗi phơng thức đều có i điểm và nhợc điểm riêng. Nói chung các phơng pháp ghép này đợc kết hợp với nhau để tăng dung lợng toàn bộ mạng lới.
Truyền dẫn hai chiều Truyền dẫn Linh kiện thu quang Linh kiện phát quang Ghép/Tách Kênh quang Ghép/Tách Kênh quang Ghép
Kênh quang Kênh quangGhép
Sợi quang E/C 2 1 n Tín hiệu quang
a) Ghép kênh phân chia theo không gian
Tín hiệu quang b) Ghép kênh phân chia theo tần số
Ghép kênh Ghép kênh Ghép kênh Tín hiệu điện Tín hiệu điện Tần số Thời gian Thời gian 3 1 2 4 1 2 3 4 1 2 3 4 E/C Tín hiệu quang
Hình 3. 5. - Cấu hình hệ thống ghép bớc sóng.
3. 3. Mã đờng truyền.
Trong các hệ thống dẫn số, các mã đợc gửi vào các tuyến truyền dẫn ( Mã đờng truyền ). Phải phù hợp với môi trờng truyền dẫn và phải đảm bảo các điều kiện, yêu cầu với mã đờng truyền là :
1. Phải đảm bảo BSI ( Bit Sequenne Indepdence ) :Độc lập chuỗi bít có nghĩa là các tín hiệu đợc truyền một cách chính xác không liên quan tới cấu trúc của nó. Ví dụ ngay cả khi cấu trúc là chuỗi '0' hoăc'1' liên tục hoặc lặp lại có xác định.
2. khi có lỗi bít sảy ra thì các hiệu ứng gợn phải nhỏ. 3. Mạch biến đổi mã phải có kích thớc nhỏ.
4. Việc tham gia lam tăng tốc độ truyền dẫn phải nhỏ so với tốc độ tín hiệu thông tin cần đợc truyền dân.
5. Việc giám sát lỗi bít phải đợc thực hiện dễ dàng. Có hai loại mã điển hình sử dụng trong các đờng dẫn thực tế. Đó là mã CMI (Mã đảo dấu ) và mã mBCI (Mã bù m bít 1 ). ở cấu trúc mã CMI, tín hiệu '1' đợc biến đổi thành '00' và'11' một cách luân phiên, Còn đối với cấu trúc loại mBCI thì có một mã vùng bằng 1 bít xác định trong m bít đợc thêm vào tại vị trí bít thứ (m+1).
3. 4. Lặp truyền dẫn và suy hao tín hiệu quang.
3.4.1. Lặp tái sinh
Các xung đợc gửi vào cáp sẽ bị xuy hao và chịu ảnh hởng của bởi nhiễu giao thoa. Vì vậy, ngời ta phải đặt các bộ lặp tái sinh vào các điểm thích hợp trên tuyến để các xung đã phát nhận đợc chính xác tại phía thu.
Các bộ lặp tái sinh phải thoả mãn ba chức năng dới đây để tái tạo lại các xung đã phát đi mà không bị suy hao.
+ Tái tạo hình dáng. + Tái tạo thời gian. + Phát lại .
Tái tạo lại dạng có nghĩa là chức năng khuếch đại của các xung đã bị suy hao và biến dạng trở lại các xung có thể xác định đúng có/không.
Tái tạo thời gian là xác định các vị trí trên trục thời gian.
Phát lại có nghĩa là đo biên độ các tín hiệu và tái tạo lại các xung khi lật mức xác định.
3.4.2 Bộ lặp đầu cuối (phía phát). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tại bộ lặp đầu cuối , các tín hiệu lỡng cực vào (gồm các xung âm và xung dơng ) đợc biến đổi bằng bộ lỡng cực/đơn cực để tạo thành tín hiệu đơn cực (tín hiệu số 1 ) để cho quá trình sử lí tại các thiết bị dễ dàng hơn . Tại bộ xử lí mã gửi đi một số mã quy ớc đặc bịêt đợc thêm vào tín hiệu đơn cực để mang thông tin giám sát giúp cho việc kiểm tra sự hoạt động bình thờng của các bộ lặp . sau đó chúng đợc biến đổi thành mã đờng truyền một lần nữa để phù hợp với môi trờng truyền dẫn . Tín hiệu sau khi đi qua bộ biến đổi điện quang sẽ rẽ xuống mạch điều khiển dòng để biến đổi thành tín hiệu quang đa vào sợi quang . Lúc đó quá trình điều khiển đợc thực hiện để giữ công suất quang ra luôn ổn định vì tín hiệu phát ra từ mạch điều khiển dòng LD biến đổi theo dòng của mạch điều khiển cấu hình của bộ lặp đầu cuối phía phát .
Mạch điều khiển LD Xử lý mã gửi Bộ biến đổi lư ỡng cực/ Bộ ghép kênh Bộ ghép và tách quang
Hình 3.6 Bộ lặp đầu cuối phía phát
3.4.3 bộ lặp đờng dây.
ỏ bộ lặp đờng dây quá trình biến đổi quang điện sẽ đợc thực hiện đầu tiên .Vì các tín hiệu quang có công suất thấp , bị méo dạng ngay cả khi biến đổi cho nên trớc hết tín hiệu phải đợc cân bằng và khuyếc đại (tăng công suất và sủa méo ) ỏ đây mạch thực hiện việc tự khuyếc đại để giữ mức tín hiệu không đổi sau khi đã cân bằng và khuyếch đại . Tại các mạch xác định và tái tạo các xung ‘’1’’ và ‘’0’’ đợc đa vào sợi quang nh bộ lặp ở phía đầu phát .
Hình 3.7 Cấu hình của bộ lặp đờng dây
3.4.4 bộ lặp đầu cuối phía thu .
Các tín hiệu đợc khôi phục có dạng xung gốc tại bộ lặp đờng dây để truyền qua sợi quang tới bộ lặp đầu cuối phía thu . Một cách tơng tự nh bộ lặp đầu cuối phía phát , các tín hiệu cùng đi qua một bộ biến đổi quang điện , cân
Khuyếch đại
cân bằng Xác định và
tái tạo Mạch điều khiển
AGC Định thời Mạch điều APD LD Thông tin định thời
Bộ biến đổi quang điện
Bộ biến đổi điện quang Sợi quang Sợi quang
khôi phục thành tín hiệu đơn cực , sau đó quá trình biến đổi mã đợc thực hiện ngợc lại với biến đổi mã thực hiện ở phía phát . Cuối cùng sau khi biến đổi từ đơn cực sang lỡng cực thì các tín hiệu điện thu đợc bằng tín hiệu hiện tại đầu vào phía phát .
Hình3.8 Bộ lặp đầu cuối phía thu
Khi sử dụng hệ thống ghép kênh phân chia theo bớc sóng thì phải đặt bộ tách/ghép tại đầu ra phía phát LD và đầu vào phía thu APD2 Quá trình cân bằng :
Nếu biên độ của tín hiệu r(t) khác không tại thời điểm T0 nó sẽ gây nên các hiệu quả xấu đến việc xác định của các xung kế tiếp. Điều này giao theo giữa các kí hiệu và nếu sảy ra nhiều thì gây ra hiện tợng lỗi bít. Chính vì vậy việc giữ cho biên độ tại điểm này càng nhỏ càng tốt.
Bộ ghép kênh và tách quang APD Khuyếch đại cân bằng Xác định và tái tạo AGC định thời Xử lý mã nhận Bộ biến đổi lư ỡng cực Bộ ghép kênh số Sợi quang
Để làm đợc việc đó, ngời ta thiết kế bộ cân bằng A(f) để tối i hoá các tín hiệu lối vào r(t) cho mạch quyết định sủ dụng đặc tính Gauss và vôn Gsine toàn phần cho r(t).
3.5. Tín hiệu và nhiễu quang.
Các tín hiệu quang phát ra sau khi lan truyền trong sơi quang thì bị suy hao và méo dạng, thêm vào đó chúng còn bị ảnh hởng của nhiễu điện tử tác động ở biên độ quang - điện. Bởi vậy nếu ảnh hởng suy giảm và nhiễu tín hiệu quang quá lớn thì thông tin gốc sẽ bị mất đi (Tức là '1' bị nhiễu sẽ thành '0' và ngợc lại ) nh vậy chất lợng truyền dẫn theo yêu cầu là điều cơ bản nhất để thiết kế hệ thống truyền dẫn với nguyên nhân của nó là yếu tố quan trọng quyết định tới sự hoạt động của hệ thống ( Mối quan hệ này đợc phân tích một cách kĩ l- ỡng trong viẹc thiết kế hệ thống ).
Trong việc thiết kế hệ thống, các yếu tố nh chất lợng toàn bộ hệ thống, dung lợng hệ thống ( phơng pháp ghép ) và khoảng cách lặp lại là toàn bộ yêu cầu chung.
Trong việc thiết kế hệ thống truyền dẫn sợi quang, ngời ta chú ý đến yếu tố cơ bản để lựa chọn bớc sóng hoạt động, sợi quang, các linh kiện phát quang, linh kiện thu quang các bộ tách /ghép quang theo góc độ yêu cầu của chất lợng truyền dẫn, khoảng cách lặp, dung lợng truyền dẫn.
3.6 Bộ ghép/tách quang.
Trong việc thực hiện ghép kênh phân chia theo bớc sóng thì suy hao quang do các bộ ghép/tách quang là không thể tránh khỏi dẫn tới làm giảm khoảng cách lặp.
Việc lựa chọn ghép kênh theo bớc sóng đợc quyết định nh các yếu tố giảm giá thành vì giảm số lợng sợi quang, tăng trạm lặp vì khoảng cách các trạm lặp bị giảm đi và giá thành trội thêm do các bộ tách ghép kênh.
Nói chung các bộ tách/ghép kênh thờng đợc sử dụng ở các mạng tuyến cáp mạng, tuyến cáp thuê bao cự ly ngắn, vì lúc đó việc đặt thêm các bộ ghép/tách kênh sẽ không ảnh hởng gì mấy.
Mục tiêu trong lựa chọn bớc sóng, sợi quang, các linh kiện thu phát quang và bộ tách/ghép quang.
Linh kiện quang LED và PD hoạt động ở bớc sóng 0,85àm ứng dụng trong các hệ thống mạch thuê bao hoặc các hệ thống có dung lợng nhỏ, ngoài ra để kinh tế hơn ngời ta có thể sử dụng sợi quang GI ở các loại mạng này. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Laser và APD hoạt động ở các bớc sóng dài cùng với sợi SM (Đơn mode) đợc ứng dụng rộng rãi ở các hệ thống đờng dài. Tuy nhiên cung với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ sợi quang và linh kiện quang. Có thể tiên đoán rằng việc sử dụng ở bớc sóng dài ngày sẽ càng đợc phổ biến ở tất cả các hệ thống.
Suy hao của cáp sợi quang đợc tính bằng cách lấy độ chênh lệch công suât từ đầu phát tới đầu thu trừ đi suy hao nối P0 do đầu kết nối giữa các bộ lặp và sợi quang
Công suất dự phòng Pm là sự suy giảm công suất do tuổi thọ. . .
Khoảng cách lặp lại L đợc tính bằng tính bằng tỉ số giữa suy hao cho phép và Ls là độ suy hao của một đơn vị khoảng cách của sợi quang.
PHầN II
CÔNG NGHệ SDH TRONG THÔNG TIN QUANG. khái quát về công nghệ truyền dẫn. Lịch sử phát triển
kĩ thuật đã ghi lại quá trình số hoá các hệ thống viễn thông , trong đó bao gồm các hệ thống truyền dẫn thông tin . từ thế kỉ XIX tín hiệu thông tin đã tồn tại dới hai dạng tín hiệu khác nhau đó là tín hiệu số (Digital) và tín hiệu (Analog) . Trong hệ thống viễn thông phải kể đến là mạng điện thoại với công nghệ truyền dẫn tín hiệu thoại. Trớc những năm 70 mạng điện thoại đợc dùng để truyền tín hiệu Analog tơng tự và ghép kênh theo tần số . Trên các tuyến cụ ly dài chủ yếu sử dụng cáp đồng trục . Tuy nhiên cáp đồng trục tơng đối đắt so với tổng đài điện thoại Analog .
Đầu những năm 70 các hệ thống số bắt đầu phát triển , trên các hệ thống này chủ yếu sử dụng ghép kênh theo thời gian (TDM) và điều chế xung mã (PCM) nhờ có việc điều chế xung mã PCM mà các tín hiệu có băng tần (0,3- 3,4) KHz đợc chuyển thành tín hiệu tấc độ 64Kbit/s . Nh vậy nh vậy hệ PCM đã
tạo ra tín hiệu số tín hiệu tơng tự . Kĩ thuật ghép kênh các tín hiệu 64Kbit/s thành luồng có tấc độ cao 1, 544Mbit/s hoặc 4,048Mbit/s tạo cơ sở tiến hành ghép để tạo thành luồng bậc cao hơn theo tiêu chuẩn của Bắc Mỹ , tiêu chuẩn Châu Âu và tiêu chuẩn nhật bản.
CHƯƠNG 1
Bộ GHéP pcM-4 Và PCM-30
Đây là những bộ ghép tạo ra luồng số mức 1, làm cơ sở cho quá trình các luồng số cận đồng bộ theo tiêu chuẩn châu âu , tiêu chuẩn bắc mỹ và tiêu chuẩn nhật bản. 1.1 SƠ Đồ KhốI Bộ GHéP PCM-N 1.1.1 sơ đồ khối Lấy mẫu Chọn xung kênh Lấy mẫu Mã hoá SD SD Ghép kênh Lập mã đường Bộ tạo xung phát XĐB & Báo hiệu Bộ tạo xung thu Tách XĐB n 1 n 1
Hình3.8 Bộ ghép PCM-n
Sơ đồ này ghép n kênh thoại,kênh đồng bộ và kênh báo hiệu thành luồng bit . bộ ghép PCM_24 có tốc độ bit là 1544Kbit/s . Đôi dây âm tần đợc nối vào máy đầu cuối thuê bao nh máy điện thoại, máy truyền số liệu …
Bộ sai động SD tách tín hiệu thu và phát riêng . Tại nhánh phát có bộ lọc thông thấp để hạn chế băng tần tiếng nói từ 300 – 3400Hz mạch lấy mẫu 1 chuyển mạch điện tử đóng mở theo chu kỳ 125ms . Đầu ra các mạch lấy mẫu đấu song song với nhau , vì vậy các khung lấy mẫu đợc ghép kênh theo thời gian và lần lợt đợc đa tới bộ mã hoá . Trong bộ ghép PCM-24 dùng bộ mã hoá nén số M-225 và đặc tính biên độ có 15 đoạn . Trong bộ ghép PCM-30 dùng bộ mã hoá nén số A= 87,6 và có đặc tính biên độ 13 đoạn . Dãy xung 2048Kbit/s đầu ra bộ xung phát của PCM-30 và 1544Kbit/s điều khiển các bộ mã hoá … Báo hiệu từ các thuê bao đợc đa tới các khối xử lý báo hiệu . Tại đây các báo hiệu đợc chuyển thành các bit để ghép vào khung . Dãy bít 2 mức đầu ra khối ghép qua khối lập mã đờng chuyển thành dãy bit 3 mức và đi ra ngoài
Tại các nhánh thu dãy bit 3 mức từ ngoài đi vào khối giải mã đờng để chuyền thành dãy bit 2 mức . Khối tách kênh tách luồng bit đầu vào thành n kênh thoại , kênh AB và kênh báo hiệu . Khối báo hiệu chuyển các bít báo hiệu
Mã hoá
Ghép kênh
thành các tín hiệu ban đầu nh báo hiệu đa tần , các digital bộ số thuê bao , xung điều khiển rơle Xung AB đ… a đến khối tạo xung để khởi động bộ chứa xung và tạo ra các khe thời gian AB với phía phát . Các từ mã 8 bit của n kênh thoại đa tới bộ giải mã để chuyển thành các xung lợng tử , qua bộ chọn xung kênh và bộ lọc thông thấp để tách ra tín hiệu analog . Tín hiệu analog qua bộ sai động đi vào máy điện thoại . Bộ chọn xung kênh là 1 chuyển mạch điện tử đóng mở theo tốc độ và pha lấy mẫu ở phía phát . Đầu vào bộ chọn xung kênh đấu song song với nhau và mỗi bộ chỉ cho một xung kênh của mình đi qua . Nói cách khác tách kênh theo thời gian đợc thực hiện tại đây .
1.1.2 cấu trúc khung và đa khung của bộ ghép PCm-24
trớc đây bộ ghép PCM-24 chủ yếu sử dụng trong cự ly ngắn trong các vùng đô thị . Trong các bộ ghép này dùng bộ nén dẫn M=100 và mỗi từ mã chỉ có 7 bit . Hệ thống PCM-24 của ITU-T ra đời đã tạo ra sự tơng thích của mạng quốc tế trong hệ thống này dùng bộ nén dẫn M=255 và mỗi từ mã có 8 bit . Vì