Đồ án Mạng truy nhập quang đa dịch vụ

n của mạng truy nhập này không nhất thiết tập trung lưu lượng, kể cả khi giao diện V5.2 có tập trung. Một giao diện V5.2 tập trung có thể được sử dụng không cần biết đặc điểm truyền dẫn trong mạng truy nhập như thế nào, bởi vì chi phí cho mỗi cổng ngừơi dùng của giao diện có thể thấp hơn, mặc dù giao diện có mức độ phức tạp hơn, vì cần dùng tới ít kết nối hơn để hỗ trợ lưu lượng. Ngay cả khi mạng truy nhập có nhiệm vụ tập trung thì sự tập trung này có thể được tàng ẩn trong mạng truy nhập, nơi có thể dùng một giao diện V5.1 không tập trung. Ví dụ: một mạng truy nhập sử dụng truyền dẫn vô tuyến có thể có chức năng tập trung vào truyền dẫn bởi vì băng thông vô tuyến có giới hạn, nhưng nó lại sử dụng một giao diện V5.1 phi tập trung nếu kích thước hệ thống quá nhỏ, không thể chứa đựng tính phức tạp tăng lên của giao diện V5.2. 1.3.4. So sánh giao diện V5.1 và V5.2 Sự giống nhau và khác nhau chủ yếu giữa hai giao diện được liệt kê trong bảng sau: Đặc tính V5.1 V5.2 Dịch vụ POTS ,kênh thuê riêng số hoặc analog,thuê bao ISDN tốc độ cơ bản POTS ,kênh thuê riêng số hoặc analog,thuê bao ISDN tốc độ cơ bản (2B+D) và tốc độ cơ sở (30B+B) Dung lượng 1XE1 (30 thuê bao POTS) (1-16)XE1 xấp xỉ 4000 thuê bao POTS Cấp phát khe thời gian Cố định Động Ghép kênh/tập trung thuê bao Ghép kênh Tập trung thuê bao Giao thức điều khiển cuộc gọi Có Có Điều khiển giao diện có Có Điều khiển kết nối Không Có Điều khiển kết nối lưulượng Không Có Điều khiển bảo vệ Không Có Phạm vi ứng dụng Tốc độ tối đa là 2B+D Nhu cầu dung lượng nhỏ Tốc độ dịch vụ tối đa 30B+D Nhu cầu lưu lượng lớn CHƯƠNG II CÔNG NGHỆ THÔNG TIN SỢI QUANG 2.1. HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG 2.1.1. Cấu trúc hệ thống thông tin sợi quang Hình vẽ 2.1 biểu thị cấu hình cơ bản của hệ thống thông tin quang. Nói chung, tín hiệu từ máy điện thoại, từ thiết bị đầu cuối, số liệu hoặc Fax đưa đến bộ biến đổi ,biến đổi sng tín hiệu quang qua một bộ biến đổi điện quang (các mức tín hiệu điện được đưa thành cường độ quang, các tín hiệu “1” và “0” được biến đổi thành ánh sáng “có” và “không “ ) và sau đó đựoc gửi vào cáp quang. Các tín hiệu truyền qua sợi quang công suất bị suy giảm và dạng sóng (độ rộng sung) bị dãn ra, sau đó tới bộ biến đổi quang – điện tại đầu kia của sơi quang. Tại đầu bộ biến đổi quang – điện, tín hiệu quang thu được biến đổi thành tín hiệu điện, khôi phục lại nguyên dạng tín hiệu của máy điện thoại, số liệu Fax đã gửi đi. Tín hiệu đã khôi phục được truyền tới các thiết bị máy đầu cuối của chặng đường truyền dẫn. Hình 2.1: Cấu hình của hệ thống thông tin sơi quang Bộ biến đổi quang - điện thực chất là linh kiện phát quang như laser diode và bộ biến đổi quang – điện chính là các photo diode. Khi khoảng cách truyền dẫn lớn cần thiết có các trạm lặp.Các trạm lặp này biến đổi tín hiệu quang thu được thành các tín hiệu điện để khuyếch đại .Tín hiệu đã được khuyếch đại được biến đổi thành tín hiệu quang để tiếp tục truyền trên tuyến cáp sợi quang. 2.1.2. Đặc điểm thông tin quang Hệ thống thông tin quang có một số ưu điểm so với hệ thống thong tin cáp đồng cổ điển do sử dụng các đặc tính của sợi quang, linh kiện thu quang,phát quang . Các ưu điểm chính như sau: 1 - suy hao thấp, suy hao của sợi quang thấp hơn so với suy hao của cáp song hành hay cáp đồng trục. 2 - cáp quang có băng thông rộng ,có thể truyền tải tín hiệu ở tần số cao hơn rất nhiều cáp đồng trục. 3 - Đường kính sợi quang nhỏ hơn, trọng lượng nhẹ: Cáp sợi quang nhỏvề kích thứơc, nhẹ về khối lượng so với cáp đồng. Một cáp sợi quang có cùng đường kính với cáp kim loại có thể chứa nhiều sợi quang hơn số lượng sợi kim loại cùng kích cỡ. Đặc điểm này của sợi quang rất có lợi trong việc lắp đặt vì tiết kiệm đựơc cống, bể, dây treo, cột,…điều đó làm giảm đáng kể chi phí lắp đặt. 4- Đặc tính cách điện: Vì sợi quang được chế tạo từ chất điện môi phi dẫn nên chúng không ảnh hưởng bởi điện từ trường bên ngoài (cáp điện cao thế, sóng vô tuyến truyền hình…..) Vì vậy chúng có thể truyền dẫn mà ít bị ảnh hưởng của môi trường bên ngoài, nó có thể lắp đặt cùng cáp điện lực mà chất lượng tín hiệu vẫn tốt. 5-Tiết kiệm tài nguyên: Do nguyên liệu chủ yếu để sản xuất sợi quang là thạch anh, so với kim loại, nguyên liệu rẻ và dồi dào hơn. Hơn nữa với một số nguyên liệu có thể sản xuất được một đoạn cáp quang dài nên nó kinh tế hơn cáp đồng trục, giá thành của sợi quang sẽ giảm nhanh khi công nghệ sản xuất ngày càng phát triển. Đặc tính Ưu điểm Nhựơc điểm Độ tổn thất thấp Cự ly chế tạo xa, giảm chi phí thiết bị đường dây dẫn Dải thông lớn Truyền dẫn dung lượng lớn Kích thước gọn nhẹ Tiết kiệm cổng, cột treo cáp Giảm chi phí lắp đạt Khó đấu nối Phi dẫn Ngăn ngừa xuyên âm Thông tin an toàn Nguyên liệu sản xuất Nguyên liệu phong phú Chi phí sản xuất rẻ Cần có công nghệ và máy móc hiện đại Đánh gía Đưòng truyền dẫn rất tốt Có thể giải quýêt bằng các công nghệ,thiết bị hiện đại Hơn nữa các linh kiện quang có ưu điểm như: 1. Có khả năng điều chế tốc độ cao nên có thể sử dụng để truyền dẫn tốc độ cao và băng rộng. 2. Kích thước nhỏ, hiệu suất biến đổi quang điện cao. 3. Cho phép suy hao lớn vì các linh kiện có khả năng phát xạ công suất cao và độ nhạy máy thu cao. Trong hệ thống thông tin quang, khoảng cách trặm lặp có thể lên tới vài chục Km do sự kết hợp giữa các đặc điểm suy hao thấp, băng thông rộng, linh kiện phát quang có công suất cao, độ nhạy linh kiện thu cao. Vì vậy số trạm lặp đường dây giảm đáng kể so với số trạm lặp bằng kim loại, một vì tuyến điện thoại có thể liên lạc với nhau trực tiếp không qua bất kì trạm lặp nào. Hệ thống thông tin sợi quang thực tế rất kinh tế, độ tin cậy cao đồng thời dễ dàng lắp đặt và bảo dưỡng. 2.2. CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA ÁNH SÁNG 2.2.1. Ba đặc điểm của ánh sáng β 2 β 1 β'1 Tia phản xạ khi (n1>n2) Môi trưòng n1 Môi trường n2 Tia khúc xạ Tia truyền thẳng khi n1=n2 Tia tới β1 : góc tới β2 : góc khúc xạ β'1 :góc phản xạ Hình 2.2: Các hiện tượng xảy ra khi ánh sáng truyêng tới bề mặt phân cách 2.2.2. Điều kiện phản xạ toàn phần của ánh sáng Khi ánh sáng đi qua môi trường có chiết suất thay đổi từ n1 sang n2 với điều kiện n1>n2 thì có hiện tượng phả xạ và khúc xạ β 2 β 1 β'1 Môi trưòng n1 Môi trưòng n2 Tia khúc xạ Tia tới Tia phản xạ khi (n1>n2) β1 : góc tới β2 : góc khúc xạ β'1 :góc phản xạ Hình 2.3: Hiện tưọng phản xạ toàn phần và khúc xạ ánh sáng Hiện tượng phản xạ và khúc xạ của ánh sáng khi đi qua môi trường có chiết suất biến đổi theo qui tắc sau: β1= β'1 PT(1) n1.sin(n1) = n2.sin(n2) PT(1) là phương trình biểu diễn định luật khúc xạ, phương trình này gọi là định luật Snell. Khi chiết suất khúc xạ của hai môi trường có mối quan hệ n1>n2 thì khi ta tăng góc tới β1 lên thì góc khúc xạ β2 sẽ tăng dần tới 900. Khi đó tia khúc xạ có phương trùng với mặt phẳng khúc xạ, và có giá trị bằng không. Tia sáng tới sẽ bị phản xạ hoàn toàn với góc β1= β'1. Hiện tượng này gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần. Điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toần phần: Từ PT(1) ta biến đổi tương đương: Sin(β1)=n1.Sin (β2)/n2 Để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần thì β2=900 .Tức là Sin(β2)=1 Vậy phương trình trên tương đương : Sin(β1)= n1)/n2 Tương đương: β1= β'1=acrsin(n1/n2) β'1 được gọi là góc tới hạn .Vậy điều kiện để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần là thoả mãn hai điều kiện sau: n1> n2 β1> β2 2.3. SỢI QUANG 2.3.1. Cấu trúc sợi quang Từ “sợi quang” có nghĩa là “sợi mảnh dẫn sáng” nó bao gồm hai chất điện môi trong suốt khác nhau (chất điện môi như thuỷ tinh hoặc nhựa ) một phần cho ánh sáng truyền trong đó gọi là lõi sợi, phần còn lại là lớp vỏ bao quanh lõi. Sợi quang được cấu tạo sao cho ánh sáng được truyền dẫn chỉ trong lõi bằng phương pháp sử dụng hiện tượng phản xạ toàn phần ánh sáng. Hiện tượng này được tạo nên do cấu tạo của sợi quang có chiết suất lõi vỏ nhỏ hơn chiết suất lõi. Thành phần chính của sợi quang gồm lõi (Core) và lớp bọc(Cladding). Trong viễn thông dùng loại sợi có cả hai lớp trên bằng thuỷ tinh. Lõi để dẫn ánh sáng và lớp bọc để giữ ánh sáng tập trung trong lõi nhờ sự phản xạ toàn phần giữa lõi và lớp bọc Để bảo vệ sợi quang, tránh nhiều tác dụng do điều kiện bên ngoài sợi quang còn được bọc thêm một vài lớp nữa: - Lớp phủ hay lớp vỏ thứ nhất (Primary coating). - Lớp vỏ thứ hai (Secondary coating) Lớp phủ: Lớp phủ có tác dụng bảo vệ sợi quang: - Chống lại sự xâm nhập của hơi nước - Tránh sự trầy suớt gây nên những vết nứt - Giảm ảnh hưởng vì uốn cong Lớp phủ được bọc ngay trong quá trình kéo sợi. Chiết suất của lớp phủ lớn hơn chiết suất của lớp bọc để loại bỏ các tia sáng truyền trong lớp bọc vì khi đó sự phản xạ toàn phần khong thể xảy ra phân cách giữa lớp bọc và lớp phủ. Lớp phủ có thể được mầu hoặc có thêm vòng đánh dấu, khi hàn nối sợi hoặc ghép ánh sáng vào sợi nhất thiết phải tẩy sạch lớp phủ. Độ đồng nhất, bề dày và độ đồng tâm của lớp phủ có ảnh hưởng đến chất lượng của sợi quang. Lớp vỏ : Lớp vỏ có tác dụng tăng cường sức chịu đựng của sợi quang trước các tác dụng cơ học và sự thay đổi nhiệt độ, cho đến nay lớp vỏ có các dạng chính sau: - Dạng ống đệm lòng(Loose buffer) - Dạng đệm khít (tight buffer) - Dạng băng dẹp(Ribbon) Mỗi dạng có những ưu điểm khác nhau do đó sử dụng trong từng điều kiện khác nhau Hình 2.4: Cấu trúc sợi quang a. Dạng ống đệm lỏng: Sợi quang (đã bọc lớp phủ) được đặt trong một ống đệm có đường kính lớn hơn đường kích thước sợi quang ống đệm Chất nhồi Sợi quang 1,2÷2mm Lớp phủ Hình 2.5:cấu trúc ống đệm lỏng Ống đệm lỏng thường gồm hai lớp, lớp trong có hệ số ma sát để sợi quang di chuyển tự do khi cáp bị kéo căng hoặc co lại, lớp ngoài bảo vệ sợi quang trước ảnh hưởng của lực cơ học. Đối với cáp trong nhà thì bên trong ống đệm lỏng không cần chất nhồi nhưng với cáp ngoài trời thì phải bơm thêm chất nhồi có tính chất sau: + Có tác dụng ngăn âm + Có tính nhớt không tác dụng hoá học với các thành phần khác của cáp + Dễ tẩy sạch khi cần hàn mối + Khó chảy Cấu trúc ống đệm lỏng có nhiều ưu điểm nên được dùng trong các đường truyền dẫn cần chất lượng chất lượng cao, trong điều kiện môi trường thay đổi nhiều. b. Dạng đệm khít: Một cách đơn giản để bảo vệ sợi quang dưới tác dụng của nhiều điều kiện bên ngoài là bọc một lớp vỏ ôm sát lớp phủ. Phương pháp này làm giảm đường kính của lớp vỏ do đó giảm kích thước và trọng lượng của cáp, song sợi quang chịu ảnh hưởng trực tiếp khi cáp bị kéo căng để giảm ảnh hưởng này người ta chèn thêm một lớp đệm mềm ỡ giữa lớp phủ và lớp vỏ. Hình thức này được gọi là cấu trúc đệm tổng hợp thường đước sử dụng làm cáp đặt trong nhà, làm dây nhảy để cầu nối các trạm đầu cuối. Lớp vỏ Lớp phủ 0,9 mm Sợi quang Lớp đệm mềm Hình 2.6 :Cấu trúc sợi quang có vỏ đệm c. Dạng băng dẹp: Cấu trúc băng dẹp cũng là một dạng vỏ đệm khít nhưng bọc nhiều sợi quang thay vì một sợi. Số sợi trong băng có thể lên đến 12, bề rộng của mỗi băng tuỳ thuộc vào số sợi trong băng. Nhược điểm của cấu trúc này giống như cấu trúc đệm khít, tức là sợi quang chịu ảnh hưởng trực tiếp khi cáp bị kéo căng. Băng 4 sợi Băng 8 sợi Hình 2.7: Cấu trúc băng dẹp 2.3.2. Đường truyền của ánh sáng trong sợi quang 2.3.2.1. Khẩu độ số của sợi quang Ánh sáng phát ra từ nguồn phát quang bị khuyếch tán do nhiễu xạ. Muốn đưa ánh sáng vào lõi của sợi quang cần phải tập trung ánh sáng. Tuy nhiên không phải tất cả ánh sáng được đưa vào lõi sợi quang.Tại điểm đưa vào của sợi quang chia thành 3 môi trường liền nhau có chiết suất khúc xạ là khác nhau. Đó là môi trường không khí, lõi và vỏ sợi quang. Cho các giá trị chiết suất này lần lượt là: n0=1 ,n1 ,n2 .ta có thểt áp dụng các định luật khúc xạ và phản xạ tại các biên tiếp giáp giữa không khí và lõi ,giữa lõi và vỏ Vỏ n1 Vỏ n2 1 2 1 1 1 2 3 1 2 Khoảng góc thu được βmax Hình 2.8: Góc nhận của sợi quang Ở đây góc lớn nhất thu được βmax là góc mở đối với hai tia tới số 2 có góc tới bằng góc tới hạn như hình 2.8. Sin( βmax ) được gọi là khẩu độ số (N/A) theo lĩnh vực chuyên nghành quang, nó cho biết điều kiện đưa ánh sáng vào sợi quang. Đây là thông số cơ bản tác động đến hiệu suất ghép nối có chiết suất khúc xạ là n1=1,475 và n2=1,46(độ lệc chiết suất tương đối =1%) NA=0,21 2.3.2.2. Đường truyền ánh sáng trong sợi quang thông dụng * Sợi quang có chiết suất nhảy bậc(sợi SI:Step-Index): Đây là loại sợi quang có cấu tạo đơn giản nhất với chiết suất của lõi và lớp vỏ bọc khác nhau một cách rõ rệt như hình bậc thang.Các tia sáng từ nguồn quang phóng vào đầu sợi với góc tới khác nhau theo các đường khác nhau Hình 2.9: Sự truyền ánh sáng trong sợi quang có chiết suất nhảy bậc Ở đây n1 không đổi mà chiều dài đường truyền khác nhau nên thời gian truyền sẽ khác nhau trên cùng một chiều dài sợi. Điều này dẫn tới một hiện tượng khi đưa một xung ánh sáng hẹp vào đầu sợi lại nhận được một xung ánh sáng rộng hơn ở cuối sợi. Đây là hiện tượng tán sắc, do độ tán sắc lớn nên sợi SI không thể truyền tín hiệu số tốc độ cao qua cự ly dài được. Nhược điểm này có thể khắc phục được trong loại sợi có chiết suất giảm dần. * sợi quang có chiết suất giảm dần (sợi GI:Graded-Index): Sợi quang SI có dạng phân bố chiết suất lõi hình parabol, vì chiết suất lõi thay đổi một cách liên tục nên tia sáng truyền trong lõi bị uốn cong dần. Hình 2.10: Sự truyền ánh trong sợi GI Đường truỳên của tia sáng trong sợi GI cũng không bằng nhau nhưng vận tốc truyền cũng thay đổi theo. Các tia truyền xa trục có đường truyền dài gơn nhưng lại có vận tốc truyền lớn hơn và ngược lại, các tia truyền gần trục có đường truyền ngắn hơn nhưng lại có vận tốc truyền nhỏ hơn. Tia truyền dọc theo trục có đường truyền ngắn nhất vì có chiết suất ở trục là lớn nhất. Nếu chế tạo chính xác sự phân bố chiết suất theo đường parabol thì đường đi của tia sáng có dạng hình sin và thời gian truyền của tia sáng này bằng nhau. Độ tán sắc của sợi GI nhỏ hơn nhiều so với sợi SI c. Sợi đơn mode và sợi đa mode : *sợi đa mode(MM:Multi mode) Các thông số của sợi đa mode thông dụng (50/12 μm) là: - Đuờng kính lõi : d=2a=50 μm - Đường kính lớp bọc:D=2b=125 μm - Độ chênh lệc chiết suất: ∆=0,01=1% - Chiết suất lớn nhất của lõi :n1=1,46 Hình 2.11: Sợi quang đa mode *sợi quang đơn mode(SM:SingleMode): Khi giảm kích thước lõi sợi để chỉ có một mode sóng cơ bản truyền được trong sợi thì sợi được gọi là đơn mode .Trong sợi chỉ truyền một mode sóng nên độ tán sắc do nhiễu đường truyền bằng không và sợi đơn mode có dạng phân bố chiết suất nhảy bậc Hình 2.12: Sợi đơn mode Các thông số của sợi đơn mode thông dụng là: Đường kính lõi: d=2a=9 μm-10 μm Đường kính lõi sợi:D=2b=125 μm Độc lệch chiết suất:∆=0.003=0,3% Chiết suất lõi:n1=1,46 Độ tán sắc của sợi đơn mode rất nhỏ, đặc biệt ở bước sóng λ=1300nm, độ tán sắc của sợi đơn mode rất thấp (xấp xỉ =0). Do đó dải thong của sợi đơn mode rất rộng. Song vì kích thước lõi sợi đơn mode quá nhỏ nên đòi hỏi kích thước của các linh kiện cũng phải tương đương và các thiết bị hàn nối sợi đơn mode phải có độ chính xác rất cao. Các yêu cầu này ngày nay đều có thể đáp ứng được do đó sợi đơn mode đang được sử dụng rất phổ biến 2.4. CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY SỰ SUY HAO TRÊN ĐƯỜNG TRUYỀN Công suất truyền trong sợi bị tổn thất thoát do sự hấp thụ của vật liệu, sự tán xạ ánh sang và sự khúc xạ qua chỗ bị uốn cong 2.4.1. Suy hao do hấp thụ + Sự hấp thụ của các chất kim loại: Các tạp chất trong thủy tinh là một trong những nguồn hấp thụ ánh sáng. Các tạp chất thường gặp là Fe (sắt), Cobal(Co), Nikel(Ni),.. mức độ hấp thụ của tạp chất phụ thuộc vào nồng độ tạp chất và bước sóng ánh sáng truyền qua nó. Để có sợi quang có độ suy hao dưới 1bB/km cần phải có thủy tinh thật tinh khiết với nồng độ tạp chất không quá một phần tỷ(10-9) + Sự hấp thụ của OH: Sự có mặt của các ion OH trong sợi quang cũng tạo ra một độ suy hao hấp thụ đáng kể. Đặc biệt độ hấp tăng vọt ở các bước sóng gần 950nm, 1240nm, 1400nm. Như vậy độ ẩm cũng là một trong những nguyên nhân gây ra suy hao của sợi quang. Trong quá trình chế tạo nồng độ của các ion OH trong lõi sợi được giữ ở mức dưới một phần tỷ (10-9) để giảm độ hấp thụ của nó. + Sự hấp thụ bằng cực tím và hồng ngoại Ngay cả khi sợi quang được chế tạo từ thủy tinh có độ tinh khiết cao sự hấp thụ vẫn xảy ra .Bản thân của thủy tinh tinh khiết cũng hấp thụ ánh sáng trong vùng cực tím và vùng hồng ngoại ,độ hấp thụ thay đổi theo bước sóng . 2.4.2. Suy hao do tán xạ + Tán xạ Raylegh Nói chung khi sóng điện từ truyền trong môi trường điện môi gặp những chỗ không đồng nhất sẽ xảy ra hiện tượng tán xạ. Các tia sáng truyền qua chỗ không đồng nhất này sẽ tỏa đi nhiều hướng, chỉ một phần năng lượng ánh sáng tiếp tục truyền đi theo hướng cũ phần còn lại truyền theo các hướng khác thậm chí truyền ngược về phía nguồn quang. + Tán xạ do mặt phân cách giữa lõi và lớp vỏ bọc không hoàn hảo: Khi tia sáng truyền đến những chỗ không hoàn hảo giữa lõi và lớp vỏ bọc tia sáng sẽ bị tán xạ. Lúc đó một tia tới sẽ có nhiều tia phản xạ với các góc phản xạ khác nhau, những tia có góc phản xạ nhỏ hơn góc tới hạn sẽ bị khúc xạ ra lớp vỏ bọc và bị suy hao dần. Đặc tuyến suy hao: Hình 2.13: Đường đặc tuyến suy hao Trên đặc tuyến suy hao củ sợi quang có 3 vùng bước sóng có suy hao thấp, còn gọi là 3 cửa sổ suy hao: - Cửa sổ thứ nhất ở bước sóng 850 nm: Được xem là bước sóng có suy hao thấp nhất đối với những sợi quang được chế tạo giai đoạn đầu. Suy hao trung bình ở bước sóng này từ 2-3 dB/km. Ngày nay bước sóng ít được dùng vì suy hao đoc chưa phải là thấp nhất. - Cửa sổ thứ hai ở bước sóng 1300 nm: Suy hao ở bước sóng này tương đối thấp, khoảng 0,4-0,5dB/km. Đặc biệt ở bước sóng này độ tán sắc rất thấp nên được sử dụng rộng rãi hiện nay. - Cửa sổ thứ ba ở bước sóng 1500nm: Cho đến nay suy hao ở bước sóng này là thấp nhất, có thể dưới 0,2dB/km. 2.4.3. Suy hao do tán sắc: Tương tự như tín hiệu điện, tín hiệu quang truyền qua sợi quang cũng bị biến dạng – hiện tượng này gọi là sự tán sắc. Sự tán sắc làm méo dạng tín hiệu analog và làm xung bị chồng lấp trong tín hiệu digital. Sự tán sắc làm hạn chế dải thông của đường truyền dẫn quang. *Các nguyên nhân gây ra tán sắc : +Tán sắc mode (modal dispersion): Do năng lượng ánh sáng phân tán thành nhiều mode .mỗi mode lại truyền với vận tốc nhóm khác nhau nên thời gian truyền khác nhau .Sự phụ thuộc của dmod vào số mũ g: dmod đạt cực tiểu khi g~2 và dmod tăng khá nhanh khi g có giá trị khác 2 về hai phía .Đay là một yếu tố cầu nghiêm ngặt trong quá trình chế tạo sợi GI Tán sắc thể mode (dmod) thay đổi theo dạng chiết suất: Hình 2.14: Tán sắc mode (dmod) thay đổi theo chiết suất + Tán sắc thể (chromatic dispersion): Do tín hiệu quang truyền trên sợi không phải là đơn sắc mà gồm một khoảng bước sóng nhất định. Mỗi bước sóng lại có vận tốc truyền khác nhau nên thời gian truyền cũng khác nhau. + Tán sắc chất liệu: Chiết suất của thủy tinh thay đổi theo bước sóng nên vận tốc truyền của ánh ánh có bước sóng khác nhau cũng khác nhau. Đó là nguyên nhân gây nên tán sắc chất liệu.Về mặt lý thuyết, tán sắc chất liệu cho biết mức độ nới rộng của mỗi nm bề rộng phổ nguồn quang qua mỗi Km sợi quang, đơn vị của độ tán sắc do chất liệu M là ps/nm.Km Ở bước sóng 850nm độ tán sắc do chất liệu khoảng 90-120ps/nm.Km. Nếu sử dụng nguồn quang là Led có bề rộng phổ ∆λ=50nm thì độ nới rộng xung khi truyền qua mỗi Km là : Dmad=M.∆λ Dmad=100ps/nm.Km*50nm=5ms/km Còn nếu nguồn quang là laser diode có ∆λ=3nm thì đợ nới rộng xung chỉ khoảng 0,3 ns/km . Ở bước sóng 1300nm tán sắc do chất liệu bằng tán sắc ống dẫn sóng nhưng ngược dấu nên tán sắc thể bằng không. Do đó bước sóng 1300nm thường được chọn cho các đường truyền tốc độ cao. Ở bước sóng 1550nm đọ tán sắc do chất liệu là khoảng 20ps/nm.km Hình 2.15: Tán sắc chất liệu ,tán sắc dẫn sóng và tán sắc thể thay đổi theo bước sóng + Tán sắc do tác dụng của ống dẫn sóng: Sự phân bố năng lượng ánh sáng trong sợi quang phụ thuộc vào bước sóng, sự phân bố này gây nên hiện tượng tan sắc ống dẫn sóng. Tán sắc ông dẫn sóng rất nhỏ chỉ đáng chu ý với sợi đơn mode. + tán sắc thể của các loại sợi Hình 2.16 :Tán sắc thể của các loại sợi 2.5. CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN QUANG 2.5.1. Các yêu cầu về công nghệ truyền dẫn quang: Song song bên cạnh các dịch vụ về thoại, ngày nay người ta phát triển thêm nhiều loài hình dịch vụ mới quan trọng như telefax, truyền dẫn data, truyền dẫn video,... trong đó chất lượng và khả năng đáp ứng các yêu cầu đó về băng tần hặc các giao tiếp tương thích luôn luôn đóng một vai trò quan trọng hàng đầu.Để thỏa mãn các yêu cầu trên, nghành Viễn Thông phải có các thay đổi cần thiết để dáp ứng kịp thời. - Tăng cường khả năng sẵn sàng phục vụ các mạng Viễn Thông - Thời gian thiết lập luồng truyền dẫn ngắn, dung lượng thỏa mãn theo mọi yêu cầu. - Giá thành thiết lập mạng thấp, chi phí dành cho các khoản khai thác, bảo dưỡng, bảo trì phải giảm - Có khả năng quốc tế hóa dịch vụ 2.5.2. Công nghệ truyền dẫn cận đồng bộ (PDH) Nguyên lý của công nghệ truyền dẫn cận đồng bộ là ghép các luồng số cơ sở 2,048Mbit/s (hoặc 1,544Mbit/s) thành các luồng số có tốc độ cao hơn: 8Mbit/s,34Mbit/s,140Mbit/s (theo tiêu chuẩn Châu Âu) các luồng số này được đưa đến bộ biến đổi điện – quang để truyền trên sợi quang. Tại đầu thu quá trình diễn ra ngược lại. Sơ đồ tách ghép PDH được mô tả trên hình 2.17 140M 34M 140M 2M 8M 8M 34M 8M Hình 2.17:Nguyên lý ghép tách kênh PDH Công nghệ ghép kênh PDH thích hợp với mạng có dung lượng truyền dẫn thấp, cấu trúc mạng đơn giản (điểm nối điểm). Với yêu cầu tổ chức mạng phức tạp, dung lượng truyền dẫn cần cao hơn thì phương thức truyền dẫn này bộc lộ nhiều nhược điểm. * Nhược điểm của hệ thống PDH: - Mạng PDH chủ yếu đáp ứng các dịch vụ điện thoại, đối với các dịch vụ mới như: mạng ISDN, truyền dẫn data, dịch vụ điện thoại hìn ảnh ,…thì mạng PDH đáp ứng hạn chế. - Mạng PDH không linh hoạt trong việc thiết kế trong việc kết nối các luồng liên tục. Khi có nhu cầu xen rẽ luồng từ một luồng có dung lượng lớn thì phải qua các cấp độ trung gian để hạ tốc độ từ độ cao xuống thấp tương ứng. Cũng như việc ghép luồng phải trải qua đầy đủ các cấp từ độ thấp lên tốc độ cao. Điều này rõ ràng là không mềm dẻo, không thuận tiện cho việc kết nối, cần phải có đủ các cấp thiết bị để giải phép luồng do đó không tiết kiệm và khó thực hiện đồng thời đòi hỏi nhiều thiết bị phức tạp. - Các luồng thông tin về bảo trì không được liên kết trên toàn tuyến thông tin mà chỉ đối với từng đoạn truyền dẫn riêng lẻ. Thủ tục bảo trì cho toàn tuyến phức tạp . - Chưa có tiêu chuẩn chung cho thiết bị đường dây, các nhà sản xuất mới chỉ có tiêu chuẩn đặc trưng riêng cho thiết bị riêng của họ. - Có nhiều thiết bị ghép luồng. một luồng 2Mbit/s có thể sẽ đi qua nhiều hướng trước khi đi đến đích do đó vấn đề quản lý luồng tại mỗi trạm phải đồng bộ và chặt chẽ.Trong thực tế nhiều khi sinh ra lỗi lầm trong thực tế hoặc đấu nối không chỉ ảnh hưởng đến luồng đang kết nối mà có thể gây ra mất liên lạc cho những luồng khác đang khai thác - Hệ thống PDH thiếu các phương tiện giám sát, đo thử từ xa mà chỉ tiến hành ngay tại chỗ . 2.5.3. Khái niệm về công nghệ truyền dẫn đồng bộ (SDH) Các hệ thống PDH phát triển không đáp ứng được các nhu cầu trên do đó phải có một hệ thống truyền dẫn mới trên thế giới. Kỹ thuất SDH ra đời tạo ra một cuộc cách mạng trong nghành Viễn Thông, thể hiện một kỹ thuật tiên tiến có thể đáp ứng rộng rãi các yêu cầu của các thuê bao, người khai thác cũng như các nhà sản xuất thỏa mãn các yêu cầu đòi hỏi đặt ra cho nghành Viễn Thông, khắc phục các nhược điểm của hệ thống PDH mà chúng ta đang sử dụng hiện nay. Trong tương lai hệ thống đồng bộ SDH sẽ ngày càng phát triển mạnh nhờ những ưu điểm vượt trội hơn so với PDH và một điểm quan trọng là SDH có khả năng kết hợp với PDH trong mạng lưới hiện tại, nó cho phép thực hiện việc hiện đại hóa dần theo từng giai đoạn phát triển. Các tiêu chuẩn của SDH đước bắt đầu từ năm 1985 tại Mỹ. Bắt đầu là các nỗ lực để tạo ra một mạng giao tiếp có thể hoạt động với tất cả các hệ thống truyền dẫn khác nhau của các sản phẩm khác nhau (theo tiêu chuẩn Châu Âu và Châu Mỹ). Sau đó các tiêu chuẩn mở rộng dần lên để có thể xử lý cho mạng hiện tại và cả cho các loại tín hiệu trong tương lai cũng như cho cả phương tiện vận hành và bảo dưỡng. Năm 1985 công ty Bellcore là công ty con của công ty Bell tại mỹ đã đề xuất một kỹ thuật truyền dẫn mới nhằm khắc phục những nhược điểm của hệ thống đồng bộ PDH và được đặt tên là SONET (synchronous Optical Network ) mạng quang đồng bộ dựa trên nguyên lý ghép kênh đồng bộ và tất cả các tín hiệu đồng bộ với nhau, trong đó cáp quang được sử dụng làm môi trường truyền dẫn. Sau đó các tiêu chuẩn về giao tiếp thiết bị cũng được nghiên cứu để có thể kết nối các thiết bị với nhau với những tiêu chuẩn khác nhau mà không gây trở ngại. Khi ứng dụng kỹ thuật mới này vào mạng lưới viễn thông hiện có, để đáp ứng các tiêu chuẩn đó người ta phải lưu ý đến sự tiêu chuẩn hóa các tín hiệu bảo dưỡng ,giám sát, chuyển mạch bảo vệ và cả vấn đề quản lý