Tài liệu Giới thiệu Kỹ thuật thông tin quang

MỞ ĐÀU Trong những năm gần đây, các hệ thống thông tin được phát triển mạnh mẽ hơn bao giờ hết, đáp ứng được phần nào sự bùng nổ thông tin trên toàn thế giới. Các mạng thông tin điện hiện đại có cấu trúc điển hình gồm các nút mạng được tố chức nhờ các hệ thong truyền dẫn khác nhau như cáp đối xứng, cáp đồng trục, sóng vi ba, vệ tinh... Nhu cầu thông tin ngày càng tăng, đòi hỏi số lượng kênh truyền dẫn rất lớn, song các hệ thống truyền dẫn kế trên không tổ chức được các luồng kênh cực lớn. Đối với kỹ thuật thông tin quang, người ta đã có thế tạo ra được các hệ thong truyền dẫn tới vài chục Gb/s. Một số nước trên thế giới ngày nay, hệ thống truyền dẫn quang đã chiêm trên 50% toàn bộ hệ thống truyền dẫn. Xu hướng mới hiện nay của ngành Viễn thôngthế giới là cáp quang hoá hệ thống truyền dẫn nội hạt, quốc gia, và đường truyền dẫn quốc tế. Đối với Việt Nam chúng ta, với chính sách đi thang vào công nghệ hiện đại, trong những năm qua, ngành Bưu điện Việt Nam đã hoàn thành vô hoá mạng lưới truyền dẫn liên tình, xây dựng và đưa vào sừ dụng hệ thống truyền dẫn quang quốc gia 2,5 Gb/s với cấu hình Ring. Và trong giai đoạn hiện nay ngành đang chù trương cáp quang hoá mạng thông tin nội hạt, mạng trung kế liên đài... do những ưu diem siêu việt của cáp sợi quang. Thành phần chính của hệ thống truyền dẫn quang là các sợi dẫn quang được chế tạo thành cáp sợi quang. Sợi quang với các thông số của nó quyết định các đặc tính truyền dẫn trên tuyến. Do đó, đòi hòi phải xác định chính xác các thông số của nó. Thông thường, thông số của sợi quang đã được xác định do nhà sản xuất. Tuy nhiên, khi sử dụng nó, trong thi công, lắp đặt, sử dụng... ta cũng càn đo đạc lại vài thông số cần thiết cho một tuyến cáp sợi quang như : suy hao toàn tuyến, suy hao trung bình, suy hao hàn nối, suy hao ghép, khoảng cách của cuộn cáp sứ dụng, khoảng cách cùa toàn tuyển... Trong đó, quan trọng nhất là phải xác định một cách tương đối chính xác cùa sự cố xảy ra trên tuyến. Một trong các phương pháp để xác định của thông so trên đang được sử dụng rộng rãi là sử dụng thiết bị OTDR. đế đo. Trong bản đồ án này, nêu ra các phương pháp đo, trong đó giới thiệu các phương thức đo được bàng OTDR, đồng thời cũng nêu ra những yếu tố ảnh hưởng đến sai số của phép đo. Với thời gian có hạn, kiến thức còn hạn hẹp, bản đồ án này còn có nhiều thiếu sót, rất mong có sự đóng góp cùa các thầy cô giáo. CHƯƠNG 1 : CO SỞ LÝ THUYẾT VÈ SỢI QUANG TỔNG QUAN VÈ THÔNG TIN QUANG Sự phát triển của hệ thắng thông tin quang. Thông tin xuất hiện trong xã hội ỉoài người từ rất sơm, từ xa xưa con người đã biết sử dụng lửa và phản chiếu ánh sáng để báo hiệu cho nhau và đây có thế coi là một hình thức thông tin bang ánh sáng sơm nhất. Sau đó, các hình thức thông tin phong phú dần và ngày càng được phát triến thành những hệ thống thông tin hiện đại như ngày nay. O trinh độ phát triến cao về thông tin như hiện nay, các hệ thống thông tin quang được coi là các hệ thong thông tin tiên tiến bậc nhất, nó đã được triển khai nhanh trên mạng lưới viễn thông các nước trên thế giới với đù mọi cấu hình linh hoạt, ớ các tốc độ và cự ly truyền dẫn phong phú, đảm bảo chất lượng dịch vụ viễn thông tốt nhất. Ờ nước ta ta, các hệ thống thong tin quang đã được phát triển rộng khắp că nước trong những năm gần đây, và đang đóng vai trò chù đạo trong mạng truyền dẫn hiện tại. Đế có được vị trí như ngày nay, các hệ thống thông tin quang đã trải qua sự phát triển nhanh chóng đáng ghi nhớ cùa nó. Vào năm 1960, việc phát minh ra laser đế làm nguồn phát quang đã mở ra một thời kỳ mới có ý nghĩa rất to lớn trong lichử của kỹ thuật thông tin sử dụng dái tan so ánh sáng. Vào thời điếm đó, hàng loạt các thực nghiệm về thông tin trên bầu khí quyến được tiến hành ngay sau đó. Tuy nhiên, chi phí cho các công việc này quá tốn kém, kinh phí cho việc sản xuất các thành phần thiết bị để vượt qua được các càn trở do điều kiện thời tiết tự nhiên đã gây ra là con số khống lồ. Chính vì vậy chưa thu hút được sự chú ý của mạng lưới. Bên cạnh đó, một hưởng nghiên cửu khác đã tạo được hệ thống truyền tin đáng tin cậy hơn thông tin qua khí quyển là sự phát minh ra sợi dẫn quang. Các sợi dẫn quang lần đau tiên được che tạo mặc dù có suy hao rất lớn (tới khoảng 1000dB/km) đã tạo ra được một mô hình hệ thống có xu hướng linh hoạt hơn. Năm 1966 Kao và một số nàh khoa học khác đã tìm ra bàn chất suy hao của sợi dẫn quang. Những nhận định này đã được sáng tỏ khi Kapron, Keck và Maurer chế tạo thành công sợi thuỷ tinh có suy hao 20 dB/km vào năm 1970. Suy hao này nhò hơn nhiều so với thời diem đầu chế tạo sợi và cho phép tạo ra cự ly truyền dẫn tương đương với các hệ thống truyền dan bằng cáp đồng. Với sự cổ gắng không ngừng cùa các nhà nghiên cứu, các sợi dẫn quang có suy hao nhở hơn lần lượt ra đời. Cho tới đầu những năm 1980, các hệ thống thông tin trên sợi dẫn quang đã được phố biến khá rộng với vùng bước sóng làm việc 1300mm. Cho tới nay, sợi dẫn quang đã đạt tới mức suy hao rẩt nhỏ tới < 0,2 dB/km tại bươcsongs 1550nm đã cho thấy sự phát triến mạnh mẽ của công nghệ sợi quang trong những năm qua. Cùng với công nghệ che tạo các nguồn phát triênát và thu quang, sợi dẫn quang đã tạo ra các hệ thống thông tin quang với nhiều ưu diem trội hơn han so với các hệ thống thông tinâcps kim loại là : -Suy hao truyền dẫn rất nhỏ. -Bằng tần truyền dẫn lớn. -Không bị ảnh hướng của nhiêu điện từ -Có tính bâo mật tín hiệu thông tin. -Có kích thước và trọng lượng nhò. -Sợi có tính cách điện tốt. -Tin cậy và linh hoạt. -Sợi được chê tạo từ vật liệu rất sẵn có. Do các ưu điểm trên mà các hệ thống thông tin quang được áp dụng rộng rãi trên mạng lưới. Chúng có the được xây dựng làm các tuyến đường trục, trung kế, liên tinh, thuê bao kéo dài cho tới cà việc truy nhập vào mạng thuê bao linh hoạt và đáp ứng được mọi môi trường lắp đặt tù trong nhà, trong các cấu hình thiết bị cho tới xuyên lục địa, vượt đại dương v.v... Các hệ thống thông tin quang cũng rất phù hợp với các hệ thống truyền dẫn số không loại trừ tín hiệu dưới dạng ghép kênh nào, cảc tiêu chuẩn Bẳc Mỹ, châu Ẩu hay Nhật Bàn. Hiện nay, các hệ thống thông tin quang đã được áp dụng rộng rãi trên thế giới, chúng đáp ứng cả tín hiệu tương tự (analog) và số (digital), chúng cho phép truyền dẫn tất cả các tín hiệu dịch vụ băng hẹp và băng rộng, đáp ứng đầy đù mọi yêu cầu của mạng số hoá liên kết đa dịch vụ (ISDN), số lượng cáp quang hiện nay được lắp đặt trên thế giới với số lượng rât lớn, ở đủ mọi tốc độ truyền dẫn với các cự ly khác nhau, các cấu trúc mạng đa dạng. Nhiều nước lấy cáp quang là môi trường truyền dẫn chính trong mạng lưới viễn thông của họ. Các hệ thong thông tin quang sẽ là mũi đôtj phá về tốc độ, cự ly truyền dẫn và cấu hình linh hoạt cho các dịch vụ viễn thông cấp cao. ĩ. 1.2. Cấu trúc và các thành phần chính trong tuyến truyền dẫn quang. Cho tới nay, các hệ thống thông tin quang đã trải qua nhiều năm khai thác trên mạng lưới dưới cấu trúc truyền khác nhau. Nhìn chung, các hệ thống thông tin quang thường phù hợp hơn cho việc truyền dẫn tín hiệu số và hầu hết các quá trình phát triển của hệ thống thông tin quang đều đi theo hướng này. Theo quan niệm thống Va đập Đo thử lực nén Phép đo thứ độ xoắn Phương pháp đo thử về tác động cúa môi trường Nhiệt độ Phép đo thứ chổng thấm nước Phương pháp đo kiểm thiết bị truyền dẫn quang Đo kiếm điện áp cấp nguồn Đo kiếm khả năng truyền tải cùa thiết bị SDH Đo kiêm kha năng truyên tai cúa lớp đoạn Đo kiêm khả năng truyền tải lớp luồng SDH Chương 4 Thiết bị đo OTDR Khái niệm Nguyên lý hoạt động của máy đó OTDR Sơ đô tông quát của máy đo OTDR Các thông số chính cửa máy đo OTDR Tần số phát xung Độ phân giải Dái động Những đặc điểm cơ bản của một vết OTDR Một số những vết OTDR điển hình Cách thiết đặt một máy đo OTDR Cách thực hiện các phép đo bằng máy đo OTDR Một sô ứng dụng của máy đo OTDR