funfubi_yhdp
New Member
Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
MỞ ĐẦU
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 tổ chức nhờ các hệ thống 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 kể trên không tổ chức được các luồng kênh cực lớn.
Đối với kỹ thuật thông tin quang, người ta đã có thể tạo ra được các hệ thống truyền dẫn tới vài chục Gb/s. Một số nước trên thế giới ngày nay, hệ thống truyền dẫn quang đã chiếm 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 thẳng vào công nghệ hiện đại, trong những năm qua, ngành Bưu điện Việt Nam đã hoàn thành vô hoá mạng lưới truyền dẫn liên tỉnh, xây dựng và đưa vào sử dụng hệ thống truyền dẫn quang quốc gia 2,5 Gb/s với cấu hình Ring. Và trong giai đoạn hiện nay ngành đang chủ trương cáp quang hoá mạng thông tin nội hạt, mạng trung kế liên đài… do những ưu điểm 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 hỏi 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 cần 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 sử dụng, khoảng cách của toàn tuyến… Trong đó, quan trọng nhất là phải xác định một cách tương đối chính xác của sự cố xảy ra trên tuyến.
Một trong các phương pháp để xác định của thông số trên đang được sử dụng rộng rãi là sử dụng thiết bị OTDR để đo. Trong bản đồ án này, nêu ra các phương pháp đo, trong đó giới thiệu các cách đo được bằng 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 của các thầy cô giáo.
CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ SỢI QUANG
1.1. TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN QUANG
1.1.1. Sự phát triển của hệ thống thông tin quang.
Thông tin xuất hiện trong xã hội loài 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 thể coi là một hình thức thông tin bằng ánh sáng sơm nhất. Sau đó, các hình thức thông tin phong phú dần và ngày càng được phát triển thành những hệ thống thông tin hiện đại như ngày nay. Ở trình độ phát triển cao về thông tin như hiện nay, các hệ thống thông tin quang được coi là các hệ thống thông tin tiên tiến bậc nhất, nó đã được triển khai nhanh trên mạng lưới viễn thông các nước trên thế giới với đủ mọi cấu hình linh hoạt, ở các tốc độ và cự ly truyền dẫn phong phú, đảm bảo chất lượng dịch vụ viễn thông tốt nhất. Ở nước ta ta, các hệ thống thong tin quang đã được phát triển rộng khắp cả nước trong những năm gần đây, và đang đóng vai trò chủ đạo trong mạng truyền dẫn hiện tại.
Để có được vị trí như ngày nay, các hệ thống thông tin quang đã trải qua sự phát triển nhanh chóng đáng ghi nhớ của nó. Vào năm 1960, việc phát minh ra laser để làm nguồn phát quang đã mở ra một thời kỳ mới có ý nghĩa rất to lớn trong líchử của kỹ thuật thông tin sử dụng dải tần số ánh sáng. Vào thời điểm đó, hàng loạt các thực nghiệm về thông tin trên bầu khí quyển 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 cản trở do điều kiện thời tiết tự nhiên đã gây ra là con số khổng lồ. Chính vì vậy chưa thu hút được sự chú ý của mạng lưới.
Bên cạnh đó, một hướng nghiên cứu 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 đầu tiên được chế 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 bản 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 nhỏ hơn nhiều so với thời điểm đầu chế tạo sợi và cho phép tạo ra cự ly truyền dẫn tương đương với các hệ thống truyền dẫn bằng cáp đồng. Với sự cố gắng không ngừng của các nhà nghiên cứu, các sợi dẫn quang có suy hao nhỏ hơn lần lượt ra đời. Cho tới đầu những năm 1980, các hệ thống thông tin trên sợi dẫn quang đã được phổ biến khá rộng với vùng bước sóng làm việc 1300mm. Cho tới nay, sợi dẫn quang đã đạt tới mức suy hao rất nhỏ tới < 0,2 dB/km tại bươcsongs 1550nm đã cho thấy sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ sợi quang trong những năm qua. Cùng với công nghệ chế tạo các nguồn phát triểnát và thu quang, sợi dẫn quang đã tạo ra các hệ thống thông tin quang với nhiều ưu điểm trội hơn hẳn so với các hệ thống thông tinâcps kim loại là :
-Suy hao truyền dẫn rất nhỏ.
-Bằng tần truyền dẫn lớn.
-Không bị ảnh hưởng của nhiếu điện từ
-Có tính bảo mật tín hiệu thông tin.
-Có kích thước và trọng lượng nhỏ.
-Sợi có tính cách điện tốt.
-Tin cậy và linh hoạt.
-Sợi được chế 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 thể được xây dựng làm các tuyến đường trục, trung kế, liên tỉnh, 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 từ 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, các tiêu chuẩn Bắc Mỹ, châu Âu hay Nhật Bản.
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 đủ 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 rất 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 thống 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.
1.1.2. 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 nhất như vậy, ta có thế xem xét cấu trúc của tuyến thông tin quang bao gồm các thành phần chính như hình 1.1 dưới đây :
Hình 1.1. Các thành phần chính của tuyến truyền dẫn cáp sợi quang.
Các thành phần chính của tuyến gồm có phần phát quang, cáp sợi quang và phần thu quang. Phần phát quang được cấu tạo gồm có nguồn phát tín hiệu quang và các mạch điện điều khiển liên kết với nhau. Cáp sợi quang gồm có các sợi dẫn quang và các lớp vỏ bọc xung quanh để bảo vệ khỏi tác động có hại từ môi trường bên ngoài. Phần thu quang do bộ tách sóng quang và các mạch khuếch đại, tái tạo tín hiệu hợp thành. Ngoài các thành phần chủ yếu này, tuyến thông tin quang còn có các bộ ghép nối quang (Connector). Các mối hàn, các bộ ghép nối quang, chia quang vấcc trạm lặp, tất cả tạo nên một tuyến thông tin quang hoàn chỉnh.
Tương tự như cápđồng, cáp sợi quang được khai thác với những điều kiện lắp đặt khác nhau. Chúng có thể được trao ngoài trời, chôn trực tiếp dưới đất, kéo trong cổng, đặt dưới biển. tuỳ từng trường hợp vào các điều kiện lắp đặt khác nhau mà độ dài chế tạo của cáp cũng khác nhau, có thể dài từ vài trăm mét tới vài kilomet. Tuy nhiên đôi khi thi công, các kích cỡ của cáp cũng phụ thuộc vào từng điều kiện cụ thể, chẳng hạn như cáp đượ kéo trong cống sẽ không thể cho phép dài được, cáp có độ dài khá lớn thường được dùng cho treo hay chôn trực tiếp. Các mối hàn sẽ kết nối các độ dài cáp thành độ dài tổng cộng của tuyến được lắp đặt.
Sợi quang có cấu trúc rất mảnh. Nó được cấu tạo chủ yếu bằng vật liệu thuỷ tinh. Dạng của sợi quang là hình ống trụ gồm hai lớp thuỷ tinh lồng vào nhau và có độ đồng tâm cao. Đường kính của lõi dẫn ánh sáng vào khoảng 50m đối với sợi đơn mode. Đường kính ngoài của lớp vỏ phản xạ thông thường vào khoảng 125m cho cả 2 loại sợi. Có ba loại sợi quang là sợi đa mode chỉ số chiết suất phân bậc, sợi đa mode chỉ số chiết suất gradien, và sợi quang đơn mode. Tham số quan trọng nhất của cáp sợi quang tham gia quyết định độ dài của tuyến là suy hao sợi quang theo bước sóng. Đặc tuyến suy hao của sợi quang theo bước sóng tồn tại ba vùng mà tại đó có suy hao thấp là các vùng bước sóng 850nm, 1300nm, 1550nm. Ba vùng bước sóng này được sử dụng cho các hệ thống thông tin quang và gọi là các vùng cửa sổ thứ nhất, cửa sổ thứ hai và cửa sổ thứ ba tương ứng.
Thiết bị phát quang có nhiệm vụ phát ánh sáng mang tín hiệu vào đường truyền sợi quang. Cấu trúc thiết bị phát quang gồm có nguồn phát quang, mạch điều khiển điện, và mạch tiếp nhận tín hiệu đầu vào. Nguồn phát quang ở thiết bị phát có thể sử dụng đioe phát quang (LED) hay Laser bán dẫn (LD). Tín hiệu ở đầu vào thiết bị phát ở dạng số hay đôi khi códạng tương tự sẽ được tiếp nhận để đưa vào phần điều khiển. Mạch điều khiển thực hiện biến đổi tín hiệu điện dưới dạng điện áp thành xung dòng. Cuốicùng nguồn phát sẽ thực hiện biến đổi tín hiệu điện này thành tín hiệu quang tương ứng và phát vào sợi quang. Hình 1.2 là sơ đồ khối của thiết bị phát quang.
Hình 1.3. Sơ đồ thiết bị phát quang
Tín hiệu ánh sáng đã được điều chế tại nguồn phát quang sẽ lan truyền dọc theo sợi dẫn quang để tới phần thu quang khi truyền trên sợi dẫn quang, tín hiệu ánh sáng thường bị suy hao và méo do các yếu tố hấp thụ, tán xạ, tán sắc gây nên. Bộ tách sóng quang ở phần thu thực hiện trực tiếp nhận ánh sáng và tách lấy tín hiệu từ hướng phát tới. Tín hiệu quang được biến đổi trực tiếp trở lại thành tín hiệu điện. Các photodiôt PIN và photodiode thác APD đều có thểư dụng làm các bộ tách sóng quang trong các hệ thống thông tin quang, cả hai loại này đều có hiệu suất làm việc cao và có tốc độ chuyển đổi nhanh. Các vật liệu bán dẫn chế tạo nênghiên cứuác bộ tách sóng quang sẽ quyết định bước sóng làm việc của chúng và đuôi sợi quang đầu vào của các bộ tách sóng quang cũng phải phù hợp với sợi dẫn quang được sử dụng trên tuyến lắp đặt. Yếu tố quan trọng nhất phản ánh hiệu suất làm việc của thiết bị thu quang là độ nhạy thu quang, nó mô tả công suất quang nhỏ nhất có thể thu được ở một tốc độ truyền dẫn số nào đó ứng với tỷ lệ lỗi bit của hệ thống; điều này tưng tự như tỷ số tín hiệu trên tạp âm ở các hệ thống truyền dẫn tương tự. Sau khi tín hiệu quang được tách tại bộ tách sóng quang, tín hiệu điện thu được tại đầu ra photodiode sẽ được khuếch đại và khôi phục trởvề dạng tín hiệu như ở đầu vào thiết bị phát. Như vậy sơ đồ của thiết bị thu quang sẽ có thể được mô tả như hình 1.4 sau :
KẾT LUẬN
Trong giai đoạn hiện nay, sợi quang đã và đang được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đời sống và xã hội như :
- Lĩnh vực dân dụng : đồ trang trí ánh sáng…
- Lĩnh vực điện tử công nghiệp.
- Lĩnh vực y tế.
- Lĩnh vực viễn thông, truyền hình.
Trong đó, ngành Bưu điện Việt Nam đã ứng dụng sợi quang trong hệ thống truyền dẫn của mình và đã chủ trương cáp quang hoá mạng lưới truyền dẫn trong toàn quốc.
Cáp sợi quang ra đời, với ưu điểm của nó đã làm thay đổi hẳn hệ thống truyền dẫn viễn thông. Một hệ thống truyền dẫn quang có cự ly truyền xa, dung lượng lớn, đáp ứng được nhu cầu sử dụng mạng viễn thông hiện đại.
Do vậy, khi chúng ta sử dụng loại cáp sợi quang nào thì điều cần thiết là chúng ta phải biết các thông số của sợi đó nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng chúng. Và như thế, chúng ta cũng cần nên biết được các phương pháp để đo các thông số ấy.
Toàn bộ nội dung trong bản đồ án này đã nêu ra một số các phương pháp đo các thông số của sợi. Thực tế cho thấy rằng : các thông số của cáp sợi quang đã được các nhà sản xuất cung cấp trong các Catalog của sợi và chúng ta những người sử dụng chỉ cần biết các chỉ tiêu của nó để có thể thuận tiện trong lắp đặt hệ thống truyền dẫn quang. Và để có thể dễ dàng bảo dưỡng, sửa chữa khi có sự cố hỏng hóc xảy ra.
Một trong những phương tiện kiểm tra, đó là thiết bị OTDR. Do quá trình đo bằng OTDR có thể thực hiện được chỉ tại một đầu sợi mà không cần cắt sợi nên nó được sử dụng rộng rãi ở các tuyến cáp sợi quang đã được lắp đặt để đo suy hao tuyến cap, suy hao trung bình, suy hao mối hàn và xác định vị trí hỏng hóc của sợi.
Để tránh sai số khi đo bằng OTDR, chúng ta cần nắm chắc được các phép đo và nguyên nhân xâyra sai số khi đo, nhằm loại trừ sai số đó.
Cuối cùng, tui cũng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với toàn thể thầy cô đã trực tiếp giảng dạy giúp đỡ tui có thêm kiến thức để hoàn thành được bản đồ án tốt nghiệp này.
Do trình độ và thời gian hạn chế, bản đồ án này không thể không tránh khỏi thiếu sót, tui rất mong nhận được các đóng góp của các thầy cô cùng các bạn để đề tài này được hoàn thiện hơn.
MỤC LỤC
Trang
Chương 1 Cơ sở lý thuyết về sợi quang
1.1. Tổng quan về thông tin quang
1.1.1. Sự phát triển của hệ thống thông tin quang
1.1.2. Cấu trúc và các thành phần chính trong tuyến truyền dẫn quang
1.1.3. Những ưu điểm và ứng dụng của thông tin sợi quang
1.2. Lý thuyết về sợi quang
1.2.1. Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang
1.2.1.1 Chiết suất của môi trường
1.2.1.2 Sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng
1.2.1.3 Sự phản xạ toàn phần
1.2.2. Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang
1.2.2.1 Nguyên lý truyền dẫn chung
1.2.2.2 Khẩu độ số NA
1.2.3. Các dạng phân bố chiết suất trong sợi quang
1.2.3.1 Sợi quang có chiết suất nhẩy bậc
1.2.3.2 Sợi quang có chiết suất giảm dần
1.2.3.3 Các dạng chiết suất khác
1.2.4. Sợi đa mode và sợi đơn mode
1.2.4.1 Sợi đa mode
1.2.4.2 Sợi đơn mode
Chương 2 Suy hao và tán xạ trong sợi quang
2.1. Suy hao trong sợi quang
2.1.1. Định nghĩa
2.1.2. Đặc tuyến suy hao
2.1.3. Các loại suy hao trong sợi quang
2.1.3.1 Suy hao trong hấp thụ
2.1.3.2 Suy hao do tán xạ ánh sáng
2.1.3.3 Suy hao do bị uốn cong
2.1.3.4 Duy hao do hàn nối
2.2. Tán xạ trong sợi quang
2.2.1. Hiện tượng, nguyên nhân và ảnh hưởng của tán xạ
2.2.2. Mối quan hệ tán xạ giữa độ rộng băng truyền dẫn
2.2.3. Các loại tán xạ
2.2.3.1 Tán xạ vật liệu
2.2.3.2 Tán xạ dẫn sóng
2.2.3.3 Tán xạ mode
2.2.3.4 Tán xạ mặt cắt
Chương 3 Phương pháp đo trên cáp sợi quang và hệ thống truyền dẫn quang
3.1. Đo suy hao sợi quang
3.1.1. Đo suy hao bằng phương pháp hai điểm
3.1.1.1 Phương pháp cắt sợi
3.1.1.2 Phương pháp xen thêm
3.1.2. Đo suy hao theo phương pháp đo tán xạ ngược
3.1.2.1 Sự hình thành phản xạ của tán xạ ngược
3.1.2.2 Nguyên lý đo phản xạ và tán xạ ngược
3.2. Phương pháp đo kiểm cáp quang
3.2.1. Phương pháp đo thử độ bền cơ học của cáp
3.2.1.1 Lực căng
3.2.1.2 Va đập
3.2.1.3 Đo thử lực nén
3.2.1.4 Phép đo thử độ xoắn
3.2.2. Phương pháp đo thử về tác động của môi trường
3.2.2.1 Nhiệt độ
3.2.2.2 Phép đo thử chống thấm nước
3.3. Phương pháp đo kiểm thiết bị truyền dẫn quang
3.3.1. Đo kiểm điện áp cấp nguồn
3.3.2. Đo kiểm khả năng truyền tải của thiết bị SDH
3.3.2.1 Đo kiểm khả năng truyền tải của lớp đoạn
3.2.2.2 Đo kiểm khả năng truyền tải lớp luồng SDH
Chương 4 Thiết bị đo OTDR
4.1. Khái niệm
4.2. Nguyên lý hoạt động của máy đó OTDR
4.3. Sơ đồ tổng quát của máy đo OTDR
4.4. Các thông số chính của máy đo OTDR
4.4.1. Tần số phát xung
4.4.2. Độ phân giải
4.4.3. Dải động
4.5. Những đặc điểm cơ bản của một vết OTDR
4.6. Một số những vết OTDR điển hình
4.7. Cách thiết đặt một máy đo OTDR
4.8. Cách thực hiện các phép đo bằng máy đo OTDR
4.9. Một số ứng dụng của máy đo OTDR
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
MỞ ĐẦU
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 tổ chức nhờ các hệ thống 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 kể trên không tổ chức được các luồng kênh cực lớn.
Đối với kỹ thuật thông tin quang, người ta đã có thể tạo ra được các hệ thống truyền dẫn tới vài chục Gb/s. Một số nước trên thế giới ngày nay, hệ thống truyền dẫn quang đã chiếm 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 thẳng vào công nghệ hiện đại, trong những năm qua, ngành Bưu điện Việt Nam đã hoàn thành vô hoá mạng lưới truyền dẫn liên tỉnh, xây dựng và đưa vào sử dụng hệ thống truyền dẫn quang quốc gia 2,5 Gb/s với cấu hình Ring. Và trong giai đoạn hiện nay ngành đang chủ trương cáp quang hoá mạng thông tin nội hạt, mạng trung kế liên đài… do những ưu điểm 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 hỏi 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 cần 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 sử dụng, khoảng cách của toàn tuyến… Trong đó, quan trọng nhất là phải xác định một cách tương đối chính xác của sự cố xảy ra trên tuyến.
Một trong các phương pháp để xác định của thông số trên đang được sử dụng rộng rãi là sử dụng thiết bị OTDR để đo. Trong bản đồ án này, nêu ra các phương pháp đo, trong đó giới thiệu các cách đo được bằng 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 của các thầy cô giáo.
CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ SỢI QUANG
1.1. TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN QUANG
1.1.1. Sự phát triển của hệ thống thông tin quang.
Thông tin xuất hiện trong xã hội loài 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 thể coi là một hình thức thông tin bằng ánh sáng sơm nhất. Sau đó, các hình thức thông tin phong phú dần và ngày càng được phát triển thành những hệ thống thông tin hiện đại như ngày nay. Ở trình độ phát triển cao về thông tin như hiện nay, các hệ thống thông tin quang được coi là các hệ thống thông tin tiên tiến bậc nhất, nó đã được triển khai nhanh trên mạng lưới viễn thông các nước trên thế giới với đủ mọi cấu hình linh hoạt, ở các tốc độ và cự ly truyền dẫn phong phú, đảm bảo chất lượng dịch vụ viễn thông tốt nhất. Ở nước ta ta, các hệ thống thong tin quang đã được phát triển rộng khắp cả nước trong những năm gần đây, và đang đóng vai trò chủ đạo trong mạng truyền dẫn hiện tại.
Để có được vị trí như ngày nay, các hệ thống thông tin quang đã trải qua sự phát triển nhanh chóng đáng ghi nhớ của nó. Vào năm 1960, việc phát minh ra laser để làm nguồn phát quang đã mở ra một thời kỳ mới có ý nghĩa rất to lớn trong líchử của kỹ thuật thông tin sử dụng dải tần số ánh sáng. Vào thời điểm đó, hàng loạt các thực nghiệm về thông tin trên bầu khí quyển 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 cản trở do điều kiện thời tiết tự nhiên đã gây ra là con số khổng lồ. Chính vì vậy chưa thu hút được sự chú ý của mạng lưới.
Bên cạnh đó, một hướng nghiên cứu 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 đầu tiên được chế 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 bản 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 nhỏ hơn nhiều so với thời điểm đầu chế tạo sợi và cho phép tạo ra cự ly truyền dẫn tương đương với các hệ thống truyền dẫn bằng cáp đồng. Với sự cố gắng không ngừng của các nhà nghiên cứu, các sợi dẫn quang có suy hao nhỏ hơn lần lượt ra đời. Cho tới đầu những năm 1980, các hệ thống thông tin trên sợi dẫn quang đã được phổ biến khá rộng với vùng bước sóng làm việc 1300mm. Cho tới nay, sợi dẫn quang đã đạt tới mức suy hao rất nhỏ tới < 0,2 dB/km tại bươcsongs 1550nm đã cho thấy sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ sợi quang trong những năm qua. Cùng với công nghệ chế tạo các nguồn phát triểnát và thu quang, sợi dẫn quang đã tạo ra các hệ thống thông tin quang với nhiều ưu điểm trội hơn hẳn so với các hệ thống thông tinâcps kim loại là :
-Suy hao truyền dẫn rất nhỏ.
-Bằng tần truyền dẫn lớn.
-Không bị ảnh hưởng của nhiếu điện từ
-Có tính bảo mật tín hiệu thông tin.
-Có kích thước và trọng lượng nhỏ.
-Sợi có tính cách điện tốt.
-Tin cậy và linh hoạt.
-Sợi được chế 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 thể được xây dựng làm các tuyến đường trục, trung kế, liên tỉnh, 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 từ 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, các tiêu chuẩn Bắc Mỹ, châu Âu hay Nhật Bản.
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 đủ 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 rất 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 thống 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.
1.1.2. 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 nhất như vậy, ta có thế xem xét cấu trúc của tuyến thông tin quang bao gồm các thành phần chính như hình 1.1 dưới đây :
Hình 1.1. Các thành phần chính của tuyến truyền dẫn cáp sợi quang.
Các thành phần chính của tuyến gồm có phần phát quang, cáp sợi quang và phần thu quang. Phần phát quang được cấu tạo gồm có nguồn phát tín hiệu quang và các mạch điện điều khiển liên kết với nhau. Cáp sợi quang gồm có các sợi dẫn quang và các lớp vỏ bọc xung quanh để bảo vệ khỏi tác động có hại từ môi trường bên ngoài. Phần thu quang do bộ tách sóng quang và các mạch khuếch đại, tái tạo tín hiệu hợp thành. Ngoài các thành phần chủ yếu này, tuyến thông tin quang còn có các bộ ghép nối quang (Connector). Các mối hàn, các bộ ghép nối quang, chia quang vấcc trạm lặp, tất cả tạo nên một tuyến thông tin quang hoàn chỉnh.
Tương tự như cápđồng, cáp sợi quang được khai thác với những điều kiện lắp đặt khác nhau. Chúng có thể được trao ngoài trời, chôn trực tiếp dưới đất, kéo trong cổng, đặt dưới biển. tuỳ từng trường hợp vào các điều kiện lắp đặt khác nhau mà độ dài chế tạo của cáp cũng khác nhau, có thể dài từ vài trăm mét tới vài kilomet. Tuy nhiên đôi khi thi công, các kích cỡ của cáp cũng phụ thuộc vào từng điều kiện cụ thể, chẳng hạn như cáp đượ kéo trong cống sẽ không thể cho phép dài được, cáp có độ dài khá lớn thường được dùng cho treo hay chôn trực tiếp. Các mối hàn sẽ kết nối các độ dài cáp thành độ dài tổng cộng của tuyến được lắp đặt.
Sợi quang có cấu trúc rất mảnh. Nó được cấu tạo chủ yếu bằng vật liệu thuỷ tinh. Dạng của sợi quang là hình ống trụ gồm hai lớp thuỷ tinh lồng vào nhau và có độ đồng tâm cao. Đường kính của lõi dẫn ánh sáng vào khoảng 50m đối với sợi đơn mode. Đường kính ngoài của lớp vỏ phản xạ thông thường vào khoảng 125m cho cả 2 loại sợi. Có ba loại sợi quang là sợi đa mode chỉ số chiết suất phân bậc, sợi đa mode chỉ số chiết suất gradien, và sợi quang đơn mode. Tham số quan trọng nhất của cáp sợi quang tham gia quyết định độ dài của tuyến là suy hao sợi quang theo bước sóng. Đặc tuyến suy hao của sợi quang theo bước sóng tồn tại ba vùng mà tại đó có suy hao thấp là các vùng bước sóng 850nm, 1300nm, 1550nm. Ba vùng bước sóng này được sử dụng cho các hệ thống thông tin quang và gọi là các vùng cửa sổ thứ nhất, cửa sổ thứ hai và cửa sổ thứ ba tương ứng.
Thiết bị phát quang có nhiệm vụ phát ánh sáng mang tín hiệu vào đường truyền sợi quang. Cấu trúc thiết bị phát quang gồm có nguồn phát quang, mạch điều khiển điện, và mạch tiếp nhận tín hiệu đầu vào. Nguồn phát quang ở thiết bị phát có thể sử dụng đioe phát quang (LED) hay Laser bán dẫn (LD). Tín hiệu ở đầu vào thiết bị phát ở dạng số hay đôi khi códạng tương tự sẽ được tiếp nhận để đưa vào phần điều khiển. Mạch điều khiển thực hiện biến đổi tín hiệu điện dưới dạng điện áp thành xung dòng. Cuốicùng nguồn phát sẽ thực hiện biến đổi tín hiệu điện này thành tín hiệu quang tương ứng và phát vào sợi quang. Hình 1.2 là sơ đồ khối của thiết bị phát quang.
Hình 1.3. Sơ đồ thiết bị phát quang
Tín hiệu ánh sáng đã được điều chế tại nguồn phát quang sẽ lan truyền dọc theo sợi dẫn quang để tới phần thu quang khi truyền trên sợi dẫn quang, tín hiệu ánh sáng thường bị suy hao và méo do các yếu tố hấp thụ, tán xạ, tán sắc gây nên. Bộ tách sóng quang ở phần thu thực hiện trực tiếp nhận ánh sáng và tách lấy tín hiệu từ hướng phát tới. Tín hiệu quang được biến đổi trực tiếp trở lại thành tín hiệu điện. Các photodiôt PIN và photodiode thác APD đều có thểư dụng làm các bộ tách sóng quang trong các hệ thống thông tin quang, cả hai loại này đều có hiệu suất làm việc cao và có tốc độ chuyển đổi nhanh. Các vật liệu bán dẫn chế tạo nênghiên cứuác bộ tách sóng quang sẽ quyết định bước sóng làm việc của chúng và đuôi sợi quang đầu vào của các bộ tách sóng quang cũng phải phù hợp với sợi dẫn quang được sử dụng trên tuyến lắp đặt. Yếu tố quan trọng nhất phản ánh hiệu suất làm việc của thiết bị thu quang là độ nhạy thu quang, nó mô tả công suất quang nhỏ nhất có thể thu được ở một tốc độ truyền dẫn số nào đó ứng với tỷ lệ lỗi bit của hệ thống; điều này tưng tự như tỷ số tín hiệu trên tạp âm ở các hệ thống truyền dẫn tương tự. Sau khi tín hiệu quang được tách tại bộ tách sóng quang, tín hiệu điện thu được tại đầu ra photodiode sẽ được khuếch đại và khôi phục trởvề dạng tín hiệu như ở đầu vào thiết bị phát. Như vậy sơ đồ của thiết bị thu quang sẽ có thể được mô tả như hình 1.4 sau :
KẾT LUẬN
Trong giai đoạn hiện nay, sợi quang đã và đang được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đời sống và xã hội như :
- Lĩnh vực dân dụng : đồ trang trí ánh sáng…
- Lĩnh vực điện tử công nghiệp.
- Lĩnh vực y tế.
- Lĩnh vực viễn thông, truyền hình.
Trong đó, ngành Bưu điện Việt Nam đã ứng dụng sợi quang trong hệ thống truyền dẫn của mình và đã chủ trương cáp quang hoá mạng lưới truyền dẫn trong toàn quốc.
Cáp sợi quang ra đời, với ưu điểm của nó đã làm thay đổi hẳn hệ thống truyền dẫn viễn thông. Một hệ thống truyền dẫn quang có cự ly truyền xa, dung lượng lớn, đáp ứng được nhu cầu sử dụng mạng viễn thông hiện đại.
Do vậy, khi chúng ta sử dụng loại cáp sợi quang nào thì điều cần thiết là chúng ta phải biết các thông số của sợi đó nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng chúng. Và như thế, chúng ta cũng cần nên biết được các phương pháp để đo các thông số ấy.
Toàn bộ nội dung trong bản đồ án này đã nêu ra một số các phương pháp đo các thông số của sợi. Thực tế cho thấy rằng : các thông số của cáp sợi quang đã được các nhà sản xuất cung cấp trong các Catalog của sợi và chúng ta những người sử dụng chỉ cần biết các chỉ tiêu của nó để có thể thuận tiện trong lắp đặt hệ thống truyền dẫn quang. Và để có thể dễ dàng bảo dưỡng, sửa chữa khi có sự cố hỏng hóc xảy ra.
Một trong những phương tiện kiểm tra, đó là thiết bị OTDR. Do quá trình đo bằng OTDR có thể thực hiện được chỉ tại một đầu sợi mà không cần cắt sợi nên nó được sử dụng rộng rãi ở các tuyến cáp sợi quang đã được lắp đặt để đo suy hao tuyến cap, suy hao trung bình, suy hao mối hàn và xác định vị trí hỏng hóc của sợi.
Để tránh sai số khi đo bằng OTDR, chúng ta cần nắm chắc được các phép đo và nguyên nhân xâyra sai số khi đo, nhằm loại trừ sai số đó.
Cuối cùng, tui cũng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với toàn thể thầy cô đã trực tiếp giảng dạy giúp đỡ tui có thêm kiến thức để hoàn thành được bản đồ án tốt nghiệp này.
Do trình độ và thời gian hạn chế, bản đồ án này không thể không tránh khỏi thiếu sót, tui rất mong nhận được các đóng góp của các thầy cô cùng các bạn để đề tài này được hoàn thiện hơn.
MỤC LỤC
Trang
Chương 1 Cơ sở lý thuyết về sợi quang
1.1. Tổng quan về thông tin quang
1.1.1. Sự phát triển của hệ thống thông tin quang
1.1.2. Cấu trúc và các thành phần chính trong tuyến truyền dẫn quang
1.1.3. Những ưu điểm và ứng dụng của thông tin sợi quang
1.2. Lý thuyết về sợi quang
1.2.1. Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang
1.2.1.1 Chiết suất của môi trường
1.2.1.2 Sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng
1.2.1.3 Sự phản xạ toàn phần
1.2.2. Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang
1.2.2.1 Nguyên lý truyền dẫn chung
1.2.2.2 Khẩu độ số NA
1.2.3. Các dạng phân bố chiết suất trong sợi quang
1.2.3.1 Sợi quang có chiết suất nhẩy bậc
1.2.3.2 Sợi quang có chiết suất giảm dần
1.2.3.3 Các dạng chiết suất khác
1.2.4. Sợi đa mode và sợi đơn mode
1.2.4.1 Sợi đa mode
1.2.4.2 Sợi đơn mode
Chương 2 Suy hao và tán xạ trong sợi quang
2.1. Suy hao trong sợi quang
2.1.1. Định nghĩa
2.1.2. Đặc tuyến suy hao
2.1.3. Các loại suy hao trong sợi quang
2.1.3.1 Suy hao trong hấp thụ
2.1.3.2 Suy hao do tán xạ ánh sáng
2.1.3.3 Suy hao do bị uốn cong
2.1.3.4 Duy hao do hàn nối
2.2. Tán xạ trong sợi quang
2.2.1. Hiện tượng, nguyên nhân và ảnh hưởng của tán xạ
2.2.2. Mối quan hệ tán xạ giữa độ rộng băng truyền dẫn
2.2.3. Các loại tán xạ
2.2.3.1 Tán xạ vật liệu
2.2.3.2 Tán xạ dẫn sóng
2.2.3.3 Tán xạ mode
2.2.3.4 Tán xạ mặt cắt
Chương 3 Phương pháp đo trên cáp sợi quang và hệ thống truyền dẫn quang
3.1. Đo suy hao sợi quang
3.1.1. Đo suy hao bằng phương pháp hai điểm
3.1.1.1 Phương pháp cắt sợi
3.1.1.2 Phương pháp xen thêm
3.1.2. Đo suy hao theo phương pháp đo tán xạ ngược
3.1.2.1 Sự hình thành phản xạ của tán xạ ngược
3.1.2.2 Nguyên lý đo phản xạ và tán xạ ngược
3.2. Phương pháp đo kiểm cáp quang
3.2.1. Phương pháp đo thử độ bền cơ học của cáp
3.2.1.1 Lực căng
3.2.1.2 Va đập
3.2.1.3 Đo thử lực nén
3.2.1.4 Phép đo thử độ xoắn
3.2.2. Phương pháp đo thử về tác động của môi trường
3.2.2.1 Nhiệt độ
3.2.2.2 Phép đo thử chống thấm nước
3.3. Phương pháp đo kiểm thiết bị truyền dẫn quang
3.3.1. Đo kiểm điện áp cấp nguồn
3.3.2. Đo kiểm khả năng truyền tải của thiết bị SDH
3.3.2.1 Đo kiểm khả năng truyền tải của lớp đoạn
3.2.2.2 Đo kiểm khả năng truyền tải lớp luồng SDH
Chương 4 Thiết bị đo OTDR
4.1. Khái niệm
4.2. Nguyên lý hoạt động của máy đó OTDR
4.3. Sơ đồ tổng quát của máy đo OTDR
4.4. Các thông số chính của máy đo OTDR
4.4.1. Tần số phát xung
4.4.2. Độ phân giải
4.4.3. Dải động
4.5. Những đặc điểm cơ bản của một vết OTDR
4.6. Một số những vết OTDR điển hình
4.7. Cách thiết đặt một máy đo OTDR
4.8. Cách thực hiện các phép đo bằng máy đo OTDR
4.9. Một số ứng dụng của máy đo OTDR
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: