Xem mẫu
- MÔN HỌC
THÔNG TIN SỢI QUANG
3/2/2020 1
- NỘI DUNG MÔN HỌC
Chương 1: Hệ thống thông tin sợi quang
Chương 2: Sợi quang
Chương 3: Máy phát quang
Chương 4: Máy thu quang
Chương 5: WDM-EDFA-HFA
Chương 6: Thiết kế Hệ thống thông tin sợi quang
3/2/2020 2
- CHƯƠNG 1
HỆ THỐNG
THÔNG TIN SỢI QUANG
3/2/2020 3
- Nội dung của chương 1
❖ Sự phát triển của các hệ thống thông tin.
❖ Các giai đoạn phát triển, ưu điểm của hệ thống thông tin sợi
quang.
❖ Các khái niệm cơ bản về hệ thống thông tin, băng tần cơ sở
và băng thông, tín hiệu tương tự và tín hiệu số, sóng kết hợp
và không kết hợp, điều chế và mã hoá đường.
❖ Sơ đồ nguyên lí cuả hệ thống thông tin sợi quang.
❖ Các thành phần của hệ thống: máy phát, máy thu và sợi
quang.
❖ Ứng dụng của TTSQ
❖ Câu hỏi ôn tập và thảo luận
3/2/2020 4
- Lịch sử phát triển của các hệ thống thông tin
Mô hình truyền tín hiệu bằng quang học của
Claude Chappe
3/2/2020 5
- Lịch sử phát triển của các hệ thống thông tin (tt)
Sự phát triển của tích BL trong giai đoạn 1850- 2000
3/2/2020 6
- Sự phát triển của các hệ thống thông tin (tt)
Sự phát triển của tích số BL
của hệ thống thông tin sợi quang qua các giai đoạn
3/2/2020 7
- Sự phát triển của hệ thống thông sợi tin quang (tt)
+Thế hệ đầu tiên: hoạt động ở bước sóng 800nm và sử
dụng Laser bán dẫn GaAs.
-Sau giai đoạn thử nghiệm (1977-1979) các hệ thống được
triển khai vào năm 1980 hoạt động với tốc độ bít 45 Mb/s
và khoảng lặp 45 km.
-Trong những năm 1970, khoảng lặp tăng lên đáng kể vì hệ
thống làm việc ở bước sóng 1300nm, tương ứng với tổn
hao sợi nhỏ hơn 1dB/km. Hơn nữa, tại bước sóng này sợi
tán sắc cực tiểu. Các ưu điểm này thúc đẩy việc phát triển
các Laser bán dẫn và bộ tách quang hoạt động ở bước sóng
1300 nm.
3/2/2020 8
- Sự phát triển của hệ thống thông sợi tin quang (tt)
+ Thế hệ thứ hai: bắt đầu vào đầu những năm 1980, với
tốc độ bít của các hệ thống ban đầu
- Sự phát triển của hệ thống thông sợi tin quang (tt)
+Thế hệ thứ ba bắt đầu vào đầu những năm 1985, nhiều
thí nghiệm đã thành công khi truyền thông tin với tốc độ
bít 4 Gb/s và khoảng cách trên 100 km.
-Năm 1990, người ta đã triển khai các hệ thống thế hệ thứ
3 đặc trưng bởi việc triển khai hệ thống sử dụng sợi
quang tán sắc dịch chuyển DSF làm giảm được tán sắc
cho phép tăng tốc độ bít lên 2,5 Gb/s và sau đó đạt đến 10
Gb/s.
-Điểm hạn chế của thế hệ này là việc phải dùng các bộ
lặp quang-điện-quang (Repeater) với khoảng cách tiêu
biểu 60 km-70 km làm tăng giá thành và độ phức tạp cho
hệ thống.
3/2/2020 10
- Sự phát triển của hệ thống thông sợi tin quang (tt)
-Để tăng khoảng cách truyền dẫn người ta sử dụng hệ
thống thông tin quang Coherence với các sơ đồ tách sóng
đồng tần và đổi tần vì chúng cho phép tăng độ nhạy của
máy thu.
-Trong những năm 1980, hệ thống này đã được nghiên cứu
và đạt nhiều kết quả khả quan trong thực nghiệm. Tuy
nhiên, việc triển khai hệ thống Coherence bị trì hoãn và
chuyển hướng do sự xuất hiện của các bộ khuếch đại sợi
quang vào các năm sau đó.
3/2/2020 11
- Sự phát triển của hệ thống thông sợi tin quang (tt)
+Thế hệ thứ tư được đặc trưng bằng việc sử dụng
khuếch đại quang để tăng khoảng cách và kỹ thuật ghép
kênh phân chia theo bước sóng WDM để nâng cao dung
lượng truyền dẫn, cho phép tăng dung lượng lên gấp đôi
trong mỗi 6 tháng và đạt được tốc độ bít 10Tb/s vào năm
2001.
- Như vậy, đặc trưng của thế hệ này việc triển khai hệ
thống khoảng cách truyền dẫn lớn nhờ sự kết hợp giữa
khuếch đại quang và WDM
3/2/2020 12
- Sự phát triển của hệ thống thông sợi tin quang (tt)
-Trong hầu hết các hệ thống WDM, tổn hao trên sợi
quang được bù nhờ các bộ khuếch đại EDFA được mắc
chuỗi (mắc xen kẽ) trên tuyến với khoảng lặp (60-80)km.
Các hệ thống đó đã bắt đầu được triển khai vào những
năm 1990.
-Năm 1991, người ta đã thực nghiệm thành công việc
truyền dẫn thông tin tốc độ bít 2,5 Gb/s với khoảng cách
21.000 km và 5 Gb/s với đường truyền 14.300 km. Từ
năm 1996, nhiều hệ thống xuyên đại dương, chẳng hạn hệ
thống cáp quang biển xuyên Đại tây dương và Thái bình
dương, đã được triển khai và sử dụng.
3/2/2020 13
- Sự phát triển của hệ thống thông sợi tin quang (tt)
-Điều này thúc đẩy việc nghiên cứu tìm ra các bộ khuếch
đại mới có phổ trải rộng từ 1450 nm đến 1630 nm. Kết
quả là năm 2000, một hệ thống thực nghiệm đạt 3,28 Gb/s,
82 kênh, mỗi kênh 40 Gb/s, khoảng cách 3000 km, với
tích BL: 10.000 (Tb/s)-km.
- Chỉ trong 1 năm, dung lượng được nâng lên trên 11 Tb/s
(273 kênh, mỗi kênh 40 Gb/s, khoảng cách 117 km. Cuối
năm 2000, các hệ thống đường trục trên mặt đất đã đạt
được dung lượng 1,6 Tb/s. Như vậy so với dung lượng 45
Mb/s của hệ thống thế hệ 1 trong năm 1980, dung lượng
thông tin của thế hệ thứ tư đã tăng gấp 10.000 lần trong
vòng 20 năm.
3/2/2020 14
- Sự phát triển của hệ thống thông sợi tin quang (tt)
+Thế hệ thứ năm: mở rộng số kênh trong WDM nhờ sử
dụng khuếch đại Raman khuếch đại tín hiệu trong S,C và L.
Ngoài ra một kiểu sợi quang mới, có tổn hao nhỏ trong vùng
bước sóng rất rộng (1300-1650)nm đã được triển khai. Nhờ
đó, hệ thống WDM: hàng ngàn kênh thông tin với tốc độ bít
mỗi kênh cũng không ngừng tăng lên.
-Từ năm 2000, nhiều thực nghiệm WDM đã thành công với
tốc độ bít mỗi kênh 40 Gb/s và hướng đến 160 Gb/s trong
tương lai gần. Vấn đề chính trong các hệ thống này là cần
phải quản lý tán sắc thật chặt chẽ. Một trong những giải
pháp hiệu quả là sử dụng kỹ thuật truyền dẫn Soliton trong
đó các xung giữ nguyên hình dạng của nó khi truyền trong
sợi không tổn hao nhờ trung hoà tán sắc của sợi.
3/2/2020 15
- Sự phát triển của hệ thống thông sợi tin quang (tt)
-Nguyên lý cơ bản: từ 1973 nhưng mãi đến năm 1988, mới đạt
được thành công trong phòng thí nghiệm truyền dẫn thông tin
nhờ kỹ thuật Soliton trên 4000km với việc sử dụng khuếch đại
Raman để bù tổn hao sợi.
-Các bộ khuếch đại EDFA được dùng trong khuếch đại Soliton
được bắt đầu từ năm 1989. Từ đó, nhiều thực nghiệm thành
công đã chứng tỏ tiềm năng rất lớn của công nghệ Soliton này.
- Những năm gần đây, người ta nghiên cứu và triển khai hệ
thống khuếch đại ghép lai EDFA/Raman nhằm tăng khoảng
cách truyền dẫn và dung lượng thông tin nhờ giảm được nhiễu
so với hệ thống sử dụng EDFA và mở rộng băng thông khuếch
đại (băng C và L)
3/2/2020 16
- Sự phát triển của hệ thống thông tin sợi quang (tt)
3/2/2020 17
- Sự phát triển của hệ thống thông tin sợi quang (tt)
Hệ thống cáp quang xuyên biển
SEA-ME-WE-3
3/2/2020 18
- Sự phát triển của hệ thống thông tin sợi quang (tt)
Hệ thống cáp quang xuyên biển
SEA-ME-WE-4
3/2/2020 19
- Đặc điểm và nguyên lý hoạt động
Phân loại theo môi trường truyền → có hai loại:
- Hệ thống thông tin sợi quang (Fiber Optic Communication System-FOCS):
truyền tín hiệu ánh sáng qua môi trường sợi quang
- Hệ thống thông tin quang không gian (Free Space Optic Communication
System-FSOCS): truyền tín hiệu ánh sáng qua môi trường không gian
FOCS rất phổ biến, gần đây nghiên cứu FSOCS
Phân loại theo pp tách sóng → có hai loại:
- Điều chế cường độ-tách sóng trực tiếp (IM-DD)
- Tách sóng kết hợp (Coherence)
Phân loại theo số kênh → có hai loại:
- Đơn kênh
- Đa kênh: WDM, OTDM, SCM, WDM-SCM…
Phân loại theo bộ khuếch đại → có hai loại:
- Tuyến không có khuếch đại quang
- Tuyến có khuếch đại quang
3/2/2020 20
nguon tai.lieu . vn
