Xem mẫu
- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CƠ SỞ 2
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
---------
BÀI TIỂU LUẬN:
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG
GVHD : TS. TRẦN THIỆN CHÍNH
HVTH : LÊ QUÝ VIỄN
: BÙI VĂN NHẤT
MÃ LỚP : CH. K19-KTĐT
TP.HCM, THÁNG 09 - 2012
- Tiểu luận Hệ thống thông tin quang
MỤC LỤC
Giới thiệu ........................................................................................................................... 3
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG
1.1 Tổng quan ................................................................................................................... 4
1.2 Hệ thống truyền dẫn quang ........................................................................................ 5
1.3 Thực trạng mạng viễn thông Trung tâm viễn thông Hội An ...................................... 6
1.3.1 Sơ lược về mô hình mạng truyền dẫn và chuyển mạch viễn thông Quảng Nam ...... 6
1.3.1.1 Sơ đồ mạng truyền dẫn và mạng chuyển mạch Viễn thông Quảng Nam .............. 6
1.3.1.2 Sơ đồ mạng truyền dẫn quang Viễn thông Quảng Nam ........................................ 8
1.3.2 Mạng truyền dẫn tại trung tâm viễn thông Hội An ................................................... 9
1.3.2.1 Mạng truyền dẫn cấp I ........................................................................................ 11
1.3.2.2 Mạng truyền dẫn cấp II ........................................................................................ 11
1.3.2.3 Mạng truyền dẫn cấp III ....................................................................................... 11
1.3.3 Các vòng Ring ......................................................................................................... 11
CHƯƠNG II: CÁC THIẾT BỊ TRÊN MẠNG QUANG
2.1 Thiết bị phát quang ..................................................................................................... 11
2.1.1 Cơ chế phát xạ ánh sáng ........................................................................................ 11
2.1.2 Diode phát quang LED ........................................................................................... 13
2.1.3 Laser Diode ............................................................................................................. 14
2.1.3.1 Cấu tạo ................................................................................................................. 14
2.1.3.2 Hoạt động ............................................................................................................. 15
2.1.4 Nhiễu trong nguồn phát Laser ................................................................................ 15
2.1.5 So sánh LED và LD ................................................................................................. 16
2.2 Thiết bị thu ................................................................................................................ 16
2.2.1 Cơ chế thu quang ................................................................................................... 16
2.2.2 Bộ tách sóng photodiode PIN ................................................................................. 18
2.2.3 Diode quang thác APD ........................................................................................... 18
2.2.3.1 Cấu trúc Photodiode thác APD ............................................................................ 18
2.2.3.2 Nguyên lý làm việc của APD ............................................................................... 19
2.2.4 Tham số cơ bản của thiết bị thu quang .................................................................. 19
2.2.4.1 Hiệu suất lượng tử ............................................................................................... 19
2.2.4.2 Độ nhạy quang ................................................................................................... 20
Trang 1
- Tiểu luận Hệ thống thông tin quang
2.2.4.3 Tạp âm của tách sóng quang ................................................................................ 20
2.2.5 Bộ thu quang trong truyền dẫn tín hiệu số ............................................................. 21
2.2.6 Mô phẩm các thiết bị ............................................................................................... 21
2.2.6 Các thiết bị trên mạng quang: ................................................................................. 21
2.2.6.1 Thiết bị Optix của hãng Huawei: ......................................................................... 21
2.2.6.2 Optix OSN 3500: ................................................................................................. 22
2.2.6.3 Optix OSN 2500: ................................................................................................. 23
2.2.6.4 Optix OSN 1500: ............................................................................................... 24
2.2.6.5 Thiết bị ONS 15305 của CISCO: ......................................................................... 24
2.2.6.7 Thiết bị SMA của Siemens: ................................................................................ 24
2.2.6.8 Modem quang: ................................................................................................................ 25
2.2.7 Các thiết bị đặt tại vị trí các Khối trong phường,Thành phố được mở rộng thêm
............................25
CHƯƠNG III: MẠNG FTTH VÀ CÁC DỊCH VỤ TRIỂN KHAI
TRÊN MẠNG QUANG FTTH
3.1 Thông tin về các dịch vụ viễn thông tại TTVT Hội An ............................................ 27
3.1.1 Điện thoại ............................................................................................................... 27
3.1.2 Telex ....................................................................................................................... 28
3.1.3 Fax .......................................................................................................................... 28
3.1.4 Truyền số liệu ......................................................................................................... 28
3.1.5 Thuê kênh thông tin và thiết bị ............................................................................... 28
3.1.6 Các dịch vụ chính của tổng đài điện tử số ............................................................. 28
3.2 Triển khai mạng FTTH tại Trung tâm viễn thông Hội An ......................................... 29
3.2.1Cấu trúc điển hình mạng FTTH tại Trung tâm Viễn thông Hội An ........................ 29
3.2.2Công nghệ sử dụng mạng FTTH: ............................................................................ 30
3.2.3 Thực trạng triển khai mạng FTTH tại Trung tâm viễn thông Hội An .................... 33
3.3 Các dịch vụ được triển khai trên mạng quang FTTH ................................................ 34
3.3.1 Dịch vụ FTTH ........................................................................................................ 34
3.3.2 Các dịch vụ được triển khai ................................................................................... 34
3.3.2.1 VPN (mạng riêng ảo)/ Server Game riêng .......................................................... 34
3.3.2.2 Dịch vụ MyTV ..................................................................................................... 36
3.3.2.3 Dịch vụ Internet .................................................................................................. 37
3.3.2.4 Dịch vụ Metronet ................................................................................................. 38
3.3.2.5 Dịch vụ MegaWan ............................................................................................... 39
Kết Luận: ......................................................................................................................... 41
Trang 2
- Tiểu luận Hệ thống thông tin quang
GIỚI THIỆU
Hội An là một Thành Phố trực thuộc Tỉnh có vị trí địa lý hết sức quan trọng, có nhiều
tiềm năng phát triển về kinh tế, nhiều khu du lịch kết thành từ khu du lịch đô thị cổ và
khu du lịch vùng ven biển.
Trung Tâm Viễn Thông Hội An được thành lập và đi vào hoạt động từ ngày
01/07/2010 trên cơ sở chia tách từ Trung Tâm Viễn Thông 3. Được sự chỉ đạo và giúp đỡ
của Lãnh đạo cấp trên, cùng với sự nổ lực của cán bộ công nhân viên, Trung Tâm Viễn
thông Hội An đã xây dựng và phát triển toàn diện theo hướng tận dụng mọi cơ hội, thực
hiện đổi mới, cải cách cơ chế, đa dạng hoá dịch vụ tiến thẳng vào công nghiệp hiện đại
của đất nước, đáp ứng tốt nhất nhu cầu thông tin của khách hàng ở tất cả các vùng trên
địa bàn Thành Phố.
Ngày nay mạng viễn thông đã đạt được những thành tựu lớn. Sự phát triển của kỹ
thuật số, kỹ thuật phần cứng và công nghệ tin học đã đem lại cho người sử dụng nhiều
dịch vụ mới đa dạng và phong phú. Một trong các dịch đó là đường truyền cáp quang tốc
độ, chất lượng, hiện đại với 100% vốn của Tổng công ty Bưu chính viễn thông Việt Nam.
Hiện tại mạng cáp quang tại Thành Phố Hội An đã phục vụ 99% các xã đều có hệ thống
cáp quang và kết nối được với các Tỉnh Thành, các Quốc gia và các vùng lãnh thổ trên
thế giới.
Hội An là một thị trường đang phát triển mạnh và rất giàu tìm năng thuận lợi trong
việc kinh doanh các dịch vụ công nghệ thông tin. Hiện nay, thị phần Viễn thông và công
nghệ thông tin tại Thành Phố hội An, Trung tâm viễn thông Hội An là đơn vị vẫn chiếm
lĩnh so với các nhà khai thác khác như: EVN Telecom, Viettel, FPT,.......
Trung tâm viễn Thông Hội An thấy được tầm quan trọng của khách hàng trong môi
trường cạnh tranh. Thực hiện mục đích làm cho khách hàng hài lòng, gây thiện cảm với
khách hàng, với nhiều dịch vụ công nghệ cao và các dịch vụ gia tăng. Trung tâm viễn
thông Hội An đã đầu tư mạng truyền dẫn với nhiều thiết bị công nghệ cao.
Trang 3
- Tiểu luận Hệ thống thông tin quang
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG
1.1 Tổng quan
Cùng với sự phát triển của xã hội thì nhu cầu của con người đối với thông tin
ngày càng cao. Để đáp ứng được những nhu cầu đó, đòi hỏi mạng viễn thông phải có
dung lượng lớn, tốc độ cao... Các mạng lưới đang dần dần bộc lộ ra những yếu điểm về
tốc độ, dung lượng, băng thông... Mặt khác, mấy năm gần đây do dịch vụ thông tin phát
triển nhanh chóng, để thích ứng với sự phát triển không ngừng của dung lượng truyền
dẫn thông tin, thì hệ thống thông tin quang ra đời đã tự khẳng định được chính mình.
Như vậy, với việc phát minh ra Laser để làm nguồn phát quang đã mở ra một
thời kỳ mới có ý nghĩa rất to lớn vào năm 1960 và bằng khuyến nghị của Kao và
Hockham năm 1966 về việc chế tạo ra sợi quang có độ tổn thất thấp. 4 năm sau, Kapron
đã chế tạo ra được sợi quang trong suốt có độ suy hao truyền dẫn khoảng 20dB/km. Cho
tới đầu những năm 1980, các hệ thống thông tin sợi quang đã được phổ biến khá rộng rãi
với vùng bước sóng làm việc 1300nm và 1500nm đã cho thấy sự phát triển mạnh mẽ của
thông tin sợi quang trong hơn 2 thập niên qua. Ngày nay, cáp sợi quang đã tạo ra những
triển vọng mới cho công nghệ truyền thông tốc độ cao cũng như việc hiện đại hóa mạng
thông tin và nhu cầu kết nối thông tin. Sự kết hợp sợi quang vào bên trong dây chống sét
cũng như dây dẫn đã đem lại những giải pháp tối ưu cho nhà thiết kế. Với sự gia tăng của
dây chống sét và dây dẫn điện kết hợp với sợi quang không những chỉ truyền dẫn và phân
phối điện mà còn đem lại những lợi ích to lớn về thông tin. Điều đó làm giảm giá thành
của hệ thống và cũng chính vì những lý do trên mà cáp quang đang được ứng dụng rộng
rãi trên thế giới. Với giá trị suy hao này đã gần đạt được giá trị suy hao 0.14dB/km của
sợi đơn mode, từ đó đã cho ta thấy hệ thống thông tin quang có các đặc điểm nổi bật hơn
hệ thống cáp kim loại là:
Suy hao truyền dẫn rất nhỏ.
Băng tần truyền dẫn rất lớn.
Không bị ảnh hưởng của nhiễu điện từ.
Có tính bảo mật tốt.
Trang 4
- Tiểu luận Hệ thống thông tin quang
Có khả năng nâng cấp dể.
Có kích thước và trọng tải nhỏ.
Sợi có tính cách điện tốt và được chế tạo từ vật liệu có sẵn.
Với 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 cả 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 các hệ thống
truyền dẫn xuyên lục địa, vượt đại dương...Các hệ thống thông tin quang cũng rất phù
hợp cho 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.
1.2 Hệ thống truyền dẫn quang
Tín hiệu điện từ các thiết bị đầu cuối như: điện thoại, điện báo, fax số liệu... sau
khi được đưa tới mạch điều khiển sẽ mã hóa và đưa đến thiết bị phát quang. Tại đây, tín
hiệu điện sẽ được chuyển đổi sang tín hiệu quang. Tín hiệu trong suốt quá trình truyền đi
trong sợi quang thi sẽ bị suy hao do những mối hàn,bộ nối quang...v..v..do đó trên đường
truyền người ta đặt các trạm lặp nhằm khôi phục lại tín hiệu.
Hình 1.1: Sự phát triển của các hệ thống thông tin quang
Trang 5
- Tiểu luận Hệ thống thông tin quang
tín hiệu quang ban đầu để tiếp tục truyền đi. Khi đến thiết bị thu quang thì tín hiệu quang
sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện, khôi phục lại tín hiệu ban đầu để đưa đến thiết bị
đầu cuối.
Bộ phát quang
Tín hiệu Bộ nối
quang Mối hàn sợi
điện vào Mạch điều Nguồn phát
khiển quang
Sợi dẫn quang
Trạm lặp
Bộ chia quang
Thu
quang
Mạch điện
Các thiết bị khác
Phát
quang
Bộ thu quang
Tín hiệu
Chuyển
Khuếch Đầu thu điện ra
đổi tín
đại quang quang
hiệu
KD
Hình 1.1 Các thành phần chính của tuyến truyền dẫn cáp sợi quang
Hiện nay, các hệ thống thông tin quang đã được ứng dụng rộng rãi trên thế giới,
chúng đáp ứng được cả các tín hiệu tương tự cũng như tín hiệu số, chúng cho phép truyền
đại
dẫn tất cả các tín hiệu dịch vụ băng hẹp và băng rộng, đáp ứng đầy đủ mọi yêu cầu của
mạng số hóa đa dịch vụ (ISDN). Số lượng cáp quang được lắp đặt trên thế giới với số
lượng ngày càng lớn, ở mọi tốc độ truyền dẫn và ở mọi cự ly. Nhiều nước lấy môi trường
điện
truyền dẫn cáp quang là môi trường truyền dẫn chính trong mạng lưới viễn thông của họ.
1.3 Thực trạng mạng viễn thông Trung Tâm Viễn Thông Hội An
1.3.1 Sơ lược về mô hình mạng truyền dẫn và chuyển mạch viễn thông Quảng Nam
1.3.1.1 Sơ đồ mạng truyền dẫn và chuyễn mạch viễn thông Quảng Nam
Trang 6
- Tiểu luận Hệ thống thông tin quang
Trạm Viba
BÀ NÀ UPG 60L TOLL OCB ĐNG
VTN3
AWA1504 - 1E1 2
2 2AW sîi
DM1 A O
1504 AWA 1504 - 1E1 Sông Kôn FC
000 4E1 -
A Vương (V5.2 UMC- 180L) BRAS VTN3 8F
Quyết Thắng Đại Hiệp
ĐÔNG Ca (UMC-120L) AWA 1504 -2E1 O
(SDE - 330L) (1024L-26) Điện Ngọc
GIANG rd
Minilink - 16E1 (4352L)
(906L) F
Đập Chính
O Hà Nha SDH NEC - 6E1
(UMC-60L)
(2304L-8) O Điện Thắng
Ca
rd AWA 1504-2E1 FC (3072L-36) Cẩm Hà SDH155M - 5E1 Đ Dýõng
O F Đại Hồng -
(2580L) NEC (300L)
FC (SDE- 752L) 8E
O
- OFC - 2E1 Ring 1
Ca A sờ ĐẠI LỘC Minil
1E Nhán KCN ĐN- ĐN
rd (UMC-64L) (3328L-10) ink
Za 1
hung h– Mi 2E1 (1024L-48)
F 2/21 (2048L-43)
nil SDH155M - 6E1
USC 32L O O
E1 in D A NEC AWA 1504 Cù Lao Chàm
FC M
O - Mỹ Hiệp AWA 1504 - 2E1 k TF 2E1 184L-AN 2000
- 10 H
FC 1E A ZÍCH 00 An Băng
3/
Hà Tân 16 -
- 1 (SDE 256L) 21 - ĐIỆN BÀN (500L)
1E AWA (906L-394L) E1 10
AWA 1504-2E1 E1 8E (5120L-7) SDH 622Mb/s 7E1 SDH 155M- 6E1
1 Huyện mới 1504- Viba 1808-4E1 Ring (1024L-30) E1 HỘI AN
2E1 AWA 1504Nhán 1
TGiang SDH (4864 + 5120L)
Viba 2E1 h– 622M
AWA 1504 - 1E1
1808- Ring Nhánh –6/21 E1 6/21 b/s-
TÂY GIANG 4E1 1 AWA 1504 - 2E1 E1 CỬA ĐẠI
12E1
SDE NAM GIANG (3450L)
RLU BÀN
(474L) (904L)
Vùng B Điện An
Minilink - 16E1 THẠCH
AWA
(2048L-6) Gò Nổi (300L) (1280L-49)
1504
1E1 (1024L-17) Phong Thử Ring Nhánh –6/21
SDH 155M HUAWEI -2 E1
Nồi Rang
Quảng huế (1024L-46) (1792L-1251L) E1 (768L-45)
(1024L-27) AWA 1504 -2/2E1 S AWA1504- 2E1
Rinh nhánh – 6E1 D
H2 FLX
AWA 1504 - 2/2E1 DUY XUYÊN Bà Rén
,5 7/63E1
BẾN GIẰNG (3072L-9) Mi (1792L-16)
Kiểm Lâm G
(460L) nil FLX
( 2048L-12) Ring Huawei – 7E1 - in 2/21E
29 DM1 k2 1
VSAT CHÀ VÀNH E1 000 - E1 Hương An
(TOCA 32 + 4 E&M) Mi 16E1
S (2304L-11)
Trà Kiệu nil FLX-
D D
1024L-50 in 155A
Cầu Chìm H M
k- 5/21E
( 3072L-25) QUẾ SƠN – 4E 10
AWA 1808 Đèo Le 7E 00 THĂNG 1
(3072L) 1 BÌNH Bình Minh
Trung Phước 4/4E1 S
1 -
(1024L) D 16 (4608L-29) (1280L-32)
H E1 (512L-41) Opnet
Đồi 505 AWA 1504 2E1 AWA 1504-2/2E1 Mi
–
CTR210- 4/4E1 nil S
10 D
Minilink - 16E1 E1in
AWA HIỆP ĐỨC h H1
Việt An
1504 (1024L-24) - 55
(1280L-19) AWA 1808
OFC 8E1 1E1 OFC 1/4E1 Tiên 16 -
4/4E1 AWAE1
Cẩm Tam Lộc 15
Sông Trà 1504
(UDC - 120L) (120l) (240l) E1 Kế Xuyên
2E1
PHƯỚC SƠN PHƯỚC Hiệp TIÊN LÃNH
(2048L-20)
FLX-
(2048L-39) (UDC - 120L) (DLC - 120L) Phu Ninh 155A
Đồi 211
2/8E1
AWA TIÊN PHƯỚC Quán Gò
AWA 1504 AWA 1504 -1/2E1
1504 (2048L-13) RMR1500 (1024L-44)
2/2 E1
1/2E1 KDC sốAWA 1504 -2/2E1
1 OCB FLX-
3 RMR1504 (1536L) (4864L+1280L) 155A
3 AWA 1504 - 2/2E1 SDH
TRÀ DƠN TRÀ MAI Đồi 405 3/21E
(512 L-42) FLX Trýờng Xuân 1
(USC - 64L) FLX-155A
O 16/21 Tiên Thọ (768L) Chiên Đàn
KCN (4096L-38) SDH 155M 7/8E1
FC E1 (586L) (2304L-37)
FLX-11/21E1
- AWA 1504 2/2E1 : Truyền dẫn quang PDH SDH FLX
O : Truyền dẫn vi ba AWA 1808
FC 3/ 2/8E1 SDH 155Mb/s NEC V5.2 Tam Phó
8E : Truyền dẫn vi ba AWA 1504 4/21
- : SDH 155M - NEC 11/16E1 (UMC-360L)
1 E1
1/ : SDH 155M – FLX Tam Dân
: SDH 622M – FLX (1536L) OFC-1/4E1
4E S
1 AWA : Truyền dẫn Minilink DM1
1504 : Truyền dẫn CTR 210 OFC-1/4E1 An Xuân D
AWA 000 -
1/2E1 : Tổng đài SDE (4352L) AWA 1504 H
: DSLAM C-COM : Zyxel SDH NEC 1504 15 4/4E1
BẮC TRÀ Tam Lãnh 3/16E1 2/2E1 2/2E1 5 Tam Thanh
O MY : BTS Vinaphone (UMC - 240L) Nam HVýõ (1280L-31)
M/
FC (1792L-36) Bà Bầu
: DSLAM Siemens : Para SDH b/s
- (1536L-40)
NEC SDHN NEC
1/ TRÀ ĐÔNG : BTS Mobiphone
5/16E 7/16E1
E
4E (DLC -120L) An Hòa
1 : V5.2 : USC OPNET 1 C
(1280L-4)
: Bộ lặp vi ba NÚI THÀNH OFC-1/4E1
Trà Giáp Tam Sơn SDH NEC
(USC - 40L) : Tổng đài CSND (5120L-18)
(V5.2 - 120L) 13/32E1 (512L-34)
: Tổng đài RLU UMC
Tam Mỹ Đông
: Bộ khuyếch đại Vinaphone
(192l)
: Tổng đài CSNMM Diêm Phổ
(1792L-15) Tam Hải
: Trạm chuyển tiếp vi ba (768L-22)
Cấu trúc mạng viễn thông Quảng Nam dạng hình sao với tổng đài chủ OCB
1000E10 tại Thị xã Tam Kỳ và hai tổng đài Host đặt tại huyện Duy Xuyên và tại Thành
Trang 7
- Tiểu luận Hệ thống thông tin quang
Phố Hội An để xử lý và điều khiển 60 tổng đài vệ tinh và 10 tổng đài SDE nằm rải rác ở
cácThành Phố, Huyện và Thị Xã trong Tỉnh.
1.3.1.2 Sơ đồ mạng truyền dẫn vô tuyến Viễn thông Quảng Nam
Traûm Viba
D BAÌ NAÌ AWA1504
Säng Kän
M
10 AWA 1504
00 2AWA 1504
- Quyãút Thàõng
8E
1 AWA 1504 -2E1
Âiãûn Ngoüc
DM 1000-4E1
ÂÄNG GIANG
AWA 1504 Cuì Lao
Âaûi Häöng ÂAÛI LÄÜC
Chaìm
Minilink - 16E1 AWA 1504
M
Myî Hiãûp i ÂIÃÛN
AWA 1504
AWA 1504 n BAÌN HÄÜI AN
AWA 1504 i
AWA l
1504 Haì
i
Tán
AWA n
1504 k
NAM GIANG -
Vuìng B 1
AWA 1504 AWA 1504 6
E
1 M Näöi Rang
Goì Näøi DUY XUYÃN i
AWA1504 n
i
BÃÚN GIÀÒNG l
AWA 1504 i
n
Kiãøm Lám DM1000 - 16E1 k
M -
i 1
n 6
i E
l 1
Trung AWA 1808 Âeìo AWA 1808
Phæåïc QUÃÚ SÅN i
Le n
Âäöi 505 AWA 1504 k
AWA 1504 M
CTR210 -
AWA 1504 i
AWA 1504 4
AWA 1504 ViÖt An Minilink - 16E1 n
HIÃÛP iE
 l1
Æ AWA 1504
i
Ï Tam Léc n Binh Sa
C h
PHÆÅÏC SÅN TIÃN LAÎNH
AWA 1504 -
AWA 1504 1
6
Phu Ninh AWA 1504
E
AWA 1504
1
Âäöi 405 AWA 1504
AWA 1504 OCB
3 RMR1504 AWA 1504
Âäöi 211
AWA 1504 AWA 1504
AWA
A
1504 RMR1500 A
AWA 1504 W
W A
DM1000- 16E1 A 1
1 5
TIÃN PHÆÅÏC 5 0
0 4
4
Tam
Haíi
An Hoìa
Trang 8
- Tiểu luận Hệ thống thông tin quang
1.3.1.3 Sơ đồ mạng truyền dẫn quang Viễn thông Quảng Nam
S¬ ®å M¹NG c¸p quang B§T tÝnh ®Õn th¸ng 5/2007
8FO-T
TOLL
VTN3
8FO
§iÖn Hoµ
24FO-C DN
24FO-C 8FO-C 8FO-C
8FO-T
§Ëp
ChÝnh 8FO-T 24FO-C 24FO-C
8FO-C
ờ
8FO-T §iÖn Thä
8FO-C
ýõng
24FO-
VTN-C 8FO-T 16FO-T C
16FO-C Đ
16FO-
C 8FO-T
16FO-C 8FO-C
24FO-
8FO-T C
8FO-
Quảng huế 8FO-T C
16FO-C 8FO-C
8FO-T
24FO-C
8FO-T
16FO-C
24FO-C CÈm Nam
8FO-T
CÈm
Thanh
16FO- 16FO- 8FO-T
C C
16FO-C
ỹ Sõn
24FO-C
VTN-C
8FO-T
8FO-T
Trung Ph-íc ế ận
24FO-
C
8FO-T
8FO-T 8FO-C
8FO-T B×nh Minh
B×nh
ệp đức 8FO-T
QuÝ
8FO
8FO-C
8FO-T VTN
B×nh Sa
Tiªn CÈm 24FO-C
8FO-T
8FO-T
KDC sè 1 16FO
8FO-T
24FO-C Tam
8FO-T ên 8FO-T kỳ
thọ 16FO-C 8FO-C
8FO-T
8FO-T 8FO-T ân
8FO-T ân 8FO-C 8FO-T
8FO-T 8FO-T
Phó
Tam L·nh
8FO-T
Trµ Gi¸p
Giang
Tam S¬n 8FO-T
8FO-T 8FO-T
8FO-T
8FO-T
Diªm 8FO-T
Phæ
Tam Mü §«ng
1.3.2 Mạng truyền dẫn tại Trung Tâm viễn thông Hội An
Trang 9
- Tiểu luận Hệ thống thông tin quang
- Tổng đài Host Hội An: Sử dụng tổng đài loại Ericsson loại AXE 810 thuộc dự án
ODA, phiên bản phần mềm APZ 212 33C, lắp đặt tại Thành Phố Hội An với 10 tổng đài
vệ tinh, tổng dung lượng lắp đặt là 44340 lines, dung lượng sử dụng là 33320 thuê bao ,
tổng trung kế sử dụng/lắp đặt là 261/492 , số cổng báo hiệu sử dụng/lắp đặt: 30 /128.
- Các họ khác nhau của tổng đài: 10 tổng đài độc lập SDE và 03 bộ truy nhập V5.2
tổng dung lượng lắp đặt là 8.426 lines.
- Ngoài tổng đài chủ Host Hội An còn có 43 tổng đài RLU và 10 tổng đài SDE lắp đặt
tại các huyện, xã. Các tuyến truyền dẫn chính là DM1000, AWA 1504, AWA 1808 và
FLX 150/600 của Fujitsu, truyền dẫn quang của NEC, V5.2 của UTStarCom.
HOST
DUY XUYÊN HOST
ACATEL TAM KỲ
ACATEL
VTN3 HOST VTN3
ĐÀ NẴNG HỘI AN ĐÀ NẴNG
TOLL2 AXE810 TOLL2
MGW ĐÀ
NẴNG 43 RLU V5.1
SƠ ĐỒ MẠNG CÁP QUANG TTVT HỘI AN
- HOST Hội An đi HOST Tam Kỳ và ngược lại sử dụng đường truyền: 10E1 C7
- HOST Hội An đi HOST Duy Xuyên và ngược lại sử dụng đường truyền: 8E1 C7
- HOST Hội An đi VTN3 Đà Nẵng Toll2 và ngược lại sử dụng đường truyền: 10E1
C7.
- HOST Hội An đi VTN3 Đà Nẵng Toll1 và ngược lại sử dụng đường truyền: 2E1
C7
- HOST Hội An đi MGW Đà Nẵng và ngược lại sử dụng đường truyền: 16E1 C7
- HOST Hội An đi RLU và ngược lại sử dụng đường truyền: 50E1 29RLU
Trang 10
- Tiểu luận Hệ thống thông tin quang
1.3.2.1 Mạng truyền dẫn cấp I:
Tổng đài loại Ericsson loại AXE 810 sử dụng thiết bị viba số ATFH 10E1 với tốc
độ 140Mb/s do Pháp và Đức hợp tác sản xuất (hiện nay dùng dự phòng) và thiết bị SDH
2,5Gb/s - 20E1 dưới quyền giám sát của VTN3.
1.3.2.2 Mạng truyền dẫn cấp II:
Được truyền đi trực tiếp từ phòng truyền dẫn Hội An đến các đài
1.3.2.3 Mạng truyền dẫn cấp III:
Chủ yếu sử dụng thiết bị viba số 1504 của Úc sản xuất, tốc độ 4Mb/s, dung lượng
60 kênh, phục vụ cho các khu vực có lưu thoại thấp hơn.
* Tuyến AWA 1504 của Úc:
-Phát từ Hội An đi Điện Bàn, Gò Nổi, Phong Thử
-Phát từ Hội An đi Cẩm Kim, Cù Lao Chàm
-Phát từ Điện Bàn đi TOLL (VTN)
* Tuyến cáp quang của Nhật:
-Từ Hội An đi Cửa Đại, Cẩm Hà, Điện Ngoïc
1.3.3 Các vòng Ring
Hiện tại Viễn thông Quảng Nam đang sử dụng hai thiết bị truyền dẫn công nghệ SDH của
NEC và FLX ( Tốc độ 155 Mb/s ) với 5 vòng Ring , một nhánh rẽ kết nối đến các tổng
đài
Vòng ring 1-1: STM -4 dùng thiết bị FLX dung lượng sử dụng 79/126E1 gồm 05
trạm: HOST: Hội An, Điện Bàn và nhánh rẽ từ Duy Xuyên – Phong Thử - Đại Lộc – Hà
Nha.
Vòng ring 2-1: STM -1 sử dụng thiết bị NEC, dung lượng sử dụng 22/96E1 gồm có 4
trạm: HOST Hội An, Điện Thắng, Điện Ngọc, Cẩm Hà, Cửa Đại.
CHƯƠNG II
CÁC THIẾT BỊ TRÊN MẠNG QUANG
2.1 Thiết bị phát quang
2.1.1 Cơ chế phát xạ ánh sáng
Giả thuyết có một điện tử đang nằm ở mức năng lượng thấp ( E1 ), không có điện
tử nào nằm ở mức năng lượng mức cao hơn ( E 2 ), thì ở điều kiện đó nếu có một năng
lượng bằng với mức năng lượng chênh lệch cấp cho điện tử thì điện tử này sẽ nhảy lên
mức năng lượng E 2 . Việc cung cấp năng lượng từ bên ngoài để truyền năng lượng cần tới
Trang 11
- Tiểu luận Hệ thống thông tin quang
một mức cao hơn được gọi là kích thích sự dịch chuyển của điện tử tới một mức năng
lượng khác được gọi là sự chuyển dời.
Điện tử rời khỏi mức năng lượng cao E 2 bị hạt nhân nguyên tử hút và quay về
trạng thái ban đầu. Khi quay về trạng thái E1 thì một năng lượng đúng bằng E 2 - E1 được
giải phóng. Đó là hiện tượng phát xạ tự phát và năng lượng được giải phóng tồn tại ở
dạng ánh sáng gọi là ánh sáng phát xạ tự phát. Theo cơ học lượng tử, bước sóng ánh sáng
phát xạ được tính theo công thức:
h
c (3.1)
E 2 E1
Trong đó, h 6,625 .10 34 js (hằng số Planck)
c 3.108 là vận tốc ánh sáng
Bước sóng tỷ lệ nghịch với độ lệch năng lượng của các nguyên tử cấu tạo nên
linh kiện phát quang. Do đó bước sóng ánh sáng phát xạ phản ánh bản chất của vật liệu.
E2 E2 E2
h
h
12
h
12
12
h 12
E1 E1 E1
Phát xạ tự phát Phát xạ kích thích
Hấp thụ
a b c
Hình 2.1 Mức năng lượng và quá trình chuyển dịch
Khi ánh sáng có năng lượng tương bằng E 2 E1 đập vào một điện tử ở trạng thái
kích thích, điện tử ở trạng thái kích thích E 2 theo xu hướng sẽ chuyển dời về trạng thái
E1 nay bị kích thích chuyển về trạng thái E 2 . Sau khi hấp thụ năng lượng ánh sáng đập
vào (hình 3.1c). Đó là hiện tượng phát xạ kích thích. Năng lượng ánh sáng phát ra tại thời
Trang 12
- Tiểu luận Hệ thống thông tin quang
điểm này lớn hơn năng lượng ánh sáng phát ra tự nhiên. Còn đối với cơ chế phát xạ của
bán dẫn: là nhờ khả năng tái hợp bức xạ phát quang của các hạt dẫn ở trạng thái kích
thích. Từ điều kiện cân bằng nhiệt, điện tử tập trung hầu hết ở vùng hoá trị có mức năng
lượng thấp và một số ít ở vùng dẫn ó mức năng lượng cao. Giả sử rằng trong bán dẫn có
N điện tử trong đó có n1 điện tử ở vùng hoá trị n 2 điện tử ở vùng dẫn. Khi ánh sáng
chiếu từ bên ngoài vào bán dẫn ở trạng thái này, tỷ lệ giữa bức xạ cưỡng bức và hấp thụ
tỷ lệ thuận với tỷ số n 2 và n1 . Việc hấp thụ chiếm đa số và ánh sáng phát ra giảm đi.
2.1.2 Diode phát quang LED (Light Emitting Diode):
Có hai kiểu cấu trúc LED được sử dụng rộng rãi là cấu trúc tiếp giáp thuần nhất và
cấu trúc tiếp giáp dị thể kép (không đồng nhất). Qua thực tế và nghiên cứu thì cấu trúc dị
thể kép có hiệu quả, được sử dụng nhiều nhất.
2.1.2.1 Cấu tạo: Gồm các lớp bán dẫn p và n của miền hoạt tính, khi hoạt động được
phân cực thuận, như hình vẽ:
Tiếp giáp pn Vùng nghèo Vùng ngèo hẹp
Electron lại
Loại n Loại p Loại n Loại p
khuếch tán
- - - - - - -
- - - - - - -
- - - - - - -
Nguồn ngoài
a) Tiếp giáp pn b) Phân cực thuận
Hình 2.2 cấu trúc LED
2.1.2.2 Hoạt động:
Khi có điện áp phân cực thuận đặt vào lớp tiếp giáp pn thì cân bằng điện tích bị
phá vỡ, các electron dễ dàng đi qua miền tiếp giáp, các điện tích từ miền n và các lỗ trống
ở vùng p sẽ kết hợp với nhau tại miền hoạt tính, bức xạ ra photon. Quá trình bức xạ ánh
sáng xuất hiện. Trong thông tin quang có 02 loại LED được sử dụng:
Cấu trúc LED phát mặt (SLED: Surface Emitting Led).
Trang 13
- Tiểu luận Hệ thống thông tin quang
Cấu trúc LED phát cạnh (ELED:Edgle Emitting Led).
Giếng Sợi quang Vật liệu
khắc hình bao
tròn
Kim loại
hóa
Các lớp
giam
Chất nền
SiO2 SiO2
Kim loại hóa (điện cực)
Phiến tỏa nhiệt Lớp cấu
trúc dị thể
Hình 2.3 Cấu trúc của LED phát mặt kép
Lớp dẫn ánh
sáng
Kim loại hóa
Lớp SiO2
Chất nền cách ly
Kim loại
Các lớp dị
hóa Tỏa nhiệt
thể kép
Hình 2.4 Cấu trúc dị thể kép của LED phát cạnh
2.1.3 Cấu trúc Laser Diode (LD): Ánh sáng
2.1.3.1 Cấu tạo: Gồm các lớp bán dẫn p và lớp n của miền hoạt tính ra kết hợp
và lớp hoạt chất.
Lớp hoạt chất này là một cặp phiến phẳng - là gương phản xạ được đặt qua vào nhau để
phản xạ ánh sáng bức xạ hay còn gọi là hốc cộng hưởng (Fabry-Frot).
Trang 14
- Tiểu luận Hệ thống thông tin quang
(+)
Bán dẫn loại p
Lớp hoạt chất
Mặt phát xạ
Bán dẫn loại n
Điện cực
Ánh sáng
Hình 2.5: Cấu trúc LD
(-)
2.1.3.2 Hoạt động: Khi có một lớp điện áp phân cực được đặt vào lớp tiếp giáp thì
các electron sẽ được bơm vào, lớp hoạt chất được kích thích, sau đó tái hợp với các lỗ
trống có điện tích dương tại đó, đồng thời sinh ra năng lượng dưới dạng quang và nhiệt.
Hốc cộng hưởng (Fabry-Frot) tạo ra sự tương tác giữa photon và electron diễn ra nhiều
lần và có thể tạo ra công suất quang lớn.
Có 02 loại diode laser: diode laser đa mode và diode laser đơn mode:
Diode laser đa mode thông thường sẽ cho đa phổ nhưng làm việc
không ổn định ở tốc độ cao.
Diode laser đơn mode có độ rộng phổ hẹp, hoạt động dựa theo
nguyên lý bộ phản xạ cách tử Bragg. Chúng đáp ứng tốt yêu cầu làm
việc ổn định ở các hệ thống thông tin có tốc độ cao và cự ly truyền
dẫn xa.
2.1.4 Nhiễu trong nguồn phát Laser
Khi các LD được sử dụng trong các hệ thống thông tin quang có tốc độ cao, thì
một số hoạt động của Laser bắt đầu xuất hiện và tốc độ biến đổi càng cao thì chúng càng
thể hiện rõ và có thể gây ra nhiễu ở đầu ra của bộ thu. Các hiện tượng này được gọi là
nhiễu mode, nhiễu cạnh tranh mode và nhiễu phản xạ. Vì ánh sáng lan truyền dọc theo
sợi dẫn quang nên sự kết hợp của các suy hao mode phụ thuộc, thay đổi pha giữa các
Trang 15
- Tiểu luận Hệ thống thông tin quang
mode và sự bất ổn định về phân bố năng lượng trong các mode khác nhau sẽ làm thay đổi
nhiễu mode. Nhiễu mode xuất hiện khi có sự suy hao bất kỳ nào đó trong tuyến. Các
nguồn phát quang băng hẹp có tính kết hợp cao như các Laser đơn mode sẽ gây ra nhiễu
mode lớn hơn các nguồn phát băng rộng.
Ngoài ra, hiện tưởng phản xạ nhỏ trở lại Laser do các mặt phản xạ từ ngoài có
thể gây ra sự thay đổi đáng kể nhiễu mode và vì thế cũng làm thay đổi đặc tính của hệ
thống. Nhiễu phản xạ có liên quan tới méo tuyến tính đầu ra LD gây ra do một lượng ánh
sáng phản xạ trở lại và đi vào hốc cộng hưởng Laser từ các điểm nối sợi. Có thể giảm
được nhiễu phản xạ khi dùng các bộ cách ly quang giữa LD và sợi dẫn quang.
2.1.5 So sánh LED và LD:
LED có chi phí thấp hơn LD.
LED có cấu trúc đơn giản hơn LD.
LED bức xạ ánh sáng đúng hướng, góc mở bức xạ lớn nên khả năng ghép
vào sợi quang thấp.
LD có ánh sáng bức xạ lớn, góc mở bức xạ bé (tạo một phổ vạch). Do đó
khả năng ghép vào sợi quang tốt.
2.2 Thiết bị thu quang
Thiết bị thu quang đóng một vai trò rất quan trọng trong hệ thống thông tin
quang, nó có chức năng biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện. Trong lĩnh vực thông
tin quang ta sẽ nghiên cứu vấn đề thu quang theo hiệu ứng quang điện.
2.2.1 Cơ chế thu quang
Như đã nói ở trên, cơ sở của hiệu ứng quang điện là quá trình hấp thụ ánh sáng
trong chất bán dẫn. Khi ánh sáng đập vào một vật thể bán dẫn, các điện tử trong vùng hoà
trị được chuyển dời tới vùng dẫn nhưng nếu không có một sự tác động sảy ra thì sẽ không
thu được kết quả gì mà chỉ có các điện tử chuyển động ra xung quanh và tái hợp trở lại
với các lỗ trống vùng hoá trị. Do đó để biến đổi năng lượng quang thành điện ta phải tận
dụng trạng thái khi mà lỗ trống và điện tử chưa kịp tái hợp. Trong linh kiện thu quang,
lớp chuyển tiếp p-n được sử dụng để tách điện tử ra khỏi lỗ trống. Khi ánh sáng đập vào
vùng p sẽ bị hấp thụ trong quá trình lan truyền đến vùng n. Trong quá trình đó, các điện
tử và lỗ trống đã được tạo ra và tại vùng nghèo do hấp thụ photon sẽ chuyển động về hai
Trang 16
- Tiểu luận Hệ thống thông tin quang
hướng đối ngược nhau dưới tác động của điện trường nên chúng tách rời nhau. Vì không
có điện trường ở bên ngoài vùng nghèo nên các điện tử và lỗ trống được tạo ra do hiệu
ứng quang điện và sẽ tái hợp trong quá trình chuyển động của chúng. Tuy nhiên, sẽ có
một vài điện tử di chuyển vào điện trường trong quá trình chuyển động và có khả năng
thâm nhập vào mỗi vùng. Và do đó có một điện thế sẽ được tạo ra giữa các miền p và n.
Nếu hai đầu của miền đó được nối với mạch điện ngoài thì các điện tử và lỗ trống sẽ
được tái hợp ở mạch ngoài và sẽ có dòng điện chạy qua.
2.2.2 Bộ tách sóng photodiode PIN
2.2.2.1 Cấu tạo cơ bản của PIN .
Gồm các vùng bán dẫn p, n ở giữa là một lớp tự dẫn i rất mỏng. Khi diode PIN
được phân cực ngược thì diode không có dòng, chỉ có dòng ngược rất nhỏ gọi là dòng tới.
Khi đó ánh sáng đi vào photodiode nếu một photon sinh ra tại lớp p, i, n một cặp điện tử
và lỗ trống. Các điện tử thì bị hút về miền n vì có điện áp dương, còn các lỗ trống thì về
phía miền p có điện áp âm nhờ điện trường ngoài. Tất cả các phần tử mang điện này sinh
ra ở mặt ngoài một dòng điện và điện áp.Quá trình phát ra các cặp điện tử và lỗ trống còn
gọi là hạt mang quang (hình 3.6).
Thiên áp
Trở
tải IP
P Lỗ trống i Điện tử n
Photon
Điện tử
Vùng
P
cấm Vùng dẫn
hv >E n
Lỗ trống
Vùng nghèo Vùng hoá trị
Trang 17
- Tiểu luận Hệ thống thông tin quang
Hình 2.6: Sơ đồ vùng năng lượng của Photodiode PIN.
2.2.2.2 Nguyên lý hoạt động.
Photodiot PIN là bộ tách sóng dùng để biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu
điện. Cấu trúc cơ bản của Photodiode PIN gồm các vùng p và n đặt cách nhau bằng một
lớp tự dẫn i rất mỏng. Để thiết bị hoạt động thì cần phải cấp một thiên áp ngược để vùng
bên trong rút hết các loại hạt mang. Khi có ánh sáng đi vào Photođiốt PIN thì sẽ xảy ra
quá trình như sau. Nếu một photon trong chùm ánh sáng tới mang một năng lượng h lớn
hơn hoặc ngang bằng với năng lượng dải cấm của lớp vật liệu bán dẫn trong Photodiode
thì photon có thể kích thích điện tử từ vùng hoá trị sang vùng dẫn.Quá trình này sẽ phát
ra các cặp điện tử, lỗ trống. Thông thường, bộ tách sóng quang được thiết kế sao cho các
hạt mang này chủ yếu được phát ra tại vùng nghèo là nơi mà hầu hết các ánh sáng tới bị
hấp thụ Sự có mặt của trường điện cao trong vùng nghèo làm cho các hạt mang tách nhau
ra và thu nhận qua tiếp giáp có thiên áp ngược. Điều này làm tăng luồng dòng ở mạch
ngoài, với một luồng dòng điện sẽ ứng với nhiều cặp mang được phát ra và dòng này gọi
là dòng photon.
Trong trường hợp lý tưởng, mỗi photon chiếu vào phái sinh ra một xung điện ở
mạch ngoài và giá trị trung bình của dòng điện sinh ra phải tỷ lệ với công suất của ánh
sáng chiếu vào nhưng trong thực tế, không đạt được như vậy mà một phần ánh sáng bị
tổn hao do phản xạ.
2.2.3 Photodiode thác APD(Avalanche Photodiode)
2.2.3.1 Cấu trúc Photodiode thác APD .
Cấu tạo gồm lớp bán dẫn p, n và lớp bán dẫn yếu p-n+ còn gọi là miền thác,
cường độ điện trường trong miền này rất lớn, ở đây xảy ra quá trình nhân điện tử.
Để tăng độ nhạy điốt quang người ta ứng dụng hệ thống giống như hiệu ứng nhân
điện tử trong các bộ nhân quang điện.
Photođiốt thác ký hiệu APD (Avalanche photodiote) có đặc tính tốt hơn đối với
tín hiệu nhỏ. Sau khi biến đổi các photon thành các điện tử thì nó khuếch đại ngay dòng
photo ở bên trong nó trước khi dòng này đi vào mạch khuếch đại tiếp sau và điều này làm
Trang 18
- Tiểu luận Hệ thống thông tin quang
tăng mức tín hiệu dẫn tới độ nhạy máy thu tăng lên đáng kể. Để thu được hiệu ứng nhân
bên trong thì các hạt mang phải được tăng dần năng lượng tới mức đủ lớn để ion hoá các
điện tử xung quanh do va chạm với chúng. Các điện tử xung quanh này được đẩy từ vùng
hoá trị tới vùng dẫn rồi tạo ra các cặp điện tử- lỗ trống mới sẵn sàng dẫn điện. Các hạt
mang mới này tạo ra tiếp tục được gia tốc nhờ điện trường cao và lại có thể phát ra các
cặp điện tử- lỗ trống mới khác. Hiệu ứng này gọi là hiệu ứng thác.
Trường điện
+
n
Vùng thác
p Trường tối thiểu cần
thiết để tác động ion hoá
i Vùng nghèo
P+
Hình 2.7Cấu trúc Photođiốt thác và trường điện trong vùng trôi.
2.2.3.2 Nguyên lý làm việc của APD
Ánh sáng đi vào thiết bị xuyên qua vùng Pt và được hấp thụ trong vùng vật lý i,
khi có photon bị hấp thụ nó sẽ truyền năng lượng cho điện tử để tạo ra các cặp điện tử - lỗ
trống và chúng bị tách dưới tác động của điện trường trong vùng i. Các điện tử này qua
vùng i đến miền p-n+ thì chúng nhận thêm năng lượng do điện trường mạnh tại đây. Năng
lượng thêm này mạnh đến mức các điện tử khi va chạm vào các nguyên tử lại tạo ra các
phần tử mang điện mới gọi là Ion hóa do va chạm, số lượng các phần tử mang điện tăng
nhanh, dòng điện sinh ra được khuếch đại nhiều lần so với PIN, do đó độ nhạy cũng tăng
lên. Đối với photodiode Sc, ngưỡng điện trường cần thiết để thu nhận ở mức 105 V/cm.
2.2.4 Tham số cơ bản của thiết bị thu quang
2.2.4.1 Hiệu suất lượng tử
Trang 19
nguon tai.lieu . vn
