Tài liệu Kỹ thuật thông tin quang - Bài 1: Giới thiệu tổng quát pdf

KYế THUAT THONG TIN QUANGKYế THUAT THONG TIN QUANG
Baứi 1:
GIễ

ITHIEUTO

NG QUA

T
GIễI

THIEU

TONG

QUAT
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
 1790: Claude Chappe (Pháp)
− Điện báo quang
− 200km tron
g
vòn
g
15 phú
t
 1870: John Tyndall (Anh)
åã á
− Chứn
g
minh ánh sán
g

có the
å
da
ã
n theo vòi nước bò uo
á
n
cong
Ỉ
Đ
ò
nh lua
ä
t
p
hản xa
ï
toàn
p
hầ
n
òäp ïp
 1880: Alexander Graham Bell (Mỹ)
- Photophone: không thành công
Ỉ
Cần phải có một môi trườn
g
dẫn ánh sán
g
thích hợ

p
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
 1934: Norman R.French (Mỹ)
− Nhận bằng sáng chế về hệ thống thông tin quang
åà
− Dùn
g
thanh thủ
y
tinh đe
å
tru
y
e
à
n ánh sán
g
Ỉ Môi trường truyền ánh sáng thích hợp

1958: A Schawlow va
ø
Charles H Townes (My
õ
)

1958:

A
.
Schawlow

va

Charles

H
.
Townes

(My)
− Xây dựng và phát triển laser
− Ứn
g
du
ï
n
g
tron
g
nhiều lónh vư
ï
c:
y
ho
ï
c
,

q
uân sư

ï
…
gïg g ï,q ï
Ỉ
Nguồn quang dùng trong thông tin quang
 1966: Charles H.Kao và George A. Hockham (Mỹ)
− Dùn
g
sợi thủ
y
tinh để tru
y
ền dẫn ánh sán
g
− Suy hao lớn ( > 1000dB/km)
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
 1970: Hãng Corning Glass Work (Mỹ)
− Chế tạo sợi SI có suy hao < 20dB/km, tại λ=633nm
Ỉ Thông tin quang ra đời
 1972: Sợi GI được chế tạo có suy hao 4 dB/km
 1983: Sợi đơn mode (SM) được chế tạo
Ỉ
Sợi quang SM được sử dụng phổ biến ngày nay có
su
y
hao 0.2 dB/km tại λ=1550n
m
ƯU ĐIỂM CỦA THÔNG TIN QUANG
 Suy hao thấp
 Dải thôn

g
ro
ä
n
g
gäg
 Trọng lượng nhẹ, kích thước nhỏ

Hoa
ø
ntoa
ø
nca
ù
ch điện

Hoan

toan

cach

điện
 Không bò can nhiễu của trường điện từ

Xuye
â
na
â
mgiư

õ
aca
ù
c sơi quang kho
â
ng đa
ù
ng ke
å

Xuyen

am

giưa

cac

sơ
ï
i

quang

khong

đang

ke
 Tính bảo mật cao


Vật liệu che
á
tao co
ù
nhie
à
u trong tư nhie
â
n

Vật

liệu

che

ta
ï
o

co

nhieu

trong

tư
ï
nhien

NHƯC ĐIỂM CỦA THÔNG TIN QUANG
 Vấn đề biến đổi quang điện
 Hàn nối
,
đo thử sơi
q
uan
g
đòi hỏi thiết b
ò
chu
y
ên
,
ï
qg ò y
dụng đắt tiền
 An toàn lao đo
ä
n
g
äg
CA
Ù
CTHA
Ø
NH PHA
À
NCU
Û

A MỘT TUYE
Á
N
CAC

THANH

PHAN

CUA

MỘT

TUYEN

TRUYỀN DẪN SI QUANG
Tín hiệu quang
Mạch
kích thích
N
g
uồn
quang
Linh kiện
thu quang

Phục hồi
tín hiệu
KĐ
Sợi quan

g
Tín hiệu
điện
Tín hiệu
điện
Tín

hiệu

quang
THIẾT BỊ PHÁT
THIẾT BỊ THU
CA
Ù
CTHA
Ø
NH PHA
À
NCU
Û
A MỘT TUYE
Á
N
CAC

THANH

PHAN

CUA

MỘT

TUYEN

TRUYỀN DẪN SI QUANG
 Nguồn quang (Light Source):
− Biến đổi tín hiệu điện sang tín hiệu quang
− LED (Li
g
ht Emittin
g
Diode)
− LASER (Light Amplification by Stimulated Emission
of Radiation)
of

Radiation)
 Mạch kích thích:
− Mạch điện tử
− Điều khiển quá trình biến đổi quan
g
điện
 Sợi quang (Optical fiber): môi trường dẫn tín
hi ä
hi
e
ä
u quang
CA

Ù
CTHA
Ø
NH PHA
À
NCU
Û
A MỘT TUYE
Á
N
CAC

THANH

PHAN

CUA

MỘT

TUYEN

TRUYỀN DẪN SI QUANG
 Linh kiện thu quang (photodiode):
− Biến đổi tín hie
ä
u
q
uan
g

thành tín hie
ä
u đie
ä
n
äq g ä ä
− PIN
− Diode thác lũ APD (Avalanche Photodiode)
 Khuếch đại: khuếch đại tín hiệu điện để bù lại
những suy hao do đường truyền
àá
 Phục ho
à
i tín hiệu: nhận bie
á
t các giá trò 0,1 của
chuỗi bít tín hiệu để phục hồi lại như tín hiệu ban
đa
à
u
đau
CA
Ù
CTHA
Ø
NH PHA
À
NCU
Û
A MỘT TUYE

Á
N
CAC

THANH

PHAN

CUA

MỘT

TUYEN

TRUYỀN DẪN SI QUANG
 Nếu cự ly truyền dẫn dài thì giữa hai trạm đầu
cuối cần có thêm một hoặc vài trạm lặp (repeater
hay regenerator)
Ỉ Khuếch đại quang-điện (hình vẽ)
Ỉ Khuếch đại quang-quang: EDFA

Nguồn
Linh kiện
Phục hồi
KĐ
Tín hiệu quang
Tín hiệu quang
quang
thu quang
tín hiệu

KĐ
CA
Ù
CTHA
Ø
NH PHA
À
NCU
Û
A MOÄT TUYE
Á
N
CAC

THANH

PHAN

CUA

MOÄT

TUYEN

TRUYEÀN DAÃN SÔÏI QUANG
ỨNG DỤNG CỦA THÔNG TIN QUANG
 Mạng đường trục quốc gia

Đươ

ø
ng trung ke
á

Đương

trung

ke
 Đường cáp thả biển liên quốc gia
àá
 Đườn
g
tru
y
e
à
n so
á
liệu
 Mạn
g
tru
y
ền hình

Mạch vòng nội hạt
hiện tại là dây đồng.
Tương lai có thể là
ùơi

ca
ùp
s
ợi

q
uan
g
.
Các đườn
g
dâ
y

đ
d
â
y
đie
ä
n thoai
đ
ie
ä
n thoai
Tổn
g
đài thành
p
hố BTổn

g
đài thành
p
hố A
Các đườn
g

d
Tuye
á
n cáp quang
treo trên các cột
Mạch vòng nội hạ
t
hie
ä
n tai là dâ
y
đồn
g
.
ä
ï
yg
Tương lai có thể là
cá
p
sơ
ï
i

q
uan
g
.
MANG TRUYE
À
NDA
Ã
NQUANGSDH
MA
Ï
NG

TRUYEN

DAN

QUANG

SDH
TẠI VIỆT NAM
 Mạng truyền dẫn liên tỉnh:
− Mạng quốc gia (backbone):
á
+ Dài 4000 km no
á
i giữa Hà Nội và TP.HCM
+ Chia làm 4 vòng Ring:
o Vòng 1: Hà nội-Hà Tónh dài 844km
o Vòn

g
2: Hà Tónh-
Đ
à Nẵn
g
dài 843km
o Vòng 3: Đà Nẵng-Qui Nhơn dài 817km
o Vòng 4: Qui Nhơn-TP.HCM dài 1424km
+ STM-16/2F-BSHR (
hiện nay đã triển khai mạng DWDM
20Gb/s
)
+ Hai he
ä
thốn
g
tru
y
ền dẫn: cá
p

q
uan
g
chôn trư
ï
c tiế
p
do
ï

c theo
ägy pqg ïpï
quốc lộ 1 (8 sợi) và đường dây điện 500kV (10 sợi)
MANG TRUYE
À
NDA
Ã
NQUANGSDH
MA
Ï
NG

TRUYEN

DAN

QUANG

SDH
TẠI VIỆT NAM
 Mạng truyền dẫn liên tỉnh (tt):
−
Ca
ù
c đươ
ø
ng truye
à
nda
ã

n quang lie
â
n tỉnh kha
ù
c:
Cac

đương

truyen

dan

quang

lien

tỉnh

khac:
+ Hà Nội-Hải Phòng, Hà Nội-HoàBình, TP.HCM-
Vũng Tàu, …
+ 4F-BSHR (Flat Ring)
− Mạng quang DWDM sẽ được triển khai trong
tương lai
MANG TRUYE
À
NDA
Ã
NQUANGSDH

MA
Ï
NG

TRUYEN

DAN

QUANG

SDH
TẠI VIỆT NAM
 Mạng truyền dẫn nội tỉnh

Ca
ù
c tuye
á
nca
ù
p quang quo
á
cte
á
:

Cac

tuyen

cap

quang

quoc

te:
− TVH (Thái Lan, Việt Nam, Hồng Công)
−
SEA
-
MEA
-
WE 3 (South East Asia
–
Middle East Asia
–
SEA
MEA
WE

3

(South

East

Asia
Middle

East

Asia
West Europe)