đồ án thông tin quang thiết kế và mô phỏng hệ thống thông ti quang sử dụng optisystem

Qwertyuiopasdfghjklzxcvbnmq
wertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwe
rtyuiopasdfghjklzxcvbnmqwerty
uiopasdfghjklzxcvbnmqwertyui
opasdfghjklzxcvbnmqwertyuiop
asdfghjklzxcvbnmqwertyuiopas
dfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdf
ghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfgh
jklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjkl
zxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzx
cvbnmqw
ertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwert
yuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyu
iopasdfghjklzxcvbnmqwertyuio
pasdfghjklzxcvbnmrtyuiopasdfg
hjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghj
klzyuiopasdfghjklzxcvbnmqwert
yuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyu
iopasdfghjklzxcvbnmqwertyuio
pasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopa
B THÔNG TIN V TRUYN THÔNG
TRƯNG CAO ĐNG CÔNG NGH THÔNG TIN
HU NGH VIT HN
KHOA CÔNG NGH THÔNG TIN NG DNG
= = = o0o = = =
ĐỒ ÁN MÔN HC
THÔNG TIN QUANG
Đ TI: THIẾT KẾ MẠNG FTTH CHO 6.000 THUÊ BAO Ở
ĐA BN HUYN TRIU PHONG TỈNH QUẢNG TR
ĐÀ NẴNG 06 - 2011
Sinh viên thực hiện: Lê Quang Ghin

Lớp : VT02B
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Vũ Anh Quang
20 June 2014 Đồ án thiết kế tuyến cáp quang
B THÔNG TIN V TRUYN THÔNG
TRƯNG CAO ĐNG CÔNG NGH THÔNG TIN
HU NGH VIT HN
KHOA CÔNG NGH THÔNG TIN NG DNG
= = = o0o = = =
ĐỒ ÁN MÔN HC
THÔNG TIN QUANG
Đ TI: THIẾT KẾ TUYẾN CÁP QUANG
2 | SV: Lê Quang Ghin
Sinh viên thực hiện : Lê Quang Ghin
Lớp : CCVT02B
Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Vũ Anh
Quang
20 June 2014 Đồ án thiết kế tuyến cáp quang
Đ CƯƠNG
THÔNG TIN SỢI QUANG
Sinh viên thực hiện: Lê Quang Ghin
Tên đề tài: Thiết kế tuyến cáp quang trường Việt Hàn
Giàng viên hướng dẫn: Nguyễn Vũ Anh Quang
1. Lý do chọn đề tài.
Ngày nay sự phát triển của xã hội ngày càng được nâng cao thì nhu cầu của con
người về trao đổi thông tin, học tập ngày càng cao. Mạng cáp quang có thể đáp ứng
được điều đó. Nó không những phục vụ cho nhu cầu giải trí mà còn phục vụ cho cả
học tập.
Hiện tại thì trường ta mới chỉ có mạng dây đồng rất chậm và kém hiệu quả.
Đường truyền thấp mà nhu cầu tìm tìm kiếm tài liệu cho sinh viên cao khiến cho việc
tìm kiếm tài liệu rất khó khăn. Nên em đã nảy ra ý tưởng thiết kế mạng thong tin

quang cho toàn bộ trường để đáp ứng cho việc học tập cho sinh viên trong trường.
2. Ý nghĩa thực tiễn.
Cáp quang sẽ dần dần thay thế các đôi dây dẫn kim loại: cồng kềnh và tốt kém.
Bằng nhiều phương pháp chôn dưới đất, treo và mắc theo các cột điện lực xâm nhập
đến từng gia đình, đến từng thôn, xã, phố, phường Nó sẽ xuyên trái đất vượt đại
dương kết nối vào mạng thông tin quốc tế, truyền dẫn đa dịch vụ viễn thông phục vụ
cho loài người hội nhập trên con đường phát triển kinh tế thương mại, nghiên cứu khoa
học, giáo dục, văn hoá, đời sống và phục vụ mọi yêu cầu cho con người trong thời đại
thông tin hện nay và là yếu tố chủ yếu cho sự phát triển kỹ thuật ở thế kỷ này.
3 | SV: Lê Quang Ghin
20 June 2014 Đồ án thiết kế tuyến cáp quang
3. Kế hoạch thực hiện đề tài.
Thời gian Công việc Kết quả đạt được
Đánh
giá
của
GV
Tuần 1
(20/06 –
01/07)
Sưu tầm tài liệu và
viết đề cương
Đề cương sơ bộ về
thiết kế sợ quang.
Tuần 2
(02/07 –
08/07)
Tìm hiểu phần
mềm OptiSystem và
tham khảo tài liệu liên

quan

Biết được cách sử
dụng phần mềm mô
phỏng
Tuần 3
(09/07 –
15/07)
Thiết kế cấu trúc
của tuyến cáp quang phù
hợp với yêu cầu sử dụng
Thiết kế được hình
dáng của bản thiết kê,
thống kê các dữ liệu.
Tuần 4
(16/07 –
29/07)
Sử dụng phần mềm
mô phỏng OptiSystem
để thiết kế
Mô phỏng đầy đủ
hệ thống
Tuần 5
(30/07 –
06/08)
Kiểm tra và chạy
thử mô hình và các
thông số thiết kế ( nhiểu,
tỉ lệ lỗi,công suất…)
Chụp hình, so sánh

các dữ liệu thu được
Tuần 6
(08/05 –
13/08)
Hoàn chỉnh thiết kế
tuyến cáp quang và tài
liệu cần thiết
Hoàn chỉnh đồ án,
slide, bài báo cáo
Tuần 7
(14/08 –
ngày thi)
Bảo vệ đồ án Đạt được !

4 | SV: Lê Quang Ghin
20 June 2014 Đồ án thiết kế tuyến cáp quang
Mục lục:
DANH MC CÁC TỪ VIẾT TẮT
DANH MC HÌNH VẺ
DANH MC BẢNG BIỂU
Phần 1 :lý thuyết:
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN V HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG
1.1. Lý do chọn đề tài, ý nghĩa thực tiển……………………………… 2
1.2. Hệ thống truyền dẫn sợi quang……………………………………. 6
CHƯƠNG II: CÁC THNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI
QUANG
2.1. Hệ thống truyền dẫn quang 7
2.2. Mô hình thiết kế………………………………………………… … 7
2.3. Sợi quang và cáp quang………………………………………… …8
2.3.1 Đ’c tính của sợi quang……………………………………… 8

2.3.2 Suy giảm tín hiệu trong sợi quang………………………… 9
2.3.3. cáp quang…………………………………………………… 9
2.3.4. Các biện pháp bảo vệ……………………………………… . 10
2.4. Các thiết bị phát quang…………………………………………… 10
2.4.1. điốt led……………………………………………………… 10
2.4.1. Điốt laze…………………………………………………… 11
2.5. Các thiết bị thu quang…………………………………………… 11
2.5.1. Photođiốt PIN………………………………………………. 11
2.5.2. Photođiốt thác………………………………………………… 12
2.6. OLTs (Optical line terminators) thiết bị kết cuối kênh quang …… 12
2.7. ONU……………………………………………………………… 13
2.8. Splitter…………………………………………………………… 13.
5 | SV: Lê Quang Ghin
20 June 2014 Đồ án thiết kế tuyến cáp quang
Phần 2. Tính toán và thiết kế.
3.1 Các khái niệm………………………………………………………………….14
3.2 Quỹ công suất……………………………………………………………15
3.3 Quỹ thời gian lên……………………………………………………… 15
4. Các yếu tố xét đến khi thiết kế hệ thống thông tin quang trường Việt Hàn:…… 17
4.1 Tốc độ dữ liệu…………………………………………………………………. 17
4.2 Công suất phát:…………………………………………………………. 18
4.3 Bước sóng:……………………………………………………………… 19
4.4. Khoảng cách truyền dẫn………………………………………………… 20
4.5Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu…………………………………………………… 21
4.5.1 Đối với photodiode PIN. ……………………………………… .21
4.5.2 Đối với photodiode APD………………………………………… 21
5. Kết luận…………………………………………………………………………. .21

CÁC TỪ VIẾT TẮT
6 | SV: Lê Quang Ghin

20 June 2014 Đồ án thiết kế tuyến cáp quang
Từ Tiếng Anh Tiếng Việt
APON ATM over Passive Optical ATM trên mạng quang thụ động
Network
ADSL Asymmetric Digital Subscriber Đường thuê bao số bất đối xứng
Line
BPON Broadband Passive Optical Mạng quang thụ động băng rộng
Network
BER Bit Error Ratio Tỉ lệ lỗi bít
FTTH Fibre to the Home Mạng quang đến hộ gia đình
GPON Gigabit-capable Passive Optical Mạng quang thụ động gigabit
Network
NRZ Non Return to Zero Mã đường dây NRZ
OAM Operation, Administration and Vận hành, quản lý và bảo dưỡng
Maintenance
ODN Optical Distribution Network Mạng phân phối quang
OLT Optical Line Termination Thiết bị kết cuối đường dây
ONU Optical Network Unit Thiết bị kết cuối mạng quang
PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động
P2MP Point-to-multipoint Điểm – đa điểm
P2P Point-to-point Điểm – điểm
VPN Vitual Private Network
WDM-PON Wavelength division mutiplexer Mạng quang thụ động
passive optical network phân chia theo bước sóng
DANH MỤC HÌNH VẼ
7 | SV: Lê Quang Ghin
20 June 2014 Đồ án thiết kế tuyến cáp quang
Hình 1.1 Cấu hình của hệ thống thông tin quang
Hình 2.1 Sơ đồ thông tin sợi quang
Hình 2.2 Sơ đồ thông tin sợi quang trường Việt Hàn

Hình 2.2 Mô hình hệ thống mạng PON
Hình 2.3 Đ’c tuyến suy hao của sợi quang
Hình 2.4 Các biện pháp bảo vệ sợi quang
Hình 2.5 Cấu trúc Photođiốt thác và trường điện trong vùng trôi
Hình 2.6 Các khối chức năng OLT
Hình 2.7 OLT
Hình 2.8 Spliter
Hình 3.1 Mô hình thiết kế hệ thống truyền dẫn quang
Hình 4.1 Mô hình thiết kế bằng phần mềm optiwave
Hình 5.1 Dạng sóng thu được tại máy phân tích BER sau 4 lần thay đổi tốc độ bít
Hình 5.2: Dạng sóng của tín hiệu thu được tại máy phân tích BER trong 4 lần thay đổi Pt
Hình 5.3: Biểu đồ biểu diễn các thông số Q,BER, Pr theo Pt
Hình 5.4 Kết quả khảo sát trong 4 lần thay đổi bước sóng
Hình 5.5 Kết quả khảo sát trong 2 lần thay đổi photodiot
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 5.2 Bảng so sánh Q, BER, Pt khi thay đổi công suất phát
Bảng 5.1 Bảng so sánh Q, BER, Pt khi thay đổi tốc độ dữ liệu
8 | SV: Lê Quang Ghin
20 June 2014 Đồ án thiết kế tuyến cáp quang
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN V HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG
1. 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 mã hóa sẽ 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 đó trên đường truyền người ta đ’t các trạm l’p nhằm khôi phục lại
tín hiệu.
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.

9 | SV: Lê Quang Ghin
Mã
hóa
Giải
Mã
Phát
Thu
Sợi
quang
Thiết
bị phát

quang
Sợi
quang
Bộ
L’p
Thiết bị
thu
quang
Hình 1.1 Cấu hình của hệ thống thông tin quang.
20 June 2014 Đồ án thiết kế tuyến cáp 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 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 đ’t trên thế giới

với số lượng ngày càng lớn, ở mọi tốc độ truyền dẫn và ở mọi cự ly.
CHƯƠNG II: CÁC THNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI
QUANG
2.1. Hệ thống truyền dẫn quang

Hình 2.1 Sơ đồ thông tin sợi quang.
Theo ngiên cứu thì em thấy hệ thống mạng quang thụ động (PON) có nhiều ưu điểm
hơn những loại khác nên em sẽ thiết kế hệ thống cáp quang dựa trên hệ thống mạng PON
10 | SV: Lê Quang Ghin
20 June 2014 Đồ án thiết kế tuyến cáp quang
PON là từ viết tắt của Passive Optical Network tạm dịch là mạng quang thụ động. Công
nghệ mạng quang thụ động PON còn được hiểu là mạng công nghệ quang truy nhập giúp
tăng cường kết nối giữa các nốt mạng truy nhập của nhà cung cấp dịch vụ và người sử
dụng. Công nghệ PON được biết tới đầu tiên đó là TPON (Telephony PON) được triển
khai vào những năm 90, tiếp đó năm 1998, mạng BPON (Broadband PON) được chuẩn
hóa dựa trên nền ATM. Hai năm 2003 và 2004 đánh dấu sự ra đời của hai dòng công
nghệ Ethernet PON (EPON) và Gigabit PON (GPON), có thể nói hai công nghệ này mở
ra cơ hội mới cho các nhà cung cấp dịch vụ giải quyết hàng loạt vấn đề truy nhập băng
thông rộng tới người sử dụng đầu cuối. Thành viên mới nhất trong gia đình PON đó là
WDM PON (Wavelength Division Multiplexer PON).
2.2. Thành phần cơ bản của mạng quang thụ động PON
Hình 2.2 Mô hình hệ thống mạng PON
11 | SV: Lê Quang Ghin
20 June 2014 Đồ án thiết kế tuyến cáp quang
Biểu diễn trên hình 1 bao gồm các thiết bị kết cuối đường quang (OLTs – Optical
line terminators) đ’t tại trạm trung tâm (CO- Central Office) và bộ các thiết bị kết cuối
kênh quang (ONUs – Optical network units) được đ’t ở phía người sử dụng. Giữa chúng
là hệ thống phân phối mạng quang (ODN – Optical distribution network) bao gồm cáp
quang, các thiết bị ghép/tách thụ động.
2.3. Sợi quang và cáp quang

2.3.1 đặc tính của sợi quang
Sợi quang là một thành phần quan trọng trong mạng nó tạo sự kết nối giữa các thiết bị.
Hai thông số cơ bản của sợi quang là suy hao và tán sắc tuy nhiên sợi quang ứng dụng
trong mạng PON thì chỉ cần quan tâm đến suy hao không quan tâm đến tán sắc bởi
khoảng cách truyền tối đa chỉ là 20 km và tán sắc thì ảnh hưởng không đáng kể. Do đó
người ta sử dụng sợi quang ở đây là sợi quang có suy hao nhỏ chủ yếu là sử dụng sợi
quang theo chuẩn G.652 (theo khuyến nghị G.982).
2.3.2. Suy giảm tính hiệu trong sợi quang
Hình 2.3 Đặc tuyến suy hao của sợi quang
Nhìn vào đ’c tuyến suy hao của sợi quang ở hình 2.1 ta thấy ở bước sóng 1310 nm thì
suy hao sợi quang ở khoảng 0.4 dB/km và ở bước sóng 1490 nm thì suy hao sợi quang ở
khoảng 0.3 dB/km. Các loại cáp quang sử dụng trong mạng PON:
• Cáp gốc (cáp phân bổ từ OLT đến splitter): thường là loose-tube – loại cáp này
thì được khuyến nghị ứng dụng ở hầu hết mạng PON.
12 | SV: Lê Quang Ghin
20 June 2014 Đồ án thiết kế tuyến cáp quang
• Cáp phối (cáp phân bổ từ splitter đến dây drop): có thể sử dụng cáp loose-tube
ho’c ribbon.
• Dây drop (kéo đến thuê bao).
Suy hao tín hiệu trong sợi quang có thể do ghép nối giữa nguồn phát quang với sợi quang,
giữa sợi quang với sợi quang và giữa sợi quang với đầu thu quang, bên cạnh đó quá trình
sợi bị uốn cong quá giới hạn cho phép cũng tạo ra suy hao. Các suy hao này là suy hao
ngoài bản chất của sợi, do đó có thể làm giảm chúng bằng nhiều biện pháp khác nhau.
Tuy nhiên, vấn đề chính ở đây ta xét đến suy hao do bản chất bên trong của sợi quang.

2.3.3 Cáp sợi quang
Thực tế, để đưa cáp quang vào sử dụng thì các sợi cần phải được kết hợp lại
thành cáp với các cấu trúc phù hợp với từng môi trường lắp đ’t. Do phụ thuộc vào môi
trường lắp đ’t nên cáp quang có rất nhiều loại: cáp chôn trực tiếp dưới đất, cáp treo trong
cống, cáp treo ngoài trời, cáp đ’t trong nhà, cáp thả biển

2.3.4 Các biện pháp bảo vệ sợi
Hình 2.4 Các biện pháp bảo vệ sợi quang
Trước khi tiến hành bọc cáp, sợi quang thường được bọc lại để bảo vệ sợi trong
khi chế tạo cáp. Có hai biện pháp :
13 | SV: Lê Quang Ghin
20 June 2014 Đồ án thiết kế tuyến cáp quang
• Bọc ch’t sợi.
• Bọc lỏng sợi.
2.4 Các thiết bị phát quang.
2.4.1 Điốt led
Điốt phát quang LED là nguồn phát quang rất phù hợp cho các hệ thống thông tin quang
tốc độ không quá 200Mbit/s sử dụng sợi dẫn quang đa mode.
Để sử dụng tốt cho hệ thống thông tin quang, LED phải có công suất bức xạ cao, thời
gian đáp ứng nhanh và hiệu suất lượng tử cao. Sự bức xạ của nó là công suất quang phát
xạ theo góc trên một đơn vị diện tích của bề m’t phát và được tính bằng Watt. Chính
công suất bức xạ cao sẽ tạo điều kiện cho việc ghép giữa các sợi dẫn quang và LED dễ
dàng và cho công suất phát ra từ đầu sợi lớn.
Thực nghiệm đã đạt được độ dài tuyến lên tới 9,6Km với tốc độ 2Gbit/s và 100Km với
tốc độ 16Mbit/s. LED có ưu điểm là giá thành thấp và độ tin cậy cao, tuy nhiên chúng
phù hợp với mạng nội hạt, các tuyến thông tin quang ngắn với tốc độ bit trung bình thấp.
2.4.2 Điốt Laser
Nói chung, Laser có rất nhiều dạng và đủ các kích cỡ. Chúng tồn tại ở dạng khí, chất
lỏng, tinh thể ho’c bán dẫn. Đối với các hệ thống thông tin quang, các nguồn phát Laser
là các Laser bán dẫn và thường gọi chúng là LD. Các loại Laser có thể là khác nhau
nhưng nguyên lý hoạt động cơ bản của chúng là như nhau. Hoạt động của Laser là kết
quả của ba quá trình mấu chốt là: hấp thụ phôton, phát xạ tự phát và phát xạ kích thích
2.5 Thiết bị thu quang
2.5.1 Photođiốt PIN
Phôtođiốt PIN là bộ tách sóng dùng để biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện.
Cấu trúc cơ bản của Photođiốt PIN gồm các vùng p và n đ’t 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 ho’c ngang bằng với năng lượng dải cấm của lớp vật liệu bán dẫn trong Photođiốt thì
14 | SV: Lê Quang Ghin
20 June 2014 Đồ án thiết kế tuyến cáp quang
photon có thể kích thích điện tử từ vùng hoá trị sang vùng dẫn.Quá trình này sẽ phát ra
các c’p 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 (hình 3.2). Sự có m’t 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 c’p mang được phát ra và dòng
này gọi là dòng photon.
2.5.2 Photođiốt thác ADP
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 đ’c 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 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 c’p 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 c’p điện tử- lỗ trống mới khác. Hiệu ứng này gọi là hiệu ứng thác.
Hình 2.5 Cấu trúc Photođiốt thác và trường điện trong vùng trôi
15 | SV: Lê Quang Ghin
20 June 2014 Đồ án thiết kế tuyến cáp quang
2.6 OLT
OLT cung cấp giao diện quang về phía mạng phối quang ODN và cung cấp ít nhất một

giao diện quang trên mạng ở phía mạng truy nhập quang. OLT có thể được đ’t ở bên
trong tổng đài hay tại một trạm từ xa. Sơ đồ khối chức năng của OLT được mô tả ở hình
2.6.
Hình 2.6 Các khối chức năng OLT
2.7 ONU
ONU đ’t tại phía khách hàng, ONU cung cấp các phương tiện cần thiết để phân
phối các dịch vụ khác nhau được điều khiển bởi OLT
Hình 2.7 OLT
16 | SV: Lê Quang Ghin
20 June 2014 Đồ án thiết kế tuyến cáp quang
2.8 Splitter
Thành phần được nhắc chủ yếu trong mạng PON là splitter. Splitter là thiết bị thụ động,
công dụng của nó là để chia công suất quang từ một sợi ra nhiều sợi khác nhau. Từ OLT
đến ONU có thể sử dụng nhiều dạng splitter có tỉ bộ chia là 1:2; 1:4; 1:8; 1:16;1:32; 1:64;
1:128. Hầu hết hệ thống PON có bộ chia splitter là 1:16 và 1:32. Tỉ lệ chia trực tiếp ảnh
hưởng quỹ suy hao của hệ thống và suy hao truyền dẫn. Tỉ lệ của splitter càng cao cũng
có nghĩa là công suất truyền đến mỗi ONU sẽ giảm xuống do suy hao của bộ chia splitter
1:N tính theo công thức 10×logN (dB) nên nếu tỉ lệ bộ chia mà tăng lên gấp đôi thì suy
hao sẽ tăng lên 3 dB.
Hình 2.8 Spliter
2.9 Các khái niệm.
2.9.1 Độ dự trữ công suất:
Độ dự trữ công suất là công suất dự phòng đảm bảo tính an toàn cho hoạt động của hệ
thống. Kí hiệu là dB, dung để bù cho các yếu tố tổn hao không lường trước được.
Mối liên hệ giữa công suất nguồn phát Pt, công suất tín hiệu đến máy thu Pr và công suất
tổng tổn hao trên tuyến Pl được biểu diển theo biểu thức:
Pr = Pt – Pl
Gọi Ps là độ nhạy máy thu.
Khoảng chênh lệch: M(arg) = Pr – Ps
Được gọi là độ dự trử công suất của tuyến

2.9.2 Quỹ thời gian lên.
Quỹ thời gian lên nhằm đảm bảo tính kỷ thuật của tuyến. Tán sắc của tuyến xác định tốc
độ bít giới hạn ho’c băng thông có thể sử dụng được được gọi là quỹ thời gian lên của
tuyến.
Thời gian lên của tuyến t
sys
được xác định bởi công thức:
17 | SV: Lê Quang Ghin
20 June 2014 Đồ án thiết kế tuyến cáp quang
t
sys
= sqrt(t
tx
2
+ t
mod
2
+ t
CD
2
+ t
PMD
2
+ t
RX
2
)
trong đó: t
tx
: Thời gian lên của máy phát.

t
mod
: Thời gian lên tán sắc mode của sợi đa mode
t
CD
: thời gian lên tán sắc màu của sợi.
t
PMD
: thời gian lên tán sắc mode phân cực của sợi.
t
RX
2
: thời gian lên của máy thu.
CHƯƠNG II - TÍNH TOÁN V THIẾT KẾ HỆ THỐNG
3.1 Mô hình thiết kế hệ thống truyền dẫn quang
Hình 3.1 Mô hình thiết kế hệ thống truyền dẫn quang
3.2 Tính toán suy hao trên tuyến
 Xét thuê bao xa nhất trên tuyến với chiều dài là 20km. Chọn bước sóng là 1550nm
có tổn hao sợi là 0.3dB/km. Suy hao trên sợi là: P
sợi
= 0.14*20 = 2.8dB
 Sử dụng 15 bộ nối với suy hao tương ứng với một bộ nối là 0.5dB
=> Suy hao do bộ nối là: P
bộ nối
= 0.5*15 = 7.5 dB
 Sử dụng 8 mối hàn với suy hao tương ứng của một mối hàn là 0.1 dB
18 | SV: Lê Quang Ghin
20 June 2014 Đồ án thiết kế tuyến cáp quang
=> Suy hao do mối hàn là: P
hàn

= 0.1*8 = 0.8dB
 Sử dụng các bộ chia là 1:4, 1:4, 1:4, 1:128
=> Suy hao do bộ chia là: P
bộ chia
= 10log4 + 10log4 + 10log4 + 10log128 =
39.13dB
Vậy tổng công suất suy hao trên tuyến là:
P
suy hao
= P
sợi
+ P
bộ nối
+ P
hàn
+ P
bộ chia
= 2.8 + 7.5 + 0.8 + 39.13 = 50.23dB
4. Sử dụng phần mềm chuyên dụng optiwave để khảo sát hệ thống đã thiết kế
4.1. Mô hình thiết kế bằng phần mềm optiwave
Hình 4.1 Mô hình thiết kế bằng phần mềm optiwave
Tuyến trên gồm các thành phần chính:
 Máy phát: gồm dữ liệu điện, chuyển đổi mã NRZ, Laser, bộ điều chế ngoài
 Cáp quang: gồm sợi quang, bộ chia, bộ khuếch đại
 Máy thu : gồm bộ lọc thông, bộ lọc thông thấp, Photodiode, máy phân tích BER,
máy đo công suất, máy hiện sóng, máy phân tích quang phổ.
5. Các yếu tố xét đến khi thiết kế hệ thống thông tin quang trường Việt Hàn:
5.1. Khảo sát tốc độ dữ liệu
Thay đổi tốc độ dữ liệu, giữ nguyên các thông số ban đầu:
 Chiều dài 20 km

 Bước sóng 1550nm
19 | SV: Lê Quang Ghin
20 June 2014 Đồ án thiết kế tuyến cáp quang
 Công suất phát Pt=9dBm
 Hệ số khuếch đại G =10dB
STT Rb (Mbps) Q BER Pr(dBm)
1 155 45.231 0 -23.059
2 622 43.962 0 -28.228
3 1244 34.830 8.171e-266 -28.288
4 2488 25.055 7.727e-139 -28.228
Bảng 5.1 Bảng so sánh Q, BER, Pt khi thay đổi tốc độ dữ liệu
Rb=155 Mbps Rb=622Mbps
Rb=1024Mbps Rb=2048Mbps
Hình 5.1 Dạng sóng thu được tại máy phân tích BER sau 4 lần thay đổi tốc độ bít
• Kết luận: Theo khảo sát trên ta thấy tốc độ truyền ảnh hưởng đến chất lượng
của tín hiệu nhận. Tốc độ càng cao thì tỉ lệ lỗi bit BER càng nhiều, hệ số chất
lượng Q càng giảm, và công suất máy thu nhận được thay đổi không đáng kể.
Điều này là do các hệ thống tốc độ cao chịu nhiều ảnh hưởng của tán sắc và
khi tốc độ bít càng cao thì băng thông yêu cầu phải càng rộng làm cho các loại
nhiễu đều tăng lên.

Ở các giá trị cho trước ta chọn tốc độ bít là 1Gbps =(1024Mbps) là phù
hợp với cơ sở lý thuyết.
5.2. Khảo sát công suất phát (Pt)
Thay đổi công suất phát giữ nguyên các thông số ban đầu
20 | SV: Lê Quang Ghin
20 June 2014 Đồ án thiết kế tuyến cáp quang
 Tốc độ bít Rb = 1024Mb/s
 Chiều dài tuyến = 20 km
 Hệ số khuếch đại G =10dB

 Bước sóng 1550nm
Từ đó rút ra các tỉ số BER, Q, Pt tương ứng:
Bảng 5.2 Bảng so sánh Q, BER, Pt khi thay đổi công suất phát
21 | SV: Lê Quang Ghin
STT Pt(dBm) Q BER Pr(dBm)
1 -1 5.020 2.569e-007 -37.229
2 0 6.241 2.179e-010 -36.229
3 1 7.761 4.192e-015 -35.229
4 2 9.659 2.236e-022 -34.229
5 3 12.018 1.429e-033 -33.229
6 4 14.940 9.037e-051 -32.228
7 5 18.542 4.653e-066 -31.228
8 6 22.948 7.600e-117 -30.228
9 7 28.355 3.589e-177 -29.228
10 8 34.830 4.172e-266 -28.228
11 9 42.579 0 -27.228
12 10 51.531 0 -26.228
13 11 61.999 0 -25.229
14 12 73.559 0 -24.229
15 13 85.802 0 -23.229
16 14 98.547 0 -22.230
17 15 111.562 0 -21.230
18 16 123.702 0 -20.231
19 17 134.251 0 -19.232
20 18 142.583 0 -18.235
21 19 139.537 0 -13.285
20 June 2014 Đồ án thiết kế tuyến cáp quang
Pt=2 dBm Pt=6 dBm
Pt=12 dBm Pt=18 dBm
Hình 5.2: Dạng sóng của tín hiệu thu được tại máy phân tích BER trong 4 lần thay đổi Pt

Hình 5.3: Biểu đồ biểu diễn các thông số Q,BER, Pr theo Pt
22 | SV: Lê Quang Ghin
20 June 2014 Đồ án thiết kế tuyến cáp quang


->Kết luận: Thông qua việc mô phỏng ta thấy công suất phát càng lớn
thì tỉ lệ lỗi bit BER càng nhỏ. Công suất từ 9->19dBm thì BER = 0 tuy
nhiên từ18->19 thì Q lại nhỏ hơn nên ta chọn công suất từ 9->18 thì hệ
thống lý tưởng
5.3. Khảo sát bước sóng:
Thay đổi bước sóng giữ nguyên các thông số ban đầu
 Chiều dài 20 km
 Công suất phát Pt=9dBm
 Hệ số khuếch đại G =10dB
 Tốc độ bít 1024Mbps
Từ đó rút ra các tỉ số BER, Q, Pr tương ứng:
STT λ (nm) BER Q Pr (dBm)
1 1300 1 0 -79.715
2 1400 1 0 -79.715
3 1490 1 0 -79.417
4 1550 0 42.579 -27.228
5 1551 1 0 -62.350
Bảng 5.2 Bảng so sánh Q, BER, Pt khi thay đổi bước sóng
λ = 1300 nm
λ = 1310 nm
23 | SV: Lê Quang Ghin
20 June 2014 Đồ án thiết kế tuyến cáp quang
λ = 1490 nm
λ = 1550 nm
Hình 5.4 Kết quả khảo sát trong 4 lần thay đổi bước sóng

5.4. Khảo sát tỷ lệ nhận tín hiệu trên nhiễu
Loại
photodiod
e
photodiode PIN. photodiode APD
BER
Hình 5.5 Kết quả khảo sát trong 2 lần thay đổi photodiot
Theo khảo sát ta thấy trên cùng một công suất, cùng một hệ thống nhưng
photodiode APD nhận tín hiệu nhiễu ít hơn photodiode PIN
4. Kết luận
Chúng ta đã thiết kế và tính toán một hệ thống thông tin quang phù hợp cho gần 8000
thuê bao tại huyện Triệu Phong tỉnh Quảng Trị với các thông số: λ =1550nm; Pt=9dBm;
Gain=10dB và Rb=1Gb/s, sử dụng sợi đơn mode, photodiot ADP thì tuyến phù hợp với
cơ sở lý thuyết.
24 | SV: Lê Quang Ghin
20 June 2014 Đồ án thiết kế tuyến cáp quang
Vì các điều kiện và kiến thức phục vụ cho việc đo đạc, kiểm tra ở huyện Triệu Phong
tỉnh Quảng Trị thực tế còn rất hạn hẹp nên việc mô phỏng bước đầu (được so sánh với
các kết quả tính toán) cho ra các kết quả khả quan đã cho thấy bài báo mang tính thực
tiễn cao và có thể áp dụng được vào thực tế. M’t khác bài toán có thể mở rộng nhiều
nhánh để tăng lên hàng trăm ngàn thuê bao, đáp ứng với nhu cầu thông tin liên lạc của
sinh viên ngày càng lớn.
TI LIỆU THAM KHẢO:
1.Đồ án tốt nghiệp đại học: thiết kế FTTH dựa trên mạng quang thụ động của
Hồng Đ’ng Ngọc Ân.
2. Tạp chí khoa học công nghệ số 4/2010.
3. Thông tin sợi quang , ts. Nguyễn Văn Tuấn.
4. Q-factor, JDSU Eningen GmbH , Germany.
5. Tài liệu học tập của thầy Nguyễn Vũ Anh Quang.
6. các tài liệu thu thập trên mạng, trang vntelecom.vn

end
25 | SV: Lê Quang Ghin