Thông tin quang / C_1__ GIới thiệu về Thông tin quang pot

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2009
Chương 1
Chương 1. Giới thiệu về thông tin quang
 Lịch sử phát triển của KT Thông tin quang
 Ưu điểm của Hệ thống thông tin quang
 Sơ đồ khối của tuyến thông tin cáp sợi quang
 Ứng dụng của thông tin cáp sợi quang
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2009
Chương 1
Lịch sử phát triển của Thông tin quang
 Thông tin quang: Là 1 ngành KT
thông tin sử dụng sóng ánh sáng
để truyền thông tin, tương tự
như sóng vô tuyến nhưng ở tần
số sóng mang cao hơn (10
14
÷
10
15
Hz).
¾ Sóng vô tuyến: 100 KHz ÷ 100
GHz
¾ Tần số sóng mang càng cao:
Khả năng tải tin càng lớn !
 Từ trước công nguyên (800
B.C), người Hy Lạp đã biết dùng
ánh sáng (khói, lửa) để truyền tin
trong chiến tranh, báo chiến
thắng …

 Trong nhiều thế kỷ, thông tin
quang không phát triển do môi
trường truyền dẫn là không khí
thiếu ổn định, thiếu linh kiện thu-
phát thích hợp.
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2009
Chương 1
Lịch sử phát triển của KT Thông tin quang
 Những thí nghiệm đầu tiên về
truyền ánh sáng qua sợi thuỷ
tinh thực hiện ở Đức năm
1930: cự ly rất ngắn do suy
hao lớn (1000 dB/km).
 1960: Laser được phát minh
bởi Theodore Maiman, mở ra
kỷ nguyên mới cho thông tin
quang.
 Robert Hall phát minh ra laser
bán dẫn (laser diode) đầu tiên
năm 1962.
 Các hệ thống thông tin quang
với nguồn phát laser được
thử nghiệm.
Theodore Maiman
và ruby laser đầu tiên năm 1960
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2009
Chương 1
Các dạng thông tin quang

Thông tin quang trong không khí
(Free-space Optics-FSO)
Thông tin cáp sợi quang
(Optical Fiber Communications-
OFC)
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2009
Chương 1
Thông tin quang trong không khí
 Ưu điểm:
¾ Lắp đặt nhanh
¾ Chi phí thấp
 Nhược điểm:
 Đường truyền không ổn định, phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết,
nhiệt độ…
 Ví dụ: - khi thời tiết đẹp, suy hao α = 0.55 dB/km;
-khi mưa lớn, suy hao α = 7 dB/km;
-khi sương mù dày đặc, suy hao α = 75 dB ÷ 300 dB/km;
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2009
Chương 1
Thông tin quang trong không khí
 Ứng dụng:
Kết nối giữa các toà nhà Thông tin vệ tinh
Kết nối giữa các vi mạch
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2009
Chương 1
Thông tin cáp sợi quang
 Sự tiến bộ trong công nghệ chế tạo cáp quang:

 1960: suy hao sợi quang rất lớn (khoảng 1000
dB/km).
 1970: Hãng Corning Glass Works (Mỹ) chế tạo
thành công sợi quang suy hao 20dB/km:
-> đánh dấu 1 bước nhảy quan trọng.
 1974: Chế tạo được sợi quang có suy hao α =
3dB/km ở λ = 800 nm
 1980: Chế tạo sợi quang có suy hao α = 0.5
dB/km ở λ = 1300 nm và
α = 0.25 dB/km ở λ = 1550 nm
 Từ thập kỷ 80, thông tin cáp sợi quang bắt đầu
phát tri
ển mạnh mẽ:
¾ Hệ thống thông tin cáp sợi quang đầu tiên
được lắp đặt ở thành phố Atlanta ( Hoa Kỳ) dài
10km, tốc độ 45 Mbit/s.
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2009
Chương 1
Thông tin cáp sợi quang
 Các thế hệ thông tin cáp sợi quang :
 Các hệ thống thông tin quang đầu tiên: sử dụng sợi quang đa mode, hoạt
động ở bước sóng 850nm, cự li vài km.
 1980s: sử dụng sợi quang đơn mode, hoạt động ở bước sóng 1300nm
 1990s: sử dụng sợi quang đơn mode, hoạt động ở bước sóng 1550nm

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2009
Chương 1
Thông tin cáp sợi quang

 Từ 1995: sử dụng kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng (WDM), khuyếch
đại quang (Optical Amplifier) để tăng dung lượng và cự ly truyền dẫn
 Hiện nay, diode laser có thể truyền tốc độ 10Gbit/s trên 1 bước sóng
=> ghép 4 bước sóng = 40Gbit/s
 Trong phòng thí nghiệm, người ta đang nghiên cứu hệ thống truyền 40 Gbit/s
trên 1 bước sóng.
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2009
Chương 1
Các ưu điểm và hạn chế của thông tin quang
Ưu điểm:
¾ Khả năng truyền thông tin là rất lớn (có
thể tới hàng chục Tbit/s).
¾ Suy hao thấp (0,2 ÷ 0,3dB/km).
¾ Sợi quang không bị ảnh hưởng của
nhiễu điện từ (EMI)
¾ Ít bị ăn mòn trong MT axít/kiềm.
¾ Khả năng nâng cấp tốc độ dễ dàng
Hạn chế:
 Chỉ truyền được công suất nhỏ, cỡ mW
 Giá thành cáp quang, thiết bị đầu cuối
đắt hơn dùng cáp kim loại.
 Tín hiệu ánh sáng trong sợi quang bị
suy hao và biến dạng, hạn chế cự ly
truyền dẫn và tốc độ tối đa của tuyến.
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2009
Chương 1
Sơ đồ khối một tuyến thông tin cáp sợi quang
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

8/2009
Chương 1
Ứng dụng của thông tin cáp sợi quang
Mạng máy tính
Viễn thông: Mạng đường trục quốc gia,
quốc tế, mạng đô thị tốc độ cao.
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
8/2009
Chương 1
Ứng dụng của thông tin cáp sợi quang
Sử dụng trong hệ thống an toàn ôtô cao cấp
Fiber-to-the-Home (FTTH)
… và trong máy tính tương lai !