TỔNG QUAN VỀ SỢI DẪN QUANG

 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang
Lời Nói Đầu
--------------------------
Chúng ta đã bước vào thế kỹ 21, ở đó vai trò của thơng tin liên lạc và
kiến thức là yếu tố quyết định sự thành cơng của mỗi ngành, mỗi quốc gia.
Với chính sách đi thẳng vào cơng nghệ hiện đại, Việt Nam đã và đang hiện
đại hố mạng lưới viễn thơng để hồ nhập với thế giới góp phần khơng nhỏ
cho sự phát triển kinh tế, xã hội trong cơng cuộc đổi mới đất nước.
Trong những năm gần đây, các nước có nền cơng nghiệp phát triển
trên thế giới ln có mạng viễn thơng phát triển với nhiều loại hình dịch vụ
phong phú. Việt Nam gần đây nhu cầu thơng tin ngày càng tăng đòi hỏi số
lượng kênh truyền dẫn lớn, chất lượng truyền dẫn cao song mạng truyền
dẫn ở nhiều nơi chưa đáp ứng được nhu cầu của khách hàng. Do vậy bằng
kỹ thuật thơng tin quang, người ta có thể tạo ra các hệ thống thơng tin có
mơi trường truyền dẫn nhiều kênh với tốc độ cao, độ rộng băng tần lớn,
truyền tín hiệu đi xa mà tổn hao lại thấp ...
Khi mức sống được nâng cao, nhu cầu của con người ngày càng tăng.
Các dịch vụ như hội nghị truyền hình, thâm nhập đến các cơ sở dữ liệu từ
xa… Đòi hỏi phải có một mạng linh hoạt. Các mơi trường truyền dẫn cũng
được nghiên cứu ứng dụng vào thực tế để đáp ứng các u cầu này. Cáp
quang ngày nay được ứng dụng nhiều vào thực tế và ngày càng khẳng định
tính ưu việt của nó.
Trong bản đồ án này, em đi vào tìm hiểu một số vấn đề cơ bản của
kỹ thuật thơng tin quang gồm ba phần như sau :
Phần I : Tổng quan về sợi dẫn quang, phần này gồm 5 chương.
Chương I cho ta một cái nhìn tổng qt về hệ thống thơng tin quang, ưu
điểm của thơng tin quang và những ứng dụng của nó. Chương II trình bày
lý thuyết chung về sợi dẫn quang như cơ sở quang học và phân loại sợi
quang. Chương III trình bày các ngun nhân gây suy hao và tán sắc trong
sợi quang. Chương IV nói về cấu tạo sợi quang và ngun lý truyền dẫn
ánh sáng trong sợi quang. Chương V trình bày về cấu trúc của cáp quang.

Phần II : Kỹ thuật SDH, phần này gồm 2 chương. Chương I giới
thiệu sơ lược về hệ thống truyền dẫn cận đồng bộ số PDH như ngun tắc
ghép luồng, các tiêu chuẩn PDH của Châu Âu, Nhật Bản, Bắc Mỹ, các đặc
điểm của tín hiệu PDH và nhược điểm của hệ thống này. Chương II giới
thiệu về hệ thống phân cấp đồng bộ số SDH, chương này cho chúng ta một
cái nhìn tổng qt về hệ thống SDH, ưu và nhược điểm của hệ thống SDH,
 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang
giới thiệu về bộ ghép SDH, chức năng và cấu trúc của các khối trong bộ
ghép SDH.
Phần III : Thiết kế tuyến cáp quang trung kế - đường dài. phần này
gồm 4 chương. Chương I nói về khái niệm tuyến trung kế - đường dài và
phạm vi thiết kế tuyến này. Chương II trình bày một số loại cáp quang và
các thơng số vật lý của nó hiện đang được sử dụng rất phổ biến ở Việt Nam
do Cơng Ty Liên Doanh Sản Xuất Cáp Sợi Quang VINA - GSC chế tạo.
Chương III giới thiệu sơ lược về thiết bị truyền dẫn quang FLX150/600 do
cơng ty FUJITSU của Nhật Bản chế tạo như mơ tả về hệ thống
FLX150/600, chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống, mơ tả thiết bị, mơ tả chức
năng của hệ thống, chức năng của các card trong hệ thống FLX150/600.
Chương IV tiến hành thiết kế tuyến cáp quang cự ly ngắn nội Tỉnh Thừa
Thiên Huế, chương này giới thiệu sơ lược về mạng viễn thơng Tỉnh Thừa
Thiên Huế, các u cầu đặc ra và phương pháp thiết kế tuyến từ đó tiến
hành thiết kế một tuyến cáp quang cụ thể là tuyến Huế - Hương thủy, đây
là một tuyến rất quan trọng trong địa bàn Tỉnh Thừa Thiên Huế.
Mặc dù rất cố gắng nhưng do giới hạn về trình độ hiểu biết và thời
gian hồn thành nên bản đồ án này khơng khỏi thiếu sót. Em rất mong nhận
được sự góp ý của các thầy cơ giáo và các bạn để tiếp tục hồn thiện hơn
nữa bản đồ án này.
Hà Nội, ngày …tháng … năm …
Sinh viên thực hiện

 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang
PHẦN I
TỔNG QUAN VỀ SỢI DẪN QUANG
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU TỔNG QT
1.1 Qúa trình phát triển của thơng tin quang :
Trải qua một thời gian dài từ khi con người sử dụng ánh sáng của lửa để
làm phương tiện thơng tin đến nay, lịch sử của thơng tin quang đa qua những
bước phát triển và hồn thiện được ghi nhận những mốc thời gian sau :
- 1790 CLAUDE CHAPPE kỹ sư người Pháp đã xây dựng một hệ thống
điện báo quang ( Opticat telegraph ) hệ thống này gồm một chuỗi các tháp với
các đèn báo tín hiệu di động trên đó, hệ thống này vượt chặng đường 200km
trong vòng 15phút.
- 1870 JOHN TYNDALL nhà vật lý người Anh, đã chứng tỏ rằng ánh
sáng có thể dẫn được theo vòi nước uốn cong. Thí nghiệm của ơng đã sử dụng
ngun lý phản xạ tồn phần, điều này vẫn còn áp dụng cho sợi quang ngày nay.
- 1880 ALEXANDER GRAHAM BELL người Mỹ, giới thiệu hệ thống
Photo phone, qua đó tiếng nói có thể truyền đi ánh sáng trong mơi trường khơng
khí mà khơng cần dây, tuy nhiên hệ thống này chưa được áp dụng trên thực tế vì
có q nhiều nguồn nhiễu làm giảm chất lượng của đường truyền.
- 1934 NORMAN R.FRENCH kỹ sư người Mỹ, nhận bằng sáng chế về hệ
thống thơng tin quang, phương tiện truyền dẫn của Ơng là ống thuỷ tinh.
- 1958 ARTHUR SCHAWLOW và CHARLESH TOWNES, xây dựng và
phát triển Laser.
- 1960 THEODOR H.MAIMAN đưa Laser vào hoạt động thành cơng.
- 1962 Laser bán dẫn và photodiode bán dẫn được thừa nhận.
- 1966 CHARLES H.KAO và GEOGREA.HOCKHAM, hai kỹ sư phòng
thí nghiệm Standard Telecom munication của Anh đề xuất việc dùng sợi thuỷ
tinh để dẫn ánh sáng. Nhưng do cơng nghệ chế tạo sợi thuỷ tinh thời ấy còn hạn
chế nên suy hao q lớn ( α ∼ 1000dB/km ).

- 1970 hãng GLASS WORK chế tạo thành cơng loại sợi có suy hao nhỏ
hơn 20dB ở bước sóng 633nm.
- 1972 loại GI được chế tạo với tốc độ suy hao 4dB/km.
- 1983 sợi đơn mode (SM) được sản xuất ở Mỹ.
- Ngày nay loại sợi đơn mode được sử dụng rộng rãi độ suy hao của loại
sợi này chỉ còn khoảng 0,2dB/km ở bước sóng 1550nm.
1.2 Các thành phần của một tuyến truyền dẫn sợi quang :
Quan niệm về các hệ thống truyền dẫn quang ngày nay khơng còn là các
hệ thống thơng tin mới nữa, nó đã trải qua nhiều năm khai thác trên mạng lưới
dưới cấu trúc truyền khác nhau. Nhìn chung, các hệ thống thơng tin quang
thường phù hợp hơn cho việc truyền dẫn tín hiệu số và hầu hết các q trình phát
triển của hệ thống thơng tin quang đều đi theo hướng này. Theo quan niệm như
 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang
vậy, ta có thể xem xét cấu trúc của tuyến thơng tin quang bao gồm các thành
phần chính như hình 1.1 dưới đây :
Trạm lặp

Các thành phần chính của tuyến gồm có phần phát quang, cáp sợi quang
và phần thu quang. Phần phát quang được cấu tạo từ nguồn phát tín hiệu quang
và các mạch điện điều khiển liên kết. Cáp sợi quang gồm có các sợi dẫn quang
và các lớp vỏ bọc xung quanh để bảo vệ khỏi tác động có hại từ mơi trường bên
ngồi. Phần thu quang do bộ tách sóng quang và các mạch khuếch đại, tái tạo tín
hiệu hợp thành. Ngồi các thành phần chủ yếu này, tuyến thơng tin quang còn có
các bộ nối quang - connector, các mối hàn, các bộ chia quang và các trạm lặp.
Tất cả tạo nên một tuyến thơng tin quang hồn chỉnh.
1.3 Ưu điểm của thơng tin quang :
Cùng với cơng nghệ chế tạo các nguồn phát và thu quang, sợi dẫn quang
đã tạo ra các hệ thống thơng tin quang với nhiều ưu điểm trội hơn hẳn so với các
hệ thống thơng tin cáp kim loại :
- Suy hao truyền dẫn nhỏ.

- Băng tần truyền dẫn lớn.
- Khơng bị ảnh hưởng của nhiễu điện từ .
- Có tính bảo mật tín hiệu thơng tin.
- Có kích thước trọng lượng nhỏ.
- Sợi có tính chất cách điện tốt.
- Tin cậy và linh hoạt.
- Sợi được chế tạo từ vật liệu rất sẵn có.
Hình 1.1 Các thành phần chính của tuyến truyền dẫn cáp sợi quang
Sợi dẫn
quang
Mạch điều
khiển
Nguồn phát
quang
Tín
hiệu
điện
vào
Bộ phát quang
Bộ nối
quang
Mối hàn
sợi
Tới các thiết
bị khác
Bộ chia
quang
Máy thu
quang
Mạch điện

Máy phát
quang
Khuếch
đại quang
Đầu thu
quang
Chuyển đổi
tín hiệu
Tín hiệu
điện ra
Bộ thu quang
Khuếch đại
 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang
Từ các ưu điểm trên mà hệ thống thơng tin quang được áp dụng rộng rãi
trên mạng lưới. Có thể xây dựng làm các tuyến đường trục, trung kế, liên tỉnh,
th bao kéo dài cho tới cả việc truy nhập vào mạng th bao linh hoạt đáp ứng
mọi mơi trường, hệ thống thơng tin quang cũng rất phù hợp cho các hệ thống
truyền dẫn số.
Hiện nay các hệ thống thơng tin quang truyền dẫn tất cả các tín hiệu dịch
vụ băng hẹp, băng rộng đáp ứng u cầu của mạng số liên kết đa dịch vụ
(ISDN).
1.4 Các lĩnh vực ứng dụng của thơng tin quang :
Ngày nay, sợi quang được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong thơng tin
liên lạc cũng như một số lĩnh vực khác. Sợi quang trong mạng lưới thơng tin
trong giai đoạn hiện nay gồm :
- Mạng đường trục quốc gia.
- Đường trung kế.
- Đường cáp thả biển liên quốc gia.
- Đường truyền số liệu.
- Mạng truyền hình.

- Mạng số đa dịch vụ.

 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang
CHƯƠNG II
LÝ THUYẾT CHUNG VỀ SỢI QUANG
2.1 Cơ sở quang học :
Ánh sáng dùng trong thơng tin quang trong vùng cận hồng ngoại với bước
sóng từ 800nm đến1600nm. Đặc biệt có 3 bước sóng thơng dụng đó là 850nm,
1300nm và 1550nm.
2.1.1 Chiết suất của mơi trường :
Chiết suất của mơi trường trong suốt được xác định bởi tỷ số của vận
tốc ánh sáng trong chân khơng và vận tốc ánh sáng trong mơi trường ấy.
V
C
n
=
n : Chiết suất của mơi trường, khơng có đơn vị.
C : Vận tốc ánh sáng trong chân khơng, đơn vị m/s.
V : Vận tốc ánh sáng trong mơi trường, đơn vị m/s.
Vì V ≤ C nên n ≥ 1.
Giá trị chiết suất n của khơng khí là 1,00 của nước là 1,33 của thuỷ tinh là
1,5 và của kim cương là 2,42.
Chiết suất của mơi trường phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng truyền
trong nó.
2.1.2 Các đặc tính truyền dẫn của ánh sáng :
Ánh sáng lan truyền trong các mơi trường có 3 đặc tính cơ bản đó là : sự
truyền thẳng, sự khúc xạ và sự phản xạ.
- Sự truyền thẳng :
Khi ánh sáng lan truyền từ một điểm A đến một điểm B trong một mơi
trường đồng nhất thì nó ln truyền theo đường thẳng AB sao cho thời gian lan

truyền là ngắn nhất.
- Hiện tượng khúc xạ và phản xạ :
Khi tia sáng truyền trong mơi trường một đến mặt ngăn cách mơi trường
hai thì ánh sáng chia thành hai tia : một tia phản xạ lại mơi trường một và một tia
khúc xạ vào mơi trường hai.
Tia phản xạ và tia khúc xạ quan hệ với tia tới :
+ Cùng nằm trong mặt phẳng tới.
+ Góc phản xạ bằng góc tới.
+ Góc khúc xạ : n
1
sinΦ
1
= n
2
sinΦ
2

n
1
n
2
Φ
1
Tia tới.
Tia phản xạ
Tia khúc xạ
Mơi trường 1
Mơi trường 2

Φ

2
Φ’
1
Hình 2.1 Sự phản xạ và khúc xạ của ánh sáng
 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang
Khi góc tới lớn hơn một góc Φ
o
nào đó thì khơng có tia khúc xạ mà ta chỉ
nhận được tia phản xạ gọi là hiện tượng phản xạ tồn phần.
Φ
o
= n
2
/n
1.
Người ta ứng dụng hiện tượng phản xạ tồn phần trong việc truyền dẫn sợi
quang. Sợi quang gồm có : lõi có chiết suất n
1
và lớp bọc có chiết suất n
2
. Khi
ánh sáng đi vào sợi quang sẽ được phản xạ nhiều lần. Do đó, có thể truyền đi với
khoảng cách xa.
2.1.3 Khẩu độ số NA :
Sự phản xạ tồn phần chỉ xảy ra đối với những tia sáng có góc tới ở đầu
sợi quang nhỏ hơn một góc giới hạn Φ
max
nào đó. Sin của góc giới hạn này gọi
là khẩu độ số (NA).
NA = sinΦ

max
2.1.4 Các dạng phân bố chiết suất trong sợi quang :
Cấu trúc chung của sợi quang gồm một lõi bằng thuỷ tinh có chiết suất lớn
và lớp bọc cũng bằng thuỷ tinh nhưng có chiết suất nhỏ hơn. Chiết suất của lớp
bọc khơng đổi còn chiết suất của lõi nói chung thay đổi theo bán kính ( khoảng
cách tính từ trục của sợi ra ) sự biến thiên của chiết suất được viết tổng qt :

ar
a
r
n
g
1
≤














∆−
.1

(Trong lõi)
n(r)=

2
n
a < r ≤ b (Lớp bọc)
Trong đó n
1
: là chiết suất lớn nhất ở lõi.
n
2
: là chiết suất lớp bọc.

1
21
n
nn
−
=∆
: Độ chênh lệch chiết suất.
r : khoảng cách tính từ trục sợi đến điểm tính chiết suất.
a : bán kính lõi sợi.
b : bán kính lớp bọc.
g : số mũ quyết định dạng biến thiên, g≥1.
Các giá trị thơng dụng của g :
g = 1 : Dạng tam giác.
g = 2 : Dạng Parabol.
g → ∞ : Dạng nhảy bậc.
2.2 Phân loại sợi quang :
2.2.1 Phân loại theo vật liệu điện mơi :

 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang
Khi phân loại theo vật liệu điện mơi thì có tổng số 3 loại, một loại sợi
bao gồm phần lớn thủy tinh thạch anh, một loại gồm nhiều loại vật liệu
thủy tinh và một loại là sợi bằng nhựa.
Các sợi quang thạch anh khơng những chứa thạch anh ngun chất
(SiO
2
) mà còn có các tạp chất thêm vào như Ge, B và F… để làm thay đổi
chiết xuất khúc xạ.
Các sợi quang đa vật liệu có thành phần chủ yếu soda lime, thủy tinh
hoặc thủy tinh boro - silicat … Đối với vật liệu sản xuất sợi quang bằng
nhựa, silicon resin ( tức là Polymethyl methacrylate : PMMA ) thường
được sử dụng.
Đối với mạng lưới viễn thơng, sợi quang thủy tinh thạch anh được sử
dụng nhiều nhất bởi vì nó có khả năng cho sản phẩm có độ suy hao thấp và
các đặc tính truyền dẫn ổn định trong thời gian dài. Nhưng các loại sợi
bằng nhựa thường được sử dụng ở những nơi cần truyền dẫn cự ly ngắn,
khó đi cáp bằng máy móc, thuận tiện trong sử dụng lắp đặt thủ cơng ( như
dễ dàng hàn nối, khơng phương hại đến các đặc tính truyền dẫn khi bẻ gập
… ) mặc dù loại này có đặc tính truyền dẫn kém.
2.2.2 Phân loại theo phân bố chỉ số khúc xạ :
Các sợi quang có thể phân loại thành hai nhóm theo phân bố chỉ số khúc
xạ của lõi sợi. Một loại là sợi quang có chiết xuất nhảy bậc SI ( Step Index ).
Loại thứ hai gọi là sợi quang có chiết xuất giảm dần GI ( Graded Index )
2.2.2.1 Sợi quang có chiết suất nhảy bậc SI ( Step Index ) :
Là loại sợi có cấu tạo đơn giản nhất với chiết suất của lõi và của lớp bọc
khác nhau một cách rõ rệt như hình bậc thang. Các tia sáng từ nguồn quang
phóng vào đầu sợi với góc tới khác nhau sẽ truyền theo những đường khác nhau
như hình 2.2.

b
a
0
n(r)
Các tia sáng truyền trong lõi sợi với cùng vận tốc.
n
2
n
1
n
2
n
2
n
1
> n
2
Hình 2.2 Sự truyền ánh sáng trong sợi SI
 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang
( Vì ν = C/n
1
ở đây n
1

khơng đổi ) mà đường dài đường truyền khác nhau
nên thời gian truyền sẽ khác nhau trên cùng một chiều dài sợi. Điều này dẫn tới
hiện tượng :
Khi đưa một xung ánh sáng hẹp vào đầu sợi lại nhận được một xung ánh
sáng rộng hơn ở cuối sợi, đây là hiện tượng tán sắc.
Do có hiện tượng tán sắc lớn nên sợi SI khơng thể truyền tín hiệu số có

tốc độ cao qua cự ly dài được.
2.2.2.2 Sợi quang có chiết suất giảm dần GI ( Graded Index ) :
Sợi GI có dạng phân bố chiết suất lõi hình Parabol, vì chiết suất lõi thay
đổi một cách liên tục nên tia sáng truyền trong lõi bị uốn cong dần hình 2.3.



Đường truyền của các tia sáng trong sợi GI khơng bằng nhau, vận tốc
truyền cũng thay đổi theo. Các tia truyền xa trục có đường truyền dài hơn nhưng
có vận tốc lớn hơn và ngược lại. Các tia gần trục có đường truyền ngắn hơn, vận
tốc truyền lại nhỏ hơn. Tia truyền dọc theo trục có đường truyền ngắn nhất. Nếu
chế tạo chính xác sự phân bố chiết suất theo đường Parabol ( g=2 ) thì đường đi
của các tia sáng có dạng hình sin và thời gian truyền của các tia này bằng nhau.
Độ tán sắc của sợi GI nhỏ hơn nhiều so với sợi SI.
2.2.3 Phân loại theo Mode lan truyền :
Theo Mode lan truyền, sợi quang được chia thành hai nhóm. Một là sợi
quang đơn mode ( được gọi tắt là SM : single mode ). Loại sợi thứ hai là loại đa
mode ( được gọi tắt là MM : multi mode ).
2.2.3.1 Mode sóng :
Mode sóng là một trạng thái truyền ổn định của ánh sáng trong sợi, khi
truyền trong sợi ánh sáng đi theo nhiều đường, trạng thái ổn định của các đường
này được gọi là những mode.
2.2.3.2 Sợi đơn mode:
Sợi đơn mode là loại sợi chỉ cho một mode sóng lan truyền.
n(r)
n
1
n
2
n

2
n
2
Hình 2.3 Sự truyền ánh sáng trong sợi GI
 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang
Vì chỉ có một mode sóng truyền trong sợi nên độ tán sắc do nhiều đường
truyền bằng khơng và sợi đơn mode có dạng phân bố chiết suất nhảy bậc hình
2.4



Hình 2.4 Sự truyền ánh sáng trong sợi đơn mode
Các thơng số thơng dụng của sợi đơn mode :
- Đường kính lõi d = 9µm ÷ 10µm.
- Đường kính lớp bọc: D = 125µm.
- Độ chênh lệch chiết suất ∆ = 0,003 = 0,3%.
- Chiếc suất lõi : n
1
= 1,46.
2.2.3.3 Sợi đa mode:
Sợi đa mode là sợi có nhiều mode sóng lan truyền.
Các thơng số của loại sợi đa mode thơng dụng (50/125µm) là:
- Đường kính lõi d = 50µm.
- Đường kính lớp bọc D = 125µm.
- Độ chênh lệch chiết suất ∆ = 0,01 =1%.
- Chiết suất lớn nhất của lõi n
1
= 1,46.
Sợi đa mode có thể có chiết suất nhảy bậc hoặc chiết suất giảm dần như
hình 2.5

125 µm
n
1
n
2
9 µm
%3,0=∆
50 µm
50 µm
125 µm 125 µm
n
1
n
2
n
2
n
1
a) Sợi SI b) Sợi GI
%1
1
21
=
−
=∆
n
nn
 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang
Hình 2.5 Kích thước sợi đa mode

CHƯƠNG III
CÁC THƠNG SỐ CỦA SỢI QUANG
3.1 Suy hao của sợi quang :
3.1.1 Định nghĩa :
Cơng suất quang truyền tải sợi cũng giảm dần theo cự ly với qui luật hàm
số mũ tương ứng như tín hiệu điện. Biểu thức của hàm số truyền cơng suất có
dạng :
z
PzP
10
0
10)(
α
−
×=
Trong đó:
P
(0)
: Cơng suất ở đầu sợi ( z = 0 ).
P
(1)
: Cơng suất ở cự ly z tính từ đầu sợi.
α : Hệ số suy hao.
- Hệ số suy hao của sợi được tính theo cơng thức:
( )
2
1
lg10
P
P

A
dB
=
Trong đó : P
1
= P
(0)
Cơng suất đưa vào đầu sợi.
P
2
= P
(1)
Cơng suất ở cuối sợi.
- Hệ số suy hao trung bình:
( )
( )
( )
kmL
dBA
kmdB
=
/
α
Trong đó:
A : Suy hao của sợi.
L
z
)(
2
LPP =

01
PP =
 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang
L : Chiều dài của sợi.
3.1.2 Các ngun nhân gây tổn hao trên sợi quang :
Cơng suất truyền trên sợi quang thất thốt do sự hấp thụ của vật liệu, sự
tán xạ của ánh sáng và sự khúc xạ chổ sợi bị uốn cong.
3.1.2.1 Suy hao do hấp thụ :
+ Sự hấp thụ của các tạp chất kim loại :
Các tạp chất kim loại trong thuỷ tinh là một trong những nguồn hấp thụ
năng lượng ánh sáng, các tạp chất thường gặp là sắt (Fe), đồng (Cu), mangan
(Mn), chromium (Cr), cobal (Co), nikel (Ni)…
Mức độ hấp thụ của từng tạp chất phụ thuộc vào nồng độ tạp chất và
bước sóng ánh sáng truyền qua nó.
Để có được sợi quang có độ suy hao dưới 1 dB/km cần phải có thuỷ
tinh thật tinh khiết với nồng độ tạp chất khơng q một phần tỷ ( 10
-9
).
+ Sự hấp thụ của ion OH

:
Các liên kết giữa SiO
2
và các ion OH của nước còn sót lại trong vật liệu
khi chế tạo sợi quang cũng tạo ra mật độ suy hao hấp thụ đáng kể. Đặc biệt độ
hấp thụ tăng vọt ở các bước sóng 950nm, 1240nm và 1400nm. Như vậy độ ẩm
cũng là một trong những ngun nhân gây suy hao sợi quang. Trong q trình
chế tạo nồng độ của các ion OH trong lõi sợi được giữ ở mức dưới một phần tỷ (
10
–9

) để giảm độ hấp thụ của nó.
+ Sự hấp thụ bằng cực tím và hồng ngoại :
Ngay cả khi sợi quang được chế tạo từ thuỷ tinh có độ tinh khiết cao thì
sự hấp thụ vẫn xảy ra. Bản thân thuỷ tinh tinh khiết cũng hấp thụ ánh sáng vùng
cực tím và hồng ngoại. Độ hấp thụ này thay đổi theo bước sóng.
3.1.2.2 Suy hao do tán xạ :
+ Tán xạ Rayleigh :
Khi sóng điện từ truyền trong mơi trường điện mơi gặp những chổ
khơng đồng nhất trong sợi quang do cách sắp xếp các phần tử thuỷ tinh, các
khuyết tật như bọt khơng khí, các vết nứt sẽ xãy ra hiện tượng tán xạ. Các tia
truyền qua những chỗ khơng đồng nhất này sẽ tạo ra nhiều hướng, chỉ một phần
năng lượng ánh sáng tiếp tục truyền theo hướng củ, phần còn lại truyền theo
hướng khác thậm chí truyền ngược lại nguồn quang.
Độ tiêu hao do tán xạ Rayleigh tỷ lệ nghịch với luỷ thừa bậc 4 của bước
sóng ( λ
-4
) nên giảm nhanh về phía bước sóng dài. Ở bước sóng 850nm suy hao
do tán xạ Rayleigh của sợi silica khoảng 1÷2 dB/km, ở bước sóng 1300nm suy
hao chỉ khoảng 0.3 dB/km và ở bước sóng 1550nm suy hao này còn thấp hơn
nữa.
+ Tán xạ do mặt phân cách giữa lõi và lớp bọc khơng hồn hảo :
Khi tia sáng truyền đến những chổ khơng hồn hảo giữa lõi và lớp bọc,
tia sáng sẽ bị tán xạ. Lúc đó một tia tới sẽ có nhiều tia phản xạ với các góc phản
xạ khác nhau. Những tia có góc phản xạ nhỏ hơn góc tới hạn sẽ khúc xạ lớp bọc
và suy hao dần.
3.1.2.3 Suy hao do bị uốn cong :
 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang
+ Vi uốn cong :
Khi sợi quang bị chèn ép tạo nên những chổ uốn cong nhỏ thì suy hao
của sợi cũng tăng lên. Suy hao này xuất hiện do tia sáng bị lệch trục đi qua

những chổ vi uốn cong đó. Một cách chính xác hơn, sự phân bố trường bị xáo
trộn khi đi qua những chổ uốn cong và dẫn tới sự phát xạ năng lượng ra khỏi sợi.
Đặc biệt là sợi đơn mode rất nhạy với những chổ vi uốn cong nhất là về phía
bước sóng dài.
+ Uốn cong :
Khi sợi bị uốn cong với bán kính uốn cong càng nhỏ đi thì suy hao càng
tăng.
3.1.3 Đặc tuyến suy hao :
Đặc tuyến suy hao điển hình của loại sợi quang đơn mode cấu tạo bằng
thuỷ tinh SiO
2
pha hợp chất GeO
2
như hình 3.1 dưới đây :




Hình 3.1 Đặc tuyến suy hao của sợi quang
Đặc tuyến suy hao của sợi quang có 3 vùng bước sóng suy hao thấp, còn
gọi là 3 cửa sổ suy hao :
+ Cửa sổ thứ nhất : ở bước sóng 850nm, được coi là có suy hao thấp nhất
đối với những sợi quang chế tạo ở giai đoạn đầu. Suy hao trung bình ở bước
sóng này từ 2÷3 dB/km. Ngày nay bước sóng này ít được dùng vì suy hao đó
chưa phải là thấp nhất.
+ Cửa sổ thứ hai : ở bước sóng 1310nm, suy hao ở bước sóng này tương
đối thấp, khoảng từ 0,4÷0,5 dB/km. Đặc biệt ở bước sóng này độ tán sắc rất thấp
nên được sử dụng rộng rãi hiện nay.
+ Cửa sổ thứ ba : ở bước sóng 1550nm, hiện nay suy hao ở bước sóng này
là thấp nhất có thể dưới 0,2dB/km.

3.2 Tán sắc :
850 1310 1550 λ(nm)
5
4
3
2
1
0
α
(dB/km)
1990
1978
 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang
Tương tự như tín hiệu điện, tín hiệu quang truyền qua sợi quang cũng bị
biến dạng. Hiện tượng này được gọi là tán sắc. Sự tán sắc làm méo dạng tín hiệu
analog và làm xung bị chồng lấp trong tín hiệu digital. Sự tán sắc làm hạn chế
giải thơng của đường truyền dẫn quang.
3.2.1 Định nghĩa độ tán sắc :
Tán sắc là sự trải rộng của xung ánh sáng khi nó được truyền đi trong sợi
quang.
Độ tán sắc tổng cộng của sợi quang D(s) được xác định bởi :

2
1
2
0
ττ
−=
D
Trong đó:

10
,
ττ
: là độ rộng xung vào và xung ra.
Đơn vị của
10
,
ττ
là (s) hoặc các ước số của nó.
3.2.2 Các ngun nhân gây tán sắc :
Sợi quang đa mode có đầy đủ các thành phần tán sắc như sau :
- Tán sắc mode (mode dispersion) : do năng lượng của ánh sáng phân tán
thành nhiều mode, mỗi mode lại truyền với vận tốc nhóm khác nhau nên thời
gian truyền khác nhau.
- Tán sắc thể (Chromatic dispersion) bao gồm :
+ Tán sắc chất liệu (material dispersion).
+ Tán sắc dẫn sóng (waveguide disperstion).
Tán sắc thể ngun nhân do tín hiệu quang truyền trên sợi khơng phải là
đơn sắc mà gồm một khoảng bước sóng nhất định. Mỗi bước sóng lại có vận tốc
tryền khác nhau nên thời gian truyền khác nhau.
3.2.2.1 Tán sắc mode :
Tán sắc mode là do ảnh hưởng của nhiều đường truyền. Hiện tượng này
chỉ xuất hiện ở sợi đa mode.
Với loại sợi đa mode (MM) có chiết suất bậc (SI), thời gian chênh lệch
giữa tia dài nhất và ngắn nhất ( hình 3.2 ) được tính như sau:
Tia 1: Tia dài nhất có độ dài :
L
L
d

θ
cos
1
=
Tia 2: Tia ngắn nhất có độ dài :
Ld
=
2
.

L
θ
c
2
1
n
2
n
1
Hình 3.2 So sánh tia dài nhất và tia ngắn nhất trong sợi
 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang
Thời gian truyền của tia 1 :
1
1
1
cos
n
c
L
v

d
t
L
θ
==
1
n
c
V
=
: Vận tốc ánh sáng trong lõi sợi.
Mà
1
2
1
sincos
n
n
c
==
θθ
Nên
2
2
1
1
Cn
Ln
t
=

.
Thời gian truyền của tia 2 :
1
2
2
n
c
L
v
d
t
==
c
Ln
t
1
2
=
Thời gian chênh lệch giữa hai đường truyền là:








−
=−=−=∆
2

21
1
1
2
2
1
21
n
nn
n
C
L
C
Ln
Cn
Ln
ttt
∆=∆
1
n
C
L
t
Trong đó
2
21
n
nn
−
=∆

: Độ chênh lệch chiết suất.
Thời gian chênh lệch trên mỗi km sợi cũng chính là độ trải xung do tán xạ
mode.
∆=
∆
=
c
n
L
t
d
1
mod
Đối với sợi có chiết suất nhảy bậc (SI), độ trải xung do tán sắc mode lớn
hơn so với sợi có chiết suất giảm dần(GI).
g
n
C
L
t
2
1
∆
=∆
Độ trải xung qua mỗi km sợi hay độ tán sắc mode.
gc
n
L
t
d

2
1
mod
∆
⋅=
∆
=
Tổng qt : độ tán sắc mode phụ thuộc vào dạng phân bố chiết suất của
sợi đa mode thơng qua số mũ g trong biểu thức hàm chiết suất.

ar
a
r
n
g
1
≤















∆−
.1
n(r) =

2
n
a < r ≤ b
 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang
Sự phụ thuộc của d
mode
vào số mũ g được biểu diễn trên hình 3.3 qua đó ta
thấy d
mode
đạt cực tiểu khi g~2 và d
mode
tăng khá nhanh khi g có giá trị khác 2 về
hai phía. Đây là một trong những u cầu nghiêm ngặt trong qúa trình chế tạo
sợi GI.

3.2.2.2 Tán sắc sắc thể :
+ Tán sắc chất liệu :
Chiết suất của thuỷ tinh thay đổi theo bước sóng nên vận tốc truyền của
ánh sáng có bước sóng khác nhau cũng khác nhau. Đó là ngun nhân gây nên
tán sắc chất liệu.
Tán sắc chất liệu được xác định bởi cơng thức :
( )
( )
bra
d

nd
c
Md
≤≤⋅−==
2
2
mod
λ
λλ
Trong đó:
λ : Bước sóng.
c : Vận tốc ánh sáng trong chân khơng.
n(λ) : Chiết suất lõi sợi.
Về ý nghĩa vật lý tán sắc do chất liệu cho biết mức độ nới rộng xung của
mỗi nm bề rộng phổ nguồn quang qua mỗi km sợi quang. Đơn vị của độ tán sắc
do chất liệu M là Ps/nm.km.
Ở bước sóng 850nm độ tán sắc cho chất liệu khoảng 900 đến
120Ps/nm.km. Nếu sử dụng nguồn quang là LED có bề rộng phổ ∆λ = 50nm thì
độ nới rộng xung quanh khi truyền qua mỗi km là :
kmnsnmkmnmPsD
MD
mat
mat
/550./100
.
=×=
∆=
λ
Còn nếu nguồn quang là laser diode có ∆λ = 3nm thì độ nới rộng xung
chỉ khoảng 0,3ns/km.

Ở bước sóng 1300nm tán sắc do chất liệu bằng tán sắc ống dẫn sóng
nhưng ngược dấu nên tán sắc thể bằng khơng. Do đó bước sóng1300nm thường
được chọn cho các đường truyền tốc độ cao.
Ở bước sóng 1550nm độ tán sắc do chất liệu khoảng 20Ps/nm.km.
Sự biến thiên của tán sắc cho chất liệu M theo bước sóng λ như trên hình
3.4.
2,4 2,6 2,82,22,01,81,6
0,01
0,1
1
g
d
mod
(ns/km)
Hình 3.3 Tán sắc mode ( d
mode
) thay đổi theo chiết suất
d
(ps/nm.km)
 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang
+ Tán sắc do tác dụng của ống dẫn sóng :
Do sợi đơn mode chỉ giới hạn khoảng 80% cơng suất quang trong lõi nên
20% cơng suất quang lan truyền trong lớp vỏ nhanh hơn phần ánh sáng giới hạn
trong lõi, gây ra tán sắc. Lượng tán sắc này tuỳ thuộc vào thiết kế của sợi quang.
Thơng thường có thể bỏ qua tán sắc ống dẫn sóng trong sợi đa mode, tuy nhiên
tác động này là đáng kể trong sợi đơn mode.
+ Tán sắc tổng cộng :
Độ tán sắc tổng cộng được tính theo cơng thức :
22
mod1 cht

DDD
+=
với
wgmotcht
DDD
+=
Trong đó :
D
1
: Độ tán sắc tổng cộng ( nếu là sợi đơn mode ).
D
mod
: Độ tán sắc mode ( chỉ có trong sợi đa mode ).
D
cht
: Độ tán sắc thể ( cũng là độ tán săc tổng cộng trong sợi đơn
mode ).
D
mot
: Độ tán sắc chất liệu.
D
wg
: Độ tán sắc ống dẫn sóng.
3.2.3 Độ tán sắc của một vài loại sợi đặc biệt :
3.2.3.1 Sợi dịch tán sắc :
Trong những tuyến cáp quang đường dài, bước sóng 1550nm được chọn
nhằm giảm số trạm lặp vì độ suy hao của bước sóng này là thấp hơn ở bước sóng
1300nm. Nhưng lại gặp một trở ngại là độ tán sắc ở bước sóng 1550nm lớn hơn.
Giải pháp cho trở ngại này có thể theo hai hướng :
- Giảm bề rộng phổ của nguồn quang để giảm :

D
mode
= d
mode
x ∆λ.
- Dịch điểm có tán sắc bằng khơng đến bước sóng 1550nm. Lúc đó ở
bước sóng 1550nm sợi quang vừa có suy hao thấp vừa có tán sắc rất nhỏ.
Để có sợi dịch tán sắc, dạng phân bố chiết suất như hình 3.5
0
4
-4
8
-8
12
-12
16
-16
λ (nm)1600140013001200
Tán sắc dẫn sóng
Tán sắc sắc thể
Tán sắc chất liệu
Hình 3.4 Tán sắc chất liệu, tán sắc dẫn sóng và tán sắc
thể thay đổi theo bước sóng
 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang

Hình 3.5 Dạng chiết suất của sợi dịch tán sắc
3.2.3.2 Sợi sang bằng tán sắc :
Dung lượng của sợi quang có thể được nới rộng bằng cách dùng hai hay
nhiều bước sóng trên cùng một sợi quang. Kỹ thuật này gọi là kỹ thuật ghép
kênh theo bước sóng. Để thực hiện tốt kỹ thuật này cần một loại sợi quang có độ

tán sắc nhỏ trong một khoảng bước sóng chứ khơng chỉ là tại một bước sóng.
Sợi như vậy gọi là sợi sang bằng tán sắc. Vùng phân bố chiết suất của nó như
hình 3.6
Hình 3.6 Dạng chiết suất của sợi sang bằng tán sắc
1. Sợi bình thường.
2. Sợi dịch tán sắc.
3. Sợi sang bằng tán sắc.
2
1
3
1300
1200 1400 1500
1600
λ (nm)
12
8
4
0
-4
-8
-12
d
(ps/nm.km)
Hình 3.7 Dải thơng trong sợi quang
 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang
CHƯƠNG IV
SỢI QUANG
4.1 Cấu tạo sợi quang :
Ngun tắc làm việc của cáp sợi quang dựa trên hiện tượng phản xạ tồn
phần của ánh sáng tại bề mặt tiếp xúc giữa hai vật liệu có chiếc suất n

1
và n
2
khác nhau thoả mãn điều kiện :








≥
2
1
arctan
n
n
α
Với α là góc lệch của tia sáng tới so với đường trục giao.
Chính vì vậy sợi quang được chế tạo là một ống dài hình trụ trong suốt, có
tác dụng giam giữ và truyền lan các sóng ánh sáng. Sợi quang bao gồm ba lớp :
lõi ( core ), vỏ bọc ( Cladding ), lớp bảo vệ ( Coating ).
Hình 4.1 Cấu tạo sợi quang
Các sợi quang dùng cho viễn thơng được sản xuất ở các đường kính lõi vỏ
chủ yếu sau :
Hình 4.2 Các sợi quang dùng cho viễn thơng
 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang
+ Loại 8-10/125
µ

m :
Được gọi là sợi đơn mode. Nó có thể truyền thơng tin với tốc độ cao nhất
và suy hao thấp nhất. Sợi đơn mode thường được sử dụng cho những khoảng
cách lớn hoặc những ứng dụng truyền số liệu tốc độ cao. Do lõi có đường kính
nhỏ, các thiết bị quang sử dụng các bộ nối có độ chính xác cao và các nguồn
sáng Laser làm tăng giá thành thiết bị. Các thiết bị cho sợi quang đơn mode
thường đắt hơn nhiều so với các thiết bị cho sợi quang đa mode.
+ Loại 50/125
µ
m :
Là loại sợi viễn thơng đầu tiên được tiêu thụ với số lượng lớn và được sử
dụng rộng rãi ngày nay. Do “góc” mở thấp và kích cỡ lõi nhỏ nên chỉ cần những
lượng ánh sáng nguồn tối thiểu cho một sợi đa mode. Tuy nhiên trong tất cả các
sợi quang đa mode thì loại sợi này có băng thơng rộng nhất.
+ Loại 62,5/125
µ
m :
Đây là đường kính phổ biến nhất cho truyền dẫn đa mode và đang trở
thành tiêu chuẩn cho nhiều ứng dụng. Loại sợi này có băng thơng thấp hơn loại
sợi 50/125 nhưng ít nhạy cảm với các tổn hao do vi uốn cong. Góc mở ( NA )
cao hơn và đường kính lõi lớn hơn làm cho sợi quang này có cơng suất ghép nối
ánh sáng tốt hơn một ít so với loại sợi 50/125µm.
+ Loại 85/125
µ
m :
Loại sợi quang này là kích cỡ tiêu chuẩn châu Âu. Nó có khả năng kết nối
ánh sáng tốt, tương tự với loại sợi có đường kính lõi 100µm, và sử dụng lớp vỏ
có đường kính chuẩn 125µm. Điều đó cho phép sử dụng các bộ nối (connector)
tiêu chuẩn 125µm và hàn với sợi quang này.
+ Loại 100/140

µ
m :
Do có đường kính lớn nên loại sợi quang này trở nên dễ nối nhất. Nó ít
nhạy cảm hơn với sự chính xác của bộ nối. Nó tập hợp được hầu hết ánh sáng từ
Loại
Lõi (µm)Vỏ Vỏ(µm) Vỏ bọc bảo vệ (µm) Ống đệm (µm)
1 8-10 125 250 hoặc 500 900 hoặc 2000
2 50 125 250 hoặc 500 900 hoặc 2000
3 62,5 125 250 hoặc 500 900 hoặc 2000
4 85 125 250 hoặc 500 900 hoặc 2000
5 100 140 250 hoặc 500 900 hoặc 2000
 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang
nguồn nhưng có băng thơng hẹp hơn so với các sợi có kích thước lõi nhỏ hơn.
Loại sợi này có thể được sử dụng ở những khoảng cách truyền dẫn có độ dài
trung bình, qua nhiều bộ nối ( trong các tồ nhà ) u cầu tốc độ số liệu thấp,
loại sợi này ít thơng dụng và khó kiếm.
Ngồi những loại sợi quang trên còn có các loại có đường kính lõi lớn hơn
nhưng ít phổ biến hơn và các ứng dụng của chúng bị hạn chế. Chúng chủ yếu
được sử dụng cho những đoạn truyền dẫn khoảng cách ngắn hay trong các ứng
dụng khác với truyền thơng số liệu.
Ta có bảng tóm tắt của 5 loại sợi quang thơng dụng trên như sau :
Loại Lõi NA Tổn hao Băng thơng Bước sóng
I 8-10 Nhỏ nhất Thấp nhất Cao nhất 850 hoặc 1310nm
II 50 Nhỏ hơn Thấp hơn Cao hơn 850 hoặc 1310nm
III 62,5 Trung bình Thấp Trung bình 850 hoặc 1310nm
IV 85 Lớn Cao Thấp hơn 850 hoặc 1310nm
V 100 Lớn nhất Cao hơn Thấp hơn 850 hoặc 1310nm
4.2 Ngun lý truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang :
Ngun lý chung về truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang là :
Ánh sáng phát ra từ nguồn phát quang bị khuếch tán do nhiễu xạ. Để đưa

ánh sáng vào lõi nhỏ, người ta sử dụng thấu kính để tập trung ánh sáng. Tuy
nhiên khơng phải tất cả ánh sáng được tập trung đều có thể đưa vào sợi quang
mà chỉ một phần có góc tới nằm trong một giới hạn nhất định mới có thể đưa
vào được lõi sợi quang. Tại điểm đưa vào của sợi quang chia thành 3 mơi trường
liền nhau có chiết suất khúc xạ khác nhau. Đó là mơi trường khơng khí, lõi và vỏ
của sợi quang.
Ánh sáng tới đầu sợi quang sẽ xãy ra hiện tượng khúc xạ ở mặt phân cách
giữa khơng khí và lõi sợi và một phần ánh sáng sẽ truyền vào lõi sợi. Sau đó ánh
sáng truyền đi trong lõi sợi quang sẽ phản xạ nhiều lần ( phản xạ tồn phần ) tại
bề mặt phần tiếp giáp giữa lõi và vỏ phản xạ. Do đó, ánh sáng có thể truyền đi
trong sợi quang có cự ly dài ngay cả khi sợi bị uốn cong nhưng với một độ cong
giới hạn.
CHƯƠNG V
CÁP QUANG
5.1 u cầu kết cấu của cáp quang :
 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang
Cấu trúc của cáp quang phải thoả mãn u cầu chính là bảo vệ sợi quang
trước các tác dụng của cơ học, của điều kiện bên ngồi trong q trình thi cơng
lắp đặt và cả q trình sử dụng lâu dài. Các lực cơ học có thể làm đứt sợi quang
tức khắc hoặc làm tăng suy hao, và làm giảm tuổi thọ của sợi quang.
Cáp quang cũng được chế tạo phù hợp với mọi mục đích sử dụng của viễn
thơng bao gồm : Cáp treo, cáp chơn, cáp thả cống, cáp thả biển, cáp trong nhà …
Mỗi loại có một vài chi tiết đặc biệt ngồi cấu trúc của cáp.
Thành phần chính của sợi quang gồm : Lõi ( core ) và lớp bọc (cladding).
Trong viễn thơng dùng loại sợi có cả hai lớp trên bằng thuỷ tinh. Lõi để dẫn ánh
sáng và lớp bọc để giữ ánh sáng tập trung trong lõi nhờ sự phản xạ tồn phần
giữa lõi và lớp bọc.
Để bảo vệ sợi quang tránh nhiều tác dụng do điều kiện bên ngồi, sợi
quang còn được bọc vài lớp nữa.
Có thể phân loại sợi quang thành 4 nhóm dựa trên vật liệu chế tạo :

- Sợi Silica ( SiO
2
).
- Sợi hợp chất thuỷ tinh.
- Sợi có lớp bọc bằng Plastic.
- Sợi Plastic.
Hầu hết sợi dùng trong viễn thơng là sợi Silica.
5.2 Các thành phần của cáp :
5.2.1 Cấu trúc tổng qt :
Cấu trúc tổng qt của cáp quang như hình 5.1. Trong đó bao gồm :
- Sợi quang : Các sợi đã được bọc lớp phủ và lớp vỏ sắp xếp theo một
thứ tự nhất định. Lớp vỏ có thể có dạng đệm lỏng, đệm khít, đệm
tổng hợp, băng dẹp.
- Thành phần chịu lực : Bao gồm thành phần chịu lực trung tâm và
thành phần chịu lực bên ngồi.
- Chất nhồi : Để làm đầy ruột cáp.
- Vỏ cáp : Để bảo vệ ruột cáp.
- Lớp gia cường : Để bảo vệ sợi cáp trong những điều kiện khắc
nghiệt.
Vỏ cáp (nhựa PE)
Thành phần chịu
lực ngồi (nhiệt
ramide)
Đệm (nhựa PE)
Thành phần chịu
lực trung tâm
Ống đệm lỏng
Sợi quang
Băng cuốn
(plastic)

Hình 5.1 Cấu trúc tổng qt của cáp quang
 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang

5.2.2 Thành phần chịu lực :
Vì sợi quang bằng thuỷ tinh, dễ gẩy nên trong cáp sợi quang phải có các
thành phần chịu lực để giữ cho sợi quang khơng bị kéo căng trong q trình lắp
đặt cũng như sử dụng.
Các thành phần chịu lực bao gồm :
- Thành phần chịu lực trung tâm : nằm ở trục cáp, làm bằng dây kim loại
hoặc bằng sợi khơng kim loại ( trong cáp khơng chứa kim loại ).
- Thành phần chịu lực bảo vệ ruột cáp : bằng tơ hoặc bằng sợi aremide
được bện bao quanh sợi cáp. Ngồi ra một số loại cáp có thêm một số loại sợi
làm đầy ( fillers ) cũng góp phần tăng sức chịu lực cho cáp.
5.2.3 Vỏ cáp :
Vỏ cáp để bảo vệ ruột cáp khỏi tác động của mơi trường như chịu tác
động của cơ học, hố học, nhiệt độ và hơi ẩm …
Phổ biến hiện nay là dùng vỏ nhựa Polietilen ( PE ) màu đen có tác dụng
ngăn bức xạ cực tím, thơng dụng đối với cáp treo ngồi trời.
5.2.4 Lớp gia cường đăc biệt :
Cấu tạo của cáp quang từ ruột đến vỏ cáp tương đối hồn chỉnh song trong
trường hợp cần được lắp đặt trong điều kiện mơi trường đặc biệt như : Ngâm
dưới nước, chơn trực tiếp trong vùng có nhiều loại gặp nhấm, cơn trùng, treo
trực tiếp thì chế tạo cáp cần có thêm các lớp gia cường bổ sung thêm khả năng
chịu lực cho các phần tử gia cường khác trong ruột cáp. Vật liệu gia cường
thường là sợi aramit bằng thép hay các thành phần thép tròn.
PHẦN HAI
CƠNG NGHỆ SDH
Sự ra đời của hệ phân cấp số đồng bộ ( Synchronous Digital Hierarchy
-SDH ) báo hiệu sự bắt đầu một thời kỳ mới của mạng viễn thơng thế giới. SDH
thúc đẩy cuộc cách mạng trong các dịch vụ viễn thơng và ảnh hưởng sâu rộng

đến những người sử dụng, các nhà khai thác cũng như các hãng sản xuất thiết bị.
Việc những người sử dụng, đặc biệt là các doanh nghiệp ngày càng gắn bó
nhiều vào các phương tiện thơng tin điều đó dẫn đến bùng nổ nhu cầu về các
dịch vụ viễn thơng. Các dịch vụ như hội nghị truyền hình, truy nhập cơ sở dữ
liệu từ xa… đòi hỏi một mạng có khả năng đáp ứng u cầu về độ rộng băng
thơng rất lớn, vấn đề này hệ thống PDH khơng có khả năng đáp ứng nhu cầu nói
trên.
Phân cấp số cận đồng bộ đã phát triển chủ yếu để đáp ứng nhu cầu của
điện thoại, nó khơng phù hợp với truyền dẫn và quản lý có độ rộng băng tần lớn.
 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang
Hệ thống truyền dẫn đồng bộ nhằm giải quyết nhược điểm này của hệ thống
PDH.
Các hệ thống truyền dẫn đồng bộ có khả năng tương tác với các hệ thống
PDH. Cấu trúc SDH cho phép các tín hiệu cận đồng bộ kết hợp với nhau và
được ghép vào trong một tín hiệu SDH. Điều này cho phép nhà khai thác tiếp tục
sử dụng các thiết bị cận đồng bộ và phát triển các thiết bị đồng bộ phù hợp với
nhu cầu riêng đối với mạng của họ.
Các thiết bị SDH cho phép giảm số phần cứng trong mạng, đồng thời tăng
độ tin cậy của mạng nhờ đó giảm chi phí bảo dưỡng và khai thác. Khả năng
quản lý mạng linh hoạt của mạng đồng bộ dẫn đến cải thiện việc điều khiển
mạng truyền dẫn, cải thiện khả năng phục hồi và tái thiết lập cấu hình mạng tốt
hơn, độ sẳn sàng mạng cao hơn.
Các thiết bị SDH được thiết kế để đảm bảo chuyển tải các dịch vụ trong
tương lai như : Các dich vụ B-ISDN và các mạng thơng tin cá nhân…khuyến
nghị CCITT về chuẩn SDH đã đề cập đến những kết quả phân ban T1 X1 ANSI
về mạng quang đồng bộ SONET (Synchronous Optical Network). Khi SONET
đệ trình lên CCITT lúc đó có cấu trúc khơng thể truyền dẫn được tất cả các mức
phân cấp cận đồng bộ hiện có với cùng hiệu suất. Vì vậy CCITT đã cải tiến đề
nghị nhằm giữ lại tất cả các khái niệm cơ bản và đưa ra một chuẩn tổng qt
mới. SDH có thể được coi như một thành cơng trong lĩnh vực chuẩn hóa này.

CHƯƠNG I
HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN CẬN ĐỒNG BỘ
1.1 Ngun tắc ghép luồng trong cấu trúc số cận đồng bộ :
Trong cấu trúc số cận đồng bộ PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy)
thì bốn luồng tín hiệu theo tiêu chuẩn CEPT có thể được kết hợp lại thành một
luồng tín hiệu mới. Các luồng tín hiệu số đưa tới thiết bị ghép kênh có thể từ các
vị trí khác nhau, tốc độ bít các luồng số có thể khác nhau do sử dụng các hệ
thống đồng bộ khác nhau. Vì vậy, chúng được gọi là các luồng số cận đồng bộ.
Để ghép bốn luồng số cận đồng bộ vào chuẩn thời gian hệ thống của thiết
bị ghép kênh mới phải dùng chèn bít. Chèn bít là một phương pháp dùng để
truyền dẫn các tín hiệu số cho trước mà khơng bị ảnh hưởng tới chất lượng ở
một tốc độ bít khác với tốc độ ngun thủy của nó.
1.2 Các tiêu chuẩn của PDH :
Các cấp truyền dẫn số cận đồng bộ đang tồn tại theo nhiều tiêu chuẩn
khác nhau như Châu Âu, Bắc Mỹ, Nhật và CCITT. Theo tiêu chuẩn Châu Âu
muốn có một luồng số cao hơn phải ghép bốn luồng số thấp hơn vào với nhau.
Bốn cấp truyền dẫn đầu tiên của Châu Âu được CCITT cơng nhận làm tiêu
chuẩn quốc tế.
1.2.1 Tiêu chuẩn Châu Âu :
K
1
K
2
K
30
PCM
30
Mux
2/8
Mux

8/34
Mux
34/140
Mux
140/565
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
565.128
Mbit/s
139,264
Mbit/s
34,368
Mbit/s
8,848
Mbit/s
2,048

Mbit/s
Hình 1.1 Phân cấp số cận đồng bộ của Châu Âu
 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang
1.2.2 Tiêu chuẩn Nhật Bản :
1.2.3 Tiêu chuẩn Bắc Mỹ :
1.3 Các đặc điểm của tín hiệu PDH :
- Là hệ thống ghép kênh xen kẽ từng bít.
- Đồng bộ thời gian bằng cách chèn dương từng bit.
- Khung truyền dẫn đặc biệt được định nghĩa cho mỗi mức ghép kênh.
- Bộ ghép kênh khơng cần đồng bộ với tín hiệu đầu vào.
- Khơng cần ghi lại mối quan hệ pha giữa khung và tin tức đầu vào. Do đó
khơng thể truy nhập trực tiếp đến các luồng riêng rẽ. Việc này chỉ cho phép sau
khi tín hiệu đã được phân kênh hồn tồn.
1.4 Nhược điểm của hệ thống PDH :
Ngày nay, thơng tin mang tính chất tồn cầu, tiêu chuẩn ghép kênh PDH
bộc lộ rõ những nhược điểm như :
- Mạng PDH chủ yếu đáp ứng các dịch vụ điện thoại. Đối với các dịch vụ
mới như : điện thoại truyền hình, truyền số liệu, ISDN hoặc các dịch vụ phi thoại
khác thì mạng PDH khó có thể đáp ứng được.
- Chưa có tiêu chuẩn chung cho thiết bị đường dây, các nhà sản xuất chỉ
mới có tiêu chuẩn đặc trưng riêng cho các thiết bị riêng của họ.
- Khi dung lượng q lớn việc quản lý mạng lưới phải nghiêm ngặc.
Muốn quản lý hiệu quả mạng lưới số hố tốc độ cao, cần thiết phải thiết lập giám
sát tập trung có khả năng tác động từ xa. Khi có sự cố, mạng lưới phải tự phản
Mux
400Mbit/s
K
1
K
2

K
24
PCM
24
Mux
6,3Mbit/s
Mux
32Mbit/s
Mux
100Mbit/s
x4
x5 x3
x4
Hình 1.2 Phân cấp số cận đồng bộ của Nhật
K
2
K
1
K
24
PCM
24
Mux
6,3Mbit/s
Mux
45Mbit/s
Mux
405Mbit/s
x4
x7 x9

Hình1.3 Phân cấp số cận đồng bộ của Bắc
Mỹ