Tài liệu về cáp quang

Họ và tên: Trần Thanh Hải
Khoa: Điện
MSSV: 06102528
Lớp: 06102 VT

TÌM HIỂU VỀ CÁP QUANG
I. Sơ lược về lịch sử cáp quang:
Năm 1966, Charles Kuen Kao và George
Hockman, hai kỹ sư trẻ tại Phòng thí nghiệm
chuẩn viễn thông (Anh), đã công bố khám phá
mới đầy hứa hẹn về khả năng của sợi quang những sợi thủy tinh hoặc nhựa trong suốt, linh
hoạt và mỏng hơn một sợi tóc.
Khi đó, việc sử dụng sợi quang để truyền thông
tin là rất hạn chế. Một thông điệp được chuyển
thành xung ánh sáng, di chuyển dọc theo sợi
Phát hiện của Charles Kao
quang tới điểm đầu bên kia. Tuy nhiên, chúng chỉ
được đón nhận trong sự
có thể đi được một khoảng cách ngắn trước khi
ngờ vực. (BBC)
ánh sáng bắt đầu biến mất. Đây là hiện tượng
giảm cường độ theo từng dB/km (dB - viết tắt của decibel - là đơn vị đo cường độ âm thanh). Charles
Kao đã quan sát những sợi quang có khả năng chứa một gigaheztz (GHz) thông tin - tương đương với
200 kênh TV hay 200.000 đường điện thoại. Ông nhận thấy ánh sáng đã thoát ra với tốc độ 1.000
dB/km, nghĩa là tín hiệu chỉ còn chưa đến một nửa dù mới di chuyển vài mét.
Sau nhiều ngày nghiên cứu, tiến sĩ Kao phát hiện ra rằng tình trạng trên không phải do bản chất vốn có
của sợi thủy tinh mà bởi một vài khiếm khuyết bên trong vật liệu. Nếu loại bỏ những vấn đề đó, tỷ lệ
thất thoát ánh sáng giảm xuống mức chấp nhận được là 20 dB/km.
Kết luận của Kao nghe có vẻ "hoang đường" nên ông phải chịu sức ép rất
lớn. "Vợ tôi luôn bực mình vì tôi về muộn triền miên. Khi tôi nói với bà
ấy rằng đây sẽ là một dự án gây chấn động thế giới, bà ấy chẳng hề tỏ ra

tin tưởng. Tôi hiểu mình đang đi đúng hướng nhưng sẽ phải cố gắng nhiều
mới thuyết phục được ngành công nghiệp trên toàn thế giới", Kao cho
biết.
John Midwinter, chuyên gia về sợi quang tại Đại học London, cũng kể lại:
"Nhiều người chỉ cười vui vẻ khi tài liệu được công bố. Họ nghĩ trong một
phút may mắn nào đó, ông ấy đã đạt được mức 20 decibel".
Mãi 4 năm sau (1970), Corning Glass Works, hãng sản xuất gốm sứ và
Năm 1971, Nữ hoàng Anh
thủy tinh của Mỹ, bất ngờ tuyên bố họ đã chế tạo một cáp quang phá vỡ
chứng kiến hình ảnh video
giới hạn 20 dB (17 dB/km). "Corning nghiên cứu chất silica trong khi
được truyền qua cáp quang.
những công ty khác lại chú trọng khâu lọc thủy tinh. Hãng đã thành công (BBC)
khi chọn hướng đi riêng.
Mạng cáp quang bắt đầu phổ biến ở các thành phố cũng như dưới lòng đại dương nhưng nó chỉ làm nên
cách mạng vào những năm 90.
Internet đã khiến công nghệ cáp quang thực sự bùng nổ. Cáp quang là cơ sở của Internet và Wi-Fi. Hiện
nay, mọi doanh nghiệp với mạng LAN đều sử dụng nó. Mọi người cũng nhờ đến cáp quang mỗi khi gửi
e-mail, tin nhắn SMS, ảnh, video và các file dữ liệu khác,
Cáp quang cũng đang đóng vai trò quan trọng tại nhiều lĩnh vực như truyền hình mạng IPTV và trong
tương lai nó sẽ là trụ cột của mạng giải trí gia đình.
II. Cáp quang là gì?
- Cáp quang là tập hợp những sợi thuỷ tinh nhỏ dùng để
truyền tải tín hiệu thông tin hay truyền tải điện năng.
- Khi kéo sợi thuỷ tinh nhỏ như sợi tóc thì tính chất giòn và
dẽ gãy vỡ của thuỷ tinh sẽ mất đi và nó trở nên rất mềm
dẻo, dễ uốn cong và chịu lực kéo căng rất cao.
- Sợi thủy tinh có thuộc tính truyền dẫn sóng ánh sáng rất
tốt.

III. Cấu tạo cáp quang:
Cáp quang dài, mỏng thành phần của thủy tinh trong suốt bằng đường kính của một sợi tóc.
Chúng được sắp xếp trong bó được gọi là cáp quang và được sử dụng để truyền tín hiệu trong
khoảng cách rất xa.
Cáp quang có cấu tạo gồm dây dẫn trung tâm là sợi thủy tinh hoặc plastic đã được tinh chế nhằm cho
phép truyền đi tối đa các tín hiệu ánh sáng. Sợi quang được tráng một lớp lót nhằm phản chiếu tốt các tín
hiệu.
Cáp quang gồm các phần sau:
- Core: Trung tâm phản chiếu của sợi quang nơi ánh sáng đi
- Cladding: Vật chất quang bên ngoài bao bọc lõi mà phản xạ ánh sáng trở lại vào lõi.
- Buffer coating: Lớp phủ dẻo bên ngoài bảo vệ sợi không bị hỏng và ẩm ướt
- Jacket: Hàng trăm hay hàng ngàn sợi quang được đặt trong bó gọi là cáp quang.Những bó này được
bảo vệ bởi lớp phủ bên ngoài của cáp được gọi là jacket.
IV. Phân loại cáp quang :
- Gồm hai loại chính:

1. Multimode (đa mode)
• Multimode stepped index (chiết xuất bước): Lõi lớn (100 micron), các tia tạo xung ánh sáng có thể
đi theo nhiều đường khác nhau trong lõi: thẳng, zig-zag…tại điểm đến sẽ nhận các chùm tia riêng lẻ,
vì vậy xung dễ bị méo dạng.
• Multimode graded index (chiết xuất liên tục): Lõi có chỉ số khúc xạ giảm dần từ trong ra ngoài
cladding. Các tia gần trục truyền chậm hơn các tia gần cladding. Các tia theo đường cong thay vì zigzag. Các chùm tia tại điểm hội tụ, vì vậy xung ít bị méo dạng.
2. Single mode (đơn mode)
Lõi nhỏ (8 mocron hay nhỏ hơn), hệ số thay đổi khúc xạ thay đổi từ lõi ra cladding ít hơn multimode.
Các tia truyền theo phương song song trục. Xung nhận được hội tụ tốt, ít méo dạng.
V. Đặc điểm :
- Phát: Một điốt phát sáng (LED) hoặc laser truyền dữ liệu xung ánh sáng vào cáp quang.
- Nhận: sử dụng cảm ứng quang chuyển xung ánh sáng ngược thành data.
- Cáp quang chỉ truyền sóng ánh sáng (không truyền tín hiệu điện) nên nhanh, không bị nhiễu và

bị nghe trộm.
- Độ suy dần thấp hơn các loại cáp đồng nên có thể tải các tín hiệu đi xa hàng ngàn km.
- Cài đặt đòi hỏi phải có chuyên môn nhất định
- Cáp quang và các thiết bị đi kèm rất đắt tiền so với các loại cáp đồng
VI. Một số loại cáp quang:
 CÁP CHÔN TRỰC TIẾP PHI KIM LOẠI OJPFJFEKE-LT9/125-*C (VINA- GSC)
Phi kim loại hoàn toàn được thiết kế cho những vùng hay có sét hoặc chịu ảnh hưởng của điện cao
thế


 CÁP ĐI CỐNG KIM LOẠI OJPFJFLAP-LT 9/125 *C (VINA- GSC)
Khả năng chịu các tác động cơ học cao. Chống mối mọt.



 CÁP CHÔN TRỰC TIẾP KIM LOẠI OJFPIFLAPSP-LT9/125-*C (VINA-GSC)
Khả năng chịu các tác động cơ học cao. Chống mối mọt, chống gặm nhấm.

CÁP SỢI QUANG LOẠI CHÔN TRỰC TIẾP (DB) (FOCAL)

Cáp sợi quang loại chôn trực tiếp có cấu trúc được thiết kế nhằm đáp ứng một cách tốt nhất các yêu cầu kỹ thuật
của tiêu chuẩn ITUT G.652, các chỉ tiêu của IEC, EIA và tiêu chuẩn ngành TCN 68 - 160: 1996
Số sợi: Từ 2 đến 96 sợi quang đơn mode.
- Bước sóng hoạt động của sợi quang : 1310 nm và 1550 nm.
- Phần tử chịu lực phi kim loại trung tâm.
- Ống đệm chứa và bảo vệ sợi quang được làm theo công nghệ ống đệm lỏng.
- Ống đệm có chứa sợi quang được bện theo phưng pháp SZ chung quanh phần tử chịu lực trung tâm (bện 2 lớp).
- Các khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của lòng ống đệm được điền đầy bằng một hợp chất đặc biệt chống
sự thâm nhập của nước.
- Lớp sợi tổng hợp chịu lực bao quanh lõi.

- Lớp nhựa PolyEthylene chất lượng cao bảo vệ trong.
- Lớp băng thép gợn sóng chống loài gậm nhấm.
- Lớp nhựa PolyEthylene chất lượng cao bảo vệ ngoài.
- Thích hợp cho chôn trực tiếp (DB) và chôn luồn ống (DU).

 CÁP SỢI QUANG CHÔN TRỰC TIẾP PHI KIM LOẠI (DBNM) (FOCAL)

Cáp sợi quang chôn trực tiếp hoàn toàn phi kim có cấu trúc được thiết kế nhằm đáp ứng một cách tốt nhất các yêu
cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn ITUT G.652, các chỉ tiêu của IEC, EIA và tiêu chuẩn ngành TCN 68-160: 1996.
Số sợi: Từ 2 đến 96 sợi quang đơn mode.
- Bước sóng hoạt động của sợi quang : 1310 nm và 1550 nm.
- Phần tử chịu lực phi kim loại trung tâm.
- Ống đệm chứa và bảo vệ sợi quang được làm theo công nghệ ống đệm lỏng.
- Ống đệm có chứa sợi quang được bện theo phưng pháp SZ chung quanh phần tử chịu lực trung tâm (bện 2 lớp).
- Các khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của lòng ống đệm được điền đầy bằng một hợp chất đặc biệt chống
sự thâm nhập của nước.
- Lớp sợi tổng hợp chịu lực phi kim loại bao quanh lõi.
- Lớp nhựa PolyEthylene bảo vệ trong.
- Lớp vỏ cứng ngoài bằng nhựa PolyAmide Màu Cam hoặc Đen (Nylon 12) để chống mối mọt.
- Thích hợp cho chôn trực tiếp hoàn toàn phi kim loại (DBNM) và chôn luồn ống (DU).

 CÁP SỢI QUANG CÓ DÂY TREO KIM LOẠI HÌNH SỐ 8 (FE) (FOCAL)
Cáp sợi quang loại treo hình số 8 có cấu trúc được thiết kế nhằm đáp ứng một cách tốt nhất các yêu cầu kỹ thuật
của tiêu chuẩn ITUT G.652, các chỉ tiêu của IEC, EIA và tiêu chuẩn ngành TCN 68 - 160: 1996
Số sợi: Từ 2 đến 30 sợi quang đơn mode.
- Bước sóng hoạt động của sợi quang : 1310 nm và 1550 nm.
- Phần tử chịu lực phi kim loại trung tâm.
- Ống đệm chứa và bảo vệ sợi quang được làm theo công nghệ ống đệm lỏng.

- Ống đệm có chứa sợi quang được bện theo phương pháp SZ chung quanh phần tử chịu lực trung tâm (bện 2 lớp).
- Các khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của lòng ống đệm được điền đầy bằng một hợp chất đặc biệt chống
sự thâm nhập của nước.
- Lớp nhựa PolyEthylene chất lượng cao bảo vệ ngoài
- Dây treo cáp bằng thép bện 7 x 1mm
- Được dùng như loại cáp treo hình số 8 (FE)


Ký hiệu tiêu chuẩn cáp: ADFT 2Y 2-30 E9/125 0.38F3.5 + 0.24H18LG

 CÁP SỢI QUANG CÓ DÂY TREO KIM LOẠI (NMAC) (FOCAL)
Cáp sợi quang loại treo phi kim loại có cấu trúc được thiết kế nhằm đáp ứng một cách tốt nhất các yêu cầu kỹ thuật của
tiêu chuẩn ITUT G.652, các chỉ tiêu của IEC, EIA và tiêu chuẩn ngành TCN 68 - 160: 1996
Số sợi: Từ 2 đến 20 sợi quang đơn mode.
- Bước sóng hoạt động của sợi quang : 1310 nm và 1550 nm.
- Phần tử chịu lực phi kim loại trung tâm.
- Ống đệm chứa và bảo vệ sợi quang được làm theo công nghệ ống đệm lỏng.
- Ống đệm có chứa sợi quang được bện theo phưng pháp SZ chung quanh phần tử chịu lực trung tâm (bện 2 lớp).
- Các khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của lòng ống đệm được điền đầy bằng một hợp chất đặc biệt chống sự thâm nhập
của nước.
- Lớp sợi chịu lực phi kim loại bao quanh lõi.
- Lớp nhựa PolyEthylene bảo vệ ngoài (cho cáp treo dưới đường dây có điện thế nhỏ hơn 110KV) hay loại nhựa
PolyEthylene chống nút (TRPE) cho cáp treo dưới đường dây có điện thế lớn hơn 110KV
- Lớp nhựa PolyEthylene chất lượng cao bảo vệ ngoài.
- Được dùng như loại cáp tự treo phi kim loại trong mạng lưới cáp thông tin liên lạc (NMAC)
Ký hiệu tiêu chuẩn cáp: A-DF(T) 2Y(2-20) E9/125 0.38F3.5 + 0.24H18LG

 CÁP SỢI QUANG LUỒN ỐNG CÓ LỚP CHỐNG ẨM (DUMB) (FOCAL)
Cáp sợi quang loại chôn luồn ống có lớp chống ẩm có cấu trúc được thiết kế nhằm đáp ứng một cách tốt nhất
các yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn ITUT G.652, các chỉ tiêu của IEC, EIA và tiêu chuẩn ngành TCN 68 - 160:

1996
Số sợi: Từ 2 đến 96 sợi quang đơn mode.
- Bước sóng hoạt động của sợi quang : 1310 nm và 1550 nm.
- Phần tử chịu lực phi kim loại trung tâm.
- Ống đệm chứa và bảo vệ sợi quang được làm theo công nghệ ống đệm lỏng.
- Ống đệm có chứa sợi quang được bện theo phưng pháp SZ chung quanh phần tử chịu lực trung tâm (bện 2 lớp).
- Các khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của lòng ống đệm được điền đầy bằng một hợp chất đặc biệt chống
sự thâm nhập của nước.
- Lớp sợi tổng hợp chịu lực phi kim loại bao quanh lõi.
- Lớp băng nhôm để tăng thêm khả năng chống ẩm
- Lớp nhựa PolyEthylene chất lượng cao bảo vệ ngoài.
- Được dùng như loại cáp luồn ống có chứa lớp chống ẩm (DU-MB)


Ký hiệu tiêu chuẩn cáp: A-DF(ZN)(L)2Y 2-96 E9/125 0.38F3.5 + 0.24H18LG

 CÁP SỢI QUANG LUỒN ỐNG PHI KIM LOẠI DU (FOCAL)
Cáp sợi quang chôn luồn ống phi kim loại có cấu trúc được thiết kế nhằm đáp ứng một cách tốt nhất các yêu
cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn ITUT G>652, các chỉ tiêu của IEC, EIA và tiêu chuẩn ngành TCN 68- 160: 1996
Số sợi: Từ 2 đến 96 sợi quang đơn mode.
- Bước sóng hoạt động của sợi quang : 1310 nm và 1550 nm.
- Phần tử chịu lực phi kim loại trung tâm.
- Ống đệm chứa và bảo vệ sợi quang được làm theo công nghệ ống đệm lỏng.
- Ống đệm có chứa sợi quang được bện theo phưng pháp SZ chung quanh phần tử chịu lực trung tâm (bện 2 lớp).
- Các khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của lòng ống đệm được điền đầy bằng một hợp chất đặc biệt chống
sự thâm nhập của nước.
- Lớp sợi tổng hợp chịu lực phi kim loại bao quanh lõi.
- Lớp nhựa PolyEthylene chất lượng cao bảo vệ trong.
- Được dùng như loại cáp luồn ống phi kim loại (DU)
Ký hiệu tiêu chuẩn cáp: A-DF(ZN)2Y 2-96 E9/125 0.38F3.5 + 0.24H18LG

 CÁP SỢI QUANG TRUY NHẬP LUỒN ỐNG DAC (FOCAL)
Cáp sợi quang truy nhập loại chôn luồn ống có cấu trúc được thiết kế nhằm đáp ứng một cách tốt nhất các yêu
cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn ITUT G.652, các chỉ tiêu của IEC, EIA và tiêu chuẩn ngành TCN 68 - 160: 1996
Số sợi: Từ 2 đến 8 sợi quang đơn mode (SMF).
- Bước sóng hoạt động của sợi quang : 1310 nm và 1550 nm.
- Ống đệm lỏng trung tâm chứa và bảo vệ sợi quang (bọc 2 lớp).
- Các khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của lòng ống đệm được điền đầy bằng một hợp chất đặc biệt.
- Dây thép đơn gia cường hai bên.
- Lớp nhựa PolyEthylene bảo vệ ngoài.
- Được sử dụng như cáp chôn luồn ống.


Ký hiệu tiêu chuẩn cáp: A-D(2ZM) 2Y 2-8 E9/125 0.38F3.5 + 0.24H18

 CÁP SỢI QUANG TRUY NHẬP TREO AAC (FOCAL)
Cáp sợi quang truy nhập loại treo có cấu trúc được thiết kế nhằm đáp ứng một cách tốt nhất các yêu cầu kỹ
thuật của tiêu chuẩn ITUT G.652, các chỉ tiêu của IEC, EIA và tiêu chuẩn ngành TCN 68 - 160: 1996
Số sợi: Từ 2 đến 8 sợi quang đơn mode (SMF).
- Bước sóng hoạt động của sợi quang : 1310 nm và 1550 nm.
- Ống đệm lỏng trung tâm chứa và bảo vệ sợi quang (bọc 2 lớp).
- Các khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của lòng ống đệm được điền đầy bằng một hợp chất đặc biệt.
- Dây thép bện gia cường.
- Lớp nhựa PolyEthylene bảo vệ ngoài.
- Được sử dụng như cáp treo.
Ký hiệu tiêu chuẩn cáp: A-D(ZM) 2Y 2-8 E9/125 0.38F3.5 + 0.24H18

 CÁP THẢ SÔNG (VINA-GSC)
Khả năng chịu các tác động cơ học cao. Đi ngầm dưới nước.

 CÁP TREO KIM LOẠI OJPFJFLAPSS-LT 9/125 *C (VINA-GSC)
Khả năng chịu các tác động cơ học cao. Chống mối mọt


Vì sao cáp quang lại truyền tải tín hiệu thông tin và truyền tải điện được?
- Bản thân thủy tinh không dẫn điện do đó không thể trực tiếp truyền tải thông tin và truyền tải điện
được.
- Trong không gian, sóng ánh sáng được truyền đi với tốc độ 300.000km/s . Người ta áp dụng tích chất
này của sóng ánh sáng để truyền tải dòng điện qua sợi cáp quang bằng cách dùng một thiết bị biến đổi
dòng điện cần truyền đi thành sóng ánh sáng, sóng ánh sáng này được truyền đi trong sợi thủy tinh và
một thiết bị đầu cuối biến đổi sóng ánh sáng thành dòng điện.
VII. Sự suy hao của tín hiệu khi truyền qua cáp quang:
Độ suy hao của cáp quang phụ thuộc chủ yếu vào dạng cáp quang (như mutilmode, singlemode - đa
mode và đơn mode), bước sóng truyền trên cáp quang. Các suy hao xảy ra đối với cáp quang dẫn đến
việc ta phải tính toán độ dài tối đa của đoạn cáp quang có thể truyền cho đến khi cần cung cấp một
repeater. Việc này rất quan trọng vì nó sẽ dẫn tói tính toán bước sóng, dạng cáp quang được sử dụng,
số trạm lặp cần thiết.... Tất cả cái này lại dẫn đến một thứ rất quan trọng là $$$$.
Khi tính toán độ suy giảm tín hiệu ta phải quan tâm tới các đại lượng như sau:
1.Fiber attenuation (dB/Km)
2.Splice loss (db)
3.Connector (db)
Ngoài ra còn một tham số nữa là safety margin.
Công thức tính link loss như sau:
link loss = (fiber length (km)*FA) + (Splice loss * số splices) +(connector loss * số connector) + safety
Margin.
Giá trị FA, Splice loss, Connector loss sẽ được cho trước theo dạng cáp quang và bước sóng.
Ví dụ : Với đường nối đơn mode độ dài 40km, bước sóng : 1310nm , 2 connectors, 5 Splices. Cho biết
FA với single mode 9 micromet bước sóng 1310nm là 0.4db/km. Spliceloss = 0.1db, Connectorloss =
0.75db. => Thay vào công thức ta sẽ tính được link loss = 21 db với Safety Margin lấy là 3db.

VIII. Ưu điểm của cáp quang:
• Chi phí - Chi phí thấp hơn so với cáp đồng
• Mỏng hơn - Cáp quang được thiết kế có đường kính nhỏ hơn cáp đồng.
• Dung lượng tải cao hơn - Bởi vì sợi quang mỏng hơn cáp đồng, nhiều sợi quang có thể được bó
vào với đường kính đã cho hơn cáp đồng. Điều này cho phép nhiều kênh đi qua cáp của bạn.
• Suy giảm tín hiệu ít - Tín hiệu bị mất trong cáp quang ít hơn trong cáp đồng.
• Tín hiệu ánh sáng - Không giống tín hiệu điện trong cáp đồng, tín hiệu ánh sáng từ sợi quang
không bị nhiễu với những sợi khác trong cùng cáp. Điều này làm cho chất lượng tín hiệu tốt hơn.
• Sử dụng điện nguồn ít hơn - Bởi vì tín hiệu trong cáp quang giảm ít, máy phát có thể sử dụng
nguồn thấp hơn thay vì máy phát với điện thế cao được dùng trong cáp đồng.
• Tín hiệu số - Cáp quang lý tưởng thích hợp để tải thông tin dạng số mà đặc biệt hữu dụng trong
mạng máy tính.
• Không cháy - Vì không có điện xuyên qua cáp quang, vì vậy không có nguy cơ hỏa hạn xảy ra.
IX. So sánh cáp quang và cáp kim loại
Cáp kim loại

So sánh

Cáp quang

Tốc độ truyền dẫn

Dòng electron chuyển động chậm

Chất lượng truyền dẫn

Dễ bị nhiễu do sóng điện từ tác động và Không bị nhiễu sóng điện từ và hao hụt của
hao hụt điện năng trong dây dẫn nhiều
sóng ánh sáng hầu như không đáng kể

Dung lượng truyền dẫn trên cùng
một tiết diện

Hạn chế

Độ bền vững trong môi trường tự Dễ bị oxy hóa trong môi trường tự nhiên
nhiên
An toàn cho con người
Dễ mất an toàn khi cáp đang truyền dẫn
điện nếu vỏ bọc cách điện không tốt
Giá cả

Giá cao và tốc độ tăng giá rất nhanh do
các mỏ kim loại ngày một cạn kiệt

Sóng ánh sáng truyền dẫn rất nhanh

Có thể gấp 2.000 lần cáp đồng

Không bị oxy hóa trong môi trường tự
nhiên
Không ảnh hưởng gì đến sức khỏe con
người, ngay cả khi chạm trực tiếp vào sợi
cáp quang đang truyền dẫn
Giá rẻ và ngày càng rẻ hơn do nguyên liệu
chính là cát và không khí rất dồi dào.


X. Hệ thống cáp quang
Nhờ kết quả của các hoạt động nghỉên cứu và phát triển cường độ cao trong những năm 1970, hiện

nay công nghệ thông tin quang đa mode đang được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Cũng đúng như
vậy đối với hệ thống thông tin quang đơn mode. Dựa trên kỹ thuật đã được phát triển, ngày càng nhiều
cáp quang đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực. Trong phần này, các đặc tính chung của cáp quang
được giải thích và tiếp đó, chúng tôi sẽ giới thiệu việct hiết kế một hệ thống số và tương tự cũng như
công nghệ ghép kênh phân chia bước sóng.
A.Tổng quan về hệ thống thông tin quang
1. Cấu hình của hệ thống thông tin quang.
Để thiết lập một hệ thống truyền dẫn hợp lý, việc lựa chọn môi trường truyền dẫn, phương pháp
truyền dẫn và phương pháp điều chế/ ghép kênh phải được xem xét trước tiên. Cho đến nay thì không
gian được sử dụng một cách rộng rãi cho thông tin vô tuyến, còn cáp đối xứng và cáp đồng trục cho
thông tin hữu tuyến. Trong phần dưới đây, chúng tôi chỉ bàn đến các phương pháp truyền dẫn hiện đang
sẵn có dựa trên việc sử dụng cáp quang. Sự điều chế sóng mang quang của hệ thống truyền dẫn quang
hiện nay được thực hiện với sự điều chế theo mật độ vì các nguyên nhân sau:
(1) Sóng mang quang, nhận được từ các phần tử phát quang hiện có, không dủ ổn định để phát thông
tin sau khi có sự thay đổi về pha và độ khuyếch đại và phần lớn không phải là các sóng mang đơn tần.
Đặc biệt các điốt phát quang đều không phải là nhất quán và vì vậy có thể coi ánh sáng đại loại như
tiếng ồn thay vì sóng mang. Do đó, chỉ có năng lượng là cường độ ánh sáng tức thời được sử dụng.
(2) Hiện nay, các Laser bán dẫn được chế tạo đã có tính nhất quán tuyệt vời và do đó có khả năng
cung cấp sóng mang quang ổn định. Tuy nhiên, công nghệ tạo phách - Một công nghệ biến đổi tần số
cần thiết để điều chế pha - còn chưa được phát triển đầy đủ.
(3) Nếu một sóng mang đơn tần có tần số cao được phát đi theo cáp quang đa mode - điều mà có thể
xử lý một cách dễ dàng - thì các đặc tính truyền dẫn thay đổi tương đối phức tạp và cáp quang bị dao
động do sự giao thoa gây ra bởi sự biến đổi mode hoặc do phản xạ trong khi truyền dẫn và kết quả là rất
khó sản xuất một hệ thống truyền dẫn ổn định. Vì vậy, trong nhiều ứng dụng, việc sử dụng phương pháp
điều chế mật độ có khả năng sẽ được tiếp tục.

Hình 1.19. Quá trình ghép kênh điện
Đối với trường hợp đều chế quang theo mật độ (IM) có rất nhiều phương pháp để biến đổi tín hiệu
quang thông qua việc điều chế và ghép kênh các tín hiệu cần phát. Một trong những ví dụ điển hình
được trình bày trong hình 1.19

Phương pháp phân chia theo thời gian (TDM) được sử dụng một cách rộng rãi khi ghép kênh các tín
hiệu như số liệu, âm thanh điều chế xung mã PCM (64kb/s) và số liệu video digital. Tuy nhiên, trong
truyền dẫn cự ly ngắn, của các tín hiệu video băng rộng rãi cũng có thể sử dụng phương pháp truyền dẫn
analog. Phương pháp điều chế mật độ số DIM - phương pháp truyền các kênh tín hiệu video bằng IM -


và phương pháp thực hiện điều chế tần số (FM) và điều chế tần số xung (PFM) sớm để tăng cự ly truyền
dẫn có thể được sử dụng cho mục tiêu này.

Hình 1.20. Cấu hình của hệ thống truyền dẫn cáp quang
Ngoài TDM và FDM, phương pháp phân chia theo bước sóng (WDM) - phương pháp điều chế một
số sóng mang quang có các bước sóng khác nhau thành các tín hiệu điện khác nhau và sau đó có thể
truyền chúng qua một sợi cáp quang - cũng đang được sử dụng. Hơn nữa, khi truyền nhiều kênh thông
qua cáp quang, một số lượng lớn các dữ liệu có thể được gửi đi nhờ gia tăng số lõi cáp sau khi đã ghép
các kênh trên. Phương pháp này được gọi là ghép kênh SDM. Hệ thống truyền dẫn quang có thể được
thiết lập bằng cách sử dụng hỗn hợp TDM/FDM, WDM và SDM. Chúng ta có thể thấy rằng hệ thống
truyền dẫn quang cũng tương tự như phương pháp truyền dẫn cáp đôi và cáp đồng trục truyền thống, chỉ
có khác là nó biến đổi các tín hiệu điện thành tín hiệu quang và ngược lại tại đầu thu. Hình 1.20 trình
bày cấu hình của hệ thống truyền dẫn cáp quang.
Phương pháp truyền dẫn analog có thể được tiến hành chỉ với một bộ khuyếch đại tạo điều kiện để
phía thu nhận được mức ra theo yêu cầu bằng cách biến đổi các tín hiệu điện thành các tín hiệu quang và
ngược lại. Khi sử dụng phương pháp điều chế PCM thì mọi chức năng giải điều chế tương ứng với nó
cần được gán cho phía thu. Cho tới đây, chúng ta đã mô tả các chức năng cơ bản của hệ thống truyền
dẫn quang. Ngoài những phần đã trình bày ở trên hệ thống hoạt động thực tế còn có thêm một mạch ổn
định đầu ra của các tín hiệu quang cần phát, một mạch AGC để duy trì tính đồng nhất của đầu ra tín hiệu
điện ở phía thu và một mạch để giám sát mỗi phía.
2. những thành phần cơ bản của hệ thống truyền dẫn quang.
Hệ thống truyền dẫn quang bao gồm các phần tử phát xạ ánh sáng (nguồn sáng), các sợi quang (môi
trường truyền dẫn) và các phần tử thu để nhận ánh sáng truyền qua sợi quang.
Các phần tử sau đây được chọn để sử dụng:

a. Phần tử phát xạ ánh sáng
a. Điôt Laser (LD)
b. Điôt phát quang (LED)
c. Laser bán dẫn
b. Sợi quang
a. Sợi quang đa mode chỉ số bước
b. Sợi quang đa mode chỉ số lớp
c. Sợi quang đơn mode
c. Phần tử thu ánh sáng
a. Điôt quang kiểu thác (APD)
b. Điôt quang PIN (PIN - PD)
XI. Công nghệ WDM cáp quang
1. Đặc điểm công nghệ
(WDM- Wavelength Division Multiplexing: Thực hiện truyền đồng thời các tín hiệu quang thuộc nhiều
bước sóng khác nhau trên một sợi quang).
WDM là công nghệ truyền tải trên sợi quang đã xây dựng và phát triển từ những năm 90 của thế kỷ
trước. WDM cho phép truyền tải các luồng thông tin số tốc độ rất cao (theo lý thuyết dung lượng truyển
tải tổng cộng có thể đến hàng chục ngàn Gigabít/s). Nguyên lý cơ bản của công nghệ này là thực hiện
truyền đồng thời các tín hiệu quang thuộc nhiều bước sóng khác nhau trên một sợi quang. Băng tần
truyền tải thích hợp của trên sợi quang được phân chia thành những bước sóng chuẩn với khoảng cách


thích hợp giữa các bước sóng (đã được chuẩn hóa bởi tiêu chuẩn G.692 của ITU-T), mỗi bước sóng có
thể truyền tải một luồng thông tin có tốc độ lớn (chẳng hạn luồng thông tin số tốc độ 10Gbít/s). Do đó,
công nghệ WDM cho phép xây dựng những hệ thống truyền tải thông tin quang có dung lượng gấp
nhiều lần so với hệ thống thông tin quang đơn bước sóng. Hiện tại, sản phẩm và các hệ thống truyền dẫn
WDM đã được sản xuất bởi nhiều hãng sản xuất thiết bị viễn thông và đã được triển khai trên mạng của
nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông trên thế giới.
2. Ưu điểm
 Cung cấp các hệ thống truyền tải quang có dung lượng lớn, đáp ứng được các yêu cầu bùng nổ

lưu lượng của các loại hình dịch vụ
 Nâng cao năng lực truyền dẫn các sợi quang, tận dụng khả năng truyền tải của hệ thống cáp
quang đã được xây dựng
3. Nhược điểm
 Giá thành thiết bị đắt.
4. Khả năng ứng dụng
 Ứng dụng phù hợp cho những nơi mà mạng còn thiếu về tài nguyên cáp/sợi quang, cần phải tận
dung năng lực truyền tải của sợi quang
 Nâng cấp dung lượng, thay thế hệ thống truyền tải quang hiện có
 Ứng dụng cho những nơi mà cần dung lượng hệ thống truyền tải lớn (mạng lõi, mạng đường
trục)
XII. Hàn nối cáp quang
Cáp được bóc tách lớp vỏ sắt và vỏ nhựa. Phần bên trong được làm sạch bằng hóa chất. Sau đó, cáp
mới và cáp cũ được nối với thiết bị đo trong phòng thí nghiệm trên tàu để kiểm tra sự tương thích với
cáp mới, khả năng cung cấp nguồn của hệ thống.
Chỉ khi toàn bộ những thông số trên chắc chắn và chính xác,
hai đầu cáp mới và cũ sẽ được hàn với nhau bằng bộ ghép nối đa
dụng (joiner). Thiết bị này làm bằng hai khối thép chịu lực ghép
vào nhau, có khả năng dẫn điện tốt, chịu được áp suất và nhiệt độ
cao. Từng sợi quang ở 2 đầu joiner được đưa vào "hàn" với nhau
bằng một loại nhựa đặc biệt.
Mối hàn sợi quang này sau đó được chụp X quang phóng lớn
tại 16 góc độ khác nhau để kiểm tra chất lượng mối hàn và khả
năng truyền tín hiệu. Nếu mối nối thành công, toàn bộ joiner được
phủ các lớp bảo vệ chống nước biển xâm nhập.
Để hoàn thành một mối nối cho tuyến cáp quang, bao gồm cả
phần vỏ bọc bảo vệ bên ngoài, trung bình các chuyên gia phải mất
Chụp X-Quang kiểm tra mối nối
từ 16 đến 20 tiếng làm việc liên tục.
sợi tín hiệu quang.

XIII.

Máy hàn cáp quang Type-37SE
Micro-CoreTM

Hàn nối cáp quang


XIV. Một số thông tin về cáp quang ở Việt Nam
1. VN sử dụng bao nhiêu dung lượng qua cáp quang?
Hệ thống cáp quang được xem là huyết mạch giao thông trong ngành
viễn thông do đảm nhiệm chức năng truyền dẫn tín hiệu (thoại, truyền
hình, Internet...). Chính vì vậy, sự cố đứt tuyến cáp quang biển tại Đài
Loan mới đây đã khiến mạng Internet của VN nói riêng và châu Á nói
chung gần như bị tê liệt.
2. Nhiều nhưng vẫn thiếu
Tại VN, hiện có ba doanh nghiệp cung cấp các tuyến cáp quang quốc
tế là Công ty Viễn thông quốc tế (VTI), Tổng công ty Viễn thông quân
đội (Viettel) và Công ty Thông tin viễn thông điện lực (EVN Telecom).
Trong số này, VTI là “anh cả” không chỉ vì cung cấp dịch vụ viễn thông Hệ thống cáp quang SMW-3,
quốc tế lâu đời nhất mà còn là doanh nghiệp sở hữu nhiều tuyến cáp
một trong những hệ thống cáp
quang quốc tế nhất. VTI hiện đã kết nối với hai tuyến cáp quang biển
quang lớn của thế giới mà VN
gồm SMW-3 và TVH. Tuyến SMW-3 có dung lượng 80Gb/s được đưa
tham gia để kết nối
vào khai thác từ tháng 9-1999 kết nối VN với gần 40 nước Á - Âu và có
hệ thống cập bờ tại Đài cáp quang biển quốc tế Đà Nẵng.
Tuyến TVH kết nối VN với Thái Lan, Hong Kong, có dung lượng mỗi hướng 560Mb/s được đưa vào
khai thác từ tháng 11-1995 và có hệ thống cập bờ tại Đài cáp quang biển quốc tế Vũng Tàu. Hai hệ

thống này là huyết mạch chính kết nối mạng viễn thông của VN ra thế giới, truyền các tín hiệu thoại,
fax, truyền số liệu và phần lớn dung lượng Internet của VN.
Ngoài các tuyến cáp quang biển và đất liền, VTI cũng đang mua dung lượng của khoảng 15 hệ thống
cáp quang biển quốc tế khác như APC, APCN, China-US, MT, PRW, RJK, SMW-2, TPC-5, TAT-12,
TAT-13... làm cầu nối cho mạng viễn thông VN ra thế giới.
Ra đời sau nhưng với tiềm lực mạnh, Viettel cũng đã kịp xây dựng cho mình một hệ thống cáp quang
quốc tế gồm VN - Hong Kong, VN - Trung Quốc, VN - Lào, VN - Campuchia với tổng dung lượng
khoảng 15Gb/s. Khiêm tốn nhất là EVN Telecom với duy nhất một tuyến cáp quang đất liền nối từ VN
sang Hong Kong.
Theo ông Lâm Quốc Cường, phó giám đốc VTI, ngoài cáp quang còn có hệ thống thông tin vệ tinh
nhưng do hình thức truyền dẫn này đắt hơn nhiều lần so với cáp quang và do dung lượng truyền qua vệ
tinh thấp nên vệ tinh không phải là hình thức ưu tiên mà thường chỉ được sử dụng truyền dẫn thông tin
tới vùng sâu, vùng xa và trong trường hợp xảy ra sự cố. Theo ước tính, hiện nay chỉ có khoảng 10%
dung lượng các cuộc điện thoại quốc tế, truy cập Internet chạy trên hệ thống vệ tinh.
3. Sáu tuyến cáp quang quốc tế đi qua lãnh hải Việt Nam:
APCN: Có chiều dài 12.083 km, dung lượng 10 Gb/s, là tuyến cáp do Singtel quản lý, đi từ Singapore,
Malaysia, quần đảo Trường Sa, vùng biển Khánh Hòa, sau đó vòng sang Hồng Kông, Hàn Quốc.
APCN2: Dung lượng 80Gb/s, chạy qua Thái Lan, Hồng Kông, Philippines, Đài Loan, Trung Quốc.
Đoạn đi qua Việt Nam nằm ở ngoài khơi các tỉnh Bình Thuận, Ninh Thuận.
APC: Dung lượng 560Mb/s, chạy qua các nước Malaysia, Philippines, Hồng Kông, Đài Loan, Nhật
Bản… do Singtel quản lý. Đoạn chạy qua lãnh hải Việt Nam ở ngoài khơi Đà Nẵng.
C2C: Dung lượng 160Gb/s chạy qua Singapore, Philippines, Hồng Kông… do Singtel quản lý. Đoạn
chạy qua vùng biển Việt Nam nằm ở ngoài khơi Bình Thuận, Ninh Thuận.
FLAG: Dung lượng 10Gb/s, do Cty FLAG trực tiếp quản lý. Tuyến cáp nối từ Singapore - Hồng Kông.
EAC: Chạy ngang dọc theo biển Đông, dài 18.740 km, do Asia Netcom quản lý.
XV. Một vài hình ảnh về nhà máy sản xuất cáp quang


Sieu dan

Thiết bị SQUID là thiết bị nhận biết nhạy cảm nhất được biết đến hiện nay trong khoa học được sử dụng để đo
từ trường.