tổng quan về cáp quang và cách lắp đặt cáp quang

LỜI MỞ ĐẦUVới đặc tính suy hao thấp, băng thông rộng, kích thước nhỏ, nhẹ, không bị cangnhiễu sóng điện từ và điện công nghiệp làm cho sợi quang được sử dụng trong nhiềulĩnh vực như lĩnh

LỜI MỞ ĐẦU

Với đặc tính suy hao thấp, băng thông rộng, kích thước nhỏ, nhẹ, không bị cangnhiễu sóng điện từ và điện công nghiệp làm cho sợi quang được sử dụng trong nhiềulĩnh vực như lĩnh vực viễn thông: viễn thông đường dài, viễn thông quốc tế sử dụngcáp quang vượt đại dương, mạng trung kế, mạng nội hạt thuê bao; lĩnh vực côngnghiệp: đường truyền tín hiệu điều khiển tự động trong hệ thống tự động, công nghiệpdệt; lĩnh vực y học; lĩnh vực quân sự Sợi quang chỉ có thể truyền tín hiệu dưới dạngánh sáng nên các nguồn tín hiệu điện được chuyển thành ánh sáng bằng cách sử dụngLED hoặc LASER Quá trình này được xử lý và diễn ra ở đầu phát, và được gọi là bộphát quang Tín hiệu quang này được ghép vào sợi và truyền đến bộ thu quang Saukhi đến đầu thu, các tín hiệu này được chuyển trở lại thành tín hiệu điện thông qua linhkiện PIN hoặc APD Mặc dù sợi quang có suy hao thấp nhưng tín hiệu vẫn bị suy yếu,

do đó đôi lúc trên hệ thống cũng cần bộ lặp quang, còn gọi trạm tiếp vận

Với tiềm năng về băng thông nên hệ thống truyền dẫn sợi quang đã và đangphát triển trong hệ thống truyền dẫn số đường dài, tốc độ cao từ hàng trăm Mega bit/sđến hàng Tera bit/s nhờ sử dụng công nghệ ghép kênh theo bước sóng quang WDM.Chính vì vậy, mà em đã chọn đề tài Thông tin quang làm đề tài thực tập chomình

Trước tiên em xin cảm ơn tất cả cán bộ công nhân Bưu điện……… đã tạo

điều kiện giúp đỡ em trong đợt thực tập vừa qua

Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy giáo, cô giáo trong khoa

Kỹ Thuật

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn và biết ơn sâu sắc tới Thầy Cù Văn Thanh đã

hướng dẫn và chỉ bảo tận tình cho em để em có thể hoàn thành bản báo cáo của mình

Em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã quan tâm và giúp đỡ emtrong quá trình hoàn thành báo cáo này

PHẦN I : LÝ THUYẾT Chương I : Tổng Quan Về Kỹ Thuật Thông Tin Quang

1.1 Lịch sử phát triển hệ thống thông tin quang.

Việc thông tin liên lạc bằng ánh sáng đã sớm xuất hiện trong sự phát triển loàingười khi con người trước đó đã liên lạc với nhau bằng cách ra dấu (Hand signal).Liênlạc bằng cách ra dấu cũng là một dạng của thông tin quang : bởi vì không thể ra dấutrong bóng tối.Ban ngày,mặt trời là nguồn ánh sáng cho hệ thống này (Handsignal).Thông tin được mang từ người gửi đến người nhận dựa vào sự bức xạ mặttrời.Mắt là thiết bị thu thông điệp này và bôn não xử lý thông điệp này.Thông tintruyền theo kiểu này rất chậm,khoảng cách lan truyền có giới hạn và lỗi rất lớn

Một hệ thống quang sau đó,có thể có đường truyền dài hơn là tín hiệu khói(Smoke signal).Thông điệp được gửi bằng cách thay đổi dạng khói phát ra từ lửa.Mẫukhói này một lần nữa mang đến phía thu bằng ánh sáng mặt trời.Hệ thống này đòi hỏimột phương pháp mã hóa phải được đặt ra,mà người gửi và người thu thông điệp phảiđược hoc nó.Điều này có thể so sánh với hệ thống mã xung (Pulse codes) sử dụngtrong hệ thống số (digital system) hiện đại

Trải qua một thời gian dài từ khi con người sử dụng ánh sáng mặt trời và lửa

để làm thông tin liên lạc đến nay lịch sử của thông tin quang đã qua những bước pháttriển và hoàn thiện có thể tóm tắt bằng những mốc chính sau đây :

- Năm 1775 : Paul Revere đã sử dụng ánh sáng để báo hiệu quân đội Anh từ Bostonsắp kéo tới

- Năm 1790 : Claude Chappe một kỹ sư người Pháp,đã xây dựng mooth hệ thống điệnbáo quang (Optical telegraph).Hệ thống này gồm một chuỗi các tháp với các đèn báohiệu trên đó.Thời đó tin tức được truyền với tín hiệu này vượt chặng đường 200 Kmtrong vòng 15 phút

- Năm 1854 : John Tyndall nhà vật lý tự nhiên người Anh,đã thực hiện thành công mộtthí nghiệm đáng chú ý nhất là ánh sáng có thể truyền qua một môi trường điện môitrong suốt

- Năm 1870 : Cũng John Tyndall đã chứng minh được rằng ánh sáng có thể dẫn đượctheo một vòi nước uốn cong dựa vào nguyên lý phản xạ toàn phần.

- Năm 1880 : Alexander Graham Bell người Mỹ,đã phát minh ra một hệ thống thôngtin ánh sáng,đó là hệ thống Photophone.Ông ta đã sử dụng ánh sáng mặt trời từ mộtgương phẳng mỏng đã điều chế tiếng nói để mang tiếng nói đi.Ở máy thu,ánh sáng mặttrời đã được điều chế đập vào tế bào quang dẫn selen,nó sẽ biến đổi thông điệp thànhdong điện.Bộ thu máy điện thoại hoàn tất hệ thống này.Hệ thống Photophone chưa baogiờ đạt được thành công trên thương mại,mặc dù nó đã làm việc tốt hơn,do nguồnnhiễu quá lớn làm giảm chất lượng đường truyền

- Năm 1934 : Norman R.French một kỹ sư người Mỹ,nhận bằng sáng chế về hệ thốngthông tin quang.Phương tiện truyền dẫn là thanh thủy tinh

- Vào những năm 1950 : Brian O’Brien,Hary Hopkins và Nariorger Kapany đã pháttriển sợi quang có hai lớp,bao gồm lớp lõi (Core) bên trong (ánh sáng lan truyền tronglớp này) và lớp bọc (Cladding) bao xung quanh bên ngoài lớp lõi,nhằm nhốt ánh sáng

ở lõi.Sợi này sau đó được các nhà khoa học trên phát triển thành Fibrecope uốn cong(một loại kính soi bằng sợi quang),một thiết bị có khả năng truyền hình ảnh từ đầu sợiđến cuối sợi.Tính uốn cong của Fibrecope cho phép ta quan sát một vùng mà ta khôngthể xem một cách bình thường được.Đến nay,hệ thống Fibrecope vẫn còn được sửdụng rộng rãi,đặc biệt trong nghành y dùng để soi bên trong cơ thể con người

- Vào năm 1958 : Charles H.Townes đã phát minh ra con Lase cho phép tăng cường vàtập trung nguồn sáng để ghép vào sợi

- Năm 1960 : Theodor H.Maiman đưa lase vào hoạt động thành công,làm tăng dunglượng hệ thống thông tin quang rất cao

- Năm 1966 : Charles K.Kao và George Hockham thuộc phòng thí nghiệm StandardTelecommunication của Anh thuecj hiện nhiều thí nghiệm để chứng minh rằng nếuthủy tinh được chế tạo trong suốt hơn bằng cách giảm tạp chất trong thủy tinh thì sựsuy hao ánh sáng sẽ được giảm tối thiểu.Và họ cho rằng nếu sợi quang được chế tạo đủtinh khiết thì ánh sáng có thể truyền đi xa nhiều Km

- Năm 1967 : Suy hao sợi quang được báo cáo là α = 1000 dB/Km

- Năm 1970 : Hãng Corning Glass Works đã chế tạo thành công sợi SI có suy hao α <

20 dB/Km ở bước sóng λ = 633nm

- Năm 1972 : Loại sợi GI được chế tạo với mức suy hao α = 4dB/Km.

- Năm 1983 : Sợi SM(Signal Mode) được sản xuất ở Mỹ

- Năm 1988 : Công ty NEC thiết lập một mạng đường dài với tốc độ 10 Gbit/s trênchiều dài 80,1 Km dùng sợi dịch tán sắc và Lase hồi tiếp phân bố

- Hiện nay,sợi quang có suy hao α =< 0,2 dB/Km ở bước sóng 1550nm,và có nhữngloại sợi có suy hao thấp hơn giá trị này rất nhiều

1.2 Giới thiệu hệ thống thông tin quang.

1.2.1 Sơ đồ cơ bản hệ thống thông tin quang

Hình 1.1 Cấu hình của một hệ thống thông tin quang.

Hình 1.1 biểu thị cấu hình cơ bản của một hệ thống thông tin quang.Nóichung,tín hiệu điện từ máy điện thoại,từ các thiết bị đầu cuối,số liệu hoặc Fax đượcđưa đến bộ E/O đẻ chuyển thành tín hiệu quang,sau đó gửi vào cáp quang.Khi truyềnqua sợi quang,công suất tín hiệu này được đưa vào bộ O/E để tạo lại tín hiệu điện,khôiphục lại nguyên dạng như ban đầu mà máy điện thoại,số liệu và Fax đa gửi đi

Như vậy,cấu trúc cơ bản của một hệ thống thông tin quang có thể được môt tảnhư hình 1.2,gồm :

Số liệu Tivi

quang

Bộ phát

Hình 1.2 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống thông tin quang.

Trên hình 1.2 chỉ mới minh họa tuyến truyền dẫn quang liên lạc theo mộthướng.Hình 1.3 minh họa tuyến dẫn quang liên lạc theo hai hướng

Hình 1.3 Minh họa tuyến truyền dẫn quang theo hai hướng.

Như vậy,để thực hiện truyền dẫn giữa hai điểm cần có hai sợi quang

Nếu cự ly thông tin quá dài thì trên tuyến có thể có một hay nhiều trặm lặp(Repeater).Cấu trúc đoen giản của một trặm lặp (cho mooth hướng truyền dẫn) đượcminh họa ở hình 1.4

Hình 1.4 Cấu trúc đơn giản của một trặm lặp quang.

- Khối E/O :Bộ phát quang có nhiệm vụ nhận tín hiệu điện đưa đến,biến tín hiệu điện

đó thành tín hiệu quang,và đưa tín hiệu quang này lên đường truyền (sợi quang).Đóchính là chức năng chính của khối E/O ở bộ phát quang.Thường ta gọi khối E/O lànguồn quang.Hiện nay linh kiện được sử dụng làm nguồn quang là LED và Lase

- Khối O/E : Khi tín hiệu quang truyền đến đầu thu,tín hiệu quang này sẽ được thunhận và biến đổi trở lại thành tín hiệu điện như ở đầu phát.Đó là chưc năng của khốiO/E ở bộ thu quang.Các linh kiện hiệ nay được sử dụng để làm chức năng này là PIN

và APD,và chúng thường được gọi là linh kiện tách sóng quang (photo-derector)

- Trặm lặp : Khi truyền trên sợi quang,công suất tín hiệu quang bị suy yếu dần(do sợiquang có độ suy hao).Nếu cự ly thông tin quá dài thì tín hiệu quang này có thể không

O/EE/O

Ngõ vào 1

Ngõ vào 2 Ngõ ra 2

Ngõ ra 1

đến được đầu thu hoặc đến đầu thu với công suất còn rất thấp đầu thu không nhận biếtđược,lúc này ta phải sử dung trặm lặp (hay còn gọi là trặm tiếp vận).Chức năng chínhcủa trặn lặp là thu nhận tín hiệu quang đã suy yếu,tái tạo chúng trở thành tín hiệuđiện.Sau đó sủa dạng tín hiệu điện này,khếch đại tín hiệu đã sủa dạng,chuyển đổi tín hiệu đã khếch đại thành quang.Và cuối cùng đưa tín hiệu quang này len đường truyền

để truyền tiếp đến đầu thu Như vậy,tín hiệu ở ngõ vào và ngõ ra của trặm lặp đều ởdạng quang và trong trặm lặp có cả khối O/E và E/O

1.2.2 Ưu nhược điểm của hệ thống thông tin quang.

1.2.2.1 Ưu điểm.

- Suy hao thấp : Suy hao thấp cho phép khoảng cách lan truyền dài hơn.Nếu so sánhvới cáp đồng trong một mạng,khoảng cách lớn nhất đối với cáp đồng được khuyến cáo

là 100 m, thì đối với cáp quang khoảng cách đó là 2000 m

Một nhược điểm cơ bản của cáp đồng là suy hao tăng theo tần số của tínhiệu.Điều này có nghĩa là tốc độ dữ liệu cao dẫn đến tăng suy hao công suất và giảm khoảng cách lan truyền thực tế.Đối với cáp quang thì suy hao không thay đổi theo tần

- Kích thước nhỏ : Cáp sợi quang có kích thước nhỏ sẽ dễ dàng cho việc thiết kế mạngchật hẹp về không gian lắp đặt cáp

- Không bị can nhiễu sóng điện từ và điện công nghiệp

- Tính an toàn : Vì sợi quang là một chất điện môi nên nó không dẫn điện

Bảng 1.1.So sánh giữa cáp quang và cáp đồng

Đặc tính Cáp đồng Cáp quang

Sợi đa mode Sợi đơn mode

- Tính bảo mật : Sợi quang rất khó trích tín hiệu.Vì nó không bức xạ năng lượng điện

từ nên không thể bị trích để lấy trộm thông tin bằng các phương pháp tiện điệ thôngthường như sự dẫn điện bề mặt hay cảm ứng điện từ và rất khó trích lấy thông tin ởdạng tín hiệu quang

- Tính linh hoạt : Các hệ thống thông tin quang đều khả dụng cho hầu hết các dạngthông tin số liệu,thoại và video

1.2.2.2 Nhược điểm.

- Vấn đề biến đổi điện quang : Trước khi đưa tín hiệu thông tin điện vào sợi quang,tínhiệu đó phải được biến đổi thành sóng ánh sáng

- Dòn ,dễ gẫy : Sợi quang sử dụng trong viễn thông được chế tạo từ thủy tinh nên dòn

và dễ gẫy.Hơn nữa kích thước sợi nhỏ nên việc hàn nối gặp nhiều khó khăn.Muốn hànnối cần có thiết bị chuyên dụng

- Vấn đề sửa chữa :Các quy trình sửa chữa đòi hỏi phải có một nhóm kỹ thuật viên có

1.3 Ứng dụng và xu thế phát triển.

1.3.1 Ứng dụng trong viễn thông

- Mạng đường trục quốc gia

Cáp sợi quang hiện nay sử dụng cho rất nhiều ứng dung khác nhau.Chẳng hạnnhiều công ty điện thoại đang sử dụng các tuyến cáp quang để truyền thông giữa cáctổng đài,qua các thành phố,qua các nước khác nhau và qua những tuyến dài trên biển(xem hình 1.5).Hiện nay ở một số nước đã có kế hoạch mở rộng cáp quang đến các hộgia đình để cung cấp các dịch vụ videophone chất lượng cao

Hình 1.5 Kết nối các tổng đài bằng cáp sợi quang.

Các công ty truyền hình cáp đang triển khai các đường cáp quang để truyền tảinhững tín hiệu chất lượng cao từ trung tâm đến các vị trí trung chuyển phân bố xungquanh các thành phố (hình 1.6).Sợi quang nâng cao được chất lượng của các tín hiệutruyền hình và làm tăng số kênh khả dụng.Trong tương lai cáp quang có thể nối trựctiếp đến các hộ gia đình cung cấp nhiều dich vu mới cho người sử dụng.Những dịch vụdựa trên cáp quang như truyền hình tương tác,giao dịch ngân hàng tại gia,hay lam việc

từ một hệ thống văn phòng tại gia đã được đưa vào kế hoạch sử dụng trong tương lai

Tổng đài thành phố A

Tổng đài thành phố B

Tuyến cáp quang Treo lên các cột

Cá

c đư ờn

g dâ

y điệ

n tho ại

Hình 1.6 Mạng truyền hình cáp quang

Sợi quang là phương tiện lý tưởng cho truyền số liệu tốc độ cao.Tín hiệu không

bị méo bởi nhiễu từ môi trường xung quanh.Tính các điện của sợi quang tạo ra mộtgiao tiếp an toàn giữa các máy tính,các thiết bị đầu cuối,và các trạm làm việc.Rấtnhiều trung tâm máy tính đang sử dụng cáp sợi quang để cung cấp các đường truyền

số liệu tốc độ cao ở các mạng LAN

Trung tâm truyền hình

Trung tâm phân phối

Trung tâm phân phối

Trung tâm phân phối

Tương lai có thể là cáp quang

CHƯƠNG II: CÁP QUANG VÀ SỢI QUANG

Cáp quang có cấu tạo gồm dây dẫn trung tâm là sợi thủy tinh hoặc plastic đãđược tinh chế nhằm cho phép truyền đi tối đa các tín hiệu ánh sáng Sợi quang đượctráng một lớp lót nhằm phản chiếu tốt các tín hiệu

Sợi quang là những dây nhỏ và dẻo truyền các ánh sáng nhìn thấy được và cáctia hồng ngoại Chúng có 3 lớp: lõi (core), áo (cladding) và vỏ bọc (coating) Để ánhsáng có thể phản xạ một cách hoàn toàn trong lõi thì chiết suất của lõi lớn hơn chiếtsuất của áo một chút Vỏ bọc ở phía ngoài áo bảo vệ sợi quang khỏi bị ẩm và ăn mòn,đồng thời chống xuyên âm với các sợi đi bên cạnh Lõi và áo được làm bằng thuỷ tinhhay chất dẻo (Silica), chất dẻo, kim loại, fluor, sợi quang kết tinh

Thành phần lõi và vỏ có chiếc suất khác nhau Chiết suất của những lớp nàynhư thế này sẽ quyết định tính chất của sợi quang Chúng được phân loại thành cácloại sợi quang đơn mode (Single Mode - SM) và đa mode (Multi Mode -MM) tươngứng với số lượng mode của ánh sáng truyền qua sợi quang Mode sóng là một trạngthái truyền ổn định của sóng ánh sáng (cũng có thể hiểu một mode là một tia)

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 lạivào lõi

Buffer coating : Lớp phủ dẻo bên ngoài bảo vệ sợi không bị hỏng và ẩm ướtjacket: Hàng trăm hay hàng ngàn sợi quang được đặt trong bó gọi là Cápquang.Những bó này được bảo vệ bởi lớp phủ bên ngoài của cáp được gọi là jacket

1.2 Cấu tạo cáp quang

Cáp quang gồm các phần sau:

Core (lõi) : Trung tâm phản chiếu của sợi quang nơi ánh sáng đi

Cladding (áo): Vật chất quang bên ngoài bao bọc lõi mà phản xạ ánh sáng trở lại vàolõi

Buffer coating (vỏ bọc): 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

Để ánh sáng có thể phản xạ một cách hoàn toàn trong lõi thì chiết suất của lõilớn hơn chiết suất của áo một chút

Vỏ bọc ở phía ngoài áo bảo vệ sợi quang khỏi bị ẩm và ăn mòn, đồng thờichống xuyên âm với các sợi đi bên cạnh

Lõi và áo được làm bằng thuỷ tinh hay, chất dẻo (Silica), kim loại, fluor, sợiquang kết tinh) Chúng được phân loại thành các loại sợi quang đơn mode SingleMode (SM) và đa mode Multimode (MM) tương ứng với số lượng mode của ánh sángtruyền qua sợi quang Mode sóng là một trạng thái truyền ổn định của sóng ánh sáng(cũng có thể hiểu một mode là một tia)

Cấu tạo bên trong:

Theo Mode thì có: SM và MM (MM có 2 loại: 62.5 và 50)

Theo môi trường lắp đặt thì có Outdoor và Indoor

Outdoor lại chia ra thành các loại: F8 và Underground

Single Mode và Multi Mode

Sợi SM chỉ truyền được một mode sóng do đường kính lõi rất nhỏ (khoảng 10micromet) Do chỉ truyền một mode sóng nên SM không bị ảnh hưởng bởi hiện tượngtán sắc và thực tế SM thường ít được sử dụng hơn so với MM

Sợi MM có đường kính lõi lớn hơn SM (khoảng 6-8 lần), có thể truyền đượcnhiều mode sóng trong lõi

Ngoài ra chúng còn được phân loại thành sợi quang có chỉ số bước và chỉ sốlớp tuỳ theo hình dạng và chiết suất của các phần của lõi sợi quang

Khoảng cách giữa 2 thiết bị đấu nối bằng cáp quang không quy định cụ thể làbao nhiêu KM Khoảng cách giữa 2 thiết bị căn cứ vào tính toán suy hao toàn tuyến,công suất phát, độ nhạy thu và công suất dự phòng của thiết bị

Thông thường mỗi thiết bị đều có khuyến cáo chạy ở cự ly nhất định, tuy nhiên

đó chỉ là tính tương đối thôi

Chuẩn bước sóng cho thiết bị chạy SM và MM có khác nhau:

- MM có các bước sóng chuẩn là: 780, 850 và 1300 Hiện nay các thiết

bị ít dùng bước sóng 780

- SM có các bước sóng: 1310, 1550, 1627 Hiện nay các thiết bị SMdùng công nghệ DWM thì còn có thể sử dụng nhiều bước sóng khác nữa.

Đa phần cáp quang single mode chỉ dùng cho đường trục, ngoài việc giá thành,công nghệ của cáp single mode rất khắc khe, và rất khó trong việc thi công cũng như

sử dụng Lý do: lớp lõi của cáp single mode rất nhỏ (khoảng 27 Micromet), còn củamulti mode thi lớn hơn rất nhiều (khoảng 130 Micromet) Ngoài ra, do kết cấu lõisingle mode cho ánh sáng đi theo đường thẳng, mà giá thành chế tạo, cũng như độchính xác trong thi công, thiết bị công nghệ cao làm cho cáp Single Mode khó thựchiện trong các công trình dân sự

Còn việc phân biệt: chủ yếu là do đường đi của ánh sáng truyền trong lõi

Trong Single mode, ánh sáng đi theo gần như một đường thẳng trùng với trụccáp, còn trong Multi Mode, ánh sáng đi theo một chùm tia sáng có dạng đồ hình Sinđồng trục (vì thế mà ta có thể ghép thêm nhiều ánh sáng có các bước sóng khác nhau)

- Về sử dụng thì tùy thuộc vào công suất phát, độ nhạy thu, khoảngcách truyền dẫn, tốc đọ yêu cầu và giá thành mà người ta quyết định dùng SM hoặcMM.

Các loại Connector của cáp quang:

1.3 Phân loại cáp quang

1.3.1 Multimode (đa mode)

Multimode stepped index (chiết xuất bước): Lõi lớn (100 micron), các tia tạoxung ánh sáng có thể đi theo nhiều đường khác nhau trong lõi: thẳng, zig-zag…tạiđiểm đến sẽ nhận các chùm tia riêng lẻ, vì vậy xung dễ bị méo dạng Sợi đa mode(multi mode) có thể truyền cùng lúc nhiếu ánh sáng với góc anpha khác nhau

Đa mode (multi mode) còn chia làm 2 loại, đó là step mode và grade mode.Step mode thì chiết suất từ lõi đến vỏ giàm dần, nhưng theo từng nấc, còn grade modethì giàm liên tục và dĩ nhiên là grade mode sẽ tốt hơn step mode Dĩ nhiên là việc dùng

đa mode (multi mode) thì còn phụ thuộc nhiều yếu tố nữa như là giá thành, các thiết bịđầu cuối (thiết bị ghép kênh quang)Sợi đa mode (multi mode) có đường kính lõi lớnhơn đơn mode (single mode) (khoảng 6-8 lần), có thể truyền được nhiều mode sóngtrong lõi

Multimode graded index (chiết xuất liên tục): Lõi có chỉ số khúc xạ giảm dần từtrong ra ngoài cladding Các tia gần trục truyền chậm hơn các tia gần cladding Các tiatheo đường cong thay vì zig-zag Các chùm tia tại điểm hội tụ, vì vậy xung ít bị méodạng.

1.3.2 Single mode (đơn mode)

Lõi nhỏ (8 mocron hay nhỏ hơn), hệ số thay đổi khúc xạ thay đổi từ lõi racladding ít hơn multimode Các tia truyền theo phương song song trục Xung nhậnđược hội tụ tốt, ít méo dạng

Sợi quang đơn mode (single mode) hay sợi quang đa mode (multi mode) đềuchỉ truyền một tín hiệu (là dữ liệu mà ta cần truyền) Muốn truyền nhiều dữ liệu từ cáckênh khác nhau, ta phải dùng đến công nghệ WDM (truyền nhiều bước sóng trên cùngmột sợi quang)

Sợi đơn mode (single mode) chỉ có thể truyền 1 ánh sáng với 1 bước sóng nhấtđịnh Do sợi quang là vật liệu truyền thông tin dựa trên định luật phản xạ ánh sáng Tiasáng khi đi từ môi trường có chiết suất cao qua môi trường chiết suất thấp thì không đithằng (hay còn gọi là tán xạ) mà sẽ phản xạ lại Do đó, khi ánh sáng mang thông tin, sẽđược truyền đi mà không bị suy hao gì cả (vì nó cứ chạy lòng vòng trong đó, phản xạbên này, rồi phản xạ bên kia Sợi quang đơn mode (single mode) thì lõi có chiết suất làmột hằng số và chiết suất của vỏ cũng là 1 hằng số

Khi đó ánh sáng sẽ truyền đi theo đường ziczac trong sợi quang (độ lệch phacủa tín hiệu khi đó sẽ đáng kể) Sợi đa mode (multi mode) là công nghệ tiên tiến hơn,chiết suất từ lõi ra đến vỏ sẽ giảm từ từ (nhưng vẫn đảm bảo một tỉ số chiết suất để ánhsáng chỉ phản xạ chứ không tán xạ), khi đó thì ánh sáng sẽ đi theo đường cong, độ lệchpha sẽ ít hơn nhiều so với hình ziczac của loại đơn mode (single mode)

Graded index: thường dùng trong các mạng LAN

- Sử dụng trong các tuyến truyền dẫn quốc tế, kết nối Việt Nam vớicác nước khác trên thế giới Cụ thể có các tuyến chính như sau như sau: TVH (kết nốiThái Lan, Việt Nam và Hồng Kông); SEA-ME-WE 3 (nối các nước Đông Nam Á,Trung Đông và Tây Âu); tuyến cáp quang liên Á…

- Sử dụng trong các tuyến truyền dẫn liên tỉnh, và nội tỉnh để kết nốithông tin giữa các tổng đài với nhau Cụ thể như các tuyến cáp quang quốc lộ 1A,tuyến cáp quang trên đường 500 KV (điện lực), tuyến cáp quang đường Hồ Chí Minh,đường 5…

- Sử dụng trong mạng truy nhập để cung cấp đường truyền tốc độ cáctới các cơ quan, doanh nghiệp và các cá nhân có nhu cầu Ví dụ, cung cấp đườngtruyền số liệu tốc độ cao, hoặc kết hợp với cáp đồng trong các mạng truyền hình cáp

Trong tương lai xa hệ thống truyền dẫn Việt Nam sẽ phát triển theo xu hướngchung của thể giới là cáp quang hoá Cáp quang sẽ được triển khai tối đa để thay thếcác hệ thống vi ba (vô tuyến) hiện còn lại (chủ yếu ở những nơi chưa triển khai đượccáp quang do điều kiện địa hình)

Trong tương lai gần, VNPT sẽ triển khai thêm tuyến cáp quang biển phục vụcho mạng đường trục Cáp quang cũng sẽ được triển khai rộng rãi hơn trong mạng truynhập để cung cấp các dịch vụ yêu cầu tốc độ cao như truyền số liệu và hình ảnh bêncạnh dịch vụ thoại truyền thống

1.5 Ưu, Nhược điểm của cáp quang

- 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

- Mỏng hơn - Cáp quang được thiết kế có đường kính nhỏ hơn cápđồng

- Dung lượng tải cao hơn - Bởi vì sợi quang mỏng hơn cáp đồng, nhiềusợi quang có thể được bó vào với đường kính đã cho hơn cáp đồng Điều này cho phépnhiều kênh đi qua cáp của bạn

- Suy giảm tín hiệu ít - Tín hiệu bị mất trong cáp quang ít hơn trongcáp đồng

- Tín hiệu ánh sáng - Không giống tín hiệu điện trong cáp đồng, tínhiệu ánh sáng từ sợi quang không bị nhiễu với những sợi khác trong cùng cáp Điềunày 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 dùngtrong 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

- Không bị nhiễu điện Truyền dẫn bằng sợi quang không bị ảnh hưởngbởi nhiễu điện từ (EMI) hay nhiễu tần số vô tuyến (RFI) và nó không tạo ra bất kỳ sựnhiễu nội tại nào

- Tính cách điện Sợi quang là một vật cách điện Sợi thủy tinh này loại

bỏ nhu cầu về các dòng điện cho đường thông tin Cáp sợi quang làm bằng chất điệnmôi thích hợp không chứa vật dẫn điện và có thể cho phép cách điện hoàn toàn chonhiều ứng dụng

- Tính bảo mật Sợi quang cung cấp độ bảo mật thông tin cao Một sợiquang không thể bị trích để lấy trộm thông tin bằng các phương tiện điện thông thườngnhư sự dẫn điện trên bề mặt hay cảm ứng điện từ, và rất khó trích để lấy thông tin ởdạng tín hiệu quang

- Độ tin cậy cao và dễ bảo dưỡng Sợi quang là một phương tiện truyềndẫn đồng nhất và không gây ra hiện tượng pha-đinh Những tuyến cáp quang đượcthiết kế thích hợp có thể chịu đựng được những điều kiện về nhiệt độ và độ ẩm khắcnghiệt và thậm chí có thể hoạt động ở dưới nước.

- Tính linh hoạt Các hệ thống thông tin quang đều khả dụng cho hầuhết các dạng thông tin số liệu, thoại và video Các hệ thống này đều có thể tương thíchvới các chuẩn RS.232, RS422, V.35, Ethernet, Arcnet, FDDI, T1, T2, T3, Sonet, thoại2/4 dây, tín hiệu E/M, video tổng hợp và còn nhiều nữa

- Tính mở rộng Các hệ thống sợi quang được thiết kế thích hợp có thể

dễ dàng được mở rộng khi cần thiết Một hệ thống dùng cho tốc độ số liệu thấp, ví dụT1 (I 544 Mb/s) có thể được nâng cấp trở thành một hệ thống tốc độ số liệu cao hơn,OC-12 (622 Mb/s), bằng cách thay đổi các thiết bị điện tử Hệ thống cáp sợi quang cóthế vẫn được giữ nguyên như cũ

- Sự tái tạo tín hiệu Công nghệ ngày nay cho phép thực hiện nhữngđường truyền thông bằng cáp quang dài trên 70 km trước khi cần tái tạo tín hiệu,khoảng cách này còn có thể tăng lên tới 150 km nhờ sử dụng các bộ khuếch đại laze.Trong tương lai, công nghệ có thể mở rộng khoảng cách này lên tới 200 km và có thể

1000 km

1.5.2 Nhược điểm

Nối cáp khó khăn, dây cáp dẫn càng thẳng càng tốt

Chi phí hàn nối và thiết bị đầu cuối cao hơn so với cáp đồng

2 Sợi quang

Thành phần chính của cáp sợi quang goomg lõi (Core) và lớp bọc (Cladding).Trongviên thông dùng loại sợi có cả hai lớp trên bằng thủy tinh.Lõi để dẫn ánh sáng và lớpboc để giữ ánh sáng tập trung trong lõi nhờ sự phản xạ toàn phần giữa lõi và lớp bọc

Để bảo vệ sợi quang ,tránh nhiều tác dụng do điều kiện bên ngoài sợi quangđược bọc thêm một vài lớp nữa

- Lớp phủ hay lớp vỏ thứ nhất (Primary coating)

- Lớp vỏ thứ hai (Secondary coating)

2.1 Lớp phủ.

Lớp phủ có tác dụng bảo vệ sợi quang

- Chống lại sự xâm nhập của hơi nước.

- Tránh sự trầy sướt gây nên nhũng vết nứt

- Giảm ảnh hưởng vì uốn cong

Lớp phủ được bọc ngay trong quá trình kéo sợi.Chiết suất của lớp phủ lớn hơnchiết suất của lớp bọc để lọa bỏ các tia sáng truyền trong lớp bọ vì khi đó sự phản xạtoàn phần không thể xẩy ra phân cách giữa lớp bọc và lớp phủ.Lớp phủ có thể đượcnhuộm mầu hoặc thêm vòng đánh dấu, khi han nối sợi hoặc ghép ánh sáng vào sợinhất thiết phải tẩy sạch lớp phủ.Độ đồng nhất,bề dày và độ đồng tâm của lớp phủ cóảnh hưởng đến chất lượng của sợi quang

2.2 Lớp vỏ.

Lớp vỏ có tác dụng tăng cường sức chịu đựng của sợi quang trước các tác dụng

cơ học và sự thay đổi nhiệt độ,cho đến nay lớp vỏ có các dangj chính sau :

Lớp vỏ

Lớpphủ Lớp bọc Lõi

Hình 1.8 Cấu trúc ống đệm lỏng (Loose buffer ).

- Với ống chứa một sợi quang đường kính : 1,2 – 2mm,bề dày 0,15 – 0,5 mm

Nếu ống đệm chứa nhiều sợi (2 – 12 sợi) thì đường kính 2,4 – 3 mm

- Đối với cáp trong nhà thì bên trong ống đệm lỏng không cần chất nhồi nhưng cápngoài trời thì phải bơm chất nhồi,chất nhồi phải có các tính năng sau :

+ Ngăn ẩm

+ Có tính nhớt,không tác dụng hóa học với các thành phần khác của cáp

+ Không đông đặc hoặc nóng chảy ở nhiệt độ làm việc

+ Dễ tẩy sạch khi hàn nối

+ Khó cháy

- Ống đệm lỏng cũng được nhuộm mầu

Cấu trúc ống đệm lỏng có nhiều ưu điểm nên được dùng trong các đườngtruyền dẫn cần chất lượng cao,trong điều kiện thay đổi nhiều

2.2.2 Dạng đệm khít.

Một cách đơn giản để bảo vệ sợi quang dưới tác dụng của nhiều điều kiện bênngoài là bọc một lớp vỏ ôm sát lớp phủ.Phương pháp này làm giảm đường kính củalớp vỏ do đó giảm kích thước và trọng lượng cáp,song sợi quang lại chịu ảnh hưởngtrực tiếp khi cáp bị kéo căng để giảm ảnh hưởng này người ta chèn them một lớp đệmmềm ở giữa lớp phủ và lớp vỏ.Hình thức này gọi là đệm tổng hợp.Sợi quang có vỏ