Báo Cáo THỰC TẬP VIỄN THÔNG thời gian, tần số, PCM Đề Tài SỢI QUANG

Báo Cáo THỰC TẬP VIỄN THÔNG thời gian, tần số, PCM Đề Tài SỢI QUANG

BÁO CÁO MÔN HỌC:

THỰC TẬP VIỄN THÔNG

GVHD: LÊ MINH THÀNH

Báo Cáo: THỰC TẬP VIỄN THÔNG

thời gian, tần số, PCM Đề Tài: SỢI QUANG

GVHD:Th.s LÊ MINH THÀNH

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỶ THUẬT TP HCM

KHOA: ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

Giới thiệu về bộ thí nghiệm

Truyền thông tin trong sợi quang Giới thiệu vài nét về sợi quang

Suy hao trong sợi quang

NỘI

DUNG

Tổng Kết

SỢI QUANG LÀ GÌ?

ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM SỢI QUANG.?

I.Giới thiệu vài nét về sợi quang.

hoặc plastic, sử dụng ánh sáng để truyền tín hiệu

1 Lịch sử :

 Năm 1966, Charles Kuen Kao và George Hockman,đã công bố

khám phá về những sợi thủy tinh hoặc nhựa trong suốt, linh hoạt và mỏng hơn một sợi tóc

 Đến năm 1970 lần đầu tiên sản xuất thành công sợi cáp quang

thành phẩm có thể sử dụng để truyền dữ liệu tốc độ cao và sau đó

đã được các công ty viễn thông triển khai sử dụng

 Đến những năm 90 với sự bùng nổ của internet đã khiến công nghệ

cáp quang được ứng dụng rộng rãi và trở nên không thể thiếu trong việc truyền tải dữ liện

2 Cấu tạo của sợ quang

 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: Bó sợi quang này được bảo vệ bởi lớp phủ bên ngoài

của cáp được gọi là jacket

Do đó, hiện tượng tán sắc ánh sáng không xuất hiện ở sợi

quang Singlemode  Điều này làm cho sợi quang Singlemode

có băng thông lớn hơn và truyền dữ liệu xa hơn so với sợi quang Multimode

Sợi quang Multimode chiết suất bậc (Step Index Multimode) là

sợi quang có lõi (core) đồng nhất có chiết suất là n1

-Sợi quang Multimode chiết suất biến đổi (Graded Index Multimode): lõi sợi quang được kết hợp từ nhiều lớp thủy tinh có chiết suất n1, n2, n3… hạn chế hiện tượng tán sắc, tăng băng thông sử dụng và phổ biến trong hệ thống mạng hiện nay

4 Ưu điểm và nhược điểm.

Sợi quang cung cấp

độ bảo mật thông tin cao

4 Ưu điểm và nhược điểm.

Vấn đề trong sửa chữa

và an toàn lao động

II Truyền thụng tin trong sợi quang.

A a)

b)

Nguồn

tín hiệu

Phần điện tử

A

Nguồn

tín hiệu

Phần điện tử

C

Sợi quang SQ

Biến đổi

điện quang E/O

C

Kênh truyền dẫn Điều biến

Tín hiệu thu

Tín hiệu thu

D B

B

Biến đổi

điện quang O/E

D

Phần điện tử

Giải điều Phần

điện tử

Tổng quỏt hệ thống thụng tin điện (a) và quang(b)

 Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng chủ yếu dựa vào hiện tượng phản xạ

toàn phần của tia sáng tại mặt phân cách hai môi trường khi nó đi từ môi trường đặc hoá sang môi trường loãng hơn

Truyền dẫn.

 Ánh sáng truyền dựa trên phản xạ toàn phần

 Ánh sáng có thể truyền được trong sợi quang uốn cong với 1 độ

cong nằm trong giới hạn

Khẩu độ NA.

Sự phản xạ toàn phần chỉ xảy ra đối với những tia sáng có góc tới

ở đầu sợi nhỏ hơn góc giới hạn qmax Sin của góc giới hạn này được gọi

là khẩu độ, ký hiệu NA

1 A

B

Trong quá trình truyền tín hiệu trên sợi quang, công suất sẽ bị suy hao vì nhiều lý do

Suy hao do hấp thụ

Suy hao do tán xạ

Suy hao do sợi quang bị uốn cong

Suy hao do tiếp điểm giữa các đầu nối không hoàn hảo.

III Suy hao trong sợi quang.

Biểu thức tổng quát để tính độ suy hao

A

Trong đó:

A: hệ số suy haoP2:công suất tại điểm xétP1:công suất ở ngõ vào

  

SUY HAO DO H P TH ẤP THỤ Ụ

 Do trong s i quang v n còn t n t i các t p ợi quang vẫn còn tồn tại các tạp ẫn còn tồn tại các tạp ồn tại các tạp ại các tạp ại các tạp

ch t(kim lo i, ion,…) ,các t p ch t này h p th ất ại các tạp ại các tạp ất ất ụ ánh sáng r t t t nên gây ra nh hất ốt nên gây ra ảnh hưởng tới tín ảnh hưởng tới tín ưởng tới tín ng t i tín ới tín

hi u.ệu

 Đ có để nhất ượi quang vẫn còn tồn tại các tạp c s i quang có đ suy hao dợi quang vẫn còn tồn tại các tạp ộ suy hao dưới 1dB cần có đồng ưới tín i 1dB c n có đ ng ần có đồng ồn tại các tạp

đ t p ch t dộ suy hao dưới 1dB cần có đồng ại các tạp ất ưới tín i 10-8

 Công ngh ch t o càng cao thì suy hao do h p th càng ệu ế tạo càng cao thì suy hao do hấp thụ càng ại các tạp ất ụ

th p.ất

 Gi i pháp:  ch t o s i quang sao cho các s t p trung ion ảnh hưởng tới tín ế tạo càng cao thì suy hao do hấp thụ càng ại các tạp ợi quang vẫn còn tồn tại các tạp ự tập trung ion ập trung ion

OH r t nh đ suy hao 0,2dB/km t i bất ỏ để suy hao 0,2dB/km tại bước sóng 1550nm ể nhất ại các tạp ưới tín c sóng 1550nm

SUY HAO DO TÁN XẠ

 Khi tín hi u truy n t i nh ng ch không đ ng nh t s ệu ền tới những chỗ không đồng nhất sẽ ới tín ững chỗ không đồng nhất sẽ ỗ không đồng nhất sẽ ồn tại các tạp ất ẽ

x y ra hi n t ảnh hưởng tới tín ệu ượi quang vẫn còn tồn tại các tạp ng tán x theo các b ại các tạp ưới tín c sóng khác

nhau.

 Nguyên nhân do quá trình ch t o có s không đ ng ế tạo càng cao thì suy hao do hấp thụ càng ại các tạp ự tập trung ion ồn tại các tạp

nh t v m t đ v t li u và s thay đ i thành ph n ất ền tới những chỗ không đồng nhất sẽ ập trung ion ộ suy hao dưới 1dB cần có đồng ập trung ion ệu ự tập trung ion ổi thành phần ần có đồng oxit (P2O5, SiO2, GeO2).

 Tán x Rayleigh: đ suy hao t l ngh ch v i lũy th a ại các tạp ộ suy hao dưới 1dB cần có đồng ỉ lệ nghịch với lũy thừa ệu ịch với lũy thừa ới tín ừa

b c 4 c a b ập trung ion ủa bước sóng ưới tín c sóng

o Ở bước sóng 850nm, suy hao khoảng 1-2dB/km ưới tín b c sóng 850nm, suy hao kho ng 1-2dB/km ảnh hưởng tới tín

o Ở bước sóng 850nm, suy hao khoảng 1-2dB/km ưới tín b c sóng 1310nm, suy hao kho ng 0.3dB/km ảnh hưởng tới tín

SUY HAO DO S I B U N CONG ỢI BỊ UỐN CONG Ị UỐN CONG ỐN CONG

 Đây là suy hao ngoài b n ch t c a ảnh hưởng tới tín ất ủa bước sóng

s i, s i d n quang khi b u n cong ợi quang vẫn còn tồn tại các tạp ợi quang vẫn còn tồn tại các tạp ẫn còn tồn tại các tạp ịch với lũy thừa ốt nên gây ra ảnh hưởng tới tín

gây ra hi n t ệu ượi quang vẫn còn tồn tại các tạp ng phát x ánh sáng ại các tạp

ra ngoài v s i làm tín hi u b suy ỏ để suy hao 0,2dB/km tại bước sóng 1550nm ợi quang vẫn còn tồn tại các tạp ệu ịch với lũy thừa

hao đi m t đ nh t đ nh ộ suy hao dưới 1dB cần có đồng ộ suy hao dưới 1dB cần có đồng ất ịch với lũy thừa

 S i b u n v i bán kính cong càng ợi quang vẫn còn tồn tại các tạp ịch với lũy thừa ốt nên gây ra ảnh hưởng tới tín ới tín

nh thì đ suy hao càng l n ỏ để suy hao 0,2dB/km tại bước sóng 1550nm ộ suy hao dưới 1dB cần có đồng ới tín

 Trong th c t , n u h n ch đ ự tập trung ion ế tạo càng cao thì suy hao do hấp thụ càng ế tạo càng cao thì suy hao do hấp thụ càng ại các tạp ế tạo càng cao thì suy hao do hấp thụ càng ượi quang vẫn còn tồn tại các tạp c đ ộ suy hao dưới 1dB cần có đồng

cong c a cáp trong bán kính cho ủa bước sóng

phép thì có th b qua suy hao này ể nhất ỏ để suy hao 0,2dB/km tại bước sóng 1550nm.

SUY HAO DO TI P XÚC GI A CÁC Đ U N I ẾP XÚC GIỮA CÁC ĐẦU NỐI ỮA CÁC ĐẦU NỐI ẦU NỐI ỐN CONG

Khi n i các đo n cáp l i v i nhau, các đ u n i không ốt nên gây ra ảnh hưởng tới tín ại các tạp ại các tạp ới tín ần có đồng ốt nên gây ra ảnh hưởng tới tín chu n s làm tín hi u b suy hao, có th do: ẩn sẽ làm tín hiệu bị suy hao, có thể do: ẽ ệu ịch với lũy thừa ể nhất

 B m t cáp không đ ền tới những chỗ không đồng nhất sẽ ặt cáp không được mài nhẵn ượi quang vẫn còn tồn tại các tạp c mài nh n ẵn

 L n t p ch t vào đ u n i ẫn còn tồn tại các tạp ại các tạp ất ần có đồng ốt nên gây ra ảnh hưởng tới tín

 2 đ u n i v i nhau không ti p xúc toàn di n ần có đồng ốt nên gây ra ảnh hưởng tới tín ới tín ế tạo càng cao thì suy hao do hấp thụ càng ệu.

 Hi n t ệu ượi quang vẫn còn tồn tại các tạp ng khúc x , tán x gi a 2 đ u n i ại các tạp ại các tạp ững chỗ không đồng nhất sẽ ần có đồng ốt nên gây ra ảnh hưởng tới tín

GI I PHÁP: ẢI PHÁP:

Dùng thi t b chuyên d ng đ th c hi n vi c n i cáp ế tạo càng cao thì suy hao do hấp thụ càng ịch với lũy thừa ụ ể nhất ự tập trung ion ệu ệu ốt nên gây ra ảnh hưởng tới tín

và tuân theo đúng quy trình.

IV.Giới thiệu bộ thí nghiệm

 Thi t b bao g m hai t m chính: t m phát (TX Board), ế tạo càng cao thì suy hao do hấp thụ càng ịch với lũy thừa ồn tại các tạp ất ất

t m thu ( RX Board), đ u có m t n đ nh 5V và có th ất ền tới những chỗ không đồng nhất sẽ ộ suy hao dưới 1dB cần có đồng ổi thành phần ịch với lũy thừa ể nhất

c m thêm 9V r i Nó mang theo ba khe c m k t n i tr c ắm thêm 9V rời Nó mang theo ba khe cắm kết nối trực ời Nó mang theo ba khe cắm kết nối trực ắm thêm 9V rời Nó mang theo ba khe cắm kết nối trực ế tạo càng cao thì suy hao do hấp thụ càng ốt nên gây ra ảnh hưởng tới tín ự tập trung ion

ti p, mà trong đó các thành ph n khác c a b này có ế tạo càng cao thì suy hao do hấp thụ càng ần có đồng ủa bước sóng ộ suy hao dưới 1dB cần có đồng

th để nhất ượi quang vẫn còn tồn tại các tạp c c m vào.ắm thêm 9V rời Nó mang theo ba khe cắm kết nối trực

1 Bảng chính

 Có điểm đo (MP) giữa các kết nối để tạo điều kiện giám sát điện áp tại

các điểm được lựa chọn trong việc bố trí thí nghiệm

 Cũng nằm trên tấm chính là kết nối phát quang và kết nối nhận, mà sợi

quang polymer (1 mm đường kính) có thể được đính kèm

đường truyền và điều chỉnh mức tín

hiệu tham chiếu

b Máy phát tần số thấp (LF GEN.)

 Điều này tạo ra một tín hiệu sin với tần số khoảng 1 kHz và biên

độ 1,4 V, được đặt lên điện áp 2V DC

Các tế bào Wien được sử

dụng trong các phản hồi tích

cực của các bộ khuếch đại hoạt

động Biên độ của tín hiệu

được ổn định bởi cổng diode

trong mạch hồi tiếp âm

c Bộ khuếch đại Micro ( MIC.AMP)

 Tạo ra các tín hiệu âm thanh đầu

vào và khuếch đại nó mức độ

thích hợp Có thể điều chỉnh

khuếch đại bên trong phạm vi

1-1000 sử dụng trimmer của

mô-đun

 Các tín hiệu đầu ra được đặt

chồng lên trên điện áp 2V DC

 Module này biến đổi tín hiệu điện áp tương tự thành tín hiệu điện, và điện áp đầu ra là tuyến tính phụ thuộc vào điện áp đầu vào

 Mức độ tín hiệu ghi trên mô-đun bằng

độ sáng của đèn LED màu đỏ

d Phát tín hiệu tương tự (ANAL.TX)

e Phát tín hiệu số (DIG.TX)

 Module này bao gồm bốn Smith "thả xuống" mạch, hai trong số đó hình thành các tín hiệu đầu vào, trong khi hai cái khác tạo ra các tín hiệu thử nghiệm với tần số khoảng 1 kHz Chuyển nút trượt trên bảng điều khiển

xác định xem tín hiệu đầu vào hoặc thử nghiệm dao động được chọn làm nguồn điều chế

 Đầu vào cho các mô-đun điều khiển được bảo vệ bởi điốt Tình trạng đầu ra được chỉ định bởi LED đỏ

f Nối tiếp TXD (RS232 – TX)

 Module này biến đổi tín hiệu từ cổng nối tiếp (± 12V) đến TTL mức điện áp (0 - 5V) Nó sử dụng MAX-232 cho việc chuyển đổi tín hiệu

3 Module thu.

Module này biến đổi dòng điện từ việc thu quang

trên bảng điều khiển chính thành điện áp tương tự DC

Mức độ tín hiệu được chỉ định bởi độ sáng của LED

màu xanh lá cây

Độ nhạy của mô-đun có thể được sửa đổi bằng tông

đơ đầu vào, do đó điện áp đầu ra của module là ở mức

độ tương tự như điện áp đầu vào của máy phát tương tự

a Nhận tương tự (ANAL.RX)

Điều này đảm bảo rằng những thay đổi suy giảm dọc theo con đường truyền là bồi thường Những thay đổi này gây ra bởi sự tắt dần ngẫu nhiên các kết nối sợi quang và bằng cách sử dụng sợi quang học có độ dài khác nhau

b Khuếch đại tần số thấp + loa, (LF.AMP)

 Module này xử lý tín hiệu từ máy thu tương tự

Nó được sử dụng khi bảng điều khiển phát điện tần

số thấp, bộ khuếch đại micro hoặc một nguồn tín hiệu âm thanh được thiết lập

 Module này có một biến trở chỉnh độ lớn (âm lượng) quy định, một bộ khuếch đại, và một loa nhỏ

 Trong khi sử dụng các bộ khuếch đại micro ở phía máy phát và sử dụng các bộ khuếch đại tần số thấp ở phía thu, điều quan trọng là cả hai vị trí set-

up đủ xa nhau và thiết lập mức độ khuếch đại phù hợp để tránh phản hồi âm thanh

 Module này biến đổi tín hiệu TTL từ (0 - 5V) đến cổng nối tiếp mức điện áp (± 12V)

Nó sử dụng MAX-232 cho việc chuyển đổi tín hiệu

d Nối tiếp RxD (RS232 - RX)

Thiết bị bao gồm ba sợi quang polymer đường kính 1 mm, dài 2m, 3m, 5m, một sợi quang học dài 3 m có đường kính bên ngoài vỏ 2 mm

4 Các bộ phận khác

a Thành phần quang học

b Thiết bị đo.

Cho phép đo lường mức điện áp

giữa các điểm đo GND và MP1

hoặc MP2 trên bảng chính

c Nguồn cung cấp

Điện được cung cấp bởi hai adapter được kết nối với bảng chính Nguồn cấp dữ liệu điện

áp là 9 V

d Giá đở sợi cơ học

Giá đỡ được cố định vào thước kẹp để đo Sự kết hợp này rất hữu ích cho các trình diễn các tổn thất gây ra bởi một sợi cáp liên kết không hoàn hảo

e Bột mài

Ba bột mài tốt màu tím, màu vàng và

trắng được sử dụng để giũa mịn đầu cáp

h Xi lanh uốn

Các xi-lanh uốn được sử dụng

trong các phép đo suy giảm

Hai cáp dữ liệu được sử dụng để kết nối các Serial TxD và Serial RxD

vào module máy tính truyền và nhận

i Cáp dữ liệu

k CD medium

CD chứa phần mềm giao tiếp của OptoSerial-RxD, TxD cho truyền

tín hiệu của thí nghiệm kỹ thuật số

IV.Tổng kết

 M ng cáp quang đại các tạp ười Nó mang theo ba khe cắm kết nối trực ng tr c xuyên qu c gia.ụ ốt nên gây ra ảnh hưởng tới tín

 M ng quang riêng c a các công ty đại các tạp ủa bước sóng ười Nó mang theo ba khe cắm kết nối trực ng s t,b ắm thêm 9V rời Nó mang theo ba khe cắm kết nối trực ộ suy hao dưới 1dB cần có đồng

ngành…

 Đường cáp quang trung kế.

Đường cáp quang thả biển liên quốc gia

Đường cáp quang truyền số liệu,mạng lan

gia đình như FTTH FPT-FTTH VNPT

 Tổng kết về cáp quang:

khai một hệ thống mạng truy nhập quang đến từng hộ gia

đình là một xu thế tất yếu.Đó chính là mạng FTTH-fiber to the home(cáp quang đến tận nhà)

quang được kéo từ các thiết bị chuyển mạch của nhà cung cấp dịch vụ đến thuê bao.Do đó nó có thể thay thế cơ sở hạ tầng cáp đồng hiện tại như dây điện thoại,cáp đồng trục

 Đây là một kiến trúc mạng tương đối mới và đang phát triển nhanh chóng bằng cách cung cấp băng thông lớn hơn cho người dùng.Hiện nay,công nghệ cáp quang có thể cung cấp đường truyền lên tới tốc độ 100 Mbps.

Thanks for listening!!!