Bài giảng Thông tin sợi quang - Chương 1: Hệ thống thông tin sợi quang

Bài giảng Thông tin sợi quang - Chương 1: Hệ thống thông tin sợi quang cung cấp cho học viên những thông tin về sự phát triển của các hệ thống thông tin; các giai đoạn phát triển, ưu điểm của hệ thống thông tin sợi quang; sơ đồ nguyên lí của hệ thống thông tin sợi quang;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Thông tin sợi quang - Chương 1: Hệ thống thông tin sợi quang MÔN HỌC THÔNG TIN SỢI QUANG 3/2/2020 1 NỘI DUNG MÔN HỌC Chương 1: Hệ thống thông tin sợi quang Chương 2: Sợi quang Chương 3: Máy phát quang Chương 4: Máy thu quang Chương 5: WDM-EDFA-HFA Chương 6: Thiết kế Hệ thống thông tin sợi quang 3/2/2020 2 CHƯƠNG 1 HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG 3/2/2020 3 Nội dung của chương 1 ❖ Sự phát triển của các hệ thống thông tin. ❖ Các giai đoạn phát triển, ưu điểm của hệ thống thông tin sợi quang. ❖ Các khái niệm cơ bản về hệ thống thông tin, băng tần cơ sở và băng thông, tín hiệu tương tự và tín hiệu số, sóng kết hợp và không kết hợp, điều chế và mã hoá đường. ❖ Sơ đồ nguyên lí cuả hệ thống thông tin sợi quang. ❖ Các thành phần của hệ thống: máy phát, máy thu và sợi quang. ❖ Ứng dụng của TTSQ ❖ Câu hỏi ôn tập và thảo luận 3/2/2020 4 Lịch sử phát triển của các hệ thống thông tin Mô hình truyền tín hiệu bằng quang học của Claude Chappe 3/2/2020 5 Lịch sử phát triển của các hệ thống thông tin (tt) Sự phát triển của tích BL trong giai đoạn 1850- 2000 3/2/2020 6 Sự phát triển của các hệ thống thông tin (tt) Sự phát triển của tích số BL của hệ thống thông tin sợi quang qua các giai đoạn 3/2/2020 7 Sự phát triển của hệ thống thông sợi tin quang (tt) +Thế hệ đầu tiên: hoạt động ở bước sóng 800nm và sử dụng Laser bán dẫn GaAs. -Sau giai đoạn thử nghiệm (1977-1979) các hệ thống được triển khai vào năm 1980 hoạt động với tốc độ bít 45 Mb/s và khoảng lặp 45 km. -Trong những năm 1970, khoảng lặp tăng lên đáng kể vì hệ thống làm việc ở bước sóng 1300nm, tương ứng với tổn hao sợi nhỏ hơn 1dB/km. Hơn nữa, tại bước sóng này sợi tán sắc cực tiểu. Các ưu điểm này thúc đẩy việc phát triển các Laser bán dẫn và bộ tách quang hoạt động ở bước sóng 1300 nm. 3/2/2020 8 Sự phát triển của hệ thống thông sợi tin quang (tt) + Thế hệ thứ hai: bắt đầu vào đầu những năm 1980, với tốc độ bít của các hệ thống ban đầu Sự phát triển của hệ thống thông sợi tin quang (tt) +Thế hệ thứ ba bắt đầu vào đầu những năm 1985, nhiều thí nghiệm đã thành công khi truyền thông tin với tốc độ bít 4 Gb/s và khoảng cách trên 100 km. -Năm 1990, người ta đã triển khai các hệ thống thế hệ thứ 3 đặc trưng bởi việc triển khai hệ thống sử dụng sợi quang tán sắc dịch chuyển DSF làm giảm được tán sắc cho phép tăng tốc độ bít lên 2,5 Gb/s và sau đó đạt đến 10 Gb/s. -Điểm hạn chế của thế hệ này là việc phải dùng các bộ lặp quang-điện-quang (Repeater) với khoảng cách tiêu biểu 60 km-70 km làm tăng giá thành và độ phức tạp cho hệ thống. 3/2/2020 10 Sự phát triển của hệ thống thông sợi tin quang (tt) -Để tăng khoảng cách truyền dẫn người ta sử dụng hệ thống thông tin quang Coherence với các sơ đồ tách sóng đồng tần và đổi tần vì chúng cho phép tăng độ nhạy của máy thu. -Trong những năm 1980, hệ thống này đã được nghiên cứu và đạt nhiều kết quả khả quan trong thực nghiệm. Tuy nhiên, việc triển khai hệ thống Coherence bị trì hoãn và chuyển hướng do sự xuất hiện của các bộ khuếch đại sợi quang vào các năm sau đó. 3/2/2020 11 Sự phát triển của hệ thống thông sợi tin quang (tt) +Thế hệ thứ tư được đặc trưng bằng việc sử dụng khuếch đại quang để tăng khoảng cách và kỹ thuật ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM để nâng cao dung lượng truyền dẫn, cho phép tăng dung lượng lên gấp đôi trong mỗi 6 tháng và đạt được tốc độ bít 10Tb/s vào năm 2001. - Như vậy, đặc trưng của thế hệ này việc triển khai hệ thống khoảng cách truyền dẫn lớn nhờ sự kết hợp giữa khuếch đại quang và WDM 3/2/2020 12 Sự phát triển của hệ thống thông sợi tin quang (tt) -Trong hầu hết các hệ thống WDM, tổn hao trên sợi quang được bù nhờ các bộ khuếch đại EDFA được mắc chuỗi (mắc xen kẽ) trên tuyến với khoảng lặp (60-80)km. Các hệ thống đó đã bắt đầu được triển khai vào những năm 1990. -Năm 1991, người ta đã thực nghiệm thành công việc truyền dẫn thông tin tốc độ bít 2,5 Gb/s với khoảng cách 21.000 km và 5 Gb/s với đường truyền 14.300 km. Từ năm 1996, nhiều hệ thống xuyên đại dương, chẳng hạn hệ thống cáp quang biển xuyên Đại tây dương và Thái bình dương, đã được triển khai và sử dụng. 3/2/2020 13 Sự phát triển của hệ thống thông sợi tin quang (tt) -Điều này thúc đẩy việc nghiên cứu tìm ra các bộ khuếch đại mới có phổ trải rộng từ 1450 nm đến 1630 nm. Kết quả là năm 2000, một hệ thống thực nghiệm đạt 3,28 Gb/s, 82 kênh, mỗi kênh 40 Gb/s, khoảng cách 3000 km, với tích BL: 10.000 (Tb/s)-km. - Chỉ trong 1 năm, dung lượng được nâng lên trên 11 Tb/s (273 kênh, mỗi kênh 40 Gb/s, khoảng cách 117 km. Cuối năm 2000, các hệ thống đường trục trên mặt đất đã đạt được dung lượng 1,6 Tb/s. Như vậy so với dung lượng 45 Mb/s của hệ thống thế hệ 1 trong năm 1980, dung lượng thông tin của thế hệ thứ tư đã tăng gấp 10.000 lần trong vòng 20 năm. 3/2/2020 14 Sự phát triển của hệ thống thông sợi tin quang (tt) +Thế hệ thứ năm: mở rộng số kênh trong WDM nhờ sử dụng khuếch đại Raman khuếch đại tín hiệu trong S,C và L. Ngoài ra một kiểu sợi quang mới, có tổn hao nhỏ trong vùng bước sóng rất rộng (1300-1650)nm đã được triển khai. Nhờ đó, hệ thống WDM: hàng ngàn kênh thông tin với tốc độ bít mỗi kênh cũng không ngừng tăng l ...