1

Bμi gi¶ng

Kü thuËttruyÒn dÉn 1

Gi¶ng viªn: ThS. Phan Thanh HiÒn

2

Vai trò - Vị trí môn học1. Vai trò:

1. Cung cấp kiến thức tổng quan về hệ thống truyền dẫnsố

2. Các thông số cơ bản trong kênh truyền dẫn số.3. Các kỹ thuật truyền dẫn số điển hình ( PDH, SDH,…)4. Các mô hình quản lý mạng truyền dẫn.

2. Vị trí môn học:1. Các môn học tiên quyết: Cơ sở thông tin số; Lý thuyết

thông tin; Kỹ thuật mạch điện tử2. Các môn học song hành: Thông tin vi ba số, Mạng máy

tính; Kỹ thuật truyền hình

3

Hình thức học – Đánh giá1. Yêu cầu:

Đi học đầy đủ ( không nghỉ quá số tiết quy định)Chuẩn bị bài trước khi đến lớp.Chuẩn bị giáo trình và tài liệu tham khảo…

2. Đánh giá:1. Kiểm tra giữa kỳ: Thi viết2. Thi kết thúc học phần: Thi viết3. Điểm chuyên cần: Sinh viên có thể đăng ký làm tiểu

luận,…

4

Tài liệu học tậpSách, giáo trình chính:

[1]; Nguyễn Quốc Bình; Kỹ thuật truyền dẫn số; NXB Quân đội nhân dân; 2001.[2]; Chu Công Cẩn; Kỹ thuật truyền dẫn SDH; NXB Giaothông vận tải; 2003.[3]; Nguyễn Hồng Sơn; Kỹ thuật truyền số liệu; NXB Lao động - Xã hội; 2002.Sile bài giảng, tài liệu kèm theo.- Sách tham khảo: [4]; Nguyễn Thúc Hải; Mạng máy tính và các hệ thốngmở; NXB Giáo dục; 1997.

5

Nội dung môn họcChương 1: Tổng quan về hệ thống truyền dẫn

Chương 2: Số hoá tín hiệu liên tục trong các hệ thốngtruyền dẫn số.

Chương 3: Ghép kênh trong truyền dẫn tín hiệu số

Chương 4: Xử lý tín hiệu băng gốc

Chương 5: Kỹ thuật truyền dẫn PDH

Chương 6: Kỹ thuật truyền dẫn SDH

Chương 7: Đồng bộ trong truyền dẫn số

6

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN

7

Nội dung chính

1. Các đặc điểm của hệ thống thông tin số

2. Trình bầy một số khái niệm và thuật ngữ

3. Sơ đồ khối hệ thống thông tin số cơ bản

4. Các tham số chất lượng cơ bản của hệ thống thông tin số

5. Hệ thống truyền dẫn số

6. Dịch vụ mạng viễn thông và môi trường truyền

8

1. Các đặc điểm hệ thống thông tin số

Các hệ thống thông tin số được dùng để truyền tin tức từnơi này đến nơi khác.Bản tin là dạng hình thức chứa đựng thông tin ( Có thểliên tục hay rời rạc)Biểu diễn vật lý của một bản tin được gọi là tín hiệu.Tín hiệu truyền dẫn có thể là:

Tín hiệu AnalogTín hiệu số

9

2. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ THUẬT NGỮ

Tóm lược một số kiến thức cơ bản :Khái niệm và thuật ngữTín hiệu và nhiễu

10

Tín hiệu

11

Tín hiệu

12

T

A

Tần số của tín hiệuMiền thời gian Miền tần số

A

T

T

A

1 giây (s)

f

A

A

A

0

f

2f

F

F

F

13

Phổ của tín hiệu

f = 300 Hz 300

F (Hz)

600 Hz 600

F (Hz)

700 Hz 700

F (Hz)

F (Hz)

Phổ: Tầm tần số chứa trong tín hiệu

14

Băng thôngA

F500 2500

Băng thông tuyệt đốiĐộ rộng phổ (được đo bằng sự chênh lệch tần số cao nhất và thấp nhấtmà kênh hỗ trợ)Băng thông càng lớn, tốc độ truyền càng cao

Băng thông hiệu dụngBăng thôngDải tầm tần số hẹp chứa hầu hết năng lượng của t/h

Bandwidth = 2500 – 500 = 2000 Hz

15

Phổ âm của thoại

16

NhiễuTín hiệu thêm vào giữa thiết bị phát và thiết bị thuCác loại nhiễu

Nhiễu nhiệtNhiễu điều chếNhiễu xuyên kênh (cross talk)Nhiễu xung

17

Nhiễu

18

Nhiễu nhiệtDo dao động nhiệt của các điện tử trong chất dẫn

Hàm của nhiệt độPhân tán đồng nhất trên phổ tần sốNhiễu trắngKhông thể loại bỏ→ giới hạn hiệu suất của hệ thốngNhiễu trong băng thông 1Hz của bất kỳ chất dẫn nào

N0 = kTN0: mật độ công suất nhiễu (watt/Hz)k: hằng số Boltzmann (= 1.38 x 10-23 J/0K)T: nhiệt độ (0K)

Nhiễu trong băng thông W Hz: N = N0W = kTW

19

NhiễuNhiễu điều chế

T/h nhiễu có tần số là tổng hoặc hiệu tần số của các t/h dùng chungmôi trường truyềnDo tính phi tuyến của thiết bị thu/phát

Nhiễu xuyên kênh (crosstalk)T/h từ đường truyền này ảnh hưởng sang các đường truyền khácCùng độ lớn (hoặc nhỏ hơn) nhiễu nhiệt

Nhiễu xungXung bất thường (spike)

e.g. ảnh hưởng điện từ bên ngoàiThời khoảng ngắnCường độ caoẢnh hưởng nhiều đến quá trình trao đổi dữ liệu số

Xung 0.01s làm mất 50 bit dữ liệu nếu truyền ở tốc độ 4800bps

20

Tốc độ kênh truyền (khả năng kênh)Đặc điểm

Có thể truyền nhiều hơn một bit ứng với mỗi thay đổi củatín hiệu trên đường truyền.Tốc độ truyền thông tin cực đại bị giới hạn bởi băng thôngcủa kênh truyền

Công thức NyquistNếu tốc độ truyền tín hiệu là 2W thì tín hiệu với tần số nhỏhơn (hoặc bằng) W là đủ; ngược lại nếu băng thông là W thì tốc độ tín hiệu cao nhất là 2WC = 2W x log2M

C : tốc độ truyền t/h cực đại (bps) khi kênh truyền không cónhiễuW : băng thông của kênh truyền (Hz)M : số mức thay đổi tín hiệu trên đường truyền

Độ hữu hiệu băng thông: B = R/W (bps HZ-1)

21

Tốc độ kênh truyền

22

Tốc độ kênh truyền

23

Tốc độ dữ liệuBaud rate (baud/s)

Nghịch đảo của phần tử dữ liệu ngắn nhất (số lần thay đổi tín hiệuđường truyền mỗi giây)Tín hiệu nhị phân tốc độ 20Hz: 20 baud (20 thay đổi mỗi giây)

Bit rate (bps hoặc bit/s)Đặc trưng cho khả năng của kênh truyềnTốc độ truyền dữ liệu cực đại trong trường hợp không có nhiễuBằng baud rate trong trường hợp tín hiệu nhị phânKhi mỗi thay đổi đường truyền được biểu diễn bằng 2 hay nhiều bit, tốc độ bit khác với tốc độ baud

Quan hệ giữa Baud rate và Bit rateR = Rs x log2M = Rs x m

R : tốc độ bit (bit/s)Rs : tốc độ baud (baud/s)M : số mức thay đổi tín hiệu trên đường truyềnm : số bit mã hóa cho một tín hiệu

24

Bit rate

25

Tỉ lệ tín hiệu so với nhiễuSignal to Noise ratio

SNR = 10 x log10 (S/N) (dB)S : công suất tín hiệu nhậnN : công suất nhiễu

Công thức Shannon-HartleyC = W x log2 (1 + S/N) (bps)

C: tốc độ truyền t/h cực đại khi kênh truyền không có nhiễu

26

Chiều dài sóngKhoảng cách chiếm bởi một chu kỳKhoảng cách giữa 2 điểm pha tương ứng trong 2 chu kỳliên tiếpKý hiệu λGiả sử vận tốc t/h là v

λ = vTλf = vc = 3*108 ms-1 (tốc độ ánh sáng)

27

3. Sơ đồ khối hệ thống thông tin số

Tạo khuân

Tạo khuân

Mã hoá nguồn

Giải mã nguồn

Mã hoá mật

Giải mã mật

Mã hoá khênh

Giải mã khênh

Điều chế

Phân khênh

Ghép khênh

Giải điều chế

Trải phổ

Giải trải phổ

Đa truy nhập

Đa truy nhập

Máy phát

Máy thu

Kênh truyền

Đồng bộ

Từ các nguồn khác

Tới các đích khác

Từ nguồn tin

Tới bộ nhận tin

* * * * *

* * * * *

* : Chuỗi bít

# # #

###

#: Chuỗi dạng sóng

Đây là sơ đồ hệ thống thông tin số điển hình song không phải nhất thiết hệthống nào cũng phải thực hiện đầy đủ các thuật toán cơ bản này.

28

Chức năng các khối trong sơ đồ

Tạo khuôn dạng tín hiệu: thực hiện biến đổi tín tức cầntruyền thể hiện ở dạng tín hiệu liên tục hay số thành cácchuỗi bit nhị phân.Mã hoá và giải mã nguồn tín hiệu: thực hiện nén và giảinén tín hiệu nhằm giảm tốc độ bit để giảm phổ tín hiệu.Mã mật: thực hiện mã chuỗi bit theo 1 khoá xác địnhnhằm bảo mật tin tức.Mã kênh: chống nhiễu và các tác động xấu khác trênđường truyền.

29

Chức năng các khối trong sơ đồGhép, tách kênh: thực hiện truyền tin từ nhiều nguồn tin khác nhau tới các đích nhận tin khác nhau trên 1 hệ thốngtruyền dẫn.Điều chế (MODEM) là biến đổi tín hiệu từ băng tần cơ sởsang tín hiệu thích hợp với đường truyền dẫn.Trải phổ: nhằm mục đích chống nhiễu và bảo mật tin tức.Đa truy nhập: cho phép nhiều đối tượng có thể truy nhậpmạng thông tin để sử dụng hệ thống truyền dẫn theo yêucầu.Đồng bộ mạng: bao gồm đồng bộ nhịp và dồng bộ sóngmang

30

4. Các tham số đặc trưng trong truyền dẫn

1. Công suất phát.

2. Dải tần kênh.

3. Tỷ số S/N.

4. Suy hao.

5. Méo trễ nhóm.

6. BER.

31

4.1 Công suất phát

Công suất phát: Phụ thuộc hoàn toàn vào máy phát.Công suất phát lớn thì khoảng cách truyền dẫn tốt hơn, xahơn.Tuỳ thuộc vào kênh truyền dẫn mà công suất phát củamáy phát có thể thay đổi để đảm bảo việc truyền dẫn vàkhông tác động lên các hệ thống xung quanh.

32

4.2. Dải tần hay Băng thôngA

F

Băng thông tuyệt đốiĐộ rộng phổ (được đo bằng sự chênh lệch tần số cao nhất và thấp nhấtmà kênh hỗ trợ)Băng thông càng lớn, tốc độ truyền càng cao

Băng thông hiệu dụngBăng thôngDải tầm tần số hẹp chứa hầu hết năng lượng của t/h

500 2500

Bandwidth = 2500 – 500 = 2000 Hz

33

4.3. Tỉ số tín hiệu/ nhiễu (S/N)

Tỉ số tín hiệu/nhiễu (S/N): Đặc trưng cho môi trườngtruyền dẫn.Tỉ số S/N cao tương đương với kênh truyền tốt, độ ổnđịnh cao, không bị tác động nhiều của nhiễu. Ngược lạinếu tỉ số S/N thấp thì kênh truyền này bị tác động rấtnhiều của nhiễu.Đối với kênh truyền có tỉ số S/N thấp thì bắt buộc phải sửdụng mã hoá, trải phổ nhằm chống nhiễu.

34

4.4. Suy hao hay Suy giảm tín hiệu

T/h nhận được khác với t/h truyền điAnalog – suy giảm chất lượng t/hDigital – lỗi trên bit

Nguyên nhânSuy yếu và méo do suy yếu trên đường truyềnMéo do trễ truyềnNhiễu

35

Độ suy giảm tín hiệuĐịnh nghĩa (signal attenuation)

Khi một tín hiệu lan truyền qua một môi trường truyền, cường độ(biên độ) của tín hiệu bị suy giảm (theo khoảng cách)Tùy thuộc vào môi trường truyền dẫn

Đối với môi trường vô tuyến, suy giảm cường độ t/h là một hàm phứctạp theo khoảng cách và thành phần khí quyển

Cường độ t/h nhận phảiĐủ mạnh để thiết bị nhận nhận biết đượcĐủ cao so với nhiễu để t/h không bị lỗiSuy yếu là một hàm tăng theo tần số

Kỹ thuật cân bằng độ suy yếu trên dải tần sốDùng bộ khuyếch đai (khuyếch đại ở tần số cao nhiều hơn)

Đo bằng đơn vị decibel (dB)Cường độ t/h suy giảm theo hàm logaritĐộ lợi/độ hao hụt của các tầng nối tiếp có thể được tính bằng phéptoán đơn giản (+/-)

36

Độ suy giảm tín hiệuĐo bằng đơn vị decibel (dB)

Cường độ t/h suy giảm theo hàm logaritĐộ lợi/độ hao hụt của các tầng nối tiếp có thể được tínhbằng phép toán đơn giản (+/-)

Công thứcAttenuation = 10log10(P1/P2) (dB)

P1: công suất của tín hiệu nhận (W)P2: công suất của tín hiệu truyền (W)

Decibel (dB) là giá trị sai biệt tương đốiCông suất suy giảm ½ → độ hao hụt là 3dBCông suất tăng gấp đôi → độ lợi là 3dB

37

4.5. Trễ lan truyền tín hiệuMéo trễ truyền

Chỉ xảy ra trong môi trường truyền dẫn hữu tuyếnVận tốc lan truyền thay đổi theo tần số

Vận tốc cao nhất ở gần tần số trung tâmCác thành phần tần số khác nhau sẽ đến đích ở các thời điểm khácnhau

Công thứcTransmission propagation delay

Tp = S/VS : khoảng cách vật lý (meter)V : vận tốc lan truyền tín hiệu trên môi trường truyền, vd: vớisóng điện từ: v = 2 x 106 (m/s)

Round trip delay Tx = N/R

N : khối lượng dữ liệu truyền (bit)R : tốc độ truyền bit trên đường truyền.

38

Tham số chất lượng cơ bản của HTTTS

Yêu cầu của hệ thống thông tin số: Độ tin cậy cao và tốcđộ truyền nhanh.Đối với thông tin: Tham số chính đánh giá chất lượng hệthống đánh giá qua tỉ lệ lỗi bit (BER: Bit Error Ratio).BER: Là tỉ lệ giữa số bit nhận bị lỗi và tổng số bit đãtruyền trong khoảng thời gian quan sát.Khi khoảng thời gian quan sát tiền đến vô hạn thì tỉ lệ lỗibit tiến tới xác suất lỗi bit.Khi BER > 10-3 thì hệ thống truyền dẫn được xem là giánđoạn.

39

5. Môi trường truyền dẫnHữu tuyến (guided media – wire)

Cáp đồngCáp quang

Vô tuyến (unguided media – wireless)Vệ tinhHệ thống sóng radio: troposcatter, microwave, ...

Đặc tính và chất lượng được xác định bởi môi trường và tín hiệuĐối với hữu tuyến, môi trường ảnh hưởng lớn hơnĐối với vô tuyến, băng thông tạo ra bởi anten ảnh hưởng lớn hơn

Yếu tố ảnh hưởng trong việc thiết kế: tốc độ dữ liệu và khoảng cáchBăng thông

Băng thông cao thì tốc độ dữ liệu caoSuy yếu truyền dẫn

Nhiễu (nhiễu nhiệt, nhiễu điều chế, nhiễu xuyên kênh, nhiễu xung)Số thiết bị nhận (receiver)

Môi trường hữu tuyếnCàng nhiều thiết bị nhận, tín hiệu truyền càng mau suy giảm

40

Môi trường truyền dẫn

41

Môi trường truyền dẫn hữu tuyếnCáp xoắn đôiCáp đồng trụcCáp quang

Frequency Range

Typical Attenuation

Typical Delay Repeater Spacing

Twisted pair (with loading)

0 to 3.5 kHz 0.2 dB/km @ 1 kHz

50 µs/km 2 km

Twisted pairs (multi-pair cables)

0 to 1 MHz 0.7 dB/km @ 1 kHz

5 µs/km 2 km

Coaxial cable 0 to 500 MHz 7 dB/km @ 10 MHz

4 µs/km 1 to 9 km

Optical fiber 186 to 370 THz 0.2 to 0.5 dB/km

5 µs/km 40 km

42

Cáp đồng: two-wire open line

Single pair

Flat ribon

Terminating Connector

43

Cáp đồng: twisted-pairTách rờiXoắn lại với nhauThường được bó lại

Insulatingouter cover

Multi core

Insulatingouter cover

Protective screen (shield)

44

Cáp đồng: twisted-pairỨng dụng

Môi trường truyền dẫn thông dụng nhấtMạng điện thoại

Giữa các thuê bao và hộp cáp (subscriber loop)Kết nối các tòa nhà

Tổng đài nội bộ (Private Branch eXchange – PBX)Mạng cục bộ (LAN)

10Mbps hoặc 100Mbps

Ưu – nhược điểmRẻDễ dàng làm chủTốc độ dữ liệu thấpTầm ngắn

45

Cáp đồng: twisted-pairĐặc tính truyền dẫn

Analog Cần bộ khuếch đại mỗi 5km tới 6km

Độ suy giảm t/h: ~1dB/kmChuẩn trong ĐT: = 6dB

DigitalDùng tín hiệu tương tự hoặc tín hiệu sốCần bộ lặp (repeater) mỗi 2km hoặc 3km

Khoảng cách giới hạnBăng thông giới hạn (1MHz)Tốc độ dữ liệu giới hạn (100MHz)Dễ bị nhiễu và tác động của môi trường ngoài

46

Cáp đồng: twisted-pairKhông vỏ bọc giáp – Unshielded Twisted Pair (UTP)

Dây ĐT bình thườngRẻ nhấtDễ lắp đặtDễ bị nhiễu trường điện từ bên ngoài

Vỏ bọc giáp – Shielded Twisted Pair (STP)Vỏ giáp bện giúp giảm nhiễu và tác động bên ngoàiĐắt hơnKhó lắp đặt (cứng, nặng)

47

Cáp đồng: twisted-pairUTP Cat 3

Lên đến 16MHzĐược dùng trong liên lạc thoại ở hầu hết cácvăn phòngChiều dài xoắn (twist length): 7.5cm tới 10cm

UTP Cat 4Lên đến 20 MHz

UTP Cat 5Lên đến 100MHzĐược dùng phổ biến hiện nay trong các vănphòngChiều dài xoắn: 0.6cm đến 0.85cmThích hợp cho tốc độ truyền lên đến 100.106 bits/second

STP Cat 3: thích hợp cho tốc độ truyền lên đến10.106 bits/second

48

Cáp đồng: twisted-pair

49

Cáp đồng: Unshielded Twisted-Pair

50

Cáp đồng: Shielded Twisted-Pair

51

Cáp đồng: CoaxialỨng dụng

Môi trường truyền linh hoạt nhấtCáp truyền hìnhTruyền dẫn ĐT khoảng cách xa

FDMCó thể mang đồng thời 10.000 cuộc gọiSẽ bị thay thế bởi cáp quang

Kết nối các thiết bị khoảng cách gầnMạng cục bộ

Đặc tính truyền dẫnHiệu ứng bề mặt (skin effect)Analog

Cần bộ khuyếch đại mỗi vài kmKhoảng cách càng ngắn nếu tần số càng caoLên đến 500MHz

DigitalCần bộ lặp (repeater) mỗi km

52

Cáp đồng: Coaxial

53

Cáp đồng: coaxial

Insulatingouter cover

Braided outerconductor

Dielectricinsulatingmaterial

Centerconductor

Insulatingouter cover

Braided outerconductor

Dielectricinsulatingmaterial

Centerconductor

54

Cáp đồng: đặc điểm chungXác suất bit lỗi trên đường truyền (Bit Error Rate – BER) vào khoảng 10-6.Dễ bị ảnh hưởng của nhiễu (crosstalk, thermal,...) và môitrường xung quanh.Tốc độ truyền thông tin thay đổi tùy theo phạm vi hệthống được triển khai :

LAN: tốc độ 10Mbps ~ 100Mbps, khoảng cách khoảng vàitrăm mét (UTP: length < 100 m). WAN: tốc độ truyền thấp hơn, từ vài chục Kbps đến vàiMbps. Ví dụ: T1 ~ 1,5Mbps, E1 ~ 2Mbps, đường ĐT: 64Kbps

55

Cáp quang

Single core

Multicore

Plasticcoating

Optical core Optical claddingSingle core

Multicore

Plasticcoating

Optical core Optical cladding

56

Cáp quang

57

Cáp quang: lợi ích và ứng dụngLợi ích

Dung lượng caoTốc độ dữ liệu hàng trăm Gbps (so với 100Mbps trên 1km coaxial cable và thấp hơn của twisted-pair cable)

Kích thước và trọng lượng nhỏĐộ suy hao của tín hiệu trên đường truyền thấp. Cách ly trường điện từ (Ít bị ảnh hưởng của nhiễu và môi trường xungquanh)Khoảng cách giữa các bộ lặp xaTỷ lệ bit lỗi trên đường truyền vào khoảng 10-9 → 10-12

Ứng dụngPhạm vi triển khai rất đa dạng: LAN (vài km), WAN (hàng chục km).Môi trường truyền thích hợp để triển khai các ứng dụng mạng số đadịch vụ tích hợp băng rộng (Broadband Integrated Services Digital Networks) Đường trung kế khoảng cách xaTrung kế đô thịTrung kế tổng đài nông thôn

h ê b

58

Cáp quang: đặc tính truyền dẫnSóng lan truyền có hướng 1014 đến 1015 Hz

Một phần phổ hồng ngoại và phổ nhìn thấy đượcLight Emitting Diode (LED)

RẻTầm nhiệt độ hoạt động rộngTuổi thọ cao

Injection Laser Diode (ILD)Hiệu quả hơnTốc độ dữ liệu cao hơn

Wavelength Division Multiplexing

59

Cáp quang: đặc tính truyền dẫnSóng lan truyền có hướng 1014

đến 1015 Hz Một phần phổ hồng ngoại vàphổ nhìn thấy được

Light Emitting Diode (LED)RẻTầm nhiệt độ hoạt động rộngTuổi thọ cao

Injection Laser Diode (ILD)Hiệu quả hơnTốc độ dữ liệu cao hơn

Wavelength Division Multiplexing

Nguồnsáng

LED/ILD

LED/ILD

ILD

Băngthông

20MHz/km

1GHz/km

Lên đến1000GHz/km

Ứng dụng LAN, computer data links

Mod length phone lines

Long haul telecom. lines

Đườngkính lõi(µm)

> 80 50 – 60 1.5 – 5

Độ suygiảm t/h(dB/km)

0.5 –2.0

0.5 – 2.0 0.15

60

Cáp quang: chế độ truyền

multimode: several paths/time delays

narrow: 1 wavelength no time delays

61

Cáp quang: chế độ truyềnStep-index multimode

Graded-index multimode Single-mode

Nguồn sáng LED/ILD LED/ILD ILD

Băng thông Rộng (lên đến200MHz/km)

Rất rộng (200MHz-3GHz/km)

Cực rộng (3GHz-50GHz/km)

Ghép nối khó khó khó

Ứng dụng Truyền dữ liệumáy tính

Đường điện thoại (khoảngcách trung bình)

Viễn thông đường dài

Giá thành Rẻ nhất Trung bình Đắt nhất

Đường kính lõi(µm)

50-125 50-125 2-8

Đường kính vỏ(µm)

125-440 125-440 15-60

Độ suy giảm(db/km)

10-50 7-15 0.2-2

62

Cáp quangOptical Dielectric SLT Cable, 72-Fiber, Composite (24 SM/48MM)

63

Truyễn dẫn vô tuyếnTruyền và nhận thông qua antenCó hướng

Chùm định hướng (focused beam)Đòi hỏi sự canh chỉnh hướng cẩnthận

Vô hướngTín hiệu lan truyền theo mọi hướngCó thể được nhận bởi nhiều anten

Tầm tần số2GHz đến 40GHz

Sóng viba (microwave)Định hướng caoĐiểm-điểmVệ tinh

30MHz đến 1GHzVô hướngradio

3 x 1011 đến 2 x 1014

Hồng ngoạiCục bộ

Khắc phục những khó khăn về địalý khi triển khai hệ thống

Tỷ lệ bit lỗi trên đường truyền(BER) thay đổi tùy theo hệ thốngđược triển khai. Ví dụ: BER của vệtinh ~ 10-10

Tốc độ truyền thông tin đạt đượcthay đổi, từ vài Mbps đến hàng trămMbps

Phạm vi triển khai đa dạng: LAN (vài km), WAN (hàng chục km)

Chi phí để triển khai hệ thống ban đầu rất cao

64

Vô tuyến: các băng tần truyền dẫn

65

Vô tuyến: sóng viba mặt đấtChảo parabol (thường 10 inch)Chùm sóng định hướng theo đường ngắm (line of sight)Khoảng cách max giữa các anten

h: chiều cao của antenk: hằng số hiệu chỉnh độ gấp khúc của sóng (k=4/3)Ví dụ: tháp anten cao 100m cách xa 82kmChuỗi tháp anten: điểm-điểm

Độ suy giảm t/hd: khoảng cách – λ: chiều dài sóngĐộ suy giảm tỉ lệ thuận bình phương khoảng cách → cầnamp/repeater mỗi 10-100kmĐộ suy giảm thay đổi theo môi trường (càng tăng khi có mưa)

Viễn thông khoảng cách xaThay thế cho cáp đồng trục (cần ít bộ amp/repeater, nhưng phải nằmtrên đường thẳng)

Tần số càng cao thì tốc độ dữ liệu càng cao

khd 14.7=

( ) dBL d 24log10 λπ=

66

Vô tuyến: sóng vệ tinhVệ tinh là trạm trung chuyểnVệ tinh nhận trên một tần số, khuyếch đại (lặp lại tín hiệu) và pháttrên một tần số khácCần quĩ đạo địa tĩnh

Cao 35.784 kmỨng dụng

Truyền hìnhĐiện thoại đường dàiMạng riêng

Đặc tínhThường trong khoảng tần số 1-10 GHz

< 1 GHz: quá nhiều nhiễu>10 GHz: hấp thụ bởi tầng khí quyển

Cặp tần số thu/phát(3.7-4.2 downlink, 5.925-6.425 uplink) 4/6 GHz band(11.7-12.2 downlink, 14-14.5 uplink) 12/14 GHz bandTần số cao hơn đòi hỏi tín hiệu phải mạnh để không bị suy giảmT ễ 240 300 đá hú ý t iễ thô

67

Vô tuyến: vệ tinh

Satellite

Footprint

Earth

Earth groundstation

Uplink down

link

point-to-point

Satellite

Hub station

point-to-multipoint

Uplink

downlink

downlink

VSAT VSAT

VSAT : very smal aperture terminal

Equatorial Orbit

22,300 miles

68

Vô tuyến: sóng radioVô hướng, 30MHz – 1GHzSóng FMTruyền hình UHF và VHFTruyền theo đường thẳng (line of sight)Bị ảnh hưởng bởi nhiễu đa kênh

Phản xạ

69

Vô tuyến: sóng hồng ngoạiTruyền theo đường thẳng (hoặc phản xạ)Cản bởi các bức tườngBộ điều khiển TV từ xa, cổng điều khiển bằng hồng ngoại(IRD port)

70

Lan truyền vô tuyếnTín hiệu lan truyền theo 3 đường

Sóng mặt đấtDọc theo đường bao trái đất< 2MHzAM radio

Sóng bầu trờiRadio nghiệp dư, dịch vụ toàn cầu BBC, VOATín hiệu phản xạ từ tầng điện ly

Đường thẳngKhoảng trên 30MHzCó thể xa hơn đường thẳng quang học do có phản xạ

71

Lan truyền sóng mặt đất

Earth

Signalpropagation

Transmitantenna

Receiveantenna

Ground-wave propagation (below 2MHz)

72

Lan truyền sóng bầu trời

Earth

Sky-wave propagation (2MHz to 30MHz)

Receiveantenna

Transmitantenna

ionosphere

Signal propagation

73

Lan truyền đường thẳng

Earth

Line-of-sight (LOS) propagation (above 30MHz)

Receiveantenna

Transmitantenna

Signal propagation

74

Nhiễu đa luồng

75

Kết chươngMột số khái niệm và thuật ngữ

PhổBăng thôngTốc độ kênh truyền

Môi trường truyền dẫnHữu tuyến

Twisted – pairCoaxialFiber optic

Vô tuyếnRadioSatelliteMicrowave