Bài giảng Kỹ thuật truyền dẫn 1

1Bμi gi¶ng Kü thuËt truyÒn dÉn 1 Gi¶ng viªn: ThS. Phan Thanh HiÒn 2Vai trò - Vị trí môn học 1. Vai trò: 1. Cung cấp kiến thức tổng quan về hệ thống truyền dẫn số 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 tử 2. Các môn học song hành: Thông tin vi ba số, Mạng máy tính; Kỹ thuật truyền hình 3Hình thức học – Đánh giá 1. 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 viết 2. Thi kết thúc học phần: Thi viết 3. Điểm chuyên cần: Sinh viên có thể đăng ký làm tiểu luận, 4Tài liệu học tập Sách, 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 Giao thông 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 thống mở; NXB Giáo dục; 1997. 5Nội dung môn học „ Chương 1: Tổng quan về hệ thống truyền dẫn „ Chương 2: Số hoá tín hiệu liên tục trong các hệ thống truyền 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 6CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN 7Nội 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 81. Các đặc điểm hệ thống thông tin số „ Các hệ thống thông tin số được dùng để truyền tin tức từ nơi này đến nơi khác. „ Bản tin là dạng hình thức chứa đựng thông tin ( Có thể liên 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 Analog „ Tín hiệu số 92. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ THUẬT NGỮ „Tóm lược một số kiến thức cơ bản : „Khái niệm và thuật ngữ „Tín hiệu và nhiễu 10 Tín hiệu 11 Tín hiệu 12 T A Tần số của tín hiệu Miền 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 thông A F 500 2500 „ Băng thông tuyệt đối „ Độ rộng phổ (được đo bằng sự chênh lệch tần số cao nhất và thấp nhất mà kênh hỗ trợ) „ Băng thông càng lớn, tốc độ truyền càng cao „ Băng thông hiệu dụng „ Băng thông „ Dải tầm tần số hẹp chứa hầu hết năng lượng của t/h Bandwidth = 2500 – 500 = 2000 Hz 15 Phổ âm của thoại 16 Nhiễu „ Tín hiệu thêm vào giữa thiết bị phát và thiết bị thu „ Các loại nhiễu „ Nhiễu nhiệt „ Nhiễu điều chế „ Nhiễu xuyên kênh (cross talk) „ Nhiễu xung 17 Nhiễu 18 Nhiễu nhiệt „ Do dao động nhiệt của các điện tử trong chất dẫn „ Hàm của nhiệt độ „ Phân tán đồng nhất trên phổ tần số „ Nhiễu trắng „ Không thể loại bỏ→ giới hạn hiệu suất của hệ thống „ Nhiễu trong băng thông 1Hz của bất kỳ chất dẫn nào N0 = kT „ N0: 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 Nhiễu „ Nhiễu điều chế „ T/h nhiễu có tần số là tổng hoặc hiệu tần số của các t/h dùng chung môi trường truyền „ Do tính phi tuyến của thiết bị thu/phát „ Nhiễu xuyên kênh (crosstalk) „ T/h từ đường truyền này ảnh hưởng sang các đường truyền khác „ Cùng độ lớn (hoặc nhỏ hơn) nhiễu nhiệt „ Nhiễu xung „ Xung bất thường (spike) „ e.g. ảnh hưởng điện từ bên ngoài „ Thời khoảng ngắn „ Cường độ cao „ Ảnh 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 của tín hiệu trên đường truyền. „ Tốc độ truyền thông tin cực đại bị giới hạn bởi băng thông của kênh truyền „ Công thức Nyquist „ Nếu tốc độ truyền tín hiệu là 2W thì tín hiệu với tần số nhỏ hơn (hoặc bằng) W là đủ; ngược lại nếu băng thông là W thì tốc độ tín hiệu cao nhất là 2W „ C = 2W x log2M „ C : tốc độ truyền t/h cực đại (bps) khi kênh truyền không có nhiễu „ W : 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 liệu „ Baud rate (baud/s) „ Nghịch đảo của phần tử dữ liệu ngắn nhất (số lần thay đổi tín hiệu đường 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 truyền „ Tốc độ truyền dữ liệu cực đại trong trường hợp không có nhiễu „ Bằng baud rate trong trường hợp tín hiệu nhị phân „ Khi 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 rate R = 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 truyền „ m : số bit mã hóa cho một tín hiệu 24 Bit rate 25 Tỉ lệ tín hiệu so với nhiễu „ Signal to Noise ratio SNR = 10 x log10 (S/N) (dB) „ S : công suất tín hiệu nhận „ N : công suất nhiễu „ Công thức Shannon-Hartley C = W x log2 (1 + S/N) (bps) „ C: tốc độ truyền t/h cực đại khi kênh truyền không có nhiễu 26 Chiều dài sóng „ Khoảng cách chiếm bởi một chu kỳ „ Khoảng cách giữa 2 điểm pha tương ứng trong 2 chu kỳ liên tiếp „ Ký hiệu λ „ Giả sử vận tốc t/h là v „ λ = vT „ λf = v „ c = 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 hệ thống 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 cần truyền thể hiện ở dạng tín hiệu liên tục hay số thành các chuỗi bit nhị phân. „ Mã hoá và giải mã nguồn tín hiệu: thực hiện nén và giải nén tín hiệu nhằm giảm tốc độ bit để giảm phổ tín hiệu. „ Mã mật: thực hiện mã chuỗi bit theo 1 khoá xác định nhằm bảo mật tin tức. „ Mã kênh: chống nhiễu và các tác động xấu khác trên đường truyền. 29 Chức năng các khối trong sơ đồ „ Ghép, tách kênh: thực hiện truyền tin từ nhiều nguồn tin khác nhau tới các đích nhận tin khác nhau trên 1 hệ thống truyền dẫn. „ Điều chế (MODEM) là biến đổi tín hiệu từ băng tần cơ sở sang 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 nhập mạng thông tin để sử dụng hệ thống truyền dẫn theo yêu cầu. „ Đồng bộ mạng: bao gồm đồng bộ nhịp và dồng bộ sóng mang 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, xa hơn. „ Tuỳ thuộc vào kênh truyền dẫn mà công suất phát của máy phát có thể thay đổi để đảm bảo việc truyền dẫn và không tác động lên các hệ thống xung quanh. 32 4.2. Dải tần hay Băng thông A F „ Băng thông tuyệt đối „ Độ rộng phổ (được đo bằng sự chênh lệch tần số cao nhất và thấp nhất mà kênh hỗ trợ) „ Băng thông càng lớn, tốc độ truyền càng cao „ Băng thông hiệu dụng „ Băng thông „ Dải 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 trường truyền dẫn. „ Tỉ số S/N cao tương đương với kênh truyền tốt, độ ổn định cao, không bị tác động nhiều của nhiễu. Ngược lại nếu tỉ số S/N thấp thì kênh truyền này bị tác động rất nhiều của nhiễu. „ Đối với kênh truyền có tỉ số S/N thấp thì bắt buộc phải sử dụng 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 đi „ Analog – suy giảm chất lượng t/h „ Digital – lỗi trên bit „ Nguyên nhân „ Suy yếu và méo do suy yếu trên đường truyền „ Méo do trễ truyền „ Nhiễu 35 Độ suy giảm tín hiệu „ Định 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 phức tạp theo khoảng cách và thành phần khí quyển „ Cường độ t/h nhận phải „ Đủ mạnh để thiết bị nhận nhận biết được „ Đủ cao so với nhiễu để t/h không bị lỗi „ Suy yếu là một hàm tăng theo tần số ƒ Kỹ thuật cân bằng độ suy yếu trên dải tần số ƒ Dùng 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 logarit „ Độ lợi/độ hao hụt của các tầng nối tiếp có thể được tính bằng phép toán đơn giản (+/-) 36 Độ suy giảm tín hiệu „ Đo bằng đơn vị decibel (dB) „ Cường độ t/h suy giảm theo hàm logarit „ Độ lợi/độ hao hụt của các tầng nối tiếp có thể được tính bằng phép toán đơn giản (+/-) „ Công thức „ Attenuation = 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 đối „ Công suất suy giảm ½→ độ hao hụt là 3dB „ Công suất tăng gấp đôi→ độ lợi là 3dB 37 4.5. Trễ lan truyền tín hiệu „ Méo trễ truyền „ Chỉ xảy ra trong môi trường truyền dẫn hữu tuyến „ Vận tốc lan truyền thay đổi theo tần số „ Vận tốc cao nhất ở gần tần số trung tâm „ Các thành phần tần số khác nhau sẽ đến đích ở các thời điểm khác nhau „ Công thức „ Transmission propagation delay Tp = S/V „ S : khoảng cách vật lý (meter) „ V : vận tốc lan truyền tín hiệu trên môi trường truyền, vd: với sóng 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 tốc độ truyền nhanh. „ Đối với thông tin: Tham số chính đánh giá chất lượng hệ thống 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 đã truyền trong khoảng thời gian quan sát. „ Khi khoảng thời gian quan sát tiền đến vô hạn thì tỉ lệ lỗi bit tiến tới xác suất lỗi bit. „ Khi BER > 10-3 thì hệ thống truyền dẫn được xem là gián đoạn. 39 5. Môi trường truyền dẫn „ Hữu tuyến (guided media – wire) „ Cáp đồng „ Cáp quang „ Vô tuyến (unguided media – wireless) „ Vệ tinh „ Hệ thống sóng radio: troposcatter, microwave, ... „ Đặc tính và chất lượng được xác định bởi môi trường và tín hiệu „ Đối với hữu tuyến, môi trường ảnh hưởng lớn hơn „ Đối 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 cách „ Băng thông „ Băng thông cao thì tốc độ dữ liệu cao „ Suy yếu truyền dẫn „ Nhiễu (nhiễu nhiệt, nhiễu điều chế, nhiễu xuyên kênh, nhiễu xung) „ Số thiết bị nhận (receiver) ƒ Môi trường hữu tuyến ƒ Càng nhiều thiết bị nhận, tín hiệu truyền càng mau suy giảm 40 Môi trường truyền dẫn 41 Môi trường truyền dẫn hữu tuyến „ Cáp xoắn đôi „ Cáp đồng trục „ Cáp 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-pair „ Tách rời „ Xoắn lại với nhau „ Thường được bó lại Insulating outer cover Multi core Insulating outer cover Protective screen (shield) 44 Cáp đồng: twisted-pair „ Ứng dụng „ Môi trường truyền dẫn thông dụng nhất „ Mạng 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 điểm „ Rẻ „ Dễ dàng làm chủ „ Tốc độ dữ liệu thấp „ Tầm ngắn 45 Cáp đồng: twisted-pair „Đặc tính truyền dẫn „Analog „ Cần bộ khuếch đại mỗi 5km tới 6km ƒ Độ suy giảm t/h: ~1dB/km ƒ Chuẩn trong ĐT: = 6dB „Digital „ Dùng tín hiệu tương tự hoặc tín hiệu số „ Cần bộ lặp (repeater) mỗi 2km hoặc 3km „Khoảng cách giới hạn „Băng 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-pair „ Không vỏ bọc giáp – Unshielded Twisted Pair (UTP) „ Dây ĐT bình thường „ Rẻ nhất „ Dễ lắp đặt „ Dễ bị nhiễu trường điện từ bên ngoài „ Vỏ bọc giáp – Shielded Twisted Pair (STP) „ Vỏ giáp bện giúp giảm nhiễu và tác động bên ngoài „ Đắt hơn „ Khó lắp đặt (cứng, nặng) 47 Cáp đồng: twisted-pair „ UTP Cat 3 „ Lên đến 16MHz „ Được dùng trong liên lạc thoại ở hầu hết các văn phòng „ Chiều dài xoắn (twist length): 7.5cm tới 10cm „ UTP Cat 4 „ Lên đến 20 MHz „ UTP Cat 5 „ Lên đến 100MHz „ Được dùng phổ biến hiện nay trong các văn phòng „ Chiều dài xoắn: 0.6cm đến 0.85cm „ Thích hợp cho tốc độ truyền lên đến 100.106 bits/second „ STP Cat 3: thích hợp cho tốc độ truyền lên đến 10.106 bits/second 48 Cáp đồng: twisted-pair 49 Cáp đồng: Unshielded Twisted-Pair 50 Cáp đồng: Shielded Twisted-Pair 51 Cáp đồng: Coaxial „ Ứng dụng „ Môi trường truyền linh hoạt nhất „ Cáp truyền hình „ Truyền dẫn ĐT khoảng cách xa „ FDM „ Có thể mang đồng thời 10.000 cuộc gọi „ Sẽ bị thay thế bởi cáp quang „ Kết nối các thiết bị khoảng cách gần „ Mạng cục bộ „ Đặc tính truyền dẫn „ Hiệu ứng bề mặt (skin effect) „ Analog „ Cần bộ khuyếch đại mỗi vài km „ Khoảng cách càng ngắn nếu tần số càng cao „ Lên đến 500MHz „ Digital „ Cần bộ lặp (repeater) mỗi km 52 Cáp đồng: Coaxial 53 Cáp đồng: coaxial Insulating outer cover Braided outer conductor Dielectric insulating material Center conductor 54 Cáp đồng: đặc điểm chung „ Xác suất bit lỗi trên đường truyền (Bit Error Rate – BER) vào khoảng 10-6. „ Dễ bị ảnh hưởng của nhiễu (crosstalk, thermal,...) và môi trường xung quanh. „ Tốc độ truyền thông tin thay đổi tùy theo phạm vi hệ thống được triển khai : „ LAN: tốc độ 10Mbps ~ 100Mbps, khoảng cách khoảng vài trăm mét (UTP: length < 100 m). „ WAN: tốc độ truyền thấp hơn, từ vài chục Kbps đến vài Mbps. Ví dụ: T1 ~ 1,5Mbps, E1 ~ 2Mbps, đường ĐT: 64Kbps 55 Cáp quang Single core Multicore Plastic coating Optical core Optical cladding 56 Cáp quang 57 Cáp quang: lợi ích và ứng dụng „ Lợi ích „ Dung lượng cao „ Tốc 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 nhỏ „ Độ suy hao của tín hiệu trên đường truyền thấp. „ Cách ly trường điện từ (Ít bị ảnh hưởng của nhiễu và môi trường xung quanh) „ Khoảng cách giữa các bộ lặp xa „ Tỷ lệ bit lỗi trên đường truyền vào khoảng 10-9→ 10-12 „ Ứng dụng „ Phạm 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 đa dịch vụ tích hợp băng rộng (Broadband Integrated Services Digital Networks) „ Đường trung kế khoảng cách xa „ Trung kế đô thị „ Trung kế tổng đài nông thôn h ê b 58 Cáp quang: đặc tính truyền dẫn „ Sóng lan truyền có hướng 1014 đến 1015 Hz „ Một phần phổ hồng ngoại và phổ nhìn thấy được „ Light Emitting Diode (LED) „ Rẻ „ Tầm nhiệt độ hoạt động rộng „ Tuổi thọ cao „ Injection Laser Diode (ILD) „ Hiệu quả hơn „ Tốc độ dữ liệu cao hơn „ Wavelength Division Multiplexing 59 Cáp quang: đặc tính truyền dẫn „ Sóng lan truyền có hướng 1014 đến 1015 Hz „ Một phần phổ hồng ngoại và phổ nhìn thấy được „ Light Emitting Diode (LED) „ Rẻ „ Tầm nhiệt độ hoạt động rộng „ Tuổi thọ cao „ Injection Laser Diode (ILD) „ Hiệu quả hơn „ Tốc độ dữ liệu cao hơn „ Wavelength Division Multiplexing Nguồn sáng LED/ ILD LED/ ILD ILD Băng thông 20MHz/ km 1GHz/k m Lên đến 1000GHz/k m Ứng dụng LAN, comput er data links Mod length phone lines Long haul telecom. lines Đường kính lõi (µm) > 80 50 – 60 1.5 – 5 Độ suy giảm 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 truyền Step-index multimode Graded-index multimode Single-mode Nguồn sáng LED/ILD LED/ILD ILD Băng thông Rộng (lên đến 200MHz/km) Rất rộng (200MHz- 3GHz/km) Cực rộng (3GHz- 50GHz/km) Ghép nối khó khó khó Ứng dụng Truyền dữ liệu máy tính Đường điện thoại (khoảng cách 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 quang Optical Dielectric SLT Cable, 72-Fiber, Composite (24 SM/48MM) 63 Truyễn dẫn vô tuyến „ Truyền và nhận thông qua anten „ Có hướng „ Chùm định hướng (focused beam) „ Đòi hỏi sự canh chỉnh hướng cẩn thận „ Vô hướng „ Tín hiệu lan truyền theo mọi hướng „ Có thể được nhận bởi nhiều anten „ Tầm tần số „ 2GHz đến 40GHz „ Sóng viba (microwave) „ Định hướng cao „ Điểm-điểm „ Vệ tinh „ 30MHz đến 1GHz „ Vô hướng „ radio „ 3 x 1011 đến 2 x 1014 „ Hồng ngoại „ Cục bộ „ Khắc phục những khó khăn về địa lý khi triển khai hệ thống „ Tỷ lệ bit lỗi trên đường truyền (BER) thay đổi tùy theo hệ thống được triển khai. Ví dụ: BER của vệ tinh ~ 10-10 „ Tốc độ truyền thông tin đạt được thay đổi, từ vài Mbps đến hàng trăm Mbps „ 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 đất „ Chảo parabol (thường 10 inch) „ Chùm sóng định hướng theo đường ngắm (line of sight) „ Khoảng cách max giữa các anten „ h: chiều cao của anten „ k: hằng số hiệu chỉnh độ gấp khúc của sóng (k=4/3) „ Ví dụ: tháp anten cao 100m cách xa 82km „ Chuỗi tháp anten: điểm-điểm „ Độ suy giảm t/h „ d: khoảng cách – λ: chiều dài sóng „ Độ suy giảm tỉ lệ thuận bình phương khoảng cách → cần amp/repeater mỗi 10-100km „ Độ suy giảm thay đổi theo môi trường (càng tăng khi có mưa) „ Viễn thông khoảng cách xa „ Thay thế cho cáp đồng trục (cần ít bộ amp/repeater, nhưng phải nằm trên 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 tinh „ Vệ tinh là trạm trung chuyển „ Vệ tinh nhận trên một tần số, khuyếch đại (lặp lại tín hiệu) và phát trên một tần số khác „ Cần quĩ đạo địa tĩnh „ Cao 35.784 km „ Ứng dụng „ Truyền hình „ Điện thoại đường dài „ Mạng riêng „ Đặc tính „ Thường 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 band „ Tần số cao hơn đòi hỏi tín hiệu phải mạnh để không bị suy giảm T ễ 240 300 đá hú ý t iễ thô