HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÔNG (Dùng cho sinh viên hệ đào tạo đại học từ xa) Lưu hành nội HÀ NỘI - 2007 HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG TỔNG QUANG VỀ VIỄN THÔNG Biên soạn : Ths Nguyễn Văn Đát Ths Nguyễn Thị Thu Hằng Ks Lê Sỹ Đạt Ks Lê Hải Châu TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÔNG Mã số : 411TQV260 Chịu trách nhiệm thảo TRUNG TÂM ÐÀO TẠO BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG (Tài liệu ban hành theo Quyết định số: /QĐ-TTĐT1 ngày Giám đốc Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng) LỜI NĨI ĐẦU Trong năm qua, hạ tầng viễn thông phát triển nhanh công nghệ chất lượng cung cấp dịch vụ Viễn thông trải qua trình phát triển lâu dài với nhiều bước ngoặt phát triển công nghệ phát triển mạng lưới Việt Nam nước giới, có nhiều nhà khai thác viễn thông khác với đa dạng công nghệ cấu hình mạng dịch vụ cung cấp Để có nhìn tổng quan viễn thơng nói chung, nắm bắt kiến thức viễn thơng nằm chương trình đào tạo hệ Đại học từ xa Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng, tài liệu “Tổng quan viễn thông” giảng viên Bộ môn Mạng Viễn thông, Khoa Viễn thông I biên soạn Tài liệu gồm chương, trình bày kiến thức lịch sử phát triển viễn thông, dịch vụ viễn thông, kỹ thuật truyền dẫn chuyển mạch viễn thông vấn đề báo hiệu đồng mạng Chương 1- Giới thiệu chung: chương cung cấp cho học viên cách nhìn tổng quan mạng viễn thơng; q trình phát triển viễn thông khứ, xu hướng phát triển tương lai khái niệm viễn thông đề cập giúp người đọc bước đầu hiểu viễn thông nói chung sở để tiếp cận với hệ thống viễn thông phức tạp Chương 2- Dịch vụ viễn thông: chương đề cập đến vấn đề liên quan đến dịch vụ viễn thông khái niệm, cách thức phân loại dịch vụ viễn thông, yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ chất lượng mạng, đồng thời giới thiệu loại hình dịch vụ viễn thông dịch vụ giới Việt Nam, nhu cầu xu hướng phát triển dịch vụ viễn thông Chương 3- Các mạng viễn thơng: chương giới thiệu hình thành phát triển mạng viễn thông: mạng mạng điện thoại, loại mạng công nghệ mạng truyền số liệu, mạng máy tính, Internet Chương giới thiệu khái niệm phần tử tạo nên mạng viễn thông, quan điểm phân tầng giao thức phương thức chuyển giao thông tin qua mạng Chương 4- Các vấn đề truyền dẫn ghép kênh Chương trình bày nội dung liên quan đến truyền dẫn; khái niệm ghép kênh kỹ thuật ghép kênh sử dụng mạng viễn thông Chương 5- Các vấn đề chuyển mạch định tuyến Chương trình bày khái niệm chuyển mạch kênh, kỹ thuật chuyển mạch thời gian không gian, kết hợp kỹ thuật hệ thống chuyển mạch; Kỹ thuật chuyển mạch gói, khái niệm định tuyến phân loại chúng đề cập Chương 6- Báo hiệu đồng mạng viễn thông: Chương đưa khái niệm kỹ thuật báo hiệu; vai trò giải pháp đồng mạng đồng mạng viễn thông Việt Nam (của VNPT) Ở phần đầu chương có phần giới thiệu nội dung chương rõ kiến thức học viên cần nắm bắt sau học xong chương Ngoài ra, để giúp sinh viên củng cố kiến thức học, cuối chương có câu hỏi ôn tập Các câu hỏi đưa dạng trắc nghiệm, giúp học viên tự đánh giá nhờ phần hướng dẫn trả lời cuối tài liệu Đây tài liệu cung cấp cho học viên hệ đào tạo Đại học từ xa Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng nói riêng người đọc muốn tìm hiểu, tiếp cận viễn thông, lĩnh vực công nghệ đại phức tạp Trong trình biên soạn, cố gắng đưa giải thích, ví dụ đơn giản dễ hiểu, nhiên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong học viên, bạn đọc thơng cảm cho góp ý Những ý kiến đóng góp xin gửi : Bộ môn Mạng viễn thông- Khoa Viễn thông 1- Học viện Cơng nghệ Bưu viễn thơng ĐT: 84-34-515484, bomonmangVT1@yahoo.com Hà Nội, tháng năm 2006 CHƯƠNG - GIỚI THIỆU CHUNG GIỚI THIỆU CHƯƠNG Mục đích chương cung cấp cho người đọc khái niệm viễn thơng, q trình phát triển viễn thông khứ, xu hướng phát triển tương lai Phần đầu chương đề cập đến lịch sử phát triển viễn thông khái niệm thơng tin, tín hiệu hệ thống truyền thơng Vấn đề chuẩn hóa nội dung quan trọng việc nghiên cứu, tìm hiểu viễn thơng nói chung Chương trình bày nội dung liên quan đến vấn đề chuẩn hóa, giới thiệu tổ chức chuẩn hóa khác Đây tổ chức chuẩn hóa quốc gia, khu vực quốc tế có ảnh hưởng lớn tới nhà sản xuất thiết bị viễn thông, nhà khai thác viễn thông khách hàng sử dụng dịch vụ viễn thông Học viên cần phải nắm khái niệm thông tin, tín hiệu hệ thống truyền thơng; lịch sử phát triển viễn thơng tổ chức chuẩn hóa viễn thông quốc tế 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA VIỄN THƠNG Viễn thơng phận kinh doanh phát triển nhanh công nghệ thông tin đại Chỉ cách vài thập kỷ, để coi có hiểu biết viễn thông, ta cần nắm bắt cách thức hoạt động mạng điện thoại đủ Ngày nay, lĩnh vực viễn thông bao gồm nhiều công nghệ dịch vụ đại Ngoài vài dịch vụ hồn thiện dịch vụ điện thoại cố định cịn có nhiều dịch vụ bùng nổ dịch vụ điện thoại di động Internet Sự xóa bỏ quy định cơng nghiệp viễn thông làm kinh doanh tăng trưởng giá dịch vụ ngày giảm Môi trường viễn thông mà người phải lựa chọn phức tạp Trước đây, có lựa chọn có dùng hay khơng dịch vụ nhà cung cấp dịch vụ thoại Ngày nay, có nhiều nhà cung cấp dịch vụ cung cấp dịch vụ ADSL modem cáp cho truy nhập Internet lựa chọn số nhiều nhà cung cấp muốn dùng dịch vụ thoại Viễn thông nguồn tài nguyên quan trọng mang tính chiến lược cho hầu hết tập đoàn đại tầm quan trọng viễn thông ngày gia tăng Môi trường viễn thông luôn thay đổi cho ta nhiều lựa chọn cần hiểu viễn thông nhiều tổng quát để tận dụng khả sẵn có ngày 1.1.1 Khái niệm chung viễn thông Viễn thông: bao gồm vấn đề liên quan đến việc truyền thông tin (trao đổi hay quảng bá thông tin) đối tượng qua khoảng cách, nghĩa bao gồm hoạt động liên quan tới việc phát/nhận tin tức (âm thanh, hình ảnh, chữ viết, liệu, …) qua phương tiện truyền thông (hữu tuyến đường dây kim loại, cáp quang vô tuyến hệ thống điện từ khác) Hình 1.1 lược đồ phân loại viễn thông Viễn thông chiếm phần chủ đạo truyền thông Truyền thông việc truyền thông tin từ điểm tới điểm khác, gồm có truyền thơng học (bưu chính) truyền thơng điện (viễn thơng) phát triển từ dạng học (máy móc) sang dạng điện/quang ngày sử dụng hệ thng in/quang phc hn Viễn thông Đơn hớng Truyền Song hớng Truyền hình Truyền hình vô tuyến Điện báo Telex Điện thoại cố định Điện thoại di động Truyền liệu Th điện tử Truyền hình hội nghị Truyền hình cáp Hỡnh 1.1: Vin thụng T phn truyền thơng học (thư từ, báo chí) có xu hướng giảm tỷ phần truyền thông điện/quang, đặc biệt truyền song hướng, lại gia tăng chiếm thị phần chủ đạo tương lai Vì vậy, ngày tập đồn báo chí tập trung hướng tới truyền thơng điện/quang, coi hội kinh doanh tương lai 1.1.2 Các giai đoạn phát triển viễn thông Viễn thông trải qua nhiều giai đoạn lịch sử khác Hình 1.2 cho ta mốc lịch sử phát triển quan trọng viễn thông, chủ yếu nhấn mạnh vào phát triển mở rộng hệ thống dịch vụ viễn thông (chi tiết dịch vụ giới thiệu Chương 2) Có thể phân phát triển viễn thông qua bốn giai đoạn Giai đoạn thứ kéo dài khoảng 90 năm từ điện thoại đời phát triển Giai đoạn thứ hai giai đoạn xuất chuyển mạch SPC, truyền dẫn số thông tin vệ tinh Giai đoạn thứ giai đoạn phát triển đặc trưng mạng liệu công nghệ chuyển mạch gói Giai đoạn thứ xuất vấn đề liên kết mạng truyền thơng Phần trình bày mốc thời gian đáng nhớ theo kiện bật liên quan tới viễn thông (xem Phụ lục để biết thêm chi tiết) - 1838-1866 Điện báo (telegraph): Samuel Morse hoàn thiện hệ thống điện báo mình; điện báo dịch vụ viễn thơng xuất năm 1844 - 1876-1899 Điện thoại (telephony): Alexander Graham Bell phát minh điện thoại (1876); xuất tổng đài điện thoại với đường dây; Almond Strowger sáng chế tổng đài điện kiểu nấc (step by step, 1887) - 1920-1928 Carson, Nyquist, Johnson Hartley giới thiệu lý thuyết truyền dẫn - 1923-1938 Truyền hình (Television): Hệ thống hình ảnh thực hiện; bắt đầu thử nghiệm thực nghiệm quảng bá - 1937 - 1938-1945 Các hệ thống radar viba phát triển Đại chiến giới lần thứ 2; FM sử dụng rộng khắp truyền thông quân - 1948-1950 C.E Shannon phát hành báo tảng lý thuyết thơng tin Alec Reeves hình thành khái niệm điều xung mã (PCM) WAN: M¹ng diƯn réng LAN: M¹ng néi h¹t WLAN: LAN không dây WWW: World Wide Web ADSL: Đờng dây thuê bao số bất đối xứng ISDN: Mạng số tích hợp đa dịch vụ AM: Điều chế theo biên độ FM: Điều chế theo tần số IP: Giao thức Internet CS: Chuyển mạch kênh PS: Chuyển gói VoD: Truyền video theo yêu cầu TV: Truyền hình Hỡnh 1.2: S phát triển hệ thống dịch vụ viễn thông - 1950 Ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM) áp dụng vào điện thoại - 1953 Các chuẩn Tivi màu công bố Mỹ - 1955 J R Pierce đề xuất hệ thống truyền thông vệ tinh - 1962-1966 Dịch vụ truyền liệu thương mại; PCM chứng tỏ thích hợp cho truyền thoại TV; lý thuyết truyền dẫn số phát triển - 1965 Mariner IV truyền ảnh từ Sao Hỏa Trái Đất - 1976 Ethernet LAN Metcalfe Broggs (Xerox) sáng chế - 1970–1975 Chuẩn PCM CCITT triển khai - 1980–1983 Khởi động Internet toàn cầu dựa giao thức TCP/IP - 1980–1985 Các mạng di động tế bào đại cung cấp dịch vụ; NMT Bắc Âu, AMPS Mỹ, mơ hình tham chiếu OSI Tổ chức chuẩn hóa quốc tế (ISO) định nghĩa - 1989 Tim Berners-Lee (CERN) đề cử ban đầu cho văn kiện kết nối Web WWW (World Wide Web) - 1990–1997 Hệ thống tế bào số đầu tiên, Global System for Mobile Communications (GSM), thương mại phát triển mạnh toàn giới; Sử dụng Internet dịch vụ mở rộng nhanh chóng nhờ có WWW - 1997–2001 Cộng đồng viễn thơng bãi bỏ quy định kinh doanh phát triển nhanh chóng; mạng tế bào số, đặc biệt GSM mở rộng toàn giới; ứng dụng thương mại Internet mở rộng phần truyền thông thoại truyền thống chuyển từ mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN) sang Internet; chất lượng LAN cải thiện với cơng nghệ Ethernet tiên tiến có tốc độ lên tới tầm Gigabit/s - 2001–2005 Truyền hình số bắt đầu thay truyền hình quảng bá tương tự; hệ thống truy nhập băng rộng mở rộng khả cung cấp dịch vụ Internet đa phương tiện tới người; dịch vụ thoại trở thành dịch vụ truyền thông cá nhân xâm nhập hệ thống tế bào PCS tăng lên - 2005– Truyền hình số thay truyền hình tương tự bắt đầu cung cấp dịch vụ tương tác dịch vụ quảng bá; hệ thống di động tế bào hệ thứ công nghệ WLAN cung cấp dịch vụ liệu tiên tiến cho người sử dụng di động; dịch vụ di động nội hạt mở rộng, ứng dụng cho công nghệ không dây khoảng cách ngắn nhà cơng sở tăng lên; mạng viễn thơng tồn cầu tiến triển hướng tới mặt mạng chuyển mạch gói chung cho tất loại dịch vụ 1.2 KHÁI NIỆM VỀ THƠNG TIN, TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG TRUYỀN THƠNG 1.2.1 Các khái niệm thơng tin, truyền thông, tin nguồn tin Thông tin (Information) Thông tin tính chất xác định vật chất tiếp nhận nhà quan sát từ giới vật chất xung quanh Có thể hiểu cách chung nhất, thơng tin (hay cịn gọi tin tức) hiểu biết hay tri thức, có khả biểu diễn dạng thích hợp cho q trình trao đổi, truyền đưa, lưu giữ hay xử lý Các dạng thức thơng tin bao gồm: tiếng nói, hình ảnh (hình ảnh tĩnh, hình ảnh động), liệu (ký tự, đồ thị) Những thơng tin có thuộc tính chung chứa đựng ý tưởng hoạt động tư người Bản tin (Message) Thông tin thể dạng thức định gọi tin Dạng thể văn bản, nhạc, hình vẽ, đoạn thoại Một tin chứa đựng lượng thông tin cụ thể, có nguồn đích xác định cần chuyển cách xác, đích kịp thời Nguồn tin (Information source) Nguồn tin nơi sản sinh hay chứa tin cần truyền Vì thế, nguồn tin người hay thiết bị thu phát âm thanh, hình ảnh, thiết bị lưu trữ thu nhận thông tin để phát … 1.2.2 Sơ đồ khối hệ thống truyền thông tin Hệ thống truyền thông (HTTT) thực chức xử lý cần thiết, biến đổi thông tin cần trao đổi để thuận tiện cho việc lưu trữ, sửa chữa truyền qua hệ thống Hình 1.3 cho ta sơ đồ khối HTTT, thơng tin truyền qua hệ thống chiều – truyền đơn hướng (Hình 1.3a) trao đổi hai chiều – truyền hai hướng (Hình 1.3b) Thông tin từ nguồn tin tới thiết bị đầu cuối (TBĐC) phát để chuyển thành tín hiệu Tín hiệu truyền qua môi trường truyền dẫn (kênh truyền thơng) tới TBĐC thu Tại đây, tín hiệu biến đổi ngược lại thành thông tin đưa tới nơi nhn tin Tín hiệu phát Bản tin TBĐC phát Nguồn tin Tín hiệu thu Bản tin Nhận tin TBĐC thu M«i tr−êng trun dÉn a) Trun th«ng mét chiỊu TÝn hiệu phát/thu Bản tin Phát/nhận tin TBĐC phát/thu Tín hiệu thu/phát Môi trờng truyền dẫn Bản tin TBĐC thu/phát Nhận/phát tin b) Trun th«ng hai chiỊu Hình 1.3: Mơ hình hệ thống truyền thông HTTT người tạo dựa thành tựu khoa học, lao động sáng tạo để phục vụ cho nhu cầu trao đổi thông tin người HTTT đa dạng, không ngừng phát triển hoàn thiện Tùy thuộc vào tin tức, thiết bị đầu cuối HTTT có cấu tạo khác nhau, sử dụng phương pháp biến đổi tin tức –tín hiệu khác (ví dụ: TBĐC micro để chuyển tiếng nói thành tín hiệu thoại, loa để chuyển tín hiệu thoại thành tiếng nói) Mơi trường truyền dẫn có hai loại hữu tuyến (có dây) vơ tuyến (khơng dây) Mơi trường truyền dẫn hữu tuyến bao gồm loại đường dây thông tin cáp đồng nhiều đôi, cáp đồng trục, sợi quang … Môi trường truyền dẫn vô tuyến khoảng khơng bao quanh trái đất, tầng khí quyển, tầng điện ly khoảng không vũ trụ khác (không phải chân không) Các HTTT bị ảnh hưởng nhiễu, dạng lượng tác động làm thay đổi tín hiệu truyền hệ thống Có nhiều loại nhiễu khác mơi trường bên ngồi thiết bị bên tác động vào hệ thống, điển hình nhiễu nhiệt (gây mạch điện cấu kiện điện tử hệ thống), nhiễu điện từ (sét, đường dây điện bên ngoài) … ...HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG TỔNG QUANG VỀ VIỄN THÔNG Biên soạn : Ths Nguyễn Văn Đát Ths Nguyễn Thị Thu Hằng Ks Lê Sỹ Đạt Ks Lê Hải Châu TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÔNG Mã số : 411TQV260 Chịu... Bộ môn Mạng Viễn thông, Khoa Viễn thông I biên soạn Tài liệu gồm chương, trình bày kiến thức lịch sử phát triển viễn thông, dịch vụ viễn thông, kỹ thuật truyền dẫn chuyển mạch viễn thông vấn đề... cần hiểu viễn thông nhiều tổng quát để tận dụng khả sẵn có ngày 1.1.1 Khái niệm chung viễn thông Viễn thông: bao gồm vấn đề liên quan đến việc truyền thông tin (trao đổi hay quảng bá thông tin)