Kỹ thuật truyền số liệu đề tài multiplexing

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN KỸ THUẬT TRUYỀN SỐ LIỆU ĐỀ TÀI: MULTIPLEXING SINH VIÊN THỰC HIỆN: Trần Thị Hồng Ngọc Lớp: 19TCLC_DT1 Nhóm:19.15 Lê Hồng Minh Lớp: 19TCLC_DT1 Nhóm:19.15 Phạm Anh Nhật Lớp: 19TCLC_DT1 Nhóm:19.15 Lê Văn Nam Lớp: 19TCLC_DT6 Nhóm:19.15 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Mai Văn Hà Đà Nẵng 11-2021 MỤ MỤC C LỤC GHÉP KÊNH QUANG THEO BƯỚC SÓNG (WDM) .4 1.1 Giới thiệu 1.2 Cấu tạo 1.2.1 Các lọc thiết bị WDM 1.2.2 Bộ tách hai bước sóng 1.2.3 Bộ tách lớn hai bước sóng 1.3 Nguyên lý 1.3.1 Dùng lăng kính làm phần tử tán sắc góc 1.3.2 Dùng cách tử làm phần tử tán sắc góc 1.4 Phân loại 1.4.1 Truyền dẫn hai chiều hai sợi: 1.4.2 Truyền dẫn hai chiều sợi: 10 1.5 Mục đích 11 1.6 Ưu nhược điểm .11 GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN .12 2.1 Khái niệm 12 2.2 Phân loại 12 2.2.1 TDM đồng 13 2.2.2 TDM không đồng bộ: 16 2.3 Ứng dụng 20 2.4 Ưu/nhược điểm 20 2.4.1 Ưu điểm: 20 2.4.2 Nhược điểm: 20 GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ 20 3.1 Khái niệm .20 3.2 Nguyên lý 21 3.2.1 Ghép kênh 21 3.2.2 Phân kênh 23 3.3 Ứng dụng 23 3.4 Ưu nhược điểm 24 3.4.1 Ưu điểm 24 3.4.2 Nhược điểm 24 3.5 So sánh FDM TDM .24 GIỚI THIỆU Ghép kênh kỹ thuật quan trọng hệ thống thơng tin đại Có nhiều phương pháp ghép kênh phát minh đưa vào ứng dụng Tùy dạng thông tin gốc, môi trường truyền, quy mơ hệ thống thơng tin người ta sử dụng nhiều phương pháp ghép kênh sử dụng phối hợp phương pháp ghép kênh để truyền thơng tin từ nguồn đến đích Báo cáo trình bày cách ngắn gọn lý thuyết kỹ thuật ghép kênh, phân tích hệ thống ghép kênh Hệ thống truyền thông gồm ba thành phần khơng thể thiếu nguồn tin, đường truyền đích đến Bộ ghép kênh đóng vai trị nơi tập trung nguồn tin sau xử lý để truyền đường truyền Như vậy, ghép kênh kỹ thuật cho phép ta sử dụng đường truyền chung để truyền nhiều kênh thông tin Tóm lại: - Ghép kênh: Là kỹ thuật cho phép ghép nhiều luồng tín hiệu nguồn tốc độ thấp vào truyền chung đường truyền tốc độ cao => Truyền xa nhằm tiết kiệm tài nguyên - Phân kênh: Là kỹ thuật xử lý đầu nhằm tách riêng luồng thông tin ghép để chuyển đến cho nơi nhận Hình minh họa trình ghép kênh/phân kênh - Ứng dụng thực tế kỹ thuật ghép kênh như: Kỹ thuật PCM thông tin thoại, đường dây thuê bao số sử dụng chung đường truyền thoại truyền thống cho thoại truyền số liệu ADSL, kỹ thuật FTTH truyền hình cáp thoại, sử dụng băng tần UHF truyền hình mặt đất - Có phương pháp ghép kênh là: + Ghép kênh quang theo bước sóng (WDM) + Ghép kênh theo tần số (FDM) + Ghép kênh theo thời gian (TDM) GHÉP KÊNH QUANG THEO BƯỚC SÓNG (WDM) 1.1 Giới thiệu - Đặc điểm bật hệ thống ghép kênh theo bước sóng quang (WDM) tận dụng hữu hiệu nguồn tài nguyên băng rộng khu vực tổn hao thấp sợi quang đơn mode, nâng cao rõ rệt dung lượng truyền dẫn hệ thống đồng thời hạ giá thành kênh dịch vụ xuống mức thấp - Ở việc thực ghép kênh khơng có q trình biến đổi điện Mục tiêu ghép kênh quang nhằm để tăng dung lượng truyền dẫn Ngoài ý nghĩa việc ghép kênh quang cịn tạo khả xây dựng tuyến thơng tin quang có tốc độ cao - Khi tốc độ đường truyền đạt tới mức độ người ta thấy hạn chế mạch điện việc nâng cao tốc độ truyền dẫn Khi tốc độ đạt tới hàng trăm Gbit/s, thân mạch điện tử đảm bảo đáp ứng xung tín hiệu hẹp; thêm vào đó, chi phí cho giải pháp trở nên tốn cấu hoạt động q phức tạp địi hỏi cơng nghệ cao Kỹ thuật ghép kênh quang theo bước sóng đời khắc phục hạn chế 1.2 Cấu tạo 1.2.1 Các lọc thiết bị WDM - Trong thiết bị ghép-tách bước sóng vi quang thường sử dụng lọc bước sóng màng mỏng Thí dụ tách bước sóng dùng lọc màng mỏng thể hình - Bộ lọc có cấu trúc đa lớp gồm lớp điện môi mỏng, có chiết suất cao thấp đặt xen kẽ Bộ lọc làm việc dựa nguyên lý buồng cộng hưởng Fabry-Perot, gồm hai gương phản xạ phần đặt song song cách lớp điện môi suốt 1.2.2 Bộ tách hai bước sóng Cấu trúc tách hai kênh hình a việc thực thực tế cấu trúc đơn giản hình b Các phần tử chuẩn trực hội tụ lăng kính GRIN 1/4 chu kỳ P Bộ lọc thiết kế để phát phản xạ đặt hai lăng kính - Các thiết bị tách bước sóng có sẵn thị trường thương mại sử dụng rộng rãi hệ thống thông tin quang sử dụng nguồn phát LED bước sóng 850 nm 1300 nm, sử dụng nguồn phát phổ hẹp tổ hợp bước sóng như: 800 nm 830 nm; 800 nm 890 nm; 1200 nm 1300 nm; 1300nm 1550 nm vv , với suy hao xen nhỏ 3dB (cho cặp) suy hao xuyên kênh cao 25dB 1.2.3 Bộ tách lớn hai bước sóng - Thiết bị sử dụng lọc nối tiếp nhau, lọc cho qua bước sóng phản xạ bước sóng cịn lại (xem hình dưới): - Trong thực tế, thiết bị tách nhiều bước sóng ngồi lọc cịn có thấu kính, sợi quang vv - Hình sau tách bước sóng dùng thấu kính GRIN khối thuỷ tinh suốt - Đơi thực tạo tách kênh mà không cần sử dụng đến phần tử chuẩn trực Ví dụ hình dưới, thiết bị khơng có lăng kính, mà lọc giao thoa đặt đoạn cách thích hợp đầu sợi mài nhẵn 1.3 Nguyên lý Thiết bị WDM làm việc theo nguyên lý tán sắc góc - Thiết bị WDM sử dụng lọc màng mỏng khơng thích hợp cho hệ thống có nhiều bước sóng bước sóng gần Trong trường hợp phải sử dụng phần tử tán sắc góc Ưu điểm phần tử tán sắc góc tán xạ đồng thời tất bước sóng 1.3.1 Dùng lăng kính làm phần tử tán sắc góc Trong giai đoạn đầu kỹ thuật WDM người ta thường dùng lăng kính làm phần tử tán sắc góc (hình 2.12) Do tượng chiết suất phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng tức n = n( ) nên chùm tia sáng có bước sóng khác đầu vào bị lăng kính phân thành tia sáng đơn sắc khác theo hướng khác đầu theo định luật Sneel (sự phụ thuộc chiết suất vật liệu làm lăng kính theo bước sóng) (2.1) Với: i góc tới i’ góc ló A góc đỉnh lăng kính n chiết suất vật liệu làm lăng kính - Nhược điểm: tán sắc dùng lăng kính có mức độ tán sắc thấp, nên khó tách bước sóng gần Vì người ta dùng lăng kính trường hợp tách bước sóng hai cửa sổ truyền dẫn khác (ví dụ bước sóng cửa sổ 1300 nm; bước sóng cửa sổ 1550 nm) Do nhược điểm khơng tách tia sáng có bước sóng gần nên lăng kính ngày khơng sử dụng cơng nghệ WDM nữa, thay vào người ta sử dụng cách tử nhiễu xạ làm phần tử tán sắc góc 1.3.2 Dùng cách tử làm phần tử tán sắc góc Cách tử cấu tạo gồm nhiều rãnh (như cưa), khắc dụng cụ kim cương, bề mặt rãnh phủ lớp phản xạ, số lượng rãnh cách tử lên tới vài nghìn rãnh mm Cách tử có khả truyền tán xạ ánh sáng theo hướng định tuỳ thuộc vào bước sóng ánh sáng Góc tán xạ phụ thuộc vào khoảng cách rãnh (gọi bước cách tử) góc tới - Cũng giống lăng kính, ánh sáng không đơn sắc đầu vào, sau qua cách tử tách thành tia sáng đơn sắc đầu theo góc khác Khác với lăng kính, cách tử nhiễu xạ cho góc tán xạ lớn - Khi tách kênh (tách bước sóng) cách tử, nguồn sáng tới gồm nhiều bước sóng từ sợi quang tách thành tia đơn sắc tương ứng với bước sóng truyền sợi theo góc khác Ngược lại ghép kênh, số kênh bước sóng , , , đến từ hướng khác kết hợp thành hướng đưa tới truyền dẫn sợi quang 1.4 Phân loại Hệ thống WDM dựa sở tiềm băng tần sợi quang để mang nhiều bước sóng ánh sáng khác nhau, điều thiết yếu việc truyền đồng thời nhiều bước sóng lúc khơng gây nhiễu lẫn Mỗi bước sóng đại diện cho kênh quang sợi quang Công nghệ WDM phát triển theo xu hướng mà riêng rẽ bước sóng kênh phần nhỏ nm hay 10-9 m, điều dẫn đến hệ thống ghép kênh theo bước sóng mật độ cao (DWDM) Các thành phần thiết bị trước có khả xử lý từ đến 16 kênh, kênh hỗ trợ luồng liệu đồng tốc độ 2,5 Gbit/s cho tín hiệu mạng quang phân cấp số đồng (SDH/SONET) Các nhà cung cấp DWDM sớm phát triển thiết bị nhằm hỗ trợ cho việc truyền nhiều kênh quang Các hệ thống với hàng trăm kênh sẵn sàng đưa vào sử dụng, cung cấp tốc độ liệu kết hợp hàng trăm Gbit/s tiến tới đạt tốc độ Tbit/s truyền sợi đơn Có hai hình thức cấu thành hệ thống WDM là: 1.4.1 Truyền dẫn hai chiều hai sợi: Hệ thống WDM truyền dẫn hai chiều hai sợi là: tất kênh quang sợi quang truyền dẫn theo chiều (như hình), đầu phát tín hiệu có bước sóng quang khác điều chế , , , thông qua ghép kênh tổ hợp lại với nhau, truyền dẫn chiều sợi quang Vì tín hiệu mang thơng qua bước sóng khác nhau, khơng lẫn lộn Ở đầu thu, tách kênh quang tách tín hiệu có bước sóng khác nhau, hồn thành truyền dẫn tín hiệu quang nhiều kênh Ở chiều ngược lại truyền dẫn qua sợi quang khác, nguyên lý giống 1.4.2 Truyền dẫn hai chiều sợi: - Hệ thống WDM truyền dẫn hai chiều sợi là: hướng đi, kênh quang tương ứng với bước sóng , , , qua ghép/tách kênh tổ hợp lại với truyền dẫn sợi Cũng sợi quang đó, hướng bước sóng +1, +2, , *2 truyền dẫn theo chiều ngược lại (xem hình) Nói cách khác ta dùng bước sóng tách rời để thơng tin hai chiều (song công) - Hệ thống WDM hai chiều hai sợi ứng dụng phát triển tương đối rộng rãi Hệ thống WDM hai chiều sợi yêu cầu phát triển ứng dụng cao hơn, đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt Ở phía phát, thiết bị ghép kênh phải có suy hao nhỏ từ nguồn quang tới đầu ghép kênh Ở phía thu, tách sóng quang phải nhạy với dải rộng bước sóng quang Khi thực tách kênh cần phải cách ly kênh quang thật tốt với bước sóng khác cách thiết kế tách kênh thật xác, lọc quang sử dụng phải có bước sóng cắt xác, dải làm việc ổn định - Hệ thống WDM thiết kế phải giảm tối đa hiệu ứng gây suy hao truyền dẫn Ngoài việc đảm bảo suy hao xen thiết bị thấp, cần phải tối thiểu hoá thành phần cơng suất gây phản xạ phần tử ghép, điểm ghép nối module, mối hàn , chúng làm gia tăng vấn đề xuyên kênh bước sóng, dẫn đến làm suy giảm nghiêm trọng tỉ số S/N hệ thống Các hiệu ứng đặc biệt nghiêm trọng hệ thống WDM truyền dẫn hai chiều sợi, hệ thống có khả lựa chọn thiết kế tuyến - Ở mức độ đó, để đơn giản ta xem xét tách bước sóng ghép bước sóng cách đổi chiều tín hiệu ánh sáng Như hiểu đơn giản, từ “bộ ghép - multiplexer” trường hợp thường sử dụng dạng chung để xét cho ghép tách; loại trừ trường hợp cần thiết phải phân biệt hai thiết bị hai chức Người ta chia loại thiết bị OWDM làm ba loại: Các ghép (MUX), tách (DEMUX) ghép/tách hỗn hợp (MUX-DEMUX) Các MUX DEMUX sử dụng phương án truyền dẫn theo hướng, loại thứ ba MUX-DEMUX sử dụng cho phương án truyền dẫn theo hai hướng Hình mơ tả thiết bị ghép/tách hỗn hợp 1.5 Mục đích - Do băng thông quang lớn (khoảng 100Ghz-km) nên sử dụng cho mục đích đơn lẻ hao phí Vì sử dụng cơng nghệ WDM nhằm mục đích tận dụng băng tần truyền dẫn sợi quang cách truyền đồng thời nhiều kênh bước sóng sợi quang Qua nghiên cứu ITU-T đưa cụ thể kênh bước sóng khoảng cách kênh chọn cấp độ 200Ghz, 100Ghz, 50Ghz 1.6 Ưu nhược điểm - Trải qua trình nghiên cứu triển khai, mạng thông tin quang mạng quang sử dụng công nghệ WDM cho thấy ưu điểm trội: + Dung lượng truyền dẫn lớn: * Sử dụng cơng nghệ WDM có nghĩa sợi quang ghép nhiều kênh quang (có bước sóng khác nhau) để truyền , kênh quang lại ứng với tốc độ bit (TDM) Hiện thử nghiệm thành công hệ thống WDM 80 bước sóng với bước sóng mang tín hiệu TDM tốc độ 2,5Gbit/s, tổng dung lượng hệ thống 200Gbit/s Trong với hệ thống TDM, tốc độ bit đạt tới STM -256 (dung lượng 40 Gbit/s) + Tính suốt mạng WDM: * Do công nghệ WDM thuộc kiến trúc lớp mạng vật lý nên hỗ trợ định dạng số liệu thư thoại chuyển mạch kênh, ATM, Gigabit Ethernet, ESCON, IP… * Mạng suốt: Trong dải băng thông xác định, mạng truyền dịch vụ với tốc độ với giao thức Như nhà cung cấp dịch vụ đáp ứng nhiều dịch vụ khác cách sử dụng sở hạ tầng Như có lợi mặt kinh tế triển khai dich vụ cách hiệu quả, nhanh chóng mà khơng làm ảnh hưởng đến dịch vụ trước + Việc nâng cấp dung lượng hệ thống thực dễ dàng, linh hoạt * Kỹ thuật WDM cho phép tăng dung lượng mạng có lên đến hàng Tbps, đáp ứng nhu cầu mở rộng nhiều cấp độ khác Bên cạnh mở thị trường mới, thuê kênh quang (hay bước sóng quang) việc sợi hay cáp quang việc nân cấp hệ thống đơn giản cắm thêm card hệ thống hoạt động (Plug and Play) + Quản lý băng tần hiệu cấu hình hệ thống mềm dẻo: Bằng cách thay đổi phương thức đinh tuyến phân bổ bước sóng mạng WDM, ta dễ dàng quản lý cấu hình lại hệ thống cách linh hoạt tuỳ theo yêu cầu thực tế Hiện WDM công nghệ cho phép xây dựng mơ hình mạng truyền tải quang OTN (Optical Transport Network) cho phép xây dựng mạng quang suốt + Sử dụng công nghệ WDM tận dụng sở hạ tầng mạng quang trước đó, giảm chi phí đầu tư Do tiết kiệm kinh tế GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN 2.1 Khái niệm - Ghép kênh phân chia theo thời gian trình số dùng mơi trường truyền có tốc độ liệu lớn yêu cầu thiết bị thu phát - Là kỹ thuật cho phép truyền tín hiệu nhiều kênh thơng tin có băng tần đường truyền chung - Thời gian sử dụng đường truyền chia thành phần khác gọi khe thời gian Hình Sơ đồ mô tả ghép kênh/phân kênh 2.2 Phân loại - TDM có hai dạng: TDM đồng TDM khơng đơng 2.2.1 TDM đồng - TDM không đồng gọi TDM thống kê tập trung - TDM đồng hiểu ghép kênh: + Phân chia khe cho ngõ vào với thời gian (gọi khe thời gian ) + Cấp khe thời gian cố định cho ngõ vào, khe thời gian thứ I chứa liệu kênh thứ i + Ngõ vào khơng có liệu truyền khe bị bỏ trống + Số khe thời gian số ngõ vào + Chiều dài khung số ngõ vào + Các ngõ vào có tốc độ bit - Hình 2.1.1 Mơ tả q trình ghép kênh Các đường trung chuyển sử dụng mạng điện thoại cách sử dụng chế TDM gọi đường trung chuyển T1 sóng mang T1 Việc ghép 24 kênh gọi ghép kênh cấp độ Bốn sóng mang T1 -> T2.Bảy sóng mang T2 -> T3 sáu sóng mang T3 ->T4 Hình 2.1.2 - Frame (Khung): Các khe thời gian (time slot) nhóm thành khung (frame) Mỗi khung gồm chu kỳ đầy đủ khe thời gian, bao gồm hay nhiều slot gán cho thiết bị gởi Trong hệ thống có n đường dây, frame có n slot, slot dùng để mang thông tin ngõ vào Khi tất thiết bị ngõ vào dùng chung đường truyền để gởi với tốc độ bit ngõ vào có slot frame thời gian Tuy nhiên, Khi truyền với hai slot frame nhanh khe frame Mỗi khe thời gian dành cho thiết bị để tạo thành kênh truyền cho thiết bị - Chuyển vị : Phương pháp TDM đồng xem chuyển mạch xoay nhanh Chuyển mạch di chuyển từ thiết bị sang thiết bị khác theo thứ tự tốc độ không đổi Qui trình gọi chuyển vị (interleaving) + Chuyển vị thực cho bit, byte, hay đơn vị liệu Nói khác đi, ghép kênh lấy byte thiết bị này, byte khác từ thiết bị khác Trong hệ thống, đơn vị chuyển vị thường có kích thước Hình 2.1.3: Hình 2.1.4: - Tại máy thu, phân kênh tách frame lượt Trong phương thức gán cho kênh slot, ta thấy có slot trống kênh chưa hồn tồn hoạt động Trong hình 1.1.4, có ba frame có liệu đầy đủ Các frame cịn lại có slot trống, thí dụ ta có slot trống tổng số 24 slot, lãng phí dung lượng kênh truyền - Công thức: RTDM = n x Rbi; Trong đó: +RTDM: Tốc độ bit liệu sau ghép kênh TDM; +Rbi: Tốc độ liệu ngõ vào +n: Số ngõ vào RFrame = Rbi/m Trong đó: m: số bit chứa khe - Ghép kênh TDM có bit đồng ( Các bit tạo khung – framing bits): Hình 2.1.5: Do slot phương pháp TDM đồng xếp theo thứ tự , nên ta khơng cần thay đổi từ frame sang frame khác, nên cần thơng tin dẫn đường cho frame - Nhằm mục đích cho phân kênh biết phải chuyển slot đâu nên thiết phải có vấn đề định địa Nhiều yếu tố làm cho việc địng thời trở nên không ổn định, cần thêm hay nhiều bit đồng bộ, thêm vào đầu frame Các bit gọi bit tạo khung (framing bits), theo mẫu, từ frame sang frame, cho phép phân kênh đồng với luồng liệu đến nhằm chia slot xác - Trong hầu hết trường hợp, thông tin đồng gồm bit frame, liên tiếp (010101010101) tiếp tục - Cơng thức: - RTDM(có từ đồng bộ) = n x Rbi + RFrame; Trong đó: + RTDM: Tốc độ bit liệu sau ghép kênh TDM; + Rbi: Tốc độ liệu ngõ vào +n: Số ngõ vào - RFrame = Rbi/m Trong đó: m: số bit chứa khe Bit nhồi (bit stuffing): + Ta cho phép thiết bị truyền tín hiệu với tốc độ khác TDM đồng Thí dụ, thiết bị A dùng khe thời gian, thiết bị B nhanh dùng hai slot Số lượng slot frame đường vào dùng slot hệ thống thường giữ cố định, nhiên tốc độ truyền điều khiển số lượng slot Chú ý rằng, độ dài thời gian slot không đổi Để cho phương pháp hoạt động được, tốc độ bit khác phải bội số ngun Thí dụ, ta cho thiết bị có tốc độ nhanh hợn lần so với thiết bị khác cách cung cấp cho thiết bị nhanh slot thiết bị dùng slot, nhiên, ta cho vận hành với trường hợp thiết bị có tốc độ nhanh 5,5 lần khơng thể cung cấp năm ½ slot phương pháp truyền đồng - Ta giải trường hợp dùng phương pháp gọi bit nhồi (bit stuffing) Trong phương pháp này, ghép kênh cộng thêm số bit thêm vào dịng bit truyền Thí dụ, có thiết bị có tốc độ truyền gấp 2,75 lần so với thiết bị khác,ta thêm vào số bit để tốc độ có bội số lần so với thiết bị khác Các bit thừa (0,25 lần) phân kênh nhận loại 2.2.2 TDM không đồng bộ: - Đặc điểm: + Phân chia khe tín hiệu với thời gian + Số khe thời gian nhỏ số ngõ vào + Khơng có khe trống Hình 2.2.1: - Phương pháp ghép kênh cách phân chia theo thời gian không đồng hay phương pháp ghép kênh phân chia theo thời gian dùng phương pháp thống kê, thiết kế để tránh lãng phí Từ khơng đồng thường có nhiều nghĩa khác dùng kỹ thuật ghép kênh truyền dẫn, trường hợp này, từ đươc hiểu mềm dẽo không cố định - Tương tự TDM đồng bộ, TDM cho phép số ngõ vào có tốc độ thấp ghép kênh đường truyền tốc độ cao Khác với trường hợp dùng TDM đồng bộ, tổng số tốc độ đường vào lớn khả đường truyền - Trong hệ TDM đồng bộ, ta có n ngõ vào, frame phải gồm số khơng đổi với n slot Trong hệ khơng đồng bộ, ta có n đường vào frame khơng chứa nhiều n slot - TDM không đồng hỗ trợ số lượng ngõ vào trường hợp TDM đồng dung lương đường truyền thấp Hay đường truyền, TDM khơng đồng hỗ trợ nhiều thiết bị so với trường hợp đồng - Số lượng slot frame TDM không đồng đựa phân tích thống kê số ngõ vào truyền dẫn đơn vị thời gian Các slot không phân trước, mà phục vụ cho ngõ vào có liệu cần truyền - Bộ ghép kênh quét ngõ vào, chấp nhận phần liệu frame lấp đầy, gởi frame đường truyền Nếu không đủ liệu để lấp đầy tất slot frame, frame chuyển phần đầy Như kênh khơng sử dụng hết 100% khả Tuy nhiên từ khả cho phép thiết lập slot cách động hơn, ghép nối phần nhỏ slot ngõ vào, giảm thiểu lãng phí đường truyền Hình 2.2.2 Mơ tả hệ thống chia sẻ đường trường dùng TDM không đồng Hình 2.2.2 minh họa hệ thống với máy tính chia xẻ đường truyền dùng TDM khơng đồng Trong thí dụ , kích thước frame ba slot Hình vẽ cho thấy ghép kênh xử lý ba mức lưu thông khác - Trong trường hợp đầu, có ba năm máy tính có liệu gởi (đó trường hợp trung bình, cho phép chọn ba slot frame) - Trong trường hợp thứ hai, bốn ngõ vào truyền liệu, nhiều slot frame - Trong trường hợp thứ ba (thống kê cho thấy xảy ra), tất ngõ vào gởi liệu - Trong tất trường hợp, ghép kênh quét qua theo thứ tự, từ đến 5, lấp đầy slot để gởi liệu  Trong trường hợp đầu, ba ngõ vào tác động tương ứng với ba slot frame Trong bốn frame đầu, ngõ vào phân phối đối xứng dọc theo tất thiết bị thông tin Tại frame thứ , thiết bị truyền xong, thiết bị hai ký tự phải gởi Bộ ghép kênh chọn A từ thiết bị 1, qt xuống đường dây mà khơng tìm thấy thiết bị cần truyền tin, trở thiết bị để lấy ký tự A cuối Khơng cịn thơng tin cho slot cuối cùng, ghép kênh gởi frame thứ với có hai slot có liệu Trong TDM đồng bộ, cần sáu frame với slot frame cần để truyền tất liệu, cần 30 slot Nhưng có 14 số slot sử dụng Trong hệ TDM khơng đồng bộ, có frame chuyển khơng đầy đủ Trong thời gian cịn lại , toàn khả đường truyền sử dụng  Trong trường hợp thứ hai, có slot thiếu, ghép kênh quét từ đến 5, lấp đầy trước chuyển Frame đầu gởi liệu từ thiết bị 1, 4, Bộ ghép kênh tiếp tục quét thấy cịn sót một, nên đưa liêẹu vào slot frame kế, quét trở lại lên để đưa phần liệu thứ hai vào slot thứ 2, tiếp tục Như thế, số thiết bị gởi không số slot frame, slot không lấp đầy cách đối xứng Thí dụ thiết bị 1, chiếm slot frame đầu, lại chiếm slot frame kế  Trong trường hợp thứ ba, frame làm đầy trên, lại có năm thiết bị cần truyền liệu Từ đó, thiết bị chiếm slot frame đầu, slot frame 2, khơng có slot frame - Trong thí dụ 3, tốc độ đường dây ba lần tốc độ truyền kênh, liệu truyền nhanh khả vận hành ghép kênh Như thiết phải có thêm nhớ đệm (buffer) nhằm lưu trữ liệu, chờ đến ghép kênh giải - Định địa (addressing) overhead:  Trường hợp nói minh họa yếu điểm TDM không đồng Như phân kênh làm để biết slot kênh nào? * Trong TDM đồng bộ, thiết bị có liệu slot phụ thuộc vào vị trí thời gian slot frame Nhưng điều không với trường hợp TDM không đồng Như TDM không đồng thiết phải có phương pháp định địa giúp phân kênh thực chức Địa dùng cách cục bộ, ghép kênh đính kèm theo gởi phân kênh loại sau đọc xong * Khi thêm bit địa vào slot làm gia tăng overhead hệ không đồng làm giảm hiệu hệ thống Để giảm thiểu yếu tố này, địa thường gồm số bit rút gọn lại cách truyền tồn địa phần đầu truyền dẫn, phần lại truyền địa dạng rút gọn - Nhu cầu định địa làm giảm hiệu TDM không đồng chuyển vị bit hay byte Giả sử chuyển vị bit mà phải mang thêm bit địa chỉ; thêm bit liệu, ba bit địa Như cần thêm bốn bit để truyền bit liệu Như cho dù có tận dụng hết cơng suất kênh truyền có phần tư lực đường truyền dùng cho việc truyền liệu, phần cịn lại overhead Từ đó, TDM khơng đồng thực hiệu kích thước slot frame phải tương đối lớn - Các khe có độ dài thay đổi (Variable-length Tome slot): TDM không đồng cho phép truyền liệu với tốc độ khác cách thay đổi kích thước slot frame Trạm phát với tốc độ cao cung cấp slot có kích thước dài Việc quản lý trường có độ dài thay đổi đòi hỏi phải thêm vào bit điều khiển phần đầu slot nhằm cho biết độ dài phần liệu đến Các bit thêm làm gia tang overhead hệ thống lần nữa, có khả làm giảm hiệu suất hệ thống hệ thống hiệu với frame có kích thước slot lớn 2.3 Ứng dụng - Kỹ thuật TDM ứng dụng viễn thông để ghép kênh thoại vào kênh PCM-N - DV sóng mang chung - Ứng dụng đường dây thuê bao số bất đối xứng 2.4 Ưu/nhược điểm 2.4.1 Ưu điểm: + TDM mềm dẻo FDM phân phối nhiều khe thời gian khung thời gian cho người sử dụng + TDM yêu cầu cấu hình thiết bị đơn giản FDM 2.4.2 Nhược điểm: + Cần phải đồng thời gian thu-phát trạm gốc tất thiết bị di động + Yêu cầu tốc độ truyền ký hiệu lớn nhiều so với FDM => bang tần yêu cầu lớn GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ 3.1 Khái niệm - FDM( Frequency Division Multiplexing) kĩ thuật cho phép ghép tín hiệu nhiều kênh thơng tin có băng tần khác lên băng thông để truyền đồng thời qua môi trường truyền dẫn Mỗi kênh thông tin điều chế với sóng mang có tần số riêng khơng trùng băng thông đường truyền Đây kĩ thuật ghép kênh cho tín hiệu tương tự, dùng băng thông đường truyền lớn băng thơng tổ hợp tín hiệu truyền Hình: Sơ đồ khối mô tả kĩ thuật FDM 3.2 Nguyên lý 3.2.1 Ghép kênh Hình: Ghép kênh FDM - Đầu vào: N tín hiệu - Đầu ra: Tín hiệu FDM - Nguyên lí: + Mỗi tín hiệu điều chế với sóng mang phụ có tần số riêng biệt + Tổng hợp tất sóng mang phụ điều chế thành tín hiệu sở + Điều chế tín hiệu sở với sóng mang tạo thành tín hiệu FDM truyền *Các kĩ thật điều chế: AM( Amplitude Modulaton- điều biên), FM( Frequency Modulation- điều tần), SSB( Single Side Band- điều chế đơn biên),… *Phổ tín hiệu FDM bao gồm tất sóng mang điều chế nằm cạnh Giữa hai sóng mang liền kề có dải tần số bỏ trống gọi dải bảo vệ( Guard Band) nhằm tránh chồng lấn phổ Do phổ tín hiệu FDM rộng tổng phổ sóng mang dải bảo vệ Hình: Phổ tín hiệu FDM Hình: Tín hiệu FDM 3.2.2 Phân kênh Hình: Phân kênh FDM - Đầu vào: Tín hiệu FDM - Đầu ra: N tín hiệu ban đầu - Tại đầu thu, tín hiệu FDM giải điều chế để tạo lại tín hiệu sở, sau qua lọc để phân chia sóng mang phụ Cuối cùng, sóng mang phụ giải điều chế để tạo lại tín hiệu ban đầu 3.3 Ứng dụng - Phát sóng truyền hình vơ tuyến: nhiều tín hiệu vơ tuyến hoạc truyền hình tần số khác truyền qua khơng khí lúc Mỗi đài phát có tần số riêng Khi bật đài , tín hiệu từ đài phát đến đài Chúng ta chọn đài cách xoay núm để chọn dải tần thích hợp - Truyền hình cáp: nhiều kênh truyền hình truyền đồng thời kênh - Hệ thống điện thoại cũ: truyền nhiều điện thoại qua đường truyền - Vệ tinh truyền thông: truyền nhiều kênh liệu chùm sóng vơ tuyến đường lên đường xuống - Modem DSL băng thông rộng: truyền số lượng lớn liệu máy tính thơng qua đường truyền - Điều chế âm hệ thống truyền FM 3.4 Ưu nhược điểm FDM 3.4.1 Ưu điểm - Không cần động máy phát thu - Một số lượng lớn tín hiệu truyền đồng thời - Do mờ dần dải tần hẹp chậm, kênh bị ảnh hưởng - Giải điều chế dễ dàng - Bộ ghép phân kênh có cấu tạo đơn giản 3.4.2 Nhược điểm - Không thể sử dụng hết băng thông kênh ( phải dành phần cho dải bảo vệ) - Biến dạng xuyên điều chế: kí tự phi tuyến tính hệ thống vật lí tạo méo hài, đẫn đến nhiễu - Tất kênh bị ảnh hưởng làm mờ băng thông rộng - Cần nhiều lọc điều chế - Băng thông phải lớn - Dễ nhiễu khả chống nhiễu - Khơng có phối hợp động - Thơng lượng - Hệ thống ghép kênh đắt tiền 3.5 So sánh FDM TDM FDM TDM Đồng hóa Khơng Có Độ trễ Thấp Cao Lớn Ít Có Khơng Lượng liệu truyền Sóng mang Mạch Phức tạp hơn, yêu cầu nhiều phần cứng Đơn giản Tính linh hoạt Thấp hơn( khơng thể thay đổi linh hoạt độ rộng tần số) Cao hơn( phân bổ linh hoạt nhiều khoảng thời gian cho tín hiệu cần nhiều băng thông hơn, giảm khoảng thời gian cho tín hiệu khơng cần nó) Tín hiệu sử dụng u cầu cần Tín hiệu tương tự Tín hiệu tương tự tín hiệu số Dải bảo vệ Đồng hóa xung thiết Mức hiệu Trễ truyền tin Thấp hơn( dễ bị nhiễu truyền) Không nhạy cảm Cao hơn( nhiễu truyền) Nhạy cảm