Tổng quan về thông tin viba số và thiết bị viba số fhd 2 2 34

Lời nói đầu Trong phát triển xã hội, thơng tin đóng vai trị quan trọng Sự địi hỏi nhu cầu thơng tin phải xác, hiệu ngày gia tăng, thành phố lớn mà vùng nông thôn, vùng núi Điều khiến thơng tin tồn cầu nói chung Việt Nam nói riêng phải ln phát triển địi hỏi nhiều thiết bị thơng tin đại, phù hợp với nhu cầu ngày tăng người thời đại Ở Việt Nam tất hệ thống mạng xuyên quốc gia mạng bưu điện tỉnh phát triển với tốc độ cao Số hoá mạng lưới mục tiêu mà nghành bưu điện thực với công nghệ truyền dẫn số tốc độ cao, dung lượng lớn áp dụng phổ biến đặc biệt cáp quang Song bên cạnh truyền dẫn vi ba số khơng thể thiếu mạng quốc gia, phù hợp với địa hình Việt Nam tính kinh tế cao Nó sử dụng để dự phịng cho cáp quang đường trục xun quốc gia cơng nghệ truyền dẫn cho mạng viễn thông nông thôn Trong giới hạn đồ án em xin trình bày hai nội dung sau: Tổng quan thơng tin viba số Thiết bị viba số FHD 2.2.34 Với bảo nhiệt tình thầy giáo hướng dẫn kiến thức trang bị trình học tập, em hoàn thành đồ án với nội dung viết hệ thống viba số Do thời gian nghiên cứu kinh nghiệm có hạn nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong bảo, góp ý thầy cô bạn Hà Nội, ngày / / 200 Sinh viên Nguyễn Hùng Cường Lời cảm ơn Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo hướng dẫn Phan Văn Phương toàn thể thầy cô giáo khoa Điện Tử Viễn Thông, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ em suốt trình học tập giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn Công ty cổ phần viễn thông – tin học bưu điện (CT - IN) thuộc Tổng cơng ty bưu viễn thơng Việt Nam, anh phòng kỹ thuật tạo điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Sinh viên Nguyễn Hùng Cường Phần I: Lý thuyết chung Chương I: Tổng quan thông tin viba số 1.1 Khái niệm viba số 1.1.1 Khái niệm: Những năm gần đây, với phát triển vũ bão công nghệ viễn thông - tin học giới, nhiều loại hình dịch vụ phong phú đáp ứng nhu cầu ngày cao người Trong đó, hệ thống thơng tin vơ tuyến dải sóng ngắn kênh khơng thể đáp ứng với u cầu thơng tin ngày Chính mà hệ thống thông tin nhiều kênh phát triển Hệ thống thơng tin nhiều kênh dải sóng cực ngắn gọi tắt thông tin viba Thông tin nhu cầu thiếu người Nói đến thơng tin đồng thời nói đến giao lưu trao đổi tin tức Mặt khác, với phát triển ngành thơng tin nói chung, kỹ thuật thơng tin viba phát triển nhanh chóng Từ hệ thống thông tin tương tự ghép kênh theo tần số theo thời gian đến chuyển sang hệ thống thơng tin viba số nhiều kênh có độ ổn định cao, thiết bị gọn nhẹ Bên cạnh đường thông tin viba đặt mặt đất, cịn sử dụng đường thơng tin viba chuyển tiếp qua vệ tinh với cự ly thông tin khoảng vài chục nghìn km Vì thơng tin điểm trái đất với Khả truyền tín hiệu đường thơng tin viba ngày đa dạng phong phú Hiện người ta truyền đường truyền thơng tin viba tín hiệu như: thoại, truyền thanh, truyền hình, số liệu, Trong mạng thông tin số, hệ thống viba số nhận tín hiệu từ tổng đài số từ nguồn thơng tin số khác (tín hiệu truyền hình mã hố thành dạng số khác chẳng hạn ), thực điều chế số, sau thực trộn tần chuyển phổ tín hiệu điều chế số lên tần số vô tuyến công tác truyền anten định hướng Theo dung lượng (tốc độ bit tổng cộng B đầu vào) hệ thống viba số phân thành: + Các hệ thống dung lượng thấp: B < 10Mb/s + Các hệ thống dung lượng trung bình: B  (10100)Mb/s + Các hệ thống dung lượng cao: B >100Mb/s 1.1.2 Định nghĩa viba số: “Viba số” phương thức truyền dẫn sử dụng lượng sóng điện từ có tần số cực cao chứa đựng nội dung tin tức số hố, truyền lan khơng gian khí trực tiếp từ Anten nhìn thẳng đến Anten Dải tần vi ba số: SHF (Super high frequency ): Miền tần số siêu cao tần Tần số f = (3  30) GHz Bước sóng  =1 dm đến cm 1.2 Sơ đồ khối tổng quát viba số: hình bên a) Khối ghép kênh (Mux-multiplexer) Các máy ghép kênh sở PCM luồng số khác ghép chung với để tạo thành luồng số có tốc độ cao cấp bậc cao thiết bị nhận luồng số đầu vào kết hợp chúng thành luồng số có tốc độ bit cao đầu gọi máy ghép kênh tín hiệu số máy ghép kênh sở PCM 30 kênh thoại chứa khối có chức sau đây: + khối kênh (channel cards) chứa 30 kênh + khối giao tiếp 2Mb/s (2Mb/s interface) + khối xử lý báo gọi (signalling processor) b) Khối máy phát (TX-transmitter) Máy phát thực chức sau đây: + điều chế sóng mang từ máy ghép kênh tới + điều tần kênh nghiệp vụ giám sát + khuyếch đại tín hiệu sau điều chế để đạt công suất đầu theo yêu cầu Máy phát hệ thống viba số băng hẹp có chức sau: - khối mạch in băng tần sở phát (Tx baseband PBA) - khối kích thích (Exciter) - Khối khuyếch đại công suất (power amplifier) - khối mạch in hiển thị (display PBA) c) Khối máy thu (Rx receiver) Máy thu có nhiệm vụ giải điều chế tín hiệu thu, tín hiệu thu bao gồm thành phần sau : + luồng số liệu điều chế + tín hiệu kênh nghiệp vụ kênh giám sát Máy thu hệ thống thông tin viba số băng hẹp bao gồm khối sau: + module biến đổi hạ tần (converter module) + module trung tần (IF module) + băng tần sở thu (Rx baseband PBA) + khối mạch in hiển thị (display PBA) d) Bộ phân nhánh siêu cao tần (dup: duplexer) Bộ phân nhánh siêu cao tần cho kết hợp máy thu máy phát dùng chung anten Duplexer tham gia chọn lọc giảm nhỏ nhiễu kênh lân cận RF Phát RF Thu Lọc phát Circulator Lọc thu SƠ ĐỒ BỘ DUPLEXER Trong duplexer gồm có: + lọc phát + lọc thu + phân nhánh tín hiệu (circulator) Sóng điện từ định hướng theo chiều mũi tên Chương II: TRUYỀN SĨNG 2.1 Phân loại tần số vơ tuyến Hiện với phát triển công nghệ truyền dẫn thiết bị thu phát thông tin ngày cao đại với đời cáp quang việc truyền dẫn vi ba thiếu mạng viễn thơng điện tử Nó phần thơng tin vơ tuyến, sử dụng khoảng không gian làm môi trường truyền dẫn với phương pháp thơng tin phía phát xạ thơng tin sóng điện từ tần số siêu cao, phía thu nhận sóng điện từ từ phía phát qua khơng gian tách lấy tín hiệu gốc: Viba sử dụng để dự phòng cáp quang trục dọc lớn, sử dụng chủ yếu cho trạm thông tin có cự ly ngắn nơi có địa hình đồi núi hay đảo xa đất liền Một vấn đề lớn đặt với thông tin vô tuyến chế truyền sóng vơ tuyến, việc sử dụng thiết bị truyền thông phụ thuộc vào tần số vô tuyến sử dụng Theo tiêu chuẩn quốc tế băng tần số vơ tuyến phân loại theo bảng sau: BẢNG 1.1: PHÂN LOẠI CƠ CHẾ VÀ SỬ DỤNG SĨNG VƠ TUYẾN Tần số Phân loại băng VHF Cơ Chế truyền sóng vơ tuyến Cự ly thơng tin lĩnh vực sử dụng Sóng đất  Điện ly 30  300 KHz LF Sóng đất Thơng tin đạo hàng quân khắp giới 1500km đạo hàng vô tuyến (0.3 3) MHz MF (3  30) MHz HF Sóng đất (cự ly ngắn) Sóng trời (cự ly dài) Sóng trời (3  30) KHz (30  300) MHz VHF (0.3  3) GHz DHF (3 30) GHz 3HF VIBA (30 300) GHz EHF mm Phát cố định hàng không, đạo hàng, liên lạc nghiệp dư 36 MHz ; thông tin liên lạc địa 630 MHz : thông tin di động, thông tin kinh doanh nghiệp dư qn quốc tế Sóng trời, lưu sóng đối Thơng tin thực thi, VHF, FM, đa lưu thơng tin Sóng trời, lưu sóng đối Rađa, đa thơng tin, di động lưu Sóng trời Thơng tin vệ tinh, thơng tin cố định đa Sóng trời Thơng tin cho tương lai Qua bảng 1.1 ta thấy dải tần quy định cho viba (0.3  30) GHz Trên thực tế sóng viba sóng có tần số lớn 100 MHz tức có bước sóng nhỏ 3m 2.2 Các đường truyền lan sóng vơ tuyến Có loại sóng thường thấy thực tế sóng dọc sóng ngang Sóng dọc sóng truyền lan theo phương chuyển động sóng âm truyền khơng khí Sóng ngang (phát xạ điện từ ) sóng truyền lan theo hướng vng góc với phương chuyển động Một sóng điện từ khơng gian ba chiều gồm hai thành phần: điện từ E thành phần từ B H ( B =H ) Các thành phần trực giao với Các sóng vơ tuyến truyền lan theo phương thức khác mặt đất Sóng truyền từ Anten phát đến anten thu bằg hai đường chính: - tầng điện ly ( sóng trời ) - Hoặc sát mặt đất (sóng đất) Sóng đất thân chia thành hai loại : + Sóng bề mặt + Sóng khơng gian Đối với sóng khơng gian có đường để qua khoảng cách anten phát anten thu + Sóng trực tiếp + Sóng phản xạ từ đất + Sóng phản xạ từ tầng đối lưu Sau ta xem loại sóng 2.2.1 Các sóng đất Sóng đất sóng khơng bị thăng giáng tầng điện ly, tức sóng bề mặt sóng khơng gian 2.2.1.1 Sóng bề mặt Khi truyền sóng bề mặt lượng sóng lướt bề mặt đất gần giống sóng dọc theo đường dây Phương pháp truyền sóng sử dụng tầng vô tuyến tương đối thấp 30MHz Khi tăng tần số lên tiêu hao đất tăng nhanh, tiêu hao phụ thuộc vào số điện dẫn điện môi Hiệu dụng đất 30 MHz đất có tác dụng dây dẫn tiêu hao cao truyền lan sóng VHF, UHF, SHF 2.2.1.2 Sóng khơng gian Phương thức truyền sóng sử dụng cho tất hệ thống khảo sát Sóng truyền tầng đối lưu lan rộng đến 10 dặm bề mặt đất Năng lượng sóng truyền từ Anten phát đến Anten thu theo đường thẳng phản xạ mặt đất phản xạ từ tầng đối lưu Sóng khơng gian loại sóng quan trọng thơng tin VHF, UHF, SHF Sóng trực tiếp: Sóng phát xạ trực tiếp từ Anten thu mà không bị phản xạ đâu điều kiện truyền lan bình thường, có biên độ lớn so với sóng đén máy thu Sóng phản xạ đất: Sóng đến Anten thu sau để phản xạ vài lần từ vật thể xung quanh, phản xạ xuất mặt phẳng đứng mà xuất mặt phẳng ngang Như sóng bị phản xạ từ vật cản lệch so với đường Sóng phản xạ có biên độ pha khác với biên độ pha sóng trực tiếp Nếu khoảng cách truyền lớn số lẻ bước sóng anten thu sóng phản xạ lệch pha với sóng trực tiếp 1800 kết triệt tiêu tín hiệu sóng tới đến mức độ Mức độ phụ thuộc vào biên độ sóng phản xạ Sóng phản xạ tầng đối lưu: Do thay đổi số khúc xạ khơng khí theo độ cao so với mặt đất nên sóng bị tạp âm xạ tuỳ theo góc sóng tới xảy phản xạ tồn phần từ tầng đối lưu trường hợp xuất biên giới có tác dụng bề mặt phản xạ, gửi sóng trở lại mặt đất Một số tia đến Anten thu, khử bớt sóng trực tiếp có thay đổi pha biên độ gây phản xạ 2.2.2 Các chế truyền sóng Trong điều kiện thời tiết quang đãng có loại chế truyền sóng cần xem xét là: - Khúc xạ - Tạp âm xạ - Phản xạ Sau xem vắn tắt dạng phân loại chế truyền sóng thành nhóm: - chế bề mặt: gồm truyền lan tầm nhìn thẳng - chế khối: sóng đất * Các chế bề mặt: Bề mặt đất việc chủ yếu việc phản xạ tạp âm xạ sóng vơ tuyến trái lại bầu khí bề mặt trái đất đóng góp chủ yếu vào khúc xạ cua sóng Hiện tượng truyền theo ống dẫn nguyên nhân gây giao thoa đường tầm nhìn thẳng vượt tầm nhìn (Tán xạ khơng đối lưu ) xuất bề mặt vị trí cao 200m so với mặt đất Trong tất chế bề mặt, truyền sóng xảy gần đường vòng lớn * Các chế khối: Các chế xuất tán xạ cấu trúc vi mô tầng đối lưu bao gồm tán xạ tầng đối lưu thăng giáng số khúc xạ tầng khí Những hạt rắn, lỏng mưa, mưa đá gây nên tán xạ Tán xạ hạt nhỏ không hạn chế đường vòng lớn, phụ thuộc nhiều vào đặc tính phát xạ hình thể tương quan Anten