Kỹ Thuật Ghép Kênh Tín Hiệu Số, Khái Quát Chung

TRƯỜNG SĨ QUANG THÔNG TIN BÀI GIẢNG MÔN GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ Giảng viên: Lê Ngọc Tú E-mail: lntu1328@gmail.com Bộ môn: Truyền dẫn - Khoa KTVT Học kỳ: II/ 2013-2014 KTVT BÀI GIẢNG MÔN GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ www.ktvt.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ NGỌC TÚ BỘ MÔN: TRUYỀN DẪN - KHOA KTVT Trang 2 KTVT GIỚI THIỆU MÔN HỌC  Thời lượng môn học:  50 (34LT + 8KT + 8 BT,TH)  Mục tiêu:  Nắm được kiến thức cơ bản về tín hiệu; cách thức tín hiệu số được ghép kênh và truyền đi trong mạng; và các giải pháp bảo vệ của mạng để duy trì kết nối  Nội dung:  Chương 1: Khái quát chung  Chương 2: Mã truyền dẫn  Chương 3: Ghép kênh PCM và PDH và SDH  Chương 3: Các giải pháp duy trì mạng  Chương 4: Các phương thức truyền tải số liệu BÀI GIẢNG MÔN GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ www.ktvt.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ NGỌC TÚ BỘ MÔN: TRUYỀN DẪN - KHOA KTVT Trang 3 KTVT GIỚI THIỆU MÔN HỌC  Tài liệu tham khảo:  Cao Phán, Cao Hồng Sơn, Ghép kênh PDH và SDH, Bài giảng HVCNBCVT  Bùi Trung Hiếu, Hệ thống truyền dẫn đồng bộ số SDH, NXB Bưu điện, 2001  P. Tomsu, C. Schmutzer, Next Generation Optical Networks, Prentice Hall, 2002  Stefano Begni, Synchronization of Digital Telecommunications Network, John Wiley&Sons, 2002  EURESCOM Project P918, Integration of IP over Optical Networks: Networking and Management, Deliverable 1, 2, 3, 2000  ITU-T Recommendation G.7041/Y.1303, Generic Framing Procedure, 2002  ITU-T Recommendation G.707/Y.1322, Network Node Interface for SDH, 2002 BÀI GIẢNG MÔN GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ www.ktvt.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ NGỌC TÚ BỘ MÔN: TRUYỀN DẪN - KHOA KTVT Trang 4 KTVT GIỚI THIỆU MÔN HỌC  Tài liệu tham khảo:  ITU-T Recommendation G.7042/Y.1305, Link Capacity Adjustment Scheme (LCAS) for Virtual Concatenated Signals, 2001  ITU-T Recommendation X.85/Y.1321, IP over SDH using LAPS, 2000  ITU-T Recommendation X.86, Ethernet over LAPS, 2001  Đánh giá:  Chuyên cần: 10%  Kiểm tra: 10%  Thực hành: 20%  Thi kết thúc: 60% BÀI GIẢNG MÔN GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ www.ktvt.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ NGỌC TÚ BỘ MÔN: TRUYỀN DẪN - KHOA KTVT Trang 5 KTVT BÀI 1 KHÁI QUÁT CHUNG BÀI GIẢNG MÔN GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ www.ktvt.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ NGỌC TÚ BỘ MÔN: TRUYỀN DẪN - KHOA KTVT Trang 6 KTVT 1.1. Khái niệm ghép kênh (Multiplexing): - Thuật ngữ “ghép kênh”: chỉ quá trình kết hợp hay tổ hợp nhiều tín hiệu lối vào (có tốc độ bit thấp) tạo nên một tín hiệu lối ra (có tốc độ bit cao hơn) - Ghép kênh là quá trình xử lý kỹ thuật tín hiệu để bảo đảm truyền được nhiều kênh độc lập không ảnh hưởng lẫn nhau trên một đường truyền. I/ KHÁI QUÁT CHUNG 1. Một số khái niệm cơ bản trong truyền dẫn tín hiệu: Ghép kênh Tách kênh BÀI GIẢNG MÔN GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ www.ktvt.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ NGỌC TÚ BỘ MÔN: TRUYỀN DẪN - KHOA KTVT Trang 7 KTVT 1.1. Khái niệm ghép kênh (Multiplexing):  Điều kiện đơn kênh: Tại một thời điểm, môi trường truyền dẫn chỉ cho phép duy nhất một kênh truyền/tín hiệu truyền qua  Trong trường hợp nhiều kênh truyền cùng chia sẻ một môi trường truyền dẫn: khi đó tài nguyên của môi trường truyền sẽ phải chia nhỏ, mỗi kênh truyền sẽ được chia một phần tài nguyên đó  Tài nguyên của môi trường truyền dẫn: thời gian, tần số, mã, không gian  Mục tiêu của ghép kênh:  Tăng hiệu suất sử dụng môi trường truyền dẫn  tăng dung lượng truyền dẫn của hệ thống I/ KHÁI QUÁT CHUNG 1. Một số khái niệm cơ bản trong truyền dẫn tín hiệu: BÀI GIẢNG MÔN GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ www.ktvt.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ NGỌC TÚ BỘ MÔN: TRUYỀN DẪN - KHOA KTVT Trang 8 KTVT I/ KHÁI QUÁT CHUNG 1. Một số khái niệm cơ bản trong truyền dẫn tín hiệu: 1.2. Tín hiệu và các tham số a. Các loại tín hiệu - Tín hiệu analog: (tương tự) là loại tín hiệu có các giá trị biên độ liên tục theo thời gian, Ví dụ: tín hiệu thoại analog. Một dạng điển hình của tín hiệu analog là sóng hình sine, được thể hiện dưới dạng: Nếu tín hiệu là tập hợp của nhiều tần số thì ngoài các tham số trên đây còn có một tham số khác, đó là dải tần của tín hiệu. - Tín hiệu xung: là loại tín hiệu có các giá trị biên độ là hàm rời rạc của thời gian. Điển hình của tín hiệu xung là tín hiệu xung lấy mẫu tín hiệu analog dựa vào định lý lấy mẫu. BÀI GIẢNG MÔN GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ www.ktvt.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ NGỌC TÚ BỘ MÔN: TRUYỀN DẪN - KHOA KTVT Trang 9 KTVT I/ KHÁI QUÁT CHUNG 1. Một số khái niệm cơ bản trong truyền dẫn tín hiệu: - Tín hiệu số: đây cũng là loại tín hiệu có các giá trị biên độ là hàm rời rạc của thời gian như tín hiệu xung. Tuy nhiên, khác với tín hiệu xung ở chỗ biên độ của các xung bằng 0 hoặc 1, mặt khác tập hợp của một nhóm xung đại diện cho một chữ số, hoặc một ký tự nào đó. Mỗi một xung được gọi là một bit. + Một vài loại tín hiệu số điển hình như: Tín hiệu 2 mức (0 và 1), còn có tên là tín hiệu xung nhị phân hay tín hiệu xung đơn cực; Tín hiệu ba mức (-1, 0 và +1), còn được gọi là tín hiệu xung tam phân hay tín hiệu xung lưỡng cực. - Tín hiệu điều biên xung, điều tần xung hoặc điều pha xung: đây là trường hợp mà sóng mang xung chữ nhật có biên độ, hoặc tần số, hoặc pha biến đổi theo quy luật biến đổi của biên độ tín hiệu điều chế. Ba dạng tín hiệu này thường được sử dụng trong mạng thông tin analog. 1.2. Tín hiệu và các tham số a. Các loại tín hiệu BÀI GIẢNG MÔN GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ www.ktvt.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ NGỌC TÚ BỘ MÔN: TRUYỀN DẪN - KHOA KTVT Trang 10 KTVT I/ KHÁI QUÁT CHUNG 1. Một số khái niệm cơ bản trong truyền dẫn tín hiệu: b/ Một số tham số tín hiệu: - Mức điện: - Khái niệm: Mức điện theo công suất tại điểm X bằng lô ga rít của tỉ số giá trị công suất tại điểm đó với giá trị công suất chọn làm chuẩn. Phát Thu A B P c = 1mW P x = 0,1mW P y - Tính mức điện tại điểm x? - So sánh mức điện tại điểm x và mức điện tại điểm y? [...]... MÔN GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ I/ KHÁI QUÁT CHUNG 2 Các phương pháp ghép kênh: 2.2 GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO BƯỚC SÓNG(2)  Bước sóng hoạt động  Sơ đồ khối hệ thống WDM www.ktvt.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ NGỌC TÚ BỘ MÔN: TRUYỀN DẪN - KHOA KTVT Trang 25 KTVT BÀI GIẢNG MÔN GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ I/ KHÁI QUÁT CHUNG 2 Các phương pháp ghép kênh: 2.3 GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN (1)  Khái niệm: Ghép kênh phân... TRUYỀN DẪN - KHOA KTVT Bộ phân phối 1 2 3 4 Tín hiệu analog Trang 31 BÀI GIẢNG MÔN KTVT GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ I/ KHÁI QUÁT CHUNG 2 Các phương pháp ghép kênh: 2.4 GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO MÃ (1) Khái niệm  Mỗi kênh tín hiệu được gán một từ mã trong không gian mã trực giao cho trước, sau đó các kênh tín hiệu được ghép lại và truyền đi Đặc điểm  Mỗi kênh tín hiệu được sử dụng toàn bộ băng thông của hệ... GIẢNG MÔN GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ I/ KHÁI QUÁT CHUNG 2 Các phương pháp ghép kênh: 2.1 GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ (1)  Khái niệm: Ghép kênh phân chia theo tần số là phương pháp ghép kênh mà trong đó băng tần truyền dẫn của hệ thống được chia thành nhiều băng con, mỗi băng con truyền tín hiệu của một kênh liên lạc phân biệt với nhau về tần số  Để làm được điều đó thì các kênh đưa vào ghép phải được... dẫn  Bộ ghép và giải ghép phức tạp www.ktvt.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ NGỌC TÚ BỘ MÔN: TRUYỀN DẪN - KHOA KTVT Trang 32 KTVT BÀI GIẢNG MÔN GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ I/ KHÁI QUÁT CHUNG 2 Các phương pháp ghép kênh: 2.4 GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO MÃ (2) Sơ đồ bộ phát CDMA www.ktvt.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ NGỌC TÚ BỘ MÔN: TRUYỀN DẪN - KHOA KTVT Trang 33 BÀI GIẢNG MÔN KTVT GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ I/ KHÁI QUÁT CHUNG 2 Các... KTVT GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ I/ KHÁI QUÁT CHUNG 2 Các phương pháp ghép kênh: 2.3 GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN (3)  TDM thống kê  Đặc điểm • Truyền dẫn chỉ những kênh có dữ liệu, tại thời điểm kênh nào không có dữ liệu thì khe thời gian đó sẽ được dùng cho kênh khác  cần thêm các bit phụ • Tốc độ các kênh TH đến có thể khác nhau  Bộ ghép kênh • Tạo ra cấu trúc khung phù hợp để có thể tách tín hiệu. .. (bít/s); M: số mức tín hiệu C là dung lương kênh truyền (Bit/s) B là độ rộng băng tần kênh truyền (Hz) SNR: tỉ số tín hiệu/ tạp âm www.ktvt.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ NGỌC TÚ BỘ MÔN: TRUYỀN DẪN - KHOA KTVT Trang 18 KTVT BÀI GIẢNG MÔN GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ I/ KHÁI QUÁT CHUNG 1 Một số khái niệm cơ bản trong truyền dẫn tín hiệu: * Rung pha (Jitter): Rung pha là sự điều chế pha không mong muốn của tín hiệu xung xuất... mạch điện Trong đó: Px là công suất tín hiệu (mW) tại điểm cần xác định mức điện, Pc là công suất tín hiệu tại điểm chọn làm chuẩn (mW) www.ktvt.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ NGỌC TÚ BỘ MÔN: TRUYỀN DẪN - KHOA KTVT Trang 11 BÀI GIẢNG MÔN KTVT GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ I/ KHÁI QUÁT CHUNG 1 Một số khái niệm cơ bản trong truyền dẫn tín hiệu: b/ Một số tham số tín hiệu - Tỷ số tín hiệu trên nhiễu: Trong đó: Ps, Vs,... tần từ tần số tín hiệu bằng zero đến tần số tín hiệu mà tại đó đáp ứng của tín hiệu (hệ số khuếch đại, điện áp, dòng điện) giảm còn 0,707 so với giá trị cực đại của đáp ứng tín hiệu (Hình vẽ minh họa) www.ktvt.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ NGỌC TÚ BỘ MÔN: TRUYỀN DẪN - KHOA KTVT Trang 14 KTVT BÀI GIẢNG MÔN GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ I/ KHÁI QUÁT CHUNG 1 Một số khái niệm cơ bản trong truyền dẫn tín hiệu: P (dBm)... TRUYỀN DẪN - KHOA KTVT Trang 30 BÀI GIẢNG MÔN KTVT GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ I/ KHÁI QUÁT CHUNG 2 Các phương pháp ghép kênh: 2.3 GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN (6)  Sơ đồ khối TDM tín hiệu số 1 Bộ lọc thấp 2 Bộ lọc thấp 3 4 Các bit báo hiệu  Bộ lọc thấp Bộ mã hoá Tạo khung Tạo xung ĐB Từ mã đồng bộ khung Bộ lọc thấp Tín hiệu analog Bộ lọc thấp Báo hiệu Môi trường truyền dẫn Bộ lọc thấp Tái tạo khung... tín hiệu tương tự  Đặc điểm:  Tối ưu cho tín hiệu số  TDM cho phép mỗi kênh truyền được sử dụng toàn bộ băng thông hệ thống  Phân loại: TDM đồng bộ; TDM thống kê www.ktvt.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ NGỌC TÚ BỘ MÔN: TRUYỀN DẪN - KHOA KTVT Trang 26 BÀI GIẢNG MÔN KTVT GHÉP KÊNH TÍN HIỆU SỐ I/ KHÁI QUÁT CHUNG 2 Các phương pháp ghép kênh: 2.3.GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN (2)  TDM đồng bộ  Kỹ thuật