Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 102 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
102
Dung lượng
4,16 MB
Nội dung
1 H.Q.Trung.ITVT CHNG 1. T︱NG QUAN V TRUYN DN S。 1.1. Sぅ PHÁT TRIN C︾A CÁC H TH。NG TRUYN DN Mng Jin thoi J︿c xây dぇng dぇa trên c ch truyn ting nói giぃa các máy Jin thoi. In nhぃng n<m 1970, mng này Jã hoàn thin bng vic thぇc hin truyn tín hiu tng tぇ trong cáp Jーng xon Jôi và ghép kênh phân chia tn s ̄ (FDM-Frequency Division Multiplexing) dùng trong các tuyn J︹ng dài J kt h︿p truyn nhiu kênh thoi trong m⋮t cáp Jーng tr︽c. Thit b truyn dn loi này rt Jt so v︵i giá c﹁a m⋮t t︲ng Jài Jin thoi, vì vy, chuyn mch J︿c xem nh m⋮t thit b nhm tit kim s= d︽ng tài nguyên khan him lúc by gi︹ là b<ng thông truyn dn. Vào Ju nhぃng n<m 1970, các h th ̄ng truyn dn s ̄ bt Ju xut hin, s= d︽ng phng pháp Jiu ch xung mã (PCM-Pulse Code Modulation) do Alec Reeves nêu ra ln Ju tiên vào n<m 1937. PCM cho phép truyn tín hiu tng tぇ (nh ting nói c﹁a con ng︹i) [ dng nh phân. S= d︽ng phng th﹃c này, tín hiu thoi tng tぇ chun 4 kHz có th truyn d︵i dng luーng tín hiu s ̄ 64 kbit/s. Các nhà kィ thut Jã nhn thy kh n<ng h giá thành sn xut các h th ̄ng truyn dn bng cách kt h︿p m⋮t s ̄ kênh PCM và truyn chúng trong m⋮t Jôi cáp Jーng xon mà tr︵c Jây ch dùng J truyn m⋮t tín hiu tng tぇ duy nht. Hin t︿ng này J︿c gi là l︿i dây. Do giá thành thit b Jin t= s ̄ bt Ju gim nên s= d︽ng các công ngh này Jã tit kim J︿c rt nhiu chi phí. Phng th﹃c ghép kênh 64 kbit/s thành môt luーng bit t ̄c J⋮ cao duy nht còn J︿c gi là Ghép kênh phân chia theo th︹i gian TDM (Time Division Multiplexing). M⋮t cách Jn gin, m‖i byte c﹁a m‖i kênh Ju vào theo th﹃ tぇ J︿c Ja vào kênh t ̄c J⋮ cao [ Ju ra. Quá trình x= lý này còn J︿c gi là "chèn byte tun tぇ". ︺ châu Âu và sau Jó là rt nhiu ni trên th gi︵i, s[ Jー TDM chun J︿c áp d︽ng J ghép kênh 64 kbit/s, cùng v︵i hai kênh thông tin Jiu khin kt h︿p to thành m⋮t kênh có t ̄c J⋮ 2,048 Mbit/s. Do nhu cu s= d︽ng Jin thoi t<ng lên, lu l︿ng trên mng t<ng, kênh chun t ̄c J⋮ 2 Mbit/s không J﹁ Jáp ﹃ng cho lu l︿ng ti trên mng trung k. I tránh không phi s= d︽ng quá nhiu kt n ̄i 2 Mbit/s thì cn to ra môt m﹃c ghép kênh cao hn. Châu Âu Ja ra chun ghép 4 kênh 2 Mbit/s thành m⋮t kênh 8 Mbit/s. M﹃c ghép kênh này không khác bao nhiêu so v︵i m﹃c ghép kênh mà các tín hiu Ju vào J︿c kt h︿p t︻ng bit ch﹃ không phi t︻ng byte, nói cách khác là m︵i áp d︽ng chèn bit ch﹃ cha thぇc hin chèn byte. Tip Jó, do 2 H.Q.Trung.ITVT nhu cu ngày càng t<ng, các m﹃c ghép kênh cao hn nぃa J︿c xây dぇng thành chun, to ra môt phân cp Jy J﹁ các t ̄c J⋮ bit là 34 Mbit/s, 140 Mbit/s và 565 Mbit/s. 1.2. H TH。NG TRUYN DN S。 1.2.1. Các thành phn c bn Truyn dn là ch﹃c n<ng truyn m⋮t tín hiu t︻ m⋮t ni này Jn m⋮t ni khác. H th ̄ng truyn dn gーm các thit b phát và nhn, và phng tin truyn cùng b⋮ lp li giぃa chúng nh hình 1.1. Hình 1.1: Các thành phn c bn c﹁a m⋮t h th ̄ng truyn dn. Nhぃng phng tin phát s truyn và phát Ji nhぃng tín hiu Ju vào (tín hiu g ̄c) J truyn chúng m⋮t cách hiu qu qua phng tin, thit b nhn tách ra nhぃng tín hiu g ̄c trong nhぃng tín hiu thu J︿c. Iーng th︹i b⋮ lp li x= lý vic bù li trong quá trình truyn. Các phng tin truyn bao gーm dây dn kim loi, cáp Jーng tr︽c, radio,  ̄ng dn sóng và cáp s︿i quang. Truyn dn bao gーm phn truyn dn thuê bao n ̄i lin máy thuê bao v︵i t︲ng Jài và phn truyn dn t︲ng Jài n ̄i t︲ng Jài v︵i t︲ng Jài. Truyn dn gーm truyn bng cáp, truyn radio, liên lc v tinh, truyn TV, liên lc s︿i quang,  ̄ng dn sóng, liên lc d︵i Jt cùng b⋮ chuyn tip ph︽c hーi s= d︽ng các phng tin truyn dn, kt cu kt h︿p và mng Jーng b⋮ hóa c﹁a các thit b này, vic bo d︷ng và phn qun lý c﹁a mng truyn dn v.v * Truyn dn s= d︽ng s︿i quang (fiber) Môi tr︹ng quang s︿i có J⋮ r⋮ng b<ng gn nh không gi︵i hn. Ic Jim c﹁a nó là suy hao không Jáng k, ch vào c︷ 0,25 Db/Km. Iây chính là u Jim v︿t tr⋮i c﹁a s︿i quang so v︵i cáp Jーng tr︽c. Ngoài ra truyn dn trên s︿i quang còn có các u Jim khác nぃa là: Không b nh h[ng b[i nhi睢u Jin t︻ tr︹ng, an toàn, kích th︵c nh、 và nh, ▁ Gii tn s ̄ J︿c s= d︽ng trong truyn dn s︿i quang J︿c mô t nh hình d︵i: 3 H.Q.Trung.ITVT Cu trúc c﹁a s︿i quang: 1.2.2. Các nguーn nh h[ng t︵i tín hiu truyn dn 1.2.2.1. Méo tín hiu qua kênh (distortion) Kênh truyn thぇc t là không lý t[ng, do Jó tín hiu Ji qua kênh ít hay nhiu cテng b nh h[ng Jn dng tín hiu, có nghba là b méo so v︵i tín hiu g ̄c. Ngoài ra, s không th tránh kh、i méo phi tuyn J ̄i v︵i nhぃng tín hiu làm vic ti các tn s ̄ cao. Iiu này xut phát t︻ m⋮t thぇc t rng v︵i các tn s ̄ cao s b nh h[ng do sぇ xáo J⋮ng c﹁a các Jiu kin khí quyn, b[i vy gây ra sぇ thay J︲i v tn s ̄. Chng hn v︵i các h th ̄ng radar doppler s= d︽ng trong vic giám sát th︹i tit là m⋮t tr︹ng h︿p c︽ th. Méo tuyn tính có th gây ra các nh h[ng trong các h th ̄ng truyn dn xung. Loi méo này J︿c Jc trng b[i sぇ phân tán th︹i gian (làm kéo dài xung), dn t︵i hiu ﹃ng Ja J︹ng. 4 H.Q.Trung.ITVT 1.2.2.2. Tp âm (noise) Thut ngぃ tp âm (noise) mô t các tín hiu Jin không mong mu ̄n xut hin trong h th ̄ng. Sぇ xut hin c﹁a tp âm làm gim kh n<ng tách chính xác các tín hiu phát, và, vì vy, làm gim t ̄c J⋮ truyn dn thông tin. Tp âm J︿c to ra t︻ các nguーn khác nhau nhng có th J︿c phân ra thành hai loi chính Jó là nguーn tp âm nhân to và tp âm tぇ nhiên. Tp âm nhân to xut hin t︻ các nguーn Jánh l=a, chuyn mch hay phát x Jin t︻. Tp âm tぇ nhiên xut hin trong các mch hay linh kin Jin t=. 1.2.2.3. Nhi睢u Nhi睢u J︿c hiu là các thành phn tín hiu không mong mu ̄n J︿c thêm vào tín hiu bn tin khi nó J︿c truyn t︻ máy phát Jn máy thu. Trong thぇc t, vic truyn tin có th b nh h[ng b[i nhiu nguーn nhi睢u khác nhau: nhi睢u Jiu ch, nhi睢u xuyên kênh (Crosstalk), nhi睢u xung (ISI), 1.2.3. Các kênh truyn dn Kênh truyn dn là môi tr︹ng kt l ̄i giぃa b⋮ phát và b⋮ thu, [ Jó có th là các s︿i dây dn kim loi, cáp Jーng tr︽c, cáp s︿i quang,  ̄ng dn sóng, bu không khí 5 H.Q.Trung.ITVT hay sぇ kt h︿p giぃa các môi tr︹ng trên. Tt c các kênh Ju có m⋮t b<ng tn gi︵i hn cho phép tín hiu có th Ji qua. Do các Jc tính vt lý mà m‖i kênh có th có tn s ̄ ct [ gi︵i hn trên (tn s ̄ cao) hay gi︵i hn d︵i (tn s ̄ thp). Trong tr︹ng h︿p kênh b chn d︵i (tn s ̄ ct [ gi︵i hn d︵i c﹁a b<ng kênh) thì kênh J︿c mô t nh là m⋮t b⋮ lc thông di. Còn nu b<ng thông c﹁a kênh không b chn d︵i thì kênh J︿c mô t nh là m⋮t b⋮ lc thông thp. Kênh truyn dn J︿c phân loi theo J⋮ r⋮ng b<ng. Có 3 loi kênh ph︲ bin là: Kênh b<ng hp (narrow band), b<ng thoi (voiceband) và b<ng r⋮ng (wideband). Các kênh b<ng hp: I ̄i v︵i nhぃng kênh có J⋮ r⋮ng b<ng lên t︵i 300 Hz thì J︿c gi là b<ng hp, và thu⋮c vào loi truyn Jin tín. Nhぃng kênh nh th J︿c s= d︽ng cho truyn dn dぃ liu t ̄c J⋮ chm [ m﹃c là 600 bit trên giây (bps). Nhぃng kênh b<ng hp không J﹁ J⋮ tin cy J s= d︽ng cho truyn dn tín hiu thoi. Các kênh thoi có J⋮ r⋮ng b<ng gi︵i hn trong khong t︻ 300 Hz Jn 4 kHz. Thit k ban Ju c﹁a kênh thoi là J ph︽c v︽ cho m︽c Jích truyn dn tng tぇ (analog) tín hiu thoi (voice), mc dù vy các kênh này th︹ng J︿c s= d︽ng J truyn dぃ liu [ t ̄c J⋮ 10 kilô bits trên giây (kbps). M⋮ s ̄ dng tín hiu video nén cテng có th J︿c truyn trên các kênh thoi. Các mch vòng khép kín thuê bao trong h th ̄ng Jin thoi công công truyn th ̄ng s= d︽ng b<ng thoi. Các kênh b<ng r⋮ng có J⋮ r⋮ng b<ng l︵n hn 4 kHz. Các kênh này có th J︿c dành cho m⋮t Jn v truyn thông (chng hn m⋮t công ty Jin thoi) và có th s= d︽ng cho m︽c Jích truyn dぃ liu t ̄c J⋮ cao, video, hay các kênh thoi h︿p nht. B<ng tn hot J⋮ng c﹁a tín hiu J︿c phân b︲ theo các di tn s ̄ nh sau: 6 H.Q.Trung.ITVT 1.2.3. Tham s ̄ cht l︿ng c﹁a h th ̄ng truyn dn s ̄ Các tham s ̄ cht l︿ng c bn c﹁a h th ̄ng truyn dn s ̄ J︿c Jánh giá thông qua tゎ l l‖i bit (BER) và dung l︿ng truyn dn. I ̄i v︵i các h th ̄ng truyn dn s ̄ hin ti, các tín hiu s ̄ nhn giá tr trong m⋮t tp hぃu hn các giá tr có th có và có th︹i gian tーn ti hぃu hn. Khi tp các giá tr có th có c﹁a tín hiu gーm hai phn t= 0 và 1 thì h th ̄ng J︿c gi là nh phân và tín hiu khi Jó J︿c gi là bit. Khi s ̄ giá tr có th có c﹁a tín hiu khác 2, t︲ng quát là M thì h th ̄ng J︿c gi là h th ̄ng M m﹃c và tín hiu J︿c gi là ký hiu (symbol). Gi giá tr c﹁a symbol th﹃ k là k D và th︹i gian tーn ti c﹁a nó là k T (J ̄i v︵i các h th ̄ng thông th︹ng hin nay, k T T = và là hng s ̄ v︵i mi k). ︺ Ju thu tín hiu khôi ph︽c li là ℃ k D và có J⋮ r⋮ng là ℃ k T , nu ℃ k k D D ≠ thì tín hiu th﹃ k J︿c gi là b l‖i, nu ℃ k k T T ≠ thì tín hiu th﹃ k J︿c gi là có jitter. Các tham s ̄ kィ thut chung nht J ̄i v︵i các loi h th ̄ng truyn dn s ̄ khác nhau, th hin ch tiêu cht l︿ng c bn c﹁a h th ̄ng, là tゎ l l‖i bit BER và jitter (rung pha). I ̄i v︵i h th ̄ng nh phân, xác sut l‖i BER J︿c Jnh nghba là: { } ℃ k k BER P D D = = Khi ℃ k T T T = + δ thì δ J︿c gi là jitter, tính theo phn tr<m. 7 H.Q.Trung.ITVT Trong tr︹ng h︿p h th ̄ng nhiu m﹃c thì { } ℃ k k P D D = J︿c gi là tゎ l l‖i symbol (SER) và có quan h cht ch v︵i BER. 1.3. CÁC KHÁI NIM C BN 1.3.1. Tím hiu truyn dn a) Tín hiu tng tぇ (analog signal) Tín hiu tng tぇ có th J︿c xem nh là m⋮t dng sóng có tính cht liên t︽c v th︹i gian trong phm vi tín hiu tーn ti. Hình 1.5: Minh ha dng sóng và ph︲ tng ﹃ng c﹁a tín hiu tng tぇ. b) Các tín hiu mu Tín hiu mu nhn J︿c t︻ tín hiu tng tぇ bng cách ly mu ti các th︹i Jim nht Jnh. Hàm biu di睢n tín hiu mu có bin th︹i gian r︹i rc. Hình 1.6: Minh ha dng sóng r︹i rc nhn J︿c t︻ vic ly mu tín hiu tng tぇ. c) Tín hiu s ̄ (Digital signal) Tín hiu s ̄ là m⋮t dng c﹁a tín hiu mu hay tín hiu r︹i rc trong Jó m‖i m⋮t con s ̄ trong chu‖i tín hiu tng ﹃ng v︵i m⋮t giá tr xác Jnh. Tín hiu s ̄ có th có J︿c t︻ l ̄i ra c﹁a nhiu thit b. Ví d︽, khi ta quay s ̄ máy Jin thoi thì s to ra 8 H.Q.Trung.ITVT các tín hiu s ̄ ph︽ thu⋮c vào nút J︿c nhn, tín hiu s ̄ có J︿c t︻ Ju ra c﹁a bàn phím máy tính hoc t︻ các b⋮ chuyn J︲i tng tぇ sang s ̄ (ADC). 1.3.2. Các phng pháp truyn thông tin a) Truyn tin nh phân - Truyn tin nh phân dùng cáp Jn T ̄c J⋮ truyn dn ph︽ thu⋮c vào t ̄c J⋮ thay J︲i c﹁a Jin áp (hay các kiu ký hiu khác) trên kênh truyn tr︵c khi thành phn tn s ̄ là quá l︵n J có th lc suy hao kênh truyn và dn Jn méo tín hiu. Nói theo cách khác, t ̄c J⋮ truyn dn b gi︵i hn b[i b<ng thông c﹁a tuyn truyn. - Truyn tin nh phân dùng nhiu cáp song song Bng cách s= d︽ng nhiu cáp, tín hiu truyn qua kênh có th s t<ng tゎ l v︵i s ̄ cáp (kênh) s= d︽ng. Tín hiu truyn qua có th duy trì nh [ tuyn truyn nh phân Jn, cho phép thay th b[i các tuyn có b<ng thông nh、 hn (dn t︵i chi phí thp hn). b) Truyn tin Ja m﹃c - Truyn tin Ja m﹃c s= d︽ng cáp Jn Truyn dn dぃ liu không bt bu⋮c phi gi︵i hn [ c s ̄ hai (nh phân), theo lý thuyt có th s= d︽ng m⋮t s ̄ m﹃c Jin áp hay m⋮t s ̄ kiu ký hiu. 9 H.Q.Trung.ITVT Ví d︽: s= d︽ng 4 m﹃c Jin áp, chúng ta có th mã hóa m‖i t︲ h︿p hai bit nh phân b[i m⋮t trong 4 m﹃c Jin áp (00 ~ m﹃c A, 01 ~ m﹃c B, 10 ~ m﹃c C và 11 ~ m﹃c D). Khi Jó ta có th g=i thông tin nhanh gp 2 ln xét trên cùng m⋮t J⋮ r⋮ng b<ng thông. - Truyn tin Ja m﹃c s= d︽ng nhiu cáp Vic s= d︽ng các kênh truyn dn song song J truyn dぃ liu cho phép t<ng kh n<ng (dung l︿ng) truyn tin trên b<ng thông b gi︵i hn. c) Ký hiu Ja m﹃c V nguyên tc chúng ta có th s= d︽ng m⋮t s ̄ ký hiu (trng thái ký hiu) cho bn tin s ̄. Ví d︽, ti sao s= d︽ng 1024 trng thái Jin áp khác nhau, m‖i trng thái (ký hiu) mã hóa s ̄ bit là 101024log 2 = bits. Chúng ta thm chí có th s= d︽ng 1048576 trng thái ký hiu, khi Jó v︵i m‖i ký hiu mã hóa 20 bits thông tin. Rõ ràng có m⋮t gi︵i hn thぇc t trên s ̄ trng thái J︿c s= d︽ng, ph︽ thu⋮c vào kh n<ng phân bit chính xác các trng thái (các m﹃c Jin áp, tn s ̄, ▁) c﹁a thit b thu. Ví d︽: m⋮t s ̄ modem Jin thoi hot J⋮ng [ t ̄c J⋮ 56 kbps s= d︽ng 1024 trng thái ký hiu khác nhau (t︲ h︿p biên J⋮ và pha c﹁a sóng mang) J báo hiu trên kênh thoi, trong khi các h th ̄ng Jin thoi t bào s ̄ ch s= d︽ng 4 trng thái do thit b phi hot J⋮ng trong các môi tr︹ng chu nhiu ーn hn. 10 H.Q.Trung.ITVT 1.3.3. T ̄c J⋮ truyn dぃ liu T ̄c J⋮ truyn thông tin c﹁a m⋮t kênh truyn dn th︹ng J︿c xác Jnh theo l︿ng thông tin nh phân (bit). Có nghba là t ̄c J⋮ truyn dn J︿c Jo theo Jn v bit/giây (bps). Ví d︽: nu nh có 6 bit thông tin J︿c truyn Ji sau m‖i khong th︹i gian 6 giây, thì t ̄c J⋮ truyn tin s là 6 its 1000 its s 6 b R b ms = = Ngoài ra t ̄c J⋮ truyn dn còn J︿c xác Jnh thông qua t ̄c J⋮ ký hiu. Trong Jó thì t ̄c J⋮ ký hiu là t ̄c J⋮ thay J︲i trng thái các ký hiu mang thông tin nh phân qua kênh truyn. Chúng ta có th mã hóa m⋮t s ̄ bit trong m‖i ký hiu. T ̄c J⋮ ký hiu không nht thit phi bng t ̄c J⋮ truyn thông tin. In v Jo t ̄c J⋮ ký hiu là ký hiu/giây hay (baud). Ví d︽: m⋮t h th ̄ng s= d︽ng 4 tn s ̄ mã hóa các t︲ h︿p 2 bit nh phân qua m⋮t kênh, và tn s ̄ (ký hiu-symbol) J︿c thay J︲i sau m‖i 0.5 ms, khi Jó t ̄c J⋮ ký hiu s là: 1 2000 / 2000 ( ). 0.5 symbol R symbol s baud = = = T ̄c J⋮ truyn thông tin b[i vy s là: 2 x 2000 = 4000 bps. 1.4. CÁC TIÊU CHUN TRUYN DN 1.4.1. Inh nghba Lbnh vぇc truyn thông liên t︽c phát trin thay J︲i m⋮t cách nhanh chóng, các h th ̄ng truyn thông J︿c phát trin b[i nhiu nhà sn xut khác nhau trên th gi︵i, chính vì vy cn có sぇ tng thích v các tiêu chun và các khuyn ngh [ [...]... bi n r⋮ng rãi J ︿c xây dぇng b[i sぇ h︿p tác và th ̄ng nh t hay sぇ ch p thu n nói chung c﹁a t t c nhぃng v n J liên quan t︵i nó dぇa trên các k t qu nghiên c﹃u khoa h c, công ngh và thぇc nghi m Khuy n ngh : Tài li u v . v︵i s ̄ cáp (kênh) s= d︽ng. Tín hi