Tìm hiểu hệ thống truyền dẫn viba số

Tìm hiểu hệ thống truyền dẫn viba số

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

KHOA VIỄN THÔNG I

-§ -BÁO CÁO

THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Đề tài:

TÌM HIỂU HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN VIBA SỐ

Giáo viên hướng dẫn: TS NGUYỄN ĐỨC THỦY Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THANH AN

Lớp: D09VT3

Hà Nội - 2013

LỜI NÓI ĐẦU

Thông tin vi ba số là một trong 3 phương tiện thông tin phổ biến hiện nay (bêncạnh thông tin vệ tin và thông tin quang) Hệ thống vi ba số sử dụng sóng vô tuyến vàbiến đổi các đặc tính của sóng mang vô tuyến bằng những biến đổi gián đoạn và truyềntrong không trung Sóng mang vô tuyến được truyền đi có tính định hướng rất cao nhờcác anten định hướng Hệ thống vi ba số là hệ thống thông tin vô tuyến số được sử dụngtrong các đường truyền dẫn số giữa các phần tử khác nhau của mạng vô tuyến Hệ thống

vi ba số có thể được sử dụng làm:Các đường trung kế số nối giữa các tổng đài số, cácđường truyền dẫn nối tổng đài chính đến các tổng đài vệ tinh., các đường truyền dẫn nốicác thuê bao với các tổng đài chính hoặc các tổng đài vệ tinh, các bộ tập trung thuê bao

vô tuyến , các đường truyền dẫn trong các hệ thống thông tin di động để kết nối các máy

di động với mạng viễn thông

Các hệ thống truyền dẫn vi ba số là các phần tử quan trọng của mạng viễnthông, tầm quan trọng này ngày càng được khẳng định khi các công nghệ thông tin vôtuyến mới như thông tin di động được đưa vào sử dụng rộng rãi trong mạng viễn thông

Trong quá trình thực tập, em đã nhận được nhiều ý kiến đóng góp, giúp đỡ quýbáu của thầy Nguyễn Đức Thủy

Xin gửi lời cảm ơn tới các anh, chị tại Viện KHKT Bưu Điện đã tạo điều kiện,giúp đỡ em trong suốt thời gian thực tập

Do thời gian và hiểu biết còn hạn chế, đề tài không thể tránh khỏi thiếu sót, kínhmong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy giáo, cô giáo và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MỘT TRẠM MÁY BTS

1.2.Các thiết bị trong nhà trạm BTS

1.2.1.Indoor

- Tủ BTS ( phụ thuộc vào nhà cung cấp; công nghệ sử dụng ): gồm BTS 900

Hình 1.2.4 Hệ thống bảo vệ

- Hệ thống đèn tường và đèn khẩn cấp ( hoạt động khi cúp điện-> giúp kĩ sưthao tác)

- Hệ thống báo cháy và hệ thống bình chữa cháy

Hình 1.2.5 Hệ thống báo chữa cháy

- Hệ thống tủ phân phối điện

- Hệ thống feeder : truyền sóng từ tủ BTS lên antenna và ngược lại

- Tủ nguồn AC: cung cấp nguồn AC cho các máy lạnh,điện thắp sáng,…vàcung cấp cho tủ AC chuyển thành nguồn DC cung cấp cho các thiết bị viễnthông có trong nhà trạm.

- Ống dẫn sóng (Feeder), dây RF.

- Bảng đồng outdoor: các thiết bị chống sét ngoài trạm đều nối vào đây

1.3.Các thiết bị của một hệ thống truyền dẫn viba

Hình 1.3.2 Hộp phân phối nguồn DC

- Dây mass vàng xanh: Riêng hệ thống Viba, có 3 loại dây tiếp đất, 1 dây nối

từ Rack 19” đến bảng đồng Indoor, 1 dây nối từ thiết bị Viba (main) đếnbảng đồng trên Rack 19”, 1 dây nối từ đầu cắt lọc sét của Connector đếnbảng đồng Rack 19”

- Dây luồng traffic: dây dẫn luồng tín hiệu từ Main đến đến phím đấu dây

- Phím đấu dây: dùng để kết nối các dây luồng tín hiệu và đây là bảng đấunối tín hiệu từ BTS đến Viba hoặc dùng để chuyển tiếp các tín hiệu Viba từTuyến này sang Tuyến khác (trung chuyển)

- Rack 19” : gắn các thiết bị truyền dẫn

1.3.2.Outdoor

- Bộ Radio (ODU): Khuếch đại tần số,gồm loại 7G

- Trống (3 tấc, 6 tấc và 1.2m, 1,8m, 3m) : thu phát tín hiệu

Hình 2.2.1 Bộ trống

- Kẹp cable: giữ cáp không bị tuột

- Dây RF : dẫn tín hiệu từ ODU (Outdoor Unit) xuống IDU (Indoor Unit)

CHƯƠNG II SƠ LƯỢC VỀ HỆ THÔNG VIBA SỐ

2.1.Khái niệm

Hệ thống vi ba số là một hệ thống thông tin vô tuyến được sử dụng trongcác đường truyền dẫn số giữa các phần tử khác nhau của mạng vô tuyến Hayviba là một dạng truyền dẫn các luồng tín hiệu cho các trạm BTS với nhau

Nó bao gồm hai anten truyền tín hiệu cho nhau dùng tín hiệu viba, có hai đầuthu và phát là một cặp tần số (TX cao-> RX cao và ngược lại)

2.2.Đặc điểm

Hệ thống thông tin viba số có thể được sử dụng làm :

+ Các đường trung kế số nối giữa các tổng đài số

+ Các đường truyền dẫn nối tổng đài chính đến các tổng đài vệ tinh

+ Các đường truyền dẫn nối các thuê bao với các tổng đài chính hoặc tổng đài

vệ tinh

+ Các bộ tập trung thuê bao vô tuyến

+ Các đường truyền dẫn trong các hệ thống thông tin di động để kết nối cácmáy di động với mạng viễn thông

Các hệ thống truyền dẫn viba số là các phần tử quan trọng của mạng viễnthông,tầm quan trọng này ngày càng được khẳng định khi các công nghệ thôngtin vô tuyến mới như thông tin di động được đưa vào sử dụng trong mạng viễnthông

2.3.Phân loại

Phụ thuộc vào tốc độ bít của tín hiệu PCM cần truyền,các thiết bị vô tuyếnphải được thiết kế,cấu tạo phù hợp để có khả năng truyền dẫn các tín hiệuđó.Có thể phân loại như sau :

+ Viba số băng hẹp(tốc độ thấp) : được dung để truyền các tín hiệu có tốc độ2Mbit/s,4Mbit/s và 8Mbit/s,tương ứng với dung lượng lênh thoại là 30 kênh,60kênh và 120 kênh.Tần số sóng vô tuyến(0.4-1.5)GHZ

+ Viba số băng trung bình (tốc độ trung bình): được dùng để truyền các tínhiệu có tốc độ từ (8-34)Mbit/s, tương ứng với dung lượng lênh thoại là 120kênh,480 kênh Tần số sóng vô tuyến(2-6)GHZ

+ Viba số băng rộng (tốc độ cao): được dùng để truyền các tín hiệu có tốc độ từ(34-140)Mbit/s, tương ứng với dung lượng lênh thoại là 480 kênh,1920 kênh.Tần số sóng vô tuyến 4, 6, 8, 12 GHZ

2.4.Một số ưu nhược điểm của hệ thống vi ba số

2.4.1 Ưu điểm

- Tính linh hoạt : có thể triển khai hệ thống truyền dẫn số rất nhanh và khikhông cần thiết có thể tháo gỡ và nhanh chóng chuyển sang lắp đặt ở vị tríkhác của mạng viễn thông.Ưu điểm này cho phép các nhà khai thác pháttriển mạng viễn thông nhanh chóng ở các vùng cơ sở hạ tầng viễn thôngchưa được phát triển với vốn đầu tư thấp nhất

- Tính di động : chỉ có truyền dẫn vô tuyến mới có thể đáp ứng được thôngtin mọi nơi mọi thời điểm của khách hàng viễn thông

2.4.2.Nhược điểm

- Chịu ảnh hưởng rất lớn vào môi trường truyền dẫn : khí hậu,thời tiết

- Chịu ảnh hưởng rất lớn vào địa hình : mặt đất,đồi núi,nhà cửa cây cối,…

- Suy hao trong môi trường lớn

- Chịu ảnh hưởng của các nguồn nhiễu trong thiên nhiên : phóng điện trongkhí quyển,phát xạ của các hành tinh khác (khi thông tin vệ tinh)…

- Chịu ảnh hưởng nhiễu công nghiệp từ các động cơ đánh lửa bằng tia lửađiện

- Chịu ảnh hưởng nhiễu từ các thiết bị vô tuyến khác

CHƯƠNG III HỆ THỐNG CHUYỂN TIẾP VIBA

3.1.Chuyển tiếp sóng vô tuyến:

Đường chuyển tiếp sóng vi ba được ứng dụng trong ngành truyền hình thôngthường gồm thiết bị khung cố định và chia làm 2 loại sau:

Đường truyền phân tán, trong đó truyền tín hiệu hình ảnh và âm thanh từ cácphòng sản xuất chương trình đến máy phát, hoặc giữa các máy phát với nhau Trongtrường hợp tín hiệu bị méo ở các phần khác nhau của chuỗi tín hiệu từ camera đến ngườixem, đoạn phân tán chương trình được cho phép rất ít, do đó giảm thiểu suy giảm là rấtquan trọng Trong một số trường hợp sự phân phối chương trình đến một số hay tất cảmáy phát hình chính trong mạng sẽ được phát đi thông qua PTO (tổ chức điều hành viễnthông công cộng) cung cấp mạch thường trực, mà trong đó cáp quang chiếm ưu thế haybằng vệ tinh Trong một số trừơng hợp các đường truyền vô tuyến sẽ được thuê bao đểgia tăng vùng dịch vụ mà ở đó các mạch cố định sẽ rất khó tiếp cận hay chi phí quá cao

để cung cấp Trong một số trường hợp cá biệt, ở đó các thiết bị có thể đòi hỏi nhiềuđường truyền tín hiệu khác nhau, sử dụng liên kết vô tuyến như đường truyền thứ 2 sẽ làgiải pháp kinh tế hơn so với là xây dựng đường cáp thứ 2

Đường truyền tổng hợp, được sử dụng để truyền chương trình thô từ các phòngdựng bên ngoài hay ENG (thu thập tin tức điện tử) hay điểm tiếp nhận OB đến phòng sảnxuất chương trình Trong nhiều trường hợp các đường truyền này sẽ đi theo cùng mộttuyến với đường truyền phân phối nhưng theo hướng ngược lại Trong quá khứ chỉ có sựkhác biệt duy nhất giữa đường truyền phân phối và đường truyền tổng hợp là yêu cầu vềtính khả dụng, nhưng với các phòng dựng số, định dạng tín hiệu truyền đi có thể khácnhau

3.2.Liên kết vô tuyến số và tương tự:

Mãi cho đến năm 1980, tất cả liên kết vô tuyến đều dùng kỹ thuật tương tự, điềuchế tần số băng rộng được sử dụng trong truyền hình và đa hợp phân chia tần số nhiềukênh trong điện thoại Ngày nay, hầu hết các thiết bị được dùng trong điện thoại đượcthay thế bằng các đường truyền số mang dữ liệu và lưu lượng tiếng nói Loại điều chếnày sử dụng trong khoảng từ pha hai cực hay khóa dịch pha cho dung lượng kênh thấp,thiết bị tần số cực cao, đến khóa dịch pha vuông góc, điều chế biên độ vuông góc 16,64,128 mức, điều chế mã Trellis 256 hay 512 mức dùng cho cho hệ thống có dung lượngcực cao mang 1,2 và 4 kênh của STM1, lưu lượng155Mbit

Tất cả thiết bị nêu trên được thiết kế được hoạt động trong dãy tần số được chuẩnquốc tế trên các kênh phối hợp để tránh việc can nhiễu lên các kênh khác Một số thiết bịthì tương thích với liên kết cố định dùng những dải tần và kỹ thuật dành cho mạng cục bộcủa máy vi tính Các thiết bị này thường được kiểm soát chặc chẻ khi chúng hoạt độngtrên các kênh chia sẽ với các dịch vụ khác

Ngoài ra, phụ thuộc vào các ứng dụng truyền hình định dạng của các tín hiệu đượctruyền đi sẽ ảnh hưởng loại thiết bị dùng trong liên kết vô tuyến

a Truyền hình tương tự:

Các tín hiệu truyền thống này được phát đi bởi các đài phát hình và các tổchức điều hành viễn thông công cộng (PTOs) bằng liên kết vô tuyến dựa trên kỹthuật tương tự, nhưng hiện nay hầu hết các chương trình được gửi sang thiết bịPTO và truyền dẫn chương trình giữa đài phát đa số sử dụng kỹ thuật số Mã hóatín hiệu hình ảnh ở mức 140Mbit sử dụng giảm nén được dùng trong các hệ thốngtruyền dẫn cần đem đến hình ảnh rõ ràng cho người sử dụng

Hình 3.2.1 Trạm tiếp phát viba

Mặc khác, 34Mbit, hay có thể thấp hơn trong một số trường hợp, có thểdùng cho các mục đích phân phối Với những trường hợp này việc cắt giảm tốc độbit hệ thống của bất kỳ teletext cần phải được trải ra và truyền đi trên các kênh dữliệu riêng biệt Nhiều kênh có thể được ghép lại với nhau và gửi trên các đườngtruyền dung lượng cao hơn, không cần dùng đến kỹ thuật PDH, chỉ cần 3 dòngtruyền 34Mbit thông thường vừa đủ cho dòng truyền dữ liệu SDH 155M bit.Đường truyền tổng hợp có thể là 8, 34, 140Mbit hay tương tự, phụ thuộc vào đặctính yêu cầu, chất lượng và khả năng tiếp nhận của trạm chuyển tiếp.

Trong nhiều trường hợp yêu cầu liên kết vô tuyến, thiết bị tương tự vẫn tỏ ra thíchhợp nhất:

+ Tín hiệu nhận được từ các trạm phát lại truyền hình Trong hầu hếttrường hợp các tín hiệu này không phù hợp với việc các giảm tốc độ bit đã

mã hóa số mà không kèm theo các chương trình xử lý thích hợp

+ Thêm vào việc cắt giảm đoạn mã hóa số tốc độ bit trong việc thiết lậpmạng sẽ tạo ra sự phức tạp khi truyền các tín hiệu liên tục từ các trạm vàkiểm tra chất lượng

+ Vì vậy, không có sự thay đổi trong mạng phân phối, nhiều đường truyền

sẽ cần phải mang tín hiệu truyền hình ở tốc độ 140Mbit, dung lượng đườngtruyền này có thể chịu được nhiễu trên đường truyền và tín hiệu thu tốt.Điều đó dẫn đến việc cần các bước nhảy (truyền vô tuyến từ điểm này đếnđiểm khác trên trái đất thông qua tầng điện ly mà không cần phản xạ bề mặttrái đất) và xây dựng các trạm tái lập, ngay cả nếu có thể làm được, chi phívẫn rất mắc và gia tăng chi phí bảo dưỡng

b Truyền hình số mặt đất :

Ở nước Anh, tín hiệu truyền hình số được phân phối bởi các đường truyền mặt đất

do PTO cung cấp và dịch vụ vệ tinh tư nhân

Trong cả 2 trường hợp tín hiệu đa hợp thích ứng mức chuẩn PDH có tốc độ 34 hay

140Mbit và được truyền dẫn trong các mạch truyền thông thông thường Cácđường truyền mặt đất thường sử dụng ống quang.

Ở nước Mỹ, phần quan trọng của tín hiệu DTT được phân phối bởi liên kết vôtuyến Loại thiết bị chuyên biệt sẽ cho phép truyền liên tục các tín hiệu tương tự và

số trên cùng “truyền song hành” trên kênh RF

c Dải tần:

Sự phân phối các đường truyền vô tuyến cố định ở trong khoảng 1 đến57Ghz Mục đích sử dụng và tính chất của các dải tần khác nhau được chỉ ra ởđây:

+ 1-3Ghz dải phổ được dùng cho điện thoại di động và dịch vụ dữ liệu Nó

có ưu điểm là đường truyền dài và quá trình truyền dẫn không bị ảnh hưởngcủa thời tiết Anten dùng trong những hệ thống dung lượng thấp thường cókích thước nhỏ và giá thành hợp lý

+ 3-10Ghz dải phổ này thích hợp cho đa kênh số có dung lượng trung bình

và cao hay các đường truyền tương tự, cung cấp dịch vụ có độ tin cậy cao với các khoảng cách trên 70km Các tín hiệu này không bị ảnh hưởng củamưa dọc theo đường truyền, nhưng nhiễu lọan không khí có thể tạo rafading (sự thay đổi từ từ cường độ tín hiệu thu) và méo

+ 10-22Ghz dải phổ này thích hợp cho các đường truyền tương tự và số códung lượng trung bình và cao, khi tăng tần số hoạt động tác động của mưatrên đường truyền vô tuyến cũng tăng lên Do đó, khả năng thu của đườngtruyền hoạt động trong dải băng này bị ảnh hưởng bởi lượng mưa nhiềuhơn là sự nhiễu loạn không khí Độ dài đường truyền chuẩn có thể từ 40kmđối với đường truyền lưu lượng thấp ở tần số 10Ghz cho đến 3 hay 4kmcho đường truyền dung lượng cao ở tần số 22Ghz, nhưng cả 2 đường truyềntrên là độc lập, tùy thuộc vào yêu cầu về mặt kinh tế

+ 22-57Ghz Dải phổ này được sử dụng rộng rãi trong các khoảng cáchngắn, đường truyền số đơn kênh có dung lượng thấp, trung bình, cao Độdài của đường truyền có thể xác định dựa vào suy hao lượng mưa và suyhao do môi khí quyển

Hiện nay, nhiều dãy tần chỉ dành riêng cho đường truyền số Mặc dù có sựchỉ định dải tần trên 23Ghz là dành cho các đường truyền thoại tương tự, nhưng córất ít thiết bị phát hoạt động ở tần số này Điều đó là do nhu cầu thấp và giá thànhphần cứng thích hợp các đặc tính kỹ thuật ở tần số cao này là rất mắc.

3.3.Hệ thống đường truyền vô tuyến :

a.Các thành phần của hệ thống:

Hệ thống chuẩn bao gồm các thành phần sau:

Trang thiết bị vô tuyến:

+ Máy phát và Máy thu

+ Nhánh đồng trục và ống dẫn sóng

+ Ống dẫn sóng hay cáp đồng trục và các phụ kiện giữa các thiết bị phát vàanten

+ Khung thép nối giữa anten và tháp hay tòa nhà

+ Thiết bị giám sát hoạt động

+ Khối nguồn (pin mặt trời, máy phát điện chạy bằng dầu diesel, bộ sạc và pin)

cấu hình thế hệ cũ chỉ được biết như là có bảo vệ và không được bảo vệ.Trong cácứng dụng phát sóng, sự truyền dẫn có thể xem như theo 1 hướng và do đó việcthiết lặp các đường truyền cho mục đích này là đơn hướng Điều này sẽ giúp ta tiếtkiệm được giá thành thiết bị và phí đăng ký cho các kênh truyền Tuy nhiên, nếuchương trình được phát đi trên các đường truyền số, thông thường hoạt động theochuẩn song hướng, phần lớn thiết bị loại này có các khối phát và thu thống nhấtthành 1 khối; và việc điều khiển hệ thống và hiển thị có thể hoạt động sai nếu loại

Tần số tín hiệu tổng hợp này điều biến bởi bộ dao động thế kiểm, trongtrường hợp điều chế trực tiếp tần số ngõ ra là 70Mhz trong hệ thống bộ tạo phách.Sau quá trình điều chế tín hiệu sẽ được nâng tần số (bao gồm bộ dao động nội tạotần số cố định, bộ trộn, bộ lọc), mục đích dịch chuyển tần số tín hiệu sang trungtần cao hơn Tín hiệu này tiếp tục được nâng tần lần 2, bao gồm bộ dao động nộitổng hợp lập trình được, và bộ trộn để dịch chuyển tín hiệu điều chế sang tần sốđầu ra Ba thành phần tần số quan trọng nhất của ngõ ra bộ trộn:

Máy phát số:

Phần lớn ứng dụng trong máy phát tương tự cũng được dùng trong máyphát số Tiến trình xử lý hình đầu vào sẽ được thay thế bằng dữ liệu đầu vào vàcác byte FEC (kiểm tra lỗi truyền), trước khi được đưa vào bộ điều chế số Phầnlớn bộ điều chế số có kết cấu như chỉ ra ở hình 3.3.2

Đối với máy phát số, yếu tố cần thiết là các tầng điều chế tín hiệu, bao gồm

cả khối khuyếch đại công suất ngõ ra, chúng phải hoạt động tuyến tính; nêu khôngtín hiệu ngõ ra sẽ bị méo và sinh ra các bit lỗi

Hình 3.3.2 Sơ đồ khối bộ điều chế số

d Máy thu:

Hình 3.3.3 Sơ đồ khối máy thu theo nguyên tắc tạo phách

Các máy thu vi ba trong các trạm phát lại truyền thống thường dùng biếnđổi tần số 1 lần, nhưng với sự ra đời bộ dao động nội vi ba nhiễu thấp lập trìnhđược cho phép thiết kế các thiết bị có khả năng điều chỉnh trong phạm vi 500Mhz,ngày nay hệ thống tạo phách biến đổi tần số 2 lần đã chiếm ưu thế

Tín hiệu đi vào hệ thống thông qua bộ lọc thông dải, thường là 1phần của nhánh rẽ RF Tín hiệu sau đó được cho qua bộ khuyếch đại nhiễu thấp

(LNA) và 1 bộ lọc thông dải để loại bỏ nhiễu sinh ra tại LNA, tại bộ thu tần sốảnh trước khi đi vào bộ trộn SHF với tần số dao động nội Kếtquả là trung tần thứ nhất ở tần số

Trong máy thu tương tự tín hiệu sẽ được cắt ngọn để loại bỏ bất cứ điều chếbiên độ nào sản sinh bởi nhiễu và méo trong tầng IF và RF Sau tầng giải điều chế,tín hiệu tổng hợp (bao gồm hình ảnh và sóng mang phụ) sẽ được chia làm 2đường Đường thứ 1, được dành cho các tín hiệu hình ảnh, sẽ được cho qua lọcthông thấp (cắt ra thành phần 5.5Mhz đối với hệ thống PAL 625 dòng) loại bỏnhiễu tần số cao và sóng mang con, tín hiệu sau đó được giải tiền nhấn và khuyếchđại lên mức 1 Đường thứ 2 dành cho việc giải điều chế các sóng mang con

Trong máy thu số có nhiều kỹ thuật giải điều chế được sử dụng, sắp xếpmạch vòng khóa pha để chuyển đổi tín hiệu trung tần sang dạng dữ liệu máy tính

và xử lý bằng phần mềm Hầu hết các đầu thu số đều có bộ đáp ứng tần số và cânbằng miền thời gian để giảm tác động của méo đa đường

e Thiết bị truyền dẫn:

Máy phát và máy thu được kết nối thông qua cáp đồng trục hay ống cứng,ống dẫn sóng hình chữ nhật Ngõ ra vô tuyến, thường được gọi là cổng anten,thường bao gồm đầu nối đồng trục cho thiết bị tần số trên 3Ghz và lắp gờ dẫn sóngcho tần số cao hơn Cáp đồng trục hay ống dẫn sống hình elip được dùng kết nốingõ ra audio máy phát hay thu đến anten

Ở tần số thấp hơn 3Ghz, thường sử dụng cable có lớp bông hay không khícách điện Đường kính cáp nằm trong khoảng ¼ inch cho đến 1 5/8 inhc (6.35mm-4,13 cm), suy hao chèn tỉ lệ nghịch với đường kính cáp Cáp cách điện bằng khôngkhí có đường kính tương tự và độ suy hao ít hơn, nhưng loại cáp này cần thiết bịđiều áp (thiết bị tạo áp suất ổn định giữa lõi cáp và vỏ bọc)