Chương 2: Kỹ thuật truyền dẫn số I TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN SỐ Giới thiệu Tín hiệu tương tự truyền dẫn số Truyền dẫn số có nghóa gởi chuỗi kí tự bao gồm số từ điểm tới điểm khác Do tiếng nói tín hiệu tương tự, liên tục theo thời gian ta phải biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số Quá trình gọi điều chế mã xung (Pulse Code Modulation _PCM) PCM bao gồm bước chính: • Lấy mẫu (Sampling) • Lượng tử hoá (Quantization) • Mã hoá (Coding) Ta xem xét khái quát bước Lấy mẫu Lấy mẫu tín hiệu tương tự có nghóa ta đo tín hiệu thời điểm Mỗi giá trò đo gọi mẫu lần đo lặp lại sau quãng thời gian xác đònh, gọi chu kì lấy mẫu T s [s] Chất lượng việc số hoá tín hiệu tương tự (tức khả phục hồi lại tín hiệu số hoá có giống tín hiệu tương tự ban đầu hay không) phụ thuộc vào nhiều yếu tố, yếu tố quan trọng chu kỳ lấy mẫu fs = 1/Ts [Hz] Ts Tín hiệu tương tự Lấy mẫu Tín hiệu sau lấy mẫu Hình 1.6 Lấy mẫu tín hiệu tương tự -15- Khi lấy mẫu tần số lấy mẫu phải thoả mãn đònh lý lấy mẫu fs >= 2.fm Trong fs tần số lấy mẫu, f m tần số lớn tín hiệu Tiếng nói thông thường có thành phần tần số nhỏ 3000 Hz Các thành phần tần số cao có lượng nhỏ bỏ qua mà không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng tiếng nói Do tần số lấy mẫu fs >=2*3KHz=6KHz Các hệ thống viễn thông sử dụng tần số lấy mẫu 8KHz Lượng tử hoá Để giới hạn giá trò truyền đi, biên độ tín hiệu chia thành tập hữu hạn mức Mỗi mẫu thuộc khoảng biểu diễn mức Trong hình vẽ biểu diễn nguyên lý lượng tử hoá tín hiệu tương tự, mẫu thực giá trò lượng tử hoá Hình vẽ biểu diễn nguyên lý lượng tử hoá đồng (uniform) sử dụng hệ thống GSM Khoảng cách mức không đổi Mạng điện thoại chuyểnmạch công cộng sử dụng trình lượng tử hoá luật A, khoảng cách mức thay đổi Điều tối ưu xác mức biên độ khác Mức độ xác phụ thuộc vào số mức sử dụng Trong hệ thống điện thoại thông thường sử dụng 256 mức hệ thống GSM tín hiệu lượng tử hoá 8192 mức Rõ ràng, với số hữu hạn mức, ta biểu diễn xác tín hiệu tương tự, liên tục Trong hầu hết trường hợp có sai khác giá trò lấy mẫu giá trò lượng tử hoá Chúng ta có trò lấy Giá thể giảmqsai Giá số lượng tử hoá trò tănglượng số mức rời mẫu tử hoá rạc loại bỏ toàn • Mã hoá D=Sai số lượng tư û q6 • • Mỗi giá trò lượng tử hoáhoá biểu diễn q5 mã nhò phân Để biểu diễn cho 256 mức, ta sử dụng • bit (28=256) Trong hệ thống GSM, để biểu diễn 8192 mức • q 13 ta sử dụng 13 bit (2 =8192) • T a q3 q2 q1 q0 • 2Ts 4Ts 8Ts 6Ts -16- Time Hình 1.7 Lượng tử hoá đồng Quá trình điều chế mã xung PCM bao gồm lấy mẫu 8KHz thực lượng tử hoá mã hoá sử dụng bit, tạo tốc độ bit (bit rate) 8000*8=64 Kbit/s Một đường liên kết số sử dụng để truyền bit gọi đường liên kết PCM Để sử dụng đường liên kết hiệu hơn, nhiều kênh truyền ghép lên đường liên kết Kó thuật sử dụng Đa truy nhập theo thời gian TDMA có nghóa nhiều kênh truyền chia xẻ đường liên kết Mỗi kênh sử dụng đường liên kết khoảng thời gian gọi khe thời gian Hình 1.8 trình bày việc ghép 32 kênh lên đường liên kết PCM Tốc độ bit đường liên kết 32*8*8000=2048 Kbit/s Ch Samp Coding Quant 64 kbit/s Ch Samp Coding Quant 64 kbit/s Ch 31 2048 kbit/s 32 channels Samp Quant 64 kbit/s Coding Hình 1.8 Ghép 32 kênh lên đường PCM -17- 32 kênh hình thành nên frame hình 1.9 Kênh sử dụng cho việc đồng bộ, kênh 16 sử dụng cho việc báo hiệu 30 kênh lại sử dụng cho việc lưu thông (thoại liệu) -18- Synchronizati on Speech channel 1-15 Signaling 15 17 16 31 Speech channel 16-31 Hình 1.9 Một khung với 32 khe thời gian II Kỹ thuật khép kênh Nguyên lý ghép kênh PDH (Plesiochochronous Digital Hierarchy): Hoạt động ghép kênh: Bốn tín hiệu ngõ vào với tốc độ bên phát ghép kênh để tạo thành đường truyền tín hiệu tốc độ cao(4 1) Sau tín hiệu chuyểnmạch đến bên thu thông qua đường truyền dẫn Hoạt động phân kênh : Ở bên thu, tín hiệu đường truyền tốc độ cao phát lại lần đầu -19- Các tiêu chuẩn PDH: Các cấp truyền dẫn số cận đồng tồn theo nhiều tiêu chuẩn khác : Châu Âu,Bắc Mỹ, Nhật CCITT Theo tiêu chuẩn Châu Âu , muốn có luồng số cao phải ghép luồng thấp với (Hình 1.1) Hình 1.1 : Phân cấp số cận đồng Châu Âu Bốn cấp truyền dẫn Châu Âu CCITT công nhận làm tiêu chuẩn quốc tế • Tiêu chuẩn Nhật hình 1.2 Hình 1.2 : Phân cấp số cận đồng Nhật • Tiêu chuẩn Bắc Mỹ hình 1.3 -20- Hình : Phân cấp số cận đồng Bắc Mỹ Ưu nhược điểm hệ thống ghép kênh PDH: - Ưu điểm: Dung lượng kênh cao, chất lượng tốt - Nguyên tắc ghép kênh theo cấp bậc cho phép ghép luồng số chặt chẽ - Cấu trúc hệ thống đơn giản , công nghệ chế tạo hoàn chỉnh , giá thành sản phẩm thấp Nhược điểm: - Không đồng tuỳ thuộc vào tốc độ truyền dẫn ,dung lượng kênh , khung thời gian cấp ghép kênh theo hệ thống Châu Âu, Bắc Mỹ, Nhật Bản - Việc ghép phân kênh diễn theo cấp - Đặc biệt với trạm chuyển mô hình rớt (drop) xen (Add) kênh phải sử dụng hai hệ thống thiết bò cho hai hướng không kinh tế mô hình sau: - Nếu có từ ba hướng trở lên việc thiết kế vô phức tạp -21- - Không linh hoạt việc truy xuất ghép loại luồng số trình liên lạc - PDH thiết kế chủ yếu cho dòch vụ thoại , khó đáp ứng với loại dòch vụ - Không đồng hệ thống tốc độ truyền dẫn , khó khăn việc liên lạc quốc gia dùng hệ thống thuộc cấp độ khác - Do việc ghép kênh phân kênh diễn theo cấp số nên số lượng kết nối (connector), dây feeder để nối kết lớn dẫn đến suy hao tín hiệu gay phức tạp làm tăng giá thành - Khó quản lý phần mềm tập trung bit cấu trúc khung để dành cho việc quản lý Vào năm 1980, hãng sản xuất thiết bò viễn thông nghiên cứu tiêu chuẩn để khắc ph5c nhược điểm , họ xây doing nên mô hình hệ thống ghép kênh đồng số SDH có tốc độ 155 Mbps -22- ... lý lượng tử hoá đồng (uniform) sử dụng hệ thống GSM Khoảng cách mức không đổi Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng sử dụng trình lượng tử hoá luật A, khoảng cách mức thay đổi Điều tối ưu xác mức... tốc độ bên phát ghép kênh để tạo thành đường truyền tín hiệu tốc độ cao(4 1) Sau tín hiệu chuyển mạch đến bên thu thông qua đường truyền dẫn Hoạt động phân kênh : Ở bên thu, tín hiệu đường... theo hệ thống Châu Âu, Bắc Mỹ, Nhật Bản - Việc ghép phân kênh diễn theo cấp - Đặc biệt với trạm chuyển mô hình rớt (drop) xen (Add) kênh phải sử dụng hai hệ thống thiết bò cho hai hướng không