Kỹ Thuật Viba Số

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THƠNG ThS HỒNG QUANG TRUNG KỸ THUẬT VIBA SỐ TẬP BÀI GIẢNG (Lưu hành nội bộ) THÁI NGUYÊN - 2011 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VIBA SỐ 1.1 Giới thiệu HTTT siêu cao tần (microwave) víi m«i tr−êng trun dẫn vô tuyến giải sóng cực ngắn, bao gồm loại hệ thống thông tin vệ tinh, thông tin vô tuyến tiếp sức (radio-relay) v thông tin di động; Các hệ thống thông tin vệ tinh có dung lợng trung bình song bù lại có cự ly liên lạc từ lớn đến lớn Các hệ thống ny đợc sử dụng lm trục xuyên lục địa phục vụ cho tuyến khó triển khai loại hình liên lạc khác (nh tuyến liên lạc đất liền-hải đảo, đất liền-các gin khoan dầu, đất liền-các tu viễn dơng ) Ngoi ra, hệ thống vệ tinh địa tĩnh đợc sử dụng cho hệ thống phát quảng bá truyền hình Trong tơng lai gần, hệ thống vệ tinh quỹ đạo thấp v trung bình đợc triển khai, hệ thống vệ tinh đợc sử dụng cho thông tin di động phủ sóng ton cầu Các hệ thống thông tin di động phục vụ đầu cuối di động, nói chung có dung lợng thấp Khả di động l u lớn hệ thống ny.Các hệ thống vô tuyến tiếp sức mặt đất (terrestrial radio-relay) có dung lợng từ thấp tới cao, có khả thay tốt tuyến cáp đồng trục mạng nội hạt lẫn đờng trục Với thời gian triển khai tơng đối thấp, tính động hệ thống vô tuyến tiếp sức mặt đất hẳn số loại hệ thống khác Một u điểm hệ thống ny l dễ triển khai, điều kiện địa hình gây nhiều trở ngại cho việc triển khai loại hệ thống dung lợng cao khác nh đô thị, qua vùng có địa hình rừng núi với cự ly chặng liên lạc lên đến 70 km, trung b×nh lμ tõ 40 dÕn 45 km CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Truyền dẫn viba tần nhìn thẳng (LOS-Line Of Sight) cung cấp kết nối băng rộng tương đối qua tuyến đơn hay chuỗi tuyến nối đuôi Một tuyến kết nối thiết bị đầu cuối vô tuyến tới tuyến khác trạm lặp Tuyến Viba tầm nhìn thẳng minh họa hình 1.1 Khoảng cách tuyến phụ thuộc vào độ cao antenna Hình 1.1 Mơ hình truyền viba chuyển tiếp CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 1.2 Hệ thống thơng tin viba Th«ng tin sóng cực ngắn hai điểm bắt đầu xuất vo năm 30 kỷ trớc nhiên lúc khó khăn mặt kỹ thuật nên lm việc dảI sóng mét u điểm thông tin siêu cao tần cha đợc phát huy Năm 1935 đơng thông tin VTTS ®−ỵc thμnh lËp ë Newyooc vμ Philadenphi chun tiÕp qua địa điểm v chuyền đợc kênh thoại V TTVTTS bïng nỉ sau chiÕn tranh thÕ giíi lÇn thø hai Hệ thống vi ba số bắt đầu hình thnh từ đầu năm 50 v phát triển mạnh mẽ với phát triển kỹ thuật viễn thông Hình 1.2 Mơ hình hệ thống viba CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Mơ hình chức hệ thống viba minh họa hình 1.2 Các trạm đầu cuối tổng đài nội thực chức chuyển mạch tạo kết nối thuê bao khoảng cách xa Cụ thể số lượng lớn thuê bao (khoảng 2000 thuê bao) hợp để truyền tuyến viba Tại đó, tín hiệu chuyển sang tần số sóng viba (vào khoảng vài GHz tới vài chục GHz) truyền qua khoảng cách từ 30 đến 60 Km từ trạm A đến anten nhận trạm lặp Trạm lặp đơn giản khuếch đại tín hiệu chuyển tiếp sử dụng tần sóng viba Trạm đầu cuối B nhận tín hiệu sóng viba, xử lý phân bổ vào kênh riêng rẽ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Hình 1.3 Sơ đồ khối chức hệ thống viba tầm nhìn thẳng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Dải tần số hoạt động hệ thng viba: Thông tin siêu cao tần lm việc dải sóng cực ngắn dùng để truyền tín hiệu có dải tần rộng Về lý thuyết, giải sóng dùng cho c¸c hƯ thèng vi ba lμ tõ 60MHz cho tíi 60/80GHz Trong thực tế, hệ thống vi ba dạng thơng phẩm thờng lm việc giải sóng từ 60MHz đến 20 GHz, hệ thống công tác với giải tần số cao (6080 GHz) giai đoạn thử nghiệm CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 1.3 Phân loại hệ thống Theo dung l−ỵng (tèc độ bít tổng cộng B đầu vo) hệ thống vi ba số đợc phân thnh: - Các hệ thống dung lợng thấp: B < 10 Mb/s; - Các hệ thống dung lợng trung bình: B = (10 - 100 Mb/s); - Các hệ thống dung lợng cao: B > 100 Mb/s Theo cự ly liên lạc (haul) - Tuyến di (cự ly liên lạc lớn hon 400km): thờng l đờng trục có dung lợng lớn so sánh đợc với cáp quang Dải tần đợc sử dụng rộng rãi từ đến GHz - Tuyến ngắn (cự ly liên lạc dới 400km): dung lợng thấp, thông thờng 1DS1, 4DS1, 1E1, 4E1 dùng để nối trung tâm chuyển mạch di động Dải tần thờng sử dụng khoảng 15 GHz dải tần ny cho phép thu gän kÝch th−íc cđa an ten vμ thiÕt bÞ Do chặng ngắn nên không cần phân tập để chống lại tợng phađing Nguyên nhân gây gián đoạn liên lạc chủ yếu gây ma nên cần có hệ số khuyếch đại lớn v chặng ngắn Với chặng lớn thờng sử dụng dải tần L6GHz, U6GHz 11GHz dung lợng thấp Dải tần ny không chịu ảnh hởng pha đing ma nên bảo đảm cự ly liên lạc xa CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 1.4 u, nhc điểm viba số Ưu điểm: + Do lμm viÖc dải sóng siêu cao tần nên đảm bảo đợc việc truyền tín hiệu dải rộng + Độ rộng dải tần siêu cao khoảng 30GHz nhiều lm việc đồng thời + Hầu nh không bị can nhiễu khí v công nghiệp + Trong dải sóng SCT dễ dng tạo hệ thống an ten có tính định hớng cao, búp sóng hẹp nhờ máy phát giảm công suất v phạm vi ta triển khai nhiều hệ thống lm việc m không gây nhiễu lẫn + Triển khai nhanh v giá thnh rẻ so với hệ thống thông tin dùng cáp (cáp quang cáp đồng trục) việc triển khai hƯ thèng c¸p lμ rÊt tèn kÐm vμ khu vực đông dân c có nhiều công trình xây dựng việc triển khai hệ thống cáp l khó khăn + Dễ dng quản lý hệ thống vi ba giới hạn quản lý phạm vi trạm vô tuyến dọc theo trục (trong hệ thống cáp phải quản lý ton tuyến cáp v đặcbiệt phải đối đầu với nguy đứt cáp) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Nhc im: Dải sóng SCT có nhợc điểm l truyền đợc chắn tầm nhìn thẳng cự ly không 50 km Vì muốn thông tin xa cần thực chuyển tiếp nhiều lần Có tốc độ nhỏ nhiều so với hệ thống cáp quang v đờng trục sử dụng khu vực cha kéo đợc cáp quang địa hình phức tạp Chịu tác ®éng cđa ®−êng trun: hÊp thơ h¬i n−íc vμ ôxi, suy hao ma v tợng pha đinh đặc biệt hệ thống băng rộng phải chịu tác động pha đinh đa đờng chọn lọc theo tÇn sè 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Các thiết bị đầu cuối phân chia MINI-LINK E tích hợp module truy nhập chung Khả tạo tương thích cao cho trạm tạo chia sẻ tài nguyên hiệu thiết bị đầu cuối viba, ghép kênh, giao diện kênh dịch vụ hệ thống hỗ trợ Loại thiết bị cung cấp khả dung lượng lên tới 17x2 (34+2) Mbit/s Hình 4.6: Đấu nối với module truy nhập 101 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4.2.3 Lắp đặt hệ thống a) Phía ngồi trời Hình 4.7: Ghép nối ăng-ten 102 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Khối vô tuyến anten lắp đặt theo cấu trúc khác Trong lắp trực tiếp khối vô tuyến với anten đặt riêng rẽ sau kết nối ống dẫn sóng phù hợp Trong hai trường hợp anten phải lắp đặt cho dễ dàng hiệu chỉnh hướng b) Phía nhà (Indoor) Các phần thiết bị phía nhà đặt vào rack 19” Hình 4.8: Giá cắm dây nhà 103 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Một module truy nhập bao gồm khối tập khe cắp khác Các khối module truy nhập cho ứng dụng khác thiết kế theo tiêu tiêu chuẩn là: - Khối module truy nhập (AMM) 1U cho thiết bị đầu cuối viba - Khối module truy nhập (AMM) 2U-3 cho vị trí đầu cuối kép đơn, chứa đựng lên tới đơn vị khe cắm (plug-in) - Khối module truy nhập 4U cho vị trí nhiều đầu cuối, phức tạp, chứa đựng lên tới đơn vị khe cắm Ngồi phần thiết bị phía nhà nâng cấp hay cấu hình với đơn vị trí khe cắm cung cấp Kết nối phần thiết bị bên (outdoor) phần thiết bị phía nhà cable đồng trục mang lưu lượng hai hướng 104 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Hình 4.9: Mặt trước AMM 4U 105 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4.2.4 Các cấu hình thiết bị đầu cuối viba loại Split Các thành phần hệ thống bao gồm: - Một khối vô tuyến (RAU) - Một antenna - Một khối module truy nhập (AMM 1U) - Một khối modem (MMU) - Một cáp đồng trục cho kết nối liên kết (interconnection) Khả lưu lượng thiết bị 8x2, 17x2 4x8+2 Khối truy nhập dịch vụ (SAU) thêm vào khối module truy nhập (AMM) để cung cấp khả báo động giao diện điều khiển, kênh dịch vụ ứng dụng riêng khách hàng 106 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Mặt trước MMU 34+2 Hình 4.10: Các thiết bị nhà 107 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Sơ đồ cấu hình 1+1 (dự phòng nóng): 108 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Cấu hình trạm nhiều đầu cuối (Multi-Terminal): Một vài thiết bị đầu cuối MINI-LINK E tích hợp khối module truy nhập (AMM) Các cấu hình khác, khả lưu lượng tần số vơ tuyến kết hợp Một trạm nâng cấp dễ dàng cách bổ sung thêm khối ghép nối Trong đó: - Một AMM 2U-3 hỗ trợ hai đầu cuối (khơng dự phòng) - Một AMM 4U hỗ trợ lên đến thiết bị đầu cuối (không dự phòng) hai đầu cuối (1+1) 109 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Hình 4.11: Cấu hình trạm tích hợp nhiều thiết bị đầu cuối 110 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Cấu hình trạm lặp (repeater): Hình 4.12: Thành phần trạm lặp 111 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4.2.5 Quản lý mạng viba Các chức bảo dưỡng tạo khả tương thích dễ dàng cài đặt tiện lợi việc tìm sửa chữa lỗi Các chức quản lý mạng bao gồm: - Kênh truyền cảnh báo - Giám sát chất lượng - Kiểm tra vòng phản hồi (loop-back) đầu cuối gần xa - Các kênh dịch vụ thoại liệu - Khả thiết lập mềm định tuyến lưu lượng - Khả lựa chọn mềm công suất tần số đầu - Nâng cấp phần mềm 112 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Hình 4.13: Mơ hình quản lý mạng viba 113 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4.2.6 đồ chức thiết bị viba MINI-LINK E Micro thiết bị viba có khối vơ tuyến all-outdoor hoạt động băng tần 23 38 GHz, với khả lưu lượng 2x2 Mbit/s Trong loại 2x2 Mbit/s dành cho băng tần 38 GHz Hình 4.14: Sơ đồ khối khối truy nhập vô tuyến (RAU) 114 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tài liệu tham khảo: [1] Viba số T1,2 Nxb: KHKT [2] Vô tuyến chuyển tiếp Nxb: KHKT 1995 [3] Lý thuyết viễn thông Nxb: KHKT 1997 [4] Telecọmmunication Transmission Systems Robert G Winch [5] General on Microwave Links, Alcatel, 1998 [6] Fundamentals of Telecommunications John Wiley & Sons ISBNs: 0-47129699-6 115 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... số 1.8.2 Các phương thức điều chế số viba Trong viba số chủ yếu sử dụng phương thức điều chế M-PSK M-QAM đa mức 1.9 Các mã truyền dẫn sử dụng viba số Trong viba số chủ yếu sử dụng mã HDB3 CMI 20... Hình 1.5: Cấu hình viba điểm-điểm, điểm-đa điểm 19 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 1.8 Các kỹ thuật điều chế sử dụng viba số 1.8.1 Điều chế giải điều chế số 1.8.2 Các phương... 2.3.2 Các kỹ thuật giảm ảnh hưởng pha dinh nhiều tia Các kỹ thuật sử dụng để giảm ảnh hưởng pha dinh phẳng pha đinh lựa chọn tần số nhiều tia dùng phân tập không gian phân tập tần số để nâng