Bài tập chương 1: Các phương tiện truyền dẫn và lớp vật lý

Tài liệu cung cấp với các câu hỏi, bài tập có kèm theo đáp án, bài giảng giúp các bạn có thể tự rèn luyện, củng cố kiến thức về các phương tiện truyền dẫn và lớp vật lý. Để nắm chắc kiến thức, mời các bạn cùng tham khảo tài liệu.

CHƯƠNG 1: CÁC PHƯƠNG TIỆN TRUYỀN DẪN VÀ LỚP VẬT LÝ Bài 1: Cho kênh truyền có băng thơng = 10 , suy hao = 30 Cơng suất tín hiệu ngõ vào kênh truyền = 0,25 Giã sử công suất nhiễu ngõ kênh truyền = 0,25 a) Tính tỉ số tín hiệu nhiễu / ngõ kênh truyền theo dB b) Tính dung lượng kênh truyền c) Nếu kênh truyền sử dụng để truyền tín hiệu video với tốc độ 24 hình/giây, kích thước khung hình 480x320 pixel mã hóa 12 bit Hỏi truyền nguồn video kênh truyền cho hay không ? Giải = 0,25 a) = 0,25 × 10 Cơng suất ngõ kênh truyền là: Tỉ số tín hiệu nhiễu: = , × , ì = ữ 10 = 2,5 ì 10 = 1000 = 30 b) Dung lượng kênh truyền: = × 1+ = 10 × 10 × c) Dung lượng tín hiệu video: (1 + 1000) = 99,67 × 10 = 480 × 320 × 24 × 12 = 44,24 = 99,67 < →Có thể truyền nguồn video kênh truyền cho Bài 2: Một đường truyền có dải thơng từ đến 1,5MHz, dài km Cơng suất tín hiệu lan truyền qua đường dây bị suy giảm 10dB/km (10 lần/km) Nhiễu tác động lên đường truyền nhiễu trắng mật độ công suất nhiễu đo đầu cuối đường truyền 10mW/kHz khơng có tín hiệu vào Dữ liệu cần truyền qua đường truyền có tốc độ 8,192Mbps a) Xác định công suất tối thiểu đặt đầu vào đường truyền b) Xác định số ký hiệu tín hiệu truyền đường truyền Giải 10 / = 10 / a) Suy hao: = 10 Công suất nhiễu đặt vào cuối đường truyền: = 8,192 × 10 = × 1+ → = = 43,06 Công suất tối thiểu đặt đầu cuối đường truyền: × 10 = 15 ( ) = × = 43,06 × 15 = 645,9 Công suất tối thiểu đặt đầu vào đường truyền: ( )= b) =2 × ( ) = 10 × 645,9 = 64,59 ( ) = 8,192 → = Bài 3: Vẽ dạng tín hiệu phát lên đường truyền cho hệ thống sử dụng loại mã NRZ, RZ, Manchester, AMI, HDB3, B8ZS chuỗi bit phát là: 0100 0011 0000 0000 1010 Giả sử phát trạng thái vừa khởi động Nhận xét thông số: Băng thông, khả đồng bộ, thành phần DC mã Cho ví dụ việc sử dụng mã hệ thống truyền dẫn thực tế Giải  NRZ_L 0 0 1 0 0 0 0 1 NRZ_L Điện áp âm cho bit điện áp dương cho bit  NRZ_I Băng thơng tốt, dễ dàng thực Nhưng có thành phần DC, thiếu khả đồng Chúa thành phần tần số thấp, khơng có khả sữa lỗi, khơng có thành phần clocking để dễ dàng đồng hóa Được sử dụng máy ghi từ, thường không sử dụng cho truyền dẫn 0 0 1 0 0 0 0 1 NRZ_I Ngõ vào tùy mức điện áp, bit đảo đảo trạng thái  RZ 0 0 1 0 0 0 0 1 Thực đơn giản, xuất vạch phổ mức ký hiệu mà sử dụng tín hiệu xung clock Tuy nhiên xuất dòng chiều DC, khơng có khả sữa lỗi xuất nhiễu, băng thông sử dụng gấp lần so với NRZ, tính khơng suốt  Manchester Đồng cạnh xung bit, khơng có thành phần DC Phát sai có mặt cạnh xung khơng mong muốn Tuy nhiên, có cạnh xung cho bit Tốc độ điều chế cực đại gấp lần NRZ Cần băng thông rộng 0 0 1 0 0 0 0 1  AMI Khơng đồng có chuỗi bit 1, khơng có tích lũy thành phần DC, băng tần thấp, dễ phát sai Tuy nhiên không đảm bảo đồng bit chuỗi bit kéo dài 0 0 1 0 0 0 0 1 Bit đầu trạng thái tùy chọn Ở chọn mức cao  HDB3 Không chứa thành phần DC, chiếm băng thơng hơn, có khả phát lỗi, tín hiệu suốt Dùng hệ thống 2Mbps 34Mbps Được sử dụng mạng WAN X 0 0 V 1 X 0 0 V X 0 0 V 1  B8JS Không hiệu NRZ Mỗi thành phần tín hiệu biểu diễn bit Máy thu phải phân biệt mức tín hiệu Cần cơng suất cao 3dB với xác suất lỗi bit 0 0 1 0 0 0 V 0 V 1 Bài 4: Vẽ dạng tín hiệu điện đường truyền luồng liệu sau: 01101010011 Trong trường hợp truyền theo chuẩn TTL, RS232, RS422, RS485 (trên dây +/-) Cho biết ưu khuyết điểm dạng tín hiệu Giải  TTL 5V 0V  RS422 1 1 0 1 Ưu điểm: triệt nhiễu đồng pha +5 1 1 0 1 -5 : Dây : Dây  RS485 Cho phép giao tiếp đa điểm theo dạng bus Số trạm slave lên đến 255 Khoảng cách tối đa 1200m với tốc độ 100kbps Khoảng cách 15m với tốc độ lên đến 10Mbps 1 1 0 1 +3 -1 : Dây A : Dây B  RS232 Tốc độ truyền < 20Kbps với khoảng cách < 15m 1 1 0 1 +7 -7 Bài 5: Tìm băng thơng tín hiệu điều chế FSK với tần số FL = 49Khz FH = 50Khz, tốc độ bit 2000bps Cho biết ưu, khuyết điểm dạng tín hiệu Giải Trong giây truyền 2000 bit → độ rộng: = → =2 ℎ Băng thông: B = 50 + – (49 - 2) = 5Khz  ASK Ưu: Có sơ đồ đơn giản, sử dụng chủ yếu kỹ thuật điện báo  FSK Ưu: Sai số phương pháp ASK Nhược điểm: Có sơ đồ phức tạp ASK  PSK Ưu: Sai số phương pháp FSK, sử dụng chủ yếu kỹ thuật radio số Nhược điểm: Sơ đồ điều chế có độ phức tạp  8PSK Ưu: Sai số Nhược điểm: Việc điều chế có độ phức tạp cao Bài 6: Trình bày đặc điểm phạm vi ứng dụng môi trường truyền dẫn cáp xoắn CAT5/5e, CAT – cáp đồng trục RG58, RG59 – cáp quang – vi ba mặt đất – vệ tinh Giải  Cáp Cat 5/5e: (viết tắt Category 5, enhanced) loại cáp tương tự cáp Cat đáp ứng tiêu chuẩn cao việc truyền liệu Trước đây, Cat phổ biến hệ thống mạng, nhiên ngày Cat 5e gần thay hồn tồn Cat q trình lắp đặt Hơn nữa, Cat 5e bị nhiễu chéo (crosstalk) so với Cat hỗ trợ ứng dụng Gigabit Ethernet (tốc độ truyền tín hiệu 1000 Mbps)  Cáp Category 5: loại cáp gồm loại không bọc giáp (UTP) bọc giáp (FTP); dây dẫn đồng cáp thường lõi đặc (solid) lõi bện (stranded) Cáp lõi đặc dùng liệu truyền khoảng cách xa, cáp lõi bện thường sử dụng làm cáp đấu nối (patch cord) Băng thông cáp Cat lên đến 100 Mhz hoàn toàn đáp ứng ứng dụng 10/100 Mbps Ethernet  Category 6: loại cao cấp cung cấp hiệu suất tốt Cũng giống Cat Cat 5e, Category làm từ bốn đôi dây đồng đôi dây xoắn với nhau; khả vượt xa loại cáp khác khác biệt cấu trúc: lõi chữ thập (cross filler) dọc theo chiều dài dây Nhờ có cross filler, đơi dây lập hồn tồn; điều làm giảm nhiễu chéo (cross-talk) cho phép truyền liệu tốt Ngồi ra, Cat có băng thơng 250 MHz gấp đôi so với Cat 5e (100 MHz) hỗ trợ ứng dụng 10 Gigabit Ethernet với khoảng cách tối đa 37m  Cáp RG-58: thiết kế đặc biệt để hoạt động với hầu hết hệ thống radio hai chiều Hệ thống thông tin khác so với thiết bị thu quảng bá thơng thường thiết bị thơng thường nhận liệu từ điểm cuối.Trong trường hợp hệ thống radio hai chiều tạo cáp RG-58, nội dung liệu di chuyển theo hai hướng Máy radio thu phát liệu lúc Nó gọi “máy thu phát” Cáp RG-58 sử dụng ởnhững tần số cao Tuy nhiên khoảng tần số hẹp Độ suy hao tín hiệu phụ thuộc vào tần số: từ0.11 dB/m 50 MHz đến 1.4 dB/m GHz Cáp đồng trục sử dụng để phát tín hiệu lượng thường có đường kính ¼ inch Việc dây cáp Ethernet sử dụng RG-58 gọi “cheapernet”, thu hút kết nối tín hiệu lượng thấp  Cáp RG-59: dùng cho đường xa, dây cáp nhỏ dùng cho đường gần, tốc độ truyền tin qua cáp đồng trục đạt tới 35 Mbit/s.Ngồi dây cáp đồng trục chia làm loại loại cứng loại dẻo.Loại cứng có lớp bảo vệ dày đặc loại dẻo viền bảo vê,thường dây đồng.Sự suy giảm trở kháng dung môi ảnh có ảnh hưởng quan trọng đến tính cáp.Dung mơi đặc rỗng Tận cáp đầu kết nối RF Vì trường điện từ mang tín hiệu tồn khoảng khơng bên dây dẫn phía ngồi, nên khơng bị suy giảm hay chịu ảnh hưởng phát xạ nhiễm điện từ.Do cáp đồng trục sử dụng đường truyền tần số cao để truyền tải tín hiệu cao tần dải rộng tín hiệu  Cáp quang: loại cáp viễn thông làm thủy tinh nhựa, sử dụng ánh sáng để truyền tín hiệu Cáp quang dài, mỏng thành phần thủy tinh suốt đường kính sợi tóc Chúng xếp bó gọi cáp quang sử dụng để truyền tín hiệu khoảng cách xa Khơng giống cáp đồng truyền tín hiệu điện, cáp quang bị nhiễu, tốc độ cao (đây tốc độ truyền liệu, phân biệt với tốc độ tín hiệu) truyền xa Phát: Một điốt phát sáng (LED) laser truyền liệu xung ánh sáng vào cáp quang Ưu điểm: sử dụng cảm ứng quang chuyển xung ánh sáng ngược thành data Cáp quang truyền sóng ánh sáng (khơng truyền tín hiệu điện) nên nhanh, không bị nhiễu bị nghe trộm Độ suy dần thấp loại cáp đồng nên tải tín hiệu xa hàng ngàn km Cài đặt đòi hỏi phải có chun mơn định Cáp quang thiết bị kèm đắt tiền so với loại cáp đồng  Vi ba mặt đất: có tần số từ 1GHz đến 1000GHz Nhưng trước củng bao gồm tần số thấp Có dạng viba: viba tương tự viba số Nếu đường truyền xa gắp chướng ngại vật, người ta sử dụng trạm chuyển tiếp, thu nhận tín hiệu, khuếch đại, tái phát lại Trong thực tế, người ta sử dụng vài dãi tần viba mà thơi Vùng tần số thấp có băng thơng hẹp sử dụng cho hệ thộng nhỏ Vùng tần số cao > 12GHz suy hao tăng mưa Khả sử dụng tối ưu dải tần sóng mang  Vệ tinh: kỹ thuật tiếp sức vô tuyến vi ba bên cạnh thông tin cáp quang biển truyền dẫn điểm điểm cố định Nó dùng ứng dụng di động thông tin cho tàu xe, máy bay, thiết bị cầm tay cho tivi quảng bá mà kỹ thuật khác cáp không thực tế Bài 7: Một biến ngẫu nhiên Gauss có trung bình 4V, độ lệch chuẩn 1,2V Tìm xác suất tín hiệu tầm − Giải Ta có : = 3; = 1,2 = = (2,5) = 10 , = 3,5 × 10 1,2 Bài 8: Một nguồn nhiễu Gauss có trung bình 1V, độ lệch chuẩn 0,2V Tìm phần trăm thời gian để nguồn tin tạo điện áp nhỏ 0,5V Giải Ta có: = ; = 0,2 Phần trăm thời gian để nguồn tin tạo điện áp nhỏ 0,5V: 0,5 = = = (2,5) = 10 , = 0,35% 0,2 Bài 9: Một nguồn nhiễu Gauss có trung bình 0, giá trị hiệu dụng 0,2V  Tìm xác suất nhiễu vượt 1V  Ước lượng xác xuất điện áp nhiễu vượt 0,35V Giải  = 1; = 0,2 Xác suất nhiễu vượt 1V: = = (5) = 10 0,2  = 0,35; = 0,2 Xác suất nhiễu vượt 0,35V: 0,35 = = (1,75) = 10 , = 0,02 0,2 Bài 10: Liệt kê vài nguyên nhân dẫn đến tín hiệu bị méo dạng truyền đường truyền.? Giải Các mạch lọc chế tạo khơng hồn hảo Do môi trường truyền : - Dây kim loại : tần số cao tiêu hao nhiều độ tăng không mà lượn nét, mấp mô - Môi trường vô tuyến Bài 11: Giả sử đường dây điện thoại có băng thơng 3100Hz Giả sử đường truyền khơng nhiễu có dung lượng kênh 19200bps Hãy cho biết có tối đa ký tự khác truyền đường truyền Giải Áp dụng công thức: ( ) = 19200 ↔ = = × =2 ≈8 Bài 12: Cho đường truyền có băng thơng 4000Hz, tỷ lệ tín hiệu nhiễu theo công suất 18dB Xác định tốc độ tin lý thuyết đạt được? Giải Ta có: 18 → = = 10 = 63 1+ = 4000 × (1 + 63) = 2400 ... = (1,75) = 10 , = 0,02 0,2 Bài 10: Liệt kê vài nguyên nhân dẫn đến tín hiệu bị méo dạng truyền đường truyền. ? Giải Các mạch lọc chế tạo không hồn hảo Do mơi trường truyền : - Dây kim loại : tần... Khoảng cách tối đa 1200m với tốc độ 100kbps Khoảng cách 15m với tốc độ lên đến 10Mbps 1 1 0 1 +3 -1 : Dây A : Dây B  RS232 Tốc độ truyền < 20Kbps với khoảng cách < 15m 1 1 0 1 +7 -7 Bài 5: Tìm... trường vô tuyến Bài 11: Giả sử đường dây điện thoại có băng thơng 3100Hz Giả sử đường truyền khơng nhiễu có dung lượng kênh 19200bps Hãy cho biết có tối đa ký tự khác truyền đường truyền Giải Áp