Bài giảng Truyền số liệu: Chương 7 - Nguyễn Việt Hùng

Bài giảng Truyền số liệu: Chương 7 - Môi trường truyền dẫn giúp người đọc nắm được các kiến thức về môi trường truyền bao gồm: Môi trường có định hướng và môi trường không định hướng. Mời các bạn tham khảo!

Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Môi trường truyền dẫn CHƯƠNG 7: MƠI TRƯỜNG TRUYỀN DẪN Mơi trường truyền chia thành hai loại: • Mơi trường có định hướng • Mơi trường khơng định hướng 7.1 MƠI TRƯỜNG CĨ ĐNNH HƯỚNG + Khái niệm: Là mơi trường cung cấp cáp từ thiết bị đến thiết bị + Phân loại: • Cáp xoắn – đơi (twisted pair cable): UTP, STP • Cáp đồng trục (Coaxial) • Cáp sợi quang (Fiber-optic cable) 7.1.1 CÁP XOẮN ĐƠI • Cấu tạo: gồm sợi dây điện xoắn lại với • Gồm dạng: khơng có giáp bọc(UTP) có giáp bọc(STP) 7.1.1.1 Cáp đôi xoắn không bọc (UTP: unshielded twisted pair cable) +Đặc điểm: Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 90 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Mơi trường truyền dẫn • UTP Là dạng thơng dụng truyền số liệu • UTP dải tần số thích hợp cho truyền dẫn liệu thoại: 100Hz đến 5MHz(BW=5MHz) • UTP gồm hai dây dẫn, dây có lớp cách điện với màu sắc khác nhau, dùng để nhận dạng cho biết cặp dây bó dây lớn • Mục đích xoắn giảm nhiễu từ bên ngồi tác động tải Hình 7.1 Noise source 4 The total effect is 14 – 14 Sender Receiver 14 3 3 Hình 7.2 Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 91 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Môi trường truyền dẫn + Ưu điểm cáp UTP : rẻ dễ sử dụng, mềm dẽo dễ lắp đặt Các cáp UTP cấp cao dùng nhiều LAN, bao gồm Ethernet Token Ring Tổ chức EIA (Electronic Industries Association) phát triển thành cấp • Category 1: dùng điện thoại, thích hợp cho truyền liệu tốc độ thấp • Category 2: dùng điện thoại truyền liệu lên đến Mbps • Category 3: cần lần xoắn 0,3m, dùng cho truyền liệu lên đến 10 Mbps • Category 4: cần lần xoắn 0,3m truyền liệu lên đến 16 Mbps • Category 5: dùng cho truyền dẫn liệu lên đến 100 Mbps • Category 6: dùng cho truyền dẫn liệu lên đến 150 Mbps + Đầu nối (Connectors): • Jack tương tự loại dùng điện thoại, RJ11 có dây, cáp có đơi dây xoắn • Mạng Lan Jack RJ45 dùng dây dẫn, cáp có đơi dây xoắn 7.1.1.2 Cáp xoắn đơi có giáp bọc (STP: shielded twisted pair cable) • Cấu tạo: có dây xoắn bọc giáp cho dây • Mục đích lớp giáp bọc kim loại: ngăn nhiễu xuyên kênh (crosstalk) • Phân loại theo chất lượng đầu nối tương tự UTP Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 92 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Mơi trường truyền dẫn • Khi sử dụng, lớp giáp bọc phải nối đất • STP thường đắc tiền UTP, tính chống nhiễu cao 7.1.2 CÁP ĐỒNG TRỤC: (Coaxial cable hay coax) + Cấu tạo: có lớp xếp theo trật tự: • Lớp dẫn điện bên (trong cùng) • Lớp cách điện • Lớp dẫn điện bên ngồi • Lớp cách điện • Lớp nhựa bảo phủ để bảo vệ + Tần số: 800kHz đến 500MHz, Băng thông: 500MHz Coaxial cable 800 KHz 500 MHz + Các chuẩn cáp đồng trục: Được phân cấp theo RG, Mỗi số RG cho tập đặc tính vật lý, bao gồm kích thước dây đồng, kích thước lớp cách điện kích cỡ lớp bọc ngồi Các chuNn thường gặp là: ‰ RG-8: dùng cho thick Ethernet ‰ RG-9: dùng cho thick Ethernet ‰ RG-11: dùng cho thick Ethernet ‰ RG-58: dùng cho thin Ethernet ‰ RG-59: dùng cho TV Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 93 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Môi trường truyền dẫn + Đầu nối cáp đồng trục: • T-connector (dùng thin Ethernet) dùng kết nối cáp thứ cấp cáp đến nhiều thiết bị đầu cuối khác • Terminator dùng cấu hình bus, cáp dẫn dùng làm xương sống (backbone) với nhiều thiết bị 7.1.3 CÁP QUANG: + Bản chất ánh sáng: Ánh sáng dạng sóng điện từ, có tốc độ 3.108 m/s + Sự khúc xạ: Khi ánh sáng chiếu qua mơi trường khác • Khi chiếu ánh sáng từ môi trường chiết suất nhỏ sang mơi trường chiết suất lớn góc tới I > R (Hình a); I: góc tới R: góc khúc xạ • Khi chiếu ánh sáng từ mơi trường chiết suất lớn sang mơi trường chiết suất nhỏ góc tới I < R (Hình b) Hình 7.3 + Góc tới hạn: Xảy tượng phản xạ toàn phần Itới hạn Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 94 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Môi trường truyền dẫn • Khi chiếu ánh sáng từ mơi trường chiết suất lớn sang môi trường chiết suất nhỏ góc tới I < R I tới hạn góc ứng với góc khúc xạ R=90o • Khi góc tới lới góc tới hạn xuất hiện tượng phản xạ tồn phần Hình 7.4 + Cáp quang dùng tượng phản xạ để dẫn ánh sáng qua kênh quang + Dữ liệu mã hóa thành dạng chùm tia on-off để biểu diễn bit bit (ON : có ánh sáng, OFF: khơng có ánh sáng) + Các chế độ truyền sợi quang: chế độ: sợi đa mode sợi đơn mode Hình 7.5 + Sợi đa mode: N hiều tia từ nguồn ánh sáng di chuyển bên lõi theo nhiều đường khác - Sợi đa mode step-index: Hình 7.6 • Chiết suất lõi giữ không đổi từ tâm đến rìa • Các tia đến khơng đồng xuất hiện tượng méo trễ • Giới hạn tốc độ truyền liệu • Được ứng dụng truyền liệu tốc độ thấp, độ xác khơng cao Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 95 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Môi trường truyền dẫn -Sợi đa mode graded –index: • Có mật độ thay đổi Mật độ cao vùng tâm lõi giảm dần vùng rìa • Các tia chỉnh định góc truyền để tín hiệu đến lúc • Có độ xác cao so với step-index Hình 7.7 - Sợi đơn mode: • N guồn sáng tập trung cao góc nhỏ, tia tới sát mặt ngang • Sợi đơn mode sản xuất với đường kính tương đối bé so với sợi đa mode • Mật độ tương đối nhỏ, việc giảm mật độ cho phép có gói tới hạn gần 90 độ làm cho trình truyền gần nằm ngang • Việc lan truyền nhiều tia gần giống bỏ qua yếu tố truyền trễ • Các tia xem đền đích lúc tái hợp mà không bị méo dạng Hình 7.8 + Kích thước cáp quang: Tỉ số đường kính lõi đường kính vỏ, dùng micromet Loại sợi quang Lõi Lớp bao phủ Micromet micromet 62.5/125 62.5 125 50/125 50.0 125 100/140 100.0 140 8.3/125 (đơn mode) 8.3 125 Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 96 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Mơi trường truyền dẫn + Cấu tạo cáp: Hình 7.9 • Lõi cáp bọc lớp sơn phủ (cladding) tạo cáp quang • Lõi lớp sơn phủ làm từ thủy tinh hay plastic có mật độ khác • Lớp bọc ngồi cấu tạo từ nhiều chất liệu khác nhau, bao gồm vỏ Teflon, plastic, plastic mạ kim loại kim loại hay lưới kim loại, tùy theo ứng dụng khác nhau, điều kiện lắp đặt + Nguồn sáng cho cáp quang: • N guồn sáng LED (light-emitting diode) hay diode laser ILD (injection laser diode) - LED rẻ tiền tín hiệu lại khơng hội tụ tốt, nên thường dùng truyền dẫn cự ly ngắn - ILD: cho phép hội tụ chùm tia với góc hẹp, truyền cự ly tương đối dài • Bộ thu phải có cảm biến quang (photodiode) cho phép chuyển tín hiệu thu sang tín hiệu điện dùng cho máy tính + Đầu nối cáp quang: Đầu nối cáp quang địi hỏi xác thân cáp quang, khơng cho phép có khoảng hở, khơng ép q sát, ln địi hỏi cân chỉnh khơng mn tín hiệu bị suy hao Từ đó, nhà sản xuất cung cấp cho thị trường nhiều loại đầu nối vùa xác vừa rẻ tiền, với hai dạng đầu đực cái; đầu nối đực thường nối vào cáp, đầu mắc vào thiết bị cần kết nối + Ưu điểm cáp quang: tính chống nhiễu, bị suy giảm tín hiệu băng thơng lớn • Tính chống nhiễu: từ chất ánh sáng, nên khơng bị nhiễm nhiễu điện từ trường, ánh sáng từ ngồi vào cáp lớp bọc bảo vệ ngăn chặn • Ít bị suy giảm tín hiệu: điều cho phép tín hiệu lan truyền hàng chục Km • Băng thông lớn hơn: tốc độ truyền cao Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 97 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Môi trường truyền dẫn + Khuyết điểm cáp quang: chi phí cao, Lắp đặt/bảo trì khó khăn dễ vỡ • Giá cả: cáp quang có giá thành cao phải sản xuất với chất lượng cao trình tinh lọc, cơng nghệ địi hỏi tính xác cao Đồng thời chi phí cho nguồn laser dùng tạo nguồn tín hiệu đắc nhiều lần so với tạo tín hiệu truyền thống cáp đơi hay cáp đồng trục • Lắp đặt/bảo trì: Khó khăn lắp đặt thiết lập đầu nối cáp quang so với trường hợp đầu nối dùng cho cáp đồng • Tính dễ vỡ: Thủy tinh nên dễ vỡ, làm hạn chế tác động mạnh Phương tiện truyền dẫn Giá Tốc độ Suy hao Nhiễu điện từ Độ an toàn (An ninh) UTP Rẻ – 100 Mbps N hiều N hiều Thấp STP Vừa – 150 Mbps N hiều Vừa Thấp Cáp đồng trục Vừa Mbps – Gbps Vừa Vừa Thấp Cáp quang Cao 10 Mbps – Gbps Thấp Không Cao Câu hỏi: 1.N tên loại cáp sử dụng truyền liệu, trình bày đặc điểm loại so sánh loại 7.2 MÔI TRƯỜNG KHÔNG ĐNNH HƯỚNG + Khái niệm: Cịn gọi thơng tin khơng dây (vơ tuyến), sóng điện từ truyền dẫn qua khơng khí + Qui hoạch tần số vơ tuyến : Chia thành dải tần 3kHz đến 300GHz VLF Very low frequency VHF Very high frequency LF UHF Ultra high frequency Low frequency MF Middle frequency SHF Super high frequency HF EHF Extremely high frequency High frequency Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 98 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Môi trường truyền dẫn 7.2.1 LAN TRUYỀN SĨNG VƠ TUYẾN: Sóng vơ tuyến: dùng dạng truyền: sóng bề mặt (surface), sóng tầng đối lưu (troposheric), tầng điện ly (ionosheric), truyền thẳng (line of sight), không gian (space) Ionosphere Ionosphere Troposphere Troposphere Troposphere Surface propagation Tropospheric propagation Ionospheric propagation Hình 22 Troposphere Troposphere Line-of-sight propagation Space propagation Hình 7.10 • Tầng đối lưu vùng khí kéo dài đến khoảng 30 dặm so với mặt đất (tầng bình lưu -stratosphere), chứa chủ yếu khơng khí Mây, gió, thay đổi nhiệt độ, thời tiết thường diễn lớp đối lưu, lớp bay máy bay phản lực • Tầng điện ly lớp khí phía tầng đối lưu nằm lớp khơng gian, chứa phần tử điện tích tự Lan truyền bề mặt: dạng này, sóng lan truyền phần thấp khí quyển, sát mặt đất Tại tần số thấp nhất, tín hiệu tỏa theo nhiều hướng từ an ten theo bề mặt đất Cự ly phát phụ thuộc vào cơng suất, cơng suất lớn xa Lan truyền bề mặt theo mặt nước biển Lan truyền tầng đối lưu: lan truyền theo hai cách: thẳng (từ anten đến anten) hay truyền dẫn theo góc phản xạ lại xuống mặt đất nhiều lần chạm lớp bề mặt tầng đối lưu Phương pháp truyền thẳng cần có định hướng anten cịn phương pháp thứ hai cho phép truyền dẫn xa Lan truyền tầng điện ly: Sóng tần số cao truyền đến tầng điện ly phản xạ mặt đất nhiều lần Dạng lan truyền cho phép truyền xa với cơng suất bé Lan truyền sóng thẳng: Cần điều kiện anten phải nhìn thấy Anten phải có tính định hướng, mắc cao để không gặp chướng ngại vật Dạng truyền dẫn đòi hỏi phải tinh tế, cần tập trung hội tụ sóng sóng phản xạ trường hợp gây nhiễu lên tín hiệu thu Lan truyền không gian: dùng chuyển tiếp dùng vệ tinh Tín hiệu phát vệ tính thu truyền tiếp máy thu mặt đất Đây dạng truyền Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 99 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Mơi trường truyền dẫn thẳng có tiếp vận trung gian (vệ tinh) với địi hỏi phải có anten thu cực tốt tín hiệu từ vệ tinh yếu bị suy giảm nhiều cự ly xa 7.2.2 LAN TRUYỀN CÁC TÍN HIỆU ĐẶC BIỆT: Dạng truyền tín hiệu rađiơ phụ thuộc vào tần số (tốc độ) tín hiệu Mỗi tần số thích hợp với lớp khí đặc thù cơng nghệ thu phát dùng lớp VLF (Very Low Frequency): Sóng lan truyền theo dạng sóng bề mặt, thường qua khơng khí, đơi mặt biển Sóng VLF khơng bị ảnh hưởng suy hao lại nhạy cảm với nhiễu khí (nhiệt điện) vùng cao độ thấp Dạng sóng thích hợp cho thơng tin sóng dài hay thơng tin dùng cho tàu ngầm (hình 23) Hình 7.11 LF (Low Frequency): tương tự VLF truyền theo dạng sóng bề mặt, dùng truyền tin sóng-dài hàng hải (hình 24) Dạng sóng bị suy hao nhiều vào ban ngày, sóng bị hấp thu nhiều vật cản tự nhiên Hình 7.12 MF (Middle Frequency): Sóng truyền qua tầng đối lưu Các tần số bị tầng điện ly hấp thu Do đó, cự ly sóng bị giới hạn từ góc cần thiết để phản xạ tín hiệu vùng đối lưu để khỏi phải vào vùng điện ly Hấp thụ tăng vào ban ngày, nhiên hầu hết truyền dẫn MF lại thường dựa vào anten truyền thẳng (line-insight) cho phép dễ điều khiển giảm yếu tố hấp thụ Trong dải sóng có rađiơ AM, hàng hải, rađiô định hướng (RDF: radio direction finding), tần số báo nguy khẩn cấp (emergency frequency) (hình 25) Hình 25 300 KHz AM radio 535 KHz 1.605 MHz MHz Hình 7.13 HF (high frequency): tín hiệu dùng tầng điện ly, tần số từ vào tầng điện ly, bị phản xạ mặt đất có khác biệt mật độ Sóng HF dùng cho amateur radio (ham radio), citizen’s band (CB), truyền tin quốc tế, truyền tin quân sự, thông tin hàng không đường dài thông tin hàng hải, telegraph, fax (hình 26) Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 100 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Mơi trường truyền dẫn Hình 7.14 VHF (Very High Frequency): dùng thơng tin truyền thẳng, bao gồm sóng TV VHF, rađiô hàng không AM, hỗ trợ không lưu AM (hình 27) Channels 2-6 Hình 27 Channels - 13 Paging TV 30 MHz 54 FM 88 Aircraft 108 TV 174 216 300 MHz Hình 7.15 UHF (Ultrahigh Frequency): hầu hết dùng thơng tin truyền thẳng, bao gồm sóng TV UHF, thông tin di động, paging, kết nối vi ba (hình 28) Xin ý vi ba hiểu sóng từ GHz UHF SHF EHF Channels 14 - 69 Mobile telephone Hình 28 Cellular radio Paging UHF TV 300 MHz 470 Microwave GHz 806 Hình 7.16 SHF (Superhigh frequency): dùng thông tin truyền thẳng không gian, bao gồm thông tin vi ba mặt đất vệ tinh, radar (hình 29) Hình 7.17 EHF (Extremely high frequency) dùng thông tin không gian, chủ yếu cho công tác khoa học bao gồm radar, vệ tinh, thông tin thử nghiệm (hình 30) Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 101 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Mơi trường truyền dẫn Hình 7.18 7.2.3 VIBA MẶT ĐẤT (terrestrial microwave) Do truyền thẳng nên vi ba cần có thiết bị thu phát đáp ứng yêu cầu Cự ly truyền phụ thuộc lớn vào chiều cao anten, nhằm tránh chướng ngại vật Thông thường anten đặt đỉnh núi hay đồi Vi ba lan truyền theo hướng, cần có hai tần số khác truyền tin hai chiều, cho phát cho thu, ngày thiết bị tổ hợp lại thành máy thu–phát (transceiver) với thiết bị cho phép dùng anten cho hai tần số thu-phát Bộ tiếp vận (repeater): Để tăng cự ly vi ba mặt đất, dùng thêm nhiều tiếp vận (hình 31) Hiện nay, hệ vi ba mặt đất với trạm tiếp vận cung cấp sở cho hệ thống điện thoại đại Hình 7.19 Anten: Co hai dạng anten vi ba thường dùng: chảo parabol anten sừng (horn) Anten parabol (hình 32) Hình 7.20 Horn antenna (hình 33) Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 102 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Môi trường truyền dẫn Hình 7.21 7.2.4 THƠNG TIN VỆ TINH: Thông tin vệ tinh giống thông tin truyền thẳng có trạm vệ tinh N guyên tắc hoạt động tương tự vi ba mặt đất, vệ tinh đóng vai trị anten tiếp vận (hình 34) Do truyền thẳng nên yếu tố độ cong bề mặt trái đất quan trọng, nên dạng thơng tin thích hợp cho truyền dNn liên lục địa xuyên đại dương Hình 7.22 Vệ tinh địa tĩnh: Để bảo đảm thông tin, vệ tinh thiết phải có tốc độ với mặt đất, yêu cầu có vệ tinh địa tĩnh (hình 35) Quĩ đạo địa tĩnh vào khoảng 22.000 dặm so với mặt đất Cần có ba vệ tinh để phủ sóng tồn cầu Tần số dùng thơng tin vệ tinh: Dải tần tầm GHz, dùng hai tần số thu-phát khác (uplink: từ mặt đất lên vệ tinh downlink: từ vệ tinh xuống), bảng B.2 Hình 7.23 Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 103 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Môi trường truyền dẫn Band Downlink Uplink C 3.7 to 4.2 GHz 5.925 to 6.425 GHz Ku 11.7 to 12.2 GHz 14 to 14.5 GHz Ka 17.7 to 21 GHz 23.5 to 31 GHz 7.2.5 ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG (cellular telephony): Được thiết kế nhằm cung cấp kết nối ổn định máy di động trạm cố định N hà cung cấp cần theo bám thuê bao, định kênh truyền, chuyển tín hiệu gọi từ kênh sang kênh khác thuê bao di chuyển khỏi tầm phủ sóng trạm Từ có yêu cầu chia vùng dịch vụ thành nhiều tế bào Mỗi tế bào gồm anten trạm điều khiển tế bào Các trạm huy trạm chuyển mạch gọi MTSO (mobile telephone switching office) MTSO điều phối thông tin trạm tế bào tổng đài điện thoại (central office) hình 36 Cell office cell Cell office cell Cell office cell Cell office cell Cell office cell Cell office cell Mobile telephone switching office (MTSO) Cell office cell Cell office cell Cell office cell Hình 36 Telephone central office Vo l ume Sh i tf Tes t AB C Tra ns fe r DE F MNO TUV * JK L Drop Ho ld GHI Ca st PQRS Mute Sp eake r WXYZ # Land phone Hình 7.24 Kích thước tế bào thay đổi tùy thuộc số máy phụ trách Trung bình đến 12 dặm Cơng suất phát trạm bố trí hợp lý để không gây nhiễu lên tế bào lân cận Dải sóng dùng cho điện thoại di động: Thông tin di động ban đầu dùng analog Để giảm nhiễu, dùng phương pháp FM cho truyền tin máy di động với tổng đài cell FCC qui định hai dải sóng cho thơng tin di động (hình 37) Dải tần 824 849 MHz dùng cho thông tin di động Dải tần 869 894 MHZ truyền dẫn thông tin cho điện thoại mặt đất Các tần số sóng mang phân cách 30 KHz, cho phép dải tần hỗ trợ đến 833 sóng mang Tuy nhiên, cần hai dải tần truyền tin cho full-duplex, làm cho băng thông dải lên đến 60 KHz, nên cịn có 416 kênh dải sóng Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 104 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Môi trường truyền dẫn N hư vậy, dải tần 416 kênh FM (trong số 832 kênh) Trong đó, sơ kênh dùng để điều khiển setup lệu thay cho thơng tin thoại N goài ra, để tránh nhiễu, kênh phân bố tron tế bào cho kênh kề không dùng kênh Giới hạn làm cho tế bào thường sử dụng 40 kênh Hình 7.25 Truyền: Để thiết lập gọi với máy bàn, thuê bao di động dùng mã gồm từ đến 10 digit (số điện thoại) nhấn gọi Điện thoại di động scan dải tần, tìm thiết lập với kênh có tín hiệu mạnh nhất, gửi liệu (số điện thoại) đến đến cell office gần dùng kênh Trạm cell tiếp vận liệu đến MTSO, để MTSO gửi liệu đến tổng đài điện thoại trung tâm (CO: central office) N ếu bên đối tác trả lời, kết nối thực chuyển tiếp đến MTSO Tại đây, MTSO định kênh rỗi cho gọi thiết lập kết nối Điện thoại di động tự chỉnh định đến kênh thông thoại Nhận: Khi điện thoại bàn gọi di động, tổng đài (C.O) gởi số gọi đến cho MTSO, để MTSO tìm vị trí th bao di động thơng qua việc gởi tín hiệu gọi tìm cell Khi tìm máy di động, MTSO gởi tín hiệu báo chng, di động trả lời, MTSO định kênh thoại dùng cho gọi, cho phép thông thoại Chuyển vùng gọi: Trong trình kết nối máy di động từ cell đến cell khác, tín hiệu bị yếu đi, nên MTSO giám sát mức tín hiệu vài giây Khi cường độ giảm đi, MTSO tìm cell thích hợp để chuyển sang kênh Quá trình diễn nhanh nên th bao khơng kịp nhận Digital: Dịch vụ điện thoại di động FM dùng chuyển mạch di động analog (ACSC: analog circuit switched cellular) Khi truyền liệu số dùng dịch vụ ACSC cần có modem với tốc độ tù 9.600 đến 19.200 bps Từ 1993, nhiều nhà cung cấp dịch vụ chuyển sang hệ thống mạng chuyển gói di động số (CDPD: cellular digital packet data) CDPD cung cấp dịch vụ số tốc độ thấp mạng điện thoại sử dụng, sở mơ hình OSI Để tận dụng mạng di động có, thí dụ với dịch vụ chuyển mạch 56K, CDDP dùng phương pháp trisector Đây kết hợp ba cell với cell 19, Kbps, để có tổng 57,6 Kbps (tương thích với đường chuyển mạch 56 K thông qua việc bỏ bớt số overhead) Trong kỹ thuật này, nước Mỹ chia thành 12.000 trisector Cứ 60 trisector, dùng định tuyến (router) Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 105 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Môi trường truyền dẫn Kết hợp vệ tinh máy tính: Điện thoại di động chuyển hướng nhanh việc kết hợp thông tin vệ tinh với hệ thống hữu Điều cho phép thiết lập thông tin di động hai điểm trái đất Một xu hướng khác kết hợp thông tin di động máy tính cá nhân gọi thông tin cá nhân di động (mobile personal communication) cho phép dùng máy tính cá nhân để gởi, nhận liệu, thoại, hình ảnh video 7.3 TỒN HAO ĐƯỜNG TRUYỀN (TRANSMISSSION IMPAIRMENT) Hình 7.26 Có dạng tổn hao: suy giảm, méo dạng, nhiễu 7.3.1 Suy giảm (Attenuation): Là thất thoát lượng - Để bù suy hao, dùng khuếch đại tín hiệu - deciBel (dB): dùng để đo độ mạnh tương đối hai tín hiệu hai điểm khác • Khi dB âm Ỉ tín hiệu bị suy giảm • Khi dB dương Æ tín hiệu khuếch đại Độ suy giảm (dB) = 10 log10 ( P2 / P1 ) Trong đó: • P1 công suất phát (điểm 1) • P2 công suất thu (điểm 2) Độ Khuếch đại (dB) = 10 log10 ( P2 / P1 ) Trong đó: • P1 công suất vào khuếch đại (điểm 1) Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 106 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Môi trường truyền dẫn • P2 cơng suất khuếch đại (điểm 2) Ví dụ : Giả sử có tín hiệu qua mơi trường truyền, cơng suất bị giảm nửa Hãy tính độ suy giảm theo deciBel (dB) Độ suy giảm (dB) = 10 log10 ( P2 / P1 ) = 10 log10 (0,5 P1 / P1 ) = 10 log10 (0,5) = 10(−0,3) = −3dB (-3dB tức giảm dB, tức công suất giảm nửa) Ví dụ : Tín hiệu khuếch đại 10 lần, tức P2 = 10P1 Độ khuếch đại 10 log10 ( P2 / P1 ) = 10 log10 ( 10 P1 / P1 ) = 10 log10 ( 10 ) = 10( ) = 10dB Ví dụ: Một yếu tố để sử dụng dB dùng phép tính cộng q trình tính tốn tổn hao nhiều điểm nối Hình 7.27 Tổng deciBel đường truyền: 10 log 10 ( P4 / P1 ) = 10 log 10 ( = 10 log 10 ( P2 ) P1 P2 P3 P4 P ) = 10[log 10 ( ) P1 P2 P3 P1 + 10 log 10 ( P3 ) P2 + 10 log 10 ( P4 ) = −3 P3 + log 10 ( +7 P3 ) P2 + log 10 ( P4 )] P3 − = 1dB tín hiệu khuếch đại 7.3.2 Méo dạng (Distorsion): Là tín hiệu bị thay đổi hình dạng • Tín hiệu hỗn hợp, tạo nên từ nhiều nhiều tín hiệu tần số khác • Mỗi tần số có tốc độ truyền khác mơi trường, nên tín hiệu điểm thu tổng hợp lại bị méo 7.3.3 Nhiễu (N oise): + Khái niệm: Là thành phần không mong muốn xuất nơi thu có khả làm xấu tín hiệu Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 107 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Môi trường truyền dẫn + Phân loại: nhiễu nhiệt, nhiễu cảm ứng (induced noise), nhiễu xuyên kênh (crosstalk) nhiễu xung • Nhiễu nhiệt : Khi nhiệt độ thay đổi, chuyển động ngẫu nhiên electron dây dẫn tạo thêm vào tín hiệu khơng máy phát chuyển Khắc phục: dùng máy điều hồ • Nhiễu cảm ứng: động hay thiết bị điện, thiết bị hoạt động giống anten mơi trường đóng vai trị thu sóng Khắc phục: không dùng thiết bị tạo điện từ trường lúc truyền số liệu • Nhiễu xuyên kênh: ảnh hưởng dây dẫn lên dây khác Một dây đóng vai trị anten dây cịn lại thu sóng Khắc phục: dùng dây chống nhiễu cáp STP • Nhiễu xung: Do thiết bị cơng suất, tia chớp… Khắc phục: dùng chống sét, khơng đóng ngắt thiết điện phòng truyền số liệu 7.4 HIỆU SUẤT (HIỆU NĂNG PERFORMANCE): Để đo lường hiệu mơi trường truyền, dùng khái niệm: • Thơng lượng (throughout), • Vận tốc truyền sóng (propagation speed) • Thời gian truyền sóng (propagation time) +Thơng lượng: Là lượng liệu truyền qua điểm giây (thông lượng số bit qua tường giây) ag Im in w ary all Hình 7.28 Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 108 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Môi trường truyền dẫn + Vận tốc truyền sóng: đo lường cự ly mà tín hiệu bit qua mơi trường giây Vận tốc truyền sóng tín hiệu điện từ phụ thuộc vào môi trường tần số tín hiệu Thí dụ: Trong chân khơng ánh sáng di chuyển với vận tốc 3.108 m/s Tốc độ tương tự dây cáp đôi xoắn Tuy nhiên, cáp đồng trục cáp quang, tốc độ 2.108 m/s cho tần số dải MHz đến GHz + Thời gian truyền sóng: Thời gian cần thiết để tín hiệu hay bit từ điểm đến điểm môi trường truyền Thời gian truyền = khoảng cách / Vận tốc truyền sóng Hình 7.29 Thời gian truyền thường chuNn hóa sang kilomet Thí dụ, thời gian truyền dây cáp xoắn đơi chuNn hóa thành km sau: Thời gian truyền = 1000m / (3 x 108 m/s) = 3,33 x 10 –6 s/m = 3,33 μs/km Trong cáp đồng trục cáp quang, thì: Thời gian truyền = 1000m / (2 x 108 m/s) = x 10 –6 s/m = μs/km +BƯỚC SÓNG: Độ dài sóng đặc tính khác tín hiệu di chuyển mơi trường truyền Độ dài sóng ràng buộc chu kỳ hay tần số sóng sin đơn giản với tốc độ truyền mơi trường N ói khác đi, tần số tín hiệu độc lập với mơi trường, độ dài sóng phụ thuộc vào tần số mơi trường Mặc dù độ dài sóng có liên quan đến tín hiệu điện, người ta dùng bàn đến ánh sáng cáp quang Độ dài sóng cự ly tín hiệu đơn giản di chuyển chu kỳ, hình 45 Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 109 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Môi trường truyền dẫn Hình 45 Wavelength At time Transmission medium Direction of propagation Transmission medium At time + T Hình 7.30 Độ dài sóng tính tốn từ tốc độ truyền chu kỳ tín hiệu Độ dài sóng = tốc độ truyền x chu kỳ Mặt khác từ quan hệ tần số chu kỳ, ta có: Độ dài sóng = tốc độ truyền x (1/tần số) = tốc độ truyền/tần số Gọi λ độ dài sóng, tốc độ truyền c, tần số f thì: λ = c/f Độ dài sóng thường đo micrơmét (micrơn), thí dụ độ dài sóng tia hồng ngoại (tần số = 1014) khơng khí là: λ = c/f = (3.108)/(4.1014) = 0,75 10-6 m = 0,75 μm Trong dây đồng trục hay cáp quang độ dài sóng thấp (0,5 μm) tốc độ truyền cáp bé không khí + DUNG LƯỢNG KÊNH SHANNON: - Dung lượng kênh: Xác định tốc độ truyền liệu cực đại theo lý thuyết kênh truyền C = B log2(1+S/N) Trong đó: • C[bps]: Dung lượng kênh • B[Hz] : Băng thơng kênh truyền • S/N : Tỉ số cơng suất tín hiệu cơng suất nhiễu S(W): Cơng suất tín hiệu; N (W): Cơng suất nhiễu Ví dụ 4: Cho có kênh truyền nhiều nhiễu (N = ∞), tỉ số S/N gần 0, nhiễu mạnh làm yếu tín hiệu N hư thế, dung lượng truyền lúc là: C = B log2(1+S/N)= B log2(1+ 0)= B log2(1)= B 0= Điều tức dung lượng kênh truyền zêrô, băng thông, tức ta truyền tin qua kênh Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 110 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Môi trường truyền dẫn Ví dụ 5: Tính tốc độ bit cao lý thuyết đường cáp UTP, với băng thông 3000Hz, tỉ số S/N 3162 lần (35 dB) N hư thế, dung lượng truyền lý thuyết cao là: C=Blog2(1+S/N)=3000 34.860bps=34,86kbps log2(1+3162)=3000 log2(3163)= 3000 x11,62= N hư thế, muốn tăng tốc độ truyền liệu đường dây UTP, phải tăng băng thơng hay cải thiện tỉ số S/N Đổi từ dB sang số lần ngược lại: S / N ( dB ) = 10 log 10 ( S / N lan ); S / N lan = 10 S / N ( dB ) 10 S / N ( dB ) 35 ( dB ) S / N lan = 10 10 = 10 10 = 10 3,5 = 3162 S / N ( dB ) = 10 log 10 (3162 ) = 35 dB lân Câu Hỏi: • Trình bày dạng nhiễu truyền liệu • Trình bày suy giảm méo dạng truyền liệu Bài Tập: (Xem Ví dụ) • Tính độ suy hao, độ khuếch đại • Thời gian truyền • Dung lượng kênh cực đại 7.5 SO SÁNH CÁC MÔI TRƯỜNG TRUYỀN Khi cần thiết phải đánh giá môi trường truyền ứng dụng cụ thể cần quan tâm đến yếu tố sau: chi phí, tốc độ, suy hao, nhiễu điện từ trường an tồn • Chi phí: chi phí vật tư lắp đặt • Tốc độ: tốc độ truyền bps với độ tin cậy cao, ý tốc độ thay đổi theo tần số (tần số cao truyền nhiều bps), kích thước mơi trường hay thiết bị truyền dẫn, vấn đề điều hịa mơi trường dẫn điện • Suy hao: thảo luận phần • N hiễu điện từ trường: (EMI: electromagnetic interference) nói lên khả cảm nhận mơi trường lượng điện từ trường từ bên vào đường kết nối lên tín hiệu truyền • An ninh: tính bảo vệ cho an ninh truyền, thí dụ sóng điện trường, dây dẫn điện dễ bị thâm nhập lậu, cịn cáp quang khó Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 111 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Môi trường truyền dẫn Bảng so sánh nhiều dạng môi trường truyền theo tiêu chí chất lượng vừa nêu: Phương tiện truyền dẫn Giá Tốc độ Suy hao Nhiễu điện từ Độ an toàn (An ninh) UTP Rẻ – 100 Mbps N hiều N hiều Thấp STP Vừa – 150 Mbps N hiều Vừa Thấp Cáp đồng trục Vừa Mbps – Gbps Vừa Vừa Thấp Cáp quang Cao 10 Mbps – Gbps Thấp Không Cao Radio Moderate – 10 Mbps Low-high High Low Microwave High Mbps – 10 Gbps Variable High Moderate Satellite High Mbps – 10 Gbps Variable High Moderate Cellular High 9.6 – 19.2 Kbps Low Moderate Low Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 112 https://fb.com/tailieudientucntt ... guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 98 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Mơi trường truyền dẫn 7. 2.1 LAN TRUYỀN SĨNG VƠ TUYẾN: Sóng vơ tuyến: dùng dạng truyền: ... Hình 7. 20 Horn antenna (hình 33) Biên dịch: N guyễn Việt Hùng CuuDuongThanCong.com Trang 102 https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Mơi trường truyền dẫn Hình 7. 21 7. 2.4... https://fb.com/tailieudientucntt Bài giảng: Truyền số liệu Chương 7: Môi trường truyền dẫn Band Downlink Uplink C 3 .7 to 4.2 GHz 5.925 to 6.425 GHz Ku 11 .7 to 12.2 GHz 14 to 14.5 GHz Ka 17. 7 to 21 GHz 23.5 to 31 GHz 7. 2.5