Tài liệu I. HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG doc

, t n th t c a s i quang ã c gi m n 0,18 dB/km H n n a, nh ng n m 70 Laser bán d n có kh n ng th c hi n dao ng liên t c nhi t khai thác ã c ch t o Tu i th c a c c l ng h n 100 n m D a công ngh s i quang Laser bán d n gi ây ã có th g i m t kh i l ng l n tín hi u âm / d li u n a i m cách xa hàng 100 km b ng m t s i quang có dày nh m t s i tóc, khơng c n n b tái t o Hi n nay, ho t ng nghiên c u nghiêm ch nh ang c ti n hành l nh v c c g i photon h c - m t l nh v c t i quan tr ng i v i t t c h th ng thông tin quang, có kh n ng phát hi n, x lý, trao i truy n d n thông tin b ng ph ng ti n ánh sáng Photon h c có kh n ng s c ng d ng r ng rãi l nh v i n t vi n thông th k 21 1.1.2 Các c tính c a thơng tin quang Trong thơng tin s i quang, u i m sau c a s i quang c s d ng m t cách hi u qu : suy hao truy n d n th p b ng thơng l n Thêm vào ó, chúng có th s d ng thi t l p ng truy n d n nh m ng (nh ), khơng có xun âm v i ng s i quang bên c nh không ch u nh h ng c a nhi m c m ng sóng i n t Trong th c t s i quang ph ng ti n truy n d n thông tin hi u qu kinh t nh t ang có hi n Tr c h t, có b ng thơng l n nên có th truy n m t kh i l ng thông tin l n nh tín hi u âm thanh, d li u, tín hi u h n h p thơng qua m t h th ng có c ly n 100 GHz-km T ng ng, b ng cách s d ng s i quang, m t kh i l ng l n tín hi u âm hình nh H TH NG THƠNG TIN QUANG – VƠ TUY N có th c truy n n nh ng c n n b tái t o a i m cách xa hàng 100 km mà không Th hai, s i quang nh nh xuyên âm Do v y, chúng có th c l p t d dàng thành ph , tàu thu , máy bay nhà cao t ng không c n ph i l p thêm ng ng c ng cáp Th ba, s i quang c ch t o t ch t i n mơi phí d khơng ch u nh h ng b i can nhi u c a sóng i n t c t Vì v y, chúng có th s d ng truy n d n mà khơng i u ó có ngh a có th l p t v i cáp i n l c d ng môi tr ng ph n ng h t nhân n nên chúng a xung i n có ti ng n có th s Th t , nguyên li u ch y u s n xu t s i quang cát ch t d o nh ng th r h n ng nhi u - nên kinh t h n cáp ng tr c nhi u Giá thành c a s i quang s gi m nhanh m t cơng ngh m i c a Ngồi ra, nh ã c p trên, c tr ng có t n th t th p giá thành l p t ban u c ng nh giá thành b o d ng s a ch a th p b i chúng c n b tái t o h n Ngoài nh ng u i m ã nêu trên, s i quang có an tồn, b o m t cao, tu i th dài có kh n ng kháng mơi tr ng l n Nó c ng d b o d ng, s a ch a có tin c y cao H n n a, khơng b rị r tín hi u d kéo dài c n có th ch t o v i giá thành th p Trong b ng 1.2, t ng h p u i m Nh nh ng u i m này, s i quang c s d ng cho m ng l i i n tho i, s li u/ máy tính, phát truy n hình (d ch v b ng r ng) s c s d ng cho ISDN, i n l c, ng d ng y t quân s , c ng nh thi t b o B ng 1.2 Các u nh c tính u i m t n th t th p truy n d n Phi d n c ng Truy n d n dung l ng l n D l p t b o d ng Gi m chi phí l p c ng Ng n ng a xun âm Thơng tin an tồn Ngu n - cát Nh c i m C ly tái t o xa chi phí thi t b ng dây d n D i thơng l n Gi m kích th c i m c a s i quang Nguyên li u phong phú Khó un i t C n có ng dây C p ngu n cho ti p phát C n có ph ng th c H TH NG THƠNG TIN QUANG – VƠ TUY N Chi phí s n xu t r ánh giá D ng truy n d n t v i ch nh lõi m i (cáp) Có th gi i quy t b ng ti n b công ngh m i 1.2 CÁP S I QUANG S i quang nh ng dây nh d o truy n ánh sáng nhìn th y c tia h ng ngo i Nh ã c trình bày hình 1.4, chúng có lõi gi a có ph n bao b c xung quanh lõi ánh sáng có th ph n x m t cách hồn tồn lõi chi t su t c a lõi l n h n chi t su t c a áo m t chút V b c phía ngồi áo b o v s i quang kh i b m n mòn, ng th i ch ng xuyên âm v i s i i bên c nh làm cho s i quang d x lý b c ta dùng nguyên li u m m t n th t n ng l ng quang l n Hình 1.4 C u trúc cáp s i quang Lõi áo c làm b ng thu tinh hay ch t d o (Silica), ch t d o, kim lo i, fluor, s i quang k t tinh) Ngoài chúng c phân lo i thành lo i s i quang n mode a mode t ng ng v i s l ng mode c a ánh sáng truy n qua s i quang Ngồi chúng cịn c phân lo i thành s i qaung có ch s b c ch s l p tu theo hình d ng chi t su t c a ph n c a lõi s i quang Các v n s c trình bày t m m c 1.2.2 1.3 H TH NG CÁP QUANG Nh k t qu c a ho t ng ngh ên c u phát tri n c ng cao nh ng n m 1970, hi n công ngh thông tin quang a mode ang c s d ng r ng rãi toàn th gi i C ng úng nh v y i v i h th ng thông tin quang n mode D a k thu t ã c phát tri n, ngày nhi u cáp quang ã c s d ng nhi u l nh v c Trong ph n này, c tính chung c a cáp quang c gi i thích ti p ó, H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N s gi i thi u vi ct hi t k m t h th ng s t cơng ngh ghép kênh phân chia b c sóng ng t c ng nh 1.3.1 T ng quan v h th ng thông tin quang C u hình c a h th ng thơng tin quang thi t l p m t h th ng truy n d n h p lý, vi c l a ch n môi tr ng truy n d n, ph ng pháp truy n d n ph ng pháp i u ch / ghép kênh ph i c xem xét tr c tiên Cho n khơng gian c s d ng m t cách r ng rãi cho thơng tin vơ n, cịn cáp i x ng cáp ng tr c cho thông tin h u n Trong ph n d i ây, ch bàn n ph ng pháp truy n d n hi n ang s n có d a vi c s d ng cáp quang S i u ch sóng mang quang c a h th ng truy n d n quang hi n c th c hi n v i s i u ch theo m t ngun nhân sau: (1) Sóng mang quang, nh n c t ph n t phát quang hi n có, khơng d n nh phát thơng tin sau có s thay i v pha khuy ch i ph n l n không ph i sóng mang n t n c bi t i t phát quang u không ph i nh t qn v y có th coi ánh sáng i lo i nh ti ng n thay sóng mang Do ó, ch có n ng l ng c ng ánh sáng t c th i c s d ng (2) Hi n nay, Laser bán d n c ch t o ã có tính nh t quán t v i ó có kh n ng cung c p sóng mang quang n nh Tuy nhiên, công ngh t o phách - M t công ngh bi n i t n s c n thi t i u ch pha - ch a c phát tri n y (3) N u m t sóng mang n t n có t n s cao c phát i theo cáp quang a mode - i u mà có th x lý m t cách d dàng - c tính truy n d n thay i t ng i ph c t p cáp quang b dao ng s giao thoa gây b i s bi n i mode ho c ph n x truy n d n k t qu r t khó s n xu t m t h th ng truy n d n n nh Vì v y, nhi u ng d ng, vi c s d ng ph ng pháp i u ch m t có kh n ng s c ti p t c i v i tr ng h p u ch quang theo m t (IM) có r t nhi u ph ng pháp bi n i tín hi u quang thơng qua vi c i u ch ghép kênh tín hi u c n phát M t nh ng ví d i n hình c trình bày hình 1.19 H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N Hình 1.19 Quá trình ghép kênh i n Ph ng pháp phân chia theo th i gian (TDM) c s d ng m t cách r ng rãi ghép kênh tín hi u nh s li u, âm i u ch xung mã PCM (64kb/s) s li u video digital Tuy nhiên, truy n d n c ly ng n, c a tín hi u video b ng r ng rãi c ng có th s d ng ph ng pháp truy n d n analog Ph ng pháp i u ch m t s DIM - ph ng pháp truy n kênh tín hi u video b ng IM - ph ng pháp th c hi n i u ch t n s (FM) i u ch t n s xung (PFM) s m t ng c ly truy n d n có th c s d ng cho m c tiêu Ngoài TDM FDM, ph ng pháp phân chia theo b c sóng (WDM) ph ng pháp i u ch m t s sóng mang quang có b c sóng khác thành tín hi u i n khác sau ó có th truy n chúng qua m t s i cáp quang - c ng ang c s d ng H n n a, truy n nhi u kênh thông qua cáp quang, m t s l ng l n d li u có th cg i i nh gia t ng s lõi cáp sau ã ghép kênh Ph ng pháp c g i ghép kênh SDM H th ng truy n d n quang có th c thi t l p b ng cách s d ng h n h p TDM/FDM, WDM SDM Chúng ta có th th y r ng h th ng truy n d n quang c ng t ng t nh ph ng pháp truy n d n cáp ôi cáp ng tr c truy n th ng, ch có khác bi n i tín hi u i n thành tín hi u quang ng c l i t i u thu Hình 1.20 trình bày c u hình c a h th ng truy n d n cáp quang H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N Hình 1.20 C u hình c a h th ng truy n d n cáp quang Ph ng pháp truy n d n analog có th c ti n hành ch v i m t b khuy ch i t o i u ki n phía thu nh n c m c theo yêu c u b ng cách bi n i tín hi u i n thành tín hi u quang ng c l i Khi s d ng ph ng pháp i u ch PCM m i ch c n ng gi i i u ch t ng ng v i c n c gán cho phía thu Cho t i ây, ã mô t ch c n ng c b n c a h th ng truy n d n quang Ngoài nh ng ph n ã trình bày h th ng ho t ng th c t cịn có thêm m t m ch n nh u c a tín hi u quang c n phát, m t m ch AGC trì tính ng nh t c a u tín hi u i n phía thu m t m ch giám sát m i phía Nh ng thành ph n c b n c a h th ng truy n d n quang H th ng truy n d n quang bao g m ph n t phát x ánh sáng (ngu n sáng), s i quang (môi tr ng truy n d n) ph n t thu nh n ánh sáng truy n qua s i quang Các ph n t sau ây c ch n s d ng: Ph n t phát x ánh sáng a iôt Laser (LD) b iôt phát quang (LED) c Laser bán d n S a S b S c S i quang i quang a mode ch s b c i quang a mode ch s l p i quang n mode Ph n t thu ánh sáng a iôt quang ki u thác (APD) b iôt quang PIN (PIN - PD) H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N 1.4 PH NG PHÁP TRUY N D N NG B E 1.4.1 C s c a tiêu chu n hoá Tr c ph ng pháp truy n d n ng b có c d ng th c cao c p c a c tr ng n nh t, Metrobus SONET ã có nh ng óng góp to l n Metrobus h th ng thông tin quang ng b n i t i mà bell Communications Research c a AT & T H p chúng qu c Hoa K nghiên c u phát tri n Còn SONET tiêu chu n k t n i c a h th ng thơng tin quang mà sau ó Bell communications reseach (Bellcore) xu t r i c u ban T1 ch p nh n s d ng phát tri n cho tiêu chu n B c M Metrobus ã ch ng l i quan i m c a thông tin quang c i n, ã s d ng s ghép t ng u tiên, ã ch p nh n s d ng khái ni m container (công ten ), ã s d ng Overhead (mào u) m t cách hi u qu ã thi t l p khái ni m h th ng thông tin quang ng b n i t i, h th ng coi tín hi u c p 150 Mbit/s làm c p tiêu chu n Do v y, c s c p 50 Mbit/s, SONET b sung quan ni m v c u trúc phân c p ph ng pháp ng b nh tr h th ng hố o n mào u sau ó m chân tr i m i cho thơng tin tồn c u D a nh ng ó, phân c p c a ng b (SDH) hi n ã l y tín hi u c p 150 Mbit/s làm tiêu chu n, k c phân c p s ki u Châu Âu, c ph c p hoá m kh n ng thơng tin tồn c u Metrobus Metrobus m t h th ng thông tin quang J.D.Spalink, m t nhà nghiên c u t i Bellcore c a AT & T, xu t n m 1982 Nó ã c tri n khai theo quy mô y vào u n m 1984, c công b vào tháng chín n m 1985 c th nghi m th ng m i hoá vào u n m 1987 Chính sách c b n c a Metrobus phát tri n h th ng thông tin quang t i u nh t, có cân nh c n khía c nh t c cao, dung l ng l n, v n c tr ng c a m t h th ng thông tin quang, ph ng h ng ti n tri n c a m ng thông tin, q trình phát tri n c a cơng ngh c t y u xu h ng i m i d ch v Tên g i c a Metrobus có ngu n g c t m c tiêu ng d ng c a nh m vào vùng thành ph l n (metropolitan) Trong trình R&D cho ng d ng ó ã n i lên m t s khái ni m i n hình khái ni m v m ng thông tin quang i m - a i m, khái ni m v h th ng ng b n i t i, t m nhìn c a DS-O, khái ni m ghép kênh t ng u tiên, i u ch nh ng th i nh ng tín hi u nhi u c p b ng vi c i u n s hi u công ten , thi t l p tín hi u tiêu chu n n i t i 150Mbit/s s d ng mào u Do t t c h th ng thông tin quang tr c ây u ã c xu t b i c nh c a h th ng i m - n i i m, khái ni m c a thông tin quang ã c xem nh m t khái ni m có tính ch t cách m ng H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N 10 Nh ng khái ni m khác ã óng vai trị khơng th thi u c th hi n khái ni m V i vi c cân nh c n d i thông vô h n mà thông tin quang cung c p, ta th y b o m kho ng tr ng cho mào u, b ng vi c s d ng c ng nh b ng vi c hình thành kênh truy n thơng mào u, cho phép ng d ng liên k t c a toàn b n thông tin quang Tuy nhiên, t l c a mào u ã v t 4,5% c a toàn b , khái ni m khó có th c ch p nh n b i c nh ó Vi c l a ch n 150 Mbit/s (c th 146,432, Mbit/s) làm tín hi u n i b c a m ng ã th c s m t quan i m tiên phong S d nh v y nh ng i u sau ây c d ki n : c xem xét theo khía c nh phân l p tín hi u digital, t c bít mà t t c tín hi u có th bao g m 150 Mbit/s; theo khía c nh d ch v , tín hi u tho i, s li u video (k c tín hi u HDTV có nén) hi n t i u có th c s d ng c p 150Mbit/s này; v khía c nh cơng ngh bán d n c b n, công ngh CMOS có th c s d ng ph m vi 150 Mbit/s ch ng khó kh n Ngồi ra, v khía c nh th bao cịn có m t s l i th : v i c p phân t 150 Mbit/s, ánh sáng có th c s d ng nh s k t h p v i i t LED PIN r ti n, cáp s i quang có th t o i u ki n cho s k t h p hi u qu nh vi c s d ng s i quang a mode có ch s t ng d n thay cho n mode Khái ni m ghép kênh t ng u tiên c ng m t khái ni m mang tính cách m ng Nó cho phép ghép kênh tr c ti p tín hi u DS -1 thành tín hi u tiêu chu n150 Mbit/s mà khơng c n chuy n qua tín hi u DS-2 ho c DS-3 i u khơng th có h th ng ghép kênh khơng ng b tr c ây Nó tr thành n n t ng th c hi n k t n i tách/nh p n i k t chéo nh ng n i k t th ng th y m ng thông tin quang c gi i thi u nh m t ph ng ti n th c hi n ghép kênh t ng th nh t, khái ni m giúp cho vi c ghép kênh tín hi u phân c p b ng vi c i u n s hi u c a công ten Ngh a là, b ng vi c xác nh có kích th c c nh, làm cho tín hi u DS -1 DS -1C, DS-2, DS-3 v.v l p y vào ô t ng ng c a kh i 1, kh i 2, kh i 4, kh i 28 m t n v th i gian Nh v y, k t n i tách nh p k t n i chéo r t ti n l i, b i t t c tín hi u u c x lý v i n v c a s hi u Tín hi u tiêu chu n n i b bao g m 13Wx88 (1W=16 bít) nh hình 1.37 T c bit 146,432 Mbit/s (13x88x16x8 kbit/s) 88 n v c a t mã (thu c v 88 ô) xu t hi n 125m s/13, dó n v cs d ng cho mào u m i tín hi u DS-n chi m s hi u t ng ng c a H TH NG THƠNG TIN QUANG – VÔ TUY N 64 c u o ch t l ng tín hi u c a kênh i t i tr m góc biên c nh xác nh xem vùng x lý cu c g i sau ó d a vào k t qu ch n vùng t i u Vi c ng ký n v thuê bao di ng d ch chuy n t nhà n vùng l u l ng khác, tr m nhà s làm cho tr m ã d ch chuy n phát hi n thuê bao di ng h th ng nhà s l u tr l i thông tin ng ký u n i cu c g i Và tr m chuy n m ch c n ph i có ch c n ng t t c thông tin d ch v khác c l u tr h th ng chuy n m ch u n i thuê bao di ng v i thuê bao PSTN 2/ Tr m g c Tr m g c dùng n i tr m chuy n m ch vi n thông di ng m ng di ng bao g m thi t b thu phát, ngten thi t b i u n Ch c n ng c a i u n qu n lý vùng ã c phân nh b ng cách chuy n tín hi u g i n/g i i gán kênh, giám sát kênh t ch n sai gi m t i thi u can nhi u c a vùng bên c nh y u t nh phân b t n s phân b mã vùng r t quan tr ng Nh ng i u c nh c n ph n h th ng i n tho i di ng 3/ Máy di ng c a i n tho i vô n Máy t ng ngh a thi t b thông tin c trang b di ng nh xe c , tàu bè, máy bay chúng bao g m i n tho i c m tay, chuông b túi i n tho i vô n xách tay 2.5.3 Ph ng pháp truy nh p kênh Trong thông tin di ng, c n ph i i u ti t nhi u ng i s d ng t t ngu n t n s gi i h n Truy nh p kênh c phân lo i thành ki u chi m d ng kênh phân chia kênh Ki u chi m d ng kênh truy nh p t t i v i thông tin liên t c nh i n tho i Có a truy nh p phân chia theo t n s h th ng t bào t ng t , a truy nh p phân chia theo th i gian s d ng h th ng t bào s , a truy nh p phân chia theo mã Ki u chia kênh c g i truy nh p ng u nhiên cho phép có va ch m ng i s d ng có th chuy n m t cách c l p tín hi u g c m t cách ng u nhiên Có lo i truy nh p ALOHA, ICMA ( a truy nh p chuy n tín hi u r i) CSMA ( a truy nh p nh y c m sóng mang) Trong h th ng t bào, máy di ng ti n hành cu c g i chuy n tín hi u i u n yêu c u kênh t i tr m g c truy nh p ng u nhiên c s d ng 1/ FDMA,/TDMA/CDMA H TH NG THÔNG TIN QUANG – VƠ TUY N 65 (Hình 2.3.3) miêu t FDMA, TDMA CDMA s d ng th i gian t n s nh th thi t b thu phát c a chúng c c u t o nh th FDMA, yêu c u m t cu c g i m t kênh a vơ n c ch nh Trong TDMA kênh vô n c chia l i theo nh ng khe th i gian tu n hoàn yêu c u m t cu c g i s ch nh khe c a m t kênh vơ n ó s c s d ng Hình 2.33 So sánh v t n s , th i gian c u hình thu phát c a FDMA, TDMA CDMA Trong ki u truy nh p khơng có va ch m b i m i m t kênh vơ n m t khe b hi m b i m t tr m vô n M t khác i v i CDMA kênh vơ n b ng r ng c nhi u ng i s d ng chung, nh ng m i ng i s d ng ti n hành thông tin nh n d ng mã b ng cách s d ng mã khuy ch tán tr c giao Miêu t s kh i máy thu phát tr m g c Trong FDMA CDMA s máy thu phát di ng gi ng nh tr m g c nh c trình bày hình 2.33(b) Trong TDMA tr m di ng c n ph i có ch c n ng phát thu tín hi u theo khe th i gian c gán b i khơng có ch a ch c n ng a phân chia Trong FDMA TDMA t o t n s kênh b ng h p c góc ph i s d ng b t ng h p nh c trình bày ph n (a), (b) c a hình 2.34 H TH NG THƠNG TIN QUANG – VƠ TUY N 66 Hình 2.34 C u hình c a h th ng thu phát (tr m g c) M t khác CDMA sóng ã c i u ch th nh t c a s li u phát c i u ch tr c giao th hai b ng mã khuy ch tán T l d i thơng gi a sóng i u ch l n th hai sóng i u ch l n th nh t g i hi u qu khuy ch tán N u khuy ch tán ng c b ng mã khuy ch tán l i nh n c sóng i u ch l n th nh t Ng c l i v i tr ng h p FDMA TDMA ó tín hi u tr c giao t ng mi n t n s t ng mi n th i gian, tránh s va ch m, tín hi u góc c a khách hàng CDMA i m c tr ng c a tín hi u c tr c giao hoá mi n mã 2/ Truy nh p ng u nhiên Trong tr ng h p truy n thơng gói mà u c u thông tin ng u nhiên kh n ng t o nhóm cao, m c dù m t kênh vô n c dùng chung cho nhi u ng i s d ng nh ng xác su t va ch m th p B ng cách s d ng truy n th ng góc theo th ng kê này, vi c truy nh p th c hi n ghép kênh c g i a trung nh p th ng kê H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N 67 Truy nh p ng u nhiên n gi n nh t ALOHA T m i góc thơng tin c n phát c t o máy di ng gi góc thơng tin t i tr m g c Khi có xu t hi n l i góc thơng tin t i tr m g c Khi có xu t hi n l i góc thơng tin thu c va ch m tr m g c yêu c u phát tr l i cho máy di ng Ch ng ICMA phát hi n c ng thông n tr m g c khơng b chi m (ch có máy di ng phát, ng thông n tr m g c ang c s d ng (m t máy di ng ang phát) tránh c va ch m kênh vô n t tr m g c xu ng (t tr m g c n máy di ng) 3/ FDMA Ph ng pháp n gi n nh t v truy nh p kênh a truy nh p phân chia t n s FDMA th hi n kênh b ng h p mà n gi n b t k u cu i c ng có m t ng i n tho i theo m i kênh mà có th truy nh p t i b t k t n s h th ng cịn c g i m i kênh m t sóng mang Phân chia t n s ây m i máy di ng có th s d ng m t ng c t o b ng cách (xem hình 2.35) a truy nh p phân chia t n s có ngh a nhi u khách hàng có th s d ng d i t n ã c gán cho h mà không b trùng nh vi c chia ph t n thành nhi u o n Ghép kênh phân chia t n s là: tín hi u c n c phát t i m t s khách hàng t m t máy phát s c phát i b ng cách phân chia b ng t n máy thu s ch n thông tin thu c b ng t n c a FDMA phát tín hi u t i m t s máy thu Do v y, n u s d ng FDMA h th ng t bào FDMA ph i kênh ngh ch (backward channal) FDM kênh thu n (Forward channel) Nó c g i FDM/FDMA Hình 2.35 (trunked) m ch m t m ch RF Nh ng u i m c a a truy nh p phân chia t n s m t nh ng v n khó kh n vi c th c hi n h th ng t bào s ó s khuy ch tán tr th i gian n b tr c a sóng a ng kênh t bào, gây H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N 68 nhi u ký hi u (ISI - Intersymbol Interference) ôi làm gi m ch tiêu c a h th ng t bào Vì v y, i phó v i ISI, c n ph i s d ng b cân b ng song r t khó th c hi n Tuy nhiên n u chu k ký hi u c a d li u s l n - t c r ng b ng t n c a kênh nh ISI khơng b nh h ng c a khuy ch tán tr th ng xuyên T ng ng, ã bi t FDMA không c n n b cân b ng kênh t bào b i chu k c a d li u s l n h n a truy nh p phân chia th i gian Và FDMA, không c n n ng b m ng ban u vi c h i ph c nh th i bit hay ng b khung r t d dàng ph n c ng n gi n vi c th c hi n modem Nh ng y u i m c a a truy nh p phân chia t n s là: C n có b l c, b song cơng (duplexer) - b ph n chia tín hi u g i i g i n c a u cu i thông qua ngten th c hi n u cu i t bào Thông th ng, chênh l ch v công su t i n gi a u vào u qua ngten l n h n 100dB nên r t khó phân chia tín hi u Vì v y, b song cơng mà hi n ang dùng khó th c hi n ch c n ng âm l ng l n Vì v y, ph i a t n th t xen 3dB vào b song cơng cho tín hi u i qua Nhi u kênh m t v n n a có th phát sinh vi c phân chia nh ph t n s ó c n có b ng t n b o v gi a kênh t i thi u hố nhi u 4/ TDMA Thơng tin di ng s Châu Âu (GSM), Châu M (ADC) Nh t (JDC) th ng ch p nh n s d ng TDMA S theo khái ni m c a TDMA c trình bày (Hình 2.36) Trong thơng tin di ng TDMA, tr m g c phát tín hi u TDM n máy di ng t bào Máy di ng nh n m t khe th i gian c a s tín hi u TDM g i tín hi u kh i v tr m g c m t cách tu n t Các s máy di ng liên l c v i tr m g c m t cách ng th i theo m t kênh vô n D i ây, miêu t c tính k thu t c a thông tin di ng TDMA H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N Hình 2.36 S (1) 69 khái ni m c a thông tin di ng TDMA nh th i phát thu Hình 2.37 Ch rõ vi c nh th i phát thu t i tr m g c ch nh th i t i máy di ng tr ng h p ba kênh TDMA, chu k phát, thu, tr ng c l p i l p l i máy di ng Do vi c nh phát thu không trùng nên không c n n b l c ch n l a thu phát máy di ng Kho ng th i gian tr ng c s d ng o m c thu c a tr m g c lân c n Hình 2.37 nh th i phát thu tr m g c 2/ C u hình c a khung C u hình c a khung c trình bày (Hình 2.38) Nhóm c a n lên (t máy di ng n tr m g c) bao g m ph n mào u, t mã ng b d li u i u n, d li u c a ng i s d ng th i gian b o v Vì khung c a n xu ng (t tr m g c n máy di ng) tín hi u liên t c nên không c n thi t ph i có ph n mào u th i gian b o v Ph n mào u h th ng mã c a ng b sóng mang ng b ng h Khi phát hi n tr vi c tái t o sóng mang khơng c n thi t mã ng b sóng mang mã b i sóng thu ph i sóng chu n phát hi n b ng cách t o th i gian tr mã 1) H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N 70 T mã ng b ch rõ i m b t u c a d li u i u n d li u ng i s d ng D li u i u n dùng i u n kênh vơ n thơng tin Hình 2.38 C u hình c a khung 3/ i u ch nh th i gian b o v nh th i phát Khi m t máy di ng g i chùm tín hi u h ng lên t o nh th i cho tín hi u TDMA h ng xu ng, ôi chùm b xung t b i c ly gi a máy di ng t i tr m g c khác Ch ng h n nh khe c gán cho m t máy di ng xa tr m g c máy di ng g n nh t c gán khe ph n cu i c a tín hi u chùm s va ch m v i khe b i chùm tín hi u c a máy di ng n ch m i u nh c trình bày hình , có th tránh c b ng cách a vào s d ng th i gian b o v Tình hu ng mà có th tránh c xung ã c trình bày Khi bán kính t bào R th i gian b o v (g) i n hình 2R/C (giây) ó C v n t c ánh sáng Khi R-3km g 20s N u th i gian b o v dài hi u qu c a khung [( dài c a d li u i u n + d li u ng i s d ng) dài khung] b gi m Vi c i u ch nh ng th i phát ph ng pháp i u ch nh nh th i gian phát c a máy di ng theo c ly t tr m g c nh n c tín hi u kh i c a t ng máy di ng mà vi c nh th i c mơ t vào khơng gây xung t tr m g c M c dù hi u qu s d ng khung khơng gi m v n c n ph i o kho ng cách Nó c ch p nh n s d ng h th ng có t c bít cao, n i khơng th ch p nh n gi m hi u qu khung d có th i gian b o v gi ng nh h th ng t bào l n 4/ Thu tín hi u nhóm Tuy nhiên, tín hi u nhóm t máy di ng khơng xung t v i i u n nh th i phát th i gian b o v nh th i ng h c a tín hi u nhóm nh p ng b Vì v y, vi c tái t o l i ng h nhóm c a m i máy di ng c n thi t tr m g c Vì tín hi u nhóm c phát m t cách tu n hồn t máy di ng kênh truy n thông vi c tái t o ng h mà không c n ph i H TH NG THƠNG TIN QUANG – VÔ TUY N 71 ph n mào u c th c hi n b ng cách trì gia c a tín hi u ng h ã c tái t o cho n thu c tín hi u nhóm ti p theo th c hi n ph ng th c tái t o ng h thông th ng nh n c tín hi u nhóm M t khác, kênh i u n chung truy nh p ng u nhiên tín hi u nhóm c b sung ph n mào u tái t o ng h không làm gi m hi u qu khung vi c ng b hố ng h c n ph i c chèn vào ph n mào u ng n v i t c cao Nó có th ng b t c cao b ng cách ng b hoá pha u tiên c a ng h tái t o v i tín hi u nh n c (5) Giám sát m c thu tr m g c bên c nh s i u n chuy n vùng làm cho cu c g i c liên t c b ng cách phát hi n bào ôi d ch chuy n chuy n t bào sang kênh vô n máy di ng ang g i t i t bào ã di chuy n m t k thu t i u n quan tr ng c ng tr ng c a tín hi u thu c t i tr m g c b gi m (trong h th ng t bào t ng t ) tr m g c t bào bên c nh s o c ng tín hi u c a máy di ng l p t c C ng tín hi u m nh nh t c a t bào tr m g c c nh m vào t bào ã d ch chuy n kênh vô n c a tr m g c c gán cho máy di ng Tuy nhiên s phát hi n t bào d ch chuy n ã c s d ng FDMA N u s ng i s d ng t ng lên trình i u n chuy n vùng s r t l n tr m g c Trong TDMA ngồi khe phát thu cịn có m t khe tr ng Nên c s d ng trình i u n c a tr m g c s c n gi n hoá r t nhi u b i có th o c ng tín hi u t tr m g c g n ó c ánh giá t bào ã d ch chuy n 5/ CDMA Tr c ây r t lâu, nh ng c tính c a h th ng thông tin tr i ph r t m nh v m t ch ng nhi u có l i th cho thơng tin bí m t ng dài, ã c s d ng thông tin quân s u nh ng n m 1980 công ngh bán d n VLSI nh s phát tri n c a ký thuy t thơng tin ó truy nh p phân chia theo m i ó ghép kênh b ng vi c i u ch dãy tr c ti p ã c th ng m i hoá h th ng thu GPS Ommi-Tracs C ng theo cách nh v y, CDMA ã n i lên nh m t h th ng thông tin di ng ôi kênh t cu i nh ng n m 80 Trong b i c nh tr c h t, nguyên lý c b n, c xu t phát t lý thuy t c a Shannon, ó dung l ng thơng tin có th t r t l n theo công th c sau; m c d u r ng c a b ng t n s d ng (w) l n thay cho vi c t s tín hi u t p âm (S/N) nh h n C = W log2 (1+S/N) [bps] (2.40) = 1.44W n(1+S/N) Trong ó n u S/N n u 0,1 C s H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N C = 1.44 W (S/N) 72 (2/41) Vì v y, W>S/N C có th l n vơ h n, n u nhi u ng i s d ng phát thu d a theo m t mã khác có th truy nh p l a ch n 1-1 gi a t n s phát thu Hình 2.40 Nguyên lý c a h th ng CDMA ây, hi u m t cách n gi n trình mã hố ph khu ch tán gi a phát thu c a h th ng CDMA, nguyên lý c a c trình bày hình 2.40 C th phía phát, i t ng mã hố chèn d li u âm ã c s hố (9,6 Kbps) c ghép kênh thành tín hi u i u ch nh mã gi t p âm 1,2288Mbps (9,6kbps x 128) v i t n s sóng mang Fo Nó c b c x qua ngten r ng cách c ghim b l c b ng thông có ng b ng 1,25MHz M t khác, phía thu tín hi u thu t ngten i qua b l c b ng thơng có d i thơng 1,25MHz c i u ch v i sóng mang gi ng nh ph n phát b ng b mã hoá gi t p âm 1,2288 Mbps, c ng v i b t ng quan sau ó s li u âm nguyên thu gi t p âm c l c b ng b l c s Và s li u âm có th c tái t o b ng cách gi i chèn gi i mã ng th i s li u âm c a kênh khác c ng nh t p âm nhi u s li u âm g c có th c phân chia nh n c nh hình 2.40 i u ó có ngh a s li u âm gi ng nh (a) cb c x v i (c) v i m i tín hi u b ng ã c khu ch tán t b ghép kênh gi ng nh (b) c b c x t nten không trung v i c ng ch khuy ch tán r ng b ng 1,25 MHz nten thu có th thu c t p âm n n (g), nhi u bên (h), nhi u c a t bào khác (i), t p âm t ng i s d ng khác (j) mà c phát ch khác, c ng nh sóng thu H TH NG THƠNG TIN QUANG – VƠ TUY N 73 mong i Nhóm sóng vơ n c l c b l c có r ng b ng fo+(1,25/x) MHz c c ng vào v i b t ng quan có fo=91,2288/x) Mbps c a c t o phía thu Khi i qua b l c, (g), (h), (i), (j) s tr thành b ng khu ch tán ph m vi 1,25MHz Tín hi u khu ch tán mong mu n (b) b co l i ph m vi d i 10KHz, nh ng chia s v i tín hi u mong mu n (d) tín hi u khu ch tán không c n thi t s phân b c ng c a chung (n ng l ng i n) v n gi nguyên nh c ng t p âm r ng b ng 10KHz gi ng nh (d), v y (C/I) c a tín hi u mong i (c) tr nên t t nh hi u qu khu ch tán (128 l n) hi u c th tu khu ch tán m t cách d dàng, công th c n gi n c trình bày nh sau u tiên n u s li u âm 9,6kbps c i u ch l n th nh t ph n phát a(t), h th ng PN C(t), sóng c phát y(t) ó có th nh n c công th c liên quan nh sau: Y(t) = a(t) x c(t) (2.42) N u tín hi u khơng gi m khơng có can nhi u hay t p âm y(t) th hi n tín hi u thu nh v n có Trong tr ng h p khu ch tán ng c c nhân v i m t c a phân phát nên u khu ch tán ng c z(t) là: Z(t) = Y(t) x c(t) = a(t) x {c(t)}2 (2.43) Trong ó, m c dù c(t) s ng u nhiên giá tr c a ch gi i h n v i bình ph ng c a c(t) bao gi c ng = Cho nên J(t) gi ng nh c trình bày d i ây: z(t) = a(t) (2.44) T ng t nh v y ta có th bi t r ng sóng hồn tồn gi ng nh v y có th c t o t i m t th i i m phía thu ây n u h th ng PN s ng u nhiên bên ó m t tr ng h p t t Nh ng n u nh v y khơng th t o c m t cách ng th i m t h th ng hoàn toàn gi ng nh v y Vì v y ph i s d ng s gi nh 2.5.4 C u hình t bào 1/ Khái ni m v h th ng t bào Do ngu n t n s gi i h n c a thông tin vô n i u quan tr ng c n ph i t n d ng t n s m t cách t t nh t Vì v y thi t l p m t h th ng vi n thông di ng, v n c t lõi ph i s d ng l i t n s a i m cách xa n i s d ng t n s H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N 74 Hình 2.41 C u hình vùng Trong s d ng truy n thông c a thông tin di ng có nh ng d ng mà máy di ng liên l c v i không c n tr m g c gi ng nh thi t b thu phát có nh ng d ng mà máy di ng liên l c v i thông qua tr m g c nh i n tho i t c xi xe c i v i lo i th I b n thân ng i s d ng ki m tra xem có nhi u khơng, sau ó m i liên l c Có th s d ng l i t n s nh ng hi u qu th p M t khác i v i d ng thông tin thơng qua tr m g c có th s d ng k ho ch t n s l p l i m t cách r t hi u qu b ng cách phân b t n s tr m g c Tuy nhiên tr ng h p h th ng vi n thơng di ng có tr m g c có lo i: lo i th I tr m bao ph khu v c ph c v gi ng nh liên l c vô n t c xi, lo i th II a tr m g c bao ph khu v c ph c v nh h th ng i n tho i xe c Vùng m t mi n mà sóng vơ n có th n c tr m g c lo i th nh t lo i vùng n, lo i th II lo i a vùng Vùng n c g i vùng l n b i tr m g c bao ph m t khu v c ph c v l n Có thơng tin vơ n t c xi, h th ng nh n tin MCA (TRS) D ng có c u hình n gi n c n i v i máy di ng, thi t b phát/thu tr m g c, t ng ài hay h th ng chuy n m ch Nh ng trì c vùng ph c v l n cơng su t phát c a máy di ng c a tr m g c c n ph i l n Vì v y, n u c ly khơng l n khơng th s d ng ng ten m t t n s Và n u so sánh v i d ng a vùng n vùng không s d ng l i t n s theo a lý v y h s s d ng t n s th p h n i v i a vùng S d g i vùng nh b i vùng c a tr m g c nh h n so v i vùng c a tr m g c c a n vùng ó vùng ph c v t ng ng v i vùng Vùng nh có c tính sau n u so sánh v i vùng l n 1/ Hi u qu s d ng t n s t t h n b i m t t n s có th s d ng nhi u vùng khác có c ly t ng i xa n tránh nhi u khu v c ph c v Trông nh t l s d ng l i t n s l n 2/ Ch t l ng t t h n b i vùng ph c v bao g m nhi u vùng nh liên t c T ng i d áp ng c yêu c u v c ly khu v c ph c v , c u hình v.v H TH NG THƠNG TIN QUANG – VƠ TUY N 75 3/ Cơng su t phát có th th p h n C n ph i giám sát tr ng thái i u n trung nh p b ng cách trao i thông tin gi a nhi u tr m g c m b o hi u qu tính liên t c c a m t g c C u hình c a h th ng ph c t p M c dù c u hình c a vùng nh ph c t p nh ng có th bao ph khu v c ph c v r ng l n th c hi n cm t h th ng l n có hi u qu t n s cao Vì v y c s d ng h th ng i n tho i, xe c h th ng i n tho i di ng Trong c u hình c a vùng nh khu v c ph c v gi ng nhi u vùng m i vùng trông nh m t t bào n u tr m g c l i c g i h th ng t ong (collular) M i vùng c g i m t t bào Trong h th ng t ong c n ph i xác nh s l ng l nc at bào b ng xem xét a hình, s lan truy n sóng vơ n l u l ng v.v c bi t c n ph i nghiên c u nên b trí tr m g c nh th lo i tr nh ng l h ng c a khu v c ph c v c n nâng cao hi u qu s d ng t n s nh th Vi c nghiên c u c g i phân b t bào 2/ Phân b t bào 1/ Phân b t bào theo ki u n tính a theo ki u a hình phân b t bào c b trí theo ki u n tính khu v c ph c v n m b , d c theo b bi n hay d c theo ng tr c gi a thành ph l n cách vài ch c kilomét t bào c b trí theo hàng d c s d ng l i t n s sau m i vòng Ch ng h n, t bào s d ng l i cu c g i tàu càng, cu c g i tàu ho cu c g i máy bay miêu t s l p l i c a t bào s phân b t bào ki u n tính Khi khu v c ph c v có ki u a hình (m t ph ng) gi ng nh cu c g i c a xe c r t nhi u t bào c phân b m t cách ph c t p theo mơ hình t bào l p l i khu v c ph c v khơng có ch h Phân b t bào theo a hình nh sau: M c dù hình d ng t bào th c t ph c t p s lan truy n vô n ch u nh h ng c a y u t t nhiên a lý, t bào s c mơ hình hố v trí t bào c phân b u n vùng ph c v ó H TH NG THƠNG TIN QUANG – VƠ TUY N 76 Hình 2.42 Ví d ki u n tính l p l i ba t bào 2/ H d ng t bào N u ngten a h ng phát sóng vơ n khu v c m t b ng vùng bao ph có d ng hình trịn Khu v c t bào c xác nh b ng i m có v trí m c thu trung bình gi a v trí t bào khu v c lan truy n sóng vơ n có d ng hình a giác Có ph ng pháp bao ph kín khu v c b ng t bào hình d ng a giác có kích th c nh (hình 2.43) Hình 2.43 Hình d ng t bào B ng 2.3 Kho ng cách tâm gi a t bào Ki u t bào n v Tam giác u (a) Kho ng cách tâm gi a t bào k R Hình vng (b) R L c giác R u (c) Hình v (a) Tr ng h p t bào hình tam giác (b) Tr ng h p t bào hình vng (c) Tr ng h p t bào hình l c giác u H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N 77 ng n i tâm c a khu v c g c lên s có hình tam giác u, hình vng hay hình l c giác u Khơng có b t k hình d ng t bào a giác phân b u khác ngồi hình Chúng c g i ki u t bào tam giác u ki u t bào hình vng ki u t bào l c giác u M i ki u t bào có nh ng c tính riêng c a a C ly t bào: Khi bao ph khu v c v i m i d ng t bào kho ng cách tâm s nh Kho ng cách tâm c a d ng l c giác u l n nh t B ng 2.4 Khu v c t bào Ki u t bào nv Tam giác n v khu v c g c lên Khu v c t bào nv Khu v c ch ng l n (2-3 R2 1.3R2 u )R2 1.2R2 Hình vng L c giác 2R2 ( - )R2 0.73R2 R2 0.26R2 u (2-3 )R2 0.35R2 R: r ng c a t bào ch ng l n Hình v B ng 2.5 r ng c a t bào ch ng l n Ki u t bào n v Tam giác u R Hình vng (2 - ) R 0.59R L c giác (2 - ) R 0.27R u r ng c a t bào ch ng l n R : Bán kính Hình v b Khu v c t bào khu v c ch ng l n: Khi t bào phân chia khu v c thành t bào n v có kích th c khu v c ch ng l n s khác tu theo t ng ki u t bào nh Khu v c t bào n v m t khu v c c bao ph b i tam giác u t i thi u hoá s l ng t bào bao ph m t khu v c r ng c a t bào ch ng l n c trình bày H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N 78 c S l ng t n s c n thi t t i thi u: Do không th s d ng m t t n s nhi u v i t bào bên c nh, s l ng t n s c n thi t t i thi u c trình bày B ng 2.6 S l D ng t bào n v Tam giác u Hình vng L c giác u ng t n s c n thi t t i thi u S l ng t n s c n thi t t i thi u M i d ng có nh ng c tính riêng c a D ng tam giác u khơng thích h p tr tr ng h p c bi t d ng t bào l c giác u hi u qu nh t ... t c h th ng thông tin quang tr c ây u ã c xu t b i c nh c a h th ng i m - n i i m, khái ni m c a thông tin quang ã c xem nh m t khái ni m có tính ch t cách m ng H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY... a S b S c S i quang i quang a mode ch s b c i quang a mode ch s l p i quang n mode Ph n t thu ánh sáng a iôt quang ki u thác (APD) b iơt quang PIN (PIN - PD) H TH NG THƠNG TIN QUANG – VÔ TUY... phát tri n h th ng thông tin quang t i u nh t, có cân nh c n khía c nh t c cao, dung l ng l n, v n c tr ng c a m t h th ng thông tin quang, ph ng h ng ti n tri n c a m ng thông tin, trình phát tri

Định dạng
Số trang	78
Dung lượng	0,99 MB

Tài liệu I. HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG doc

S TIN TR IN SANG BISDN

Nguyên cb n ca BISDN