CƠ SỞ TRUYỀN DẪN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

CƠ SỞ TRUYỀN DẪN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TS.TRỊNH THỊ HƯƠNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NỘI DUNG Chương 1: Tổng quan truyền dẫn 1.1 Vai trò truyền dẫn hệ thống điều khiển -Truyền tín hiệu điều khiển từ nơi tới nơi khác -Đóng vai trị quan trọng việc điều khiển từ xa 1.2 Phân loại hệ thống truyền dẫn -Hữu tuyến: Cáp kim loại, Cáp quang -Vơ tuyến: Truyền tín hiệu sóng vơ tuyến lan truyền không gian 2.1 Đường dây trần Tần số làm việc tối đa đường dây trần 150 KHz Nguyên nhân tần số làm việc thấp tần số tăng đặc tính dây thay đổi lớn, can nhiễu lẫn mạch làm méo tín hiệu Hiện người ta thường dây đồng có đường kính 3mm 3,5mm, dây sắt có đường kính 2mm, 3mm, 4mm Các loại dây trần thường dùng -Dây đồng -Dây sắt -Hợp kim -Lưỡng kim đồng 2.2 Cáp kim loại Cáp hệ thống gồm dây dẫn cách điện lẫn nhau, xoắn thành khối , phía ngồi có lớp bảo vệ khác Cấu tạo cáp kim loại thông thường sau: Lõi cáp 2- Vỏ cáp 3- Lớp gia cường 4- Lớp bảo vệ 2.3 Phân loại cáp: -Theo điều kiện đặt cáp: cáp trôn, cáp qua sông, cáp treo -Theo tần số làm việc: cáp âm tần (f10KHz) -Theo kết cấu phân bố đường dẫn: cáp đối xứng, cáp đồng trục, cáp tổng hợp -Theo vật liệu cách điện: cách điện giấy khơng khí, cách điện tổng hợp, cách điện cao su -Theo cách xoắn: Xoắn đôi (đôi đơn, đôi kép); xoắn sao, xoắn tầng, xoắn bó -Theo lớp bảo vệ: cáp vỏ chì, vỏ nhơm, vỏ nhựa, vỏ cao su; cáp có lớp gia cường sắt lá, sắt sợi 2.4 Những trình điện đường truyền dẫn - Năng lượng truyền dọc theo mạch thông tin (1) - Năng lượng xuyên lẫn mạch thông tin song hành (2) (1) (2) (2) (1) Quá trình truyền dẫn lượng dọc theo mạch Quá trình truyền dẫn lượng dọc theo mạch xác định tham số truyền dẫn: -Tham số thứ nhất: R Điện trở đường dây L Điện cảm đường dây C Điện dung đường dây G Độ dẫn cách điện đường dây   -Tham số thứ 2: α Hệ số suy giảm β Hệ số lệch pha Zb Trở kháng sóng v Vận tốc truyền (2) Q trình truyền lượng xuyên nhiễu lẫn Quá trình truyền lượng xuyên nhiễu lẫn mạch xác định tham số ảnh hưởng: -Tham số thứ nhất: K=g + jωk mối liên hệ điện M=r + jωm mối liên hệ từ -Tham số thứ 2: A0 suy giảm xuyên âm đầu gần Al suy giảm xuyên âm đầu xa Az độ phòng vệ KỸ THUẬT TRUYỀN DẪN Xen rẽ luồng 2,048Mb/s KỸ THUẬT TRUYỀN DẪN 5.3 Kỹ thuật truyền dẫn Nhược điểm kỹ thuật truyền dẫn phân cấp số cận đồng đồng (PDH) •Việc tách/xen luồng 2Mbit/s phức tạp làm giảm độ tin cậy chất lượng hệ thống • Khả giám sát quản lý mạng Do khung tín hiệu PDH khơng đủ byte nghiệp vụ để cung cấp thông tin cho điều khiển, quản lý, giám sát bảo dưỡng hệ thống • Tốc độ bit PDH khơng cao •Thiết bị PDH cồng kềnh, thiết bị ghép kênh thiết bị đầu cuối thường độc lập •Trên mạng viễn thơng tồn tiêu chuẩn phân cấp khác nhau: chuẩn Châu Âu Châu Mỹ, gây khó khăn phức tạp nâng cấp, mở rộng kết nối mạng với •Các mặt hạn chế PDH khắc phục sử dụng phân cấp truyền dẫn đồng SDH KỸ THUẬT TRUYỀN DẪN 5.4 Kỹ thuật truyền dẫn SDH • Kỹ thuật truyền dẫn phân cấp số đồng đồng (SDH) Chuẩn hóa giao diện đường dây, tốc độ số, quản lý Tốc độ truyền dẫn cao, cấp (cấp sở): 155,52Mbit/s – STM-1 Tốc độ truyền dẫn cấp sau lần cấp trước KỸ THUẬT TRUYỀN DẪN 5.4 Kỹ thuật truyền dẫn • Kỹ thuật truyền dẫn phân cấp số đồng đồng (SDH) Các cấp Tốc độ Truyền dẫn Truyền dẫn STM-1 155.520 Mbit/s Các luồng PDH tạo thành 63 Luồng Mbit/s; luồng 34 Mbit/s Luồng 45 Mbit/s; luồng 140 Mbit/s STM-4 622.080 Mbit/s 252 Luồng Mbit/s; 12 luồng 34 Mbit/s 12 Luồng 45 Mbit/s; luồng 140 Mbit/s STM-16 2.488.320 Mbit/s 1088 Luồng Mbit/s; 48 luồng 34 Mbit/s 48 Luồng 45 Mbit/s; 16 luồng 140 Mbit/s STM-64 9.853.280 Mbit/s 4032 Luồng Mbit/s; 192 luồng 34 Mbit/s 192 Luồng 45 Mbit/s; 64 luồng 140 Mbit/s KỸ THUẬT TRUYỀN DẪN 5.4 Kỹ thuật truyền dẫn KỸ THUẬT TRUYỀN DẪN 5.4 Kỹ thuật truyền dẫn Kỹ thuật truyền dẫn phân cấp số đồng đồng (SDH) Cấp STM0 = 21xE1 KỸ THUẬT TRUYỀN DẪN 5.4 Kỹ thuật truyền dẫn Các khối chức ghép kênh SDH •Các ngăn chứa (Container) C-n: Là đơn vị nhỏ khung truyền dẫn, chứa luồng tín hiệu truyền dẫn cấp thấp luồng PDH, luồng số liệu… Có loại Container khác sử dụng để tương thích với tốc độ truyền dẫn khác Ký hiệu Container Tốc độ truyền dẫn C–11 (Mbit/s) 1.544 C–12 2.048 C–2 6.312 C–3 44.736 & 34.368 C–4 139.264 Các Container gồm có: •Các Byte liệu •Các bit byte nhồi cố định khung không mang nội dung thơng tin •Các byte nhồi khơng cố định để đạt đồng chỉnh cách xác KỸ THUẬT TRUYỀN DẪN 5.4 Kỹ thuật truyền dẫn SDH •Các gói ảo VC-n: dùng trao đổi tin tức mức truyền dẫn VC = C + POH •POH: mang thơng tin bổ trợ, giám sát bảo trì đường truyền đồng thời thơng báo vị trí mà Container truyền đến Ký hiệu Kích thước Tín hiệu PDH VC VC-11 VC-12 VC-2 25 byte liệu cộng với byte POH 1,5 Mbit/s 34 byte liệu cộng với byte POH Mbit/s 106 byte liệu cộng với byte POH 6,312 Mbit/s 756 byte liệu cộng với byte POH 34,368 Mbit/s VC-3 VC-4 44,768 Mbit/s 2340 byte liệu cộng với byte POH 139,264 Mbit/s KỸ THUẬT TRUYỀN DẪN 5.4 Kỹ thuật truyền dẫn Có loại gói ảo VC định nghĩa sau: 1.Gói ảo cấp thấp: Tất Container ghép vào Container lớn gọi Container cấp thấp tương ứng với gói ảo cấp thấp, VC-11, VC-12, VC-2 VC-3 2.Gói ảo cấp cao: Tất Container truyền trực tiếp khung STM1 gọi Container cấp cao tương ứng với gói ảo cấp cao, VC-4 trường hợp VC-3 truyền trực tiếp vào khung STM-1 KỸ THUẬT TRUYỀN DẪN 5.4 Kỹ thuật truyền dẫn • Đơn vị luồng TU-n: TU = VC + PTR (Pointer) PTR ghép theo vào VC vị trí cố định VC thơng báo bắt đầu VC Cấu trúc TU: o o o o TU-11 = VC-11 + PTR TU-12 = VC-12 + PTR TU-2 = VC-2 + PTR TU-3 = VC-3 + byte PTR KỸ THUẬT TRUYỀN DẪN 5.4 Kỹ thuật truyền dẫn Nhóm đơn vị luồng TUG: TUG nhóm TU ghép lại theo phương thức ghép xen byte để tạo thành tín hiệu số có tốc độ cao hơn, chuyển đến VC bậc cao Có hai loại TUG: TUG-2 TUG-3 với thơng số sau Các loại TUG Kích thước Tốc độ TUG-2 TUG-3 108 Byte 774 byte 6,912 Mbit/s 45,536 Mbit/s KỸ THUẬT TRUYỀN DẪN 5.4 Kỹ thuật truyền dẫn • Các đơn vị quản lý AU-n: AU = VC cấp cao + PTR Các giá trị trỏ AU (AU-PTR) gắn khung STM-1 để ghi nhận mối quan hệ pha khung truyền dẫn VC tương ứng Các byte AU-PTR gắn không cố định vào byte hàng thứ tư khung STM-1 có chức đánh dấu AU • Nhóm đơn vị quản lý AUG: Nhiều AU ghép với theo phương thức ghép xen byte tạo thành AUG Cấu trúc AUG gồm x 261 + byte, giống cấu trúc khung STM-1 chưa có SOH KỸ THUẬT TRUYỀN DẪN 5.4 Kỹ thuật truyền dẫn • Cấu trúc khung STM-1 = AUG + SOH • Tổng số byte STM-1: 270 ì = 2430 byte ã Khung STM-1 c truyn dn 8000 ln/s ã 8000 Khung /sì 2340 byte/khung × bit/byte = 155,520 Mbit/s Cấu trúc khung STM-1 gồm phần chính: •Phần mào đầu SOH: chia làm phần -Phần mào đầu đoạn lặp RSOH chiếm hàng cột - Phần mào đầu đoạn ghép MSOH chiếm hàng cột •Con trỏ AU-4 PTR ghép vào hàng 4, cột đến cột •Trường tin (Payload): có hàng 261 cột dùng để truyền tin SDH THẢO LUẬN Cấu tạo sợi quang ứng dụng cáp quang hệ thống điều khiển So sánh ưu nhược, điểm cáp quang cáp kim loại Phạm vi ứng dụng chúng THẢO LUẬN Chủ đề Tìm hiểu PLC (Power Line Communication) phạm vi ứng dụng PLC Trình bày cụ thể ví dụ ứng dụng PLC Chủ đề Ưu nhược điểm PLC phạm vi ứng dụng Trình bày cụ thể ví dụ ứng dụng PLC Chủ đề Tìm hiểu bảo mật đường truyền: Chủ đề Tìm hiểu giao thức mạng thông tin công nghiệp Chủ đề Giao thức truyền thông vô tuyến phạm vi ứng dụng Chủ đề Tìm hiểu thiết bị đầu cuối quang: Chủ đề Tìm hiểu việc ghép luồng số tốc độ khác thành STM-1 Chủ đề Các yếu tố ảnh hưởng đến chất đường truyền quang phương pháp bảo vệ Chủ đề Tìm hiểu mạng vơ tuyến phạm vi PAN (Personal Area Network) LNA (Local Area Network) ... đường truyền dẫn - Năng lượng truyền dọc theo mạch thông tin (1) - Năng lượng xuyên lẫn mạch thông tin song hành (2) (1) (2) (2) (1) Quá trình truyền dẫn lượng dọc theo mạch Quá trình truyền... định giá trị tổn thất chất cách điện 2.5 LÝ THUYẾT ẢNH HƯỞNG LẪN NHAU GIỮA CÁC MẠCH  Nguyên nhân (1) Các ảnh hưởng trực tiếp: Ảnh hưởng điện Ảnh hưởng từ (2)Ảnh hưởng gián tiếp mạch điện Trong