vậy th-ờng đ-ợc đặt chung trong một cáp có vỏ bọc. Những cáp dài có thể chứa
hàng trăm cặp. Việc xoắn nhằm giảm nhiễu điện từ giữa các cặp với nhau. Lõi dây th-ờng từ 0,016 - 0,036 inches.
Cáp đôi dây xoắn dùng truyền tín hiệu analog cũng nh- tín hiệu số. Trong hệ thống điện thoại, cáp đôi dây xoắn th-ờng dùng nối thiết bị thuê bao tới hệ thống tổng đài hay tới tổng đài nội bộ PBX (Private Branch exchange). Cáp đôi dây xoắn cũng dùng để truyền dữ liệu qua khoảng cách ngắn. Với các PBX số hiện đại, tốc độ truyền cực đại khoảng 64 Kbps. Tuy nhiên cáp đôi dây xoắn cũng có thể dùng cho các đ-ờng trung kế có khoảng cách xa với tốc độ truyền lên tới 4 Mbps.. Mạng máy tính cục bộ LAN cũng th-ờng dùng cáp đôi dây xoắn do giá thành rẻ.
Độ suy giảm tín hiệu trên cáp đơi dây xoắn phụ thuộc rất mạnh theo tần số (hình 2,7). Cáp đơi dây xoắn cũng dễ bị ảnh h-ởng điện từ tr-ờng. Nếu đ-ờng dây song song với đ-ờng điện lực xoay chiều có thể tạo ra đỉnh nhiễu 50 Hz. Nhiễu xung cũng dễ sinh ra trong cáp đôi dây xoắn.
Khi truyền thoại trong mạch điểm - điểm với băng thông đến 250 Khz , độ suy hao là khoảng 1dB/1Km. Trong hệ thống điện thoại, độ suy giảm cho phép là 6 dB do đó 6Km là khoảng cách tối đa đ-ợc dùng. Với tín hiệu số, yêu cầu khoảng 2-3 Km phải có Repeater.
Hình 2.7 Độ suy giảm trong các mơi tr-ờng truyền định tuyến
1 kHz 1 MHz 1 GHz 1 THz 1000 THz Cáp dây xoắn Cáp đồng trục 3/8” Cáp quang 100 10 1 0.1 Suy giảm dB/Km Tần số
Ch-ơng 2: Tín hiệu và đ-ờng truyền 31
2.3.2. Cáp đồng trục:
Cũng nh- cáp đơi dây xoắn, cáp đồng trục gồm có 2 phần, bao gồm ống trục bên ngoài và một dây lõi bên trong. Dây lõi và ống trục bên ngoài đ-ợc đặt cách đều nhau và cách ly bởi phần cách điện. Trục bên ngoài đ-ợc bao bởi một lớp áo hoặc vỏ bọc. Cáp đồng trục th-ờng có độ lớn từ 0,4 1 inches.
Cáp đồng trục đ-ợc dùng t-ơng đối rộng rãi trong các ứng dụng: - Đ-ờng truyền thoại với khoảng cách xa, đ-ờng truyền hình. - Mạng truyền hình cáp
- Mạng cục bộ ( LAN) - Đ-ờng nối các hệ thống.
Trong các hệ thống điện thoại, cáp đồng trục là phần tử quan trọng để nối xa, qua nó dễ dàng nối đến cáp quang, mạng viba và mạng vệ tinh. Một đ-ờng cáp đồng trục dùng phân đ-ờng theo tần số (FDM) có thể truyền trên 10.000 kênh tiếng nói đồng thời.
Cáp đồng trục đ-ợc dùng để truyền cả 2 loại tín hiệu: analog và digital ở khoảng cách gần hoặc xa. Đặc tuyến tần số của cáp đồng trục tốt hơn nhiều so với cáp đôi dây xoắn. Khi dùng cáp đồng trục để truyền tín hiệu analog với khoảng cách vài Km, tần số cực đại có thể đạt đ-ợc 400 Mhz. Khi truyền tín hiệu số, có thể đạt đ-ợc tốc độ truyền 500 Mbps cho khoảng cách tối đa 1,6Km.
2.3.3. Cáp sợi quang:
Cáp quang gồm những sợi nhỏ, mỏng (khoảng 2-125 m) và dẻo có khả năng truyền dẫn ánh sáng. Một cáp sợi quang có hình trụ gồm 3 phần đồng tâm: lõi, lớp áo bao và vỏ bảo vệ ngoài. Lớp vỏ bảo vệ ngoài là chất dẻo hoặc các vật liệu mềm có độ tổn thất quang lớn, dùng để chống ẩm và ăn mịn, chống ảnh h-ởng của mơi tr-ờng, đồng thời chống xuyên âm với các sợi kề cạnh.
Cáp sợi quang có những -u điểm cơ bản: - Băng thơng rộng:
- Kích th-ớc nhỏ, trọng l-ợng nhẹ:
- Suy hao truyền dẫn thấp, nên khoảng cách giữa các bộ lặp lại (Repeater) lớn.
32 Ch-ơng 2: Tín hiệu và đ-ờng truyền - Cách ly điện từ: sợi quang không bị ảnh h-ởng bởi tr-ờng điện từ, do - Cách ly điện từ: sợi quang không bị ảnh h-ởng bởi tr-ờng điện từ, do
đó khơng bị nhiễu xuyên âm, nhiễu xung. Cáp sợi quang có 5 phạm vi ứng dụng quan trọng: - Các trung kế đ-ờng dài
- Các trung kế đ-ờng trục
- Các trung kế tổng đài nơng thơn - Vịng nội hạt
- LAN
ánh sáng sau khi đ-ợc điều chế bởi dữ liệu đ-ợc truyền đi trong sợi quang
nhờ phản xạ bên trong hoàn tồn, do lõi có hệ số khúc xạ lớn hơn vỏ bọc bên ngoài. Kết quả sợi quang trở thành môi tr-ờng truyền định tuyến trong khoảng dải tần 1014 1015 Hz.
Hình 2.8. Các dạng truyền ánh sáng của sợi quang
Hình 2.8 cho ta một số nguyên tắc truyền của sợi quang. Trong sợi quang đa mode chỉ số b-ớc, ánh sáng đ-ợc phản xạ hoàn toàn từ bề mặt của lõi và áo, nhờ vậy nó đ-ợc truyền qua lõi d-ới dạng đ-ờng dic-dắc. Trong sợi quang đa mode chỉ số lớp, ánh sáng liên tục bị khúc xạ và vì vậy truyền qua lõi theo dạng
Phân bố chiết suất
b. Sợi quang đa mode chỉ số lớp a. Sợi quang đa mode chỉ số b-ớc
Ch-ơng 2: Tín hiệu và đ-ờng truyền 33
sóng hình sin, Trong cả hai loại sợi quang trên, các sóng ánh sáng đ-a vào sợi quang d-ới các góc khác nhau sẽ đi theo con đ-ờng khác nhau và tới đầu thu tại các thời điểm khác nhau, đây là nguyên nhân hạn chế tốc độ truyền cực đại. Với sợi quang đơn mode, đ-ờng kính của lõi đ-ợc giảm xuống, đồng thời độ chênh lệch về hệ số khúc xạ của lõi và áo đã giảm đi tới mức chỉ có tia đi thẳng mới lan truyền đ-ợc, nhờ vậy đạt đ-ợc giải thông truyền dẫn lớn hơn đáng kể
Có nhiều loại nguồn sáng đ-ợc dùng với sợi quang. Hai loại chính là diod phát quang LED và Laser diod ILD. LED có giá thành thấp hơn, giải nhiệt độ rộng hơn và tuổi thọ dài hơn. ILD thì hiệu quả hơn và có thể tăng tốc độ truyền.
ở đầu thu, diot quang (photo diod) thu nhận tín hiệu ánh sáng và biến đổi
thành tín hiệu điện. Hai loại chính là diod quang điểm PIN và diod quang thác APD.
B-ớc sóng sử dụng có quan hệ nhiều với loại truyền và tốc độ. ánh sáng
truyền lan tốt nhất trong sợi quang với 3 b-ớc sóng 850, 1300, 1500 nm (nanomet). Hầu hết các ứng dụng hiện nay đều dùng nguồn sáng LED hoặc Laser có b-ớc sóng 850 nm vì nó khơng đắt lắm và có tốc độ truyền khoảng 100 Mbps, trong khoảng cách xa hơn ng-ời ta dùng LED hoặc laser với b-ớc sóng 1300 nm, nếu cần tốc độ cao và khoảng cách xa hơn nữa thì dùng laser có b-ớc sóng 1500 nm.
Khi truyền số liệu qua cáp sợi quang, một ph-ơng pháp đơn giản phổ biến là điều biên (ASK), còn gọi là điều chế c-ờng độ sáng. Trong máy phát dùng LED, ứng với logic 1, LED làm việc phát ra xung ánh sáng ngắn, còn ứng với logic 0 thì khơng phát ra ánh sáng. Còn trong máy phát laser, một “thiên áp” dòng cố định đ-ợc đặt để phát ra c-ờng độ thấp ứng với mức 0. Nh- vậy nguồn sáng có mức thấp biểu thị giá trị 0 và mức cao biểu thị giá trị 1.
2.3.4 Vi ba
T-ơng tự nh- cáp đồng trục, một kết nối vi ba có thể mang hàng nghìn kênh thoại và đ-ợc sử dụng rộng rãi để truyền tín hiệu thoại, tín hiệu truyền hình, truyền số liệu tốc độ cao trên khoảng cách xa. Liên lạc đ-ợc thực hiện qua sóng vơ tuyến trong dải cực ngắn (dải tần số trong khoảng 1 - 40 GHz) và đòi hỏi phải liên lạc trực tiếp theo tầm nhìn thẳng. Vì vậy cần tổ chức các trạm chuyển tiếp.