CHƯƠNG IV: CÁC PHƯƠNG TIỆN THÔNG TIN LIÊN LẠC
III. Các thiết bị thông tin thường dùng trong thư viện
5. Đường cáp sợi quang
- Được phát minh năm 1943. Nước sản xuất nhiều cáp sợi quang nhất là nước Anh.
55
- Cỏp sợi quang được chế tạo từ sợi thủy tinh đặc biệt, trong suốt, mảnh bẳng ẵ sợi tóc, được bao bọc ngoài bằng đồng, nhôm. Cáp sợi quang sử dụng ánh sáng để truyền tín hiệu.
- Các sợi quang được sắp xếp thành từng bó được gọi là cáp quang, tín hiệu được truyền đi từ cáp quang ít bị nhiễu, tốc độ cao và truyền xa hơn.
- Cáp sợi quang dùng để truyền dẫn tiếng nói, hình ảnh và dữ liệu trong khoảng cách rất xa.
- Năm 1986 lắp đặt được sợi quang xuyên Đại Tây Dương dài 1868 km.
- Năm 1987 giá 1m cáp sợi quang là 3,5 đôla, năm 1989 là 3USD, 1994 là 2USD.
- Ở Việt Nam có đường cáp sợi quang từ Hà Nội – TP. Hồ Chí Minh dài 1456 km.
Năm 1898 nước ta đã khánh thành đường cáp sợi quang nối với 6 nước, tiêu tốn 270 triệu USD.
- Ở Nhật có kế hoạch lắp đặt cáp sợi quang cho từng nhà với chi phí 80.000 USD.
- Cáp quang có cấu tạo gồm dây dẫn trung tâm là sợi thủy tinh đã được tinh chế nhằm cho phép truyền đi tối đa các tín hiệu ánh sáng. Sợi quang được tráng một lớp lót nhằm phản chiếu tốt các tín hiệu.
- Cáp quang gồm các phần sau:
Core: Trung tâm phản chiếu của sợi quang nơi ánh sáng đi.
Cladding: Vật chất quang bên ngoài bao bọc lõi mà phản xạ ánh sáng trở lại vào lõi.
Buffer coating: Lớp phủ dẻo bên ngoài bảo vệ sợi không bị hỏng và ẩm ướt.
Jacket: Hàng trăm hay hàng ngàn sợi quang được đặt trong bó gọi là Cáp quang. Những bó này được bảo vệ bởi lớp phủ bên ngoài của cáp được gọi là jacket.
- Cáp quang gồm 2 loại chính:
+ Loại có lõi lớn: gồm hai loại:
Loại lõi có chỉ số khúc xạ như nhau: các tia tạo xung ánh sáng có thể đi theo nhiều đường khác nhau trong lõi, tại điểm đến sẽ nhận các chùm tia riêng lẻ, vì vậy các xung dễ bị méo, biến dạng.
56
Loại lõi có chỉ số khúc xạ giảm dần từ trong ra ngoài: các tia gần trục truyền chậm hơn các tia xa trục. Tại điểm đến sẽ nhận được các chùm tia hội tụ tại một điểm, vì vậy xung ít bị méo dạng.
+ Loại có lõi nhỏ:
Loại có lõi nhỏ thì hệ số thay đổi khúc xạ thay đổi từ lõi ra phiếu bên ngoài ít hơn so với loại có lõi lớn. Các tia khúc xạ được truyền theo hướng song song với trúc.
Tại điểm đến sẽ nhận được các tia hội tụ tốt, ít bị méo, biến dạng.
* Đặc điểm
- Bộ phận phát: Một điốt phát sáng (LED) hoặc laser truyền dữ liệu xung ánh sáng vào cáp quang.
- Bộ phận nhận: sử dụng cảm ứng quang chuyển xung ánh sáng ngược thành data.
- Cáp quang chỉ truyền sóng ánh sáng (không truyền tín hiệu điện) nên nhanh, không bị nhiễu và bị nghe trộm.
- Độ suy dần thấp hơn các loại cáp đồng nên có thể tải các tín hiệu đi xa hàng ngàn km.
- Cài đặt đòi hỏi phải có chuyên môn nhất định
- Cáp quang và các thiết bị đi kèm rất đắt tiền so với các loại cáp đồng
* Ứng dụng
- Loại có lõi lớn
Sử dụng cho truyền tải tín hiệu trong khoảng cách ngắn, bao gồm:
Step index: dùng cho khoảng cách ngắn, phổ biến trong các đèn soi trong
Graded index: thường dùng trong các mạng LAN - Loại có lõi nhỏ
Dùng cho khoảng cách xa hàng nghìn km, phổ biến trong các mạng điện thoại, mạng truyền hình cáp.
* Ưu điểm
Mỏng: cáp quang được thiết kế có đường kính nhỏ hơn cáp đồng.
57
Dung lượng tải cao hơn: cáp quang mỏng hơn cáp đồng, có nhiều sợi quang được bó lại do đó cho phép nhiều kênh đi qua cáp.
Suy giảm tín hiệu ít: tín hiệu bị mất trong cáp quang ít hơn trong cáp đồng.
Tín hiệu ánh sáng: không giống tín hiệu điện trong cáp đồng, tín hiệu ánh sáng từ sợi quang không bị nhiễu với những sợi khác trong cùng cáp. Điều này làm cho chất lượng tín hiệu tốt hơn.
Sử dụng điện nguồn ít hơn: bởi vì tín hiệu trong cáp quang giảm ít, máy phát có thể sử dụng nguồn thấp hơn thay vì máy phát với điện thế cao được dùng trong cáp đồng.
Tín hiệu số: cáp quang lý tưởng thích hợp để tải thông tin dạng số mà đặc biệt hữu dụng trong mạng máy tính.
Không cháy: vì không có điện xuyên qua Cáp quang, vì vậy không có nguy cơ hỏa hạn xảy ra.
* Nhược điểm
Nối cáp khó khăn, dây cáp dẫn càng thẳng càng tốt.
Chi phí hàn nối và thiết bị đầu cuối cao hơn so với cáp đồng.
6. Vệ tinh và thu hình qua vệ tinh
Hoàn cảnh ra đời:
+ Nhu cầu giao lưu thông tin về kinh tế, thương mại, quân sự giữa các nước phát triển không ngừng.
+ Các thiết bị thông tin liên lạc trên mặt đất mặc dù luôn được phát triểnn và hoàn thiện song thực tế vẫn bị giới hạn trên phạm vi trái đất. Những đường cáp xuyên lục địa, xuyên biển cho thấy hiệu quả truyền tin của chúng đã khá chính xác nhưng thời gian lắp đặt lại khá lớn và cồng kềnh.
Một công nghệ mới ra đời là Vệ tinh.
Khái niệm vệ tinh:
Vệ tinh là bất kỳ một vật thể nào quay quanh một vật thể khác (được coi là vật thể chính của nó). Mọi vật thể thuộc Hệ Mặt Trời, gồm cả Trái Đất, đều là vệ tinh của Mặt Trời, hay là vệ tinh của các vật thể đó, như trong trường hợp của Mặt Trăng.
Vệ tinh tự nhiên:
58
Vệ tinh tự nhiên (hay vệ tinh thiên nhiên, hay còn gọi là mặt trăng), có thể là bất kỳ một vật thể tự nhiên nào quay quanh một hành tinh hay tiểu hành tinh.
Thuật ngữ vệ tinh tự nhiên cũng có thể được dùng để chỉ một hành tinh quay quanh một ngôi sao, như trong trường hợp Trái Đất và Mặt Trời.
Vệ tinh tự nhiên duy nhất của trái đất là mặt trăng và là vệ tinh lớn thứ năm trong hệ mặt trời.
Vệ tinh nhân tạo:
+ Vệ tinh nhân tạo là một thiết bị kỹ thuật được con người chế tạo, lắp đặt để đưa chúng lên khoảng không vũ trụ. Nhiệm vụ của vệ tinh là nhận sóng từ mặt đất phát lên, phân tích, xử lý và truyển trở lại mặt đất theo địa chỉ yêu cầu.
+ Người đầu tiên đã nghĩ ra vệ tinh nhân tạo dùng cho truyền thông là nhà viết truyện khoa học giả tưởng người Anh có tên là Arthur C. Clarke vào năm 1945.
Ông đã nghiên cứu về cách phóng các vệ tinh này, quỹ đạo của chúng và nhiều khía cạnh khác cho việc thành lập một hệ thống vệ tinh nhân tạo bao phủ thế giới.
Ông cũng đề nghị 3 vệ tinh địa tĩnh (geostationary) sẽ đủ để bao phủ viễn thông cho toàn bộ Trái Đất.
+ Vệ tinh đầu tiên có tên là Sputnik 1 do khoa học người Nga Sionkovski của Liên bang Xô viết chế tạo vào năm 1957 và được phóng lên ngày 4 tháng 10 năm 1957.
+ Năm 1958 Hoa Kỳ đã phóng thành công vệ tinh nhân tạo Explorer 1, năm 1962 phóng thành công vệ tinh nhân tạo Telstar II lên trái đất.
+ Cùng thời gian 1962 Canada cũng phóng thành công vệ tinh Alouette 1.
+ Sau đó lần lượt Pháp )1965), Nhật (1970), Trung Quốc (1970), Anh (1971), Liên minh Châu Âu (1979), Ấn Độ (1980), Israel (1988), v.v.
+ Vệ tinh nhân tạo của Việt Nam:
Tháng 4 năm 2008 Việt Nam đã thuê Pháp phóng thành công vệ tinh VINASAT-1 (mua của Mỹ) lên quỹ đạo địa tĩnh (là quỹ đạo tròn ngay phía trên xích đạo Trái Đất (vĩ độ 0º)), với việc phóng được vệ tinh nhân tạo Việt Nam đã tiết kiệm 10 triệu USD mỗi năm. Việt Nam là nước thứ 93 phóng vệ tinh nhân tạo và là nước thứ sáu tại Đông Nam Á.
59
Tổng trị giá của dự án VINASAT-1 là 250 triệu USD, trong đó bao gồm chi phí mua vệ tinh và phí phóng vệ tinh, xây dựng trạm mặt đất, bảo hiểm... Dự tính vệ tinh hoạt động được từ 15 đến 20 năm.
Các loại vệ tinh nhân tạo:
+ Vệ tinh vũ trụ: là các vệ tinh được dùng để quan sát các hành tinh xa xôi, các thiên hà và các vật thể ngoài vũ trụ khác.
+ Vệ tinh thông tin: là các vệ tinh nhân tạo nằm trong không gian dùng cho các mục đích viễn thông sử dụng sóng radio ở tần số vi ba. Đa số các vệ tinh truyền thông sử dụng các quỹ đạo đồng bộ hay các quỹ đạo địa tĩnh, mặc dù các hệ thống gần đây sử dụng các vệ tinh tại quỹ đạo Trái Đất tầm thấp.
+ Vệ tinh quan sát Trái Đất: là các vệ tinh được thiết kế đặc biệt để quan sát Trái Đất từ quỹ đạo, tương tự như các vệ tinh trinh sát nhưng được dùng cho các mục đích phi quân sự như kiểm tra môi trường, thời tiết, lập bản đồ, vân vân. (Xem thêm Hệ thống quan sát Trái Đất.)
+ Vệ tinh hoa tiêu (navigation satellite): là các vệ tinh sử dụng các tín hiệu radio được truyền đi theo đúng chu kỳ cho phép các bộ thu sóng di động trên mặt đất xác định chính xác được vị trí của chúng. Sự quang đãng (không có vật cản) của đường truyền và thu tín hiệu giữa vệ tinh (nguồn phát) và máy thu trên mặt đất tích hợp với những cải tiến mới về điện tử học cho phép hệ thống vệ tinh hoa tiêu đo đạc khoảng cách với độ chính xác khoảng một vài mét.
+ Vệ tinh tiêu diệt / Vũ khí chống vệ tinh: là các vệ tinh được thiết kế để tiêu diệt các vệ tinh "đối phương", các vũ khí và các mục tiêu bay trên quỹ đạo khác. Một số vệ tinh này được trang bị đạn động lực, một số khác sử dụng năng lượng và/hay các vũ khí hạt nhân để phá huỷ các vệ tinh, ICBMs, MIRVs. Cả Hoa Kỳ và Liên bang Xô viết đều có các vệ tinh này. Các đường dẫn bàn luận về các "Vệ tinh tiêu diệt", ASATS (Vệ tinh chống vệ tinh) gồm USSR Tests ASAT weapon và ASAT Test. Xem thêm IMINT.
+ Vệ tinh trinh sát: là những vệ tinh quan sát Trái Đất hay vệ tinh truyền thông được triển khai cho các ứng dụng quân sự hay tình báo. Chúng ta hiện không biết
60
nhiều về năng lực thực sự của các vệ tinh này vì các chính phủ điều hành chúng thường giữ tuyệt đối bí mật về thông tin cho các vệ tinh loại này.
+ Vệ tinh năng lượng Mặt trời: là các vệ tinh được đề xuất là sẽ bay trên quỹ đạo Trái Đất tầm cao sử dụng cách truyền năng lượng viba để chiếu năng lượng mặt trời tới những antenna cực lớn trên mặt đất, nơi nó có thể được dùng để thay thế cho những nguồn năng lượng quy ước thông thường.
+ Trạm vũ trụ: là các cơ cấu do con người chế tạo, được thiết kế để con người sống được trong vũ trụ. Một trạm vũ trụ được phân biệt với những tàu vũ trụ ở điểm nó không có động cơ đầy chính hay các thiết bị hạ cánh — thay vào đó, người ta dùng các thiết bị khác để vận chuyển lên và xuống trạm. Các trạm vũ trụ được thiết kế để có thể duy trì sự sống trong một khoảng thời gian trung bình trên quỹ đạo, các khoảng thời gian có thể là tuần, tháng, hay thậm chí là năm.
+ Vệ tinh thời tiết: là các vệ tinh có mục đích chính là để quan sát thời tiết và/hay khí hậu của Trái Đất.
+ Vệ tinh thu nhỏ: là các vệ tinh có trọng lượng và kích thước nhỏ hơn thông thường. Những tiêu chí xếp hạng mới để đánh giá các vệ tinh đó: tiểu vệ tinh (500–200 kg), vệ tinh siêu nhỏ (dưới 200 kg), vệ tinh cỡ nano (dưới 10 kg), vệ tinh cỡ pico (dưới 1 kg) và vệ tinh cỡ femto (dưới 100 g).
+ Vệ tinh sinh học: là các vệ tinh có mang các tổ chức sinh vật sống, nói chung là cho mục đích thực nghiệm khoa học.
Cấu tạo của 1 thiết bị thu hình qua vệ tinh:
o Vệ tinh địa tĩnh
o Ăngten và Parabol
o Phễu hững sóng
o Bộ khuếch đại tạp âm
o Bộ khuếch đại đường dây
o Bộ dịch tần (bộ chia công suất)
o Khối thu vệ tinh (Ăngten mỗi gia đình)
o Tivi
o Cơ cấu định vị ăngten
61
Nguyên lý vận hành:
Những tín hiệu cao tần được phát đi từ vệ tinh địa tĩnh xuống bề mặt của ăngten parabol, thông tin được tập trung ở phễu hứng sóng đặt ở tiêu điểm của ăngten parabol.
Nhờ bộ khuếch đại tạp âm khuếch đại tín hiệu, truyền sang bộ dịch tần, bộ khuếch đại đường dây đi vào ăng ten của mỗi gia đình.
Từ ăng ten được nối vào tivi sẽ bắt được tín hiệu phân hình hoàn chỉnh. Nếu tivi của gia đình nào đó xem bị nhiễu, tiếng chưa tròn, người ta phải mua thêm bộ khuếch đại đường dây nối sau tivi.
Nhược điểm của ăngten parabol
Phễu hững sóng đặt ở những ăngten parabol nên mất một diện tích phủ sóng của ăngten.
Hình ảnh ngửa lên trời, nếu gặp trời mưa, tuyết thì ăngten sẽ phủ đầy nước mưa và tuyết do vậy việc hấp thụ sóng sẽ bị yếu.
Khắc phục:
Lắp ăngten nghiêng 450, ở tâm ăngten khoan một lỗ nhỏ để thoát nước bị đọng.
Phễu hứng sóng được lắp đặt ra cạnh của chảo (trước đặt ở trung tâm của chảo) để đỡ mất phần diện tích phủ sóng của ăngten.
CÂU HỎI ÔN TẬP
Câu 1: Có những phương tiện thông tin liên lạc nào phổ biến nhất hiện nay?
Câu 2: Nêu vai trò, tác dụng của từng loại phương tiện thông tin liên lac?