Tài liệu tham khảo - ngththai ď TC MMT 3

Tài liệu tham khảo - ngththai ď TC MMT 3 tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả...

Chương 3

Môi trường truyền dẫn

Nội dung

 Đường truyền vô tuyến

 Mạng điện thoại công cộng

 Mạng truyền hình cáp

 Mạng điện lực

 Mạng vệ tinh

Mở đầu

 Quy tắc truyền dữ liệu

 Truyền sóng điện từ trong môi trường truyền (hữu tuyến hoặc vô tuyến)

 Hàm sóng là hàm tuần hòan (hình sin)

 Tín hiệu : Digital, Analog

 Sóng mang : Digital, Analog

 Cáp xoắn đôi (Twisted pair)

 Chất liệu : Gồm 2 sợi dây đồng hoặc bạc có bọc nhựa và xoắn lại với

nhau để chống nhiễu Nhiều đôi cáp có chung 1 vỏ bọc tạo thành 1 sợi cáp Thông dụng là loại 4 đôi, có các loại 25, 50 và 100 đôi.

 Phân loại

 UTP (Unshield Twisted Pair): Không có lớp lưới bọc chống nhiễu bên

ngòai các đôi cáp Sử dụng trong nhà, khỏang cách ngắn, tốc độ truyền thấp.

 STP (Shield Twisted Pair): Có lớp lưới bọc chống nhiễu bên ngòai các đôi

cáp Sử dụng ngòai trời, khỏang cách lớn, tốc độ truyền cao hơn UTP.

 FTP (Foil Twisted Pair) hoặc ScTP (Screened Twisted Pair) : Dùng 1 lớp

lá kim lọai thay cho lưới Dễ sản xuất và giá thành rẻ hơn lọai STP.

I Đường truyền hữu tuyến

I Đường truyền hữu tuyến

 Cáp xoắn đôi (Tiếp theo)

 Hạng cáp UTP (Category)

 Cat 1 : Dùng cho điện thọai Analog, 8-10KHz

 Cat 2 : Dùng cho điện thọai Digital, 1MHz

 Cat 3 : Dùng cho mạng LAN Ethernet, 16MHz

 Cat 4 : Dùng cho mạng LAN Token ring, 20MHz

 Cat 5 : Dùng cho mạng LAN Fast Ethernet, 100MHz

 Cat 6 : Dùng cho mạng LAN Gigabit Ethernet, 250MHz

 Cat 7 : Dùng cho mạng LAN 10 Gigabit Ethernet, 600MHz

 Hạng cáp STP : Dùng trong mạng Token của IBM.

 Chiều dài đường truyền :

 UTP : 100m

 STP : 1.000m

 Trường hợp đường truyền dài hơn cần có Repeater

 Repeater : Thiết bị mạng dùng để khuếch đại tín hiệu trên đường

truyền (do tín hiệu bị suy giảm dọc theo chiều dài đường truyền).

 Thường sử dụng trong mạng hình sao (Star topology), kỹ thuật truyền

I Đường truyền hữu tuyến

 Cáp đồng trục (Coaxial)

 Gồm 1 dây lõi và 1 lưới bọc bên ngòai nên gọi là cáp đồng

trục Cấu trúc này giúp chống nhiễu tốt hơn (so với lọai TP) Băng thông rộng (1GHz) và chiều dài đường truyền lớn (vài

km mới cần repeater)

 Phân loại : Theo trở kháng, loại 50 Ohm dùng cho tín hiệu số,

75 Ohm dùng cho tín hiệu Analog và truyền hình cáp Theo đường kính gồm Thicknet (RG-8) và Thinnet (RG-58)

 Thường sử dụng trong mạng dạng Bus, kỹ thuật truyền

Baseband hoặc Broadband

I Đường truyền hữu tuyến

 Cáp quang (Fiber Optics)

 Nguyên lý : Truyền sóng ánh sáng (tần số rất cao) trên môi trường

thuỷ tinh hoặc nhựa trong suốt.

 Đặc điểm : Băng thông và tốc độ truyền cao (50Tbps) Chiều dài

đường truyền rất lớn (hàng ngàn km) Khả năng chống nhiễu tốt và

độ suy giảm tín hiệu nhỏ, vài chục km mới cần repeater Giá thành đắt, khó lắp đặt và quản lý.

 Nguồn phát sáng : Đèn LED hoặc laser bán dẫn Các bước sóng

thông dụng là 850, 1.300 và 1.550 nano-mét.

 Thường sử dụng theo Ring topology Trước đây chỉ dùng trong

mạng WAN, ngày nay đang sử dụng nhiều trong LAN do giá thành đã giảm nhiêu

 Phân loại : Đơn mode (Single Mode) đường kính 8/125 microns,

truyền xa hơn, giá đắt hơn Đa mode (Multi Mode) đường kính 50/125 và 62.5/125 microns, truyền gần hơn, giá rẻ.

Bài tập:

• So sánh cáp quang với cáp đồng.

II Đường truyền vô tuyến

 Tốc độ truyền c (mét/giây), tuỳ thuộc chiết suất n của môi trường (trong

chân không c = 300.000 km/s, trong sợi quang 200.000 km/s)

 Quan hệ c =  f.n

 Tần số toàn bộ phổ điện từ được chia ra các băng tần LF MF, HF,

VHF, UHF, SHF…

II Đường truyền vô tuyến

 Sóng Radio

 Sử dụng các băng tần thấp VLF, LF và MF Bước sóng dài

 Khoảng cách đường truyền rất lớn (1.000km) do có khả năng

phản xạ giữa mặt đất và tầng điện ly

 Dải thông hẹp nên tốc độ truyền thấp, dễ bị nhiễu bởi khí hậu

II Đường truyền vô tuyến

 Sóng Vi ba (Microwave)

 Sử dụng tần số siêu cao SHF

8-10GHz Bước sóng ngắn

 Khoảng cách đường truyền ngắn do

chỉ truyền theo đường thẳng, Ăng ten thu/ phát phải nhìn thấy nhau Để kéo dài đường truyền phải đặt Repeater trên các tháp cao (tháp 100m có thể truyền xa 80 km)

 Ít bị nhiễu hơn sóng Radio, nhưng bị

hấp thụ bởi nước khi mưa (đối với dải 4-8GHz)

 Băng tần ít bị quản lý hơn Một số dải

tần không cần xin phép sử dụng vd :

băng tần ISM (Industrial, Scientific,

Medical) 2,4GHz hoặc 5GHz

II Đường truyền vô tuyến

 Sóng hồng ngoại

 Bước sóng cực ngắn (mm)

 Sử dụng trong nhà, khoảng cách ngắn (vài

mét), bị cản bởi các vật chắn.

 Không cần xin giấy phép sử dụng tần số.

 Ứng dụng chủ yếu trong mạng LAN, kết

nối ngoại vi với máy tính và các bộ điều khiển từ xa trong gia đình.

Bài tập :

So sánh các loại môi trường truyền vô tuyến

III Mạng điện thoại công cộng

 POTS (Plan Old Telephone System)

 PSTN (Public Switched Telephone Network)

III Mạng điện thoại công cộng

Các tổ chức cung cấp dịch vụ điện thoại

 Cty Điện thọai nội hạt LEC (Local Exchange Carrier) cung cấp dịch vụ trong

1 vùng LATA (Local Access & Transport Area) Mỗi vùng có mã vùng (Area code) riêng Tổng đài Tandem kết nối các tổng đài trong 1 vùng.

 Cty Điện thọai đường dài IXC (Inter-Exchange Carrier) kết nối các tổng đài liên vùng Tổng đài Toll kết nối giữa các tổng đài trong 1 liên vùng.

 Cty Điện thọai Quốc tế Kết nối với các quốc gia khác Mỗi quốc gia có mã Quốc gia riêng.

 Ở VN cũng có cấu trúc tương tự : Mỗi tỉnh thành có Cty điện thọai, Kết nối

liên tỉnh có Cty Viễn thông Liên tỉnh VTN, kết nối quốc tế qua Cty Viễn thông Quốc tế VTI (thuộc Tập đoàn VNPT) Hiện có 3 tổng đài Toll trên toàn quốc.

III Mạng điện thoại công cộng

 Cấu trúc mạng điện thoại

 Kết nối theo sơ đồ tổng đài trung tâm hoặc tổng đài phân cấp.

 Gồm 3 thành phần chính : Local loop, Trunk và Switching Office..

III Mạng điện thoại công cộng

Local loop (Mạch vòng nội hạt, đường dây hạ kế, CO line)

 Đường truyền thọai, sóng Analog hình sin Băng thông nhỏ 3KHz

 Để kết nối và truyền tín hiệu số với đường dây điện thọai, các máy

tính cần có 1 thiết bị làm nhiệm vụ điều chế (Modulation) và giải

điều chế (demodulation) Thiết bị này gọi là Modem.

 Có 2 lọai modem : Analog và Digital

III Mạng điện thoại công cộng

 Modem tương tự

 Dùng tín hiệu thọai làm sóng mang nên băng thông thấp, tốc độ thấp

(max 56Kbps trên chuẩn V.90 và V.92)

 Đường điện thọai sẽ báo bận khi đang kết nối nên không thể thực

hiện cuộc gọi điện thoại khi đã kết nối.

 Cước phí gồm cước cuộc gọi (do Cty Điện thọai thu) và cước truyền

dữ liệu (do ISP thu)

 Ngày nay ít được sử dụng do tốc độ truyền quá chậm.

 Có 3 phương pháp điều chế chính : Điều biên, điều pha và điều tần.

III Mạng điện thoại công cộng

 Modem kỹ thuật số

 Dùng trên các đường dây thuê bao kỹ thuật số xDSL (Digital

Subscriber Line) Thông dụng nhất hiện nay là đường KT số bất

đối xứng ADSL (Asynchronous DSL) do tốc độ truyền hướng

xuống (downstream) lớn hơn hướng lên (upstream), phù hợp với việc truy cập Internet hiện nay

 Dữ liệu sử dụng băng tần riêng có tần số cao, độc lập với băng tần thọai Do đó không bị bận điện thọai khi kết nối và có tốc độ truyền cao hơn (max 8Mbps, lên đến 24Mbps với chuẩn

ADSL2+) Tuy nhiên tốc độ truyền phụ thuộc vào khỏang cách

và tiết diện của đường dây

III Mạng điện thoại công cộng

 Modem kỹ thuật số (tiếp theo)

 Nhà cung cấp dịch vụ cần lắp đặt các DSLAM (DSL Access

Multiplexer) tại tổng đài điện thọai để tách riêng tín hiệu dữ liệu

và kết nối với ISP

 Tại nhà thuê bao cũng cần 1 Splitter để tách/ ghép 2 tín hiệu

thọai và dữ liệu từ đường dây điện thọai đến máy điện thọai và modem ADSL

III Mạng điện thoại công cộng

WLL (Wireless Local Loop)

điện thoại di động.

 Cho phép kết nối Internet tốc độ cao (tương đương ADSL)

 Không cần lắp đặt ăng ten tại nhà

 Máy điện thoại ở vị trí cố định không di chuyển, vùng phủ

sóng hạn chế

 MMDS (Multichannel Multipoint Distribution Service) Sử

dụng vi ba dải bước sóng 10-12 cm, tầm phủ sóng max 50 km

 LMDS (Local Multipoint Distribution Service) Sử dụng dải

bước sóng ngắn mm, tầm phủ sóng 3-5 km Như vậy cần rất

III Mạng điện thoại công cộng

 Đường trung kế và kỹ thuật ghép kênh

 Các đường trung kế (trunk)

 Dùng để truyền nhiều cuộc gọi đồng thời giữa các tổng đài với nhau

 Dùng phương pháp ghép nhiều kênh thọai có băng thông nhỏ vào 1

đường truyền vật lý có băng thông lớn hơn.

 Có 2 phương pháp ghép kênh chính:

 Ghép kênh phân chia tần số FDM (Frequency Division Multiplexing) Nhiều

kênh có dải tần nhỏ khác nhau vào 1 đường truyền có dải tần lớn Trong

cáp quang kỹ thuật này gọi là WDM (Wavelength Division Multiplexing)

 Ghép kênh phân chia thời gian TDM (Time Division Multiplexing) Mỗi kênh

sẽ được truyền trong 1 khỏang thời gian sau đó cho kênh khác truyền trong khỏang thời gian kế tiếp Trên cáp quang ngày nay đang sử dụng

các kỹ thuật SONET/SDH (Synchronous Optical Network/ Synchronous

Digital Hierarchy)

III Mạng điện thoại công cộng

 Dùng cho đường truyền Analog qua cáp đồng hoặc viba

 Mỗi kênh thọai 3KHz được dành riêng 1 dải thông 4KHz 1KHz còn lại để phân cách các kênh kế nhau tránh nhiễu xuyên kênh

 Ghép nhiều kênh thành các đơn vị lớn hơn:

 12 kênh 4KHz  Group 60KHz.

 5 Group  Super group (60 kênh).

 10 Super group  Master group (600 kênh).

 Hiên nay đã ghép đến 230.000 kênh/ đường truyền.

III Mạng điện thoại công cộng

WDM

 Là 1 biến thể của FDM dùng cho cáp quang.

 Thay vì mô tả bằng tần số trên cáp quang có giá trị lớn chiếm nhiều con số, người ta mô tả bằng giá trị bước sóng Tốc độ truyền có thể lên đến 200 kênh mỗi kênh 10GHz.

 Kỹ thuật WDM mật độ cao mới DWDM (Dense WDM) cho

phép truyền đến 2.500 kênh mỗi kênh 10GHz.

III Mạng điện thoại công cộng

TDM

 Dùng cho các đường truyền kỹ thuật số Dữ liệu thoại Analog sẽ được mã

hoá (Code) để truyền trên kênh số Digital, tại đầu thu tín hiệu sẽ được giải

mã (Decode) ngược lại ra Analog Thiết bị này được gọi là Codec.

 Kỹ thuật thông dụng là PCM (Pulse Code Modulation) Mỗi khung thời gian

125 µs tín hiệu thoại 4KHz sẽ được lấy 8.000 mẫu/s (theo quy định của định lý Nyquist) và mã hoá ra tín hiệu số Gía trị số này sẽ được truyền đi

và được giải mã để khôi phục tín hiệu analog tại đầu thu.

 Trong kỹ thuật PCM vi sai DPCM (Differential PCM), thay vì truyền giá trị

lấy mẫu người ta truyền giá tri sai biệt giữa các mẫu Phương pháp này còn gọi là điều chế Delta

III Mạng điện thoại công cộng

 Sử dụng cho dữ liệu 23 kênh, 1

kênh để đồng bộ và báo hiệu.

III Mạng điện thoại công cộng

SONET/ SDH

 Chuẩn SONET (Synchronous Optical Network) do Cty điện thoại AT&T

Mỹ đề xuất từ 1985 Sau đó CCITT (bây giờ là ITU) công nhận là chuẩn

Quốc tế và ban hành với tên gọi SDH (Synchronous Digital Hierarchy) Hai chuẩn này tương đương nhau và gọi chung là SONET/SDH.

 Mỗi kênh cơ bản STS-1 (Synchronous Transport Signal) gồm 8.000

frame, mỗi frame 810 byte được phát theo từng khung thời gian 125 µs tạo ra tốc độ truyền 51,84 Mbps Trong đó 50,112 Mbps là truyền dữ

liệu, phần còn lại dành cho các thông tin quản lý Các kênh khác được ghép lại từ nhiều kênh cơ bản này Các kênh thông dụng gồm STM-1, STM-4, STM16 và STM-64

III Mạng điện thoại công cộng

Hệ thống chuyển mạch (Switching Office).

 Local loop và trunk là các thành phần bên ngoài tổng đài

Hệ thống chuyển mạch là các thiết bị nằm bên trong tổng đài.

III Mạng điện thoại công cộng

Hệ thống chuyển mạch (tiếp theo).

 Hiện có 3 phương pháp chuyển mạch đang được sử

dụng:

 Chuyển mạch kênh (Circuit Switching)

 Chuyển mạch thông báo (Message Switching)

 Chuyển mạch gói (Packet Switching)

III Mạng điện thoại công cộng

Hệ thống chuyển mạch (tiếp theo).

 So sánh chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói

IV Mạng điện thọai di động

 Còn gọi là điện thoại tế bào (Cell phone)

 Hiện nay đã trải qua 3 thế hệ công nghệ:

• Thế hệ 1 : Analog voice (IMTS, AMPS)

• Thế hệ 2 : Digital voice (D-AMPS, GSM, CDMA, PDC)

• Thế hệ 2.5 : Có bổ sung tính năng truyền data tốc độ thấp

(GPRS, EDGE , EV-DO)

• Thế hệ 3 : Digital voice + data (W-CDMA)

V Mạng truyền hình cáp

 Tận dụng mạng truyền hình cáp (analog) đang được sử dụng rộng rãi để truyền data (digital)

 Sử dụng băng tần 5-42MHz cho dữ liệu Upload và 550-750 MHz

cho download (dải tần 54-550 dùng cho TV và Radio FM)

 Trước đây sử dụng chủ yếu là cáp đồng trục Ngày nay người ta sử dụng

hệ thống cáp lai HFC (Hybrid Fiber Coax) Do có băng thông rất lớn nên có thể truyền data tốc độ cao (max 30 Mbps).

 Ngày nay người ta bắt đầu chuyển qua sử dụng toàn bộ cáp quang để kết nối từ nhà cung cấp đến tận nhà thuê bao FTTH (Fiber To The Home)

V Mạng truyền hình cáp

 Tại nhà khách hàng cần các Modem cáp để điều chế tín hiệu

(tương tự Modem điện thoại) theo chuẩn IEEE 802.14

 Tại nhà cung cấp dịch vụ cần lắp đặt các thiết bị CMTS (Cable

Modem Termination System) tương tự DSLAM trong mạng điện

thoại

V Mạng truyền hình cáp

 Hệ thống mạng cáp điện lực có thể ghép 1 sóng mang tín hiệu số

để truyền data Mạng truyền trên đường dây điện lực được gọi là

PLC (Power Line Communication) hoặc BPL (Broadband Power

Line)

 Trước đây chưa được sử dụng do không thể truyền qua các hệ

thống máy biến thế (mạng điện chia ra các hệ thống hạ thế

220-380V, trung thế 10-30KV và cao thế 220-500KV) Ngày nay đã được khắc phục bằng các thiết bị bypass như : injector, repeater và

extractor

VI Mạng điện lực

 Tại nhà cung cấp sẽ trang bị hệ thống Base Station

 Tại nhà khách hàng sẽ kết nối qua PLC Modem

VI Mạng điện lực

VII Truyền thông Vệ tinh

 Là 1 dạng repeater bay rất cao xung quanh trái đất

 Làm việc ở tần số cao 3-30GHz

 Theo cơ chế làm việc gồm 2 loại :

 Thụ động : Chỉ phản xạ sóng từ trạm phát đến trạm thu, tần số uplink và downlink bằng nhau

 Thông minh : Nhận thông tin ở 1 tần số, tách sóng, khuếch đại

và trộn sóng ở tần số khác để phát lại đến trạm thu

VII Truyền thông Vệ tinh

 Theo độ cao quỹ đạo gồm 3 loại : GEO, MEO và LEO

1. Vệ tinh địa tĩnh GEO (Geostationary Earth Orbit)

 Có chu kỳ quay 24 giờ/vòng (bằng trái đất) nên có vị trí cố

định so với mắt đất Độ cao lớn (35.800km trên đường xích đạo) nên cần có trạm mặt đất công suất lớn

 Mỗi vệ tinh có góc nhìn 20 nên chỉ cho phép tổng cộng 180 vệ

tinh trên bầu trời Các quốc gia có thể thuê hoặc sở hữu riêng

 Mỗi vệ tinh gồm 40 bộ tiếp sóng, mỗi bộ có băng thông 80MHz

 Hệ thống thông dụng hiện nay là VSAT (Very Small Aperture

Terminals)

 Có 5 băng tần : L, S, C, Ku và Ka

VII Truyền thông Vệ tinh

2. Vệ tinh quỹ đạo trung bình MEO (Medium Earth

Orbit)

 Không ở vị trí cố định mà di chuyển trên bầu trời (~6

giờ/vòng), thiết bị mặt đất cần công suất nhỏ hơn so với GEO.

 Hiện không sử dụng trong viễn thông Hệ thống vệ tinh

định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) đang sử dụng quỹ đạo này.

3. Vệ tinh quỹ đạo thấp LEO (Low Earth Orbit)

 Cho phép các thiết bị cầm tay và ăng ten nhỏ có thể liên

lạc trực tiếp với vệ tinh.

 Thời gian trễ nhỏ, chỉ vài ms so với 270 ms của GEO

 Do vệ tinh quay rất nhanh trên bầu trời nên cần 1 hệ thống

nhiều vệ tinh để không bị gián đoạn liên lạc.

VII Truyền thông Vệ tinh

3. Vệ tinh LEO (tiếp theo)

Hiện có 3 dự án đã được triển khai nhưng không còn sử dụng tiếp do chi phí quá cao:

 Hệ thống Iridium của Motorola

 Hệ thống GlobalStar

 Hệ thống Teledesic của Microsoft

VII Truyền thông Vệ tinh