Bài giảng Truyền số liệu: Chương 2 (Phần 2) - Lê Đắc Nhường

Chương 2 (Phần 2) tập trung phân tích về phương tiện truyền tin trong hệ thống truyền thông. Các nội dung chính trong chương này gồm có: Đường truyền vô tuyến (Wireless Media), truyền thông vô tuyến,...và một số nội dung khác. Mời các bạn cùng tham khảo.

Trang 1

Lê Đắc Nhường

Khoa Toán Tin - Trường Đại học Hải Phòng

E-mail: Nhuongld@yahoo.com Cell Phone: 0987.394.900

Trang 2

2.2 Phương tiện truyền tin( Transmission media )

2/54

 Là phương tiện được dùng để truyền thông tin

 Nó được chia thành hai loại: phương tiện truyền thông được dẫnhướng (hữu tuyến) và phương tiện truyền thông không được dẫnhướng (vô tuyến) Trong cả hai trường hợp, sự truyền thông đều ởdưới dạng sóng điện từ

 Với đường truyền hữu tuyến, sóng được truyền dọc theo một đườngtruyền đặc, ngược lại với môi trường vô tuyến sóng được truyền quakhí quyển

13 September 2010

Author: Lê Đắc Nhường

Trang 3

 Phương tiện truyền thông được chia thành 2 loại:

 Phương tiện truyền thông hữu tuyến (Guided Media)

 Phương tiện truyền thông vô tuyến (UnGuided Media)

Trang 4

Tác động của phương tiện truyền thông

4/54

 Chất lượng truyền dữ liệu phụ thuộc vào đặc tính của môi trường

truyền lẫn tín hiệu

 Đối với phương tiện truyền có dẫn hướng: bản thân phương tiện truyền

đóng vai trò quan trọng hơn trong việc xác định các giới hạn truyền thông.

 Đối với các phương tiện truyền thông vô hướng: dải thông của tín hiệu có vai

trò quan trọng hơn so với phương tiện truyền.

Trang 5

 Môi trường truyền các tín hiệu là sóng điện từ Phân loại:

 Sóng radio ( Radio Waves )

Trang 6

 Tín hiệu sóng điện từ được dẫn dọc theo một môi trường đặc - môi

trường vật lí mà dọc theo nó tín hiệu được truyền đi

 Một số loại:

 Dây đồng ( Copper Wire )

 Cáp xoắn đôi ( Twisted Pair )

 Cáp đồng trục ( Coaxial Cable )

 Cáp quang ( Optical Fibre )

Slide 6

Trang 7

 Mô tả: Gồm 2 đường dây đặt cách ly nhau và xuyên tự do qua môi

trường không khí

Trang 8

 Đặc điểm: Gây ra nhiễu xuyên âm và can nhiễu do ảnh hưởng lẫn

nhau của hau dây cáp song song  Dùng cáp nhiều lõi

 Sử dụng:

 Thích hợp cho các kết nối hai thiết bị cách xa nhau tối đa 50m,

 Truyền với tốc độ thấp 19.2 Kbps

 Ứng dụng: Tín hiệu truyền thường là mức điện thế hay cường độ

dòng điện dựa vào tham chiếu đất

Slide 8

Trang 9

 Ứng dụng: Tín hiệu truyền thường là mức điện thế hay cường độ

dòng điện dựa vào tham chiếu đất

Trang 10

 Rẻ nhất và được sử dụng rộng rãi nhất.

Slide 10

Trang 11

 Mô tả vật lý

 Gồm 2 sợi dây đồng cách điện xoắn lại thành các vòng đều nhau

 Các cặp dây được bó lại với nhau trong một sợi cáp

 Mục đích của việc xoắn dây để làm giảm nhiễu xuyên âm giữa

các cặp dây cạnh nhau trong cùng sợi cáp

 Để giảm nhiễu thì các cặp dây cạnh nhau trong cùng bó phải có

các nút xoắn có độ dài khác nhau

Trang 12

 Ứng dụng

 Trong mạng điện thoại: kết nối các máy điện thoại ở từng hộ gia đình tới tổng đài điện thoại địa phương ( Local telephone exchange ).

 Thường gọi là các vòng thuê bao ( Subscriber loops )

 Truyền thông bên trong các tòa nhà: nối các máy điện thoại tới hệ thống chi nhánh tổng đài điện thoại riêng PBX ( Private branch exchange ) của tổ chức.

 Mạng điện thoại và hệ thống PBX được thiết kế để hỗ trợ truyền tiếng nói sử dụng tín hiệu tương tự Dùng modem cũng có thể điều khiển được lưu lượng truyền dữ liệu số ở tốc độ truyền vừa phải.

Slide 12

Trang 13

Trang 14

 Cáp xoắn đôi cũng được sử dụng là phương tiện truyền tín hiệu số

 Đối với các kết nối tới một switch dữ liệu số hoặc PBX số trong

một tòa nhà, tốc độ truyền dữ liệu thường là 64kbps

 Kết nối các máy tính trong mạng LAN, đạt tốc độ 10Mbps,

100Mbps

 Với các ứng dụng đường dài, tốc độ có thể là 4Mbps hoặc hơn

Trang 15

Các đặc tính truyền thông

Sự suy giảm tín hiệu biến đổi rất mạnh theo tần số

Nhạy cảm với nhiễu và tạp nhiễu bởi dễ hết hợp với các trường

điện từ Ví dụ một sợi dây chạy song song với một đường dây điện

xoay chiều sẽ bắt năng lượng tần số 50Hz

Cáp xoắn đôi bị giới hạn về khoảng cách, băng thông (1MHz) và

tốc độ truyền dữ liệu 100Mbps

Trang 16

 Cáp xoắn đôi không bọc UTP (Unshielded Twisted Pair)

 Thông thường được dùng làm dây điện thoại

 Cũng được sử dụng trong các mạng LAN

 Dễ bị nhiễu bởi sóng điện từ bên ngoài

Slide 16

Trang 17

 Cáp STP (Shielded Twisted Pair)

 Cặp dây xoắn được bảo vệ bởi lớp bện kim loại

 Có giá thành cao hơn

Trang 18

Các loại cáp UTP

18/54

 Loại 2: thích hợp thông tin thoại và dữ liệu đến 4Mbps

 Loại 4: Giống loại 3 + tiêu chuẩn khác, có thể đạt đến 16Mbps

 Hiện tại: Loại 6 và Loại 7 (STP) dùng cho LAN 1Gbps

Trang 19

Category Bandwidth Data Rate Digital/Analog Use

1 very low < 100 kbps Analog Telephone

2 < 2 MHz 2 Mbps Analog/digital T-1 lines

5 100 MHz 100 Mbps Digital LANs

6 (dự kiến) 200 MHz 200 Mbps Digital LANs

7 (dự kiến) 600 MHz 600 Mbps Digital LANs

Trang 20

2.2.1.2 Cáp xoắn đôi ( Twisted Pair )

Trang 22

Cáp UTP và STP sử dụng đầu nối RJ-11, RJ-45

Trang 23

 Ngoài cáp STP và UTP còn có cáp xoắn có vỏ bọc ScTP-FTP (Screened Twisted-Pair) : FTP là loại cáp lai tạo giữa cáp UTP vàSTP, nó hỗ trợ chiều dài tối đa 100m

Trang 25

Dây dẫn trong Inner conductor

Là phương tiện truyền tải thông tin đa năng và được sử dụng rộng rãi

Trang 26

Các ứng dụng quan trọng:

 Phân phối truyền hình: hệ thống truyền hình cáp có khả năngtruyền tải hàng chục thậm chí hàng trăm kênh khác nhau trongphạm vi vài chục dặm

 Truyền thông điện thoại đường dài: sử dụng kỹ thuật dồn kênhtheo tần số FDM (frequency-division mutiplexing), một đường cápđồng trục có thể truyền hơn 10.000 kênh thoại đồng thời

Trang 27

Sơ đồ kết nối máy tính vào hệ thống dùng Thinnet

Trang 28

 Để kết nối máy tính vào một phân đoạn mạng dùng cáp đồngtrục dày ta phải dùng một đầu chuyển đổi-transceiver thông quacổng AUI của máy tính Cách kết nối tham khảo ở phầnTranceiver.

N-series connector.

Trang 29

Các đặc tính truyền dẫn

 Truyền được cả hai loại tín hiệu tương tự (analog) và số (digital)

 Do có lớp vỏ bảo vệ và cấu trúc đồng tâm nên ít bị ảnh hưởng củanhiễu và xuyên âm hơn so với cáp xoắn đôi

 Hạn chế hiệu năng chủ yếu là do sự suy giảm tín hiệu, nhiễu nhiệt

và nhiễu điều biến tương hỗ

Trang 30

 Sợi quang làm từ thủy tinh hỗn hợp có tỉ lệ mất mát tín hiệu cao

hơn nhưng kinh tế mà vẫn mang lại hiệu quả tốt.

 Sợi quang làm bằng plastic còn rẻ hơn nữa và có thể sử dụng

trong các kết nối cự li ngắn, có độ mất mát vừa phải, có thể chấp

nhận được.

Trang 32

 Hộp đấu nối cáp quang: do cáp quang không thể bẻ cong nên khi nối

cáp quang vào các thiết bị khác chúng ta phải thông qua hộp đấu nối

 Đầu nối cáp quang : đầu nối cáp quang rất đa dạng thông thường

trên thị trường có các đầu nối như sau : FT , ST , FC …

Trang 34

 Lõi là phần trong cùng, bao gồm một hoặc nhiều sợi rất mỏng làmbằng thủy tinh hoặc chất dẻo.

 Mỗi sợi (fiber) được bọc xung quanh một lớp sơn phủ làm bằng thủytinh hoặc plastic, có đặc tính quang học khác với phần lõi

 Lớp vỏ ngoài bao quanh một hoặc một bó các sợi, được làm từplastic và một số vật liệu khác

Slide 34

Trang 35

Ưu điểm so với cáp xoắn đôi và cáp đồng trục:

 Có dung lượng truyền lớn hơn: dải tần có thể sử dụng trongđường truyền cáp quang ~ 10 14 - 10 15Hz Nếu chỉ sử dụng 0.1%tần số quang thì dải thông đã là 100-1000GHz

 Cách ly với điện từ: do kết nối không liên quan tới điện nên nókhông bị nhiễu điện và ít bị lỗi đường truyền

Trang 36

Ưu điểm so với cáp xoắn đôi và cáp đồng trục:

 Nhỏ hơn và nhẹ hơn: cáp quang nhỏ và nhẹ hơn nhiều so vớicáp đồng trục và cáp xoắn đôi Một hệ thống cáp đồng trục lớn cóthể phải dùng loại cáp có đường kính 10-20cm, trong khi đó nếudùng cáp quang có đường kính chưa đến 1cm

 Không tỏa ra năng lượng, do đó ít gây nhiễu cho các thiết bịkhác, có khả năng bảo vệ nghe lén

Trang 37

Trang 38

Cần ít repeater  giảm giá thành và các nguồn gây lỗi

S o sánh đặc tính của các phương tiện truyền thông có dẫn

hướng trong kết nối điểm-điểm

Trang 39

 Các đường liên lạc điện thoại đường dài

 Ngày càng trở nên phổ biến trong các mạng điện thoại

 Các tuyến thông tin có cự ly trung bình khoảng 900 dặm

 Có dung lượng truyền cao (20000 - 60000 kênh thoại)

 Các đường liên lạc điện thoại đô thị

 Kết nối các tổng đài điện thoại trong một khu đô thị hoặc trong phạm

Trang 40

 Các đường liên lạc tổng đài nông thôn

 Kết nối các thị trấn và các ngôi làng

 Chu vi từ 25-100 dặm

 Phần lớn các hệ thống này có dưới 5000 kênh thoại

 Các thuê bao chi nhánh

 Nối cáp trực tiếp từ tổng đài trung tâm tới các hộ thuê bao

 Các mạng điện thoại đang mở rộng các dịch vụ trọn gói có khả năng

đáp ứng cả âm thanh, dữ liệu và phim ảnh.

 Mạng cục bộ: có tổng dung lượng tới 100Mbps và khả năng hỗ

trợ hàng ngàn các máy trạm

Trang 41

Các đặc tính truyền dẫn

 Hoạt động trong dải tần 1014Hz-1015Hz, chứa phần phổ hồngngoại và dải quang phổ thấy được

 Ánh sáng từ nguồn phát đi vào sợi thủy tinh hình trụ/ lõi plastic

 Các tia sáng ở những góc nông bị phản xạ và lan truyền dọc theodây dẫn, các tia khác bị hấp thụ bởi lớp sơn phủ quanh lõi (có hệ

số khúc xạ thấp)

Trang 42

Slide 42

Trang 43

Các đặc tính truyền dẫn: Ánh sáng lan truyền dọc theo lõi theo

một trong ba cách phụ thuộc loại vật liệu và bề rộng của lõi

Trang 44

Multimode khúc xạ bước (stepped index):

Multimode khúc xạ tăng dần (graded index):

Trang 45

 Multimode khúc xạ bước (stepped index):

 Bên trong sợi quang, chỉ có một số giới hạn các đường sáng cóthể truyền qua Hệ số khúc xạ ánh sáng dọc theo sợi quang khôngthay đổi Mỗi góc của tia sáng phản xạ tạo ra một đường truyền(path) được gọi là một mode

 Tùy vào góc phản xạ, các tia sáng sẽ mất một lượng thời giankhác nhau để truyền qua dây Do đó tín hiệu nhận được bị phântán và có bề rộng xung lớn hơn xung gốc

Trang 46

 Kiểu truyền multimode:

 Multimode khúc xạ tăng dần (Graded index):

 Hạn chế sự phân tán tín hiệu bằng cách dùng vật liệu lõi có hệ

số khúc xạ thay đổi (đa khúc xạ tăng dần)

 Ánh sáng bị khúc xạ một lượng lớn khi di chuyển ra xa lõi.Điều này làm hẹp bề rộng xung của tín hiệu nhận nhờ đó chophép tăng tốc độ truyền

Trang 47

Kiểu truyền Singlemode:

 Đường kính lõi được giảm đến chiều dài bước sóng đơn (3-10m)

 Chỉ có một góc sáng có thể truyền qua

 Tất cả các ánh sáng phát ra đều truyền theo một hướng dọc theoống dẫn  Bề rộng xung nhận được xấp xỉ xung gốc, do đó tăngđược tốc độ truyền và cho hiệu năng cao

Trang 48

So sánh giữa các kiểu truyền

Slide 48

Trang 49

Các loại nguồn sáng: Có 2 loại nguồn sáng là LED và IDL

 Điốt phát quang LED (Light-Emitting Diode)

 Rẻ hơn

 Hoạt động được trong dải nhiệt độ lớn hơn

 Thời gian hoạt động lâu hơn

 Điốt laser ILD (Injection Laser Diode)

 Hoạt động hiệu quả hơn

 Có tốc độ truyền dữ liệu cao hơn

Trang 50

 Phương tiện truyền thông không dây được hướng dẫn truyền và tiếpnhận bởi ăngten, để truyền ăngten bức xạ năng lượng vào môitrường và để tiếp nhận ăngten nhận năng lượng từ môi trường

 Hai loại hình cơ bản:

 Truyền có định hướng (Direction)

 Truyền đẳng hướng

Slide 50

2.2.2 Truyền thông vô tuyến

Trang 51

 Truyền có định hướng (Direction): ăngten truyền phát ra mộtchùm sóng điện từ tập trung hướng tới thiết bị nhận, do vậy trongquá trình truyền/nhận thông tin các ăngten phải được chỉnhhướng cẩn thận.

Trang 52

 Truyền đẳng hướng (Omidirection): các tín hiệu trải ra theo mọihướng và có thể thu được tại nhiều ăngten.

Slide 52

Trang 54

 Dải sóng radio

- Tần số 30MHz-1GHz

- Gồm dải tần VHF và một phần của dải UHF

- Dùng cho các ứng dụng đa hướng

- Tần số 2GHz-40GHz

- Thuộc một phần dải UHF và toàn bộ dải SHF

- Có khả năng tạo ra các chùm sóng định hướng

- Thích hợp đối với kiểu truyền thông điểm-điểm

- Sử dụng trong các vệ tinh liên lạc

 Dải phổ hồng ngoại

- Tần số 3.10 2 GHz-2.10 5 GHz

- Dùng cho các ứng dụng cục bộ kết nối điểm-điểm và các ứng dụng đa

điểm bên trong các khu vực giới hạn.

Trang 55

 Thông dụng nhất là loại ăngten chảo parabol (đường kính 3m)

 Ăngten được đặt cố định, hướng một chùm sóng hẹp thẳng tớiăngten nhận

 Phải đặt ở vị trí rất cao so với mặt đất

55/54

13 September 2010 Author: Lê Đắc Nhường

Trang 56

Vi ba mặt trái đất

 Mô tả vật lý

- Khoảng cách xa nhất giữa các ăngten (khi không có vật cản):

Trong đó : d : khoảng cách giữa các ăngten (km)

h : chiều cao của ăngten (m)

K : hệ số điều chỉnh (giá trị đề nghị là K=4/3)

Ví dụ: Hai ăngten sóng ngắn ở độ cao 100m có thể truyền xa:

56/54

100 33

Trang 57

- Để truyền xa cần sử dụng một loạt tháp chuyển tiếp sóng cực ngắn,liên kết các kết nối điểm-điểm để tạo ra đường truyền trên khoảng cáchmong muốn

Trang 58

Vi ba mặt trái đất - Các ứng dụng

58/54

 Kết hợp sử dụng cùng với cáp đồng trục và cáp quang trong cácdịch vụ viễn thông đường dài

 Trong phát thanh và truyền hình

 Kết nối điểm-điểm cự ly ngắn giữa các tòa nhà

 Dùng trong các mạch kín (closed-circuit) của TV

 Liên kết dữ liệu giữa các mạng LAN

 Sử dụng trong các ứng dụng đường vòng (bypass application)

Trang 59

 Tần số sử dụng 2GHz - 40GHz

 Các tần số tiềm năng cũng sẽ được đưa vào sử dụng, các tần số này

có dải thông lớn và tốc độ truyền dữ liệu cao hơn

 Có sự suy giảm nguồn phát, độ mất mát tín hiệu được tính:

Trang 60

 Hiện tượng giao thoa cũng gây hại cho sóng cực ngắn Do đó phải có

sự quy định chặt chẽ việc sử dụng các dải tần

Trang 61

 Vệ tinh truyền thông đóng vai trò là trạm chuyển tiếp sóng cực ngắn

 Sử dụng để kết nối 2 hoặc nhiều trạm thu/phát sóng cực ngắn mặt đất

 Nhận tín hiệu trên một dải tần (uplink), khuyếch đại hoặc lặp tín hiệu

và truyền trở lại trên một dải tần khác (downlink)

 Một quỹ đạo vệ tinh chỉ làm việc trên một số dải tần được gọi là cáckênh tiếp sóng hoặc là các transponder

Trang 62

Trang 63

(a) Một đường truyền kết nối điểm

-điểm thông qua vệ tinh sóng cực ngắn b) Đường truyền kết nối broadcast thông qua vệ tinh sóng cực ngắn

1 Vệ tinh tạo kết nối điểm-điểm giữa hai ăngten mặt đất

2 Vệ tinh cung cấp đường truyền thông giữa một trạm phát mặt đất vàmột số trạm thu trên mặt đất

Trang 64

 Để giữ vị trí cố định so với mặt đất vệ tinh phải có chu kỳ quay bằng

chu kỳ quay của trái đất (ở độ cao 35,784km)

 Hai vệ tinh sử dụng cùng tần số nếu ở gần sẽ gây nhiễu lẫn nhau,

do đó quy định hai vệ tinh cách khoảng 4o trong dải tần 4/6 GHz

(Đương lên 6GHz, xuống 4GHz) và 3o trong dải tần 12/14 GHz

 Số lượng các vệ tinh có thể sử dụng là khá hạn chế

Định dạng
Số trang	79
Dung lượng	1,84 MB