TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG
ThS. HOÀNG QUANG TRUNG
KỸ THUẬT VIBA SỐ
TẬP BÀI GIẢNG
(Lưu hành nội bộ)
năng di động l u thế lớn nhất của các hệ thống ny.Các hệ thống vô tuyến
tiếp sức mặt đất (terrestrial radio-relay) có dung lợng từ thấp tới cao, có
khả năng thay thế tốt các tuyến cáp đồng trục trong các mạng nội hạt lẫn
đờng trục. Với thời gian triển khai tơng đối thấp, tính cơ động của các hệ
thống vô tuyến tiếp sức mặt đất hơn hẳn một số loại hệ thống khác. Một u
điểm nữa của các hệ thống ny l rất dễ triển khai, ngay cả trong các điều kiện
địa hình gây nhiều trở ngại cho việc triển khai các loại hệ thống dung lợng
cao khác nh trong các đô thị, hoặc qua các vùng có địa hình rừng núi với cự
ly chặng liên lạc lên đến 70 km, trung bình l từ 40 dến 45 km. 3
Truyền dẫn viba tần nhìn thẳng (LOS-Line Of Sight) cung cấp kết nối băng
rộng tương đối qua một tuyến đơn hay một chuỗi các tuyến nối đuôi. Một
tuyến kết nối một thiết bị đầu cuối vô tuyến tới một tuyến khác hoặc trạm lặp.
Tuyến Viba tầm nhìn thẳng được minh họa như hình 1.1. Khoảng cách của
tuyến phụ thuộc vào độ cao của antenna.
Hình 1.1. Mô hình truyền viba chuyển tiếp
4
1.2. H thng thụng tin viba
Thông tin sóng cực ngắn giữa hai điểm bắt đầu xuất hiện vo những năm 30
của thế kỷ trớc tuy nhiên lúc bấy giờ do khó khăn về mặt kỹ thuật nên chỉ
lm việc ở dảI sóng mét do vậy u điểm của thông tin siêu cao tần cha đợc
phát huy. Năm 1935 đơng thông tin VTTS đầu tiên đợc thnh lập ở
Newyooc v Philadenphi chuyển tiếp qua 6 địa điểm v chuyền đợc 5 kênh
thoại. V TTVTTS bùng nổ sau chiến tranh thế giới lần thứ hai. Hệ thống vi
ba số bắt đầu hình thnh từ đầu những năm 50 v phát triển mạnh mẽ cùng với
sự phát triển của kỹ thuật viễn thông.
1.3. Phõn loi h thng
Theo dung lợng (tốc độ bít tổng cộng B ở đầu vo) các hệ thống vi ba số
đợc phân thnh:
- Các hệ thống dung lợng thấp: B < 10 Mb/s;
- Các hệ thống dung lợng trung bình: B = (10 - 100 Mb/s);
- Các hệ thống dung lợng cao: B > 100 Mb/s.
Theo cự ly liên lạc (haul)
- Tuyến di (cự ly liên lạc lớn hon 400km): thờng l những đờng trục có
dung lợng lớn so sánh đợc với cáp quang. Dải tần đợc sử dụng rộng rãi từ
4 đến 6 GHz.
- Tuyến ngắn (cự ly liên lạc dới 400km): dung lợng thấp, thông thờng
1DS1, 4DS1, 1E1, 4E1 dùng để nối các trung tâm chuyển mạch di động. Dải
tần thờng sử dụng khoảng 15 GHz vì ở dải tần ny cho phép thu gọn kích
thớc của an ten v thiết bị. Do chặng ngắn nên không cần phân tập để chống
lại hiện tợng phađing. Nguyên nhân gây gián đoạn liên lạc chủ yếu gây do
ma nên cần có hệ số khuyếch đại lớn v chặng ngắn. Với chặng lớn hơn
thờng sử dụng dải tần L6GHz, U6GHz hoặc 11GHz dung lợng thấp. Dải tần
ny không chịu ảnh hởng pha đing do ma nên có thể bảo đảm cự ly liên lạc
xa hơn. 9
1.4. u, nhc im ca viba s
u im:
+ Do lm việc ở dải sóng siêu cao tần nên đảm bảo đợc việc truyền những tín
hiệu dải rộng.
+ Độ rộng dải tần siêu cao khoảng 30GHz do đó nhiều đi có thể lm việc
đồng thời.
+ Hầu nh không bị can nhiễu khí quyển v công nghiệp
+ Trong dải sóng SCT dễ dng tạo ra các hệ thống an ten có tính định hớng
thống truyền dẫn nối số chuẩn giả định 25000Km. Đối với HRDP 2500Km
cho một tỷ số lỗi 2,5x10
-7
trừ tác động của thiết bị ghép kênh. Trong các hệ
thống viba số, tỷ số lỗi này sẽ phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế hiện nay, đạt
được đối với ít nhât là 99% thời gian. Do đó giá trị thấp của tỷ lệ lỗi khoảng
10
-7
là thích hợp cho truyền dẫn số chuẩn giả định 2500Km. CCITT đã
khuyến nghị là tỷ lệ lỗi bit đối với một đoạn bậc cao 25000Km trong đường
chuẩn giả định dài nhất không lớn hơn 10
-6
trong hơn 4% của tạp âm phút
trong tháng bất kỳ.
1.5.2. Tỷ số lỗi cao
Khoảng thời gian mà tỷ số lỗi cao có thể vượt quá, làm ảnh hưởng rất
lớn đến thiết kế một hệ thống. Một yêu cầu là tỷ số lỗi cao không được vượt
quá 0,01% của tháng bất kỳ đối với một mạch 2500Km, sẽ có tác động đến
tính kinh tế của một hệ thống thực. Tuy vậy, một yêu cầu là tỷ số lỗi này
không được vượt quá 0,1% của tháng bất kỳ sẽ tạo nên một hệ thống kinh tế
hơn, nhưng người ta không so sánh với các hệ thống viba FDM-FM hiện có.
Các số liệu mà nó được chấp nhận, cũng là phù hợp, ở một nơi nào đó trong
hai cực trị này và là 0,054% của tháng bất kỳ khi sử dụng thời gian hợp thành
một giây.
12
1.5.3. Chỉ tiêu giây không lỗi trong một thời gian dài
Tỷ lệ lỗi bit (BER) không cho một đánh giá chính xác đặc tính của mạch
số liệu trừ khi biết phân bố của lỗi. Tiêu chuẩn tỷ số lỗi của khối đánh giá tốt
hơn, nhưng lại đòi hỏi về cỡ của khối số liệu và tốc độ số liệu, mà chúng lại
2500 Km
1 2 3 4 5 6 7 8 9
64 Kbit/s 64 Kbit/s 64 Kbit/s
64 Kbit/s
- Thiết bị ghép kênh số bậc nhất
- Thiết bị ghép kênh số bậc khác tại các n-ớc phân bậc do CCITT khuyến nghị
Đoạn vô tuyến số
Đ-ờng truyền dẫn số chuẩn giả định đối với các hệ thống viba có
dung l-ợng trên mức thứ cấp (Theo Khuyến nghị 566-1, CCIR)15
1.6.2. Các đoạn vô tuyến số
Theo khuyến nghị 556 của CCIR, một đoạn vô tuyến số bao gồm hai
thiết bị đầu cuối vô tuyến liên tiếp và môi trường truyền dẫn liên kết giữa
chúng, cung cấp toàn bộ các phương thức phát và thu giữa hai khung phân bố
số liên tiếp. Do việc bổ sung các bit mào đầu kể cả trong thiết bị vô tuyến, nên
tốc độ bit từng đoạn vô tuyến số có thể khác so với mức phân cấp do CCITT
khuyến nghị hoặc khác so với việc ghép tổng hợp của nó.
1.6.3. Các tỷ số lỗi bit cho phép
Do ảnh hưởng lan truyền và các ảnh hưởng khác, nên đặc tính tỷ lệ lỗi
bit được biểu thị bằng ký hiệu thống kê là phần trăm thời gian. Trong khi thiết
lập các chỉ tiêu BER, một số yếu tố khác được đưa vào xem xét, đó là độ đo
lỗi bit yêu cầu trong một khoảng thời gian nhất định phụ thuộc vào độ lớn tỷ
số lỗi do hiện tượng đột biến lỗi đó và cần phải đưa trượt vào tính toán. Điều
đó có thể nói rằng, trong khi hoạt động bình thường, sẽ xuất hiện các khoảng
chu kỳ tỷ số lỗi bit cao, chúng sẽ gây ra các gián đoạn ngắn, chủ yếu do các
điều kiện truyền lan bất lợi làm giảm mức tín hiệu mong muốn hoặc tăng mức
tín hiệu tạp âm. HRDP tương ứng với mạch chỉ tiêu chất lượng bậc cao được
định rõ trong Khuyến nghị G.821 của CCITT, nó cũng tạo nên một phần của
chính. (ứng dụng trong các trung tâm chuyển mạch hoặc tổ chức các mạng
Internet).
1.7.1 Viba số điểm nối điểm
Mạng vi ba số điểm nối điểm hiện nay được sử dụng phổ biến. Trong các
mạng đường dài thường dùng cáp sợi quang còn các mạng quy mô nhỏ hơn
như từ tỉnh đến các huyện hoặc các ngành kinh tế khác người ta thường sử
dụng cấu hình vi ba số điểm-điểm dung lượng trung bình hoặc cao nhằm thoả
mãn nhu cầu của các thông tin và đặc biệt là dịch vụ truyền số liệu. Ngoài ra,
trong một số trường hợp, viba dung lượng thấp là giải pháp hấp dẫn để cung
cấp trung kế cho các mạng nội hạt, mạng thông tin di động.
18
1.7.2 Vi ba số đa điểm
Mạng vi ba số này trở thành phổ biến trong một số vùng ngoại ô và nông
thôn. Mạng bao gồm một trạm trung tâm phát thông tin trên một an ten đẳng
hướng phục vụ cho một số trạm ngoại vi bao quanh. Nếu các trạm ngoại vi
này nằm trong phạm vi (bán kính) truyền dẫn cho phép thì không cần dùng
các trạm lặp, nếu khoảng cách xa hơn thì sẽ sử dụng các trạm lặp để đưa tín
hiệu đến các trạm ngoại vi. Từ đây thông tin sẽ được truyền đến các thuê bao.
Thiết bị vi ba trạm ngoại vi có thể đặt ngoài trời, trên cột.v.v mỗi trạm ngoại
vi có thể được lắp đặt thiết bị cho nhiều trung kế. Khi mật độ cao có thể bổ
sung thêm thiết bị; được thiết kế để hoạt động trong các băng tần 1,5GHz -
1,8GHz và 2,4GHz sử dụng một sóng mang cho hệ thống hoàn chỉnh.
Hiện nay các hệ thống điểm nối đến đa điểm 19GHz đã được chế tạo và
lắp đặt ở Châu Âu để cung cấp các dịch vụ số liệu (Kbit/s) Internet trong
mạng nội hạt khoảng cách 10Km. Trạm trung tâm phát tốc độ bit khoảng
8,2Mb/s và địa chỉ mỗi trạm lại sử dụng kỹ thuật TDMA.
19
Khi sóng vô tuyến lan truyền dọc theo bề mặt trái đất, thì năng lượng
truyền dẫn bị tiêu hao. Mức độ tiêu hao này phụ thuộc vào hằng số điện dẫn
và điện môi hiệu dụng của đất. tương tự như khi sóng đi dọc theo đường dây.
Khi tần số sóng trên 30MHz đất có tác dụng như một dây dẫn kém gây tiêu
hao lớn. Do đó, trong thực tế khi truyền sóng trên mặt đất người ta thường
chọn sóng có tần số thấp.
2.1.2. Sóng không gian
Sóng không gian là một loại sóng quan trọng trong thông tin VHF,UHF
và SHF. Năng lượng truyền của sóng không gian từ anten phát đến anten thu
theo ba đường truyền tương ứng với sóng trực tiếp, sóng phản xạ từ mặt đất
và sóng phản xạ từ tầng đối lưu.
23
Bầu khí quyển chia ra làm 3 tầng:
+ Tầng đối luu: là lớp khí quyển từ mặt đất lên đến độ cao khoảng (10 -
15)km. Càng lên cao mật độ phần tử khí càng giảm, làm thay đổi phương
truyền của các tia sóng. Tầng này thích hợp cho việc truyền sóng ngắn.
+ Tầng bình lưu: là lớp khí quyển nằm trong miền từ tầng đối lưu lên
đến độ cao khoảng 60km, tầng này có mật độ phần tử khí thấp, chiết suất
khí có tác dụng làm khúc xạ tia sóng, đổi phương truyền, làm cho các tia
sóng phát từ mặt đất lên tầng bình lưu sẽ bị đổi phương truyền quay về
mặt đất. Do vậy rất thích hợp cho việc truyền sóng cực ngắn.
+ Tầng điện ly: là tầng khí quyển cao nằm từ độ cao (60 - 2000)km,
miền này hấp thụ nhiều tia tử ngoại có năng lượng lớn, các tia này có tác
dụng phân ly các phần tử
khí trở thành các ion tự do, ở tầng này mật độ phân tử khí giảm thấp. Khi
tia sóng được phát lên gần tầng điện ly thì cũng bị phản xạ bẻ cong và
quay trở lại mặt đất do vậy rất thích hợp cho việc truyền sóng ngắn.
24
lan trong không gian tự do, được tính như sau:
lần lượt là khoảng cách truyền dẫn và bước sóng của
sóng vô tuyến.
Copyright: Tài liệu đại học ©