Kỹ Thuật Viễn Thông
Câu 1 . Hãy trình bày các thành phần cơ bản của hệ thống viễn thông và chức năng của các thành phần đó ?
*Thiết bị đầu cuối
Dùng để giao tiếp giữa 1 mạng và người hay máy móc bao gồm máy điện thoại, máy fax, máy in. Thiết bị
đầu cuối chuyển đổi thong tin sang tín hiệu điện và trao đổi các tín hiệu điều khiển với mạng lưới.
* Thiết bị chuyển mạch
Dùng để chuyển mạch được sử dụng để thiết lập môi trường truyền dẫn giữa các thuê bao bất kỳ.
* Thiết bị truyền dẫn
Dùng để nối thiết bị đầu cuối với nhau, giữa các tổng đài với nhau hoặc giữa các tổng đài và các thuê bao để
truyền đi các tín hiệu điện nhanh chóng và chính xác.
Câu 2: trình bày các yếu tố ảnh hưởng tới giới hạn và chất lượng của hệ thống truyền thông?
CÓ HAI NHÂN TỐ LÀM GIỚI HẠN HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG:
-Băng Thông(Bandwith)
PHỔ của tín hiệu là những tần số có trong tín hiệu
Độ rộng băng tuyện đối của tín hiệu là độ rộng của phổ.(tín hiệu có thể có độ rộng băng không giới hạn)
Hầu hết năng lượng của tín hiệu nằm trong dải hẹp tần số và được gọi là độ rộng băng hiệu dụng hay độ rộng
băng 3dB.
Độ rộng băng của tín hiệu tin:
Độ rộng băng của kênh truyền thông:
Nguyên tắc:
Kênh truyền thông không thể truyền qua được những tín hiệu có tần số lớn hơn độ rộng băng của nó.
-NHIỄU
Nhiễu điện là bất cứ năng lượng không mong muốn nào rơi vào trong dải thông của tín hiệu
-Phân loại nhiễu:
Nhiễu tương quan: có mối tương quan giữa nhiễu và tín hiệu. Nhiễu chỉ tồn tại khi tồn tại tín hiệu.
Nhiễu không tương quan: nhiễu tồn tại hiển nhiên, không phụ thuộc vào sự tồn tại của tín hiệu hay không.
Câu 3: trình bày các yếu tố ảnh hưởng tới dung năng kênh truyền thông
Dung năng kênh truyền là tốc độ truyền thông cực đại mà vẫn đảm bảo độ tin cậy.
Dung năng kênh ảnh hưởng bởi:
Năng lượng các xung đầu vào
Khoảng cách truyền dẫn
*3 bước của quá trình PCM:
-Lấy mẫu: Quá trình trích lấy tin tức tương tự theo một chu kỳ nhất định được gọi là chu kỳ lấy mẫu hay còn
gọi là quá trình tạo tín hiệu PAM
+ Nguyên tắc: Tốc độ lấy mẫu ít nhất là 2B.
+Fs được gọi là tốc độ Nyquist
-Lượng tử hoá
+Quá trình làm tròn biên độ các mẫu trong PAM tới một số hữu hạn các mức.
+Các mức này được gọi là mức lượng tử.
+Số mức lượng tử phụ thuộc vào số bít mã hoá cho một mẫu : n bít,L = 2n
+Thông thường L = 256 mức
-Mã hoá: mỗi mẫu lượng tử được mã hoá bởi số bít cố định.
*Độ rộng băng truyền tín hiệu PCM
-Tốc độ tín hiệu PCM:
- Băng thông nhỏ nhất để truyền
Câu 6. Lượng tử hóa phi tuyến là gì? Mục đích của lượng tử phi tuyến? Khi nào nó được sử dụng?
Lượng tử hóa: là quá trình làm tròn biên độ các mẫu trong PAM tới một số hưữ hạn các mức.các mức này
được gọi là mức lượng tử.Số mức lượng tử phụ thuộc vào số bít mã hóa cho một mẫu: n bít, L=2n.
Phương pháp:
+Dùng bước lượng tử nỏ với biên độ tín hiệu vào nhỏ.
+ Dùng bước lượng tử dài hơn với biên độ tín hiệu vào lớn hơn hay khi biên độ tín hiện vào càng lớn
thì bước lượngt ử càng nhỏ
Thực hiện: 1.nén tín hiệu: luật µ(sd ở bắc mỹ) và luật A (ở châu Âu,Việt Nam)
2. Lượng tử hóa đều
Mục đích
+với số bít mã cho trước độ lượng tử phải đạt được SNR theo yêu cầu
+PCM phát triển cho hệ thống thoại
+tín hiệu thoại có biên độ chú ý là thấp-> dùng nhiều mức lượng tử->tỉ số tín hiệu trên tạp âm tăng
+do đó phần lớn thời gian ta có SNR là nhỏ
• Để cải thện SNR:lượng tử hóa ko đều hay phi tuyến
Câu 7. Trình bày sơ đồ khối và chức năng các thành phần của hệ thống truyền dẫn PCM
-Không tương thích với các hệ thống tương tự cũ.
Câu 9. Trong hệ thống truyền dẫn số một yêu cầu đặt ra là giữa đầu thu và phát phải có sự đồng bộ với
nhau. Anh (chị) hiểu thế nào là đồng bộ?
Đồng bộ là cùng pha,cùng tần số, hay tín hiệu clock là giống nhau…-> nơi thu và nơi phát cần phải đồng bộ
với nhau thì mới có thể tách được thông tin một cách chính xác. => tín hiệu clock ở nơi phát và nơi thu là phải
giốg nhau.
Câu 10. Phân biệt truyền dẫn đồng bộ và truyền dẫn không đồng bộ?
*Truyền dẫn không đồng bộ
-Trước khi dữ liệu truyền đi phải có ký hiệu khởi động.
-Kết thúc truyền phải có ký hiệu dừng
-Khi không có dữ liệu kênh ở trạng thái rỗi
-Thường được sử dụng để truyền số liệu tốc độ thấp.
*Truyền dẫn đồng bộ
-Các tín hiệu số được truyền đi liên tục với tốc độ không đổi.
-Tại đầu thu phải tạo ra và duy trì dao động với tần số nhịp đồng bộ với tín hiệu số đầu vào trong suốt thời gian
truyền dẫn.
-Sử dụng cho hệ thống truyền dẫn tốc độ cao
Câu 11. Có thể dùng xung vuông để truyền dẫn được không? Giải thích tại sao có, tại sao không?
-Dạng xung truyền dẫn có thể sử dụng xung vuông.
-Dạng sóng xung vuông chứa thành phần tần số tới vô cùng.
-Kênh truyền không thể truyền xung vuông này mà không biến dạng.
Câu 12. Ghép kênh là gì? Phân biệt các kỹ thuật ghép kênh ?
Ghép kênh: truyền dẫn thông tin từ nhiều nguồn tới nhiều đích đến trên cùng môi trường truyền dẫn
Các kỹ thuật ghép kênh ?
-Ghép kênh phân chia theo thời gian: Time-division multiplexing (TDM)
+Độ rộng xung lấy mẫu ngắn hơn nhiều so với thời gian trôi qua cho đến khi tín hiệu được lấy mẫu lần nữa.
+Trong khoảng thời gian trên có thể chèn nhiều xung của các kênh khác nhau.
+Mỗi kênh đều chiếm băng tần như nhau nhưng được truyền ở những thời điểm khác nhau trên kênh.
+Khoảng thời gian kênh được chia thành nhiều khoảng nhỏ, gọi là khe thời gian Time Slot (TS)
-Ghép kênh phân chia theo tần số : Frequency-division multiplexing (FDM)
riêng biệt. Mỗi kênh nhận một từ 8 bít trong chu kỳ 125us và tạo ra luồng 64 Kbps như ban đầu.
- TS16 được định nghĩa để dùng cho báo hiệu kênh liên kết, nó mang thông tin báo hiệu cho tất cả người dùng
trong khung đó. Các thông tin báo hiệu như: thiết lập cuộc gọi, giữ cuộc gọi, giải phóng cuộc gọi.
- Thông tin báo hiệu ở trong TS16, trong cùng Frame với dữ liệu tiếng nói , hình thức báo hiệu như vậy được
gọi là báo hiệu kênh kết hợp.
- Ngoài hình thức báo hiệu trên, các tổng đài điện tử số hiện nay còn sử dụng hệ thống báo hiệu kênh chung
CCS, trong đó báo hiệu của các kênh thoại được truyền trên một đường riêng. Điển hình của phương thức báo
hiệu này là hệ thống báo hiệu số 7: CSS-7.
Câu 15: Trong hệ thống TDM cần thực hiện các hình thức đồng bộ gì? Các hình thức đó thể hiện trong
kênh E1 như thế nào?
Trong hệ thống TDM cần thực hiện 2 hình thức đồng bộ:
-Đồng bộ bít
tín hiệu clock nơi phát và nhận phải giống nhau
Thực hiện : cả 2 phía phát và thu cùng lấy tín hiệu đồng hồ từ 1 đồng hồ chuẩn hoặc nơi thu có thể tách tín hiệu
đồng hồ từ luồng TDM tới
- Đồng bộ khung
+Để nơi nhận biết đâu là vị trí bắt đầu khung tin thì tín hiệu đồng bộ khung được chèn vào cùng với các tín
hiệu vào và đặt ở TS0
+Để nơi thu phát hiện được đồng bộ khung thì từ mã đồng bộ khung được tạo ra từ các phương pháp tạo ngẫu
nhiên sao cho nó ko trùng với dữ liệu của bất cứ nhánh nào cũng như từ đồng bộ ở các khung khác
Kênh E1 là kênh được ghép theo nguyên tắc phân chia theo thời gian từ 32 kênh E0, mỗi kênh có tốc độ
64kbps theo cách ghép từ - từ.
Trong 32 kênh đó có 30 kênh dùng để chứa dữ liệu tiếng nói, 2 kênh dùng cho các chức năng đồng bộ và báo
hiệu.
Đồng bộ bit được thể hiện trong kênh E1
-TS0 Dành 4 bit cho tín hiệu đồng bộ, phía phát và phía thu căn cứ 4 bít được mã hoá này để biết là mất đồng
bộ hay không.
Đồng bộ khung được thể hiện trong kênh E1
- TS0 được dùng cho tín hiệu đồng bộ khung
- Từ đồng bộ khung cần thiét để báo cho bộ giải ghép biết vị trí của các kênh riêng lẻ trong luồng 2.048 Mbps.
tính của nó.
Bít 0: Biểu diễn bởi mức điện bằng 0 trong suốt chu kỳ sóng
- Mã Manchester
Quy định dạng sóng:
Bít 1: Biểu diễn bởi mức điện áp dương trong nửa chu kỳ đầu và mức điện áp âm trong nửa chu kỳ
cuối của sóng.
Bít 0: Biểu diễn bởi mức điện âm trong nửa chu kỳ đầu và mức điện áp dương trong nửa chu kỳ cuối
của sóng.
- Mã B6ZS
Thay thế 6 bít 0 liên tiếp bởi từ mã đặc biệt theo quy định:
Nếu xung cuối cùng là + thì từ mã là: 0 + - 0 - +
Nếu xung cuối cùng là - thì từ mã là: 0 - + 0 + -
VD:
0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1
0 + 0 + - 0 - + - + 0 – 0 - + 0 + - + -
- Mã B8ZS
Thay thế chuỗi 8 bít 0 liên tiếp theo luật sau
Nếu xung cuối cùng là dương thì thay bởi: 0 0 0 + - 0 - +
Nếu xung cuối cùng là âm thì thay bởi: 0 0 0 - + 0 + -
Bít thứ 4 và 7 là các bít vi phạm quy tắc AMI.
- Mã HDB3: mã lưỡng cực mật độ cao
Thay thế 4 bít 0 liên tiếp bởi 000V hay B00V
-bít V sẽ có cực tính vi phạm luật AMI
-0000 được thay bởi 000V nếu tổng số bít 1 trước đó là chẵn
-0000 được thay bởi B00V nếu tổng số bít 1 trước đó là lẻ
-B là xung dương hay âm sao cho DC =0
Câu 17: Trình bày các phương pháp lan truyền sóng điện từ.
- Lan truyền sóng đất: Bề mặt trái đất và tầng khí quyển thấp đóng vài trò như các ống dẫn sóng và cho phép
sóng có thể lan truyền đi xa vòng quanh trái đất.
+ Áp dụng cho các sóng dài.
-Ưu điểm:
+Đơn giản trong thiết kế hệ thống
+Không cần đồng bộ
+Trễ ít do không cần phải xử lý nhiều.
-Nhược điểm:
+Sử dụng băng tần không hiệu quả.
+Dung lượng thấp
* TDMA
-Mỗi kênh sử dụng toàn bộ băng tần của hệ thống nhưng chỉ trong một phần nhỏ thời gian.
-Ưu điểm: Có thể gán nhiều thời gian hơn khi dung lượng kênh truyền là lớn
+Dung lượng lớn (3X FDMA); Công suất tiêu hao nhỏ (1/3 FDMA)
-Nhược điểm: Yêu cầu cơ cấu đồng bộ chính xác
* CDMA
-Mỗi kênh sử dụng toàn bộ băng thông của hệ thống và trong cùng thời điểm nhưng mỗi kênh sẽ phân biệt
nhau bởi từ mã sử dụng để mã hoá số liệu
-Ưu điểm:
+Sử dụng băng tần hiệu quả - không gian mã lớn
+Không cần cơ chế đồng bộ sẽ các kênh khác nhau.
+Chống nhiễu tốt
+Dung lượng lớn (3X TDMA); công suất tiêu hao nhỏ ( 1/25 TDMA)
-Nhược điểm:
+Yêu cầu băng tần truyền dẫn lớn
+Thực hiện nhờ kỹ thuật trải phổ
Câu 19: Trình bày các nguyên tắc xây dựng mạng điện thoại tổ ong.
- Vùng phủ sóng được chia thành các ô nhỏ được gọi là Cell. Trong mỗi ô có một trạm cơ sở.
- Các tần số sử dụng ở một cell có thể dùng lại (ReUse) ở Cell khác nếu khoảng cách giữa chúng đủ lớn.
- Các Cell gần nhau không được sử dụng cùng tần số để tránh nhiễu giao thoa.
- Chức năng Handover: Cho phép MS có thể thay đổi BS trong quá trình di chuyển khi đang thực hiện cuộc
gọi.
- Theo dõi liên tục vị trí của MS để chuyển cuộc gọi đến khi cần.
về người dùng.
- Mỗi nhà cung cấp dịch vụ di động có cơ sở dữ liệu lưu
các thông tin cố định về người dùng.
- Thông tin về thuê bao và thông tin tài khoản:
+ IMSI, MSISDN.
+ Thông tin về dịch vụ bổ sung.
+ Thông tin về thiết bị di động của người dùng (IMEI)
+ Các thông tin nhận thực.
Câu 22. Trong hệ thống GSM, SIM là gì ? Các số nhận dạng được lưu trong SIM và chức năng của
chúng ?
-Modun nhận dạng thuê bao: SIM (Subscriber Identity Module )
-SIM chứa các thông tin sau:
+IMSI (International Mobile Subscriber Identity): số nhận dạng thuê bao di động quốc tế – 15-digit bao gồm
Mobile Country Code, Mobile Network Code, Mobile Subscriber Identification Number
+Được gửi khi MS vào mạng hay thực hiện thao tác cập nhận vị trí.
+MSISDN : Số ISDN của thuê bao di động - số này không được định tuyến trong mạng cố định.
*SIM có thể được gọi là một thẻ thông minh (smartcard) nó có : CPU, hệ thống bus nối RAM và EEPROM và
các giao diện điện)
Các số nhận dạng được lưu trong SIM và chức năng của chúng (chưa làm ^^ )
Câu 23: Trình bày cấu trúc địa lý của mạng GSM? Và vai trò của nó trong việc tìm gọi thêu bao .
cấu trúc địa lý của mạng GSM
-Phân chia theo vùng mạng: Mỗi quốc gia có nhiều mạng. Các mạng liên kết với nhau thông qua GMSC.
- Phân chia theo vùng phục vụ: Mỗi mạng chia thành các vùng phục vụ MSC/VLR.
+ Định tuyến cuộc gọi: Đường truyền sẽ được nối đến MSC/VLR đang phục vụ thuê bao đó.
+ Mỗi MSC/VLR thông tin về thuê bao lưu lại VLR: Thông tin đăng kí và các dịch vụ của thuê bao. Thông tin
về vị trí của thuê bao.
- Phân chia theo vùng địa vị:
+ vùng phục vụ lại được chia thành các vùng địa vị: LA
+ Mỗi LA được xác định bởi: nhận dạng vùng định vị LAI.
+ Một LA có thể bao gồm 1 số ô và thuộc 1 hay nhiều BSC.
Kênh GSM900 có 124 kênh tần số.
+ Sử dụng 2 dải 25 MHz.
Uplink(MS to BTS): 890 – 915 MHz.
Downlink(BTS to MS): 935 – 960 MHz.
Mỗi dải trên chia thành các kênh có độ rộng 200 KHz.
Khoảng cách cặp kênh lên và xuống 45 MHz.
Dó đó 125 cặp kênh tần số được sử dụng nhưng thông thường 124 kênh được dùng và 1 kênh còn lại để bảo
vệ.Trong thực tế, các kênh cạnh nhau không bao giờ được sử dụng trong một Cell.
+ Mỗi kênh tần số lại được ghép theo TDM.
- DCS1800 làm việc trong dải tần 1710-1880 MHz và được phân bố như sau:
DSC1800 có 374 kênh tần số.
Câu 25: Trình bày các bước mà MS và mạng cần thực hiện khi MS thực hiện cập nhật vị trí khi MS di
chuyển giữa 2 vùng định vị thuộc sự quản lý của 2 MSC khác nhau.
Câu 26: Các bước cần thực hiện để thực hiện cuộc gọi từ MS.
- MS phải thực hiện đăng nhập lần đầu để thâm nhập vào mạng.
- MS quét để tìm tần số đúng ở kênh FCCH
- Tìm kênh SCH để nhận đồng bộ thời gian, nhận số khung TDMA và số nhận dạng ô.
- Thực hiện cập nhập vị trí để báo cho VLR phụ trách và HLR biết rõ vị trí của nó.
- Để cập nhật vị trí MS nhận LAI từ BCCH và báo cho hệ thống biết.
- VLR chấp nhận cập nhận vị trí nó sẽ đánh dấu tích cực và IMSI của MS.
- VLR sẽ báo cho HLR biết về vị trí hiện tại của MS.
- MS di chuyển từ LAI này đến LA này đến LA khác.
Th1: hai LA thuộc cùng MSC/VLR. yêu cầu cập nhật vị trí chỉ gửi tới MSC/VLR đó.
Th2: 2 LA thuộc 2 MSC/VLR khác nhau.
<bài dưới của luyến>
1.MS dùng RACH(kênh thâm nhập ngẫy nhiên)để yêu cầu kênh báo hiệu
2,BSC/TRC ấn định kênh báo hiệu cho MS bằng kênh AGCH.(kênh cho phép thâm nhập)
3,MS yêu cầu thiết lập cuộc gọi bằng kênh SDCCH(kênh điều khiển riêng đứng một mình) tới MSC/VLR.trên
kênh SDCCH chứa các thông tin báo hiệu cho cuộc gọi như:
+đánh dấu MS đang tích cực ở VLR
+ Tách sóng quang.
+ Khuêch đại nhằm để bù suy hao bù tán sắc.
+ Khôi phục tín hiệu quang.
Chức năng chuyển đổi ánh sáng thu được thành tín hiệu điện
Câu 30. Ghép kênh phân chia theo bước sóng là gì? Sơ đồ thực hiện?
Ghép kênh phân chia theo bước sóng (Wavelength Division Multiplexing) là phương thức ghép kênh quang
theo bước sóng, cho phép ghép nhiều sóng quang có bước sóng khác nhau nhờ vào một bộ MUX
(multiplexing) rồi truyền trên 1 sợi quang. Các sóng khác nhau sẽ được tách ra nhờ vào một bộ DEMUX
(demultiplexing) ở đầu bên kia của sợi quang.
Trong đó các luồng tín hiệu quang từ các nguồn có các bước sóng khác nhau λ1, λ2, , λn được ghép lại nhờ bộ
ghép kênh MUX. Bộ ghép MUX phải đảm bảo ít suy hao và không cho sự xuyên nhiễu giữa các luồng. Các
luồng tín hiệu sau khi ghép được truyền trên một sợi quang tới phía thu. Trên một tuyến đường có cự ly dài thì
chùm sóng quang được khuếch đại nhờ các bộ khuếch đại.
Bộ chia luồng DEM, tại đầu thu sẽ tách các luồng sóng quang λ1, λ2, , λn tới các bộ thu Rx tương ứng của
từng luồng. Tiếp theo các bộ tách sóng quang trong thiết bị thu Rx, khôi phục lại các tín hiệu điện của từng
luồng tương ứng với phía phát.
Khuếch đại tín hiệu quang theo 2 cách:
-Chuyển đổi tín hiệu quang thành điện, khuếch đại tín hiệu điện rồi lại chuyển thành tín hiệu quang
-Khuếch đại tín hiệu quang trực tiếp (khuếch đại quang sợi)
Câu 31:Trong hệ thống thông tin quang,khếch đại tín hiệu quang thực hiện bằng cách nào? Cấu trúc và
nguyên lý hoạt động của khếch đại EDFA?
Cấu trúc
Isolator
Coupler
Isolator
Erbium-Doped
Fiber (10–50m)
Pump
Laser
• Một đoạn sợi quang pha tạp Er (10-50m)
bền E3 nên các điện tử này chuyển xuống E3 theo cơ chế phân rã ko bức xạ, sau 1 khoảng thời gian 10ns, điện
tử đc kích thích trở lại E1 và phát xạ ra photon
-Hiện tượng bức xạ bình thường có thể là bức xạ tự phát(là cơ chế bình thường khi điện tử nhảy mức năng lg)
hoặc sẽ xảy ra manh theo cơ chế bức xạ kích thích, tức là do sự có mặt của các photon mang năng lg = năng lg
dịch chuyển mức của các điện tử sẽ kích thích sự phát xạ và tạo thêm nhiều photon tỉ lệ với số photon của
chùm sáng. Bức xạ của Er ở vùng 1550 nm nên tín hiệu đc khuếch đại khi đi qua sợi pha tạp Er