Kỹ thuật truyền số liệu - Chương 2: Truyền dẫn số liệu

60 trang vanle 2300

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Kỹ thuật truyền số liệu - Chương 2: Truyền dẫn số liệu", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

ky_thuat_truyen_so_lieu_chuong_2_truyen_dan_so_lieu.pdf

Nội dung text: Kỹ thuật truyền số liệu - Chương 2: Truyền dẫn số liệu

dce 2008 Chương 2 Truyền dẫn số liệu ¾ Khái niệm và thuật ngữ ¾ Truyền dẫn dữ liệu tương tự và dữ liệu số ¾ Suy hao đường truyền BK TP.HCM ¾ Dung lượng kênh truyền ¾ Mơi trường truyền dẫn cĩ định hướng ¾ Truyền dẫn khơng dây ¾ Lan truyền khơng dây ¾ Truyền đường thẳng (line-of-sight)
dce 2008 Thuật ngữ • Thành phần trong mơ hình truyền dữ liệu (dưới gĩc độ vật lý) –Thiết bị •Thiết bị phát (Transmitter) •Thiết bị thu (Receiver) – Mơi trường truyền (Medium) –Kết nối •Kết nối trực tiếp (Direct link) – Khơng cần các thiết bị trung gian •Kết nối điểm-điểm (Point-to-point) –Kết nối trực tiếp –Chỉ cĩ 2 thiết bị dùng chung kết nối •Kết nối nhiều điểm (Multi-point) – ≥ 2 thiet bị dùng chung kết nối Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 2
dce 2008 Chế độ truyền • Simplex mode – Khơng dùng rộng rãi vì khơng thể gởi ngược lại lỗi hoặc tín hiệu điều khiển cho bên phát – Television, teletext, radio • Half-duplex mode –Bộ đàm • Full-duplex mode – Điện thoại Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 3
dce 2008 Tín hiệu – Khái niệm miền thời gian • T/h liên tục –Thay đổi mịn theo thời gian • T/h rời rạc –Thay đổi từng mức theo thời gian • T/h tuần hồn –Mẫu lặp lại theo thời gian • T/h khơng tuần hồn –Mẫu khơng lặp lại theo thời gian Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 4
dce 2008 Biểu diễn tín hiệu ở miền tần số •Tín hiệu thực tế được cấu tạo bởi nhiều thành phần cĩ tần số khác nhau • Các tín hiệu thành phần là các sĩng hình sin •Tất cả các tín hiệu (tương tự lẫn số) đều cĩ thể được phân tích thành tổng của nhiều sĩng sin (khai triển Fourier) •Cĩthể biểu diễn tín hiệu theo miền tần số –Trục tung: các tần số cĩ trong tín hiệu –Trục hồnh: biên độ đỉnh của tín hiệu tương ứng với mỗi tần số Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 5
dce 2008 Tần số, phổ và băng thơng •Phổ –Tầm tần số chứa trong tín hiệu •Băng thơng tuyệt đối – Độ rộng phổ (được đo bằng sự chênh lệch tần số cao nhất và thấp nhất) –Băng thơng kênh truyền càng lớn, tốc độ truyền càng cao •Băng thơng hiệu dụng –Gọi tắt là băng thơng –Dải tầm tần số hẹp chứa hầu hết năng lượng của tín hiệu • Thành phần một chiều – Thành phần cĩ tần số bằng 0 Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 7
dce 2008 Truyền dẫn dữ liệu tương tự và số •Dữ liệu –Các thực thể chứa đựng thơng tin –Dữ liệu tương tự: giá trị liên tục trong 1 thời khoảng –Dữ liệu số: giá trị rời rạc theo thời gian •Tín hiệu –Dữ liệu được biểu diễn ở dạng tín hiệu điện hoặc điện từ – Tín hiệu tương tự • Thay đổi liên tục theo thời gian •Truyền trên nhiều mơi trường: hữu tuyến, quang, khơng gian – Tín hiệu số •Sử dụng 2 thành phần DC •Truyền dẫn –Trao đổi dữ liệu bằng cách lan truyền và xử lý tín hiệu Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 9
dce 2008 Truyền dẫn dữ liệu tương tự và số • Thơng thường – Tín hiệu tương tự truyền dữ liệu tương tự – Tín hiệu số truyền dữ liệu số • Trong một số trường hợp – Tín hiệu tương tự mang dữ liệu số – Tín hiệu số mang dữ liệu tương tự Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 10
dce 2008 Truyền dẫn tín hiệu tương tự và số •Truyền tín hiệu tương tự – Khơng quan tâm nội dung dữ liệu chứa đựng bên trong – Suy giảm tín hiệu theo khoảng cách – Dùng amplifier để khuếch đại tín hiệu (kể cả nhiễu) •Truyền tín hiệu số –Cần chú ý nội dung dữ liệu chứa đựng bên trong –Khoảng cách truyền ngắn – Dùng repeater để tăng khoảng cách truyền –Nhiễu khơng bị khuếch đại Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 11
dce 2008 Truyền dẫn số • Ưu điểm – Cơng nghệ số • Cơng nghệ LSI/VLSI làm giảm giá thành – Tồn vẹn dữ liệu •Nhiễu và suy giảm tín hiệu khơng bị tích lũy bởi các repeater •Truyền khoảng cách xa hơn trên các đường truyền kém chất lượng –Hiệu quả kênh truyền •TDM > FDM –Bảo mật •Các kỹ thuật mã hĩa để bảo mật dữ liệu dễ áp dụng –Tích hợp •Dữ liệu số và analog được xử lý tương tự nhau Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 12
dce 2008 Suy giảm tín hiệu •T/h nhận được khác với t/h truyền đi – Analog – suy giảm chất lượng t/h – Digital – lỗi trên bit • Nguyên nhân –Suy yếu và méo do suy yếu trên đường truyền – Méo do trễ truyền –Nhiễu Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 13
dce 2008 Độ suy yếu tín hiệu trên đường truyền • Định nghĩa (signal attenuation) –Khi một tín hiệu lan truyền qua một mơi trường truyền, cường độ (biên độ) của tín hiệu bị suy giảm theo khoảng cách – Tùy thuộc vào mơi trường truyền dẫn • Đối với mơi trường vơ tuyến, suy giảm cường độ t/h là một hàm phức tạp theo khoảng cách và thành phần khí quyển –Cường độ t/h nhận phải • Đủ mạnh để thiết bị nhận nhận biết được • Đủ cao so với nhiễu để t/h khơng bị lỗi •Suy yếu là một hàm tăng theo tần số –Kỹ thuật cân bằng độ suy yếu trên dải tần số – Dùng bộ khuyếch đai (khuyếch đại ở tần số cao nhiều hơn) – Đo bằng đơn vị decibel (dB) •Cường độ t/h suy giảm theo hàm mũ • Độ lợi/độ hao hụt của các tầng nối tiếp cĩ thể được tính bằng phép tốn đơn giản (+/-) Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 14
dce 2008 Độ suy yếu tín hiệu trên đường truyền • Cơng thức – Attenuation = 10log10(P1/P2) (dB) • P1, P2: cơng suất (watts) – Decibel (dB) là giá trị sai biệt tương đối • Cơng suất suy giảm ½ → độ hao hụt là 3dB • Cơng suất tăng gấp đơi → độ lợi là 3dB – Attenuation = 20log10(V1/V2) • Do cơng suất tiêu thụ trên điện trở R là P = V2/R –Giátrị sai biệt tuyệt đối • Decibel-watt (dBW) –1W làgiátrị tham khảo, tương ứng với 0dBW – Cơng suất (dBW) = 10log10 (cơng suất theo W) • Decilbel-milivolt (dBmV) –1mV làgiátrị tham khảo, tương ứng với 0dBmV – Điện áp (dBmV) = 20log10 (điện áp theo mV) – Đây là điện áp giả sử trên điện trở 75Ω Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 16
dce 2008 Trễ lan truyền tín hiệu • Méo trễ lan truyền –Chỉ xảy ra trong mơi trường truyền dẫn hữu tuyến –Vận tốc lan truyền thay đổi theo tần số •Vận tốc cao nhất ở gần tần số trung tâm • Các thành phần tần số khác nhau sẽ đến đích ở các thời điểm khác nhau • Cơng thức – Transmission propagation delay Tp = S/V • S : khoảng cách vật lý (meter) •V : vận tốc lan truyền tín hiệu trên mơi trường truyền, với sĩng điện từ: v = 2 x 106 (m/s) – Round trip delay Tx = N/R •N : khối lượng dữ liệu truyền (bit) •R : tốc độ truyền bit trên đường truyền. Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 17
dce 2008 Nhiễu • T/h thêm vào giữa thiết bị phát và thiết bị thu •Nhiễu nhiệt – Do dao động nhiệt của các electron trong chất dẫn •Hàm của nhiệt độ – Phân tán đồng nhất trên phổ tần số –Nhiễu trắng – Khơng thể loại bỏ → giới hạn hiệu suất của hệ thống –Nhiễu trong băng thơng 1Hz của bất kỳ chất dẫn nào –N0 = kT •N0: mật độ cơng suất nhiễu (watt/Hz) •k: hằng số Boltzmann (= 1.38 x 10-23 J/°K) • T: nhiệt độ (°K) –Nhiễu trong băng thơng B (Hz) N = kTB Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 18
dce 2008 Nhiễu •Nhiễu điều chế (intermodulation) – T/h nhiễu cĩ tần số là tổng hoặc hiệu tần số của các t/h dùng chung mơi trường truyền – Do tính phi tuyến của thiết bị thu/phát •Nhiễu xuyên kênh (crosstalk) – T/h từ đường truyền này ảnh hưởng sang các đường truyền khác – Cùng độ lớn (hoặc nhỏ hơn) nhiễu nhiệt •Nhiễu xung – Xung bất thường (spike) •e.g. ảnh hưởng điện từ bên ngồi –Thời khoảng ngắn –Cường độ cao – Ảnh hưởng nhiều đến quá trình trao đổi dữ liệu số • Xung 0.01s làm mất 50 bit dữ liệu nếu truyền ở tốc độ 4800bps Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 19
dce 2008 Tốc độ kênh truyền (khả năng kênh truyền) • Đặc điểm –Cĩthể truyền nhiều hơn một bit ứng với mỗi thay đổi của tín hiệu trên đường truyền. –Tốc độ truyền thơng tin cực đại bị giới hạn bởi băng thơng của kênh truyền • Cơng thức Nyquist –Nếu tốc độ truyền t/h là 2W thì t/h với tần số nhỏ hơn (hoặc bằng) W là đủ; ngược lại nếu băng thơng là W thì tốc độ t/h cao nhất là 2W C = 2W x log2M •C : tốc độ truyền t/h cực đại (bps) khi kênh truyền khơng cĩ nhiễu •W : băng thơng của kênh truyền (Hz) •M : số mức thay đổi tín hiệu trên đường truyền Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 20
dce 2008 Tốc độ dữ liệu • Baud rate (baud) –Nghịch đảo của phần tử dữ liệu ngắn nhất (số lần thay đổi tín hiệu đường truyền mỗi giây) – Tín hiệu nhị phân tốc độ 20Hz: 20 baud (20 thay đổi mỗi giây) • Bit rate (bps hoặc bit/s) – Đặc trưng cho khả năng của kênh truyền –Tốc độ truyền dữ liệu cực đại trong trường hợp khơng cĩ nhiễu –Bằng baud rate trong trường hợp tín hiệu nhị phân –Khi mỗi thay đổi đường truyền được biểu diễn bằng 2 hay nhiều bit, tốc độ bit khác với tốc độ baud • Quan hệ giữa Baud rate và Bit rate R = Rs x log2M = Rs x m –R : tốc độ bit (bit/s) –Rs : tốc độ baud (baud/s) –M : số mức thay đổi tín hiệu trên đường truyền –m : số bit mã hĩa cho một tín hiệu • Độ hữu hiệu băng thơng: B = R/W (bps Hz-1) Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 21
dce 2008 Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu • Signal to Noise ratio S SNR = 10 x log ( ) (dB) dB 10 N – S: cơng suất tín hiệu nhận – N: cơng suất nhiễu • Cơng thức Shannon-Hartley S C = W x log (1 + ) (bps) 2 N –C: tốc độ truyền t/h cực đại khi kênh truyền cĩ nhiễu •Tỉ số năng lượng t/h của 1 bit so với năng lượng nhiễu của 1 Hz Eb/N0 –Tb: thời gian truyền 1 bit –R: tốc độ bit của dữ liệu nhị phân –Eb = STb = S/R Eb/N0 = S/(RN0) = S/(kTR) •Tốc độ sai bit là hàm giảm của tỉ số này Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 23
dce 2008 Chương 2 Truyền dẫn số liệu ¾ Khái niệm và thuật ngữ ¾ Truyền dẫn dữ liệu tương tự và dữ liệu số ¾ Suy hao đường truyền BK TP.HCM ¾ Dung lượng kênh truyền ¾ Mơi trường truyền dẫn cĩ định hướng ¾ Truyền dẫn khơng dây ¾ Lan truyền khơng dây ¾ Truyền đường thẳng (line-of-sight)
dce 2008 Bước sĩng •Khoảng cách sĩng truyền được trong một chu kỳ •Khoảng cách giữa 2 điểm pha tương ứng trong 2 chu kỳ liên tiếp • Ký hiệu λ •Giả sử vận tốc t/h v – λ = vT – λ = v/f – c = 3*108 ms-1 (tốc độ ánh sáng) Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 25
dce 2008 Mơi trường truyền dẫn •Hữu tuyến (guided media – wire) –Cáp đồng – Cáp quang •Vơ tuyến (unguided media – wireless) –Vệ tinh –Hệ thống sĩng radio: troposcatter, microwave, • Đặc tính và chất lượng truyền dữ liệu được xác định bởi mơi trường và tín hiệu – Đối với hữu tuyến, mơi trường ảnh hưởng lớn hơn – Đối với vơ tuyến, băng thơng tạo ra bởi anten phát ảnh hưởng lớn hơn •Yếu tốảnh hưởng trong việc thiết kế: tốc độ dữ liệu và khoảng cách –Băng thơng •Băng thơng cao thì tốc độ dữ liệu cao –Suy yếu truyền dẫn •Nhiễu (nhiễu nhiệt, nhiễu điều chế, nhiễu xuyên kênh, nhiễu xung) –Số thiết bị nhận (receiver) • Trong mơi trường hữu tuyến, càng nhiều thiết bị nhận, tín hiệu truyền càng mau suy giảm Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 26
dce 2008 Cáp đồng: two-wire open line Single pair Terminating Connector Flat ribon Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 27
dce 2008 Cáp đồng: twisted-pair • Cách điện trên mỗi dây • Xoắn lại với nhau • Thường được bĩ lại Insulating outer cover Multi core Insulating outer cover Protective screen (shield) Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 28
dce 2008 Cáp đồng: twisted-pair • Ứng dụng – Mơi trường truyền dẫn thơng dụng nhất –Mạng điện thoại •Giữa các thuê bao và hộp cáp (subscriber loop) –Kết nối giữa các tịa nhà •Tổng đài nội bộ (Private Branch eXchange – PBX) –Mạng cục bộ (LAN) • 10Mbps hoặc 100Mbps • Ưu – nhược điểm –Rẻ –Dễ dàng lắp đặt, thao tác –Tốc độ dữ liệu thấp –Tầm ngắn Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 29
dce 2008 Cáp đồng: twisted-pair • Đặc tính truyền dẫn – Analog •Cần bộ khuếch đại mỗi 5km tới 6km (độ suy giảm t/h: ~1dB/km, chuẩn trong ĐT: ≤ 6dB) – Digital • Dùng tín hiệu tương tự hoặc tín hiệu số •Cần bộ lặp (repeater) mỗi 2km hoặc 3km –Khoảng cách giới hạn –Băng thơng giới hạn (1MHz) –Tốc độ dữ liệu giới hạn (100Mbps) –Dễ bị nhiễu và tác động của mơi trường ngồi Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 30
dce 2008 Cáp đồng: twisted-pair • Khơng vỏ bọc giáp – Unshielded Twisted Pair (UTP) –Dây ĐT bình thường –Rẻ nhất –Dễ lắp đặt –Dễ bị nhiễu trường điện từ bên ngồi •Vỏ bọc giáp – Shielded Twisted Pair (STP) –Vỏ giáp bện giúp giảm nhiễu và tác động bên ngồi – Đắt hơn –Khĩlắp đặt (cứng, nặng) Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 31
dce 2008 Cáp đồng: twisted-pair •UTP Cat 3 – Lên đến 16MHz – Được dùng trong liên lạc thoại ở hầu hết các văn phịng –Chiều dài xoắn (twist length): 7.5cm tới 10cm •UTP Cat 4 – Lên đến 20 MHz •UTP Cat 5 – Lên đến 100MHz – Được dùng phổ biến hiện nay trong các văn phịng –Chiều dài xoắn: 0.6cm đến 0.85cm – Thích hợp cho tốc độ truyền lên đến 100 Mbps (LAN) • STP Cat 3: thích hợp cho tốc độ truyền lên đến 10 Mbps Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 32
dce 2008 Cáp đồng: twisted-pair cable • Cable standards Tên Loại Mbps Thường được dùng Category 1 UTP 1 Modem Category 2 UTP 4 Token Ring-4 Category 3 UTP 10 10Base-T Ethernet Category 4 STP 16 Token Ring-16 Category 5 UTP 100 100Base-T Ethernet Category 5 STP 100 100Base-T Ethernet Category 5e UTP 100 1000Base-T Ethernet Category 6 UTP 200 1000Base-T Ethernet Category 7 STP 600 1000Base-T Ethernet Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 33
dce 2008 Cáp đồng: coxial • Ứng dụng – Mơi trường truyền linh hoạt nhất – Cáp truyền hình –Truyền dẫn ĐT khoảng cách xa •FDM •Cĩthể mang đồng thời 10.000 cuộc gọi •Sẽ bị thay thế bởi cáp quang –Kết nối các thiết bị khoảng cách gần –Mạng cục bộ • Đặc tính truyền dẫn –Hiệu ứng bề mặt (skin effect) – Analog •Cần bộ khuyếch đại mỗi vài km •Khoảng cách càng ngắn nếu tần số càng cao • Lên đến 500MHz – Digital •Cần bộ lặp (repeater) mỗi km •Khoảng cách càng ngắn nếu tốc độ dữ liệu càng tăng Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 35
dce 2008 Cáp đồng: đặc điểm chung •Tỷ lệ bit lỗi trên đường truyền (Bit Error Rate – BER) vào khoảng 10-6. •Dễ bịảnh hưởng của nhiễu (crosstalk, thermal, ) và mơi trường xung quanh. •Tốc độ truyền thơng tin thay đổi tùy theo phạm vi hệ thống được triển khai : –LAN: tốc độ 10Mbps ~ 100Mbps, khoảng cách khoảng vài trăm mét (UTP: length < 100 m). –WAN: tốc độ truyền thấp hơn, từ vài chục Kbps đến vài Mbps. Ví dụ: T1 ~ 1,5Mbps, E1 ~ 2Mbps, telephone line: 64Kbps Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 36
dce 2008 Cáp quang: cấu trúc Plastic coating Single core Optical core Optical cladding Multicore Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 37
dce 2008 Cáp quang: lợi ích và ứng dụng •Lợi ích – Dung lượng cao •Tốc độ dữ liệu hàng trăm Gbps (so với 100Mbps trên 1km coaxial cable và thấp hơn của twisted-pair cable) – Kích thước và trọng lượng nhỏ – Độ suy hao của tín hiệu trên đường truyền thấp. – Cách ly trường điện từ (khơng bịảnh hưởng của nhiễu và mơi trường xung quanh, khĩ câu trộm) –Khoảng cách giữa các bộ lặp xa –Tỷ lệ bit lỗi trên đường truyền vào khoảng 10-9 →10-12 • Ứng dụng –Phạm vi triển khai rất đa dạng: LAN (vài km), WAN (hàng chục km). – Mơi trường truyền thích hợp để triển khai các ứng dụng mạng số đa dịch vụ tích hợp băng rộng (Broadband Integrated Services Digital Networks) – Đường trung kế khoảng cách xa – Trung kế đơ thị – Trung kế tổng đài nơng thơn – Thuê bao –LAN Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 38
dce 2008 Cáp quang: đặc tính truyền dẫn • Sĩng lan truyền cĩ hướng 1014 đến 1015 Hz –Một phần phổ hồng ngoại và phổ nhìn thấy được • Light Emitting Diode (LED) –Rẻ –Tầm nhiệt độ hoạt động rộng –Tuổi thọ cao • Injection Laser Diode (ILD) –Hiệu quả hơn –Tốc độ dữ liệu cao hơn • Wavelength Division Multiplexing Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 39
dce 2008 Cáp quang : chế độ truyền multimode: several paths/time delays narrow: 1 wavelength no time delays Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 40
dce 2008 Cáp quang : chế độ truyền Step-index Graded-index multimode Single-mode multimode Nguồn sáng LED/ILD LED/ILD ILD Băng thơng Rộng (lên đến Rất rộng (200MHz- Cực rộng (3GHz- 200MHz/km) 3GHz/km) 50GHz/km) Ghép nối Khĩ Khĩ Khĩ Ứng dụng Truyền dữ liệu Đường điện thoại Viễn thơng đường máy tính (khoảng cách trung bình) dài Giá thành Rẻ nhất Trung bình Đắt nhất Đường kính lõi 50-125 50-125 2-8 (µm) Đường kính vỏ 125-440 125-440 15-60 (µm) Độ suy giảm 10-50 7-15 0.2-2 (db/km) Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 41
dce 2008 Mơi trường truyền dẫn hữu tuyến • Đặc tính truyền dẫn điểm-điểm Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 43
dce 2008 Vơ tuyến •Truyền và nhận thơng qua anten •Khắc phục những khĩ khăn về địa •Cĩ hướng lý khi triển khai hệ thống – Chùm định hướng (focused beam) •Tỷ lệ bit lỗi trên đường truyền – Địi hỏi sự canh chỉnh hướng cẩn (BER) thay đổi tùy theo hệ thống thận được triển khai. Ví dụ: BER of •Vơ hướng satellite ~ 10-10 – Tín hiệu lan truyền theo mọi hướng •Tốc độ truyền thơng tin đạt được –Cĩthể được nhận bởi nhiều anten thay đổi, từ vài Mbps đến hàng •Tầm tần số trăm Mbps –2GHz đến 40GHz • Vi sĩng (microwave) •Phạm vi triển khai đa dạng: LAN • Định hướng cao (vài km), WAN (hàng chục km) • Điểm-điểm •Chi phí để triển khai hệ thống ban •Vệ tinh đầu rất cao – 30MHz đến 1GHz •Vơ hướng • radio –3 x 1011 đến 2 x 1014 (Hz) •Hồng ngoại •Cục bộ Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 44
dce 2008 Vơ tuyến: sĩng viba mặt đất •Chảo parabol (thường 10 inch) • Chùm sĩng định hướng theo đường ngắm (line of sight) • Độ suy giảm t/h 4πd 2 L =10log( λ ) dB –d: khoảng cách – λ : bước sĩng – Độ suy giảm tỉ lệ thuận bình phương khoảng cách → cần amplifier/repeater mỗi 10-100km – Độ suy giảm thay đổi theo mơi trường (càng tăng khi cĩ mưa) •Viễn thơng khoảng cách xa – Thay thế cho cáp đồng trục (cần ít bộ amp/repeater, nhưng phải nằm trên đường thẳng) •Tần số càng cao thì tốc độ dữ liệu càng cao Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 46
dce 2008 Vơ tuyến: sĩng viba mặt đất Band (GHz) Bandwidth (MHz) Data rate (Mbps) 2712 63090 11 40 90 18 220 274 Hiệu suất sĩng viba số Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 47
dce 2008 Vơ tuyến: sĩng vệ tinh •Vệ tinh là trạm trung chuyển •Vệ tinh nhận trên một tần số, khuyếch đại (lặp lại tín hiệu) và phát trên một tần số khác •Cần quĩ đạo địa tĩnh – Cao 35.784 km • Ứng dụng –Truyền hình – Điện thoại đường dài –Mạng riêng • Đặc tính –Thường trong khoảng tần số 1-10 GHz • 10 GHz: hấp thụ bởi tầng khí quyển –Cặp tần số thu/phát – (3.7-4.2 downlink, 5.925-6.425 uplink) 4/6 GHz band – (11.7-12.2 downlink, 14-14.5 uplink) 12/14 GHz band –Tần số cao hơn địi hỏi tín hiệu phải mạnh để khơng bị suy giảm –Trễ 240-300ms, đáng chú ý trong viễn thơng Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 48
dce 2008 Vơ tuyến: vệ tinh VSAT : very smal aperture terminal down Satellite down link link Satellite Up E down q link 2 u 2 , a 3 link t 0 o 0 r i a m l i Up O l e r s b i link t Earth ground Footprint VSAT VSAT station Earth Hub station point-to-point point-to-multipoint Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 49
dce 2008 Vơ tuyến: sĩng radio •Vơ hướng, 30MHz – 1GHz – Antena khơng cần cĩ hình đĩa và khơng cần chỉnh hướng • Sĩng FM, truyền hình UHF và VHF •Ít bị suy giảm do mưa, xuyên qua khí quyển •Truyền theo đường ngắm (line of sight) •Bịảnh hưởng bởi nhiễu đa kênh (multipath) –Phản xạ Ionosphere Troposphere Refracted wave Direct wave Reflected wave Radio tower Radio tower Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 50
dce 2008 Vơ tuyến: sĩng hồng ngoại •Truyền theo đường thẳng (hoặc phản xạ) •Cản bởi các bức tường •Bộ điều khiển TV từ xa, cổng điều khiển bằng hồng ngoại (IRD port) Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 51
dce 2008 Lan truyền khơng dây • Lan truyền sĩng mặt đất –Tín hiệu đi theo bề mặt cong của trái đất –Tần số lên đến 2MHz – AM radio Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 53
dce 2008 Lan truyền khơng dây • Sĩng khơng gian – Radio nghiệp dư, BBC world, VoA –Tín hiệu bị tầng điện ly phản xạ lại mặt đất –(thực tế là bị khúc xạ) Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 54
dce 2008 Lan truyền khơng dây •Truyền theo đường ngắm –Tần số trên 30Mhz –Cĩthể truyền xa hơn đường ngắm ánh sáng vì bị hiệu ứng khúc xạ Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 55
dce 2008 Truyền theo đường ngắm •Khoảng cách max của đường ngắm d = 3.57 kh –h: chiều cao của anten –k: hằng số hiệu chỉnh độ khúc xạ của sĩng (k=4/3) –Vídụ: tháp anten cao 100m cĩ thể truyền đến một điểm trên mặt đất cách xa 41km •Khoảng cách max giữa 2 anten d = 3.57( kh1 + kh2) – h1, h2:chiều cao các anten Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 56
dce 2008 Truyền theo đường ngắm • Suy giảm tín hiệu trong khơng gian (free space loss) –Tín hiệu bị phân tán theo khoảng cách – Đối với cùng 1 anten, suy giảm càng nhiều đối với tần số thấp (bước sĩng dài) 2 Pt 4πd 2 4πfd = ()λ = ( c ) Pr 4πfd 2 L =10log()c = 20log( f ) + 20log(d) −147.56dB Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 57
dce 2008 Truyền theo đường ngắm •Hấp thụ của khí quyển –Hơi nước và oxy hấp thụ sĩng vơ tuyến –Hơi nước ảnh hưởng lớn nhất tại 22GHz, ít hơn đối với tần số <15GHz –Oxy ảnh hưởng lớn nhất tại tần số 60GHz, ít hơn đối với tần số <30GHz –Mưa và sương mù làm phân tán sĩng radio • Multipath – Tín hiệu cĩ thể bị phản xạ, tạo thành nhiều tín hiệu “copy” tại nơi nhận –Cĩthể khơng nhận được tín hiệu trực tiếp nào –Cĩthể làm tăng hoặc giảm tín hiệu • Khúc xạ –Cĩthể dẫn đến việc chỉ nhận được 1 phần tín hiệu hoặc khơng nhận được tín hiệu Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 58
dce 2008 Đọc thêm • W. Stallings, Data and Computer Communications (7th edition), Prentice Hall 2004, chapter 3, 4, 5 • B. Brown, Introduction to Data Communications • Web pages from ITU-T on V. specification Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 60