Các vần đề cơ bản về viễn thông

Chia sẻ: Tran Viet Son | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:23

0
121
lượt xem
43
download

Các vần đề cơ bản về viễn thông

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Các vần đề cơ bản về viễn thông I. Định lý dung lượng Shannon: Các mã sửa lỗi có thể giúp giảm bớt một số lỗi , nhưng không thể phát hiện ra tất cả lỗi đã được phát hiện bởi kênh

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Các vần đề cơ bản về viễn thông

  1. Các vần đề cơ bản về viễn thông I. Định lý dung lượng Shannon: Các mã sửa lỗi có thể giúp giảm bớt một số lỗi , nhưng không thể phát hiện ra tất cả lỗi đã được phát hiện bởi kênh trong hệ thống truyền kĩ thuật số. Lý thuyết của Shannon xác định rằng việc truyền không lỗi là có thể xảy ra miễn là thiết bị truyền không vượt quá dung lượng của kênh truyền. N bits tạo thành một khối các bit thông tin trong đó sẽ có k bit sửa lỗi được bõ sẵn trong đó. Lúc đó, xác xuất xảy ra lỗi có thể tiến đến 0 khi N lớn xảy ra nếu các điều kiện sau xảy ra: Tỉ số: N/(N+K)=R, và tỉ số R được giữ là hằng số. R nhỏ hơn dung lượng C của kênh truyền. C= 1 + plog2p + (1 - p)log2(1 - p). Do đó, nếu một mã sao có tỉ số là 1/3, và nếu bạn sử dụng nhiếu bit dữ liệu hơn và lập lại chúng 2 lần, thì bạn có thể truyền chúng trên một kênh truyền không có lỗi, nếu xác suất lỗi nhỏ hơn 2(1-R). Dung lượng thiết lập một giới hạn trên khả năng truyền thông tin kỹ thật số qua một kênh truyền. Định lý đảo của thuyết dung lượng là nếu R>C, thì xác xuất của 1 từ có lỗi sẽ tiến tới 1 khi N đủ lớn. Thuyết dung lượng cũng có thể được phát biểu ở dạng tốc độ truyền, bằng cách chia tỉ lệ mã (và dung lượng) cho độ dài của khoảng bit. Shannon chỉ ra rằng dung lượng của một kênh truyền có nhiễu được cho bởi công thức sau: C=BWlog2(1+S/N) C-Dung lượng của kênh truyền(Kbps) BW-băng thông S-biên độ của tín hiệu ở thiết bị phát N-biên độ của nhiễu nhận ở đích Do đó, kênh điện thoại với băng thông BW=3 kHz và S/N=1000có dung lượng khoảng 30000 bps. Băng thông của một cặp dây xoắn là 4 kHz, gồm phổ tần số cho thoại. Giả sử 1 tỉ số signal-to-noise(SNR) của P0/Pn là 1000,(30dB), dung lượng của kênh truyền theo Shannon sẽ là:
  2. C = 4000 × Log 2 (1 + 1000) = 40 kbps II. Kỹ thuật điều chế và line-code: Điều chế và giải điều chế là các quá trình chuyển đổi tín hiệu analog sang tín hiệu digital và ngược lại. Sự chuyển đổi tín hiệu từ dạng analog sang dạng digital dựa trên các bộ chuyển đổi analog-to-digital (ADC), digital-to-analog(DAC), coder- decoders(codecs), và DSU/CSUs. Các hệ thống analog vẫn có thể mang âm thanh, dữ liệu, và hình ảnh, nhưng chủ yếu chỉ cón được thiết kế cho việc truyền thông thoại(voice). Kỹ thuật phổ biến cho việc số hoá voice là pulse code modulation(PCM). Trong PCM thì có ít nhất 8000 mẫu voice để có thể phân biệt âm thanh con người. Yêu cầu trên dựa trên 2 định lý sau: Một là, định lý của Nyquyst, đưa ra luật sau: C=2.BW C-dung lượng kênh truyền(bps) BW-băng thông của kênh truyền không nhiễu(bps) Hai là, định lý lấy mẫu của Nyquyst: fs>=2fa fa-tần số lấy mẫu fs-tần số cao nhất của tín hiệu analog Định lý lấy mẫu của Nyquyst chỉ ra rằng các mẫu digital phải xấp xỉ gấp 2 lần tần số cao nhất để xây dựng lại tín hiệu analog. Kết quả là, định lý lấy mẫu yêu cầu, cho fa=4KHz, fs>=2.4000=8000Hz. Để chuyển analog sang digital, một mã nhị phân cần phải được gán cho mỗi mẫu analog. Một mã 8bit cung cấp 256 mức, và cho phép chất lượng của tín hiệu được phục hồi tương đương với tín hiệu analog. 8000 mẫu/giây nhân với 8bit/mẫu tạo thành 64kbps cho một kênh truyền thoại. Ta cũng có thể sử dụng mã 7bit/mẫu, và kênh truyền thoại sinh ra là 8000mẫu/giây nhân với 7bit/mẫu tạo thành 56kbps. Việc tái sinh tín hiệu cơ bản phụ thuộc việc sử ụng repeater vì sự suy giảm tín hiệu.
  3. III. Điều chế biên độ, tần số và pha: Việc điều chế và giải điều chế luôn liên hệ với 3 đặc tính của tín hiệu: biên độ, tần số và pha, hay sự kết hợp của tất cả hay 1 vài thành phần đó. Điều chế bất kỳ đặc tính nào đều tạo ra một trạng thái có thể nhận ra của tín hiệu, dịch những trạng thái này như 0 hay 1, và số hoá chúng. Trong điều chế biên độ(ASK-amplitude shift keying) , 1 và 0 đại diện cho 2 biên độ khác nhau, trong một số trường hợp thì thay vì sử dụng 2 biên độ thì ta sử dụng: 1 biên độ và 1 không có tín hiệu. ASK có thể được sử dụng để mã hoá 1 hay nhiều bit. Trong trường hợp 2 biên độ có thể nhận ra được sinh ra, thì kỹ thuật có thể mã hoá và giải mã 2 bit với 4 trạng thái: 00,01,10,11. Tuy nhiên, kỹ thuật này không đủ vì biên độ thay đổi có thể sinh ra lỗi. Trong cáp quang, khi độ sụt giảm tín hiệu ít, thì 1 được xem như ánh sáng biên độ cao, và 0 là ánh sáng biên độ thấp hay không có ánh sáng. Frequency-shift keying(FSK) sử dụng ít nhất 2 tần số khác nhau để đại diện cho 1 và 0, kỹ thuật này ít lỗi hơn ASK, và thường được sử dụng cho truyền dữ liệu ở tốc độ thấp.
  4. Phase-shift keying(PSK), 1 và 0 được mã hoá sử dụng 2 pha tín hiệu khác nhau. Việc lên xuống tín hiệu của 2 pha giống nhau đại diện cho 0 và Việc lên xuống tín hiệu của 2 pha nghịch đảo nhau đại diện cho 1. Kỹ thuật này chịu được lỗi hơn ASK và FSK, nhưng vẫn chỉ được sử dụng cho truyền dữ liệu ở tốc độ thấp. IV. Quadrature Amplitude Modulation QAM là một kỹ thuật line-code được sử dụng trong các modem từ hơn 20 năm nay. Kỹ thuật này cũng được gọi là 16QAM hay 4/4QAM. QAM có ích lợi là nếu 2 tín hiệu được dịch chuyển lệch khỏi nhau những góc 90 độ, thì chúng có thể cùng gửi qua cùng một tần số. Hai tín hiệu được điều chế theo ASK, nhưng ở bên nhận chúng được dịch chuyển lại và mã nhị phân ban đầu được phục hồi. Tín hiệu được chia cho 2 và tín hiệu thu được S(t) có thể được biểu diễn như sau: S(t)=d1(t)cos(wct) + d2sin(wct) Một cách đơn giản, QAM điều chế các biên độ của 2 sóng, và thay vì sử dụng +-1,
  5. QAM sử dụng 4 biên độ khác nhau cho mỗi sóng. Kết quả là thu được 4 thay vì chỉ có 2 biên độ: A1, A2,A3,A4. Sự kết hợp của các điều chế biên độ và S(t) cung cấp 16 kết hợp mỗi Hertz, hay còn gọi là 4 baud. V.Kỹ thuật mã hoá xDSL: Sự nổi lên của kỹ thuật DSL tăng sự cần thiết cho các kỹ thuật điều chế hơn nữa. Không giống với các kỹ thuật khác, DSL sử dụng một tập hợp các giao thức phù hợp với các loại kỹ thuật DSL. ADSL đề cập đến một họ các loại mã hoá khi các kỹ thuật internet nổi lên thường yêu cầu băng thông theo huớng của luồng xuống(downstream) cao hơn hướng của luồng lên. Thực tế này cung cấp sự cần thiết để chia băng thông sẵn có một cách bất đối xứng và để cung cấp các tốc độ truyền khác nhau cho mỗi hướng. Theo Cisco, các giải pháp ADSL của Cisco hỗ trợ các trạng thái hoạt động của DSL như sau: ansi-dmt, auto detect, itu-dmt, và trạng thái không tách (splitterless) (G.lite). Discrete Multi-Tone DMT sử dụng nhiều tín hiệu sóng mang ở các tần số khác nhau, gửi một số bit trên mỗi kênh. Từ DMT xuất phát từ thực tế là mỗi kênh rời rạc ở một tần số khác nhau. Băng thông truyền sẵn có được chia thành nhiều sóng mang ở dải tần cơ sở (baseband), đôi khi được gọi là subchannel. Trong pha khởi tạo, bộ điều chế DMT gửi ra một tín hiệu kiểm tra trên mỗi subchannel để tìm ra tỉ số signal-to-noise. Bộ điều chế sau đó sẽ gán nhiều bit hơn cho các kênh có chất lượng truyền tín hiệu tốt hơn và ít bit hơn cho các kênh có chất lượng truyền kém hơn. Sự điều chế DMT thực ra là một dạng frequency-division multiplexing(FDM). Luồng dữ liệu đầu vào được tách thành 256 kênh có cùng băng thông, nhưng một tần số trung tâm khác, được gọi là channel number. Cisco sử dụng những chuẩn điều chế DMT trong các sản phẩm của nó-ITU-DMT(G.992.1 TU G.DMT), ITU-T G.992.2(G-lite), ANSI-DMT(ANSI Standard T1.413) và các trạng thái ADSL tự động nhận dạng. DMT thường được chấp nhận là có sự tự điều chỉnh tốc độ tốt hơn (thay đổi tốc độ vì điều kiện của đường truyền), các điều kiện lặp khác nhau( bridge taps, mixed gauge), xử lý nhiễu tốt hơn và nếu sử dụng cho voice thì tốt hơn. 2. Carrierless Amplitude/Phase Modulation Carrierless amplitude/phase modulation (CAP) (cũng được gọi là ATR-R) cung cấp ít delay(khoảng 25% so sánh với DMT), và cung cấp sự đơn giản (vì nó dựa vào QAM). CAP có thể được đề cập đến như là một sự cải tiến cho QAM vì không giống như QAM CAP không gửi sóng mang ra liên kết vì song mang không mang theo thông tin.
  6. Nếu bạn them sự xoay vòng ở bên nhận và chăn sóng mang khỏi bên nhận thì bạn có thể lấy CAP từ QAM. Kỹ thuật dựa trên sự chuyển dịch pha, nhưng pha của sóng thay đổi dười một góc xác định và được tính dựa trên pha hiện tại của sóng mang, chứ không phải từ một pha tham khảo cố định. Vì nó không phải là sự chuyển dịch pha tuyệt đối, nên nó có sự phân biệt. Trong trường hợp đơn giản nhất, với 2 pha, 1 là pha dịch(quay) 180 độ, và 0 là pha dịch 0 độ hay ngược lại. Vì sự dịch pha theo một góc cầu phương(QPSK), nên tín hiệu được gửi là một sự kết hợp của các sóng dạng hình sin và cos ở tần số sóng mang, và chúng đã được dịch đi một góc 90 độ. QPSK là một kỹ thuật mã hoá. Tuy nhiên, không có sự chuyển dịch pha vì 2 sóng đã được chuyển dịch rồi và CAP chỉ điều chế lại 2 biên độ này.Gần đây, CAP được xem như là một tùy chọn của DMT. VI Kỹ thuật Điều chế và line-code trong wireless LAN: Sự nổi lên của các kỹ thuật WLAN yêu cầu các kỹ thuật điều chế,mã hoá ở phạm vi rộng hơn. WLAN cho phép truy cập vào mạng mà không có giới hạn vật lý như trong những mạng có dây. Trong WLAN, người dùng có thể di chuyển một cách tự do trong văn phòng của họ hay truy cập vào tài nguyên của mạng từ bất kỳ đâu. WLAN sử dụng tần số sóng radio (RF) thay vì kiến trúc cáp, bảo đảm sự di động, giảm chi phí cài đặt mạng trên mỗi người dùng. Sóng hồng ngoại: Các kênh hồng ngoại thuộc tần số của sóng nhìn thấy được, thuộc vào cận dưới của phổ nhìn thấy được. Đây là giải pháp hiệu quả nhất chó những nơi mà giữa bên nhận và bên thu không bị che chắn. Kỹ thuật này có hai giải pháp sẵn có: tia khuếch tán và tia trực tiếp. Tia trực tiếp thì có tốc độ truyền cao hơn tia khuyếch tán. IR có tốc độ truyền nhận khoảng 1-2 Mbps. Các tín hiệu quang IR thường được sử dụng trong những ứng dụng điều khiển thiết bị từ xa. Wireless lượng tử: chỉ những thực thi của các mạng WLAN lượng tử sử dụng ánh sáng hồng ngoại có bước sóng khoảng 850-950 Nm. Lớp vật lý hỗ trợ tốc độ truyền từ 1-2Mbps. Mặc dù các hệ thống không dây lượng tử cho tốc độ cao hơn các hệ thống dực trên RF, nhưng chúng cũng có một số giới hạn sau: Ánh sáng hồng ngoại giới hạn các tác vụ trong đường nhìn, tuy nhiên việc sử dụng sự truyền khuyếch tán có thể giảm được giới hạn này bằng cách cho phép các tia phản xạ trên các bề mặt.
  7. Cường độ đầu ra(2watts)là thấp giúp giảm khả năng làm hư mắt, tuy nhiên nó giới hạn khoảng cách truyền trong khoảng 25 mét. Các bộ cảm biến(đầu nhận) cần được đặt một cách chính xác nếu không tín hiệu sẽ không nhận được. Các WLAN dựa trên lượng tử khá là bảo mật và không bị ảnh huởng bởi nhiễu điện từ như cáp và các hệ thống dựa trên RF. 3.Tia hồng ngoại khuyếch tán: các tín hiệu hồng ngoại khuyếch tán được phát ra từ nguồn phát, và phủ một vùng giống như ánh sáng. Việc thay đổi vị trí của đầu nhận không ảnh hưởng đến tín hiệu. Nhiều sản phẩm thuộc loại này cho phép khả năng roaming, cho phép bạn kết nối nhiều access point vào mạng, và kết nối các máy tính xách tay vào bất cứ access point nào hay di chuyển giữa các AP này mà không làm mất kết nối mạng của bạn. Giải pháp này cung cấp tốc độ từ 1-2Mbps. VII. Các kỹ thuật băng hẹp tần số cao(UHF) và WLAN: Thuật ngữ băng hẹp mô tả một kỹ thuật mà trong đó tín hiệu RF được gửi trong một băng thông hẹp, thường là từ 12.5 kHz hay 25 kHz. Cường độ từ 1-2 watts cho các các hệ thíông dữ liệu băng hẹp RF. Băng thông hẹp này kết hợp với cường độ lớn kết quả là khoảng cách truyền lớn hơn . Các hệ thống UHF đã được phát triển từ những năm 80. Những hệ thống này thường truyền ở dải tần số 430-470 MHz. Phần dười của dải tần số này(430-450 MHz) thường được gọi là giải tần unprotected(unlicensed) và 450-470 MHz thì được gọi là giải tần protected(licensed). Trong giải tần unprotected, RF licenses không được ưu tiên cho những tần số đó và bất cứ ai cũng có thể sử dụng các tần số trong dãi tần này. Trong giải tần protected, cho phép khách hàng được bảo đảm rằng họ sẽ được quyền sử dụng hoàn toàn tần số nào đó trong dải tần này. Kỹ thuật radio tổng hợp: thuật ngữ kỹ thuật radio tổng hợp đề cập đến các sản phẩm được điều khiển bằng tinh thể, yêu cầu công ty sản xuất cài một tinh thể cho mỗi tần số có thể. Kỹ thuật tổng hợp sử dụng một tần số chuẩn với mỗi loại tinh thể.Tần số của kênh truyền được tính bằng cách chia hay nhân với tần số tinh thể chuẩn. Các giải pháp dựa trên UHF được tổng hợp cung cấp khả năng cài đặt các thiết bị chuẩn mà không cần phải thay thế phần cứng, ít phức tạp hơn và khả năng điều chỉnh mỗi thiết bị.
  8. Hoạt động đa tần: Các hệ thống UHF hiện đại cho phép các access point được cấu hình một cách riêng biệt cho tác vụ trên một trong những tần số được cấu hình trước. Các trạm không dây có thể được lập trình với một danh sách tất cả các tần số được sử dụng trong các access point đã được cài, cho phép chúng thay đổi tần số khi roaming. Để tăng thông lượng(throughput), các access point có thể được cài đặt giống nhau nhưng lại sử dụng các tần số khác nhau. Các ích lợi bao gồm khoảng cách xa hơn, và nó được xem như một giải pháp có chi phí thấp cho những site lớn với yêu cầu thông lượng dữ liệu từ thấp cho đến trung. Sự bất lợi gồm thông lượng thấp, và dễ bị nhiễu. Bên cạnh đó, các yêu cầu về license cho những giải tần được bảo vệ để tăng kích thước mạng cũng là một yếu tố giới hạn của giải pháp này. VIII. Ultra wideband(UWB) và WLAN: Kỹ thuật UWB có thể thay thế các kỹ thuật không dây như các chuẩn 802.11 và BlueTooth, vì kỹ thuật này có thông lượng gấp hàng chục ngàn lần các chuẩn 802.11. Các xung năng lượng của UWB hoạt động ở cùng phổ tần số như nhiễu điện thường ở các thiết bị điện như máy in, chip, ... Có đặc điểm: UWB không sử dụng sóng mang và do đó không yêu cầu một băng thông chỉ định. Nó rẻ hơn và dễ làm những thiết bị đó. Nhiễu điện từ yêu cầu ít năng lượng. Có ít năng lượng, và khoảng cách ít hơn nhưng có kỹ thuật để tăng nó lên. Độ bảo mật cao vì hầu như không thể lọc tín hiệu từ nhiễu. Bất lợi là: Những xung của các thiết bị hoạt động ở băng tần dưới 2.4 GHz có thể bị nhiễu bởi các tín hiệu xung quanh như GPS(Hệ thống đinh vị toàn cầu). Phụ thuộc nhiều vào cách các thiết bị truyền được điều chỉnh.
  9. IX. Các kỹ thuật điều chế và mã hoá trong WLAN: Ở tầng vật lý, IEEE 802.11 định nghĩa 3 kỹ thuật vật lý cho WLAN: IR khuyếch tán, Frequency hopping spread spectrum(FH hay FHSS); Direct sequence spread spectrum(DS hay DSSS). Mặc dù kỹ thuật IR hoạt động ở giải tần cơ sở, nhưng 2 kỹ thuật dựa trên radio khác hoạt động ở giải tần 2.4 GHz. Chúng có thể vận hành các thiết bị WLAN mà không cần licences của người dùng cuối. Để các thiết bị không dây có thể vận hành chung, chúng phải phù hợp với nhau về chuẩn của lớp vật lý. Tất cả 3 kỹ thuật trên hỗ trợ tốc độ truyền là 1 Mbps và 2 Mbps. Spread Spectrum RF Transmissions: Các hệ thống thuộc loại này thực sự là các WLAN, sự dụng tần số radio(RF) để truyền. Có 2 hệ thống phụ tồn tại là: FHSS và DSSS. DSSS là kỹ thuật được sử dụng chủ yếu giữa các toà nhà, còn FHSS được sử dụng chủ yếu trong nội bộ 1 toà nhà. Kỹ thuật truyền SS được phát triển bởi quân đội. SS lấy 1 tín hiệu số và mở rộng (spread) ra. Kỹ thuật mã hoá sử dụng FSK hay PSK. Cả hai phương pháp đều tăng kích thước của tín hiệu và băng thông. Mặc dù tín hiệu lớn hơn(nhiều băng thông hơn) và dễ phát hiện ra hơn, nhưng tín hiệu lại khó hiểu trừ khi bên nhận được điều chỉnh để sửa những thông số. FHSS: FHSS tương tự như việc truyền sóng FM khi tín hiệu dữ liệu được mang bởi một sóng mang băng hẹp có thể thay đổi tần số. Chuẩn 802.11 cung cấp 22 mẫu hop để chọn trong tần 2.4 GHz ISM. Mỗi kênh là 1MHz và tín hiệu phải dịch tần số (hop). Kỹ thuật này điều chế tín hiệu radio bằng cách dịch nó từ tần số này đến một tần số ở khoảng near-random. Sự điều chế này bảo vậ tín hiệu khỏi nhiễu tập trung xung quanh một tần số. Để giải mã tín hiệu, bên nhận phải biết tốc độ truyền và thứ tự của các phép dịch tần số, từ đó cung cấp thêm sự bảo mật và mã hoá. Các sản phẩm FHSS có thể gửi các tín hiệu ở tốc độ từ 1.2-2Mbps và xa khoảng 620 dặm. Tăng băng thông(lên đến 24 Mbps) có thể đạt được bằng cách lắp thêm nhiều access point trong mạng. Trong Fs, băng tần 2.4 GHz được chia ra thành 75 kênh 1MHz. Để tối thiểu hoá khả năng 2 bên gửi cùng sử dụng một kênh truyền đồng thời, dịch tần số cung cấp một mẫu hop khác nhau cho mỗi lần trao đổi dữ liệu. Bên nhận và bên gửi cùng đồng ý 1 mẫu hop, và dữ liệu sẽ được gửi theo thứ tự của mẫu. Sự điều khiển FCC yêu cầu băng thông lên đến 1 MHz cho mỗi kênh con=>tăng overhead. FHSS được xem là một giải pháp kinh tế vì ít tốn chi phí chỉ bằng một nửa so với hệ thống DSSS, và có thể tăng lên đến 10 Mbps bằng cách thêm nhiều access point. Bên
  10. cạnh đó, nó có khả năng không bị ảnh hưởng bởi nhiễu. 3 .DSSS: Kỹ thuật này điều chế tín hiệu radio một cách ngẫu nhiên vì vậy nó khó giải mã hơn. Kỹ thuật điều chế này cung cấp độ an toàn tuy nhiên vì tín hiệu có thể được gửi ở một khoảng cách xa nên dễ bị chắn. Để cung cấp sự bảo mật hoàn toàn, hầu hết các sản phẩm SS đều chứa cả mã hoá. DSSS hoạt động bằng cách lấy 1 dòng dữ liệu gồm các bit 0, 1và điều chế chúng với một mẫu thứ hai, theo một thứ tự xác định. Thứ tự đó được gọi là mã Barker, là một dãy 11bit (10110111000), việc mở rộng mã sẽ sinh ra một mẫu bit dư để truyền, tín hiệu kết quả sẽ xuất hiện như nhiễu băng rộng đến bên nhận. Một trong những ích lợi của việc sử dụng mở rộng mã là ngay cả khi một hay nhiều bit trong chip bị mất trong quá trình truyền thì cũng có thể khôi phục lại được dữ liệu ban đầu mà không cần truyền lại. Tỉ số giữa dữ liệu và độ rộng của mã được gọi là processing gain. Nó gấp 16 lần độ rộng của mã sau khi đã mở rộng và tăng một số mẫu có thể đến 64K, giúp giảm nguy cơ bị crack khi truyền. Kỹ thuật DSSS chia băng 2.4 GHz ra thành 14 kênh 22MHz, trong số chúng có 11 kênh kề nhau là bị trùng lắp 1 phần và phần còn lại không bị trùng lắp. Dữ liệu được gửi qua 1 trong những kênh 22MHz này mà không qua các kênh khác (có thể gây nhiễu). Để giảm số lần truyền lại và nhiễu, chip sẽ chuyển đổi mỗi bit của dử liệu người dùng thành một dãy các mẫu bit dư được gọi là các chip, các chip này kết hợp với sự mở rộng tín hiệu qua các kênh 22MHz sẽ cung cấp khả năng kiểm tra lỗi và sửa lỗi để khôi phục dữ liệu. IEEE 802.11b: Kỹ thuật mã hoá cho chuẩn 802.11 cung cấp tốc độ từ 1-2Mbps, thấp hơn tốc độ của chuẩn 802.3. Kỹ thuật duy nhất có khả năng cung cấp tốc độ cao hơn là DSSS, được lựa chọn như là một chuẩn vật lý hỗ trợ tốc độ 1-2 Mbps và hai tốc độ mới là 5.5 và 11Mbps. Để tăng tốc độ truyền lên cho chuẩn 802.11b, vào năm 1998, Lucent và Harris đề xuất cho IEEE một chuẩn được gọi là Complementary Code Keying(CCK). CCK sử dụng một tập 64 word các mã 8bit, do đó 6 bit có thể được đại diện bởi bất kỳ code word nào. Vì là một tập hợp những code word này có các đặc tính toán học duy nhất cho phép chúng được bên nhận nhận ra một cách chính xác với các kỹ thuật khác, ngay cả khi có sự hiện diện của nhiễu. Với tốc độ 5.5 Mbps sử dụng CCK để mã hoá 4 bit mỗi sóng mang, và với tốc độ 11 Mbps mã hoá 8 bit mỗi sóng mang. Cả hai tốc độ đều sử dụng QPSK làm kỹ thuật điều chế và tín hiệu ở 1.375 MSps. Vì FCC điều chỉnh năng lượng đầu ra thành 1 watt Effective Isotropic Radiated Power(EIRP). Do đó với những thiết bị 802.11, khi bạn di chuyển ra khỏi sóng radio, radio có thể thích nghi và sử dụng kỹ thuật mã hoá ít phức
  11. tạp hơn để gửi dữ liệu và kết quả là tốc độ chậm hơn. 4. 802.11a và 802.11g: Chuẩn 802.11b sử dụng kỹ thuật mã hoá dựa trên DSSS, một kỹ thuật được phát triển bởi quân đội. Không giống 802.11b, 802.11a được thiết kế để hoạt động ở băng tần 5 GHz Unlicensed National Information Infrastructure (UNII). Không giống như băng tần ISM(khoảng 83 MHz trong phổ 2.4 GHz), 802.11a sử dụng gấp 4 lần băng tần ISM vì UNII sử dụng phổ không nhiễu 300MHz, 802.11a sử dụng kỹ thuật FDM. Ích lợi đầu tiên của 802.11a so với 802.11b là chuẩn hoạt động ở phổ 5.4 GHz, cho phép nó có hiệu suất tốt hơn vì có tần số cao hơn. Nhưng vì chuyển từ phổ 2.4GHz lên 5GHz nên khoảng cách truyền sẽ ngắn hơn và yêu cầu nhiều năng lượng hơn.Đó là lý do tại sao chuẩn 802.11a tăng EIRP đến tối đa của 50 mW. Phổ 5.4 GHz được chia thành 3 vùng hoạt động và mỗi vùng có giới hạn cho năng lượng tối đa. Ích lợi thứ hai dựa trên kỹ thụât mã hoá sử dụng bởi 802.11a. 802.11a sử dụng một phương thức mã hoá được gọi là coded orthogonal FDM(COFDM hay OFDM). Mỗi kênh phụ trong sự thực thi COFDM có độ rộng khoảng 300 kHz. COFDM hoạt động bằng cách chia nhỏ kênh truyền dữ liệu tốc độ cao thành nhiều kênh truyền phụ có tốc độ thấp hơn, và sau đó sẽ được truyền song song. Mỗi kênh truyền tốc độ cao có độ
  12. rộng là 20MHz và được chia nhỏ thành 52 kênh phụ, mỗi cái có độ rộng khỏang 300 kHz. COFDM sử dụng 48 kênh phụ cho việc truyền dữ liệu, và 4 kênh còn lại được sử dụng cho sửa lỗi. COFDM có tốc độ truyền cao hơn và có khả năng phục hồi lỗi tốt hơn, nhờ vào kỹ thuật mã hoá và sửa lỗi của nó. Mỗi kênh phụ có độ rộng khoảng 300 kHz. Để mã hoá 125 kbps thì BPSK được sử dụng cho tốc độ khoảng 6000 kbps. Sử dụng QPSK thì có khả năng mã hoá l6n tới 250 kbps mỗi kênh, cho tốc độ khoảng 12Mbps. Bằng cách sử dụng QAM 16 mức mã hoá 4bit/Hertz, và đạt được tốc độ 24 Mbps. Tốc độ 54 Mbps đạt được bằng cách sử dụng 64 QAM, cho phép từ 8-10 bit cho mỗi vòng, và tổng cộng lên đến 1.125 Mbps cho mỗi kênh 300 kHz. Với 48 kênh cho tốc độ 54 Mbps, tuy nhiên, tốc độ tối đa theo lý thuyết của COFDM là 108 Mbps. 802.11g là một mở rộng của 802.11b, nó mở rộng tốc độ lên 54 Mbps bằng cách sử dụng kỹ thuật OFDM như 802.11a trong giải tần 2.4 GHz. 802.11g hoạt động ở giải tần 2.4 GHz, tín hiệu được truyềnsử dụng khoảng 30 MHz(1/3 của băng tần). Điều này giúp giới han các access-point không bị trùng trong 802.11g là 3, tương tự như 802.11b. X. Clocking, line code, và framing trong các hệ thống mang(carrier system): Trong truyền kỹ thuật số, thì có 3 yếu tố chính cần được xem xét là: Clocking Line-code Framing
  13. Đây là 3 yếu tố giúp phân biệt giữa truyền analog và digital. Clocking: Các giao diện analog không yêu cầu thời gian xác định được cấu hình. Tuy nhiên, các giao diện digital T1 không chỉ yêu cầu thiết lập thời gian mà còn quan tâm đến nguồn của thời gian. Clocking đề cập đến cả timing và đồng bộ của đường T1 và nó là một phần tất yếu để liên kết hoạt động đúng.Timing sẽ được mã hoá trong các frame và cung cấp sự đồng bộ cho mạch và cho mọi môi trường truyền đồng bộ. Thường thì clocking được nhà cung cấp dịch vụ cung cấp, ở đó có đặt local exchange carrier (LEC) clocking được xem như là master và router xem như là slave. Khi có nhiều nhà cung cấp cùng hoạt động thì có thể xảy ra đụng độ, lúc đó phải có một clock làm master để cung cấp sự đồng bộ. Pseudo-Ternary and Two Binary One Quaternary Signaling ISDN và Frame relay sử dụng giải thuật mã hoá được gọi là pseudo-ternary signalling, được gắn với giao diện S/T. Kỹ thuật mã hoá Two binary one quaternary(2B1Q), được gắn với U interface, và thường được sử dụng cho ISDN của Mỹ, ISDN DSL(IDSL), DSL tốc độ cao(HDSL), và single-line DSL(SDSL). Pseudo-Ternary Line Coding and the S/T Interface ISDN và tầng thứ nhất của Frame relay sử dụng kỹ thuật mã hoá được gọi là pseudo- ternary signalling, được sử dụng bởi S/T interface. Kỹ thuật này cung cấp sự cân bằng DC bằng cách sử dụng các số 0 âm và dương. Trong pseudo signalling, 0 được xem như là một tín hiệu xấp xỉ 750mV luân phiên giữa cực âm và dương, và 1 được xem như không có điện áp. Do đó việc đồng bộ là rất quan trọng vì phải có cách nhận ra các bit 0 và 1 Cấu trúc frame được tổ chức thành các khối bit. Từ CPE terminal equipment, frame đầu ra sẽ có 2 bit offset lấy từ frame đầu vào. TE không thể khởi tạo liên kết , vì chỉ
  14. NT mời có quyền khởi tạo. Mỗi frame gồm 16 bit từ kênh B và 4 bit từ kênh D. Trong đó: • Of—Offset. • F—Framing bit.Luôn là 0 và dựa trên BPV, được sử dụng cho timing. • L—DC balancing bit.Tùy vào DC balanced;có thể là +0,-0, hay 1. • D—D channel bit. +0, -0, hay 1 ở định dạng đầu; 1,-0 ở định dạng 2 • E—Echo D channel bit. Có thể là +0, -0, hay 1; chỉ tồn tại ở định dạng đầu. • Fa—Auxiliary framing bit. chỉ tồn tại ở định dạng đầu. • A—Activation bit. Có thể là +0, -0, or 1chỉ tồn tại ở định dạng đầu. • N—đảo của Fa. Có thể là +0, -0, or 1; chỉ tồn tại ở định dạng đầu. • B1, B2—bit dữ liệugiữa các kênh B1 và B2; có thể là +0, -0, or 1. • S—Reserved. • M—Multiframing bit. Có thể là +0, -0, or 1; Chỉ trong định dạng đầu. Mỗi 250 ms , 48 bit được truyền qua kênh, tạo nên tổng 4000 frame/s. 4000 frame nhân với 48 bit mỗi frame tạo thành tốc độ là 192kb. Với mỗi 16 B-bit,kênh sẽ truyền 4 D-
  15. bit. Do đó trong BRI, nếu mỗi kênh B là 64 kbps, k6nh D sẽ là 16 kbps. Một BRI cũng được gọi là 2B+D. Traffic trong kênh B- không thêm chức năng nào khác ngoài việc kiểm soát truy cập cho 2 kênh B vì mỗi kênh sẽ được gán cho mỗi TE xác định ở một khoảng thời gian xác định. Traffic đầu vào kênh D- kênh D được giành sẵn cho tất cả các TE sử dụng. Phương pháp địa chỉ trên LAPD có khả năng phân giải các đơn vị và đích của nó, vì mỗi LAPD frame chứa một địa chỉ cho mỗi TE đích . Tất cả TE có thể đọc địa chỉ này và quyết định frame có được gửi cho chúng hay không. Traffic đầu ra của kênh D-chỉ cho phép 1 thiết bị truyền ở 1 thời điểm. Cách thức hoạt động để chống tranh chấp như sau: Khi TE đã sẵn sàng truyền 1 LAPD frame, nó sẽ lắng nghe các echo bit trên kênh D đầu vào. Nếu nó thấy 1 chuỗi các bit 1 có chiều dài bằng với giá trị threshold Xi, với I là độ ưu tiên cho LAPD frame này, thì nó có thể truyền. Nếu không, nó sẽ đợi vì có 1 TE khác đang truyền. Nếu có nhiều TE truyền bit 0 ở cùng 1 thời điểm, thì tất cả đều đang sử dụng cùng 1 cực. Gửi 1 nghĩa là không có tín hiệu. Các TE được gắn vào bus song song. Dựa trên định luật Ohm,điện áp tổng sẽ khác tổng của tất cả các điện áp. Do đó, 1 sẽ được detect nếu tất cả TE là 1, và 0 nghĩa là có 1 hay nhiều TE đang có điện áp. Quá trình này sử dụng hàm AND. Một frame NT-to-TE mang theo một E-bit, là một D-bit được báo hiệu lại ở phía đối diện. E-bit là một kỹ thuật quan trọng giúp giảm sự tranh chấp đặc biệt là trong những mạng P2MP. Kỹ thuật này bảo đảm rằng chỉ có 1 TE được truyền frame trong chiều từ TE đến NT. Nếu có nhiều hơn một TE cố truyền thì sẽ xảy ra đụng độ. Để tránh đụng độ, TE đang truyền sẽ giám sát bit echo với những bit đã được truyền. Nếu E-bit khác với D-bit cuối cùng được truyền bởi TE này thì TE sẽ biết rằng nó không kiểm soát kênh D và ngừng truyền. Quá trình này được gọi là perfect scheduling. Kỹ thuật mã hoá 2B1Q, định dạng frame và U interface: Chuẩn ANSI T1.601 được sử dụng ở Mỹ để cung cấp những đặc tả cần thiết cho điểm tham khảo U vì ITU-T không định nghĩa các đặc tả cho local loop giữa NT và LE qua các điểm tham khảo U. Interface và line code được đặc tả cho local loop của ISDN, IDSL, HDSL, SDSL. Kết nối vật lý qua cặp cáp xoắn cung cấp khoảng cách lên đến 5.5 km. U-interface hỗ trợ các thiết kế serial, synchronous, full-duplex, và P2P. Kỹ thuật truyền tín hiệu kết hợp với U-interface được gọi là 2 Binary 1 quaternary(2B1Q).
  16. 2B1Q là một kỹ thuật mã hoá 4 mức, ký hiệu đơn. Mọi sự kết hợp của 2 bit (2 cột đầu trong đó bit đầu đại diện cho cực và bit thứ hai cho cường độ) đều có một điện áp và ký hiệu Q được gọi là quad. Cấu trúc frame trong u-interface là khác. Trong đó, synchronization word được sử dụng để đồng bộ cho lớp vật lý và liên kết frame. Thông tin về kênh B, D được đặt thành 12 nhóm chứa dữ liệu và thông tin điều khiển như sau : B1(8 bit), B2(8bit), và D(2bit). Do đó, 18(8+8+2) nhân với 12 là 216 bit đại diện cho 108 quad. Trường overhead được sử dụng để duy trì kênh, tìm bit lỗi. Sử dụng 2 interface khác nhau S/T và U yêu cầu sự chuyển đổi tín hiệu được thực hiện bởi network termination loại 1(NT1). Việc timing cho NT1 trong U-interface vẫn được LE cung cấp. Không giống như S/T, U-interface hoạt động ở 160kbps và gửi 666.666 frmae/giây. Mỗi 8 nhóm của frame là một SF. Để biểu diễn phần đầu của SF, ta sử dụng kỹ thuật đảo SW. 6 bit overhead của tất cả frame đại diện là một khối 48 bit, được gọi là M- channel. Khối này tăng khả năng phát hiện lỗi, duy trì tín hiệu .
  17. XI. T1 Digital Coding and Framing Các giao diện analog không yêu cầu có một cấu hình line-code xác định. Các giao diện digital yêu cầu alternate mark inversion (AMI), bipolar 8 zero substitution(B8ZS), B3ZS, B6ZS, hay high density binary 3(HDB3) được cấu hình. Các giá trị này phải trùng với các giá trị của PBX hay CO kết nối với T1/T3 packet voice trunk module. Sau đây là một số loại coding: • Unipolar non-return to zero (NRZ) • Unipolar return to zero • Polar NRZ • Polar NRZ inverted (NRZI) • Bipolar return to zero • B3ZS • B6ZS • Manchester code Khi chọn ta luôn dựa trên các yêu cầu thiết kế như sau: * Line-code đó có cung cấp sự đồng bộ tốt không? * Có cho phép xây dựng DC trong khi truyền hay không? * Có cung cấp khả năng phát hiện lỗi hay không?
  18. Alternate Mark Inversion: Các cisco router hỗ trợ những kiểu mã hoá sau: Router(config-controller)#linecode ? ami AMI encoding b8zs B8ZS encoding Một trong những kỹ thuật mã hoá được sử dụng rộng rãi nhất cho các sóng mang T1 là alternate mark inversion (AMI). Bằng cách sử dụng AMI, các xung tương ứng với các số nhị phân 1 và 0 và luân phiên ở mức +3 và -3V. Nếu không có tín hiệu là 0 và có tín
  19. hiệu là 1. Một ích lợi của kỹ thuật mã hoá này là có sẵn khả năng kiểm tra lỗi được xây dựng bên trong. Khi các xung nhịp liên tiếp được nhận thấy có cùng cực, thì đó được xem là một BPV. Kết quả là carrier và CPE diễn tả rằng frame đang có khả năng bị lỗi. Một vấn đề với kỹ thuật mã hoá này là các bit 0 được xem như xác định khi không có tín hiệu. Do đó, nếu có quá nhiều bit 0 liền kề nhau có thể sẽ làm cho các repeater và các thiết bị mạng mất sự đồng bộ của frame. Để tránh điều này xảy ra, tất cả các T1 được yêu cầu phải có sự xuất hiện của các bit 1, nghĩa là không có quá 15 bit không liền kề nhau. Nhưng hiện nay thì 7 bit 0 gần kề là tối đa. Một giải pháp cho yêu cầu này là alternate space inversion (ASI), giúp các xung trở về trạng thái ban đầu. Các bit 1 trở thành trạng thái không có tín hiệu. Tuy nhiên, kỹ thuật này ít khi được dùng. Thường thì bạn tìm các thiết bị CPE được cấu hình chỉ sử dụng 7 trong số 8 bit của mổi T1 timeslot. Điều này làm cho tốc độ của bạn giảm từ 64k xuống 56k mỗi kênh. Các kỹ thuật chặn số 0: các kỹ thuật này thường có chung một luật, nếu một mẫu xác định các số 0 liền nhau được tìm thấy, các thiết bị mạng sẽ sửa nó bằng cách chèn mẫu khác vào trong dòng dữ liệu để duy trì sự có mặt của bit 1. B8ZS và T1: B8ZS là một trong những kỹ thuật chặn số không được sử dụng rộng rãi nhất. Nó được thực thi để ngăn sự suy biến vì sự xuất hiện quá dài của các bit 0 liền nhau. B8ZS thay một nhóm các số 0 kề nhau bằng một mã chứa các mã BPV ở các bit thứ 4 và 7. Khi 8 số 0 xuất hiện, chúng sẽ được thay thế bằng một mã B8ZS trước khi được multiplex vào đường T1. Ở bên nhận, việc dò ra BPV được thay thế bởi 8 số 0, cho phép DS0 được sử dụng đủ 64 kbps. Đây là kỹ thuật phổ biến nhất. B3ZS và B6ZS cho T3: Các kỹ thuật này thường được sử dụng cho T3. Trong B3ZS, mỗi mẫu 000 sẽ được thay thế bởi 00V hay B0V. Sự lựa chọn tùy thuộc vào cực của xung giữa các vi phạm(V) có là số lẻ hay không. V là dương hay âm và được chọn để tạo 1 BPV, và B là dương hay âm và được chọn để thoả điều kiện cực. Trong B6ZS, mỗi mẫu 000000 được thay thế bởi 0VB0VB. Giống như B3ZS. XII. T1 and T3 Framing Các interface analog không yêu cầu một dạng frame xác định được cấu hình. Các interface digtal T1 yêu cầu cả SF(hay D4 framing) hay SF mở rộng (ESF) được cấu hình. Những giá trị này phải trùng với các giá trị của PBX hay CO kết nối với đường
  20. T1. Các Cisco router có hỗ trợ các định dạng frame như sau cho các kết nối T1: Router(config-controller)#framing ? esf Extended superframe sf Superframe Định dạng tín hiệu SF của T1 Các dòng bit được tổ chức thành những SF, mỗi cái gồm 12 frame. Mỗi frame sẽ chứa thông tin của các kênh, mỗi kênh sẽ là 8 bit cộng thêm các bit frame. Các framing bit được đánh dấu khác. Các terminal framing bit(BFt) đánh dấu các frame lẻ tạo nên một chuỗi các bit 1 và 0 luân phiên. Các frame bit(BF) chẵn tạo nên các nhóm 3 số 1 theo sau bởi 3 số 0. Các BF là các bit thứ 193 và bit cuối cùng trong mỗi frame sẽ được chèn vào giữa các channel word thứ 24 và đầu tiên. Các channel word biểu diễn các mẫu 8 bit, có tốc độ 8000 mẫu/giây và tương ứng với 24 nguồn khác nhau của thông tin voice và dữ liệu. Các thông tin tín hiệu là thông tin được trao đổi giữa các phần của hệ thống viễn thông để thiết lập, kiểm soát và huỷ kết nối. Với việc truyền voice,thông tin tín hiệu phải được truyền với các mẫu channel voice. Việc này được thực hiện bằng cách chia sẻ bit có nghĩa cuối cùng giữa voice và tín hiệu. Quá trình này được gọi là robbed bit signalling(RBS). Bit B8 mang thông tin voice cho 5 frame, được theo sau bởi 1 frame để mang thông tin tín hiệu. Sử dụng kỹ thuật này 24 kênh nhân với (8000 mẫu/kênh/giây)*(8 bit/frame)+8000 BF/giây= 1.544 Mbps. Định dạng tín hiệu ESF của T1: SF của ESF được mở rộng từ 12-24 frame với 24 framing bit. Trong số 24 frming bit trong một ESF thì có 6 bit được sử dụng để đồng bộ, 6 bit để kiểm tra lỗi, và 12 bit còn lại được sử dụng cho một 4 kbps FDL, là một liên kết giao tiếp giữa CSU với các thiết bị kiểm soát của công ty điện thoại. Các framing bit được sử dụng cho những mục đích khác trong SF. ESF có ích lợi là không phải mọi bit đều cần được sử dụng để framing và đồng bộ. Để cho phép sự kiểm tra lỗi, việc gửi CSU kiểm tra tất cả 4608 bit dữ liệu trong ESF và sinh ra một CRC. Bên nhận sẽ tính CRC của nó và so sánh. Nếu trùng thì không có lỗi. CRC có thể nhận ra 98% số bit có lỗi. Thông tin này được lưu trong các counter. Định dạng frame M23: Digital signal level 3(DS3) của T3 interface hoạt động ở tốc độ 44.736 Mbps qua cáp đồng trục tương thích với các đặc tả của ATM. Ba chuẩn của DS3 framing là: M23,

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản