Mạng truyền dẫn tín hiệu số

DIGITAL NETWORK
MẠNG TRUYỀN DẪN
TÍN HIỆU SỐ
Nhóm 2:
Nguyễn Hoàng Quân - 08107881
Phạm Thành Danh - 08112111
Huỳnh Bảo Cường - 08103611
Nội dung chương này chúng ta tìm hiểu về:
Phần 1: Truyền dẫn số và Hệ thống PCM cơ bản
Phần 2:Nhiễu Gaussian và các vấn đề liên quan
Phần 3:Chuyển mạch và mạng số
Phần 1
TRUYỀN DẪN SỐ VÀ HỆ THỐNG PCM CƠ BẢN
1.1 Các khái niệm cơ bản

Analog là tín hiệu liên tục, các nội dung thông tin
của 1 tín hiệu analog được truyền tải bằng các giá
trị hoặc cường độ của tín hiệu như biên độ, tần số,
pha…

Tín hiệu số là các trạng thái riêng biệt, các nội
dung thông tin của tín hiệu số liên quan đến trạng
thái rời rạc của tín hiệu như: có hoặc không có điện
áp, điện áp dương hoặc âm, ánh sáng tắt hoặc mở.
Các tín hiệu này được gán các giá trị số, hoặc các
thông tin khác để có thể kết hợp đa dạng trạng thái
riêng biệt của tín hiệu.
1.1 Giới thiệu về truyền dẫn số

Truyền dẫn số được hiểu là truyền tín hiệu số. Mạng
kĩ thuật số dựa trên điều chế xung mã (PCM), một

hình thức ghép kênh phân chia theo thời gian
Hai tiêu chuẩn PCM khác nhau

Tiêu chuẩn Bắc Mỹ (hay T1): còn gọi là hệ thống
phân cấp PCM DS1 (24 kênh – 1 chu kỳ lấy mẫu chia
làm 24 kênh)

Tiêu chuẩn Châu Âu (E1 hay CEPT30+2): CEPT -
Conference European Post and Telegraph (tại Pháp)
(32 kênh = 30 kênh thoại + 2 kênh dịch vụ)
1.2 Những nét cơ bản về PCM
Ba bước được thực hiện trong hệ thống PCM để có tín
hiệu PCM từ analog:
1. Lấy mẫu
2. Lượng tử hóa
3. Mã hóa
1.2 Những nét cơ bản về PCM
1.2.1 Lấy mẫu
Các phần tử thông tin được rút ra từ các tín hiệu tương tự 1
cách tuần tự. Tín hiệu sau khi lấy mẫu gọi là PAM.
Khi lấy mẫu cần tuân theo định lí lấy mẫu của Nyquist: “Tần
số lấy mẫu phải lơn hơn hoặc bằng 2 lần tần số tín hiệu gốc thì
việc lấy mẫu sẽ chứa đựng tất cả thông tin của tín hiệu gốc.”
1.2 Những nét cơ bản về PCM
1.2.2 Lượng tử hóa

Một hệ thống PCM đơn giản sẽ gán 1 giá trị nhị phân tuần
tự tới giá trị điện áp lấy mẫu. Lượng tử hóa là biến các tín
hiệu PAM thành các giá trị rời rạc.


Các giá trị rời rạc này được lấy là bội số của số nhị phân
(2, 4, 8, 16, 32,64).
Vd: Với mã 2 bit ta có 4 giá trị: 00, 01, 10, 11. Như vậy mã 3 bit
sẽ được 8 giá trị khác nhau và n bit được 2n giá trị.
1.2 Những nét cơ bản về PCM
1.2.3 Mã hóa

Là 1 quá trình so sánh các giá trị rời rạc nhận được bởi quá
trình lượng tử hóa với các xung mã.

Hệ thống PCM cũ sử dụng 1 mã 7 bit, còn hệ thống hiện đại
sử dụng mã 8 bit nhằm cải thiện hiệu suất sái dạng khi lượng
tử hóa.
Khái niệm về Frame
Kết quả cuối cùng của việc lấy mẫu, lượng tử hóa
và mã hóa là 1 dãy các xung điện – một dòng bit nối
tiếp các số 1 và 0, được xác định hoặc dùng làm chỉ thị
nhận biết khi bắt đầu 1 trình tự lấy mẫu.
Khi nhận được chỉ thị, nó cho biết rằng cần ưu
tiên cho 24 khe cắm 8 bit (đối với trường hợp DS1),
đồng bộ bộ nhận. Xác định này được thực hiện bởi 1
framing bit (bit thêm vào đầu mỗi frame).
1 trình tự hoặc chu kỳ đầy đủ của lấy mẫu gọi là 1
frame trong PCM.
1 Frame trong hệ thống PCM
1.3 Hoạt động hệ thống PCM
1.4 Mã đường truyền – Line code

Nếu cùng 1 loại số liệu được truyền liên tục, lỗi có
thể phát sinh khi nhận chúng, vì thế việc phục hồi dữ

liệu vô cùng khó khăn. Đó là lý do dữ liệu khi truyền
phải được mã hóa.

Khi tín hiệu PCM được truyền trên cáp, nó ở chế độ
lưỡng cực.
Yêu cầu với chế độ truyền lưỡng cực này:

Không có thành phần 1 chiều (dc).

Dải tần hẹp, tiết kiệm băng thông đường truyền.
Ở dạng lưỡng cực, 0 là không có xung và 1 là mã
hóa luân phiên xung dương và âm như sơ đồ trên (hình bên
dưới). Phương thức này gọi là AMI (luân phiên đánh dấu
đảo ngược).
Nhược điểm của AMI là khi có 1 chuỗi dài số 0
được truyền, có thể làm phát sinh lỗi về thời gian. Điều
này có thể giảm bớt được bằng cách cấm các chuỗi dài số
0. Các codes được phát triển và được gọi là “BNZS”
codes, với N thay thế số 0.
Vd: B6ZS thay thế tín hiệu chuỗi 6 số 0.
Tỉ số tín hiệu nhiễu GAUSSIAN trong hệ thống PCM
Bộ bù tái sinh
Các tiêu chuẩn về ghép kênh
Truyền dẫn khoảng cách xa trong PCM
Phần 2
I. TỈ SỐ TÍN HIỆU NHIỄU GAUSSIAN TRONG HỆ
THỐNG PCM
1
Nhiễu GAUSSION là gì ?
Vì sao lại có nhiễu GAUSSIAN ?

2
3
Ảnh hưởng đến hệ thống như thế nào ?
Cách khắc phục ra làm sao ?
4
5
Bảng liên quan giữa tỉ lệ lỗi và tỉ số S/N
Giống loại nhiễu nhiệt, có phân bố biên
độ theo hàm Gaussian.
GAUSSIAN
Chuyển động nhiệt
của các phân tử, ảnh
hưởng của môi
trường…
Làm méo dạng, suy giảm trên đường truyền …
Dùng các bộ lọc nhiễu
…
I. TỈ SỐ TÍN HIỆU NHIỄU GAUSSIAN TRONG HỆ
THỐNG PCM
σ = 0.84089642
I. TỈ SỐ TÍN HIỆU NHIỄU GAUSSIAN TRONG HỆ
THỐNG PCM
Trong hệ thống truyền số binary thì tỉ số S/N khoảng 22 db
thì coi như là hệ thống không có lỗi.
I. TỈ SỐ TÍN HIỆU NHIỄU GAUSSIAN TRONG HỆ
THỐNG PCM
II. BỘ BÙ TÁI SINH
Xung truyền qua đường dây truyền dẫn số chịu sự suy giảm và bị méo dạng bởi
đặc tính tần số của đường dây. Do vậy cần có một bộ bù khuếch đại để tái tạo lại
tín hiệu giống như tín hiệu gốc ở đầu ra. Hình 6.11 là một sơ đồ khối đơn giản

của bộ bù tái sinh và trình bày những dạng sóng tương ứng với từng giai đoạn
xử lý tín hiệu.
Nguyên lý hoạt động :
Hình 6.1 là sơ đồ khối đơn giản của một bộ lặp tái tạo (Bộ bù tái sinh) và trình bày
những dạng sóng điển hình ứng với từng giai đoạn của tiến trình xử lý tín hiệu trong sơ
đồ trên. Như đã minh họa trong sơ đồ, ở quá trình đầu là một bộ khuếch đại và bộ cân
bằng, với nhiều bộ lặp tái tạo thì ở bộ cân bằng sẽ tách ra làm 2 bộ cân bằng, thứ nhất
là bộ fix bù lại sự mất mát do đặc tính của tần số ( Sự mất mát do xé dạng), nguyên
nhân gây ra là do chênh lệch khoảng cách giữa những bộ Repeater ( Thường là 6000ft
hoặc là 1830m). Thứ là bộ variable bù lại sự sai lệch giữa chiều dài danh nghĩa và
chiều dài thực tế của những bộ Repeater và suy hao do nhiệt độ. Bộ cân bằng tự động
điều chỉnh theo đặc tính của tín hiệu nhận theo cơ chế ALBO.
Ngõ vào của bộ Repeater phải được định thời chính xác để duy trì độ chính xác
của độ rộng rung và khoảng cách giữa các xung. Bộ timing được lấy từ các dòng bit
đến. Ngõ vào của tín hiệu được chỉnh lưu và chia nhỏ ra, tạo ra sóng vuông để đưa vào
timing extractor, đây là một mạch điều chỉnh tần số timing.
II. BỘ BÙ TÁI SINH
Ngõ ra của mạch điều khiển một máy phát xung để rạo ra dãy xung hẹp luân
phiên giữa các mức là tích cực, không tích cực và mức không của sóng vuông vào.
Xung tích cực hẹp đưa vào ngõ vào của Regenerator, và không tích cực được sử dụng
để đưa ra Regenerator. Do đó sự kết nối này được sử dụng để điều khiển độ rộng xung.
Hầu hết Regenerator repeater truyền các sóng lưỡng cực 3 mức là tích cực, không tích
cực và mức 0 . Ngưỡng của mạch là cổng để nhận vào tín hiệu ở khoảng giữa của mức
tích cực và không tích cực. Ví dụ, nếu tín hiệu là tích cực và vượt quá mức ngưỡng tích
cực thì nó được coi như là tích cực. Nếu là không tích cực và vượt quá mức không tích
cực thì nó sẽ coi như là không tích cực. Nếu nằm khoảng giữa mức tích cực và không
tích cực thì nó nhận là mức 0 .
Còn trường hợp nếu không có ngưỡng nào vượt quá hết, regenerator là trigger để
tạo ra một khoảng xung tương ứng.
II. BỘ BÙ TÁI SINH

III. CÁC TIÊU CHUẨN GHÉP KÊNH TRÊN THẾ GIỚI
Bắc Mỹ Châu Âu
Standard
DS4
4032
274716
Kbit/s
6
DS3
672
44736
7
DS2
96
6132
4
DS1
24
1544
Kbit/s
E5
7680
564992
4
E4
1920
139268
4
E3
480

34368
4
E2
120
8448
4
E1
30
2048
SỰ CẢI TIẾN TRONG HỆ THỐNG PCM
1. Cải tiến đối với DS1:
Tốc độ frame của hệ thống PCM là 8000 frame/second, mỗi frame có một framing
bit. Do đó 8000 framing bits sẽ được truyền trong một giây. Tuy nhiên không phải 8000
framing bits là được dùng hết mà chỉ có 1/4 trong số đó thật sự cần thiết cho framing,
và số còn lại là 6000 bits/second có thể được dùng cho những mục đích khác như phát
hiện lỗi one – line và duy trì liên kết dữ liệu.
2. Cải tiến đối với E1:
Nhớ lại time slot 0 trong E1 là kênh đồng bộ, tốc độ bit của một kênh là 64Kbps.
Nhưng chỉ nửa trong số đó là là yêu cầu cho đồng bộ, số còn lại được dùng cho cơ chế
kiểm tra lỗi one – line, cho kênh dữ liệu và cho điều khiển báo động. Cơ chế điều khiển
báo động này sẽ bảo cho hệ thống hoạt động theo trạng thái khoảng cách của những
thiết bị đầu cuối PCM.