Bài giảng Hệ thống viễn thông điện tử

Hệ thống viễn thông điện tử 1.1 Hệ thống viễn thông điện tử ngày nay Công nghệ viễn thông điện tử đã tiếp tục tiến bộ nhanh chóng kể từ khi có phát minh hệ thống điện tín và điện thoại đến mức nó đã cách mạng hoá các phương tiện thông tin truyền thông khoảng một thế kỷ trước đây. Ngày nay, hệ thống viễn thông điện tử được xem như các phương tiện kinh tế nhất có được để trao đổi tin tức và các số liệu. Ngoài ra song song với tǎng trưởng về xã hội kinh tế, việc hình thành các phương tiện cần thiết cho viễn thông điện tử đã trở nên phức tạp hơn và có khuynh hướng kỹ thuật cao nhằm đáp ứng nhu cầu đang tǎng về các dịch vụ có chất lượng cao và dịch vụ viễn thông tiên tiến hơn; mặc dù vậy các thiết bị có thể được hình thành theo các cách khác nhau và có các mức độ phức tạp khác nhau theo các yêu cầu của người sử dụng. Về cơ bản chúng được mô phỏng như sau (diễn giải) : Hình 1.1. Cấu tạo của mạng lưới viễn thông. a. Nguồn thông tin: Con người hay máy để phát ra thông tin cần truyền đi. Thông tin phát ra được phân loại thành tiếng nói, mã, và hình ảnh (ký tự, ký hiệu và hình ảnh). b. Thiết bị truyền: Bộ phận hay thiết bị để chuyển thông tin phát ra thành các tín hiệu để được truyền đi qua đường truyền dẫn. c. Đường truyền dẫn: Một phương tiện để truyền các tín hiệu từ thiết bị truyền đến thiết bị nhận. Các loại cáp đồng trục, cáp quang, không gian, và các hướng sóng được dùng rộng rãi cho mục đích này. Các tín hiệu được gửi đi qua đường truyền bị nhiễu bởi các yếu tố như tiếng ồn. d. Thiết bị nhận: Là một bộ phận hay thiết bị dùng để biến đổi các tín hiệu đã nhận được thành các tín hiệu ban đầu. e. Người sử dụng: Là con người hay máy nhận thông tin đã được phục hồi từ thiết bị nhận. Hệ thống viễn thông điện tử được sử dụng phổ biến nhất là hệ thống thông tin điện thoại trong đó con người là nguồn thông tin cũng lại là người sử dụng, còn máy điện thoại dùng làm thiết bị truyền thiết bị nhận. Hiện nay loại máy (bǎng) dịch vụ thông báo thông tin trong đó máy hoạt động như nguồn thông tin và con người như là người sử dụng có như cầu cao. Ngoài ra, việc giao tiếp giữa máy với máy như việc trao đổi số liệu hiện cũng đang hoạt động. Như trình bày ở hình 1.2, các quá trình trao đổi được tiến hành thông qua giao diện giữa người với máy, và giữa máy với máy, như trong trường hợp các phương pháp thông thường, sẽ trở nên ngày càng thông dụng hơn. Hình 1.2. Truyền, nhận thông tin Xu thế phát triển các mạng lưới viễn thông hiện nay được mô tả ngẵn gọn ở phần sau. Trước hết, là giải thích về việc đa dạng hoá các dịch vụ viễn thông và các phương tiện. Cùng với các dịch vụ viễn thông điện tử thông dụng dựa trên cơ sở các hệ thống điện thoại và điện tín hoạt động một cách độc lập thông qua việc sử dụng mạng lưới thuê bao điện thoại, mạng lưới chuyển mạch rơ- le điện tín, và mạng lưới thuê bao điện tín, một số các phương tiện có độ phức tạp cao và rất mạnh càng tǎng lên như các các phương tiện truyền số liệu và hình ảnh để truyền thông tin các loại và cho phép thực hiện các dịch vụ phi điện thoại đang được lắp đặt và vận hành, đang cách mạng hoá cuộc sống của chúng ta. Dịch vụ phi điện thoại được đưa ra hiện nay yêu cầu các thiết bị và phương tiện viễn thông tiên tiến và chuyên môn hoá cao độ.Thực tế này càng trở nên rõ ràng hơn khi chúng ta kiểm tra các loại tần số hiện đang dùng; không giống như các phương tiện phổ thông chỉ yêu cầu các dường tín hiệu 4 KHz cho các loại dịch vụ, các dải tần 1-4 MHz, 12-240 KHz, và 12-240 KHz đang được sử dụng, một cách tương ứng cho Video, các số liệu tốc độ vừa và cao, truyền fax để đáp ứng các đặc tính dịch vụ của chúng; đồng thời khi cung cấp một dịch vụ, các tần số khác nhau có thể được sử dụng để có kết quả tối ưu. Theo đó, việc thiết lập nhiều mạng lưới viễn thông khác nhau, sử dụng các dải tần khác nhau và các dịch vụ khác nhau là điều không thực tế và không kinh tế. Do vậy một nhu cầu cấp bách là phát triển công nghệ các mạng lưới viễn thông với dung lượng có thể giao tiếp với nhau, có khả nǎng xử lý các loại dịch vụ khác nhau để có thể đưa ra sử dụng trong tương lai gần. Với mục đích này, các nhà nghiên cứu và kỹ sư tham gia vào lĩnh vực này đang cố gắng kết hợp các mạng lưới viễn thông hiện nay một cách có hệ thống và có hiệu quả. Thứ nhì, xu hướng gần đây có đặc điểm là tǎng nhu cầu đối với mạng lưới số. Từ khi phát hiện ra các nguyên lý về điện thoại từ việc chuyển nǎng lượng âm thanh thành nǎng lượng điện để truyền đi tiếng nói cho đến khi phát sinh ra phương pháp truyền bằng ghép kênh điện thoại, các dịch vụ điện thoại đưa ra sử dụng các hệ thống chuyển mạch phân chia không gian thông qua các đường truyền tương tự. Điều này cũng dựa vào công nghệ tương tự. Vào đầu những nǎm 1960, phương pháp PCM- 24 đã được thương mại hoá một cách thành công vì vậy chứng minh rằng phương pháp truyền dẫn số là kinh tế hơn nhiều so với phương pháp truyền dẫn tương tự. kể từ đó, các hệ thống tổng đài số sử dụng hệ thống truyền dẫn số đã được lắp đặt và vận hành một cách rộng rãi. Những ưu điểm của các mạng lưới viễn thông số là: Khi sử dụng hệ thống tổng đài tương tự và đường truyền dẫn số, bộ mã hoá và bộ giải mã được sử dụng cho các dịch vụ thoại để biến đổi các tín hiệu ngược lại thành tiếng nói tại thời điểm chuyển mạch; Khi sử dụng hệ thống số và đường truyền dẫn số, chỉ cần có một thiết bị đầu cuối với khả nǎng thực hiện chức nǎng đơn giản vì các tín hiệu số đã dược đấu nối ở mức ghép kênh. Một ưu điểm khác của việc sử dụng hệ tổng đài số là nó làm tǎng chất lượng truyền dẫn. Trong mạng lưới điện thoại số, các tín hiện đã được mã hoá tại tổng đài chủ gọi được giải mã, sau đó được mã hoá tại tổng đài trung chuyển và cuối cùng được gửi đến tổng đài bị gọi. Theo đó, bằng cách sử dụng phương pháp này, có thể tránh được việc tǎng lượng tiếng ồn phát ra khi chuyển các tín hiệu tương tự thành các tín hiệu số. Ngoài ra, do đường truyền dẫn số trải qua ít thay đổi về mức hơn là đường truyền dẫn tương tự, hiện tượng mất đường truyền sẽ có thể đặt nhỏ hơn. Để thực hiện mục đích này, nếu sử dụng một đường truyền số giữa hai tổng đài, thì sự mất đường truyền có thể được giảm bớt từ 10 dB xuống còn 6dB. Đồng thời, trong mạng điện thoại số, đối với một đường điện thoại, 64 kbps được dùng như tốc độ bít cơ sở; các số liệu, fax, và thông tin video có tốc độ nhỏ hơn mức bít này có thể được gửi đi một cách tương đối dễ dàng hơn thông qua mạng điện thoại số. Như đã trình bày, các thiết bị có thể được chia sẻ theo các yêu cầu dịch vụ và vì thế có thể được sử dụng một cách linh hoạt để ứng dụng cho các loại dịch vụ hiện đang tồn tại cũng như các dịch vụ mới. Hình 1.3. Tiến trình trong số hoá Các nhà nghiên cứu và kỹ sư ở các nước tiên tiến đang cố gắng phát triển loại mạng truyền thông số này. Tiến bộ thực hiện được trong công nghệ số được giải thích sử dụng mô hình ở Hình 1.3. Một đường truyền số dược sử dụng giữa hai tổng đài trong mạng lưới số tích hợp được mô phỏng trong sơ đồ. Đồng thời mạng ISDN (mạng đa dịch vụ số) cũng được phát triển trong đó các dịch vụ tích hợp được cung cấp với các thiết bị đầu cuối được số hoá. Ngoài ra, do các loại dịch vụ viễn thông được đưa ra ngày càng trở nên phong phú, một phạm vi rộng lớn các loại thiết bị đầu cuối, một trong 3 phần quan trọng mạng lưới viễn thông, chủ yếu là, các thiết bị đầu cuối, đường truyền dẫn và các thiết bị tổng đài, hiện nay được sử dụng rộng rãi. Hầu hết các thiết bị đầu cuối công cộng hiện nay đều được thiết kế để vận hành càng dễ dàng càng tốt, tuy nhiên một số các thiết bị đầu cuối này gọi là các thiết bị đầu cuối tích hợp, được trang bị với các tính nǎng tiên tiến dùng cho các dịch vụ đặc biệt. Từ đó, việc sử dụng truyền thông sẽ trở nên đa dạng hoá hơn, và việc cố gắng phát triển công nghệ phù hợp cho các mục đích đó cũng sẽ được thực hiện.