Bài giảng Mạng ngoại vi và truy nhập

127 trang phuongnguyen 7040

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Mạng ngoại vi và truy nhập", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_mang_ngoai_vi_va_truy_nhap.pdf

Nội dung text: Bài giảng Mạng ngoại vi và truy nhập

Mạng ngoại vi và truy nhập
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG NGOẠI VI & TRUY NHẬP 1
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập 1.1 MÔ HÌNH TỔNG QUÁT MẠNG VIỄN THÔNG - Các thuê bao của một vùng nội hạt được kết nối đến tổng đài riêng biệt thì tổng đài đó được gọi là tổng đài nội hạt hoặc nút chuyển mạch nội hạt hoặc tổng đài kết cuối. - Vùng nội hạt có thể với một tổng đài thì khi đó các thuê bao được kết nối trên cùng một nút chuyển mạch hoặc với nhiều tổng đài ghép lại vì số lượng thuê bao nhiều quá hoặc một tổng đài không thể phục vụ hiệu quả và kinh tế cho các thuê bao đó. - Trường hợp một vùng có nhiều tổng đài ghép lại thì mỗi tổng đài nội hạt có một vùng riêng của nó được gọi là vùng chuyển mạch (exchange area) và vùng bao của các vùng chuyển mạch gọi là vùng nội hạt. - Những cuộc gọi của thuê bao trong cùng một tổng đài có thể được chuyển mạch thông suốt mà không cần các liên kết khác ngoại trừ cặp dây của những thuê bao kết nối đến tổng đài đó. Hình 1.1: - Trong vùng có nhiều tổng đài ghép lại, các thuê bao được nối đến các tổng đài nội hạt khác nhau có thể liên lạc với nhau nếu giữa các tổng đài có các kết nối với nhau. Các kết nối đó gọi là các đường liên kết (junctions). Hình 1.2: - Trong một vùng nội hạt có nhiều tổng đài ghép lại có thể có loại tổng đài khác được gọi là tổng đài quá giang nội hạt. Tổng đài quá giang nội hạt không giống tổng đài nội hạt ở chổ nó không kết nối trực tiếp thuê bao vì thế nó không quyết định lưu thoại hệ thống. Nó chỉ tập trung và kết nối lại toàn bộ lưu thoại của tổng đài nội hạt trong vùng đó. Một ví dụ về mạng nội hạt như hình vẽ sau. 2
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập Hình 1.3: - Trường hợp các thuê bao của hai vùng nội hạt khác nhau liên lạc với nhau, khi đó cần phải liên kết các tổng đài nội hạt trong một vùng lại với nhau và liên kết các tổng đài của vùng này với các tổng đài nội hạt của vùng kia. Trong mạng viễn thông có một loại tổng đài khác được gọi là nút chuyển mạch Quốc gia. Tất cả các tổng đài nội hạt trong vùng được kết nối đến ít nhất một tổng đài như thế. Các Nút chuyển mạch Quốc gia được kết nối với nhau trên cơ sở qui hoạch mạng chuyển mạch. Các nút chuyển mạch Quốc gia thường cũng là loại tổng đài quá giang, nó tập hợp và phân phối lại lưu thoại. - Các cuộc gọi Quốc tế được định tuyến qua các tổng đài cửa ngõ Quốc tế đến các tổng đài Quốc gia của nó. Các tổng đài cửa ngõ Quốc tế của những Quốc gia khác nhau được liên kết thông qua các đường kết nối trên đất liền , biển, hoặc vệ tinh. - Các kết nối của tổng đài Quốc gia, Quốc tế, và giữa các tổng đài quốc tế được gọi là các trung kế (Trunk). - Mô hình tổng quát mạng ngoại vi đài điện thoại có thể mô tả qua hình vẽ sau: Hình 1.4: Mô hình tổng quát mạng ngoại vi đài điện thoại 1.2 MẠNG TRUY NHẬP 1.2.1 Sự ra đời Mạng viễn thông hiện nay được phát triển theo hướng hoàn toàn số hóa đa phương tiện và internet. Điều này làm cho việc tìm kiếm phương án giải quyết truy nhập băng rộng có giá thành thấp, chất lượng cao đã trở nên rất cấp thiết. 3
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập Cùng với sự phát triển của xã hội thông tin, nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông ngày càng tăng, từ dịch vụ điện thoại đến dịch vụ số liệu, hình ảnh, đa phương tiện. Việc tích hợp các dịch vụ này vào cùng một mạng sao cho mạng viễn thông trở nên đơn giản hơn đang trở thành vấn đề nóng bỏng của ngành viễn thông quốc tế. 1.2.2 Khái niệm mạng truy nhập Mạng truy nhập ở vị trí cuối của mạng viễn thông, trực tiếp đấu nối với thuê bao, bao gồm tất cả các thiết bị và đường dây được lắp đặt giữa trạm chuyển mạch nội hạt với thiết bị đầu cuối của thuê bao. Có thể hiểu khái niệm về mạng truy nhập theo các nội dung sau đây: Mạng truy nhập (AN) là phần mạng giữa SNI và UNI, có nhiệm vụ truyền tải các tín hiệu đến thuê bao. Mô hình tham chiếu vật lý của mạng truy nhập được mô tả qua hình sau: SW SW FP DP Sub SW RSU RSU CPE SN Cáp chính Cáp phân phố i Dây thuê bao Mạng truy nhập Hình 1.5: Mô hình tham chiếu mạng truy nhập Phạm vi của mạng truy nhập được chia ra thành ba phần: SNI nối đến nút dịch vụ; UNI nối đến thuê bao; và Q3 nối đến TMN. Căn cứ vào phạm vi của mạng truy nhập mà mạng này có các đặc điểm như sau: v Thực hiện chức năng ghép kênh, nối chéo, và truyền dẫn. Mạng truy nhập không thực hiện chức năng chuyển mạch. v Cung cấp đa dịch vụ: chuyển mạch, số liệu, hình ảnh, thuê kênh, v Đường kính mạng tương đối nhỏ: trong nội thành khoảng vài km, ngoại thành khoảng từ vài km đến hơn 10 km. v Giá thành đầu tư mạng phụ thuộc vào thuê bao: bởi vì thuê bao ở gần nút dịch vụ cần ít cáp truyền dẫn hơn so với thuê bao ở xa nút dịch vụ. Sự chênh lệch giá thành đầu tư có thể lên đến 10 lần. v Thi công đường dây khó khăn: Việc xây dựng mạng cáp nội hạt là phức tạp, nhất là trong khu vực nội thành. Cần phải quan tâm đến nhiều vấn đề: mỹ quan, các công trình khác như nhà ở, điện, nước, đường sá, v Khả năng tiếp cận cáp quang của thuê bao: ONU đặt càng gần nhà thuê bao thì dây thuê bao càng ngắn. 4
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập v Khả năng thích ứng đối với môi trường: ONU của mạng truy nhập có thể thích ứng cho hoàn cảnh môi trường khắc nghiệt, có thể đặt ngoài trời. Tuy nhiên môi trường càng khắc nghiệt thì yêu cầu đối với thiết bị càng cao. Sự biến thiên tính năng của các linh kiện điện tử và linh kiện quang theo nhiệt độ tuân theo hàm mũ, do đó tính năng các linh kiện trong thiết bị mạng truy nhập xấu đi nhanh gấp 10 lần thiết bị thông thường. 1.2.3 Hướng phát triển mạng truy nhập Có thể đưa ra vài con số trong quá khứ để thấy sự quan tâm trong việc phát triển mạng truy nhập: Hãng Bell của Mỹ và nhiều công ty khác đã đầu tư 50-60 tỷ USD để đổi mới mạch vòng thuê bao cho hơn 10 triệu thuê bao. Công ty Future Vision xây dựng tại bang New Jersey một mạng bao gồm MPEG-2, ATM, PON và trong tháng 8 năm 1995 đã hoàn thành giai đoạn 1 thử nghiệm 200 hộ gia đình. Nhật Bản vào đầu năm 1995 đã đầu tư 20 tỷ USD để xây dựng toàn diện mạng truy nhập, đến năm 2000 đã có 10% khu vực thực hiện cáp quang đến tòa nhà, đến năm 2015 sẽ thực hiện cáp quang đến hộ gia đình. Tại Anh, Đức, Trung Quốc cũng có sự đầu tư đáng kể cho mạng truy nhập. Đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người sử dụng, thì việc đầu tư mạng truy nhập của các nước nói chung và Việt Nam nói riêng cũng theo các định hướng sau đây: v Băng rộng hóa mạng truy nhập. v Cáp quang hóa mạng truy nhập. v Đổi mới công nghệ cáp đồng. v Mạng cáp quang thụ động lấy công nghệ ATM làm cơ sở. v Truy nhập vô tuyến băng rộng. v Công nghệ truy nhập SDH. v Công nghệ SDV (Switched Digital Video) dựa trên FITL (fiber In The Loop) và ATM. 1.3 PHÂN LOẠI MẠNG TRUY NHẬP Sau đây là một số loại truy nhập được phân loại dựa trên băng thông. 1.3.1 Truy nhập băng hẹp Truy nhập bằng quay số (Dial-up Access): Đây là một loại truy nhập băng hẹp dựa trên phương thức quay số thông qua modem. Nếu áp dụng trên đường dây thuê bao truyền thống thì modem chỉ đạt được tốc độ tối đa 56 Kbps. Nếu áp dụng trên đường dây thuê bao ISDN- BA, có 2 kênh B với mỗi kênh bằng 64 Kbps và một kênh D bằng 16 Kbps nên còn gọi là truy nhập 2B+D. 1.3.2 Truy nhập băng rộng Đường dây thuê bao số (DSL): Với cùng đôi dây điện thoại truyền thống có thể được dùng để truyền dữ liệu tốc độ cao, như minh họa trong hình 1.6. Có một vài công nghệ cho DSL, khi mà người dùng có nhu cầu tốc độ đường xuống cao hơn tốc độ đường lên thì có hai loại DSL bất đối xứng : ADSL và VDSL. Tùy thuộc vào chiều dài mạch vòng, các hệ thống DSL có thể đạt đến tốc độ từ 128Kbps đến 52Mbps. 5
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập Hình 1.6: Truy nhập ADSL Cable Modems: Cable Modem là một loại modem cung cấp truy nhập dữ liệu được truyền trên hệ thống truyền hình cáp. Cable modem chủ yếu được dùng phân phối truy nhập internet băng rộng. Băng thông của dịch vụ cable Modem thương mại thông thường trong khoảng từ 3 Mbps đến 30 Mbps hoặc lớn hơn. Hình 1.7: HFC với cable Modems Cáp quang: Điều mong muốn của các công ty viễn thông là đưa cáp quang đến tận nhà của người sử dụng. Với SONET điểm nối điểm và các vòng ring, cáp quang sẽ bao phủ các khu dân cư, công sở để có thể phục vụ điện thoại, dữ liệu, hội nghị truyền hình, và các dịch vụ khác trong hiện tại, và cũng dễ dàng nâng cấp khi có yêu cầu băng thông lớn hơn trong tương lai. Với công nghệ APON như mô tả trong hình 1.8, sẽ đáp ứng yêu cầu đặt ra cũng như vấn đề về chi phí xây dựng mạng. 6
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập Hình 1.8: Mạng APON Vô tuyến: Các hệ thống vệ tinh có quỹ đạo thấp như Teledesic và Bridge có thể tải hàng chục Mbps đến đầu cuối người sử dụng, còn hệ thống LMDS băng thông đạt đến 1 Gbps ở tần số 28 GHz. Truy nhập qua đường dây điện: Đường dây điện là một môi trường có nhiễu nghiêm trọng, nhưng nó có khả năng truyền các dịch vụ viễn thông có tốc độ bit cao. Chúng được nối với đường dây điện trong nhà để kiến trúc nên một mạng truyền dẫn hoàn chỉnh. Các thiết bị đầu cuối được kết nối vào ổ cắm điện trong nhà để có thể truy nhập đến mạng băng rộng. Kiến trúc này kết hợp một cách hài hòa với các hệ thống tự động hóa trong nhà, cho phép điều khiển từ xa các thiết bị đặt tại nhà thông qua internet. 1.4 GIAO DIỆN MẠNG TRUY NHẬP 1.4.1 UNI UNI là một điểm phân định ranh giới giữa nhà cung cấp dịch vụ và thuê bao. Ranh giới này thiết lập nên giao diện kỹ thuật và phân phối các hoạt động tương ứng. UNI có hai loại: độc lập và dùng chung. UNI dùng chung là chỉ một UNI có thể đảm nhiệm nhiều nút dịch vụ, mỗi truy nhập logic thông qua SNI khác nhau nối với nút dịch vụ khác nhau. Ví dụ, trong metro ethernet network, UNI là một liên kết ethernet hai chiều (bidirectional ethernet link). 1.4.2 SNI Là giao diện phía dịch vụ của mạng truy nhập. SNI chủ yếu gồm giao diện tương tự (giao diện Z) và giao diện số (giao diện V). Để thích ứng với nhiều môi trường truyền dẫn trong mạng truy nhập, phối hợp với nhiều loại truy nhập và nhiều loại dịch vụ truy nhập, giao diện V đã phát triển thành giao diện V1 đến giao diện V5. Giao diện V5 là một loại giao diện thuê bao số tiêu chuẩn quốc tế của tổng đài chuyển mạch số nội hạt, nó có thể đồng thời hỗ trợ nhiều dịch vụ truy nhập thuê bao, có thể chia thành giao diện V5.1 và V5.2. 7
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập 1.5 CẤP NGUỒN MẠNG TRUY NHẬP 1.5.1 Sự cân bằng truyền thống Trong mạng PSTN truyền thống, máy điện thoại được cấp nguồn từ tổng đài. Nguồn cung cấp là một chiều (dc) trên cùng đôi dây đồng truyền tải tín hiệu thoại. Các đầu cuối thông thường không cần có sự cấp nguồn riêng, trừ những đầu cuối đặc biệt như máy fax. Vấn đề quan trọng trong mạng PSTN là dù nguồn điện lưới bị sự cố thì mạng cũng phải hoạt động tiếp tục. Các dịch vụ trong mạng PSTN được thiết kế để hoạt động không phụ thuộc vào nguồn điện lưới của địa phương. Cũng chính vì tổng đài cấp nguồn cho đầu cuối, nên phạm vi phục vụ của tổng đài bị hạn chế, nếu sử dụng cáp có đường kính lớn thì khả năng đầu cuối kéo xa hơn, tuy nhiên nếu dùng cỡ dây lớn thì chi phí cao, nặng, chiếm nhiều không gian hơn. Như vậy trong mạng PSTN truyền thống, khoảng cách từ tổng đài đến máy đầu cuối bị giới hạn một cách tự nhiên sao cho phù hợp khả năng truyền dẫn nguồn đến đầu cuối. Tuy nhiên trong các công nghệ mới, giới hạn này không còn là tự nhiên, bởi vì khoảng cách từ tổng đài đến đầu cuối chỉ phụ thuộc vào việc tín hiệu có truyền đến được đầu cuối hay không, chứ không phụ thuộc vào việc cấp nguồn. Do đó sự cân đối giữa vấn đề cấp nguồn và vùng phục vụ không còn nữa. 1.5.2 Những vấn đề trong công nghệ mới Một trong những thách thức đối với sự cân bằng trong phương án truyền thống dành cho điện thoại là việc tận dụng hết tiềm năng truyền tải thông tin của những đôi dây đồng hiện có. Những cố gắng triển khai ý đồ này hiện nay thể hiện rõ ràng nhất ở sự phát triển các hệ thống HDSL và ADSL, nhưng thách thức ban đầu lại đến từ công nghệ lợi dây. Khi tất cả những đôi dây dự trữ trên đường cáp hiện có đã được sử dụng hết, thì việc lắp đặt một cáp đồng mới sẽ là tốn kém. Thậm chí còn có thể tốn kém hơn, nếu phải thực hiện việc này để đáp ứng một nhu cầu về dịch vụ đột xuất. Các hệ thống lợi dây và các hệ thống ghép kênh, cả tập trung và phân tán, đều đã được phát minh ra để tận dụng những dung lượng truyền tải thông tin chưa được sử dụng của các đôi dây đồng. Các hệ thống lợi dây cần cấp nguồn cho các thiết bị điện tử tại đầu xa của đôi dây đồng. May thay, có thể tận dụng tính chất dồn cụm của nhu cầu nguồn bằng cách sử dụng một accu nạp lại được để bù sự tiêu thụ nguồn này. Mặc dù nhu cầu cực đại nguồn sử dụng có thể vượt quá khả năng của đôi dây đồng , nhưng nhu cầu trung bình nguồn là chắc chắn nằm trong khả năng của nó, vì thời gian đường truyền không hoạt động thường nhiều hơn là hoạt động. Một accu có thể nạp lại được có thể dùng để bù nguồn cấp từ tổng đài khi đường truyền hoạt động. Nguồn điện được tích trữ trong Điện thoại không Điện thoại hoạt động hoạt động t Hình 1.9: Sử dụng một accu nạp lại được để bù sự tiêu hao nguồn 8
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập Trong thực tế, việc triển khai một accu nạp lại được theo cách như vậy tạo ra nhiều vấn đề, bởi vì khi sử dụng đường truyền ở cường độ cao, một khách hàng doanh nghiệp có thể làm phóng hết điện của accu. Ở một mức độ nào đó, điều này có thể được bù đắp nếu việc lắp đặt được thực hiện theo yêu cầu cụ thể, sao cho kết cuối sử dụng ở cường độ cao nhất được cấp nguồn bình thường với kết quả là chỉ cần một accu cho những kết cuối được sử dụng ở cường độ kém hơn. Nhưng cấp nguồn như thế sẽ không tin cậy, bởi vì thuê bao được tự do thay đổi việc sử dụng các kết cuối đó. Ngoài ra, thời gian sử dụng của một accu nạp lại được là có hạn, kể cả trong điều kiện môi trường tốt tại nhà riêng của thuê bao, dẫn đến những chi phí bảo dưỡng lớn. Đặc biệt, nếu không có sự cảnh báo về sự ngừng hoạt động của một accu sẽ phát sinh việc bảo dưỡng ngoài kế hoạch khi accu gặp sự cố. Đáng tiếc, không thể sử dụng một accu để đệm (bù) sự tiêu thụ nguồn cho những hệ thống lợi dây rất tiêu hao nguồn, các hệ thống HDSL và ADSL dung lượng cao hơn. Đó là vì nguồn trung bình cho những hệ thống này thường vượt quá khả năng có thể được cung cấp trên các đôi dây đồng. Vấn đề này không lớn như với các hệ thống vô tuyến và sợi quang, bởi vì việc truyền dẫn đủ nguồn tới các kết cuối ở xa bằng vô tuyến hoặc sợi quang là không khả thi. Dù vậy, các hệ thống dây đồng sử dụng một accu để bù sự tiêu thụ nguồn của các kết cuối ở xa, có thể không có ưu điểm lớn so với các hệ thống vô tuyến và sợi quang bởi chi phí bảo dưỡng và thay thế accu ở xa. Thoạt nhìn thì vô tuyến dường như là phương tiện kém nhất cho việc cấp nguồn, vì không thể chuyển đi được một lượng nguồn điện lớn dọc một tuyến vô tuyến. Trái lại, các sợi quang có thể truyền được một lượng năng lượng có ích, và người ta đã cho rằng nó có thể đủ để cấp nguồn cho một máy đầu cuối đặc biệt công suất thấp. Người ta cũng cho rằng các tuyến cáp quang/dây đồng có thể được sử dụng để chuyển đi cả thông tin và nguồn. Nhưng không may, trong những khái niệm này đã có một số sai lầm. Mặc dù một lượng nguồn nhất định có thể được chuyển đi trên một sợi quang, nhưng hiệu suất biến đổi sang công suất điện thấp làm cho công suất phát cần thiết phải rất cao, mà điều này có thể làm nguy hiểm cho các hoạt động bảo dưỡng. Ngoài ra, cũng có thể cần tới một accu đệm, nhờ đó có thể giảm được công suất quang từ cực đỉnh xuống gần hơn giá trị trung bình, điều này lại gây ra vấn đề về bảo dưỡng accu. Hơn nữa, nếu những ưu điểm về chi phí của việc chia tách thụ động được tăng lên, thì công suất phát quang sẽ cần được tăng lên vượt qua giá trị yêu cầu cho hoạt động điểm nối điểm, do các bộ chia quang gây ra việc giảm công suất thu. Khái niệm về một cáp lai cũng là sai lệch, bởi vì các hệ thống dây đồng thậm chí không thể cấp đủ nguồn tương xứng với dung lượng truyền tải thông tin của chính chúng, một dung lượng kém xa dung lượng truyền tải thông tin của một sợi quang liên đới. Có một ứng dụng của việc dùng sợi quang để cấp nguồn, nhưng ứng dụng này lại có tính mâu thuẫn. Giới hạn trên đối với tốc độ dữ liệu của các hệ thống sợi quang có thể tăng nếu sử dụng các bộ khuếch đại quang để khuếch đại tín hiệu quang. Các bộ khuếch đại này có thể được cấp nguồn rất hiệu quả bằng sợi quang, bởi vì yêu cầu chủ yếu của chúng là nguồn quang, chứ không phải nguồn điện. Đây là sự mâu thuẫn, bởi vì việc sử dụng phù hợp nhất của nguồn quang là làm tăng dung lượng truyền tải thông tin của các hệ thống sợi quang, và vì thế làm trầm trọng hơn vấn đề cấp nguồn cho các kết cuối ở xa, bởi vì những kết cuối ở xa đó cần nhiều nguồn hơn, do dung lượng của hệ thống đã tăng lên. 9
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập 1.5.3 Dự phòng accu Nếu nguồn điện nội bộ trong một tổng đài bị sự cố, thì nguồn khẩn cấp thường được cung cấp bằng một máy phát điện dự phòng. Những máy phát điện này luôn có mặt sẵn sàng và có thể được bảo dưỡng trong một môi trường tốt, thường với sự có mặt của các nhân viên bảo dưỡng. Các máy phát điện công suất lớn có thể tạo ra nhiều năng lượng hơn so với những accu nạp lại được. Trên thực tế thường không sử dụng các máy phát điện tại những đầu xa của các mạng truy nhập, dù là những máy phát điện có công suất nhỏ, bởi những khó khăn của việc thông gió và bảo dưỡng. Thông gió có thể là một vấn đề, bởi vì đầu xa đó có thể đặt trong một không gian kín, chẳng hạn một hộp ngầm. Bảo dưỡng cũng là một vấn đề bởi vì cần phải gởi một kỹ thuật viên bảo dưỡng tới các vị trí ở xa đã bị sự cố về nguồn. Bởi vậy những accu nạp lại được là giải pháp hiển nhiên đối với vấn đề nguồn dự phòng tại các đầu xa của một mạng truy nhập. Những accu này có thể đảm bảo luôn được nạp đầy trong khi hoạt động bình thường, và được sử dụng để cấp nguồn cho mỗi đầu xa của một mạng truy nhập nếu nguồn cấp điện chính bị sự cố. Những accu không nạp lại được có thể được sử dụng làm giải pháp thay thế cho các accu nạp lại được cho hoạt động một lần. Giống như các máy phát điện dự phòng, đối với các accu không nạp lại được, cần có một nhân viên kỹ thuật đến để thay các accu đó sau khi chúng đã được sử dụng hết điện. Các accu không nạp lại được cũng có một tuổi thọ hạn chế và vì vậy sẽ cần được thay thế khi chúng quá hạn sử dụng, cho dù chúng vẫn chưa được sử dụng. Các accu nạp lại được được ưa chuộng bởi vì chúng có chi phí bảo dưỡng thấp hơn, do chúng không cần phải thay thế sau khi sử dụng. Tuy nhiên, có một số vấn đề làm cho việc sử dụng các accu nạp lại được kém hấp dẫn đi. Có lẽ vấn đề rõ nhất về mặt vật lý là kích thước của những accu này. Những tham số xác định kích thước của những accu này là các yêu cầu về nguồn của các đầu xa và khoảng thời gian mà nguồn điện đó phải cung cấp được, cùng với cường độ nguồn, là tham số xác định mức độ hiệu quả mà các accu đó tích trữ nguồn. Còn có những trở ngại về mặt môi trường đối với việc sử dụng các accu nạp lại được. Những trở ngại này có thể trở nên rõ rệt hơn theo thời gian do sự nhận thức ngày càng tăng về các vấn đề môi trường. Những accu axit chì, như loại sử dụng trong các xe hơi, là loại accu nạp lại được phổ biến nhất. Chì trong các accu này gây ra ô nhiễm cho môi trường, và có một yêu cầu là những accu cũ phải được thu hồi và hủy bỏ một cách an toàn. 1.6 MẠCH VÒNG NỘI BỘ 1.6.1 Định nghĩa mạch vòng nội bộ Trong viễn thông, mạch vòng nội bộ (local loop) là một mạch dây kết nối từ thiết bị tài sản khách hàng đến biên của nhà cung cấp dịch vụ viễn thông. Trong mạng PSTN, mạch vòng nội bộ là mạch dây cáp kết nối thiết bị đầu cuối đến tổng đài nội hạt. Mạch vòng nội bộ hỗ trợ các ứng dụng truyền thông số liệu, hoặc kết hợp truyền tiếng nói và số liệu như trong DSL. Các kết nối mạch vòng nội bộ có thể được sử dụng trong các công nghệ: Tín hiệu thoại tương tự và báo hiệu trong POTS, ISDN, DSL. 10
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập Các kết nối mạch vòng nội bộ còn hiện diện trong các công nghệ: PLC : Electric local loop, thông tin vệ tinh: Satellite local loop, Cablemodem: Cable local loop, và LMDS-WiMAX-GPRS: Wireless local loop. 1.6.2 Các ví dụ về mạch vòng nội bộ v Loại đơn giản nhất của mạch vòng nội bộ có khoảng cách từ 2 Km đến 4 Km với cỡ dây 0,4 mm hoặc 0,5 mm, sử dụng cáp đồng xoắn đôi. v Loại có áp dụng cỡ dây khác nhau, trong đó khoảng cách đạt đến 2,5 Km dùng dây 0,4 mm, tiếp theo 1,5 Km dùng dây 0,5 mm. Khoảng cách dùng dây 0,4 mm có thể thay đổi từ 1,5 Km đến 5,55 Km, và có thể mở rộng đến 6 Km. v Loại mạch vòng dùng ba cỡ dây khác nhau : đoạn 0,2 Km tính từ tổng đài nội hạt dùng dây 0,32 mm (28 AWG) ; tiếp theo từ 1Km đến 5 Km dùng dây 0,4 mm ; và khoảng cách còn lại dùng dây 0,9 mm (10 AWG), khoảng này có thể là 4 Km tính đến CPE. Với loại mạch vòng này khi mở rộng đến hết khả năng không cần cuộn tải. v v Loại mạch vòng có cầu rẽ, trong cấu hình này chỉ dùng một cỡ dây là 0,4 mm. Tuy nhiên cho phép cầu rẽ có thể kéo dài đến 0,5 Km tính từ điểm rẽ. 1.7 CÔNG TRÌNH NGOẠI VI 1.7.1 Phân loại Công trình ngoại vi có thể phân loại theo kiểu mạng, lắp đặt, và hệ thống truyền dẫn. Phân loại theo kiểu mạng có các loại công trình sau đây: Công trình đường dây thuê bao: là công trình nhờ đó thuê bao, phương tiện điện thoại công cộng, và thiết bị PBX được kết nối với thiết bị của tổng đài trung tâm. Cáp dùng cho đường dây thuê bao được gọi là cáp thuê bao và được phân thành cáp feeder và cáp phân phối. Cáp feeder là phần cáp thuê bao đi từ tổng đài đến điểm nối chéo CCP. Công trình cáp trung kế: là công trình kết nối các tổng đài trung tâm với nhau. 11
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập Công trình đường dây đường dài: là công trình kết nối các tổng đài trung tâm đường dài với nhau. Thông thường, các loại cáp đồng trục, cáp quang, vô tuyến được sử dụng làm kết nối. Phân loại theo lắp đặt, có các công trình như sau: Công trình đường dây trên không (cáp treo): Mặc dù đường dây truyền dẫn trên không có những hạn chế cơ bản do bị ảnh hưởng của môi trường tự nhiên và nhân tạo, nó vẫn được sử dụng khá rộng rãi, đặc biệt là đường dây thuê bao. Sở dĩ như vậy là vì các công trình ngoại vi trên không thông thường rất kinh tế so với các công trình ngầm. Công trình ngầm (cáp ngầm): Thông thường, khi cáp ngầm được chôn sâu dưới lòng đất trên 1 mét thì chống được những sự phá hoại của thiên nhiên và nhân tạo. Tuy nhiên, chi phí xây dựng đắt hơn chi phí công trình trên cao. Đường truyền dẫn ngầm thường được sử dụng cho cáp đường dài, cáp trung kế và cáp feeder dùng cho thuê bao. Chúng được chôn trực tiếp hay đặt trong ống ngầm dưới lòng đất. Công trình ngầm làm đẹp cảnh quan đô thị và không chiếm dùng không gian bên trên, nên gần đây có xu hướng ngầm hóa các công trình ngoại vi cáp. Công trình đường dây dưới nước: Các dây cáp được đặt dưới đáy hồ, sông, gọi là cáp dưới nước. Cáp đặt dưới đáy biển gọi là cáp biển. Cáp dưới nước và cáp biển có lớp vỏ bọc đặc biệt để chống lại các tác nhân gây nguy hại cho cáp như: thấm nước, ăn mòn, lực nén, Phân loại theo hệ thống truyền dẫn, có các công trình như: truyền dẫn hữu tuyến, vô tuyến, và truyền dẫn quang. 1.7.2 Những yêu cầu đối với công trình ngoại vi Công trình ngoại vi phải có những tính chất điện tốt để truyền các tín hiệu thông tin. Nó phải vững chắc dưới những điều kiện hủy hoại khác nhau của thời tiết, địa hình, và nhân tạo. Sau đây là các yêu cầu về điện và cơ đối với công trình ngoại vi. - Điện trở cách điện. - Sức bền điện môi. - Điện trở dây dẫn. - Suy hao truyền dẫn. - Méo. - Xuyên âm. - Sự đồng nhất của các tính chất điện. - Sức bền cơ học. - Nghiên cứu những mối nguy hiểm và nhiễu loạn. - Xem xét về bảo dưỡng. 1.7.3 Các vấn đề quan tâm khi thiết kế đường dây thuê bao bằng cáp kim loại 1.7.3.1 Đối với cáp treo Lựa chọn tuyến: Một tuyến cáp treo phải tính đến yếu tố kinh tế, sự tiện lợi công việc và tiện lợi bảo dưỡng như sau: 12
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập - Có lợi thế nhất cho việc phân phối và lắp đặt dây tách ra. - Có độ dài đường dây ngắn nhất. - Dọc theo tuyến cáp không có sự thay đổi dự kiến hay bãi bỏ đường sá theo kế hoạch phát triển đô thị. - Không động đến các đường sá, giao thông và các kết cấu do người khác quản lý điều hành. Xác định vùng đơn vị và vùng phân phối: Vùng đơn vị là vùng có tuyến cáp dự toán nhu cầu trong 10 năm cho đường dây chính phân phối cố định, có cân nhắc đến thay đổi đường sá, nhà cửa, Một vùng đơn vị được phân chia thành các vùng phân phối, trong mỗi vùng phân phối có một đường dây chính và các tuyến nhánh liên quan được hoạch định để phân phối. Các vùng phân phối được thiết lập sao cho sự phân phối được kinh tế nhất có cân nhắc đến các đường dây hiện hữu và các điều kiện đường sá. Dự báo nhu cầu: Khi lập dự báo nhu cầu cần lưu ý đến các điểm sau đây: - Nhu cầu đối với các đường dây cho thuê và các dịch vụ phi thoại có thể khác với nhu cầu được dự báo trong các khu trung tâm của thành phố lớn. - Sự thu thập thông tin chưa đầy đủ từ các tổng đài điện thoại tại thời điểm dự báo nhu cầu và việc thiết kế đường dây thuê bao có thể dẫn tới các dự đoán không chính xác về những sự thay đổi trong những điều kiện tương lai của vùng này. - Ngay cả trong các vùng mà tại đó các cột điện thoại đã được phân bố một cách đồng nhất, nhu cầu cho mỗi cột thực tế có thể thay đổi do sự khác nhau diện tích đất đai cho mỗi ngôi nhà. - Khảo sát các điều kiện thực tế: đây là một chuỗi công việc để kiểm tra xem nhu cầu hiện tại đối với toàn bộ vùng phục vụ của một tổng đài được phân phối như thế nào trên các vùng phân phối cố định liên quan để dự báo nhu cầu cho tương lai. Tóm tắt các bước khảo sát thực tế như sau : Bước 1: Thu thập và sắp xếp các tư liệu, số liệu và các tài liệu khác. Bước 2: Khảo sát hiện trường. Bước 3: Dự báo nhu cầu. Xác định đường kính dây cáp: - Đường kính phải thỏa mãn suy hao đường dây, điện trở dc, và chất lượng truyền dẫn đã ghi rõ do tổng đài qui định. - Một số ví dụ thực tế về các phương pháp xác định đường kính dây cáp: Mẫu Mô tả Ví dụ thực tế Vùng có thể áp dụng 1 Chỉ có cáp của đường dây chính trong Các vùng ngoại một vùng phân phối cố định được tiêu vi thành phố. chuẩn hóa với một đường kính dây cáp để hỗ trợ cho thuê bao xa nhất trong vùng. Các đường kính dây của cáp nhánh được tính toán khi cần thiết. 13
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập 2 Đường kính dây được tính toán cho mỗi Các vùng trung cáp trong một vùng phân phối cố định tâm thành phố. theo từng độ dài cáp riêng, hỗ trợ thuê bao xa nhất trong vùng. Các đường kính dây của cáp nhánh được tính toán khi cần thiết. 3 Một vùng phân phối cố định được chia Các vùng ngoại ô ra thành một số khu vực nhỏ hơn theo và trung tâm đường kính dây cáp. Đường kính dây thành phố xen cáp được áp dụng một cách tự động cho lẫn nhau. các đường dây chính và nhánh trong mỗi khu vực. Cáp được tiêu chuẩn hóa trong mỗi vùng phân phối cố định theo đường kính dây dẫn nhằm hỗ trợ thuê bao xa nhất trong vùng. 4 Cáp được tiêu chuẩn hóa trong một Các vùng ngoại vùng phân phối cố định theo đường vi thành phố kính dây để hỗ trợ thuê bao xa nhất (trong giai đoạn trong vùng. lắp đặt khối lượng lớn) Xác định loại cáp: Cáp treo có nhiều loại khác nhau như : CCP-AP (các loại SS và round), CCP- CS, CCP-HS, CCP-ES. Bảng sau đây trình bày các tiêu chuẩn có thể áp dụng cho những loại cáp này. Loại áp Khu vực ứng dụng Cáp CCP-AP (1) Loại SS: tất cả các khu vực trừ khu vực dành cho cáp CCP-CS, CCP-HS và CCP-EC. (2) Loại round: các loại 0,4-400; 0,65-200; 0,9-100. Cáp CCP-CS Những khu vực dễ bị hư hỏng do chim, côn trùng, động vật, săn bắn, Cáp CCP-HS Những khu vực dễ bị hư hỏng do chim, côn trùng, động vật, săn bắn, Cáp CCP-ES Những khu vực cần có các biện pháp chống lại hiện tượng can nhiễu do cảm ứng. Xác định loại cột: Lựa chọn loại cột cần xem xét đến yếu tố tiết kiệm, khả năng làm việc, và các yêu cầu xã hội. Tuy nhiên khi áp dụng loại nào thì nó cũng cần được xác định theo các yêu cầu sau đây: - Phải dùng các cột thép nếu dự kiến phải thay thế trong tương lai gần do phải di chuyển hoặc vì bất kỳ lý do nào khác. - Nếu đã qui định trong các cuộc thương lượng với những người ngoài cuộc (các khu đất tư nhân, đường sá hoặc cư dân địa phương) thì các loại cột quy định phải được sử dụng. - Các cột đôi ngoại trừ các cột có nẹp, chỉ được dùng với các cột hợp quy cách. - Các cột kinh tế nhất phải được dùng trong các trường hợp trên. Xác định vị trí cột: Việc sử dụng riêng địa điểm để lắp đặt cột đã trở nên rất khó khăn do: giá đất tăng, quyền lợi của cư dân địa phương. Vị trí dựng cột có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng thi công 14
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập và an toàn cho việc xây dựng và bảo dưỡng cột. Đôi khi chúng có thể gây phiền hà cho cư dân địa phương. Do vậy, các vị trí phải được lựa chọn cẩn thận, có lưu ý đến các điểm sau đây: - Nếu cột cần phải xây dựng trên đường, phải điều tra xem liệu bề rộng đường có được dự kiến mở rộng hay không. Nếu sự mở rộng như vậy đã được quy hoạch thì kiểm tra xem đã được bao lâu rồi. - Nếu cột cần được xây dựng tại nhà riêng của cư dân, thì bố trí vị trí cột trên vành đai của nhà riêng đó sau khi kiểm tra xem chủ nhà có kế hoạch mở rộng hoặc xây lại nhà, - Trong các khu vực có tuyết hay nhiệt độ thấp cần chú ý đến các yếu tố do tuyết và nhiệt độ thấp gây hư hỏng cột. Trong trường hợp sử dụng chung cột với đường dây điện lực nó cho phép giảm đáng kể chi phí lắp đặt và bảo dưỡng cột, sử dụng hiệu quả đường sá, giảm thiểu các ảnh hưởng của cột đến giao thông và cải thiện mỹ quan đô thị. Việc sử dụng chung này còn có ý nghĩa ở những con đường hẹp, ở nơi mà chính quyền địa phương, bộ phận quản lý đường sá muốn cải thiện tình hình các cột chiếm cứ cả hai bên đường làm trở ngại giao thông. 1.7.3.2 Đối với cáp ngầm Các phương tiện đường dây thuê bao phải nối một cách hiệu quả các thuê bao phân tán trên khắp một vùng nào đó tới một tổng đài điện thoại đặt tại trung tâm, nó không giống như các đường trung kế nối hai điểm với nhau. Vì vậy, các phương tiện đường dây thuê bao nói chung có hai cấu hình: mạng đường trục gần tổng đài điện thoại được gọi là hệ thống cáp chính, và mạng nhánh gần các thuê bao gọi là hệ thống phân phối. Mỗi hệ thống sử dụng một phương pháp phân phối cáp sao cho phù hợp với tính năng của nó. Đối với hệ thống cáp chính sử dụng phương pháp phân phối FD thay cho phương pháp phân phối cáp chính cổ điển. Đối với hệ thống phân phối thì dùng phương pháp phân phối tự do. Phương pháp phân phối cáp chính cổ điển: Các vùng Các vùng đường dây chung đường dây chung Các tủ cáp MDF Các đường dây Các đường dây chung (200 đôi cho Các đường dây tổng đài cố định mỗi vùng đường dây chung) chung (100 đôi) Hình 1.10: Phương pháp phân phối cáp chính cổ điển Phương pháp này có một số đặc điểm như sau: - Một số vùng phân phối cố định lân cận nhau (trong vòng 2,5 Km) tạo thành một vùng đường dây chung được coi như một đơn vị. 15
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập - Một đường dây chung kết nối 200 đôi được lắp đặt để dùng chung giữa các vùng phân phối cố định trong phạm vi một vùng đường dây chung. - Một đường dây dự phòng chung 100 đôi, thêm vào đường dây chung được dành riêng cho một cáp feeder, để đáp ứng nhu cầu đột xuất chưa được dự kiến trước. - Một tủ cáp được sử dụng để hình thành nên một nhóm đường dây hoàn chỉnh tạo nên từ cáp chính và cáp phân phối để ngăn chặn sự gia tăng của suy hao chèn vào (insertion loss) trong các đường dây chung đa kết nối. Phương pháp phân phối cáp chính FD Các vùng Các vùng đường dây chung đường dây chung Các tủ cáp FD MDF Các dây phụ Các đường dây Các dây phụ Các dây phụ tổng đài cố định liên kết Hình 1.11: Phương pháp phân phối cáp chính FD Phương pháp này có một số đặc điểm như sau: - Một dung lượng phụ được bổ sung để xử lý biến động nhu cầu dựa trên cơ sở nhu cầu tăng trưởng trong 2 năm (trước đây là 5 năm), một khoảng thời gian trung bình kể từ khi lập kế hoạch đến khi bắt đầu các dịch vụ. - Các sợi cáp được chia sẻ một cách linh hoạt giữa các vùng phân phối chung thông qua phân phối liên kết bao gồm các dây phụ, và dây phụ không phải là dây đa kết nối. Theo quy tắc chung, các tủ FD được trang bị đầy đủ các giao diện giữa mạng chính và cáp phân phối được đặt tại các điểm feeder để cải thiện khả năng thi công cho phân chia dây cáp và hoạt động bảo dưỡng. Tính toán số lượng cáp n+ D n Số lượng cáp quy hoạch cho mỗi đường kính dây = 15 15 ¶N max Trong đó : n15 số lượng các chùm cáp cần cho nhu cầu trong thời gian 15 năm. ∆n15 số lượng các chùm cáp tương ứng với các thay đổi nhu cầu có được từ sự gia tăng nhu cầu trong 15 năm. ∂ hệ số điều tiết (accommodation factor) dây cáp. Nmax số cực đại của nhóm cáp có thể điều tiết trong một cáp. 16
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập 1.8 CÁC DỊCH VỤ ĐƯỢC MẠNG TRUY NHẬP HỖ TRỢ 1.8.1 Giới thiệu Sự xuất hiện các dịch vụ viễn thông mới có thể tương tự như sự xuất hiện các phần mềm ứng dụng sau khi máy tính cá nhân được sử dụng. Tuy nhiên, sự phát triển của các dịch vụ viễn thông đã đi sau sự phát triển của các phần mềm ứng dụng cho máy tính cá nhân. Các dịch vụ viễn thông lúc đầu phát triển chậm trễ là do nghĩ rằng chúng phải được điều khiển tập trung bởi các nhà khai thác viễn thông. Nhiều dịch vụ viễn thông tiên tiến ban đầu dự định được cung cấp bởi nhà khai thác viễn thông thông qua các tổng đài số thì nay được cung cấp bởi chính các máy điện thoại. Mặc dù khởi đầu có chậm trễ, nhưng sự phát triển của dịch vụ viễn thông đã rõ ràng. Dịch vụ phổ biến nhất cho khu vực dân cư rất có thể là giải trí video, với những hướng dẫn chương trình có tính tương tác và sự lựa chọn theo nhu cầu từ những thư viện giàu chương trình. Dịch vụ nhu cầu mua sắm tại nhà và các dịch vụ tài chính cũng đã hình thành. Sự phát triển dịch vụ viễn thông có ý nghĩa xã hội nhất có thể là giao tiếp từ xa, điều khiển từ xa, đó là dịch vụ cho phép con người làm việc tại nhà, và internet - đó là dịch vụ cho phép con người truy nhập thông tin ở bất cứ đâu trên toàn cầu. Truyền thông đơn giản trên toàn cầu có thể được phục vụ tốt hơn bằng thư điện tử. Đây là một dịch vụ nhanh, đơn giản không cần thời gian thực. 1.8.2 VoD Dường như sự không thỏa mãn đang ngày càng tăng đối với các dịch vụ được cung cấp bởi truyền hình CATV. Sự phổ biến của việc thuê video cho thấy hai điều là khách hàng (thuê bao) rất thích thú có nhiều dịch vụ và được điều khiển mạnh thông qua việc sắp lịch của họ hơn là được hỗ trợ bởi phía truyền hình cáp. Các dịch vụ video trong tương lai không chắc dựa trên kiểu phát quảng bá trên đất liền thông thường, vì phổ vô tuyến sẵn có là hạn chế và có thể tìm cách sử dụng tốt hơn nguồn tài nguyên hạn chế này. Tương lai của video dường như là cùng với các hệ thống vệ tinh hoặc với các mạng truy nhập có một cơ sở hạ tầng cố định, hơn là truyền hình quảng bá thông thường hoặc kiểu phân phối bằng cáp không tương tác thông thường. VoD thực tế là một dịch vụ thuê video điện tử, nhưng có những ưu điểm là đưa ra yêu cầu ngay trên màn hình, có ngay tức thì, điều khiển giống như các đầu video (VCR), không có những khó khăn do những bộ phim nổi tiếng đều đang được cho mượn để chiếu. Việc sử dụng các tiêu chuẩn nén MPEG và truyền dẫn ADSL cho phép cung cấp các video chất lượng VCR trên hầu hết các đôi dây đồng hiện có. Dịch vụ chất lượng cao hơn có thể được cung cấp trên những đường ngắn hơn hoặc tuyến truyền dẫn được bổ trợ bằng các nút tích cực. Việc sử dụng các đôi dây đồng cho VoD có thể là một chiến lược mở đầu hiệu quả, vì nó sử dụng cơ sở hạ tầng đang có. Nhưng nó chưa chắc là một giải pháp lâu dài bởi vì nó không cung cấp được chất lượng truyền dẫn tốt trên tất cả các đường truyền nếu không có các nút tích cực ở xa, mà những nút này sẽ gây tốn kém chi phí bảo dưỡng. VoD có thể bao gồm các ứng dụng như sau: MoD (Movies on Demand): đây là một dịch vụ VoD đầu tiên, cho phép một thuê bao nhà riêng yêu cầu bất kỳ bộ phim nào từ thư viện lưu trữ phim rộng lớn. Dịch vụ này tương tự như việc 17
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập chọn ra một bộ phim từ bộ lưu trữ video ảo, không có sự khó khăn như đối với bộ lưu trữ video thật, thuê mướn một bộ phim và rồi trả lại băng VHF hoặc đĩa DVD vào một ngày khác. SVoD (Subscription Video on Demand): là một loại thuê bao có kỳ hạn của VoD, cho phép khách hàng xem được tất cả nội dung chương trình trên một kênh có phí thông qua lịch chương trình của khách hàng. Ví dụ, toàn bộ nội dung chương trình của kênh HBO trong tháng 10 được lưu trữ trên các đĩa VoD. Với một ít cước phí hàng tháng cộng thêm, các khách hàng HBO có thể lựa chọn một dịch vụ nâng cao (HBO SVoD) cho phép xem bất kỳ chương trình nào của HBO trong tháng đó. Dịch vụ này cho phép thưởng thức theo chương trình sắp xếp của riêng khách hàng. PVR (Networked Personal Video Recorder): PVR đang dần trở thành phổ biến để ghi hình các chương trình biểu diễn trên tivi và cho phép xem lại trong thời gian sau đó. Một PVR tích hợp với một đĩa cứng trong một STB (Set Top Box) để ghi các chương trình ở dạng nén tín hiệu số để rồi xem lại sau đó. Về cấu trúc VoD bao gồm ba dạng cấu trúc: Centralized VoD Distributed VoD 18
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập Hybrid VoD Hình 1.12: Các dạng cấu trúc VoD 1.8.3 Video trên ATM ATM đã được một số người đề xướng là hạ tầng cơ bản cho VoD bởi tính linh hoạt của nó. ATM có thể được mô tả như là công nghệ có khả năng cung cấp các dịch vụ trong tương lai, bởi vì ATM không hạn chế băng thông. Mặt khác, nó được xem như là một giải pháp chấp nhận tính không chắc chắn về bản chất của một dịch vụ VoD, vì chi phí của việc sử dụng ATM có thể được loại bỏ nếu bản chất của dịch vụ này rõ ràng. Một trong những ưu điểm của ATM là nó cung cấp một tải mang chung độc lập với phương tiện vật lý được sử dụng trong mạng truy nhập. Điều này cho phép tách các dịch vụ ra từ phương tiện vật lý, cho phép thay đổi phương tiện vật lý mà không cần thay đổi phương tiện dịch vụ. ATM có thể cung cấp giá trị gia tăng là nhờ nó có khả năng cung cấp một cơ sở hạ tầng chung cho một số dịch vụ khác nhau và làm đơn giản sự tiến triển lên các dịch vụ băng rộng tốc độ cao hơn. Một ưu điểm nữa của ATM là nó cho phép tối thiểu phần băng thông mào đầu cần cho báo hiệu, vì không cần dành riêng một kênh có dung lượng cố định cho báo hiệu mà thường là không hoạt động. Điều này trở nên quan trọng hơn nếu một số lượng lớn các dịch vụ tốc độ bit thấp cần được hỗ trợ đồng thời. Một giải pháp thông thường hơn để kết hợp các kênh báo hiệu có thể đưa vào mức độ tương tác cao hơn giữa các dịch vụ, nếu những yêu cầu báo hiệu của một trong số các dịch vụ đó tăng đột ngột. Tuy nhiên ATM cũng có thể chịu đựng những vấn đề tương tác, vì nó sử dụng phương thức ghép kênh thống kê. Sau đây ta xem xét một giải pháp Video trên ATM SVCs của Cisco MC3810: Video trên ATM mở rộng các khả năng của bộ tập trung truy nhập đa dịch vụ Cisco MC 3810 để cung cấp tính hiệu quả về chi phí, năng động, và hỗ trợ dịch vụ hội nghị truyền hình một cách linh hoạt. Sử dụng plug-in VDM để cung cấp một giao diện quay số RS-366 đến bộ H.323 video codec, Cisco MC3810 tiếp nhận một cách tự động các yêu cầu quay số ra ngoài từ hệ thống video. Bộ codec kết nối đến một trong các cổng nối tiếp của Cisco MC3810 và cũng nối đến cổng quay số của Cisco MC3810. 19
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập Hình 1.13: Một ví dụ ứng dụng video trên ATM 1.8.4 Quảng cáo theo nhu cầu mua bán từ xa Những dạng ban đầu của mua hàng tại nhà đơn giản gồm những quảng cáo quảng bá kết hợp với việc đặt hàng bằng điện thoại, thẻ tín dụng và gởi thư, với phương thức truyền thông thông thường qua mạng truyền hình cáp. Một phương án hiệu quả hơn là tạo ra những chương trình quảng cáo phù hợp cho từng đối tượng khách hàng. Điều này được thực hiện theo một cách hạn chế bằng việc lên lịch quảng cáo để phù hợp với nội dung chương trình. Đối với mua sắm tại nhà tinh vi phức tạp hơn, thì việc phát quảng bá hoặc phát trên diện hẹp những chương trình quảng cáo được thay bằng sự truy nhập tương tác, hoặc là thông qua sự lựa chọn các tài liệu quảng bá hoặc là thông qua việc xem lướt bằng video các cửa hàng ảo. Kiểu mua sắm tại nhà này có thể được đánh giá quá cao. Nó có thể hiệu quả hơn cho những công ty đặt hàng bằng thư hiện có để gởi đi các tạp chí của họ ở dạng đĩa CD. Mức tinh vi phức tạp tiếp theo, và có lẽ dạng khả thi đầu tiên của mua sắm từ xa, loại bỏ việc phân phát bưu phẩm bưu kiện. Tuy nhiên việc này sẽ vẫn cần đối với hàng hóa vật lý, vì công nghệ có khả năng vận chuyển từ xa những hàng hóa này tới đích của chúng vẫn chưa khả thi. Việc loại bỏ phân phát bưu phẩm bưu kiện trở nên khả thi trong những trường hợp nhất định mà ở đó hàng hóa được phân phát chứa thông tin. Dịch vụ VoD là một dạng thông tin được mua bán, mặc dù thông thường nó không được coi là như vậy bởi vì thông tin đó không được lưu trữ. Âm nhạc cũng có thể được phân phát theo cách này, và đối với âm nhạc thì việc lưu trữ để nghe lại sau này có thể thích hợp hơn, vì âm nhạc thường được nghe lại thường xuyên hơn các chương trình video. Tuy nhiên, trong cả hai trường hợp việc truyền dữ liệu đi để lưu trữ và nghe hoặc xem lại sau đó thường dễ hơn là phát dữ liệu đi để hiển thị ở chế độ thời gian thực, vì những trở ngại về trễ và hiện tượng trượt sẽ ít hơn. 1.8.5 Các dịch vụ internet Những dịch vụ cơ bản được internet cung cấp là thư điện tử giữa những người sử dụng, truy nhập từ xa vào các máy tính khác, và truyền file đến hoặc từ các máy chủ. Đặc biệt, internet cho phép truy nhập để thực hiện truyền thông toàn cầu với chi phí của một cuộc gọi điện thoại nội hạt tới máy chủ, và chi phí đó thậm chí còn ít hơn nếu người sử dụng được nối trực tiếp với máy chủ. Thư điện tử cũng là dịch vụ được sử dụng phổ biến rộng rãi bởi vì nó nhanh và cho phép truyền đi văn bản hoặc các tài liệu được mã hóa phù hợp giữa các máy tính khác nhau. Với sự phát triển các 20
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập đường liên kết siêu văn bản và việc tạo ra World-Wide Web (www) và những trình duyệt tinh vi, làm cho internet trở nên dễ truy cập hơn với những người bình thường. Sự tăng trưởng của lưu lượng internet phần nào là do những người mới sử dụng muốn khám phá internet, còn những người đang sử dụng có thể thay đổi phương thức làm việc nên sử dụng nhiều hơn. Những yếu tố này cũng có thể được tăng lên bởi tính dễ sử dụng của những công cụ có tính thân thiện với người dùng. 1.8.6 Học từ xa Học từ xa là một thuật ngữ chung dùng để chỉ việc sử dụng viễn thông cho giáo dục. Nó thường có một yêu cầu truyền dẫn bất đối xứng tương tự như VoD, vì cần truyền nhiều thông tin tới các người học hơn là những thông tin nhận từ họ. Ở dạng đơn giản nhất, học từ xa không cần gì nhiều hơn VoD với một nội dung có tính giáo dục. Một dạng tinh vi phức tạp hơn sẽ cho phép truyền các bài giảng ở chế độ thời gian thực đến người học và cung cấp cho họ khả năng đưa ra những câu hỏi thông qua điện thoại hội nghị như là họ đang có mặt trong cùng một phòng học. Tùy thuộc vào sự triển khai, có thể tốt hơn nếu các câu hỏi đưa ra được đánh vào máy hơn là nói, vì âm thanh hội nghị đặt ra những khó khăn cho các mạng máy tính. Truyền thông tương tác được viết ra có thêm những ưu điểm là dễ điều khiển hơn và tạo ra những bảng ghi để xem lại sau này. Băng thông yêu cầu cho một bài giảng hoặc một bài trình bày ít hơn băng thông yêu cầu cho một dịch vụ VoD, vì thông tin được trình bày không thay đổi nhanh chóng. Một quy tắc đối với người trình bày là cho phép 2 phút cho mỗi slide để nói và chỉ ra những khía cạnh quan trọng bằng một con trỏ. Băng thông cho việc này nhỏ hơn ít nhất hai lần so với băng thông cho video thông thường. Những tốc độ dữ liệu đó có thể dễ dàng cung cấp được bằng một tuyến truyền dẫn ISDN băng hẹp. Công nghệ cơ bản để truyền các bài giảng cho một phạm vi hẹp người sử dụng đã được thử nghiệm qua internet, và những loại modem tinh vi phức tạp hơn sẽ cho phép cung cấp học tập từ xa thậm chí thông qua truy cập internet trên những đường dây tương tự hiện có. 1.8.7 Các dịch vụ cảnh báo Các dịch vụ cảnh báo có thể được đặc trưng bởi tính tương tự với các dịch vụ khẩn báo công an, cứu hỏa và cấp cứu. Dịch vụ cảnh báo phát hiện trộm khác với những dịch vụ cảnh báo cứu hỏa và cấp cứu, vì những tên trộm có thể làm mất tác dụng của cảnh báo này. Các tình huống cứu hỏa và cấp cứu không cố gắng làm mất tác dụng của dịch vụ hỗ trợ cho cảnh báo. Một dịch vụ cảnh báo phải phát ra một tín hiệu cảnh báo nếu truyền thông bị mất hoặc bị can nhiễu, vì nó cần phải phát hiện sự lục lọi tìm kiếm của những tên trộm. Điều này cũng hữu ích cho cấp cứu và cứu hỏa, vì lửa có thể làm cho các thiết bị truyền thông không hoạt động được, và sự mất đường truyền thông có thể gây nguy hại đến sinh mạng của con người trong trường hợp cần có cấp cứu y tế. Một trong những vấn đề lớn nhất đối với cấp cứu và cứu hỏa là việc xảy ra những cảnh báo sai. Đặc biệt, một số người sử dụng cảnh báo y tế chỉ để thử chúng mà không chú ý đến hậu quả xảy ra. Điều này được chặn lại bằng một thủ tục xác nhận chắc chắn. Ví dụ, gọi điện cho người sử dụng đó để khẳng định rằng cảnh báo là có thật. Tuy nhiên, việc xác nhận lại như vậy gây ra chậm trễ mà có thể là mầm mống của các tình huống cấp cứu và cứu hỏa, cũng như bị phản tác dụng nếu việc chậm trễ cho phép kẻ đột nhập bắt giữ người sử dụng đó. 21
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập Những tên trộm cũng có thể chủ động tạo ra một dạng cảnh báo sai để làm chậm trễ thêm cho những người có trách nhiệm khi những cảnh báo thực xảy ra. Trong những tình huống cực đoan, chúng thậm chí có thể tấn công mạng truyền thông sao cho mục tiêu cụ thể của chúng không bị phát hiện. Để tránh những vấn đề nêu trên người ta sử dụng truyền thông vô tuyến có bảo vệ chống nhiễu. Các hệ thống vô tuyến này thích hợp cho các cảnh báo y tế di động và dễ dàng trong lắp đặt. 1.8.8 Các dịch vụ trang vàng Các dịch vụ trang vàng dường như có những yêu cầu về băng thông cao nhất trong tất cả các dịch vụ tương tác từ xa (teleaction), vì chúng liên quan đến việc trình bày thông tin tới khách hàng. Chúng khác với giải pháp thông thường dùng cho mua sắm tại nhà là dịch vụ có nguồn gốc từ video quảng bá. Các dịch vụ trang vàng điện tử có thể làm chi tiết hơn phương pháp trang vàng trên giấy thông thường, vì chúng có thể cung cấp nhiều thông tin hơn bằng những sản phẩm cụ thể. Kiểu truyền thông này còn cho phép đưa vào phương thức bán lẻ không cần kho chứa hàng, ở đó người bán lẻ có thể xử lý đơn đặt hàng và sau đó đặt một đợt các đơn đặt hàng với kho của người phân phối chính, nhờ đó người bán lẻ không giữ một kho hàng vật lý. 1.8.9 Các dịch vụ cho nhu cầu thiết yếu Các dịch vụ viễn hành yêu cầu cho các nhu cầu thiết yếu (gas, nước, điện, và viễn thông) cần được xem khác với các sản phẩm khác được bán cho khách hàng, vì chúng yêu cầu băng thông thấp hơn và hỗ trợ cho các chức năng khác nhau. Chức năng hiển nhiên là đọc công-tơ từ xa, vì điều này tránh được chi phí cử nhân viên đến tận nơi để làm việc này. Dịch vụ này còn có thể hỗ trợ lập hóa đơn trực tiếp và khuyến khích việc thanh toán các hóa đơn ngay lập tức nên tiết kiệm được chi phí. Việc lập hóa đơn điện tử trực tiếp có thể còn rẻ hơn so với phương pháp lập hóa đơn thông thường, vì không cần gởi hóa đơn bằng đường thư. Còn đơn giản hơn nữa nếu việc thanh toán cũng được thực hiện theo phương thức điện tử. Thật mâu thuẫn khi chính các nhà khai thác viễn thông đã không tận dụng sự tiết kiệm này để giảm chi phí của họ trong việc lập hóa đơn cước phí cho khách hàng. Còn có những ưu điểm đối với việc quản lý nhu cầu về các mặt hàng (dịch vụ) tiện ích, đặc biệt đối với điện, vì khó có thể lưu trữ được điện. Việc quản lý nhu cầu có thể đạt được bằng việc điều khiển trực tiếp sự tiêu thụ nhờ dịch vụ viễn hành hoặc là bằng điều khiển gián tiếp thông qua việc thông báo về những thay đổi cước phí. Phương án sau có thể được tích hợp với một điều khiển thông minh đặt tại các gia đình, nó có thể tính toán sao cho việc mua bán ở thời điểm nào là có lợi cho khách hàng nhất. 1.9 CÁC TIÊU CHUẨN Một vài tổ chức tiêu chuẩn sau đây chịu trách nhiệm về sự phát triển các tiêu chuẩn truy nhập. 1.9.1 ADSL/VDSL Tiểu ban T1E1: T1E1 là một hội viên của Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ (ANSI). Trong đó có các nhóm: 1. T1E1.1 Các truy nhập vật lý và các truy nhập tương tự 2. T1E1.2 Truy nhập băng rộng 22
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập 3. T1E1.3 Truy nhập điện và quang 4. T1E1.4 Truy nhập DSL 5. T1E1.5 Các hệ thống nguồn 6. T1E1.7 Bảo an về điện 7. T1E1.8 Bảo vệ vật lý và thiết kế ADSL Forum: Diễn đàn về ADSL ra đời cuối năm 1994 nhằm hỗ trợ các công ty điện thoại. Các ứng dụng của nó đã đem đến một tiềm năng thị trường ADSL to lớn. Với gần 300 thành viên, trong đó có các thành viên chủ đạo về các lĩnh vực viễn thông, networking, và công nghệ thông tin. Diễn đàn ADSL được chia thành 7 nhóm: 1. ATM over ADSL 2. Packet over ADSL 3. Giao tiếp và cấu hình CPE/CO 4. Operations 5. Quản trị mạng 6. Đo thử và tương tác hoạt động 7. Hỗ trợ nhóm nghiên cứu VDSL 1.9.2 Cable Modem/HFC Các tổ chức tiêu chuẩn, diễn đàn, và hiệp hội sau đây chuẩn hóa cable modems trên nền HFC: 1. SCTE 2. MCSN 3. IEEE 802.14 4. CableLabs 5. ATM Forum 6. DAVIC 1.9.3 DOCIS Dự án DOCIS đại diện cho cable industry system operations, cung cấp dịch vụ cho phần lớn thuê bao cáp ở Bắc Mỹ. Dự án DOCIS cung cấp các đặc trưng giao tiếp cho cable modems và liên kết các thiết bị trên nền HFC. Mô hình tham chiếu cho dữ liệu trên hệ thống cáp được thiết lập, nó bao gồm các phần tử truyền thông số cũng như các hoạt động cần thiết và các phần tử hỗ trợ trong thương mại như liệt kê sau đây: An toàn (security), cấu hình (configuration), chất lượng (performance), lỗi mạng (network fault), kế toán và quản trị (accounting and management). 1.9.4 IEEE 802.14 Nhóm IEEE 802.14 tạo ra 3 nhóm phụ : PHY SWG, MAC SWG, và kiến trúc SWG. PHY SWG: được ủy nhiệm để phát triển tiêu chuẩn cho lớp vật lý của cable modem. Công bố của họ nhằm mở rộng sơ đồ mã hóa điều chế, trong đó cũng phải tối ưu hóa tốc độ truyền bit, hiệu quả, BER, và khả năng hỗ trợ trên MAC đa truy nhập theo Tree-branching ở cự ly xa có nhiều người sử dụng. 23
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập MAC SWG: được ủy nhiệm để phát triển tiêu chuẩn cho lớp MAC của cable modem. Kiến trúc SWG: được giao nhiệm vụ để giám sát các liên kết, tương tác hoạt động bên trong, và các giao tiếp chức năng giữa MAC SWG và PHY SWG. Kiến trúc SWG cũng được phát triển trên mô hình tham chiếu OSI cho cable modem và kiến trúc dịch vụ phân lớp của nó dựa trên MAC và PHY. 1.9.5 CableLabs CableLabs thực hiện các dự án R&D do các thành viên chỉ định hoặc các nhóm thành viên, và cũng chuyển giao các công nghệ có liên quan đến các thành viên của nó. CableLabs cộng tác với computer industry để phát triển các mạng cáp số HFC. Tổ chức của CableLabs được xây dựng xung quanh các hoạt động như sau: v Truyền hình tiên tiến: phụ trách các công nghệ truyền hình mới (nén hình, HDTV). v Các dự án, công nghệ, hoạt động: phụ trách toàn bộ hoạt động có liên quan đến ban hành các mạng CATV. v Đầu tư và thiết kế kiến trúc mạng: phụ trách việc thiết kế kiến trúc mới (PCS, SONET, hubs, ). Giống như Bellcore, CableLabs không là thành viên của ANSI. Do vậy nhiệm vụ của CableLabs không tạo ra các tiêu chuẩn, nhưng các nhà cung cấp thiết bị (vendors) sử dụng CableLabs để kiểm tra sự phù hợp khi tiếp cận các vấn đề kỹ thuật cũng như các tiêu chuẩn đối với thị trường CATV. 1.9.6 ATM Forum ATM Forum được thành lập năm 1991, là một tổ chức quốc tế phi lợi nhuận nhằm mục đích thúc đẩy việc sử dụng các sản phẩm và dịch vụ ATM nhờ vào sự hội tụ nhanh của các đặc tính kỹ thuật có tính liên kết hoạt động được với nhau. Năm 2004, ATM Forum liên kết với MPLS và Frame Relay để hình thành nên MFA Forum. ATM Forum không liên kết với bất kỳ tổ chức tiêu chuẩn nào. Có một vài MOU thiết lập nên như là ITU, IETF, và các tổ chức khác. ATM Forum cũng hình thành ra RBB Working Group vào tháng 2 năm 1995. Nhóm này được đặc trách là đưa ATM đến tận nhà của người sử dụng. ATM Forum còn có các nhóm làm việc khác, bao gồm 14 nhóm sau đây: 1. SIG P-T-P và P-T-M Signaling Point-to-multipoint 2. SAA Services appects and application 3. TM Traffic management 4. B-ICI Interoffice interface ; +PNNI/B-ICI IW 5. PNNI Private NNI interface specifications 6. NM Network Management (M4, M5 interface specifications) 7. RBB Residential Broadband services 8. MPOA Multiprotocol Over ATM 24
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập 9. PHY Physical Layer 10. LANE LAN Emulation 11. Testing Testing (PICS) 12. Security Security 13. VTOA Voice Telephone Over ATM 14. WATM Wireless ATM 1.10 CÂU HỎI CỦNG CỐ KIẾN THỨC Câu 1. Mạng truy nhập là phần mạng? a. Nằm ở dặm cuối cùng b. Kết cuối đường dây thuê bao c. Từ dàn MDF đến đâu cuối d. Kết nối giữa các tổng đài nội hạt Câu 2. Truy nhập băng hẹp là? a. Truy nhập ADSL b. Truy nhập ISDN c. Truy nhập bằng quay số d. Truy nhập quang Câu 3. Đường kính của mạng truy nhập ở ngoại thành khoảng từ vài Km đến hơn? a. 10 Km b. 8 Km c. 6 Km d. 5 Km Câu 4. Phát triển mạng truy nhập theo định hướng? a. Truy nhập vô tuyến băng rộng b. Đổi mới công nghệ truyền dẫn c. Đổi mới công nghệ thiết bị đầu cuối d. Đổi mới công nghệ chuyển mạch Câu 5. ADSL là công nghệ truy nhập sử dụng? a. Một đôi dây và đối xứng b. Một đôi dây và bất đối xứng c. Hai đôi dây và bất đối xứng d. Hai đôi dây và đối xứng Câu 6. POTS là các dịch vụ? a. Trong mạng truy nhập điện thoại truyền thống b. Trong mạng truy nhập ISDN c. Trong mạng truy nhập băng hẹp d. Trong mạng truy nhập băng rộng Câu 7. UNI là giao diện giữa? a. Các hệ thống chuyển mạch b. Các tổng đài nội hạt c. Hệ thống truyền dẫn và hệ thống chuyển mạch d. Nhà cung cấp dịch vụ và thuê bao 25
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 1: Giới thiệu chung về mạng ngoại vi & truy nhập Câu 8. V5 là giao diện loại? a. Q3 b. UNI c. SNI d. Tương tự Câu 9. Cáp feeder là cáp nối từ? a. Tổng đài đến CCP b. Tổng đài đến tủ cáp c. Tủ cáp đến tập điểm d. Tập điểm đến nhà thuê bao Câu 10. IEEE 802.14 tiêu chuẩn cho? a. Mạng không dây b. ADSL c. Cable modem d. POTS 1.11 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Đình Luận, Công nghệ truy nhập đa dịch vụ, Nhà xuất bản bưu điện, 2001. [2] Trần Nam Bình , Nguyễn Thanh Việt, Mạng truy nhập (Công nghệ và giao diện V5), Nhà xuất bản bưu điện, 2000. [3] Walter Goralski, ADSL and DSL Technologies, Mac Graw Hill, 1998. [4] Bùi Nguyên Chất, Công trình ngoại vi, Nhà Xuất bản Bưu điện, 2002. [5] Albert Azzam, Niel Ransom, Broadband Access Technologies, McGraw-Hill, 1999. [6] Các trang web: 7/atmsvc/atmvi_t6.htm 26
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 2: Cáp và kỹ thuật lắp đặt cáp thông tin CHƯƠNG 2 CÁP VÀ KỸ THUẬT LẮP ĐẶT CÁP THÔNG TIN 27
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 2: Cáp và kỹ thuật lắp đặt cáp thông tin 2.1 CÁP KIM LOẠI ĐỐI XỨNG 2.1.1 Kết cấu cáp đối xứng Kết cấu của một sợi cáp tùy thuộc vào yêu cầu khai thác, môi trường lắp đặt mà có rất nhiều dạng khác nhau. Nhưng chung qui có các yêu cầu sau: · Bền vững về cơ học và hóa học. · Truyền dẫn tốt, ít tiêu hao năng lượng tín hiệu, có khả năng chống xuyên nhiễu giữa các mạch cao, chống được sự ảnh hưởng xuyên nhiễu từ các nguồn ngoại lai. · Tốn ít nguyên vật liệu, nhất là kim loại màu. · Dễ thi công lắp đặt, sử dụng và bảo quản. Để đảm bảo được các yêu cầu trên là do kết cấu cũng như kỹ thuật chế tạo sợi cáp quyết định. Cáp đối xứng được sử dụng để truyền tín hiệu âm thanh, hình ảnh, hoặc dữ liệu. Chúng gồm hai sợi bọc cách điện xoắn lại với nhau. Nhìn chung cáp đối xứng có ba phần tử kết cấu cơ bản là: · Dây dẫn. · Chất cách điện giữa các dây dẫn. · Vỏ chống ẩm. Ngoài ra tùy thuộc vào chế độ khai thác và môi trường đặt cáp mà còn có: Vỏ gia cường, lớp bao che điện từ. 2.1.1.1 Kết cấu dây dẫn Dây dẫn có một yêu cầu cơ bản là phải dẫn điện thật tốt, nghĩa là điện trở càng nhỏ càng tốt, song yêu cầu đó cũng phải dung hòa với một điều kiện khác là sử dụng vật dễ kiếm và rẻ tiền. Chính vì vậy mà đồng là kim loại làm dây dẫn rất phù hợp. Trong chế tạo có hai loại dây đồng là cứng và mềm. Dây ruột cáp đều có cấu trúc hình trụ tròn, với yêu cầu đường kính phải đều mặt ngoài phải nhẵn. Tùy theo yêu cầu sử dụng mà đường kính dây dẫn có các cỡ khác nhau từ 0,4 mm đến 1,4 mm, nhưng thường dùng nhất là cỡ 0,4 mm hoặc 0,5 mm cho đường dây điện thoại trong thành phố. Cấu trúc dây dẫn cũng tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng, có thể có các loại sau đây: dây dẫn đặc và tròn, dây dẫn bện, dây dẫn lưỡng kim, và dây dẫn có nhiều sợi xoắn quanh một sợi to ở giữa (hình 2.1) Hình 2.1: Cấu trúc dây dẫn của ruột cáp 28
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 2: Cáp và kỹ thuật lắp đặt cáp thông tin 2.1.1.2 Chất cách điện Khi chế tạo chất cách điện cho dây dẫn, các nhà chế tạo đã tập trung quan tâm đến các yếu tố sau: · Chất cách điện tiêu hao năng lượng tín hiệu nhiều hay ít, và do đó cự ly thông tin được rút ngắn hay kéo dài. Đặc biệt đối với cáp truyền tín hiệu cao tần thì yếu tố này càng quan trọng. · Điện trở của chất cách điện càng lớn thì thành phần dòng điện rò giữa hai dây dẫn gần nhau sẽ càng bé. Người ta mong muốn chất cách điện có điện trở vô cùng lớn, nhưng thực tế rất khó thực hiện được. · Điện áp xuyên thủng ( E ): chất cách điện càng chịu được một điện áp càng lớn, chứng tỏ vật liệu đó càng bền vững về điện. · Điện trở suất ( ζ ): thông số này đặc trưng cho mức độ chuyển đổi các ion trong chất điện môi. Điện trở suất càng lớn thì mức độ chuyển dời các ion càng nhỏ, đó là điều ta mong muốn. · Hằng số thẩm thấu của điện môi ( ε ): thông số này đặc trưng cho độ dày của lớp điện môi bị phân cực trên bề mặt của nó khi có tác dụng của trường điện từ. · Lượng tiêu hao ( tgδ ): Đại lượng này biểu hiện sự tiêu tốn năng lượng của trường vào việc xoay chuyển các phần tử lưỡng cực điện rời khỏi vị trí ban đầu của nó. Trong đó δ là góc độ chuyển dời đó, δ càng lớn chứng tỏ các phần tử lưỡng cực điện được xoay một góc lớn, nghĩa là tiêu hao năng lượng trường càng nhiều. Các thông số E , z , ε , và tgδ nói trên dùng làm tiêu chuẩn để chọn dùng chất cách điện cho từng loại cáp theo yêu cầu sử dụng của nó. Trong chế tạo người ta thường dùng các vật liệu cách điện như: polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC), fluorinated ethylene propylene (FEP), sợi thiên nhiên, tơ nhân tạo, giấy. Các kết hợp của những vật liệu này thỉnh thoảng cũng được sử dụng. Một sự kết hợp đặc biệt là giữa các lớp cách điện có bơm không khí, bởi vì ta biết rằng không khí là môi chất cách điện rất tốt. Việc chọn lựa chất cách điện nào không chỉ ảnh hưởng đến kích thước vật lý của sợi cáp mà còn quyết định đến hai trong bốn đặc tính điện của sợi cáp, đó là điện dung (C) và điện dẫn (G). Điện dung (C) không chỉ phụ thuộc vào vật liệu cách điện mà còn phụ thuộc vào độ dày của lớp cách điện. Còn điện dẫn (G) chỉ được quan tâm khi truyền tín hiệu ở tần số cao. Tuy nhiên, ở các tần số như vậy thì điện dẫn cũng góp phần đáng kể vào suy hao của cáp. Chất cách điện có ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ lan truyền của tín hiệu trong một mạch dây. Thời gian truyền tín hiệu từ điểm này đến điểm kia trong mạch dây được gọi là trễ lan truyền, khác với trễ lan truyền giữa các đôi dây trong một sợi cáp, được biết như là độ lệch của trễ. 2.1.1.3 Vỏ chống ẩm và gia cường Vỏ chống ẩm có thể làm bằng kim loại hoặc nhựa. Cáp hiện nay có vỏ chống ẩm là nhựa dai, bền. Độ dày lớp vỏ chống ẩm tùy thuộc vào loại cáp và kích thước cáp. Nói chung khi chọn 29
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 2: Cáp và kỹ thuật lắp đặt cáp thông tin lựa vật liệu làm vỏ chống ẩm cho cáp phải dựa trên cơ sở: khả năng làm phẳng bề mặt, khả năng chịu đựng thời tiết, tính cháy, khả năng màu sắc, khả năng in ấn. Ở tần số cao, vỏ bọc ngoài cũng gây ra lắm phiền toái cho cáp. Có thể tham khảo vài vật liệu làm vỏ bọc ngoài ở bảng sau đây: Vật liệu Khả năng Khả năng làm Tính Khả năng Giá thành màu sắc phẳng bề mặt cháy in ấn PVC Xuất sắc Tốt Khá khó Xuất sắc Thấp-trung bình Polyethylene Tốt Rất tốt Rất khó Tốt Trung bình Polypropylene Tốt Rất tốt Rất khó Tốt Trung bình FlamarrestTM Tốt Khá tốt Rất dễ Xuất sắc Trung bình cộng TeflonTM Khá tốt Xuất sắc Rất dễ Rất xấu Cao Để có thể đặt cáp ở những môi trường như vách núi đá, dưới lòng sông, lòng đất và biển, thì cáp còn phải được thêm một lớp vỏ nhựa, đó là vỏ gia cường. Có ba loại vỏ gia cường (hình 2.2) thích ứng với môi trường đặt cáp khác nhau là: - Loại quấn hai băng sắt lá (a): cáp có gia cường như vậy chủ yếu chôn trực tiếp dưới lòng đất. - Loại quấn bằng các sợi sắt dẹt (b): cáp có gia cường như vậy dùng để đặt ở những nơi hay bị chấn động mạnh và những sườn núi đá không thể chôn xuống được, hoặc chôn theo sườn đồi dốc 450 trở xuống. - Loại quấn bằng các sợi sắt tròn (c): cáp có gia cường như vậy dùng để thả dưới nước. Hình 2.2: Kết cấu vỏ gia cường của cáp 2.1.1.4 Màn bao che Bên cạnh việc xoắn dây, chúng ta còn bảo vệ tín hiệu tránh bị nhiễu bởi các đôi dây bên cạnh, hoặc tín hiệu, nhiễu từ bên ngoài xâm nhập vào. Có ba loại màn bao che cơ bản đó là: xoắn ốc, bện, và băng kim loại. Có sáu lý do khi lựa chọn màn bao che: · Mức độ bao phủ (coverage). · Độ mềm dẻo (Flexibility). · Độ bền khi phải uốn nắn nhiều lần (Flex life). · Tầm tần số hoạt động (Frequency range). · Nhiễu điện ma sát (Triboelectric noise). · Xuyên kênh giữa các đôi dây (Multipair crosstalk). 30
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 2: Cáp và kỹ thuật lắp đặt cáp thông tin Có ba cách bao che cơ bản trong sợi cáp đó là: phân đôi (a), theo lớp (b), và theo chùm (c). Hình 2.3: các dạng sắp xếp màn bao che 2.1.1.5 Những quy luật xếp đặt bó dây ruột cáp Một vấn đề rất quan trọng là cấu trúc của lõi cáp, các đôi dây trong sợi cáp phải được sắp đặt sao cho làm nhỏ tiết diện sợi cáp, dễ dàng nhận biết, hạn chế đến mức thấp nhất ảnh hưởng của trường điện từ của dòng điện tín hiệu giữa mạch dây này với mạch dây khác, từ đó giảm nhỏ được xuyên nhiễu. Để sắp xếp có qui luật, người ta thực hiện nhóm dây. Có bốn cách nhóm dây cơ bản (hình2.4) là: nhóm xoắn đôi (a), nhóm xoắn hình sao (b), nhóm xoắn đôi kép (c), và nhóm xoắn sao kép (d). Hình 2.4: Mặt cắt của các kiểu xoắn dây cơ bản trong cáp Khi nhóm dây như vậy thì đường kính của các nhóm xoắn được tính như sau: Đường kính dây dẫn kể cả chất cách điện g d d γ0 1 mm 1= 0 1 + g [] (2.1) γ1 0 Với: d0 đường kính dây kim loại [mm] g 0 tỷ trọng của vật liệu làm dây dẫn γ1 tỷ trọng của vật liệu cách điện g 0 trọng lượng của dây dẫn kim loại trên đơn vị độ dài g 1 trọng lượng của chất cách điện trên đơn vị độ dài Đường kính nhóm xoắn đôi Ta có: Dđôi= d1 + bd, mà bd = x nên: Dđôi= d1 + x 2 2 Ta có: d1 = 2x , suy ra: x = d1/ 2 Suy ra: Dđôi= d1 + d1/ 2 =1,71 d1 31
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 2: Cáp và kỹ thuật lắp đặt cáp thông tin Đường kính nhóm xoắn sao 4 sợi Đường kính nhóm xoắn đôi kép Ta có: Dđôi kép = 1,71 Dđôi=1,71.( 1,71 d1) = 2,92 d1 Đường kính nhóm xoắn sao kép Ta có: Dsao kép= 2,41Dđôi= 1,71 (2,41d1) = 4,12 d1 Trên đây chỉ mới đề cập đến kết cấu của nhóm dây cơ bản. Ta còn phải xem xét sự sắp xếp các nhóm dây cơ bản ấy trong bó dây ruột cáp. Có bốn loại sắp xếp các nhóm dây cơ bản sau đây: Đồng nhất theo chùm: Các nhóm dây cơ bản xoắn chung một dạng theo từng chùm, chẳng hạn tất cả xoắn đôi, hoặc tất cả xoắn hình sao để thành từng chùm. Trong mỗi chùm bao gồm từ 50 đến 100 nhóm cơ bản, mỗi nhóm trong chùm được xoắn theo bước xoắn khác nhau. Loại sắp xếp này thường dùng cho cáp có dung lượng lớn. Đồng nhất theo lớp: Các nhóm dây cơ bản xoắn chung một dạng theo từng lớp, chẳng hạn tất cả xoắn đôi, hoặc tất cả xoắn hình sao để thành từng lớp. Loại sắp xếp này có qui luật hơn. Tùy vào dung lượng cáp mà nó bao gồm lớp trung tâm và nhiều lớp ở phía ngoài. Càng ra ngoài số nhóm trong lớp càng lớn. Hai lớp sát nhau được xoắn ngược chiều nhau. Hỗn hợp theo chùm: Các nhóm dây cơ bản vừa có loại xoắn đôi vừa có loại xoắn sao, được xoắn với nhau thành từng chùm. Hỗn hợp theo lớp: Các nhóm dây cơ bản vừa có loại xoắn đôi vừa có loại xoắn sao, được xoắn với nhau theo lớp. 2.1.2 Xoắn dây trong cáp đồng 2.1.2.1 Đôi dây xoắn nguyên bản Alexander Graham Bell nối điện thoại qua đường dây sắt đơn và lấy đất làm đường về của mạch điện. Phương pháp này truyền dẫn rất kém khi khí hậu khô kéo dài. Sau đó vấn đề này được giải quyết bằng cách sử dụng đôi dây trần căng song song cách nhau vài cm. Phương pháp này cung cấp đường trở về của tín hiệu điện tin cậy hơn. Tuy nhiên, khi đó ông phát hiện ra hiện tượng xuyên âm, và cũng biết được rằng xuyên âm có thể giảm theo chu kỳ bằng cách thay đổi vị trí bên phải và bên trái của dây dẫn. Bell đã phát minh ra đôi dây xoắn với nhau. Với bước xoắn vừa đủ, năng lượng điện từ trường trên mỗi phần nhỏ của dây bị triệt tiêu bởi năng lượng bao quanh phần nhỏ của dây tiếp theo. 32
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 2: Cáp và kỹ thuật lắp đặt cáp thông tin Khi thiết kế cáp viễn thông, người ta tránh chọn sợi cáp có hai đôi có bước xoắn bằng nhau trong nhóm 25 đôi cáp. Việc xoắn dây này cải thiện đáng kể sự mất cân bằng điện dung và hiệu ứng điện từ trường, làm tối thiểu nhiễu và xuyên kênh có hại. Điều này đòi hỏi người thiết kế cáp phải quan tâm đặc biệt đến việc xoắn của các đôi dây. 2.1.2.2 Hệ số xoắn Sau khi xoắn, độ dài thực tế của sợi dây lớn hơn khi chưa xoắn. Vì thế mà các tham số điện khí của mạch dây có sự thay đổi. Để tính toán các tham số sau này cho chính xác, ta cần xác định hệ số xoắn. Hệ số xoắn cũng nói lên độ dài thực của mạch đã tăng lên bao nhiêu lần so với độ dài của cáp. Để xác định hệ số xoắn, ta giả thiết, có một sợi dây quấn theo trục quấn, trục này có đường kính D1. Ta dùng hai mặt phẳng cắt, cắt vuông góc với trục quấn tại hai điểm khởi đầu và kết thúc của một bước xoắn. Kết quả là ở tiết diện cắt đối với trục xoắn là hình tròn, đối với dây quấn là hình elip. Sau đó dùng một mặt phẳng cắt khác bổ dọc trục quấn (mặt phẳng này vuông góc với hai mặt phẳng trước), và trải mặt cắt này trên mặt phẳng, ta có hình vẽ sau: Trong đó: Ld là độ dài dây quấn của một bước xoắn. H là độ dài bước xoắn. D đường kính trục xoắn. 1 a α là góc hợp giữa dây quấn trong một bước xoắn với mặt phẳng cắt tại điểm kết thúc bước xoắn. Từ hình vẽ ta có: d H sina =1 = (2.2) b 2 2 2 H+p () D1 + d 1 H2 2 D d 2 b d +π ( 1 + 1 ) Suy ra: = 1 H 2 H2 2 D d 2 K +π ( 1 + 1 ) Đặt: = H 2 và gọi là hệ số xoắn. (2.3) Như vậy đường kính lớn của tiết diện dây dẫn (hình elip) là b=Kd1, còn độ dài thực tế dây dẫn L H2 2 D d2 KH quấn trong bước xoắn là: δ = +π ( 1 + 1 ) = (2.4) Nếu một nhóm hai dây xoắn với nhau thì trục xoắn của nó có thể hình dung như một nét mảnh đến L K δ ,, mức đường kính của nó không đáng kể, và lúc đó: =H =1 01 ÷ 1 07 2.1.2.3 Bước cân bằng Trong một bó dây có nhiều mạch nên nhiều đôi dây có bước xoắn trùng nhau, mà bước xoắn trùng nhau thì kết quả chống xuyên nhiễu giữa chúng không còn tác dụng. Cho nên trên thực 33
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 2: Cáp và kỹ thuật lắp đặt cáp thông tin tế: cứ hai mạch gần nhau, xoắn theo bước xoắn nào đó, chẳng hạn nhóm một xoắn theo bước xoắn h1, nhóm hai xoắn theo bước xoắn h2. Nếu các bước xoắn đó thỏa mãn điều kiện: h .h h h L 1 2; x 1+ 2 S =D = D (2.5) 1 Trong đó: D là ước số chung lớn nhất của h1, h2, x là một số nguyên lẻ, và L = l . Với λ là S 8 bước sóng tín hiệu có tần số cao nhất. Như vậy sẽ đảm bảo cho hai mạch sát nhau ảnh hưởng qua lại là ít nhất, hay nói xoắn dây như vậy có hiệu quả nhất. Độ dài LS được gọi là đoạn cân bằng. Ta xét một ví dụ sau đây: Từ hình vẽ, ta có mạch một có bước xoắn h1= 40mm, mạch hai có bước xoắn h2= 50mm. . L 40 50 Do đó ước số chung lớn nhất của 40 và 50 là D=10. Vậy độ dài đoạn cân bằng S = = 200 10 40+ 50 và x = = 9 là số nguyên lẻ; xoắn như thế là tốt. 10 2.1.3 Các tham số truyền dẫn của mạch dây cáp 2.1.3.1 Sơ đồ tương đương của mạch dây cáp Chất lượng truyền dẫn trên mạch dây cáp thông tin và đặc tính điện khí của nó đặc trưng bởi các tham số : điện trở (R), độ tự cảm (L), điện dung giữa hai dây (C), và điện dẫn cách điện giữa hai dây (G). Các tham số này không phụ thuộc vào điện áp và dòng điện, mà chỉ được xác định thông qua kết cấu mạch, vật liệu chế tạo và tần số của dòng điện mà thôi. Về ý nghĩa vật lý, các tham số mạch dây cáp tương tự như các tham số của một mạch dao động được hình thành bởi các phần tử R, G và L,C. Chỉ khác ở chỗ là các tham số của mạch dao động thì tập trung. Còn ở mạch dây cáp các tham số R, L, C, G phân bố trên mọi điểm của mạch. Hình vẽ sau đây là sơ đồ tương đương của mạch dây cáp bao gồm các tham số trên. Hình 2.5 : Sơ đồ tương đương của mạch dây cáp 34
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 2: Cáp và kỹ thuật lắp đặt cáp thông tin Đây là sơ đồ tương đương của một đoạn ngắn mạch dây cáp, và trên đoạn ấy ta giả thiết sự phân bố các đại lượng R, L, C, G là đều đặn. Trong đó các tham số R và L phân bố liên tục theo chiều dọc của mạch và hình thành tổng trở kháng: Z=R+jwL Còn các tham số G và C hình thành tổng dẫn nạp ngang: Y=G+jwC Khi truyền tín hiệu trên mạch dây, do có sự tồn tại của trở kháng dọc và dẫn nạp ngang mà điện áp cũng như dòng điện giảm dần từ đầu mạch điện đến cuối mạch. Do đó, công suất của tín hiệu ở cuối đường dây nhỏ hơn công suất đầu ra của máy phát. Trong bốn tham số R, L, C, G thì phần tử gây ra tiêu hao năng lượng tín hiệu chính là R và G, những phần tử còn lại được đặc trưng bởi kho điện và kho từ, nó tích tụ năng lượng điện từ và sau đó lại trả về nguồn, cho nên L và C thường được coi là phần tử tích phóng năng lượng. R đặc trưng cho sự tiêu hao năng lượng trong dây dẫn và những kim loại kế cận. G đặc trưng cho sự tiêu hao năng lượng trong chất điện môi. Bốn tham số trên đây có thể coi nó đặc trưng đầy đủ về bản chất của một mạch dây. 2.1.3.2 Mạch dây đồng nhất và không đồng nhất Nói chung về khái niệm mạch dây đồng nhất và không đồng nhất có một vị trí đặc biệt khi ta nghiên cứu sự truyền dẫn tín hiệu điện trên một mạch dây. Khái niệm về sự đồng nhất có nghĩa hẹp là sự phân bố các tham số đều đặn trên mọi điểm của mạch. Ngoài ra còn hiểu khái niệm đó là điều kiện kết cấu của bó dây ruột, nghĩa là mọi sợi dây lõi có cùng chung một điều kiện điện khí như nhau hay không. Khái niệm đồng nhất còn có một định nghĩa khác là : một mạch dây đồng nhất khi trở kháng của nguồn bằng trở kháng sóng của mạch và bằng trở kháng tải. Ngược lại với những khái niệm đó là mạch dây không đồng nhất. 2.1.3.3 Cơ sở của phương trình mạch dây đồng nhất Ta hãy nghiên cứu một mạch cáp đồng nhất thông qua các tham số R, L, C, G của nó. Trở kháng nguồn là Z0, trở kháng tải là ZL, điện áp và dòng điện ở đầu mạch là U0 và I0, điện áp và dòng điện ở cuối mạch là Ul và Il. Từ hình vẽ ta lấy một đoạn mạch vô cùng ngắn là dx. Cách điểm đầu của mạch là x. Dòng điện truyền qua phần tử mạch dx là I và điện áp trên hai dây dẫn đó là U. Từ đó sụt áp trên đoạn dx là: 35
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 2: Cáp và kỹ thuật lắp đặt cáp thông tin dU I R j L -dx =() + ω (2.6) Dòng hao hụt trên đoạn dx là: dI - =U() G + jw C (2.7) dx Giải phương trình (2.6) theo I rồi thay giá trị I tìm được vào phương trình (2.7), ta có: d2 U dI R j L -dx 2 =dx () + ω (2.8) dI Thay giá trị của dx từ (2.7) vào phương trình (2.8) ta có: d2 U =U( R + jw L )( G + j w C ) (2.9) dx 2 Đặt: g=(R + j w L)( G + j w C) d2 U Vậy: = g 2 .U (2.10) dx 2 Giải phương trình vi phân cấp hai (2.10), ta sẽ được nghiệm của nó có dạng tổng quát là: U= Aegx + Be g x (2.11) Lấy đạo hàm hai vế theo x, ta có: dU =Ag egx - B g e- g x dx (2.12) =g ()Aegx - Be- g x Thay (2.12) vào phương trình (2.6), ta nhận được: -I( R + jw L) = g ( Aegx - Be g x ) Hoặc ký hiệu: R+ jw L R+ jw L Z = = (2.13) B g G+ jw C thì: gx- g x IZB = - Ae + Be (2.14) Đến đây ta có hai phương trình với hai ẩn số –A và B như sau: U= Aegx + Be g x (2.15) gx- g x IZB = - Ae + Be Để tìm A và B ta lợi dụng giá trị dòng và áp ở đầu mạch (khi x=0) là I0 và U0, từ đó phương trình (2.15) được viết: UAB= + 0 (2.16) IZAB0 B = - + 36
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 2: Cáp và kỹ thuật lắp đặt cáp thông tin UIZ- UIZ Suy ra: A = 0 0BB; B = 0 0 (2.17) 2 2 Thay (2.17) vào (2.15) ta có: UIZ- UIZ+ U = 0 0B egx + 0 0 B e - gx 2 2 UIZ- UIZ+ I = - 0 0B egx + 0 0 B e- gx 2 2 Thực hiện biến đổi hai phương trình trên với chú ý rằng: egx+ e- g x chg x = 2 egx- e - g x shg x = 2 Ta sẽ nhận được điện áp Ux và Ix tại một điểm bất kỳ x nào đó của mạch: Ux= U0 chg x- I 0 Z B shg x U 0 (2.18) Ix = I0 chg x - sh g x Z B ở cuối mạch tức là khi x=l thì: Ul= U0 chg l- I 0 Z B shg l U 0 (2.19) Il = I0 chg l - sh g l Z B Giải phương trình (2.19) theo U0 và I0, ta lại có: U0 = Ul chg l+ I l Z B shg l U l (2.20) I0 = Il chg l - sh g l Z B Các phương trình (2.18), (2.19), (2.20) cho ta quan hệ giữa dòng và áp với các tham số R, L, C, G hoặc với γ và ZB. Qua đó, cho phép xác định được điện áp và dòng điện tại điểm bất kỳ của mạch, tùy thuộc vào điện áp và dòng điện ở đầu của mạch đó. Các phương trình đó đúng với trường hợp trở kháng của nguồn và tải là bất kỳ (Z0 và ZL). Khi có sự phối hợp tức là khi Z0=ZL=ZB và U0/I0=Ul/Il=ZB, thì các phương trình (2.18), (2.19), (2.20) có dạng đơn giản như sau: U= U e-gx x 0 -gx Ix = I0 e U= U egl 0 l (2.21) gl I0 = Il e U= U e-gl l 0 -gl Il = I0 e 37
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 2: Cáp và kỹ thuật lắp đặt cáp thông tin Từ (2.21) ta có thể suy ra dạng hay dùng hơn cả là: U I 0egx và 0 e gl (2.22) U l Il Nếu lại áp dụng công thức P=UI thì từ (2.22), ta lại suy ra: P 0 = e2gl (2.23) Pl Như vậy khi xét mạch dây đồng nhất ta đã lần lượt nhận được các phương trình (2.18), (2.19), (2.20) trong trường hợp trở kháng nguồn và tải là bất kỳ. Còn các phương trình (2.21), (2.22), (2.23) là trường hợp trở kháng nguồn bằng trở kháng sóng và bằng trở kháng tải. Đồng thời chúng ta cũng rút ra một kết luận là: từ các phương trình dẫn ra chứng tỏ rằng sự truyền dẫn năng lượng trên đường dây thì dòng và áp tại điểm bất kỳ trên mạch do hai tham số chủ yếu ZL và ZB quyết định, mà hai tham số này lại phụ thuộc vào các tham số R, L, C, G. Hay nói cách khác chúng phụ thuộc vào các tham số R, L, C, G. 2.1.3.4 Những hiện tượng hiệu ứng khi truyền dòng điện cao tần Hiện tượng hiệu ứng mặt ngoài: Đối với một dây dẫn độc lập, khi truyền dòng điện ở tần số cao thì mật độ dòng điện ngày càng dồn ra phía mặt ngoài (dây dẫn hình trụ) trong khi đó ở tâm dây dẫn mật độ rất nhỏ. Tần số càng cao thì mật độ dòng điện ở tâm dây dẫn hầu như không có. Hiện tượng như vậy gọi là hiện tượng hiệu ứng mặt ngoài. Để lý giải hiện tượng này, ta xét dây dẫn như hình trên. I là dòng chạy trong dây dẫn. Dưới tác dụng của từ trường H, phát sinh các dòng xoáy. Ở phía trục của dây dẫn, dòng xoáy ngược chiều với dòng dẫn I , còn ở phía mặt ngoài thì chúng cùng chiều. Do đó, mật độ dòng điện I được phân bố tập trung ra phía ngoài, còn ở tâm dây dẫn thì mật độ dòng nhỏ. Khi tần số càng cao, thì hiện tượng này xảy ra càng mạnh, kết quả là tiết diện dẫn điện hữu hiệu của dây dẫn xem như bị giảm đi. Hiện tượng hiệu ứng lân cận: Xét hai dây dẫn hình trụ song song gần nhau, cùng truyền dòng điện cao tần thì mật độ dòng điện lại phân bố tập trung về phía hai dây dẫn gần nhau, ở phía hai dây dẫn xa nhau thì mật độ dòng điện nhỏ. Để xét hiện tượng vật lý của hiệu ứng lân cận ta xuất phát từ hình bên. Khi dòng điện chạy trên hai dây dẫn có chiều như hình vẽ, từ trường H do dòng trên dây a gây ra, đã tạo những dòng xoáy Ibm trên dây b. Ở phía gần dây dẫn a, dòng xoáy Ibm cùng chiều với dòng chảy I, ở phía xa chúng có chiều ngược nhau. Kết quả là ở phía gần dây a, dòng điện là I+I , ở phía xa dây a dòng điện là I-I . bm bm Do đó, mật độ dòng khi có hiệu ứng lân cận đã tập trung về phía hai dây dẫn gần nhau. 38
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 2: Cáp và kỹ thuật lắp đặt cáp thông tin Khi hai dây dẫn có dòng điện ngược chiều và cùng chiều thì qua hiệu ứng lân cận ta có thể biểu diễn sự phân bố mật độ dòng điện trên từng dây dẫn như mô tả trong hình sau (bên trái): + • + + Hiện tượng hiệu ứng kim loại: Trên sợi dây dẫn truyền đưa dòng điện cao tần, thì chung quanh dây dẫn ấy có một trường biến đổi. Trong phạm vi không gian nhất định xung quanh nó, nếu ta đặt những vật dẫn, thì lập tức trên các vật dẫn đặt vào sẽ có những dòng điện xoáy xuất hiện do tương tác của đường sức từ. Những dòng điện xoáy ấy tiêu tán đi dưới dạng nhiệt (hình bên phải). 2.1.3.5 Điện trở 2 é æ d ö ù ê pG() Kr ç 0 ÷ ú ê è a ø ú R=2 R0 x 1 + F() Kr + 2 [Ω/Km] ê æ d ö ú ê 1- H() Kr ç 0 ÷ ú ëê è a ø ûú Trong đó : d0=2r đường kính dây dẫn [mm] a khoảng cách giữa hai dây trong một mạch [mm] x hệ số xoắn (1,01÷1,07) p tiêu hao phụ thêm do xoắn dây. Khi xoắn đôi p=1 ; sao p=5 ; đôi kép p=2 R0 điện trở của dây dẫn đối với dòng một chiều Trong tính toán người ta thường áp dụng công thức: l R = r [Ω] 0 S Trong đó: ρ điện trở suất [Ω.mm2/m]. Ở nhiệt độ 200C, với dây đồng: ρ=0,01754; đối với dây nhôm : ρ=0,0291. l độ dài dây dẫn [m] S tiết diện dây dẫn [mm2] 2 p.d0 Đối với dây dẫn hình trụ thì S = ; d0 là đường kính dây kim loại [mm] 4 8000 Đối với mạch hai dây thì công thức tính điện trở một chiều là: R0 = r 2 [Ω/Km] p.d0 Sau khi xoắn dây thì điện trở một chiều được nhân với hệ số xoắn x. 8000 [Ω/Km]; x = (1,01÷1,07) R0 = r 2 x p.d0 39
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 2: Cáp và kỹ thuật lắp đặt cáp thông tin Ở nhiệt độ khác 200C: Rt = R20 [1 +a( t - 20)] [Ω/Km] Rt là điện trở ở nhiệt độ đo 0 R20 là điện trở ở 20 C α là hệ số nhiệt điện trở với dây đồng α=0,004; với nhôm α=0,0037; với sắt α=0,0046. 2.1.3.6 Độ tự cảm Công thức tính độ tự cảm của một mạch dây cáp đối xứng: é a- r ù -4 L = ê4ln+ mQ() Krú × 10[] H / Km ë r û Trong đó: a khoảng cách giữa hai dây trong một mạch [mm] d0=2r đường kính dây dẫn [mm] μ hệ số từ thẩm Trị số các hàm F(Kr), G(Kr), H(Kr), Q(Kr), Kr F(Kr) G(Kr) H(Kr) Q(Kr) 0 0 0 0,0417 1,0 kr 4 0,1 0 4 0,0417 1,0 6 kr 4 0,2 0 4 0,0417 1,0 6 kr 4 0,3 0 0,0417 1,0 4 6 kr 4 0,4 0 0,0417 1,0 4 6 0,5 0,000326 0,00975 0,042 0,9998 0,6 0,001 0,00202 0,044 0,9998 0,7 0,001 0,00373 0,045 0,999 0,8 0,002 0,00632 0,046 0,999 0,9 0,003 0,01006 0,049 0,998 1 0,005 0,01519 0,053 0,997 1,1 0,008 0,0220 0,058 0,996 1,2 0,011 0,0306 0,064 0,996 1,3 0,015 0,0413 0,072 0,993 1,4 0,020 0,0541 0,080 0,990 1,5 0,020 0,0619 0,092 0,937 1,6 0,033 0,0863 0,106 0,9983 1,7 0,042 0,1055 0,122 0,979 1,8 0,052 0,1262 0,137 0,974 40
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 2: Cáp và kỹ thuật lắp đặt cáp thông tin 1,9 0,064 0,1489 0,154 0,968 2 0,078 0,1724 0,169 0,961 2,1 0,099 0,1967 0,187 0,953 2,2 0,111 0,2214 0,205 0,945 2,3 0,131 0,2462 0,224 0,935 2,4 0,152 0,2708 0,242 0,925 2,5 0,175 0,2949 0,263 0,913 2,6 0,201 0,3184 0,280 0,901 2,7 0,228 0,3412 0,248 0,888 2,8 0,256 0,3632 0,316 0,874 2,9 0,286 0,3844 0,333 0,860 3 0,318 0,4049 0,348 0,845 3,2 0,385 0,4439 0,367 0,814 3,4 0,456 0,4807 0,400 0,782 3,6 0,529 0,5160 0,420 0,743 3,8 0,603 0,5503 0,440 0,717 4 0,678 0,5842 0,460 0,702 4,2 0,752 0,6179 0,474 0,657 4,4 0,826 0,6517 0,490 0,629 4,6 0,899 0,6858 0,505 0,603 4,8 0,991 0,7203 0,516 0,579 5 1,043 0,7550 0,530 0,556 5,2 1,114 0.7902 0,540 0,535 5,4 1,184 0,8255 0,550 0,516 5,6 1,258 0,8609 0,558 0,498 5,8 1,324 0,8962 0,566 0,456 6 1,394 0,9316 0,575 0,451 6,2 1,463 0,9671 0,582 0,436 6,4 1,533 1,0030 0,590 0,412 6,8 1,673 1,0730 0,602 0,406 7 1,743 1,1090 0,608 0,397 7,4 1,844 1,1180 0,620 0,360 7,8 2,024 1,251 0,630 0,360 8 2,094 1,287 0,634 0,351 9 2,446 1,464 0,655 0,313 10 2,799 1,641 0,670 0,282 11 3,151 1,818 0,682 0,256 12 3,504 1,995 0.690 0,235 2.1.3.7 Điện dung Điện dung của mạch cáp tương tự như điện dung của một tụ điện. Ở mạch dây cáp thì hai bảng tụ chính là hai nửa diện tích bề mặt của hai dây dẫn hình trụ ở phía gần nhau, còn điện môi là chất cách điện dây dẫn hoặc không khí. Điện dung được xác định bởi tỷ số giữa điện tích trên điện áp giữa hai dây. Công thức tính điện dung như sau: e C= x []F / Km æ a- r ö 36 lnç Y ÷ è r ø Trong đó: 41
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 2: Cáp và kỹ thuật lắp đặt cáp thông tin x: hệ số xoắn (1,01÷1,07) a khoảng cách giữa hai dây trong một mạch [mm] d0=2r đường kính dây dẫn [mm] e : hệ số điện môi tương đương của chất cách điện y : là hệ số hiệu chỉnh đặc trưng cho hiệu ứng lân cận. Công thức để tính hệ số hiệu chỉnh ψ ứng với xoắn nhóm đôi, xoắn nhóm sao (có màn bao che và không màn bao che) và xoắn đôi kép như sau: (d+ d - d)2 - a 2 y = đôi 1 0 đôi 2 2 ()dđôi + d1 - d 0 + a (d+ d - d)2 - a 2 y = sao 1 0 sao 2 2 ()dsao+ d 1 - d 0 + a d2 - a 2 y = ¶ ¶sao 2 2 d¶ + a (0,65d+ d - d)2 - a 2 y = đôi kép 1 0 đôi kép 2 2 ()0,65dđôi kép + d1 - d 0 + a Trong đó: d0 đường kính dây dẫn [mm] d1 đường kính dây dẫn kể cả chất cách điện [mm] d∂ đường kính màn che chắn [mm] a khoảng cách giữa hai dây trong một mạch [mm] 2.1.3.8 Điện dẫn cách điện Điện dẫn cách điện là một đại lượng đặc trưng cho mức độ tiêu hao năng lượng tín hiệu trong môi trường chất cách điện. Để xét điện dẫn cách điện, ta hãy xem một mạch gồm hai dây dẫn như một tụ điện. Kết quả xem xét, ta có công thức tính điện dẫn cách điện như sau: G= G0 + Gf [ cimen/ Km] Trong đó: 1 G0 = : điện dẫn cách điện một chiều (Rcđ: điện trở cách điện một chiều) Rcđ Gf = Ctgd : điện dẫn cách điện xoay chiều với tgδ là hệ số tiêu hao điện môi. 2.1.3.9 Trở kháng đặc tính Trở kháng đặc tính được xác định như trở kháng đầu vào đối với đường truyền dẫn tín hiệu tương tự dạng chuẩn có cự ly vô hạn. Trở kháng đặc tính được hình thành từ điện dung, độ tự cảm, và điện trở. Mỗi sợi cáp đều có trở kháng đặc tính của nó, giá trị của trở kháng đặc tính được xác định bởi kích thước hình học và hằng số điện môi của dây dẫn. Các loại cáp truyền dẫn được chế tạo để đạt được trở kháng đặc tính không đổi theo độ dài của cáp. Ví dụ, nếu sợi cáp có độ dài 30 m có trở kháng đặc tính là 100 Ω thì nó vẫn là 100 Ω khi độ dài của nó tăng lên gấp đôi, gấp ba lần ứng với một tần số tín hiệu truyền. 42
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 2: Cáp và kỹ thuật lắp đặt cáp thông tin Việc phối hợp trở kháng trở nên rất quan trọng khi ở tần số cao. Với cáp UTP, ScTP có trở kháng đặc tính 100 Ω ±15% ở tần số 1 MHz hoặc cao hơn. Với cáp STP, STP-A có trở kháng đặc tính 150 Ω ±10% ở tần số 3 MHz÷300 MHz. 2.1.3.10 Suy giảm tín hiệu Suy giảm tín hiệu của đường dây là sự khác nhau về tỷ lệ của công suất ngõ vào và ngõ ra. Tỷ lệ này được biểu diễn bằng giá trị decibels (dB). Tuy nhiên, suy giảm tín hiệu của đường dây là trường hợp đặc biệt và chỉ áp dụng khi có sự phối hợp trở kháng giữa trở kháng tải và trở kháng nguồn với trở kháng đặc tính của đôi dây. Đối với tất cả các đầu cuối khác, các phép đo lường về suy hao được tham chiếu như là suy hao chèn vào và sẽ lớn hơn giá trị suy giảm tín hiệu được cho trên đường truyền dẫn. 2.1.3.11 Suy hao dội hay suy hao phản hồi Khi mà trở kháng tải không phối hợp với trở kháng đặc tính thì có một phần năng lượng tín hiệu bị phản hồi về nguồn. Suy hao này góp phần vào suy hao chèn của đường truyền dẫn. Toàn bộ năng lượng phản hồi liên quan đến cấp độ mất phối hợp giữa tải và đường truyền dẫn. Phối hợp càng tốt năng lượng phản hồi càng bé. Càng ít năng lượng phản hồi thì năng lượng tín hiệu truyền đến tải càng lớn. Trong hệ thống cáp, các điểm kết nối không phối hợp trở kháng tốt cũng gây ra suy hao phản hồi. Ví dụ: các đầu nối, các kết cuối đường dây. 2.1.3.12 Tốc độ truyền dẫn số Đơn vị cơ bản của tin tức số là bit (cách gọi tắt của số nhị phân). Nó được dùng để biểu diễn hai trạng thái (ví dụ: có hoặc không có dòng điện, ). Một vài bit như vậy nhóm theo luật mã cho trước để tạo ra một character. Tốc độ bit là số lượng bit tin truyền đi trong một giây. Ví dụ, trong một giây truyền được 1000 bit, ta gọi đường truyền có tốc độ 1000 bps (bits per second). Tốc độ baud là số lượng mẫu tin truyền đi trong một giây. Ví dụ: 250 Bd (baud) là trong một giây truyền đi được 250 mẫu tin. Có 16 mẫu tin khác nhau được sử dụng. Mỗi mẫu đại diện 4 bit tin, trong một giây có 1000 bit tin được truyền đi nhưng chỉ có 250 mẫu tin được truyền. Khi đó ta gọi đường truyền đó có tốc độ bit là 1000 bps hoặc tốc độ baud là 250 baud. Baud không được nhầm lẫn với bits per second (hoặc bytes per second, ). Mỗi mẫu truyền đi có thể có một hoặc nhiều bit tin tức (ví dụ: 8 bits trong điều chế 256-QAM). Khi mà một mẫu truyền đi chỉ có một bit thì lúc đó tốc độ baud bằng tốc độ bit. 2.1.3.13 Xuyên kênh Hiện tượng tín hiệu truyền trên một mạch dây này tạo ra một hiệu ứng không mong muốn trên một mạch dây khác, hoặc sự chuyển dời tín hiệu từ mạch dây này sang mạch dây khác được gọi là xuyên kênh. Sự chuyển dời này có thể xảy ra giữa các đôi dây kế cận nhau trong một sợi cáp. Hiện tượng xuyên kênh sẽ giảm đi khi các đôi dây được xoắn, có sự xếp đặt cáp, có lớp bảo vệ, và tính chất cách ly của các đôi dây trong qui trình chế tạo cáp. Hiện tượng xuyên kênh sẽ tăng lên khi tăng tần số của tín hiệu truyền, nhưng không tỷ lệ với nhau. 43
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 2: Cáp và kỹ thuật lắp đặt cáp thông tin Có hai loại xuyên kênh trong các hệ thống cáp kim loại. Xuyên kênh đầu gần (NEXT-Near End Crosstalk) là mức tín hiệu của đôi dây gây xuyên kênh so sánh với tín hiệu trên đôi dây bị xuyên kênh ở cùng một phía đầu gần.Trong khi xuyên kênh đầu xa (FEXT-Far End Crosstalk) là mức tín hiệu tại đầu gần của đôi dây gây xuyên kênh so sánh với tín hiệu truyền đến đôi dây bị xuyên kênh ở đầu xa. 2.1.4 Phân loại cáp 2.1.4.1 Cáp UTP (Unshielded Twisted Pair) Cáp UTP được dùng để truyền tín hiệu thoại và dữ liệu, phổ biến trong mạng máy tính, hệ thống điện thoại. Cáp UTP thường được gọi là cáp Ethernet và có các đặc tính sau đây: · Bao gồm nhiều đôi dây xoắn có trong sợi cáp. · Thông thường chấp nhận từ 2 đến 1800 đôi. · Không cần có lớp bảo vệ cho đến 600 đôi và có lớp bao bằng thép-nhôm khi đạt đến 1800 đôi. · Bảo vệ nhiễu điện bằng cách xoắn dây. · Có trở kháng đặc tính 100 Ω. · Khuyến nghị cỡ dây từ 22 AWG÷24 AWG. · Dây đặc ruột. UTP Có thể nói cáp UTP có các ưu điểm sau đây: · Có kích thước nhỏ, mềm dẻo dễ dàng cho đi cáp theo các bờ tường. · Do kích thước nhỏ, nó không dễ chiếm đầy trong ống. · Giá cáp UTP thấp hơn so với tất cả các loại cáp LAN khác. Tuy vậy nó cũng có nhược điểm là dễ bị ảnh hưởng của nhiễu so với nhiều loại cáp khác. Chuẩn ANSI/TIA/EIA-568-A xây dựng một số loại cáp UTP có đặc trưng truyền dẫn như sau: 44
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 2: Cáp và kỹ thuật lắp đặt cáp thông tin · Cáp UTP loại 3 (Category 3-UTP cables) và phần cứng liên kết có thể truyền tín hiệu đạt đến tần số 16 MHz. · Cáp UTP loại 4 (Category 4-UTP cables) và phần cứng liên kết có thể truyền tín hiệu đạt đến tần số 20 MHz. · Cáp UTP loại 5 (Category 5-UTP cables) và phần cứng liên kết có thể truyền tín hiệu đạt đến tần số 100 MHz. Cáp UTP loại 1 và 2 (Category 1 and Category 2) không được công nhận cho lắp đặt trong các dịch vụ mới. Chúng có thể chỉ dùng cho các ứng dụng thoại. Cáp UTP loại 3 là cấp bé nhất mà ANSI/TIA/EIA-568-A đề nghị lắp đặt trong các dịch vụ mới. Với cáp đồng UTP loại 5: · Được đề nghị là lựa chọn thứ hai trong lắp đặt cáp ra (area outlet) (ANSI/TIA/EIA-568-A thừa nhận lựa chọn thứ nhất là cáp UTP loại 3). · Sẽ hỗ trợ 10BASE-T Ethernet, 100BASE-T Fast Ethernet, 1000BASE-T Gigabit Ethernet, ATM 155 Mbps, TP-PMD 100 Mbps, và các cấu hình LAN khác. · Có thể hỗ trợ băng thông đến 100 MHz. Categories of Unshielded Twisted Pair (các loại cáp UTP) Type Use Category 1 Voice Only (Telephone Wire) Category 2 Data to 4 Mbps (LocalTalk) Category 3 Data to 10 Mbps (Ethernet) Category 4 Data to 20 Mbps (16 Mbps Token Ring) Category 5 Data to 100 Mbps (Fast Ethernet) Khi lắp đặt cáp xoắn đôi cần chú ý phân biệt rõ ràng các đôi dây, các sợi dây trong sợi cáp. Các mã màu cáp giúp người lắp đặt nhận biết một cách nhanh chóng các đôi dây trong sợi cáp. Người lắp đặt cũng phải phân biệt giữa hai sợi trong một đôi. Trong điện thoại, mỗi đôi dây có sợi tip và sợi ring hoặc dây dương và dây âm theo thứ tự. Cụm từ tip và ring đã được đưa ra trước đây trong hệ thống điện thoại, trong trường hợp một điện thoại viên thực hiện một kết nối vật lý cho cuộc gọi bằng dây nối lặp đi lặp lại nhiều lần. Cáp UTP được dùng làm kết nối tạm (UTP patch cable/cord), có sự kết nối lặp đi lặp lại nhiều lần cần có cấu trúc dây bện để mềm dẻo. Các đầu nối cũng phải được thiết kế dành riêng cho loại cáp này để tránh làm hỏng dây và kết nối sai. 45
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 2: Cáp và kỹ thuật lắp đặt cáp thông tin Một loại khác của UTP là cáp đi dưới thảm. Cáp đi dưới thảm không phải là sự lựa chọn đầu tiên. Nó không được khuyến khích dùng bởi lẽ: · Dễ bị hỏng. · Bị hạn chế độ linh động khi di chuyển, thêm vào, và thay đổi. Nếu phải sử dụng cáp đi dưới thảm, người lắp đặt cần tránh: · Các nơi có mật độ sử dụng cao. · Các vật dụng trong văn phòng nặng đặt bên trên. · Cáp nguồn đi dưới thảm. Cáp có nhiều đôi dây (lớn hơn 4 đôi) thường được dùng lắp đặt ở backbone. Cáp UTP loại 6 và 7 (Category 6 and Category 7 cable) không được Uỷ ban tiêu chuẩn chấp nhận. Chúng có đặc tính của các nhóm làm việc TIA để đạt được: · Category 6 sẽ hỗ trợ các băng thông đạt đến 200 MHz. · Category 7 sẽ hỗ trợ các băng thông đạt đến 600 MHz. 2.1.4.2 Cáp ScTP (Screened Twisted Pair) Cáp ScTP có giá thành đắt hơn cáp UTP. Cáp ScTP cho khả năng miễn dịch cao đối với sự giao thoa tín hiệu và được dùng trong các khu vực dễ bị nhiễu và giao thoa. Nếu không tính đến lớp bảo vệ bằng mylarâ/aluminum dạng lá và dây dẫn lưu (drain wire) thì cấu trúc và trình bày của cáp ScTP giống như cáp UTP. Lớp bảo vệ mylar tiếp nhận và truyền dẫn các tín hiệu tần số cao thông qua lớp bao cáp (cable jacket). Dây dẫn lưu chạy giữa lớp mylar và lớp bao bên ngoài (outer jacket) dùng để nối đất lớp mylar. Cáp ScTP có : · Trở kháng đặc tính 100 W. · Bốn đôi dây đặc ruột cỡ 22 AWG÷24 AWG (thông thường). · Lớp bảo vệ bằng mylarâ/aluminum bao quanh các đôi dây. · Dây dẫn lưu được nối đất. · Các đặc tính điện cũng tương tự như cáp UTP loại 3, 4, 5. Loại ScTP có màn bao che (S/STP- Sreened Shielded Twisted Pair) còn gọi là Sreened Fully shielded Twisted Pair (S/FTP) có hai lớp bao che riêng biệt: lớp bao che cho mỗi đôi cáp (giống như cáp STP) và lớp bao che bằng kim loại bên ngoài bao bọc lấy toàn bộ nhóm bao che của các đôi dây đồng (giống như cáp (S/UTP). Loại cáp này bảo vệ rất tốt sự giao thoa tín hiệu từ các nguồn tín hiệu bên ngoài. (Screened Shielded Twisted Pair) S/FTP (Screened Fully shielded Twisted Pair) 46
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 2: Cáp và kỹ thuật lắp đặt cáp thông tin ScTP loại không có màn bao che (S/UTP-Sreened Unshielded Twisted Pair) còn gọi là cáp Fully shielded (or Foiled) Twisted Pair (FTP). (Sreened Unshielded Twisted Pair/Fully shielded (Foiled) Twisted Pair) 2.1.4.3 Cáp STP (Shielded Twisted Pair) Cáp STP được phát triển tại thời điểm mà cáp UTP không còn phù hợp để truyền dữ liệu tốc độ cao. Cáp STP có màn bao che bằng kim loại riêng biệt cho mỗi đôi dây trong sợi cáp. Màn bao che này chống lại hiện tượng giao thoa điện từ bên ngoài (EMI-Electromagnetic Interference). Cáp STP 150 Ω hỗ trợ truyền dẫn tín hiệu lên đến 20 MHz. Với yêu cầu tăng băng thông thì cáp STP có màn bao che đặc biệt và các đầu nối (STP-A) có thể hỗ trợ truyền dẫn tín hiệu lên đến 300 MHz. Cáp STP và STP-A thường sử dụng trong lắp đặt mạng token ring. STP-A có băng thông cao nhất trong các phương tiện truyền dẫn cáp đồng được ANSI/TIA/EIA-568-A phê chuẩn. Nó được dùng hầu hết cho các ứng dụng trong trường hợp không dùng hơn hai đôi dây. Cáp STP-A có các đặc điểm sau : · Chỉ bao gồm hai đôi dây. · Mỗi đôi được bao bọc bằng màn bao che mylar/aluminium dạng lá để giảm thiểu hiện tượng giao thoa tín hiệu ở tần số cao. · Màn bao che dạng bện bao bọc toàn bộ hai đôi dây để giảm thiểu hiện tượng giao thoa tín hiệu ở tần số thấp. · Dây dẫn có kích thước 22 AWG. · Màn bao che nối đất. · Có duy nhất mã màu: các đôi green/red và black/orange. 2.1.5 Các đầu kết nối cáp 2.1.5.1 Đầu nối UTP 8P8C (eight positions, eight conductors/contacts) là đầu cắm hoặc lỗ cắm (plug or jack) có 8 vị trí và 8 dây/8 chấu. Đầu cắm hoặc lỗ cắm 8P8C rất giống với đầu cắm và lỗ cắm RJ45 (Register Jack). Tuy vậy, không thể so sánh một cách hoàn toàn RJ45 với các đầu nối 8P8C. RJ-45 không sử dụng hết 8 dây mà cũng không thể cắm vừa vặn vào 8P8C vì RJ45 là loại có chốt (keyed). 47
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 2: Cáp và kỹ thuật lắp đặt cáp thông tin Có ba loại đầu cắm và lỗ cắm được sử dụng trong viễn thông là: · 4P4C - đầu nối 4 vị trí, 4 chấu: dùng cho dây nối tổ hợp máy điện thoại. · 6P6C - đầu nối 6 vị trí, 6 chấu: dùng kết nối đường dây với máy điện thoại và modem (tham chiếu như các đầu nối RJ11). · 8P8C - đầu nối 8 vị trí, 8 chấu: dùng cho các dây nối truyền dữ liệu (tham chiếu như các đầu nối RJ45). Các đầu nối UTP (chủ yếu là các đầu cắm và lỗ cắm 8P8C) được thiết kế cho: · Kết cuối cáp 100 Ω, 4 dây, 22 AWG÷24 AWG. · Hỗ trợ 100 MHz, Category 5 standards. · Sử dụng các kết cuối IDC (Insualation Displacement Connections). Có rất nhiều hệ thống tổng đài PBX sử dụng cáp 25 đôi có đầu nối loại Telco 50-pin. MALE FEMALE MAL FEMAL E TELCO 50-PIN CONNECTOR (IDC) SƠ ĐỒ BẤM CÁP CHÉO RJ45 (CROSS-OVER) 48
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chương 2: Cáp và kỹ thuật lắp đặt cáp thông tin 2.1.5.2 Đầu nối ScTP Một đầu nối 8P8C có vỏ bao che thường sử dụng cho cáp ScTP 4 đôi. Các đầu nối ScTP là các đầu cắm hoặc lỗ cắm 8P8C có vỏ bao che được thiết kế cho kết cuối cáp 100 Ω, 4 đôi, 22AWG÷24AWG ; hỗ trợ đến 100 MHz, Category 5 standards; sử dụng các kết cuối IDC (Insualation Displacement Connections), được bao bọc bởi lớp bảo vệ bằng kim loại, và kết nối với vỏ bao che của cáp ScTP bằng dây dẫn lưu (drain wire). ICC ScTP Category 5e Modular Schielded Connector 2.1.5.3 Đầu nối STP Đầu nối STP dữ liệu là đầu nối lưỡng tính có 4 chấu dùng kết nối cáp có màn bao che. Các đầu nối ST có thể kết nối với nhau. Khi thiết kế cho các ứng dụng token ring, các đầu nối này chuyển tiếp tín hiệu đến thiết bị thông qua một đôi dây của đầu nối. Tín hiệu sau đó đi ra từ một dây khác của đầu nối. Tất cả các thiết bị được kết nối trong một vòng nối tiếp lớn. Chỉ một mạch ở đâu đó bị hở thì toàn bộ vòng ring bị hỏng. Trong mỗi đầu nối có một cặp thanh ngắn mạch để tránh bị hở mạch vòng ring khi đầu nối tháo ra. Ngay khi đầu nối bị tháo ra thì thanh thứ nhất sẽ ngắn mạch hai dây tip và thanh thứ hai sẽ ngắn mạch hai dây ring. Điều này làm nối thông đầu vào và đầu ra của một đầu nối, nên vòng ring vẫn đảm bảo khép kín. Khả năng của các đầu nối có thể truyền dẫn với băng thông đến 20MHz, và các đầu nối này được thiết kế để : · Kết cuối cáp 150 Ω, 2 đôi dây, 22 AWG. · Có băng thông 20 MHz. · Sử dụng mã màu red/green và black/orange. 2.1.5.4 Đầu nối STP-A Cáp và đầu nối STP-A cũng giống như cáp và đầu nối STP ngoại trừ lớp bao che nâng cao. Nó được ứng dụng trong truyền dẫn số liệu có tốc độ cao. Đây cũng là các đầu nối lưỡng tính có 4 chấu. Các đầu nối STP-A có băng thông của đôi dây xoắn cao nhất được thừa nhận bởi ANSI/TIA-568-A và được chế tạo cho : · Kết cuối cáp nâng cao 150 Ω, 2 đôi dây, 22 AWG. · Có băng thông 300 MHz. · Sử dụng mã màu red/green và black/orange. 49