Luận văn Nghiên cứu và mô phỏng thiết bị chống sét lan truyền trên mạng máy tính và đường dây điện thoại (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu và mô phỏng thiết bị chống sét lan truyền trên mạng máy tính và đường dây điện thoại (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐỖ BÌNH DƯƠNG NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN MẠNG MÁY TÍNH VÀ ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN THOẠI NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 S KC 0 0 0 3 5 3 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2005
2. BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ ÑOÃ BÌNH DÖÔNG NGHIEÂN CÖÙU VAØ MOÂ PHOÛNG THIEÁT BÒ CHOÁNG SEÙT LAN TRUYEÀN TREÂN MAÏNG MAÙY TÍNH VAØ ÑÖÔØNG DAÂY ÑIEÄN THOAÏI CHUYEÂN NGAØNH : THIEÁT BÒ MAÏNG VAØ NHAØ MAÙY ÑIEÄN MAÕ SOÁ NGAØNH : 60 52 50 Tp.Hoà Chí Minh, thaùng 08 naêm 2005
3. BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ NGHIEÂN CÖÙU VAØ MOÂ PHOÛNG THIEÁT BÒ CHOÁNG SEÙT LAN TRUYEÀN TREÂN MAÏNG MAÙY TÍNH VAØ ÑÖÔØNG DAÂY ÑIEÄN THOAÏI CHUYEÂN NGAØNH : THIEÁT BÒ MAÏNG VAØ NHAØ MAÙY ÑIEÄN MAÕ SOÁ NGAØNH : 60 52 50 Hoï vaø teân hoïc vieân : ÑOÃ BÌNH DÖÔNG Ngöôøi höôùng daãn: TS. QUYEÀN HUY AÙNH Tp.Hoà Chí Minh, thaùng 08 naêm 2005
4. COÂNG TRÌNH ÑÖÔÏC HOAØN THAØNH TAÏI TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH o0o Caùn boä höôùng daãn khoa hoïc : TS QUYEÀN HUY AÙNH Caùn boä chaám nhaän xeùt 1: Caùn boä chaám nhaän xeùt 2: Luaän vaên thaïc só ñöôïc baûo veä taïi: HOÄI ÑOÀNG CHAÁM BAÛO VEÄ LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT Ngaøy thaùng naêm 2005
5. LÔØI CAÛM ÔN Toâi xin ñöôïc baøy toû loøng bieát ôn chaân thaønh vaø saâu saéc nhaát ñeán TS. Quyeàn Huy AÙnh, ngöôøi Thaày ñaõ taän tình tröïc tieáp höôùng daãn, cung caáp nhöõng taøi lieäu quan troïng, ñònh höôùng vaø söûa chöõa nhöõng thieáu soùt trong suoát quaù trình toâi nghieân cöùu ñeå hoaøn thaønh cuoán luaän vaên naøy. Toâi cuõng xin caûm ôn quí Thaày Coâ trong Boä moân Ñieän – Ñieän Töû thuoäc Trung Taâm Vieät Ñöùc Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät ñaõ ñoäng vieân, goùp yù vaø taïo ñieàu kieän toái ña cho toâi thöïc hieän luaän vaên naøy. Trong suoát quaù trình thöïc hieän luaän vaên naøy, toâi ñaõ nhaän ñöôïc nhöõng lôøi hoûi thaêm, söï ñoäng vieân nhieät tình cuûa caùc anh chò hoïc vieân trong lôùp Cao Hoïc khoùa 1 ngaønh thieát bò maïng vaø nhaø maùy ñieän, caùc baïn ñoàng nghieäp vaø gia ñình. Cuoái cuøng, toâi xin chaân thaønh caûm ôn Ban Giaùm Hieäu Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Thaønh Phoá Hoà Chí Minh ñaõ taïo ñieàu kieän ñeå toâi coù theå hoaøn thaønh toát luaän vaên naøy. Hoïc vieân thöïc hieän
6. Muïc luïc MUÏC LUÏC Trang Muïc luïc 1 Chöông Môû ñaàu I. Ñaët vaán ñeà 4 II Giôùi thieäu caùc phaàn töû baûo veä 5 III Giôùi haïn ñeà taøi 6 Chöông 1 Maïng LAN 1.1 Giôùi thieäu 7 1.2 Caùc phöông phaùp truyeàn döõ lieäu 7 1.3 Caáu truùc maïng LAN 8 1.4 Caùc thieát bò trong maïng LAN 9 Chöông 2 Ñöôøng daây ñieän thoaïi 2.1 Giôùi thieäu 11 2.2 Baêng thoâng cuûa ñöôøng daây ñieän thoaïi 13 2.3 Maïng ñieän thoaïi coâng coäng PSTN 13 Chöông 3 Phaàn töû baûo veä GDT 3.1 Giôùi thieäu 18 3.1.1 Baûo veä ñieän thoaïi/fax/modem 18 3.1.2 Baûo veä ñöôøng daây tín hieäu 18 3.1.3 Caùc daïng maïch baûo veä 19 3.2 Caáu truùc GDT 20 3.3 Caùc thoâng soá kyõ thuaät chính 22 3.4 Nguyeân lyù baûo veä 23 3.5 Traïng thaùi ñaùp öùng 25 Chöông 4 Ñioát Zener – Zener TVS 4.1 Chaát baùn daãn vaø cô cheá daãn ñieän 27 4.1.1 Maïng tinh theå vaø lieân keát hoaù trò 27 4.1.2 Baùn daãn loaïi N vaø baùn daãn loaïi P 28 4.1.3 Moái noái P-N ôû traïng thaùi caân baèng 29 4.2.4 Moái noái P-N khi coù ñieän aùp ngoaøi 30 4.2 Ñaëc tính V-I cuûa ñioát Zener 30 4.2.1 Ñaëc tính thuaän moät chieàu 32 4.2.2 Ñaëc tính ñaùnh thuûng 33 4.3 Trôû khaùng Zener 33 4.4 Heä soá nhieät ñoä 35 4.5 Coâng suaát suy hao 35 Hoïc vieân : Ñoã Bình Döông Trang 1
7. Muïc luïc 4.6 Ñieän dung cuûa Zener 36 4.7 Zener trieät xung aùp lan truyeàn (Zener TVS) 37 4.7.1 Giôùi thieäu 37 4.7.2 Caùc thoâng soá cô baûn 38 4.7.3 Ñaëc tính keïp ñieän aùp 38 4.7.4 Coâng suaát xung ñænh – aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä 41 4.7.5 Dung khaùng 43 Chöông 5 Moâ taû TSPD 5.1 Toång quaùt veà Thyristor 44 5.2 Caáu taïo vaø hoaït ñoäng 44 5.3 Caùc thoâng soá chính 45 5.4 Hoaït ñoäng cuûa TSPD 46 5.5 Caáu taïo cuûa TSPD 46 5.6 Moâ hình cuûa TSPD duøng cho moâ phoûng 47 Chöông 6 Caùc tieâu chuaån vieãn thoâng 6.1 Tieâu chuaån GR 1089 48 6.1.1 Caùc kieåm tra ñoái vôùi thieát bò baûo veä quaù aùp 48 6.1.2 Kieåm tra xung seùt caáp thöù nhaát 50 6.1.3 Kieåm tra xung seùt caáp thöù 2 50 6.1.4 Kieåm tra boä giôùi haïn doøng 50 6.2 Tieâu chuaån ITU-T K20 vaø K21 51 6.3 Tieâu chuaån TIA-968-A (FCC part 68) 52 6.3.1 Kieåm tra caùc quaù aùp 52 6.3.2 Xung aùp giöõa 2 daây Tip vaø Ring (Metallic) 52 6.3.3 Xung aùp giöõa 2 daây Tip vaø Ring vôùi ñaát 53 (Longitudinal) 6.4 Tieâu chuaån UL60950 53 Chöông 7 Baûo veä vaø phoái hôïp caùc phaàn töû baûo veä 7.1 Baûo veä quaù aùp 55 7.2 Baûo veä quaù doøng 56 7.3 Baûo veä sô caáp 57 7.4 Baûo veä thöù caáp 58 7.5 Phoái hôïp baûo veä 58 Chöông 8 Baûo veä maïng Lan – Wan vaø ñöôøng daây ñieän thoaïi 8.1 Baûo veä maïng Lan – Wan 64 8.1.1 Giôùi thieäu 64 8.1.2 Baûo veä maïng 10Base-T 65 8.1.3 Baûo veä maïng 100Base-T 66 8.2 Baûo veä ñöôøng daây ñieän thoaïi 66 8.2.1 Toång quaùt 66 8.2.2 Ñieän trôû daây Tip vaø Ring 67 Hoïc vieân : Ñoã Bình Döông Trang 2
8. Muïc luïc Chöông 9 Maïch phaùt xung seùt 9.1 Xung seùt quy ñònh theo tieâu chuaån 69 9.1.1 Ñònh nghóa ñoái vôùi thöû nghieäm baèng ñieän aùp 69 xung seùt 9.1.2 Ñònh nghóa ñoái vôùi thöû nghieäm baèng doøng ñieän 70 xung seùt 9.1.3 Daïng soùng xung taét daàn 70 9.2 Moâ hình maïch phaùt xung seùt 71 Chöông 10 Keát quaû moâ phoûng 10.1 Caùc daïng xung seùt chuaån 75 10.1.1 Xung seùt thöû theo tieâu chuaån K20 vaø K21 75 10.1.2 Xung seùt thöû theo tieâu chuaån TIA-968 76 10.1.3 Xung seùt thöû theo tieâu chuaån GR-1089 77 A Baûo veä thöù caáp ñöôøng daây ñieän thoaïi baèng 78 TSPD 10.2 Caùch thöùc tieán haønh moâ phoûng 79 10.3 Keát quaû moâ phoûng theo sô ñoà baûo veä soá 1 80 10.4 Keát quaû moâ phoûng theo sô ñoà baûo veä soá 2 85 10.5 Keát quaû moâ phoûng theo sô ñoà baûo veä soá 3 88 10.6 Nhaän xeùt keát quaû baûo veä baèng TSPD 89 B Baûo veä sô caáp ñöôøng daây ñieän thoaïi baèng GDT 91 10.7 Caùc sô ñoà baûo veä maïng Lan 93 10.7.1 Maïng Lan 10Base-T 93 10.7.2 Maïng Lan 100Base-T 94 Chöông Keát luaän vaø ñeà nghò 96 Taøi lieäu tham khaûo 98 Hoïc vieân : Ñoã Bình Döông Trang 3
9. Chöông môû ñaàu CHÖÔNG MÔÛ ÑAÀU I. ÑAËT VAÁN ÑEÀ Ngaøy nay caùc thieát bò truyeàn döõ lieäu noùi chung ñaõ trôû neân raát deã nhaïy caûm vôùi caùc xung ñieän aùp vaø caùc quaù ñoä. Caùc IC, chip ngaøy caøng nhoû vaø coù ñieän aùp hoaït ñoäng thaáp neân chuùng raát deã bò hö hoûng bôûi caùc xung ñieän aùp. Moät soá coù theå bò hö hoûng vôùi xung ñieän aùp chæ khoaûng 20V. Coù nhieàu nguoàn gaây ra caùc xung ñieän aùp quaù ñoä taùc ñoäng vaøo ñöôøng truyeàn nhö caûm öùng do seùt, caûm öùng do ñöôøng daây AC, phoùng ñieän tónh ñieän ESD. Maëc duø thôøi gian taùc ñoäng laø raát ngaén nhöng chuùng coù naêng löôïng raát lôùn. Cô sôû haï taàng vieãn thoâng, ñaëc bieät laø heä thoáng 2 daây thöôøng ñi ngoaøi trôøi raát deã bò taùc ñoäng bôûi caùc nguoàn nhieãu treân, ñaëc bieät laø do seùt vaø caûm öùng do seùt. Naêng löôïng raát lôùn cuûa seùt seõ taïo ra caùc quaù ñoä ôû caùc heä thoáng laân caän. Nhöõng tình huoáng naøy truyeàn ñi khi seùt ñaùnh taïo ra caùc quaù ñoä lan truyeàn raát nhanh trong heä thoáng ñieän thoaïi hay maïng maùy tính. Ñieän aùp haøng traêm, haøng ngaøn voân taïo ra do quaù ñoä laøm hö hoûng caùc thieát bò vieãn thoâng hay caùc maùy tính. Theo thoáng keâ thì moät soá ít xung seùt coù cöôøng ñoä coù theå vöôït quaù 200kA, caùc giaù trò naøy thöôøng ñöôïc söû duïng khi nghieân cöùu seùt ñaùnh tröïc tieáp. Caùc nghieân cöùu cuûa IEEE cho thaáy caùc quaù ñoä caûm öùng do seùt trong heä thoáng ñieän thoaïi thöôøng khoaûng vaøi kV vaø xung doøng ít khi quaù 1kA. Caùc xung seùt laø nguoàn gaây quaù ñoä thöôøng gaëp nhaát trong caùc heä thoáng maùy tính hay vieãn thoâng. Doøng seùt coù theå chaïy trong caùc daây daãn do seùt ñaùnh hay ñi vaøo caùp ngaàm qua caùc doøng ñieän taûn trong ñaát. Bôûi vì ñöôøng daây ñieän thoaïi thöôøng duøng chung truï, chung tuyeán hay chung coïc noái ñaát vôùi ñöôøng daây AC neân thöôøng xuyeân xuaát hieän caùc doøng ñieän caûm öùng coù giaù trò coù theå ño ñöôïc treân daây Tip vaø Ring. Caùc quaù ñoä ñieän aùp hay doøng ñieän thöôøng xaûy ra treân ñöôøng daây ñieän thoaïi ôû hai daïng ñoù laø: quaù ñoä giöõa daây Tip, Ring vôùi ñaát (longitudinal) vaø quaù ñoä xaûy ra giöõa daây Tip vaø Ring (metallic). Caùc boä baûo veä thöôøng chia laøm 2 loaïi laø baûo veä thöù caáp vaø baûo veä sô caáp. Caùc boä baûo veä sô caáp coù khaû naêng chòu coâng suaát lôùn hôn nhieàu so vôùi caùc boä baûo veä sô caáp tuy nhieân chuùng coù ngöôõng taùc ñoäng keùm chính xaùc hôn. Caùc boä baûo veä sô caáp thöôøng laép ñaët ôû toång ñaøi hoaëc taïi ñaàu vaøo cuûa toøa nhaø vaø thöôøng laø taøi saûn cuûa coâng ty cung caáp dòch vuï, caùc boä baûo veä thöù caáp thöôøng laép ôû phía khaùch haøng thueâ bao. Caùc boä baûo veä thöù caáp thöôøng bao goàm caû baûo veä quaù doøng vaø quaù aùp. Hoïc vieân : Ñoã Bình Döông Trang 4
10. Chöông môû ñaàu II. GIÔÙI THIEÄU CAÙC PHAÀN TÖÛ BAÛO VEÄ Caùc thieát bò baûo veä thöôøng chia ra laøm 2 loïai laø baûo veä quaù aùp vaø baûo veä quaù doøng. Caùc thieát bò baûo veä quaù aùp thöôøng duøng laø GDT (Gas Discharge Tube), MOV (Metal Oxide Varistor), TVS zener vaø Thyristor. Caùc thieát bò baûo veä quaù doøng laø caàu chì vaø PPTC (Polymeric PTC). Hieän nay, caùc Thyristor vaø PPTC laø caùc phaàn töû baùn daãn baûo veä tin caäy nhaát trong caùc thieát bò ñieän töû vieãn thoâng. Döôùi ñaây giôùi thieäu toùm taét moät soá ñaëc ñieåm veà caùc phaàn töû baûo veä naøy:  GDT (Gas Discharge Tube) laø caùc oáng phoùng khí thöôøng coù daïng 2 cöïc vaø 3 cöïc. caùc ñieän cöïc ñöôïc giöõ ôû khoaûng caùch gaàn nhau vaø ñaët trong oáng coù ñaày khí. Khi coù ñieän aùp cao ñaët vaøo giöõa caùc ñieän cöïc vöôït quaù giaù trò ñònh möùc thì khí beân trong bò ion hoùa vaø xuaát hieän doøng ñieän chaïy qua caùc ñieän cöïc. Ôû traïng thaùi khoâng daãn (off) thì ñieän trôû cuûa oáng phoùng khí raát cao, nhöng khi daãn giaù trò ñieän trôû naøy giaûm xuoáng. Caùc GDT coù thôøi gian ñaùp öùng khaù chaäm nhöng coù theå giaûi thoaùt moät naêng löôïng xung khaù lôùn vaø coù ñieän dung khaù nhoû töø 1 ñeán 1,2pf. Tuy nhieân chuùng thöôøng bò hö hoûng sau vaøi traêm laàn taùc ñoäng.  MOV (Metal Oxide Varistor) laø phaàn töû baûo veä thoâng duïng, reû tieàn, beàn vaø khaû naêng daãn doøng naêng löôïng lôùn maø khoâng hö hoûng. Tuy nhieân sau moãi laàn MOV taùc ñoäng thì khaû naêng cuûa chuùng bò suy giaûm. Chuùng coù ñaùp öùng chaäm hôn caùc phaàn töû baûo veä baèng baùn daãn.  TVS diode (Transient Voltage Suppressor Diode) laø caùc diode ñöôïc cheá taïo ñaëc bieät duøng cho baûo veä quaù aùp. Chuùng coù ñaëc tính laø ñieän aùp hoaït ñoäng vaø ñieän aùp keïp thaáp, thôøi gian ñaùp öùng khaù nhanh khi taùc ñoäng.  TSPD (Thyristor Surge Protective Device) laø phaàn töû baûo veä coù caáu taïo baùn daãn tin caäy nhaát hieän nay. Chuùng ñöôïc duøng nhieàu trong caùc thieát bò ñieän töû vieãn thoâng duøng cho caùc muïc ñích baûo veä quaù aùp. Chuùng goàm coù 2 cöïc coù khaû naêng daãn doøng xung lôùn khi coù quaù aùp quaù ñoä giöõa hai cöïc.  PPTC laø phaàn töû duøng baûo veä quaù doøng trong maïch baèng vieäc taêng giaù trò ñieän trôû khi xaûy ra quaù aùp quaù ñoä. Chuùng coù hai öu ñieåm lôùn laø: baûo veä khoâng gaây quaù nhieät treân caùc ñieän trôû ñöôøng daây vaø khi taùc ñoäng giôùi haïn doøng khoâng gaây hôû maïch. Vaø khi heát quaù ñoä giaù trò ñieän trôû cuûa chuùng trôû laïi bình thöôøng (self resetting)  Caàu chì: khi xaûy ra quaù doøng thì caàu chì seõ ñöùt vaø laøm hôû maïch ñeå baûo veä thieát bò. Chuùng raát deã kieåm tra vaø thay theá khi bò ñöùt, chuùng Hoïc vieân : Ñoã Bình Döông Trang 5
11. Chöông môû ñaàu laø caùc phaàn töû ít nhaïy caûm so vôùi caùc linh kieän ñieän töû. Tuy nhieân chuùng coù thôøi gian ñaùp öùng chaäm hôn so vôùi caùc phaàn töû baûo veä baùn daãn. Trong heä thoáng maïng ñieän thoaïi vaø maùy tính thöôøng duøng caùc phaàn töû baûo veä laø GDT, TSPD, TVS diode, vaø PPTC hay caàu chì. Trong maïng ñieän thoaïi ñieän aùp baûo veä cuûa caùc thieát bò naøy thöôøng töø 260V ñeán 350V. Maïng maùy tính laø maïng truyeàn döõ lieäu toác ñoä cao neân caàn chuù yù ñeán ñieän dung cuûa baûn thaân caùc phaàn töû baûo veä sinh ra coù theå gaây nhieãu vaø aûnh höôûng ñeán toác ñoä truyeàn döõ lieäu. Ñeå giaûm ñieän dung cuûa caùc phaàn töû baûo veä baùn daãn ngöôøi ta thöôøng maéc theâm caùc caëp diode song song vaø noái tieáp ñeå giaûm ñieän dung. Khi söû duïng vaø thöû nghieäm caùc phaàn töû baûo veä naøy phaûi tuaân theo caùc tieâu chuaån ITU-T K20, K21, Telcordia GR-1089, UL 60950 vaø TIA-968-A. III GIÔÙI HAÏN ÑEÀ TAØI Vieäc nghieân cöùu vaø moâ phoûng haønh vi cuûa caùc phaàn töû baûo veä treân laø heát söùc quan troïng. Tuy nhieân, do thôøi gian vaø trình ñoä coù haïn neân phaïm vi nghieân cöùu cuûa ñeà taøi chæ thöïc hieän tìm hieåu veà maët lyù thuyeát caùc phaàn töû GDT, TVS diode, TPSD , ñaëc ñieåm vaø bieän phaùp baûo veä cho maïng maùy tính vaø ñöôøng daây ñieän thoaïi. Quaù trình moâ phoûng chæ thöïc hieän khaûo saùt ñaùp öùng choáng laïi caùc quaù ñieän aùp treân ñöôøng daây gaây ra do xung seùt lan truyeàn cuûa caùc phaàn töû GDT vaø TSPD baèng phaàn meàm Orcad/PSPICE. Phaàn moâ phoûng cuûa ñeà taøi thöïc hieän moâ phoûng döïa treân caùc moâ hình cuûa caùc phaàn töû GDT, TSPD vaø ruùt ra caùc nhaän xeùt veà ñaùp öùng cuûa chuùng ñoái vôùi caùc daïng xung seùt chuaån khaùc nhau. Caùc daïng xung seùt chuaån ñöôïc taïo ra söû duïng trong moâ phoûng coù caùc thoâng soá theo caùc tieâu chuaån ñoái vôùi maïng maùy tính vaø vieãn thoâng. Hoïc vieân : Ñoã Bình Döông Trang 6
12. Chöông1 Giôùi thieäu maïng LAN Chương 1: MẠNG LAN 1.1 GIÔÙI THIEÄU Mạng LAN laø moät maïng maùy tính toác ñoä cao keát noái caùc maùy tính trong moät phaïm vi töông ñoái nhoû. Noù chuû yeáu duøng keát noái caùc maùy traïm, caùc maùy tính caù nhaân, caùc maùy in vaø moät soá thieát bò khaùc. Maïng LAN cho pheùp ngöôøi söû duïng maùy tính nhieàu thuaän tieän nhö truy caäp döõ lieäu chung vôùi caùc thieát bò vaø öùng duïng, trao ñoåi caùc taäp tin vaø truyeàn thoâng giöõa caùc ngöôøi duøng qua mail hoaëc caùc öùng duïng khaùc. Hình 1.1 maïng LAN 1.2 CAÙC PHÖÔNG PHAÙP TRUYEÀN DÖÕ LIEÄU Truyeàn döõ lieäu trong maïng lan coù 3 phöông phaùp laø : - Unicast transmission: moät goùi döõ lieäu ñöôïc göûi töø nguoàn ñeán ñích trong moät maïng. Tröôùc tieân nuùt nguoàn ñònh vò cho goùi döõ lieäu baèng vieäc söû duïng ñòa chæ nuùt ñích. Sau ñoù, goùi döõ lieäu ñöôïc göûi leân maïng vaø cuoái cuøng maïng chuyeån goùi döõ lieäu tôùi ñích. - Multicast transmission: bao goàm moät goùi döõ lieäu ñôn ñöôïc copy vaø göûi tôùi moät nhoùm con caùc nuùt treân maïng. Tröôùc tieân, nuùt nguoàn ñònh vò cho goùi döõ lieäu baèng nhieàu ñòa chæ. Sau ñoù, goùi döõ lieäu ñöôïc ñöa leân maïng ñeå sao cheùp vaø caùc baûn sao cheùp tôùi moãi nuùt trong maïng con. - Broadcast transmission: Moät goùi döõ lieäu ñöôïc copy vaø göûi tôùi taát caû caùc nuùt treân maïng. Trong phöông phaùp truyeàn naøy nuùt nguoàn ñònh vò cho goùi döõ lieäu baèng ñòa chæ taát caû caùc nuùt trong maïng. Sau ñoù, goùi döõ lieäu ñöôïc ñöa leân maïng ñeå sao cheùp vaø caùc baûn sao cheùp tôùi taát caû caùc nuùt trong maïng. Hoïc vieân : Ñoã Bình Döông Trang 7
13. Chöông1 Giôùi thieäu maïng LAN 1.3 CAÁU TRUÙC MAÏNG Caáu truùc cuûa maïng Lan ñöôïc xaùc ñònh theo caùch maø caùc thieát bò ñöôïc keát noái vôùi nhau trong maïng. Hieän coù 4 daïng caáu truùc laø: bus, ring, start, tree. Caùc caáu truùc maïng naøy laø caùc caáu truùc logic, nhöng caùc thieát bò thöïc khoâng caàn phaûi coù keát noái vaät lyù nhö caùc caáu truùc naøy. Caáu truùc bus laø moät caáu truùc maïng Lan tuyeán tính trong ñoù vieäc truyeàn döõ lieäu töø caùc traïm maïng lan truyeàn tôùi taát caû caùc traïm khaùc vôùi chieàu daøi ñöôøng truyeàn trung bình. Hình 1.2 Caáu truùc maïng daïng bus Caáu truùc maïng daïng ring laø caáu truùc goàm moät chuoãi caùc thieát bò keát noái noái tieáp vôùi nhau baèng caùc lieân keát truyeàn ñôn höùôùng ñeå taïo thaønh moät voøng kín Hình 1.3 Caáu truùc maïng daïng ring Caáu truùc maïng daïng start laø moät caáu truùc maø ñieåm keát noái cuoái cuøng ñöôïc keát noái tôùi moät hub trung taâm, moät coâng taéc hay moät keát noái. Hoïc vieân : Ñoã Bình Döông Trang 8
14. Chöông1 Giôùi thieäu maïng LAN Caáu truùc maïng daïng caây gaàn gioáng caáu truùc daïng bus, ngoaïi tröø caùc nhaùnh coù theå coù nhieàu nuùt. Hình 1.4 Caáu truùc maïng daïng caây 1.4 CAÙC THIEÁT BÒ TRONG MAÏNG LAN Caùc thieát bò trong maïng lan thöôøng dunøg laø caùc boä laëp(repeater), caùc hub, caùc boä môû roäng maïng lan (Lan extender), caùc chuyeån maïch vaø caùc router. Trong phaïm vi ñeà taøi chæ giôùi thieäu veà repester vaø lan extender. Moät boä laëp repeater laø thieát bò thuoäc lôùp vaät lyù ñöôïc duøng ñeå keát noái trung gian caùc ñoaïn maïng laïi vôùi nhau khi môû roäng maïng. Caùc repeater nhaän tín hieäu töø caùc ñoaïn maïng vaø khueách ñaïi, truyeàn laïi caùc tín hieäu naøy tôùi caùc ñoaïn maïng khaùc. Caùc hoaït ñoäng naøy ngaên caûn tín hieäu bò suy giaûm do chieàu daøi caùp vaø soá löôïng lôùn caùc thieát bò keát noái. Ngoaøi ra, taát caû caùc tín hieäu ñieän bao goàm caû caùc nhieãu ñieän cuõng nhö caùc loãi khaùc seõ ñöôïc laëp laïi vaø khueách ñaïi. Hình1.5 Vai troø cuûa repeater Lan extender laø coâng taéc ña taàng truy xuaát töø xa (remote access) cho pheùp keát noái tôùi maùy chuû. Lan extender khoâng theå phaân ñoaïn caùc truyeàn thoâng hay taïo ra Hoïc vieân : Ñoã Bình Döông Trang 9
15. Chöông1 Giôùi thieäu maïng LAN böùc töôøng löûa . Hình döôùi minh hoïa moät soá Lan extender keát noái tôùi maùy chuû qua WAN Hình 1.6 Caùc Lan extender keát noái tôùi host qua WAN Hoïc vieân : Ñoã Bình Döông Trang 10
16. Chöông 2 Ñöôøng daây ñieän thoaïi Chương 2: ÑÖÔØNG DAÂY ÑIEÄN THOAÏI 2.1 GIỚI THIỆU Maùy ñieän thoaïi söû duïng doøng ñieän ñeå truyeàn taûi thoâng tin cuûa aâm thanh. Toång ñaøi göûi tôùi caùc maùy ñieän thoaïi moät doøng ñieän oån ñònh. Khi noùi chuyeän thì doøng ñieän töø toång ñaøi seõ thay ñoåi. Söï thay ñoåi naøy lieân heä tröïc tieáp ñeán söï thay ñoåi cuûa aùp suaát khoâng khí do ngöôøi noùi taïi micro. Bôûi vì caùc maùy ñieän thoaïi chia seû chung moät doøng ñieän toång, do ñoù khi noùi chuyeän thì söï thay ñoåi cuûa doøng ñieän ôû maùy naøy cuõng laøm thay ñoåi doøng ñieän ôû maùy kia. Doøng ñieän maø caùc maùy ñieän thoaïi nhaän ñöôïc töø toång ñaøi laáy töø nguoàn 48V. Ñieän aùp - 48Vdc ñöôïc göûi tôùi caùc maùy ñieän thoaïi qua caùc ñieän trôû vaø cuoän daây (giaù trò caùc ñieän trôû khoaûng töø 2k ñeán 4k maéc noái tieáp vôùi nguoàn Pin). Hình 2.1 Sô ñoà phaùc hoïa ñöôøng daây ñieän thoaïi Ñieän aùp 48V ñöôïc choïn söû duïng bôûi vì ñoù laø ñieän aùp vöøa ñuû ñeå daãn ñi nhieàu Km treân caùc daây ñieän thoaïi maø vaãn ôû möùc thaáp vöøa ñuû ñeå baûo ñaûm an toøan (theo quy ñònh cuûa nghaønh ñieän nhieàu nöôùc thì ñieän aùp döôùi 50V ñöôïc coi laø an toøan). Maët khaùc 48V cuõng coù theå deã daøng coù ñöôïc khi duøng caùc bình acqui axit chì (4 x12V). Caùc nguoàn aéc qui naøy ñöôïc söû duïng ôû caùc toång ñaøi ñeå ñaûm baûo chaéc chaén heä thoáng vaãn hoaït ñoäng khi coù söï coá töø ñöôøng daây caáp nguoàn AC, vaø ñöa ra moät ñieän aùp raát oån ñònh giuùp cho caùc maïch trong toång ñaøi hoaït ñoäng tin Hoïc vieân : Ñoã Bình Döông Trang 11
17. Chöông 2 Ñöôøng daây ñieän thoaïi caäy. Ñieän aùp treân ñöôøng daây ñieän thoaïi ñöôïc choïn aâm ñeå laøm cho caùc phaûn öùng hoùa ñieän treân daây ñieän thoaïi bò öôùt seõ ít nguy haïi hôn. Hình 2.2 Nguyeân lyù giao tieáp ñöôøng daây ñieän thoaïi ñieån hình Khi maùy ñieän thoaïi ôû traïng thaùi chôø thì ñieän aùp daây Tip laø 0V vaø daây Ring khoaûng -48V so vôùi ñaát. Khi nhaác maùy seõ xuaát hieän doøng ñieän vaø daây Tip trôû thaønh aâm vaø daây Ring trôû neân döông (ít aâm hôn). Traïng thaùi ñieån hình khi nhaác maùy laø Tip khoaûng 20V vaø Ring khoaûng -28V. Coù nghóa laø cheâch leäch khoaûng 8V giöõa 2 daây trong ñieàu kieän hoaït ñoäng bình thöôøng. Ñieän trôû DC cuûa maïch ñieän thoaïi khoaûng töø 200 ñeán 300 Ohm vaø doøng ñieän chaïy qua maùy töø 20-50mA. Khi caùc daây coù ñieän theá aâm hôn so vôùi ñaát thì caùc ion kim loïai di chuyeån töø ñaát tôùi daây thay vì ñieän theá döông seõ laøm cho caùc ion kim loïai töø daây chaïy xuoáng ñaát vaø nhö vaäy seõ laøm giaûm söï baøo moøn. Moät soá nöôùc söû duïng ñieän aùp töø 36V tôùi 60V. Caùc toång ñaøi PBX coù theå duøng ñieän aùp thaáp 24V vaø ñieän theá döông thay vì ñieän theá aâm ñöôïc duøng trong caùc maïng ñieän thoaïi thoâng thöôøng vì ñieän theá döông thöôøng ñöôïc söû duïng trong nhieàu maïch ñieän töû do ñoù deã taïo ra vaø cöïc tính trong ñöôøng daây vieãn thoâng ñi trong moâi tröôøng toøa nhaø khoâng phaûi laø vaán ñeà quan troïng. Maùy ñieän thoaïi chæ coù 2 daây laø Tip vaø Ring chuùng mang caû 2 tín hieäu loa vaø micro. Chöùc naêng naøy cho pheùp göûi vaø nhaän tín hieäu aâm thanh moät caùch ñoàng thôøi vaø heä thoáng ñöôïc thieát keá sao cho maïch caân baèng ôû caû 2 ñaàu vaø chia taùch tín hieäu aâm ñeán vaø ñi nhôø moät maïch tích hôïp trong maïch giao tieáp maïng cuûa maùy. Maïch giao tieáp maïng cuûa maùy ñieän thoaïi noái micro vaø loa tôùi ñöôøng daây ñieän thoaïi. Maïch naøy ñöôïc thieát keá sao cho noù chæ göûi doøng ñieän thay ñoåi tôùi maùy ñieän thoaïi khaùc qua taùc ñoäng cuûa loa. Doøng ñieän thay ñoåi naøy khoâng ñöôïc ñöa tôùi loa cuûa chính maùy ñoù. Ñieàu naøy ñöôïc thöïc hieän nhôø vieäc phoái hôïp toång trôû toát Hoïc vieân : Ñoã Bình Döông Trang 12
18. Chöông 2 Ñöôøng daây ñieän thoaïi 2.2 BAÊNG THOÂNG CUÛA ÑÖÔØNG DAÂY ÑIEÄN THOAÏI Ñöôøng daây ñieän thoaïi ôû Myõ vaø chaâu Aâu thöôøng coù daûi baêng taàn laø 3kHz. Moät ñöôøng daây ñieän thoaïi thoâng thöôøg coù taàn soá töø 400Hz ñeán 3.4kHz. Đaùp öùng taàn soá ñöôïc giôùi haïn toái ña ôû 3.4 kHz laø bôûi vì giôùi haïn cuûa caùc phaàn töû trong heä thoáng ñieän thoaïi nhö : caùc tuï ñieän vaø bieán aùp, chuùng coù theå coù kích thöùôc nhoû hôn vaø moät lyù do nöõa maø khoâng duøng taàn soá thaáp hôn vì coù theå aûnh höôûng tôùi taàn soá nguoàn (50/60Hz vaø soùng haøi cuûa chuùng) laøm taùc ñoäng tôùi tín hieäu aâm thanh tai nghe. 2.3 MAÏNG ÑIEÄN THOAÏI COÂNG COÄNG PSTN (PUBLIC SWITCHED TELEPHONE NETWORK) Maïng ñieän thoaïi ñôn giaûn nhaát chæ goàm 2 maùy vaø moät nguoàn Pin cung caáp cho 2 maùy : Hình 2.3 Maïng ñieän thoaïi ñôn giaûn nhaát Ñoái vôùi maïng ñieän thoaïi naøy chæ duøng cho muïc ñích quaân söï hay caùc heä thoáng lieân keát ñaëc bieät Vieäc noái keát theâm nhieàu maùy ñieän thoaïi seõ taïo ta moät maïng löôùi ñieän thoaïi höõu ích hôn. Caùc ñieän thoaïi noái vôùi nhau qua moät toång ñaøi (Central Office : CO), toång ñaøi cung caáp caùc keát noái, chuyeån maïch, nguoàn .ñöôøng daây ñieän thoaïi noái moãi maùy ñieän thoaïi tôùi toång ñaøi ñöôïc goïi laø caùc thueâ bao (Subcriber hay loop, local). Hình 2.4 Maïng ñieän thoaïi cuïc boä (local) Tuy nhieân, maïng ñieän thoaïi cuïc boä naøy khoâng theå thöïc hieän caùc cuoäc goïi theo vuøng hay cuoäc goïi giöõa caùc toång ñaøi. Hoïc vieân : Ñoã Bình Döông Trang 13
19. Chöông 2 Ñöôøng daây ñieän thoaïi Ñeå thöïc hieän ñöôïc cuoäc goïi giöõa caùc toång ñaøi thì caàn phaûi coù ñöôøng truïc noái caùc toång ñaøi vôùi nhau. Hình 2.5 Ñöôøng truïc noái caùc toång ñaøi CO. Ñuôøng truïc noái keát caùc toång ñaøi khi môùi xuaát hieän chæ thöïc hieän ñöôïc moãi laàn moät cuoäc goïi. Sang theá kyû 20, ngöôøi ta môùi thöïc hieän ñöôïc khaû naêng ña hôïp mieàn taàn soá FDM (Frequency Domain Multiplexing) taïi CO cho pheùp ñöôøng daây coù theå mang 24 tín hieäu aâm cuøng luùc. FDM troän caùc tín hieäu aâm vaø sau ñoù chia baêng thoâng 96kHz ra thaønh 24 daûi taàn soá baèng nhau moãi daûi 4kHz, moãi daûi taàn soá naøy mang tín hieäu moät cuoäc goïi. Ñeå thöïc hieän caùc cuoäc goïi ñöôøng daøi, ngöôøi ta keát noái theo sô ñoà: Hình 2.6 Sô ñoà noái keát caùc cuoäc goïi ñöôøng daøi Hoïc vieân : Ñoã Bình Döông Trang 14
20. Chöông 2 Ñöôøng daây ñieän thoaïi Tuy nhieân vôùi phöông phaùp truyeàn tín hieäu analog thì chaát löôïng cuoäc goïi seõ raát keùm khi truyeàn ñi xa vì chuùng thöôøng bò meùo daïng hoaëc maát tín hieäu do aûnh höôûng cuûa caùc nhieãu gaây ra. Caùc nguoàn nhieãu coù theå laø caùc ñoäng cô, maùy moùc coâng nghieäp, seùt, ñeøn phoùng ñieän Hình 2.7 Caùc nguoàn nhieãu Ñöôøng daây ñieän thoaïi haáp thuï nhöõng nhieãu naøy vaø laøm xaáu tín hieäu cuoäc goïi. Ñeå khueách ñaïi tín hieäu aâm bò yeáu, ngöôøi ta duøng caùc boä khueách ñaïi tín hieäu : Hình 2.8 Khueách ñaïi tín hieäu Caùc boä khueách ñaïi tín hieäu ñöôøng daây (line amplifier) khoâng nhöõng khueách ñaïi tín hieäu maø coøn khueách ñaïi luoân caû nhieãu. Vôùi ñöôøng daây caøng daøi ngöôøi ta phaûi duøng caøng nhieàu boä khueách ñaïi vaø roõ raøng ñaây khoâng phaûi laø giaûi phaùp toát. Hoïc vieân : Ñoã Bình Döông Trang 15
21. Chöông 2 Ñöôøng daây ñieän thoaïi Ñeå khaéc phuïc nhöõng vaàn ñeà lieân quan ñeán nhieãu vaø boä khueách ñaïi, ngöôøi ta ñaõ phaùt trieån ñöôøng truyeàn tín hieäu soá Hình 2.9 Maïng truyeàn tín hieäu soá Hình treân moâ taû moät maïng truyeàn tín hieäu soá ñôn giaûn. Caùc tín hieäu soá goàm moät chuoãi caùc xung, chuùng laø caùc tín hieäu rôøi raïc. Trong ñieàu kieän lyù töôûng thì taïi moät thôøi ñieåm baát kyø chæ coù theå coù xung hoaëc khoâng coù xung vaø khoâng coù traïng thaùi löng chöøng. Tuy nhieân cuõng nhö tín hieäu analog, caùc tín hieäu soá cuõng chòu aûnh höôûng cuûa caùc nhieãu, bò suy giaûm, meùo daïng. Tuy nhieân ôû tín hieäu soá thì chuùng coù theå ñöôïc hieäu chænh laïi. Hình 2.10 Boä laëp soá treân ñöôøng daây Thay vì söû duïng caùc boä khueách ñaïi khi noái keát ñöôøng daøi thì ôû truyeàn tín Hoïc vieân : Ñoã Bình Döông Trang 16