Bài giảng Hệ thống viễn thông - Chương 1: Tổng quan hệ thống viễn thông - Trương Thu Hương

Nội dung text: Bài giảng Hệ thống viễn thông - Chương 1: Tổng quan hệ thống viễn thông - Trương Thu Hương

1. Hệ thống viễn thơng Giảng viên: Trương Thu Hương Bộ mơn: Hệ thống viễn thơng Viện Điện tử viễn thơng Email: huong.truong@mail.hut.edu.vn
2. Sách tham khảo n Phạm Minh Việt, Thái Hồng Nhị, Hệ thống viễn thơng, Nhà xuất bản KHKT 2003 n Roger Freeman, Telecom System Engineering, Wiley-Interscience 2003 n Nguyễn Viết Kính, Thơng tin số, nhà xuất bản giáo dục, 2008 n Vi ba số, tập 1, nhà xuất bản thơng tin và truyền thơng, 2010 n Thái Hồng Nhị, Hệ thống thơng tin vệ tinh, nhà xuất bản bưu điện, 2008
3. Kết quả mơn học n Nắm hiểu được kiến thức tổng quan n Ứng dụng lý thuyết để thiết kế tuyến thơng tin quang/viba/vệ tinh n Kỹ năng làm việc đề tài theo nhĩm n Kỹ năng thuyết trình
4. Chương 1: Tổng quan hệ thống viễn thơng n Lịch sử viễn thơng n Giới thiệu hệ thống viễn thơng n Nguồn hệ thống tương tự và số n Các kiến thức cơ bản q Mã hố và giải mã q Điều chế và giải điều chế q Ngẫu nhiên hố q Mật mã hố và giải mật mã q Mã đường truyền
5. Lịch sử n 3500BC: bắt đầu, sử dụng Abstract Signs n 490 BC: lịch sử viễn thơng bắt đầu, sử dụng người đưa tin (chạy 40 km). Chạy Marathon: 9-490 BC trận đánh ở gần bờ biển Aegean, gần thị trấn Marathon. n 360 BC: Water telegraphs n 150 BC: mạng lưới truyền tin bằng khĩi trên 3000 dặm của đế quốc La mã n 1794: C. Chappe (France) phát triển optical telegraph n 1809: Samuel T. von Sưmmering, Germany phát triển Electric telegraph n 1840: Samuel F. B. Morse (USA) xây dựng Morse code n 1844: chuyển mạch điện tử tự động viết thơng tin truyền đi Samuel F.B. Morse gửi telegraph đầu tiên từ Baltimore tới Washington, DC: "What hath God wrought?"
6. Lịch sử n 1850: Telegraphy vượt biên giới-cáp biển Anh-Pháp n 1853: Telegraph wires used in both directions simultaneously n 1861: Philipp Reis phát minh điện thoại n 1876: Alexander Graham Bell (USA) cĩ phát minh điện thoại n 1886: Mỹ: card đục lỗ để chứa dữ liệu n 1892: Điện thoại sử dụng quay số, tổng đài ĐT tự động đầu tiên n 1894: truyền tín hiệu khơng dây dài 2 dặm bởi Marconi n 1899: Giám đốc Văn phịng phát minh Mỹ: “Tất cả cái gì cĩ thể đều đã được phát minh” n 1902: thơng tin radio tồn thế giới trên tàu thủy (Morse code) n 1906: kỷ nguyên điện tử bắt đầu: chỉnh lưu, triode, kđại
7. Lịch sử n 1917: máy phát AM n 1919: bộ nhớ 2 với 2 triodes n 1922: Các trạm phát sĩng quảng bá được thương mại hĩa (Nga, Pháp, Anh, Mỹ) n 1927: Tivi điện tử n 1928: điều chế FM n 1931: truyền hình ảnh truyền hình đầu tiên dùng điện tử n 1935: cáp đồng trục nhiều lõi cho thơng tin n 1939: máy tính số n 1949: Board mạch in n 1951: Howard H. Aiken phát triển máy tính điện từ
8. Lịch sử n 1954: Radio, ghi âm stereo, radio 76m ở Anh n 1958: Internet n 1964: Hệ điều hành n 1965: Máy tính mini – thiết bị số PDP-8 n 1970: Cáp quang n 1976: Siêu máy tính - Cray-1 n 1979: Japanese Matsushita Inc. - Liquid Crystal TV n 1980: Videotext, Cable TV, Video Conferencing, CD n 1983: Máy tính cá nhân, đĩa mềm n 1985: Định vị bằng vệ tinh n 1991: WWW
9. Sự thay đổi của hệ thống thơng tin n 1950's: xử lý batch với cuộn giấy và bìa đục lỗ n 1960's: đầu cuối online sử dụng kết nối nối tiếp khơng đồng bộ với máy tính ở tốc độ thấp và hệ thống truyền thời gian thực n 1970's: sự thay thế hệ thống các file rời rạc bằng hệ thống database. n 1980's: trao đổi dữ liệu giữa các máy tính các nhân, máy tính mini và các máy tính chủ =>LAN. n 1990s: thiết bị đầu cuối khơng thơng minh nhường chỗ cho client/server computing. n 2000s: ?
10. Viễn thơng là gì n Viễn thơng là truyền đi xa dữ liệu : tiếng nĩi, ảnh, video và dữ liệu n Từ điển: q Viễn: từ xa q Viễn thơng: thơng tin từ xa n Hiện nay, viễn thơng thường được thực hiện với các thiết bị điện tử: Radio, Telegraph, điện thoại, truyền hình.
11. Hệ thống viễn thơng Mơi trường truyền Ngu Xử lý Máy Máy Xử lý Đí ồn tín phát thu tín ch hiệu hiệu Sơ đồ khối hệ thống viễn thơng 4 phần: phát, thu, dữ liệu và mơi trường truyền
12. Hệ thống viễn thơng Phát Thu Nguồ Loại dữ liệu: audio, Loại dữ liệu: audio, n dữ video, data video, data liệu Nguồn: microphone, Đích: loa, TV, camera, computer computer
13. Hệ thống viễn thơng Xử lý Chuyển đổi A/D Chuyển đổi D/A dữ Multiplex Demultiplex liệu Điều chế Giải điều chế Ngẫu nhiên hĩa Giải ngẫu nhiên hĩa Mã hĩa Giải mã Khuếch đại Khuếch đại Phát - Phát vi ba, vệ tinh Thu vi ba, vệ tinh Thu Quang Quang
14. Hệ thống viễn thơng n Mơi trường truyền: q Khơng khí, nước, dây dẫn, cáp hoặc phối hợp các loại trên n Phương thức truyền trên mơi trường: q Dây dẫn: cáp quang, cáp đồng trục, cáp xoắn q Khơng dây: .
15. Hệ thống viễn thơng q Khơng dây: n Dùng sĩng điện từ q Truyền sĩng: đất, trời, nhìn thẳng q Tính chất sĩng: tần số, cơng suất q Hệ thống ứng dụng: HF, AM, FM, tivi, di động, vi ba, vệ tinh. n Dùng các phương pháp khác q Khĩi q Trống q Ánh sáng
16. Ví dụ mạng viễn thơng n Các thực thể trung gian tham gia truyền thơng tin, tạo thành đường nối giữa nguồn và đích tạo ra một mạng viễn thơng q Ví dụ: mạng ad hoc 16
17. Ví dụ mạng viễn thơng Phân tách thành: mạng lõi (core network) và mạng truy cập ( access network) 17
18. Khuynh hướng mạng n Khuynh hướng là mạng IP à cho phép kết nối nhiều cơng nghệ mạng truy cập khac nhau n Mục tiêu: truyền các gĩi thơng tin thật nhanh (hàng trăm Gb/s trở lên) n Ý tưởng thực hiện: q cắt gĩi thơng tin thành các gĩi nhỏ q Thực hiện định tuyến ở mức thấp hơn IP. Ví dụ nhãn (label) trong MPLS, hoặc Ethernet, hoặc VCI/VPI q QoS như DiffServ, Intserv 18
19. Mạng lõi trong tương lai sử dụng MPLS 19
20. Các kiến thức cơ bản trang bị cho mơn học n Mã hố và giải mã n Mã đường truyền n Điều chế và giải điều chế n Ngẫu nhiên hố n Mật mã hố và giải mật mã
21. Mã hố và giải mã n Định nghĩa: q Quá trình thực hiện việc biến đổi tin tức sang một dạng khác với một qui tắc nhất định để gửi đi q Giải mã (decoding) là quá trình ngược lại
22. Mã hố và giải mã n Mục đích: chuyển dạng tín hiệu thích hợp q Làm nhỏ kích thước dữ liệu. VD: mã Huffman q Sử dụng trong trường hợp dạng thơng tin bình thường khơng thích hợp. VD: mã ASCII q Để phát hiện và sửa lỗi. VD: mã Hamming, Turbo q Sử dụng để truyền đi xa. VD: mã đường dây
23. Điều chế và giải điều chế n Điều chế băng gốc: q PCM, PCM vi sai, delta, PTM, PWM, PPM n Điều chế tương tự: q AM (2 biên, 2 biên cĩ nén, 1 biên), FM, PM n Điều chế số: q PSK, BPSK, DPSK, FSK q QPSK, MPSK, QAM q OFDM
24. Ngẫu nhiên hố n Định nghĩa: đảo chỗ các tín hiệu để q Mã hố q Giảm thiểu trường hợp bit liên tiếp giống nhau q Chống fading n Ví dụ: q Thuật tốn RSA hoặc mã Diffie-Hellman n Ứng dụng: q Thơng tin quang q Thơng tin radio
25. Mật mã hố và giải mật mã n Định nghĩa: q Biến đổi thơng tin để khơng thể đọc được nếu khơng biết mã n Loại: q Mã đối xứng: thu và phát cĩ chung 1 chìa khố được đặt trước và giữ bí mật; bên gửi sẽ dung khố này để mã hố cịn bên thu dung để giải mã. Ví dụ DES hoặc AES q Khơng đối xứng: cĩ 2 chìa khố, 1 chìa cơng khai cho phép người gửi bất kỳ mã hố và 1 chìa riêng của người dùng để giải mã. Ví dụ RSA.
26. Mật mã hố và giải mật mã n Ứng dụng: q ATM, mobile, bán hàng trực tuyến, bảo vệ quyền tác giả, quân sự
27. Mã đường truyền n Định nghĩa: q Loại mã thích hợp để truyền trên đường truyền n Yêu cầu: q Phù hợp kênh truyền, cho phép đồng bộ, cĩ cấu trúc để phát hiện và sửa lỗi, dải thơng nhỏ q Thích hợp với từng loại đường truyền
28. Mã đường truyền n Loại: q Đơn cực, lưỡng cực, Manchester n Ví dụ: q AMI, 4B5B, 8B6B, 8B10B, HDB3, RZ, NRZ, NRZI, Manchester, Trellis
29. Ngồi các kiến thức kỹ thuật, Sinh viên kỹ thuật cần Kỹ năng mềm: - Khả năng làm việc nhĩm - Khả năng trình bày/thuyết trình - Khả năng đưa thành phẩm khi bị bĩ buộc thời gian - Khả năng lãnh đạo
30. Phát triển các kỹ năng thơng qua TEAM WORK
31. Hoạt động xây dựng nhĩm n Mỗi nhĩm 5 người được lựa chọn ngẫu nhiên n Xây dựng danh sách nhĩm gồm: q Tên sinh viên q SHSV n Mỗi nhĩm cĩ 1 số hiệu thứ tự nhĩm riêng: q Nhĩm [thứ tự] – mã lớp [ví dụ: 45455 ] n Các nhĩm viên sẽ ngồi cùng nhau từ đầu đến cuối học kỳ n Bảng tên nhĩm đặt đầu bàn
32. Hoạt động làm việc nhĩm n Nhĩm sẽ làm việc cùng nhau để giải quyết các vấn đề được giao n Mỗi nhĩm cần làm thuyết trình trong vịng đúng 10 phút
33. Đánh giá hiệu năng làm việc nhĩm n Điểm cho mỗi thuyết trình được đánh giá dựa trên: q Nội dung thuyết trình ( nội dung thế nào) q khả năng thuyết trình ( dễ hiểu hay khơng) q khả năng truyền tải nội dung cĩ đúng trong phạm vi thời gian cho phép
34. Đánh giá ngang hàng trong nhĩm n Thành viên từng nhĩm đánh giá về đĩng gĩp/ tham gia của từng thành viên cho mỗi lần làm việc nhĩm Tên- SHSV ( cĩ thuyết trình khơng) Rất Tốt Vừa Kém Rất Tốt phải kém Mức x độ tham gia
35. Bây giờ, khởi động nhĩm! n Lựa chọn ngẫu nhiên tên đề tài n Làm việc nhĩm trong vịng 20 phút n 5 nhĩm sẽ được lựa chọn ngẫu nhiên n Trình bày trong vịng < 10 phút n Câu hỏi và tranh luận: 5 phút
36. Đề tài 1. Trình bày về mã 4B5B, 8B6B 2. Trình bày về mã NZ, NRZ, NRZI 3. Trình bày điều chế tương tự AM, FM 4. Trình bày điều chế số BPSK 5. Trình bày điều chế số QAM 6. Trình bày điều chế số QPSK 7. Trình bày mã Huffman 8. Điều chế băng gốc PCM