CHƯƠNG 12: HỆ THỐNG SÓNG VÔ TUYẾN TRUYỀN THÔNG MẶT ĐẤT

Sóng vô tuyến mặt đất môi trường truyền hấp dẫn với các địa hình không hỗ trợ lắp đặt cáp. Để bao phủ các khu vực đồi núi, các khu vực bị ngăn cách bởi sông, hồ…, sóng vô tuyến mặt đất được sử dụng cho các vòng lặp local và trunk. Để thuận lợi trong việc cung cấp viễn thông cho vùng sâu vùng xa,nông thôn, một lần nữa sóng vô tuyến lựa chọn tốt nhất. Để tránh việc đào đường, ngay cả khu vực đô thị, hệ thống sóng vô tuyến được sử dụng. Sóng vô tuyến một lợi thế: cung cấp khả năng di động cho người dùng. Đối với các ứng dụng phát thanh truyền hình, Sóng vô tuyến là sự lựa chọn tốt nhất bởi vì sóng vô tuyến truyền trên khoảng cách xa. Trong chương này, chúng ta sẽ nghiên cứu một số sóng vô tuyến mặt đất: các hệ thống phát thanh truyền hình, mạch vòng cục bộ không dây, hệ thống viễn thông không dây, hệ thống sóng vô tuyến trunked.

THUẬN LỢI CỦA HỆ THỐNG VÔ TUYẾN MẶT ĐẤT

So với các phương tiện truyền thông định hướng chẳng hạn như cáp xoắn, cáp đồng trục, và cáp quang, sóng vô tuyến mặt đất có nhiều ưu điểm:

  • Lắp đặt hệ thống vô tuyến dễ dàng hơn so với hệ thống cáp vì có thể tránh được việc đào bới. Các thiết bị vô tuyến được cài đặt tại hai điểm đầu và cuối.
  • Bảo trì các hệ thống vô tuyến dễ dàng hơn nhiều so với hệ thống cáp. Nếu dây cáp bị lỗi, rất khó để xác định vị trí lỗi và càng khó khăn hơn để khắc phục lỗi.
  • Sóng vô tuyến cung cấp các tính năng di động hấp dẫn nhất cho người dùng: ngay cả khi đang di chuyển với tốc độ cao bằng xe hơi hoặc thậm chí máy bay, truyền thông vẫn có thể.
  • Sóng vô tuyến có thể tuyên truyền trên khoảng cách lớn. Vùng phủ sóng phụ thuộc vào băng tần. Sóng HF có thể truyền hàng trăm cây số, các hệ thống VHF và UHF có thể phủ lên đến 40 km, và các hệ thống vi ba có thể bao gồm một vài km. Có thể tăng khoảng cách truyền bằng việc sử dụng các repeater.

Sóng vô tuyến mặt đất phương tiện truyền dẫn có những ưu điểm sau: dễ lắp đặt, dễ bảo trì, khả năng phủ sóng lớn. Một điểm thu hút chính của sóng vô tuyến là nó cung cấp khả năng di động cho người dùng.

Tuy nhiên, trong khi thiết kế một hệ thống sóng vô tuyến, cần xem xét những điều sau đây:

  • Việc truyền sóng vô tuyến bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố: địa hình tự nhiên (đồi núi, thung lũng, hồ, bờ biển, vv), địa hình nhân tạo (nhà cao tầng), điều kiện thời tiết (mưa, tuyết, sương mù).
  • Sóng vô tuyến dễ bị nhiễu bởi các hệ thống vô tuyến khác đang hoạt động trong cùng một khu vực lân cận. Sóng vô tuyến cũng bị ảnh hưởng bởi các thiết bị phát điện, tiếng ồn động cơ máy bay, vv
  • Sóng vô tuyến bị yếu đi khi truyền trong khí quyển. Việc mất tín hiệu được hiểu là suy hao đường truyền. Để khắc phục những tác động của suy hao đường truyền, các máy thu sóng phải độ nhạy cao, có khả năng thu tín hiệu yếu và khuếch đại tín hiệu giải mã.

Khi thiết kế hệ thống sóng vô tuyến, các khía cạnh sau đây cần được xem xét: tính chất truyền, đa dạng đối với các tần số khác nhau, dựa trên địa hình; nhiễu với các hệ thống sóng vô tuyến khác, và suy hao đường truyền.

Chú ý : Suy hao đường truyền trong mộthệ thốngsóng vô tuyếnsự tích lũymất mác dosựsuy giảmtín hiệukhi truyềntrongkhông giantự dosự suy giảmtrongcáchệ thống conkhác nhau nhưcácbộ lọc,cápkết nốicácthiết bịvô tuyếnchocácăng-ten,…

 

HỆ THỐNG SÓNG VÔ TUYẾN TRUYỀN THÔNG

Sơ đồ khối của một hệ thống thông tin vô tuyến được thể hiện trong hình 12.1. Phần truyền dẫn bao gồm một bộ xử lý baseband, lọc những tín hiệu đầu vào cần thiết bằng cách giới hạn băng thông tín hiệu đầu vào với giá trị yêu cầu và số hóa tín hiệu bằng cách sử dụng chuyển đổi analog to digital. Nếu tín hiệu đầu vào là tiếng nói, bộ lọc giới hạn băng thông là 4kHz. Nếu tín hiệu đầu vào là video, băng thông
sẽ được giới hạn 5MHz. Nếu hệ thống thông tin vô tuyến là một hệ thống kỹ thuật số, mã nguồn cần thiết cũng được thực hiện bởi bộ xử lý baseband. Tín hiệu này được điều chế bằng cách sử dụng kỹ thuật điều chế tương tự hoặc kỹ thuật số.

clip_image002
Hình 12.1: Sơ đồ khối đơn giản của một hệ thống thông tin vô tuyến.

Giả sử hệ thống thông tin vô tuyến hoạt động trong băng tần VHF với tần số sóng mang 140MHz. Các tín hiệu baseband được chuyển đổi thành các tần số vô tuyến trong hai giai đoạn. Trong giai đoạn đầu tiên, được gọi là giai đoạn tần số trung gian (IF), tín hiệu được dịch sang một tần số trung gian. Các chuẩn IFs được sử dụng rộng rãi nhất là 455kHz, 10.7MHz, và 70MHz. Trong giai đoạn thứ hai, tín hiệu được dịch sang các tần số vô tuyến cần sử dụng công cụ chuyển đổi lên (up-converter) như trong hình 12.1 (a). Các tín hiệu up-converter được trao cho một bộ khuếch đại công suất đẩy các sóng vô tuyến điều biến với mức công suất mong muốn thông qua ăng ten. Các ăng ten này có thể là một ăng ten đa hướng, ăng-ten khu vực, hoặc ăng ten hướng tính. Một ăng ten đa hướng phát như nhau theo mọi hướng. Một ăng ten khu vực phát tại một khu vực cố định, chẳng hạn như một vòng cung 60o, một vòng cung 120o, vv. Một ăng-ten hướng tính truyền theo một hướng cụ thể. Ăng-ten đa hướng và khu vực được sử dụng tại các trạm trung tâm, và ăng-ten hướng tính được sử dụng tại các trạm từ xa.

Ở đầu tiếp nhận, tín hiệu được nhận bởi các ăng ten, chuyển đổi thành tần số trung gian IF, giải điều chế, và lọc để thu được các tín hiệu ban đầu. Bộ vi xử lý baseband trong phần nhận thực hiện việc giải mã cần thiết.

Trong một hệ thống sóng vô tuyến, tín hiệu baseband được chuyển đổi lên thành một tần số trung gian (IF) và sau đó đến tần số vô tuyến điện mong muốn. Đôi khi chuyển đổi lên được thực hiện trong hai hoặc nhiều giai đoạn.
Lưu ý: 

Một số tiêu chuẩn tần số IF là: 455kHz, 10.7MHz, và 70MHz. Hệ thống HF và VHF thường sử dụng IF 455kHz.

Các ăng-ten được phân loại là ăng-ten hướng tính, ăng-ten khu vực, và ăng-ten đa hướng. Một ăng-ten hướng tính phát theo một hướng cụ thể. và một ăng-ten đa hướng phát theo mọi hướng. Ăng-ten khu vực phát trong một khu vực 60/120 °.

HỆ THỐNG PHÁT SÓNG

Sóng vô tuyến là phương tiện hiệu quả nhất cho phát thanh truyền hình. Phát sóng cho các khu vực lớn được thực hiện thông qua vệ tinh, nhưng đối với các chương trình địa phương trong một quốc gia hay bang, được thực hiện thông qua sóng vô tuyến mặt đất. Thật không may, các hệ thống phát sóng đã không phát triển nhanh như các hệ thống truyền thông khác. Ngay cả bây giờ, các hệ thống phát thanh truyền hình là những hệ thống analog. Mặc dù một số tiêu chuẩn phát sóng kỹ thuật số đã được phát triển, vẫn chưa thể triển khai trên quy mô lớn. Hệ thống phát thanh truyền hình kỹ thuật số hiện đang được thương mại hóa.

Phát sóng là một trong những ứng dụng quan trọng nhất của hệ thống sóng vô tuyến. Tuy nhiên, âm thanh và hệ thống phát thanh truyền hình hiện tại là những hệ thống analog.

Phát sóng âm thanh

Trong các hệ thống phát thanh, điều chế biên độ (AM) được sử dụng. Các tín hiệu âm thanh analog với tần số 15kHz được điều chế bằng cách sử dụng  AM và sau đó chuyển đổi lên thành các băng tần mong muốn. Nhiều chương trình âm thanh của các trạm phát sóng khác nhau được ghép kênh phân chia tần số (FDM) và gửi qua không khí. Các tần số ban nhạc đài phát thanh AM là 550-1610 kHz. Các trạm thu bao gồm bộ thu sóng vô tuyến có thể được điều chỉnh thành các băng tần mong muốn. Các tín hiệu nhận được trong đó băng tần bị chuyển đổi dưới và giải điều chế, và tín hiệu âm thanh baseband được phát qua loa. Hiện nay, điều chế  tần số (FM) phát thanh đang trở nên chiếm ưu thế. So với AM, FM cho hiệu suất tốt hơn, vì vậy chất lượng của âm thanh từ các đài FM tốt hơn nhiều. Đài FM hoạt động trong băng tần 88-108 MHz.

Trong các hệ thống phát thanh AM, tín hiệu điều chỉnh băng tần 15kHz là điều chế biên độ và chuyển đổi lên để tần số 550-1610 kHz. Một số chương trình âm thanh được ghép kênh sử dụng phân chia tần số.

Chú ý: Phát sóng Fm giờ đây đang trở thành phổ biến. Sóng vô tuyến FM  hoạt động ở băng tần 88-108 MHz. Fm cho âm thanh chất lượng tốt hơn vì sự miễn dịch tiếng ồn.

Phát sóng truyền hình

Hệ thống phát sóng truyền hình tương tự như hệ thống phát thanh. Các tín hiệu truyền hình đòi hỏi băng tần 5MHz. Các tín hiệu video được điều chế và chuyển đổi lên thành các băng tần mong muốn và truyền qua sóng vô tuyến. Ở đầu nhận, bộ thu lọc ra các tín hiệu mong muốn và giải điều chế tín hiệu, và hiển thị đoạn video. Các băng tần VHF và UHF được sử dụng để phát sóng truyền hình.

Để phát video chất lượng tốt bằng cách sử dụng truyền thông kỹ thuật số, có nhiều nỗ lực được diễn ra trong 20 năm qua. Trong phát sóng video kỹ thuật số, những hình ảnh chuyển động được chia thành các khung, và mỗi khung được chia thành các điểm ảnh. Số lượng các khung hình và các điểm ảnh trong mỗi khung quyết định độ phân giải cũng như chất lượng video. ETSI đã phát triển hai chuẩn: digital TV (TV kỹ thuật số) và HDTV (TV độ nét cao).

TV kỹ thuật số chuẩn ITU-R BT.601 sử dụng 25 khung hình / giây, với mỗi khung hình được chia thành 720 điểm ảnh chiều rộng và 526 điểm ảnh chiều cao. Đối với định dạng này, tốc độ dữ liệu chưa nén 166Mbps. Sử dụng kỹ thuật nén, tốc độ dữ liệu có thể xuống 5-10 Mbps.

HDTV chuẩn ITU-R BT.709 sử dụng 25 khung hình / giây, với mỗi khung hình được chia thành 1920 điểm ảnh chiều rộng  và 1250 điểm ảnh chiều cao. Đối với định dạng này, tốc độ dữ liệu chưa nén 960Mbps. Sử dụng nén, tốc độ dữ liệu có thể xuống 20-40 Mbps.

 

Hiện tại hệ thống phát thanh truyền hình hoạt động trong băng tần VHF và UHF là những hệ thống analog. Đối với truyền hình kỹ thuật số, hai tiêu chuẩn, truyền hình kỹ thuật số và tiêu chuẩn truyền hình độ nét cao (HDTV), đã được phát triển.

Lưu ý: Đối với truyền hình kỹ thuật số, video chuyển động được xem là một loạt các khung hình, và mỗi điểm ảnh trong khung là lượng tử. Sử dụng kỹ thuật nén, tốc độ dữ liệu được giảm xuống một vài Mbps.

WIRELESS LOCAL LOOPS

Cung cấp các thiết bị viễn thông, các phần tử mạng cần thiết như switch, trunk, các vòng địa phương, và thiết bị thuê bao đầu cuối. Các local loops là liên kết tinh vi giữa các thiết bị thuê bao đầu cuối và switch. Tại các thành phố, thị xã, local loops sử dụng xoắn đôi làm môi trường truyền dẫn vì khoảng cách giữa các switch và thiết bị thuê bao đầu cuối nói chung ít hơn 5 km. Bởi vì mật độ thuê bao cao ở các thành phố, thị xã, chi phí lắp đặt một switch cho các thuê bao trong vòng bán kính 5 km là hợp lý. Ở vùng sâu vùng xa, nông thôn, mật độ thuê bao ít hơn, số lượng cuộc gọi được thực hiện bởi các thuê bao không cao, và các khu vực được phân cách bởi khoảng cách xa so với các thị trấn gần đó. Kết quả là, chi phí lắp đặt một dây cáp từ một thị trấn này tới một thị trấn khác không có hiệu quả. Cài đặt một switch để phục vụ cho một số ít thuê bao khá hao tốn.

Trong mạng điện thoại, local loops là yếu tố mạng đắt giá nhất. Để cung cấp dịch vụ điện thoại cho vùng sâu vùng xa, nông thôn, local loops không dây là giải pháp thay thế hiệu quả nhất.

Wireless local loops có thể có hai cấu hình. Hình 12.2 cho thấy cấu hình 1. Một đài phát sóng vô tuyến trung tâm sẽ được kết nối đến switch. Các trạm trung tâm thường nằm ở một thị trấn tại cùng khu vực giống như switch. Một số trạm từ xa liên lạc với các trạm trung tâm thông qua sóng vô tuyến. Mỗi trạm từ xa có thể được cài đặt trong một khu vực, và nó có thể hỗ trợ bất cứ nơi nào giữa 1 và 32 máy điện thoại. Khoảng cách giữa các trạm trung tâm và từ xa thường có thể lên đến 30 km. Một trạm trung tâm có thể cung cấp cho thuê bao điện thoại trong bán kính 30 km. Cấu hình này được sử dụng rộng rãi cho việc cung cấp điện thoại ở khu vực nông thôn và vùng xa.

clip_image004
Hình 12.2: Wireless local loop cấu hình 1.

Wireless local loop có thể có hai cấu hình. Trong cấu hình một, các thuê bao điện thoại được kết nối với switch bằng cách sử dụng sóng vô tuyến như là phương tiện truyền dẫn. Trong cấu hình khác, kết nối không dây được cung cấp giữa các thiết bị thuê bao đầu cuối và các điểm phân phối, và kết nối giữa các switch và các điểm phân phối là thông qua một phương tiện có dây.

Hình 12.3 cho thấy cấu hình 2 của wireless local loop. Trong cấu hình này, một số trạm trung tâm được kết nối đến switch bằng cách sử dụng cáp. Mỗi trạm trung tâm liên lạc với một số trạm từ xa. Mỗi trạm từ xa có thể hỗ trợ một số máy điện thoại. Trong cấu hình này, các local loop là sự kết hợp của các phương tiện truyền thông có dây và không dây. Cấu hình này được sử dụng rộng rãi ở các khu vực đô thị. Công nghệ TDMA và CDMA được sử dụng trong cấu hình này. Số lượng thuê bao được hỗ trợ bởi các trạm trung tâm, trạm từ xa phụ thuộc vào công nghệ truy cập. Trong các phần sau đây mô tả một số đại diện các hệ thống wireless local loops.

clip_image006

Hình 12.3 cho thấy cấu hình 2 của wireless local loop

Chú ý : Wireless local loop được phổ biến ở các vùng đô thị vì tiết kiệm được chi phí cài đặt và bảo trì

Điện thoại không dây

Ở nhà và tại văn phòng,  tính di động của các điện thoại không dây mà chúng ta sử dụng  bị giới hạn. ETSI đã phát triển một loạt các tiêu chuẩn dành cho điện thoại không dây gọi là CT (Cordless Telephony) nhằm cung cấp các dịch vụ điện thoại không dây cho khu vực nhà ở và văn phòng làm việc. Các hệ thống CT thế hệ đầu tiên là các hệ thống analog, và vì vậy hiệu suất của các hệ thống này rất kém. Hệ thống CT thế hệ thứ 2 (CT-2) có thể được sử dụng như là điện thoại không dây 2 chiều trong một môi trường văn phòng hoặc nhà ở. CT-2 là một hệ thống dựa trên FDMA hoạt động tại băng tần 800MHz. CT-3 là phiên bản sử dụng kỹ thuật số của CT-2 và sử dụng TDMA-TDD làm sơ đồ truy cập.  CT-3 hoạt động tại băng tần từ 800-1000 MHz với tổng tốc độ truyền dữ liệu lên tới 640kbps, trong đó tốc độ truyền dữ liệu thoại đạt 32kbps. Trong CT-2 và CT-3, phạm vi phủ sóng là 5m (nếu có vật chắn) và 200m (nếu không có vật cản). Để làm tăng năng lực hoạt động của các hệ thống điện thoại không dây, ETSI đã phát triển các chuẩn DECT.

Các hệ thống điện thoại không dây cung cấp phạm vi phủ sóng hẹp và do đó tính di động bị giới hạn. Nhằm đem lại các dịch vụ điện thoại không dây tốt hơn cho môi trường gia đình và nơi công sở, các chuẩn CT đã ra đời và có phạm vi hoạt động tối đa lên tới 200m.

Viễn thông không dây sử dụng kỹ thuật số (Digital Enhanced Cordless Telecommunications – DECT)

Viện các tiêu chuẩn viễn thông châu Âu (European Telecommunications Standards Institute – ETSI) đã phát triển chuẩn DECT dành cho điện thoại không dây. Các máy bộ đàm dựa trên DECT có thể được sử dụng tại nhà, ở văn phòng hoặc tại những nơi công cộng như sân bay, khách sạn, nơi mua sắm…

Chuẩn DETC được ETSI phát triển phục vụ 3 ngữ cảnh:

(a) Dành cho các hoạt động tại nơi cư trú, nhà riêng.

(b) Dành cho việc truy cập tới các mạng điện thoại từ những nơi công cộng

(c) Sử dụng dành cho các địa điểm văn phòng có kiến trúc phức tạp.

 

Trong ngữ cảnh tại nhà, một đường dây điện thoại đến có thể được chia sẻ bởi tối đa 4 thiết bị mở rộng (extension) như được thể hiện trong hình 12.7 dưới đây. Sẽ có một trạm DECT cơ sở được kết nối tới đường dây điện thoại này và trạm này có thể truyền thông sử dụng sóng radio với bất kỳ thiết bị nào trong 4 thiết bị mở rộng. Ngữ cảnh này là một PBX không dây với 4 thiết bị mở rộng.

clip_image008
Hình 12.7: DECT tại nhà.

Trong ngữ cảnh hộ gia đình, một hệ thống DECT hoạt động như một mô hình PBX không dây với một trạm cơ sở (base station) và 4 thiết bị mở rộng.

clip_image010
Hình 12.8: Telepoint dành cho truy cập tại nơi công cộng.

Trong cấu hình điểm điện thoại (telelpoint) của DECT, một máy bộ đàm được kết nối tới một trạm telepoint cơ sở, và sau đó telepoint được kết nối tới mạng điện thoại công cộng. Khi một máy bộ đàm nằm trong vùng phủ sóng của trạm cơ sở, các cuộc gọi đi ra có thể được tạo ra từ máy bộ đàm này.

Ở những nơi như sân bây, trạm xe lửa và các trung tâm mua sắm lớn, người ta có thể cài đặt một trạm cơ sở (được gọi là telepoint). Sử dụng các máy bộ đàm tuân theo chuẩn DECT, kết nối PSTN có thể được truy cập thông qua telepoint này. Trong trường hợp này, người dùng sẽ không di chuyển nhiều và rộng, vì thế máy bộ đàm sẽ nằm trong vùng phủ sóng của trạm cơ sở. Tuy nhiên, dịch vụ này có một số khuyết điểm sau:

·         Chỉ có các cuộc gọi đi ra (tức, xuất phát từ máy bộ đàm) mới được hỗ trợ. Nếu muốn hỗ trợ các cuộc gọi đến, một máy điện liên (pager) sử dụng sóng radio phải được tích hợp với máy bộ đàm.

·         Nếu môi trường mà trong đó telepoint được cài đặt có nhiều tiếng ồn thìcần có một “hàng rào” đặc biệt bao lấy telepoint (được gọi là các telepoint booth).

clip_image012
Hình 12.9: Hệ thống DECT vi mô

Trong một hệ thống vi mô (micro cellular), phạm vi phủ sóng được chia thành các tế bào (cell) giống như các mạng di động; mỗi tế bào thường có đường kính khoảng 10m. Vì các hệ thống này hoạt động bên trong các tòa nhà nên cần yêu cầu các điều kiện lan truyềnnhỏ như vậy. Các hệ thống như thế thường được áp dụng trong các cao ốc văn phòng và các môi trường công nghiệp nhỏ. Hệ thống không dây sử dụng khái niệm vi mô cũng được biết đến như là PBX không dây. Các hệ thống vi mô thì cũng hữu dụng để triển khai trong các vị trí tạm thời như tại các vùng xây dựng, hội trợ chưng bày lớn… Không giống với hệ thống telepoint, hệ thống vi mô không đem đến dịch vụ công cộng, chúng chỉ phục vụ cho một nhóm người dùng nhất định. Mỗi tế bào sẽ có một trạm cơ sở. Tất cả các trạm cơ sở sẽ được kết nối tới bộ chuyển mạch (PBX). Và PBX sẽ có 2 cơ sở dữ liệu: một là cơ sở dữ liệu gia đình (HDB) và hai là cơ sở dữ liệu khách ghé thăm (VDB). Hai loại cơ sở dữ liệu này chứa thông tin về các khách hàng đăng ký dịch vụ (subcriber) và các vị trí hiện tại của họ. Máy bộ đàm DECT được kết nối tới trạm cơ sở sử dụng sóng radio làm môi trường truyền dẫn. Khi máy bộ đàm di chuyển từ một tế bào này sang một tế bào khác, kết nối radio được tự động truyền tới trạm cơ sở khác.

Trong một hệ thống DECT vi mô, vùng phục vụ được chia thành các tế bào nhỏ có đường kính khoảng 10m, và mỗi tế bào có một trạm cơ sở riêng. Khi một vừa nói chuyện vừa di chuyển từ một tế bào này sang một tế bào khác, máy bộ đàm sẽ được kết nối tới trạm cơ sở gần nhất.

Đối với cả 3 ngữ cảnh, chuẩn DECT định rõ tần số hoạt động, cơ chế truy cập, phương thức mã hóa như được mô tả trong các phần dưới đây.

Chuẩn DECT

Các chi tiết kỹ thuật của DECT là như sau:

·         Phạm vi hoạt động: tầm phủ sóng của hệ thống DECT là khoảng 300m đối với công suất tối đa 250 miliwatts. Công suất trung bình khoảng 10 miliwatts. Tuy nhiên, trong ngữ cảnh gia đình và telepoint, phạm vi có thể tầm 10-50m để giảm công suất tiêu thụ. Cũng có thể mở rộng phạm vi lên đến 5km bằng cách tăng công suất truyền.

·         Dải tần: hệ thống DECT hoạt động ở băng tần từ 1880-1900 MHz. Tổng số 10 carrier có thể được gán cho các tế bào khác nhau.

·         Mã hóa giọng nói: giọng nói được mã hóa ở tốc độ truyền 32kbps sử dụng bộ điều chế mã xung số tương hợp (ADPCM).

·         Đa truy cập: sử dụng TDMA-TDD để hỗ trợ đa truy cập. Cấu trúc khung được thể hiển trong hình 12.10. Thời gian truyền khung là 10ms. 12 khe đầu tiên dùng cho truyền thông cơ sở đến từ xa (base to remote), và 12 khe kế tiếp dành cho truyền thông từ xa đến cơ sở (remote to base). Cả 2 loại truyền thông này đều sử dụng chung tần số. Tốc độ truyền đạt 1152kbps. Việc phân phát kênh truyền là linh động:  khi một người dùng thực hiện một cuộc gọi, tần số và khe thời gian sẽ được cấp phát.

clip_image014
Hình 12.10: Cấu trúc khung của DECT TDMA-TDD

Vì có 10 carrier, và mỗi carrier sẽ có 12 khe thời gian nên tổng số lượng các kênh thoại được hỗ trợ là 120. Nếu một trạm cơ sở telepoint được cài đặt trong một trung tâm thương mại, 120 người có thể đồng thời thực hiện cuộc gọi thông qua trạm cơ sở. Trong ngữ cảnh gia đình, điều này là không cần thiết. Tuy nhiên, thuận lợi của một hệ thống DECT là vẫnmáy bộ đàm được dùng như một điện thoại không dây tại nhà đó có thể được mang tới trung tâm thương mại hoặc văn phòng để thực hiện cuộc gọi.

Một hệ thống DECT có thể được dùng như một đường dây thuê bao vô tuyến (wireless local loop) sử dụng ngữ cảnh telepoint. Ở Ấn Độ, nhiều ngôi làng được cung cấp các máy điện thoại sử dụng hệ thống DECT được phát triển trại IIT, Madras. Hạn chế duy nhất của DECT là độ di động không thể vượt quá 20km/giờ.

DECT hoạt động ở băng tần từ 1880-1900 trong chế độ TDMA/TDD. Đối với truyền thoại, bộ ADPCM tốc độ 32kbps được sử dụng.

 

Ghi chú: DECT có thể được sử dụng để cung cấp các đường dây thuê bao vô tuyến cho các khu vực nông thôn bằng cách tăng cường công suất truyền sóng radio. Các máy bộ đàm có thể được lưu chuyển nhưng có hạn chế là tốc độ không nên vượt quá 20km/giờ.

Các hệ thống vô tuyến trung kế (trunked radio systems)

Các hệ thống vô tuyến được dùng trong các thành phố, thị trấn để cung cấp khả năng truyền thông di động dành cho các nhóm người dùng như các tài xế taxi, cảnh sát… được gọi là các hệ thống vô tuyến trung kế. Các hệ thống này có thể được cài đặt bởi các tổ chức mà các nhân viên có nhu cầu liên lạc trong phạm vi hoạt động của họ như là các khu vực công trường xây dựng. Hệ thống vô tuyến trung kế bao gồm một trạm cơ sở đặt tại vị trí trung tâm của thành phố/thị trấn. Các người dùng đầu cuối có các thiết bị di động dùng để liên lạc với bộ điều phối tại trạm cơ sở hoặc với các thiết bị di động khác sử dụng FDMA/TDMA. Bộ điều phối (operator) của hệ thống vô tuyến trung kế sẽ được cấp một tập các tần số mà được sử dụng chung bởi tất cả các thiết bị di động. Khi đem so sánh với hệ thống truyền thông di động tế bào thì hệ thống vô tuyến trung kế tốn ít chi phí hơn vì toàn bộ khu vực phục vụ chỉ là một tế bào duy nhất.

Hệ thống vô tuyến trung kế được dùng để cung cấp các dịch vụ truyền thông di động chi phí thấp cho các nhóm người dùng gần nhau như tài xế taxi, cảnh sát…

           

Ghi nhớ: Trong các hệ thống vô tuyến trung kế, một thành phố nhìn chung được bao phủ bởi một trạm cơ sở duy nhất. Các thiết bị đầu cuối sử dụng FDMA/TDMA để truyền thông với trạm cơ sở.

TETRA

ETSI đã phát triển một chuẩn dành cho hệ thống vô tuyến trung kế được gọi là TETRA (Terrestrial TrunkedRadio). Cấu hình của TETRA được thể hiện trong hình 12.11.

clip_image016

Hình 12.11: TETRA.

Một hệ thống TETRA bao gồm các nút TETRA – là các trạm vô tuyến cơ sở, để mang lại sự tiện dụng trong truyền thông di động cho người sử dụng trong một khu vực dịch vụ. Một bộ điều phối vô tuyến trung kế có thể được liên kết với một số lượng các nút TETRA sử dụng dây cáp hoặc sóng viba. Mỗi nút có thể đáp ứng dịch vụ cho một khu vực nhỏ của một thành phố lớn.

Chuẩn TETRA đã được công nhận bởi ETSI. TETRA sử dụng cơ chế TDMA/FDD với tần số cho đường tải lên là 380-390 MHz và tần số cho đường tải xuống là 390-400 MHz. Nó hỗ trợ cả chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói.

Các tính năng nổi bật của TETRA là như sau:

·         Băng tần hoạt động:tần số cho đường tải lên là 380-390 MHz và tần số cho đường tải xuống là 390-400 MHz. Mỗi kênh có băng thông là 25kHz.

·         Đa truy cập: hệ thống vận hành theo TDMA/FDD. Khung TDMA được chia thành 4 khe thời gian và được cấp phát động.

·         Các loại dịch vụ: Có 2 loại dịch vụ được hỗ trợ. Các dịch vụ thoại và dữ liệu sử dụng chế độ chuyển mạch. Dịch vụ này sử dụng cơ chế TDMA với 4 khe trên một carrier. Các dịch vụ chuyển dữ liệu gói tối ưu sử dụng chuyển mạch gói để truyền dữ liệu. Tốc độ truyền dữ liệu đạt tới 36kbps.

Các hệ thống trung kế dựa trên TETRA được sử dụng rộng rãi ở châu Âu.

Tổng kết

Trong chương này, chúng ta đã cùng thảo luận các chi tiết liên quan đến các hệ thống truyền thông vô tuyến mặt đất. Các hệ thống vô tuyến đem lại nhiều thuận lợi như: dễ cài đặt, bảo trì và hỗ trợ khả năng di động. Môi trường truyền dẫn vô tuyến được sử dụng trong việc quảng bá hình ảnh và âm thanh, trong các đường dây thuê bao vô tuyến, trong các điện thoại không dây, và cho các hệ thống vô tuyến trung kế. Hầu hết các hệ thống vô tuyến quảng bá là analog, mặc dù trong vài năm trở tới, các hệ thống quảng bá kỹ thuật số sẽ ngày càng tăng. Các đường dây thuê bao vô tuyến hiện nay đang được phát triển rộng khắp ở cả thành phố và miền quê. Các đường dây thuê bao vô tuyến analog là các hệ thống vô tuyến chia sẻ trong đó một vài kênh vô tuyến (2, 4 hoặc 8) được dùng chung bởi nhiều trạm ở xa (16, 32 hoặc 64). Các đường dây thuê bao vô tuyến số sử dụng các công nghệ TDMA và CDMA. Các công nghệ này cung cấp các đường dây thuê bao với chi phí thấp.

Chuẩn DECT được phát triển bởi ETSI có thể được dùng cho các điện thoại không dây tại nhà, ở công sổ hay các địa điểm công cộng như trung tâm thương mại. DECT hoạt động ở băng tần 1880-1900 MHz và sử dụng TDMA-TDD để hỗ trợ lên tới 120 kênh thoại sử dụng cơ chế mã hóa giọng nói ADPCM.

Các hệ thống vô tuyến trung kế giúp cho các nhóm người dùng gần nhau truyền thông di động được dễ dàng. Chuẩn TETRA được phát triển bởi ESTI hỗ trợ cả dịch vụ thoại và dữ liệu. TETRA cung cấp giải pháp tốn ít chi phí dành cho truyền thông di động khi đem so sánh nó với các hệ thống truyền thông di động tế bào.

ADD YOUR COMMENT

You must be logged in to post a comment.