dongdu.info

Trong loạt bài viết này, mình sẽ giới thiệu với các bạn lần lượt những khái niệm cơ bản nhất về hệ thống mạng điện thoại.

Chúng ta chắc ai cũng quá quen thuộc với cái điện thoại cố định trong nhà hoặc điện thoại cầm tay. Điện thoại đã thực sự trở thành một trong những phát minh vĩ đại và tuyệt vời nhất của nhân loại. Bạn chỉ cần nhấc điện thoại lên, bấm một vài con số nào đó là bạn có thể nói chuyện ngay với một người bạn ở cách bạn cả hàng nghìn cây số. Ngày nay bạn hầu như có thể gọi điện thoại đến tận mọi ngóc ngách trên trái đất. Bạn thử so sánh với những phương tiện cách đây hàng 100 năm trước, khi mà con người cần cả tuần lễ để chuyển tin tức đi được vài nghìn cây số, bạn sẽ thấy chiếc điện thoại tuyệt vời đến thế nào.

Hệ thống điện thoại hoạt động thế nào ?
Để xem quy trình thực hiện một cuộc gọi bạn hãy click vào hình sau :



Những thành phần cơ bản nhất cấu thành nên một hệ thống điện thoại là :
+ Điện thoại
+ Hệ thống tổng đài
+ Hệ thống antenna
+ Hệ thống truyền dẫn

Mình sẽ giới thiệu dần dần với các bạn từng thành phần này.

Cấu tạo của một chiếc điện thoại đơn giản
   Thực sự để tạo ra một thiết bị có khả năng sử dụng như một chiếc điện thoại rất đơn giản, giống như bạn vẫn thưởng chơi trò chơi điện thoại với 2 cái hộp diêm và một sợi dây đồng lúc còn nhỏ vậy. Bạn có biết rằng cấu tạo của cái điện thoãi gần như không thay đổi suốt cả thế kỷ qua ! Bạn có thể lấy một cái điện thoại của nhưng năm 1920s đem nối vào mạng điện thoại hiện tại và nó vẫn có thể được sử dụng tốt.
  Dưới đây là cấu tạo đơn giản nhất của một chiếc điện thoại :



Một chiếc điện thoại được cấu tạo gồm 3 phần sau :
• Công tắc (hook switch) : sử dụng để kết nối và ngắt kết nối khỏi mạng điện thoại. Điện thoại sẽ kết nối với mạng khi bạn nhấc điện thoại lên khỏi giá đỡ.
• Ống nghe (speaker) : bạn có thể tìm mua một cái ống nghe ngoài chợ với giá khoảng vài nghìn đồng, có điện trở 8 Ohm.
• Micro (Microphone) : trước đây ống nghe được cấu thành từ 2 lớp lá kim loại mỏng ép một lớp muội than ở giữa. Âm thanh phát ra khi bạn nói sẽ làm nén, giãn lớp muội than dẫn đến thay đổi điện trở của lớp than, thay đổi dòng điện chạy qua micro.
Thật đơn giản đúng không ! Sử dụng chiếc điện thoại đơn giản ở hình trên bạn có thể tiến hành một cuộc gọi qua tổng đài bằng cách nhấp công tắc. Hiện nay hầu hết các tổng đài vẫn có thể nhận dạng cuộc gọi bằng xung. Có nghĩa là nếu bạn nhấp công tắc 4 lần sẽ tương đương với bạn quay số 4.
Cấu tạo của một chiếc điện thoại thật

Vấn đề tồn tại duy nhất đối chiếc điện thoại ở trên là bạn sẽ nghe lại tiếng nói của chính mình ở speaker sau khi nói vào micro.  Để giải quyết vấn đề này, trong điện thoại thật sẽ có một thiết bị được gọi là “cuộn dây duplex” hoặc một thiết bị tương đương có chức năng ngăn không cho âm thanh của chính bạn vọng lại trong ống nghe. Một chiếc điện thoại hiện đại còn có bộ phận “chuông” (ringer) dùng để báo hiệu, một bàn phím (touch-tone keypad) và bộ phận phát tần số (frequency generator). Cấu tạo của chiếc điện thoại như hình dưới đây :  



Tuy trông có vẻ phức tạp hơn chiếc điện thoại đầu tiên nhưng nó vẫn có cấu tạo khá đơn giản. Trong điện thoại hiện đại, có 1 micro điện tử, bộ khuyếch đại tín hiệu và mạch điện để thay thế cho lớp muội than và cuộn dây dẫn. Chuông cơ khí được thay thế bằng ống nghe và một mạch điện phát tín hiệu chuông.

reference : howstuffworks

Anh Việt ơi, anh co thể cho em biết: giữa mạng diện thoại do NTT(japan)cung cấp và mạng điện thoại của VNPT(Việt Nam) thì các thông số kỹ thuật có khác nhau không, nếu có thì anh hãy nêu ra đó là các thông số kĩ thuật nào nhé. Và thêm một điều mà em muốn hỏi nữa là: nếu mà có khác thì một máy điện thoại sản xuất ra để sử dụng cho mạng NTT thì có thể sử dụng cho mạng điện thoại của VNPT không và ngược lại.

Điện thoại mẹ bồng con (cordless phone) là một trong những phát minh tuyệt vời trước khi điện thoại di động ra đời với giá rẻ như hiện nay. Trong bài viết này để ngắn gọn tôi sẽ gọi điện thoại “mẹ bồng con” với tên gọi là “điện thoại không dây”, nhưng bạn đừng lầm lẫn với điện thoại di động. Với một chiếc điện thoại không dây, bạn có thể tự do đi lại và nói chuyện trong phạm vi căn nhà hoặc vườn nhà bạn. Điện thoại không dây cũng có những đặc tính tương tự như điện thoại cố định, trong bài này chúng ta sẽ tìm hiểu xem những chiếc điện thoại này làm việc như thế nào và tại sao lại có rất nhiều loại khác nhau trên thị trường.



  Một chiếc điện thoại không dây về cơ bản là một bộ gồm hai phần : một chiếc điện thoại và một bộ thu phát sóng. Một chiếc điện thoại được cấu thành từ 2 thiết bị : phần base (mẹ) và phần handset (con); chính vì thế mà điện thoại không dây còn được gọi là điện thoại “mẹ bồng con” trong tiếng Việt.
•Phần base : phần này được nối với đường dây điện thoại cố định trong nhà bạn. Phần này có thể xem tương tự như một chiếc điện thoại cố định bình thường có chức năng nhận các cuộc gọi (dưới dạng tín hiệu điện) sau đó chuyển các tín hiệu này sang dạng sóng radio (sóng FM – frequency modulation), sau đó phát tín hiệu này đến handset.
•Phần handset : nhận tín hiệu phát ra từ base, chuyển tín hiệu sóng thành tín hiệu điện rồi truyền đến speaker, nơi tín hiệu sẽ được chuyển sang âm thanh mà bạn có thể nghe được. Khi bạn nói, handset sẽ phát tín hiệu âm thanh của bạn trên một sóng radio FM khác truyền ngược trở về base. Base sẽ nhận tín hiệu, chuyển sang tín hiệu điện và truyền đến người nói chuyện qua hệ thống điện thoại.

Base và handset hoạt động trên một cặp tần số nên bạn có thể vừa nghe, vừa nói chuyện đồng thời. Cập tần số này được gọi là cặp tần số duplex (cặp tần số song công - thực hiện cùng lúc 2 công : nghe và nói).



 Sơ lược về lịch sử của điện thoại không dây :

  Điện thoại không dây xuất hiện lần đầu tiên vào khoảng năm 1980. Chiếc điện thoại đầu tiên hoạt động ở tần số 27MHz. Chiếc điện thoại đầu tiên này có những khuyết điểm sau :
  + Phạm vi hoạt động hẹp.
  + Chất lượng thoại kém do nhiễu và các tác nhân như vật chắn, thiết bị điện.
  + Bảo mật kém. Do các kênh tần số ít nên người ngoài có thể dễ dàng xen vào cuộc điện đàm khi sử dụng một chiếc điện thoại không dây khác ở cùng kênh .
  Năm 1986, hiệp hội thông tin liên bang Mỹ (FCC _ Federal Communication Commission) đã quy định khoảng tần số sử dụng cho điện thoại không dây từ 47 – 49 MHz. Điều này đã làm giảm lượng nhiễu tác động lên điện thoại từ các thiết bị điện và đồng thời giảm công suất cần thiết để vận hành thiết bị. Tuy nhiên điều này vẫn chưa giải quyết triệt để được vấn đề phạm vi hoạt động và chất lượng âm thanh của điện thoại không dây.
  Do tần số hoạt động được quy định ở trên nhanh chóng bị đầy nên năm 1990, FCC đã quy định tần số mới là 900MHz cho điện thoại không dây. Khi hoạt động ở tần số cao hơn, chất lượng thoại được cải thiện hơn, truyền tín hiệu xa hơn và có khả năng chọn được nhiều kênh hơn. Tuy vậy giá tiền một chiếc điện thoại không dây vẫn còn khá cao.
  Vào năm 1994, điện thoại không dây kỹ thuật số hoạt động ở tần số 900MHz ra đời. Tín hiệu số làm tăng tính bảo mật của điện thoại, chống nghe trộm. Năm 1995, kỹ thuật trải phổ (DSS _ Digital spread spectrum) được áp dụng vào điện thoại không dây. Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu số của điện thoại không dây có thể được trải ra trên nhiều tần số khác nhau, vì vậy  càng làm tăng tính bảo mật của điện thoại không dây.
  Vào năm 1998, FCC đưa ra chuẩn 2.4GHz cho điện thoại không dây. Chuẩn này đã góp phần tăng phạm vi hoạt động của điện thoại và cách ly tần số hoạt động của điện thoại không dây khỏi các thiết bị vô tuyến khác, làm tăng khả năng bảo mật của nó lên một bậc nữa.

Bài viết kế tiếp sẽ trình bày về   Các đặc tính của điện thoại không dây
---------------------------------------

Về câu hỏi của bạn homeland mình có thể trả lời ngắn gọn như sau :
Về cái gọi là "thông số kỹ thuật" của mạng điện thoại là một khái niệm rất rộng, khó có thể trình bày hết được. Trong thư viện bạn có thể tìm thấy các tiêu chuẩn này được trình bày thành khoảng vài quyển sách dày như từ điển BK vậy. Các thông số kỹ thuật phần cứng của điện thoại cũng như mạng điện thoại, hoặc bất kỳ một hệ thống nào trên thế giới như LAN network, hardware, internet protocol, v.v...đều là chuẩn quốc tế, do một số hiệp hội viễn thông quốc tế quy định. Tuy nhiên không phải chỉ có duy nhất một chuẩn duy nhất mà có thể có nhiều chuẩn tuỳ theo khu vực.

Nếu xét về điện thoại cố định , là mạng điện thoại sử dụng dây truyền dẫn, không phải là truyền qua sóng vô tuyến thì chuẩn ở trên thế giới là như nhau ở mọi nơi. Nếu có khác biệt thì chỉ khác biệt về dịch vụ mà công ty điện thoại cung cấp cho người dùng chứ không khác về cấu tạo phần cứng của chiếc điện thoại (với chức năng nghe - nói). Vì vậy em có thể an tâm cầm chiếc điện thoại cố định ở Nhật về việt nam  dùng. Nhưng cùng đừng thắc mắc là tại sao ở Nhật cái điện thoại đó có thể là điện thoại truyền hình mà ở việt nam lại không thể. [grin]

Về chuẩn của điện thoại di động và mạng di động mình sẽ trình bày cụ thể hơn trong một bài viết khác. Chỉ xin nói trước là chuẩn của việt nam và Nhật khác nhau. お楽しみに。

Điện thoại không dây có những đặc tính giống với với điện thoại cố định, và vì có nhiều loại điện thoại khác nhau nên cũng có nhiều đặc tính khác nhau.

Những đặc tính quan trọng
Các bạn hẳn còn nhớ rằng điện thoại không dây gồm có 2 phần là chiếc điện thoại và bộ phận thu phát sóng. Vì nó có bộ phận thu phát sóng nên nó mang những tính chất mà ở một điện thoại thường không có :

•      Phạm vi hoạt động
•      Chất lượng thoại
•      Tính bảo mật

Phạm vi hoạt động là phạm vi mà bạn có thể di chuyển trong lúc nói chuyện điện thoại. Chất lượng âm thanh bị ảnh hưởng bởi cự ly, hướng truyền sóng và các vật chắn như đồ đạc, các bức tường. Tính bảo mật được nhắc đến vì sóng radio giữa handset và base được truyền trong không gian tự do nên có thể bị nghe trộm bởi một thiết bị thu radio khác.
Những tính chất trên liên quan đến những đặc tính sau của điện thoại :

•      Tần số radio
•      Kỹ thuật analog, digital
•      Số lượng kênh thu phát sóng

Tần số radio
Dưới đây là một số tần số thông dụng được sử dụng trong điện thoại không dây. Điện thoại không dây sử dụng 2 tần số theo từng cặp để thực hiện đồng thời 2 chức năng thu phát trong dải tần số được quy định.
•      43-50 MHz
•      900 MHz
•      2.4 GHz
•      5.8 GHz
Ứng với tần số càng cao thì phạm vi hoạt động của điện thoại không dây càng lớn, khả năng chống nhiễu càng tốt và càng khó bị nghe trộm bởi các thiết bị thu phát khác. Tần số 900MHz là tần số thông dụng nhất hiện nay trên thị trường, tại việt nam hầu hết các điện thoại không dây sử dụng tần số này. Tuy nhiên tần số này cùng được sử dụng cho nhiều thiết bị không dây khác nên khả năng nghe trộm vẫn còn khá cao.
Ứng với các dải tần được quy định như trên, số lượng kênh có thể sử dụng như dưới đây :
•10 to 25 kênh - 43-50 MHz và một số điện thoại 900MHz loại rẻ tiền
•20 to 60 kênh - hầu hết các điện thoại 900 MHz
•50 to 100 kênh - một số điện thoại 900 MHz và  2.4/5.8 GHz.

Các loại cáp

Có 4 loại cáp chính được sử dụng trong các mạng truyền thông ngày nay : Cáp đồng trục, dây xoắn không có vỏ bọc, dây xoắn có vỏ bọc và cáp quang.

Cáp đồng trục

Cáp đồng trục sử dụng tốt cho các mạng loại nhỏ. Vì cáp đồng trục thường được sử dụng trong các mạng có cấu trúc dạng trục (bus topology) nên cần ít dây cáp và không cần sử dụng hub. Cáp đồng trục có khả năng chống nhiễu khá tốt vì thế nó thường được sử dụng trong môi trường sản xuất
Tuy nhiên cũng có một vài hạn chế đối với cáp đồng trục. Cáp đồng trục sử dụng trong bus topology tuy tiết kiệm được dây dẫn nhưng lại không thể cô lập được trục trặc khi xảy ra lỗi mạng. Ngày nay các mạng LAN tốc độ cao không hỗ trợ cáp đồng trục.

Cáp đồng trục sử dụng cho Ethernet có điện trở 50 Ohm. Dây đồng trục cho tivi có điện trở 75 Ohm. Vì đây là các tiêu chuẩn đã được thống nhất nên nếu dùng sai loại cáp sẽ ảnh hưởng đến mạng.

Cặp dây xoắn không có vỏ bọc

Dây xoắn dùng trong mạng điện thoại, mạng Token ring 4 & 16 Mbps, Ethernet, 100 Mbps Ethernet, FDDI (CDDI), 155 Mbps ATM. Dây xoắn được chia ra thành một số loại như sau :
•      Loại 1,2 dùng cho mạng truyền tín hiệu thoại.
•      Loại 3 có băng thông đến 10 MHz, dùng cho Ethernet (10 Mb/s)
•      Loại 4 có băng thông đến 20 MHz, dùng cho mạng Token Ring (16 Mb/s).
•      Loại 5 có băng thông đến 100 MHz, dùng cho mạng Fast Ethernet (100 Mb/s) và ATM (155 Mb/s).

Dây xoắn thường được dùng trong mạng kiểu hình sao (star topology). Các mạng kể trên chỉ sử sụng 2 cặp dây (4 dây). Mạng điện thoại chỉ sử dụng 1 cặp dây cho 1 đường điện thoại.

Cặp dây xoắn có vỏ bọc

Dây xoắn có vỏ bọc được chia làm 2 loại . Loại dây nguyên thủy được đưa ra bởi IBM, sử dụng trong các mạng Token ring. Loại dây này hỗ trợ các đầu kết nối kiểu UDC (Universal Data Connector). Các đầu kết nối kiểu này thường lớn và có cả 2 loại đầu đực và cái nên có thể gắn vào nhau được. Loại dây này khá kềnh càng, mỗi cặp dây xoắn có một vỏ bọc và chùm dây có chung một vỏ bọc bên ngoài. Loại cáp này có băng thông đến 16MHz. Loại cáp này không có tương lai do chỉ hỗ trợ chuẩn của IBM, mạng kiểu Token –Ring do tốc độ chậm, cồng kềnh.

Gần đây, thế hệ mới của dây xoắn được giới thiệu và phát triển bởi một số công ty như ITT Datacomm. Thay vì mỗi cặp dây xoắn có một vỏ bọc riêng, loại này chỉ sử dụng chung một vỏ bọc cho toàn bộ chùm dây. Loại dây này sử dụng đầu nối RJ-45 được thiết kế nối mát sẵn. Loại này gọn nhẹ và dễ lắp đặt, sử dụng cho mạng ATM 155Mbps.

Cáp quang

Cáp quang có khả năng  sử dụng với băng thông gần như vô hạn và hoàn toàn không bị nhiễu. Vần đề tồn tại duy nhất là giá thành và lắp đặt. Cáp quang thường được sử dụng trên các đường truyền xuyên quốc gia, xuyên lục địa do khả năng truyền trải thông tin cực lớn.
Cáp quang có cấu tạo là những sợi thuỷ tinh tinh khiết, có kích thước cỡ sợi tóc của chúng ta. Tín hiệu ánh sáng sẽ được truyền đi qua cáp. Một sợi cáp quang đơn lẻ cấu tạo gồm 3 phần chính :

•      Lõi trong cùng là sợi thuỷ tinh
•      Lớp vật liệu phản quang có tác dụng phản xạ lại tia sáng hoàn toàn vào phía trong
•      Lớp vỏ plastic

Hàng trăm hoặc hàng ngàn những sợi như trên được gom lại với nhau để tạo thành một sợi cáp quang.
Có hai loại cáp quang : Loại đơn thể và loại đa thể.

Loại đơn thể
•      Đường kính lõi : 0.00035 inch (hay 9 micron)
•      Tia sáng được truyền đi là tia laser (bước sóng 1300 đến 1550 nm)

Loại đa thể
•      Đường kính lõi : 0.0025 inch (hay 62.5 micron)
•      Tia sáng được truyền đi là tia hồng ngoại (bước sóng 850 đến 1300 nm)

Một vài loại cáp quang được chế tạo từ plastic. Những loại cáp này có lõi khá lớn (khoảng 1mm). Tia sáng truyền đi là tia thuộc dải ánh sáng đỏ (bước sóng 650nm)