Cơ bản về sóng vô tuyến

Để hiểu tại sao và làm thế nào các thiết bị wireless hoạt động được thì việc nắm rõ các kiến thức cơ bản về trường điện từ, anten và một số các thuật ngữ liên quan là rất cần thiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cơ bản về sóng vô tuyến Cơ bản về sóng vô tuyến Để hiểu tại sao và làm thế nào các thiết bị wireless hoạt động được thìviệc nắm rõ các kiến thức cơ bản về trường điện từ, anten và một số cácthuật ngữ liên quan là rất cần thiết. Nếu không có những kiến thức cơ bảnnày, có thể bạn sẽ không lắp đặt được chính xác các thiết bị wireless và khóxử lý sự cố (troubleshoot). Trong một phiên truyền thông, vì tận cùng bản chất của dữ liệu là bao gồmcác bit 0 và 1, bên phát dữ liệu cần có một cách thức để gửi các bit 0 và 1 để gửicho bên nhận. Một tín hiệu xoay chiều hay một chiều tự nó sẽ không thực hiện tácvụ này. Tuy nhiên, nếu một tín hiệu có thay đổi và dao động, dù chỉ một ít, sự thayđổi này sẽ giúp phân biệt bit 0 và bit 1. Lúc đó, dữ liệu cần truyền sẽ có thể gửi vànhận thành công dựa vào chính sự thay đổi của tín hiệu. Dạng tín hiệu đã điều chếnày còn được gọi là sóng mang (carrier signal).Có ba thành phần của dạng sóng có thể thay đổi để tạo ra sóng mang, đó là biên độ,tần số và pha. Tất cả các dạng truyền thông dùng sóng vô tuyến đều dùng vài dạngđiều chế để truyền dữ liệu. Để mã hóa dữ liệu vào trong một tín hiệu gửi qua sóngAM/FM, điện thoại di động, truyền hình vệ tinh, ta phải thực hiện một vào kiểuđiều chế trong sóng vô tuyến đang truyền.Một người dùng bình thường thì không quan tâm đến việc tín hiệu được điều chếnhư thế nào. Họ chỉ cần biết là thiết bị hoạt động như mong đợi. Tuy nhiên, để trởthành một người quản trị mạng không dây giỏi, việc có thêm kiến thức về điều gìđang thực sự diễn ra khi hai trạm không dây giao tiếp với nhau cũng rất cần thiết.Phần còn lại của bài này sẽ trình bày về sóng và truyền sóng.Biên độ và bước sóngTruyền thông vô tuyến bắt đầu khi các sóng vô tuyến được tạo ra từ một máy phátvà gửi đến máy nhận ở một vị trí khác. Sóng vô tuyến tương tự như các cơn sóngmà bạn hay gặp ở biển hay hồ. Sóng có hai thành phần chính: biên độ và bướcsóng.Biên độ là chiều cao, độ mạnh hoặc công suất của sóng. Nếu bạn đang đứng trướcbiển khi các cơn sóng đi vào bờ, bạn có thể cảm nhận sức mạnh của những consóng lớn so với những cơn sóng nhỏ. Thiết bị ăng-ten cũng thực hiện một chứcnăng tương tự nhưng với sóng vô tuyến. Các sóng lớn thường tạo ra nhiều tín hiệuđiện trong một ăng-ten, giúp cho tín hiệu dễ nhận dàng nhận ra hơn.Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm tương tự trên hai đỉnh sóng liên tiếp. Biênđộ và tần số cả hai đều là các thuộc tính của sóng.Bức xạ điện từĐầu tiên ta xét đến sóng điện từ. Bức xạ điện từ bao gồm sóng radio, vi ba, hồngngoại, ánh sáng khả kiến, tia cực tím, tia X, và tia gamma. Tất cả chúng đều truyềnđi với vận tốc ánh sáng là c = 3x108 m/s và tạo ra phổ điện từ. Sự khác nhau giữacác loại sóng điện từ này phụ thuộc vào bước sóng của mỗi thứ và chính cái gọi làbước sóng này liên quan trực tiếp đến năng lượng của sóng (bước sóng càng nhỏthì năng lượng càng cao).Khi chúng ta cung cấp một dòng điện xoay chiều có tần số cao vào một dây dẫn thìdây dẫn đó sẽ tạo ra sóng điện từ (radio wave) và truyền ra không gian theophương thẳng về mọi hướng. Ví dụ dễ hình dung nhất là sự phát ánh sáng của mặttrời.Nếu lấy một viên đá thả xuống hồ nước, ta sẽ tạo ra những gợn sóng nhấp nhô lênxuống và di chuyển dần ra xa, sóng điện từ cũng bức xạ ra ngoài với hình dáng yhệt như thế và phát năng lượng ra môi trường xung quanh.Dạng sóng tiêu biểu.Wavelength: bước sóng của tín hiệu chính là khoảng cách giữa 2 đỉnh của sóng vàđược ký hiệulà[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/thanh/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.gif[/IMG] (đơn vị là m/s).Cycle: chu kỳ, là thời gian ngắn nhất mà tín hiệu được lặp lại, ký hiệu là T(đơn vị làs)Frequency: tần số của tín hiệu, là số chu kỳ trong một giây, ký hiệu là f (đơn vị làHz = s-1).Theo hình vẽ trên, ta có thể thấy bước sóng cũng chính là khoảng cách mà tín hiệulan truyền được trong một chu kỳ của nó. Do vận tốc sóng được coi là hằng số (đốivới các loại bức xạ điện từ) và bằng vận tốc ánh sáng nên chu kỳ và bước sóng cómối quan hệ như sau:Do đóTừ công thức cơ bản này ta có thể tính được bước sóng tương ứng với các tần sốmà sóng hoạt động. Pha là một thuật ngữ mang tính tương đối. Nó chỉ ra mối quan hệ giữa haisóng có cùng tần số. Để xác định pha, bước sóng được chia thành 360 phần, đượcgọi là độ. Nếu bạn nghĩ thông số độ này tựa như thời gian bắt đầu thì nếu có mộtsóng bắt đầu từ điểm 0 độ và một sóng khác bắt đầu lúc 90 độ, hai sóng này đượcxem là lệch pha nhau 90 độ.Trong một môi trường lý tưởng, sóng được tạo ra và truyền từ một máy này vànhận một cách hoàn hảo bên máy kia. Tuy nhiên, truyền thông vô tuyến không xảyra trong môi trường lý tưởng. Có nhiều nguồn gây nhiễu và nhiều vật cả ảnhhưởng sóng khi nó đang di chuyển. Hình vẽ dưới đây vẽ hai sóng đang lệch phanhau 90 độ.Thời gian và phaGiả sử bạn có hai đồng hồ đang đứng yên và cả hai cùng chỉnh về 12 giờ. Lúc 12 giờ,bạn khởi động đồng hồ đầu tiên và sau đó một giờ, bạn khởi động đồng hồ thứ hai.Đồng hồ thứ hai được xem là đi chậm hơn đồng hồ thứ nhất một giờ. Khi thời giantrôi đi, đồng hồ thứ hai cũng vẫn đi sau đồng hồ thứ nhất 1 giờ. Cả hai đồng hồcùng duy trì một ngày 24 giờ nhưng cả hai không đồng bộ với nhau. Các sóng lệchpha nhau thì cũng là hai sóng xuất phát ở những thời gian khác nhau. Cả hai sóngsẽ hoàn thành chu kỳ 360 độ nhưng nó sẽ lệch pha với nhau.Các phương thức điều chếĐể dữ liệu có thể được truyền, tín hiệu phải được xử lý sao cho bên máy nhận cócách để phân biệt bit 0 và 1. Phương pháp xử lý tín hiệu sao cho nó tượng trưngcho nhiều mẫu dữ liệu được gọi là điều chế. Phương thức này sẽ biến tín hiệu vàotrong sóng mang. Phương thức này mã hóa dữ liệu sao cho nó có thể truyền. Có bakiểu điều chế: điều biên (Amplitude Shift Keying - ASK), điều tần – (FrequencyShift Keying - FSK), và điều pha (Phase Shift Keying - PSK).Ý tưởng cho phần điều chế tín hiệu trong WLAN là ...