Giáo trình thực hành viễn thông chuyên ngành cho hệ THCN - KS. Nguyễn Thị Thu, Hà Nội

Giáo trình thực hành viễn thông chuyên ngành cung cấp kiến thức nền tảng và kỹ năng đo kiểm, vận hành truyền dẫn, chuyển mạch cùng thiết bị đầu cuối.

• Tác giả: Nguyễn Thị Thu
• Trường học: Sở Giáo dục và Đào tạo Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông
• Đề tài: Giáo trình thực hành viễn thông chuyên ngành
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2006
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo trình thực hành viễn thông Sở GD ĐT Hà Nội

Giáo trình thực hành viễn thông chuyên ngành do Sở Giáo dục và Đào tạo Hà Nội chỉ đạo biên soạn vào năm 2006. Đây là tài liệu giảng dạy chính thức cho các trường Trung học chuyên nghiệp trên địa bàn thủ đô. Công trình được ban hành theo Quyết định số 5620/QĐ-UB của Ủy ban nhân dân thành phố Hà Nội. Tác giả cuốn sách là kỹ sư Nguyễn Thị Thu. Sách tập trung chuẩn hóa kiến thức thực nghiệm viễn thông cho học sinh hệ kỹ thuật. Bối cảnh công nghiệp hóa đòi hỏi lực lượng lao động có tay nghề vững vàng. Tài liệu đáp ứng kịp thời yêu cầu đổi mới chương trình dạy nghề kỹ thuật. Nội dung sách gắn liền với các học phần lý thuyết truyền dẫn và xử lý tín hiệu số. Các bài tập thực hành được sắp xếp khoa học từ cơ bản đến nâng cao. Học sinh tiếp cận quy trình vận hành thiết bị đo kiểm hiện đại trong phòng thí nghiệm. Giáo trình tạo tiền đề vững chắc cho việc phát triển nhân lực viễn thông chất lượng cao.

1.1. Bối cảnh ra đời và mục tiêu đào tạo

Năm 2003, Ủy ban nhân dân thành phố Hà Nội phê duyệt đề án biên soạn giáo trình chuẩn. Sở Giáo dục và Đào tạo Hà Nội trực tiếp điều phối nhiệm vụ này. Mục tiêu hàng đầu là nâng cao chất lượng thực hành cho hệ Trung học chuyên nghiệp. Cuốn sách đáp ứng nhu cầu nhân lực kỹ thuật trong giai đoạn mở rộng mạng viễn thông. Kỹ sư Nguyễn Thị Thu cùng hội đồng thẩm định đã xây dựng khung bài giảng bám sát thực tế sản xuất. Giáo trình giúp học viên làm quen ngay với thao tác đo kiểm công nghiệp. Đây là bước chuyển quan trọng trong công tác dạy nghề của thủ đô.

1.2. Cấu trúc chương trình và đối tượng tiếp cận

Cấu trúc giáo trình phân chia rõ rệt giữa cơ sở lý thuyết và các bài thí nghiệm cụ thể. Nội dung tập trung vào công nghệ ghép kênh và xử lý tín hiệu xung mã. Học sinh ngành điện tử viễn thông là đối tượng phục vụ trực tiếp của tài liệu. Sách cung cấp sơ đồ mạch, thông số kỹ thuật và hướng dẫn an toàn lao động chi tiết. Độc giả dễ dàng theo dõi từng bước đấu nối dây dẫn và kiểm tra nguồn cấp. Ngoài ra, kỹ thuật viên trạm viễn thông có thể dùng sách làm cẩm nang tra cứu nghiệp vụ. Tài liệu thể hiện tính sư phạm cao và độ chính xác kỹ thuật nghiêm ngặt.

II. Phân tích giáo trình thực hành viễn thông Sở GD ĐT Hà Nội

Quá trình chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số đặt ra nhiều thách thức kỹ thuật phức tạp. Giáo trình phân tích sâu nguyên lý điều chế xung mã PCM và kỹ thuật ghép kênh. Khi thực hiện lấy mẫu tín hiệu tương tự, tần số lấy mẫu phải thỏa mãn định lý Nyquist. Nếu tần số lấy mẫu nhỏ hơn hai lần tần số cực đại của tín hiệu, hiện tượng méo chồng phổ sẽ xuất hiện ngay lập tức. Bên cạnh đó, quá trình lượng tử hóa luôn tạo ra nhiễu lượng tử không mong muốn. Nhiễu lượng tử làm suy giảm chất lượng âm thanh khi khôi phục ở phía thu. Tỷ số tín hiệu trên tạp âm lượng tử phụ thuộc trực tiếp vào biên độ tín hiệu vào. Tín hiệu có biên độ nhỏ thường chịu ảnh hưởng nặng nề bởi bước lượng tử hóa cố định. Sai số này đòi hỏi giải pháp nén dãn phi tuyến để cân bằng chất lượng toàn dải động. Việc phân tích cặn kẽ các thông số này giúp người học hiểu rõ bản chất vật lý của đường truyền dẫn số hiện đại.

2.1. Vấn đề méo tín hiệu và quy tắc lấy mẫu xung

Lấy mẫu là giai đoạn đầu tiên của quá trình số hóa tín hiệu liên tục. Tín hiệu PAM thu được tại các thời điểm rời rạc cách nhau chu kỳ T. Khoảng thời gian T bắt buộc phải nhỏ hơn hoặc bằng nghịch đảo của hai lần tần số tín hiệu lớn nhất. Khi thiết bị đo hoạt động sai lệch, chu kỳ lấy mẫu bị kéo dài dẫn tới méo tín hiệu nghiêm trọng. Giáo trình nhấn mạnh lỗi kỹ thuật này để học sinh lưu tâm trong các bài đo kiểm. Việc nắm vững quy luật lấy mẫu giúp ngăn chặn hiện tượng mất mát thông tin trên kênh truyền. Thao tác cân chỉnh máy phát sóng sin cần độ chính xác tuyệt đối.

2.2. Nhiễu lượng tử trong chuyển đổi tuyến tính

Quá trình lượng tử hóa gán các mẫu PAM liên tục vào các mức rời rạc hữu hạn. Trong điều kiện lượng tử hóa tuyến tính, khoảng cách giữa các mức kề cận hoàn toàn bằng nhau. Điều này gây bất lợi lớn cho các tín hiệu có biên độ dao động nhỏ. Tỷ số tín hiệu trên nhiễu lượng tử suy giảm rõ rệt ở mức biên độ thấp. Nhiễu lượng tử xuất hiện do sự sai lệch giữa điện áp thực tế và mức làm tròn. Hiện tượng này làm biến dạng âm thanh đầu ra tại phía thu. Giáo trình yêu cầu học viên đo lường chính xác các thông số méo dạng này bằng máy hiện sóng chuyên dụng.

III. Phương pháp từ giáo trình thực hành viễn thông Sở GD ĐT Hà Nội

Để giải quyết triệt để tình trạng méo tín hiệu và nhiễu lượng tử, giáo trình đưa ra giải pháp nén dãn phi tuyến cùng quy trình thực hành chuẩn. Kỹ thuật mã hóa PCM phi tuyến áp dụng định luật nén A tại châu Âu hoặc định luật nén mu tại Bắc Mỹ. Tín hiệu vào được nén biên độ trước khi lượng tử hóa và được dãn ra tương ứng ở phía thu. Nhờ đó, tỷ số tín hiệu trên nhiễu lượng tử duy trì ổn định trên toàn dải biến thiên âm thanh. Các bài thực nghiệm tập trung vào module ghép và tách kênh PCM 4 kênh độc lập. Bộ codec đảm nhận đồng thời hai chức năng điều chế và giải mã tín hiệu tương tự. Giáo trình hướng dẫn từng bước thiết lập nguồn điện một chiều đối xứng cộng trừ mười hai vôn. Học sinh sử dụng máy hiện sóng để quan sát dạng sóng xung đồng bộ và dữ liệu tuần tự. Quy trình này bảo đảm hệ thống truyền dẫn vận hành ổn định không phát sinh lỗi bit.

3.1. Kỹ thuật nén dãn theo luật A và luật Mu

Mã hóa phi tuyến là phương pháp tối ưu giúp nâng cao chất lượng truyền dẫn tín hiệu thoại. Giáo trình trình bày chi tiết luật A với hệ số 87,6 và luật mu với hệ số 255. Đường cong nén dãn tăng cường số mức lượng tử cho tín hiệu biên độ nhỏ. Ngược lại, các mức lượng tử được giãn cách thưa hơn ở vùng biên độ lớn. Sự phân bố này giữ cho tỷ số tín hiệu trên tạp âm lượng tử không đổi. Học sinh tiến hành đo điện áp đỉnh trên mô hình mạch thí nghiệm để kiểm chứng độ cong đặc tính. Kết quả thực nghiệm minh chứng tính ưu việt của chuẩn viễn thông quốc tế.

3.2. Quy trình ghép và tách kênh PCM 4 kênh

Bài thực hành ghép kênh PCM 4 kênh kéo dài trong năm tiết học theo đúng giáo trình. Công tác chuẩn bị đòi hỏi kiểm tra cẩn thận vật tư, dây nối và máy đo tần số. Học sinh kết nối nguồn một chiều cộng trừ mười hai vôn vào module thí nghiệm. Bộ tạo tín hiệu đưa sóng hình sin vào các đầu vào codec riêng biệt. Dưới tác động của xung đồng bộ, tín hiệu PCM từ bốn kênh được ghép lại trên một đường truyền chung. Phía thu tiếp nhận dữ liệu và thực hiện giải mã để khôi phục tín hiệu gốc ban đầu. Quy trình rèn luyện kỹ năng đấu nối chuẩn xác cho kỹ thuật viên tương lai.

IV. Ứng dụng thực tế giáo trình thực hành viễn thông Sở GD ĐT Hà Nội

Giáo trình thực hành viễn thông chuyên ngành đóng vai trò nền tảng trong đào tạo kỹ thuật viên tại Hà Nội. Kiến thức về biến đổi xung mã và ghép kênh số được ứng dụng rộng rãi tại các đài trạm viễn thông. Kỹ năng vận hành máy hiện sóng, máy đo tần số và module viễn thông giúp người học tự tin xử lý sự cố ngoài thực địa. Tài liệu cung cấp tư duy logic về kiểm tra thiết bị, bảo đảm an toàn điện và tối ưu đường truyền tín hiệu. Các trung tâm mạng viễn thông hiện đại vẫn kế thừa các quy chuẩn ghép kênh cơ bản này trong đào tạo vận hành. Bộ giáo trình là minh chứng cho sự quan tâm sâu sắc của ngành giáo dục thủ đô đối với công tác dạy nghề. Việc kết hợp chặt chẽ giữa nguyên lý sách vở và thao tác đo đạc thực nghiệm nâng cao tay nghề vững chắc cho học sinh. Tác phẩm xứng đáng là cẩm nang học tập giá trị lâu dài cho các thế hệ kỹ thuật viên viễn thông.

4.1. Ứng dụng vào hệ thống truyền dẫn số thực tế

Công nghệ ghép kênh PCM trong giáo trình là nền tảng của các mạng viễn thông phân cấp số PDH và SDH. Kỹ thuật viên áp dụng nguyên lý lấy mẫu và lượng tử hóa để giám sát luồng dữ liệu thoại số. Các bài thực nghiệm rèn luyện năng lực đo đạc tham số đường truyền và chẩn đoán nhiễu chính xác. Sự thuần thục trên module 4 kênh tạo tiền đề mở rộng sang các tuyến truyền dẫn hàng chục kênh tốc độ cao. Nhân viên kỹ thuật tại các nhà mạng viễn thông dễ dàng nắm bắt kiến trúc hệ thống nhờ những kiến thức thực tế này. Tài liệu mang giá trị ứng dụng bền vững trong chuyển đổi số hạ tầng.

4.2. Giá trị định hướng nghề nghiệp và đào tạo thực nghiệm

Giáo trình tạo nên chuẩn mực phương pháp dạy nghề cho các trường Trung học chuyên nghiệp tại Hà Nội. Tài liệu thúc đẩy phương châm học đi đôi với hành, gắn kết nhà trường với doanh nghiệp bưu chính viễn thông. Tác phong công nghiệp của học sinh được hình thành từ thói quen chuẩn bị dụng cụ, kiểm tra an toàn và ghi chép số liệu. Độc giả quan tâm đến kỹ thuật truyền thông có thể tự học và tra cứu dễ dàng. Tác phẩm khẳng định tầm quan trọng của nguồn nhân lực kỹ thuật chất lượng cao trong thời kỳ hiện đại hóa. Đây là cẩm nang nghề nghiệp hữu ích cho mọi người học.

Trích đoạn nội dung tài liệu

SC5 GIAO DUC ' VA DAO TAO HA NOI rUMWCWIM vma nOi V 1 GIAO TRlNH THUC HANH D U N G T R O N G C A t TRLTC !U N G H O C C H U Y E N NGH IEF* 01001010101 otffboOW « rtV * BMnioic v <. tOHArvi /A I f — i-1 - J ■ « ■ ,! a s o g i Ao d u c v A d Ao t a o h A n 6 i KS. NGUYEN THI THU GiAo TRiNH THlTC HANH VIEN THONG CHUYEN NGANH (D ung trong ca c trtfcmg T H C N ) HOCTHil NGUYEnT W IW G TAM HOC LIEU j NHA XUAT BAN h A NOI - 2006 Ldi gid i thieu A 7 udc la dang buoc vao then ky cong nghiep lida, hien 1 V dai hoa nham dua Viet Nam trd tlianli n if ore cong ngliiep van mi nil, hien dai. Trong si( nghiep each mqng to Ion do, c ong tdc dao tao nhdn life luon giu vai trd quan trong.

Bdo cdo Chinh tri ci'ia Ban Chap hanh Trung itoiig Dang Cong san Viet Nam tqi Dai hoi Dang loan quoc Idn thif IX dd chi rd: “Phat trien giao due va dao tao la mot trong nhurng dong lire quan trong thue day sir nghiep cong nghiep hoa, hien dai hoa, la dieu kien de phat trien nguon lire con nguoi - yeu to ca ban de: phat trien xa hoi, tang truong kinh te nhanh va b6n virng”. Quan triet chu truong, Nglii quyet cua Dang va Nhd mfdc va nhdn tlutc dung dan ve tarn quan trong cua chifong trinh, giao trinh doi vai viec ndng cao chat IKong dao tao, theo de nghi cua So Giao due va Dao tao Ha Noi, ngay 231912003, 9 Uyban nhdn dan thanh pho Ha Noi dd ra Quyet dinh so 5620/QD-UB clio phep So Giao due va Dao tao thuc hien de an bien soqn chitcfng trinh, giao trinh trong cac truong Trung hoc cliuyen nghiep (THCN) Ha Noi. Quyet dinli nay the hien sit quan tarn sail sac cua Thanh uy, UBND thanh pho trong viec ndng cao chat luong dao tao va phat trien nguon nhdn luc Thu do. Tren ea so chuong trinh kliung cua Bo Giao due va Dao tao ban hdnli va nhifng kinh nghiem rut ra tit thuc te dao tao, So Giao due va Dao tao dd chi dao cac truong TH C N to chitc bien soqn chuong trinh, giao trinh mot each khoa hoc, he 3 thong va cap nhat nhung kien thuc thuc tien phu hap voi doi tuqng hoc sinh TH CN Ha Noi.

Bo giao trinh nay la tai lieu giang day va hoc tap trong cac trudng TH CN a Ha Noi, dong thdi 1a tai lieu tham kliao huu ich cho cac truong co dao tao cac nganh ky thuat - nghiep vu va dong dao ban doc quan tam den van de huong nghiep, day nghe. Viec to chuc bien soqn bo chuong trinh, giao trinh nay la m ot trong nhieu hoat dong thiet thuc cua nganh giao due va dao tao Thu do de ky niem “50 nam giai phong Thu do ”, "50 nam thanh lap nganh ” va huong tai ky niem "1000 nam Thang Long - Ha Noi ”. So Giao due va Dao tao Ha Noi chan thanh cam on Thanh uy, UBND, cac so, ban, nganh cua Thanh pho, Vu Giao due chuyen nghiep Bo Giao due va Dao tao, cac nha khoa hoc, cac chuyen gia dau nganh, cac giang vien, cac nlia quan ly, cac nha doanh nghiep dd tao dieu kien giup do, dong gop y kien, tham gia Hoi dong phdn bien, Hoi dong tham dinh va Hoi dong nghiem thu cac chuong trinh, giao trinh. Day la Idn dau tien So Giao due va Dao tao Ha N oi to chuc bien soqn chuong trinh, giao trinh.

Du dd h it sue co gang nhung chac chdn khong tranh kiw i thieu sot, bat cap. Cluing toi mong nhdn duqc nhung y kien dong gop cua ban doc de tiftig buoc hoan thien bo giao trinh trong cac Idn tai ban sau. G IAM D O C S 6 G IAO D U C V A D A O T A O 4 Leri n oi dau ac du nhdn loai ludn ludn co gang tim ra cac phuang thuc truyen thong M mai, de dap ung nhu cau ngay cang cao cua dai song con nguai. Nhung chi gan day loai nguai mai co the sir dung cac dich vu vien thong mot cach pho bien va co ich va tham chi ngay nay, tiem ndng day du cua cac loai dich vu van con chua duac kham pha het.

Viec nghien cicu, lap dat va van hanh chung con nhieu mai me doi hoi hoc sinh phai duac trang bi mot he thong kien thuc ca ban nham thich nghi voi moi truong cong nghe mai. Do la muc dich cua gicio trinh Thuc hanh vien thong chuyen nganh. Giao trinh se giup cho hoc sinh co kha ndng giai thich cac nguyen tac ca ban cua cac loai thiet bi vien thong khac nhau, cho phep hoc sinh co the do, kiem chung thuc te, thiet lap va van hanh thiet bi mang vien thong y !\ Giao trinh gdm 3 phan Phan I: Ky thudt truyen dan Phan II: Ky thudt chuyen mach Phan III: Thiet bi dau cuoi Cong nghe vien thong thay doi va phat trien khong ngimg, trong thai gian bien soan giao trinh, tdc gid da nhan duac cac dong gop cua cac nha khoa hoc. Nhdn dip nay chimg toi xin chan thanh cam an Thac si Nguyen Khac Hung va Thac si Vu Van Quyet, Hoc vien ky thuat quan sir da giup d a chung toi hodn thanh giao trinh nay.

Mac du da rat nhieu co gang, song giao trinh khong tranh khoi th iiu sot, rat mong nhdn duac su gop y cua doc gid de giao trinh duac hodn thien hern. T A C GIA 5 Bai md dau Trong xu huong phat tri6n hoi nhap, c6ng ngh€ th6ng tin va vi6n thdng da dat duoc nhung tien bo dang ke va g£n lien vcri doi song xa hoi. Trade nhu cdu ngay cang cao nay doi hoi hoc sinh phai duoc trong bi mot he thong kien thurc logic va moi me, ly thuyet phai gdn lien voi thuc hanh, dac biet voi hpc sinh trung cap. De dap ung yeu cau nay, giao trinh Thuc hanh vien thong chuyen nganh duoc bien soan nham muc dich trang bi cho hoc sinh nhung kien thuc va cac ky nang co ban nhat phuc vu cho lap dat, van hanh va bao duong he thong viln thong.

- Doi tifpng cua mdn hoc: Hoc sinh trung hoc chuyen nghiep nganh ky thuat vi6n thong va cong nghe thong tin, da n^m vung kien thuc cac mon hoc thuc hanh dien tir co ban, ky thuat mach va mang vidn thong., biet sir dung thanh thao cac thiet bi may hien song, may tao dao dong chuSn, may dem t^n so, d6ng ho van nang va cac thiet bi khac nhu mic, cap, cac bo ngu6n. - Noi clung cua mon hpc: Mon hoc bao gom ba phan chmh PhSn I: Ky thuat truySn dfln Phan II: Ky thuat chuyen mach Phan III: Thiet bi dau cuoi - Sau khi hoc mon hoc nay hoc sinh se ndm chac kien thuc ly thuyet chuyen nganh vidn thong, thanh thao cac ky nang do kiem, phan tich tren cac thiet bi viln thong. Biet phan tich he thong, mach dien tu co ban trong he thong vi^n thong, biet ket noi, lap rap thiet bi theo yeu cau. Dong thoi ren luyen tac phong c6ng nghiep, y thuc hoat dong doc lap, sang tao, an toan lao dong.

- Phuong phcip nghien ci'fu mon hoc: Phucmg phap day: - Thuc hien phuong phap day hoc tich cuc, lay hoc sinh lam trung tarn, khai thac triet de phuong tien day hoc, chu dong phat huy tinh tich cuc. sane tao cua hoc sinh. 7 - Buoi <Mu vao mon hoc giao vien ph6 bien ndi dung t6ng quat cua mdn hoc va chi ra dieu kien tien quyet d6 hoc t<5t m6n hoc. - Trong tiet huong dan ban dau, giao vien nen danh nhidu thcfi gian huong dan va thao tac mau, neu va giai thich cac l6i co the xay ra khi thuc hanh va phuong phap phong ngua, khac phuc.

- Trong m6i bai hoc giao vien nen mo rong kien thuc cho hoc sinh, lien h6 giCfa n6i dung bai hoc vdi thuc ti6n san xua't va sir phat trien cua cong nghe. - Ket thuc m6i bai thuc hanh, nen nhac hoc sinh chuan bi kiS'n thuc cho bai thuc hanh toi, dong thori lam cac bai tap b6 trp kien thuc cho noi dung thuc hanh. Phuong phap hoc: - Thuc hanh, nghien cuu hoat d6ng, cach thiet lap thi£t bi thong qua huong dan va lam mau cua giao vien, hoc sinh nen dupe t6 chuc hpc theo nhom. Phuong phap thuc hien chuong trinh mon hoc - Trong cac bai thuc hanh giao vi6n can chu y thao tac mau - Gin phan tich ky nguyen ly hoat dong va phuong phap ket noi thiet bi dd hpc sinh nam chac ban chat bai thuc hanh.

8 Bai so 1 Dlfiu ch £ ' v A GIAI Dlfiu ch £ ' p a m /p w m /p p m I- MUC TIEU - Cung co kien thuc ve nguyen ly didu che va giai di6u che PAM/PWM/PPM. - Di6u che dupe tin hieu PAM/PWM/PPM chuan. - Ren luyen tac phong cong nghiep trong lao dong. II- KIEN THL/C CHUYEN MON CHO BAI THUC HANH 1.

Nhufng van de cd ban ve ly thuyet lay mau Lay mSu la qua trinh trich doan tin hieu theo chu ky nhat dinh T. Thdi gian lay mSu thuofng nho hon x. Cac doan tin hieu dupe trich ra nhu vay dupe goi la cac mau, sir lay mSu tuan theo ly thuyet lay mSu cua Shanon Voi tan so lay mSu phai Ion hon hoac bang hai lan tan so cuc dai cua tin hieu dupe la'y mau, co nghTa la f > 2fsmax, noi cach khac f > 2B f: Tan so lay mau fs: Tan so cua tin hieu dupe la'y mau B: Bang tan tin hieu dupe lay mau Neu f < 2B thi hien tupng chong pho xay ra se khong th6 khoi phuc duoc tin hieu s(t) tir tin hieu s(nT) vi mot phan ph6 da bi mat khi di qua bo loc 2. Oieu c h e va giai dieu c h e PAM - PAM(di«5u che bien do xung) la tin hieu dupe tao bai mot chu6i cac xung ma bien do cua chiing ti le voi bien do cua tin hieu tuong tu dupe dieu che - PAM gom hai loai: PAM tu nhien va PAM phang.1 Tin hieu PAM tu nhien va PAM phang Hinh 1.

So do khoi bo dieu che PAM tu nhien vd PAM phang I: K hoi loc thong ih d p ; II: K hoi tricli vii girt m a u , III. K lioi ta o tin hieu d on g ho hinh s in .