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. Nếu không có những kiến thức cơ bản này, có thể bạn sẽ không lắp đặt được chính xác các thiết bị wireless và khó xử lý sự cố (troubleshoot).
Trong một phiên truyền thông, vì tận cùng bản chất của dữ liệu là bao gồm các bit 0 và 1, bên phát dữ liệu cần có một cách thức để gửi các bit 0 và 1 để gửi cho bên nhận. Một tín hiệu xoay chiều hay một chiều tự nó sẽ không thực hiện tác vụ này. Tuy nhiên, nếu một tín hiệu có thay đổi và dao động, dù chỉ một ít, sự thay đổi này sẽ giúp phân biệt bit 0 và bit 1. Lúc đó, dữ liệu cần truyền sẽ có thể gửi và nhận thành công dựa vào chính sự thay đổi của tín hiệu. Dạng tín hiệu đã điều chế này 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 dạng điều chế để truyền dữ liệu. Để mã hóa dữ liệu vào trong một tín hiệu gửi qua sóng AM/FM, điện thoại di động, truyền hình vệ tinh, ta phải thực hiện một vào kiểu điều chế trong sóng vô tuyến đang truyền.
Một người dùng bình thường thì không quan tâm đến việc tín hiệu được điều chế như thế nào. Họ chỉ cần biết là thiết bị hoạt động như mong đợi. Tuy nhiên, để trở thành một người quản trị mạng không dây giỏi, việc có thêm kiến thức về điều gì đang 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 sóng
Truyền thông vô tuyến bắt đầu khi các sóng vô tuyến được tạo ra từ một máy phát và gửi đến máy nhận ở một vị trí khác. Sóng vô tuyến tương tự như các cơn sóng mà bạn hay gặp ở biển hay hồ. Sóng có hai thành phần chính: biên độ và bước sóng.
Biên độ là chiều cao, độ mạnh hoặc công suất của sóng. Nếu bạn đang đứng trước biển khi các cơn sóng đi vào bờ, bạn có thể cảm nhận sức mạnh của những con sóng lớn so với những cơn sóng nhỏ. Thiết bị ăng-ten cũng thực hiện một chức năng tương tự nhưng với sóng vô tuyến. Các sóng lớn thường tạo ra nhiều tín hiệu điện 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. Biên độ và tần số cả hai đều là các thuộc tính của sóng.
Bức xạ điện từ
Đầu tiên ta xét đến sóng điện từ. Bức xạ điện từ bao gồm sóng radio, vi ba, hồng ngoại, ánh sáng khả kiến, tia cực tím, tia X, và tia gamma. Tất cả chúng đều truyền đi với vận tốc ánh sáng là c = 3x108 m/s và tạo ra phổ điện từ. Sự khác nhau giữa các loại sóng điện từ này phụ thuộc vào bước sóng của mỗi thứ và chính cái gọi là bước sóng này liên quan trực tiếp đến năng lượng của sóng (bước sóng càng nhỏ thì năng lượng càng cao).
Khi chúng ta cung cấp một dòng điện xoay chiều có tần số cao vào một dây dẫn thì dây dẫn đó sẽ tạo ra sóng điện từ (radio wave) và truyền ra không gian theo phương thẳng về mọi hướng. Ví dụ dễ hình dung nhất là sự phát ánh sáng của mặt trời.
Nếu lấy một viên đá thả xuống hồ nước, ta sẽ tạo ra những gợn sóng nhấp nhô lên xuống và di chuyển dần ra xa, sóng điện từ cũng bức xạ ra ngoài với hình dáng y hệt 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 và được ký hiệu là [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 là s)
Frequency: tần số của tín hiệu, là số chu kỳ trong một giây, ký hiệu là f (đơn vị là Hz = s-1).
Theo hình vẽ trên, ta có thể thấy bước sóng cũng chính là khoảng cách mà tín hiệu lan truyền được trong một chu kỳ của nó. Do vận tốc sóng được coi là hằng số (đối với các loại bức xạ điện từ) và bằng vận tốc ánh sáng nên chu kỳ và bước sóng có mối quan hệ như sau:
Do đó
Từ công thức cơ bản này ta có thể tính được bước sóng tương ứng với các tần số mà sóng hoạt động.
Còn tiếp...
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. Nếu không có những kiến thức cơ bản này, có thể bạn sẽ không lắp đặt được chính xác các thiết bị wireless và khó xử lý sự cố (troubleshoot).
Trong một phiên truyền thông, vì tận cùng bản chất của dữ liệu là bao gồm các bit 0 và 1, bên phát dữ liệu cần có một cách thức để gửi các bit 0 và 1 để gửi cho bên nhận. Một tín hiệu xoay chiều hay một chiều tự nó sẽ không thực hiện tác vụ này. Tuy nhiên, nếu một tín hiệu có thay đổi và dao động, dù chỉ một ít, sự thay đổi này sẽ giúp phân biệt bit 0 và bit 1. Lúc đó, dữ liệu cần truyền sẽ có thể gửi và nhận thành công dựa vào chính sự thay đổi của tín hiệu. Dạng tín hiệu đã điều chế này 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 dạng điều chế để truyền dữ liệu. Để mã hóa dữ liệu vào trong một tín hiệu gửi qua sóng AM/FM, điện thoại di động, truyền hình vệ tinh, ta phải thực hiện một vào kiểu điều chế trong sóng vô tuyến đang truyền.
Một người dùng bình thường thì không quan tâm đến việc tín hiệu được điều chế như thế nào. Họ chỉ cần biết là thiết bị hoạt động như mong đợi. Tuy nhiên, để trở thành một người quản trị mạng không dây giỏi, việc có thêm kiến thức về điều gì đang 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 sóng
Truyền thông vô tuyến bắt đầu khi các sóng vô tuyến được tạo ra từ một máy phát và gửi đến máy nhận ở một vị trí khác. Sóng vô tuyến tương tự như các cơn sóng mà bạn hay gặp ở biển hay hồ. Sóng có hai thành phần chính: biên độ và bước sóng.
Biên độ là chiều cao, độ mạnh hoặc công suất của sóng. Nếu bạn đang đứng trước biển khi các cơn sóng đi vào bờ, bạn có thể cảm nhận sức mạnh của những con sóng lớn so với những cơn sóng nhỏ. Thiết bị ăng-ten cũng thực hiện một chức năng tương tự nhưng với sóng vô tuyến. Các sóng lớn thường tạo ra nhiều tín hiệu điện 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. Biên độ và tần số cả hai đều là các thuộc tính của sóng.
Bức xạ điện từ
Đầu tiên ta xét đến sóng điện từ. Bức xạ điện từ bao gồm sóng radio, vi ba, hồng ngoại, ánh sáng khả kiến, tia cực tím, tia X, và tia gamma. Tất cả chúng đều truyền đi với vận tốc ánh sáng là c = 3x108 m/s và tạo ra phổ điện từ. Sự khác nhau giữa các loại sóng điện từ này phụ thuộc vào bước sóng của mỗi thứ và chính cái gọi là bước sóng này liên quan trực tiếp đến năng lượng của sóng (bước sóng càng nhỏ thì năng lượng càng cao).
Khi chúng ta cung cấp một dòng điện xoay chiều có tần số cao vào một dây dẫn thì dây dẫn đó sẽ tạo ra sóng điện từ (radio wave) và truyền ra không gian theo phương thẳng về mọi hướng. Ví dụ dễ hình dung nhất là sự phát ánh sáng của mặt trời.
Nếu lấy một viên đá thả xuống hồ nước, ta sẽ tạo ra những gợn sóng nhấp nhô lên xuống và di chuyển dần ra xa, sóng điện từ cũng bức xạ ra ngoài với hình dáng y hệt 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 và được ký hiệu là [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 là s)
Frequency: tần số của tín hiệu, là số chu kỳ trong một giây, ký hiệu là f (đơn vị là Hz = s-1).
Theo hình vẽ trên, ta có thể thấy bước sóng cũng chính là khoảng cách mà tín hiệu lan truyền được trong một chu kỳ của nó. Do vận tốc sóng được coi là hằng số (đối với các loại bức xạ điện từ) và bằng vận tốc ánh sáng nên chu kỳ và bước sóng có mối quan hệ như sau:
Do đó
Từ công thức cơ bản này ta có thể tính được bước sóng tương ứng với các tần số mà sóng hoạt động.
Còn tiếp...
Comment