Baøi giảng thông tin dữ liệu và mạng máy tính Chöông 1. Thoâng tin soá lieäu
Chöông 1: THOÂNG TIN SOÁ LIEÄU
1.1 Toång quan:
- Thoâng tin (information -> coøn ñöôïc goïi laø tin töùc): hieän nay chöa coù moät ñònh nghóa
naøo ñaøy ñuû cho khaùi nieäm thoâng tin. Tuy nhieân, chuùng ta taïm söû duïng khaùi nieäm
sau ñeå ñònh nghóa veà thoâng tin:
o Thoâng tin laø söï hieåu bieát cuûa con ngöôøi veà theá giôùi xung quanh (thoâng qua
tieáp xuùc vôùi noù) vaø caøng tieáp xuùc vôùi moâi tröôøng xung quanh con ngöôøi caøng
hieåu bieát vaø caøng laøm taêng löôïng thoâng tin thu nhaän ñöôïc.
o Thoâng tin truyeàn vaø xöû lyù trong caùc heä thoáng truyeàn tin ñöôïc bieåu thò döôùi
daïng caùc tín hieäu.
- Tín hieäu: laø ñaïi löôïng vaät lyù mang thoâng tin vaø thöôøng ñöôïc bieåu thò döôùi 2 daïng:
tín hieäu töông töï vaø tín hieäu soá.
o Tín hieäu töông töï: laø tín hieäu maø khi bieåu dieãn toùan hoïc laø moät haøm lieân tuïc
theo thôøi gian
o Tín hieäu soá: laø tín hieäu maø khi bieåu dieãn toùan hoïc laø moät haøm giaùn ñoïan
theo thôøi gian vaø taäp hôïp caùc giaù trò laø höõu haïn.
ÑH Kyõ thuaät Coâng ngheä
Hình 1.1: Moâ taû daïng tín hieäu töông töï vaø soá
- Moät heä thoáng thoâng tin ñöôïc duøng ñeå truyeàn vaø nhaän thoâng tin töø nôi naøy sang nôi
khaùc. Tuyø theo daïng thoâng tin caàn truyeàn, caùch xöû lyù thoâng tin trong quaù trình
truyeàn nhaän vaø cöï ly truyeàn coù theå phaân thaønh nhieàu loaïi heä thoáng khaùc nhau. Neáu
caên cöù vaøo daïng tín hieäu truyeàn coù theå taïm phaân laøm 3 loaïi thoâng tin chuû yeáu laø:
thoâng tin töông töï (analog communication), thoâng tin soá (digital communication)
thoâng tin soá lieäu (data communication).
- Thoâng tin truyeàn vaø xöû lyù trong caùc heä thoáng truyeàn tin ñöôïc bieåu thò döôùi daïng
caùc tín hieäu.
- Heä thoáng truyeàn tin truyeàn caùc tín hieäu töông töï ñöôïc goïi laø heä thoáng truyeàn tin
töông töï. Heä thoáng truyeàn tin truyeàn caùc tín hieäu soá ñöôïc goïi laø heä thoáng truyeàn tin
soá.
u(t)
t
c./ Tín hieäu soá nhò phaân ñöôïc bieåu thò döôùi daïng tín hieäu töông t
ö
ï
u(
t
)
u(
t
)
t t
0
0
a./ Tín hieäu töông töï b./ Tín hieäu rôøi raïc (soá)
Baøi giảng thông tin dữ liệu và mạng máy tính Chöông 1. Thoâng tin soá lieäu
- Trong caùc heä thoáng truyeàn tin coù söï tham gia cuûa caùc maùy tính, tin töùc hoaëc thoâng
tin ñöôïc bieåu thò döôùi daïng döõ lieäu, heä thoáng hoaëc maïng truyeàn tin ñoù ñöôïc goïi laø
heä thoáng hoaëc maïng truyeàn döõ lieäu.
- Döõ lieäu laø moät khaùi nieäm raát roäng, ôû ñaây thuaät ngöõ döõ lieäu (data) ñöôïc hieåu laø caùc
thoâng tin ñöôïc bieåu thò, löu tröõ döôùi daïng soá nhò phaân vaø vieäc truyeàn ñöôïc thöïc
hieän thoâng qua vieäc xöû lyù cuûa caùc maùy tính soá.
- Döõ lieäu ôû caû hai phiùa truyeàn tin vaø nhaän tin laø döõ lieäu soá nhöng trong quaù trình
truyeàn daãn döõ lieäu thì caùc döõ lieäu ñoù coù theå hoaëc laø daïng soá hoaëc laø daïng töông töï.
1.2 Moâ hình cuûa moät heä thoáng truyeàn döõ lieäu: goàm 5 thaønh phaàn
Hình 1.2: Moâ hình toång quaùt cuûa moät heä thoáng truyeàn döõ lieäu
- Thoâng ñieäp: laø tin hay döõ lieäu ñöôïc thoâng tin. Noù coù theå laø vaên baûn, hình aûnh, aâm
thanh hoaëc baát kyø söï keát hôïp naøo cuûa chuùng.
- Boä gôûi: laø thieát bò gôûi thoâng ñieäp döõ lieäu. Noù coù theå laø maùy tính, traïm laøm vieäc,
maùy ñieän thoaïi, camera…
- Boä nhaän: laø thieát bò nhaän thoâng ñieäp döõ lieäu. Noù coù theå laø maùy tính, traïm laøm vieäc,
maùy ñieän thoaïi, maùy thu hình…
- Moâi tröôøng truyeàn daãn (hoaëc keânh truyeàn daãn): laø phöông tieän ñeå mang thoâng ñieäp
töø maùy phaùt ñeán maùy thu. Coù raát nhieàu moâi tröôøng truyeàn daãn khaùc nhau nhö: caùc
ñöôøng daây ñieän thoaïi xoaén ñoâi, caùp song haønh, caùp ñoàng truïc, caùp quang, moâi
tröôøng voâ tuyeán nhö viba, radio, veä tinh…
- Nghi thöùc: moät nghi thöùc laø taäp hôïp quy luaät duøng ñieàu haønh thoâng tin döõ lieäu. Noù
tieâu bieåu cho moät thoûa öôùc giöõa caùc thieát bò truyeàn thoâng. Khoâng coù nghi thöùc, hai
thieát bò coù theå keát noái nhöng khoâng theå thoâng tin.
1.3 Moâi tröôøng truyeàn daãn
1.3.1 Moâi tröôøng höõu tuyeán:
a. Daây song haønh:
Hình 1.3: Daây song haønh
- Laø phöông tieän truyeàn daãn ñôn giaûn nhaát, 2 daây daãn caùch ly nhau vaø caû 2 xuyeân töï
do trong moâi tröôøng khoâng khí.
- Loaïi ñöôøng truyeàn naøy thích hôïp cho keát noái 2 thieát bò caùch xa nhau toái ña laø 50m,
toác ñoä bit khoaûng 19kbps.
- Haïn cheá:
+ Do tuï gheùp kyù sinh giöõa 2 ñöôøng daây Æ gaây nhieãu xuyeân keânh.
ÑH Kyõ thuaät Coâng ngheä Trang 2
Baøi giảng thông tin dữ liệu và mạng máy tính Chöông 1. Thoâng tin soá lieäu
+ Choáng nhieãu keùm do khoâng coù lôùp caùch ly veà ñieän ñoái vôùi moâi tröôøng beân ngoaøi Æ
xaùc suaát loãi cao.
+ Baêng thoâng heïp Æ toác ñoä thaáp
+ Khoâng truyeàn ñi xa ñöôïc
- Öu ñieåm: ñôn giaûn, reû tieàn.
b. Caùp xoaén:
Böôùc xoaén
Hình 1.4: Caùp xoaén
- Goàm 2 sôïi daây ñoàng caùch ñieän vaø xoaén laïi vôùi nhau. Khoaûng caùch giöõa 2 nuùt lieân
tieáp nhau ñöôïc goïi laø böôùc xoaén, böôùc xoaén caøng ngaén thì caøng laøm giaûm aûnh
höôûng cuûa tuï kyù sinh giöõa 2 ñöôøng daây.
- Khoaûng caùch keát noái giöõa 2 thieát bò coù theå leân tôùi 100m, toác ñoä khoaûng 100Mbps
- Coù 2 loaïi caùp xoaén:
+ Caùp xoaén khoâng coù lôùp baûo veä (UTP - Unshield Twisted Pair): khoâng coù boïc giaùp
beân ngoaøi Æ duøng trong maïng LAN vaø maïng ñieän thoaïi.
+ Caùp xoaén coù lôùp baûo veä (STP - Shield Twisted Pair): coù boïc 1 lôùp giaùp caùch ly beân
ngoaøi ñeå haïn cheá aûnh höôûng cuûa nhieãu.
c. Caùp ñoàng truïc:
Hình 1.5: Caùp ñoàng truïc
- Caùp ñoàng truïc caûi tieán ñöôïc 2 haïn cheá lôùn cuûa caùp song haønh vaø caùp xoaén: hieäu
öùng da vaø söï tieâu hao naêng löôïng cuûa tín hieäu do söï böùc xaï ôû taàn soá cao.
• Hieäu öùng da: khi toác ñoä bit caøng taêng Æ taàn soá tín hieäu caøng taêng Æ
doøng ñieän chæ taäp trung chaûy ôû beà maët ngoaøi cuûa daây daãn Æ ñieän trôû
cuûa daây daãn taêng. Do ñoù, khi taàn soá cuûa tín hieäu taêng thì söï suy hao
cuûa tín hieäu caøng nhieàu.
Nhôø coù lôùp boïc giaùp caùch ñieän baèng kim loaïi maø khi tín hieäu bò böùc xaï
Æ ñöa xuoáng mass Æ giaûm bôùt suy hao.
- Nhôø nhöõng öu ñieåm treân maø khoaûng caùch keát noái 2 thieát bò taêng leân ñöôïc khoaûng
vaøi traêm meùt, toác ñoä khoaûng 10Mbps
d. Caùp quang:
- Caáu taïo: goàm loõi caùp ñeå truyeàn tín hieäu vaø voû caùp. Trong ñoù chieát suaát voû nhoû hôn
chieát suaát loõi.
ÑH Kyõ thuaät Coâng ngheä Trang 3
Baøi giảng thông tin dữ liệu và mạng máy tính Chöông 1. Thoâng tin soá lieäu
Hình 1.6: Caùp quang
- Veà baûn chaát, caùp quang truyeàn taûi thoâng tin ñi döôùi daïng caùc tia saùng beân trong sôïi
thuûy tinh.
- Soùng aùnh saùng coù baêng thoâng roäng hôn soùng ñieän töø Æ ñieàu naøy cho pheùp caùp
quang ñaït ñöôïc toác ñoä truyeàn khaù cao, leân ñeán haøng traêm Mbps.
- Soùng aùnh saùng cuõng khaùng ñöôïc nhieãu ñieän töø vaø nhieãu xuyeân aâm.
- Caùp quang cuõng raát höõu duïng trong vieäc truyeàn caùc tín hieäu toác ñoä thaáp trong moâi
tröôøng xuyeân nhieãu naëng ví duï nhö ñieän cao theá, chuyeån maïch.
- Ngoaøi ra, caùp quang coøn duøng trong caùc nôi coù nhu caàu baûo maät cao vì raát khoù maéc
xen reõ (caâu troäm) veà maët vaät lyù.
- Quaù trình truyeàn nhaän tín hieäu ñöôïc thöïc hieän nhö sau:
+ Taïi nôi phaùt: söû duïng thieát bò chuyeån ñoåi tín hieäu töø ñieän sang quang söû duïng
LED, tín hieäu quang ñöôïc truyeàn ñi treân caùp quang.
+ Taïi nôi thu: tín hieäu thu ñöôïc seõ ñöôïc chuyeån ñoåi ngöôïc laïi töø quang sang ñieän
baèng caùch söû duïng photo-diode hay photo-transistor.
1.3.2 Moâi tröôøng voâ tuyeán
- Söû duïng phöông thöùc lan truyeàn cuûa soùng ñieän töø trong khoâng gian Æ söû duïng
anten.
- Ñeå coù theå böùc xaï tín hieäu vaøo khoâng gian döôùi daïng soùng ñieän töø thì ôû ñaàu ra cuûa
maùy phaùt phaûi coù anten phaùt. Theo lyù thuyeát tröôøng ñieän töø, kích thöôùc cuûa anten
phaùt khoâng nhoû hôn 1/10 ñoä daøi cuûa böôùc soùng phaùt xaï. Ví duï: muoán truyeàn tín
hieäu aâm thanh treân khoaûng caùch lôùn baèng soùng ñieän töø. Phoå cuûa tín hieäu tieáng noùi
thöôøng vaøo khoaûng 200Hz – 20kHz. Nhö vaäy, kích thöôùc cuûa anten phaùt phaûi lôùn
côõ vaøi chuïc km, ñoù laø ñieàu khoâng theå thöïc hieän ñöôïc trong thöïc teá. Do vaäy, phaûi
thöïc hieän ñieàu cheá tín hieäu ñeå chuyeån phoå cuûa tín hieäu leân phaïm vi taàn soá lôùn, ôû
ñoù, ta coù theå coù kích thöôùc hôïp lyù cuûa anten.
- Moät soá loaïi ñieàu cheá cô baûn:
o Ñieàu cheá töông töï: AM, PM, FM
o Ñieàu cheá soá: ASK, PSK, FSK, QAM
a. Ñöôøng truyeàn viba:
Hình 1.7: Moâ hình ñöôøng truyeàn viba
ÑH Kyõ thuaät Coâng ngheä Trang 4
Baøi giảng thông tin dữ liệu và mạng máy tính Chöông 1. Thoâng tin soá lieäu
ÑH Kyõ thuaät Coâng ngheä Trang 5
- Tuyeán lieân laïc viba coù ñaëc ñieåm laø anten phaùt vaø anten thu phaûi trong taàm nhìn
thaúng, phaûi coù tính ñònh höôùng cao.
- Soùng viba ñöôïc söû duïng trong tröôøng hôïp cung caáp caùc tuyeán thoâng tin khi coù söï
haïn cheá veà ñòa hình, khoâng cho pheùp xaây döïng caùc ñöôøng caùp noái.
Ví duï: vöôït soâng, sa maïc, ñoài nuùi hieåm trôû.
- Öu ñieåm: taàn soá cao, baêng thoâng roäng Æ bieân ñoä truyeàn raát cao, khoaûng caùch coù
theå leân tôùi 50km.
- Nhöôïc ñieåm: raát nhaïy vôùi thôøi tieát
b. Radio:
- Söû duïng trong tröôøng hôïp caùc traïm thoâng tin phaân boá thöa vaø roäng Æ vieäc keát noái
caùc ñöôøng truyeàn vaät lyù (caùp) laø khoâng hieäu quaû (veà kinh teá).
- Daõy taàn soá cuûa radio coù theå töø 30MHz – 1GHz, toác ñoä bit toái ña laø vaøi chuïc ñeán
vaøi traêm kbps.
- Öu ñieåm: cöï ly thoâng tin xa vaø ít nhaïy vôùi thôøi tieát hôn so vôùi viba.
c. Veä tinh
- Laø moät thieát bò thu phaùt ñöôïc phoùng leân töø maët ñaát sao cho söï chuyeån ñoäng cuûa noù
so vôùi maët ñaát laø ñöùng yeân (töùc laø veä tinh quay vôùi chu kyø 24giôø ñoàng boä vôùi
höôùng quay cuûa traùi ñaát). Vì theá, veä tinh naøy coøn coù teân goïi laø veä tinh ñòa tónh.
- Vò trí ñaët veä tinh vaø caùc traïm maët ñaát ñöôïc choïn sao cho veä tinh coù theå lieân laïc tröïc
tieáp vôùi caùc traïm thu vaø phaùt. Taàn soá duøng cho veä tinh ôû daûi GHz, moãi veä tinh
truyeàn vaø nhaän treân 2 taàn soá khaùc nhau.
Hình 1.8õ: Moâ hình truyeàn daãn veä tinh
- Veä tinh ñoùng vai troø laø boä chuyeån ñoåi trung gian giöõa boä phaùt vaø boä thu. Taïi traïm
phaùt, döõ lieäu ñöôïc ñieàu cheá vaø truyeàn leân veä tinh vôùi taàn soá fuplink. Veä tinh thu soùng
vaø seõ truyeàn laïi tôùi caùc traïm thu maët ñaát xaùc ñònh tröôùc nhôø duøng anten höôùng tính
vaø boä chuyeån ñoåi vôùi taàn soá fdownlink. Baêng taàn soá cuûa veä tinh nhö sau:
Bank Downlink (GHz) Uplink (GHz)
C 3.7 – 4.2 5.925 – 6.425
Ku 11.7 – 12.2 14 – 14.5
Ka 17.7 – 21 27.5 - 31
- ÖÙùng duïng: duøng ñeå truyeàn döõ lieäu trong caùc maïng xuyeân quoác gia hay trong caùc
tuyeán thoâng tin toác ñoä cao trong cuøng moät quoác gia.
1.4 Suy hao vaø meùo daïng:
Baát kyø tín hieäu naøo khi truyeàn treân ñöôøng truyeàn cuõng seõ bò aûnh höôûng do:
- Suy hao