27/06/2017
1
TRUYỀN SỐ LiỆU
Giảng Viên : Th.S Nguyễn Anh Vinh
Thông tin môn học
2
Mục tiêu:
Cung cấp các kiến thức về số liệu, kỹ thuật, quy tắc
truyền và môi trường truyền số liệu. Tài liệu tham khảo: 1. Data Communications and Networking, Nehrouz A.
Forouzan, McGraw-Hill, 2007.
2. Data and Computer Communications, William Stallings, 8th edition, Prentice Hall, 2007
3. Kỹ thuật truyền số liệu, Nguyễn Việt Hùng, Nguyễn Ngô Lâm, Nguyễn Văn Phúc, trường đại học SPKT, 2011.
1
27/06/2017
Nội dung môn học
3
(cid:1) Bài 1: Tổng quan về truyền dữ liệu và mạng (cid:1) Bài 2: Giao thức và cấu trúc mạng (cid:1) Bài 3: Truyền tải thông tin (cid:1) Bài 4: Môi trường truyền dẫn (cid:1) Bài 5: Kỹ thuật mã hóa tín hiệu (cid:1) Bài 6: Kỹ thuật truyền dữ liệu số (cid:1) Bài 7: Các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu (cid:1) Bài 8: Ghép kênh
1.4
Bài 1: Tổng quan về truyền dữ liệu và mạng
Giảng Viên : Th.S Nguyễn Anh Vinh
2
27/06/2017
Mô hình truyền thông
5
Source System
Destination System
Source
Receiver
Trans- mitter
Des- tination
Trans- mission System
Tác vụ truyền số liệu
6
(cid:2) Sử dụng hệ thống đường truyền (cid:2) Các chuẩn giao tiếp (cid:2) Tạo tín hiệu (cid:2) Đồng bộ tín hiệu (cid:2) Quản lý việc trao đổi dữ liệu (cid:2) Điều khiển luồng (cid:2) Phát hiện và sửa lỗi (cid:2) Địa chỉ (cid:2) Tìm đường (cid:2) Khôi phục (cid:2) Định dạng gói tin (cid:2) Bảo mật (cid:2) Quản trị mạng
3
27/06/2017
Mô hình truyền dữ liệu đơn giản
7
2 MẠNG 2 MẠNG
8
(cid:2) Giao tiếp điểm-điểm thường không thực tế
(cid:1) Các thiết bị cách xa nhau (cid:1) Số kết nối tăng đáng kể khi số các thiết bị cần giao tiếp
lớn
Wide-Area Network
Switching node
⇒ mạng truyền số liệu
Source system
Destination system
(cid:2) Chủ đề quan trọng: (cid:1) Tiêu chí mạng (cid:1) Phân loại mạng (cid:1) Giao thức
Source
Receiver
Dest ination
Trans mitter
Trans mission System
Local-Area Network
4
27/06/2017
2.1 Tiêu chí đánh giá
9
(cid:2) Hiệu năng
(cid:1) Phụ thuộc vào các phần tử trong mạng (cid:1) Tham số: độ trễ và lưu lượng
(cid:2) Độ tin cậy
(cid:1) Mức độ hỏng hóc của các phần tử trong mạng (cid:1) Tham số: tính sẵn sàng/ tính bền vững
(cid:2) Bảo mật
(cid:1) Bảo vệ dữ liệu để không bị xuống cấp/mất mát do:
(cid:1) Lỗi (cid:1) Mã độc
2.2 Phân loại
10
1. Cách thức kết nối
2. Cách thức bố trí
3. Chế độ truyền
4. Cự ly kết nối
5
1. Cách thức kết nối (cấu hình đường dây)
27/06/2017
11
(cid:2) Cấu hình điểm - điểm: (cid:1) Truyền dẫn 2 thiết bị
chiếm toàn dung lượng kênh
(cid:1) Ví dụ: điều khiển TV bằng bộ remote.
(cid:2) Cấu hình đa điểm:
(cid:1) Dung lượng kênh được chia sẻ theo thời gian
2. Cách thức bố trí (tôpô - Topology)
12
(cid:2) Có 5 dạng tôpô: lưới, sao, cây, bus và
vòng, và một dạng Tôpô hỗn hợp.
6
27/06/2017
Dạng lưới(Mesh)
13
(cid:2) Ưu điểm:
(cid:1) Không cần bài toán
lưu thông
(cid:1) Tôpô lưới rất bền
vững
(cid:1) Tính riêng tư, bảo mật
cao
(cid:1) Phát hiện và sửa lỗi
nhanh (cid:2) Nhược điểm:
(cid:1) Chi phí lắp đặt cao (cid:1) Mở rộng khó khăn
(cid:3) Mạng n thiết bị cần n(n- 1)/2 kết nối. (cid:3) Mỗi thiết bị cần có (n-1) cổng vào/ra (I/O)
Dạng sao (Star)
14
(cid:2) Ưu điểm:
(cid:1) Chi phí thấp hơn tôpô
lưới.
(cid:1) Tính bền vững cao. (cid:1) Dễ phát hiện lỗi.
(cid:2) Nhược điểm: (cid:1) Chi phí Hub. (cid:1) Tính bảo mật không
cao.
(cid:1) Mở rộng thiết bị có giới
hạn.
(cid:3) Mạng n thiết bị cần n kết nối. (cid:3) Mỗi thiết bị cần có 1 cổng I/O
(cid:1) Khoảng cách giữa Hub và thiết bị có giới hạn.
7
27/06/2017
Dạng cây (Tree)
15
(cid:2) Có ưu và nhược
điểm giống với dạng sao.
(cid:2) Ưu điểm bổ sung
(cid:1) Tăng số thiết bị kết nối với hub trung tâm và tăng cự ly lan truyền tín hiệu. (cid:1) Cho phép phân cấp
(cid:3) Là biến thể của dạng sao (cid:3)Số kết nối = số thiết bị (n) + số hub phụ (m) (cid:3)Mỗi thiết bị cần có 1 cổng I/O
mạng và tạo mức ưu tiên cho các thiết bị.
Dạng thẳng hàng (bus)
16
(cid:2) Ưu điểm:
(cid:1) Hiệu qủa sử dụng kết
nối cao.
(cid:1) Dễ lắp đặt, thay đổi vị
trí lắp đặt thiết bị.
(cid:2) Nhược điểm:
(cid:1) Khó gắn thêm thiết bị
vào.
(cid:3) Là dạng cấu hình đa điểm. (cid:3) Điểm nối (tap) thường bị tổn hao nhiệt từ nhánh rẽ (drop line)
(cid:1) Tín hiệu từ các điểm nối phản xạ làm giảm chất lượng truyền tín hiệu.
(cid:1) Tính bền vững kém.
8
27/06/2017
Dạng vòng (ring)
17
(cid:2) Ưu điểm:
(cid:1) Tương đối dễ thiết lập và tái cấu trúc (cid:1) Phát hiện lỗi tương
đối đơn giản (cid:2) Nhược điểm:
(cid:1) Tín hiệu di chuyển
(cid:3) n thiết bị cần cần n kết nối. (cid:3) Mỗi thiết bị có một ngõ phát và một ngõ thu.
trong mạng chỉ theo một chiều nên chậm.
(cid:1) Tính bền vững thấp.
Ví dụ
18
(cid:2) Tính số kết nối để kết nối 8 thiết bị theo tôpô:
(cid:1) Dạng Lưới (cid:1) Dạng sao (cid:1) Dạng cây (cid:1) Dạng bus (cid:1) Dạng vòng
9
27/06/2017
Dạng hỗn hợp
19
(cid:2) Tồn tại ít nhất 2
dạng trong các dạng tôpô sau: lưới, sao, bus và vòng.
(cid:2) Kết hợp cấu hình
nhiều mạng con để thành một mạng lớn.
(cid:4) Tôpô hỗn hợp gồm: 1 mạng trục dạng sao có kết nối với 3 tôpô: bus (4 thiết bị), vòng (4 thiết bị) và sao (3 thiết bị).
3. Chế độ truyền
20
(cid:2) Đơn công (Simplex): phát thanh, truyền hình,…
(cid:2) Bán song công (Half- duplex): Bộ đàm
(cid:2) Song công (Full-duplex = duplex): Điện thoại di động
10
27/06/2017
4. Cự ly kết nối
21
(cid:2) Mạng cục bộ (LAN: Local Area Network) (cid:2) Mạng đô thị (MAN: Metropolitan Area Network) (cid:2) Mạng diện rộng (WAN: Wide Area Network)
Mạng cục bộ LAN
22
(cid:2) Cự ly ngắn: khoảng vài km (cid:2) Cấu hình thường dùng là bus, vòng và sao. (cid:2) Tốc độ truyền dẫn hiện nay 100 Mb/s, có thể lên tới Gb/s.
11
27/06/2017
Mạng đô thị MAN
23
(cid:2) Phạm vi hoạt động: tỉnh, thành phố (cid:2) Ví dụ: mạng truyền hình cáp, mạng kết nối nhiều mạng LAN
thành mạng lớn hơn.
Mạng diện rộng WAN
24
(cid:2) Cung cấp truyền dẫn dữ liệu, hình ảnh, thoại, và video trong
diện rộng (quốc gia, lục địa và toàn cầu)
12
27/06/2017
Mạng WAN: ví dụ
25
(cid:2) WAN chuyển mạch: (cid:1) Kết nối router với
mạng LAN hoặc WAN (X.25, ATM, …) (cid:2) WAN điểm – điểm:
(cid:1) Một đường thuê bao riêng từ một máy tín hoặc một mạng LAN đến nhà cung cấp dịch vụ ISP
Mạng hỗn hợp
26
13
27/06/2017
Mạng toàn cầu Internet
27
Câu hỏi ôn tập
28
1. Hãy trình bày khái niệm về thông tin, dữ liệu. 2. Mục đích của hệ thống truyền thông dữ liệu là gì? Hệ truyền hình cáp có phải là hệ thống truyền thông dữ liệu không? Hãy kể tên một hệ thống truyền thông dữ liệu?
3. Hệ thống máy tính của Hutech có phải là hệ truyền thông dữ
liệu không?
4. Trong các hệ thống truyền thông, tín hiệu dùng để làm gì? 5. Cho biết các thành phần vật lý chính của hệ thống truyền
thông dữ liệu.
14
27/06/2017
29
HẾT BÀI 1
Bài 2: Giao thức và mô hình mạng
Giảng Viên : Th.S Nguyễn Anh Vinh
15
27/06/2017
NỘI DUNG NỘI DUNG
1) Kiến trúc truyền thông máy tính
2) Mô hình OSI
3) Mô hình (bộ giao thức) TCP/IP
Kiến trúc truyền thông máy tính
(cid:2) Ứng dụng truyền file
(cid:1) Nguồn thiết lập kết nối (báo cho mạng biết đâu là đích) (cid:1) Nguồn đảm bảo đích sẵn sàng nhận dữ liệu (cid:1) Ứng dụng truyền file trên h/t nguồn phải đảm bảo chương trình
quản lý file trên h/t đích sẵn sàng nhận và lưu trữ file
(cid:1) Nếu định dạng file dùng trên 2 h/t không tương thích, một hoặc
cả 2 h/t phải thực hiện chức năng chuyển đổi
(cid:2) Tác vụ giao tiếp được phân nhỏ thành các mô đun (cid:2) Ví dụ: truyền file có thể được phân thành 3 mô đun
(cid:1) Truyền file (cid:1) Dịch vụ giao tiếp (cid:1) Truy xuất mạng
16
27/06/2017
Ví dụ kiến trúc phân cấp
Nghi thức giao tiếp (giao thức)
(cid:5) Các thành phần chính của một
(cid:2) Dùng để giao tiếp giữa các thực thể trong một hệ thống (cid:1) Thực thể
nghi thức giao tiếp (cid:6) Ngữ pháp (syntax)
(cid:7) Định dạng dữ liệu (cid:7) Mức tín hiệu (cid:6) Ngữ nghĩa (semantic)
(cid:1) Có khả năng gởi/nhận thông tin (cid:1) Ứng dụng người dùng (cid:1) Thư điện tử (cid:1) Thiết bị đầu cuối
(cid:1) Hệ thống
(cid:1) Đối tượng vật lý, chứa một
hoăc nhiều thực thể
(cid:1) Máy tính (cid:1) Thiết bị đầu cuối (cid:1) Cảm biến từ xa
(cid:7) Thông tin điều khiển (cid:7) Xử lý lỗi (cid:6) Định thời (timing) (cid:7) Đồng bộ (cid:7) Tuần tự
(cid:1) Phải cùng “nói” một ngôn ngữ
17
27/06/2017
Việc chuẩn hóa cấu trúc giao thức
(cid:2) Yêu cầu cho các thiết bị liên kết với nhau (cid:2) Các nhà cung cấp có thể mở rông thị trường (cid:2) Khách hàng dễ dàng tìm các thiết bị hợp chuẩn (cid:2) 2 chuẩn thông dụng
(cid:1) Mô hình OSI (Open System Interconnection) (cid:1) Bộ giao thức (mô hình) TCP/IP
(cid:2) Ngoài ra còn có Systems Network Architecture
(SNA) của IBM
Mô hình mạng ISO/OSI
Real System Environment
(cid:2) 7 lớp
Application Layer
Presentation Layer
Session Layer
Transport Layer
(cid:1) Ứng dụng (Application) (cid:1) Trình bày (Presentation) (cid:1) Giao dịch (Session) (cid:1) Vận chuyển (Transport) (cid:1) Mạng (Network) (cid:1) Liên kết dữ liệu (Data link) (cid:1) Vật lý (Physical)
Network Layer
(cid:2) 4 Lớp dưới (từ vận
Datalink Layer
chuyển trở xuống) cần phải chuẩn hóa.
Physical Layer
18
27/06/2017
Mô hình mạng ISO/OSI
Mô hình mạng ISO/OSI
Layer 7 Application
Service to Layer N+1
Layer N entity
Layer N
Protocol with peer Layer N
Total Communication Function
Decompose (modularity, information-hiding)
Service from Layer N-1
Layer 1 Physical
OSI-wide standards (e.g. network management, security)
19
27/06/2017
Lớp ứng dụng (lớp 7)
(cid:2) Cung cấp ứng dụng và giao diện cho người sử dụng.
(cid:2) Ví dụ: Máy A sử dụng ứng dụng internet explorer (IE) để
truy cập vào trang web: http://www.hutech.edu.vn/ ở máy B
(cid:2) Đóng gói dữ liệu và chuyển xuống lớp trình diễn (cid:2) Data: địa chỉ web (cid:2) H 7: thông tin về ứng dụng IE
Lớp trình bày (lớp 6)
(cid:2) Cung cấp định dạng dữ liệu được dùng để truyền dữ liệu giữa các máy tính nối mạng (chuyển đổi mã ký tự, mã hóa dữliệu, nén dữ liệu…)
(cid:2) Ví dụ: máy A dùng ASCII, máy B dùng UNICODE. (cid:2) Đóng gói dữ liệu và chuyển xuống lớp giao dịch. (cid:2) H6: thông tin về loại định dạng
2.40
20
27/06/2017
Lớp giao dịch (lớp 5)
(cid:2) Cho phép 2 ứng dụng tạo, sử dụng và xóa kết nối (cid:2) Có khả năng nhận dạng tên và các chức năng khác (security,
recovery) cần thiết cho 2 máy tính nối kết qua mạng.
(cid:2) Cung cấp cơ chế điều khiển việc truyền thông điệp giữa các ứng dụng (trợ giúp danh bạ, quyền truy cập, chức năng tính cước, …)
(cid:2) Đóng gói gởi xuống lớp giao vận. (cid:2) H5: thông tin nhận biết của lớp 5.
2.41
Lớp vận chuyển (lớp 4)
(cid:3) Chịu trách nhiệm quản lý và chuyển vận dữ kiện giữa hai máy gửi và
máy nhận.
(cid:3) Cung cấp dịch vụ gửi dữ liệu có tin cậy (TCP) hay không tin cậy (UDP). (cid:3) Dữ liệu nhận được từ lớp giao dịch được chia thành các đoạn dữ liệu nhỏ
hơn (segment).
(cid:3) Các đoạn dữ liệu sẽ được tái hợp trở lại thành dữ liệu ban đầu ở máy
nhận.
(cid:3) Đóng gói gởi xuống lớp mạng. (cid:3) H4: thông tin của lớp 4.
2.42
21
27/06/2017
Lớp mạng (lớp 3)
(cid:2) Trung chuyển các gói giữa lớp vận chuyển vào lớp liên kết dữ liệu (cid:2) Đánh địa chỉ gói và dịch địa chỉ luận lý (IP) thành địa chỉ vật lý
(MAC)
(cid:2) Tìm đường kết nối với máy tính khác thông qua mạng (cid:2) Đóng gói gởi xuống lớp liên kết dữ liệu (cid:2) H3: thông tin của lớp 3, quan trọng có địa chỉ IP của nguồn gửi và
nguồn nhận.
2.43
Lớp liên kết dữ liệu (lớp 2)
(cid:2) Đóng khung: xác định đầu và cuối các gói (cid:2) Phát hiện lỗi: xác định gói nào có lỗi đường truyền (cid:2) Sửa lỗi: cơ chế truyền lại ARQ (Automatic Repeat Request) (cid:2) Kết hợp chặt chẽ với tầng vật lý thông qua địa chỉ vật lý. (cid:2) Đóng gói gởi xuống lớp vật lý. (cid:2) H2, T2: thông tin của lớp 2, thông tin quan trọng: MAC của
nguồn gửi và nguồn nhận.
2.44
22
27/06/2017
Lớp vật lý (lớp 1)
(cid:2) Điều khiển việc truyền dữ liệu (chuỗi các bit) thực sự trên cáp/mạng (ví dụ: PSTN, X25, ISD N, ADSL, Cable, Optical Fibre, leased line, Frame relay, ATM…)
(cid:2) Định nghĩa tín hiệu điện, trạng thái đường truyền, mã
hóa thông tin và kiểu kết nối được sử dụng
2.45
Lớp vật lý (lớp 1)
(cid:2) Điều khiển việc truyền dữ liệu (chuỗi các bit) thực sự trên cáp/mạng (ví dụ: PSTN, X25, ISD N, ADSL, Cable, Optical Fibre, leased line, Frame relay, ATM…) (cid:2) Định nghĩa tín hiệu điện, trạng thái đường truyền, mã
hóa thông tin và kiểu kết nối được sử dụng
2.46
23
27/06/2017
Dòng Dữ liệu truyền theo mô hình OSI
2.47
(cid:3) Máy nhận xử lý dữ liệu thu được từ tầng 1 đi ngược trở lên tầng 7. (cid:3) Ở mỗi lớp, tham khảo Header của tầng mình, xử lý thích ứng và sau
đó tháo bỏ header của mình để chuyển lên tầng kế.
(cid:3) Sau cùng, máy nhận có dữ liệu và đáp ứng yêu cầu của máy gửi
(gởi về trang chủ trường Hutech)
Dữ liệu theo mô hình OSI
24
27/06/2017
Bộ giao thức TCP/IP
(cid:2) Hệ thống lý thuyết ra đời quá trễ (cid:1) TCP/IP đang là tiêu chuẩn thực tiễn
(cid:2) Phát triển bởi quân đội Mỹ cho mạng chuyển mạch gói của quân
đội (ARPANET)
(cid:2) Hiện được sử dụng trên mạng Internet toàn cầu (cid:2) Không có mô hình chính thức nhưng có các tầng:
(cid:1) Ứng dụng (tích hợp 3 lớp trên cùng của mô hình OSI), (cid:1) Vận chuyển (tương đương với lớp Vận chuyển của OSI) (cid:1) Internet (tương đương với lớp Mạng nhưng chỉ sử dụng
giao thức IP để định địa chỉ logic cho các máy tính)
(cid:1) Truy cập mạng (cid:1) Vật lý
Mô hình TCP/IP
Destination System
Source System
Source
Receiver
Trans- mitter
Des- tination
Trans- mission System
25
27/06/2017
Chức năng các lớp trong TCP/IP
(cid:2) Lớp vật lý
– Giao tiếp vật lý giữa thiết bị và môi trường truyền – Tính chất của môi trường truyền, mức tín hiệu, tốc độ truyền…
(cid:2) Lớp truy xuất mạng
– Trao đổi dữ liệu giữa thiết bị và mạng truyền – Cung cấp chức năng tìm đường giữa 2 thiết bị trong cùng 1 network – Yêu cầu các dịch vụ từ mạng truyền (priority)
(cid:2) Lớp Internet
– Cung cấp chức năng tìm đường giữa 2 thiết bị thuộc 2 mạng khác nhau – Còn được hiện thực trong các router
(cid:2) Lớp transport
– Đảm nhận việc truyền dữ liệu tin cậy giữa 2 ứng dụng – Chắc chắn dữ liệu đi đến đích, các gói dữ liệu đến đúng thứ tự đã gửi
(cid:2) Lớp ứng dụng
– Cung cấp cho các ứng dụng các dịch vụ để truy cập mạng
So sánh hai mô hình OSI và TCP/IP
26
27/06/2017
So sánh hai mô hình OSI và TCP/IP
OSI Reference Model
TCP/IP Protocol Suite
Layer
Function
Protocol
1
Application
DNS
Telnet
FTP
TFTP
SMTP
2
Presentation
Others
3
Session
TCP
UDP
4
Transport
ICMP
5
Network
IP
ARP
RARP
6
Datalink
Ethernet
TokenRing
Other
7
Physical
Địa chỉ lớp trong TCP/IP
27
27/06/2017
Địa chỉ vật lý
2.55
(cid:3) Máy tính địa chỉ vật lý 10 gửi một frame đến máy
tính địa chỉ vật lý 87 qua mạng LAN topo bus. (cid:3) Biểu diễn bằng: 6-byte (12 chữ số thập lục phân).
Ví dụ: 07:01:02:01:2C:4B
(cid:3) Khác nhau giữa các chặng (hop).
Địa chỉ IP (luân lý)
2.56
28
27/06/2017
Địa chỉ cổng
(cid:2) Địa chỉ cổng đại diện bằng một số thập phân 16-bit. Ví dụ:
753
(cid:2) Không đổi từ nguồn tới đích.
2.57
58
HẾT BÀI 2
29
27/06/2017
BÀI 3: TRUYỀN TẢI THÔNG TIN
Giảng viên: Th.S Nguyễn Anh Vinh
Nội dung
3.1 Dữ liệu và tín hiệu 3.2 Tín hiệu tương tự 3.3 Tín hiệu số 3.4 Sự suy thoái tín hiệu 3.5 Năng lực kênh truyền
30
27/06/2017
Truyền dẫn tín hiệu
(cid:2) Thiết bị phát (cid:2) Thiết bị thu (cid:2) Môi trường chuyền dẫn
(cid:1) Có định hướng: dây soắn cặp, dây cáp quang (cid:1) Không có định hướng: không khí, nuớc, chân không …
Tần số, phổ và băng thông
(cid:2) Các khái niệm về miền thời gian
(cid:1) Tín hiệu tương tự (Analog signal): không có thay đổi
đột ngột
(cid:1) Tín hiệu số (Digital signal): Thay đổi từ một mức sang
một mức khác
(cid:1) Tín hiệu tuần hoàn: có chu kỳ theo thời gian (cid:1) Tín hiệu không tuần hoàn: Không có chu kỳ
31
27/06/2017
Tín hiệu tương tự và tín hiệu số
Tín hiệu tuần hoàn
32
27/06/2017
Sóng Sin: s(t) = A sin(2πft +Φ)
(cid:2) Biên độ (Peak Amplitude - A)
(cid:1) Cao độ lớn mạnh nhất của tín hiệu
(cid:2) Tần số (Frequency - f)
(cid:1) Nhịp độ thay đổi của tín hiệu (cid:1) Tín bằng Hertz (Hz) hoặt là số chu kỳ trong 1 giây (cid:1) Chu kỳ - thời gian cho vòng thay đổi (cid:1) T=1/f
(cid:2) Pha (Φ): Vị trí tương đối của sóng so với gốc thời
gian
Biên độ của sóng sin (A)
3.66
33
27/06/2017
Chu kỳ và Tần số của sóng sin
3.67
Chu kỳ và tần số của sóng sin
3.68
34
27/06/2017
Pha của sóng sin
3.69
Ví dụ
70
(cid:2) Một sóng sin lệch 1/6 chu kỳ theo gốc thời gian. Tính góc pha theo độ và theo radian?
Giải Một chu kỳ là 3600, vậy 1/6 chu kỳ là:
35
27/06/2017
Bước sóng (λ) và chu kỳ (T)
(cid:2) Khoảng cách lan truyền của sóng cho 1 chu kỳ (cid:2) Giả sử sóng có tốc độ v
(cid:1) λ= vT (cid:1) λf = v (cid:1) c = 3*108 m/s (tốc độ ánh sáng)
Sóng sin trong miền thời gian và miền tần số
3.72
36
Sóng tổng hợp trong miền thời gian và miền tần số
27/06/2017
3.73
Các khái niệm miền tần số
(cid:4) Tín hiệu được tạo từ tín hiệu hỗn hợp gồm nhiều
tần số
(cid:2) Thành phần bao gồm nhiều sóng sin (cid:2) Có thể quan sát (với biến đổi Fourier) với mỗi một
tín hiệu có nhiều thành phần sóng sin
(cid:2) Có thể vẽ trong miền tần số
37
27/06/2017
Cộng các tần số (T=1/f)
Tín hiệu
38
27/06/2017
Biểu diễn trong miền tần số của Tín hiệu hỗn hợp tuần hoàn
3.77
(cid:2) Ví dụ như 3 hệ thống cảnh báo, mỗi hệ thống có một tần số
khác nhau (không thường gặp trong truyền số liệu)
Biểu diễn trong miền tần số của Tín hiệu hỗn hợp không tuần hoàn
3.78
(cid:2) Tín hiệu được tạo ra bằng microphone hoặc điện
thoại.
39
27/06/2017
Phổ và băng thông
(cid:2) Phổ (spectrum)
(cid:1) Phạm vi của các tần số có chứa tín hiệu
(cid:2) Băng thông tuyệt đối (Absolute bandwidth)
(cid:1) Độ rộng phổ (được đo bằng sự chênh lệch tần số cao
nhất và thấp nhất)
Băng thông
3.80
(cid:2) Băng thông của tín hiệu tổng hợp là độ sai biệt của tần số
cao nhất và thấp nhất chứa trong tín hiệu đó.
40
27/06/2017
Băng thông
A
F
500
2500
Bandwidth = 2500 – 500 = 2000 Hz
(cid:2) Băng thông tuyệt đối (cid:2) Băng thông hiệu dụng
Tần số của tín hiệu
Miền tần số
Miền thời gian
A
A
T
F
0
1 giây (s)
A
A
f
T
F
f
A
A
2f
F
T
2f
41
27/06/2017
Phổ của tín hiệu
F (Hz)
300
f = 300 Hz
F (Hz)
600
600 Hz
F (Hz)
700
700 Hz
F (Hz)
Ví dụ 1
3.84
(cid:2) Cho một tín hiệu tổng hợp, khi phân ly nó được 5 sóng sin tương ứng với các tần số 100, 300, 500, 700, và 900 Hz. Hãy xác định băng thông và vẽ phổ tần số. Biết 5 thành phần sóng sin đều có biên độ10 V.
42
27/06/2017
Ví dụ
3.85
1) Cho một tín hiệu tổng hợp có băng thông 20 Hz, tần số cao nhất là 60 Hz. Xác định tần số nhỏ nhất. Vẽ phổ tần biết tất cả các tần số có cùng biên độ.
2) Cho một tín hiệu hỗn hợp không tuần hoàn có băng thông 200 kHz, tần số chính giữa bằng 40 kHz và biên độ đỉnh 20 V. Hai tần số thấp nhất và cao nhất có biên độ bằng 0. Vẽ miền tần số của tín hiệu.
Tốc độ truyền dữ liệu và băng thông
(cid:2) Mỗi một đường truyền đều có một dải giới hạn về
tần số
(cid:2) Điều này giới hạn tốc độ truyền mà đường truyền
đó có thể mang
43
27/06/2017
Truyền tải dữ liệu tương tự và số
(cid:2) Dữ liệu: các thực thể mang nội dung (cid:2) Tín hiệu: Dòng điện hoặc điện từ thể hiện dữ liệu (cid:2) Truyền tải: Truyền dữ liệu bằng cách lan truyền và
xử lý các tín hiệu
Dữ liệu tương tự và dữ liệu số
(cid:2) Tương tự
(cid:1) Có giá trị liên tục trong một khoảng thời gian (cid:1) Ví dụ: âm thanh, video
(cid:2) Số
(cid:1) Có giá trị rời rạc (cid:1) Ví dụ: ký tự, số nguyên
44
27/06/2017
Phổ của âm thoại (tương tự)
Tín hiệu tương tự và tín hiệu số
(cid:2) Thể hiện bởi loại dữ liệu được lan truyền (cid:2) Tương tự
(cid:1) Có giá trị liên tục (cid:1) Có nhiều môi trường truyền dẫn: dây đồng, cáp
quang ..
(cid:1) Băng thông của giọng nói từ 100Hz đến 7kHz (cid:1) Băng thông của điện thoại từ 300Hz đến 3400Hz (cid:1) Băng thông của Video 4MHz (cid:2) Số: có 2 hoặc nhiều mức điện áp
45
27/06/2017
Tín hiệu số
3.91
(cid:2) Tín hiệu số đơn
mức: một mức biểu diễn cho một bit. (cid:2) Tín hiệu số đa mức: một mức biểu diễn cho nhiều bit.
Ví dụ 1: tín hiệu số đa mức
3.92
(cid:2) Một tín hiệu số có 8 mức. Cho biết có thể
truyền bao nhiêu bit cho mỗi mức? Giải:
(cid:2) Ta tính số bit theo công thức sau:
Số bit trong một mức = log28 = 3.
(cid:2) Vậy mỗi mức tín hiệu có thể truyền được 3 bit.
46
27/06/2017
Ưu và nhược điểm của tín hiệu số
(cid:2) Rẻ hơn (cid:2) Ít bị ảnh hưởng của nhiễu (cid:2) Suy hao nhiều hơn
(cid:1) Các xung trở nên tròn và nhỏ đi (cid:1) Có thể dẫn tới mất mát thông tin
Dữ liệu và tín hiệu
(cid:2) Thông thường người ta sử dụng tín hiệu số cho dữ liệu số, tín hiệu tương tự cho dữ liệu tương tự (cid:2) Có thể sử dụng tín hiệu tương tự để mang dữ liệu
số: dùng Modem
(cid:2) Có thể sử dụng tín hiệu số để mang dữ liệu tương
tự: Đĩa CD audio
47
27/06/2017
Tín hiệu tuần tự mang dữ liệu tương tự và dữ liệu số
Tín hiệu số mang dữ liệu tương tự và dữ liệu số
48
27/06/2017
Việc truyền tín hiệu tương tự
(cid:2) Tín hiệu tương tự được truyền không cần quan
tâm đến nội dung
(cid:2) Có thể là dữ liệu tương tự hay số (cid:2) Năng lương tín Bị suy giảm theo khoảng cách (cid:2) Có thể sử dụng bộ khuếch đại để bù lại suy hao (cid:2) Khắc phục được suy giảm và không khuếch đại
nhiễu
Việc truyền tín hiệu số
(cid:2) Phải quan tâm đến nội dung (cid:2) Thông tin có thể bị ảnh hưởng của nhiễu, suy giảm
…
(cid:2) Có thể sử dụng bộ tiếp sức: bộ tiếp sức nhận tín
hiệu, nhận biết các bit, truyền tiếp
(cid:2) Khắc phục được suy giảm và không khuếch đại
nhiễu
49
27/06/2017
Ưu điểm của truyền tín hiệu số
(cid:2) Kỹ thuật số: giá rẻ với kỹ thuật LSI/VLSI (cid:2) Toàn vẹn thông tin: Có thể dùng với khoảng cách
xa trên đường truyền chất lượng thấp
(cid:2) Khả năng sử dụng
(cid:1) Tiết kiệm khi sử dụng các đường băng thông cao (cid:1) Dễ đa nhập (multiplexing) với các kỹ thuật số
(cid:2) Bảo mật: dùng mã hóa (cid:2) Tính thống nhất: Có thể truyền cả dữ liệu tuần tự
và số như nhau
Sai số đường truyền
(cid:2) Tín hiệu nhận có thể khác với tín hiệu truyền (cid:2) Tương tự: Giảm chất lượng tín hiệu (cid:2) Số: các bit sai (cid:2) Nguyên nhân: (cid:1) Suy giảm (cid:1) Méo tín hiệu (cid:1) Nhiễu
50
27/06/2017
Sự suy giảm tín hiệu
(cid:2) Khi một tín hiệu lan truyền qua một môi trường truyền, cường
độ (biên độ) của tín hiệu bị suy giảm (theo khoảng cách)
(cid:2) Tùy thuộc vào môi trường truyền dẫn (cid:2) Độ suy hao đo bằng đơn vị decibel (dB)
(cid:1) Attenuation = 10log10(P2/P1) (dB)
(cid:1) P1: công suất của tín hiệu ngo vao (W) (cid:1) P2: công suất của tin hieu ngo ra (W)
(cid:1) Decibel (dB) là giá trị sai biệt tương đối (cid:1) Công suất suy giảm ½ → độ hao hụt là 3dB (cid:1) Công suất tăng gấp đôi → độ lợi là 3dB
Ví dụ sự suy hao
1. Khi tín hiệu truyền qua môi trường thì công suất
của nó bị giảm còn một nửa, tức là P2 = (1/2)P1. Tính độ suy hao công suất tín hiệu.
2. Khi tín hiệu qua bộ khuếch đại, công suất của nó
tăng lên 10 lần, tức là P2 = 10P1. Tìm độ lợi công suất tín hiệu
3. Độ suy hao của cáp là −0.3 dB/km, Công suất ở đầu sợi cáp là 2 mW. Tìm công suất của tín hiệu sau 5 km?
51
27/06/2017
Méo dạng tín hiệu
(cid:2) Chỉ xảy ra trong môi trường truyền dẫn
hữu tuyến
(cid:2) Vận tốc lan truyền thay đổi theo tần số (cid:1)Vận tốc cao nhất ở gần tần số trung tâm (cid:1)Các thành phần tần số khác nhau sẽ đến đích ở
các thời điểm khác nhau
Nhiễu
(cid:2) Nhiễu là thành phần không mong muốn xuất hiện tại nơi thu có khả năng làm xấu tín hiệu.
52
27/06/2017
Nhiễu: phân loại
(cid:2) Nhiễu nhiệt
(cid:1) do dao động nhiệt của các điện tử trong chất dẫn (cid:1) Khắc phục: dùng máy điều hoà.
(cid:2) Nhiễu điều chế
(cid:1) Tín hiệu nhiễu có tần số là tổng hoặc hiệu tần số của các tín hiệu dùng
chung môi trường truyền
(cid:1) Khắc phục: không dùng các thiết bị tạo điện từ trường trong lúc truyền số
liệu.
(cid:2) Nhiễu xuyên kênh (crosstalk)
(cid:1) Tín hiện từ đường truyền này ảnh hưởng sang các đường truyền khác (cid:1) Khắc phục: dùng dây chống nhiễu như cáp STP
(cid:2) Nhiễu xung
(cid:1) Do các thiết bị công suất, tia chớp… (cid:1) Khắc phục: dùng chống sét, không đóng ngắt các thiết điện trong phòng
truyền số liệu.
Tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SNR)
3.106
(cid:2) để đo chất lượng hệ thống. (cid:2) Là tỉ số giữa công suất tín hiệu trên công suất nhiễu. (cid:2) Thường dùng đơn vị dB: SNRdB
53
27/06/2017
Ví dụ về SNR
(cid:2) Công suất tín hiệu là 10 mW và công suất nhiễu là
1µW. Xác định SNR và SNRdB ?
Khả năng của kênh truyền
(cid:2) Tốc độ truyền dữ liệu (Data rate)
(cid:1) Tính bằng bit/giây (cid:1) Tốc độ mà dữ liệu có thể truyền đi
(cid:2) Băng thông
(cid:1) Tính bằng số chu kỳ trong một giây (Hz) (cid:1) Hạn chế bở thiết bị chuyền/nhận và đường truyền (cid:1) Có thể truyền nhiều hơn một bit ứng với mỗi thay đổi
của tín hiệu trên đường truyền.
54
27/06/2017
Định lý Nyquist
(cid:2) Nếu băng thông là B thì tốc độ tín hiệu cao nhất là
2B
(cid:2) C = 2Blog2M
(cid:1) C : tốc độ truyền tín hiệu cực đại (bps) khi kênh truyền
không có nhiễu
(cid:1) B : băng thông của kênh truyền (Hz) (cid:1) M = 2n : số mức tín hiệu
Tốc độ kênh truyền
55
27/06/2017
Bit rate
Dung lượng Shannon
(cid:2) Xét tốc độ truyền, nhiễu và tỷ lệ lỗi (cid:2) Tốc độ càng cao dẫn đến thời gian cho một bit ngắn đi và một xuất hiện của nhiễu sẽ tác động đến nhiều bits. Với một mức nhiễu thì tốc độ truyền càng cao dẫn đến tỷ lệ lỗi càng nhiều.
(cid:2) Signal to Noise ratio:
(cid:1) SNRdb = 10 x log10 (S/N) (dB) (cid:1) SNR = S/N (cid:1) S : công suất tín hiệu (cid:1) N : công suất nhiễu
(cid:2) Dung lượng Shannon
C = B x log2 (1 + SNR) (bps) (cid:1) C : tốc độ truyền t/h cực đại khi kênh truyền không lỗi
56
27/06/2017
HẾT BÀI 3
BÀI 4 MÔI TRƯỜNG TRUYỀN DẪN
Giảng viên: Th.S Nguyễn Anh Vinh
57
27/06/2017
Môi trường truyền dẫn
115
Phân loại
116
58
27/06/2017
Môi trường có định hướng
117
(cid:2) Cung cấp kết nối vật lý từ thiết bị phát với thiết bị thu
(cid:2) Gồm:
(cid:1) Cáp xoắn cặp (twisted-pair)
(cid:1) Cáp đồng trục (coaxial cable)
(cid:1) Cáp quang (optical fiber)
Cáp đồng xoắn cặp: twisted-pair
118
(cid:2) Tách rời (cid:2) Xoắn lại với nhau (cid:2) Thường được bó lại
Insulating outer cover
Multi core
Insulating outer cover
Protective screen (shield)
59
27/06/2017
Khử nhiễu với dây xoắn cặp
119
Đặc tính truyền dẫn của cáp xoắn cặp
120
(cid:2) Tín hiệu tương tự
(cid:2) Rẻ
(cid:1) Cần bộ khuếch đại mỗi 5 km
(cid:2) Dễ dàng khi thao tác làm việc
tới 6 km (cid:2) Tín hiệu số
(cid:2) Tốc độ dữ liệu thấp
(cid:1) Cần bộ lặp mỗi 2 km hoặc 3
km
(cid:2) Tầm ngắn
(cid:2) Khoảng cách giới hạn (cid:2) Thích hợp cho truyền dẫn dữ liệu và thoại: 100Hz đến 5MHz (BW=5MHz).
(cid:2) Tốc độ dữ liệu giới hạn (100
MHz)
(cid:2) Dễ bị nhiễu và tác động của
môi trường ngoài
60
27/06/2017
Nhiễu xuyên kênh đầu cuối
121
(cid:2) Nhiễu tín hiệu từ một đôi dây này với đôi dây khác
(cid:2) Nhiễu xuyên kênh xuất hiện khi tín hiệu được truyền lên đường dây nhiễu trở lại cặp dây nhận tín hiệu (cid:1) Ví dụ: tín hiệu vừa truyền ảnh hưởng đến cặp dây
nhận tín hiệu
Cáp có vỏ bọc và không vỏ bọc
122
(cid:2) Không vỏ bọc giáp UTP (cid:1) Dây Điện thoại bình
thường (cid:1) Rẻ nhất (cid:1) Dễ lắp đặt (cid:1) Dễ bị nhiễu trường điện
từ bên ngoài (cid:2) Vỏ bọc giáp STP
(cid:1) Lớp vỏ bọc ngoài giúp giảm nhiễu và tác động bên ngoài
(cid:1) Đắt hơn (cid:1) Khó lắp đặt (cứng, nặng)
61
27/06/2017
Cáp không vỏ bọc UTP
123
(cid:2) Jack tương tự như
loại dùng trong điện thoại, RJ11 có 4 dây, cáp có 2 đôi dây xoắn
(cid:2) Mạng Lan Jack RJ45 dùng 8 dây dẫn, cáp có 4 đôi dây xoắn.
Cáp đồng trục (Coaxial Cable)
124
(cid:4) Cấu tạo: có 5 lớp được sắp xếp theo trật tự:
o Lớp dẫn điện bên trong (trong cùng) o Lớp cách điện 1 o Lớp dẫn điện bên ngoài o Lớp cách điện 2 o Lớp nhựa bảo phủ để bảo vệ
62
27/06/2017
Ứng dụng cáp đồng trục (Coaxial Cable)
125
(cid:2) Môi trường truyền linh hoạt nhất (cid:2) Cáp truyền hình (dây anten và truyền hình cáp) (cid:2) Truyền dẫn Điện thoại khoảng cách xa (cid:1) FDM – Frequency Division Multiplexing (cid:1) Có thể mang đồng thời 10.000 cuộc gọi
(cid:2) Kết nối các thiết bị khoảng cách gần (cid:2) Mạng cục bộ
Đặc tính truyền dẫn của cáp đồng trục
126
(cid:2) Tín hiệu tượng tự
(cid:1) Cần bộ khuyếch đại sau vài km
(cid:1) Khoảng cách càng ngắn nếu tần số càng cao
(cid:1) Tần số: 800kHz đến 500MHz, Băng thông: 500MHz
(cid:2) Tín hiệu số
(cid:1) Cần bộ lặp mỗi km
(cid:1) Khoảng cách càng ngắn nếu tốc độ dữ liệu càng tăng
63
27/06/2017
Các chuẩn cáp đồng trục RG
127
(cid:2) Phân loại dựa vào kích cỡ dây đồng, lớp cách điện và
lớp bọc ngoài.
(cid:2) Các chuẩn thường gặp:
(cid:1) RG-8: dùng cho thick Ethernet. (cid:1) RG-9: dùng cho thick Ethernet. (cid:1) RG-11: dùng cho thick Ethernet. (cid:1) RG-58: dùng cho thin Ethernet. (cid:1) RG-59: dùng cho TV.
Đầu nối cáp đồng trục
128
(cid:2) T-connector (dùng trong thin Ethernet) dùng kết nối cáp thứ cấp hoặc cáp đến nhiều thiết bị đầu cuối khác nhau.
(cid:2) Terminator dùng trong cấu hình bus, trong đó một cáp dẫn được dùng làm xương sống (backbone) với nhiều thiết bị.
64
27/06/2017
Cáp quang (Optical Fiber)
129
P la s tic P la s tic c o a tin g c o a tin g
S in g le c o re S in g le c o re
O p tic a l c o re O p tic a l c o re
O p tic a l c la d d in g O p tic a l c la d d in g
M u ltic o re M u ltic o re
Phân loại cáp quang
130
65
27/06/2017
Phân loại cáp quang
131
Đầu nối cáp quang
132
(cid:2) Đòi hỏi sự chính xác cao
66
27/06/2017
Cáp quang: ứng dụng
133
(cid:2) Phạm vi triển khai rất đa dạng: LAN (vài km), WAN (hàng
chục km).
(cid:2) Môi trường truyền thích hợp để triển khai các ứng dụng mạng số đa dịch vụ tích hợp băng rộng (Broadband Integrated Services Digital Networks)
(cid:2) Đường trung kế khoảng cách xa (cid:2) Trung kế đô thị (cid:2) Trung kế tổng đài nông thôn (cid:2) Thuê bao
Cáp quang: đặc tính truyền dẫn
134
(cid:2) Tần số 1014 đến 1015 Hz (cid:2) Nguồn phát quang: Light Emitting Diode (LED)
(cid:1) Rẻ (cid:1) Tầm nhiệt độ hoạt động rộng (cid:1) Tuổi thọ cao
(cid:2) Nguồn phát quang: Injection Laser Diode (ILD)
(cid:1) Hiệu quả hơn (cid:1) Tốc độ dữ liệu cao hơn
67
27/06/2017
Ưu nhược điểm của Cáp quang
135
Ưu điểm
Nhược điểm
(cid:2) Dung lượng cao
(cid:1) Tốc độ dữ liệu hàng trăm Gbps
(cid:2) Kích thước và trọng lượng nhỏ
(cid:2) Độ suy hao của tín hiệu trên đường
(cid:2) Giá cả cao (cid:2) Khó Lắp đặt/bảo trì (cid:2) Dễ vỡ do sợi làm bằng thủy tinh
truyền thấp.
(cid:2) Cách ly trường điện từ (Ít bị ảnh hưởng
của nhiễu và môi trường xung quanh)
(cid:2) Khoảng cách giữa các bộ lặp xa
(cid:2) Tỷ lệ bit lỗi trên đường truyền vào
khoảng 10-9 → 10-12
So sánh các loại cáp
136
68
27/06/2017
Truyền bằng sóng vô tuyến
(cid:2) Truyền và nhận bởi sóng vô tuyến trong không gian
thông qua anten
(cid:2) Có hướng
(cid:1) Chùm định hướng (focused beam) (cid:1) Đòi hỏi sự canh chỉnh hướng cẩn thận
(cid:2) Vô hướng
(cid:1) Tín hiệu lan truyền theo mọi hướng (cid:1) Có thể được nhận bởi nhiều anten
Các tần số vô tuyến (Frequencies in wireless transmission)
(cid:2) 2 GHz đến 40 GHz
(cid:1) Sóng viba (microwave) (cid:1) Định hướng cao (cid:1) Point-to-point (cid:1) Vệ tinh (satelite) (cid:2) 30 MHz đến 1 GHz
(cid:1) Mọi hướng (cid:1) radio
(cid:2) 3 x 1011 đến 2 x 1014 Hz
(cid:1) Hồng ngoại (infrared) (cid:1) Cục bộ (cid:1) Sử dụng point-to-point & multipoint như 1 phòng
69
27/06/2017
Đường truyền vô tuyến
(cid:1) Khắc phục những khó khăn về địa lý khi
triển khai hệ thống
(cid:1) Tỷ lệ bit lỗi trên đường truyền (BER – Bit error) thay đổi tùy theo hệ thống được triển khai. Ví dụ: BER của vệ tinh ~ 10-10
(cid:1) Tốc độ truyền thông tin đạt được thay đổi từ
vài Mbps đến hàng trăm Mbps
(cid:1) Phạm vi triển khai đa dạng: LAN (vài km),
WAN (hàng chục km)
(cid:1) Chi phí để triển khai hệ thống ban đầu rất
cao
Phương pháp truyền không dây
140
(cid:2) Sóng mặt đất (Ground Wave) (cid:2) Sóng bầu trời (Sky Wave) (cid:2) Đường thẳng (Line-of-sight)
70
27/06/2017
Phương pháp truyền không dây
141
(cid:2) Sóng mặt đất (Ground Wave) (cid:1) Dọc theo đường bao trái đất (cid:1) < 2MHz (frequencies) (cid:1) AM radio
(cid:2) Sóng bầu trời (Sky Wave)
(cid:1) Radio nghiệp dư, dịch vụ toàn cầu BBC, VOA (cid:1) Tín hiệu phản xạ từ tầng điện ly
(cid:2) Đường thẳng (Line-of-sight)
(cid:1) Khoảng trên 30 MHz (cid:1) Có thể xa hơn đường thẳng quang học do có phản xạ
Băng tần và ứng dụng
142
71
27/06/2017
Truyền dẫn không dây
143
Sóng radio
144
(cid:2) Tần số 30 MHz – 1GHz
(cid:2) Sóng Truyền theo đường
thẳng và có thể xuyên
tường
(cid:2) Dùng anten đẳng hướng
(cid:2) Ứng dụng:
(cid:1) Phát thanh FM
(cid:1) Truyền hình UHF và VHF
72
Sóng viba
27/06/2017
145
(cid:2) 2 GHz đến 40 GHz (cid:2) Là Sóng truyền thẳng dùng anten đơn hướng (cid:2) Cự ly truyền phụ thuộc rất lớn vào chiều cao anten, nhằm tránh được các chướng ngại vật. (cid:2) Thiết bị phát và thiết bị thu dùng tần số khác
nhau khi truyền tin hai chiều (unicast)
(cid:2) Dùng bộ tiếp vận (repeater) để tăng cự ly của vi
ba mặt đất
(cid:2) Ứng dụng: điện thoại di động, mạng vệ tinh, LAN
không dây
Sóng viba mặt đất (Terrestrial Microwave)
(cid:2) Chảo parabol (cid:2) Chùm sóng định hướng theo đường ngắm (line of
sight)
(cid:2) Viễn thông khoảng cách xa
(cid:1) Thay thế cho cáp đồng trục (cần ít bộ
amplifier/repeater, nhưng phải nằm trên đường thẳng)
(cid:2) Tần số càng cao thì tốc độ dữ liệu càng cao
73
27/06/2017
Sóng viba
147
148
74
27/06/2017
149
150
75
27/06/2017
151
Vô tuyến: sóng vệ tinh (satellite)
(cid:2) Vệ tinh là trạm trung chuyển
(cid:2) Vệ tinh nhận trên một tần số, khuếch đại (lặp
lại tín hiệu) và phát trên một tần số khác
(cid:2) Cần quỹ đạo địa tĩnh
(cid:1) Cao 35.863 km
76
27/06/2017
Satellite
(cid:2) Những ứng dụng quan trọng
(cid:1) Television distribution (cid:1) Long-distance telephone transmission (cid:1) Private business networks (cid:1) Global positioning
Truyền vệ tinh Point-to-Point
77
27/06/2017
Truyền vệ tinh đa điểm (Multipoint)
Sóng hồng ngoại (Infrared)
156
(cid:2) Điều chế bằng không liên kết dùng sóng hồng
ngoại
(cid:2) Truyền theo đường thẳng (hoặc phản xạ) (cid:2) Không xuyên tường được (cid:2) Ứng dụng: Bộ điều khiển TV từ xa, cổng điều
khiển bằng hồng ngoại (IRD port)
78
27/06/2017
157
HẾT BÀI 4
BÀI 5 KỸ THUẬT MÃ HÓA TÍN HIỆU
Giảng viên: Th.S Nguyễn Anh Vinh
79
27/06/2017
Nội dung
159
(cid:2) DỮ LIỆU SỐ, TÍN HIỆU SỐ (cid:2) DỮ LIỆU SỐ, TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ (cid:2) DỮ LIỆU TƯƠNG TỰ, TÍN HIỆU SỐ (cid:2) DỮ LIỆU TƯƠNG TỰ, TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ
Chuyển dữ liệu số thành tín hiệu số
4.160
(cid:2) Là phương pháp biểu diễn dữ liệu số bằng tín hiệu số. (cid:2) Ví dụ: truyền dữ liệu từ máy tính sang máy in (cid:2) Có 3 loại: unipolar (Mã đơn cực), polar (Mã có cực),
bipolar (Mã lưỡng cực)
80
27/06/2017
Mã đơn cực
4.161
(cid:2) Là dạng mã hóa đơn
(cid:2) Ưu điểm : đơn giản
giản nhất
và chi phí thấp.
(cid:2) Khuyết điểm:
(cid:1) Thành phần DC: tạo
(cid:2) Một mức điện áp biểu thị cho bit ‘0’ và một mức điện áp khác biểu thị cho bit ‘1’.
ra thành phần điện áp DC trên đường truyền (cid:8) không thể đi xuyên qua môi trường truyền.
(cid:1) Khả năng đồng bộ kém khi tín hiệu truyền có giá trị không thay đổi.
Mã có cực
4.162
(cid:2) Dùng hai mức điện áp: một mức dương và một mức âm, nhằm giảm thành phần DC.
(cid:2) Có 3 loại: (cid:1) NRZ:
(cid:1) NRZ-L (nonreturn to zero–level: Cổng COM RS232) (cid:1) NRZ–I (nonreturn to zero – invert)
(cid:1) RZ (return to zero) (cid:1) Biphase:
(cid:1) Manchester (ethernet LAN) (cid:1) Manchester vi sai (Token Ring LAN)
81
27/06/2017
NRZ
4.163
NRZ – L (Cổng COM RS232)
NRZ – I
(cid:2) Gặp bit ‘1’ (cid:8) đảo cực điện
áp trước đó.
(cid:2) Bit ‘0’(cid:8)+V, Bit ‘1’ (cid:8) -V (cid:2) Thành phần DC giảm
hơn so với mã đơn cực.
(cid:2) Gặp bit ‘0’ (cid:8) giữ nguyên cực điện áp trước đó. (cid:2) Đồng bộ tốt hơn NRZ – L.
(cid:2) Đồng bộ kém
RZ
4.164
(cid:2) Bit ‘0’: Nửa chu kỳ đầu là –V, nửa chu kỳ sau là 0V (cid:2) Bit ‘1’: Nửa chu kỳ đầu là +V, nửa chu kỳ sau là
0V
(cid:2) Đồng bộ tốt khi gặp chuỗi bit không đổi. (cid:2) Cần băng thông rộng hơn vì có 3 mức điện áp.
82
27/06/2017
BiPhase (lưỡng pha)
4.165
(cid:2) Có 2 mức +V và -V trong 1 bit. (cid:2) Thành phần DC bằng 0. (cid:2) Đồng bộ hóa tốt. (cid:2) Manchester: Dùng trong IEEE 802.3
(cid:1) Bit ‘0’: Nửa chu kỳ đầu là +V và nửa chu kỳ sau là –V (cid:1) Bit ‘1’: Nửa chu kỳ đầu là –V và nửa chu kỳ sau là +V
(cid:2) Manchester vi sai:
(cid:1) Gặp bit ‘0’: đảo cực. (cid:1) Gặp bit ‘1’: giữ nguyên cực. (cid:1) Luôn có thay đổi điện áp tại giữa chu kỳ bit.
Ưu và nhược điểm của Biphase
166
(cid:2) Nhược điểm
(cid:1) Tối thiểu có 1 thay đổi trong thời khoảng 1 bit và có thể có
tới 2
(cid:1) Tốc độ điều chế tối đa bằng 2 lần NRZ (cid:1) Cần nhiều băng thông hơn
(cid:2) Ưu điểm
(cid:1) Đồng bộ dựa vào sự thay đổi ở giữa thời khoảng bit (cid:1) Không có thành phần một chiều (cid:1) Phát hiện lỗi tốt
83
27/06/2017
BIPOLAR (Lưỡng cực)
4.167
(cid:2) Dùng ba mức điện áp: +V, -V và 0 (cid:2) Gồm:
(cid:1) AMI (Alternate Mark Inversion) (cid:1) B8ZS (Bipolar 8- Zero Substitution) (cid:1) HDB3 (High-Density Bipolar)
AMI
4.168
(cid:2) Bit ‘0’: 0 Volt. (cid:2) Bit ‘1’: -V hoặc + V luân phiên (cid:2) Triệt tiêu thành phần DC (cid:2) Đồng bộ tốt cho chuỗi chứa nhiều bit “1” liên tiếp (cid:2) Dễ mất đồng bộ khi có nhiều bit “0” liên tiếp
84
27/06/2017
Pseudoternary
169
(cid:2) 1 được biểu diễn bằng không có tín hiệu (cid:2) 0 được biểu diễn bằng xung dương âm xen kẽ
nhau
B8ZS
4.170
(cid:2) Bit ‘1’(cid:8) -V hoặc + V luân phiên, đảo cực điện áp trước đó (cid:2) Bit ‘0’ (cid:8) đếm số bit ‘0’ liên tiếp:
(cid:1) Nếu không đủ 8 bit ‘0’ liên tiếp (cid:8) 0 Volt. (cid:1) Nếu đủ 8 bit 0 liên tiếp, thì:
+ 00000000 (cid:8) + 000 + - 0 - + (+(cid:8) +V; - (cid:8) -V) - 00000000 (cid:8) - 000 - + 0 +- (+(cid:8) +V; - (cid:8) -V)
85
27/06/2017
HDB3
4.171
(cid:2) Bit 1(cid:8) -V hoặc + V luân phiên, đảo cực điện áp trước đó (cid:2) Bit 0 (cid:8) đếm số bit 0
Nếu không là 4 bit ‘0’ liên tiếp (cid:8) 0 Volt. Nếu là 4 bit ‘0’ liên tiếp (cid:8) tính tổng số xung (+ hoặc -) Là số lẻ: +0000 (cid:8) +000+
(cid:2)
-0000 (cid:8) -000-
Là số chẵn: +0000 (cid:8) +-00- -0000 (cid:8) -+00+
Hạn chế của BiPolar
172
(cid:2) Không hiệu quả bằng NRZ
(cid:1) Mỗi phần tử tín hiệu chỉ biểu diễn 1 bit (cid:1) Hệ thống 3 mức có thể biểu diễn log23 = 1.58 bit (cid:1) Bộ thu phải có khả năng phân biệt 3 mức điện áp (cid:2) Cần thêm khoảng 3dB công suất để đạt được cùng
xác suất bit lỗi
86
27/06/2017
Ví dụ
4.173
(cid:2) Cho 1 chuỗi nhị phân 10 bit ‘0’ liên tiếp, hãy biểu diễn chuỗi bit này dưới dạng các mã Unipolar, NRZ-I, NRZ-L, RZ, Manchester, Manchester vi sai, AMI, B8ZS, HDB3. Biết điện áp trước 10 bit này là dương và số bit 1 là số chẵn.
Ví dụ
4.174
87
Chuyển Dữ liệu số thành tín hiệu tương tự (Điều chế số)
27/06/2017
175
(cid:2) Điều chế số: quá trình thay đổi một trong các đặc
tính (Biên độ, Tần số, Pha) của tín hiệu sóng mang (điều hoà, sin) theo thông tin của tín hiệu số (1 và 0).
(cid:2) Ứng dụng: Truyền dữ liệu từ một thiết bị số A
sang một thiết bị số B dùng đường dây điện thoại (300Hz → 3400Hz), vô tuyến hoặc khoảng cách truyền xa.
(cid:2) Dây điện thoại: mang tín hiệu tương tự (cid:8) chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự dùng thiết bị MODEM (MOdulator -DEModulator).
Các kỹ thuật điều biến
176
(cid:2) Điều biên: Amplitude- Shift Keying (ASK) (cid:2) Điều tần: Frequency- Shift Keying (FSK) (cid:2) Điều pha: Phase-Shift
Keying (PSK)
(cid:2) Điều pha, biên độ:
quadrature amplitude modulation (QAM)
88
Tốc độ bit, tốc độ baud, sóng mang
27/06/2017
177
(cid:2) Tốc độ bit (Rbit): số bit truyền trong một giây
(bps: bit per second)
(cid:2) Tốc độ baud (Rbaud=Nbaud): số đơn vị tín hiệu
truyền trong một giây (baud/s) (cid:1) xác định băng thông cần thiết để truyền tín hiệu.
(cid:2) Rbit= Rbaud x n (cid:2) Tín hiệu sóng mang (Carrier signal) có tần số cao, dạng sóng sin, điều hoà để làm nền cho tín hiệu mang tin
Tốc độ bit, tốc độ baud
178
89
27/06/2017
Điều biên (ASK)
179
(cid:2) Là quá trình các bit ‘1’ và ‘0’ làm thay đổi biên
độ của tín hiệu sóng mang (tần số và pha không thay đổi)
(cid:2) Dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu biên độ (do điện áp
thay đổi)
(cid:2) Chỉ phù hợp trong truyền số liệu tốc độ thấp
(~1200bps trên kênh truyền thoại)
(cid:2) được dùng trong cáp quang
ASK
180
90
27/06/2017
Băng thông của ASK
181
(cid:4) Băng thông tối thiểu để truyền tín hiệu ASK bằng tốc độ baud (1 hướng - trên đường dây)
Băng thông hệ thống
182
91
27/06/2017
Binary Frequency-Shift Keying (BFSK)
183
(cid:2) Sử dụng hai tần số sóng mang: tần số cao tương
ứng mức 1, tần số thấp tương ứng mức 0.
(cid:2) Ít lỗi hơn so với ASK (cid:2) Được sử dụng truyền dữ liệu tốc độ 1200bps hay
thấp hơn trên mạng điện thoại
(cid:2) Có thể dùng tần số cao (3-30MHz) để truyền trên
sóng radio hoặc cáp đồng trục
Binary Frequency-Shift Keying (BFSK)
184
92
27/06/2017
Băng thông của FSK
185
(cid:2) Phổ FSK: gồm phổ ASK tập trung quanh 2 tần
số: fC1 (bit 0) và fC2 (bit 1).
Điều pha (PSK)
186
(cid:2) Sử dụng một tần số sóng mang và thay đổi pha
của sóng mang này dùng 1 hoặc nhiều bit
93
27/06/2017
Điều pha hai pha (Binary PSK)
187
4-PSK – QPSK (Q – Quadrature)
188
(cid:2) 4 pha, 1 pha (Mỗi thành phần tín hiệu) thể hiện 2
bit
(cid:2) Có thể sử dụng tới 8 góc và nhiều hơn 1 biên độ (cid:2) Modem tốc độ 9600bps sử dụng 12 góc, 4 trong
đó có 2 biên độ.
94
27/06/2017
Điều pha 4 pha (PSK)
189
Băng thông của BPSK, QPSK
190
(cid:2) Băng thông BPSK, QPSK giống băng thông
ASK = tốc độ baud
95
27/06/2017
So sánh ASK, PSK, FSK
191
(cid:2) Băng thông
(cid:1) Băng thông ASK và PSK liên quan trực tiếp với tốc độ
bit
(cid:1) Băng thông FSK có quan hệ với tốc độ dữ liệu đối với các tần số thấp, có quan hệ với độ dịch chuyển của các tần số điều chế đối với tần số cao
(cid:2) Tỉ lệ lỗi của PSK và QPSK cao hơn khoảng 3dB so
với ASK và FSK
So sánh ASK, PSK, FSK
192
96
27/06/2017
Quadrature Amplitude Modulation (QAM)
193
(cid:2) QAM được dùng trong ADSL và một số hệ thống
không dây
(cid:2) Kết hợp giữa ASK và PSK (cid:2) Gởi đồng thời 2 tín hiệu khác nhau cùng tần số mang (cid:1) Dùng 2 bản sao của sóng mang, một cái được dịch đi 90¨ (cid:1) Mỗi sóng mang là ASK đã được điều chế (cid:1) 2 tín hiệu độc lập trên cùng môi trường (cid:1) Giải điều chế và kết hợp cho dữ liệu nhị phân ban đầu
QAM
194
97
27/06/2017
Chuyển Dữ liệu tương tự thành tín hiệu số
195
(cid:2) Tín hiệu số có chất lượng tốt hơn tín hiệu tương tự (ít nhiễu hơn, dễ khôi phục, sửa lỗi và khuếch đại)
(cid:2) Dùng để truyền dữ liệu tương tự trên mạng truyền tín
hiệu số
(cid:2) Dữ liệu số có thể sử dụng bởi các loại mã khác hơn
truyền dùng NRZ-L.
(cid:2) Thiết bị: CODEC (COder-DECoder) (cid:2) Kỹ thuật
(cid:1) Điều chế xung mã: Pulse Code Modulation (PCM) (cid:1) Điều chế Delta: Delta Modulation (DM)
PCM
(cid:2) PCM gồm 3 bước
(cid:1) Lấy mẫu (Sampling) (cid:1) Lượng tử hóa (Quantization) (cid:1) Mã hóa nhị phân (Binary encoding)
(cid:2) PCM được dùng trong truyền dẫn T-line trong hệ thống Bắc Mỹ, E -line trong hệ thống Châu Âu.
4.196
98
27/06/2017
PCM encoder
197
(cid:2) Trước khi lấy mẫu, lọc tín hiệu giới hạn băng tần số (cid:2) Lọc phải đảm bảo không làm méo tín hiệu
Lấy mẫu
(cid:2) Tín hiệu tương tự được lấy mẫu sau mỗi TS giây. (cid:2) Ts chu kỳ lấy mẫu, fs = 1/Ts tốc độ (tần số) lấy
mẫu
(cid:2) Có 3 phương pháp (cid:1) Lý tưởng (Ideal) (cid:1) Tự nhiên (Natural) (cid:1) Đỉnh phẳng (Flattop)
(cid:2) Tín hiệu ngõ ra là PAM (pulse amplitude
modulation): tín hiệu rời rạc có nhiều mức biên độ.
4.198
99
27/06/2017
Lấy mẫu
199
(cid:2) Theo định lý Nyquist, tốc độ lấy mẫu phải lớn
hơn hoặc bằng hai lần tần số cao nhất của tín hiệu : fs >=2 fmax
Lượng tử và mã hóa
200
L : số lượng mức Độ cao mức: ∆ = (max - min)/L Số bít mã hóa: nb = log2 L
100
27/06/2017
Điều chế Delta (DM)
201
(cid:2) Tín hiệu tương tự được xấp xỉ bởi hàm bậc thang
Hiệu suất của điều chế
202
(cid:2) Để tái tạo tiếng nói tốt
(cid:1) PCM - 128 mức (7 bit) quatization levels (cid:1) Băng thông thoại 4KHz (cid:1) Cần 8000 samples x 7 = 56Kbps (data rate) đối với
PCM
(cid:2) Kỹ thuật nén dữ liệu có thể cải thiện thêm
(cid:1) Ví dụ: kỹ thuật mã xen khung (interframe coding) cho
video
101
27/06/2017
Chuyển Dữ liệu tương tự thành tín hiệu tương tự
203
(cid:2) Lý do điều biến
(cid:1) Dùng để điều chế dữ liệu tương tự: thay đổi tần số
truyền (tần số cao hơn truyền dẫn tốt hơn)
(cid:1) Dùng cho frequency division multiplexing
(cid:2) Kỹ thuật
(cid:1) Điều chế biên: Amplitude Modulation (AM) (cid:1) Điều chế tần số: Frequency Modulation (FM) (cid:1) Điều chế pha: Phase Modulation (PM)
Điều chế biên (AM)
204
M(f)
B
f
Discrete carrier term
M(f)
Lower sideband
Upper sideband
f
fc – B
fc
fc + B
102
27/06/2017
Băng thông của tín hiệu AM
205
(cid:2) Ví dụ: Băng thông của tín hiệu thoại là 5 KHz (cid:8) các đài phát thanh AM cần băng thông tối đa là 10 KHz.
Điều chế tần số (FM)
206
103
27/06/2017
207
HẾT BÀI 5
BÀI 6 KỸ THUẬT TRUYỀN DỮ LIỆU SỐ
Giảng viên: Th.S Nguyễn Anh Vinh
104
27/06/2017
209
TRUYỀN DỮ LIỆU SỐ:
GIAO DIỆN VÀ MODEM
Truyền song song
210
(cid:2) Truyền một lúc nhiều bit, mỗi bit đi trên một
đường dây
(cid:2) Ưu điểm: Tốc độ nhanh. (cid:2) Khuyết điểm: Chi phí cáp lớn khi truyền khoảng cách xa (cid:8) thích hợp cự ly ngắn
105
27/06/2017
Cấu trúc kênh truyền
211
(cid:2) Truyền lần lượt từng bit, chỉ sử
dụng một dây
(cid:2) Ưu điểm:
(cid:1) Chỉ cần một kênh truyền (1 dây) (cid:8) giảm giá thành và chi phí vận hành. (cid:2) Khuyết điểm:
(cid:1) Cần chuyển đổi nối tiếp (cid:8) song song và song song (cid:8) nối tiếp. (cid:1) Tốc độ truyền chậm hơn truyền
song song.
(cid:2) Phân loại: 2 loại
(cid:1) Truyền nối tiếp không đồng bộ (asynchronous transmission)
(cid:1) Truyền nối tiếp đồng bộ.
(synchronous transmission)
Truyền nối tiếp bất đồng bộ (cấp độ byte)
212
(cid:2) Cần một bit start (0) tại đầu bản tin, một hay nhiều bit stop (1) ở cuối bản tin và tồn tại khoảng trống giữa các byte .
106
Truyền nối tiếp bất đồng bộ (cấp độ byte)
27/06/2017
213
(cid:2) Ưu điểm: Đơn giản, chi phí truyền thấp, hiệu quả tương đối cao (Hiệu suất truyền = số bit dữ liệu / tổng số bit truyền)
(cid:2) Khuyết điểm: thời gian truyền chậm vì có các
bit start và bit stop, khoảng trống
(cid:2) Là một chọn lựa tối ưu trường hợp truyền với
tốc độ thấp (cid:1) truyền giữa bàn phím và máy tính
Truyền nối tiếp đồng bộ
214
(cid:2) Các luồng bit được tổ hợp thành những khung (frame)
lớn hơn nhiều byte.
(cid:2) Không tồn tại khoảng trống giữa các Byte. (cid:2) Máy thu có nhiệm vụ nhóm các bit thành Byte. (Đồng
bộ bit và đồng bộ byte)
107
27/06/2017
Truyền nối tiếp đồng bộ
215
(cid:2) Ưu điểm: Tốc độ truyền nhanh hơn bất đồng bộ.
(cid:1) Byte tạo tín hiệu đồng bộ thường được thực hiện
trong lớp kết nối dữ liệu.
(cid:2) Khuyết điểm: Cần giải quyết bài toán đồng bộ một cách
tối ưu.
(cid:2) Hiệu suất truyền: 1
(cid:1) Thường dùng trong truyền dẫn tốc độ cao như truyền
dữ liệu giữa các thiết bị số
Giao tiếp DTE-DCE
216
(cid:2) Thiết bị xử lý dữ liệu (DTE) thường không có các
phương tiện phát dữ liệu
(cid:2) Cần một thiết bị giao tiếp (DCE) – ví dụ: modem,
NIC, …
(cid:2) DCE phát các bit dữ liệu trên môi trường truyền dẫn, DCE trao đổi dữ liệu và thông tin điều khiển với DTE (cid:1) Được thực hiện thông qua mạch trao đổi (cid:1) Cần một chuẩn giao tiếp rõ ràng
108
27/06/2017
Mô hình giao tiếp DTE-DCE
217
Các đặc tả của giao tiếp
218
(cid:2) Cơ học
(cid:1) Các đầu nối
(cid:2) Điện
(cid:1) Điện áp, thời gian, mã
(cid:2) Hoạt động
(cid:1) Dữ liệu, điều khiển, định thời gian, tiếp đất
(cid:2) Thủ tục
(cid:1) Chuỗi liên tiết các sự kiện
109
27/06/2017
Chuẩn V.24/EIA–232–F
219
(cid:2) Các đặc tính về cơ
(cid:1) Dùng cáp 25 sợi (DB-25), cáp 9 sợi (DB-9) (cid:1) Chiều dài không quá 15 mét (50 feet).
Chuẩn V.24/EIA–232–F
220
(cid:2) Các đặc tính về điện
110
27/06/2017
Chuẩn V.24/EIA–232–F
221
(cid:2) Điều khiển và định thời (đồng bộ):
(cid:4) Tín hiệu OFF<-3V và ON> +3V (cid:4) tốc độ tối đa là 20 Kbps
Chuẩn V.24/EIA–232–F
222
(cid:2) Các chức năng chính:
(cid:1) Có hai dạng DB-25 và DB-9
111
27/06/2017
DB-25 (thiết bị DTE)
223
DB-9 (thiết bị DTE)
224
112
27/06/2017
DTE1 sang thiết bị DTE2 dùng chuẩn EIA-232 (RS232) – DB9
225
(cid:2) Kiểu truyền bất đồng bộ song công qua mạng.
Chuẩn giao tiếp EIA RS–232C
226
DTR
Data Terminal Ready
DTR on DSR on
DTR on DSR on
DSR
Data Set Ready
number
DCD on
DCD
Data Carrier Detect
RI
Ring Indicator
RI on RTS on CTS on TxD RTS off CTS off
RxD on DCD off RTS on CTS on
DCD on
RTS
Request To Send
TxD on
CTS
Clear To Send
Carrier Off
RTS off CTS off
RxD on RTS off CTS off
TxD
Transmitted Data
RxD
Received Data
DCD off DTR off DSR off
DCD off DTR off DSR off
Time
113
Cấu hình dây dẫn kết nối DTE ↔ DTE
27/06/2017
227
(cid:2) Truyền trực tiếp dữ liệu giữa hai thiết bị DTE
dưới 15m.
MODEM
228
114
27/06/2017
MODEM
229
Mạng ISDN (Integrated Services Digital Network)
230
(cid:2) Mạng đấu nối theo công nghệ số từ thuê bao chủ gọi và xử lý tất cả các loại dịch vụ thoại và phi thoại.
(cid:2) Truyền thông tin thoại (phone), số liệu (data) và
hình ảnh (video) chung trên đường dây điện thoại với tốc độ tối đa 128 Kbps và chất lượng tốt.
115
27/06/2017
Cấu hình mạng ISDN
231
232
TRUYỀN DỮ LIỆU SỐ:
PHÁT HiỆN VÀ SỬA LỖI
116
27/06/2017
Nội dung
233
(cid:2) Dẫn nhập (cid:2) Mã phát hiện lỗi
(cid:1) Nguyên lý phát hiện lỗi (cid:1) Kỹ thuật VRC (cid:1) Kỹ thuật LRC (cid:1) Kỹ thuật CRC (cid:1) Checksum
(cid:2) Mã sửa lỗi
(cid:1) Cơ chế mã sửa lỗi (cid:1) Khoảng cách Hamming (cid:1) Khoảng cách Hamming tối thiểu (cid:1) Mã Hamming (7,4)
Các kiểu lỗi
234
(cid:2) lỗi bit đơn và lỗi chùm (cid:2) Định nghĩa: Một lỗi xuất hiện khi có một bit bị thay
đổi giữa truyền và nhận
(cid:2) Lỗi bit đơn
(cid:1) Một bit bị thay đổi (cid:1) Các bit bên cạnh không đổi
117
27/06/2017
Lỗi chùm (burst error)
235
(cid:2) Lỗi ở 2 hoặc nhiều bit trong đơn vị dữ liệu. (cid:2) Do nhiễu xung (cid:2) Làm suy giảm trong truyền không dây (cid:2) Tác động càng lớn khi tốc độ đường truyền càng cao
Phát hiện lỗi
236
(cid:2) Thêm các thông tin phụ vào trong bản tin chỉ
nhằm mục đích giúp kiểm tra lỗi.
(cid:2) Mã thừa sẽ được loại bỏ sau khi đã xác định xong
độ chính xác của quá trình truyền.
118
27/06/2017
Kỹ thuật phát hiện lỗi
237
VRC (kiểm tra chẵn/lẻ)
238
(cid:2) Một bit thừa được gắn thêm vào các đơn vị dữ liệu sao cho
tổng số bit ‘1’ trong đơn vị dữ liệu là một số chẵn.
(cid:2) VRC có thể phát hiện lỗi 1 bit. (cid:2) Nếu dữ liệu nhận có chẵn số bit 1 thì lỗi không phát hiện ra.
119
27/06/2017
VRC (kiểm tra chẵn/lẻ): ví dụ
239
(cid:2) Dữ liệu cần gởi: 1100001 (mã ASCII của “a”) (cid:2) Máy phát thêm 1 bit 1 vào cuối vì dữ liệu gởi có tổng
số bit 1 là 3 (lẻ)
(cid:2) Dữ liệu truyền: 11000011 (cid:2) Máy thu kiểm tra dữ liệu nhận:
(cid:1) Nếu có tổng số bit 1 là số chẵn thì chấp nhận. (cid:1) Nếu có tổng số bit 1 là số lẻ thì loại toàn đơn vị dữ liệu.
LRC (longitudinal redundancy check)
240
(cid:2) Kiểm tra một khối bit. Khối bit được sắp xếp thành bảng
(hàng và cột).
(cid:2) LCR cho phép phát hiện lỗi chùm. (cid:2) Khi hai (số chẵn) bit cùng sai ở các vị trí giống nhau trong
một đơn vị dữ liệu thì LRC không phát hiện được.
(cid:2) Máy phát:
120
27/06/2017
LRC (longitudinal redundancy check)
241
(cid:2) Máy thu: Nếu LRC bên thu là zêrô thì dữ liệu
đúng. Ngươc lại dữ liệu bị sai.
CRC
242
(cid:2) Kiểm tra dư thừa tuần hoàn, còn gọi là mã vòng.
121
27/06/2017
Các bước thực hiện
243
1) Xác định số chia (divisor) P gồm n+1 bit
2)
3)
4)
Thêm n bit 0 vào cuối chuỗi dữ liệu rồi chia (modulo 2) cho số chia. FCS (Frame Check Sequence) chính là phần dư (gồm n bit) của phép chia. Thêm FSC vào cuối chuỗi dữ liệu và chuyển chuỗi bit có được tới thiết bị nhận. Thiết bị nhận chia chuỗi bit nhận được cho số chia. Nếu số dư bằng 0 thì dữ liệu không bị lỗi khi truyền.
Số học modulo 2
244
(cid:2) Phép cộng, phép trừ không nhớ: Phép XOR từng bit
(cid:2) Phép nhân không nhớ: phép AND từng bít
(cid:2) Nhân X với 2n là thêm n bit
0 vào sau X
(cid:2) Chia X (n bit) cho A (có m
bit, m 122 27/06/2017 (cid:2) Dữ liệu: D = 1010001101
(cid:2) Số chia: P = 110101
(cid:2) Xác định FSC và chuỗi bit gửi đi S? (cid:2) Giải:
(cid:2) FSC = 01110
(cid:2) S = 101000110101110 (cid:2) Lỗi chùm với số bit là lẻ
(cid:2) Bất kỳ lỗi chùm có độ dài nhỏ hơn hay bằng độ dài số chia. (cid:2) Hầu hết lỗi chùm có độ dài lơn hơn độ dài số chia.
(cid:2) Hiệu suất của mã vòng phụ thuộc vào việc chọn số chia. 123 27/06/2017 (cid:2) Cũng dùng bit dư thừa để kiểm tra lỗi, đang dần được thay thế bằng CRC. (cid:2) Dữ liệu: (7, 11, 12, 0, 6)
(cid:2) Máy phát gửi: (7, 11, 12, 0, 6,-36) (cid:1) với -36 = -(7 + 11 + 12 + 0 + 6): checksum (phần bù của tổng) (cid:2) Máy thu: cộng tất cả các số nhận được, quyết định: (cid:1) Không có lỗi, nếu tổng bằng 0
(cid:1) Có lỗi, nếu tổng khác 0 124 27/06/2017 (cid:2) Sửa lỗi được phát hiện bằng cách yêu cầu máy phát gửi lại khối dữ liệu
(cid:1) Hiệu quả trong mạng máy tính (giao thức TCP)
(cid:1) Không thích hợp trong mạng không dây (cid:1) Vì có tỉ lệ lỗi bit cao (cid:8) phải truyền lại nhiều gói tin
(cid:1) Gây ra trễ lớn (vd đường truyền vệ tinh) (cid:2) Sửa lỗi dựa vào dữ liệu nhận được tại máy thu. 125 27/06/2017 (cid:2) Máy phát: (cid:1) Chuyển khối dữ liệu k bit thành từ mã (codeword) có
kích thước n bit (n>k) dùng bộ sửa lỗi chuyển tiếp
(FEC) (cid:1) Truyền từ mã (cid:2) Máy thu: từ mã có thể có lỗi bit bên trong (cid:1) Dùng bộ giải mã FEC kiểm tra: (cid:1) Nếu không có lỗi, trích xuất khối dữ liệu ban đầu
(cid:1) Một vài mẫu lỗi có thể được phát hiện và sửa lỗi
(cid:1) Một vài mẫu lỗi có thể được phát hiện nhưng không sửa được (cid:1) Một vài mẫu lỗi có thể không được phát hiện (ít xảy ra) (cid:2) Thêm 3 bit dư thừa vào Dữ liệu: 2 bit tạo thành từ mã 5 bit. (cid:2) Dữ liệu nhận: 01001
(cid:2) Từ mã hợp lệ trong bảng: 01001 (cid:8) dữ liệu gửi: 01 126 27/06/2017 (cid:2) d(C1,C2) là số bit sai biệt giữa chuỗi C1 và chuỗi C2
(cid:2) ví dụ:
(cid:1) (cid:1) C1 = 10001001
C2 = 10110001
(cid:1) C1 XOR C2 = 00111000
(cid:1) d(C1, C2) = 3 (cid:2) dmin: Khoảng cách Hamming nhỏ nhất giữa tất cả các cặp từ mã hợp lệ của mã đó (cid:2) Nếu dmin = s + 1 thì mã có thể phát hiện lỗi chùm tối đa s bit
(cid:2) Nếu dmin = 2s + 1 thì mã có thể sửa lỗi chùm tối đa s bit 127 27/06/2017 (cid:2) Bộ mã có thể phát hiện lỗi 2 bit và sửa lỗi 1 bit vì có dmin = 3 (cid:2) Sửa được lỗi 1 bit trên chuỗi 7 bit
(cid:2) Phát hiện được lỗi bit đơn và các lỗi chùm 2 bit trên chuỗi dữ liệu 7 bit. (cid:2) Dùng Ma trận mã hóa (He), Ma trận giải mã (Hd) 128 27/06/2017 (cid:2) Máy phát: (cid:1) Chia dữ liệu thành chuỗi 4 (cid:1) viết thành dạng cột và
nhân modulo 2 với ma
trận He (cid:1) Được từ mã 7 bit và
truyền cho máy thu (cid:2) Ví dụ: (cid:1) Dữ liệu: p = 1011
(cid:1) Từ mã: r = 1011010 (cid:2) Máy thu: (cid:1) Viết từ mã 7 bit nhận được thành dạng cột và
nhân modulo 2 với ma
trận Hd (cid:1) Được từ ma trận cột 3 dòng (cid:1) Nếu là 000 thì từ mã không có lỗi (cid:1) Ngược lại, thì từ mã có lỗi (cid:2) Ví dụ: từ mã nhận được là: r = 1011010 129 27/06/2017 (cid:2) Ví dụ từ mã nhận
được là: s =
1001010 130 27/06/2017 Giảng viên: Th.S Nguyễn Anh Vinh (cid:2) Điều khiển luồng (dòng dữ liệu) (cid:1) Dẫn nhập
(cid:1) Stop-and-Wait Protocol (cid:2) Điều khiển lỗi
(cid:1) Dẫn nhập
(cid:1) Stop-and-Wait Automatic Repeat Request 131 27/06/2017 132 27/06/2017 133 27/06/2017 134 27/06/2017 135 27/06/2017 136 27/06/2017 137 27/06/2017 138 27/06/2017 139 27/06/2017 140 27/06/2017 141 27/06/2017 142 27/06/2017 143 27/06/2017 Giảng viên: Th.S Nguyễn Anh Vinh (cid:2) Dẫn nhập
(cid:2) Ghép kênh phân chia theo tần số
(cid:2) Ghép kênh phân chia theo bước sóng
(cid:2) Ghép kênh phân chia theo thời gian kiểu đồng bộ
(cid:2) Ghép kênh phân chia theo thời gian kiểu thống kê
(cid:2) Adsl (cid:1) Thiết kế adsl
(cid:1) Đa âm rời rạc 144 27/06/2017 (cid:2) Trong trường hợp đơn giản, một môi trường truyền dẫn có thể mang một tín hiệu ở một thời
điểm (cid:2) Để nhiều tín hiệu có thể chia sẻ một môi trường truyền dẫn, phải có phương cách phân chia theo
một cách nào đó để mỗi tín hiệu chiếm một phần
của băng thông truyền dẫn 145 27/06/2017 (cid:2) Ghép kênh FDM là kỹ thuật tương tự được dùng khi băng thông của đường truyền lớn hơn băng thông tổ hợp của các tín hiệu cần
truyền. (cid:2) Tín hiệu do mỗi thiết bị phát tạo ra được điều chế với các tần số sóng mang khác nhau. (cid:2) Các tín hiệu sau khi điều chế được tổ hợp thành một tín hiệu hỗn hợp để truyền qua kết nối. (cid:2) Tần số sóng mang được gán băng thông thích hợp với các kênh truyền. (cid:2) Các tín hiệu sau khi điều chế được phân cách bởi một dải tần bảo vệ, bảo đảm tín hiệu không bị chồng lấn lên nhau. (cid:2) Các tín hiệu được
điều chế với các
tần số sóng mang
riêng (f1, f2 và f3)
dùng AM hay FM.
(cid:2) Tín hiệu hỗn hợp
có khỗ sóng gấp
ba lần tần số mỗi
kênh cộng với các
dãi phân cách bảo
vệ (guard band).
(cid:2) Kênh truyền được
cấp phát ngay cả
khi không có dữ
liệu. 146 27/06/2017 (cid:2) Bộ phân kênh là
các bộ lọc nhằm
tách các tín hiệu
ghép kênh thành
các kênh phân
biệt. (cid:2) Các tín hiệu này
tiếp tục được
giải điều chế và
được đưa xuống
thiết bị thu
tương ứng. (cid:2) Dùng trong các đài phát thanh AM và FM, truyền hình, các hệ thống điện thoại di động (cid:2) Ví dụ Đài FM: 147 27/06/2017 (cid:2) Công ty điện thoại ghép tín hiệu từ các đường có
băng thông thấp vào một đường có băng thông
cao hơn. 148 27/06/2017 (cid:2) WDM ghép nhiều
chuỗi dữ liệu vào
một đường cáp sợi
quang, là một dạng
của FDM (cid:2) Máy phát ghép tín
hiệu quang từ các
nguồn khác nhau
thành một tín hiệu
quang tổng hợp có
băng tần rộng hơn. (cid:2) Máy thu dùng bộ tách để tách rời tín
hiệu nhận thành các
tín hiệu thành phần. (cid:2) Được dùng khi tốc độ truyền dữ liệu môi trường truyền lớn hơn tốc độ dữ liệu của tín hiệu cần truyền. (cid:2) Ghép những tín hiệu số. Tín hiệu tương tự phải chuyển thành tín hiệu số trước khi ghép TDM. (cid:2) Dữ liệu số từ các nguồn khác nhau được kết hợp thành một liên kết chia sẻ thời gian. (cid:2) Có hai loại: TDM đồng bộ và TDM thống kê. 149 27/06/2017 (cid:2) Phân chia các khe (slot) cho từng ngõ vào với thời gian bằng nhau.
(cid:2) Ngõ vào nào không có dữ liệu truyền thì khe đó bỏ trống.
(cid:2) Số khe thời gian bằng số ngõ vào.
(cid:2) Chiều dài của khung bằng số ngõ vào.
(cid:2) Các ngõ vào có cùng tốc độ bit. (cid:2) Bộ ghép kênh lấy lần lượt một đơn vị dữ liệu (bit hoặc byte) của thiết bị này, và một đơn vị dữ liệu khác từ thiết
bị khác ghép vào khung. (cid:2) Bộ phân kênh tách mỗi frame ra từng lượt một.
(cid:2) Những slot trống gây lãng phí dung lượng kênh truyền. 150 27/06/2017 (cid:2) Dùng khi các đường có tốc độ truyền dữ liệu khác nhau.
(cid:2) Có 3 kỹ thuật: (cid:1) Ghép đa cấp (multilevel)
(cid:1) Phân bổ nhiều khe (multislot)
(cid:1) Nhồi xung (pulse stuffing) 6.302 151 27/06/2017 (cid:2) Được sử dụng khi tốc độ dữ liệu của các đường dữ liệu là bộ số của nhau. (cid:2) Những kênh tốc độ cao được phân bổ nhiều khe
trong một khung, và tốc độ khung đầu ra là một
bội số của mỗi đường đầu vào. 152 27/06/2017 (cid:2) Đường vào tốc độ thấp nhất sẽ được đẩy lên tốc
độ của những đường còn lại bằng cách chèn thêm
bit. (cid:2) Để ghép và tách kênh chính xác, một nhóm bit đồng
bộ được thêm vào đầu của mỗi khung (bit khung).
(cid:2) Bit khung cho phép bộ tách kênh đồng bộ hóa với
dòng đầu vào để nó tách đúng các khe thời gian. 153 27/06/2017 (cid:2) Các hãng điện thoại (cid:1) dịch vụ tín hiệu kỹ thuật số (DS) hoặc hệ thống phân cấp kỹ thuật số. 154 Tốc độ đường truyền T và DS (USA/Canada/Japan) Tốc độ đường truyền E ( Châu Âu) 27/06/2017 155 27/06/2017 (cid:2) Phân chia các khe
(slot) của từng tín
hiệu với thời gian
bằng nhau. (cid:2) Số khe thời gian nhỏ hơn số ngõ vào.
(cid:2) Không có khe trống. (cid:2) Có chứa dữ liệu, và địa (cid:2) Khe thời gian chỉ chứa chỉ đích đến dữ liệu (cid:2) Khối dữ liệu: 1 bit, 1
byte, nhiều byte.. (cid:2) Một khối dữ liệu chứa
nhiều byte, địa chỉ
chiếm vài byte. (cid:2) Có bit đồng bộ
(cid:2) Tốc độ dữ liệu ra (cid:2) Không cần bit đồng bộ
(cid:2) Tốc độ dữ liệu ra nhỏ
hơn tổng tốc độ các
đường vào bằng tổng tốc độ các
đường vào 156 ĐƯỜNG DÂY THUÊ BAO SỐ KHÔNG ĐỐI
XỨNG (ADSL) 27/06/2017 (cid:2) Cung cấp đường xuống (từ nhà cung cấp đến thuê
bao) mạnh hơn đường lên (từ thuê bao đến nhà
cung cấp) (cid:2) Cho phép truyền dữ liệu, voice, video qua đường cáp đồng thuê bao điện thoại truyền thống. (cid:2) Hiện tại dùng cáp xoắn đôi UTP, STP (cid:1) 1 MHz hoặc lớn hơn (cid:2) Dùng ghép kênh phân chia theo tần số FDM
(cid:2) Phạm vi 5,5 km (cid:2) Từ 0 đến 25 KHz: (cid:1) dùng cho dịch vụ điện thoại thông thường (plain old telephone service: POTS)
(cid:1) chỉ cần băng thông 0-4 KHz
(cid:1) phần còn lại để ngăn nhiễu xuyên kênh giữa kênh thoại với kênh dữ liệu. (cid:2) Từ 25 đến 250 KHz:
(cid:1) dùng để tạo luồng lên
(cid:2) Từ 250 KHZ đến 1 MHz:
(cid:1) dùng cho luồng xuống
(cid:1) Dùng “echo cancellation” hoặc FDM để phân bổ hai băng tần: đường lên nhỏ, đường xuống lớn 157 27/06/2017 158 27/06/2017 (cid:2) CAP (Carrierless amplitude/phase): (cid:1) dùng QAM
(cid:1) bỏ sóng mang
(cid:1) phức tạp hơn QAM
(cid:1) Chưa được chuẩn hóa
(cid:2) DMT (discrete multitone):
(cid:1) kết hợp QAM và FDM
(cid:1) băng thông cho mỗi hướng được chia thành từng kênh 4 KHz, với các tần số sóng mang riêng. (cid:2) Các bit từ nguồn được đi qua bộ chuyển đổi nối tiếp/song song (cid:2) Các block N bit được chia thành N kênh truyền, mỗi kênh một bit. (cid:2) Tín hiệu QAM được tạo ra từ mỗi kênh được ghép theo tần số FDM để tạo tín hiệu DMT trên đường truyền. 159 27/06/2017 (cid:2) Theo chuẩn ANSI, tốc độ mỗi kênh 4 KHz là 60 Kbps, điều chế QAM với 15 bit/baud (cid:2) Kênh đường lến thường chiếm 25 kênh, tốc độ bit là 25 x 60 Kbps =1,5 Mbps.
(cid:1) Thực tế: từ 64 Kbps đến 1 Mbps (cid:2) Kênh đường xuống chiếm 200 kênh, tốc độ bit: 200 x 60 kbps = 12 Mbps.
(cid:1) thực tế còn 500 Kbps đến 8 Mbps do ảnh hưởng của nhiễu. (cid:2) ADSL- liên tục/ always-on tức kết nối trực tiếp trên đường dây điện thoại (cid:2) Có nhiều cấp dịch vụ, thích ứng tốc độ, và bảo mật tốt
(cid:2) ADSL không tính cước nội hạt, dùng bao nhiêu, trả tiền bấy nhiêu. Cấu trúc cước theo lưu lượng sử dụng (Hoặc
theo thời gian sử dụng). (cid:2) Không hạn chế số người sử dụng khi chia sẻ kết nối Internet trong mạng (cid:2) Dùng song song với PSTN, luôn dùng được thoại kể cả khi mất kết nối ADSL 160 27/06/2017 (cid:2) Tốc độ đường truyền DSL tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa khách hàng và nhà cung cấp (cid:2) ADSL chỉ chuyển tải dữ liệu tới Internet, kết nối tới một ISP định trước (cid:2) Không dùng được cho tất cả mọi thuê bao
(cid:2) Không có độ ổn định cao (dễ bị ảnh hưởng bởi môi trường) (cid:2) Yêu cầu chất lượng dây cáp đồng cao. 161Ví dụ
245
CRC có khả năng phát hiện
246
CRC –dùng đa thức
247
Checksum: kiểm tra tổng
248
Sửa lỗi
249
Cơ chế sửa lỗi
250
Cơ chế sửa lỗi
251
Ví dụ
252
Khoảng cách Hamming
253
Khoảng cách Hamming tối thiểu
254
Ví dụ
255
Mã Hamming (7,4)
256
Cơ chế hoạt động
257
Cơ chế hoạt động
258
Cơ chế hoạt động
259
260
HẾT BÀI 6
BÀI 7
CÁC GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN
LIÊN KẾT DỮ LIỆU
Nội dung
262
Vấn đề khi trao đổi dữ liệu
263
Điều khiển dòng dữ liệu
264
Mô hình truyền khung
265
Điều kiện giả định
266
Idle RQ (Stop–and–Wait)
267
Vấn đề kích thước frame
268
Sliding windows
269
Sliding windows
270
Sliding windows –Cải tiến
271
Điều khiển lỗi
272
Cơ chế điều khiển lỗi
273
274
Stop–and–wait -Giải quyết lỗi
275
Stop–and–wait -Giải quyết lỗi
276
Stop–and–wait -Giải quyết lỗi
277
Go–back–N
278
Go–back–N –Các trường hợp lỗi
279
Go–back–N -Giải quyết lỗi
280
Go–back–N -Giải quyết lỗi
281
Go–back–N -Giải quyết lỗi
282
Go–back–N -Giải quyết lỗi
283
Selective Reject
284
Vấn đề kích thước cửa sổ
285
286
HẾT BÀI 7
BÀI 8
GHÉP KÊNH
Nội dung
288
Ghép kênh - Multiplexing
289
Ghép kênh - Multiplexing
290
Ghép kênh phân chia theo tần số FDM
291
FDM: quá trình ghép
292
FDM: quá trình phân kênh
293
FDM: Ứng dụng
294
Hệ thống truyền tải tương tự
295
Hệ thống truyền tải AT&T
296
Ghép kênh phân chia theo bước sóng
WDM
297
Ghép kênh phân chia theo thời gian
TDM
298
TDM đồng bộ
299
Quá trình Đan xen (Interleaving)
Tốc độ dữ liệu TDM đồng bộ không
bit đồng bộ
301
Kỹ thuật quản lý tốc độ dữ liệu
Ghép đa cấp
Phân bổ nhiều khe
Nhồi xung
Ghép kênh TDM có các bit đồng bộ
Tốc độ dữ liệu TDM có các bit
đồng bộ
Dịch vụ tín hiệu số
308
Đường truyền T-1ghép tín hiệu thoại
310
TDM không đồng bộ/thống kê
311
So sánh TDM không đồng bộ với đồng
bộ
312
TDM không đồng bộ
TDM đồng bộ
313
Cấu hình kênh truyền ADSL
314
Cấu hình kênh truyền ADSL
315
316
Kết nối
ADSL
Kỹ thuật điều chế tín hiệu trong ADSL
317
Đa âm rời rạc DMT
318
DMT
319
Ưu điểm của ADSL
320
Hạn Chế Của ADSL
321
322
HẾT BÀI 8
