Chương 2 :Truyền dẫn số liệu

Chia sẻ: Đỗ Hồng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:58

Thêm vào BST

Báo xấu

152
lượt xem 23
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khái niệm và thuật ngữ Truyền dẫn dữ liệu tương tự và dữ liệu số Suy hao đường truyền. Dung lượng kênh truyền Môi trường truyền dẫn có định hướng. Truyền dẫn không dây Lan truyền không dây Truyền đường thẳng(line-of-sight)

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương 2 :Truyền dẫn số liệu

dce 2008 Chương 2 Truyền dẫn số liệu Khái niệm và thuật ngữ Truyền dẫn dữ liệu tương tự và dữ liệu số Suy hao đường truyền BK Dung lượng kênh truyền TP.HCM Môi trường truyền dẫn có định hướng Truyền dẫn không dây Lan truyền không dây Truyền đường thẳng (line-of-sight)
dce Thuật ngữ 2008 • Thành phần trong mô hình truyền dữ liệu (dưới góc độ vật lý) – Thiết bị • Thiết bị phát (Transmitter) • Thiết bị thu (Receiver) – Môi trường truyền (Medium) – Kết nối • Kết nối trực tiếp (Direct link) – Không cần các thiết bị trung gian • Kết nối điểm-điểm (Point-to-point) – Kết nối trực tiếp – Chỉ có 2 thiết bị dùng chung kết nối • Kết nối nhiều điểm (Multi-point) – ≥ 2 thiet bị dùng chung kết nối Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 2
dce Chế độ truyền 2008 • Simplex mode – Không dùng rộng rãi vì không thể gởi ngược lại lỗi hoặc tín hiệu điều khiển cho bên phát – Television, teletext, radio • Half-duplex mode – Bộ đàm • Full-duplex mode – Điện thoại Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 3
dce Tín hiệu – Khái niệm miền thời gian 2008 • T/h liên tục – Thay đổi mịn theo thời gian • T/h rời rạc – Thay đổi từng mức theo thời gian • T/h tuần hoàn – Mẫu lặp lại theo thời gian • T/h không tuần hoàn – Mẫu không lặp lại theo thời gian Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 4
dce Biểu diễn tín hiệu ở miền tần số 2008 • Tín hiệu thực tế được cấu tạo bởi nhiều thành phần có tần số khác nhau • Các tín hiệu thành phần là các sóng hình sin • Tất cả các tín hiệu (tương tự lẫn số) đều có thể được phân tích thành tổng của nhiều sóng sin (khai triển Fourier) • Có thể biểu diễn tín hiệu theo miền tần số – Trục tung: các tần số có trong tín hiệu – Trục hoành: biên độ đỉnh của tín hiệu tương ứng với mỗi tần số Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 5
dce Ví dụ 2008 Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 6
dce Tần số, phổ và băng thông 2008 • Phổ – Tầm tần số chứa trong tín hiệu • Băng thông tuyệt đối – Độ rộng phổ (được đo bằng sự chênh lệch tần số cao nhất và thấp nhất) – Băng thông kênh truyền càng lớn, tốc độ truyền càng cao • Băng thông hiệu dụng – Gọi tắt là băng thông – Dải tầm tần số hẹp chứa hầu hết năng lượng của tín hiệu • Thành phần một chiều – Thành phần có tần số bằng 0 Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 7
dce Truyền dẫn dữ liệu tương tự và số 2008 • Dữ liệu – Các thực thể chứa đựng thông tin – Dữ liệu tương tự: giá trị liên tục trong 1 thời khoảng – Dữ liệu số: giá trị rời rạc theo thời gian • Tín hiệu – Dữ liệu được biểu diễn ở dạng tín hiệu điện hoặc điện từ – Tín hiệu tương tự • Thay đổi liên tục theo thời gian • Truyền trên nhiều môi trường: hữu tuyến, quang, không gian – Tín hiệu số • Sử dụng 2 thành phần DC • Truyền dẫn – Trao đổi dữ liệu bằng cách lan truyền và xử lý tín hiệu Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 8
dce Truyền dẫn dữ liệu tương tự và số 2008 • Thông thường – Tín hiệu tương tự truyền dữ liệu tương tự – Tín hiệu số truyền dữ liệu số • Trong một số trường hợp – Tín hiệu tương tự mang dữ liệu số – Tín hiệu số mang dữ liệu tương tự Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 9
dce Truyền dẫn tín hiệu tương tự và số 2008 • Truyền tín hiệu tương tự – Không quan tâm nội dung dữ liệu chứa đựng bên trong – Suy giảm tín hiệu theo khoảng cách – Dùng amplifier để khuếch đại tín hiệu (kể cả nhiễu) • Truyền tín hiệu số – Cần chú ý nội dung dữ liệu chứa đựng bên trong – Khoảng cách truyền ngắn – Dùng repeater để tăng khoảng cách truyền – Nhiễu không bị khuếch đại Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 10
dce Truyền dẫn số 2008 • Ưu điểm – Công nghệ số • Công nghệ LSI/VLSI làm giảm giá thành – Toàn vẹn dữ liệu • Nhiễu và suy giảm tín hiệu không bị tích lũy bởi các repeater • Truyền khoảng cách xa hơn trên các đường truyền kém chất lượng – Hiệu quả kênh truyền • TDM > FDM – Bảo mật • Các kỹ thuật mã hóa để bảo mật dữ liệu dễ áp dụng – Tích hợp • Dữ liệu số và analog được xử lý tương tự nhau Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 11
dce Suy giảm tín hiệu 2008 • T/h nhận được khác với t/h truyền đi – Analog – suy giảm chất lượng t/h – Digital – lỗi trên bit • Nguyên nhân – Suy yếu và méo do suy yếu trên đường truyền – Méo do trễ truyền – Nhiễu Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 12
dce Độ suy yếu tín hiệu trên đường truyền 2008 • Định nghĩa (signal attenuation) – Khi một tín hiệu lan truyền qua một môi trường truyền, cường độ (biên độ) của tín hiệu bị suy giảm theo khoảng cách – Tùy thuộc vào môi trường truyền dẫn • Đối với môi trường vô tuyến, suy giảm cường độ t/h là một hàm phức tạp theo khoảng cách và thành phần khí quyển – Cường độ t/h nhận phải • Đủ mạnh để thiết bị nhận nhận biết được • Đủ cao so với nhiễu để t/h không bị lỗi • Suy yếu là một hàm tăng theo tần số – Kỹ thuật cân bằng độ suy yếu trên dải tần số – Dùng bộ khuyếch đai (khuyếch đại ở tần số cao nhiều hơn) – Đo bằng đơn vị decibel (dB) • Cường độ t/h suy giảm theo hàm logarit • Độ lợi/độ hao hụt của các tầng nối tiếp có thể được tính bằng phép toán đơn giản (+/-) Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 13
dce Phổ âm của thoại và âm nhạc 2008 Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 14
dce Độ suy yếu tín hiệu trên đường truyền 2008 • Công thức – Attenuation = 10log10(P1/P2) (dB) • P1, P2: công suất (watts) – Decibel (dB) là giá trị sai biệt tương đối • Công suất suy giảm ½ → độ hao hụt là 3dB • Công suất tăng gấp đôi → độ lợi là 3dB – Attenuation = 20log10(V1/V2) • Do công suất tiêu thụ trên điện trở R là P = V2/R – Giá trị sai biệt tuyệt đối • Decibel-watt (dBW) – 1W là giá trị tham khảo, tương ứng với 0dBW – Công suất (dBW) = 10log10 (công suất theo W) • Decilbel-milivolt (dBmV) – 1mV là giá trị tham khảo, tương ứng với 0dBmV – Điện áp (dBmV) = 20log10 (điện áp theo mV) – Đây là điện áp giả sử trên điện trở 75Ω Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 15
dce Trễ lan truyền tín hiệu 2008 • Méo trễ lan truyền – Chỉ xảy ra trong môi trường truyền dẫn hữu tuyến – Vận tốc lan truyền thay đổi theo tần số • Vận tốc cao nhất ở gần tần số trung tâm • Các thành phần tần số khác nhau sẽ đến đích ở các thời điểm khác nhau • Công thức – Transmission propagation delay – Tp = S/V •S : khoảng cách vật lý (meter) •V : vận tốc lan truyền tín hiệu trên môi trường truyền, với sóng điện từ: v = 2 x 106 (m/s) – Round trip delay – Tx = N/R •N : khối lượng dữ liệu truyền (bit) •R : tốc độ truyền bit trên đường truyền. Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 16
dce Nhiễu 2008 • T/h thêm vào giữa thiết bị phát và thiết bị thu • Nhiễu nhiệt – Do dao động nhiệt của các electron trong chất dẫn • Hàm của nhiệt độ – Phân tán đồng nhất trên phổ tần số – Nhiễu trắng Không thể loại bỏ → giới hạn hiệu suất của hệ thống – – Nhiễu trong băng thông 1Hz của bất kỳ chất dẫn nào – N0 = kT • N0: mật độ công suất nhiễu (watt/Hz) • k: hằng số Boltzmann (= 1.38 x 10-23 J/°K) • T: nhiệt độ (°K) – Nhiễu trong băng thông B (Hz) N = kTB Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 17
dce Nhiễu 2008 • Nhiễu điều chế – T/h nhiễu có tần số là tổng hoặc hiệu tần số của các t/h dùng chung môi trường truyền – Do tính phi tuyến của thiết bị thu/phát • Nhiễu xuyên kênh (crosstalk) – T/h từ đường truyền này ảnh hưởng sang các đường truyền khác – Cùng độ lớn (hoặc nhỏ hơn) nhiễu nhiệt • Nhiễu xung – Xung bất thường (spike) • e.g. ảnh hưởng điện từ bên ngoài – Thời khoảng ngắn – Cường độ cao – Ảnh hưởng nhiều đến quá trình trao đổi dữ liệu số • Xung 0.01s làm mất 50 bit dữ liệu nếu truyền ở tốc độ 4800bps Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 18
dce Tốc độ kênh truyền (khả năng kênh truyền) 2008 • Đặc điểm – Có thể truyền nhiều hơn một bit ứng với mỗi thay đổi của tín hiệu trên đường truyền. – Tốc độ truyền thông tin cực đại bị giới hạn bởi băng thông của kênh truyền • Công thức Nyquist – Nếu tốc độ truyền t/h là 2W thì t/h với tần số nhỏ hơn (hoặc bằng) W là đủ; ngược lại nếu băng thông là W thì tốc độ t/h cao nhất là 2W – C = 2W x log2M •C : tốc độ truyền t/h cực đại (bps) khi kênh truyền không có nhiễu •W : băng thông của kênh truyền (Hz) •M : số mức thay đổi tín hiệu trên đường truyền – Độ hữu hiệu băng thông: B = R/W (bps Hz-1) Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 19
dce Tốc độ dữ liệu 2008 • Baud rate (baud/s) – Nghịch đảo của phần tử dữ liệu ngắn nhất (số lần thay đổi tín hiệu đường truyền mỗi giây) – Tín hiệu nhị phân tốc độ 20Hz: 20 baud (20 thay đổi mỗi giây) • Bit rate (bps hoặc bit/s) – Đặc trưng cho khả năng của kênh truyền – Tốc độ truyền dữ liệu cực đại trong trường hợp không có nhiễu – Bằng baud rate trong trường hợp tín hiệu nhị phân – Khi mỗi thay đổi đường truyền được biểu diễn bằng 2 hay nhiều bit, tốc độ bit khác với tốc độ baud • Quan hệ giữa Baud rate và Bit rate R = Rs x log2M = Rs x m – R : tốc độ bit (bit/s) – Rs : tốc độ baud (baud/s) – M : số mức thay đổi tín hiệu trên đường truyền – m : số bit mã hóa cho một tín hiệu Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 20