Giáo trình truyền dữ liệu - Nguyễn Trung Lập

Chia sẻ: Hoang Chung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:22

Thêm vào BST

Báo xấu

188
lượt xem 31
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình được biên soạn nhằm phục vụ cho sinh viên chuyên ngành điện tử - viễn thông. Nội dung gồm 9 chương: Chương 1 & 2: Ôn tập một số kiến thức cơ bản có bổ sung một số khái niệm mới chuẩn bị cho các chương tiếp theo.. Chương 3: tập trung vấn đề mã hóa, phân tích tính chất và khả năng các loại mã , thiết kế các loại mạch tạo mã...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình truyền dữ liệu - Nguyễn Trung Lập

L I NÓI ð U Giáo trình ñư c biên so n nh m ph c v cho sinh viên chuyên ngành Ði n t - Vi n thông. N i dung g m chín chương, tr ng tâm ñi vào ph n c ng ñ ng th i có gi i thi u m t s giao th c c a h th ng truy n d li u. - Chương 1 và 2 ôn t p m t s ki n th c cơ b n có b sung m t s khái ni m m i chu n b cho các chương ti p theo. - Chương 3 t p trung v n ñ mã hóa, phân tích tính ch t và kh năng các lo i mã, thi t k các lo i m ch t o mã. - Chương 4, 5 và 6 tìm hi u các IC cùng giao th c truy n ñ ng b , b t ñ ng b ñ ng th i kh o sát các chu n giao ti p dùng trong truy n d li u. - Chương 7 bàn v bi n pháp truy n d li u nh ñư ng dây ñi n tho i, k thu t dùng trong modem. - Chương 8 trình bày các phương pháp ña h p. - Chương 9 ñ c p ñ n k thu t truy n tín hi u s trên h th ng thông tin. Tìm hi u ho t ñ ng c a các IC CODEC. Theo ch quan c a tác gi , s s p x p các chương v i th t như trên là h p lý. Như chúng ta ñã bi t, v n ñ truy n thông ñã và ñang phát tri n r t nhanh v i k thu t ngày càng hoàn h o nên nh ng gì vi t ra ngày hôm nay có th không hoàn toàn thích h p trong tương lai. Tuy nhiên ph n ki n th c cơ b n hàm ch a trong giáo trình luôn luôn v n là n n t ng cho s phát tri n sau này.. Ðây cũng là mong mu n mà ngư i vi t hy v ng mang ñ n cho các em sinh viên. M c dù giáo trình ñư c vi t cho ñ i tư ng là sinh viên chuyên ngành Ði n t - Vi n thông, nhưng v i nh ng ai có quan tâm t i ph n c ng c a các h th ng truy n d li u cũng có th tìm th y ñây ñôi ñi u b ích. Cu i cùng tác gi xin thành th t cám ơn Th c sĩ Ðoàn Hòa Minh ñã ñ c và ñóng góp nhi u ý ki n quý báu ñ giáo trình có th hoàn thành. Ngư i vi t Nguy n Trung L p
M CL C CHƯƠNG I: NH NG KHÁI NI M CƠ B N 1.1 VÀI DÒNG L CH S . 1.2 NH NG KHÁI NI M CHUNG . 1.3 H TH NG TRUY N TƯƠNG T . 1.4 H TH NG TRUY N S . 1.5 H TH NG M VÀ MÔ HÌNH OSI . CHƯƠNG 2 MÃ HÓA VÀ ðI U CH : 2.1 PH T N C A TÍN HI U . 2.2 MÃ HÓA . 2.3 ðI U CH . CHƯƠNG 3: CÁC LO I MÃ TRONG TRUY N D LI U: 3.1 MÃ NH PHÂN C A CÁC CH S. 3.2 CÁC MÃ PHÁT HI N L I . 3.3 MÃ NÉN D LI U . 3.4 M T MÃ . CHƯƠNG 4: TRUY N N I TI P B T ð NG B : 4.1 H TH NG TRUY N D LI U . 4.2 M U TÍN HI U TRONG TRUY N B T ð NG B . 4.3 VÀI IC TH C HI N GIAO TH C B T ð NG B . CHƯƠNG 5: CÁC CHU N GIAO TI P: 5.1 GIAO TI P DÙNG DÒNG ðI N VÒNG 20mA . 5.2 CHU N GIAO TI P RS-232D . 5.3 CHU N GIAO TI P RS-449, 422A&423A . CHƯƠNG 6: TRUY N N I TI P ð NG B 6.1 GIAO TI P GI A DTE VÀ DCE ð NG B . 6.2 CÁC GIAO TH C ð NG B .
6.3 KH O SÁT VÀI IC LSI TRUY N ð NG B . 6.4 KI M TRA H TH NG THÔNG TIN . CHƯƠNG 7: TRUY N TÍN HI U B NG SÓNG MANG TƯƠNG T : MODEMS 7.1 D N NH P. 7.2 CƠ S K THU T LIÊN QUAN. 7.3 M T S MODEM ð NG B VÀ B T ð NG B . 7.4 VÀI MODEM DÙNG M CH LSI . CHƯƠNG 8: C C PHƯƠNG PHÁP ðA H P 8.1 ðA H P T N S . 8.2 ðA H P TH I GIAN . CHƯƠNG 9 TRUY N TÍN HI U TƯƠNG T B NG SÓNG MANG S : 9.1 H TH NG TRUY N S . 9.2 ðI U MÃ XUNG . 9.3 ðI U CH VI PHÂN VÀ DELTA . 9.4 2914 COMBO CHIP . WWW.UPDATESOFTS.COM – 2006
CHƯƠNG 1 NH NG KHÁI NI M CƠ B N N i dung : 1.1 VÀI DÒNG L CH S . 1.2 NH NG KHÁI NI M CHUNG . 1.3 H TH NG TRUY N TƯƠNG T . 1.4 H TH NG TRUY N S . 1.5 H TH NG M VÀ MÔ HÌNH OSI . 1 . 1 VÀI DÒNG L CH S : Thông tin d li u là phương pháp truy n thông dùng mã nh phân thay cho tín hi u. Có th coi l ch s thông tin d li u b t ñ u vào năm 1837 v i s phát minh ñi n tín c a Samuel F. B. Morse. Ðó là h th ng truy n các xung ñi n bi u di n cho các d u ch m, v ch (tương ñương v i các s nh phân 1, 0) trên các ñư ng dây ñ ng nh các máy cơ ñi n. Các t h p khác nhau c a các mã này thay cho các ch , s , d u.... ñư c g i là mã Morse. B n ñi n tín ñ u tiên ñư c phát hi n Anh do Charles Wheatstone và William Cooke th c hi n nhưng h th ng c a h ph i dùng 6 ñư ng dây. Năm 1840, Morse ñăng ký sáng ki n v ñi n tín M và ñ n năm 1844 thì ñư ng dây ñi n tín ñ u tiên ñư c thi t l p gi a Baltimore và Washington D.C.. Năm 1849, b n tin ñ u tiên ñư c in nhưng v i v n t c r t ch m, cho ñ n năm 1860 v n t c in ñ t ñư c là 15 bps. Công ty Ði n tín Mi n Tây (Western Union Telegraph Company) ñư c thi t l p năm 1850 Rochester, New York cho phép th c hi n vi c trao ñ i thông tin gi a các cá nhân. Năm 1874, Emile Baudot thi t k ñư c máy phát dùng phương pháp ña h p, có th truy n cùng lúc 6 b n tin trên cùng m t ñư ng dây. Năm 1876, Alexander Graham Bell ñã ñưa ñi n tín lên m t bư c phát tri n m i: s ra ñ i c a ñi n tho i. Thay vì chuy n b n tin thành các chu i mã Morse, Bell ñã cho th y r ng ngư i ta có th truy n th ng tín hi u ñi n ñ c trưng cho ti ng nói trên các ñư ng dây. Nh ng h th ng ñi n tho i ñ u tiên c n các c p ñư ng dây khác nhau cho hai ngư i mu n trao ñ i thông tin v i nhau, m t ngư i ph i n i ñi n tho i c a mình vào ñúng ñư ng dây n i v i ñi n tho i c a ngư i mà mình mu n liên l c. D n d n s k t n i ñư c th c hi n b i các t ng ñài cơ khí r i t ng ñài ñi n t , s . . . . Ngư i ta không còn bi t h th ng ho t ñ ng th nào, ch c n quay (bây gi thì b m) s và ñư c k t n i. Năm 1899, Marconi thành công trong vi c phát tin b ng vô tuy n.
Có th nói ñi n tín là phương ti n duy nh t ñư c dùng ñ phát tin ñi xa cho ñ n năm 1920, lúc ñài phát thanh thương m i ñ u tiên ra ñ i. Năm 1945, ñánh d u m t s ki n quan tr ng ñó là vi c phát minh ra chi c máy tính ñi n t ñ u tiên: chi c ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator). Ðư c thi t k ñ tính ñ n ñ o ph c v cho Th chi n th II, ENIAC là thi t b ñ u tiên có th x lý thông tin dư i d ng ñi n. M c dù ENIAC không gi m t vai trò tr c ti p trong vi c thông tin d li u nhưng nó cho th y r ng các tính toán và quy t ñ nh chính xác có th th c hi n ñư c nh tín hi u ñi n, m t kh năng quan tr ng trong h th ng thông tin hi n nay. Sau ñó Ð i h c Harvard liên k t v i công ty IBM (International Business Machines Corporation) ñã cho ra ñ i nh ng chi c máy tính ña d ng, ñi u khi n t ñ ng ñ u tiên. Ð n năm 1951 thì s lư ng các ch ng lo i máy tính gia tăng r t nhi u (ngư i ta ñánh giá s gia tăng này có t c ñ t l v i hàm mũ) và nhu c u trao ñ i thông tin trong m i ngư i cũng gia tăng v i m c ñ tương t . Nhưng cho ñ n năm 1968 công ty AT & T xem như ñ c quy n: ch các thi t b do chính công ty s n xu t m i ñư c n i vào h th ng thông tin qu c gia. Vào th i ñi m này, Hi p h i thông tin liên bang (FCC : Federal Communication Commission) c a M , thông qua Tòa án t i cao ñã ký quy t ñ nh Carterfone, cho phép các thi t b c a các nhà ch t o khác ñư c n i vào h th ng, quy t ñ nh này ñã tác ñ ng th t s ñ n s ra ñ i c a m t k ngh m i: k ngh thông tin d li u. Theo th i gian s phát tri n c a k î ngh này ñã ñưa ñ n nh ng h th ng thông tin d li u s ñư c th c hi n nh ng kho ng cách ñáng k . Và bây gi ,v i s phát tri n vũ b o c a máy tính , công ngh ch t o IC ña ch c năng, kh năng to l n c a cáp quang và h th ng v tinh ñ a tĩnh, thông tin d li u s ñã tr thành ph bi n và có m t s c m nh ñ n kỳ l , nó có th th a mãn nhi u yêu c u v thông tin liên l c c a m i ngư i trên toàn c u trong m t kho ng th i gian r t ng n. Chương này ñ c p ñ n m t s khái ni m chung và tìm hi u m t cách sơ lư c các h th ng truy n tương t , h th ng truy n s cùng m t s tính ch t cơ b n c a chúng. 1 . 2 NH NG KHÁI NI M CHUNG : 1.2.1. Tin t c, d li u và tín hi u. 1.2.2 Băng thông . 1.2.3 Hình tr ng h th ng và các phương th c liên l c . 1.2.4 Các phương pháp truy n . 1.2.5. Các phương pháp d n kênh . 1.2.1 Tin t c, d li u và tín hi u (Information, Data & Signal): - D li u: bao g m các s ki n, khái ni m hay các ch th ñư c di n t dư i m t hình th c thích h p cho vi c thông tin, thông d ch hay x lý b i con ngư i hay máy móc. -Tin t c: Ý nghĩa mà con ngư i qui cho d li u theo các qui ư c c th . Tin t c có th bi u th b i ti ng nói, hình nh, các văn b n, t p h p các con s , các ký hi u, thông qua nó con ngư i hi u nhau . . .. Trong h th ng truy n thông, thư ng ngư i ta không phân bi t d li u và tin t c.
- Tín hi u: Là tin t c, d li u ñã ñư c chuy n ñ i, x lý (b i các b ph n mã hóa và /ho c chuy n ñ i) cho phù h p v i môi trư ng truy n thông. Có hai lo i tín hi u: tín hi u tương t và tín hi u s . - Tín hi u tương t : có d ng sóng như (H.1.1a), ñó là các ñ i lư ng ñi n có b t c giá tr nào trong m t kho ng th i gian xác ñ nh. Tín hi u tương t quen thu c có d ng hình sin. M t tín hi u tương t có th ñư c s hóa ñ tr thành tín hi u s . - Tín hi u s : có d ng sóng như (H.1.1b), ñó là tín hi u mà biên ñ ch có m t trong hai giá tr duy nh t, tương ng v i hai tr ng thái logic ñ c trưng b i hai s 0 và 1 trong h nh phân. H th ng truy n tín hi u này là h th ng truy n nh phân. Trong các h th ng truy n s , ta còn g p tín hi u có d ng như (H.1.1c). Ðây chưa ph i là tín hi u s nhưng nó cũng ch có các giá tr nh t ñ nh mà ngư i ta có th s hóa b ng các s nh phân nhi u bít hơn. Trong trư ng h p c a (H 1.1c) tín hi u có th có m t trong b n giá tr 0, 1, 2, 3; ñ có th mã hóa tín hi u này c n các s nh phân hai bít, h th ng truy n tín hi u này là h th ng truy n nh phân hai bít. (a) (b) (c) (H 1.1) Tín hi u trên ñư ng truy n, g i là sóng mang, có th là lo i tương t hay s và ñư c dùng ñ truy n d li u tương t hay d li u s . Thí d : Ti ng nói là lo i d li u tương t và ñư c truy n trên h th ng ñi n tho i b i tín hi u tương t (H 1.2a); nh ng d li u có ngu n g c là s , thí d như mã ASCII c a các ký t ñư c bi u di n dư i d ng nh ng xung ñi n nh phân ñư c truy n b i tín hi u tương t nh MODEM (Modulator/Demodulator) (H 1.2b). Tín hi u tương t s qua m ch CODEC (Coder/Decoder) ñ ñư c s hóa (H 1.2c) và d li u s có th ñư c truy n th ng qua h th ng s (H 1.2d). Tín hi u Ngu n truy n → Tín hi u tương Ti ng nói ðI N → THO I t (a) → Tín hi u tương t MODEM Tín hi u s → (b)
→ Tín hi u s CODEC Tín hi u tương t → (c) → Tín hi u s H. T. S D li u s → (d) (H 1.2) - Nhi u: là các tín hi u ngoài ý mu n, xu t hi n trong h th ng ho c trên ñư ng truy n. Dư i nh hư ng c a nhi u, tín hi u tương t b bi n d ng và tín hi u s có th b l i. - Cư ng ñ tín hi u: Cư ng ñ c a tín hi u thư ng ñư c bi u di n b i công su t ho c ñi n áp trên t ng tr t i c a nó. Ta ph i nói tín hi u có công su t 133mW ho c có biên ñ 100mV trên t ng tr 75 . - T s cư nng ñ hai tín hi u: dùng mô t ñ l i ho c ñ suy gi m c a h th ng, thư ng ñư c bi u di n b ng ñơn v Decibel (dB) xác ñ nh theo thang logarithm: T s tín hi u = 10log dB S ti n l i c a ñơn v dB là ngư i ta có th xác ñ nh ñ l i (hay ñ suy gi m) c a m t h th ng g m nhi u t ng n i chu i (cascade) b ng cách c ng các ñ l i c a các t ng v i nhau. Ngư i ta thư ng bi u th công su t tuy t ñ i c a m t tín hi u b ng cách so sánh v i m t tín hi u chu n có công su t 1W : Công su t tín hi u = 10log dB Ngoài ra, ngư i ta còn dùng ñơn v dBm ñ xác ñ nh cư ng ñ tín hi u so v i tín hi u chu n có công su t 1mW : Công su t tín hi u = Bm 10log M t tín hi u có công su t 1W tương ñương v i 0 dB và 30dBm. Thí d : Tín hi u có biên ñ 100mV 75Ω tương ñương v i 0,133 mW, tính theo dBm là: 10log(0,133/1mW) = - 8,76 dBm. D u tr cho bi t m c tín hi u là 8,76 dBm dư i 1mW. Lưu ý, trong chuy n ñ i ñơn v ph i ñ ý ñ n t ng tr t i c a tín hi u. Bi u th c P = ( V2/R ) có th ñư c dùng ñ tính ñi n áp hi u d ng ho c t s ñi n áp. Trong các h th ng ñi n tho i t ng tr t i thư ng dùng là 600Ω. Thí d : Tín hi u 100mV trên t i 75Ω tương ñương v i 282mV, n u t i là 600Ω. Th t v y, 600Ω, ñi n áp c a tín hi u xác ñ nh b i : V2 = P.R = 0,133.10-3.600 = 0,079 = 0,282 V = 282 mV
V= N u các tín hi u có chung t ng tr t i thì : T s tín hi u = 20log dB - T s tín hi u nhi u SNR (Signal to Noise Ratio) Ð ñánh giá ch t lư ng c a tín hi u và cũng là ch t lư ng c a h th ng truy n tín hi u ñó ngư i ta dùng t s tín hi u trên nhi u SNR. Ðây là t s công su t tín hi u có ích trên công su t tín hi u nhi u, thư ng tính b ng dB (ho c dBm). N u tín hi u 2 dBm có m c nhi u là -20 dBm, thì t s SNR là 22 dBm. Nói cách khác m c tín hi u l n hơn m c nhi u 22 dBm. Thí d : V i tín hi u s như (H.1.1b), SNR t i thi u ph i là bao nhiêu ñ có th phân bi t ñư c tín hi u m t cách rõ ràng ( nh hư ng c a nhi u còn ch p nh n ñư c)? Ð i v i tín hi u như (H.1.1b), gi s biên ñ ng v i m c 1 là 1 V và 0 V cho m c 0, m t l i s phát sinh n u m c 0 ñư c phát ñi mà nhi u có giá tr dương l n hơn 0,5 V và n u m c 1 phát ñi mà nhi u có biên ñ âm và tr tuy t ñ i l n hơn 0,5 V. Như v y giá tr t i ña cho phép c a nhi u là 0,5 V so v i tr t i ña c a tín hi u là 1 V và t s SNR t i thi u là: SNRMIN = M t h th ng hay m ch t t khi có kh năng nâng cao t s tín hi u nhi u SNR theo yêu c u. 1.2.2 Băng thông : - Băng thông c a tín hi u là d i t n s trong ñó ch a h u h t công su t c a tín hi u. Khái ni m này cho ta xác ñ nh ph t n h u ích c a tín hi u n u tín hi u ñó ch a m t ph t n quá r ng. - Băng thông c a kênh truy n là d i t n s c a tín hi u mà ñ suy gi m kho ng vài dB (thư ng là 3 dB) so v i giá tr c c ñ i khi tín hi u ñó truy n qua h th ng. Ð suy gi m 3 dB tương ng v i ñi m n a công su t. M t kênh truy n t t ph i có băng thông l n hơn băng thông c a tín hi u, ñi u này khi n cho tín hi u ñư c tái t o không b méo d ng và suy gi m ñáng k trong quá trình truy n. 1.2.3 Hình tr ng h th ng và các phương th c liên l c : V hình tr ng, h th ng thông tin có th có d ng : - Ði m - ñi m (Point to point): Thí d liên l c gi a máy tính và máy in - Nhi u ñi m (Multipoint): H th ng nhi u ñi m có th có m t trong các d ng: sao (star), vòng (ring) và multidrop * M ng hình sao (H 1.3a): Thu n l i trong liên l c vì ñài th c p truy xu t tr c ti p ñài sơ c p nhưng giá thành cao vì ph i s d ng ñư ng dây riêng. * M ng vòng (H 1.3b): Thông tin ph i ñi theo vòng t ñài sơ c p ñ n ñài th c p. N u có m t ñài h ng, h th ng ngưng làm vi c.
* M ng multidrop (H 1.3c): Các ñài th c p n i chung m t ñư ng dây vào tr m sơ c p V phương th c th c liên l c, gi a các máy phát và thu trong m t h th ng thông tin có th th c hi n theo 1 trong 4 phương th c: - Ðơn công (Simplex transmission, SX): thông tin ch truy n theo m t chi u. N u l i x y ra máy thu không có cách nào yêu c u máy phát phát l i. Trong h th ng này thư ng máy thu có trang b thêm b ROP (Read Only Printer) ñ hi n th thông tin nh n ñư c. - Bán song công (Half duplex transmission, HDX): Tín hi u truy n theo hai hư ng nhưng không ñ ng th i. H th ng thông tin dùng Walkie - Talkie là m t thí d c a phương th c liên l c bán song công. Các máy truy n bán song công có m t nút n ñ phát (push to send), khi ch ñ phát thì ph n thu b vô hi u hóa và ngư c l i. - Song công (full duplex transmission, FDX): Tín hi u truy n theo hai chi u ñ ng th i. H th ng này thư ng có 4 ñư ng dây, 2 dây cho m i chi u truy n. Phương th c này ñư c dùng trong h th ng ñi m - ñi m (point to point) - Song công toàn ph n (Full/Full-duplex, F/FDX): Ðài sơ c p có kh năng phát tín hi u t i m t ñài th c p ñ ng th i nh n thông tin t m t ñài th c p khác. Phương th c này gi i h n trong h th ng nhi u ñi m (multipoint) (H 1.3) 1.2.4 Các phương pháp truy n : Ð truy n tín hi u ngư i ta có th dùng m t trong hai phương pháp: phương pháp truy n d i n n và phương pháp ñi u ch . - Phương pháp truy n d i n n : Tín hi u ñư c truy n có cùng d i t n v i tín hi u ngu n. Thí d trong ñi n tho i, tín hi u âm thanh h u ích có t n s trong kho ng 300-3000 Hz ñư c truy n ñi mà không có s bi n ñ i nào v ph t n c a nó.
- Phương pháp ñi u ch : Ðây là phương pháp cho phép d i ph t n c a tín hi u ngu n ñ n m t kho ng t n s khác phù h p v i kênh truy n và tránh ñư c nhi u do giao thoa (nghĩa là các ph t n cách nhau m t kho ng ñ ñ không ch ng lên nhau). 1.2.5 Các phương pháp d n kênh : Ð có th truy n nhi u tín hi u có cùng d i n n (nhi u kênh) trên m t ñư ng truy n mà không gây nh hư ng l n nhau, ngư i ta ph i d n kênh. Có hai phương pháp d n kênh: phương pháp ña h p phân t n s và phương pháp ña h p phân th i gian . (H 1.4) mô t hai phương pháp d n kênh. (H 1.4) - D n kênh theo phương pháp ña h p phân th i gian (TDM: Time Division Multiplexing) (H 1.5) minh h a phương pháp TDM . (H 1.5) Khóa chuy n m ch ñư c s d ng ñ n i tu n t m i tín hi u c n truy n ñ n ñư ng truy n trong m t kho ng th i gian nh t ñ nh. Dĩ nhiên các khóa chuy n m ch máy phát (d n kênh) và máy thu (phân kênh) ph i ho t ñ ng ñ ng b ñ các máy thu thu ñúng tín hi u c a nó. - D n kênh theo phương pháp ña h p phân t n s (FDM: Frequency Division Multiplexing). (H 1.6) minh h a phương pháp FDM cho 3 kênh truy n (3 tín hi u tương t ). T n s sóng mang c a m i b ñi u ch c a m i kênh ñư c ch n l a sao cho m i tín hi u ñã ñư c ñi u ch chi m m t d i t n riêng trong c ph t n c a ñư ng truy n và ph i ñư c cách ly
theo qui ñ nh. Ð th c hi n ñư c vi c này ngư i ta dùng các m ch c ng hư ng LC có t n s c ng hư ng khác nhau cho m i kênh truy n. Các h th ng truy n thanh và truy n hình s d ng phương pháp d n kênh này. (H 1.6) 1 . 3 H TH NG TRUY N TƯƠNG T : (H 1.7) mô t m t h th ng truy n tương t dùng phương pháp ñi u ch (n u truy n d i n n thì không c n b ñi u ch và gi i ñi u ch ). Trong h th ng này tín hi u trên ñư ng truy n là tín hi u tương t . B ph n chuy n ñ i máy phát bi n tin t c thành tín hi u tương t , sau khi ñư c x lý (như l c, khu ch ñ i, ph i h p tr kháng.....) s qua b ph n ñi u ch ñ d i ph t n; cu i cùng b ph n giao ti p chu n b tín hi u phát tương thích v i môi trư ng truy n hay kênh truy n. Các công vi c ñư c th c hi n theo chi u ngư c l i máy thu. (H 1.7) 1.4 H TH NG TRUY N S : 1.4.1 Sơ ñ kh i . 1.4.2 V n t c truy n tín hi u . 1.4.3 Truy n n i ti p và song song .
1.4.4 Truy n ñ ng b và b t ñ ng b . 1.4.1 Sơ ñ kh i : (H 1.8) mô t m t h th ng truy n s . Tín hi u trên ñư ng truy n c a h th ng là tín hi u s , t c các ñi n áp tương ng cho các m c 0 và 1 c a các mã nh phân bi u th cho tin t c. B ph n chính c a h th ng là b ph n bi n ñ i A→D (Analog to Digital Converter, ADC) máy phát (bi n tín hi u tương t thành tín hi u s ) và bi n ñ i D→A (Digital to Analog Converter, DAC) máy thu (bi n tín hi u s thành tín hi u tương t ). Vi c truy n tín hi u s ñư c th c hi n b ng cách phát tu n t các mã nh phân này. (H 1.8) 1.4.2 V n t c truy n tín hi u (Baud rate) : M t trong nh ng ñ c trưng quan tr ng ñ ñánh giá ch t lư ng m t h th ng truy n s là v n t c truy n tín hi u, ñư c tính b ng baud. Baud là v n t c thay ñ i tr ng thái sóng mang (s l n thay ñ i sóng mang trong m t giây) còn g i là v n t c ñi u ch (baud rate). Trong th c t ngư i ta hay dùng ñơn v bit/s (bps) là v n t c truy n bit (bit rate), t c s bit mà h th ng truy n trong m t giây. Trong h th ng truy n nh phân (tín hi u c n truy n có d ng (H 1.1b)), sóng mang ch ñư c ñi u ch b i m t trong hai tr ng thái c a tín hi u, v n t c bit và v n t c tín hi u b ng nhau (s bit/s = s baud). Trong h th ng truy n nh phân hai bit (Thí d , dùng s nh phân hai bit mã hóa tín hi u có d ng (H 1.1c)), s lư ng bit s g p ñôi s tín hi u (v n t c thay ñ i bit nhanh g p ñôi v n t c thay ñ i sóng mang), như v y s bit/s g p ñôi s baud. Thí d : Tính v n t c truy n tín hi u (H 1.1c), n u th i gian tương ng v i m t giá tr c a tín hi u là T = 0,0001s. V n t c truy n tín hi u = s baud = 1/T = 1/0,0001 = 10.000 baud. V n t c truy n bit br = 2.baud = 20.000 bit/s 1.4.3 Truy n n i ti p và song song : Tùy theo cách th c ñưa tín hi u ra ñư ng truy n mà ta có hai cách truy n: song song và n i ti p. (H.1.8) mô t hai cách truy n. - Truy n n i ti p: tín hi u l n lư t ñư c phát ñi t ng bít trên cùng m t ñư ng dây. T c ñ truy n ch m nhưng ít t n kém hơn so v i cách truy n song song.
- Truy n song song: mã ký t ñư c g i ñi dư i d ng song song, nghĩa là các bít ñư c phát ñi ñ ng th i trên các ñư ng truy n. T c ñ truy n song song khá nhanh nhưng ph i t n nhi u ñư ng dây. Do ñó, cách truy n này ñư c dùng trong th c t khi ph n phát và thu g n nhau. (a) (b) (H1.9) 1.4.4 Truy n ñ ng b và b t ñ ng b : Trong các h th ng truy n s các tín hi u có th truy n theo ch ñ ñ ng b và b t ñ ng b . Hai ch ñ truy n này khác nhau ch y u vi c th c hi n s ñ ng b và do ñó ñưa t i cách ñ nh d ng tín hi u truy n khác nhau. - Truy n ñ ng b : Trong ch ñ ñ ng b d li u truy n ñư c hình thành theo các d ng c ñ nh. Thí d các ký t ñư c mã hoá b ng mã ASCII và b n tin ñư c truy n thành t ng kh i (block), s ñ ng b ñư c th c hi n nh ng kho ng th i gian gi a các kh i c a b n tin. Do truy n m t l n c b n tin nên v n t c truy n khá l n, t 2400 bps, 4800 bps, 9600 bps cho ñ n h ng Mbps. M t b t l i c a cách truy n ñ ng b là máy phát ph i g i tín hi u xung ñ ng h ñ ñ ng b máy thu. N u vi c này không th c hi n ñư c thì máy thu ph i thi t k m t vòng khóa pha (PLL) ñ ph c h i xung ñ ng b t dòng d li u. - Truy n b t ñ ng b : Trong ch ñ b t ñ ng b d ng c a d li u truy n không c ñ nh. (H 1.10) cho ta 3 d ng c a tín hi u thư ng g p trong cách truy n b t ñ ng b . (H 1.10a) là 3 b n tin a,b,c ñư c truy n tu n t . Các b n tin dài ng n khác nhau và cách nhau không ñ u.
(H 1.10b) là trư ng h p th i gian T c a các b n tin gi ng nhau nhưng kho ng cách các b n tin thì b t kỳ, không ph i là b i s c a T. Trong hai trư ng h p này băng thông c n thi t tùy thu c vào d li u. (H 1.10c) là m t d ng khác c a tín hi u thư ng g p trong các b n tin phát b ng phương pháp quét (thí d trong các máy FAX). Trong trư ng h p này băng thông c a h th ng tùy thu c vào ñ phân gi i tín hi u ch không tùy thu c vào d li u. Trong t t c các trư ng h p ñ t o s ñ ng b máy phát ph i g i kèm các xung ñ ng b ñ u và cu i m i ký t (trong (H 1.10a) ñó là các xung S ho c T ). (H 1.10) 1.5 H TH NG M VÀ MÔ HÌNH OSI : S phát tri n c a lãnh v c thông tin liên l c v i k thu t truy n s li u ñã tr nên ph bi n trên toàn c u. Vi c thông tin ngày càng nhi u, yêu c u v ñ chính xác và ñ tin c y ngày càng cao. Ð b o ñ m ñi u này các h th ng thông tin ph i tuân th m t s qui ñ nh v t t c các khía c nh như t c ñ truy n, phương pháp mã hóa, qui t c gán ñ a ch , các bi n pháp th c hi n khi có l i v. v . . . T p h p t t c các qui ñ nh mà các h th ng thông tin ph i tuân theo g i là các giao th c (protocols). Nh có giao th c, các h th ng không tương thích nhau có th liên l c v i nhau. Ð i v i m t h th ng ch có hai ph n t thì giao th c r t ñơn gi n. V n ñ tr nên ph c t p và khó khăn khi ch ng lo i các h th ng và các ph n t c a h th ng tăng lên. M t t p h p các giao th c cho phép hai h th ng b t kỳ nào cũng có th liên l c v i nhau b t ch p c u trúc bên trong c a nó, g i là m t H TH NG M . T ch c ñ nh chu n qu c t (International Standards Organization, ISO) ñã quan tâm t i v n ñ k t n i các thi t b khác nhau t năm 1977 và ñ n năm 1984 thì mô hình tham chi u cho vi c k t n i các h th ng m ra ñ i, g i t t là mô hình OSI (Reference Model for Open Systems Interconnection). Mô hình OSI là mô hình phân t ng ñư c xây d ng d a trên các nguyên t c ch y u sau ñây: - S t ng càng h n ch càng t t - Ranh gi i gi a các t ng b o ñ m vi c tương tác và mô t các d ch v là t i thi u và có th chu n hóa giao di n tương ng.
- Các ch c năng khác nhau và các công ngh s d ng khác nhau ph i ñư c tách bi t trong các t ng khác nhau - Khi thay ñ i ch c năng ho c giao th c trong m t t ng không nh hư ng ñ n các t ng khác. - M i t ng ch có ranh gi i và giao di n v i t ng ngay trên và dư i nó. - Có th chia m t t ng thành các t ng con khi c n thi t. Và các t ng con cũng có th ñư c h y b trong trư ng h p không c n n a. K t qu ta ñư c mô hình OSI g m 7 t ng T ng cao nh t liên quan ñ n vi c lý gi i khái ni m và ngôn ng còn các t ng th p hơn nói v các qui t c truy n thông tin gi a các b ph n (máy phát và máy thu). Trong m i t ng ngoài nh ng qui ñ nh ph i th c hi n ngay trong chính b n thân t ng ñó còn có nh ng qui ñ nh d ch v ñưa lên t ng trên k ti p. Máy phát và thu c n ph i th ng nh t các qui t c áp d ng trong t ng tương ng, có nghĩa là chúng ph i làm vi c theo cùng m t th th c. Thông tin ñi u khi n c a m i t ng ñư c ghép vào b n tin máy phát và ñư c tách ra máy thu t ng tương ng, dĩ nhiên các thông tin này ch ñư c máy thu hi u khi chúng cùng s d ng m t giao th c. (H 1.11) cho ta th y s phân c p này. H th ng A H th ng B T ng 7 T ng 7 Application ng d ng Ki u n i logic ↓ T ng 6 T ng 6 Presentation Trình bày ↓ T ng 5 T ng 5 Session Giao d ch ↓ T ng 4 T ng 4 Transport V n chuy n ↓ T ng 3 T ng 3 Network M ng ↓ T ng 2 T ng 2 Data link Liên k t DL ↓ T ng 1 T ng 1 Physical V t lý ↓←   →
K t n i v t lý (H 1.11) T ng 1 : T ng v t lý (physical layer) Qui ñ nh v các tính ch t v t lý c a h th ng. T ng v t lý liên quan ñ n nhi m v truy n dòng bit không c u trúc qua ñư ng truy n v t lý, truy nh p ñư ng truy n v t lý nh các phương ti n cơ, ñi n, hàm (ch c năng), th t c. T ng 2 : T ng liên k t d li u (data link layer) Cung c p phương ti n ñ truy n thông tin qua liên k t v t lý b o ñ m ñ tin c y. T ng này qui ñ nh các ch c năng c a kênh s li u trên m t ñư ng truy n gi a hai ñi m c a h th ng thí d nh ng qui ñ nh v s ñ ng b hóa, ñ c tính c a khung d li u, ñánh s khung, ki m tra l i, ki m tra lu ng d li u trong quá trình liên l c. T ng 3: T ng m ng (network layer) Qui ñ nh các ch c năng m ng như ch n ñư ng, gán ñ a ch , chuy n ti p thông tin, th c hi n vi c ki m soát lu ng d li u, tách/h p d li u khi c n thi t. Giao th c trong t ng này ñi u khi n vi c truy n thông qua các m ng trong h th ng v i công ngh chuy n m ch thích h p. T ng 4 : T ng v n chuy n (transport layer) Qui ñ nh các ch c năng truy n d li u gi a hai ñ u mút (end to end) như t c ñ truy n, x p th t các thông tin, t ch c s tái t o b n tin (ki m tra l i, ph c h i các t b m t trong quá trình liên l c...). Giao th c trong t ng này cũng có th th c hi n vi c ghép kênh (multiplexer), tách/h p d li u khi c n thi t. T ng 5 : T ng giao d ch (session layer) Cung c p phương ti n qu n lý truy n thông gi a các ng d ng. Giao th c c a t ng này qui ñ nh các th t c thi t l p cu c ñ i tho i gi a hai bên, có trách nhi m thi t l p, duy trì, ñ ng b hóa và k t thúc cu c ñ i tho i. T ng 6 : T ng trình bày (presentation layer) T ng này xác ñ nh các qui t c ngôn ng và có trách nhi m ñ m b o s li u thu ñư c có m t cú pháp có th d ch ñư c trong quá trình ng d ng. Nói cách khác t ng này mô t các phương pháp trình bày d li u như mã hóa, gi i mã, nén d li u....Thí d mã ASCII 8 bít dùng cho màn hình là m t qui ñ nh thu c t ng 6 này. T ng 7: T ng ng d ng (application layer) T ng này qui ñ nh các ng d ng th c t , ñưa ra các th t c cho vi c x lý s li u c a b n thân ngư i s d ng như cách th c x lý t , so n văn b n....T ng này cũng qui ñ nh nh ng th t c cho ngư i s d ng có th truy nh p ñư c vào môi trư ng. T ng ng d ng là t ng duy nh t không ph i ph c v t ng trên. -
CHƯƠNG 2 MÃ HOÁ VÀ ðI U CH . N i dung: 2.1 PH T N C A TÍN HI U . 2.2 MÃ HÓA . 2.3 ðI U CH . ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Trong truy n thông, tin t c và d li u là t t c nh ng gì c n trao ñ i, chúng có th là ti ng nói, hình nh, t p h p các con s , các ký hi u, các ñ i lư ng ño lư ng . . . ñư c ñưa vào máy phát ñ phát ñi hay nh n ñư c máy thu. Tín hi u chính là tin t c ñã ñư c x lý ñ có th truy n ñi trên h th ng thông tin. Vi c x lý bao g m chuy n ñ i, mã hóa và ñi u ch . Chuy n ñ i là bi n các tin t c dư i d ng không ñi n thành ra tín hi u ñi n. Mã hóa là gán cho tín hi u m t giá tr nh phân và ñ c trưng b i các m c ñi n áp c th ñ có th truy n trên kênh truy n và ph c h i máy thu. Ði u ch là dùng tín hi u c n truy n ñ làm thay ñ i m t thông s nào ñó c a m t tín hi u khác, tín hi u này th c hi n nhi m v mang tín hi u c n truy n ñ n nơi thu nên ñư c g i là sóng mang (carrier wave). M c ñích c a s ñi u ch là d i ph t n c a tín hi u c n truy n ñ n m t vùng ph t n khác thích h p v i tính ch t c a ñư ng truy n và nh t là có th truy n ñ ng th i nhi u kênh cùng m t lúc (ña h p phân t n s ). Chương này ñ c p ñ n s ñi u ch và mã hóa. Nhưng trư c tiên, chúng ta c n nh c l i m t s tính ch t c a tín hi u qua vi c phân tích tín hi u không sin thành t ng c a các tín hi u hình sin và lưu ý ñ n m i quan h t n s -th i gian c a tín hi u. 2 . 1 PH T N C A TÍN HI U : Trong m t h th ng thông tin t n t i 3 d ng tín hi u v i ph t n khác nhau: - Lo i th nh t là các tín hi u có tính tu n hoàn có d ng hình sin ho c không. M t tín hi u không sin là t ng h p c a nhi u tín hi u hình sin có t n s khác nhau. K t qu này có ñư c b ng cách dùng chu i Fourier ñ phân tích tín hi u. - Lo i th hai là các tín hi u không có tính tu n hoàn mà có tính nh t th i (thí d như các xung l c), lo i tín hi u này ñư c kh o sát nh bi n ñ i Fourier.
- Lo i th ba là tín hi u có tính ng u nhiên, không ñư c di n t b i m t hàm toán h c nào. Thí d nhu các lo i nhi u, ñư c kh o sát nh phương ti n xác su t th ng kê. Các lo i tín hi u, nói chung, có th ñư c xét ñ n dư i m t trong hai lãnh v c : - Lãnh v c th i gian: Trong lãnh v c này tín hi u ñư c di n t b i m t hàm theo th i gian, hàm này cho phép xác ñ nh biên ñ c a tín hi u t i m i th i ñi m. - Lãnh v c t n s : Trong lãnh v c này ngư i ta quan tâm t i s phân b năng lư ng c a tín hi u theo các thành ph n t n s c a chúng và ñư c di n t b i ph t n. Trong gi i h n c a môn h c, chúng ta ch ñ c p ñ n hai lo i tín hi u ñ u. 2.1.1 Ph t n gián ño n 2.1.2 Ph t n liên t c . 2.1.1 Ph t n gián ño n : Tín hi u có tính tu n hoàn ñơn gi n nh t là tín hi u hình sin v(t)=Vm sin(ωt+φ) = Vmsin(2πft+φ) Tín hi u này có ph t n là m t v ch duy nh t có biên ñ Vm t i t n s f (H 2.1) (H2.1) Các d ng tín hi u tu n hoàn khác có th phân tích thành t ng các tín hi u hình sin, như v y ph t n c a chúng ph c t p hơn, g m nhi u v ch các t n s khác nhau. Tín hi u thư ng g p có d ng hình ch nh t mà b i phép phân tích thành chu i Fourier ta th y ph t n bao g m nhi u v ch các t n s cơ b n f và các h a t n 3f, 5f, 7f .... (H 2.2). (a) (H 2.2) (b) Tín hi u (H 2.2.a) phân tích thành chu i Fourier: v= V i ω = 2π / T = 2πf T & f l n lư t là chu kỳ và t n s c a tín hi u ch nh t.