Kỹ thuật truyền số liệu

TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN KHOA KỸ THUẬT & CÔNG NGHỆ

Kỹ thuật Truyền Số Liệu

GV: Lê Nam Dương

Data Communication Technology 1

Giới thiệu môn học

 Động lực

 Sự phát triển công nghệ máy tính  Nhu cầu truyền dữ liệu, trao đổi thông tin

 Mục đích

 Tiếp cận hệ thống truyền dữ liệu  Phƣơng pháp, nghi thức truyền  Tìm hiểu một số mạng truyền dữ liệu hiện nay

Data Communication Technology 2

Tài liệu tham khảo

 Data and Computer Communications –

William Stallings.

 Data Communications, Computer Networks

and Open Systems – Fred Halsall.

 Kỹ thuật truyền số liệu – Phạm Ngọc Đĩnh.  Truyền số liệu và mạng truyền số liệu –

Nguyễn Hồng Sơn

 Truyền số liệu và mạng thông tin số-Trần

Văn Sư

Data Communication Technology 3

Nội dung môn học

 Tổng quan về truyền số liệu  Môi trường truyền dẫn  Các kỹ thuật cơ bản trong truyền dữ liệu  Nghi thức liên kết dữ liệu  Mạng truyền số liệu

Data Communication Technology 4

Chƣơng 1:Tổng quan về truyền số liệu

 Mô hình hệ thống truyền dữ liệu  Mạng truyền số liệu  Kiến trúc truyền số liệu dùng máy tính

Data Communication Technology 5

1.1 Mô hình hệ thống truyền dữ liệu

Data Communication Technology 6

Mô hình hệ thống truyền dữ liệu

 Source system – hệ thống nguồn  Source – nơi chứa nguồn tin để gửi  Transmitter – bộ dùng để phát nguồn tin ra môi

trường truyền dẫn

 Destination system – nơi nhận dữ liệu  Receiver – bộ dùng để thu nhận thông tin  Destination – nơi cuối cùng thu nhận tin

 Medium – Evironment transmission

Data Communication Technology 7

Sơ đồ khối hệ thống truyền số liệu

Keânh thoâng Keânh thoâng tin tin

Thieát bò Thieát bò

Nguoàn Nguoàn tin tin

Nhieãu Nhieãu

Thieát bò Thieát bò bieán bieán ñoåi soá ñoåi soá lieäu thu lieäu thu Thieát bò Thieát bò ñaàu ñaàu cuoái soá cuoái soá lieäu thu lieäu thu ghi ghi nhaän nhaän Thieát bò Thieát bò ñaàu ñaàu cuoái soá cuoái soá lieäu lieäu phaùt phaùt Thieát bò Thieát bò bieán bieán ñoåi soá ñoåi soá lieäu lieäu phaùt phaùt

Thieát bò bieán ñoåi soá lieäu phaùt: Bieán ñoåi tín hieäu soá lieäu thaønh tín hieäu caáp 2 phuø hôïp vôùi keânh truyeàn. Keânh thoâng tin: Thöïc hieän gheùp keânh. Truyeàn daãn tín hieäu töø ñaàu thu tôùi ñaàu phaùt, theo moät ñoä suy hao Thieát bò ñaàu cuoái soá lieäu phaùt: Maõ hoaõ tin töùc thaønh caùc töø maõ töông öùng, ngoaøi ra coù theå maõ hoaù Thieát bò ñaàu cuoái soá lieäu thu: Coù nhieäm vuï ngöôïc laïi vôùi caùc thieát bò töông öùng ôû ñaàu phaùt Nguoàn tin: Saép xeáp tin töùc döôùi daïng caùc taäp tin, löu giöõ treân caùc baêng töø, ñóa tö ø Thieát bò ghi nhaän: Löu giöõ vaø taùi taïo laïi caùc thoâng tin treân caùc thieát bò ghi tin nhö ñóa töø, baêng töø, Nhieãu: Taùc ñoäng xaáu leân keânh thoâng tin, laø nguyeân nhaân gaây sai soùt trong thoâng tin cho pheùp. thöù caáp nhö maõ choáng nhieãu, maõ neùn, maõ maät, ghi leân caùc thieát bò ghi tin. Khi phaùt, ñoïc caùc thoâng tin töø maøn hình.... theo yeâu caàu cuûa ngöôøi söû duïng. thieát bò ghi tin thaønh tín hieäu soá lieäu laø caùc chuoãi xung doøng moâït chieàu theo quy luaät cuûa caùc töø maõ.

DTE DCE DCE DTE

Data Communication Technology 8

Nguyên lý hoạt động

 Nguồn tin nguyên thủy cần truyền như văn bản, số liệu, âm

thanh, hình ảnh... đưa vào thiết bị đầu cuối qua thiết bị ngoại vi.  Tại đây tin tức được mã hoá thành các từ mã nguồn. Tuỳ theo yêu cầu của hệ thống mà có thể tiếp tục mã hoá lại, như mã chống nhiễu, mã nén, mã mật…. Và có thể lưu trữ trên các ổ đĩa.

 Các từ mã được chuyển thành tín hiệu số liệu, gọi là tín hiệu cấp 1, sau đó được đưa đến thiết bị chuyển đổi số liệu, tại đây chuyển thành tín hiệu cấp 2 phù hợp với kênh truyền và có khả năng ghép kênh.

 Tín hiệu truyền trên kênh sẽ bị tiêu hao và chịu tác động của

nhiều nguồn gây nhiễu. Do vậy, trong truyền số liệu người ta phải dùng nhiều biện pháp khắc phục.

 Tại đầu thu, quá trình được thực hiện ngược lại.

Data Communication Technology 9

Sơ đồ hệ thống truyền số liệu bằng Modem Dail-up

Cổng COM

Cổng COM RS232

RS232

Line

CPU

Mạng viễn thông



Phone



Phone

MODEM Dial up MODEM Dial up

Data Communication Technology 10

Các chức năng cơ bản của hệ thống truyền số liệu

 Sử dụng hạ tầng truyền thông  Giao diện kết nối  Phát tín hiệu  Đồng bộ  Kiểm soát trao đổi  Phát hiện và sửa lỗi  Đánh địa chỉ và chọn đường  Phục hồi  Khuôn dạng thông báo  Bảo mật  Quản trị mạng truyền thông

Data Communication Technology 11

Sử dụng hạ tầng truyền thông

 Hạ tầng viễn thông có giá thành cao  Nhiều NSD, nhiều thiết bị chia sẻ một đường truyền, một

cơ sở hạ tầng viễn thông

 Cần cơ chế sử dụng (truy cập)đường truyền sao cho:  Nếu đường truyền rỗi và có thiết bị muốn truyền tin, thiết bị đó phải được truyền tin (tính công bằng)

 Hiệu suất sử dụng lớn nhất(thời gian chết của đường

truyền nhỏ nhất)

 Kỹ thuật:

 kiểm soát đa truy cập, dồn kênh, tách kênh, kiểm soát

tắc nghẽn

Data Communication Technology 12

Giao diện, phát tín hiệu, đồng bộ

 Thiết bị giao tiếp với môi trường truyền tin thông qua

một giao diện  Giao diện chung cho nhiều đường truyền, nhiều tín

hiệu-> giá thành rẻ

 Chuẩn hóa các giao diện

 Dữ liệu được truyền bằng tín hiệu trong môi trường

truyền tin

 Cần sinh tín hiệu thích hợp để truyền trong môi trường

truyền tin và để trạm thu nhận tín hiệu

 Các trạm tham gia truyền tin cần có một cơ chế đồng bộ, xác định thời điểm bắt đầu và kết thúc của một đơn vị dữ liệu, của dữ liệu, phân biệt các đơn vị dữ liệu

Data Communication Technology 13

Kiểm soát trao đổi

 Cần xác định các qui tắc mà các thực thể tham gia

truyền tin phải tuân theo

 Các thực thể cần phối hợp với nhau để truyền tin  Tín hiệu lan truyền có thể bị lỗi, dẫn đến lỗi trong dữ

liệu

 Cần phát hiện và điều chỉnh các lỗi đó

 Thông tin dư thừa  Truyền lại

 Kiểm soát luồng dữ liệu: Tránh mất dữ liệu khi một trạm, một nút nào đó bị quá tải, không đủ khả năng xử lý dữ liệu

Data Communication Technology 14

Đánh địa chỉ, chọn đƣờng, phục hồi

 Khi môi trường truyền tin bị chia sẻ bởi hơn 2 thiết bị, cần phải phân biệt các thiết bị đó với nhau

 Cần đánh số các thiết bị: địa chỉ  Trong trường hợp chuyển tiếp dữ liệu qua các trạm trung gian, cần phải chuyển tiếp sao cho dữ liệu có thể đến đích: chọn đường

 Quá trình trao đổi thông tin có thể tiếp tục sau khi một phần của hệ thống bị sự cố và khởi động lại: phục hồi

Data Communication Technology 15

Định dạng dữ liệu, bảo mật

 Định dạng dữ liệu

 Thỏa thuận giữa hai thực thể truyền thông về khuôn dạng

dữ liệu

 Các thông tin điều khiển có thể được bổ sung  Dữ liệu có thể được tổ chức thành các thông báo, gói tin,

khung dữ liệu, …. thích hợp với cách thức truyền tin

 Bảo mật

 Người gửi cần đảm bảo gửi thông tin cho người nhận (và

chỉ người nhận)

 Người nhận cần đảm bảo thông tin không bị thay đổi trên

đường truyền

Data Communication Technology 16

Quản trị mạng truyền thông

 Cấu hình thiết bị  Kiểm soát trạng thái của hệ thống  Phản ứng khi có sự cố, quá tải, tắc nghẽn  Phòng, phát hiện và xử lý xâm nhập  Dự phòng phát triển

Data Communication Technology 17

1.2 Mạng truyền số liệu

 Giao tiếp điểm-điểm thường

Wide-Area Network

Switching node

không thực tế  Các thiết bị cách xa nhau  Số kết nối tăng đáng kể khi số các thiết bị cần giao tiếp lớn

Source system

Destination system

 mạng truyền số liệu

Source

Receiver

Dest ination

Trans mitter

 Phân loại dựa vào phạm vi

Trans mission System

hoạt động  Mạng cục bộ (Local-Area

Local-Area Network

Networks – LAN)

 Mạng diện rộng (Wide- Area Networks – WAN)

Data Communication Technology 18

Mạng cục bộ LAN

 Mạng cục bộ LAN

 Đặc điểm

 Kết nối các thiết bị cùng tổ chức  Tốc độ cao  Thường dùng hệ thống broadcast  Hệ thống chuyển mạch và ATM đang được ứng dụng

 Cấu hình

 Chuyển mạch

 Ethernet chuyển mạch (một hoặc nhiều bộ chuyển mạch)  ATM LAN  Fibre channel

 Không dây  Cơ động  Dễ dàng cài đặt

Data Communication Technology 19

Mạng diện rộng WAN

 Mạng diện rộng WAN

 Khác như thế nào so với mạng LAN? Triển khai theo diện rộng

  Dựa vào các mạch truyền dẫn công cộng

 Công nghệ

 Chuyển mạch mạch (circuit-switching)

 Đường truyền dẫn dành riêng giữa 2 node mạng

 Chuyển mạch gói (packet-switching)



 Không được dành riêng đường truyền dẫn  Mỗi gói đi theo đường khác nhau  Chi phí đường truyền cao để khắc phục các lỗi truyền dẫn Frame Relay  Được dùng trong chuyển mạch gói có xác suất lỗi thấp

 ATM



 Chế độ truyền bất đồng bộ (Asynchronous Transfer Mode)  Dùng các gói có kích thước cố định (gọi là cell) ISDN  Mạng số các dịch vụ tích hợp (Integrated Services Digital Network)

Data Communication Technology 20

 Một cách phân loại khác

 Dựa vào kiến trúc và kỹ thuật dùng để trao đổi dữ

liệu

 Mạng chuyển mạch (switched networks)

 Mạng chuyển mạch mạch  Mạng chuyển mạch gói

 Mạng phát tán (broadcast networks)

 Mạng radio gói (packet radio net.)  Mạng vệ tinh (satellite net.)  Mạng cục bộ (local net.)

Data Communication Technology 21

1.3 Sự chuẩn hóa các mô hình

 Mô hình OSI  Mô hình TCP/IP

Data Communication Technology 22

Mô hình OSI

 Mô hình OSI là một mô hình kiến trúc

cơ bản. Mô hình không dành riêng cho phần mềm hoặc phần cứng nào. OSI miêu tả các chức năng của mỗi lớp nhưng không cung cấp phần mềm hoặc thiết kế phần cứng để phục vụ cho mô hình này. Mục đích sau cùng của mô hình là cho khả năng hoạt động tương lai của nhiều thiết bị truyền thông.

Data Communication Technology 23

Mô hình mạng ISO/OSI

Real System Environment

 7 lớp

Application Layer

Presentation Layer

t n e m o r i v n E I S O

Session Layer

Transport Layer

 Ứng dụng (Application)  Trình bày (Presentation)  Giao dịch (Session)  Vận chuyển (Transport)  Mạng (Network)  Liên kết dữ liệu (Data

link)

Network Layer

t n e m o r i v n E k r o w t e N

Datalink Layer

 Vật lý (Physical)

Physical Layer

Data Communication Technology 24

Mô hình OSI

 Phát triển bởi tổ chức tiêu chuẩn quốc tế (ISO)  7 tầng

 Ứng dụng: Giao diện cho NSD truy cập+các dịch vụ phân tán  Trình diễn: Trao đổi dữ liệu với các biểu diễn khác nhau  Phiên: Cơ chế kiểm soát trao đổi thông tin giữa các CT theo

phiên làm việc

 Giao vận: Trao đổi thông tin tin cậy giữa hai hệ thống đầu cuối  Mạng: Cung cấp dịch vụ trao đổi thông tin không phụ thuộc cách

kết nối+trạm trung gian+công nghệ chuyển tiếp

 Liên kết dữ liệu: Truyền dữ liệu tin cậy hiệu quả giữa hai trạm

kết nối trực tiếp

 Vật lý: Truyền chuỗi bit không cấu trúc trên môi trường truyền tin

vật lý

Data Communication Technology 25

Lớp ứng dụng

 Cho phép người dùng (user), là người hay phần mềm, truy cập vào mạng. Lớp này cung cấp giao diện cho người dùng và hỗ trợ dịch vụ như thư điện tử, remote file access and transfer, shared database management, và các dạng dịch vụ phân phối dữ liệu khác.

Data Communication Technology 26

Lớp trình bày

 Cung cấp định dạng dữ liệu, được dùng để truyền

dữ liệu giữa các máy tính nối mạng (chuyển đổi mã ký tự, mã hoá ký tự, nén dữ liệu …)

Data Communication Technology 27

Lớp giao dịch

 Cung cấp cơ chế điều khiển truyền thông điệp giữa các ứng dụng(trợ giúp danh bạ, quyền truy nhập, chức năng tính cước…)

 Cho phép hai ứng dụng tạo và sử dụng và xoá kết nối  Nhận dạng tên, bảo mật, phục hồi cần thiết cho hai máy

tính kết nối qua mạng

Data Communication Technology 28

Lớp vận chuyển

 Cung cấp cơ chế trao đổi dữ liệu giữa hai hệ

thống

 Cung cấp dịch vụ gởi thông điệp  Đảm bảo truyền không lỗi, theo thứ tự, …  Đóng gói dữ liệu (tập hợp nhiều gói nhỏ)  Phân chia dữ liệu (phân chia gói lớn)

Data Communication Technology 29

Data Communication Technology 30

Lớp mạng

 Trung chuyển dữ liệu giữa lớp Transport và lớp Data Link  Đánh địa chỉ gói và dịch địa chỉ luận lý  Tìm đường kết nối máy tính khác thông qua mạng  Không cần thiết khi kết nối hai máy trực tiếp

Data Communication Technology 31

Lớp liên kết dữ liệu

 Chịu trách nhiệm truyền dẫn tin cậy

(error free) các gói của liên kết mạng trên một liên kết đơn

 Đóng khung: xác định đầu và cuối của các gói  Phát hiện lỗi: xác định gói nào có lỗi trên đường

truyền

 Sửa lỗi: cơ chế truyền lại  Điều khiển truy cập: xác định thiết bị nào nắm quyền

được kết nối tại một thời điểm.

Data Communication Technology 32

Data Communication Technology 33

Data Communication Technology 34

Lớp vật lý

 Phụ thuộc vào môi trường truyền dẫn  Điều khiển việc truyền dữ liệu(chuỗi các bit) thực

sự trên cáp mạng

 Định nghĩa tín hiệu điện, trạng thái đường truyền dẫn, mã hóa thông tin, và kiểu kết nối được sử dụng

Data Communication Technology 35

Quá trình truyền đồng cấp

Data Communication Technology 36

Truyền dữ liệu qua mô hình OSI

Data Communication Technology 37

Truyền dữ liệu qua mô hình OSI

Data Communication Technology 38

Mô hình TCP/IP

 Xây dựng trên cơ sở

 hai giao thức chính TCP/IP  Mạng chuyển mạch gói thử nghiệm ARPANET

 Gồm 4 tầng

 Tầng ứng dụng  Tầng giao vận  Tầng mạng  Tầng vật lý

 Được dùng rộng rãi và phổ biến

 Internet  Intranet

Data Communication Technology 39

Mô hình TCP/IP

Data Communication Technology 40

TCP - IP

 Lớp vật lý

 Giao tiếp vật lý giữa các thiết bị và môi trường

truyền

 Tính chất của môi trường truyền- mức tính hiệu,

tốc độ truyền

 Lớp truy xuất mạng

 Trao đổi dữ liệu giữa thiết bị và mạng truyền  cung cấp chức năng tìm đường giữa hai thiết bị

trong cùng một network

 Yêu cầu các dịch vụ từ mạng truyền

Data Communication Technology 41

TCP - IP

 Lớp Inthernet

 Cung cấp chức năng tìm đường giữa hai thiết bị khác

mạng.

 Còn được thực hiện trong các router

 Lớp transport

 Đảm bảo nhận dữ liệu tín cậy giữa hai ứng dụng  Chắc chắn dữ liệu đi đúng đến đích và đúng thứ tự gởi

 Lớp ứng dụng

 Cung cấp các dịch vụ để truy cập mạng

Data Communication Technology 42

Dữ liệu truyền qua TCP - IP

Data Communication Technology 43

So sánh giữa TCP/IP và OSI

Data Communication Technology 44

So sánh giữa TCP/IP và OSI

Data Communication Technology 45

Câu hỏi ôn tập chƣơng I

Data Communication Technology 46

Chƣơng 2: Môi trƣờng Truyền dẫn

 Khái niệm về tín hiệu  Các nhân tố ảnh hưởng đến việc truyền số liệu  Môi trường truyền dẫn

Data Communication Technology 47

2.1 Khái niệm về tín hiệu

 Thông tin: nội dung, ý nghĩa của một sự kiện, một

đối tượng, một quá trình

 Tín hiệu: sự biến đổi các thông số của một quá trình

vật lý theo quy luật của tin tức

 Tín hiệu là một hàm của thời gian s(t)  Ví dụ:

 Tín hiệu âm thanh, tiếng nói là sự thay đổi áp suất không

khí theo thời gian

 Tín hiệu ảnh là hàm độ sáng theo không gian và thời gian  Tín hiệu điện là sự thay đổi của điện áp, dòng điện,…

Data Communication Technology 48

Phân loại tín hiệu

 Tín hiệu liên tục

 Thay đổi mịn theo thời gian

 Tín hiệu rời rạc

 Thay đổi từng mức theo thời gian

 Tín hiệu tuần hoàn

 Lặp lại theo thời gian

 Tín hiệu không tuần hoàn  Không lặp lại theo thời gian

Data Communication Technology 49

Khái niệm tín hiệu về tần số

 Tín hiệu chứa nhiều thành phần tần số khác

nhau  Một thành phần là hài sin tuần hoàn

 Bất cứ tín hiệu nào (digital, analog) đều có

thể biểu diễn bởi tổ hợp các hàm tuần hoàn

 Biểu diễn tín hiệu theo tần số

 Trục hoành: giá trị tần số  Trục tung: biên độ hài tần tương ứng

Data Communication Technology 50

Khái niệm tín hiệu về tần số

Data Communication Technology 51

Tần số, phổ, băng thông

 Phổ - spectrum

 Hình ảnh của tín hiệu trong miền tần số  Tầm tần số chứa trong tín hiệu

 Băng thông

 Khoảng tần số hiệu dụng của tín hiệu, kênh

truyền  Băng thông tuyệt đối, băng thông hiệu dụng

 Thành phần DC

 Có tần số là 0 (hz)

Data Communication Technology 52

Khái niệm về dữ liệu

 Các thực thể chứa đựng thông tin  Phân thành 2 loại  Dữ liệu tương tự

 Có giá trị liên tục trong một khoảng thời gian

 Dữ liệu số

 Giá trị rời rạc theo thời gian

Data Communication Technology 53

Khái niệm về tín hiệu

 Tín hiệu điện hoặc điện từ  Có hai loại

 Tín hiệu tương tự

 Thay đổi liên tục theo thời gian

 Tín hiệu số

 Sử dụng 2 thành phần DC  Giả sử là mức 0, hoặc 1

Data Communication Technology 54

Truyền dữ liệu và kiểu dữ liệu

 Tín hiệu tương tự

 Dùng để truyền dữ liệu tương tự

 Tín hiệu số

 Dùng để truyền dữ liệu số

 Ngoại lệ

 Tín hiệu tương tự mang dữ liệu số  Tín hiệu số mang dữ liệu tương tự

Data Communication Technology 55

Truyền dữ liệu và kiểu dữ liệu

Data Communication Technology 56

Truyền dữ liệu và kiểu dữ liệu

 Truyền tín hiệu tương tự

 Suy giảm tín hiệu theo khoảng cách  Khuếch đại bao gồm nhiễu (amplifier)  Không cần quan tâm dữ liệu bên trong t/h

 Truyền dữ liệu số

 Cần chú ý nội dung bên trong  Khoảng cách truyền ngắn  Dùng repeater để tăng khoảng cách truyền

Data Communication Technology 57

Truyền dẫn số

 Công nghệ số  LSI, VLSI

 Toàn vẹn dữ liệu

 Repeater không khuếch đại nhiễu  Truyền khoảng cách xa với những đường truyền

kém chất lượng hơn

 Hiệu quả kênh truyền :TDM > FDM  Bảo mật : dùng kỹ thuật mã hóa

Data Communication Technology 58

2.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến truyền tin

 Truyền tin tương tự: méo, giảm chất lượng

tín hiệu nhận được

 Truyền tin số: lỗi bit, 0 chuyển thành 1 và

ngược lại

 Các yếu tố quan trọng

 Suy hao tín hiệu và méo trên suy hao  Độ trễ tín hiệu và méo do trễ  Nhiễu

Data Communication Technology 59

Suy hao tín hiệu

 Tín hiệu nhận được khác với tín hiệu truyền đi

 Analog – suy giảm chất lượng tín hiệu  Digital – lỗi trên bit

 Nguyên nhân

 Suy yếu và méo do suy yếu trên đường truyền  Méo do trễ truyền  Nhiễu

Data Communication Technology 60

Độ suy giảm tín hiệu

 Định nghĩa (signal attenuation)

 Khi một tín hiệu lan truyền qua một môi trường truyền, cường độ (biên

 Tùy thuộc vào môi trường truyền dẫn

 Đối với môi trường vô tuyến, suy giảm cường độ tín hiệu là một hàm phức

tạp theo khoảng cách và thành phần khí quyển

 Cường độ tín hiệu nhận phải

 Đủ mạnh để thiết bị nhận nhận biết được  Đủ cao so với nhiễu để tín hiệu 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 tín hiệu suy giảm theo hàm logarit  Độ lợi/độ hao hụt của các tầng nối tiếp có thể được tính bằng phép toán đơn

giản (+/-)

độ) của tín hiệu bị suy giảm (theo khoảng cách)

Data Communication Technology 61

Độ suy giảm tín hiệu

 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 (+/-)

 Công thức

 Attenuation = 10log10(P1/P2) (dB)

 P1: công suất của tín hiệu nhận (W)  P2: công suất của tín hiệu truyền (W)  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

Data Communication Technology 62

Trễ lan truyền tín hiệu

 Méo trễ 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

 S  V

Tp = S/V : khoảng cách vật lý (meter) : vận tốc lan truyền tín hiệu trên môi trường truyền, vd: với sóng

điện từ: v = 2 x 106 (m/s)

 Round trip delay

 N  R

Tx = N/R : khối lượng dữ liệu truyền (bit) : tốc độ truyền bit trên đường truyền.

Data Communication Technology 63

Nhiễu

 Tín hiệu thêm vào giữa thiết bị phát và thiết

bị thu

 Các loại nhiễu  Nhiễu nhiệt  Nhiễu điều chế  Nhiễu xuyên kênh (cross talk)  Nhiễu xung

Data Communication Technology 64

Nhiễu

Data Communication Technology 65

 Nhiễu nhiệt: Do dao động nhiệt của các điện tử trong chất

dẫn  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)   T: nhiệt độ (0K)

 Nhiễu trong băng thông W Hz:

N = N0W = kTW

k: hằng số Boltzmann (= 1.38 x 10-23 J/0K)

Data Communication Technology 66

Nhiễu

 Nhiễu điều chế

 T/h nhiễu có tần số là tổng hoặc hiệu tần số của các t/h dùng chung môi

 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

trường truyền

Data Communication Technology 67

Tốc độ kênh truyền (khả năng kênh)

 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 tín hiệu là 2W thì tín hiệu với tần số nhỏ hơn

(hoặc bằng) W là đủ; ngược lại nếu băng thông là W thì tốc độ tín hiệu cao nhất là 2W

 C = 2W x log2M

 C

: tốc độ truyền t/h cực đại (bps) khi kênh truyền không có

 W  M

: băng thông của kênh truyền (Hz) : số mức thay đổi tín hiệu trên đường truyền

 Độ hữu hiệu băng thông: B = R/W (bps HZ-1)

nhiễu

Data Communication Technology 68

Tốc độ kênh truyền

Data Communication Technology 69

Tốc độ kênh truyền

Data Communication Technology 70

Tốc độ dữ liệu

 Baud rate (baud/s)

 Nghịch đảo của phần tử dữ liệu ngắn nhất (số lần thay đổi tín hiệu

 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

đường truyền mỗi giây)

 R : tốc độ bit (bit/s)  Rs  M  m

độ bit khác với tốc độ baud  Quan hệ giữa Baud rate và Bit rate R = Rs x log2M = Rs x m

: tốc độ baud (baud/s) : số mức thay đổi tín hiệu trên đường truyền : số bit mã hóa cho một tín hiệu

Data Communication Technology 71

Bit rate

Data Communication Technology 72

Tỉ lệ tín hiệu so với nhiễu

 Signal to Noise ratio

SNR = 10 x log10 (S/N) (dB) : công suất tín hiệu nhận

 S  N : công suất nhiễu

 Công thức Shannon-Hartley

C = W x log2 (1 + S/N) (bps)

 C : tốc độ truyền t/h cực đại khi kênh truyền không có nhiễu

Data Communication Technology 73

Ví dụ

 Giả sử một tín hiệu đi qua môi trường

truyền và công suất bị giảm một nửa. Tính độ suy giảm theo deciBel (dB).

 Độ suy giảm

 tức là giảm đi 3 dB, tức là phân nửa công

suất.

Data Communication Technology 74

Ví dụ

 Nếu một kênh có rất nhiều nhiễu thì tỉ số S/N gần bằng 0, tức là nhiễu quá mạnh làm yếu tín hiệu. Như thế, dung lượng truyền lúc này là:

C = B log2(1+S/N)= B log2(1+ 0)

= B log2(1)= B.0 = 0  Điều này tức là dung lượng kênh truyền là

không bất kể băng thông là bao nhiêu, tức là ta không thể truyền tin qua kênh này.

Data Communication Technology 75

Ví dụ

 giải thông W=3100Hz  Thông lượng: 6200bps: 2 mức

tín hiệu

 4 mức tín hiệu : 12400bps  8 mức tín hiệu: 18600bps  ….. Thông lượng vô hạn?  Nhiễu có thể làm thay đổi một

bit

 Khoảng cách giữa các mức

phải lớn hơn nhiễu

 Tỷ lệ tín hiệu/nhiễu đo bằng

db: 30

 Thông lượng?

Data Communication Technology 76

Ví dụ

 Tính tốc độ bit cao nhất lý thuyết của một đường dây điện thoại thông thường, với băng thông 3000 Hz (từ 300 Hz đến 3.300 Hz), tỉ số S/N là 3162 (35 dB).

Như thế, dung lượng truyền lý thuyết cao nhất là: C = B log2(1+S/N)= 3000 log2(1+3162)= 3000

log2(3163)= 3000 x11,62= 34.860bps

Như thế, nếu muốn tăng tốc độ truyền dữ liệu trong

đường dây điện thoại, thì phải một là tăng băng thông hay cải thiện tỉ số S/N.

Data Communication Technology 77

Ví dụ

 Giả sử ta cần tải một tài liệu văn bản với tốc độ 100 trang mỗi giây, một trang trung bình có 24 dòng và một dòng có 80 ký tự, một ký tự có 8 bit. Tính tốc độ bit cần truyền trong 1s?

 Giải: Một trang trung bình có 24 dòng và 80 ký tự trong từng dòng, nếu giả sử cần 8 bit để biểu diễn một ký tự thì, tốc độ bit (bit rate) là: 100 x 24 x 80 x 8 = 1.636.000 bps = 1,636 Mbps.

Data Communication Technology 78

Ví dụ

 Một kênh thoại được rời rạc hóa, được cấu tạo từ một tín hiệu tương tự có băng thông tín hiệu thoại là 4 KHz. ta cần lấy mẫu tín hiệu với hai lần tần số cao nhất. Với giả sử mỗi mẫu cần 8 bit, hỏi tốc độ bit (bit rate) là bao nhiêu?

 Giải: Tốc độ bit được tính theo:

2 x 4.000 x 8 = 64.000 bps = 64 Kbps.

Data Communication Technology 79

Ví dụ

 Cho biết tốc độ bit (bit rate) của truyền hình độ phân giải cao

(HDTV)?

 Giải: HDTV dùng tín hiệu số để truyền tín hiệu hình chất

lượng cao. Màn hình của HDTV thường có tỷ lệ 16:9. Như thế thì có 1.920 x 1080 pixel cho mỗi màn hình, với tốc độ quét dòng là 30 lần trong mỗi giây. Mỗi pixel màu thì cần được biểu diễn bằng 24 bit.

 Vậy tốc độ bit của truyền hình độ phân giải cao:

1.920 x 1.080 x 30 x 24 = 1.492.992.000 bps Các đài phát hình đã dùng phương pháp nén tín hiệu xuống

còn từ 20 đến 40 Mbps/

Data Communication Technology 80

2.3 Môi trƣờng truyền dẫn

 Hữu tuyến (guided media – wire)

 Cáp đồng  Cáp quang

 Vô tuyến (unguided media – wireless)

 Vệ tinh  Hệ thống sóng radio: troposcatter, microwave, ...

 Đặc tính và chất lượng được xác định bởi môi trường và tín hiệu

 Đối với hữu tuyến, môi trường ảnh hưởng lớn hơn  Đối với vô tuyến, băng thông tạo ra bởi anten ảnh hưởng lớn hơn  Yếu tố ảnh hưởng trong việc thiết kế: tốc độ dữ liệu và khoảng cách

 Băng thông

 Băng thông cao thì tốc độ dữ liệu cao

 Suy yếu truyền dẫn

 Nhiễu (nhiễu nhiệt, nhiễu điều chế, nhiễu xuyên kênh, nhiễu xung)

 Số thiết bị nhận (receiver)  Môi trường hữu tuyến  Càng nhiều thiết bị nhận, tín hiệu truyền càng mau suy giảm

Data Communication Technology 81

Môi trƣờng truyền dẫn

Data Communication Technology 82

Môi trƣờng truyền dẫn hữu tuyến

 Cáp xoắn đôi  Cáp đồng trục  Cáp quang

Typical Delay

0 to 3.5 kHz

50 µs/km

2 km

Frequency Range

Typical Attenuation

Repeater Spacing

Twisted pair (with loading)

0.2 dB/km @ 1 kHz

0 to 1 MHz

5 µs/km

2 km

Twisted pairs (multi-pair cables)

0.7 dB/km @ 1 kHz

Coaxial cable

0 to 500 MHz

4 µs/km

1 to 9 km

7 dB/km @ 10 MHz

Optical fiber

186 to 370 THz

5 µs/km

40 km

0.2 to 0.5 dB/km

Data Communication Technology 83

Cáp đồng: two-wire open line

Data Communication Technology 84

Data Communication Technology 85

Cáp đồng: twisted-pair

 Tách rời  Xoắn lại với nhau  Thường được bó

lại

Insulating outer cover

Multi core

Insulating outer cover

Protective screen (shield)

Data Communication Technology 86

Cáp đồng: twisted-pair

 Ứng dụng

 Môi trường truyền dẫn thông dụng nhất  Mạng điện thoại

 Giữa các thuê bao và hộp cáp (subscriber loop)

 Kết nối các tòa nhà

 Tổng đài nội bộ (Private Branch eXchange – PBX)

 Mạng cục bộ (LAN)

 10Mbps hoặc 100Mbps

 Ưu – nhược điểm

 Rẻ  Dễ dàng làm chủ  Tốc độ dữ liệu thấp  Tầm ngắn

Data Communication Technology 87

Cáp đồng: twisted-pair

 Đặc tính truyền dẫn

 Analog

 Cần bộ khuếch đại mỗi 5km tới 6km

 Độ suy giảm t/h: ~1dB/km  Chuẩn trong ĐT: = 6dB

 Digital

 Dùng tín hiệu tương tự hoặc tín hiệu số  Cần bộ lặp (repeater) mỗi 2km hoặc 3km

 Khoảng cách giới hạn  Băng thông giới hạn (1MHz)  Tốc độ dữ liệu giới hạn (100MHz)  Dễ bị nhiễu và tác động của môi trường ngoài

Data Communication Technology 88

Cáp đồng: twisted-pair

 Không vỏ bọc giáp – Unshielded Twisted Pair (UTP)

 Dây ĐT bình thường  Rẻ nhất  Dễ lắp đặt  Dễ bị nhiễu trường điện từ bên ngoài

 Vỏ bọc giáp – Shielded Twisted Pair (STP)

 Vỏ giáp bện giúp giảm nhiễu và tác động bên ngoài  Đắt hơn  Khó lắp đặt (cứng, nặng)

Data Communication Technology 89

Cáp đồng: twisted-pair

 UTP Cat 3

 Lên đến 16MHz  Được dùng trong liên lạc thoại ở hầu hết các văn

phòng

 Chiều dài xoắn (twist length): 7.5cm tới 10cm

 UTP Cat 4

 Lên đến 20 MHz

 UTP Cat 5

 Lên đến 100MHz  Được dùng phổ biến hiện nay trong các văn

phòng

 Chiều dài xoắn: 0.6cm đến 0.85cm  Thích hợp cho tốc độ truyền lên đến 100.106

bits/second

 STP Cat 3: thích hợp cho tốc độ truyền lên đến

10.106 bits/second

Data Communication Technology 90

Cáp đồng: twisted-pair

Data Communication Technology 91

Cáp đồng: Unshielded Twisted-Pair

Data Communication Technology 92

Cáp đồng: Shielded Twisted-Pair

Data Communication Technology 93

Cáp đồng: Coaxial

 Ứng dụng

 Môi trường truyền linh hoạt nhất  Cáp truyền hình  Truyền dẫn ĐT khoảng cách xa



FDM Có thể mang đồng thời 10.000 cuộc gọi Sẽ bị thay thế bởi cáp quang  Kết nối các thiết bị khoảng cách gần  Mạng cục bộ

 Đặc tính truyền dẫn

 Hiệu ứng bề mặt (skin effect)  Analog



Cần bộ khuyếch đại mỗi vài km Khoảng cách càng ngắn nếu tần số càng cao Lên đến 500MHz

 Digital



Cần bộ lặp (repeater) mỗi km Khoảng cách càng ngắn nếu tốc độ dữ liệu càng tăng

Data Communication Technology 94

Cáp đồng: Coaxial

Data Communication Technology 95

Cáp đồng: coaxial

Data Communication Technology 96

Cáp đồng: đặc điểm chung

 Xác suất bit lỗi trên đường truyền (Bit Error

Rate – BER) vào khoảng 10-6.

 Dễ bị ảnh hưởng của nhiễu (crosstalk, thermal,...) và môi trường xung quanh.  Tốc độ truyền thông tin thay đổi tùy theo

phạm vi hệ thống được triển khai :  LAN: tốc độ 10Mbps ~ 100Mbps, khoảng cách khoảng vài trăm mét (UTP: length < 100 m).  WAN: tốc độ truyền thấp hơn, từ vài chục Kbps

đến vài Mbps. Ví dụ: T1 ~ 1,5Mbps, E1 ~ 2Mbps, đường ĐT: 64Kbps

Data Communication Technology 97

Các chuẩn cáp đồng

 Thường được phân cấp theo RG (radio

governement rating). Mỗi số RG cho một tập các đặc tính vật lý, bao gồm kích thước dây đồng, kích thước lớp cách điện và kích cở của lớp bọc ngoài.

 Các chuẩn thường gặp là:

 RG-8: dùng cho thick Ethernet.  RG-9: dùng cho thick Ethernet.  RG-11: dùng cho thick Ethernet.  RG-58: dùng cho thin Ethernet.  RG-59: dùng cho TV.

Data Communication Technology 98

Cáp quang

Data Communication Technology 99

Cáp quang

Data Communication Technology 100

Cáp quang

Data Communication Technology 101

Cáp quang: lợi ích và ứng dụng

 Lợi ích

 Dung lượng cao



Tốc độ dữ liệu hàng trăm Gbps (so với 100Mbps trên 1km coaxial cable và thấp hơn của twisted-pair cable)

 Kích thước và trọng lượng nhỏ  Độ suy hao của tín hiệu trên đường truyền thấp.  Cách ly trường điện từ (Ít bị ảnh hưởng của nhiễu và môi trường xung

 Khoảng cách giữa các bộ lặp xa  Tỷ lệ bit lỗi trên đường truyền vào khoảng 10-9  10-12

 Ứng dụng

 Phạm vi triển khai rất đa dạng: LAN (vài km), WAN (hàng chục km).  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)

 Đường trung kế khoảng cách xa  Trung kế đô thị  Trung kế tổng đài nông thôn  Thuê bao

quanh)

Data Communication Technology 102

Cáp quang: đặc tính truyền dẫn

 Sóng lan truyền có hướng 1014 đến 1015 Hz  Một phần phổ hồng ngoại và phổ nhìn thấy được

 Light Emitting Diode (LED)

 Rẻ  Tầm nhiệt độ hoạt động rộng  Tuổi thọ cao

 Injection Laser Diode (ILD)

 Hiệu quả hơn  Tốc độ dữ liệu cao hơn

 Wavelength Division Multiplexing

Data Communication Technology 103

Cáp quang: đặc tính truyền dẫn

ILD

 Sóng lan truyền có hướng 1014

Nguồn sáng

LED/ ILD

đến 1015 Hz  Một phần phổ hồng ngoại và

Băng thông

20MHz /km

1GHz/k m

Lên đến 1000GHz/k m

Ứng dụng

Long haul telecom. lines

LAN, comput er data links

Mod length phone lines

 Rẻ  Tầm nhiệt độ hoạt động rộng  Tuổi thọ cao

 Injection Laser Diode (ILD)

> 80

50 – 60 1.5 – 5

Đường kính lõi (µm)

 Hiệu quả hơn  Tốc độ dữ liệu cao hơn

0.15

 Wavelength Division

0.5 – 2.0

Multiplexing

Độ suy giảm t/h (dB/km)

phổ nhìn thấy được  Light Emitting Diode (LED)

Data Communication Technology 104

Cáp quang: chế độ truyền

multimode: several paths/time delays

narrow: 1 wavelength no time delays

Data Communication Technology 105

Cáp quang: chế độ truyền

Graded-index multimode

Single-mode

Step-index multimode

Nguồn sáng

LED/ILD

ILD

Băng thông

Rộng (lên đến 200MHz/km)

Rất rộng (200MHz- 3GHz/km)

Cực rộng (3GHz- 50GHz/km)

khó

Ghép nối

khó

Viễn thông đường dài

Ứng dụng

Truyền dữ liệu máy tính

Đường điện thoại (khoảng cách trung bình)

Giá thành

Rẻ nhất

Trung bình

Đắt nhất

50-125

2-8

Đường kính lõi (µm)

125-440

15-60

Đường kính vỏ (µm)

10-50

7-15

0.2-2

Độ suy giảm (db/km)

Data Communication Technology 106

Cáp quang

Optical Dielectric SLT Cable, 72-Fiber, Composite (24 SM/48MM)

Data Communication Technology 107

Truyễn dẫn vô tuyến

 Khắc phục những khó khăn về địa

 Truyền và nhận thông qua anten  Có hướng

lý khi triển khai hệ thống

 Chùm định hướng (focused beam)  Đòi hỏi sự canh chỉnh hướng cẩn

 Tỷ lệ bit lỗi trên đường truyền

thận

 Vô hướng

 Tín hiệu lan truyền theo mọi hướng  Có thể được nhận bởi nhiều anten

(BER) thay đổi tùy theo hệ thống được triển khai. Ví dụ: BER của vệ tinh ~ 10-10

 Tầm tần số

 2GHz đến 40GHz



 Tốc độ truyền thông tin đạt được thay đổi, từ vài Mbps đến hàng trăm Mbps



Sóng viba (microwave) Định hướng cao Điểm-điểm Vệ tinh  30MHz đến 1GHz



 Phạm vi triển khai đa dạng: LAN (vài km), WAN (hàng chục km)



Vô hướng radio

 Chi phí để triển khai hệ thống ban



đầu rất cao



 3 x 1011 đến 2 x 1014 Hồng ngoại Cục bộ

Data Communication Technology 108

Vô tuyến: các băng tần truyền dẫn

Data Communication Technology 109

Vô tuyến: sóng viba mặt đất

 Chảo parabol (thường 10 inch)  Chùm sóng định hướng theo đường ngắm (line of sight)  Khoảng cách max giữa các anten

 h: chiều cao của anten  k: hằng số hiệu chỉnh độ gấp khúc của sóng (k=4/3)  Ví dụ: tháp anten cao 100m cách xa 82km  Chuỗi tháp anten: điểm-điểm

 Độ suy giảm t/h

 d: khoảng cách – : chiều dài sóng  Độ suy giảm tỉ lệ thuận bình phương khoảng cách  cần amp/repeater

 Độ suy giảm thay đổi theo môi trường (càng tăng khi có mưa)

 Viễn thông khoảng cách xa

 Thay thế cho cáp đồng trục (cần ít bộ amp/repeater, nhưng phải nằm

mỗi 10-100km

 Tần số càng cao thì tốc độ dữ liệu càng cao

trên đường thẳng)

Data Communication Technology 110

Vô tuyến: sóng vệ tinh

 Vệ tinh là trạm trung chuyển  Vệ tinh nhận trên một tần số, khuyếch đại (lặp lại tín hiệu) và phát trên một

 Cần quĩ đạo địa tĩnh  Cao 35.784 km

 Ứng dụng

 Truyền hình  Điện thoại đường dài  Mạng riêng

 Đặc tính

 Thường trong khoảng tần số 1-10 GHz



< 1 GHz: quá nhiều nhiễu >10 GHz: hấp thụ bởi tầng khí quyển

 Cặp tần số thu/phát



(3.7-4.2 downlink, 5.925-6.425 uplink) 4/6 GHz band (11.7-12.2 downlink, 14-14.5 uplink) 12/14 GHz band

  Tần số cao hơn đòi hỏi tín hiệu phải mạnh để không bị suy giảm  Trễ 240-300ms, đáng chú ý trong viễn thông

tần số khác

Data Communication Technology 111

Vô tuyến: vệ tinh

Data Communication Technology 112

Vô tuyến: sóng radio

 Vô hướng, 30MHz – 1GHz  Sóng FM  Truyền hình UHF và VHF  Truyền theo đường thẳng (line of sight)  Bị ảnh hưởng bởi nhiễu đa kênh

 Phản xạ

Data Communication Technology 113

Vô tuyến: sóng hồng ngoại

 Truyền theo đường thẳng (hoặc phản xạ)  Cản bởi các bức tường  Bộ điều khiển TV từ xa, cổng điều khiển bằng

hồng ngoại (IRD port)

Data Communication Technology 114

Lan truyền vô tuyến

 Tín hiệu lan truyền theo 3 đường

 Sóng mặt đất

 Dọc theo đường bao trái đất  < 2MHz  AM radio  Sóng bầu trời

 Radio nghiệp dư, dịch vụ toàn cầu BBC, VOA  Tín hiệu phản xạ từ tầng điện ly

 Đường thẳng

 Khoảng trên 30MHz  Có thể xa hơn đường thẳng quang học do có phản xạ

Data Communication Technology 115

Lan truyền sóng mặt đất

Signal propagation

Earth Transmit antenna Receive antenna

Ground-wave propagation (below 2MHz)

Data Communication Technology 116

Lan truyền sóng bầu trời

ionosphere

Signal propagation

Transmit antenna Receive antenna Earth

Sky-wave propagation (2MHz to 30MHz)

Data Communication Technology 117

Lan truyền đƣờng thẳng

Signal propagation

Transmit antenna Receive antenna

Earth

Line-of-sight (LOS) propagation (above 30MHz)

Data Communication Technology 118

Nhiễu đa luồng

Data Communication Technology 122

So sánh các môi trƣờng truyền

 Khi cần thiết phải đánh giá một môi trường truyền trong các ứng dụng cụ thể thì cần quan tâm đến 5 yếu tố sau:  Chi phí: chi phí vật tư và lắp đặt  Tốc độ: là tốc độ truyền bps với độ tin cậy cao,

chú ý là tốc độ thay đổi theo tần số (tần số càng cao thì truyền càng nhiều bps), cũng như kích thước của môi trường hay thiết bị truyền dẫn, và vấn đề điều hòa của môi trường dẫn điện.

Data Communication Technology 123

 Suy hao  Nhiễu điện từ trường: (EMI: electromagnetic interference) nói lên khả năng cảm nhận của môi trường đối với năng lượng điện từ trường từ bên ngoài vào đường kết nối lên trên tín hiệu truyền.

 An ninh: là tính bảo vệ cho an ninh khi truyền, thí dụ sóng điện trường, dây dẫn điện rất dễ bị thâm nhập lậu, còn cáp quang thì khó hơn

Data Communication Technology 124

Bảng so sánh

Giá

Tốc độ

Suy hao

Phương tiện truyền dẫn

Nhiễu điện từ

Độ an toàn (An ninh)

UTP STP Cáp đồng trục Cáp quang Radio Microwave Satellite Cellular

Rẻ Vừa Vừa Cao Moderate High High High

1 – 100 Mbps 1 – 150 Mbps 1 Mbps – 1 Gbps 10 Mbps – 2 Gbps 1 – 10 Mbps 1 Mbps – 10 Gbps 1 Mbps – 10 Gbps 9.6 – 19.2 Kbps

Nhiều Nhiều Vừa Thấp Low-high Variable Variable Low

Nhiều Vừa Vừa Không High High High Moderate

Thấp Thấp Thấp Cao Low Moderate Moderate Low

Data Communication Technology 125

2.4 Các chuẩn giao tiếp vật lý

 Các loại tín hiệu  Các chuẩn giao tiếp vật lý

Data Communication Technology 126

Các loại tín hiệu

 Tín hiệu dùng chuẩn V.28  Tín hiệu dòng 20mA  Tín hiệu dùng chuẩn RS-422A (V.11)  Tín hiệu truyền trên cáp đồng trục  Tín hiệu cáp quang  Tín hiệu vệ tinh và radio

Data Communication Technology 127

Tín hiệu dùng chuẩn V.28

 Các mức tín hiệu được quy định dùng cho một số giao tiếp EIA/ITU-T được chỉ ra trong khuyến nghị V28.

 Chuẩn V.28 được xem là giao tiếp điện không cân

bằng.

 Các tín hiệu điện áp được dùng trên đường dây là đối xứng so với mức tham chiếu gốc và ít nhất là mức, +3v cho bit 0 và -3v cho bit 1.

 Các mức tín hiệu dùng theo chuẩn V.28 có tác dụng

chống suy giảm và loại nhiễu tốt.

Data Communication Technology 128

Tín hiệu dòng 20mA

 Mặc dù không mở rộng tốc độ nhưng nó tăng khoảng cách vật lý giữa 2 thiết bị thông tin.

 Hoạt động chính là trạng thái chuyển mạch được

điều khiển bởi luồng bit dữ liệu truyền: chuyển mạch được đóng tương ứng với bit 1, do đó cho dòng 20mA qua ,và ngược lại chuyển mạch mở cho bit 0 do đó không cho dòng 20mA qua.

 Tại đầu thu dòng điện được phát hiện bởi mạch

cảm biến dòng và các tín hiệu nhị phân sẽ được tái tạo lại.

 Giao tiếp này loại bỏ nhiễu tốt hơn so với giao tiếp điều khiển bằng điện áp V.28. Phù hợp với đường dây dài (đến 1Km), nhưng tốc độ vừa phải.

Data Communication Technology 129

Tín hiệu dùng chuẩn RS-422A

 Muốn tăng khoảng cách vật lý và tốc độ chúng ta sẽ

dùng chuẩn RS-422A còn gọi là V.11.

 Chuẩn này cơ bản dựa trên cáp xoắn đôi và được

xem như giao tiếp điện cân bằng. Một mạch phát vi phân tạo ra tín hiệu sinh đôi bằng nhau và ngược cực theo mỗi tín hiệu nhị phân 0 hay 1 khi được truyền.

 Tương tự mạch thu chỉ cảm nhận theo hiệu số giữa

hai tín hiệu trên hai đầu vào của chúng nhờ đó nhiễu tác động đồng thời lên cả 2 dây sẽ không ảnh hưởng đến tín hiệu cần thu. dùng chuẩn RS-422A với đường dây 10m có tốc độ 10Mbps và 1Km với tốc độ 100kbps.

Data Communication Technology 130

Tín hiệu truyền trên cáp đồng trục

 Băng thông hữu hạn trong cáp đồng trục có thể lên đến 350MHz (còn được gọi băng tần cao). Có thể dùng băng tần cao này bằng một trong 2 cách :  Chế độ băng thông cơ bản : trong tất cả băng

thông sẵn có được dùng để tiếp nhận một kênh tốc độ cao (10Mbps hay cao hơn).

 Chế độ băng thông rộng : trong đó băng thông sẵn có được chia thành một số các kênh có tốc độ nhỏ hơn trên một cáp.

Data Communication Technology 131

Chế độ băng cơ bản

 Trong chế độ này cáp được diều khiển bởi một nguồn điện áp tại một đầu nên hạn chế được can nhiễu từ ngoài, phù hợp với truyền số liệu tốc độ cao lên đến 10Mbps qua khoảng cách vài trăm mét.

Data Communication Technology 132

Chế độ băng rộng

 Dùng chế độ này các kênh truyền được thực hiện trên một cáp nhờ kỹ thuật ghép kênh phân tầng FDM (Frequency Division multiplexing). FDM yêu cầu một modem RF (Radio Frequency) giữa mỗi thiết bị và cáp.

 Sóng truyền được điều chế bằng dữ liệu

truyền và sóng thu được giải điều chế để suy ra số liệu.

Data Communication Technology 133

Tín hiệu cáp quang

 Có một số dạng mã hoá tín hiệu quang phù hợp với hoạt động của cáp đến 50 Mbps.  Có 3 mức năng lượng quang là : 0, một nửa

mức tối đa và mức tối đa.

 Module truyền thực hiện từ các mức điện áp nhị phân sang tín hiệu quang và đặt lên cáp nhờ các bộ nối đặc biệt và một vi mạch LED tốc độ cao.

Data Communication Technology 134

Tín hiệu vệ tinh và radio

 Kênh truyền trong các hệ thống vệ tinh và radio được tạo ra nhờ bộ ghép kênh phân tầng (FDM Frequency Division multiplexing).

 Bên cạnh đó dung lượng sẵn có của mỗi

kênh còn được chia nhỏ hơn nhờ kỹ thuật ghép kênh phân thời gian đồng bộ (TDM : Time Division multiplexing)

Data Communication Technology 135

Các chuẩn giao tiếp vật lý

 Giao tiếp EIA-232D (V.24)  Giao tiếp EIA-530  Giao tiếp EIA-430 (V35 )  Giao tiếp X21  Giao tiếp ISDN

Data Communication Technology 136

Giao tiếp EIA – 232D (V24 )

 Giao tiếp EIA –232D còn gọi là V24 được định

nghĩa như là một giao tiếp chuẩn cho việc kết nối giữa DTE và modem.

 Thông thường modem được đề cập đến như một

DCE (Data connect Equipment), đầu nối giữa DTE và modem là đầu nối 25 chân do vậy cần dùng cáp 25 sợi để nối DTE và DCE.

 Chuẩn này quy định tín hiệu nhị phân 0 và 1 tương ứng với hiệu điện thế -3v và lớn hơn +3v, tốc độ không vượt quá 20Kbs với khoảng cách dưới 15m, tất nhiên có thể đạt được tốc độ và khoảng cách lớn hơn

Data Communication Technology 137

Giao tiếp EIA-530

 Chuẩn EIA-530 là giao tiếp có tập tín hiệu giống giao tiếp EIA-232D/V24. Điều khác nhau là giao tiếp EIA-530 dùng các tín hiệu điện vi sai theo RS 422A /V11 để đạt được cự ly truyền xa hơn và tốc độ cao hơn

Data Communication Technology 138

Giao tiếp EIA-430 (V35 )

 Giao tiếp EIA-430/V35 được định nghĩa cho việc giao tiếp giữa một DTE với một modem đồng bộ băng rộng hoạt động vớí tốc độ từ 48Kbps đến 168 Kbps.

 Giao tiếp này dùng tập tín hiệu giống với giao tiếp EIA-

232D/V24. Các tín hiệu điện là một tập hợp không cân bằng (V28) và cân bằng (RS 422A/V11).

 Các đường tín hiệu không cân bằng dùng cho các chức năng

điều khiển còn các đường tín hiệu cân bằng dùng cho dữ liệu và tín hiệu đồng hồ. Vì tất cả các đường tín hiệu dữ liệu và đồng hồ là cân bằng nên trong các trường hợp truyền với đường cáp dài thường hay sử dụng các đường truyền nhận EIA-430/V35.  Giao tiếp EIA-430/V35 dùng bộ nối 34 chân nhưng với các áp

dụng chỉ dùng các đường truyền số liệu và đồng hồ thì có bộ kết nối nhỏ hơn.

Data Communication Technology 139

Giao tiếp X21

 Giao tiếp X21 được định nghĩa cho giao tiếp giữa một DTE và DCE trong một mạng dữ liệu công cộng.

 Giao tiếp X21 cũng được dùng như một giao tiếp kết nối cuối cho các mạch thuê riêng với tốc độ là bội số của 64Kbps.

 Tất cả các đường tín hiệu dùng đồng bộ phát

và thu cân bằng (RS-422A/V11)

Data Communication Technology 140

Giao tiếp ISDN

 Giao tiếp ISDN một chuẩn được số hoá hoàn toàn

vào mạch truyền số liệu PSTN.

 Mạch thoại được số hoá hoạt động tại tốc độ

64kbps và một thiết bị kết nối cuối mạng cơ bản cung cấp hai mạch như vậy cùng với một mạch 16kbps cho mục đích thiết lập và xoá cuộc gọi.  Ba mạch riêng biệt được ghép kênh cho mục đích truyền đến và đi từ một tổng đài gần nhất lên một cặp dây.

 Thiết bị kết nối cuối mạng tách biệt các đường dẫn

đi và đến lên hai cặp dây riêng biệt.

 Năng lượng có thể được cấp từ thiết bị kết nối cuối

mạng cho các DTE nếu có nhu cầu.

Data Communication Technology 141

Data Communication Technology 142

Chƣơng 3 Các kỹ thuật cơ bản trong truyền dữ liệu

 Các mã truyền  Cấu hình kết nối cơ bản  Kỹ thuật mã hóa và điều chế  Kỹ thuật đồng bộ  Kỹ thuật truy nhập đƣờng truyền  Kỹ thuật phát hiện sai và sửa lỗi  Kỹ thuật nén dữ liệu

Data Communication Technology 143

Các mã truyền

 Mã Morse  Mã Baudot  Mã EBCDIC  Mã ASCII  Mã Unicode

Data Communication Technology 144

 Mã Moore là tập hợp các chuỗi chấm và gạch biểu diễn các ký tự và chứ số  Baudot (Emile Baudot)

 5 bit (32 mã)  dùng 2 mã 5 bit (letter & figure) để mã hết các ký tự, chữ số và dấu

 ASCII (American Standard Code for Information Interchange)

 7 bit (128 mã), bao gồm các ký tự chữ thƣờng và hoa, các ký tự chữ số, các ký

tự dấu chấm câu và các ký tự đặc biệt.

 Phổ biến nhất hiện nay đƣợc sử dụng trong giao tiếp dữ liệu tuần tự.

 EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code)

 8 bit  Đƣợc dùng trong các hệ thống máy tính IBM

 Unicode

 16 hoặc 32 bit  Hứa hẹn đƣợc sử dụng rộng rãi trong tƣơng lai

Data Communication Technology 145

Mã Baudot

Data Communication Technology 146

Mã ASCII

Data Communication Technology 147

Cấu hình kết nối cơ bản

 P2p – point to point – điểm điểm

 Cung cấp liên kết dành riêng cho 2 T/B  Dùng cáp đồng, cáp quang, vô tuyến

 Đa điểm – multi point

 Nhiều hơn hai thiết bị nối kết với nhau

 Mô hình

 Hình cây, hình lưới, hình sao, hình vòng…

Data Communication Technology 148

Kết nối hình cây

PC1 PC2

SERVER

PC4 PC3

Data Communication Technology 149

Kết nối hình lƣới

PC2

PC3

PC1

PC4

Data Communication Technology 150

Kết nối hình sao

PC1 PC2

HUB

PC4 PC3

Data Communication Technology 151

Kết nối hình vòng

PC1

PC2

PC4

PC3

Data Communication Technology 152

Chế độ truyền

Simplex operation

 Simplex mode

One-way only

 Không dùng rộng rãi vì không thể gởi ngược lại lỗi hoặc tín hiệu điều khiển cho bên phát

Half-duplex operation

 Television, teletext, radio

Two-way but not at the same time

 Half-duplex mode

 Bộ đàm

Full-duplex operation

 Full-duplex mode

Both-way at the same time

 Điện thoại

Data Communication Technology

153

Kỹ thuật mã hóa và điều chế

 Thường dùng tín hiệu số cho dữ liệu số và tín hiệu

analog cho dữ liệu analog

 Có thể dùng tín hiệu analog để mang dữ liệu số

 Modem

 Có thể dùng tín hiệu số để mang dữ liệu analog

 Compact Disc audio

Data Communication Technology 154

 Truyền dẫn analog

 Không quan tâm đến nội dung dữ liệu được truyền (số hoặc tương tự)  Suy giảm khi truyền xa  Dùng bộ khuếch đại (amplifier) để truyền dữ liệu đi xa

 Khuếch đại cả tín hiệu lẫn nhiễu

 Truyền dẫn số

 Quan tâm đến nội dung dữ liệu được truyền.  Nhiễu và sự suy giảm tín hiệu sẽ ảnh hưởng đến sự tích hợp.  Dùng bộ lặp (repeater) để truyền dữ liệu đi xa.



Không khuếch đại nhiễu.

Data Communication Technology 155

 Analog data/Analog Signal

Analog and digital transmission

 Gởi bình thường hoặc mã hóa vào phần phổ khác

 Analog data/Digital Signal

 Mã hóa dùng bộ codec để tạo ra chuỗi bit số

Analog data

Analog signal

Digital signal

 Digital Data/Analog Signal

 Được mã hóa dùng modem để tạo ra t/h tương tự

Digital data

Analog signal

Digital signal

 Digital Data/Digital Signal

 Biểu diễn trực tiếp dữ liệu hoặc mã hóa để tạo ra t/h số có đặc tính mong muốn

 Analog Signal/Analog Transmission

 Lan truyền thông qua các bộ khuếch đại, xử lý t/h như nhau bất kể dữ liệu là số

hoặc tương tự

 Analog Signal/Digital Transmission

 Giả sử t/h biểu diễn dữ liệu số, lan truyền qua các bộ repeater

 Digital Signal/Analog Transmission

 Không dùng

 Digital Signal/Digital Data

 T/h là chuỗi nhị phân lan truyền qua các bộ repeater

Data Communication Technology 156

Digital  Digital

 Tín hiệu số

 Xung điện áp rời rạc, không liên tục  Mỗi xung là một phần tử tín hiệu  Dữ liệu nhị phân được mã hóa thành

các phần tử tín hiệu

Data Communication Technology 157

Unipolar

 Mức 1 được mã hóa là một mức điện áp

dương hoặc âm nào đó

 Mức 0 là điện áp 0 v  Mức trung bình DC khác 0  Khó xác định thời điểm xuất hiện bit khi mức

tín hiệu ít thay đổi

 Đơn giản, ngày nay ít dùng

Data Communication Technology 158

Unipolar

0 1 0 0 1 1 1 0

Mã hóa Unipolar

Data Communication Technology 159

Polar

 Dùng 2 mức điện áp âm và dương  Thành phần trung bình giảm đáng kể  Đối với mã hóa Manchester và Manchester vi sai thì thành phần DC hoàn toàn bằng 0 vì:  Một bit được mã hóa bởi 2 mức điện áp ngược

nhau trong 1/ 2 chu kỳ của bit đó

Data Communication Technology 160

Polar

Data Communication Technology 161

Nonreturn to zero (NRZ)

 Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L)

 2 mức điện áp khác nhau cho bit 1 và bit 0  Thông thường điện áp dương dùng cho bit 0 và

điện áp âm dùng cho bit 1  Nonreturn to Zero Inverted (NRZ-I)

 NRZ-I cho các bit 1  Dữ liệu được mã hóa căn cứ vào việc có hay

không sự thay đổi tín hiệu ở đầu thời khoảng bit.  Bit 1: được mã hóa bằng sự thay đổi điện áp (có

transition)

 Bit 0: được mã hóa bằng sự không thay đổi điện

áp (không có transition)

Data Communication Technology 162

Data Communication Technology 163

Nonreturn to Zero (NRZ)

 Mã hóa sai phân

 Dữ liệu được biểu diễn bằng việc thay đổi tín hiệu (thay vì bằng

mức tín hiệu)

 Nhận biết sự thay đổi dễ dàng hơn so với nhận biết mức  Trong các hệ thống truyền dẫn phức tạp, cảm giác cực tính dễ

dàng bị mất

 Ưu và nhược điểm của mã hóa NRZ

 Ưu

 Dễ dàng nắm bắt  Băng thông dùng hiệu quả

 Nhược

 Có thành phần một chiều  Thiếu khả năng đồng bộ  Dùng trong việc ghi băng từ  Ít dùng trong việc truyền tín hiệu

Data Communication Technology 164

 Return to zero

 Dùng 3 mức điện áp: dương, âm, zero  Tín hiệu thay đổi trong khoảng mỗi bit  Tín hiệu thay đổi trong khoảng mỗi bit

 Bit 0: thay đổi từ âm đến zero  Bit 1: thay đổi từ dương xuống zero

 Đồng bộ bit hiệu quả  Đòi hỏi băng thông rộng

Data Communication Technology 165

Return to Zero (RZ)

Data Communication Technology 166

Biphase

 Manchester

 Thay đổi ở giữa thời khoảng bit  Thay đổi được dùng như tín hiệu đồng bộ dữ liệu  LH biểu diễn 1  HL biểu diễn 0  Dùng trong IEEE 802.3

Data Communication Technology 167

Biphase

 Differential Manchester

 Thay đổi giữa thời khoảng bit chỉ dùng cho đồng bộ  Thay đổi đầu thời khoảng biểu diễn 0  Không có thay đổi ở đầu thời khoảng biểu diễn 1  Dùng trong IEEE 802.5

Data Communication Technology 168

Biphase

 Ưu và nhược điểm  Nhược điểm

 Tối thiểu có 1 thay đổi trong

 Tốc độ điều chế tối đa bằng 2

thời khoảng 1 bit và có thể có 2

 Cần băng thông rộng hơn

 Ưu điểm

 Đồng bộ dựa vào sự thay đổi ở giữa thời khoảng bit (self clocking)

 Không có thành phần một

chiều

 Phát hiện lỗi

 Khi thiếu sự thay đổi mong

lần NRZ

đợi

Data Communication Technology 169

Biphase

Data Communication Technology 170

Bipolar

 Có 3 loại chính

 AMI  B8ZS  HDB3

 Dùng 3 mức điện áp: dương, âm, zero  Bit 0 có điện áp 0  Bit 1 có sự thay đổi mức điện áp dương âm

xen kẽ

Data Communication Technology 171

AMI

 AMI: Alternate Mark Inversion  Bit 0: điện áp mức Zero  Bit 1: thay đổi mức dương âm cho hai bit 1

kế cận.

 Trung bình DC bằng 0  Không đảm bảo đồng bộ bit khi có nhiều bit 0

kéo dài.

Data Communication Technology 172

AMI

0 0 1 0 0 1 1 0

Data Communication Technology 173

B8ZS

 B8ZS (Bipolar With 8 Zeros Substitution)

 Dựa trên bipolar-AMI  Nếu có 8 số 0 liên tiếp và xung điện áp cuối

cùng trước đó là dương, mã thành 000+–0–+

 Nếu có 8 số 0 liên tiếp và xung điện áp cuối cùng trước đó là âm, mã thành 000–+0+–

0 liên tiếp

 Gây ra 2 vi phạm mã AMI  Có thể lầm lẫn với tác động gây ra bởi nhiễu  Bộ thu phát hiện và diễn giải chúng thành 8 số

Data Communication Technology

174

B8ZS

Data Communication Technology 175

Ví dụ

Data Communication Technology 176

HDB3

HDB3 (High Density Bipolar 3 Zeros)  Dựa trên bipolar-AMI  Chuỗi 4 số 0 liên tiếp được thay thế theo quy luật như

sau:  Làm những sai phạm khi gặp 4 bit 0 liên tiếp  Dựa vào số bit 1 suất hiện từ lần thay thế cuối cùng

 Chẵn: Bit 0 thứ nhất và thứ tư được mã hóa thành

bit vi phạm

 Lẽ: Bit 0 thứ tư được mã hóa thành bit vi phạm

Data Communication Technology 177

HDB3

Data Communication Technology 178

Data Communication Technology 179

So sánh các phƣơng pháp mã hóa

 Phổ tín hiệu

 Việc thiếu thành phần tần số cao làm giảm yêu cầu về băng thông  Tập trung công suất ở giữa băng thông

 Đồng bộ

 Đồng bộ bộ thu và bộ phát  Tín hiệu đồng bộ ngoại vi  Cơ chế đồng bộ dựa trên tín hiệu

 Khả năng phát hiện lỗi

 Có thể được tích hợp trong cơ chế mã hóa

 Nhiễu và khả năng miễn nhiễm  Vài mã tốt hơn các mã khác

 Độ phức tạp và chi phí

 Tốc độ tín hiệu cao hơn (và do đó tốc độ dữ liệu cao hơn) dẫn tới chi phí

 Vài mã đòi hỏi tốc độ tín hiệu cao hơn tốc độ dữ liệu

cao

Data Communication Technology 180

Digital  Analog

ASK

FSK

PSK

QAM

Data Communication Technology 181

 Ứng dụng

 Dùng để truyền dữ liệu số trên mạng

điện thoại công cộng

 300Hz  3400Hz

 Thiết bị

 MODEM (MOdulator-DEMulator)

 Kỹ thuật

 Điều biên: Amplitude-Shift Keying

(ASK)

 Điều tần: Frequency-Shift Keying

(FSK)

 Điều pha: Phase-Shift Keying (PSK)

Data Communication Technology 182

Các yếu tố của digitalAnalog

 Tốc độ bit và tốc độ baud

 Tốc độ bit là số bit được truyền trong một giây  Tốc độ baud là số đơn vị tín hiệu trong một giây cần có để

biểu diễn số bit được truyền.

 Tín hiệu sóng mang

 Trong truyền dẫn analog thì thiết bị phát tạo ra tần số sóng cao tần làm nền cho tín hiệu thông tin được gọi là tần số sóng mang (sóng mang)

 Thiết bị thu được chỉ định để thu tần số sóng mang trong

đó có tín hiệu số được điều chế và tín hiệu mang thông tin được gọi là tín hiệu điều chế.

Data Communication Technology 183

Ví dụ 1

 Một tín hiệu analog mang 4 bit trong mỗi

phần tử tín hiệu. Nếu 1000 phần tử tín hiệu được gởi trong một giây, xác định tốc độ baud và tốc độ bit.

 Giải:

 Tốc độ baud = số đơn vị tín hiệu = 1000

baud/giây

 Tốc độ bit = tốc độ baud x số bit trong một đơn vị

tín hiệu =1000 x 4 = 4000 bps.

Data Communication Technology 184

Ví dụ 2

 Tốc độ bit của tín hiệu là 3000. Nếu mỗi phần tử tín hiệu mang 6 bit, cho biết tốc độ baud?

 Giải  Tốc độ baud = tốc độ bit/ số bit trong mỗi phần tử tín hiệu = 3000/6 =500 baud/giây

Data Communication Technology 185

Điều biên (ASK)

 Dùng 2 biên độ khác nhau của sóng mang để biểu diễn 0 và 1 (thông thường một biên độ bằng 0)

 Sử dụng một tần số sóng mang duy nhất  Phương pháp này chỉ phù hợp trong truyền số liệu tốc độ thấp (~1200bps trên kênh truyền thoại)  Tần số của tín hiệu sóng mang được dùng phụ thuộc vào chuẩn giao tiếp đang được sử dụng

 Kỹ thuật được dùng trong cáp quang

Data Communication Technology 186

Điều biên (ASK)

Data Communication Technology 187

Điều biên (ASK)

Data Communication Technology 188

Băng thông dùng cho ASK

 Khi phân tích phổ tín hiệu điều chế ASK, ta có giá trị phổ trong đó có các yếu tố quan trọng là sóng mang fc ở giữa, các giá trị fc – Nbaud/2 và fc + Nbaud/2 ở hai biên.

Data Communication Technology 189

 Băng thông cần thiết cho ASK được tính theo: BW = (1+d).Nbaud = (1+d).Rbaud ≈ Rbaud

 Trong đó:

 BW: băng thông  Rbaud, Nbaud: tốc độ baud  d: là thừa số liên quan đến điều kiện đường dây

(có giá trị bé nhất là 0)

Data Communication Technology 190

Ví dụ

 Tìm băng thông của tín hiệu ASK truyền với tốc độ bit 2 kbps. Chế độ truyền bán song công.

 Giải

Trong ASK, tốc độ bit bằng tốc độ baud. Tốc độ baud là 2000, nên tín hiệu ASK cần có băng thông tối thiểu bằng tốc độ baud. Như thế, băng thông tối thiểu là 2000 Hz.

Data Communication Technology 191

Ví dụ

 Tín hiệu ASK có băng thông là 5000 Hz, tìm

tốc độ bit và tốc độ baud?

 Giải: Trong ASK thì tốc độ baud bằng băng thông, tức là tốc độ baud là 5000, đồng thời do tốc độ bit bằng tốc độ baud nên tốc độ bit là 5000 bps.

Data Communication Technology 192

Ví dụ

 Cho băng thông hệ thống truyền ASK 10 kHz (1 kHz đến 11 kHz), vẽ phổ ASK song công của hệ thống. Tìm tần số sóng mang và băng thông của mỗi hướng, giả sử không có khoảng trống tần số giữa hai hướng.

 Giải Do hệ thống ASK song công nên băng thông

trong mỗi chiều là BWmỗi hướng = (1/2). BWhệ thống

=10khz / 2 = 5khz = 5.000 Hz

Data Communication Technology 193

Tần số sóng mang là tần số giữa

fc thuận = 1.000 + 5.000/2 = 3500 Hz fc nghịch = 11.000 - 5.000/2 = 8500 Hz

Data Communication Technology 194

Điều tần (FSK) – Binary FSK (BFSK)

 Sử dụng hai tần số sóng mang: tần số cao tương ứng mức 1,

tần số thấp tương ứng mức 0.

 Ít lỗi hơn so với ASK  Được sử dụng truyền dữ liệu tốc độ 1200bps hay thấp hơn trên

mạng điện thoại

 Có thể dùng tần số cao (3-30MHz) để truyền trên sóng radio

hoặc cáp đồng trục

Data Communication Technology 195

Điều tần (FSK) – Binary FSK (BFSK)

Data Communication Technology 196

Điều tần (FSK) – Multiple (FSK)

 Dùng nhiều hơn 2 tần số  Băng thông được dùng hiệu quả hơn  Khả năng lỗi nhiều hơn  Mỗi phần tử tín hiệu biểu diễn nhiều hơn 1 bit

dữ liệu

Data Communication Technology 197

Băng thông của FSK

BW = /fC0 - fC1/+ Nbaud = f + Nbaud

Data Communication Technology 198

Ví dụ

 Tìm băng thông tối thiểu của tín hiệu FSK truyền với tốc độ bit 2kbps. Chế độ truyền dẫn bán song công và các sóng mang cách 3kHz.

 Giải: Tín hiệu FSK dùng hai tần số fC0 và fC1, nên;

BW = (fC1 - fC0 )+ Tốc độ baud

Do trong trường hợp này thì tốc độ bit bằng tốc độ

baud, nên:

BW = (fC1 - fC0 )+ Tốc độ baud = (3.000) + 2.000 = 5.000 Hz

Data Communication Technology 199

Ví dụ

 Tìm tốc độ bit lớn nhất của tín hiệu FSK nếu băng thông của môi trường là 12khz và sai biệt giữa hai sóng mang ít nhất là 2kHz, chế độ truyền song công.  Giải: Với chế độ truyền song công, thì chỉ có 6.000 Hz là được truyền theo mỗi hướng (thu hay phát). Đối với FSK, khi có fC1 và fC0 là tần số sóng mang.

BW = (fC1 - fC0 )+ Tốc độ baud

→ Tốc độ baud = BW - (fC1 - fC0 ) = 6.000 – 2.000 = 4.000 baud/s Đồng thời, do tốc độ baud bằng tốc độ bit nên tốc độ bit

cũng là 4.000 bps

Data Communication Technology 200

Điều pha (PSK)

 Sử dụng một tần số sóng mang và thay đổi pha của sóng mang này

 PSK vi phân (differential PSK) – thay đổi pha tương đối so với sóng

trước đó (thay vì so với sóng tham chiếu cố định)

 Cho phép mã hóa nhiều bit trên mỗi thay đổi tín hiệu sóng mang

(Phase Amplitude Modulation)

 Phương pháp này thường được dùng trong truyền dữ liệu ở tốc độ 2400bps (2 bits per phase change - CCITT V.26) hoặc 4800bps (3 bits encoding per phase change - CCITT V.27) hoặc 9600bps (4 bits encoding per phase/amplitude change)

 Tổng quát cho mã hóa NRZ-L

Data Communication Technology 201

Điều pha (PSK)

Data Communication Technology 202

Điều pha (PSK)

 Quadrature PSK (QPSK)

 M-ary PSK  Hệ thống 64 và 256 trạng thái  Cải thiện tốc độ dữ liệu với băng thông không đổi  Tăng khả năng tiềm ẩn lỗi

Data Communication Technology 203

 Từ đó, phát triển lên 8 – PSK. Thay vì dùng góc 900, ta thay đổi tín hiệu từ các góc pha 450.

 Với 8 góc pha khác nhau, dùng ba bit (một tribit), theo đó quan hệ giữa số bit tạo thay đổi với góc pha là lũy thừa của hai.  8–PSK truyền nhanh gấp

3 lần so với 2–PSK

Data Communication Technology 204

Băng thông cho PSK

 Băng thông tối thiểu dùng cho truyền dẫn

PSK thì tương tự như của ASK

 Tốc độ bit tối đa thì lớn hơn nhiều lần

Data Communication Technology 205

Ví dụ

 Tìm băng thông của tín hiệu QPSK, với tốc

độ 2kbps theo chế độ bán song công

 Giải: Trong phương pháp 4 – PSK thì tốc độ baud bằng nửa tốc độ bit = 1.000bps. Trong tín hiệu PSK thì tín hiệu có băng thông bằng tốc độ baud, nên băng thông là 1.000 Hz

Data Communication Technology 206

Ví dụ

 Cho tín hiệu 8–PSK có băng thông 5.000 Hz,

tìm tốc độ bit và tốc độ baud?

 Giải: Trong PSK thì tốc độ baud bằng với

băng thông, tức là tốc độ baud bằng 5.000, còn tốc độ bit bằng ba lần tốc độ baud tức là 15.000 bps.

Data Communication Technology 207

Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

 QAM được dùng trong ADSL và một số hệ

thống wireless

 Kết hợp giữa ASK và PSK  Mở rộng logic của QPSK  Gởi đồng thời 2 tín hiệu khác nhau cùng tần số

mang  Dùng 2 bản sao của sóng mang, một cái được dịch đi

900

 Mỗi sóng mang là ASK đã được điều chế  2 tín hiệu độc lập trên cùng môi trường  Giải điều chế và kết hợp cho dữ liệu nhị phân ban đầu

Data Communication Technology 209

Data Communication Technology 210

Data Communication Technology 211

Băng thông của QAM

 Băng thông tối thiểu cần cho truyền dẫn QAM thì giống như của ASK và PSK, đồng thời QAM cũng thừa hưởng ưu điểm của PSK so với ASK.

Data Communication Technology 212

Tốc độ bit / tốc độ baud

 Giả sử tín hiệu FSK được dùng truyền tín

hiệu qua đường thoại có thể gởi đến 1200 bit trong một giây, tức có tốc độ bit là 1200 bps. Mỗi tần số thay đổi biểu diễn một bit; như thế thì cần có 1200 phần tử tín hiệu để truyền 1200 bit. Trong tốc độ baud, cũng là 1200 bps. Mỗi thay đổi của tín hiệu trong hệ thống 8 – QAM, được biểu diễn dùng ba bit, như thế với tốc độ bit là 1200 bps, thì tốc độ baud chỉ là 400.

Data Communication Technology 213

Data Communication Technology 214

Bảng so sánh tốc độ bit và tốc độ baud

Modulation

Units Bits/Baud Baud Rate Bit Rate

ASK,FSK, 2-PSK 4-PSK, 4-QAM 8-PSK, 8-QAM 16-QAM 32-QAM 64-QAM 128-QAM 256-QAM

Bit Dibit Tribit Quadbit Pentabit Hexabit Septabit Octabit

1 2 3 4 5 6 7 8

N N N N N N N N

N 2N 3N 4N 5N 6N 7N 8N

Data Communication Technology 215

Ví dụ

 Giản đồ pha trạng thái gồm 8 điểm cách đều nhau trên một vòng tròn. Nếu tốc độ bit là 4800 bps, tìm tốc độ baud ?

 Giải: Giản đồ trạng thái-pha cho thấy đây là dạng 8 –PSK với các điểm cách nhau 450. Do 23 = 8, nên mỗi lần truyền 3 bit, như thế tốc độ baud là 4.800/3 = 1600 baud

Data Communication Technology 216

Ví dụ

 Tính tốc độ bit của tín hiệu 16 – QAM, có tốc

độ baud là 1000?

 Giải: Hệ thống 16 – QAM dùng 4 bit khi

truyền (do 24 = 16).

Vậy tốc độ bit là 1.000 x4 = 4.000 bps.

Data Communication Technology 217

Ví dụ

 Tìm tốc độ baud của tín hiệu 64 –QAM có tốc

độ bit 72.000 bps?

 Giải: Trong hệ 64-QAM , truyền 6 bit trong

mỗi phần tử tín hiệu (do 26 = 64)

Vậy tốc độ baud là 72.000/6 = 12.000 baud

Data Communication Technology 218

Analog  Digital

 Trong quá trình truyền tín hiệu, ta cũng cần rời rạc hóa tín

hiệu tương tự

 Ví dụ khi gởi tín hiệu thoại qua đường dây dài, do tín hiệu số có tính chống nhiễu tốt hơn so với tín hiệu analog được gọi là quá trình số hóa tín hiệu analog

 Giảm thiểu khối lượng lớn các giá trị trong thông tin của tín hiệu analog để có thể được biểu diễn thành luồng tín hiệu số mà không bị thất thoát thông tin

Data Communication Technology 219

 Ứng dụng

Analog  Digital

 Dùng để truyền dữ liệu tương tự trên

mạng truyền dữ liệu số  Tận dụng các ưu điểm của truyền dẫn số (thiết bị rẻ, dùng repeater, TDM, …)

PCM

 Số hóa

 Dữ liệu số có thể truyền dùng NRZ-L hay

 Thiết bị

 CODEC (COder-DECoder)

 Kỹ thuật

 Điều chế xung mã: Pulse Code

Modulation (PCM)

 Điều chế Delta: Delta Modulation (DM)

các loại mã khác

Data Communication Technology 220

Điều chế xung mã (PCM)

 Lý thuyết lấy mẫu

 “Nếu tín hiệu f(t) được lấy mẫu đều với tốc độ lấy mẫu cao hơn tối thiểu 2 lần tần số tín hiệu cao nhất, thì các mẫu thu được chứa đủ thông tin của tín hiệu ban đầu. T/h f(t) có thể được tái tạo, dùng bộ lọc thông thấp”  Công thức Nyquist: N >= 2f

 N: tốc độ lấy mẫu



 Dữ liệu tiếng nói

 Giới hạn tần số <4000Hz  Tốc độ lấy mẫu cần thiết

f: tần số của tín hiệu được lấy mẫu

8000 mẫu/giây

Data Communication Technology 221

Điều chế xung mã (PCM)

Continuous-time, continuous-amplitude (analog) input signal

Discrete-time, continuous-amplitude signal (PAM pulses)

Discrete-time, discrete-amplitude signal (PCM pulses)

Digital bit stream output signal

 PAM (Pulse Amplitude Modulation)

 Các xung được lấy mẫu ở tần số R=2B

 Lượng tử hóa các xung PAM

 Xác định giá trị của điểm được lấy mẫu, rơi vào khoảng nào thì

lấy giá trị khoảng đó

 Tùy thuộc vào các mức lượng tử 2n (n là số bit cần thiết để số

hóa 1 xung)  Mã hóa dữ liệu

 Thực hiện các thao tác mã hóa thông tin trước khi truyền đi

Data Communication Technology 222

Điều chế xung mã (PCM)

Data Communication Technology 223

PAM (Pulse Amplitude Modulation

 Bước đầu tiên trong chuyển đổi tương tự - số là điều chế biên độ

- xung

 Kỹ thuật này lấy tín hiệu analog, lấy mẫu và tạo ra chuỗi xung là

kết quả của phần lấy mẫu này.

 Phương pháp lấy mẫu này được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực

công nghệ khác của thông tin số liệu

Data Communication Technology 224

Data Communication Technology 225

Data Communication Technology 226

Tốc độ lấy mẫu

 Theo định lý Nyquist, để bảo đảm độ chính xác khi

khôi phục tín hiệu tín hiệu analog nguyên thủy dùng phương pháp PAM thì tốc độ lấy mẫu phải ít nhất hai lần tần số cao nhất của tín hiệu gốc.

 Ví dụ: để có thể lấy mẫu tín hiệu thoại có tần số cao nhất 4000Hz, ta cần có tốc độ lấy mẫu là 8000 mẫu/ giây.

 Theo định lý Nyquist thì tốc độ lấy mẫu phải lớn hơn hoặc bằng hai lần tần số cao nhất của tín hiệu.

Data Communication Technology 227

Data Communication Technology 228

Ví dụ

 Hãy cho biết tốc độ lấy mẫu của tín hiệu có băng thông 10kHz ( từ 1khz đến 11khz)?

 Giải:Tốc độ lấy mẫu phải là hai lần tần số

cao nhất của tín hiệu Tốc độ lấy mẫu = 2 (11.000)

= 22.000 mẫu/ giây.

Data Communication Technology 229

Số bit trong mỗi mẫu

 Sau khi tìm được tốc độ lấy mẫu, ta cần xác

định số bit cần truyền trong mỗi mẫu.

 Điều này tùy thuộc vào mức chính xác cần thiết. Số bit được chọn sao cho tín hiệu gốc có thể được tái tạo biên độ với độ chính xác cần thiết.

Data Communication Technology 230

Ví dụ

 Lấy mẫu tín hiệu, mỗi mẫu cần 12 mức

chính xác (+0 đến +5 và –0 đến –5). Hỏi cần bao nhiêu bit cần truyền trong mỗi mẫu?

 Giải: Cần bốn bit, 1 bit dùng biểu diễn dấu, và 3 bit cho giá trị. Với 3 bit ta có thể biểu diễn được 23=8 mức (000 đến 111), nhiều hơn yêu cầu cần có. Hai bit thì không đủ do 22= 4, còn 4 thì quá nhiều do 24 = 16.

Data Communication Technology 231

Tốc độ bit

 Sau khi có được số bit trong mẫu, ta cần tính

tốc độ bit dùng công thức sau: Tốc độ bit = tốc độ lấy mẫu x số bit trong mỗi mẫu. Rbit = fs x n n: số bit trong mỗi mẫu.

Data Communication Technology 232

Ví dụ

 Cần số hóa tín hiệu thoại, tìm tốc độ bit với giả sử

có 8 bit trong mỗi mẫu?

 Giải Tiếng nói con người thường tồn tại trong vùng tần số từ 0 đến 4000 Hz, như thế tốc độ lấy mẫu là:

Tốc độ lấy mẫu = 4000 x 2 = 8000 mẫu/giây. Vậy tốc độ bit được tính theo: Tốc độ bit = Tốc độ lấy mẫu x số bit trong mỗi mẫu = 8000 x 8 = 64.000 bps = 64Kbps

Data Communication Technology 233

Điều chế Delta (DM)

 Tín hiệu tương tự được xấp xỉ bởi hàm bậc thang

(staircase)

 Hành vi nhị phân

 Đi lên hay xuống 1 mức () tại mỗi thời khoảng lấy mẫu

 Hiệu suất

 Để tái tạo tiếng nói tốt  PCM - 128 mức (7 bit)  Băng thông thoại 4khz  Cần 8000 x 7 = 56kbps đối với PCM

 Kỹ thuật nén dữ liệu có thể cải thiện thêm

 Ví dụ: kỹ thuật mã xen khung (interframe coding) cho video

Data Communication Technology 234

Điều chế Delta (DM)

Data Communication Technology 235

Điều chế Delta (DM)

Data Communication Technology 236

Băng thông của AM

 Băng thông của tín hiệu AM thì bằng hai lần băng thông của tín hiệu điều chế và bao phủ vùng xung quanh tần số trung tâm của sóng mang

Data Communication Technology 240

 Băng thông của tín hiệu voice thường là 5 KHz. Như thế các đài phát thanh AM cần băng thông tối đa là 10 KHz. Trong thực tế, FCC (Federal Communication Commission) cho phép mỗi đài AM có băng thông là 10 KHz.

 Các đài AM phát các tần số sóng mang từ 530Khz đến 1700 KHz (1,7 MHz). Tuy nhiên các tần số phát này phải được phân cách với ít nhất là 10 KHz (một băng thông AM) nhằm tránh giao thoa. Nếu một đài phát dùng tần số 1100 KHz, thì tần số sóng mang kế không được phép bé hơn 1110 KHz

Data Communication Technology 241

Ví dụ

 Có tín hiệu audio với băng thông 4 KHz, tìm

băng thông của tín hiệu AM ? không tính đến các qui định của FCC.

 Giải: Tín hiệu AM có băng thông là hai lần

băng thông tín hiệu gốc:

BW = 2 x 4KHz = 8 KHz

Data Communication Technology 242

Băng thông của FM

 Băng thông FM là 10 lần băng thông của tín hiệu điều chế và tương tự như băng thông tín hiệu AM, băng thông này cũng bao trùm tần số trung tâm của sóng mang

 Băng thông của tín hiệu audio khi phát theo chế độ stereo thường là 15 KHz. Mỗi đài phát FM cần một băng thông tối thiểu là 150 KHz. Cơ quan FCC cho phép 200 KHz (0,2 MHz) cho mỗi đài nhằm dự phòng các dải tần bảo vệ (guard band).

Data Communication Technology 246

 Các chương trình phát FM phát trong dải tần từ 88 đến 108 MHz, các đài phải được phân cách ít nhất 200 KHz để tránh trùng lắp sóng. Trong tầm từ 88 đến 108 MHz, có khả năng có 100 kênh FM, trong đó có thể dùng cùng lúc 50 kênh

Data Communication Technology 247

Ví dụ

 Có tín hiệu audio với dải tần 4 MHz, tìm băng thông cần cho điều chế FM không tính đến qui định của FCC.

 Giải: Tín hiệu FM cần 10 lần băng thông của tín hiệu gốc: BW = 10 x 4 MHz = 40 MHz

Data Communication Technology 248

Kỹ thuật truyền

 Truyền song song  Truyền nối tiếp

 Truyền bất đồng bộ  Truyền đồng bộ

Data Communication Technology 251

Truyền song song

 Mỗi bit dùng một đường truyền riêng. Nếu có 8 bits được truyền đồng thời sẽ yêu cầu 8 đường truyền độc lập

 • Để truyền dữ liệu trên một đường truyền

song song, một kênh truyền riêng được dùng để thông báo cho bên nhận biết khi nào dữ liệu có sẵn (clock signal)

 • Cần thêm một kênh truyền khác để bên

nhận báo cho bên gởi biết là đã sẵn sàng để nhận dữ liệu kế tiếp

Data Communication Technology 252

Truyền song song

Data Communication Technology 253

Truyền nối tiếp

 Tất cả các bit đều được truyền trên cùng một đường truyền, bit này tiếp theo sau bit kia

 Không cần các đường truyền riêng cho tín hiệu

đồng bộ và tín hiệu bắt tay (các tín hiệu này được mã hóa vào dữ liệu truyền đi)

 2 cách truyền

 Bất đồng bộ: mỗi ký tự được đồng bộ bởi start

và stop bit

 Đồng bộ: mỗi khối ký tự được đồng bộ dùng cờ

Data Communication Technology 254

Truyền nối tiếp

Data Communication Technology 255

Truyền bất đồng bộ

 Được dùng trong trường hợp dữ liệu tạo ra ngẫu nhiên (vd thông tin giữa bàn phím và máy tính)  Ứng dụng trong truyền dữ liệu tốc độ thấp và trung

bình

 Dữ liệu thường được đặt giữa một start bit và một

hoặc nhiều hơn một stop bit.

 Trong truyền bất đồng bộ có nhiều phương pháp

đồng bộ dữ liệu  Đồng bộ byte, đồng bộ bit, đồng bộ khung

Data Communication Technology 256

Truyền bất đồng bộ Đồng bộ byte

 Ký tự được mã hóa từ 5 đến 8 bit. Ký tự nằm giữa bit start, 1 đến 2 bit stop  Khi đường truyền ở dạng Idle

 Gặp chuyển trạng thái từ 1 về 0



Báo cho phía thu biết đang có dữ liệu đến  Sự chuyển trạng thái này là báo hiệu của bit start LSB truyền trước, MSB truyền sau   Có thể chèn thêm bit kiểm tra chẳn lẽ P

Data Communication Technology 257

Truyền bất đồng bộ Đồng bộ bit

 Bộ thu lấy mẫu tại trung tâm mỗi bit  Phía phát dùng bộ PISO theo nhịp phát  Xung nhịp phía thu hoạt động độc lập so với bên phát  Để quá trình thu làm việc tin cậy thì cần mạch tạo nhịp cục bộ gần với trung tâm của mỗi bit ,cho phép truyền nhận đúng dữ liệu

Data Communication Technology 258

Truyền bất đồng bộ Đồng bộ khung

STX A ………………………… B ……….. ETX

Đồng bộ khung trường hợp truyền ký tự in được

……… DLE STX …………… DLE DLE ETX DLE

 Ứng dụng cho thông tin truyền đi có nhiều ký tự  Cần xác định

 Start of text – bắt đầu khung  End of text - kết thúc khung

 Truyền nhị phân cũng giống ký tự nhưng

 Chèn DLE khi gặp một DLE

Chèn thêm Dữ liệu nhị phân

Data Communication Technology 262

Ƣu nhƣợc truyền bất đồng bộ

 Ưu điểm

 Phần cứng đơn giản  Ưu tiên cho dữ liệu nhỏ, khoảng cách ngắn

 Nhược điểm

 Hiệu suất thấp do thêm start/stop bit  Dễ xảy ra lỗi khi dữ liệu lớn

Data Communication Technology 263

Truyền đồng bộ

 Truyền không cần start/stop bit  Phải có tín hiệu đồng bộ  Nhịp phía thu phải hoạt động đồng bộ với tín hiệu

nhận được

 3 phương pháp tạo nhịp phía thu

 Mã hóa xung nhịp clock  DPLL – vòng khóa pha số  Hybrid – nguyên lý lai

 2 phương pháp đồng bộ bit

 Định hướng ký tự  Định hướng bit

Data Communication Technology 264

Mã hóa nhịp

 Xung nhịp được nhúng (mã hóa) vào trong

tín hiệu phát  Phía thu sẽ tách nhịp trở lại cung cấp cho mạch

thu

 Dùng phương pháp mã hóa đường dây –

biến đổi số - số để mã hóa nhịp

Data Communication Technology 266

Data Communication Technology 268

Nguyên lý lai (Hybrid)

 Khi tốc độ bit tăng lên, thì rất khó khăn việc duy trì đồng bộ. Do vậy, mã hóa Manchester và DPLL kết hợp như kỹ thuật lai cũng được đưa vào sử dụng.

 DPLL được sử dụng để giữ nhịp nội đồng bộ với tín hiệu nhận

được.

 Việc dùng mã hóa Manchester có nghĩa là có ít nhất một quá độ ở

mỗi bit. Do vậy nhịp nội sẽ giữ đồng bộ tin cậy hơn.

 Tuy nhiên khi áp dụng mã Manchester thì sẽ cần băng thông rộng

hơn

Data Communication Technology 269

Data Communication Technology 270

Nguyên lý kiểm soát truyền đồng bộ Định hƣớng ký tự  Truyền định hướng ký tự chủ yếu là truyền các khối ký

tự như các file ký tự ASCII

 Do không có start, stop bit nên phía phát chèn thêm hai hoặc nhiều ký tự SYN đầu và cuối của khối ký tự. Quá trình này gọi là đồng bộ ký tự

 Đồng bộ bit 

Làm mốc để diễn dịch dòng dữ liệu

 Dữ liệu truyền được đóng gói theo cấu trúc

hoặc kiểu truyền trong suốt:

 Hiệu suất kém do việc chèn thêm các SYN,STX,ETX

Data Communication Technology 271

Nguyên lý kiểm soát truyền đồng bộ Định hƣớng ký tự

Chiều truyền

Thời gian

ETX

SYN

STX

……..

Nội dung khung – các ký tự in được

Đồng bộ ký tự

Data Communication Technology 272

Nguyên lý kiểm soát truyền đồng bộ Định hƣớng ký tự

Data Communication Technology 273

 Định hướng ký tự không hiệu quả vì cần có cặp ký

tự đầu khung và cuối khung cùng với các ký tự DLE.

 Hơn nữa, khuôn dạng của ký tự điều khiển truyền dẫn khác nhau đối với các cặp ký tự khác nhau, vì vậy sơ đồ chỉ thể sử dụng với một kiểu ký tự nào đó dù nội dung khung có thể là số liệu nhị phân thuần khiết.

 Để khắc phục vấn đề này, hiện nay đang sử dụng phải biến sơ đồ truyền dẫn định hướng bit cho cả khung gồm ký tự in được và cả số liệu nhị phân.

Data Communication Technology 274

Nguyên lý kiểm soát truyền đồng bộ Định hƣớng bit

 Hiệu suất lớn hơn định hướng ký tự  Dùng cờ mẫu 8 bit 01111110 cho bắt đầu và

kết thúc một khung dữ liệu.

 Truyền trạng thái rảnh

 gồm 8 bit 11111111(trong trường hợp dùng

linecodes)

 Gặp 5 bit 1 liên tiếp, sẽ chèn thêm 1 bit 0  Phía thu sẽ bỏ bit 0 này khi phát hiện điều này

Data Communication Technology 275

Chiều truyền

Nội dung khung 111111111 01111110 111111111 01111110

Line idle

Cờ đóng

Cờ mở Line idle

bộ phát Enable/Disable

Chèn bit 0 Loại bỏ bit 0

RC TC SIPO PISO

…….. ……..

|01111110|11011001111101101101111100…….11|01111110|

data Flag open Flag close

Các bit 0 được chèn

Data Communication Technology 276

Nguyên lý kiểm soát truyền đồng bộ Định hƣớng bit

 Trong mạng cục bộ LAN:

 Mẫu bit gọi là Preamble gồm 10 bit: “1010101010” được truyền trước để các trạm có thể bám đồng bộ

 Mẫu bit “10101011” là cờ mở và cờ đóng cho

khung dữ liệu.

Data Communication Technology 277

Kỹ thuật ghép và phân kênh



Khái niệm ghép kênh (Multiplexing)



Thuật ngữ “ghép kênh”: chỉ quá trình kết hợp hay tổ hợp nhiều tín hiệu lối vào (có tốc độ bit thấp) tạo nên một tín hiệu lối ra (có tốc độ bit cao hơn) Điều kiện đơn kênh: Tại một thời điểm, môi trường truyền dẫn chỉ cho phép duy nhất một kênh truyền/tín hiệu truyền qua Trong trường hợp nhiều kênh truyền cùng chia sẻ một môi trường truyền dẫn: khi đó tài nguyên của môi trường truyền sẽ phải chia nhỏ, môi kênh truyền sẽ được chia một phần tài nguyên đó Tài nguyên của môi trường truyền dẫn: thời gian, tần số, mã, không gian

Data Communication Technology 278



Hai trạm truyền tin không bao giờ sử dụng hết khả năng của đường truyền Do đó cần chia sẻ đường truyền cho nhiều quá trình trao đổi thông tin: Dồn kênh, tách kênh DTE không yêu cầu tốc độ truyền tin cao Tốc độ truyền tin càng cao, khối lượng thông tin trao đổi càng lớn, thì chi phí trên một đơn vị thông tin càng nhỏ Dồn kênh, tách kênh được sử dụng phổ biến trong viễn thông

Data Communication Technology 279

Ví dụ về dồn kênh: Truyền hình cáp

 Tín hiệu video

 483 dòng, 30 hình/s  Tia điện tử quét 241 ½ dòng chẵn,

sau đó quét 241 ½ dòng lẻ  Thời gian trở về sau mỗi hình=21

dòng

 Tổng cộng 525x30 dòng/s  Mỗi dòng quét trong 1/15750=63.5

micro s

 Thời gian trở về sau mỗi dòng 11

micro s

 Thời gian quét 52,5 micro s

 Màn hình 4:3

 độ phân giải 70% số điểm



khi đó số điểm trên 1 dòng là 4/3x0,7x 483=450

 Tần số tín hiệu video:

(450/2)x(1/52.5)~4Mhz

Data Communication Technology 280

Ví dụ về dồn kênh: Truyền hình cáp

 Điều biên tín hiệu video

 Tín hiệu đen trắng  Tín hiệu màu  Tín hiệu audio  Tổng cộng 6MHz  Truyền hình cáp, giải

thông 500Mhz  Dồn kênh được ~100 đài

cùng một lúc

Data Communication Technology 281

Ghép kênh

 Multiplixer

Data Communication Technology 282

Phân hợp kênh

 Nhiều đường kết nối trên một đường dây

vật lý

 Dùng cho kết nối xa, dung lượng lớn

 Cáp quang, cáp đồng trục, viba…

Data Communication Technology 283

Phân hợp kênh



Lý do phân hợp kênh  Tăng tốc độ kênh truyền, nâng cao hiệu dụng

kênh truyền  Giá thành kênh truyền giảm

 Thiết bị cá nhân không đòi hỏi tốc độ truyền dữ

liệu cao  Các máy tính lướt web chỉ cần tốc độ 64kbps  Các kênh thoại không yêu cầu băng thông truyền cao

Data Communication Technology 284

Phƣơng pháp phân hợp kênh

 Kết hợp hai yếu tố

 Băng thông và thời gian của kênh

Data Communication Technology 285

 Ghép kênh phân chia theo tần số (FDM)  Ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM)  Ghép kênh phân chia theo mã (CDM)  Ghép kênh phân chia theo không gian (SDM)  Ghép kênh phân chia theo bước sóng

(WDM)

Data Communication Technology 286

Frequency – Division Multiplexing (FDM)

 Thường dùng ghép kênh cho tín

hiệu tương tự

 Phương pháp này chỉ hiện thực được khi băng thông môi trường truyền lớn hơn băng thông mà tín hiệu được truyền yêu cầu

 Nhiều tín hiệu có thể được truyền đồng thời nếu mỗi tín hiệu được điều chế trên một tần số sóng mang

 Các tần số sóng mang khác nhau sao cho băng thông của các tín hiệu được điều chế không chồng lấn nhau (guard bands)

 Ví dụ broadcast radio  Kênh truyền được cấp phát ngay cả khi không có dữ liệu (cấp phát tĩnh)

Data Communication Technology 287

FDM Operating

Data Communication Technology 288

FDM

Data Communication Technology 289

FDM

Data Communication Technology 290

FDM

Data Communication Technology 291

FDM – hợp kênh

Data Communication Technology 292

FDM – tách kênh

Data Communication Technology 293

Ghép 3 kênh thoại

Data Communication Technology 294

Hạn chế FDM

 Băng thông đường truyền phải lớn băng

thông mỗi kênh

 Nhiễu

 Nhiễu Crosstalk

 Phổ của tín hiệu thành phần chồng lắp lên nhau  Mỗi kênh thoại chỉ cần băng thông 4khz

 Nhiễu điều chế

 Các thiết bị, linh kiện trong mạch điều chế hoạt động

phi tuyến sinh ra các hài lạ

Data Communication Technology 295

FDM – mạng AT&T

Data Communication Technology 296

Phân kênh theo bƣớc sóng WDM (Wavelength Division Multiplexing)

 Nhiều chùm ánh sáng với tần số khác nhau  Truyền trong cáp quang  Một dạng của FDM  Mỗi màu ánh sáng (chiều dài sóng khác nhau) được truyền trên kênh dữ

 1997 tại Bell Labs

 100 chùm ánh sánh  Mỗi chùm tốc độ 10 Gbps  1 terabit per second (Tbps)

 Hệ thống thương mại hiện tại có 160 kênh, mỗi kênh 10 Gbps  Phòng thí nghiệm (Alcatel) có thể có 256 kênh với tốc độ 39.8 Gbps mỗi

liệu riêng biệt

kênh  10.1 Tbps  Trên 100km

Data Communication Technology 297

Hoạt động WDM

 Cùng kiến trúc tổng quát như các FDM khác  Nguồn sáng tạo ra các chùm laser với tần số khác nhau  Nhiều chùm sáng kết hợp với nhau để lan truyền trên

cùng một cáp quang

 Bộ khuếch đại quang học

 Khuếch đại tất cả chiều dài sóng khác nhau  Thông thường khoảng cách ~10km

 Phân kênh tại đích đến  Thông thường tầm chiều dài sóng 1550nm  200MHz per channel  Hiện tại lên đến 50GHz

Data Communication Technology 298

WDM - Operating

 Nguồn sáng được tạo ra từ nguồn laser có

tần số khác nhau

 Nhiều chùm sáng kết hợp với nhau để lan

truyền trên một đường cáp quang

 Phân kênh tại đích đến  Công nghệ mới DWDM  Mỗi kênh lên tới 200Ghz

Data Communication Technology 299

WDM – hợp kênh

Data Communication Technology 300

WDM – phân kênh

Data Communication Technology 301

WDM – Ring network

Data Communication Technology 302

WDM – Systems 1

Data Communication Technology 303

WDM – system 2

Data Communication Technology 304

WDM – System 3

Data Communication Technology 305

Dense Wavelength Division Multiplexing

 DWDM  Chưa có định nghĩa chính thức (chưa chuẩn hóa)  Các kênh sít nhau hơn WDM  200GHz

Data Communication Technology 306

Time – Division Multiplexing (TDM)

 TDM

 Phương pháp này chỉ hiện thực được khi tốc độ dữ liệu (băng thông,…) môi

trường truyền lớn hơn tốc độ dữ liệu mà tín hiệu được truyền yêu cầu

 Nhiều tín hiệu (cả analog và digital) có thể được truyền đồng thời trên cùng một đường truyền bằng cách đan xen các phần của mỗi tín hiệu theo thời gian (time slot)

 Time slot được gán trước và tĩnh (time slot được cấp phát ngay cả khi không có

dữ liệu để truyền)

 Time slot có thể được gán không đồng đều giữa các nguồn dữ liệu

Data Communication Technology 307

TDM

Data Communication Technology 308

Điều khiển liên kết TDM

 Các frame TDM không có header và trailer



Không cần điều khiển lớp Datalink

 Điều khiển dòng



Tốc độ đường truyền phân hợp kênh được cố định và các bộ phân hợp kênh phải hoạt động ở tốc độ đó  Nếu một kênh không thể nhận dữ liệu, các kênh khác

vẫn tiếp tục

 Điều khiển lỗi



Lỗi được phát hiện và sữa lỗi cho từng kênh

Data Communication Technology 309

Mô hình về TDM

Data Communication Technology 310

Hệ thống TDM thực tế

 Sử dụng TDM phân cấp

 USA/Canada/Japan dùng một hệ thống



ITU-T châu âu dùng hệ thống khác tương tự

 Hệ thống Mỹ dùng trên phân cấp DS1

 Truyền cả thoại và dữ liệu  24 kênh – tốc độ lên tới 1.544 Mbps  1khung có 8 bit/kênh và 1 bit đồng bộ khung  Có thể kết hợp nhiều DS1 tạo thành DS2 có tốc

độ 6.312 Mbps

Data Communication Technology 311

TDM – Định dạng DS1

Data Communication Technology 312

Cấu trúc phân cấp TDM

Data Communication Technology 313

Ghép kênh đồng bộ theo thời gian ( STMD)

 STDM: Synchronous Time Division

Multiplexing

 Tốc độ môi trường truyền phải lớn hơn tín

hiệu được truyền

 Nhiều tín hiệu số đồng thời được truyền

trên một kênh truyền bằng cách  Đan xen mỗi phần tử của mỗi tín hiệu theo thời

gian – Time Slot

 Dữ liệu xen kẽ là: bit, block, byte, nhiều byte

Data Communication Technology 314

STDM

Data Communication Technology 315

Hoạt động của STDM

Data Communication Technology 316

Đặc điểm của STDM

 Dữ liệu truyền được phân frame giống nhau

về cấu trúc

 Mỗi frame gồm một tập khe thời gian – time

slot

 Chuỗi time slot trong các frame cấp cho một nguồn tin gọi là một kênh – channel  Time slot được gán trước cho mỗi kênh và

không thay đổi gọi là đồng bộ

Data Communication Technology 317

TDM – bất đồng bộ

 Nhiều Slot time bị bỏ trống

 Khi kênh truyền không có dữ liệu

 Cấp phát Time Slot động theo nhu cầu

 Số slot trong một frame nhỏ hơn số kênh đầu

vào

 Hổ trợ nhiều nguồn phát hơn so với TDM đồng

bộ có cùng chung Băng thông

 Bộ phân hợp kênh quét các đường nhập và

tập hợp data cho đến khi đầy khung

Data Communication Technology 318

Định dạng TDM bất đồng bộ

Data Communication Technology 319

Ghép kênh theo mã (CDM)

 Khái niệm

 Mỗi “người dùng” hay tín hiệu được gán một từ

mã trong không gian mã trực giao cho trước, sau đó các kênh tín hiệu được ghép lại và truyền đi

 Đặc điểm

 Mỗi kênh tín hiệu được sử dụng toàn bộ băng thông của hệ thống và toàn bộ khung thời gian truyền dẫn

 Bộ ghép và giải ghép phức tạp

Data Communication Technology 320

Sơ đồ bộ phát CDMA

Data Communication Technology 321

Sơ đồ bộ thu CDMA

Data Communication Technology 322

Bảng so sánh

Data Communication Technology 323

Kỹ thuật phát hiện lỗi và sửa sai

 Là công việc quan trọng, phía thu sẽ xác nhận việc truyền đã đúng chưa, nếu chưa nó yêu cầu phía phát truyền lại

 Lý do tất yếu phải kiểm soát lỗi:

 Các tín hiệu điện đại diện luồng bit truyền rất dễ bị thay đổi do sự thâm nhập điện từ cảm ứng lên các đường dây từ các thiết bị điện tử gần đó -> lỗi đường truyền

 Hệ thống cần phải có một vài biện pháp để nơi thu có khả năng biết được thông tin thu có chứa lỗi hay không. Hơn nữa, nếu phát hiện được lỗi sẽ có một cơ cấu thích hợp để thu về bản copy chính xác của thông tin

Data Communication Technology 324

Cách khắc phục khi phát hiện có lỗi

 2 hướng kiểm soát lỗi

 Kiểm soát lỗi hướng tới (Forward error control), trong đó mỗi ký tự hay Frame dữ liệu được truyền sẽ chứa một vài thông tin bổ sung nhằm giúp máy thu không chỉ phát hiện ra lỗi mà còn xác định lỗi nằm ở đâu trong luồng bit truyền. Sau đó chỉ cần đảo ngược các bit lỗi để có được thông tin chính xác.

 Kiểm soát lỗi quay lui (Feedback error control), trong đó mỗi ký tự hay Frame dữ liệu được truyền chỉ chứa lượng thông tin đủ cho máy thu phát hiện lỗi, không thể xác định vị trí bit bị lỗi trong luồng dữ liệu thu được. Tuy nhiên sẽ có một lược đồ truyền lại để máy phát truyền bản copy khác của thông tin bị sai này.

Data Communication Technology 325

Phân loại lỗi

 Lỗi 1 bit

 Chỉ 1 bit bị lỗi, không ảnh hưởng các bit xung

quanh

 Thường xảy ra do nhiễu trắng

 Lỗi chùm (busrt error)

 Một chuỗi liên tục B bit trong đó bit đầu, bit cuối

và các bit bất kỳ nằm giữa chuỗi đều bị lỗi.

 Thường xảy ra do nhiễu xung  Ảnh hưởng càng lớn đối với tốc độ truyền cao

Data Communication Technology 326

Các phƣơng pháp phát hiện lỗi

 Có 6 phương pháp phát hiện sai

 Phương pháp dội  Phương pháp lặp  Phương pháp kiểm tra chẳn lẽ  Phương pháp kiểm tra khối BSC  Mã CRC  Mã Hamming, Hufman.

Data Communication Technology 327

Phƣơng pháp dội (Echoing)

Thông điệp

Bộ phát

Bộ thu

Bản sao

 Phía phát sẽ lƣu lại thông điệp khi đã phát và xóa thông điệp lƣu này

khi nhận lại đƣợc bản sao từ phía thu giống với nó.

 Phía thu khi nhận dữ liệu sẽ phát lại bản sao về phía phát.  Nếu phía phát kiểm tra bản sao từ phía thu và thông điệp lƣu ban

đầu sai thì nó sẽ gởi lại.

Data Communication Technology 328

Phƣơng pháp lặp

Bản sao

Thông điệp

Bộ phát

Bộ thu

 Thông điệp sẽ được truyền thêm một bản

sao, kèm theo thông điệp

Data Communication Technology 329

Phƣơng pháp kiểm tra chẵn lẻ (Parity)

 Bit parity

 Parity chẵn: (N + P) phải là

một số chẵn

 Parity lẻ: (N + P) phải là một

số lẻ  N: tổng số bit 1 có trong dữ

liệu cần kiểm tra lỗi

 P: giá trị của bit parity, là 0 hay 1 sao cho tổng số bit 1 (N+P) luôn là một số chẵn (lẻ) tùy theo phương pháp parity chẵn hay lẻ tương ứng

Data Communication Technology 330

Parity

 Đặc điểm

 Chỉ dò được lỗi sai một số lẻ bit, không dò được lỗi sai một số chẵn bit  Không sửa được lỗi  Hiệu suất truyền thông tin kém, do số bit thêm vào để dò tìm lỗi chiếm tỷ lệ lớn so với dữ liệu truyền đi.

Data Communication Technology 331

Kiểm tra tổng khối BSC

 Dữ liệu truyền dạng khối gồm hàng&cột  Kiểm tra parity cho cả hàng và cột  Có khả năng phát hiện tất cả các bit sai kể cả vị trí của chúng nhờ vào định vị hàng và cột

 Thích hợp cho việc kiểm tra lỗi bit ngẫu

nhiên, lỗi bit truyền nhóm, thích hợp cho định hướng ký tự

 Đáng tin cậy trong thực tế

Data Communication Technology 332

Block Sum Check

 Block Sum Check (BSC): sử dụng parity hàng và cột  Không sửa được sai, chỉ sửa được sai khi số bit sai trong

dữ liệu là một

 Dò tìm được tất cả các lỗi sai một số lẻ bit và hầu hết các

lỗi sai một số chẵn bit.

 Không dò được lỗi sai một số chẵn bit xảy ra đồng thời trên

cả hàng và cột.

Data Communication Technology 333

Đặc điểm

STX

1st

0

1

2st

3st

4st

5st

1

0

6st

ETX

BCC

Data Communication Technology 334

Kiểm tra mã vòng CRC

 Thích hợp dùng trong đường truyền tốc độ

cao.

 Dùng mã đa thức có tính tuyến tính  Cả hai phía phát và phía thu cùng chung mã

đa thức sinh g(x).

 Phía phát dùng đa thức sinh để tính toán từ

m bit dữ liệu để tạo ra „r‟ bit kiểm tra và tạo từ mã có chiều dài „n=m+r‟

 Dùng phép toán modulo cơ số 2

Data Communication Technology 335

Kiểm tra mã vòng CRC

 Đa thức đặc trưng cho m bit dữ liệu:

•Trong đó: xi: là các giá trị nhị phân 0, 1 là các bit của thông điệp

•

Đa thức sinh bậc r gồm r+1 bit nhị phân:

•Trong đó: hi: là các giá trị nhị phân 0, 1.

• Các bit kiểm tra lỗi là số dư của phép chia sau:

R(z): đa thức dư của phép chia

Data Communication Technology 336

Kiểm tra mã vòng CRC

 Từ mã sau khi được mã hóa CRC là:

:Từ mã này được dùng để phát.

•

Phía thu giải mã lại bằng cách chia từ mã cho đa thức sinh:

Vì là phép modulo 2 nên :

•

Phía nhận dữ liệu đúng nếu phép chia giải mã là chia hết.(số dư 0).

Data Communication Technology 337

Kiểm tra mã vòng CRC

 Ví dụ 1: xét mã (7,4) tức dữ liệu có m = 4bit và r = n – m = 7-4 = 3

bit kiểm tra.  Dữ liệu: 0011  Da thức sinh 1011  Tìm từ mã phát và kiểm tra từ mã ở phía thu?

- Đa thức dữ liệu:

- Đa thức sinh:

- Đa thức dư:

- Từ mã truyền:

- Phần kiểm tra lại: sinh viên tự kiểm tra.

Data Communication Technology 338

Kiểm tra mã vòng CRC

 Việc chọn mã đa thức sinh là rất quan trọng vì nó là

cơ sở để phát hiện lỗi ở phía thu  Một số đa thức sinh trong thực tế:

+ 1

 CRC-16 = z16 + z15 + z2 + 1  CRC-CCITT = z16 + z15 + z5  CRC-32 = z32 + z26 + z23

+ z16 + z12 + z11 + z10 + z8 + z7 + z5

+ z4 + z2 + z1+ 1

 CRC16 và CRC-CCITT được dùng trong mạng

WAN.

 CRC-32 được dùng rộng rãi trong mạng LAN.

Data Communication Technology 339

CRC – phƣơng pháp số

 Dữ liệu data là dạng chuỗi số  Đa thức sinh là dạng chuỗi số  Thực hiện phép chia và lấy số dư của  “data” && “r bit 0” / “đa thức sinh” = R

 r là bậc của đa thức sinh

 Phép chia chỉ cần đủ bit SBC không cần lớn hơn

 Phép toán module2 hay Xor được sử dụng chứ

không phải phép “trừ”

Data Communication Technology 340

Kiểm tra CRC

Data Communication Technology 341

Phƣơng pháp mã Hamming

 Ứng dụng cho thông tin vệ tinh  Cần một băng thông rộng dùng cho việc kiểm

soát lỗi và sửa sai.

 Mã Hamming dựa trên phép toán module nhị

phân (phép toán Xor)

 Dùng mã Hamming không những phát hiện

lỗi mà còn có thể sửa lỗi.

 Phía thu và phía phát cùng cơ chế

Data Communication Technology 342

Mã hamming

 Mã hamming (11, 4)

 Chuỗi dữ liệu sau khi mã hóa là 11 bit  Dữ liệu 7 bit  Từ kiểm tra 4 bit

 Ví dụ

 Tìm chuỗi dữ liệu phát theo mã hóa hamming khi

dữ liệu đầu vào là “1010111”

Data Communication Technology 343

Tạo từ mã hamming

 Các bước

 Xếp dữ liệu data vào bảng, những vị trí có chỉ số

1, 2, 4, 8 được đánh dấu “X”

 Tạo một bảng gồm hai cột

 Chỉ số của ô có giá trị nhị phân là “1”  Giá trị nhị phân tương ứng cho chỉ số đó  Thực hiện phép xor từ trên xuống dưới

 Kết quả phép xor được chèn vào các dấu “X”  Từ mã hamming là kết quả sau khi chèn

Data Communication Technology 344

Ví dụ

• Tạo check bit • Điền check bit vào bảng

dưới

11 9 6 5 3 Check bit

1011 1001 0110 0101 0011 0010

• Từ mã là dòng dữ liệu sau khi chèn check bit vào các ô chữ “X”

Vị trí bit

Giá trị bit

Data Communication Technology 345

Kiểm tra mã hamming

 Khi phía thu nhận được dữ liệu Tx

 Chuyển tất cả những vị trị có giá trị là “1” sang nhị

phân

 Thực hiện xor “bit” tất cả các giá trị nhị phân đó  Phát hiện lỗi

 Nếu kết quả phép xor là “0” thì dữ liệu nhận đúng so với

phát

 Nếu kết quả khác 0 thì dữ liệu đã sai tại vị trị bit có giá

trị của kết quả

Data Communication Technology 346

Phía thu kiểm tra

1011

1001

0110

0101

0011

 Kết quả là “0000” nên phía thu đã nhận đúng dữ liệu.

0010

Check bit

0000

Vị trí bit

Giá trị bit

Data Communication Technology 347

Chƣơng 4 Nghi thức liên kết dữ liệu

 Kiểm soát lỗi  IRQ/ ARQ  Go back n  Selective repeat  HDLC

Data Communication Technology 348

Kiểm soát lỗi – IDLE RQ

 Hoạt động ở chế độ bán song công

 Khi P gởi cho S một Frame thì P phải chờ S báo khung trước đó đã nhận đúng hay sai. Và P sẽ truyền khung mới hay khung cũ tùy thuộc vào việc nhận đúng hay sai của S.

 Có hai loại IDLE –RQ:

 Truyền hiểu ngầm  Truyền tường minh

Data Communication Technology 349

IDLE-RQ – stop and wait ARQ hiểu ngầm

 Việc truyền lại hiểu ngầm

 S: chỉ xác nhận khung truyền nào đúng  P: tự hiểu ngầm có khung truyền của nó bị sai

hoặc mất

 S: khi phát hiện khung đúng nó sẽ truyền lại khung xác nhận ACK (acknowledgement).

 S: phát hiện khung sai hoặc bị mất thì nó không làm gì cả và khi đó P tự hiểu ngầm và truyền lại.

Data Communication Technology 350

IDLE-RQ – stop and wait ARQ hiểu ngầm  Nguyên lý chính của Stop and wait ARQ

hiểu ngầm  P: gởi một I-frame đến S  P đợi phản hồi từ đích

 ACK-frame: P sẽ gởi một I-frame mới cho P  //NAK-frame: P sẽ gởi lại I-frame cũ  Không nhận được trả lời: P gởi lại I-frame cũ

sau thời gian time out.

Data Communication Technology 351

Cấu trúc khung Idle -RQ

 Số chứa trong mỗi I-frame gọi là N(S)- send

sequence number

 Số chứa trong mỗi ACK/ NAK frame gọi là

N(R) – receive sequence number

 Các ký tự điều khiển vẫn được sử dụng

 SOH, STX, ETX

Data Communication Technology 358

Cấu trúc khung Idle -RQ

 Mỗi I-frame phải chứa một N(S) sau SOH (start of header), kế tiếp là cấu trúc thông thường trong truyền bất đồng bộ. Trong đó ký tự cuối cùng là BCC (kiểm tra tổng khối) để phía thu biết nhận đúng hay sai.

 Ba khung cơ bản I-frame, ACK-frame, NAK- frame là các đơn vị dữ liệu PDU (protocol data units) của nghi thức idle –RQ.

Data Communication Technology 359

Cấu trúc khung Idle -RQ

ACK

NAK

SOH

N(R)

N(S)

BCC

ST X

Dạng thức Khung NAK

Dạng thức Khung ACK

CÁC KÝ TỰ

ETX

BCC

Dạng thức khung I (information)

Data Communication Technology 360

Hệ số sử dụng đƣờng truyền của nghi thức idle RQ

 trường hợp truyền không có lỗi

Time stopped

time

ACK(N)

I(N)

Tix

Tax

Tip

Data Communication Technology 361

Hiệu suất truyền Idle RQ- không lỗi

 Xét khung truyền thứ N từ P sang S không bị

sai. Phía S sau khi xử lý sẽ truyền ACK frame từ S sang P.  Tp thời gian truyền sóng từ P S  Tix thời gian phát một khung  Tip thời gian xử lý của S cho I-frame  Tax thời gian xử lý của P cho ACK frame  Tt thời gian kể từ khi P phát một khung đến khi xử

lý xong ACK frame

Data Communication Technology 362

Hiệu suất truyền Idle RQ- không lỗi

•Thời gian truyền sóng từ khoảng cách s vận tốc v:

• Thời gian phát một khung:

• N: tổng số bit trong khung • R: tốc độ bit của kênh truyền

•Nếu cự ly đường truyền là lớn, hệ số a lớn  hiệu suất đường trường thấp •Khoảng cách đường truyền ngắn: hiệu suất đạt gần 100%

Data Communication Technology 363

Hiệu suất truyền Idle RQ- không lỗi

 Ví dụ 4.1: các khung truyền liên tiếp, có chiều dài

1000bits được truyền dùng nghi thức idle RQ. Xác định hệ số sử dụng đường truyền cho các loại đường truyền khác nhau sau đây (giả sử xét các tốc bit 1kbps, và 1Mbps, vận tốc truyền sóng là 2.10^8m/s, đường truyền không bị lỗi)  A. cáp xoắn có chiều dài 1km  B. đường dây thuê bao riêng 2000km  C. đường truyền vệ tinh 50000km

Data Communication Technology 364

Ví dụ 4.1

R= 1kbps

Thời gian truyền một khung:

R= 1Mbps

R= 1kbps

R= 1Mbps

b,c hướng dẫn sinh viên giải, sau đó đưa ra kết luận về hiệu suất của bài toán  sự tương đồng với lý thuyết đã trình bày.

Data Communication Technology 365

Hiệu suất truyền Idle RQ- có lỗi

 Trong cơ chế Idle RQ, nếu truyền sai thì truyền lại.  Giả sử truyền được một khung thì có trung bình Nr khung

được thực hiện truyền

 Vậy:

 Giả sử P là xác suất sai lỗi 1 bit  xác xuất đúng 1 bit là 1-

P.  xác xuất đúng 1 khung là:  Ni: số bit trong một khung

Data Communication Technology 366

Hiệu suất truyền Idle RQ- có lỗi

 Xác suất sai một khung:

 Xác xuất đúng một khung

 Ví dụ 4.2. Làm lại ví dụ 4.1 trong trường hợp

xác xuất lỗi 1 bit là P=10^-4

Data Communication Technology 367

Ví dụ 4.2

 Hướng dẫn câu a – b&c sv tự làm

 Hiệu suất đường truyền:

R= 1kbps

R= 1Mbps

Data Communication Technology 368

RQ liên tục

 P gửi liên tục các I-frame liên tục không cần chờ

ACK-frame

 P sẽ duy trì một bản sao của mỗi I-frame trong bộ nhớ FIFO (first in first out) –vì có nhiều hơn một I- frame đang chờ xác nhận ACK.

 S trả về P một ACK khi nhận được một khung

không sai.

 Mỗi I-frame chứa một định danh duy nhất sẽ được

trả về trong các ACK tương ứng.

Data Communication Technology 369

RQ liên tục

 S duy trì một danh mục có theo thứ tự, tức

danh sách thu gồm n khung thu tốt sau cùng.  P tự động loại bỏ các I-frame tương ứng với

các ACK tương ứng mà nó nhận được.

 Có hai loại RQ liên tục là:

 Selective repeat  Go back N

Data Communication Technology 370

RQ –liên tục – Selective repeat

 S phát hiện và chỉ yêu cầu truyền lại đối với

những khung nào bị sai.

 Có hai cách:

 Selective repeat hiểu ngầm  Selective repeat tường minh

Data Communication Technology 371

Selective repeat hiểu ngầm

Data Communication Technology 372

Selective repeat hiểu ngầm

 Trong mô hình truyền gói I(N+1) bị lỗi

 S trả về ACK cho mỗi I-frame nhận tốt ở trước đó

(ACK N, N+2, N+3)

 Khi P nhận ACK(N+2) thì nó tự hiểu ngầm rằng S

đã không xác nhận I-frame I(N+1).

 P tự động loại bỏ những I-frame được lưu trữ

trong FIFO mà nó có xác nhận ACK tương ứng  P tự động truyền lại I-frame I(N+1) trước khi nó

phát I-frame I(N+5).

Data Communication Technology 373

Selective repeat hiểu ngầm

Data Communication Technology 374

Selective repeat hiểu ngầm

 Mô hình selective repeat trong trường hợp

gói ACK(N) bị lỗi  Khi nhận được ACK(N+1) thì P phát hiện chưa có sự xác nhận của I(N) tức là ACK(N) nên nó sẽ truyền lại I(N).

 S nhận lại I(N) thấy hai bản I-frame giống nhau về

chỉ số tự động loại bỏ 1.

 S loại bỏ khung I(N) nhưng cũng phải trả về ACK để cho P biết và P tự động loại bỏ I(N) trong danh sách truyền lại.

Data Communication Technology 375

Selective repeat tƣờng minh

 S dùng NAK-frame để yêu cầu P truyền lại khung cụ thể, NAK xem như việc loại bỏ có lựa chọn

 Một khung ACK xác nhận tốt tất cả các

khung trong danh sách truyền lại từ thấp đến số thứ tự của khung ACK hiện hành – tức là P sẽ loại bỏ tất cả các khung trong danh sách truyền lại tương ứng.

Data Communication Technology 376

Selective repeat tƣờng minh

Data Communication Technology 377

Selective repeat tƣờng minh

 Trường hợp gói I(N+1) bị lỗi  S trả về khung ACK cho I(N)  Khi S nhận được khung I(N+2), nó phát hiện I(N+1) nên nó

trả về P khung NAK(N+1)

 Khi P nhận NAK(N+1) thì hiểu rằng S đang chờ khung

I(N+1) nên P sẽ truyền lại khung này

 Khi S trả về P khung NAK, nó rời vào trạng thái truyền lại có nghĩa là nó phải đợi cho được khung dữ liệu ứng với NAK mà nó đã gởi đi. Sau khi nhận được khung này rồi nó sẽ gởi ACK tương ứng khung mà nó nhận lại được (theo mong muốn do mất).

Data Communication Technology 378

Selective repeat tƣờng minh

 Trường hợp gói I(N+1) bị lỗi

 Trong suốt quá trình trạng lại S không truyền ACK hay

NAK nào cho P.(Trạng thái treo).

 Khi S bắt đầu nhận lại được I(N+1) thì nó sẽ bắt đầu gởi lại

các khung ACK tương ứng.

 ACK(N+1) sẽ xác nhận tốt cho tất cả các khung đánh số

đến N+1

 Một bộ định thì được sử dụng với mỗi khung NAK để đảm bảo nếu khung này bị mất thì nó phải được truyền lại cho đến khi chính xác

Data Communication Technology 379

Go back n

 Khi S phát hiện một khung không đúng thứ tự, nó yêu cầu P truyền lại tất cả các khung bắt đầu từ một vị trí cụ thể. S thực hiện điều này bằng cách trả về P một khung NAK đặc biệt được xem như loại bỏ.

Data Communication Technology 380

Go back n

Data Communication Technology 381

Go back n

 I-frame I(N+1) bị lỗi  S nhận I(N+2) không đúng thứ tự  Khi S nhận I(N+2), S trả về NAK(N+1) để thông báo

P truyền lại I(N+1)

 S rơi vào trạng thái truyền lại và đợi I(N+1)  Khi S nhận được I(N+1) thì rời khỏi trạng thái truyền

lại và tiếp tục nhận như trước đó.

 Để ngăn ngừa NAK frame bị lỗi, S bắt đầu định thì để nhận khung I(N+1) trong khoảng thời gian đặt trước

Data Communication Technology 382

Go back n

Data Communication Technology 383

Go back n

 Xét trường hợp ACK(N) và ACK(N+1) sai, P

không nhận được

 S nhận đúng thứ tự các khung I-frame, nó

không yêu cầu truyền lại.

 Khi P nhận ACK(N+2) mà trước đó không hề nhận được NAK từ S thì tự biết rằng tất cả các I-frame cho đến I(N+2) đều đã đúng và tự động xóa các I-frame có chỉ số <= N+2. Trong bộ đệm phát lại chỉ còn những I-frame có chỉ số >N+2

Data Communication Technology 384

Các nghi thức định hƣớng bit

 SDLC: Synchronous Data Link Control

 IBM phát triển năm 1975

 HDLC: High Level Data Link Control

 Phát triển dựa trên SDLC  Dựa vào HDLC ITU-T phát triển thêm một số nghi

thức:  LAPB, LAPD, LAPM, LAPF, Frame relay, PPP  Các nghi thức thiên hướng bit ngày nay đều có nguồn

gốc từ HDLC

Data Communication Technology 385

HDLC

 Cung cấp cấu hình song công hoặc bán song công

trên mô hình p2p, hoặc multi-point.

 Được đặc trưng bằng các loại trạm, cấu hình, kiểu

đáp ứng của chúng.

 Có ba loại trạm:

 Primary: kiểm soát hoàn toàn liên kết, gửi các lệnh đến các

trạm Secondary.

 Secondary: Phát các đáp ứng đến Primary.  Combine (kết hợp): gồm các thiết bị đồng cấp kết nối với

nhau hoặc là P hoặc là S.

Data Communication Technology 386

HDLC

 Các cấu hình

 Bất cân bằng: cấu hình dạng Master/Slave.

Thông thường là cấu hình trong mạng multi-point.

 Đối xứng: mỗi trạm vật lý chứa cả hai P và S  Cân bằng: hai trạm kết nối theo dạng p2p  Cả ba loại cấu hình đều được truyền cả hai dạng

song công và bán song công

Data Communication Technology 387

HDLC – các cấu hình

S S S

P

Response

Command

Cấu hình không cân bằng

Data Communication Technology 388

HDLC – các cấu hình

Cấu hình đối xứng

Data Communication Technology 389

HDLC: Các cấu hình

combined combined

Command/response

Cấu hình cân bằng

Data Communication Technology 390

HDLC – cách thức đáp ứng

 Hổ trợ ba cách thức thông tin giữa các

tram:  NRM – Nomal Response Mode : cách thức

đáp ứng thông thường.

 ARM – Aschynchronous Response Mode :

cách thức đáp ứng bất đồng bộ.

cách thức đáp ứng cân bằng.

 ABM – Aschynchronous Response Mode:

Data Communication Technology 391

HDLC: NRM

 Thiết bị secondary phải được phép từ thiết bị

primary trước khi truyền.

 Khi có phép truyền, secondary có thể bắt khởi động một đáp ứng truyền bằng một hoặc nhiều khung chứa dữ liệu

Data Communication Technology 392

HDLC: ARM

 Secondary khởi động truyền không cần phép

của Primary mỗi khi kênh rảnh.

 Không thay đổi quan hệ của Secondary và

Primary.

 Việc chuyển dữ liệu từ secondary đến trạm

khác kể cả đến Primary phải được thực hiện bởi Primary nhằm chuyển đến đích cuối cùng.

Data Communication Technology 393

HDLC: ABM

 Tất cả các trạm bằng nhau và

được nối p2p.

 Bất cứ trạm kết hợp (combined)

nào cũng có thể khởi động truyền với trạm kết hợp khác mà không cần xin phép.

Data Communication Technology 394

Các khung của HDLC

 HDLC có ba loại khung  I-frames: khung thông tin  S-frames: khung giám sát  U-frames: khung không đánh số

Data Communication Technology 395

Các khung của HDLC

Flag Address Control Information FCS Flag

I - frames

Flag Address Control FCS Flag

S - frames

Flag Address Control Information FCS Flag

U - frames

Data Communication Technology 396

HDLC – Các khung

 I-frames: Là thông tin của người sử dụng và thông tin điều khiển có liên quan đến dữ liệu.

 S-frames: là thông tin điều khiển kiểm soát luồng và kiểm soát lớp liên kết dữ liệu.  U-frames: là thông tin dùng để quản lý liên kết và được dùng trong hệ thống quản lý.

Data Communication Technology 397

HDLC: Trƣờng của khung

 Mỗi khung trong HDLC chứa sáu trường:

 Trường Flag bắt đầu (cờ mở đầu – opened flag)  Trường Address (địa chỉ)  Trường Control (điều khiển)  Trường Information (thông tin dữ liệu)  Trường FCS (Frame Check Sequence – thông tin

kiểm tra tuần tự)

 Trường Flag cuối (cờ đóng – closed flag)

Data Communication Technology 398

Flag

 Gồm một chuổi 8 bit “01111110” có vai trò

bắt đầu và kết thúc một khung.

 Có tác dụng như là mẫu đồng bộ của bộ thu.  Vấn đề đặt ra là: dữ liệu của “Control” và

“Information” có thể chứa cờ “Flag”. Khi đó bộ thu “nhầm rằng đã kết thúc khung dẫn đến nhận sai”, bộ phát phải làm thế nào?

Data Communication Technology 399

Flag

 HDLC (phía phát) tự động chèn thêm bit:

 Khi bộ gửi muốn truyền một chuổi bit có từ 5 bit “1” liên tiếp thì nó chèn bit “0” sau bit “1” thứ năm, bất chấp bit thứ sáu là “1” hay “0”.

 Cách làm trên nhằm báo bộ thu biết nó không phải là cờ

(flag).

 HDLC có thêm một số chuẩn:

 Số bit 1 liên tiếp sau một bit “0” là 7 hoặc 14 tương ứng với

tín hiệu loại bỏ.

 Số bit “1” liên tiếp sau một bit “0” là 15 tương ứng tín hiệu

idle (đường truyền rảnh).

Data Communication Technology 400

Trƣờng địa chỉ (Address Field-AF)

 Chứa địa chỉ của trạm secondary.

 Primary tạo AF đến.  Secondary tạo AF đi.

 AF có thể chứa một byte hoặc nhiều byte phụ thuộc

vào nhu cầu của mạng.  Một byte chỉ đến 128 trạm.  Các mạng lớn hơn yêu cầu nhiều hơn một byte cho AF.  AF có một byte thì bit cuối cùng phải là “1”.  AF có hơn một byte thì byte cuối cùng kết thúc là “1” và

các byte còn lại kết thúc là “0”

Data Communication Technology 401

Trƣờng điều khiển (Control Field – CF)

 Chứa một hoặc hai byte (dùng trong trường

hợp mở rộng) để quản lý luồng.

Data Communication Technology 402

Trƣờng điều khiển - CF

 P/F: có một bit và chỉ có ý nghĩa khi bit này là một nhưng có hai mục đích:  Poll: khung được gửi bởi một trạm Primary đến một trạm Secondary (trường AF chứa địa chỉ của bộ thu).

Secondary đến một trạm Primary (trường AF chứa địa chỉ của bộ nhận)

 Final:khung được gửi bởi một trạm

Data Communication Technology 403

Trƣờng thông tin – IF.

 Chứa dữ liệu của người dùng trong I-frame  Chứa thông tin quản lý trong U-frame  Chiều dài IF trong những mạng khác nhau là khác nhau, nhưng trong một mạng là cố định.  Đối với song công hoặc bán song công thì có sự kết hợp dữ liệu được gửi chung với điều khiển gọi là Piggybacking.

Data Communication Technology 404

Trƣờng FCS trƣờng kiểm tra phát hiện sai.

 Gồm 2 byte hoặc 4 byte.  Được tính dựa trên các bit của khung – trừ

Flag.

 Là các mã:

 CRC16 bit (CRC – CRCITT)  CRC32 bit.

Data Communication Technology 405

Hoạt động của HDLC

 Là quá trình trao đổi I-frame, U-

frame, S-frame giữa hai bên P và S.

 Gồm 3 giai đoạn  Khởi tạo kết nối  Trao đổi dữ liệu  Ngắt kết nối

Data Communication Technology 406

Khởi tạo trong hoạt động HDLC

 Gởi U-frame khởi tạo một trong 6 chế độ:

 SNRM/SNRME  SARM/SARME  SABM/SABME  Chế độ truyền và số bit đánh chỉ số frame

 Nếu đồng ý kết gởi lại U-frame UA –

Unnumbered acknowdged

 Nếu không đồng ý kết nối gởi lại U-frame DM

– Disconnected Mode.

Data Communication Technology 407

Trao đổi dữ liệu trong HDLC

 Xãy ra sau khi đã có kết nối  Cả hai bên đều có thể gởi I-frame chỉ số tuần tự bắt

đầu từ 0.

 Các S-frames có thể nhận được để điều khiển dòng

và điều khiển lỗi.  RR – ACK  RNR – bên nhận bận, sau đó phải phát RR để tiếp tục

nhận dữ liệu.

 REJ: NACK (go back N)  SREJ: NACK (selective repeat)

Data Communication Technology 408

Ngắt kết nối trong HDLC

 Một trong hai bên gởi U-frame DISC

(disconect).

 Bên kia phải chấp nhận ngắt kết nối,

gởi lại frame UA – unnumbered acknowdged

 Các khung quá độ có thể bị mất (việc

phục hồi phải do các lớp trên).

Data Communication Technology 409

Chƣơng 5 Mạng đa liên kết dịch vụ ISDN

 ISDN: Integrated Services Digital Network  Tích hợp các dịch vụ:

 Thoại  Dữ liệu  Âm thanh, hình ảnh

 Mục đích

 Mở rộng một mạng WAN có chức năng cung cấp kết nối

đầu cuối – đầu cuối bằng phương tiện số.

 Tích hợp nhiều dạng dữ liệu trên một đường truyền.

Data Communication Technology 410

Giới thiệu về ISDN

 Mô hình từ host đến user

Data Communication Technology 411

Giới thiệu về ISDN

Data Communication Technology 412

Giới thiệu về ISDN

 Ứng dụng ISDN dựa trên các kết nối, chuyển

mạch, và không chuyển mạch.  Chuyển mạch của ISDN gồm:

 Chuyển mạch thực  Chuyển mạch gói  Và kết hợp hai loại trên

 Hệ thống mạng ISDN khác nhau ở những

nước khác nhau trên thế giới.

Data Communication Technology 413

Các dịch vụ ISDN

 Có ba loại dịch vụ chính

 Dịch vụ tải – Bearer services  Dịch vụ từ xa – Teleservices  Dịch vụ bổ sung – Supplementary services

Data Communication Technology 414

Quá trình phát triển đến ISDN

 Các quá trình diễn ra theo thời gian

 Thông tin thoại trên và dữ liệu trên mạng tương tự  Các dịch vụ số và tương tự trên mạng điện thoại  Mạng IDN  Mạng ISDN

1 đoạn video về ISDN

Data Communication Technology 415

Quá trình phát triển đến ISDN

 Thông tin thoại trên đường mạng điện

thoại công cộng (PSTN)

Data Communication Technology 416

Quá trình phát triển đến ISDN

Data Communication Technology 417

Quá trình phát triển đến ISDN

Data Communication Technology 418

Quá trình phát triển đến ISDN

Data Communication Technology 419

Quá trình phát triển đến ISDN

Data Communication Technology 420

Thuê bao truy cập đến ISDN

 Các vòng thuê bao –(các ống số giữa khách hàng và tổng đài ISDN) được tổ chức thành nhiều kênh khác nhau. Có ba loại kênh:  Kênh B (Bearer) : 64 Kbps  Kênh D (Data): 16/64 Kbps  Kênh H (Hybrid): 384/1536/1920 Kbps

Data Communication Technology 421

Phân tích các kênh trong ISDN

 Kênh B

 Là kênh cơ sở (64Kbps) có thể mang bất kỳ thông tin số

dạng song công.

 Mang được dữ liệu số, tiếng nói được số hóa, các thông tin

dữ liệu số khác ở tốc độ thấp.

 Nhiều cuộc truyền được dung nạp ngay lập tức nếu các tín

hiệu được ghép kênh trước.

 Không được tách kênh dọc đường để cung cấp cho nhiều

bộ thu. Nó chỉ ứng dụng cho đầu cuối – đầu cuối.

Data Communication Technology 422

Phân tích các kênh trong ISDN

 Kênh D

 Là kênh dữ liệu Data (16/64Kbps) nhưng chức năng chính

là mang tín hiệu để báo hiệu cho kênh B

 Dùng cho việc báo hiệu kênh chung

 Các thông tin kiểm soát (thiết lập cuộc gọi, chuông, ngắt

quảng cuộc gọi, hoặc đồng bộ được mang trên cùng một kênh  Nếu thuê bao dùng kênh D để nối đến mạng ISDN thì phải đảm bảo nó có một kết nối kênh B. Sau đó thuê bao dùng kênh B để truyền dữ liệu.

 Có tác dụng như một người trực điện thoại giữa người sữ

dụng và mạng tại lớp mạng củatổng đài.

Data Communication Technology 423

Phân tích các kênh trong ISDN

 Kênh H

video, hội nghị truyền hình(teleconferenceing)

 Áp dụng cho truyền dữ liệu tốc độ cao như

 H0 = 384 kbps  H1 = 1536 kbps  H2 = 1920 kbps

 Tốc độ

Data Communication Technology 424

ISDN – giao tiếp với ngƣời sử dụng

 Các vòng thuê bao số gồm hai loại chính

 BRI – Basic rate interface (tốc độ cơ sở)  PRI – Primary rate interface (tốc độ sơ cấp)

 BRI

 ống số của nó gồm 2 kênh B và một kênh D 16kbps  Dịch vụ BRI đòi hỏi từ mão(chứa thông tin điều khiển khác)

là 48 kbps nên ống số dành cho BRI là 192kbps.

 Không cần thay đổi cáp vòng thuê bao đang tồn tại vì có

thể truyền dẫn số trên đôi dây xoắn trong truyền tương tự đã có từ trước

Data Communication Technology 425

ISDN – giao tiếp với ngƣời sử dụng

 PRI

 Gồm 23 kênh B, và một kênh D 64kbps.  Tốc độ lên đến 1,544Mbps do PRI cần băng thông của từ

mão là 8Kbps.

 Truyền song công tối đa 23 nút nguồn và bộ thu. Các

đường truyền cá thể được ghép thành một đường đơn (đường dây thuê bao số) và gửi đến tổng đài.

 Người ta phát đã phát triển thêm nhiều nhóm tốc độ cho

PRI (3H0 + D, 4H0 + D, H12+D)

Data Communication Technology 426

NT1 – Network terminal 1

 Là thiết bị kiểm soát vật lý và cũng là điểm kết thúc

của ISDN tại người sử dụng.

 Nối hệ thống bên trong của người sử dụng đến

vòng thuê bao số.

 Đảm nhiệm chức năng lớp vật lý trong mô hình OSI  Thực hiện chức năng ghép kênh cơ sở của các byte

dữ liệu xen kẽ nhưng nó không phải là bộ ghép kênh.

 Đồng bộ dữ liệu với xử lý xây dựng khung theo cách

ghép kênh một cách tự động

Data Communication Technology 427

NT1 – Network terminal 1

Data Communication Technology 428

NT2 – Network terminal 2

 Thực thi các lớp chức năng tại lớp vật lý, liên

kết dữ liệu và mạng.

 Cung cấp ghép kênh lớp 1, kiểm soát luồng

lớp 2, gói hóa lớp 3.

 Cung cấp xử lý tín hiệu trung gian giữa thiết

bị tạo ra dữ liệu và NT1.

 Thông tin giữa NT1 và NT2 là thông tin kết

nối điểm điểm

Data Communication Technology 429

TE – Terminal equipment

 TE1

 Là bất kỳ thiết bị nào có trợ chuẩn ISDN  Điện thoại số, thiết bị tích hợp thoại và dữ liệu số,

máy fax số.

 TE2

 Thiết bị không phải chuẩn ISDN  Đầu cuối, trạm làm việc, máy chủ, điện thoại

thường

 Cần kết nối đến TA để tương thích với ISDN

Data Communication Technology 430

TA – Terminal Adapter

 Biến đổi thông tin nhận được không phải

chuẩn ISDN từ TE2 thành dạng có thể mang được bởi mạng ISDN

Chú ý điểm tham khảo: •R: TE2 và TA •S: TE1, TA với NT1 hoặc NT2 nếu có •T: NT2 với NT1 •U: NT1 với tổng đài ISDN

Data Communication Technology 431

Các lớp của ISDN

 ISDN định nghĩa 3 lớp dưới dạng 3 mặt phẳng khác nhau (chuẩn ITU cho ISDN)  Mặt phẳng người sử dụng – User plane  Mặt phẳng điều khiển – Control plane  Mặt phẳng quản lý – Management plane

 Trong mỗi mặt phẳng được chia thành mô hình 7 lớp tương ứng mô hình 7 lớp OSI

Data Communication Technology 432

Các lớp của ISDN

Data Communication Technology 433

ISDN băng rộng (Broadband ISDN)

 Tốc độ BRI = 192Kbps  Tốc độ PRI = 1.544Mbps  ISDN thông thường có tốc độ từ 64Kbps đến

1.544Mbps không đáp ứng cho những ứng dụng truyền dữ liệu tốc độ cao.

 Xu thế mới phát triển ISDN thông thường thành

BISDN (Broadband ISDN)

 B-ISDN tốc độ lên tới 600Mbps. Được truyền trên

hệ thống cáp quang.

Data Communication Technology 434

B- ISDN

Telextext text

Voice Hifi

Video phone Video conference TV HDTV

File transfer

Fax CAD/CAM

Transaction

100 1k 10k 100k 1M 10M 100M 1G 10G

Data Communication Technology 435

Dịch vụ B-ISDN

 Dịch vụ tương tác

 Trao đổi 2 chiều giữa hai thuê bao, thuê bao và phía cung

cấp dịch vụ như đàm thoại, thông điệp, sở hữu

 Đàm thoại: là các trao đổi thời gian thực:

 Điện thoại, điện thoại hình, hội nghị hình, chuyển dữ liệu …

 Thông điệp: trao đổi hai phía cùng một thời gian nhưng

không xãy ra thời gian thực. Thuê bao khi yêu cầu thì phải đợi trả lời:  Voice mail, data mail, video mail

 Sở hữu: hay còn gọi là trung tâm thông tin.Có dạng thư

viện, dịch vụ này cho phép truy cập công cộng và theo yêu cầu.

Data Communication Technology 436

Dịch vụ B-ISDN

 Dịch vụ phân bố

 Dịch vụ một chiều từ nhà cung cấp đến nhà thuê bao, mà

thuê bao không được đòi hỏi, có hai dạng phân bố:  Không có kiểm soát của người sử dụng

 Dịch vụ này quảng bá cho người sử dụng. Người nhận có thể

 TV thương mại. Người xem có thể bật TV và chọn kênh.

 Kiểm soát người sử dụng

 Các dịch vụ lặp đi lặp lại có chu kỳ cho phép người sử dụng chọn

chọn hoặc không chọn dịch vụ này.

thời gian để nhận chúng. Các chương trình và thời gian của chương trình là do nhà cung cấp quyết định  Quảng bá giáo dục, quảng cáo từ xa, TV trả tiền

Data Communication Technology 437

B-ISDN: phƣơng pháp truy cập

 Ba phương pháp truy cập vào B-ISDN

 Đối xứng 155.520Mbps  Bất đối xứng 155.20/622.080Mbps  Đối xứng 622.080Mbps

155.520Mbps

622.080Mbps

Data Communication Technology 438

Phƣơng pháp truy cập B-ISDN

 155.520Mbps full duplex đối xứng:

 Phù hợp OC-3 SONET  Cho phép dịch vụ ISDN băng hẹp và dịch vụ video

 155.520M_ouput/622.080M_input:  Truy cập song song bất đối xứng.  Ouput: 155.520M giống OC-3 SONET  Input : 622.080M giống OC-12 SONET  Ứng dụng: hội nghị truyền hình  622.080M full duplex đối xứng:

 ứng dụng cho doanh nghiệp cung cấp và nhận các dịch vụ

phân bố.

Data Communication Technology 439

Tƣơng lai của ISDN

 ISDN băng hẹp được thiết kế để thay thế cho hệ

thống điện thoại tương tự (PSTN)

 Được xem là phương án tối ưu mặc dù có những công nghệ mới như ADSL và cable modem là vì:  Chi phi thấp, thỏa mản nhiều nhu cầu  Tốc phát triển công nghệ cho phép dùng toàn bộ băng

thông ISDN (BRI và PRI).

 Nghi thức khá linh hoạt cho việc nâng cấp theo công nghệ

mới, đường truyền dẫn mới

 B-ISDN đáp ứng được tốc độ cao, thỏa mản cho nhu cầu

khách trong tương lai.

Data Communication Technology 440

Chƣơng 6: ATM

 Aschynchronous Transfer Mode  Nghi thức chuyển tiếp Cell được ITU cho

phép

 ATM và B-ISDN kết hợp với nhau tạo hệ

mạng tốc độ cao trên thế giới

 ATM được xem là siêu xa lộ thông tin

Data Communication Technology 441

ATM – Mục tiêu thiết kế

 Tối ưu hóa tốc độ truyền, phương tiện truyền (Cáp Quang). Hạn

chế tối đa nhiễu tác động

 Có khả năng giao tiếp những hệ thống đang tồn tại  Trở thành mạng xương sống cho thông tin quốc tế với chi phí

thấp

 Có khả năng làm việc và trợ giúp các phân cấp viễn thông đang

tồn tại (vòng thuê bao, tải đường dài)

 Có khả năng định hướng kết nối, đảm bảo phân phối chính xác  Tăng tốc độ bằng cách tối ưu hóa phần cứng

Data Communication Technology 442

ATM – Lƣu Lƣợng Mạng Tổng Hợp

 Kích thước có thể thay đổi được mà không có thể

biết trước.

 Các bộ chuyển mạch, ghép kênh và định tuyến phải kết hợp với phần mềm để quản lý dung lượng, kích thước của các gói

 Việc phân phối dữ liệu không được chắc chắn. Nên để đảm bảo thì lưu lượng phải được ghép kênh theo TDM lên các đường truyền dùng chung  Rất khó khi ghép các gói từ hai mạng khác nhau với chiều

dài khác nhau

Data Communication Technology 443

ATM – Các Mạng Cell

 Cell là đơn vị dữ liệu nhỏ có kích thước cố

định.

 Khi các gói (package) có kích thước khác nhau đến mạng Cell từ các mạng phụ lưu- chúng sẽ được chia cắt thành nhiều đơn vị dữ liệu nhỏ có chiều dài bằng nhau và tạo thành các Cell.

 Các Cell được ghép kênh và định tuyến bởi

mạng Cell.

Data Communication Technology 444

ATM – Ƣu Điểm Của Cell

Data Communication Technology 445

ATM – Ƣu Điểm Của Cell

 Trong mạng Cell, Cell là đơn vị nhỏ nhất chứ

không phải là bit

 Vì các Cell bằng nhau nên ghép kênh là việc thực hiện dễ dàng. Vì vậy hoạt động của mạng hiệu quả hơn và giảm chi phí hơn

 Chuyển mạch và ghép kênh có thể thực hiện

bằng phần cứng hơn là phần mềm.

Data Communication Technology 446

ATM – TDM không đồng bộ

 Cơ chế TDM (Time Division Modulation)

dùng để ghép các Cell đến từ những kênh khác nhau

 Các khe thời gian là cố định bằng với kích

thước Cell.

 Ghép kênh ATM theo TDM là điền vào một

khe thời gian bởi một Cell đến từ bất kỳ kênh nào có Cell và Khe sẽ trống nếu không có Cell để gửi

Data Communication Technology 447

ATM – TDM không đồng bộ

Data Communication Technology 448

ATM – Kiến Trúc

 Là mạng chuyển mạch Cell  Điểm cuối của mạng ATM là Thiết bị truy cập

người sử dụng – UNI (User to Network Interface)

 Các bộ chuyển mạch được nối qua giao tiếp

mạng – NNIs (Network to Network Interfaces)

Data Communication Technology 449

ATM – Kiến Trúc

Data Communication Technology 450

Kiến trúc ATM – kết nối ảo

 Kết nối ảo giữa hai End Point được thực hiện

qua  TPs – Transmission Paths: đường truyền

 Là kết nối vật lý như dây cáp, vệ tinh  Là tập hợp các xa lộ thông tin  Bao gồm nhiều VPs

 VPs – Virtual Paths: Các đường ảo

 Gồm nhiều VCs

 VCs – Virtual Circuits: Các mạch ảo

 Các mạng Cell

Data Communication Technology 451

Kiến trúc ATM – kết nối ảo

Data Communication Technology 452

Kiến trúc ATM – kết nối ảo – định danh

 VPI – Virtual Path Identifier: định danh đường ảo

 VPI định nghĩa VP cụ thể  VPI giống nhau cho tất cả các kết nối ảo được bó thành

một VP

 VCI – Virtual Circuit Identifier: định danh mạch ảo

 VCI định nghĩa VC cụ thể

 Kết nối ảo được làm rõ bằng một cặp số VPI và VCI

Data Communication Technology 453

Chƣơng 7:Kỹ thuật chuyển mạch

 Giới thiệu về chuyển mạch  Các loại chuyển mạch  Định tuyến

Data Communication Technology 454

Chuyển mạch

 Tạo kết nối từ nguồn đến đích  Dùng mạng chuyển mạch để tạo kết nối  Mạng chuyển mạch gồm một mạng các nút,

một nút gọi là một bộ chuyển mạch

 Bộ chuyển mạch là bộ bao gồm cả phần

cứng và phần mềm

 Trong mạng chuyển mạch một số nút được

nối đến thiết bị, còn lại là dùng để định tuyến.

Data Communication Technology 455

Chuyển mạch – mô hình

Data Communication Technology 456

Mô hình WAN  dựa vào ???

Data Communication Technology 457

Mô hình WAN  dựa vào ???

Data Communication Technology 458

Switching Network – mạng chuyển mạch

Data Communication Technology 459

Phƣơng pháp chuyển mạch

 Có ba phương pháp chuyển mạch

 Chuyển mạch mạch  Chuyển mạch gói  Chuyển mạch thông điệp

Data Communication Technology 460

Chuyển mạch mạch

 Tạo một kết nối trực tiếp vật lý đến hai thiết

bị (điện thoại, máy tính)

 Dùng bộ chuyển mạch có n ngõ vào, m ngõ

ra.

1 2 3 . . n-1 n

1 2 3 . . m-1 m

Data Communication Technology 461

Ví dụ về chuyển mạch mạch

Data Communication Technology 462

Chuyển mạch mạch

A

B

Data Communication Technology 463

Kỹ thuật chuyển mạch mạch

 Chuyển mạch không gian  Chuyển mạch ngang dọc  Chuyển mạch đa tầng  Chuyển mạch thời gian  Chuyển mạch kết hợp không gian và thời

gian

Data Communication Technology 464

Chuyển mạch không gian

 Các đường kết nối cắt nhau trong không gian  Áp dụng cho cả mạng tương tự và số  Gồm hai loại

 Chuyển mạch ngang dọc  Chuyển mạch đa tầng

Data Communication Technology 465

Chuyển mạch ngang dọc

 Bộ chuyển mạch có n đầu vào, m đầu ra kết

nối theo dạng lưới.

 Các nút của lưới là các khóa điện tử  Có m x n nút trong lưới.  Số nút trong lưới lớn, trong thực tế tại một

thời điểm chỉ có 25% số nút lưới được dùng.

Data Communication Technology 466

Chuyển mạch ngang dọc

Nút Chuyển mạch

Bộ chuyển mạch ngang dọc

III IV II I

Data Communication Technology 467

Chuyển mạch đa tầng

 Kết hợp, ghép nối nhiều bộ chuyển mạch

ngang dọc theo đa tầng

 Phụ thuộc vào số tầng và số bộ chuyển mạch

trong một tầng.

 Giảm số nút chuyển mạch, tiết kiệm chi phí

thiết kế

 Cung cấp được nhiều lựa chọn kết nối  Nguy cơ bị nghẽn mạch cao, do lưu lượng

kết nối tăng.

Data Communication Technology 468

Chuyển mạch đa tầng

Bộ chuyển mạch đa tầng

Data Communication Technology 469

Chuyển mạch thời gian

 Dùng nguyên lý ghép kênh theo thời gian  Có hai phương pháp:

 Đổi lẫn khe thời gian (TMI- time slot interchange)  TDM bus

Data Communication Technology 470

Đổi lẫn khe thời gian (TSI)

 Bộ TSI dùng để thay đổi thứ tự của các khe

kết nối.

 Bộ TSI gồm nhiều vùng nhớ (RAM)

 Chứa dữ liệu đúng thứ tự nhận  Số vùng nhớ bằng số đầu vào  Ngõ ra của TSI được điều khiển có lựa chọn

Data Communication Technology 471

Đổi lẫn khe thời gian (TSI)

1 1

2 2

B A D C D C B A

3 3

T S I

4 4

Data Communication Technology 472

Đổi lẫn khe thời gian (TSI)

Control Unit

13 24 31 42

B A D C D C B A

Điều khiển có lựa chọn Điều khiển tuần tự

TSI

Data Communication Technology 473

TDM bus

 Ngõ vào và ngõ ra được nối đến một bus tốc

độ cao qua các cổng giữa ngõ vào và ra  Trong mỗi khe thời gian có một ngõ vào

được nối đến một ngõ ra.

 Việc đóng kết nối do bộ điều khiển thực hiện.  Bộ TDM bus bẽ gấp tạo nên đường song

công

Data Communication Technology 474

TDM bus

Data Communication Technology 475

Kết hợp chuyển mạch không gian và thời gian – TST và TSST

 Chuyển mạch không gian có đáp ứng tức

thời nhưng số giao điểm lớn

 Chuyển mạch thời gian không cần giao điểm nhưng nhưng tạo ra trễ do việc vi xử lý ghi đọc Ram

 Kết hợp hai phương pháp trên để giảm số giao điểm và giảm tính trễ trong chuyển mạch.

Data Communication Technology 476

TST và TSST

Data Communication Technology 477

Chuyển mạch gói

 Ứng dụng trong truyền dữ liệu phi thoại (dữ

liệu)

 Đáp ứng về yêu cầu tốc độ cao  Đáp ứng về thứ tự ưu tiên (tùy vào loại dữ

liệu)

 Dữ liệu được truyền đi thành những gói dữ

liệu có chiều dài khác nhau, chiều dài này có giá trị tối đa tùy thuộc vào mạng.

Data Communication Technology 478

Chuyển mạch gói

 Các gói đi từ nút này đến nút khác tùy vào

thông tin trong header

 Có hai dạng  Datagram  Mạch ảo

 Mỗi gói được xem là độc lập với các gói

khác.

 Các gói được xem là datagrams

Data Communication Technology 479

Chuyển mạch gói

Data Communication Technology 480

Chuyển mạch ảo

 Có hai dạng

 SVC: mạch ảo chuyển mạch – Switch Virtual

Circuit.

 PVC: mạch ảo thường xuyên – Permanent Virtual

Circuit.

 SVC: giống như các đường dây quay số.  PVC: giống như các đường dây thuê bao

riêng của chuyển mạch mạch.

Data Communication Technology 481

Định tuyến trong chuyển mạch gói

 Nhận các gói và chuyển chúng đúng đến

đích

 Nút chuyển mạch

Data Communication Technology 482

Định tuyến theo bảng

 Mỗi nút lưu trữ duy trì một bảng định tuyến

chứa sự liên đới giữa định danh một gói (ID) và một liên kết ra.

 ID của gói: địa chỉ đến, sự kết hợp nguồn và

đích, mạch ảo gói phụ thuộc vào

 Bảng định tuyến cần khởi động và cập nhật. Vì vậy đòi hỏi bộ lưu trữ lớn cho các mạng lớn

Data Communication Technology 483

Định tuyến không bảng

 Đáp ứng tức thời – dùng CPU có tốc độ cao.

Nên không dùng phương pháp tra bảng.  Định tuyến ngẫu nhiên, định tuyến nguồn,

định tuyến tính toán.

Data Communication Technology 484

Xác định tối ƣu trong định tuyến

 Tối ưu được xác định trên thời gian trễ của

gói

 Thời gian trễ của gói gồm hai thành phần

 Thời gian truyền gói  Trễ do truyền sóng  Chiều dài, tốc độ dữ liệu, chiều dài và loại đường truyền

 Thời gian xử lý và xếp hàng

 Thời gian đợi để truyền liên kết ra  Thời gian xữ lý và xếp hàng tại CPU

Data Communication Technology 485

Xác định tối ƣu trong định tuyến

 Xác định đường đi ngắn nhất

 Gán chi phí cố định hoặc thay đổi cho các liên kết trong mạng và thực hiện tính toán đường đi ngắn nhất

 Xác định chi phí liên kết

 Chi phí đơn vị để cho gói đi qua bước nhảy tối thiểu.  Chi phí tỷ lệ nghịch với tốc độ dữ liệu  Thời gian trễ trung bình

Data Communication Technology 486

Xác định tối ƣu trong định tuyến

 Phân loại thủ tục định tuyến

 Tĩnh và động

 Việc tính chi phí để xác định đường đi ngắn nhất trong

định tuyến nếu:

 Xãy ra thường xuyên: gọi là định tuyến động  Không thường xuyên: gọi là định tuyến tĩnh

 Tập trung và phân bố

 Tập trung: việc tính toán định tuyến tại trung tâm  Phân bố: tại các nút đều tính toán định tuyến

Data Communication Technology 487

Xác định tối ƣu trong định tuyến

 Thủ tục tập trung

 Trung tâm là một máy chủ được nối với mạng  Các chi phí liên kết đều được cung cấp cho phía

trung tâm để tính toán.

Data Communication Technology 488

Cây đƣờng tiến ngắn nhất

 SFPT: Shortest Forward Path Tree  Xác định đường đi ngắn nhất từ nguồn đến

các nút trong mạng

 cvw: chi phí liên kết từ nút v đến nút w  cvw= “vô cùng” nếu không có liên kết vw  Cvw: chi phí đường đã biết từ nút v  w  Cvw= “vô cùng” nếu không có đường hiện hành

nào được biết.

Data Communication Technology 489

Cây đƣờng tiến ngắn nhất

 Pvw: danh mục có thứ tự của các nút mô tả đường ngắn nhất hiện hành được biết từ vw

 Pvw(v,n1,n2,w): đường đi ngắn nhất từ vw

theo thứ tự n1 và n2  Giải thuật E.Dijkstra

Data Communication Technology 490

Giải thuật E.Dijkstra

 Duy trì tập “N” nút xác định các đường đi

ngắn nhất trong mạng  Bắt đầu bằng nguồn “s”  Các nút được cộng vào tập “s” cho đến khi

“s” chứa hết tất cả các nút.

 Phía trung tâm đảm nhận việc tính toán xác

định đường ngắn nhất từ mỗi nút.

Data Communication Technology 491

Giải thuật E.Dijkstra

C

B

A

F

1 20

E

D

Data Communication Technology 492

Giải thuật E.Dijkstra

Inter

N

PAB

CAB

PAC

CAC

PAD

CAD

PAE

CAE

PAF

CAF

A

AB

3 -

AE

-

0

1

7 AB

3 ADC

ADE

ADF

21

1

2

6

2 ADC

AB

3 ADC

1

2 ADE

6

5 ADC F

3 AB

3 ADC

1

2 ADE

6

5 ADC B

ADC F

4 AB

3 ADC

1

2 ADE

6

5 ADC BF

ADC F

5 AB

3 ADC

1

2 ADE

6

5 ADC BFE

ADC F

Data Communication Technology 493

Giải thuật E.Dijkstra

B

C

A

F

E

D

Data Communication Technology 494

Chƣơng 8: Cấu trúc thông tin máy tính

 Các thiết bị mạng và liên mạng  Giải thuật định tuyến  TCP/IP  TELNET  FTP

Data Communication Technology 495

THIẾT BỊ MẠNG

 Repeaters  Bridges  Routers  Gateway  Mỗi thiết bị tương tác với các lớp khác nhau

của mô hình OSI

Data Communication Technology 496

THIẾT BỊ MẠNG

Conecting device

Internetwor- king device Networking device

repeaters bridges routers gateways

Các thiết bị kết nối

Data Communication Technology 497

THIẾT BỊ MẠNG

Application Application

Gateway

Presentation Presentation

Section Section

Transport Transport

Network Network

Router

Datalink Datalink

Bridge

Physical Physical

Repeater

Tương tác thiết bị mạng với mô hình OSI

Data Communication Technology 498

REPEATERS – BỘ LẶP

 Hoạt động lớp vật lý mô hình OSI  Tái tạo tín hiệu điện đã yếu và đặt lại chúng

lên đường truyền

 Không làm thay đổi bất cứ chức năng nào

của mạng

Data Communication Technology 499

REPEATERS – BỘ LẶP

Data Communication Technology 500

BRIDGES

 Thực hiện tất cả chức năng lớp vật lý và liên kết dữ

liệu

 Có khả năng chia mạng lớn thành nhiều mạng nhỏ

hơn

 Chuyển tiếp các khung giữa các LAN tách biệt  Chia từng phần lưu lượng một cách an toàn  Tái tao tín hiệu, kiểm tra địa chỉ để phân phối khung

đến đích.

Data Communication Technology 501

BRIDGES

Data Communication Technology 502

BRIDGES

 Có ba loại cầu nối cơ bản

 Cầu nối đơn  Cầu nối nhiều cổng  Cầu nối trong suốt

Data Communication Technology 503

CẦU NỐI ĐƠN

 Dùng để nối hai đoạn mạng  Chứa một bảng (địa chỉ) gồm tất cả các trạm  Bảng địa chỉ phải thay đổi

 Thêm vào khi có một trạm mới  Xóa đi khi có một trạm loại bỏ

 Giá thành tương đối rẽ  Lắp đặt, duy trì rất tốn thời gian, công sức

Data Communication Technology 504

CẦU NỐI ĐƠN

Data Communication Technology 505

CẦU NỐI NHIỀU CỔNG

Data Communication Technology 506

CẦU NỐI TRONG SUỐT

 Bảng địa chỉ của cầu nối trống khi mới lắp

đặt

 Xác định địa chỉ nguồn và đích khi nhận một gói và quyết định nơi được nó gởi gói nó nhận

 Phân phát gói đến tất cả các trạm trên hai

mạng khi không xác định địa chỉ đến

 Dùng địa chỉ nguồn để xây dựng bảng địa chỉ

của nó

Data Communication Technology 507

ROUTERS (CẦU DẪN)

 Truy cập đến địa chỉ lớp mạng  Chứa phần mềm xác định đường dẫn tốt

nhất để truyền

 Hoạt động trong 3 lớp: physical, datalink,

network trong mô hình OSI

 Chuyển gói từ một mạng đến bất kỳ mạng

nào cùng nối đến router.

Data Communication Technology 508

ROUTERS (CẦU DẪN)

Data Communication Technology 509

SWITCHS (BỘ CHUYỂN MẠCH)

 Cung cấp cầu nối hiệu suất cao  Giống như cầu nối (bridge) có nhiều cổng  Bộ chuyển mạch định tuyến (thế hệ mới)

 Kết hợp bộ cầu nối và bộ định tuyến  Dùng địa chỉ đích lớp mạng để tìm liên kết ra  Xử lý nhanh nhờ vào phần mềm của bộ định

tuyến

Data Communication Technology 510

SWITCHS (BỘ CHUYỂN MẠCH)

Data Communication Technology 511

SWITCHS (BỘ CHUYỂN MẠCH)

Data Communication Technology 512

GIẢI THUẬT ĐỊNH TUYẾN

 Dựa vào đường đi ngắn nhất (không phải là

đường vật lý). Có hai loại:  Định tuyến vector khoảng cách – Diastance vector

routing

 Định tuyến trạng thái liên kết – linking state

routing

Data Communication Technology 513

Định tuyến vector khoảng cách

 Hiểu biết về toàn bộ mạng

 Gửi toàn bộ hiểu biết của BĐT thu thập được cho các lân

cận

 Lúc đầu sự hiểu biết của BĐT là rời rạc và ít, nhưng nó vẫn

gởi những gì nó có

 Chỉ định tuyến đến các lân cận

 Mỗi BĐT gởi các hiểu biết về mạng của nó cho các BĐT

khác kết nối với nó có tính chu kỳ

 Thông tin của BĐT đi đến tất cả các port và được giữ bởi các BĐT lân cận, và được dùng để cập nhật thông tin của chúng về mạng

Data Communication Technology 514

Định tuyến vector khoảng cách (ĐTVTKC)

 Chia sẽ thông tin theo các khoảng thời gian  Ví dụ: 30s gởi thông tin về mạng đến các lân cận

 thông tin mạng được cập nhật động

 Xét mô hình liên mạng sau  Phụ thuộc vào số liên kết được yêu cầu  Chi phí dựa vào đếm bước nhảy

Data Communication Technology 515

Định tuyến vector khoảng cách

Data Communication Technology 516

Định tuyến vector khoảng cách

Data Communication Technology 517

Định tuyến vector khoảng cách

 Ban đầu mỗi bộ định tuyến gởi hiểu biết của

nó đến các lần cận

 Lần sau, chúng gởi lại hiểu biết đó cộng thêm

những hiểu biết của nó.

 Sau một số lần gởi thông tin cho nhau, chúng

hiểu toàn bộ mạng

Data Communication Technology 518

ĐTVTKC – bảng định tuyến

Data Communication Technology 519

ĐTVTKC – bảng định tuyến

 Xét sự cập nhất tại BĐT A lần thứ hai khi

nhận được bảng từ B

Data Communication Technology 520

ĐTVTKC – bảng định tuyến

Data Communication Technology 521

Định tuyến trạng thái liên kết - LSR

 Mỗi bộ định tuyến gửi thông tin về lân cận của nó  Thực hiện quá trình tràn ngập:

 Một bộ định tuyến gửi thông tin của nó đến tất cả các port

(tất cả lân cận của nó)

 Một BĐT khi nhận được một gói thì gửi bản sao đi đến tất

cả các BĐT lân cận

 Cuối cùng bất kỳ một BĐT nào cũng nhận được một bản

sao của chính nó

 Một BĐT luôn gửi thông tin về các lân cận khi có một thay

đổi

 Áp dụng giải thuật Dijkstra

Data Communication Technology 522

Định tuyến trạng thái liên kết - LSR

Data Communication Technology 523

TCP/IP

 TCP: Transmission control Protocol, thuộc

lớp Transpot của OSI

 IP: Inthernet Protocol, thuộc lớp Network của OSI, cung cấp khả năng kết nối các mạng con thành liên kết mạng

 Phát triển từ ARPANET và INTHERNET  Được dùng như giao thức mạng inthernet

Data Communication Technology 524

Các giao thức trong mạng IP

 ARP: Address Resolution Protocol

 Tìm địa chỉ vật lý từ địa chỉ IP khi cần thiết  Chú ý là: những trạm trong một mạng liên kết truyền dữ

liệu được với nhau khi chúng biết được Physical Address của nhau

 RARP: Reverse Address Resolution Protocol

 Tìm địa chỉ IP từ địa chỉ vật lý

 ICMP: Inthernet control Message Protocol

 Báo cáo tình trạng các lỗi trên mạng giữa các gate way

hoặc nút mạng

 Lỗi có thể là gói tin IP không đến được đích hoặc router

không đủ bộ đệm lưu và chuyển một gói IP

Data Communication Technology 525

Hoạt động của IP

 IP nhận yêu cầu từ lớp trên và gửi yêu cầu xuống

các tầng dưới đó

 Khi nhận được yêu cầu từ tầng trên:

 Tạo IP datagram dựa trên tham số nhận được  Tính Checksum vào ghép header của gói tin  Định tuyến (chọn đường đến trạm hay gateway)  Chuyển gói tin xuống tầng dưới để truyền qua mạng

Data Communication Technology 526

Hoạt động của IP

 Đối router khi nhận được gói tin nó thực hiện các

động tác sau:  Tính checksum, nếu sai thì loại bỏ gói tịn  Giảm giá trị Time to Live. Thời gian đã hết thì loại bỏ gói tin  Ra quyết định chọn đường (định tuyến)  Phân đoạn gói tin nếu cần  Kiến tạo IP header, bao gồm giá trị mới của Time to Live,

Fragmentation và Checksum

 Chuyển datagram xuống lớp dưới để chuyển qua lớp mạng

Data Communication Technology 527

Hoạt động của IP

 IP của trạm đích khi nhận được gói từ router

sẽ thực hiện các bước sau:  Tính Checksum, nếu sai thì loại bỏ gói tin  Tập hợp các phân đoạn nếu có sự phân đoạn  Chuyển dữ liệu và tham số điều khiển lên lớp trên

Data Communication Technology 528

TCP

 Là giao thức có liên kết –connect oriented  Hai trạm muốn trao đổi dữ liệu thì phải thiết lập TCP trước. Khi không muốn thì cắt kết nối TCP đã xác lập từ trước.

 TCP được thể hiện bởi hai bytes  Kết hợp với IP tạo thành đầu nối TCP/IP (socket)  Được cung cấp nhờ vào một liên kết logic giữa một

cặp đầu nối TCP/IP

Data Communication Technology 529

Các bƣớc thiết lập TCP/IP

 Phương thức bị động

 Chờ đợi một yêu cầu liên kết gửi đến từ xa thông qua một

đầu nối TCP/IP tại chỗ.

 Dùng hàm Passive Open có khai báo cổng TCP và các

thông số khác (mức ưu tiên, mức an toàn)

 Phương thức chủ động

 Yêu cầu TCP mở một liên kết với một đầu nối TCP/IP ở xa.  Liên kết xác lập nếu có một hàm Passive Open tương ứng

đã thực hiện ở đầu xa

Data Communication Technology 530

Địa chỉ IP

 Host Address

 Đặt tên cho các interface của các host  Hai host cùng một mạng có chung network_ID nhưng

host_ID khác nhau  Network Address

 Dùng để đặt tên cho mạng “172.29.0.0”

 Broadcast Address

 Là địa chỉ IP đại diện cho tất cả các host trong mạng  Phần host_ID chỉ chứa các bit 1.”172.29.255.255”  Không dùng địa chỉ này đặt cho một host.

Data Communication Technology 531

Địa chỉ IP

 Mask Address

 Là con số dài 32 bit, là phương tiện giúp máy xác định được địa chỉ mạng của một gói địa chỉ IP đến. (dùng phép toán AND giữa IP với Mask Address)

 Mask Address của các mạng không có mạng con:

 Lớp A: 255.0.0.0  Lớp B: 255.255.0.0  Lớp C: 255.255.255.0

Data Communication Technology 532

Các lớp địa chỉ IP

 5 lớp của địa chỉ IP

 A: 0.0.0.0  127.255.255.255  B: 128.0.0.0 191.255.255.255  C: 192.0.0.0  223.255.255.255  D: 224.0.0.0  239.255.255.255  E: 240.0.0.0  255.255.255.255

 Địa chỉ IP có 32 bit có 4 từ word có thể mô tả

bằng mã Hex

Data Communication Technology 533

Cấu trúc địa chỉ IP

Lớp A Net_ID

Host_ID

Lớp B Net_ID Host_ID

Lớp C

Net_ID Host_ID

Lớp D Multicast Address

Lớp E

Reserved for furture use

Data Communication Technology 534

Nói về địa chỉ IP

 Các nút có nhiều hơn một IP

 Một địa chỉ vật lý định nghĩa kết nối của nút đến

mạng của nó.

 Bất cứ một thiết bị được nối nhiều hơn một mạng

(router) phải có nhiều hơn một đại chỉ IP (inthernet)

 Thực tế, một thiết bị có một địa chỉ khác nhau cho

mỗi mạng được nối đến nó

 Một inthernet mẫu (mạng và địa chỉ máy chủ)

Data Communication Technology 535

Mạng cấp dƣới

Data Communication Technology 536

Mạng cấp dƣới

 Địa chỉ IP chia làm 2 cấp (net_ID&host_ID)  Các máy chủ không thể tổ chức các nhóm dẫn đến các máy chủ có cùng mức và sẽ có nhiều máy chủ trong một mạng

 Chia mạng cấp dưới cho một mạng

 Mở rộng mạng  Quản lý có thứ cấp

Data Communication Technology 537

Mô hình có mạng cấp dƣới

Data Communication Technology 538

Thiết lập mạng cấp dƣới

 Xác định mạng của hệ thống- net_ID  Xác định sub_net_ID : mạng vật lý cấp dưới  Xác định host_ID: kết nối của máy chủ đến

mạng cấp dưới

Data Communication Technology 539

Thiết lập mạng cấp dƣới

 Mặt nạ mạng

Data Communication Technology 540

Thiết lập mạng cấp dƣới

class

Mask

Address

A B C D E

255.0.0.0 255.255.0.0 255.255.255.0 N/A N/A

15.32.56.7 135.67.13.9 201.34.12.72 N/A N/A

Network Address 15.0.0.0 135.67.0.0 201.34.12. 0 N/A N/A

MẶT NẠ CHO CÁC MẠNG KHÔNG CÓ MẠNG CẤP DƯỚI

Data Communication Technology 541

Thiết lập mạng cấp dƣới

class

Mask

Address

255.255.0.0 255.255.255.0 255.255.255.192 N/A N/A

Network Address 15.0.0.0 135.67.13.0 201.34.12.64 N/A N/A

A B C D E

15.32.56.7 135.67.13.9 201.34.12.72 N/A N/A

MẶT NẠ CHO CÁC MẠNG CÓ MẠNG CẤP DƯỚI

Data Communication Technology 542

Thiết lập mạng cấp dƣới

 Cho một địa chỉ mạng như sau:135.67.13.9

 Thiết kế 10 mạng con  Tính số máy trong một mạng con

 Phương pháp

 Xác định có bao nhiêu mạng con, đổi số này thành số nhị

phân, và chuyển chúng về toàn bit 1. rồi ghép thêm những số 0 để tạo thành một octet.  mặt nạ mạng con

 Thêm phần mặt nạ tùy biến trên vào mặt nạ mạng con mặc

định

Data Communication Technology 543

Chƣơng 10: Hệ thống thông tin di động

 Hệ thống thông tin di động  GSM  CDMA  Mạng cục bộ không dây

 WLAN  Wifi  Wireless

Data Communication Technology 544

Lịch sử phát triển

 Sự phát triển thiết bị điện thoại di động

 Liên lạc vô tuyến  Có tính thiết yếu trong liên lạc cuộc sống và kinh doanh

 Trải qua các thế hệ

 1G: nền tảng là công nghệ tương tự, chuyển tải tiếng nói  2G: nền tảng là công nghệ số  3G: cung cấp tốc độ cao trong liên lạc  4G: QoS, Mobile IP, …

Data Communication Technology 545

Thế hệ thứ nhất 1G

 Sử dụng công nghệ tương tự  Cung cấp cho thuê bao di động chuyển tải tiếng nói  Phổ biến vào những năm 1980  Các công nghệ

 Noric mobile telephone – NMT

 Bắc âu, Tây âu, Nga

 AMPS – Advance Mobile Phone System

 USA, Ustralia

 TACS – Total Access Communication System

 Anh  …….

Data Communication Technology 546

Thế hệ thứ 2: 2G

 Chủ yếu công nghệ GSM

 Tín hiệu kĩ thuật số được sử dụng giữa điện thoại

và trạm thu phát sóng

 Đầu tiên tại HaLan năm 1991

 Ưu điểm

 Cuộc gọi di động được mã hóa số  Tăng hiệu quả kết nối thiết bị  Cho phép dịch vụ dữ liệu SMS

Data Communication Technology 547

Thế hệ thứ 2: 2G

 2 phương thức truy nhập chính  TDMA: Time Division Multi Access  Đa truy cập phân chia theo thời gian  CDMA: Code Division Multi Access

 Đa truy cập phân chia theo mã  GSM: Global System for Mobile

communication  Thị phần 80% trên thế giới  Phương thức TDMA

Data Communication Technology 548

2G – thuận lợi

 Dữ liệu số của giọng nói được nén và ghép kênh

một cách hiệu quả nhờ  Mã hóa  Hình thức truy cập TDMA, CDMA

 Giảm năng lượng phát sóng radio từ điện thoại

 Tối ưu hình dạng điện thoại (nhỏ, hẹp…)  Giảm chi phi đầu tư trạm phát sóng

 Mở rộng dịch vụ dữ liệu  Tin nhắn SMS, Email  Có tính bảo mật cao

Data Communication Technology 549

2G – nhƣợc điểm

 Tốc độ dữ liệu còn thấp,

 Không thể đáp ứng các dịch vụ truyền dữ liệu cao

như video, ftp, …

 Trạm phát sóng công suất nhỏ.

 Những nơi có dân số thấp thì sóng ít, gây lỗi cuộc

gọi

Data Communication Technology 550

3G – công nghệ đƣơng đại

 Cho phép truyền tốc độ cao

 Thoại  Dữ liệu

 ftp, email, sms, hình ảnh, video,…  Cuộc gọi video là trung tâm của sự phát triễn

 Tốc độ dữ liệu lên đến 3Mbps

Data Communication Technology 551

Câu hỏi ôn tập

 Trình bày sơ đồ khối, nguyên lý hoạt động của hệ

thống truyền số liệu.

 Trình bày các chức năng cơ bản của truyền số liệu  Trình bày các lớp trong mô hình OSI. Trình phương thức lấy thông tin từ một lớp này sang lớp khác trong mô hình OSI

 Trình bày mô hình TCP/IP và so sánh với mô hình

OSI

 Trình bày môi trường truyền dẫn có định hướng  Trình bày môi trường truyền dẫn không định hướng

Data Communication Technology 552

Data Communication Technology 553

 Trình bày các yếu tố ảnh hưởng đến việc

truyền số liệu

 Trình bày phương pháp VRC và dạng lỗi

không phát hiện được

 Trình bày phương pháp LRC và dạng lỗi

không phát hiện được

 Bộ CRC checker phát hiện lỗi như thế nào