Mạng máy tính - Chương 2

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

116
lượt xem 41
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo giáo trình Mạng máy tính - Chương 2 trình bμy về mô hình OSI 7 lớp, đây lμ mô hình tham chiếu của ISO về kết nối các hệ thống mở.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Mạng máy tính - Chương 2

Ch−¬ng 2 M« h×nh OSI Trong ch−¬ng tr−íc, chóng ta ®· tr×nh bµy mét c¸ch s¬ l−îc m« h×nh OSI 7 líp. §©y lµ khung chuÈn ®Ó ISO vµ c¸c tæ chøc chuÈn hãa kh¸c tiÕp tôc ph¸t triÓn vµ x©y dùng c¸c chuÈn liªn quan ®Õn c¸c líp. Trong ch−¬ng nµy, chóng ta sÏ lÇn l−ît kh¶o s¸t c¸c líp cña m« h×nh th«ng qua c¸c s¶n phÈm chuÈn hãa liªn quan ®Õn c¸c líp. 2.1 Líp vËt lý Líp vËt lý cung cÊp c¸c ph−¬ng tiÖn ®iÖn, c¬, chøc n¨ng thñ tôc ®Ó kÝch ho¹t, duy tr×, gi¶i phãng liªn kÕt vËt lý gi÷a c¸c tÇng. VÒ ph−¬ng diÖn ®iÖn: liªn quan ®Õn biÓu diÔn c¸c bÝt qua møc thÕ. VÒ ph−¬ng diÖn c¬: liªn quan ®Õn chuÈn giao diÖn víi m«i tr−êng truyÒn. VÒ thñ tôc liªn quan ®Õn giao thøc ®iÒu khiÓn viÖc truyÒn c¸c x©u bÝt qua m«i tr−êng vËt lý. Líp vËt lý lµ líp thÊp nhÊt, kh«ng cã ... cho tÇng vËt lý, kh«ng cã phÇn header chøa th«ng tin ®iÒu khiÓn, d÷ liÖu ®−îc truyÒn ®i theo dßng bÝt. 2.1.1 M«i tr−êng truyÒn d÷ liÖu a) TruyÒn d÷ liÖu sè, giao diÖn vµ modem Muèn truyÒn d÷ liÖu sè qua ®−êng liªn kÕt, ph¶i ®iÒu chÕ mét tÇn sè sãng mang tr−íc khi göi qua ®−êng ®iÖn tho¹i, viÖc nµy thùc hiÖn bëi mét giao diÖn (Interface). V× giao diÖn kh«ng s¶n xuÊt s½n nªn cÇn quy ®Þnh chÆt chÏ thµnh tiªu chuÈn: - C¬ khÝ: bao nhiªu sîi d©y ®Ó truyÒn. - §iÖn: tÇn sè, biªn ®é vµ pha. - Chøc n¨ng: vai trß cña tõng sîi d©y dÉn. Nh÷ng quy ®Þnh nµy ®−îc ®−a vµo lµm viÖc ë líp 1 - líp vËt lý. TruyÒn d÷ liÖu sè Hai ph−¬ng thøc lµ truyÒn song song vµ truyÒn nèi tiÕp. - TruyÒn song song: sö dông n sîi d©y ®Ó truyÒn n bit/1 lÇn. ¦u ®iÓm lµ tèc ®é cao, nh−îc ®iÓm lµ gi¸ thµnh cao v× dïng n sîi d©y, chØ ¸p dông víi kho¶ng c¸ch nhá. - TruyÒn nèi tiÕp ®ång bé vµ kh«ng ®ång bé: nèi tiÕp tõng bit trªn 1 sîi d©y. ¦u ®iÓm lµ gi¶m gi¸ thµnh víi mét kªnh truyÒn, nh−îc ®iÓm lµ ph¶i cã thiÕt bÞ biÕn ®æi gi÷a thiÕt bÞ göi víi ®−êng truyÒn, ®−êng truyÒn víi thiÕt bÞ nhËn. + §ång bé Chuçi bit tËp hîp thµnh c¸c khung dµi h¬n gåm nhiÒu byte, kh«ng cã khe gi÷a. Muèn göi thµnh tõng bã riªng biÖt, th× khe hë ph¶i ®−îc lÊp ®Çy bëi "0" vµ "1" theo tuÇn tù ®Æc biÖt (kªnh im lÆng). ThiÕt bÞ nhËn tÝnh sè bit truyÒn tíi vµ nhãm l¹i thµnh c¸c ®¬n vÞ 8 bit. 23
Phèi hîp thêi gian gi÷a n¬i truyÒn vµ nhËn: khi truyÒn, n¬i göi truyÒn mét sè ký tù ®ång bé tr−íc khi truyÒn. Nhê th«ng b¸o nµy, n¬i nhËn biÕt ®−îc sau ®ã cã d÷ liÖu vµ thùc hiÖn thao t¸c ®ång bé ®Ó chuÈn bÞ nhËn d÷ liÖu. + Kh«ng ®ång bé Nhãm 5 ÷ 8 bit d÷ liÖu, ®ãng thµnh khung SDU (Serial Data Unit): D÷ liÖu. 1 bit Start: lu«n ë møc thÕ thÊp. 1 ÷ 1,2 bit Stop: møc thÕ cao. Gi÷a c¸c khung cã khe hë thêi gian, ®é kÐo dµi cña khe kh«ng x¸c ®Þnh, suy ra thÓ hiÖn sù truyÒn kh«ng ®ång bé gi÷a c¸c byte, nh−ng b¶n th©n néi bé 1 byte lµ cã ®ång bé. ThiÕt bÞ nhËn ®ång bé t¹i lóc b¾t ®Çu nhËn 1 byte míi. Khi t×m nhËn ®−îc bit start, nã lËp thêi gian vµ b¾t ®Çu tÝnh sè bit truyÒn tíi. Sau n bit, nã l¹i t×m nhËn bit stop. Khi ®ã, nã liÒn bá qua c¸c xung ®i tíi cho ®Õn khi nhËn ra bit start míi. §Ó t¨ng c−êng ®é tin cËy, th−êng bæ sung 1 bit gäi lµ bit ch½n lÎ (parity bit) vµo cuèi d÷ liÖu vµ tr−íc bit stop, ®Ó kiÓm tra d÷ liÖu ®−îc nhËn cã chÝnh x¸c hay kh«ng. TruyÒn kh«ng ®ång bé chËm, nh−ng gi¸ thµnh h¹ vµ hiÖu qu¶. Giao diÖn DTE vµ DCE C¸c chuÈn DTE - DCE quy ®Þnh c¸c ®Æc ®iÓm vÒ c¬ khÝ, ®iÖn vµ chøc n¨ng cña kÕt nèi gi÷a DTE vµ DCE Network DCE DCE DTE DTE H×nh 2.1 - M« h×nh DTE - DCE DTE (Data Terminal Equiment - ThiÕt bÞ cuèi d÷ liÖu) Lµ n¬i s¶n sinh, xö lý, göi/nhËn tÝn hiÖu sè. VÝ dô m¸y tÝnh lµ mét DTE. DTE kh«ng thÓ truyÒn tÝn hiÖu d¹ng t−¬ng tù mµ ph¶i th«ng qua DCE. DCE (Data Circuit Terminating Equiment - ThiÕt bÞ m¹ch cuèi d÷ liÖu) Lµ thiÕt bÞ trung gian cã thÓ truyÒn/nhËn tÝn hiÖu t−¬ng tù/sè, biÕn ®æi AD, DA. VÝ dô trong truyÒn th«ng, phæ biÕn nhÊt lµ MODEM. ë mét m¹ng, DTE ph¸t d÷ liÖu sè chuyÓn vµo DCE. DCE biÕn ®æi d÷ liÖu thµnh d¹ng thÝch hîp cho m«i tr−êng truyÒn vµ göi tíi DCE kh¸c trªn m¹ng. DCE thø 2 nhËn tÝn hiÖu tõ ®−êng truyÒn, biÕn ®æi trë l¹i d¹ng cã thÓ dïng ®−îc cho DTE cña nã. Giao diÖn DTE vµ DCE Cã nhiÒu chuÈn ®· ®−îc ph¸t triÓn quy ®Þnh viÖc kÕt nèi DTE vµ DCE. ChuÈn ra ®êi vµ sö dông réng r·i nhÊt lµ RS-232C. RS-232C: Quy ®Þnh nh− sau: - VÒ c¬ khÝ: Dïng æ c¾m 25 tiÕp ®iÓm DB-25. - VÒ ®iÖn: M· ho¸ dïng NRZ-L Quy ®Þnh møc ®iÖn ¸p: -15V → +15V 24
Logic "0": +3V → +15V Logic "1": -3V → -15V Vïng kh«ng x¸c ®Þnh: -3V → +3V 1 0 1 0 +15V Vïng thÕ ®−îc phÐp +3V t -3V Vïng thÕ ®−îc phÐp Vïng kh«ng -15V x¸c ®Þnh H×nh 2.2 - Quy ®Þnh vÒ ®iÖn cña chuÈn RS-232C - Quy ®Þnh chøc n¨ng: Cã 4 trong sè 25 sîi d©y cña RS-232C ®−îc dïng cho chøc n¨ng d÷ liÖu. 21 sîi d©y cßn l¹i ®−îc dù tr÷ cho c¸c chøc n¨ng ®Þnh thêi, ®iÒu khiÓn, nèi ®Êt vµ kiÓm tra. Tèc ®é bit RS-232 quy ®Þnh cùc ®¹i lµ 20Kbps, trong thùc tÕ th−êng v−ît h¬n. KÕt nèi tuyÕn hai chiÒu ®ång thêi (Full Duplex) H×nh 2.3 - KÕt nèi hai chiÒu ®ång thêi DCEs lµ c¸c modem, DTEs lµ c¸c m¸y tÝnh. Ho¹t ®éng gåm 5 giai ®o¹n. TruyÒn hai chiÒu ®ång thêi nªn hÖ thèng cã tÝnh c¹nh tranh, tuy nhiªn mét bªn ®−îc quy −íc lµ khëi ®éng, mét bªn tr¶ lêi. 25
B−íc 1: Sù chuÈn bÞ cña giao diÖn cho truyÒn th«ng, ch©n 1 (che ch¾n), ch©n 7 (nèi ®Êt) gi÷a c¸c m¸y tÝnh DTE víi DCE t−¬ng øng. B−íc 2: B¶o ®¶m cho c¶ 4 thiÕt bÞ ®Òu s½n sµng. DTE göi tÝn hiÖu DTR (Data Terminal Ready) ë lèi 20 b¸o cho DCE nã ®· s½n sµng truyÒn tin. DCE nhËn DTR vµ tr¶ lêi tÝn hiÖu DSR (Data Send Ready) t¹i ch©n 6 b¸o r»ng ®· s½n sµng nhËn d÷ liÖu. B−íc 3: ThiÕt lËp kÕt nèi vËt lý gi÷a modem nhËn vµ modem göi. Bªn göi: DTE göi RTS (Request To Send) t¹i ch©n 4 tíi DCE cña nã th«ng b¸o yªu cÇu göi. DCE nµy truyÒn sãng mang ®Õn modem nhËn ®ang im lÆng. Bªn nhËn: Khi modem nhËn ph¸t hiÖn sãng mang nµy, nã kÝch ho¹t ch©n 8 b¸o tÝn hiÖu ®−êng d©y ®· nhËn ®−îc cho DTE nhËn r»ng phiªn truyÒn th«ng ®· b¾t ®Çu. Bªn göi: DCE sau khi göi sãng mang ®i, liÒn kÝch ho¹t ch©n 5 göi CTS (Clear To Send) th«ng b¸o cho DTE cña nã r»ng nã ®· lµm s¹ch, s½n sµng ®Ó nhËn d÷ liÖu truyÒn. Bªn nhËn: DCE bªn nhËn còng thùc hiÖn b−íc t−¬ng tù. B−íc 4: TruyÒn d÷ liÖu M¸y tÝnh göi b¾t ®Çu truyÒn d÷ liÖu tíi modem cña nã qua ch©n 2 hç trî bëi xung thêi gian ch©n 24. Modem biÕn ®æi tÝn hiÖu sè thµnh t−¬ng tù vµ göi nã. Modem ë xa kh«i phôc l¹i tÝn hiÖu thµnh d÷ liÖu sè vµ chuyÓn vµo m¸y tÝnh cña nã th«ng qua ch©n 3 víi sù hç trî cña xung thêi gian t¹i ch©n 17. Còng t¹i thêi ®iÓm nµy, m¸y tÝnh nhËn cã thÓ thùc hiÖn viÖc göi d÷ liÖu qua ch©n 2 víi xung thêi gian hç trî ch©n 24. Qu¸ tr×nh tiÕn hµnh t−¬ng tù nh− m¸y tÝnh göi trªn. Nh− thÕ, thùc hiÖn ®−îc kh¶ n¨ng truyÒn hai chiÒu ®ång thêi Full Duplex. B−íc 5: Khi c¶ hai phÝa ®· hoµn tÊt truyÒn th«ng, c¶ hai m¸y tÝnh ®Òu ngõng kÝch ho¹t RTS, modem ngõng ph¸t tÝn hiÖu sãng mang ph¸t hiÖn ®−êng d©y vµ tÝn hiÖu CTS cña chóng. Null Modem Kh«ng cÇn dïng modem cã thÓ kÕt nèi hai thiÕt bÞ sè t−¬ng thÝch trªn kho¶ng c¸ch nhá. Khi ®ã, cÇn nèi chÐo c¸c sîi d©y (ch©n 2 cña DTE nµy víi ch©n 3 cña DTE kia vµ ng−îc l¹i). H×nh 2.4 - §Çu nèi c¸p kiÓu Null Modem 26
Ngoµi RS-232C, cßn nhiÒu chuÈn kh¸c nh»m kÕt nèi DTE víi DCE: RS-232, RS- 449, RS-422, RS-423, RS-530 ®Òu lµ c¶i tiÕn cña RS-232C. Ngoµi ra, X-21, X-25 kh«ng nh÷ng dïng ®Ó kÕt nèi DTE vµ DCE mµ cßn ®Ó kÕt nèi vµ hç trî truyÒn th«ng tèc ®é cao c¸c d÷ liÖu sè. Modem Modem lµ kÕt hîp cña Modulator (sè → t−¬ng tù) vµ Demodulator (t−¬ng tù → sè), dïng kÕt nèi m¹ng qua ®−êng ®iÖn tho¹i. Modulator sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p m· ho¸ ASK, FSK, PSK, QAM ®Ó ®iÒu chÕ. Tèc ®é truyÒn: Tèc ®é d÷ liÖu cña mét liªn kÕt phô thuéc vµo lo¹i m·, kho¶ng thêi gian cña tÝn hiÖu, gi¸ trÞ ®iÖn ¸p sö dông vµ tÝnh chÊt vËt lý cña m«i tr−êng truyÒn. T¨ng tèc ®é sãng mang cã thÓ t¨ng tèc ®é truyÒn d÷ liÖu. Tuy nhiªn, m«i tr−êng cã ¶nh h−ëng lín nhÊt v× tÝnh chÊt ®iÖn cña nã chØ cã thÓ nhËn mét giíi h¹n nhÊt ®Þnh c¸c thay ®æi tÝn hiÖu trong 1 gi©y. TÝn hiÖu qu¸ chËm sÏ kh«ng thÓ v−ît qua ®iÖn dung cña ®−êng truyÒn, cßn qu¸ nhanh cã thÓ bÞ c¶n trë bëi ®é c¶m øng ®−êng truyÒn. Kho¶ng giíi h¹n tÇn sè trªn vµ d−íi cña ®−êng truyÒn gäi lµ ®é réng b¨ng cña kªnh. C¸c ®−êng d©y ®iÖn tho¹i cã thÓ mang tÇn sè 600Hz - 3000Hz, ®é réng b¨ng lµ 2400Hz, sö dông ®Ó truyÒn tiÕng nãi. HiÖn nay, mét sè ®−êng ®iÖn tho¹i cã ®é réng b¨ng lín h¬n. Nãi chung ®é réng b¨ng cña tÝn hiÖu modem ph¶i nhá h¬n 2400Hz nµy. B¶ng 2.1 - Tãm t¾t tèc ®é bit cùc ®¹i víi ®−êng ®iÖn tho¹i hai sîi xo¾n Ph−¬ng ph¸p m· ho¸ Hai chiÒu kh«ng ®ång Hai chiÒu ®ång thêi (Encoding) thêi (Half-Duplex) (Full-Duplex) ASK, FSK, 2-PSK 2,400 1,200 4-PSK, 4-QAM 4,800 2,400 8-PSK, 8-QAM 7,200 3,600 16-QAM 9,600 4,800 32-QAM 12,000 6,000 64-QAM 14,400 7,200 128-QAM 16,800 8,400 256-QAM 19,200 9,600 C¸c chuÈn modem: 2 chuÈn tiªu biÓu Bell modems do c«ng ty Bell ®−a ra n¨m 1970, sau ®ã héi truyÒn th«ng quèc tÕ t¹o ra ITU-T modems. Bell modems Modems lo¹i 103-113: lµ s¶n phÈm th−¬ng m¹i sím nhÊt, truyÒn hai chiÒu ®ång thêi qua 2 sîi d©y ®iÖn tho¹i xo¾n, dïng m· FSK. N¬i göi: 1070Hz - logic "0" N¬i nhËn 2025Hz - logic "0" 1270Hz - logic "1" 2225Hz - logic "1" Ngoµi ra, modems lo¹i 202, 212, 201, 208, 209. ITU modems: Hai lo¹i: lo¹i t−¬ng ®−¬ng modems Bell vµ lo¹i kh«ng t−¬ng ®−¬ng. 27
B¶ng 2.2 - ITU modems t−¬ng ®−¬ng Bell modems ITU-T Bell Baud rate Bit rate §iÒu chÕ V21 103 300 300 FSK V22 212 600 1200 4-PSK V23 202 1200 1200 FSK V26 201 1200 2400 4-PSK V27 208 1600 4800 8-PSK V29 209 2400 9600 16-QAM - Lo¹i kh«ng t−¬ng ®−¬ng: + V22 bis: modem 2 tèc ®é 1200 dïng m· 4-DPSK (Diffirential PSK - kho¸ dÞch pha vi ph©n) vµ 2400bps dïng m· 16-QAM; baud rate lµ 600. + V32 bis, V32 Terbo, V33, V34 C¸c modem kÕt hîp víi viÖc nÐn d÷ liÖu lµm tèc ®é bit cã thÓ t¨ng lªn 2 ®Õn 4 lÇn. Ngoµi ra, ngµy nay cßn cã modem th«ng minh, lµ modem cã thÓ lµm ®−îc nhiÒu viÖc h¬n, chøa phÇn mÒm hç trî nhiÒu chøc n¨ng, ch¼ng h¹n tr¶ lêi vµ quay sè tù ®éng. b - M«i tr−êng truyÒn Mét m¹ng m¸y tÝnh ho¹t ®éng tèt ph¶i ®−îc x©y dùng trªn c¬ së mét nÒn mãng v÷ng ch¾c, trong m« h×nh OSI lµ ®−êng truyÒn vËt lý. Tèc ®é truyÒn, ®é chÝnh x¸c, tin cËy vµ an toµn m¹ng còng ®−îc quy ®Þnh chñ yÕu bëi líp vËt lý nµy. Hai lo¹i ®−êng truyÒn: - §−êng truyÒn h÷u tuyÕn: c¸p ®ång trôc, ®«i xo¾n vµ c¸p sîi quang. - §−êng truyÒn v« tuyÕn: radio, sãng cùc ng¾n vµ tia hång ngo¹i. M«i tr−êng truyÒn h÷u tuyÕn Chia lµm 3 lo¹i gåm c¸p sîi xo¾n, c¸p ®ång trôc, c¸p quang. C¸p sîi xo¾n vµ c¸p ®ång trôc lµ kim lo¹i, nhËn/truyÒn tÝn hiÖu d¹ng dßng ®iÖn. C¸p sîi quang lµ thñy tinh hoÆc chÊt dÎo, nhËn/truyÒn tÝn hiÖu d¹ng sãng ¸nh s¸ng. C¸p sîi xo¾n (Twisted Pair Cable) Cã hai d¹ng: - C¸p xo¾n kh«ng bäc kim (Unshielded) UTP - C¸p xo¾n cã bäc kim (Shielded) STP UTP - Lµ lo¹i phæ biÕn nhÊt trong truyÒn th«ng, kho¶ng tÇn sè 100Hz ÷ 5MHz, thÝch hîp cho c¶ truyÒn d÷ liÖu vµ giäng nãi. - C¸p UTP cã 4 ®«i d©y, mçi ®«i d©y ®−îc xo¾n l¹i, mçi d©y cã líp vá c¸ch ®iÖn víi mµu s¾c riªng. NÕu c¸c sîi d©y kh«ng xo¾n, nhiÔu ®iÖn tõ cã thÓ g©y ra ë mçi sîi d©y kh¸c nhau, dÉn ®Õn lµm háng tÝn hiÖu. Cßn khi hai sîi d©y xo¾n l¹i (tõ 2 ®Õn 12 xo¾n / 0.3m = 1 foot), mçi d©y chÞu t¹p nhiÔu nh− nhau nªn cã kh¶ n¨ng triÖt tiªu t¹p nhiÔu. Cµng nhiÒu vßng xo¾n trªn mét ®¬n vÞ ®é dµi, t¹p nhiÔu cµng ®−îc gi¶m. 28
H×nh 2.5- ¶nh h−ëng cña t¹p ©m lªn c¸p kh«ng xo¾n v c¸p xo¾n - §Ó gi¶m xuyªn ©m gi÷a c¸c ®«i d©y, sè lÇn xo¾n trong c¸c ®«i d©y lµ kh¸c nhau. C¸c ®«i d©y cì 22 hay 24, trë kh¸ng 100Ω. - UTP cã ®−êng kÝnh xÊp xØ 0.43cm, kÝch th−íc nhá rÊt tiÖn cho viÖc l¾p ®Æt. UTP ®−îc sö dông ngµy cµng nhiÒu, cã thÓ ®−îc dïng víi hÇu hÕt c¸c kiÕn tróc m¹ng. §«i d©y xo¾n Vá bäc c¸ch ®iÖn 4 cÆp d©y mµu RJ-45 Connector s¾c kh¸c nhau H×nh 2.6- UTP, tèc ®é v th«ng l−îng 10-100Mbps, chiÒu d i tèi ®a 100m - UTP cã nhiÒu −u ®iÓm: gi¸ rÎ, mÒm dÎo, dÔ cµi ®Æt, ®Æc biÖt lµ ®−êng kÝnh nhá nªn kh«ng chiÕm nhiÒu kh«ng gian trong c¸c èng dÉn. Khi c¸p UTP l¾p ®Æt dïng ®Çu nèi RJ-45, c¸c nguån t¹p ©m ®−îc gi¶m ®¸ng kÓ, mét kÕt nèi ch¾c ch¾n rÊt dÔ thùc hiÖn. UTP lo¹i tèt ®−îc dïng trong c¸c m¹ng LAN (Ethernet, Token Ring...). - Nh−îc ®iÓm: dÔ bÞ ¶nh h−ëng bëi t¹p ©m ®iÖn h¬n c¸c m«i tr−êng lËp m¹ng kh¸c. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÓm cÇn khuÕch ®¹i tÝn hiÖu ng¾n h¬n so víi c¸p ®ång trôc vµ c¸p quang. - Ph©n lo¹i UTP: chia 5 lo¹i theo chÊt l−îng: + Lo¹i 1: Dïng cho ®iÖn tho¹i, tèt cho tiÕng nãi. + Lo¹i 2: Cao cÊp h¬n, truyÒn tiÕng nãi vµ d÷ liÖu ë tèc ®é 4 Mbps. + Lo¹i 3: Yªu cÇu Ýt nhÊt xo¾n 3 lÇn/0.3m, tèc ®é truyÒn 10 Mbps, lµ c¸p chuÈn cho hÖ thèng ®iÖn tho¹i ngµy nay. + Lo¹i 4: Yªu cÇu Ýt nhÊt xo¾n 3 lÇn/0.3m, tèc ®é truyÒn 16 Mbps. + Lo¹i 5: Tèc ®é 100 Mbps. STP - Mçi ®«i d©y phÝa ngoµi bao bäc b»ng kim lo¹i máng hoÆc kim lo¹i tÕt thµnh l−íi ®Ó c¸ch ly. PhÇn bäc kim nµy nèi ®Êt, nh»m ng¨n chÆn sù th©m nhËp cña t¹p ©m ®iÖn tõ, 29
tiªu diÖt ®−îc tiÕng väng tõ ®−êng d©y nµy sang ®−êng d©y kia. 4 ®«i d©y l¹i ®−îc bäc trong mét bÖn l−íi b»ng kim lo¹i. STP lµ lo¹i c¸p 150Ω. - Theo ®Æc t¶ cho l¾p ®Æt m¹ng Ethernet, STP gi¶m ®−îc c¸c t¹p ©m tõ bªn trong vµ c¶ bªn ngoµi c¸p. STP mÆc dï cè g¾ng b¶o vÖ chèng l¹i tÊt c¶ c¸c t¹p ©m tõ bªn ngoµi tèt h¬n nh−ng ®¾t tiÒn vµ khã l¾p ®Æt h¬n UTP. §«i d©y xo¾n Vá bäc kim bao Vá bäc c¸ch ngoµi ®iÖn 4 cÆp d©y mµu s¾c kh¸c nhau H×nh 2.7- STP, tèc ®é v th«ng l−îng 10-100Mbps, chiÒu d i tèi ®a 100m C¸p ®ång trôc - Cã thÓ truyÒn ®−îc tÇn sè cao h¬n c¸p xo¾n ®«i, tõ 100KHz ÷ 500MHz. - C¸p gåm mét sîi lâi r¾n ë trung t©m, ngoµi lµ líp vá c¸ch ®iÖn, tiÕp theo lµ líp vá dÉn kim lo¹i hay sîi kim lo¹i ®an l¹i. Líp nµy ch¾n t¹p ©m, võa lµm d©y dÉn thø hai ®Ó hoµn chØnh m¹ch, ®−îc bao b»ng mét vá c¸ch ®iÖn. Toµn bé cable ®−îc b¶o vÖ b»ng mét vá nhùa. - Trong m¹ng LAN, c¸p ®ång trôc cã vµi −u ®iÓm. Nã cã thÓ ch¹y ®−îc mét kho¶ng c¸ch kh¸ xa mµ kh«ng cÇn b¬m tÝn hiÖu nhê c¸c repeater (thiÕt bÞ t¸i sinh tÝn hiÖu. RÎ tiÒn h¬n c¸p quang, vµ lµ mét kü thuËt phæ biÕn. BNC connector H×nh 2.8 - CÊu t¹o c¸p ®ång trôc - C¸c chuÈn cña c¸p ®ång trôc: Ph©n lo¹i theo n¨ng suÊt chi phèi v« tuyÕn (Radio Goverment Rating - RG) + RG-8, RG-9, RG-11: dïng cho Thick Ethernet + RG-58: dïng cho Thin Ethernet + RG-75: dïng cho TV c¸p. - DÔ l¾p ®Æt vµ gi¸ thµnh l¾p ®Æt rÎ. Nh−ng cÇn l−u ý l−íi kim lo¹i bao quanh d©y dÉn cÊu thµnh mét nöa m¹ch ®iÖn nªn ph¶i ®Æc biÖt cÈn thËn ®¶m b¶o nã tiÕp ®Êt. §iÒu nµy rÊt khã thùc hiÖn hoµn h¶o nªn mÆc dï ®−êng kÝnh nhá (0.35cm), Thinnet vÉn kh«ng ®−îc sö dông l©u dµi trong c¸c m¹ng Ethernet. C¸p sîi quang - Cã thÓ truyÒn ®−îc tÇn sè cao h¬n c¸p xo¾n ®«i, tõ 100KHz ÷ 500MHz. - C¸p quang sö dông c¬ chÕ ph¶n x¹ toµn phÇn dÉn ®−êng tia s¸ng qua kªnh. §ã lµ sîi thñy tinh hoÆc chÊt dÎo, bao bäc bëi còng b»ng thñy tinh hay chÊt dÎo cã chiÕt suÊt thÊp h¬n, chÕ t¹o ®¶m b¶o chØ x¶y ra ph¶n x¹ mµ kh«ng khóc x¹. - C¸c h×nh thøc truyÒn: + §a mode: NhiÒu tia s¸ng tõ nguån truyÒn qua lâi theo c¸c h−íng kh¸c nhau, 30
tïy thuéc cÊu tróc lâi (hai lo¹i lµ lo¹i chØ sè b−íc cã nång ®é lâi ®Òu tõ t©m ®Õn bê vµ lo¹i chØ sè thoai tho¶i, cao nhÊt ë t©m, gi¶m thoai tho¶i vµ thÊp nhÊt ë bê). ChiÒu dµi tèi ®a cña sîi ®a mode 2000m. + §¬n mode: Dïng sîi chØ sè b−íc vµ nguån s¸ng héi tô cao ®Ó giíi h¹n chïm tia theo trôc hoµnh). Sù truyÒn c¸c tia hÇu nh− gièng nhau, cã thÓ bá qua sù trÔ gi÷a chóng. C¸c tia ®−îc nhËn cïng nhau, tæ hîp l¹i mµ kh«ng mÊt tÝn hiÖu. ChiÒu dµi tèi ®a cña sîi ®¬n mode 3000m. - ¦u ®iÓm c¸p quang so víi c¸p xo¾n vµ c¸p ®ång trôc: + Chèng t¹p ©m v× can nhiÔu tõ ¸nh s¸ng bªn ngoµi ®· bÞ chÆn l¹i. + Ýt lµm nhôt tÝn hiÖu, cã thÓ truyÒn hµng c©y sè mµ kh«ng cÇn khuÕch ®¹i. + §é réng b¨ng cao h¬n. - Nh−îc ®iÓm: gi¸ thµnh cao, cµi ®Æt b¶o d−ìng phøc t¹p, dÔ vì. H×nh 2.9 - CÊu t¹o c¸p quang c) TÝn hiÖu ®iÖn vµ an toµn ®iÖn trªn m¹ng Sù lan truyÒn tÝn hiÖu trªn m¹ng Khi NIC (Network Interface Card) ®Æt mét ®iÖn ¸p hay xung ¸nh s¸ng vµo m«i tr−êng vËt lý, xung nµy t¹o c¸c sãng di chuyÓn däc m«i tr−êng. Sù lan truyÒn lµ toµn bé n¨ng l−îng, ®¹i diÖn cho bÝt 1, di chuyÓn tõ vÞ trÝ nµy sang vÞ trÝ kh¸c. Tèc ®é lan truyÒn phô thuéc vµo vËt liÖu, kiÕn tróc m«i tr−êng vµ c¸c tÇn sè cña c¸c xung tÝn hiÖu. Sù suy gi¶m tÝn hiÖu m¹ng Sù suy gi¶m tÝn hiÖu m¹ng chñ yÕu phô thuéc vµo lo¹i c¸p vµ ®é dµi c¸p. Tuy nhiªn, cã nh÷ng tæn thÊt kh«ng thÓ tr¸nh khái g©y ra bëi ®iÖn trë. Sù suy gi¶m còng x¶y ra víi tÝn hiÖu quang do sîi quang hÊp thô vµ t¸n x¹ n¨ng l−îng ¸nh s¸ng khi xung lan truyÒn, ®iÒu nµy cã thÓ gi¶m thiÓu nhê b−íc sãng, lo¹i c¸p, mµu s¾c ¸nh s¸ng chän. Cã hai ph−¬ng ph¸p gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy: lùa chän vËt liÖu vµ cÊu tróc d©y dÉn hîp lý hoÆc dïng thiÕt bÞ nh− repeater sau mçi kho¶ng c¸ch nµo ®ã. Sù ph¶n x¹ trong m¹ng Sù ph¶n x¹ x¶y ra khi c¸c xung ®iÖn truyÒn ®i vÊp ph¶i gi¸n ®o¹n, khi ®ã mét Ýt n¨ng l−îng cã thÓ bÞ ph¶n x¹ l¹i. NÕu kh«ng ®−îc kiÓm so¸t hîp lý, phÇn n¨ng l−îng nµy cã thÓ lµm nhiÔu c¸c bÝt truyÒn sau. Tïy vµo c¸p vµ c¸c kÕt nèi, sù ph¶n håi cã thÓ hay kh«ng lµ vÊn ®Ò cña m¹ng. Sù ph¶n x¹ còng x¶y ra víi tÝn hiÖu quang khi chóng gÆp sù gi¸n ®o¹n trong sîi thñy tinh. §Ó gi¶m thiÓu ph¶n x¹, m«i tr−êng cÇn cã trë kh¸ng riªng ®Ó phï hîp víi c¸c thµnh phÇn ®iÖn trong NIC. Cã thÓ gi¶i quyÕt vÇn ®Ò b»ng c¸ch ®¶m b¶o tÊt c¶ c¸c thµnh phÇn lËp m¹ng ®−îc phèi hîp trë kh¸ng phï hîp. 31
T¹p ©m T¹p ©m lµ tÝn hiÖu ®iÖn tõ, ®iÖn ¸p hay quang kh«ng mong muèn, ¶nh h−ëng tíi tÝn hiÖu. Mäi tÝn hiÖu ®Òu cã t¹p ©m tõ nhiÒu nguån kh¸c nhau, ®iÒu quan träng lµ gi÷ cho tØ sè S/N (signal to noise) ë møc tèi ®a cã thÓ. Xuyªn ©m (Crosstalk) Xuyªn ©m lµ t¹p ©m ®iÖn trªn c¸p tõ c¸c d©y c¸p kh¸c. Next lµ xuyªn ©m ®Çu cuèi kÒ (near end crosstalk), x¶y ra khi hai d©y dÉn ®Æt gÇn nhau nh−ng kh«ng xo¾n vµo nhau. Next ®−îc gi¶i quyÕt nhê tu©n thñ nghiªm ngÆt c¸c thñ tôc kÕt cuèi chuÈn vµ dïng c¸c c¸p xo¾n cã chÊt l−îng. C¸p quang kh«ng chÞu ¶nh h−ëng cña nhiÔu next. EMI/RFI (Electromagnetic Interference / Radio Frequency Interference) Mçi d©y dÉn trong c¸p ®ãng vai trß nh− mét ¨ng ten, hÊp thô c¸c tÝn hiÖu ®iÖn tõ c¸c d©y dÉn kh¸c trong c¸p vµ tõ c¸c nguån ®iÖn bªn ngoµi c¸p (¸nh s¸ng, ®éng c¬ ®iÖn, hÖ thèng v« tuyÕn...). C¸c lo¹i nhiÔu nµy ®−îc gäi lµ xuyªn nhiÔu ®iÖn tõ EMI vµ xuyªn nhiÔu tÇn sè radio RFI. C¸c nhiÔu nµy ¶nh h−ëng lín tíi m¹ng v× hÇu hÕt c¸c LAN ®Òu dïng c¸c tÇn sè trong miÒn 1-100 MHz, lµ miÒn tÇn sè cña c¸c tÝn hiÖu ph¸t thanh FM, tÝn hiÒu truyÒn h×nh vµ nhiÒu øng dông kh¸c. C¸c nhµ s¶n xuÊt th−êng dïng kü thuËt shielding vµ cancellation ®Ó chÕ t¹o c¸p nh»m lo¹i bá EMI vµ RFI. C¸p dïng shielding cã l−íi kim lo¹i bao quanh ng¨n mäi tÝn hiÖu nhiÔu, c¸ch nµy lµm t¨ng kÝch th−íc c¸p. Kü thuËt cancellation ®−îc dïng phæ biÕn h¬n. Dßng ®iÖn qua d©y t¹o ®iÖn tõ tr−êng nhá bao quanh sîi d©y, h−íng cña c¸c ®−êng søc tõ ®−îc x¸c ®Þnh bëi h−íng cña dßng ch¶y däc theo d©y. C¸c tr−êng ®iÖn tõ cña hai d©y ®Æt gÇn nhau trong m¹ch ®iÖn ng−îc chiÒu vµ triÖt tiªu nhau, chóng còng triÖt tiªu c¸c tr−êng ®iÖn tõ bªn ngoµi vµo. Khi xo¾n hai d©y l¹i víi nhau, cã thÓ t¨ng c−êng t¸c dông nµy. KÕt hîp cancellation vµ xo¾n d©y, c¸p cã thÓ cung cÊp mét ph−¬ng ph¸p tù b¶o vÖ hiÖu qu¶ cho c¸c ®«i c¸p trong m«i tr−êng m¹ng. NhiÔu nhiÖt NhiÔu nhiÖt ph¸t sinh do c¸c ®iÖn tö di chuyÓn ngÉu nhiªn, lµ nhiÔu kh«ng thÓ tr¸nh ®−îc trong truyÒn d÷ liÖu. Tuy nhiªn, ®©y lµ thµnh phÇn t¹p ©m rÊt nhá h¬n tÝn hiÖu khi truyÒn c¸c tÝn hiÖu cã biªn ®é ®ñ lín. T¹p ©m nguån AC vµ tham chiÕu ®Êt T¹p ©m do nguån AC vµ tham chiÕu ®Êt lµ t¹p ©m chñ yÕu trong lËp m¹ng. T¹p ©m tõ ®iÖn l−íi chÝnh nÕu kh«ng bÞ ng¨n chÆn hîp lý, cã thÓ g©y ra c¸c vÊn ®Ò m¹ng. Vá m¸y th«ng th−êng lµ ®iÓm tham chiÕu ®Êt cho tÝn hiÖu, còng lµ ®Êt cña ®−êng d©y AC. V× cã sù liªn hÖ nµy nªn c¸c vÊn ®Õ ®èi víi thÕ ®Êt cña nguån cã thÓ dÉn ®Õn nhiÔu hÖ thèng d÷ liÖu. NÕu c¸c d©y ®Êt trong c¸c æ c¾m ®iÖn ®ñ dµi, chóng cã thÓ ®ãng vai trß mét ¨ng ten cho t¹p ©m th©m nhËp, lµ c¸c nhiÔu ¶nh h−ëng tíi tÝn hiÖu sè. NhiÔu nµy khã ph¸t hiÖn vµ theo dâi. Tuy nhiªn, nhiÔu AC chØ ¶nh h−ëng tíi tÝn hiÖu trong d©y c¸p kim lo¹i, c¸p quang miÔn nhiÔu víi t¹p ©m nguån AC vµ tham chiÕu ®Êt. Lý t−ëng nhÊt lµ ®iÓm ®Êt cña tÝn hiÖu hoµn toµn c« lËp víi ®iÓm ®Êt cña l−íi ®iÖn, nh»m tr¸nh sù rß rØ nguån AC vµ c¸c xung ®iÖn ¸p vµo ®iÓm ®Êt cña tÝn hiÖu. Còng cã thÓ h¹n chÕ nhiÔu nµy b»ng c¸ch t¹o ®−êng ®Êt tèt cho c¸c thiÕt bÞ m¹ng, dïng biÕn ¸p riªng cho m¹ng LAN vµ sö dông hÖ thèng b¶o vÖ c¸c sù cè vÒ ®iÖn (UPS, APC Surge Protector, P-Tel2, P-Net2, P-Net 4, P-ISDN, P-SP25, PS9-DTE, PS9-DCE...) 32
2.1.2 - TÝn hiÖu vµ m· hãa tÝn hiÖu a) TÝn hiÖu Chøc n¨ng cña líp vËt lý lµ truyÒn d÷ liÖu, t¹i ®©y sÏ cô thÓ c¸c ®Æc t¶ vÒ ®iÖn gi÷a nguån vµ ®Ých. Khi ®−îc dÉn ®Õn c¸c tßa nhµ, ®iÖn ®−îc mang vµo c¸c m¸y tr¹m, c¸c server vµ c¸c thiÕt bÞ m¹ng th«ng qua c¸c d©y dÉn ngÇm trong t−êng hay trªn trÇn nhµ. Th«ng tin d¹ng giäng nãi, h×nh ¶nh, d÷ liÖu sè, ký tù hoÆc m·... sÏ di chuyÓn qua c¸c d©y dÉn vµ ®−îc ®¹i diÖn bëi c¸c xung ®iÖn trªn d©y kim lo¹i hay c¸c xung ¸nh s¸ng trªn c¸c sîi quang. Bªn göi cÇn ph¶i biÕn ®æi tÝn hiÖu thµnh d¹ng thÝch hîp vµ m· ho¸ (encryption) ®Ó truyÒn. Bªn nhËn, cÇn cã giai ®o¹n gi¶i m· (decryption) vµ chuyÓn trë l¹i d¹ng th«ng tin cã ý nghÜa ®Ó cã thÓ ®äc hiÓu ®−îc. V¨n b¶n, giäng nãi, h×nh ¶nh... Sè Sè ThiÕt bÞ m· V¨n b¶n, giäng nãi, h×nh ¶nh... T−¬ng tù T−¬ng tù Th«ng tin TÝn hiÖu H×nh 2.10 - S¬ ®å khèi biÕn ®æi th«ng tin sang tÝn hiÖu truyÒn TÝn hiÖu t−¬ng tù TÝn hiÖu tuÇn hoµn: Muèn truyÒn tin ®i xa, ph¶i biÕn ®æi biªn ®é, tÇn sè hay pha cña tÝn hiÖu cao tÇn n¨ng l−îng cao theo quy luËt biÕn ®æi cña th«ng tin, còng cã thÓ thay ®æi ®ång thêi hai hay c¶ ba ®¹i l−îng trªn. - Thay ®æi biªn ®é → ®iÒu biªn AM (Amplitude Modulation) - Thay ®æi tÇn sè → ®iÒu tÇn FM (Frequency Modulation) - Thay ®æi pha → ®iÒu pha PM (Phase Modulation) TÝn hiÖu kh«ng tuÇn hoµn: ph©n tÝch thµnh tÇn sè c¬ b¶n vµ c¸c häa ba 2f, 3f... - Phæ tÇn: tæ hîp tÊt c¶ tÝn hiÖu sãng sin t¹o nªn tÝn hiÖu ®ã. - §é réng b¨ng (Bandwidth): lµ ®é réng cña phæ tÇn, cã gi¸ trÞ b»ng tÇn sè cao nhÊt trõ tÇn sè thÊp nhÊt: W® = fmax - fmin TÝn hiÖu sè C¸c tÝn hiÖu sè th−êng kh«ng tuÇn hoµn nªn kh«ng dïng chu kú vµ tÇn sè ®Ó ®¹i diÖn mµ dïng kho¶ng c¸ch bit (thay chu kú) vµ tèc ®é bit (thay tÇn sè). - Kho¶ng c¸ch bit: kho¶ng thêi gian gi÷a hai bit. - Tèc ®é bit: sè kho¶ng bit trªn mét gi©y, tøc lµ sè bit göi trong mét gi©y. Ph©n tÝch tÝn hiÖu sè: gåm mét sè v« h¹n c¸c sãng sin ®¬n gi¶n gäi lµ c¸c hµi (harmonics), mçi hµi cã biªn ®é, pha vµ tÇn sè kh¸c nhau. §Ó nhËn vµ phôc håi chÝnh x¸c tÝn hiÖu sè, mäi thµnh phÇn tÇn sè ph¶i ®−îc truyÒn kh«ng mÊt m¸t trªn ®−êng truyÒn. Thùc tÕ kh«ng ®−êng truyÒn nµo cã kh¶ n¨ng ®ã. Tuy nhiªn, nÕu chØ göi ®i mét sè nhÊt ®Þnh c¸c tÇn sè cã biªn ®é v−ît mét møc nµo ®ã, ta cã thÓ håi phôc chÝnh x¸c tÝn hiÖu n¬i nhËn. Vïng tÇn sè ®ã ®−îc gäi lµ ®é réng b¨ng cña tÝn hiÖu sè. 23
H×nh 2.11 - §é réng b¨ng chÝnh Tèc ®é bit t¨ng, ®é réng b¨ng truyÒn ®−îc më réng. VÝ dô tèc ®é bit 1000 bps, ®é réng b¨ng tÝn hiÖu 200Hz. NÕu tèc ®é bit 2000 bps, ®é réng b¨ng lµ 400Hz. §é réng b¨ng m«i tr−êng vµ ®é réng b¨ng chÝnh cña tÝn hiÖu M«i tr−êng truyÒn víi ®é réng b¨ng riªng chØ cã kh¶ n¨ng truyÒn tÝn hiÖu sè mµ ®é réng b¨ng chÝnh nhá h¬n ®é réng b¨ng m«i tr−êng. V× thÕ, nÕu tèc ®é bit t¨ng th× ®é réng b¨ng cña tÝn hiÖu còng t¨ng. §é réng b¨ng m«i tr−êng còng ph¶i t¨ng theo ®Ó truyÒn ®−îc tÝn hiÖu. Do ®ã, ®é réng b¨ng m«i tr−êng quy ®Þnh giíi h¹n vÒ tèc ®é bit. Tèc ®é bit cùc ®¹i m«i tr−êng cã thÓ truyÒn gäi lµ kh¶ n¨ng kªnh cña m«i tr−êng. Kh¶ n¨ng kªnh phô thuéc vµo lo¹i kü thuËt m· ho¸ vµ tØ lÖ tÝn hiÖu/ t¹p cña hÖ thèng. Dïng tÝn hiÖu t−¬ng tù ®Ó truyÒn tÝn hiÖu sè VÝ dô: §é réng b¨ng nµo cÇn ®−îc sö dông ®Ó göi d÷ liÖu tèc ®é 10 bps b»ng mét tÝn hiÖu t−¬ng tù? Gi¶ sö mçi yÕu tè tÝn hiÖu lµ mét bit. T×m tÇn sè tÝn hiÖu t−¬ng tù khi tÝn hiÖu nµy thay ®æi nhiÒu nhÊt (®é réng b¨ng lín nhÊt). Tr−êng hîp xÊu nhÊt lµ c¸c logic "0" vµ "1" n»m xen kÏ nhau, ®é réng b¨ng lín nhÊt. Mçi tæ hîp 0-1 lµ mét chu kú. Do ®ã cã 5 chu kú/ gi©y, mçi chu kú tÝn hiÖu t−¬ng tù cã 2 bit sè. §é réng b¨ng yªu cÇu 5 Hz. b) M· ho¸ tÝn hiÖu D÷ liÖu ph¶i ®−îc m· ho¸ thµnh tÝn hiÖu tr−íc khi göi tõ n¬i nµy ®Õn n¬i kh¸c. Th«ng tin m· phô thuéc vµo d¹ng gèc d÷ liÖu vµ vµo d¹ng mµ phÇn cøng truyÒn th«ng ®ßi hái. M· ho¸ tÝn hiÖu theo c¸c ph−¬ng thøc: H×nh 2.12 - M· hãa tÝn hiÖu t−¬ng tù 24
- Sè - Sè: Unipolar (®¬n cùc), Polar (m· cùc), BiPolar (hai cùc) - T−¬ng tù - Sè: PAM, PCM - Sè - T−¬ng tù: ASK, FSK, PSK, QAM - T−¬ng tù - T−¬ng tù Môc tiªu cña m· ho¸ lµ ®Ó t−¬ng thÝch víi m«i tr−êng truyÒn; n¬i nhËn dÔ ®ång bé; triÖt tiªu thµnh phÇn mét chiÒu trªn ®−êng truyÒn; gi¶m t¹p nhiÔu; gi¶m lçi. M· sè - sè Unipolar - Mét møc thÕ ®¹i diÖn cho 0 vµ mét møc kh¸c ®¹i diÖn cho 1 (cã thÓ + hoÆc -) - ChØ cã mét ph©n cùc nªn chØ cã mét trong hai tr¹ng th¸i nhÞ ph©n ®−îc m· ho¸: th−êng lµ 1, tr¹ng th¸i kªnh cã thÕ 0V (®−êng kh«ng ph¶n øng) ®¹i diÖn cho 0. Hai vÊn ®Ò nan gi¶i lµ thµnh phÇn DC víi biªn ®é trung b×nh cña m· kh¸c 0, kh«ng thÓ truyÒn qua m«i tr−êng nh− vi ba hay biÕn thÕ. Vµ ®ång bé, khi tÝn hiÖu kh«ng thay ®æi (mét chuçi liªn tiÕp 1 hay 0), kh«ng biÕt ®©u lµ ®Çu vµ kÕt thóc 1 bit. §Ó kh¾c phôc, dïng mét ®−êng truyÒn ®ång thêi nh−ng mang xung ®ång hå lµm cho thiÕt bÞ nhËn ®ång bé thêi gian víi thêi gian tÝn hiÖu. §iÒu nµy kh«ng kinh tÕ. Polar Sö dông hai møc thÕ, 1 d−¬ng, 1 ©m, thµnh phÇn DC bÞ tr−ît tiªu. 3 ph−¬ng ph¸p m· cùc - NRZ (Non Return to Zero): møc tÝn hiÖu lu«n lµ d−¬ng hoÆc ©m, khi kh«ng truyÒn, ®−êng truyÒn im lÆng (møc 0). Cã hai kiÓu: + NRZ-L (Level) : møc thÕ ®¹i diÖn cho logic 0 vµ 1: (+) ↔ ”1”, (-) ↔ ”0” + NRZ-I (Inversion) : ®¶o møc thÕ (s−ên) ®Çu kho¶ng bit ↔ “1”, møc thÕ ↔ “0” H×nh 2.13 - M· NRZ - RZ (Return to Zero): ®Ó ®¶m b¶o ®ång bé, cÇn cã sù thay ®æi trªn mçi bit. N¬i nhËn c¨n cø vµo sù thay ®æi nµy x©y dùng, cËp nhËt vµ ®ång bé nhÞp cña nã. Kh¸c víi NRZ, RZ cÇn 3 gi¸ trÞ d−¬ng, ©m vµ zero. TÝn hiÖu kh«ng thay ®æi gi÷a c¸c bit mµ thay ®æi trong thêi gian kÐo dµi cña bit: (+) ↔ ”1”, (-) ↔ ”0”, dïng møc ®Ó ®¹i diÖn bit. Nöa ®−êng ë 1/2 kho¶ng bit vÒ zero, tøc lµ dïng s−ên ®Ó ®ång bé. 25
Nh−îc ®iÓm cña RZ: cÇn 2 lÇn thay ®æi tÝn hiÖu ë 1 bit → ®é réng b¨ng réng h¬n. H×nh 2.14 - M· RZ - Biphase (hai pha): lµ gi¶i ph¸p tèt nhÊt cho vÊn ®Ò ®ång bé. TÝn hiÖu thay ®æi gi÷a kho¶ng bit nh−ng kh«ng quay trë vÒ zero mµ tiÕp tôc ®æi h−íng. Còng nh− RZ, sù thay ®æi trong kho¶ng gi÷a nµy cho phÐp ®ång bé. Cã hai lo¹i biphase ®−îc dïng trong m¹ng lµ Manchester vµ Manchester ph©n biÖt. + Manchester: thao t¸c gi÷a mçi kho¶ng bit cho ®ång bé vµ ®¹i diÖn bit: (+) → (-) ↔ ”0” (s−ên ©m) (-) → (+) ↔ ”1” (s−ên d−¬ng) Dïng s−ên gi÷a kho¶ng bit ®Ó ®ång bé bit + Differential Manchester: sù cã mÆt vµ v¾ng mÆt cña b−íc chuyÓn ë ®Çu kho¶ng bit dïng ®Ó ®¹i diÖn bit: ChuyÓn møc ↔ ”0” Kh«ng chuyÓn møc ↔ ”1” Sù ®¶o chiÒu ë gi÷a kho¶ng bit cho ®ång bé. Nh− vËy ®Ó thÓ hiÖn bit “0” cÇn 2 lÇn thay ®æi tÝn hiÖu, bit “1” chØ cÇn 1 lÇn. H×nh 2.15 - M· Biphase Bipolar Gièng RZ sö dông 3 møc thÕ: (+), (-) vµ (0). Tuy nhiªn: Zero ↔ ”0” (+), (-) ↔ ”1” 26
→ thÕ ©m, d−¬ng xen kÏ ®¹i diÖn cho "1" 3 lo¹i m· bipolar dïng nhiÒu trong truyÒn th«ng: AMI, B8ZS vµ HDB3: - AMI (Bipolar Alternate Mark Inversion): M· ®¶o dÊu lu©n phiªn Zero ↔ ”0” (+), (-) xen kÏ ↔ ”1” H×nh 2.16 - M· AMI NhËn xÐt: - Kh«ng cã ®ång bé. - Thµnh phÇn DC bÞ tr−ît tiªu ®iÖn ¸p cña "1" ®−îc thay ®æi. - NhËn biÕt "1" dÔ dµng → ®ång bé "1" thuËn lîi. - NÕu "0" liªn tiÕp → khã kh¨n cho ®ång bé → B8ZS vµ HDB3 - B8ZS (Bipolar 8 Zero Substitution): Sù thay thÕ l−ìng cùc cho 8 bit zero M· nµy gièng m· AMI, chØ kh¸c ë chç khi cã chuçi liªn tiÕp ≥ 8 bit "0", sÏ cã sù c−ìng bøc thay ®æi tÝn hiÖu ngay trong chuçi "0" ®ã. Thay ®æi c−ìng bøc tuú thuéc vµo cùc cña bit "1" ngay tr−íc bit "0" cña chuçi nµy. H×nh 2.17 - M· B8ZS ThiÕt bÞ nhËn xem xÐt c¸c cùc xen kÏ ®Ó nhËn biÕt bit "1". Nh−ng khi t×m thÊy sù thay ®æi 2 cùc ®øng liªn tiÕp bao quanh 3 logic "0", nã nhËn ra sù c−ìng bøc cè ý, vµ kh«ng xem ®ã lµ lçi. TiÕp theo thiÕt bÞ nhËn t×m cÆp c−ìng bøc thø 2. Khi ®ã nã liÒn biÕn ®æi c¶ 8 bit thµnh logic "0" vµ chuyÓn thµnh m· AMI th«ng th−êng..M· nµy ®ång bé tèt h¬n m· AMI, th−êng dïng khi cã ≥ 8 bit "0". - HDB3 (High Density Bipolar 3): M· l−ìng cùc mËt ®é cao. Cø 4 logic "0" liªn tiÕp sÏ cã c−ìng bøc thay ®æi tÝn hiÖu, cã 4 c¸ch thay thÕ tuú thuéc vµo cùc cña bit "1" tr−íc ®ã vµ vµo sè c¸c logic cña sù thay thÕ tr−íc ®ã. 27
H×nh 2.18 - M· HDB3 Nhê cã c−ìng bøc, bªn thu nhËn ra ®ã lµ sù cè ý vµ dïng nã ®Ó ®ång bé hÖ thèng. Bµi tËp: • Dïng m· B8ZS ®Ó m· chuçi bit 10000000000100. Gi¶ sö cùc bit "1" lµ d−¬ng. 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 t • Dïng m· HDB3 m· chuçi 10000000000100. Gi¶ sö tæng c¸c sè "1" tr−íc lµ lÎ, 1 ®Çu d−¬ng 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 t M· t−¬ng tù - sè §iÒu chÕ biªn ®é xung (PAM: Pulse Amplitude Modulation) LÊy mÉu tÝn hiÖu t−¬ng tù theo mét tÇn sè x¸c ®Þnh → thu ®−îc c¸c xung biªn ®é kh¸c nhau. Tuy nhiªn c¸c biªn ®é lµ t−¬ng tù, kh«ng ph¶i sè nªn ph¶i ®iÒu chÕ b»ng ph−¬ng ph¸p m· xung PCM. H×nh 2.19 - §iÒu chÕ PAM §iÒu chÕ xung m· (PCM: Pulse Code Modulation) - Tho¹t ®Çu ph¶i l−îng tö ho¸ (quantize) c¸c xung PAM. L−îng tö lµ Ên ®Þnh mét sè nµo ®ã cho ®o¹n ®−îc lÊy mÉu. 28
H×nh 2.20 - §iÒu chÕ PCM - Mçi gi¸ trÞ ®−îc chuyÓn thµnh nhÞ ph©n 7 bit t−¬ng ®−¬ng, bit thø 8 lµ bit dÊu (1 lµ sè ©m, 0 lµ sè d−¬ng). VÝ dô: +24 = 00011000, -15 = 10001111... - C¸c sè nhÞ ph©n chuyÓn thµnh tÝn hiÖu sè theo c¸c kü thuËt m· sè - sè trªn. → PCM gåm 4 qu¸ tr×nh: PAM → L−îng tö → M· nhÞ ph©n → M· sè - sè. Tèc ®é lÊy mÉu: Sù chÝnh x¸c khi håi phôc tÝn hiÖu phô thuéc vµo tèc ®é lÊy mÉu. Theo lý thuyÕt Nyquist, tèc ®é lÊy mÉu Ýt nhÊt ph¶i gÊp ®«i tÇn sè cao nhÊt tÝn hiÖu. M· sè - t−¬ng tù Cã Ýt nhÊt 3 c¬ cÊu m· sè - t−¬ng tù: kho¸ ®iÒu chØnh biªn ®é (ASK-Khãa ®Þnh biªn), kho¸ dÞch tÇn (FSK), kho¸ dÞch pha (PSK). HoÆc cã thÓ biÕn ®æi c¶ biªn ®é vµ pha gäi lµ ®iÒu chÕ biªn ®é cÇu ph−¬ng (QAM-Quadrature Amplitude Modulation). QAM hiÖu qu¶ nhÊt, ®−îc sö dông trong c¸c modem hiÖn ®¹i m· sè - t−¬ng tù. Baud rate vµ Bit rate: - Bit rate: sè bit ®−îc truyÒn trong thêi gian 1 gi©y. - Baud rate: sè ®¬n vÞ tÝn hiÖu trong 1 gi©y ®ßi hái ®Ó ®¹i diÖn cho sè bit ®ã. Tèc ®é bit = Tèc ®é baud × sè bit thÓ hiÖn qua mét ®¬n vÞ tÝn hiÖu Sãng mang (Carrier Signal): Khi truyÒn t−¬ng tù, thiÕt bÞ göi t¹o ra tÝn hiÖu cao tÇn (sãng mang) lµm nÒn cho th«ng tin. ThiÕt bÞ nhËn ph¶i ®iÒu chØnh hoµ hîp víi tÇn sè sãng mang göi tíi. 29
ASK (Amplitude Shift Keying) H×nh 2.21 - §iÒu chÕ ASK - Biªn ®é tÝn hiÖu biÕn ®æi ®Ó thÓ hiÖn "0" vµ "1", tÇn sè vµ pha kh«ng ®æi. - Tèc ®é truyÒn ASK bÞ giíi h¹n bëi tÝnh chÊt vËt lý cña m«i tr−êng. Nh−îc ®iÓm cña ASK lµ nh¹y víi nhiÒu t¹p ©m (¶nh h−ëng ®Õn biªn ®é ®iÒu chÕ). - ASK cßn gäi lµ OOK (On Off Keying), dïng 0V ®Ó thÓ hiÖn 1 gi¸ trÞ bit nªn −u ®iÓm lµ gi¶m n¨ng l−îng truyÒn. - §é réng b¨ng ASK: fc lµ tÇn sè sãng mang, Nbaud lµ tèc ®é baud (sè ®¬n vÞ tÝn hiÖu trong 1 gi©y ®ßi hái ®Ó ®¹i diÖn cho sè bit). TriÓn khai tÝn hiÖu ®· m· ASK thu ®−îc phæ c¸c tÇn sè ®¬n gi¶n: fc - Nbaud/2 vµ fc + Nbaud/2 fc - 3Nbaud/2 vµ fc + 3Nbaud/2... Thùc tÕ chØ cã tÇn sè sãng mang vµ c¸c tÇn sè l©n cËn lµ cÇn thiÕt. Do ®ã, ®é réng b¨ng ASK ®−îc tÝnh: BW = (1+d)×Nbaud Tr−êng hîp tèi thiÓu d = 0 → BW = Nbaud FSK (Frequency Shift Keying) H×nh 2.22 - §iÒu chÕ FSK 23
- TÇn sè thay ®æi ®Ó thÓ hiÖn "0" vµ "1", biªn ®é vµ pha kh«ng ®æi. TÇn sè trong kho¶ng bit kh«ng ®æi vµ phô thuéc vµo logic lµ "0" hay "1". - FSK tr¸nh ®−îc t¹p ©m. N¬i nhËn t×m sù thay ®æi vÒ tÇn sè mµ kh«ng chó ý ®Õn ®iÖn thÕ. H¹n chÕ cña FSK lµ kh¶ n¨ng cña m«i tr−êng. - §é réng b¨ng FSK: fc0 lµ tÇn sè sãng mang cho bit "0", fc1 cho bit "1". Phæ FSK lµ tæ hîp 2 phæ ASK quanh fc0 vµ fc1: BW = (fc0 + fc1) + Nbaud PSK (Phase Shift Keying) H×nh 2.23 - §iÒu chÕ 2-PSK Gi¶n ®å sao PSK: Bit Pha 00 0 1 0 1800 1 Ph−¬ng ph¸p nµy gäi lµ 2-PSK hoÆc PSK nhÞ ph©n v× cã 2 pha kh¸c nhau. - Sù thay ®æi pha thÓ hiÖn "0" vµ "1", biªn ®é vµ tÇn sè kh«ng ®æi. VÝ dô nÕu pha 00 lµ "0" th× pha 1800 lµ "1". Pha tÝn hiÖu trong kho¶ng bit kh«ng ®æi. - PSK kh«ng nh¹y víi nh÷ng t¹p ©m ¶nh h−ëng ®Õn ASK vµ kh«ng giíi h¹n ®é réng b¨ng nh− ®èi víi FSK. Nh− vËy, mét sù thay ®æi tÝn hiÖu dï nhá, thiÕt bÞ vÉn cã kh¶ n¨ng ph¸t hiÖn. H×nh 2.24 - §iÒu chÕ 4-PSK 01 10 00 11 24
Gi¶n ®å sao PSK: CÆp bit Pha 00 00 900 01 1800 10 2700 11 Kü thuËt nµy gäi lµ 4-PSK, truyÒn d÷ liÖu nhanh h¬n 2 lÇn 2-PSK. 8-PSK, tÝn hiÖu dÞch pha 450, mçi lÇn dÞch thÓ hiÖn 3 bit, nhanh h¬n 3 lÇn 2-PSK. Tri bit Pha 010 00 000 011 001 0 001 45 900 010 1350 011 100 000 1800 100 2250 101 101 111 2700 110 3150 110 111 - §é réng b¨ng PSK: §é réng b¨ng tèi thiÓu truyÒn PSK gièng ASK, Nbaud. Tèc ®é cùc ®¹i trong PSK lín h¬n trong ASK. Nh− vËy khi Baud rate trong PSK vµ ASK cïng chiÕm mét ®é réng b¨ng, th× bit rate trong PSK sÏ lµ 2 hoÆc nhiÒu lÇn lín h¬n. QAM (Quadrature Amplitude Modulation) PSK bÞ giíi h¹n bit rate v× ph©n biÖt sù kh¸c pha bÐ th−êng gÆp khã kh¨n. V× thÕ, thay ®æi 2 trong 3 ®Æc tr−ng sãng sin, v× FSK cã ®é réng b¨ng giíi h¹n nªn chØ kÕt hîp ASK víi PSK → QAM: thùc hiÖn ®iÒu chÕ biªn ®é cÇu ph−¬ng. H×nh 2.25 - §iÒu chÕ QAM 25