i
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay trong các lĩnh vực truyền thông, mức độ kết nối thông tin toàn cầu
đang gia tăng rất nhanh kéo theo đó là các loại hình dịch vụ dữ liệu cũng phát triển
không ngừng. Dữ liệu tương tự truyền thống khó có thể đáp ứng được với yêu cầu
ngày càng đa dạng về dịch vụ, tốc độ, chất lượng cũng như sự linh hoạt trong chuyển
tiếp dữ liệu, nên dữ liệu đã dần được số hóa trong hầu hết các ứng dụng công nghệ
thông tin hay điện tử viễn thông. Chính sự thay đổi này đã thúc đẩy cho các kỹ thuật
truyền số liệu ra đời và từ đó đến nay đã được cải tiến không ngừng. Kỹ thuật tuyền số
liệu là một mảng kiến thức cần thiết với sinh viên chuyên ngành Công nghệ thông tin,
Điện tử viễn thông và cũng là nền tảng để nghiên cứu chuyên sâu trong các chuyên
ngành này.
Tập bài giảng Truyền số liệu được biên soạn cho đối tượng sinh viên Đại học
khoa Công nghệ thông tin, trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Nam Định. Tập bài giảng
được chia làm 6 chương:
Chương 1: Khái niệm chung
Chương 2: Mã hóa và điều chế
Chương 3: Dồn kênh, phân kênh
Chương 4: Truyền dẫn đồng bộ và bất đồng bộ
Chương 5: Điều khiển liên kết dữ liệu
Chương 6: Chuyển mạch.
Nhóm biên soạn xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp khoa Công nghệ thông
tin, cùng các đồng nghiệp trong trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định đã giúp
chúng tôi hoàn thành tài liệu này.
Trong lần biên soạn đầu tiên, tập bài giảng không tránh khỏi những sai sót, rất
mong người đọc đóng góp ý kiến để tập bài giảng được hoàn thiện hơn. Mọi sự đóng
góp ý kiến xin gửi về Văn phòng Khoa Công nghệ thông tin, trường Đại học Sư phạm
kỹ thuật Nam Định.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn!
Nam Định, tháng 11 năm 2014
Nhóm biên soạn
Th.s Hoàng Thị Hồng Hà
Th.s Nguyễn Thị Thu Hằng
ii
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................................................................... I
MỤC LỤC ........................................................................................................................................... II
MỤC MỤC HÌNH VẼ ...................................................................................................................... V
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG ............................................................................................. 1
1.1. Những khái niệm chung ........................................................................................ 1
1.1.1. Khái niệm ........................................................................................................................................ 1
1.1.2. Mô hình truyền số liệu .................................................................................................................. 2
1.2.Hình trạng hệ thống và các phƣơng thức liên lạc ................................................ 5
1.2.1. Hình trạng hệ thống ....................................................................................................................... 5
1.2.2. Phương thức ................................................................................................................................... 6
1.2.3. Các phương pháp truyền .............................................................................................................. 6
1.3.Mạng truyền số liệu. ............................................................................................... 6
1.4.Sự chuẩn hóa và mô hình tham chiếu ................................................................. 10
1.4.1. Chuẩn hóa các mô hình truyền số liệu ..................................................................................... 10
1.4.2. Mô hình tham chiếu OSI ............................................................................................................ 11
1.5.Sự suy giảm và biến dạng của tín hiệu ................................................................ 14
1.5.1. Sự suy giảm .................................................................................................................................. 14
1.5.2. Sự giới hạn băng thông của kênh truyền ................................................................................. 16
1.5.3. Sự biến dạng do trễ pha tín hiệu ................................................................................................ 19
1.5.4. Sự can nhiễu ................................................................................................................................. 20
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƢƠNG 1 ....................................................................... 24
2.1. Các loại tín hiệu ................................................................................................... 31
2.1.1. Tín hiệu tương tự ......................................................................................................................... 31
2.1.2. Tín hiệu số ..................................................................................................................................... 31
2.2. Kỹ thuật điều chế ................................................................................................. 32
2.2.1. Điều chế AM, PM, FM, điều chế đa mức .............................................................................. 32
2.2.2. Điều chế xung .............................................................................................................................. 44
2.3. Mã hóa đƣờng dây ............................................................................................... 50
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƢƠNG 2 ....................................................................... 54
CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT GHÉP KÊNH, PHÂN KÊNH ................................................... 62
3.1. Môi trƣờng truyền dẫn ........................................................................................ 62
3.1.1. Các đường truyền hai dây không xoắn .................................................................................... 62
3.1.2. Cáp đôi dây xoắn (Twisted pair) ............................................................................................... 62
iii
3.1.3. Cáp đồng trục ...............................................................................................................................63
3.1.4. Cáp sợi quang ...............................................................................................................................65
3.1.5. Đường truyền vệ tinh ..................................................................................................................68
3.1.6. Đường truyền vi ba ......................................................................................................................70
3.1.7. Đường truyền vô tuyến tần số thấp ...........................................................................................70
3.2. Kỹ thuật ghép kênh .............................................................................................. 72
3.2.1. Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số FDM ........................................ 73
3.2.2. Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian TDM ................................... 75
3.2.3. Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo mã CDM ............................................ 82
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƢƠNG 3 ....................................................................... 83
CHƯƠNG 4: TRUYỀN DẪN ĐỒNG BỘ VÀ BẤT ĐỒNG BỘ ...........................................90
4.1. Truyền dẫn bất đồng bộ ....................................................................................... 90
4.1.1. Khái quát .......................................................................................................................................90
4.1.2. Nguyên tắc đồng bộ bit ...............................................................................................................94
4.1.3. Nguyên tắc đồng bộ ký tự ..........................................................................................................94
4.1.4. Nguyên tắc đồng bộ frame .........................................................................................................95
4.2. Truyền dẫn đồng bộ ............................................................................................. 97
4.2.1. Khái quát .......................................................................................................................................97
4.2.2. Nguyên tắc đồng bộ bit ...............................................................................................................98
4.2.3. Truyền đồng bộ thiên hướng ký tự ........................................................................................ 100
4.2.4. Truyền đồng bộ thiên hướng bit ............................................................................................. 104
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƢƠNG 4 ..................................................................... 111
CHƯƠNG 5: ĐIỀU KHIỂN LIÊN KẾT DỮ LIỆU .............................................................. 114
5.1. Phát hiện lỗi và sửa sai ....................................................................................... 114
5.1.1. Phương pháp kiểm tra bit chẵn lẻ (parity bit) ........................................... 116
5.1.2. Kiểm tra tổng BSC (Block Sum Check) ................................................... 117
5.1.3. Kiểm tra CRC (Cyclic Redundancy Check) ............................................. 119
5.1.4. Phát hiện và sửa sai theo Hamming .......................................................... 123
5.2. Nén dữ liệu .......................................................................................................... 127
5.2.1. Nén nhờ đơn giản mã cho các chữ số ................................................................................... 128
5.2.2. Nén theo mã hoá quan hệ ........................................................................................................ 128
5.2.3. Nén bằng cách bỏ bớt các ký tự giống nhau ........................................................................ 128
5.2.4. Nén theo mã hoá Huffman ..................................................................................................... 128
5.3. Điều khiển luồng ................................................................................................. 133
5.3.1. Tổng quan .................................................................................................................................. 133
5.3.2. Các phương pháp điều khiển luồng ....................................................................................... 133
5.4. Kiểm soát lỗi ...................................................................................................... 136
iv
5.4.1. Idle RQ ....................................................................................................................................... 137
5.4.2. Continuous RQ ......................................................................................................................... 143
5.5. Điều khiển liên kết dữ liệu mức độ cao HDLC ............................................... 150
5.5.1. Các đặc điểm cơ bản ................................................................................................................ 150
5.5.2. Cấu trúc khung .......................................................................................................................... 152
CHƯƠNG 6: CHUYỂN MẠCH .................................................................................................168
6.1. Mạng chuyển mạch ............................................................................................ 168
6.2. Mạng chuyển mạch kênh .................................................................................. 169
6.2.1. Chuyển mạch không gian. ...................................................................................................... 173
6.2.2. Chuyển mạch phân chia thời gian ......................................................................................... 178
6.3. Mạng chuyển mạch gói ...................................................................................... 185
6.3.1. Nguyên lý chuyển mạch.......................................................................................................... 185
6.3.2. Kích thước gói ........................................................................................................................... 190
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƢƠNG 6 ..................................................................... 193
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................................. IX
v
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Sơ đồ tổng quát hệ thống thông tin .......................................................... 2
Hình 1.2. Truyền tin qua mạng điện thoại công cộng PSTN ................................... 3
Hình 1.3. Sơ đồ hệ thống truyền tương tự có điều chế ............................................. 3
Hình 1.4. Sơ đồ hệ thống truyền tín hiệu số ............................................................ 4
Hình 1.5. Hình trạng hệ thống .................................................................................. 5
Hình 1.6. Mô hình mạng chuyển mạch kênh .......................................................... 8
Hình 1.7. Mô hình mạng chuyển mạch thông báo ................................................... 8
Hình 1.8. Mô hình mạng chuyển mạch gói .............................................................. 9
Hình 1.9. Cấu trúc mạng hình sao ............................................................................ 9
Hình 1.10. Cấu trúc mạng hình tuyến....................................................................... 10
Hình 1.11. Cấu trúc mạng dạng vòng ....................................................................... 10
Hình 1.12. Mô hình kiến trúc phân tầng OSI ........................................................... 12
Hình 1.13. Ảnh hưởng do giới hạn băng thông ........................................................ 177
Hình 1.14. Lược đồ mạch bộ triệt nhiễu ................................................................... 21
Hình 2.1. Tín hiệu tương tự và tín hiệu số ............................................................... 31
Hình 2.2. Mô hình truyền dữ liệu ............................................................................. 32
Hình 2.3. Các kỹ thuật mã hoá và điều chế .............................................................. 32
Hình 2.4. Các thành phân tần số sóng âm ................................................................ 33
Hình 2.5. ASK .......................................................................................................... 35
Hình 2.6. FSK .......................................................................................................... 38
Hình 2.7. PSK ........................................................................................................... 41
Hình 2.8. Dạng sóng tín hiệu điều chế pha 4-PSK ................................................... 42
Hình 2.9. Giản đồ trạng thái - pha 4-PSK ................................................................ 42
Hình 2.10. Giản đồ trạng thái - pha 8-PSK .............................................................. 42
Hình 2.11. Giản đồ trạng thái - pha và dạng sóng điều chế QAM ........................... 43
Hình 2.12. Quan hệ hình học của các QAM............................................................. 44
Hình 2.13. Điều chế bề rộng xung ........................................................................... 44
Hình 2.14. Điều chế độ rộng xung ........................................................................... 45
Hình 2.15. Các nguyên lý số hoá ............................................................................ 45
Hình 2.16. Tín hiệu mã hoá ...................................................................................... 46
Hình 2.17. Quá trình lượng tử hoá ........................................................................... 47
Hình 2.18. Các nguyên lý companding .................................................................... 49
Hình 2.19. Mô hình mã hóa đường dây ................................................................... 50
Hình 2.20. Quy tắc mã của mã B8ZS ....................................................................... 52