CHƯƠNG 3
CÁC KỸ THUẬT CƠ
BẢN TRONG TRUYỀN
SỐ LIỆU
Giảng viên: Trịnh Huy Hoàng
Email:
[email protected]
Nội dung
Tín hiệu và dữ liệu
Truyền dẫn dữ liệu
Cấu trúc kênh truyền
Cấu trúc truyền
Tuần tự
Song song
Bất đồng bộ
Đồng bộ
Các phương kiểm tra và phát hiện lỗi
Cấu hình
Giao tiếp V.24/EIA232F
Nén thông tin
Phân hợp kênh (Multiplexing)
ADSL
CSE 501035 – Data Communication
2
Thuật ngữ
Thành phần trong mô hình truyền dữ liệu (dưới góc độ
vật lý)
Thiết bị
Thiết bị phát (Transmitter)
Thiết bị thu (Receiver)
Môi trường truyền (Medium)
Kết nối
Kết nối trực tiếp (Direct link)
Không cần các thiết bị trung gian
Kết nối điểmđiểm (Pointtopoint)
Kết nối trực tiếp
Chỉ có 2 thiết bị dùng chung kết nối
Kết nối nhiều điểm (Multipoint)
≥ 2 thiết bị dùng chung kết nối
CSE 501035 – Data Communication
3
Chế độ truyền
Simplex mode
Không dùng rộng rãi vì không thể
gởi ngược lại lỗi hoặc tín hiệu điều
khiển cho bên phát
Television, teletext, radio
Halfduplex mode
Bộ đàm
Fullduplex mode
Điện thoại
Simplex operation
Oneway only
Halfduplex operation
Twoway but not at
the same time
Fullduplex operation
Bothway at
the same time
CSE 501035 – Data Communication
4
Truyền dẫn dữ liệu
Dữ liệu
Thực thể mang thông tin
Analog
Các giá trị liên tục trong một vài thời khoảng
e.g. âm thanh, video
Digital
Các giá trị rời rạc
e.g. văn bản, số nguyên
Tín hiệu
Biểu diễn điện hoặc điện từ của dữ liệu
Analog
Biến liên tục
Môi trường liên tục (wire, fiber optic, space)
Băng thông tiếng nói 100Hz tới 7kHz
Băng thông điện thoại 300Hz tới 3400Hz
Digital
Dùng 2 thành phần một chiều
Truyền dẫn
Trao đổi dữ liệu thông qua việc xử lý và lan truyền tín hiệu
CSE 501035 – Data Communication
5
Tín hiệu – miền thời gian
Tín hiệu liên tục
Tín hiệu rời rạc
Thay đổi từng mức theo
thời gian
Tín hiệu chu kỳ
Thay đổi liên tục theo
thời gian
Mẫu lặp lại theo thời gian
Tín hiệu không tuần
hoàn
Mẫu không lặp lại theo
thời gian
CSE 501035 – Data Communication
6
Tín hiệu analog
Ba đặc điểm chính của tín hiệu analog
bao gồm
Biên độ (Amplitute)
Tần số (Frequency)
Pha (Phase)
Biên độ của tín hiệu analog
Đo độ mạnh của tín hiệu, đơn vị: decibel
(dB) hay volts.
Biên độ càng lớn, tín hiệu càng có cường
độ mạnh.
Tín hiệu tiếng nói từ “hello”.
Tiếng nói (speech) là một tín hiệu rất phức
tạp.
Tiếng nói chứa hàng ngàn tổ hợp khác nhau
của nhiều tín hiệu.
CSE 501035 – Data Communication
7
Tần số của tín hiệu analog
Tốc độ thay đổi của tín hiệu trong
một giây, đơn vị Hz hay số chu kỳ
trong một giây (cycles per second)
Tín hiệu có tần số 30Hz ~ thay đổi
30 lần trong một giây.
Một chu kỳ là sự di chuyển sóng
của tín hiệu từ điểm nguồn bắt
đầu cho đến khi quay trở về lại
điểm nguồn đó.
CSE 501035 – Data Communication
8
Pha của tín hiệu analog
Tốc độ thay đổi quan hệ của tín hiệu đối với thời gian, được
mô tả theo độ (degree)
Sự dịch pha xảy ra khi chu kỳ của tín hiệu chưa kết thúc, và
một chu kỳ mới của tín hiệu bắt đầu trước khi chu kỳ trước đó
chưa hoàn tất
Tai người không cảm nhận được sự dịch pha
Tín hiệu mang dữ liệu bị ảnh hưởng bởi sự dịch pha
Ví dụ các mối nối không hoàn hảo sẽ gây ra dịch pha
CSE 501035 – Data Communication
9
Tín hiệu – miền tần số
CSE 501035 – Data Communication
10
Thành phần của tiếng nói
Tầm tần số có khả năng nghe 20Hz – 20kHz
Tiếng nói 100Hz – 7kHz
Dễ dàng chuyển sang dạng tín hiệu điện từ để truyền
dẫn
Các tần số với âm lượng khác nhau được chuyển thành
tần số điện từ với điện áp khác nhau
Tầm tần số giới hạn cho kênh thoại
300 – 3400Hz
CSE 501035 – Data Communication
11
Tín hiệu số (digital)
Tín hiệu số bao gồm chỉ hai trạng thái, được diễn tả
với hai trạng thái ON hay OFF hoặc là 0 hay 1
Tín hiệu số yêu cầu khả năng băng thông lớn hơn tín
hiệu analog.
CSE 501035 – Data Communication
12
Tín hiệu số (digital)
Các vấn đề khi sử dụng kênh thoại (voice channel) trong việc
truyền tín hiệu số
Một tín hiệu số là một tổ hợp của các tín hiệu khác. Đặc biệt, tín hiệu số
có thể được biểu diễn như sau
Signal = f + f3 + f5 +f7 +f9 +f11 +f13 ....f
Do đó một tín hiệu số gồm 1 tần số cơ bản (f), cộng thêm tần số 3f (hài
tần bậc 3), cộng thêm tần số 5f (hài tần bậc 5), …
Nếu biên độ của tần số f, f3, f5, … là a, a3, a5, … thì a = 3a3 = 5a5 …
Để gởi tín hiệu số qua kênh truyền thoại, băng thông của kênh truyền
phải cho phép tần số cơ bản f, tần số 3f và tần số 5f đi qua mà không
ảnh hưởng nhiều đến các tần số này
Đây là yêu cầu tối thiểu để bên nhận nhận đúng được tín hiệu số
CSE 501035 – Data Communication
13
Tín hiệu số (digital)
Truyền 1 tín hiệu số nhị phân tốc độ 2400bps trên kênh thoại có băng thông
3.1kHz
Tần số cơ bản: 1200Hz (thông thường bằng ½ tốc độ bit)
Chỉ có tần số cơ bản đi qua mà không bị thay đổi
CSE 501035 – Data Communication
14
Dữ liệu và tín hiệu
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
CSE 501035 – Data Communication
15
Truyền dẫn
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.
CSE 501035 – Data Communication
16
Dữ liệu, tín hiệu và truyền dẫn
Analog data/Analog Signal
Analog data/Digital Signal
Digital
data
Analog
signal
Digital
signal
Biểu diễn trực tiếp dữ liệu hoặc mã hóa để tạo ra t/h số có đặc tính mong muốn
Lan truyền thông qua các bộ khuếch đại, xử lý t/h như nhau bất kể dữ liệu là số
hoặc tương tự
Giả sử t/h biểu diễn dữ liệu số, lan truyền qua các bộ repeater
Digital Signal/Analog Transmission
Digital
signal
Analog Signal/Digital Transmission
Analog
signal
Analog Signal/Analog Transmission
Được mã hóa dùng modem để tạo ra t/h tương tự
Analog
data
Digital Data/Digital Signal
Mã hóa dùng bộ codec để tạo ra chuỗi bit số
Digital Data/Analog Signal
Gởi bình thường hoặc mã hóa vào phần phổ khác
Analog and digital
transmission
Không dùng
Digital Signal/Digital Data
T/h là chuỗi nhị phân lan truyền qua các bộ repeater
CSE 501035 – Data Communication
17
Truyền dẫn số
Ưu điểm
Công nghệ số
Công nghệ LSI/VLSI làm giảm giá thành
Toàn vẹn dữ liệu
Nhiễu và suy giảm tín hiệu không bị tích lũy bởi các repeater
Truyền khoảng cách xa hơn trên các đường truyền kém chất lượng
Hiệu quả kênh truyền
TDM > FDM
Bảo mật
Các kỹ thuật mã hóa để bảo mật dữ liệu dễ áp dụng
Tích hợp
Dữ liệu số và analog được xử lý tương tự nhau
CSE 501035 – Data Communication
18
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
CSE 501035 – Data Communication
Analog and digital transmission
Analog
data
Analog
signal
Digital
signal
Digital
data
Analog
signal
Digital
signal
19
Thuật ngữ
Unipolar
Polar
Thời gian (thiết bị phát) dùng để truyền 1 bit
Tốc độ điều chế
Tốc độ truyền dẫn dữ liệu theo bps (bit per second)
Độ rộng (chiều dài 1 bit)
Một trạng thái logic được biểu diễn bằng mức điện áp dương, trạng thái
logic khác được biểu diễn bằng mức điện áp âm
Tốc độ dữ liệu (data rate)
Tất cả các phần tử tín hiệu có cùng dấu
Tốc độ mức tín hiệu thay đổi
Đơn vị là baud = số phần tử tín hiệu trong 1 giây
Mark và Space
Tương ứng với 1 và 0 nhị phân
CSE 501035 – Data Communication
20