Bài giảng Truyền số liệu - Chương 1, Phần 2: Các khái niệm cơ bản - Lê Đắc Nhường

GV. Lê Đắc Nhường Slide: 1 Truyền số liệu Data Communication Lê Đắc Nhường Khoa Toán Tin - Trường Đại học Hải Phòng E-mail: Nhuongld@yahoo.com Cell Phone: 0987.394.900 GV. Lê Đắc Nhường Slide: 2 2/54 1.3 Kiến trúc hệ thống truyền dữ liệu (Topology) Về kiến trúc hệ thống truyền dữ liệu có thể có các dạng sau:  Điểm - điểm (Point to point): Thí dụ liên lạc giữa máy tính và máy in GV. Lê Đắc Nhường Slide: 3 3/54 1.3 Kiến trúc hệ thống truyền dữ liệu (Topology)  Đa điểm (Multipoint): Hệ thống đa điểm có thể có một trong các dạng: sao (Star), vòng (Ring) và multidrop GV. Lê Đắc Nhường Slide: 4 4/54 1.3 Kiến trúc hệ thống truyền dữ liệu (Topology)  Đa điểm (Multipoint):  Mạng hình sao: Thuận lợi trong liên lạc vì trạm thứ cấp truy xuất trực tiếp trạm sơ cấp nhưng giá thành cao vì phải sử dụng đường dây riêng GV. Lê Đắc Nhường Slide: 5 5/54 1.3 Kiến trúc hệ thống truyền dữ liệu (Topology)  Đa điểm (Multipoint):  Mạng vòng: Thông tin phải đi theo vòng từ đài sơ cấp đến trạn thứ cấp. Nếu có một trạm hỏng, hệ thống ngưng làm việc. GV. Lê Đắc Nhường Slide: 6 6/54 1.3 Kiến trúc hệ thống truyền dữ liệu (Topology)  Đa điểm (Multipoint):  Mạng multidrop: Các trạm thứ cấp nối chung một đường dây vào trạm sơ cấp GV. Lê Đắc Nhường Slide: 7 7/54 1.4 Phương thức truyền dữ liệu 1.4.1 Các phương thức sử dụng đường truyền  Về phương thức thức liên lạc dựa trên yếu tố đường truyền giữa các máy phát và thu trong một hệ thống truyền thông có thể thực hiện là:  Đơn công (Simplex transmission, SX)  Bán song công (Half duplex transmission, HDX)  Song công (Full duplex transmission, FDX) GV. Lê Đắc Nhường Slide: 8 8/54 1.4.1 Các phương thức sử dụng đường truyền  Đơn công (Simplex transmission, SX)  Thông tin chỉ truyền theo một chiều: Một thiết bị chỉ truyền, thiết bị còn lại chỉ nhận  Không thể yêu cầu phát lại khi có lỗi  Phía thu thường trang bị thiết bị hiển thị thông tin nhận được.  Ví dụ: Television GV. Lê Đắc Nhường Slide: 9 9/54 1.4.1 Các phương thức sử dụng đường truyền  Bán song công (Half duplex transmission, HDX)  Truyền theo hai hướng, tại một thời điểm chỉ 1 hướng  Ví dụ: Police radio GV. Lê Đắc Nhường Slide: 10 10/54 1.4.1 Các phương thức sử dụng đường truyền  Song công (Full duplex transmission, FDX)  Truyền theo hai hướng, đồng thời tại cùng một thời điểm  Ví dụ: Telephone GV. Lê Đắc Nhường Slide: 11 11/54 1.4.2 Các phương thức truyền tín hiệu (Transmision Method)  Phương pháp truyền dải nền (Base on Signal Method):  Tín hiệu được truyền có cùng dải tần với tín hiệu nguồn.  Thí dụ trong điện thoại, tín hiệu âm thanh hữu ích có tần số trong khoảng 300-3000 Hz được truyền đi mà không có sự biến đổi nào về phổ tần của nó. GV. Lê Đắc Nhường Slide: 12 12/54 1.4.2 Các phương thức truyền tín hiệu (Transmision Method)  Phương pháp điều chế (Modulation Method):  là phương pháp cho phép dời phổ tần của tín hiệu nguồn đến một khoảng tần số khác phù hợp với kênh truyền và tránh được nhiễu do giao thoa  Nghĩa là các phổ tần cách nhau một khoảng đủ lớn để không chồng lên nhau. GV. Lê Đắc Nhường Slide: 13 13/54 1.4.3 Các phương pháp dồn kênh (Multiplexer Method)  Để có thể truyền nhiều tín hiệu có cùng dải nền (nhiều kênh) trên một đường truyền mà không gây ảnh hưởng lẫn nhau, người ta phải dồn kênh.  Có hai phương pháp dồn kênh:  Phương pháp đa hợp phân tần số  Phương pháp đa hợp phân thời gian GV. Lê Đắc Nhường Slide: 14 14/54 1.4.3.1 Phương pháp đa hợp phân thời gian TDM: Time Division Multiplexing  Khóa chuyển mạch được sử dụng để nối tuần tự mỗi tín hiệu cần truyền đến đường truyền trong một khoảng thời gian nhất định. Dĩ nhiên các khóa chuyển mạch ở máy phát (dồn kênh) và máy thu (phân kênh) phải hoạt động đồng bộ để các máy thu thu đúng tín hiệu của nó. GV. Lê Đắc Nhường Slide: 15 15/54 1.4.3.2 Phương pháp đa hợp phân tần số FDM: Frequency Division Multiplexing  Tần số sóng mang của mỗi bộ điều chế của mỗi kênh được chọn lựa sao cho mỗi tín hiệu đã được điều chế chiếm một dải tần riêng trong cả phổ tần của đường truyền và phải được cách ly theo qui định GV. Lê Đắc Nhường Slide: 16 16/54 1.5 Hệ thống truyền dữ liệu 1.5.1 Hệ thống truyền dữ liệu tương tự  Hệ thống truyền dữ liệu tương tự dùng phương pháp điều chế (nếu truyền dải nền thì không cần bộ điều chế và giải điều chế).  Trong hệ thống này tín hiệu trên đường truyền là tín hiệu tương tự.  Bộ phận chuyển đổi ở máy phát biến tin tức thành tín hiệu tương tự, sau khi được xử lý (như lọc, khuếch đại, phối hợp trở kháng.....) sẽ qua bộ phận điều chế để dời phổ tần; cuối cùng bộ phận giao tiếp chuẩn bị tín hiệu phát tương thích với môi trường truyền hay kênh truyền  Các công việc được thực hiện theo chiều ngược lại ở máy thu GV. Lê Đắc Nhường Slide: 17 17/54 1.5 Hệ thống truyền dữ liệu 1.5.1 Hệ thống truyền dữ liệu tương tự GV. Lê Đắc Nhường Slide: 18 18/54 1.5 Hệ thống truyền dữ liệu 1.5.2 Hệ thống truyền dữ liệu số 1.5.2.1 Sơ đồ khối  Tín hiệu trên đường truyền của hệ thống truyền dữ liệu số là tín hiệu số, tức các điện áp tương ứng cho các mức 0 và 1 của các mã nhị phân biểu thị cho tin tức.  Bộ phận chính của hệ thống là bộ phận biến đổi A→D (Analog to Digital Converter, ADC) ở máy phát (biến tín hiệu tương tự thành tín hiệu số) và biến đổi D→A (Digital to Analog Converter, DAC) ở máy thu (biến tín hiệu số thành tín hiệu tương tự). GV. Lê Đắc Nhường Slide: 19 19/54 1.5 Hệ thống truyền dữ liệu 1.5.2 Hệ thống truyền dữ liệu số 1.5.2.1 Sơ đồ khối GV. Lê Đắc Nhường Slide: 20 20/54 1.5 Hệ thống truyền dữ liệu 1.5.2.2 Vận tốc truyền tín hiệu (Baud rate)  Là một trong những đặc trưng quan trọng để đánh giá chất lượng một hệ thống truyền số là vận tốc truyền tín hiệu, được tính bằng baud.  Baud là vận tốc thay đổi trạng thái sóng mang (số lần thay đổi sóng mang trong một giây) còn gọi là vận tốc điều chế (Baud rate).  Trong thực tế người ta hay dùng đơn vị bit/s (bps) là vận tốc truyền bit (Bit rate), tức số bit mà hệ thống truyền trong một giây. GV. Lê Đắc Nhường Slide: 21 21/54 1.5 Hệ thống truyền dữ liệu 1.5.2.2 Vận tốc truyền tín hiệu (Baud rate)  Trong hệ thống truyền nhị phân, sóng mang chỉ được điều chế bởi một trong hai trạng thái của tín hiệu  vận tốc bit và vận tốc tín hiệu bằng nhau (số bit/s = số baud).  Trong hệ thống truyền nhị phân hai bit, số lượng bit sẽ gấp đôi số tín hiệu (vận tốc thay đổi bit nhanh gấp đôi vận tốc thay đổi sóng mang)  như vậy số bit/s gấp đôi số baud GV. Lê Đắc Nhường Slide: 22 22/54 1.5 Hệ thống truyền dữ liệu 1.5.2.3 Truyền nối tiếp và truyền song song  Truyền nối tiếp: tín hiệu lần lượt được phát đi từng bit trên cùng một đường dây. Tốc độ truyền chậm nhưng ít tốn kém hơn so với cách truyền song song. GV. Lê Đắc Nhường Slide: 23 23/54 1.5 Hệ thống truyền dữ liệu 1.5.2.3 Truyền nối tiếp và truyền song song  Truyền song song: mã ký tự được gửi đi dưới dạng song song, nghĩa là các bit được phát đi đồng thời trên các đường truyền. Tốc độ truyền song song khá nhanh nhưng phải tốn nhiều đường dây. Do đó, cách truyền này được dùng trong thực tế khi phần phát và thu ở gần nhau GV. Lê Đắc Nhường Slide: 24 24/54 1.5.2.4 Truyền đồng bộ và bất đồng bộ 1.5.2.4.1 Truyền đồng bộ (Synchronouse Transmision)  Là phương thức truyền hướng bit  Dữ liệu được truyền hình thành theo các dạng cố định bao gồm một dãy hữu hạn các bit và được chia thành các khung tin (Frame) Flag Control Data Control Flag GV. Lê Đắc Nhường Slide: 25 25/54 1.5.2.4 Truyền đồng bộ và bất đồng bộ 1.5.2.4.1 Truyền đồng bộ (Synchronouse Transmision) Mỗi Frame bao gồm các thông tin sau:  Ký hiệu đánh dấu điểm bắt đầu và kết thúc Frame (Flag)  Thông tin điều khiển đồng bộ hóa giữa bên truyền và bên nhận (Control).  Dữ liệu cần truyền (Data): là chuỗi các bit mô tả Flag Control Data Control Flag GV. Lê Đắc Nhường Slide: 26 26/54 1.5.2.4 Truyền đồng bộ và bất đồng bộ 1.5.2.4.1 Truyền đồng bộ (Synchronouse Transmision)  Ví dụ các ký tự được mã hóa bằng mã ASCII và bản tin được truyền thành từng khung tin, sự đồng bộ được thực hiện ở những khoảng thời gian giữa các khung tin của bản tin.  Do truyền một lần cả bản tin nên vận tốc truyền khá lớn, từ 2400bps, 4800bps, 9600bps cho đến hàng Mbps.  Một bất lợi của cách truyền đồng bộ là máy phát phải gửi tín hiệu xung đồng hồ để đồng bộ máy thu.  Nếu việc này không thực hiện được thì ở máy thu phải thiết kế một vòng khóa pha (PLL) để phục hồi xung đồng bộ từ dòng dữ liệu. GV. Lê Đắc Nhường Slide: 27 27/54 1.5.2.4 Truyền đồng bộ và bất đồng bộ 1.5.2.4.1 Truyền đồng bộ (Synchronouse Transmision) Việc đồng bộ hóa được thực hiện theo 2 chế độ:  Đồng bộ theo thời gian thực: thời gian tự nhiên. Ví dụ:  Ứng dụng Email, Chat tuân thủ thời gian GMT của hệ thống.  Đồng bộ theo thời gian logic: theo qui ước giữa 2 bên truyền và bên nhận. Ví dụ:  Sử dụng đồng hồ bấm trong chơi cờ vua. GV. Lê Đắc Nhường Slide: 28 28/54 1.5.2.4 Truyền đồng bộ và bất đồng bộ 1.5.2.4.2 Truyền bất đồng bộ (Asynchronouse Transmision)  Là phương thức truyền hướng ký tự  Dữ liệu được truyền có độ dài không cố định phụ thuộc vào thông tin cần truyền.  Bên truyền và bên nhận độc lập nhau trong việc sử dụng các xung đồng bộ, thường sử dụng truyền tín hiệu phát sinh theo cơ chế ngẫu nhiên về mặt thời gian GV. Lê Đắc Nhường Slide: 29 29/54 1.5.2.4 Truyền đồng bộ và bất đồng bộ 1.5.2.4.2 Truyền bất đồng bộ (Asynchronouse Transmision) Khuôn dạng dữ liệu truyền bất đồng bộ bao gồm:  Điểm bắt đầu và kết thúc gói tín (Start, Stop)  Các bit cần truyền từ d1 dn  Bit kiểm tra chẵn lẻ (Parity) dùng để kiểm tra lỗi trong chuỗi bit cần truyền Start d1 Parity Stopd2 dn GV. Lê Đắc Nhường Slide: 30 30/54 1.5.2.4 Truyền đồng bộ và bất đồng bộ 1.5.2.4.2 Truyền bất đồng bộ (Asynchronouse Transmision) Có 3 dạng của tín hiệu thường gặp trong cách truyền bất đồng bộ.  Dạng 1: Có 3 bản tin a,b,c được truyền tuần tự. Các bản tin dài ngắn khác nhau và cách nhau không đều GV. Lê Đắc Nhường Slide: 31 31/54 1.5.2.4 Truyền đồng bộ và bất đồng bộ 1.5.2.4.2 Truyền bất đồng bộ (Asynchronouse Transmision)  Dạng 2: thời gian T của các bản tin giống nhau nhưng khoảng cách các bản tin thì bất kỳ, không phải là bội số của T. Trong hai trường hợp này băng thông cần thiết tùy thuộc vào dữ liệu GV. Lê Đắc Nhường Slide: 32 32/54 1.5.2.4 Truyền đồng bộ và bất đồng bộ 1.5.2.4.2 Truyền bất đồng bộ (Asynchronouse Transmision)  Dạng 3: là một dạng khác của tín hiệu thường gặp trong các bản tin phát bằng phương pháp quét (thí dụ trong các máy FAX).  Trong trường hợp này băng thông của hệ thống tùy thuộc vào độ phân giải tín hiệu chứ không tùy thuộc vào dữ liệu. GV. Lê Đắc Nhường Slide: 33 Truyền số liệu Data Communication Lê Đắc Nhường Khoa Toán Tin - Trường Đại học Hải Phòng E-mail: Nhuongld@yahoo.com Cell Phone: 0987.394.900 1.1 Lịch sử truyền số liệu 1.2 Một số khái niệm 1.2.1 Thông tin, Dữ liệu và Tín hiệu (Information, Data & Signal) 1.2.2 Tần số, Phổ và Băng thông (Frquency, Spectrum, Bandwidth) 1.3 Kiến trúc hệ thống truyền dữ liệu (Topology) 1.4 Phương thức truyền dữ liệu (Protocol) 1.5 Hệ thống truyền dữ liệu