[email protected] Kü thuËt truyÒn sè liÖu
Lu hµnh néi bé
-3-
Ch¬ng 1:
Tæng quan
1.1. Khái quát chung
Thông tin dữ liệu là phương pháp truyền thông dùng mã nhị phân thay cho tín
hiệu.
Có thể coi lịch sử thông tin dữ liệu bắt đầu vào năm 1837 với sự phát minh điện
tín của Samuel F. B. Morse. Đó là hệ thống truyền các xung điện biểu diễn cho các
dấu chấm, vạch (tương đương với các số nhị phân 1, 0) trên các đường dây đồng nhờ
các máy cơ điện. Các tổ hợp khác nhau của các mã này thay cho các chữ, số, dấu
được gọi là mã Morse. Bản điện tín đầu tiên được phát hiện ở Anh do Charles
Wheatstone và William Cooke thực hiện nhưng hệ thống của họ phải dùng 6 đường
dây.
Năm 1840, Morse đăng ký sáng kiến về điện tín ở Mỹ và đến năm 1844 thì
đường dây điện tín đầu tiên được thiết lập giữa Baltimore và Washington D.C
Năm 1849, bản tin đầu tiên được in nhưng với vận tốc rất chậm, cho đến năm 1860
vận tốc in đạt được là 15 bps.
Công ty Điện tín Miền Tây (Western Union Telegraph Company) được thiết
lập năm 1850 ở Rochester, New York cho phép thực hiện việc trao đổi thông tin giữa
các cá nhân.
Năm 1874, Emile Baudot thiết kế được máy phát dùng phương pháp đa hợp, có
thể truyền cùng lúc 6 bản tin trên cùng một đường dây.
Năm 1876, Alexander Graham Bell đã đưa điện tín lên một bước phát triển
mới: sự ra đời của điện thoại. Thay vì chuyển bản tin thành các chuỗi mã Morse, Bell
đã cho thấy rằng người ta có thể truyền thẳng tín hiệu điện đặc trưng cho tiếng nói
trên các đường dây. Những hệ thống điện thoại đầu tiên cần các cặp đường dây khác
do chớnh cụng ty sn xut mi c ni vo h thng thụng tin quc gia. Vo thi
im ny, Hip hi thụng tin liờn bang (FCC : Federal Communication Commission)
ca M, thụng qua Tũa ỏn ti cao ó ký quyt nh Carterfone, cho phộp cỏc thit b
ca cỏc nh ch to khỏc c ni vo h thng, quyt nh ny ó tỏc ng tht s
n s ra i ca mt k ngh mi: k ngh thụng tin d liu. Theo thi gian s phỏt
trin ca k ngh ny ó a n nhng h thng thụng tin d liu s c thc hin
nhng khong cỏch ỏng k. V bõy gi, vi s phỏt trin v bo ca mỏy tớnh ,
cụng ngh ch to IC a chc nng, kh nng to ln ca cỏp quang v h thng v
tinh a tnh, thụng tin d liu s ó tr thnh ph bin v cú mt sc mnh n k l,
nú cú th tha món nhiu yờu cu v thụng tin liờn lc ca mi ngi trờn ton cu
trong mt khong thi gian rt ngn.
Chng ny cp n mt s khỏi nim chung v tỡm hiu mt cỏch s lc
cỏc h thng truyn tng t, h thng truyn s cựng mt s tớnh cht c bn ca
chỳng.
1.2. Mô hình của hệ thống truyền thông
1.2.1. Giới thiệu về truyền thông máy tính
+ Từ trớc năm 1980 đã chứng kiến sự hợp nhất các nghành khoa học máy tính
với truyền số liệu, nó kéo theo sự hợp nhất các ngành kỹ thuật, sản xuất, và các công
ty thành nghành công nghiệp truyền thông máy tính. Nh vậy khi nói đến truyền số
liệu ta phải xem xét nó dới những quan điểm mới sau đây:
- Không có sự khác nhau cơ bản giữa việc truyền số liệu (các thiết bị truyền và
chuyển mạch) và xử lý các số liệu (máy tính).
- Không có sự khác biệt giữa truyền số liệu và tiếng nói hay hình ảnh.
- Trên đờng truyền có rất nhiều vấn đề ảnh hởng đến số liệu nên phải có khối
xử lý số liệu.
- Danh giới giữa hệ thống máy tính PC, MainFrame, MiniComputer, Local
NetWork không đặt thành vấn đề chính.
Cuộc cách mạng truyền thông máy tính đã làm phát triển hệ thống truyền và xử
lý tất cả các loại số liệu và thông tin, làm cho số liệu và thông tin có thể đợc truyền
khắp thế giới một cách rễ dàng và nhanh chóng.
khi nhận đợc số liệu, số liệu sẽ sinh ra thông tin (information).
- Trong sơ đồ trên thông tin m (information) đợc lu trữ trong thiết bị vào
(Device Input), thiết bị vào này chứa đựng các thông tin cần thiết cho quá trình truyền
tin, sau đó biến đổi tập các tin tức nguyên thuỷ có ở nguồn tin trở thành tập các tin tức
số liệu g hay dạng truyền biểu diễn theo thời gian g(t) Tập các số liệu g(t) đợc
truyền đi nhng rõ dàng cha phù hợp với đờng truyền, để truyền trên kênh, tín hiệu
đợc biến đổi thành S(t) khối Tranmistter, khối Tranmister có thể là khối điều chế số
liệu để phù hợp với kênh truyền.
Ví dụ:
Số liệu muốn truyền trên kênh điện thoại thì phải có Modem để biến đổi
từ tín hiệu số (digital) sang tín hiệu tơng tự (analog) và ngợc lại.
- Khối kênh truyền (Tranmision Medium) nó chính là các thành phần hay các
ký tự của kênh truyền, đây chính là môi trờng truyền dẫn tín hiệu và là vật mang tin
từ nơi phát đến nơi thu và có thể là cáp song hành, cáp đồng trục, cáp quang, vi ba mặt
đất, vi ba vệ tinh
- Khối nhận tin Recever: nhận tín hiệu từ kệnh truyền (S(t) đến Recever trở
thành R(t), nói chung R(t) # S(t) ) có nhiệm vụ biến đổi ngợc trở lại so với khối điều
chế hay gọi là giải điều chế, khối này cố gắng khôi phục tin tức về nguyên dạng ban
đầu nh trớc khi nó đợc đa vào thiết bị biến đổi để truyền trên kênh truyền, nó
đợc lu trữ dạng g'(t) hoặc dạng số liệu g', và chúng đợc biểu diễn ở thiết bị ra m'.
- Ta dùng thuật ngữ truyền số liệu ở đây là thể hiện từ giai đoạn 2 đến 5 trong
sơ đồ khối truyền tin ở trên .
- Để làm rõ các khái niệm trên, ta xét hai ví dụ về th điện tử và nói truyện điện
thoại.
1
Input
Information
m
2
Input
Device
Tranmister
Tranmission
midium
Receiver
Output
device
Generated by Foxit PDF Creator â Foxit Software
http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
[email protected] Kỹ thuật truyền số liệu
Lu hành nội bộ
-6-
Ví dụ 1: Trong trờng hợp th điện tử, thiết bị đầu vào (đầu ra) và thiết bị
truyền là máy tính PC của ngời muốn gửi thông báo cho ngời khác, ví dụ dòng
thông báo là "Hà nội hôm nay trời ma " (m), xâu ký tự trên chính là thông tin đợc
ngời gửi đa vào máy tính = cách gõ vào bàn phím (Input Device) .
Xâu các ký tự đợc lu trữ vào bộ đệm hoặc bộ nhớ của máy tính, ta có thể xem
đó là chuỗi các ký tự (g), hay chuỗi các bít (g). Chuỗi các bít hay các ký tự gọi là số
liệu.
Máy tính đợc nối với các môi trờng truyền trung gian nh đờng điện thoại,
hay mạng nội bộ bởi thiết bị vào ra (Tranmister), ví dụ Card mạng nội bộ hay Modem.
Số liệu vào đợc truyền qua thiết bị truyền thành chuỗi các bít G(t) hay chuỗi các mức
điện áp g(t) trên Bus hay trên cáp truyền. Thiết bị truyền đợc nối trực tiếp với môi
- Hệ thống kiểu bán song công: Hệ thống này thì tín hiệu có thể truyền theo
hớng nào cũng đợc nhng tín hiệu không thể truyền theo cả hai hớng trong cùng
một thời điểm.
Ví dụ:
Generated by Foxit PDF Creator â Foxit Software
http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
[email protected] Kỹ thuật truyền số liệu
Lu hành nội bộ
-7-
- Hai máy tính đợc nối với nhau qua cổng LTP1, 2 máy tính đều có thể vừa
thu, vừa phát nhng cùng một thời điểm thì không thể cùng thu và cùng phát.
- Máy bộ đàm, có khả năng vừa phát, vừa thu nhng khi đang thu thì không thể
phát và ngợc lại. Để chuyển đổi giữa chế độ thu hay phát ngời ta dùng một bộ
chuyển mạch.
- Hệ thống kiểu song công: Tín hiệu có thể truyền đồng thời theo 2 hớng trong
cùng một thời điểm.
Ví dụ: Hệ thống nói chuyện điện thoại.
Căn cứ vào dạng tín hiệu của nguồn ta chia hệ thống truyền thành 2 dạng :
+ Hệ thống truyền tin liên tục : các tín hiệu liên tục đợc đa thẳng vào kênh
truyền hoặc qua một số phép biến đổi cho phù hợp với đặc điểm của kênh truyền
nhng tín hiệu đợc truyền vẫn là tín hiệu liên tục.
Ví dụ:
Nh hệ thống phát thanh, tin tức truyền tải là âm thanh đợc gửi vào
sóng mang và đợc biển đổi liên tục theo thời gian (tín hiệu liên tục) đợc bức xạ vào
không gian (môi trờng truyền dẫn, kênh truyền) đến mày thu. Nh vậy tín hiệu đợc
đa lên kênh truyền tồn tại dới dạng liên tục.
+ Hệ thống truyền tin rời rạc: Các tín hiệu đợc đa vào kênh truyền là các tín
Nguồn tin có thể đợc truyền theo 1 nhịp thời gian nào đó có thể truyền đồng
bộ (Syschrone) và dị bộ (không đồng bộ - Asynchrone)
+ Đồng bộ: Quá trình truyền và nhận sảy ra gần nh đồng thời (có sự trễ do vận
tốc truyền trên đờng dây) theo từng bit hay theo nhóm bits do một máy phát xung
nhịp tạo ra, trong một khung tin, có các bít đánh dấu đầu và cuối đoạn tin.
- Phơng pháp này có đặc điểm sau:
- Nhanh vì phát và nhận hầu nh đồng thời.
- Không tin cậy, dễ mất tin
- Luôn đòi hỏi nguồn phát và nguồn thu phải sẵn sàng chao đổi tin.
+ Không đồng bộ: Việc phát và nhận sảy ra không đồng thời, không cùng một
nhịp do hai máy phát nhịp thời gian khác nhau điều khiển. Dạng tin phát ra và thu
không giống nhau vì có xen các bít Start, Stop, Parity để đáng dấu đầu và cuối đoạn
tin.
Quá trình phát và nhận diễn ra theo trình tự sau:
- Nguồn phát và nguồn nhận đa tín hiệu yêu cầu trao đổi tin (hay sẵn sàng trao
đổi tin)
- Nguồn nhận hoặc nguồn phát đa tín hiệu xác nhận (chấp nhận, yêu cầu)
- Nguồn phát đa tín hiệu vào đờng dây số liệu để ghi vào thanh ghi số liệu
đệm của TBN
- Nguồn nhận nhận số liệu từ TBN
Đặc điểm của phép truyền này.
- Tin cậy: (Theo phơng thức hỏi - đáp bắt tay Shake hand, or hội thoại)
- Chậm, tốn thiết bị (vì có cơ chế hỏi đáp và bộ đệm số liệu)
1.1.5. Mạng truyền số liệu
- Trờng hợp đơn giản nếu chỉ có 2 máy tính nối với nhau và đợc đặt tại 1
phòng làm việc thì phơng tiện truyền số liệu chỉ cần 1 liên kết điểm nối điểm .
- Tuy nhiên nếu chúng đợc đặt ở các vị trí khác nhau trong 1 thành phố hay 1
quốc gia thì không thức tế nếu đấu nối mỗi cặp máy một đôi dây do đó phải cần đến
các phơng tiện truyền tải công cộng cho tất cả các liên kết (trờng hợp này đợc
1.2. Thông tin và sự trao đổi thông tin giữa các thiết bị đầu cuối
1.2.1. Thông tin và sự mã hoá thông tin
Generated by Foxit PDF Creator â Foxit Software
http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
[email protected] Kỹ thuật truyền số liệu
Lu hành nội bộ
-10-
- Các thông tin có nhiều dạng, tuy nhiên máy tính hay các thiết bị đầu cuối chỉ
có thể nhận biết dãy các tín hiệu 0 hay 1. Trớc khi truyền chúng ta cần phải chuyển
các thông tin về dạng nhị phân để thực hiện vấn đề phù hợp dữ liệu cho máy tính,
đồng thời cũng cần phải có dấu hiệu nào đó cho phép con ngời có thể hiểu đợc khi
nhận các thông tin nhị phân. Vì nhu cầu đó là nguyên nhân cho việc ra đời các bộ mã.
Các bộ mã là tập hợp một số giới hạn các tổ hợp nhị phân, mỗi tổ hợp bít nhị phân
mang ý nghĩa của một ký tự nào đó tuỳ theo sự quy định của từng bộ mã. Số lợng các
bit nhị phân trong 1 tổ hợp bit nói nên quy mô của 1 bộ mã hay lợng ký tự chứa trong
bộ mã.
1.2.1.1. Mã và bảng chữ
- Mã là tập hợp các quy tắc, ký hiệu dùng để biểu diễn các thông tin, 1 mã gồm
nhiều các từ mã, mỗi từ mã biểu diễn cho 1 thông tin, thông tin có thể là những phép
tính, biểu thức Boolean, thông báo,
Trong kỹ thuật số ngời ta hay dùng mã số nhị phân nó gồm một dãy các chữ số
mà mỗi số hạng trong dãy đó hoặc chỉ có thể mang số 0 hoặc số 1 (tợng trng cho 2
mức điện áp âm và dơng), mỗi số hạng trong mã số nhị phân gọi là bits.
- Độ dài của từ mã phụ thuộc vào giá trị của ký hiệu hay số cột nhị phân của ký
tự mà ta muốn biểu diễn. Ta biết rằng với hai phần tử nhị phân ta có thể nhận đợc 2
2
kiểm tra phải bảo đảm để tổng số bít 1 trong mã kể cả bít kiểm tra là chẵn.
+ Mã ASCII(Americal Standard Code infomation Interchange) Đây là phơng
pháp mã hoá dùng 7 bít nhị phân và một bit kiểm tra chẵn lẻ do ngời Mỹ đa ra và
đợc tổ chức tiêu chuẩn thế giới chấp nhận, cho phép sử dụng rộng rãi. Với mã này có
Generated by Foxit PDF Creator â Foxit Software
http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
[email protected] Kỹ thuật truyền số liệu
Lu hành nội bộ
-11-
thể bểu diễn đợc 128 ký hiệu khác nhau bao gồm các ký hiệu điều khiển, các chữ cái
và 1 số ký hiệu đặc biệt khác.
- 32 ký tự đầu tiên chủ yếu dùng trong truyền tin đợc liệt kê dới đây
Mã Ký tự Mô tả
0 Null
1 SOH Start of heading
2 STX Start of Text
3 ETX End of Text
4 EOT End of Tranmision
5 ENQ Enquiry: đợc dùng để bắt tay
6 ACK Acknowledges
7 BEL Rings the terminal bell
8 BS Backspace
9 HT Horizontal
10 LF Line feed
11 VT Vertical Tab
12 FF Form feed
13 CR Carriage return
-12-1.2.1.3. Các đơn vị dữ liệu
- Theo đơn vị đo lờng dung lợng thông tin thì đơn vị cơ bản byte, một byte là
tổ hợp gồm 8 bit có giá trị lớn nhất bằng 2
8
=256.
1Kb = 2
10
byte = 1024 byte
1Mb = 2
10
Kb = 1024 Kb
1Gb = 2
10
Mb = 1024 Mb
1Tb = 2
10
Gb = 1024 Gb
- Trong kỹ thuật truyền số liệu đôi khi xem các đơn vị dữ liệu truyền dới dạng
một ký tự hay một khối gồm nhiều ký tự. Việc nhóm các ký tự lại thành một khối
đợc gọi là đóng gói dữ liệu và khối dữ liệu đợc xem nh một đơn vị dữ liệu truyèen
trong một giao thức nào đó. Một khối dữ liệu nh vậy đợc xem là một gói (packet)
hay một khùg (frame).
- Dung lợng bộ nhớ =(Không gian địa chỉ nhớ)*(kích thớc 1 đơn vị nhớ)
- Không gian địa chỉ nhớ=2
(số chân địa chỉ của CPU)
1.2.2. Sự trao đổi thông tin giữa các thiết bị đầu cuối
- Thiết bị đầu cuối (Terminal) là các thiết bị phát hay thu các thông tin qua
Lu hành nội bộ
-13-
- Khi thu, dữ liệu trớc tiên đợc lạp vào thanh ghi dịch của bộ thu (Receiver
Shift Register), từ đây nó lại đợc truyền tới thanh ghi dữ liệu của bộ thu (Receiver
Data Register), các bít chẵn lẻ, Start, Stop sẽ đợc UART tách ra và kiểm tra bít chẵn
lẻ xem có lỗi trong quá trình truyền không ? Nếu không có lỗi thì thôi, có lỗi thì yêu
cầu bên phát phát lại ký tự.
Tất cả các công việc này đều đợc bộ thu phát truyền nhận dị bộ vạn năng
UART thực hiện.
1.2.2.2. Truyền file
- Vấn đề truyền file từ máy tính này đến máy tính khác là một việc làm thờng
xuyên và cần thiết trong hệ thống truyền thông máy tính. Ví dụ: Chúng ta có thể soạn
thảo 1 bức th gửi lên máy tính sau đó truyền cho máy tính của ngời nhận file chứa
nội dung của bức th, file này đợc tách thành từng gói, độ lớn của gói tin phụ thuộc
vào độ lớn của các thanh ghi đợi phát, thanh ghi dữ liệu và phụ thuộc vào các giao
thức truyền file đợc lựa chọn ở bên thu sẽ thu từng gói tin này rối ghép lại thành
file. Nh vậy thay ví việc ta phải đa đĩa mềm hoặc in thông tin ra giấy rồi đa cho
ngời nhận thì ta thực hiện thao tác truyền đến máy tính của ngời nhận file chứa nội
dung đó, công việc đợc thực hiện đơn giản hơn rất nhiều.
Quá trình truyền file đợc sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau, nhng chúng
cũng nảy sinh nhiều vấn đề phức tạp nh:
- Độ dài của ký tự truyền: (các file văn bản, hình ảnh, âm thanh, )
- Các ký tự điều khiển:(các ký tự quy định nhận dạng khối dữ liệu truyền)
- Độ lớn của khối d liệu truyền (đợc quy định trong giao thức truyền)
- Vấn đề bắt tay
- Vấn đề kiểm soát lỗi (do đờng truyền thờng xuyên có nhiễu, )
1.2.2.3. Vấn đề đồng bộ trong khi truyền dữ liệu
phân 0 với mức điện thế V. Khi nhận các tìn hiệu điện thế này, thiết bị thu sẽ dịch
+V thành 1 và
-V thành 0. Trong thực tế, các tín hiệu điện đợc truyền đi bị suy giảm và biến dạng
bởi môi trờng truyền, đôi khi bộ thu không thể phân tách đâu là tín hiệu 1 và đâu là
tín hiệu 0.
Sự phụ thuộc đó bao gồm:
+ Loại môi trờng truyền
+ Tốc độ bit đang truyền
+ Cự ly giữa hai thiết bị truyền
- Môi trờng truyền có thể truyền dẫn định hớng hoặc không định hớng.
Trong cả hai trờng hợp, sự liên lạc đều dùng sóng điện từ. Trong trờng hợp truyền
có định hớng(có dây dẫn), sóng điện từ sẽ theo một con đờng vật lý nh : dây song
hành, cáp đồng trục, sợi quang ,
Trong trờng hợp truyền không định hớng, có nghĩa là sóng điện từ không
theo vật dẫn nào : ví dụ nh sóng điện từ lan truyền trong không khí, chân không
hoặc qua nớc biển.
2.2 Các dạng tín hiệu và sự biểu diễn tín hiệu.
- Tín hiệu đợc phát từ bộ phận phát và truyền qua môi trờng truyền dẫn để
đến bộ phận thu .Tín hiệu là một hàm của thời gian, nhng nó cũng có thể đợc biểu
diễn là một hàm của tần số (có nghĩa là tín hiệu bao gồm nhiều thành phần tần số
khác nhau), ngời ta có thể khảo sát tín hiệu theo quan điểm thời gian và cũng có
thể theo quan điểm tần số.
+ Theo quan điểm thời gian :
Generated by Foxit PDF Creator â Foxit Software
http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
[email protected] Kỹ thuật truyền số liệu
Lu hành nội bộ
-15-
Nghĩa là sau khoảng thời gian t tín hiệu lại lặp lại nh cũ, nếu không thoả mãn
điều kiện trên thì tín hiệu đó không phải là tín hiệu tuần hoàn.
+ Một tín hiệu điều hoà có 3 tham số đặc trng : Biên độ (A), tần số (f) và góc
pha ().
- Biên độ là giá trị tức thời của tín hiệu tại thời gian nào đó và thờng đợc tính
là volt(v).
- Tần số là số chu kỳ của tín hiệu xảy ra trong 1giây. Nó là giá trị đảo của chu
kỳ T. (f = 1/ T ) đơn vị (Hz).
- Pha là giá trị đo vị trí tơng đối theo thời gian trong của chu kỳ tín hiệu Một
chu kỳ tín hiệu có 2 radian = 360
0
.
Ta có thể biểu diễn tín hiệu hình sin trong dạng:
s(t) =A sin (2f - t+ ) . Trong đó : A: Biên độ cực đại.
Generated by Foxit PDF Creator â Foxit Software
http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
[email protected] Kỹ thuật truyền số liệu
Lu hành nội bộ
-16-
f : Tần số .
: Góc pha
- Với tín hiệu đợc biểu diễn tuần hoàn có dạng :
s(t) = A sin(2ft) hoặc s(t)= A cos(2ft - /2).
+ Quan điểm theo tần số : Tín hiệu là một hàm của tần số. Với tín hiệu bất kỳ
đều có thể đợc biểu diễn bởi nhiều tín hiệu hình sin có tần số thay đổi .
2.3. Tín hiệu truyền - nhận.
Ví dụ: Một kênh truyền giữa 2 DTE đợc thiết lập từ 3 phần
+ Phần thứ nhất có sự suy giảm 16 dB
+ Phần thứ hai khuếch đại 20 dB
+ Phần thứ ba suy giảm 10 dB
Giả sử năng lợng có ý nghĩa đợc truyền là 400 mW. Hãy xác định mức năng
lợng ở đầu ra của kênh.
Ta có: Phần 1: 16 = 10Log
10
(400/P1)
1,6=Log
10
(400/P1) = Log
10
(10)
1,6
= Log
10
(400/P1)
Generated by Foxit PDF Creator â Foxit Software
http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
[email protected] Kỹ thuật truyền số liệu
Lu hành nội bộ
-17-
10
1,6
= (400/P2) P2=400/10
1,6
thu.
- Tín hiệu thu đợc không đủ lớn để đảm bảo tỉ số S/N(Tín hiệu/nhiễu) đủ theo
yêu cầu dẫn đến sai số .
+ Khắc phục hiện tợng này bằng cách tăng công suất tín hiệu nơi phát, giảm
khoảng cách hoặc lắp đặt các trạm khuyếch đại tín hiệu trung gian( Repeater).
2.3.2. Băng thông bị giới hạn
+ Bất kỳ một kênh hay đờng truyền nào: cáp soắn, cáp đồng trục, radio,
đều có một băng thông xác định liên hệ với nó, băng thông chỉ ra các thành phần tần
số nào của tín hiệu sẽ đợc truyền qua kênh mà không bị suy giảm. Do đó khi truyền
dữ liệu qua một kênh cần phải đánh giá ảnh hởng băng thông của kênh đối với tín
hiệu số đợc truyền.
+ Thông thờng phải dùng phơng pháp toán học để đánh giá, công cụ thờng
đợc dùng nhất là phơng pháp phân tích Fourier. Phân tích Fourier cho rằng
bất kỳ tín hiệu tuần hoàn nào đều đợc hình thành từ một dãy xác định các
thành phần tânf số riêng biệt. Chu kỳ của tín hiệu xác định thành phần tần số cơ
bản.
2.3.3. Sự biến dạng do trễ pha
+ Tốc độ lan truyền của 1 tín hiệu thuần nhất dọc thao 1 đờng truyền thay đổi
tuỳ theo tần số. Do đó khi truyền 1 tín hiệu số, các thành phần tần số khác nhau tạo
nên nó sẽ đến máy thu với độ trễ pha khác nhau. (tần số lớn sẽ đến trớc, nhỏ đến sau)
Generated by Foxit PDF Creator â Foxit Software
http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
[email protected] Kỹ thuật truyền số liệu
Lu hành nội bộ
-18-
nó sẽ đến máy thu với độ trễ pha khác nhau, dẫn đến biến dạng do trễ của tín hiệu tại
máy thu.
(S/N)
Do đó: 20 = 10 Log
10
(S/N) (chia 2 vế cho 10 ta có)
2 = Log
10
(S/N)
2 Log
10
(10) = Log
10
(S/N)
Log
10
(10) = Log
10
(S/N)
1/2
(S/N)
1/2
= 10
(S/N) = 100
C = W Log
2
(1+(S/N))
C = 3000 Log
2
(1+100) = 19 963 (bps)
Các nguyên nhân gây nhiễu có thể do 4 loại sau:
+ Nhiễu nhiệt độ (nhiễu trắng): Là nhiễu đợc tạo ra do sự vận chuyển điện tử
hớng và đờng truyền không định hớng:
Đờng truyền có định hớng chính là đờng truyền vật lý nối liền giữa 2 thiết bị
phát và thiết bị thu nh cáp đồng trục, cáp song hành, cáp quang,
+ Đờng truyền không định hớng: Đây là qúa trình truyền lan bằng sóng vi ba,
sóng vô tuyến, sóng radio trong không khí, nớc biển,
Generated by Foxit PDF Creator â Foxit Software
http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
[email protected] Kỹ thuật truyền số liệu
Lu hành nội bộ
-20-
Cặp đơn
Các đầu nối cáp
Nhóm dây
2.4.1. Cáp song hành
- Đây là cặp dây dẫn vật lý gốm
2 sợi đợc đặt song song với nhau.
Thông thờng nhiều cặp dây nh
vậy đợc đặt chung trong một vỏ
bọc. Đợc dùng để truyền tín hiệu
liên tục (Analog) cũng nh tín hiệu
số (Digital) nh đờng dây điện
http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
[email protected] Kỹ thuật truyền số liệu
Lu hành nội bộ
-21-1.3.4.3. Cáp quang
- Đây là một loại dây dẫn
đặc biệt mang thông tin (khác với
các loại cáp bằng kim loại) dới
dạng các trùm dao động của sóng
ánh sáng trong sợi thuỷ tinh.
- Sóng ánh sáng có băng
thông rộng hơn sóng điện từ, điều
này cho phép cáp quang đạt đợc
tốc độ truyền rất cao lên đến
hàng trăm M bps. Sóng ánh sáng
cùng miễn dịch đối với các
nhiễu điện từ và nhiễu xuyên âm.
- Cáp quang cũng cực kỳ
tiện dụng trong việc truyền các
tín hiệu có nhu cầu bảo mật cao, vì rất khó câu trộm về mặt vật lý.
+ Cấu tạo: Một sợi cáp quang có trục nhỏ bao gồm 3 phần: lõi, lớp bảo vệ và
vỏ áo ngoài. Phần lõi gồm một sợi thuỷ tinh đợc bọc bởi một lớp phủ bảo vệ ngăn
ngừa bất kỳ nguồn sáng nào từ bên ngoài. Tín hiệu ánh sáng phát ra bởi một bộ phát
quang, thiết bị chuyển đổi từ tín hiệu thông thờng thành tín hiệu quang. Một bộ thu
quang đợc dùng để chuyển ngợc lại ( từ quang sang điện) tại mày thu.
- Sợi quang gồm 2 phần lõi và lớp phủ thuỷ tinh. ánh sáng lan truyền dọc theo
của vệ tinh đợc chọn sao cho đờng truyền thẳng với trạm thu phát ở mặt đất
- Hệ thống truyền thông sử dụng sóng mang cực ngắn, thông tin truyền thông
qua một trạm trung gian đợc đạt trên một vệ tinh nhân tạo. Vệ tinh này sẽ tiếp nhận
sóng phát từ một trạm trên mặt đất, sau đó sẽ phát các tín hiệu thu đợc trở lại mặt đất,
để các trạm thu viba khác trên mặt đất có thể thu đợc tín hiệu ấy. - Đợc sử dụng để phân phối truyền hình, điện thoại với khoảng cách xa và sử
dụng rộng rãi trong mạng thông tin liên lạc, mạng thơng mại,
- Thông qua vệ tinh, thông tin có thể đợc phủ khắp toàn cầu với chất lợng rất cao.
- Đặc tính truyền: Phạm vi tần số tốt nhất cho truyền vệ tinh trong khoảng 1
10GHz, dới 1GHz sẽ bị ảnh hởng nhiễu từ thiên nhiên, mặt trời, tầng khí quyển.
Trên 10GHz tín hiệu về bị suy giảm trong tầng khí quyển. Tín hiệu truyền từ vệ tinh
và trên vệ tinh xuống có băng tần khác nhau.
1.3.4.5. Đờng truyền viba
- Đây là phơng pháp truyền
thông tin trên một loại sóng
mang cực ngắn, đợc thu bởi
ăngten Parabol (Ăngten Viba ) với
kích thớc khoảng 10 feet (1feet
0.3084 m) đợc đặt cố định.
Ăngten này phải đợc đặt ở độ cao
thích hợp sao cho giữa 2 ăngten
hkd .14.7
Generated by Foxit PDF Creator â Foxit Software
http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
[email protected] Kỹ thuật truyền số liệu
Lu hành nội bộ
km8213314.7
2
4
log10
d
L
(db)
Generated by Foxit PDF Creator â Foxit Software
http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
[email protected] Kỹ thuật truyền số liệu
dấu đại số, nh cùng dơng hay cùng âm. Ngợc lại, nếu một trạng thái logic đợc
đặc trng bằng mức điện áp dơng, còn trạng thái kia đợc đặc trng bằng mức điện
áp âm thì tín hiệu số đợc gọi là lỡng cực (bipolar). Dữ liệu
NRZ
-
L
NRZI
AMI
Pseudo-
ternay
Nh vậy, mã nhiều mức đã khắc phục đợc khá nhiều nhợc điểm của mã NRZ,
tuy nhiên cũng phảI trả một giá nhất định. Trong mã này mỗi tín hiệu đờng dây có
thể ở một trong 3 mức, tức có khả năng mang Log
2
3 = 1,58 bít, song chỉ ding để biểu
diễn một bít thông tin. Bởi vậy, mã nhiều mức không hiệu suất bằng NRZ. Ta cũng có
thể they điều này qua một khía cạnh khác, vớimã nhiều mức ở đầu thu cần phân biệt 3
trạng thái +A, -A và 0 so với 2 trạng thái của các mã khác, điều này đòi hỏi công suất
tín hiệu cần lớn hơn 3 db so với các mã đó (xem hình 3.3). Nói cách khác, với cùng
một tỷ số tín/tạp, tỷ số lỗi bít của NRZ nhỏ hơn đáng kể so với mã nhiều mức.
*/ Mã hai pha (Biphase).
Khắc phục các nhợc điểm của NRZ còn có một cách thức tiếp cận khác. Điển
hình cho cách thức này là mã Machester. Trong mã này. luôn có chuyển đổi mức tại
chính giữa thời gian tồn tại của bít. Chuyển đổi này sẽ cho phép khôI phục xung đồng
bộ tại đầu thu. Trong mã Machester, chuyển đổi từ thấp lên cao đại diện cho logic 1
còn chuyển đổi từ cao xuống thấp đại diện cho mức logic 0.
Ưu điểm cơ bản của mã hai pha là đảm bảo đồng bộ vững chắc. Phổ tần cũng
01,4
1,2
1,81,62
HDB3
NRZ
-
I
;
NRZ
-
L
Manchester
Tần số f/R
* Kỹ thuật thay thế
Kỹ thuật hai pha đợc dùng rộng rãi trong mạng LAN với khoảng cách hạn chế,
song ít đợc dùng trong các ứng dụng đờng dài vì khi này, băng thông đờng truyền
là một tài nguyên quý giá. Kỹ thuật thay thế tận dụng các u điểm của mã nhiều mức
nh AMI, song thay thế dãy số không có chuyển đổi bằng một dãy quy ớc khác
nhằm khắc phục nhợc điểm dễ mất đồng bộ của các loại mã này.
Dãy mã thay thế cần thoả mãn các điều kiện:
Không có thành phần một chiều.
Phải có chuyển đổi trong dãy.
Không làm giảm tốc độ dữ liệu.
Có khả năng phát hiện một số lỗi.
Hình 3.3: Xác suất lỗi bit lý thuyết với các loại mã khác nhau
Xác suất lỗi
10
-
6
10
-
5
10
10
-
3
10
-
2
10
-
1
10
0
Generated by Foxit PDF Creator â Foxit Software
http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
[email protected] Kỹ thuật truyền số liệu
Lu hành nội bộ
-27-Số 1 xung kể từ lần thay thế trớc Cực tính của xung
đứng trớc
Lẻ Chẵn
- 000 - + 00 +
+ 000 + - 00 -
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
000
0
V
B
0
0 V
B
0
0
V
AMI
B8ZS
DB3
Generated by Foxit PDF Creator â Foxit Software
http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
Copyright: Tài liệu đại học ©