Nghiên cứu hệ thống truyền thông dữ liệu phục vụ chống thất thoát nước sạch ở Hà Nội

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

PHẠM DUY CHÙY

NGHIÊN CỨU HE THONG TRUYEN THONG DU LIEU

PHUC VU CHONG THAT THOAT NUOC SACH O HA NOI

CHUYEN NGANH: HE THONG THONG TIN

MA SO : 60.48.01.04

HÀ NOI - 2015

Luận văn được hoàn thành tại:

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIÊN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Hữu Lập

Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông

Phản biện 1: PGS.TS Đoàn Văn Ban

Viện Công nghệ Thông tin-Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Phản biện 2: TS Phạm Văn Cường

Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đông châm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công

nghệ Bưu chính Viễn Thông.

Vào lúc: 08 giờ 30 phút, ngày 20 tháng 09 năm 2015

Có thé tìm hiéu luận văn tại:

- Thu viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông

MỞ DAU

Hiện nay với xu thế số hóa toàn cầu, chúng ta đang sống trong thời đại công

nghệ số Các thiết bị được kết nối, giao tiếp với nhau ngày càng thông minh hơn Trong đó mạng Internet được ứng dụng và phát triển mạnh mẽ, cho phép các điện thoại thông minh và các loại máy tính trao đôi thông tin, truyền số liệu một cách nhanh chóng và thuận tiện Trong xu thế đưa công nghệ thông tin ứng dụng vào các lĩnh vực trong đời sống đời sống hằng ngày như: y tế, xăng dầu, điện, nước vv Bản chất mọi hoạt động của mỗi ngành đều xoay quanh công tác liên quan đến an

sinh xã hội và quản lý rủi ro.

Với mục đích đưa những tiến bộ công nghệ vào phục vụ cho cuộc sống, học

viên xin chọn đề tài nghiên cứu “Nghién cứu hệ thông truyền thông dữ liệu phục

vụ chong thất thoát nước sạch ở Hà Nội”

Tại Việt Nam hiện nay có nhiều công trình nghiên cứu khoa học xung quanh van đề truyền tin như: Truyền và xử lý ảnh 3D hỗ trợ chuẩn đoán bệnh ứng dụng trong y tế Truyền số liệu lượng người lưu động trên đường phố qua hệ thống giao

thông thông minh Ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh trên robot cứu hộ và tìm đường Hệ

thống truyền thông tin dữ liệu phục vụ chống thất thoát nước sạch ở Hà Nội là đề tài

có tính thời sự cao mà học viên quan tâm thực hiện.

Do đó, có thể khăng định đây là luận văn nghiên cứu một cách hệ thống và

toàn diện về giám sát an toàn và quản trị rủi ro, chống được thất thoát thất thu của

doanh nghiệp.

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là tập trung đi sâu vào một số giải pháp giám sát, quản lý lưu lượng nước, đánh giá hệ thống trên địa bàn ở Hà Nội Các

công nghệ lưu trữ và truyền số liệu thông qua các phương tiện truyền dẫn hữu tuyến

và vô tuyến (di động và mạng Internet).

Kết hợp lý thuyết và thực nghiệm ứng dụng công nghệ truyền số liệu vào việc quản lý và giám sát lưu lượng nước tiễn hành theo các bước sau:

a Về cơ sở lý luận: Nghiên cứu các thuật toán gồm.

+ Toán tôi ưu, phân tích số và toán học ứng dụng + Cơ sở lý thuyết kỹ thuật lưu lượng truyền thông.

b Về cơ sở thực tiễn: Các phương pháp thu thập và xử lý thông tin như.

+ Thu thập dữ liệu.

+ Phân tích các tài liệu và thông tin liên quan.

+ Sử dụng công cụ toán học dé phân tích, mô hình hóa và biểu diễn kết quả ở dạng bảng biểu, dé thị, sơ dé.

+ Đánh giá thực trạng của hệ thống trước và sau khi ứng dụng khoa học công

nghệ vao trong đo lường

II NOI DUNG

Luận văn được trình bay thành 3 chương như sau:

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE HE THONG TRUYEN THONG DỮ LIEU

QUAN LÝ CUNG CAP NƯỚC SẠCH.

Trong chương này học viên trình bày tổng quan về vấn đề nghiên cứu bao gồm: Phân tích, đánh giá phương pháp truyền dữ liệu từ đầu vào đến đầu ra và một số tính toán xác định trên cơ sở lý thuyết, dữ liệu đầu vào hệ thống của nguyên lý ghi từ Phần kết luận chương, tóm tắt ngăn gọn những nội dung chính đã trình bày và nhân mạnh những kết quả sẽ được sử dụng trong các chương tiếp theo.

CHƯƠNG 2: CAC GIAO TIEP KET NÓI VA XU LY DU LIEU TRUYEN.

Trong chương này trình bày một số phương thức truyền truyền dit liệu Các phương pháp thu thập và xử lý thông tin Các chế độ truyền dữ liệu trong việc đồng bộ và không đồng bộ dữ liệu Kiểm soát lỗi, mã hóa và giải mã thông tin qua 2 chiều Kết luận chương, học viên tóm tắt các nội dung chính trình bày trong

chương, sự liên hệ với chương trước và dẫn dắt đến chương sau trên nền tảng liên

kết giữa cơ sở lý thuyết và cơ sở thực tiễn trong chương tiếp theo.

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HE THONG TRUYEN THONG DU LIEU TẠI CONG TY NƯỚC SẠCH HA NỘI.

Giới thiệu về mô hình truyền số liệu và mô hình ứng dụng truyền số liệu trong thực tế Các phương thức truyền tin thông qua điện thoại thông minh, từ đó giải

quyết được bài toán nguồn nhân lực Đáp ứng được nhu cầu ứng dụng công nghệ

thông tin vào đo lường, giảm được rủi ro trong việc giám sát, quản lý chống thất thoát và thất thu nguồn nước sạch của Hà Nội Cuối cùng, phần “kết luận và định hướng nghiên cứu tiếp” gồm hai mục như tiêu đề, được trình bày một cách tóm tắt.

Trong phần kết luận gồm ý tưởng, kết quả nghiên cứu về lý luận, thực tiễn và các

đóng góp trong lĩnh vực nghiên cứu Trong nội dung của chương | và chương 2 là

cơ sở lý thuyết làm nền tảng cho ứng dụng thực tế trong đo lường Sự tách biệt

thành 3 chương trong cách bố cục ở đây có hàm ý nhắn mạnh các kết quả đặc tính hóa lưu lượng thu được do triển khai thực nghiệm thời gian thực tại Hà Nội.

CHƯƠNG 1

TONG QUAN VE HE THONG TRUYEN THONG DU LIEU

QUAN LY CUNG CAP NƯỚC SẠCH

1.1 Giới thiệu hệ thống.

Ngày nay có rất nhiều mô hình truyền thông dữ liệu trong trong các lĩnh vực truyền hình kỹ thuật số, giao thông, y tế đã và đang được ứng dụng trong thực tế Chính vi vậy hệ thống truyền thông thông dữ liệu quản lý cung cấp nước sạch, là dé tài nghiên cứu trong một lĩnh vực mới một cách hệ thống và toàn diện về giám sát

an toàn chống được thất thoát thất thu nước sạch Hiện nay có một số doanh nghiệp kinh doanh và cung cấp nước sạch đã để xảy ra các tình trạng vỡ đường ống nước

không phát hiện kịp thời gây thất thoát, lãng phí và ảnh hưởng đến đời sống sinh hoạt của xã hội mang tính thời sự cao như hiện nay Các phương thức truyền tin lưu lượng và áp lực nước, cảnh báo sự cô thông qua, Web, Email và điện thoại thông minh một cách nhanh chóng Đồng thời cũng là phương pháp đề xuất ứng dụng công nghệ thông tin vào lĩnh vực đo lường để quản lý được rủi ro, chống được thất thoát, thất thu và giám sát hệ thống được an toàn trong đời sống xã hội nhằm góp

phần giúp công tác quản lý được tốt nguồn nước sạch của Hà Nội.

- Chức năng:

e Quản lý và giám sát lưu lượng, áp lực trên toàn bộ hệ thông đường ống e Điều khién việc truyền tải dữ liệu giữa bên phát và bên thu.

e Phát hiện và xử lý kịp thời khi xảy ra tinh trạng mắt dữ liệu trên bản đồ.

e Cảnh báo lỗi xảy ra trong quá trình truyền tin Cảnh báo lưu lượng, áp lực quá

thấp hoặc quá tải vượt ngưỡng cho phép trên hệ thống - Mô hình hệ thống:

Hệ thống đo đếm lưu lượng nước trên mạng đường ống nước truyền dẫn và phân phối chủ yếu được lắp đặt các đồng hồ tổng dé đo đếm thương mại, phân vùng

cho các khu vực nhằm đánh giá nước nước cấp vào các ô, các quận trong nội thành Hà Nội Chính vì vậy mô hình hệ thong được phan chia như sau:

e Thiết bị đo đếm: Tại các điểm trên tuyến ống lắp đặt các đồng hồ điện từ Đồng

hồ điện từ đo lưu lượng hoạt động dựa trên nguyên lý Faraday “về trường điện từ và cảm ứng điện từ xung quanh chất lỏng trong vật lý” Các đồng hồ điện từ chỉ

đo đếm tại chỗ mà không truyền được số liệu và không phát hiện được thời điểm

nào xảy ra sự cô Do đó để quản lý, giám sát trên từng vùng, 6 cần lắp đặt thiết bị lưu trữ và truyền số liệu (Datalogger) đề truyền thông tin về lưu lượng và áp lực nhằm phát hiện và có phương pháp xử lý kịp thời.

e© Thiết bị lưu trữ và truyền số liệu (Datalogger): Tại các điểm đo, thiết bị lưu trữ và truyền số liệu kết nối với đồng hồ điện từ Khi lưu lượng qua đồng hồ điện từ

phát tổ hợp xung qua cảm biến Thiết bị lưu trữ và truyền dit liệu hoạt động dựa trên

nguyên lý ghi từ nhận tín hiệu xung ở các tần xuất lấy mẫu phiên dịch xung trên các kênh, xử lý mã hoá và giải mã xung Trong quá trình đọc ghi và biến đổi tín hiệu từ tính trở thành tín hiệu số Dữ liệu từ đầu vào đến đầu ra, sau đó truyền dữ liệu về máy chủ trung tâm thông qua mạng GSM hoặc GPRS dưới dạng giá trị hoặc biểu đồ Thiết bị lưu trữ và truyền dữ liệu về máy chủ trung tâm như sau:

+ Chức năng dau ra: mức xung, độ rộng xung, tần só.

+ Chức năng truyền thông: GSM, GPRS, PSTN.

+ Chức năng lưu trữ: Lưu lượng, áp lực, lưu lượng thuận, nghịch.

+ Chức năng cảnh báo: Được lập trình cảnh báo về đầu vào, ra, về su ro ri, cảnh báo ống rỗng, ống cạn, nguồn pin, quá tải.

e Hé thống lưu trữ: Máy chủ trung tâm được cai đặt phan mềm quản lý lưu trữ

dữ liệu và kết nối đến các máy trạm, chức năng chính là cho phép truyền tai dữ liệu

và trao đổi thông tin 2 chiều qua máy chủ Người sử dụng có thé đăng nhập, quản lý

khai thác thông tin dữ liệu vận hành và xem các thông tin trên hệ thống tuỳ theo các mức ở cấp độ phân quyền Khai thác dữ liệu thông tin và nhận các cảnh báo thông

qua Web, Email và điện thoại thông minh.

1.2 Dữ liệu đầu vào hệ thống.1.2.1 Hệ thống ghi từ.

Dữ liệu đầu vào tạo dạng các kênh ghi cơ bản Sau đó bộ tách sóng được

thực hiện tách sóng chuỗi hợp lý cực đại trên kênh Chat lượng xử ly tín hiệu lúc này phụ thuộc vào sự phù hợp giữa các kênh ghi cơ bản theo các tần suất lay mẫu

khác nhau kết hợp với mã hoá (xem hình 1.1) dưới đây dữ liệu là lưu lượng nước được lay mẫu theo tan suất, sau đó được biến đổi và mã hoá đối với các kênh ghi SỐ Mã hoá cung cấp khả năng sửa lỗi tại điểm thu bằng cách thêm phần dư vào chuỗi

dữ liệu sử dụng đề đạt được sự phân tách chuỗi dữ liệu tốt hơn.

Tín hiệu đọc lại Dữ liệu đầu ra

Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống ghi từ.

Khi mã hóa làm tăng mật độ ghi Dựa vào dữ liệu lớp vật lý bao gồm luồng các bit (chuỗi các giá trị 0 và 1) mà không cần phải phiên dịch Đề truyền dẫn, các

bit này phải được mã hóa thành tín hiệu điện hoặc quang Các phương pháp xử lý

tín hiệu, mã hóa và giải mã cho các kênh ghi từ.

1.2.2 Nguyên lý ghi từ.

Dựa trên nguyên lý ghi từ thì tín hiệu có thể có dạng tương tự (Analog) hay

dạng số (Digital) Thuật ngữ dữ liệu tương tự cho biết thông tin là liên tục, còn dữ liệu số thì cho biết thông tin có các trạng thái rời rac Dữ liệu tương tự có các giá tri

liên tục hay có vô hạn giá trỊ trong tầm hoạt động Dữ liệu s6 có các giá tri roi rac, hay chi có một số hữu hạn các giá trị Trong truyền số liệu, ta thường dùng các tin hiệu tương tự có chu kỳ và các tín hiệu số không có chu kỳ.

Giá trị Giá trị

a) Tin hiệu tương tự b) Tín hiệu số

Hình 1.2 Quá trình ghi và đọc tín hiệu ghi từ theo phương ngang.

Tín hiệu tương tự có chu kỳ có thé được chia thành tín hiệu đơn (điều hoà) và tín hiệu hỗn hợp (tông hợp nhiều tín hiệu điều hoà).

Thay vì dùng tín hiệu tương tự, ta có thể dùng tín hiệu số để biểu diễn thông tin dir liệu và dùng mức điện áp đương dé mã hóa 1 và dùng điện áp âm mã hoá 0.

Xem hình 1.3 ở trên [William Stallings, Data and Computer Communications,

Prentice Hall, 2004, Chapter 5/Signal Encoding Techniques/Page 165 — 166 of

901] cho thay sự biến đổi tin hiệu tương tự và tín hiệu số khi dữ liệu được mã hoá ở 2 mức khác nhau trên cùng một biéu đồ về ngưỡng vượt quá của đồ thị.

Một tín hiệu số còn có thể có nhiều hơn hai mức, điều này cho phép gửi đi

nhiều hơn một bit cho mỗi mức.

se Mục đích:

Giảm thiểu khối lượng lớn các giá trị trong thông tin dữ liệu của tín hiệu tương tự (Analog) dé có thé được chuyên đổi thành luồng tín hiệu dạng số (Digital)

> Chống nhiễu.

> Dễ xử lý.

1.2.3.Một số mô hình kênh ghi.

Ngõ vào các kênh ghi trên thiết bị lưu trữ dữ dữ liệu có các chức năng như:

a Tốc độ đếm kênh

b Tốc độ lay mẫu (rate).

c Độ phân giải của kênh ghi.

d Kênh ghi lưu trữ dữ liệu theo sự kiện.

e Kênh ghi lưu trữ dữ liệu theo cách đếm xung nhịp.

f Kênh ghi lưu trữ dữ liệu theo trạng thái.

h Kênh ghi lưu trữ dữ liệu theo tần số.

1.3 Các phương thức truyền dẫn.

1.3.1 Truyền dữ liệu theo phương thức thủ công.

Truyền dẫn dữ liệu xảy ra giữa bộ thu và bộ phát qua một số môi trường

truyền dẫn Môi trường truyền dẫn được chia làm 2 loại là có dây và không dây Trong cả 2 môi trường truyền dẫn này thì truyền thông đều ở dạng của các sóng

điện từ Với môi trường có dây, các sóng được dẫn đường dọc theo một tuyến đường vật lý còn với môi trường không dây thì sóng điện từ được truyền đi mà

không được dẫn đường Thuật ngữ “kết nối trực tiếp” được sử dụng để chỉ tuyến truyền giữa hai thiết bị trong đó các tín hiệu truyền trực tiếp từ máy phát đến máy thu không qua một thiết bị trung gian nào Truyền dẫn có thể là đơn công, bán song công, hay song công Theo quan điểm thời gian, tín hiệu có thé chia làm 2 loại: tin

hiệu liên tục và tín hiệu gián đoạn (rời rac) Xem hình 1.13 dưới đây [WilliamStallings, Data and Computer Communications, Prentice Hall, 2004, Chapter 3 /Data transmission / Page 68- 69 — of 901].

Hình 1.13 So sánh giữa 2 loại tín hiệu Analog va Digital.

Trong quá trình lưu trữ dữ liệu do ảnh hưởng của các yếu tố về thời tiết hoặc

các yếu tố khách quan khác, như đứt dây thoại hoặc mat sóng trong khu vực phủ

sóng làm mất tín hiệu trên đường truyền số liệu về máy chủ trung tâm thì người vận hành có thể khai thác số liệu trực tiếp tại chỗ ngoài hiện trường thông qua công COM R232 kết nối trực tiếp với thiết bị lưu trữ dữ liệu với máy tính xách tay (Logger to PC) Dữ liệu được download tại chỗ ra máy tính hoặc PDA Kết nói tại chỗ có thê khai báo các thông tin về địa điểm lắp đặt, thời gian, số ID, các kênh ngõ

vào, giá trị xuất xung, công kết nối, địa chỉ server, Configure Logger, Setup Logger,

user name, password, số thuê bao (SIM) và cài đặt các tham số truyền thông, các chế độ cảnh báo về lưu lượng và áp lực, hoặc cảnh báo sóng mất kết nối.

1.3.2 Truyền dữ liệu theo chế độ tự động.

Khi chọn giải pháp truyền thông (GSM, GPRS, PSTN) thiết bị lưu trữ dữ liệu (Datalogger) đếm và ghi nhận xung lưu lượng từ đồng hồ, tự động phân tích áp

lực và lưu lượng và tự động tính toán các giá trị max, min, trung bình, tổng khối lượng tiêu thụ giám sát thông số chất lượng nước, giám sát mực nước sông, hồ, bê

chứa, giám sát hoạt động trạm bơm, giảm sát môi trường va 6 nhiễm và tự động gửi

tới máy chủ Hoặc thông tin cảnh báo gửi tới Website , Mobile phone hoặc Email.

1.4 Mô hình toán xác định số đo phân bo gói tin trong truyền dữ liệu.

Bat kỳ một kênh hay đường truyền nào đều có một băng thông xác định liên hệ với nó, băng thông chi ra các thành phan tan số của tín hiệu sẽ được truyền qua kênh mà không bị suy giảm Do đó khi truyền dit liệu qua một kênh cần phải đánh

giá ảnh hưởng của băng thông của kênh đối với tín hiệu số được truyền Thông

thường dùng phương pháp toán học đề đánh giá, phương pháp phân tích Fourier.

Phân tích Fourier cho rằng bất kỳ tín hiệu tuần hoàn nào đều được hình thành từ một dãy xác định các thành phan tan số riêng biệt.

1.4.1 Mô hình toán tổng quát xác định độ trễ gói tin một chiều.

Trễ và biến động trễ (Jitter) là hai trong số các yếu tố của mạng ảnh hưởng đến chat lượng truyền tai dit liệu Trễ từ đầu đến cuối được xác định là khoảng thời

gian giữa bên phát và bên thu bao gồm thành phần chủ yếu sau đây:

+ Trễ đường truyền: là khoảng thời gian dé truyền tải một bit từ phía phát

đến phía thu Trễ đường truyền phụ thuộc vào khoảng cách vật lý của các tuyến liên lạc và phương tiện truyền dẫn.

+ Trễ truyền tải: là khoảng thời gian gửi gói tin ra khỏi giao diện mạng từ hàng đợi Với các đường truyền Internet của mạng diện rộng.

+ Trễ hàng đợi: là khoảng thời gian một gói tin được lưu trữ trong hàng đợi

kế từ khi gói tin được đưa đến cổng vào cho đến khi được xử lý Tré hàng đợi là

nguyên nhân chính gây nên biến động trễ từ đầu đến cuối và phụ thuộc vào tải lưu lượng của mạng hay tình trạng tắc nghẽn của mạng.

+ Trễ xử lý mã hoá và giải mã: là khoảng thời gian cần thiết dé mã hoá tại

phía phát hoặc giải mã tín hiệu tại phía thu Giá trị trễ phụ thuộc vào phương thức

mã hoá được sử dụng

+Biến động trễ: là giá trị thống kê giữa thời điểm đến của các gói tin liên

tiép, nguyên nhân chủ yêu là do sự biên đôi của trê hàng doi.

1.4.2 Mô hình toán xác định độ trễ gói tin hai chiều.

Truyền tải gói tin hai chiều, khi gói tin được chuyền tiếp hoặc phản hồi từ

hướng thuận sang hướng ngược tại nút cuối cùng.

Độ chính xác của giá trị trễ hành trình hai chiều phụ thuộc vào tính đối xứng

của tuyến truyền dẫn Trong trường hợp đường truyền không đối xứng được xác

định là tổng cộng của trễ hành trình một theo hướng thuận và ngược Dé tránh sai số đồng bộ đồng hồ giữa bên thu và bên phát khi đó việc xác định trễ hai chiều thường được xác định trong trường hợp tắc nghẽn khi xảy ra theo hướng thuận hay hướng

ngược của đường truyền tải gói tin 1.5 Kết luận chương

Chương 1 đã giới thiệu tổng quan về hệ thống truyền thông dữ liệu cho công tác quản lý cung cấp nước sạch ở Hà Nội Trong chương này học viên đã trình bày các van đề nghiên cứu gồm: Phân tích, đánh giá phương pháp truyền dữ liệu từ đầu vào đến đầu ra Trên cơ sở lý thuyết có các thuật toán trong đo lường, toán tối ưu, phân tích số, toán học ứng dụng và các phương pháp thu thập dé xử lý và truyền

thông tin đữ liệu Chương tiếp theo sẽ đi sâu hơn vào các phương thức xử lý thông

tin và truyén dữ liệu.

CHƯƠNG 2

CAC GIAO TIẾP KET NÓI VA XỬ LÝ DU LIEU TRUYEN

2.1 Các chế độ truyền số liệu (Transmission modes).

Dé bên thu xác định và hiểu đúng các bit dữ liệu truyền đến thì phải xác định thời điểm bắt đầu của mỗi bit trong một chu kỳ Xác định được vi tri bắt đầu và kết

thúc của mỗi ký tự Xác định vị trí bắt đầu và kết thúc của mỗi khung dữ liệu Chính vì vậy có 2 loại chế độ truyền :

2.1.1 Truyền bat đồng bộ (Asynchronous transmission).

Trong quá trình truyền đữ liệu được mã hoá thông tin sau đó đữ liệu được truyền đi trong các thời điểm khác nhau tại những thời điểm khác nhau đó khoảng thời gian nối tiếp giữa hai kí tự không cần thiết phải là một giá trị cố định Trong việc truyền dữ liệu cần sử dụng đồng hồ dé đồng bộ về thời gian Đồng hồ chính là

bộ phát xung clok trong quá trình dich bit dữ liệu Khi nhận được dữ liệu, bên phía

thu phải đồng bộ theo từng ký tự như: Đồng bộ bít, đồng bộ ký tự, đồng bộ khung.

Trong đó:

+ Đồng bộ bít: Khi tần số xung clock đồng hồ thu lớn gấp N lần tần số xung

clock của đồng hồ phát Khi phát hiện được trạng thái chuyên đổi mức điện áp (vị trí bắt đầu của bit và vị trí kết thúc của bit (trước đó hay trạng thái nghỉ của đường truyền) thì phía thu sẽ chờ sau N/2 chu kỳ xung clock của đồng hồ phát (vị trí giữa

của bit đầu) dé lay mẫu Sau đó cứ mỗi N chu kỳ xung clock (vi trí giữa mỗi bít)

phía thu sẽ lấy mẫu bit dữ liệu thu Điều này được thực hiện cho đến hết ký tự.

+ Đồng bộ ký tự: Start bit: “0” và Stop bit: “1” chỉ phát hiện sai khi tông bit

lỗi là số lẻ Phía phát và phía thu được lập trình dé có cùng số bit trong mỗi ký tự (start bit, data, stop bit) Sau khi nhận được start bit, phía thu sẽ thực hiện việc đồng bộ ký tự bang cách đếm đúng số bit đã được lập trình, sau đó chuyền nội dung ký tự

vừa thu được vào bộ đệm và chờ ký tự mới.

+ Đồng bộ khung: là ký tự tin được nếu phát trùng thì áp dụng phương pháp nhdi ký tự hay nhồi byte Khi được phát khối tin lên đường truyền nối tiếp theo kiều

truyền bat đồng bộ, chuẩn RS232, mã ASCII bởi cấu hình 8 bits dữ liệu khi đó tính

thời gian truyền của khung dữ liệu và bỏ qua thời gian xử lý khác.

2.1.2 Truyền đồng bộ ( Synchrous transmission).

Khi truyền đồng bộ dữ liệu sẽ được truyền liên tục thành từng khối trên

đường truyền nên sẽ không có Start bit và Stop bit Clock bên phát và bên thu phải

đồng bộ nhau Phía phát gửi xung clock vào tín hiệu phát bằng cách mã hoá dữ liệu.

Phía thu sẽ trích tín hiệu clock từ tín hiệu nhận được nhờ mạch clock Thông thường

clock thu có tần số gấp N=32 lần tần số clock phát Bộ tạo dao động được nối nhăm duy trì sự đồng bộ bit giữa bộ tạo xung clock thu với chuỗi dữ liệu thu vào.

2.1.3 Kiểm soát lỗi (Error control).

Dữ liệu sẽ được truyền với cơ chế kiểm soát và quản lý kèm theo ( như kiểm

soát lỗi (Error control), quản lý kết nối (Connection Management), kiểm soát luồng

(Flow Control).

Trong quá trình truyền dữ liệu rất thường xảy ra sai lạc thông tin, có nghĩa là mức tín hiệu tương ứng với bit 0 bị thay đổi làm cho máy thu dịch ra là bit 1 và

ngược lại, đặc biệt khi có khoảng cách vật lí truyền khá xa.

Ví dụ: Sử dụng mạng PSTN để truyền hoặc do yếu tố thời tiết, hoặc mất

sóng (mat tín hiệu) trong quá trình truyền tin Xem hình 2.3 phía đưới [Tran Văn Sư ; Truyén số liệu và mạng, Đại Hoc Bách Khoa TP HCM, Chương 3, trang 12] Vì vậy khi truyền số liệu giữa hai thiết bị cần có phương tiện phát hiện các lỗi có thê

xảy ra và khi xảy ra lỗi nên có phương tiện sửa chữa chúng.

sender receiver

Thời điểm gởi gói 0, t = 0

Thời điểm gởi xong gói 0, t =L/R

Gói 0 đến

Gói 0 đến xong

Hình 2.3 Dữ liệu phát và nhận gói tin.

Khi phía phát dit liệu phát thông tin truyền đi, phía nhận khi nhận được frame sẽ kiểm tra có lỗi hay không Khi đó sẽ có 2 khả năng xảy ra:

+ Trường hợp không lỗi: Phía nhận tin sẽ gửi thông tin điều khiển dé xác nhận là khung thông tin không lỗi.

+ Trường hợp có lỗi: Phía nhận tin sẽ gửi thông tin điều khiển các Frame bị lỗi phải thực hiện truyền lại.

Hai quá trình này sẽ tự động diễn ra nên gọi là Automatic Repeat request( ARQ).

2.2 Các dạng xử lý số liệu trong phương thức truyền tin

2.2.1 Mã hoá số liệu mức vật lý

Mã hoá số liệu mức vật lý là chuyển đổi mẫu tín hiệu thông tin thành các luồng bit 1 và 0 Sau đó các dòng bit này được mã hoá chuyên đổi thành thành tín hiệu điện tương đương bằng cách sử dụng kỹ thuật mã hoá số Tốc độ truyền dẫn của nó

bằng số bit truyền trong một giây Kỹ thuật mã hoá sẽ lựa chọn theo các kỹ thuật mã hoá khác nhau để quản lý băng thông rộng (Analog), tốc độ dữ liệu (bps) định giờ, phát hiện lỗi, chống nhiễu, các giải tần.

2.2.2 Phát hiện lỗi và sửa lỗi.

Khi dữ liệu được truyền đi các tín hiệu rất dé bị thay đổi sai số đó do nhiều nguyên nhân như sau: đường dây truyền, lưu lượng truyền, loại mã dùng, loại điều chế, loại thiết bị phát, thiết bị thu Đặc biệt là do sự xâm nhập điện từ cảm ứng lên

các đường dây từ các thiết bị điện gần đó hoặc sét lan truyền VV 2.2.3 Mật mã số liệu và giải lặp.

Khi nói đến vấn đề an toàn bảo mật thông tin (Information Security), chúng

ta thường hay nghĩ đến các biện pháp nhằm đảm bảo cho thông tin được trao đổi

hay cất giữ một cách an toàn và bí mật một cách trọn vẹn Vì vậy mật mã số liệu được coi là một giải pháp tổng hợp, độc lập có thé sử dụng dé giải quyết van dé nay Mật mã, mã hóa số liệu là thông điệp để chỉ có người gửi va người nhận hiểu được

thông điệp.

2.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình truyền tin.

Bat kỳ một kênh hay đường truyền nào đều có một băng thông xác định liên hệ với nó Do đó khi truyền dữ liệu qua một kênh cần phải đánh giá ảnh hưởng của

băng thông của kênh đối với tín hiệu số được truyền thông thường phải dùng

phương pháp toán học dé đánh giá, công cụ thường được dùng nhất là phương pháp

phân tích Fourier.

2.3 Kết luận chương

Chương 2 học viên đã trình bày các dạng phát hiện lỗi trong quá trình truyền

tin Các vấn đề mã hoá và giải mã Phân tích đánh giá các gói tin trong quá trình

truyền dữ liệu, từ đó làm cơ sở cho các nội dung nghiên cứu vận dụng giữa lý

thuyết và ứng dụng thực tiễn trong chương tiếp theo.

CHƯƠNG 3

XÂY DỰNG HE THONG TRUYEN THONG DU LIEU TẠI

CONG TY NUOC SACH HA NOI

3.1 Giới thiệu về hệ thống truyền thông tin dữ liệu.

3.1.1 Giới thiệu chung.

Với chặng đường trên 120 năm Công ty Nước Sạch Hà Nội là doanh nghiệp

chuyên cung cấp nước sạch cho Thủ Đô Hà Nội, với hệ thong cap nudc có tong công suất cấp nước đạt 600.000m”/ngày đêm cung cấp nước sạch cho khoảng 2,5

triệu dân trên địa bản 9 quận nội thành Hiện nay tỷ lệ thất thoát nước sạch vẫn còn khá cao khoảng 25% Công ty Nước Sạch Hà Nội đang xây dựng phát triển nguồn nước sạch để đến hết năm 2020 sản lượng nước đạt 1.000.000 m3/ngày đêm với tiêu chuẩn cap nước 121 lí/người/ngày Phan dau tăng tỷ lệ % nước thu tiền đạt từ

80% đến 82 % vào năm 2020 và phát triển công suất các nhà máy nước Mở rộng

mạng lưới đường ống, chống thất thoát thất thu nước sạch, nâng cao năng lực quản lý vận hành, tránh phá vỡ sự cân bằng của toàn bộ hệ thống giữa công suất nhà máy nước và mạng lưới đường ống Nghiên cứu và ứng dụng khoa học công nghệ, đầu tư có chiều sâu với mục tiêu tăng cường chống thất thoát thất thu nước sạch, chống vỡ ống nước và phát hiện kip thời các hệ thống ống nước bị vỡ ống hoặc rò rỉ.

Hiện nay các hệ thống đo đếm lưu lượng nước thông qua các đồng hồ tổng

trên mạng nước truyền dẫn, phân phối và các đồng hồ nhỏ của khách hàng vẫn phải

đọc số liệu thủ công Dé giải quyết các bài toán khoa học và thực tiễn cũng như lựa chọn phương pháp đo lưu lượng và lựa chọn giải pháp công nghệ, kỹ thuật điều khiến dé truyền tải lưu lượng phù hợp nhằm cải thiện hiệu năng mạng và nâng cao chất lượng ứng dụng khoa học công nghệ vào đo lường và tập trung đi sâu vào một số giải pháp giám sát, quản lý lưu lượng nước trên địa bàn Hà Nội.

3.1.2 Mô tả hệ thống

a Hệ thống truyền thông dữ liệu quản lý cung cấp nước sạch

Hệ thống truyền thông dữ liệu quản lý cung cấp nước sạch ở Hà Nội dựa trên nghiên cứu khoa học giữa lý thuyết và ứng dụng thực tế Như đã nêu trong chương 1 dữ liệu tại vùng giám sát điểm đo được gửi về máy chủ trung tâm thông qua mạng