bài giảng môn học kỹ thuật truyền tin, chương 2 potx

Truyền liệu Chương 2: Để xem xét vấn đề truyền liệu cách cụ thể, ta xét ví dụ hệ thống thư điện tử (electronic mail) Digita l bit strea m Text Source Input infor matio nm Inpu t dat a g(t ) Analog signal Analo g signal Transmiter Trans mitte d signal s( t) Digita l bit strea m Receiver Tran smis sion syste m Rec eive d sign al r(t) Outp ut data g(t) ’ Text Destination Outp ut infor matio n m’ Hình 1.2 Mơ hình truyền liệu đơn giản Giả sử thiết bị vào (input devide) thiết bị truyền (transmitter) thành phần máy tính cá nhân Một người sử dụng PC muốn gửi thông điệp tới người sử dụng khác, chẳng hạn “Kế hoạch họp ngày 25 tháng bị huỷ bỏ” (m) Người sử dụng kích hoạt ứng dụng thư điện tử PC nhập thông báo vào qua bàn phím (thiết bị vào) Chuỗi ký tự lưu trữ nhớ Ta xem trình tự bit (g) nhớ Máy tính cá nhân kết nối vào mơi trường truyền, chẳng hạn mạng nội đường điện thoại thiết bị vào (I/O devide) hay thiết bị truyền (transmitter) chẳng hạn card mạng hay modem Dữ liệu vào truyền tới thiết bị truyền trình tự biến đổi hiệu điện (voltage shift) [g(t)] cáp nối máy tính thiết bị truyền Thiết bị truyền kết nối trực tiếp vào mơi trường truyền chuyển đổi dịng tín hiệu vào [g(t)] thành tín hiệu [s(t)] phù hợp để truyền mơi trường truyền Q trình mơ tả cách chi tiết Chương Tín hiệu truyền s(t) môi trường truyền chịu tác động ảnh hưởng đến chất lượng số yếu tố trước đến đích Q trình thảo luận Chương Do đó, tín hiệu thu r(t) khác so với tín hiệu truyền s(t) Thiết bị thu cố gắng ước lượng tín hiệu gốc s(t) sở r(t) kiến thức mơi trường truyền sinh trình tự bit g’(t) Các bit gửi đến máy tính cá nhân người nhận, chúng lưu trữ tạm nhớ khối bit (g) Trong nhiều trường hợp, hệ thống đích cố gắng xác định có lỗi xảy có thể, cộng tác với hệ thống nguồn để loại bỏ lỗi liệu Dữ liệu sau biểu diễn cho người nhận thấy qua thiết bị (output device) chẳng hạn hình máy in Thơng điệp (m’) mà người nhận nhìn thấy thường copy xác thơng điệp gốc (m) Bây giờ, ta xét đến hội thoại qua điện thoại Trong trường hợp này, đầu vào điện thoại thông điệp (m) dạng sóng âm Sóng âm máy điện thoại chuyển đổi thành tín hiệu điện từ có tần số Tín hiệu truyền mà khơng có thêm thay đổi qua đường truyền điện thoại Do đó, tín hiệu vào s(t) tín hiệu truyền g(t) đồng Tín hiệu s(t) bị suy giảm chất lượng (méo) q trình truyền qua mơi trường truyền, r(t) khác so với s(t) Sau đó, r(t) chuyển đổi ngược lại thành dạng sóng âm mà khơng có trình sửa lỗi tăng cường chất lượng tín hiệu Do thơng điệp m’ khơng copy xác thơng điệp gốc m Tuy nhiên, thơng điệp âm nhận thường hiểu người nghe Vấn đề cần quan yếu tố liên quan tới phNm chất hệ thống truyền:
 Để truyền liệu hiệu chủ thể phải hiểu thông điệp Nơi thu nhận phải biên dịch thông điệp cách xác
 Tính xác hệ thống bị xác định giới hạn nguồn tin, mơi trường truyền đích thu
 Hiện tượng nhiễu xảy q trình truyền liệu Khi thơng điệp bị đứt đoạn q trình truyền Một số kỹ thuật khác có liên quan đến truyền thông liệu bao gồm kỹ thuật điều khiển liên kết liệu (data-link control techniques) để điều khiển luồng liệu, phát sửa lỗi kỹ thuật dồn kênh làm tăng hiệu truyền thông thảo luận chương môn học I.5 Mạng truyền liệu Một mạng truyền số liệu mạng bao gồm máy tính hay hệ thống máy tính có trao đổi thông tin với thông qua phương tiện truyền số liệu khác Các phương tiện truyền khác chất tự nhiên ứng dụng, số lượng máy tính, khoảng cách vật lý Nó mạng sử dụng số môi trường truyền kết nối kiểu điểm - điểm (point – to – point) Dạng mạng (hoặc hai) số trường hợp sau: - Các thiết bị có khoảng cách xa Chi phí giá thành cho kết nối chuyên dụng (dedicated link) thiết bị cực đắt - Có tập thiết bị, thiết bị yêu cầu liên kết tới nhiều thiết bị khác thời điểm khác Ngoại trừ trường hợp có q thiết bị, thực tế xây dựng tất kết nối chuyên dụng cho thiết bị mạng kiểu Switching Node Source System System Source Destination Transmiter Tran smis sion syste m Local area Network Hình Receiver Destination 1.3 Lời giải cho toán gắn thiết bị vào mạng truyền thơng Hình có quan hệ với mơ hình truyền thơng Hình mơ tả hai nhóm mạng truyền thơng phân loại phương pháp truyền thống là: Mạng diện rộng (WAN-Wide Area Network) mạng nội (LAN – Local Area Network) Sự khác biệt hai loại mạng nằm khía cạnh cơng nghệ ứng dụng ngày bị mờ năm gần Tuy nhiên việc phân loại theo kiểu có ích tổ chức để thảo luận I.5.1 Mạng diện rộng Theo phương pháp phân loại truyền thống, mạng diện rộng loại mạng có phạm vi trải rộng theo khoảng cách địa lý thường phát triển dựa hệ thống chuyển mạch công cộng Thông thường, mạng WAN bao gồm số lượng nút chuyển mạch kết nối với Một truyền thông từ thiết bị nguồn định tuyến thơng qua nút phía để đến thiết bị đích Các nút (bao gồm nút biên) không quan tâm đến nội dung liệu mà thay vào đó, mục đích chúng cung cấp chế chuyển mạch (swiching) để chuyển liệu từ nút đến nút khác trước liệu đến đích cuối chúng Theo truyền thống, mạng WAN thực cách dựa vào hai công nghệ chuyển mạch kênh (circuit switching) chuyển mạch gói (packet swiching) Gần đây, mạng Frame Relay ATM phát triển đóng góp vai trị quan trọng công nghệ mạng diện rộng
Chuyển mạch kênh (Circuit Switching) Trong mạng chuyển mạch kênh, đường truyền thông xác định thiết lập hai trạm thông qua nút mạng Con đường thứ tự kết nối liên kết vật lý nút Trên liên kết, kênh logic xác định cho kết nối Dữ liệu trạm nguồn sinh truyền dọc theo đường xác định cách nhanh Tại nút, liệu vào định tuyến hay chuyển mạch vào kênh thích hợp mà khơng có thời gian trễ Ví dụ dễ thấy mạng chuyển mạch kênh mạng điện thoại
Chuyển mạch gói (Packet Switching) Có cách tiếp cận khác sử dụng mạng chuyển mạch gói Trong trường hợp này, không cần thiết phải để trước dung lượng đường truyền xác định dọc theo đường qua mạng Thay vào đó, liệu đựoc gửi theo trình tự gói mN nhỏ (small chunk) gọi gói Mỗi u gói truyền qua mạng từ nút đến nút khác theo nhiều đường dẫn từ trạm nguồn đến trạm đích Tại nút, nhận tồn gói, sau khoảng thời gian lưu lại ngắn, gói tiếp tục truyền tới nút Các mạng chuyển mạch gói thơng thường sử dụng truyền thơng từ máy tính đến máy tính 
Frame Relay Chuyển mạch gói phát triển thời điểm mà công nghệ truyền số khoảng cách xa thường có tỷ suất gặp lỗi lớn Kết là, gói tin phải có phần thơng tin định dành cho việc kiểm sốt điều khiển lỗi Phần thông tin thêm vào làm nảy sinh vấn đề dư thừa so với liệu gốc yêu cầu thêm thời gian xử lý nút để phát sửa lỗi trạm đầu cuối nhận gói tin Với hệ thống truyền thông tốc độ cao đại ngày nay, phần thông tin thêm vào để kiểm sốt lỗi trở thành khơng cần thiết trở thành phản tác dụng (counter productive) Nó khơng cần thiết tỷ suất lỗi hệ thống nhỏ lỗi có phát xử lý tầng logic hoạt động phía tầng chuyển mạch gói trạm cuối Nó phản tác dụng chiếm giữ phần đáng kể dung lượng đường truyền ý nghĩa mặt liệu thực Cơng nghệ Frame Relay phát triển để tận dụng ưu điểm môi trường truyền tốc độ cao tỷ suất lỗi nhỏ Trong mạng chuyển mạch gói nguyên thuỷ thiết kế với tốc độ truyền liệu phía người sử dụng đầu cuối 64 Kbps mạng Frame Relay thiết kế để hoạt động cách hiệu với tốc độ truyền liệu phía người sử dụng đầu cuối Mbps Nhân tố giúp nâng cao tốc độ truyền liệu Frame Relay loại bỏ phần thơng tin thêm vào để kiểm sốt lỗi cơng nghệ chuyển mạch gói Cấu trúc khung Frame relay: Hình 1.4 Cấu trúc khung Frame Relay Cấu trúc khung Frame Relay (Hình vẽ 1.4) hồn toàn tương tự X25 khác khung có trường địa A dài (2byte) khơng có trường lệnh C Frame relay khơng có thủ tục hỏi đáp Tuy nhiên thực tế nối hồn hảo tới mức tuyệt đối, thu phát khơng có lỗi nhỏ, phải cần tới trường FCS để phân tích Frame có lỗi theo dõi số thứ tự chúng Cấu trúc khung có phần sau:
(1) byte dành cho cờ F (flag) dẫn đầu
(2) byte địa A (adress) để biết khung chuyển tới đâu
(3) Trường I (Information)dành cho liệu thơng tin có nhiều byte
(4) byte cho việc kiểm tra khung - FCS (Frame Check Sequence) để phân tích biết gói thiếu, đủ, đúng, sai sở trả lời cho phía phát biết
(5) Và cuối byte cờ F để kết thúc Frame relay chuyển nhận khung lớn tới 4096 byte
ATM Công nghệ phương thức truyền bất đồng (Asynchronous Transfer Mode – ATM) gọi chuyển tiếp tế bào (cell relay) đỉnh cao phát triển công nghệ từ công nghệ chuyển mạch kênh chuyển mạch gói vịng 25 năm qua ATM xem cơng nghệ tiến hố từ công nghệ Frame Relay Điểm khác biệt rõ ràng Frame Relay ATM Frame Relay sử dụng gói tin có kích thước khơng cố định (variable-length packet) gọi frame ATM sử dụng gói tin có kích thước cố định 53 bytes (fixedlength packet) gọi tế bào (cell) Bằng cách sử dụng gói tin có kích thước cố định, ATM cắt giảm nhiều phần thơng tin thêm vào để kiểm sốt điều khiển lỗi so với Frame Relay Kết ATM thiết kế để làm việc tốc độ trải từ 10 Mbps đến 100 Mbps Frame Relay làm việc tốc độ Mbps ATM xem cơng nghệ tiến hố từ cơng nghệ chuyển mạch kênh Với công nghệ chuyển mạch kênh, có kênh truyền với tốc độ truyền cố định hệ thống đầu cuối Công nghệ ATM cho phép định nghĩa nhiều kênh ảo (multiple virtual channels) có tốc độ truyền liệu xác định cách linh động thời điểm kênh tạo Bằng cách sử dụng tất kênh này, tính hiệu ATM đN cao đến mức cho phép cung cấp kênh truyền có tốc độ y truyền liệu cố định sử dụng kỹ thuật chuyển mạch gói Do đó, ATM mở rộng kỹ thuật chuyển mạch kênh phép thiết lập động tốc độ truyền liệu nhiều kênh truyền sở nhu cầu truyền thông Cấu trúc tế bào ATM: byte đầu dùng để nhận dạng tế bào thuộc kênh ảo Hình 1.5 Cấu trúc tế bào ATM
ISDN Broadband ISDN Xu hướng kết hợp công nghệ tính tốn cơng nghệ truyền thơng, với nhu cầu tính hiệu thời gian tổng hợp, xử lý phân tán thông tin ngày tăng xu hướng lớn việc phát triển hệ thống tích hợp để truyền xử lý loại liệu Hệ thống mạng tích hợp dịch vụ số ISDN (integrated services digital network) biểu thực tế xu hướng ISDN dự đoán hệ thống mạng cơng cộng tồn cầu để thay cho hệ thống mạng điện thoại viễn thông công cộng phát triển cung cấp số lượng dịch vụ đa dạng ISDN định nghĩa tiêu chuN giao tiếp người dùng thực n tập thiết bị chuyển mạch số đường truyền hỗ trợ nhiều loại truyền thông đồng thời cung cấp dịch vụ xử lý giá trị gia tăng (value-added processing services) Trên thực tế, có nhiều mạng thực phạm vi biên giới quốc gia từ cách nhìn người sử dụng, có mạng truy cập đồng có phạm vi toàn cầu Kỷ nguyên thứ ISDN, đơi cịn gọi ISDN băng hẹp (narrowband ISDN) xây dựng sở sử dụng kênh 64 Kbps đơn vị để chuyển mạch với định hướng theo công nghệ chuyển mạch kênh Công nghệ sử dụng ISDN băng hẹp Frame Relay Kỷ nguyên thứ hai ISDN gọi ISDN băng rộng (broadband ISDN), hỗ trợ tốc độ truyền liệu cao (100 Mbps) phát triển theo định hướng công nghệ chuyển mạch gói Cơng nghệ sử dụng ISDN băng rộng ATM  ... kênh truyền có tốc độ y truyền liệu cố định sử dụng kỹ thuật chuyển mạch gói Do đó, ATM mở rộng kỹ thuật chuyển mạch kênh phép thiết lập động tốc độ truyền liệu nhiều kênh truyền sở nhu cầu truyền. .. techniques) để điều khiển luồng liệu, phát sửa lỗi kỹ thuật dồn kênh làm tăng hiệu truyền thông thảo luận chương môn học I.5 Mạng truyền liệu Một mạng truyền số liệu mạng bao gồm máy tính hay hệ thống... thu
 Hiện tượng nhiễu xảy q trình truyền liệu Khi thơng điệp bị đứt đoạn trình truyền Một số kỹ thuật khác có liên quan đến truyền thơng liệu bao gồm kỹ thuật điều khiển liên kết liệu (data-link