giáo trình truyền dữ liệu trong mạng máy tính doc

Bài giảng Truyền dữ liệu Slide 5Hai phương pháp truyền Truyền dải nền Base band: Tín hiệu truyền có cùng dải tần với tín hiệu nguồn Phương pháp điều chế: cho phép dời phổ tần của tín

Trang 1

Bài giảng Truyền dữ liệu Slide 1

) Truyền đơn công, song công, topology, phương pháp truyền

) Truyền nối tiếp bất đồng bộ

) Truyền nối tiếp đồng bộ & mã đường truyền (line code)

) Một số loại mã truyền: mã nhị phân, mã nén, mã phát hiện lỗi,

) Xác định tỉ lệ bit lỗi (BER: Bit Rate Error)

Tuần từ 22_09_08 đến 28_09_08

Nội dung

GV: Trần Nhựt Khải Hoàn

http://www.ctu.edu.vn/colleges/tech/det/staffs/tnkhoan

Truyền đơn công

) 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

Phát Chiều truyền dữ liệu Thu

Trang 2

Truyền song công

Có 2 loại: bán song công (half duplex)

song công toàn phần (full duplex)

Cho phép thông tin theo 2

hướng ở cùng 1 thời điểm

) Điểm - Điểm (Point to Point)

) Đa điểm (Multi-Point)

Nguồn ảnh: Nguyễn Trung Lập - Giáo trình Truyền dữ liệu

Một số Topo

mạng đa điểm

Trang 3

Hai phương pháp truyền

) Truyền dải nền (Base band): Tín hiệu truyền có

cùng dải tần với tín hiệu nguồn

) Phương pháp điều chế: cho phép dời phổ tần

của tín hiệu nguồn đến một dải tần số khác phùhợp với kênh truyền

Phân biệt:

Truyền nối tiếp bất đồng bộ

Một số khái niệm:

Phần tử nhỏ nhất trong truyền dữ liệu là bit

Từng 8 bit nhóm thành các byte hoặc ký tự (character)

Các byte hoặc ký tự được tổ chức thành các khung (frame)

3 Mode đồng bộ truyền:

Điểm bắt đầu mỗi chu kỳ bit = đồng bộ bit (đồng hồ)

Điểm bắt đầu mỗi byte hoặc ký tự = đồng bộ byte (ký tự)

Điểm bắt đầu mỗi khung = đồng bộ khung

) 2 mode truyền: bất đồng bộ (Asynchronous) và đồng bộ (Synchronous)

Nguồn: Võ Trường Sơn - Cơ sở kỹ thuật truyền số liệu - Chg 3

Trang 4

Truyền nối tiếp bất đồng bộ

¾ Đồng bộ giữa 2 bên không được duy trì trong suốt phiên truyền, chỉ thiết lập khi

có dữ liệu truyền

¾ Dữ liệu được truyền dưới dạng từng ký tự (hoặc byte)

¾ Ký tự (hoặc byte) được đóng gói thành 1 khung (frame) bắt đầu bằng 1 start bit

và kết thúc stop bit

¾ Việc đồng bộ được thiết lập ở Start bit và kết thúc ở Stop bit

3 mode đồng bộ

¾ Đồng bộ bit

¾ Đồng bộ ký tự (byte)

¾ Đồng bộ khung

Trang 5

Nguyên lý hoạt động

Chú ý: Bit LSB (Least Significant Bit) luơn được truyền đi trước

Trang 6

¾ Ký tự (hoặc byte) dữ liệu được đóng khung bằng 1

start bit và kết thúc khung bằng 1 stop bit

¾ Việc đồng bộ byte được thiết lập ở Start bit và kết

thúc ở Stop bit

¾ Các thông điệp gồm khối các ký tự→ khung tin

¾ Các ký tự (byte) được truyền ở thời điểm bất kỳ → nơi thu không nhận biết được lúc nào là kết thúc 1 khung dữ liệu

) Đóng khung ký tự (khung tin) bằng các ký tự đặc biệt: STX (Start of

Text) và ETX (End of Text)

¾ Dữ liệu nhị phân có thể bao gồm các ký tự đặc biệt STX, ETX

) Dùng thêm ký tự DLE (Data Link Escape) → khung trong suốt

) khung trong suốt bắt đầu bằng DLE STX và kết thúc bằng DLE ETX

Trang 7

Cấu trúc của khung tin không chứa ký tự đặc biệt

Cấu trúc của khung tin có chứa ký tự đặc biệt

Truyền nối tiếp đồng bộ

Truyền bất đồng bộ hiệu suất thấp do sử dụng các bit start, stop: khoảng 70%→ truyền đồng bộ

2 phương thức truyền đồng bộ: hướng ký tự (dữ liệu là ký tự)

và hướng bit (dữ liệu nhị phân)

2 phương thức đều có chung phương pháp đồng bộ bit:

) Đồng bộ bit bằng mã hoá đường truyền và khôi phục clock

) Đồng bộ bằng DPLL

) Ghép giữa mã hoá đường truyền và DPLL

Tuần từ 06_10_08 đến 12_10_08

Trang 8

Việc tách xung đồng hồ tại nơi thu căn cứ vào sự chuyển mức của mã đường truyền

PISO Local clock

Clock encoder

.

Transmitter Receiver

Nguồn: Trần Văn Sư - Truyền số liệu và Mạng TT số

Phân loại line code

Trang 9

Trang 10

AMI có nhược điểm khi dữliệu là chuỗi bit 0 kéo dàiB8ZS (Bipolar 8-zero Substitution)

thay chuỗi 8 bit 0 bằng 2 vi phạm luật đảo bit 1

HDB3 (High-Density Bipolar)

thay chuỗi 4 bit 0 liên tục bằng 1 vi phạm luật đảo bit

1 của AMI(a) số bit 1 trước đó lẻ(b) số bít 1 trước đó chẵn

Trang 11

Trường hợp lý tưởng

32 chu kỳ 32 chu kỳ

Trường hợp lý tưởng hiệu chỉnh pha

Trang 12

2 phương thức truyền đồng bộ

) Hướng ký tự (dữ liệu là ký tự): Dùng các ký tự đặc biệt để đĩng khung dữ liệu truyền

) Hướng bit (dữ liệu nhị phân): dùng cờ (flag)

để đĩng khung dữ liệu truyền

Đồng bộ hướng ký tự

Cấu trúc khung cĩ ký tự đặc biệt

Dữ liệu của khung

ETX

Cấu trúc khung khơng cĩ ký tự đặc biệt

Trang 13

Quá trình đồng bộ ký tự.

0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0

≠ ‘01101000’

Quá trình đồng bộ ký tự

0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0

≠ ‘01101000’

Trang 14

Trang 15

Trang 16

Đồng bộ hướng bit

Đồng bộ hướng ký tự có hiệu suất thấp do sử dụng DLE

Có 3 giải pháp đồng bộ hướng bit:

) Sử dụng cờ (flag) đầu khung và cờ cuối khung (01111110)

) Sử dụng cờ đầu khung (10101011) và độ dài khung (Length)

) Sử dụng các bit vi phạm (JK0JK000, JK1JK111 )

Trang 17

0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0

1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1

Data truyền

Chèn bit 0 Chèn bit 0

1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 Header Length Data Đuôi

Phần đồng bộ bit

(Preamble - 10

bit)

Đầu khung Độ dài khung

Độ dài cố định Độ dài cố định

Sơ đồ này thường được sử dụng trong các LAN.

Trang 18

Sử dụng mã Manchester, cờ đầu và cuối

1 0 1 0 1 0 1 0 J K 0 J K 0 0 0 J K 1 J K 1 1 1

Phần đồng bộ bit

(preamble 10 bit) Đầu khung Data của khung Cuối khung

Sơ đồ này thường được sử dụng trong các LAN.

1 0 J K 0 J K 0 0 0

) Mã nhị phân: Baudot, EBCDIC, ASCII,

) Mã phát hiện lỗi, sửa lỗi: kiểm tra chẳn lẻ, CRC,

Hamming,

) Mã nén: Huffman, Runlength, vi phân,

Trang 19

Trang 20

Mã ASCII

) Mã 7 bits, là mã chuẩn dùng trong trao đổi thông tin của Mỹ

) Công bố lần đầu bởi ASA (American Standards Association,

nay là ANSI) vào năm 1963

) Là bộ ký tự và mã ký tự dựa trên bảng chữ cái La Tinh

) Dùng hiển thị văn bản trong máy tính và các thiết bị thông tin khác

) và dùng trong các thiết bị điều khiển

Bảng Mã ASCII

Trang 21

Mã EBCDIC

(Exteded Binary Code Decimal Interchange Code)

) Mã 8 bits, được đề nghị bởi IBM năm 1963 & 1964

) Sử dụng cho hệ thống máy tính lớn (Mainframe) của IBM

) Vẫn còn sử dụng tới ngày nay do sự tương thích với các

Trang 22

Bảng Mã EBCDIC

Mã phát hiện lỗi, sửa lỗi

) Kiểm tra chẵn lẻ

) Kiểm tra khối BSC (Block Sum Check)

) Kiểm tra CRC (Cyclic Redundancy Check)

) Mã Hamming (sửa 1 lỗi)

Trang 23

Kiểm tra chẵn lẻ

Kiểm tra khối BSC

Trang 24

Trường hợp BSC ko phát hiện lỗi

Kiểm tra CRC

CRC: Cyclic Redundancy Check

Nguyên tắc tạo mã: khung truyền gồm

) M: k bit dữ liệu

) F: n bit kiểm tra FCS (Frame Check Sequence)

) T = 2 n M+F: khung truyền (n+k) bit chia hết cho chuỗi kiểm tra P (n+1) bit

Nơi thu sẽ kiểm tra lỗi bằng cách chia T cho P, nếu chia

không hết thì chuỗi nhận được là có lỗi

Trang 25

Cách tạo CRC

T = 2n.M+F

F được tạo bằng cách dời chuỗi M (k bit) sang trái n bit,

Chia chuỗi 2n.M cho chuỗi kiểm tra P (n+1) bit,

Số dư của phép chia chính là F (n bit)

Nguồn: Nguyễn Trung Lập - Giáo trình Truyền dữ liệu

Trang 26

Một số đa thức sinh P(x) thông dụng

Các chuỗi P thường biểu diễn bằng 1 đa thức theo biến x

→ P(x) gọi là đa thức sinh

Bậc của x chỉ trọng số,và hệ số là các số nhị phân

Ví dụ: chuỗi 1101 được biểu diễn là: x3 + x2 + 0.x1 + 1

4 đa thức sinh P(x) thông dụng:

Với mọi số nguyên dương m ≥ 3, tồn tại mã Hamming với các thông số sau:

) Chiều dài từ mã: n = 2m – 1

) Chiều dài phần tin: k = 2m – m – 1

) Chiều dài phần kiểm tra: m = n –k

) Khả năng sửa sai: t = 1 (dmin =3)

) Ma trận kiểm tra H với các cột là một vector m chiều khác không

Nguồn: Phạm Hồng Liên - Lý thuyết thông tin

Trang 27

Tạo mã Hamming

Ma trận kiểm tra:

Các bit kiểm tra x, y, z đặt ở vị trí 2i với i = 0, 1, 2, ,

t = (x, y, u0, z, u1, u2, u3), với u0, u1, u2, u3 là các bit mang tin

Để tìm x, y, z: ta có t.HT = 0 ⇒ x, y, z

Tính các bit kiểm tra

Trang 28

Giải mã Hamming

) Huffman, Shanon, Fano,

) Runlength,) Mã vi phân,

Trang 29

Mã Huffman

Từ mã dài ngắn khác nhau phụ thuộc xác suất xuất hiện của nó

Nguồn ảnh: Phạm Hồng Liên - Lý thuyết thông tin

) Tiêu chuẩn kinh tế:

) ρ càng tiến tới 1 tính kinh tế của mã càng cao

m· tõ TB dµi chiÒu

nguån Entropy

=

= n

) u ( H ρ

ilog pp

)u(H

Trang 30

Nguồn ảnh: Nguyễn Trung Lập - Truyền dữ liệu - Chương 3

) 1 bit 1 giữa các chuỗi bit 0 sẽ không được mã,

) 2 bit 1 liên tiếp xem như 1 chuỗi gồm không bit 0 ở giữa,

) Nếu số số 0 nhiều hơn 15: 20=15+5; 30=15+15+0 Máy thu khi gặp chuỗi bốn bit 1 thì lấy tổng số này với các số phía sau,

(trường hợp sau số 30)

) Nếu chuỗi bắt đầu bằng 1,máy phát sẽ gửi đi 4 bit 0 đầu tiên,

) Cuối bản tin, tín hiệu báo chấm dứt bản tin và nhờ đó máy thu biết cách xử lý cho trường hợp bản tin kết thúc bởi chuỗi bit 0 hay bit 1

Tham khảo: Nguyễn Trung Lập - Truyền dữ liệu - Chương 3

Trang 31

) Chỉ truyền sự sai khác giữa 2 khung dữ liệu liên tiếp,

) Chỉ hiệu quả khi sai khác giữa 2 khung không đáng kể,) Ví dụ ứng dụng: mã tín hiệu hình ảnh trong kỹ thuật video

Nguồn ảnh: Nguyễn Trung Lập - Truyền dữ liệu - Chương 3

Trang 32

Nguồn: Chi Wai Chow - Lecture9 - National Chiao Tung University

Trang 33

Tính BER theo hàm phân bố xác suất Gaussian

(Gaussian probability distribution function)

2

x 1 n 1

∑

=

1 i i

xn

1x

01

0I1IQ

σ+σ

1BER

erfc: Complementary error function

Tham khảo: Govind P.Agrawal, “Fiber Optics Communication Systems”, Third Edition, 2002 – chapter 4 - page 164

Định dạng
Số trang	33
Dung lượng	1,04 MB