Bài giảng truyền dữ liệu ppt

YÊU CẦU VÀ NỘI DUNG CHI TIẾT Tên học phần: Kỹ thuật Truyền dữ liệu Loại học phần: 1 Bộ môn phụ trách giảng dạy: Kỹ thuật máy tính Khoa phụ trách: CNTT TS tiết Lý thuyết Thực hành/Xemin

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI

BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÁY TÍNH KHOA: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÀI GIẢNG TRUYỀN DỮ LIỆU

DÙNG CHO SV NGÀNH : CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

HẢI PHÒNG - 2010

MỤC LỤC

Chương I: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 4

1.1 Tin tức - dữ liệu - tín hiệu 4

1.2 Mã hóa dữ liệu 5

1.3 Các phương pháp truyền tin 17

Chương II: HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG 19

2.1 Giới thiệu về hệ thống truyền thông 19

2.2 Hệ thống truyền số liệu 21

2.3 Các hệ thống truyền số liệu thường gặp 22

2.4 Môi trường truyền tin 24

2.5 Các chuẩn giao tiếp truyền thông 37

2.6 Mạng truyền thông 49

Chương III: KỸ THUẬT TRUYỀN SỐ LIỆU 50

3.1 Giới thiệu về kỹ thuật truyền số liệu 50

3.2 Kỹ thuật định khung trong truyền số liệu 50

3.3 Kỹ thuật truyền nối tiếp không đồng bộ 51

3.4 Kỹ thuật truyền nối tiếp đồng bộ 53

3.5 Các kỹ thuật truy nhập đường truyền 59

Chương IV: CÁC VẤN ĐỀ TRONG TRUYỀN SỐ LIỆU 63

4.1 Vấn đề phát hiện sai và sửa sai 63

74

87

ưu l ng 87

ều khiển khắc phục lỗi 91

ảm bảo chất lượng dịch vụ 94

Chương V: MẠNG TRUYỀN SỐ LIỆU 102

5.1 Tổng quan 102

5.2 Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI TCP/IP 104

5.3 Phân loại mạng theo kỹ thuật chuyển mạch 106

5.4 Kỹ thuật LAN 109

YÊU CẦU VÀ NỘI DUNG CHI TIẾT

Tên học phần: Kỹ thuật Truyền dữ liệu Loại học phần: 1

Bộ môn phụ trách giảng dạy: Kỹ thuật máy tính Khoa phụ trách: CNTT

TS tiết Lý thuyết Thực hành/Xemina Tự học Bài tập lớn Đồ án môn học

Điều kiện tiên quyết:

Sinh viên phải học xong các học phần sau mới được đăng ký học phần này:

Kiến trúc máy tính, Mạch và tín hiệu, Lý thuyết truyền tin, Kỹ thuật Vi xử lý, Nguyên lý

hệ điều hành, Cấu trúc dữ liệu

- Chương II: Hệ thống truyền thông

- Chương III: Kĩ thuật truyền số liệu

- Chương IV: Các vấn đề cơ bản trong truyền thông

- Chương V: Mạng truyền số liệu

Nội dung chi tiết của học phần:

1.3 Cách truyền thông tin trên đường truyền 2

1.4 Những vấn đề cơ bản trong truyền thông 2

2.1 Hệ thống truyền thông 1

2.2 Phương tiện truyền tin 3

2.3 Các chuẩn giao tiếp trong truyền thông 1 1

3.2 Các kỹ thuật truyền số liệu 7

5.1 Tổng quan 1

5.2 Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI, TCP/IP 2

5.3 Phân loại mạng theo kỹ thuật chuyển mạch 3

5.5 Mạng vô tuyến và mạng vệ tinh 2

5.6 Mạng truyền dữ liệu IDSN/ DSL 3

Nhiệm vụ của sinh viên:

Tham dự các buổi thuyết trình của giáo viên, tự học, tự làm bài tập do giáo viên giao, tham dự các bài kiểm tra định kỳ và cuối kỳ

Tài liệu học tập:

William Stalling, Data Computer and Communication

Đặng Văn Chuyết, Lý thuyết truyền tin, NXB Giáo dục

Nguyễn Văn Thông, Cơ sở kỹ thuật Truyền số liệu, NXB Khoa học kỹ thuật

Quách Tuấn Ngọc, Xử lí tín hiệu số, NXB Giáo dục

Nguyễn Thúc Hải, Mạng máy tính và hệ thống mở, NXB Giáo dục

Nguyễn Hồng Sơn, Kĩ thuật truyền số liệu, NXB Lao động – Xã hội

Hình thức và tiêu chuẩn đánh giá sinh viên:

- Đánh giá dựa trên tình hình tham dự buổi học trên lớp, các buổi thực hành, điểm kiểm tra thường xuyên và điểm kết thúc học phần

- Hình thức thi cuối kỳ: thi viểt rọc phách, thời gian làm bài: 75 phút

Thang điểm: Thang điểm chữ A, B, C, D, F

Điểm đánh giá học phần Z = 0.2X + 0.8Y

Bài giảng này là tài liệu chính thức và thống nhất của Bộ môn Kỹ thuật máy tính, Khoa

Công nghệ Thông tin và được dùng để giảng dạy cho sinh viên

Ngày phê duyệt: 15 / 6 / 2010

Trưởng Bộ môn: ThS Ngô Quốc Vinh

Chương I: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1.1 Tin tức - dữ liệu - tín hiệu

Dữ liệu (Data): bao gồm các sự kiện, khái niệm hay các chỉ thị được diễn tả dưới một

hình thức thích hợp cho việc thông tin, thông dịch hay xử lý bởi con người hay máy móc

Thông Tin (Information): Ý nghĩa mà con người qui cho dữ liệu theo các qui ước cụ

thể

Tin tức có thể biểu thị bởi tiếng nói, hình ảnh, các văn bản, tập hợp các con số, các ký hiệu, thông qua nó con người hiểu nhau Trong hệ thống truyền thông, thường người ta không phân biệt dữ liệu và tin tức

Thông tin khi truyền: Theo các dạng năng lượng khác nhau: Âm, điện, sóng quang, sóng điện

Vật mang tin: Môi trường dùng để mang thông tin (Là dạng năng lượng - Có khả năng lưu trữ, truyền gửi thông tin )

Tín hiệu (Signal): là tin tức, dữ liệu đã được chuyển đổi, xử lý (bởi các bộ phận mã hóa

và /hoặc chuyển đổi) cho phù hợp với môi trường truyền thông Bản chất tín hiệu vốn là một hàm đơn trị biến thiên theo thời gian hay tần số

Có hai loại tín hiệu: tín hiệu tương tự và tín hiệu số

Tín hiệu tương tự (analog):

 Tín hiệu có bất cứ giá trị nào trong một khoảng thời gian xác định

 Tín hiệu tương tự quen thuộc có dạng hình sin Một tín hiệu tương tự có thể được số hóa để trở thành tín hiệu số

 Ba đặc điểm chính của tín hiệu tương tự bao gồm:

 Một chu kỳ là sự di chuyển sóng của tín hiệu từ điểm nguồn bắt đầu cho đến khi quay trở về lại điểm nguồn đó

o Pha (Phase):

 Là đơn vị đo vị trí tương đối tại một thời điểm trong một chu kỳ đơn của tín hiệu, nó đặc trưng cho tính trễ

 Tốc độ thay đổi quan hệ của tín hiệu đối với thời gian, được mô tả theo

độ (degree) Sự dịch pha xảy ra khi chu kỳ của tín hiệu chưa kết thúc,

và một chu kỳ mới của tín hiệu bắt đầu trước khi chu kỳ trước đó chưa hoàn tất

Tín hiệu số: Là tín hiệu mà biên độ chỉ có một trong hai giá trị duy nhất, tương ứng với

hai trạng thái logic đặc trưng bởi hai số 0 và 1 trong hệ nhị phân Hệ thống truyền tín hiệu này

là hệ thống truyền nhị phân

Tín hiệu số bao gồm chỉ hai trạng thái, được diễn tả với hai trạng thái ON hay OFF hoặc là 0 hay 1 Tín hiệu số yêu cầu khả năng băng thông lớn hơn tín hiệu tương tự

Các vấn đề khi truyền dữ liệu:

 Thường dùng tín hiệu số cho dữ liệu số và tín hiệu tương tự cho dữ liệu tương tự

 Có thể dùng tín hiệu tương tự để mang dữ liệu số

 Có thể dùng tín hiệu số để mang dữ liệu tương tự

Bit Interval và Bit Rate:

Hầu hết các tín hiệu số là không tuần hoàn, chu kỳ và tần số không xác định Hai khái niệm đặt ra ở đây là Bit Interval và Bit Rate Bit Interval là khoảng thời gian cần thiết để gửi một bit Bit Rate là số lượng Bit Interval trong 1 giây, theo cách nói khác, Bit Rate là số bit được gửi đi trong 1 giây (bps)

1.2 Mã hóa dữ liệu

Dữ liệu lưu trữ trong một máy tính là ở dạng các bít 0 và 1 Để có thể mang được từ nơi này sang nơi khác (ở trong hoặc ở ngoài máy tính), thì dữ liệu thường được chuyển đổi sang dạng tín hiệu số Điều này được gọi là sự chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu số (digital

to digital – D/D) hoặc mã hoá dữ liệu số sang tín hiệu số

Đôi lúc chúng ta cần chuyển đổi một tín hiệu tương tự (ví dụ đoạn nói chuyện trong điện thoại) sang tín hiệu số vì một vài lý do nào đó như giảm bởt hiệu ứng của tiếng ồn Điều này được gọi là sự chuyển tín hiệu tương tự sang tín hiệu số (A/D) hoặc số hoá một tín hiệu tương tự

Vào lúc khác chúng ta lại cần chuyển một tín hiệu số từ đầu ra của một máy tính qua một phương tiện truyền thông được thiết kế cho dạng tín hiệu tương tự Ví dụ như việc gửi tín hiệu từ nơi này đến nơi khác qua mạng điện thoại công cộng, tín hiệu số cung cấp bởi máy tính sẽ được chuyển sang tín hiệu tương tự Điều này được gọi là biến đổi tương tự sang số hay điều chế tín hiệu số

Thường thì một tín hiệu tương tự được truyền qua một khoảng cách dài sử dụng phương tiện truyền thông tương tự Ví dụ âm thanh, âm nhạc từ một trạm radio, bản thân nó

đã là một tín hiệu tương tự được phát qua không khí Tuy nhiên, tần số của âm thanh hoặc âm nhạc không thích hợp cho việc truyền phát Tín hiệu phát đi phải được mang bởi một tín hiệu

có tần số cao hơn Điều này được gọi là biến đổi tương tự sang tương tự (A/A) hay điều chế tín hiệu tương tự

Các phương thức chuyển đổi

Số/số

(D/D)

Tương tự/số (A/D)

Số/tương tự (D/A)

Tương tự/tương

tự (A/A)

1.2.1 Dữ liệu số - Tín hiệu số

Chuyển đổi hoặc mã hoá số / số là sự miêu tả thông tin dạng số sang một tín hiệu số Ví

dụ khi chúng ta truyền tín hiệu từ máy tính đến máy in, cả hai dữ liệu gốc và dữ liệu được truyền đều ở dạng số Trong kiểu mã hoá này các số nhị phân 0 và 1 phát ra bởi máy tính được chuyển thành các xung điện thế, các xung này có thể truyền được qua dây dẫn điện

Trong rất nhiều kỹ thuật mã hoá số / số, chúng ta chỉ bàn đến những kỹ thuật hữu dụng nhất cho việc truyền thông dữ liệu Có 3 loại phổ biến: đơn cực, cực và lưỡng cực được chỉ ra như hình dưới

Mã hoá đơn cực: là dạng đơn giản với chỉ một kỹ thuật được sử dụng

Mã hoá cực: có 3 kiểu con: NRZ, RZ, và biphase Hai trong số chúng có những sự biết

Hệ thống truyền số làm việc dựa trên xung điện cùng với một kết nối trung gian, thường

là dây dẫn hoặc cáp Trong hầu hết các kiểu mã hoá, mức điện áp cao thấp ứng với giá trị nhị phân 1 hoặc 0 Tính có cực của một xung ám chỉ việc lựa chọn là cực dương hay cực âm Mã hoá đơn cực có tên như vậy là bởi vì nó chỉ sử dụng một cực Tính có cực này chỉ định 1 trong 2 trạng thái 0 hoặc 1 (thường là 1) Trạng thái còn lại (thường là 0) được đại diện bởi điện áp 0

Mã hoá đơn cực chỉ sử dụng một mức điện áp (mức điện áp dương hoặc âm)

Trong ví dụ này, mã nhị phân 1 được mã hoá ứng với giá trị dương và mã nhị phân 0 được mã hoá ứng với giá trị 0 Hơn nữa việc mã hoá đơn cực không phức tạp và dễ thực hiện Tuy nhiên, mã hoá đơn cực có ít nhất 2 vấn đề làm cho nó ít mong muốn: thành phần một chiều và sự đồng bộ hoá

Thành phần một chiều (DC): Biên độ trung bình của một tín hiệu mã hoá đơn cực là

khác 0 Điều này tạo ra thành phần dòng một chiều (DC) – một thành phần có tần số bằng 0

Khi một tín hiệu chứa thành phần DC, nó không thể truyền đi mà không xử lý

Đồng bộ hoá: Khi một tín hiệu không ổn định, bên nhận không thể xác định điểm đầu

và điểm cuối của mỗi bit Vì thế vấn đề đồng bộ hoá trong việc mã hoá đơn cực có thể xảy ra bất cứ khi nào dòng dữ liệu gồm một loạt các chữ số 0 hoặc 1 Quá trình số hoá dùng sự thay đổi mức điện áp để chỉ ra sự thay đổi giá trị bit Sự thay đổi tín hiệu cũng chỉ ra rằng một bit vừa kết thúc và một bit mới đã bắt đầu Tuy nhiên trong mã hoá đơn cực một loạt các bít cùng giá trị, như 7 số 1, tức là không có sự thay đổi điện áp, mức điện áp dương không bị phá vỡ sau 7 lần miễn là nhận giá trị bit 1 Bất cứ khi nào không có tín hiệu thay đổi để chỉ ra điểm bắt đầu của bit tiếp theo trong chuỗi, bên nhận phải dựa trên một mức thời gian Chẳng hạn với tốc độ bit 1000 bps, nếu bên nhận xác định một điện áp dương trễ 0.005s, mà tốc độ đọc 1

bít là 0.001s, hay 5 bit

Sự thiếu đồng bộ giữa đồng hồ của bên nhận và bên gửi làm sai lệch thời gian của tín hiệu, ví dụ 5 bít 1 bị kéo dài thành 0.006s, và do đó bên nhận sẽ hiểu thành 6 bít 1 Một bit phụ trong dòng dữ liệu gây ra mọi thứ sau khi nó được giải mã nhầm Một giải pháp được phát triển để điều khiển việc đồng bộ hoá trong truyền phát một cực là sử dụng một dấu tách, mắc song song một đường mang một xung đồng hồ và cho phép bên nhận phân chia để đồng

bộ hoá lại thời gian của nó Nhưng việc nhân đôi số đường sử dụng cho truyền phát đồng nghĩa với việc làm tăng chi phí và vì vậy sẽ không kinh tế

1.2.1.2 Mã hoá cực:

Mã hoá cực sử dụng 2 mức điện thế, một điện áp dương và một điện áp âm Bằng việc

sử dụng cả 2 mức, trong phương pháp mã hoá cực, mức điện thế trung bình trên đường truyền được giảm xuống và vấn đề về thành phần DC của mã hoá đơn cực vì thế được giảm nhẹ Trong mã hoá Manchester và Manchester vi sai (xem trang sau), mỗi bit gồm có cả hai điện thế dương và điện thế âm, vì vậy thành phần DC hoàn toàn có thể loại ra

Mã hoá cực sử dụng 2 mức biên độ (mức dương và mức âm)

Trong số rất nhiều kiểu mã hoá cực đa dạng, chúng ta sẽ chỉ kiểm tra 3 kiểu thông dụng

nhất: nonreturn to zero (NRZ), return to zero (RZ), và biphase Mã hoá NRZ bao gồm 2

cách: nonreturn to zero, level (NRZ-L), và nonreturn to zero, invest (NRZ-I) Biphase cũng có

2 phương pháp Đầu tiên, Manchester là phương pháp được sử dụng bởi mạng LAN Kế đến, Manchester vi sai, là phương thức được sử dụng bởi mạng Token Ring LAN

Mã hoá Nonreturn to Zero (NRZ):

Trong mã hoá NRZ, mức của tín hiệu luôn là dương hoặc âm Hai phương thức thông dụng nhất của việc truyền phát NRZ được trình bầy như sau:

 Mã hoá NRZ-L:

Trong mã hoá NRZ-L, mức của tín hiệu phụ thuộc vào kiểu của bit mà nó trình bày Điện thế dương quy ước là bit 0, tín hiệu điện thế âm quy ước là bit 1; theo cách đó mức của tín hiệu phụ thuộc vào trạng thái của các bit

Polar

NRZ-L NRZ-I Manchester Manchester vi sai

Một vấn đề có thể nảy sinh khi có một dãy dài các bit 0 và 1 trong dữ liệu Bên nhận nhận một dòng điện thế liên tục và có thể xác định có bao nhiêu bit được gửi dựa vào đồng hồ của chúng, điều này có thể được đồng bộ hoặc không được đồng bộ với đồng hồ người gửi

Trong NRZ-I các tín hiệu được đảo ngược nếu một bit 1 được gặp

Trong chuỗi NRZ-L, điện thế dương và âm có nghĩa rõ ràng; dương đối với 0 và âm đối với 1 Trong chuỗi NRZ-I , bên nhận tìm kiếm sự thay đổi từ một mức này đến mức khác như là cơ sở để nhận ra bít 1

Mã hoá Return to Zero (RZ)

Như chúng ta có thể thấy, ở bất cứ thời điểm nào thì dữ liệu gốc cũng chứa đựng các số

1 và không liên tiếp nhau Bên nhận có thể mất vị trí của nó Và như chúng ta đã đề cập đến trong phần thảo luận về mã hoá đơn cực, một cách để đảm bảo đồng bộ hoá là gửi các tín hiệu thời gian phân tách trên một kênh phân tách Tuy nhiên giải pháp này sẽ làm tăng chi phí đồng thời dễ xảy ra lỗi của bản thân chúng Một giải pháp tốt hơn là bằng cách nào đó chứa đựng việc đồng bộ hoá trong tín hiệu mã hoá Một vài thứ giống như giải pháp được cung cấp bởi NRZ-I, nhưng khả năng trình bày trình bày chuỗi 0 và 1 là như nhau

Để đảm bảo việc đồng bộ hoá, cần phải có một tín hiệu thay đổi cho mỗi bit Bên nhận

có thể sử dụng những thay đổi này để xây dựng, cập nhật và đồng bộ hoá đồng hồ của nó Như chúng ta đã biết ở trên, NRZ-I thực hiện điều này cho một chuỗi tuần tự các bít 1 Nhưng để thay đổi với mỗi bit, chúng ta cần phải có nhiều hơn 2 mức Một giải pháp đó là mã hoá theo kiểu Return to Zero (RZ), bằng việc sử dụng 3 giá trị: dương, âm và không Trong

RZ, những thay đổi tín hiệu không phải giữa các bít, nhưng ở trong mỗi bit Giống như

NRZ-thời gian thời gian

0 1 0 0 1 1 1 0

L, điện thế dương có nghĩa là 0, và điện thế âm có nghĩa là 1 Trong khoảng thời gian của một nửa bit, một nửa tín hiệu còn lại trở về 0 Một bit 1 thực tế được miêu tả là dương-0 và một bit

0 được miêu tả là âm -0 sẽ tốt hơn chỉ có một mình dương và âm

Sự bất lợi chính của mã hoá RZ là đòi hỏi 2 thay đổi tín hiệu để mã hoá 1 bit, và vì vậy

nó chiếm giữ giải rộng hơn Tuy nhiên có ba khả năng để chúng ta kiểm tra tốt hơn, đó là hiệu quả tốt nhất

Mã hóa Biphase:

Có lẽ giải pháp tốt nhất cho đến nay để giải quyết vấn đề đồng bộ hoá là mã hoá Biphase Trong phương pháp này sẽ thay đổi tín hiệu trong khoảng thời gian của mỗi bit nhưng không trở về 0 Thay vào đó nó chuyển sang cực đối diện Giống như RZ, ở giữa khoảng thời gian truyền cho phép đồng bộ hoá

Mã hoá Biphase được bổ sung là: Manchester và Manchester vi sai

 Manchester:

Mã hoá Manchester sử dụng cách đảo ngược mỗi bít trong khoảng thời gian của

nó để đồng bộ và miêu tả bit Việc chuyển trạng thái âm-dương tương ứng với bít 1 và dương-âm tương ứng với bít 0 Ở đây ta sử dụng việc một chuyển trạng thái đơn cho hai mục đích Mã hoá Manchester đạt được theo mức của đồng bộ hoá như RZ, nhưng

chỉ có 2 giá trị biên độ

 Manchester vi sai:

Trong Manchester vi sai việc đảo ngược trong khoảng thời gian của mỗi bít được

sử dụng cho vấn đề đồng bộ hoá, nhưng sự có mặt hoặc thiếu vắng của việc biến đổi được thêm vào ở đầu trong khoảng thời gian tạm ngưng được sử dụng để xác định cho bit Một sự biến đổi có nghĩa là bít 0 và sự không biến đổi có nghĩa là bít 1 Manchester vi sai yêu cầu 2 sự thay đổi tín hiệu để trình bày bít 0 nhưng chỉ có 1 để trình bày bit 1

1.2.1.3 Mã hoá lưỡng cực:

Mã hoá lưỡng cực, giống như RZ, sử dụng 3 mức điện thế: dương, âm và 0 Tuy nhiên không giống như RZ, mức 0 trong mã hoá lưỡng cực được sử dụng để miêu tả bit 0, còn bít 1 ứng với điện thế âm hoặc dương Nếu đầu tiên một bit được miêu tả bởi biên độ dương, thì bít

1 thứ hai sẽ được miêu tả ở biên độ âm, còn bít 1 thứ ba lại được miêu tả bằng biên độ dương Việc luân phiên này xuất hiện cả khi các bit 1 rời rạc nhau

Ba kiểu của mã hoá lưỡng cực thông thường để truyền thông dữ liệu là: AMI, B8ZS, và HDB3

 Mã hoá AMI (đảo dấu xen kẽ lưỡng cực):

Mã hóa AMI là kiểu mã hoá lưỡng cực đơn giản nhất; trong tên gọi của nó; từ “dấu” xuất phát từ điện tín và có nghĩa là 1 Vì vậy AMI có nghĩa là đảo 1 xen kẽ nhau Một vị trí trung lập, điện thế 0 sẽ trình bày bít 0 Những bít 1 được miêu tả bởi các điện áp dương

âm đan xen nhau Hình 5.10 đưa ra ví dụ này

Một sự biến đổi của AMI được gọi là giả ba bậc với bít 0 nằm xen kẽ giữa điện thế

dương và điện thế âm

Với việc đảo lộn trong mỗi lần xuất hiện của 1, AMI đạt được 2 mục đích: thứ nhất các thành phần DC là 0, và thứ 2 một dẫy dài các số 1 được đồng bộ hoá Không có kỹ thuật nào để chắc chắn việc đồng bộ hoá cho một chuỗi dài các số 0

Hai biến đổi của AMI vừa được phát triển để giải quyết vấn đề đồng bộ hoá chuỗi 0, đặc biệt cho việc truyền phát ở khoảng cách lớn Đầu tiên, được sử dụng ở Bắc Mỹ, được gọi là B8ZS (lưỡng cực thay thế 8-zero) Thứ hai, được sử dụng ở Nhật và Châu Âu, được gọi là HDB3 (lưỡng cực mật độ cao 3) Cả hai kiểu này đều là sự thích nghi với AMI mà chỉ thay đổi mẫu gốc trong trường hợp có nhiều chuỗi 0 liên tiếp

 B8ZS:

B8ZS là một sự thoả thuận được chấp nhận ở Bắc Mỹ để cung cấp việc đồng bộ hoá cho chuỗi 0 Trong tất cả các tình huống, các chức năng B8ZS tương tự như của AMI AMI thay đổi cực với mọi 1 gặp phải Những thay đổi này cung cấp sự đồng bộ hoá cần thiết bởi bên nhận Nhưng tín hiệu không thay đổi trong suốt chuỗi 0, vì vậy việc đồng bộ hoá thường bị mất

Sự khác nhau giữa B8ZS và AMI xuất hiện bất cứ khi nào có 8 hoặc nhiều hơn các bít

0 liên tiếp gặp phải trong dòng dữ liệu Giải pháp cung cấp bởi B8ZS là áp đặt sự thay đổi tín hiệu giả bên trong chuỗi 0 (được gội là violation) Ở mọi thời điểm có 8 bit 0 xuất hiện liên tiếp, B8ZS đưa vào những thay đổi trong mẫu dựa trên sự khác biệt của bit 1 trước đó (1 chỉ xuất hiện ở phía trước của chuỗi 0)

Nếu bít 1 trước đó là dương, 8 bít 0 sẽ được mã hoá là 0, 0, 0, +, -, 0, -, + Hãy nhớ rằng bên nhận đang tìm kiếm sự thay đổi để xác định 1 Khi nó thấy có 2 điện tích dương liên tiếp bao quanh 3 bít 0, nó nhận ra mẫu, tính toán và đưa vào violation để không gây ra lỗi Sau đó

Thời gian Biên độ

0 1 0 0 1 1 1 0

nó tìm kiếm phần còn lại của những violation trông đợi Khi tìm thấy chúng, bên nhận chuyển

8 bít thành 0 và quay trở lại chế độ AMI thông thường

Nếu cực của bít 1 trước đó là âm, mẫu của các violation sẽ là tương tự nhưng đảo ngược lại cực Cả mẫu dương và âm được chỉ ra trong hình 1.13

 HDB3:

Vấn đề đồng bộ hoá chuỗi liên tiếp các số 0 được giải quyết ở Nhật và Châu Âu khác với Mỹ Quy ước này, gọi là HDB3, đưa sự thay đổi vào mẫu AMI mỗi thời điểm 4 bít 0 liên tiếp thay cho 8 bit như của Bắc Mỹ Mặc dù tên gọi của nó là HDB3, các mẫu thay đổi bất cứ khi nào có 4 bít 0 liên tiếp

Như trong B8ZS, mẫu của các violation trong HDB3 được dựa trên sự phân cực của bít 1 trước đó Tuy nhiên khác với B8ZS, HDB3 cũng nhìn vào số các bít 1 vừa xuất hiện trong dòng bít kể từ lần thay thế cuối cùng Bất cứ khi nào số của bít 1 kể từ lần thay thế cuối cùng là lẻ, B8ZS đẩy một violation vào vị trí thứ 4 của các bít 0 liên tiếp Nếu sự phân cực của bít trước đó là dương, violation là dương Nếu sự phân cực của bit trước đó là âm, violation là âm

Bất cứ khi nào số của bít 1 kể từ lần thay thế cuối cùng là chẵn, B8ZS đẩy violation vào

vị trí đầu tiên và vị trí thứ 4 của các bít 0 liên tiếp Nếu cực của bít trước là dương, cả hai violation là âm Nếu cực của bit trước đó là âm, cả hai violation là dương

Ví dụ 1: Sử dụng B8ZS, mã hoá dòng bít 10000000000100; áp dụng với cực của bít 1 đầu

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

1.2.2 Dữ liệu tương tự – tín hiệu số

Đôi khi chúng ta cần số hoá một tín hiệu tương tự Ví dụ để gửi giọng nói của con người trong một khoảng cách xa Chúng ta cần số hoá nó để giảm nhiễu và ồn Vấn đề này được gọi

là “chuyển đối tín hiệu tương tự về tín hiệu số” hoặc là số hoá tín hiệu tương tự

Trong sự chuyển đổi từ tín hiệu tương tự về tín hiệu số, chúng ta đưa ra các thông tin dưới dạng sóng liên tục như là một dãy nhịp của các tín hiệu số (1s hoặc 0s)

Chuyển đổi tín hiệu tương tự về tín hiệu số cần sử dụng một vài tín hiệu số đã được trình bày tại phần 5.1 Cấu trúc của sự chuyển đổi là không có vấn đề gì Vấn đề là làm như thế nào để chuyển các thông tin từ số lượng lớn các giá trị tới số rời rạc của các giá trị mà không ảnh hưởng tới giác quan con người và chất lượng của tín hiệu

1.1.1.1.Điều chế biên độ xung (Pulse Amplitude Modulation - PAM)

Bước đầu tiên trong quá trình chuyển đổi tín hiệu tương tự về tín hiệu số được gọi là điều chế biên độ xung Kỹ thuật này thao tác với tín hiệu thương tự, đơn giản nó và tạo ra

những dải của xung cơ bản có kết quả mẫu tín hiệu tương tự Thuật ngữ “mẫu” có nghĩa là

đơn vị biên độ của tín hiệu trong 1 khoảng thời gian là bằng nhau

Lý thuyết mẫu được dùng trong điều chế biên độ xung là hiệu quả hơn trong các vùng khác của năng lượng, nó là dữ liệu truyền thông Tuy nhiên PAM là nền tảng quan trọng trong

chuyển đổi tín hiệu tương tự về tín hiệu số lý thuyết này được gọi là điều chế xung theo mã (pulse code modulation - PCM)

Trong PAM, tín hiệu ban dầu là mẫu tại thời gian nghỉ bằng nhau

PAM gọi là kỹ thuật mẫu và giữ Ở hiện tại, cấp độ tín hiệu là đọc, tiếp theo là trợ giúp tổng hợp Những mẫu giá trị xảy ra chỉ trong sự xuất hiện của sóng, nhưng nhìn chung kết quả trong PAM vẫn còn ngắn

Lý do PAM không hữu dụng trong dữ liệu truyền thông là, mặc dù nó truyền đổi sóng gốc từ một dải của xung, những xung này vẫn còn có biên độ(vẫn là tín hiệu tương tự, không phải là tín hiệu số) Để tạo ra tín hiệu số chúng ta phải sửa đổi chúng bằng cách dùng PCM Lưu ý: PAM có một vài ứng dụng, nhưng bản thân nó không dùng trong dữ liệu truyền thông Tuy nhiên đây là bước quan trọng phổ biến đầu tiên trong lý thuyết chuyển đổi và được gọi là PCM

1.2.2.2 Điều chế xung theo mã (PCM)

PCM sửa đổi vấn đề tạo ra xung bằng PAM để hoàn thành một tín hiệu số Làm như vậy, PCM đầu tiên lượng tử hoá những xung của PAM Sự lượng tử là lý thuyết thừa hưởng những giá trị trong một dãy đã biết tới mẫu đặc biệt

Analog/Digital conversion (codec)

Amplitude Amplitude

a Anaglog signal b PAM signal

Hình 1.18 trình bày 1 mẫu phương thức của thừa kế tín hiệu và giá trị độ lớn lượng tử hoá mẫu Mỗi giá trị chuyển đổi vào tương đương 7 bít nhị phân Bít thứ 8 là bít dấu (+ là 0

và – là 1)

Tốc độ lấy mẫu (Sampling Rate)

Như chúng ta đã thấy từ các hình vẽ trước, sự chính xác của mỗi tín hiệu số được tái tạo lại từ các tín hiệu tương tự phụ thuộc vào số mẫu đã đem theo Sử dụng PAM và PCM chúng

ta tái tạo lại sóng chính xác bằng cách đem theo số lượng mẫu không xác định, hoặc chúng ta

có thể tái tạo sự phát ra trống không của chính nó Rõ ràng chúng ta muốn tìm một số ở đâu

đó trên trục số Như vậy, câu hỏi là “Có bao nhiêu mẫu thì đủ?”

Trên thực tế, rất ít thông tin đáng chú ý cho việc gửi và nhận để tạo lại cấu trúc của tín

hiệu tương tự Theo định lý Nyquist để đảm bảo tính chính xác trong sự tái tạo tín hiệu tương

tự nguyên bản ta sử dụng PAM, sự tốc độ lấy mẫu phải tiến hành hai lần ở tần số cao nhất của tín hiệu gốc Như vậy, nếu chúng ta muốn mẫu giọng nói điện thoại với tần số lớn nhất 4000

Hz, chúng ta cần tốc độ lấy mẫu của 8000 mẫu trên 1 giây

Lưu ý: Theo định lý Nyquist, sự tốc độ lấy mẫu ít nhất phải tiến hành 2 lần ở tần số cao nhất

Một sự tốc độ lấy mẫu hai lần ở tần số x Hz có nghĩa tín hiệu phải được lấy mẫu mỗi ½

x giây Dùng giọng nói qua đường dây điện thoại ở trên là một ví dụ, điều này có nghĩa là một mẫu mỗi 1/8000 giây

Để hiểu rõ hơn về định lý xét ví dụ sau: Tốc độ lấy mẫu là bao nhiêu ở dải băng rộng

10000 Hz (1000 tới 11000)?

+024 00011000 -015 10001111 +125 01111101 +038 00100110 -080 11010000 +110 01101110 +048 00110000 -050 10110010 +090 01011010 +039 00100111 +052 00110110 +088 01011000 +026 00011010 +127 01111111 +077 01001101

+52

+127 +125 +110 +90 +88 +77

Giải: Tốc độ lấy mẫu hai lần ở tần số cao nhất của tín hiệu

Tốc độ lấy mẫu = 2(11000) = 22000 mẫu/giây

Bao nhiêu bit cho một mẫu?

Sau khi chúng ta tìm được tốc độ lấy mẫu, chúng ta cần xác định số bit cần truyền cho mỗi mẫu Điều này phục thuộc vào mức độ của độ chính xác cần thiết Số bit là những lựa chọn cho tín hiệu gốc cần tái tạo với độ chính xác mong muốn trong biên độ

Ví dụ: Một tín hiệu là mẫu, mỗi mẫu yêu cầu ít nhất 12 mức của độ chính xác (+0 đến

+5 và –0 đến -5) Bao nhiêu bit sẽ được gửi cho mỗi mẫu?

Giải: Chúng ta cần 4 bit: 1 bit cho dấu và 3 bit cho giá trị 3 bit giá trị có thể biểu diễn bằng 23

= 8 mức (000 đến 111), điều đó là nhiều hơn cái ta cần Với 2 bit giá trị là không đủ

vì 22 = 4 Với 4 bit giá trị thì quá lớn vì 24 = 16(thừa quá nhiều)

Tốc độ Bit (Bit Rate)

Sau khi tìm được số bit trên mỗi mẫu, ta cần tính toán Bit Rate theo công thức:

Bit Rate = Tốc độ lấy mẫu x Số bit trên mỗi mẫu

Ví dụ: Chúng ta muốn số hoá giọng nói con người Bit Rate là gì? với giả thiết 8 bit trên

một mẫu

Giải: Giọng nói bình thường của người thường ở tần số từ 0 đến 4000 như vậy tốc độ lấy mẫu là: Tốc độ lấy mẫu = 2 x 4000 = 8000 mẫu/giây

Bit Rate có thể tính toán như sau:

Bit Rate = Tốc độ lấy mẫu x Số bit trên một mẫu

= 8000x8 = 64000 bit/s = 64 Kbps

1.2.3 Dữ liệu số - Tín hiệu tương tự

Biến đổi D/A (hay còn gọi là điều biến D/A) là quá trình thay đổi một trong những đặc trưng của tín hiệu tương tự dựa vào thông tin trong tín hiệu số (0 và 1) Khi truyền dữ liệu từ một máy tính đến máy tính khác qua đường điện thoại công cộng, chẳng hạn như: dữ liệu gốc

là số, nhưng vì các đường dây điện thoại mang các tín hiệu tương tự, nên dữ liệu phải được chuyển đổi Dữ liệu số phải được điều biến thành tín hiệu tương tự, điều đó được thực hiện

trông như hai giá trị phân biệt tương ứng với số nhị phân 0 và 1

Có nhiều thiết bị biến đổi D/A, nhưng chúng ta sẽ chỉ bàn đến những thiết bị có lợi nhất cho việc truyền dữ liệu

Một tín hiệu hình sin có 3 đặc trưng: biên độ, tần số và pha Khi thay đổi một trong 3 đặc trưng này, ta sẽ tạo được phiên bản mới của tín hiệu hình sin đó Chẳng hạn tín hiệu gốc

là mức 1, có thể biến đổi thành mức 0 hoặc ngược lại Vì thế, bằng sự thay đổi liên tục hình dáng của một tín hiệu điện đơn giản, ta có thể dùng nó để mô tả dữ liệu số Bất cứ ba đặc trưng trên có thể được thay đổi theo cách này, đưa cho ta ít nhất 3 thiết bị để biến đổi dữ liệu

số thành tín hiệu tương tự: ASK (Amplitude Shift Keying - dời biên độ)

FSK (Frequency Shift Keying - dời tần số)

PSK (Phase Shift Keying - dời pha)

Hơn nữa, thiết bị thứ tư tốt hơn cả là thay đổi hỗn hợp của cả biên độ, tần số và pha được gọi là bộ điều chế biên độ cầu phương QAM (Quadrature Amplitude Modulation) QAM là hiệu quả nhất so 3 thiết bị trước, và là thiết bị được dùng trong tất cả các MODEM hiện đại (hình 5.23)

Các thành phần của bộ biến đổi D/A:

Trước khi thảo luận các phương pháp cụ thể để biến đổi D/A, có hai vấn đề cơ bản phải được định nghĩa: tốc độ truyền bit/baud và tín hiệu mang

Bit Rate and Baud Rate:

Hai thuật ngữ được dùng thường xuyên trong việc truyền dữ liệu là bit rate và baud rate Bit rate là số bit được truyền trong một giây Baud rate chỉ ra số đơn vị tín hiệu trên một giây được yêu cầu để mô tả những bit đó Khi thảo luận về hiệu quả máy tính, thì bit rate là quan trọng hơn, vì ta muốn biết thời gian xử lý từng mẩu tin.Tuy nhiên, trong việc truyền dữ liệu, thì chú trọng đến tính hiệu quả của việc chuyển dữ liệu từ nơi này đến nơi khác trong các mẩu tin hay các khối tin Các đơn vị tín hiệu ít hơn được yêu cầu là hiệu quả hơn cho hệ thống và băng thông hẹp hơn được yêu cầu để truyền các bit; vì vậy, chúng ta chú trọng hơn vào baud rate Baud rate xác định băng thông yêu cầu để gửi tín hiệu

Baud rate = Bit rate / (số bít trên một đơn vị tín hiệu)

1.2.3.1 Điều chế biên độ (ASK)

Cường độ tín hiệu mang được biến đổi sang dạng số nhị phân 0 hoặc 1 Trường hợp này tần số và pha là không đổi trong khi biên độ thay đổi Điện áp biểu diễn ở mức 1 và mô tả mức 0 là sang trái với hệ thống Khoảng thời gian 1 bit là là giai đoạn được định nghĩa là 1 bit Đỉnh biên độ của tín hiệu trong suốt khoảng thời gian mỗi bít là không đổi và sự thay đổi của nó phụ thuộc vào bit (0 hoặc 1) Tốc độ truyền dùng ASK bị giới hạn bởi các tính chất vật

lý của môi trường truyền

Không may, việc truyền ASK là nhạy cảm cao với nhiễu Thuật ngữ tiếng ồn (nhiễu) ám chỉ đến điện áp không định trước can thiệp vào đường truyền bởi các hiện tượng khác như là

sự nóng lên hay điện từ được sinh ra bởi các nguồn khác Các điện áp không định trước này trộn lẫn với tín hiệu làm thay đổi biên độ Mức 0 có thể bị đổi thành mức 1 hoặc ngược lại Rõ ràng nhiễu là vấn đề khó giải quyết đối với ASK, do chỉ có dựa vào biên độ để nhận biết Nhiễu thường tác động lên biên độ; vì thế ASK là phương pháp điều chế bị ảnh hưởng nhất bởi nhiễu

Kỹ thuật ASK phổ biến được gọi là OOK (on-off-keying) Với OOK, các giá trị bit được mô tả không theo điện áp Sự tiến bộ là giảm bớt trong năng lực yêu cầu để truyền thông tin

1.2.3.2 Điều chế tần số (FSK)

Tần số tín hiệu mang được biến đổi để mô tả các chữ số nhị phân 0 hoặc 1 Tần số tín hiệu mang trong suốt thời gian mỗi bit là không đổi, giá trị của phụ thuộc vào bit 0 hoặc 1: còn lại biên độ và pha là không đổi

FSK tránh được hầu hết các vấn đề nhiễu của ASK Bởi vì thiết bị nhận coi tần số tiêu biểu thay đổi qua số chu kỳ đã cho, nó có thể bỏ qua các đỉnh điện áp Các yếu tố giới hạn của FSK là môi trường vật lý của sóng mang

Băng thông FSK

Mặc dù FSK dịch giữa 2 tần số mang, nó dễ phân tích thành 2 tần số trong cùng thời điểm Ta có thể nói phổ FSK là sự hỗn hợp của 2 phổ ASK tập trung quanh tần số fc0 và fc1 băng thông yêu cầu cho việc truyền FSK bằng tốc độ baud rate của tín hiệu cộng với tần số dịch (khác nhau giữa hai tần số mang): BW = (fc1-fc0) + Nbaud

1.2.3.3 Điều chế pha (PSK)

Pha của sóng mang được biến đổi để biểu diễn sang số nhị phân 0 hoặc 1 Cả biên độ và tần số là không đổi, còn pha thì thay đổi Ví dụ, nếu ta bắt đầu với một pha 0o

để mô tả bít 0, thì ta có thể thay đổi pha sang 180o

để gửi số nhị phân 1 Pha của tín hiệu trong suốt thời gian mỗi bít là không đổi và giá trị của nó phụ thuộc vào bit 0 hoặc 1

Phương pháp ở trên thường được gọi là 2-PSK hoặc PSK nhị phân, bởi vì 2 pha khác nhau (0o và 180o) được dùng Hình 5.30 chỉ rõ điều này bằng mối quan hệ giữa pha sang giá trị bit Sơ đồ thứ hai, được gọi là chòm sao (constellation) hoặc sơ đồ trạng thái pha, chỉ ra cùng mối quan hệ được minh hoạ chỉ bằng các pha

1.3 Các phương pháp truyền tin

1.3.1 Cấu trúc kênh truyền

Truyền song song (Parallel)

Mỗi bit dùng một đường truyền riêng Nếu có 8 bits được truyền đồng thời sẽ yêu cầu 8 đường truyền độc lập

Để truyền dữ liệu trên một đường truyền song song, một kênh truyền riêng được dùng

để thông báo cho bên nhận biết khi nào dữ liệu có sẵn (clock signal)

Cần thêm một kênh truyền khác để bên nhận báo cho bên gửi biết là đã sẵn sàng để nhận dữ liệu kế tiếp

Truyền nối tiếp (Serial)

Tất cả các bit đều được truyền trên cùng một đường truyền, bit này tiếp theo sau bit kia Không cần các đường truyền riêng cho tín hiệu đồng bộ và tín hiệu bắt tay (các tín hiệu này được mã hóa vào dữ liệu truyền đi)

Có hai cách truyền nối tiếp:

Bất đồng bộ: Khi truyền bất đồng bộ người ta phát từng ký hiệu riêng rẽ, cách biệt nhau

và để phân biệt các ký tự người ta thêm tín hiệu đầu (start) và cuối (stop) vào mỗi ký tự

Đồng bộ: Khi truyền đồng bộ để nhận biết giá trị các thời điểm là 0 hay 1 cần phải có

tín hiệu xung clock gọi là tín hiệu đồng bộ Tín hiệu đồng bộ có chu kỳ là T, nghĩa là mỗi giây nguồn sẽ cung cấp

Mạch bán song công (hai chiều ngắt quãng: half duplex) Hai thiết bị đầu cuối có thể truyền dữ liệu cho nhau tại những thời điểm khác nhau

Mạch song công (hai chiều toàn phần: duplex) Hai thiết bị đầu cuối có thể truyền dữ liệu cho nhau đồng thời

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

1.1 Anh chị hãy trình bày về các loại tín hiệu được sử dụng trong truyền dẫn hiện nay Nêu các đặc trưng, ưu nhược điểm của chúng

1.2 Trình bày hiểu biết cúa anh chị về các đại lượng liên quan đến tín hiệu truyền dẫn Nêu các khắc phục các nhược điểm (nếu có)

1.3 Trình bày hiểu biết của anh chị về các phương thức truyền dẫn hiện nay Các ưu nhược điểm của các phương thức này

1.4 Cho chuỗi bít cần truyền: 1001 0111 0011 1010 1101 1111 0101 1101 Anh chị hãy mã hóa chuỗi bít trên theo phương pháp mã hóa NRZ-I, 3 bậc, Manchester, FSK

1.6.Cho chuỗi ký tự cần truyền theo mã ASCII mở rộng là “TEST” Anh chị hãy mã hóa chuỗi ký tự trên theo phương pháp mã hóa NRZ, AMI, Manchester, FSK

1.7.Tín hiệu xung PAM được lấy mẫu với tốc độ 12 KHz từ tín hiệu tương tự dạng sóng hình sin 1KHz Hãy xác định xung PAM tự nhiên, xung PAM đỉnh phẳng, Xung DM

1.8 Một máy thu DM thu được chuỗi bít nhị phân: 1001 0111 0011 1010 1101 1111 0101

1101 Anh chị hãy vẽ tín hiệu tương tự tìm kiếm xuất hiện tại đầu ra của bộ tích phân

Chương II: HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG

2.1 Giới thiệu về hệ thống truyền thông

Hệ thống truyền thông được hiểu là một hệ thống toàn diện giúp truyền số liệu từ nơi này đến nơi khác Xét mô hình một hệ thống truyền thông tiêu biểu :

Khi xét một hệ thống truyền thông ta xét tới các yếu tố sau:

Sender: hệ thống phát – Là hệ thống phát dữ liệu

Receiver: hệ thống thu – Là hệ thống thu dữ liệu nhận được từ hệ thống phát

Hình trạng mạng (Topology): cấu hình chi tiết của đường truyền và các hệthống

Giao thức mạng (Protocol): Tập hợp các qui tắc, qui ước về phương thức truyền, về khuôn dạng dữ liệu mà khi tham gia truyền thông các thiết bị trong hệ thống phải tuân thủ Môi trường truyền: các vật dẫn cho phép dữ liệu được truyền tải trên đó để truyền từ nơi này sang nơi khác

Dữ liệu: Thông tin truyền được định dạng ở các dạng khác nhau Các dạng thường thấy của thông tin gồm:

Text: Hệ thống mã hóa đầu tiên liên quan đến văn bản là hệ thống mã Morse, được sử

dụng rộng rãi trước khi có máy tính

Đây là một bộ mã nhị phân sử dụng 2 ký tự chấm (.) và gạch (-) để số hóa văn bản (có thể xem tương đương với các bit 0 và 1) Tuy nhiên nó có điểm bất lợi là nghèo nàn: ít các ký

tự được mã hóa Nó sử dụng sự phối hợp của các dấu gạch và dấu chấm với độ dài khác nhau, điều này không được tiện lợi đặc biệt cho các ký tự có tần suất xuất hiện giống nhau Chính vì thế nó không được dùng để số hóa thông tin Nếu chúng ta qui định rằng số bit dùng để mã hóa cho một ký tự phải bằng nhau thì với p bit ta có thể mã hóa cho 2p

ký tự Ngày nay, text

mã (code) Các mã Unicode thường sử dụng 16 hoặc 32 bit biểu diễn và mã ASCII sử dụng 1 byte để biểu diễn

Số: Biểu diễn dưới dạng 1 chuối bit có giá trị nhị phân tương ứng với giá trị số (Không

biểu diễn dưới dạng mã ASCII)vd: 8  1000

Hình ảnh tĩnh:Ảnh số thật sự là một ảnh được vẽ nên từ các đường thẳng và mỗi

đường thẳng được xây dựng bằng các điểm Một ảnh theo chuẩn VGA với độ phân giải 640x480 có nghĩa là một ma trận gồm 480 đường ngang và mỗi đường gồm 640 điểm ảnh (pixel)

Một điểm ảnh được mã hóa tùy thuộc vào chất lượng của ảnh:

Ảnh đen trắng: sử dụng một bit để mã hóa một điểm: giá trị 0 cho điểm ảnh màu đen và

1 cho điểm ảnh màu trắng

Ảnh gồm 256 mức xám: mỗi điểm được thể hiện bằng một byte (8 bits ;

Ảnh màu: người ta chứng minh rằng một màu là sự phối hợp của ba màu cơ bản là đỏ (Red), xanh lá (Green) và xanh dương (Blue) Vì thế một màu bất kỳ có thể được biểu biễn bởi biểu thức: x = aR + bG +cB Trong đó a, b, c là các lượng của các màu cơ bản Thông thường một ảnh đẹp sẽ có lượng màu với giá trị từ 0 đến 255 Và như thế, một ảnh màu thuộc loại này được thể hiện bằng 3 ma trận tương ứng cho 3 loại màu cơ bản Mỗi phần tử của mảng có giá trị của 8 bits Chính vì thế cần có 24 bit để mã hóa cho một điểm ảnh màu Kích thước của các ảnh màu là đáng kể, vì thế người ta cần có phương pháp mã hóa để giảm kích thước của các ảnh

Âm thanh và video: Dữ liệu kiểu âm thanh và video thuộc kiểu tín hiệu tuần tự Các

tín hiệu tuần tự được số hóa theo cách thức sau đây:

1 - Lấy mẫu Tín hiệu được lấy mẫu: với tần số f,

ta đo biên độ của tín hiệu, như thế ta được một loạt các số đo

2 - Lượng hóa

Ta xác định một thang đo với các giá trị là lũy thừa của 2 (2p) và thực hiện việc lấy tương ứng các số

đo vào giá trị thang đo

3- Mã hóa Mỗi một giá trị sau đó được mã hóa thành các giá trị nhị phân và đặt vào trong các tập tin

111110101110110010

Dung lượng tập tin nhận được phụ thuộc hoàn toàn vào tần số lấy mẫu f và số lượng bit dùng để mã hóa giá trị thang đo p (chiều dài mã cho mỗi giá trị)

2.2 Hệ thống truyền số liệu

DTE (Data Terminal Equipment): thiết bị đầu cuối dữ liệu với chức năng truyền các

dữ liệu từ người (tới người dùng) sử dụng dưới dạng số hoặc tương tự

DCE (Data Circuit_Terminal Equipment): thiết bị chuyển đổi dữ liệu với chức năng

chuyển đổi các tín hiệu từ DTE sang dạng tương thích với môi trường truyền

Nhiễu:

, m

Trong hệ thống trên , các tín hiệu tương đương:

S(t)  S‟(t) M(t)  M‟(t) G(t)  G‟(t) Nếu các tín hiệu tương đương càng khác xa nhau chứng tỏ sự ảnh hưởng của nhiễu với

hệ thống càng lớn

Môi trường

S’(t) m(t)

G(t) G’(t)

m’(t) S(t)

Nhiễu

Vd: Hệ thống internet ADSL sử dụng trên hệ thống thoại vốn có:

Phân loại hệ thống truyền số liệu:

A- Phân loại theo địa lý:

1) Mạng cục bộ:

2) Mạng diện rộng:

3) Mạng toàn cầu:

B- Phân loại theo tính chất sử dụng

1) Mạng truyền số liệu ký sinh:

2) Mạng truyền số liệu chuyên dụng:

C- Phân loại theo hình trạng mạng

:

:

2.3.2

Trong phương pháp này, thông tin trao đổi giữa hai máy tính (end systems) được phân thành những gói tin (packet) có kích thước tối đa xác định Gói tin của những người dùng khác nhau (ví dụ của A và B) sẽ chia sẻ nhau băng thông của kênh tr

huật lưu và chuyển tiếp (store and forward), tức lưu lại các gói tin chưa gửi

gửi chúng đi

2.4 Môi trường truyền tin

Trong hệ thống truyền dữ liệu, môi trường truyền dẫn là đường truyền vật lý giữa nơi gửi và nơi nhận Phương tiện truyền thông được phân làm hai loại là có dẫn và không dẫn Trong cả loại trên, truyền thông thực chất là truyền sóng điện từ Với phương tiện truyền có dẫn, sóng điện từ được truyền dọc theo một phương tiện truyền dẫn như cáp xoắn đôi, cáp đồng trục hay cáp quang Khí quyển và không gian xung quanh ta được xem như là ví dụ về phương tiện truyền không dẫn, điều đó có nghĩa là các tín hiệu điện từ được truyền đi nhưng không theo một hướng nhất định và nó thường được gọi là mạng không dây

Các đặc trưng và chất lượng của việc truyền dữ liệu được xác định bằng cả chất lượng của phương tiện truyền dẫn và của tín hiệu truyền dẫn Đối với môi trường truyền có dẫn, phương tiện truyền dẫn là thành phần quan trọng xác định giới hạn truyền dẫn

Với phương tiện truyền không dẫn, băng thông của tín hiệu dược cung cấp bởi ăng ten quan trọng hơn môi trường truyền dẫn Đặc tính của tín hiệu được truyền bởi ăng ten là định hướng hoặc đa hướng Thông thường thì các tín hiệu có tấn số thấp thường là đa hướng, điều

đó có nghĩa là các tín hiệu được phát theo mọi hướng từ ăng ten Với các tín hiệu có tần số cao, các tín hiệu được tập trung truyền theo một đường thẳng

Trong khi thiết kế một hệ thống truyền dữ liệu thì vấn đề cần được quan tâm là tốc độ truyền dữ liệu và khoảng cách truyền dữ liệu

2.4.1 Một số khái niệm

Băng thông: Nếu băng thông càng lớn thì tốc độ truyền dữ liệu từ cùng một nguồn

càng cao

Các hư hại truyền dẫn: Các hư hại như là sự suy giảm, giới hạn khoảng cách, với môi

trường truyền có dây, thông thường thì cáp xoắn đôi có sự hư hại về tín hiệu lớn hơn cáp đồng trục, và cáp đồng trục lại bị hư hại tín hiệu nhiều hơn cáp quang

Nhiễu giao thoa: Sự xung đột của các tín hiệu trong cùng một dải tần có thể lam sai

lệch hoặc làm mất các tín hiệu Nhiễu giao thoa là đặc trưng riêng của các phương tiện truyền không dây, tuy nhiên nó cũng là một vấn đề đối với phương tiện truyền có dây Với phương tiện truyền có dây, nhiễu giao thoa có thể gây ra bởi các cáp gần nhau.Ví dụ cáp xoắn đôi thường bó lại với nhau, và một ống dẫn thường chứa nhiều cáp do đó sẽ dẫn đến nhiễu Nhiễu giao thoa cũng có xuất hiện trong truyền không dẫn Nếu được bọc tốt thì phương tiện truyền có dẫn có thể giảm tối đa vấn đề này

Số thiết các bị nhận: Một phương tiện truyền dẫn có thể được sử dụng để tạo ra kết nối

điểm-điểm hoặc được dùng để chia sẻ đường truyền với các thiết bị khác Trong trường hợp phải chia sẻ đường truyền với các thiết bị khác, các thiết bị được chia sẻ sẽ gây ra nhiễu cũng như sự sai lệch các tín hiệu trên đường truyền, vì thế sẽ dẫn tới sự giới hạn khoảng cách cũng như tốc độ truyền dữ liệu

2.4.2 Phương tiện truyền có dẫn

Với phương tiện truyền có dẫn, khả năng truyền có thể hiểu theo nghĩa tốc độ dữ liệu hoặc băng thông, phụ thuộc chủ yếu vào khoảng cách và môi trường truyền thông trong đó kiểu kết nối là điểm - điểm hay đa điểm, như ở trong mạng LAN Bảng 2.1 dưới đây cho ta biết các đặc điểm chung của phương tiện truyền có dẫn thông dụng với ứng dụng truyền điểm

- điểm đường dài

Các phương tiện truyền có dẫn thường được sử dụng là cáp xoắn đôi, cáp đồng trục và cáp quang

Ứng dụng:

Cáp xoắn đôi đươc dùng phổ biến trong truyền dẫn cả tín hiệu số và tín hiệu tương tự

Nó thường được sử dụng trong mạng điện thoại và là phương tiện truyền dẫn trong việc truyền thông của nội bộ một toà nhà

Trong mạng điện thoại, tập hợp các điện thoại của những gia đình riêng lẻ sẽ được kết nối tới một tổng đài cục bộ bởi dây cáp xoắn đôi và được gọi là đường thuê bao Trong một tòa nhà, mỗi điện thoại sẽ được kết nối bằng cáp xoắn đôi chạy tới tổng đài con trong phòng hoặc tới tổng đài chính của tòa nhà Cáp xoắn đôi được thiết kế để hỗ trợ truyền tiếng nói sử dụng tín hiệu tương tự Tuy nhiên, với sự hỗ trợ của modem, cáp xoắn đôi có thể điều khiến truyền dữ liệu số với tốc độ vừa phải

Cáp xoắn đôi cũng là phương tiện thông dụng nhất trong việc truyền tín hiệu số Tốc độ truyền dữ liệu số của mạng cục bộ trong một toà nhà thường vào khoảng 64kbps Chúng chỉ được sử dụng rộng rãi trong một toà nhà cho mạng cục bộ để kết nối các máy tính cá nhân Tốc độ truyền dữ liệu của mạng này thường là khoảng 10Mbps.Tuy nhiên, một số mạng sử dụng cáp xoắn đôi với tốc độ truyền từ 100Mbps tới 1Gbps cũng đã được thiết kế, mặc dù chúng bị hạn chế về số lượng các thiết bị và phạm vi của mạng Với các mạng xa nhau thì tốc

độ truyền dữ liệu trên cáp xoắn đôi khoảng 4Mbps

Cáp xoắn đôi rẻ hơn nhiều so với các thiết bị truyền dẫn khác như cáp đồng trục, cáp quang và chúng dễ sử dụng hơn Tuy nhiên chúng lại bị hạn chế hơn về tốc độ truyền dữ liệu cũng như khoảng cách của mạng

Các đặc điểm truyền dẫn:

Cáp xoắn đôi có thể truyền cả tín hiệu số và tín hiệu tương tự Với tín hiệu tương tự, bộ khuyếch đại tín hiệu truyền được lắp đặt cách nhau khoảng từ 5 đến 6 km Với dữ liệu số (bằng cả tín hiệu số và tín hiệu tương tự), các bộ lặp được đặt cách nhau 2-3 km

So với các loại phương tiện truyền dẫn khác(cáp đồng trục, cáp quang), cáp xoắn đôi bị giới hạn bởi tốc độ truyền dữ liệu, băng thông và khoảng cách Hình 4.3 cho thấy, sự suy giảm tín hiệu của cáp xoắn đôi là một hàm tăng nhanh theo tần số Cáp xoắn đôi cũng bị ảnh hưởng mạnh bởi các hư hại khác Phương tiện này dễ bi nhiễu giao thoa và nhiễu tạp bởi vì nó

dễ xảy ra hiện tượng giao thoa giữa các trường điện từ Ví dụ, một dây dẫn chạy song song với một dòng điện xoay chiều sẽ tăng thêm 60Hz năng lượng Nhiễu xung cũng dễ ảnh hưởng đến cáp xoắn đôi

Các dây được bọc sẽ làm giảm sự giao thoa Các dây được xoắn vào nhau làm giảm giao thoa của sóng có tần số thấp và việc sử dụng các dây có độ dài khác nhau của các cặp liền kề làm giảm nhiễu xuyên âm

Với tín hiệu tương tự trong kết nối điểm điểm, một băng thông có thể lên tới 1 MHz, nó

hỗ trợ một số kênh Đối với việc truyền tín hiệu số điểm điểm đường dài, dữ liệu có thể truyền với tốc độ lên tới vài Mbps, với khoảng cách ngắn, tốc độ truyền dữ liệu có thể lên tới 100 Mbps thậm chí lên tới 1 Gbps

Cáp xoắn đôi có vỏ và không vỏ bọc

Cáp xoắn đôi có 2 loại: có vỏ bọc và không có vỏ bọc Cáp xoắn đôi không vỏ bọc (UTP) đầu tiên được sử dụng làm dây điện thoại

Đây là phương tiện truyền dẫn rẻ tiền nhất thường được sử dụng trong các mạng LAN

Cáp UTP loại 3 và loại 5

Hầu hết các văn phòng đều được lắp đặt sẵn loại cáp xoắn đôi 100 ohm thường được gọi

là cáp điện thoại Vì cáp xoắn đôi điện thoại thường được lắp đặt sẵn, nó cũng thường được sử dụng cho các ứng dụng LAN Tuy nhiên tốc độ dữ liệu và khoảng cách giữa các thiết bị của

Chuẩn EIA-568-A phân biệt ba loại cáp UTP:

Loại 3: Cáp UTP kết hợp với các phần cứng kết nối có các đặc tính truyền dẫn lên đến 16 MHz

Loại 4: Cáp UTP kết hợp với các phần cứng kết nối có các đặc tính truyền dẫn lên đến 20 MHz

Loại 5: Cáp UTP kết hợp với các phần cứng kết nối có các đặc tính truyền dẫn lên đến 100 MHz

Cáp loại 3 và cáp loại 5 được sử dụng chủ yếu trong các ứng dụng LAN Loại 3 sử dụng chủ yếu cho các đường điện thoại trong các văn phòng Loại 5 thường được sử dụng để truyền

dữ liệu và đang trở nên thông dụng và được cài đặt sẵn trong các cao ốc Điểm khác nhau chính giữa cáp loại 3 và loại 5 là số vòng xoắn trên mỗi đơn vị khoảng cách Loại 5 xoắn chặt hơn với bước xoắn thông thường khoảng 0.6 đén 0.85 cm trong khi loại 3 là 7.5 đến 10 cm Loại 5 xoắn chặt hơn nên đắt hơn và cung cấp hiệu suất cao hơn loại 3

Tham số đầu tiên được sử dụng để so sánh sự suy giảm Cường độ của tín hiệu suy giảm theo khoảng cách trên mọi phương tiện truyền dẫn Trên các phương tiện có dẫn, sự suy giảm thường theo hàm logarit và thường được diễn tả như một hàng số theo decibel trên mỗi đơn vị khoảng cách

Nhiễu xuyên âm ở gần các thiết bị đầu cuối trong các hệ thống cáp xoắn đôi là sự kết hợp các tín hiệu từ một cặp dây sang một cặp khác tại các chốt kim loại Sự kết hợp diễn ra khi tín hiệu truyền xâm nhập vào chốt nối của đường thu tín hiệu nhận tại cùng một đầu của đường truyền (ví dụ tín hiệu được truyền bị thu bởi một căp dây nhận ở gần đó)

vào khoảng 1 đến 2.5 cm Do được bọc kín, có cấu trúc đồng tâm, cáp đồng trục chịu nhiễu và xuyên âm tốt hơn cáp xoắn đôi

Ứng dụng:

Cáp đồng trục có lẽ là phương tiện truyền thông đa năng nhất và được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng khác nhau Các ứng dụng quan trọng nhất là:

 Phân phối tín hiệu truyền hình

 Truyền tín hiệu điện thoại đường dài

 Kết nối các hệ thống máy tính khoảng cách gần

 Mạng nội bộ

Cáp đồng trục nhanh chóng được sử dụng rộng rãi để phân phối tín hiệu truyền hình tới từng nhà – truyền hình cáp Truyền hình cáp đã trở nên thông dụng như điện thoại, số kênh lên đến hàng trăm và khoảng cách lên đến vài chục kilomet Trước đây, cáp đồng trục có vị trí quan trọng trong các mạng điện thoại đường dài Ngày nay, nó đang phải đối mặt với sự cạnh tranh ngày càng tăng của cáp quang, sóng viba mặt đất và vệ tinh Bằng cách sử dụng việc phân chia nhiều thành phần tần số, cáp đồng trục có thể mang tới 10000 kênh tiếng nói cùng một lúc

Cáp đồng trục cũng được sử dụng nhiều trong các kết nối khoảng cách ngắn giữa các thiết bị Bằng cách sử dụng tín hiệu số, cáp đồng trục có thể được sử dụng để cung cấp các kênh vào ra tốc độ cao trên các hệ thống máy tính

Các đặc tính truyền dẫn:

Cáp đồng trục được sử dụng để truyền cả tín hiệu tương tự và tín hiệu số Cáp đồng trục

có các đặc tính tần số cao hơn so với cáp xoắn đôi và vì vậy có thể sử dụng hiệu quả với các tần số và tốc độ dữ liệu cao hơn Do có vỏ bọc và cấu trúc đồng tâm, cáp đồng trục ít chịu ảnh hưởng bởi nhiễu và xuyên âm hơn cáp xoắn đôi Yếu tố ảnh hưởng chủ yếu đến hiệu suất là

sự suy giảm, nhiễu nhiệt và nhiễu điều biến Nhiễu điều biến chỉ xuất hiện khi có một vài kênh hoặc dải tần số được dùng chung trên một đường cáp

Với các đường truyền tín hiệu tương tự khoảng cách dài, việc khuếch đại sau một vài

km là rất cần thiết, tần số càng cao thì khoảng cách cần khuếch đại tín hiệu càng ngắn Phổ có thể sử dụng cho tín hiệu tương tự có thể mở rộng đến khoảng 500 MHz Đối với tín hiệu số, cần sử dụng các bộ lặp sau 1km và nếu tốc độ dữ liệu cao hơn thì khoảng cách cần lặp lại cũng gần hơn

2.4.2.3 Cáp quang

Mô tả vật lý:

Cáp quang là một phương tiện mềm dẻo, đường kính nhỏ có khả năng truyền tia sáng Các chất liệu thủy tinh hoặc chất dẻo có thể được sử dụng để làm nên cáp quang Cáp quang được chế tạo bởi silic đyoxit nóng chảy tinh khiết có khả năng truyền tốt nhất nhưng rất khó chế tạo Cáp quang chế tạo bằng sợi thủy tinh nhiều thành phần không tốt bằng nhưng kinh tế hơn và vẫn cho kết quả chấp nhận được Sợi chất dẻo có giá rẻ nhất và có thể sử dụng cho các đường truyền ngắn và chấp nhận mất mát cao

Cáp sợi quang có dạng hình trụ và bao gồm ba thành phần đồng tâm: lõi, lớp sơn phủ và

vỏ bọc Lõi là thành phần trong cùng và bao gồm một hoặc nhiều sợi rất mảnh làm bằng thủy tinh hoặc nhựa Lõi có đường kính khoảng 8 đến 100 m Mỗi sợi được bọc một loại vỏ đặc biệt làm bằng thủy tinh hoặc chất dẻo có đặc tính quang học khác với lõi Bề mặt giữa lõi và lớp vỏ bọc đặc biệt có tác dụng tạo sự khúc xạ ánh sáng toàn phần trong lõi Lớp ngoài cùng bọc lấy một hoặc một vài sợi cáp phủ sơn là vỏ bọc Vỏ bọc đựoc làm bằng chất liệu nhựa tổng hợp và các chất liệu khác nhằm bảo vệ lõi chống lại hơi ẩm, sự ăn mòn, va đập và các nguy hại từ môi trường bên ngoài

Ứng dụng:

Một trong các công nghệ có ý nghĩa nhất trong truyền dữ liệu là sự phát triển của các

hệ thống truyền thông bằng cáp quang Cáp quang còn được sử dụng trong truyền thông đường dài và các ứng dụng của nó trong lĩnh vực quân sự đang phát triển mạnh Sự cải thiện liên tục trong hiệu suất và giá thành ngày càng giảm cùng với các ưu điểm vốn có của cáp quang đã khiến nó được dùng ngày càng nhiều để kết nối mạng nội bộ Các đặc tính sau của cáp quang phân biệt nó với cáp xoắn đôi và cáp đồng trục:

Dung lượng lớn hơn: Tiềm năng về băng thông của cáp quang rất lớn, vì vậy tốc

độ truyền dữ liệu của cáp quang rất cao, lên tới hàng trăm Gbps trên quãng đường hàng chục km Ta có thể so sánh với tốc độ thực tế cực đại hàng trăm Mbps trên quãng đường 1 km của cáp đồng trục và chỉ vài Mbps trên 1 km hay từ 100Mbps đến 1 Gbps trên vài chục mét của cáp xoắn đôi

Kích thước nhỏ hơn và nhẹ hơn: Một sợi cáp quang nhỏ hơn một dây cáp đồng trục và một bó cáp xoắn đôi Để chạy trong các tòa nhà hay dưới lòng đất, ưu điểm

về kích thước rất có lợi và kích thước nhỏ hơn cũng giảm các yêu cầu về cấu trúc công trình

Ít suy giảm hơn: Sự suy giảm trong cáp quang nhỏ hơn nhiều so với cáp đồng trục

và cáp xoắn đôi, và là một hằng số trên một miền rộng

Không bị ảnh hưởng bởi điện từ: Các hệ thống cáp quang không bị ảnh hưởng bởi các trường điện từ bên ngoài Vì vậy hệ thống không bị ảnh hưởng bởi sự nhiễu giao thoa, nhiễu xung và nhiễu xuyên âm Sợi quang không phát ra năng lượng do

đó ít ảnh hưởng đến các thiết bị khác và có mức bảo mật cao hơn, tránh bị nghe trộm và khó bị rò rỉ

Khoảng cách cần lặp tín hiệu lớn hơn: Số bộ lặp cần sử dụng ít hơn làm giảm giá thành và ít các nguồn gây lỗi Hiệu suất của các hệ thống cáp quang theo quan điểm này có sự phát triển vững chắc Khoảng cách thông thường giữa các bộ lặp vào khoảng 10 km và đã có các ghi nhận khoảng cách lên tới hàng trăm km Các

hệ thống cáp đồng trục và cáp xoắn đôi thường phải dùng bộ lặp sau khoảng vài

Đường nối giữa khách hàng và tổng đài

Các mạng nội bộ

Việc sử dụng cáp quang trong truyền tín hiệu đường dài ngày càng trở nên thông dụng trong các mạng điện thoại Các quãng đường lên đến 1500 km và dung lượng rất cao (thông thường khoảng 20000 đến 60000 kênh tiếng nói) Các hệ thống này đang cạnh tranh về mặt kinh tế với sóng viba và có giá thấp hơn nhiều so với cáp đồng trục Các đường cáp quang chạy dưới biển cũng đang được sử dụng nhiều hơn

Các đường trục trong thành phố có độ dài trung bình khoảng 12 km và có thể có khoảng

100000 kênh tiếng nói trong mỗi nhóm trục Các đường trục này được lắp đặt trong các đường ống chôn dưới đất và không có các bộ lặp tín hiệu, được nối với các tổng đài điện thoại

Các đường trục giữa các vùng có độ dài khoảng 40 đến 160 km kết nối các thành phố và các vùng quê hay là giữa các tổng đài điện thoại của các công ty khác nhau Hầu hết các hệ thống này có ít hơn 5000 kênh tiếng nói Các kỹ thuật được sử dụng trong các ứng dụng này đang cạnh tranh với các kỹ thuật sử dụng sóng vi ba

Các đường nối giữa khách hàng và tổng đài là các đường cáp chạy trực tiếp từ tổng đài trung tâm tới khách hàng Các đường cáp này đang dần thay thế cáp xoắn đôi và cáp đồng trục để trở thành các mạng có đầy đủ dịch vụ không chỉ xử lý tiếng nói và dữ liệu mà còn cả hình ảnh và video Ban đầu ứng dụng này của cáp quang là cho các khách hàng thương mại, nhưng việc truyền dẫn đến từng gia đình sẽ sớm xuất hiện

Ứng dụng quan trọng cuối cùng của cáp quang là cho mạng nội bộ Các chuẩn đang được phát triển và các sản phẩm cho mạng cáp quang dã có dung lượng từ 100 Mbps đến 1 Gbps và có thể hỗ trợ hàng trăm, thậm chí hàng nghìn trạm trong một toà nhà lớn hoặc một khu nhiều tòa cao ốc

Các đặc tính truyền dẫn:

Cáp quang truyền tín hiệu được mã hóa thành các chùm tia sáng phản xạ toàn phần bên trong Điều này có thể xay ra trong bất cứ môi trường truyền dẫn nào có chỉ số khúc xạ cao hơn môi trường bên ngoài Trong thực tế, cáp quang hoạt động như một sóng truyền có hướng với tần số trong khoảng từ 1014

đến 1015 hertz, bao gồm cả ánh sáng hồng ngoại và ánh sáng nhìn thấy được

Tia sáng từ một nguồn sáng đi vào trong lõi hình trụ bằng thủy tinh hoặc chất dẻo Các tia có góc rộng bị phản xạ và truyền dọc theo sợi cáp, các tia khác bị hấp thu bởi chất bao bọc Hình thức truyền này gọi là truyền đa cách, nhảy bậc, theo nghĩa có nhiều góc khác nhau sẽ phản xạ

Khi truyền dẫn đa cách, tồn tại nhiều đường truyền khác nhau, mỗi đường truyền sẽ có

độ dài khác nhau dẫn tới thời gian truyền của mỗi đường cũng khác nhau Điều này khiến các thành phần tín hiệu (xung ánh sáng) trải ra theo thời gian và vì vậy giới hạn tốc độ truyền mà

dữ liệu có thể nhận một cách chính xác Hay nói cách khác yêu cầu khoảng cách giữa các xung đã giới hạn tốc độ dữ liệu Loại cáp này phù hợp cho việc truyền khoảng cách rất ngắn Khi bán kính của lõi cáp giảm đi, số góc phản xạ cũng ít đi Bằng cách giảm bán kính của lõi theo yêu cầu của bước sóng.Việc truyền theo kiểu đơn cách (single-mode) cung cấp hiệu suất cao hơn vì các lý do sau Vì chỉ có một đường truyền nên các sai lệch như khi truyền theo kiểu đa phương thức không thể diễn ra Kiểu đơn cách thường được sử dụng cho các ứng dụng đường dài bao gồm điện thoại và truyền hình cáp Cuối cùng, do các chỉ số khúc xạ của lõi khác nhau nên ta có thể có kiểu truyền thứ ba là đa cách biến đối dần Đây là kiểu trung gian giữa hai kiểu trên về mặt đặc tính Chỉ số khúc xạ cao hơn tại trung tâm khiến tia sáng càng gần trục thì càng chậm hơn các tia gần lớp vỏ Tia sáng trong lõi đi theo đường cong xoắn ốc vì chỉ số khúc xạ được phân loại và giảm khoảng cách phải truyền của nó Khoảng cách được thu ngắn và tốc độ cao hơn cho phép tia sáng ở phía ngoài biên tới thiết bị nhận gần như cùng thời điểm với các tia truyền thẳng ở lõi Các cáp có kiểu đa cách biến đổi dần thường được sử dụng trong các mạng nội bộ

Có hai loại nguồn sáng khác nhau được sử dụng trong các hệ thống cáp quang: dioed phát quang (LED) và diode bức xạ laser (ILD) Cả hai đều là các thiết bị bán dẫn phát ra các chùm sáng tại một hiệu điện thế nào đó Đèn LED rẻ hơn hoạt động trong miền nhiệt độ rộng hơn và có thời gian sử dụng lâu hơn Trong khi đó ILD hoạt động theo nguyên lý laser hiệu quả hơn và có tốc độ truyền dữ liệu lớn hơn

Có một mối liên hệ giữa bước sóng sử dụng, kiểu truyền và tốc độ dữ liệu nhận được

Cả hai kiểu truyền đơn cách và đa cách đều hỗ trợ một vài bước sóng ánh sáng và có thể sử dụng cả nguồn ánh sáng laser hay đèn LED Trong cáp quang, ánh sáng được truyền tốt nhất trong ba “cửa sổ” bước sóng khác nhau, 850, 1300 và 1550 nanometer (nm) Tất cả những bước sóng này đều nằm trong vùng hồng ngoại của phổ tần số, nằm phía dưới vùng ánh sáng nhìn thấy được (từ 400 đến 700 nm) Sự mất mát sẽ giảm đi khi bước sóng tăng lên và cho phép tốc độ dữ liệu cao hơn trên các khoảng cách dài Hầu hết các ứng dụng cục bộ hiện nay đều sử dụng nguồn sáng đèn LED Mặc dù việc sử dụng đèn LED không đắt nhưng nó giới hạn tốc độ dữ liệu dưới 100 Mbps và khoảng cách là vài km Để có thể có tốc độ dữ liệu cao hơn và khoảng cách xa hơn phải sử dụng đèn LED phát ánh sáng có bước sóng 100 nm hoặc nguồn sáng laser Để có tốc độ dữ liệu cao nhất và khoảng cách truyền xa nhất ta phải dùng nguồn sáng laser có bước sóng 1500 nm

Dồn thành phần bước sóng (Wavelength-Division Multiplexing):

Tiềm năng của cáp quang sẽ được sử dụng toàn bộ khi nhiều chùm sáng với các tần số khác nhau được truyền trên cùng một sợi cáp Đây là cách truyền dồn thành phần tần số (FDM) nhưng thường được gọi là dồn thành phần bước sóng (WDM) Ánh sáng truyền trong sợi cáp bao gồm nhiều màu hay nhiều bước sóng, mỗi bước sóng mang các kênh dữ liệu khác nhay Năm 1997 phòng thí nghiệm Bell đã chứng minh một hệ thống WDM với 100 chùm sáng sẽ hoạt động ở 10 Gbps với tốc độ dữ liệu khoảng 1 tỷ tỷ bit mỗi giây Hiện nay các hệ thống thương mại với 80 kênh và tốc độ 10 Gbps đã đi vào hoạt động

2.4.3 Truyền không dây

Đối với các phương tiện truyền không dây, việc truyền và nhận được thực hiện bởi một ăng ten Khi truyền đi, ăng ten phát ra năng lượng sóng điện từ vào trong môi trường (thường

là không khí) và khi thu, ăng ten thu sóng từ môi trường xung quanh Có hai loại hình cơ bản trong hệ thống truyền dẫn không dây: truyền dẫn có định hướng và truyền theo mọi hướng

Với loại truyền có định hướng, ăng ten sẽ phát ra một chùm điện từ hội tụ, vì thế ăng ten phát

và ăng ten nhận phải được chỉnh sao cho hướng thẳng vào nhau Khi truyền theo mọi hướng, tín hiệu truyền phát ra theo mọi hướng và có thể thu bởi nhiều ăng ten Nhìn chung, tấn số của tín hiệu càng lớn thì khả năng tập trung chúng vào một tia có định hướng càng cao

Có 3 loại tần số chính được quan tâm Tần số trong khoảng 2GHz đến 40GHz được gọi

là sóng viba Ở tần số này, có thể tạo ra tia có định hướng tốt và sóng viba phù hợp với việc truyên điểm - điểm Sóng viba cũng được sử dụng trong truyền thông vệ tinh Tần số trong khoảng 30MHz đến 1GHz phù hợp với truyền thông theo mọi hướng Ta có thể thấy tần số này giống như tần số của đài phát thanh Bảng 2.3 tóm tắt các đặc tính của truyền dẫn không dây tại nhiều dải tần Sóng viba là 1 phần của dải UHF và toàn bộ dải SHF, sóng phát thanh gồm dải tần VHF và một phần của dải UHF Một loại tần số quan trọng khác, dành cho các ứng dụng cục bộ , là tia hồng ngoại của quang phổ Loại này bao gồm các tần số xấp xỉ từ 3.1011 tới 2.1014 Tia hồng ngoại được sử dụng trong việc truyền thông điểm điểm và đa điểm trong một phạm vi hẹp như một phòng đơn

2.4.3.1 Sóng viba mặt đất

Mô tả vật lý:

Hầu hết những loại ăng ten phát sóng viba là parabol (hay ăng ten chảo) Các ăng ten nay thường có đường kính khoảng 3m Ăng ten được lắp cố định và tập trung các tia lại trong khoảng hẹp để truyền chúng tới ăng ten nhận Ăng ten phát sóng viba thường đặt tại điểm cao trên mặt đất để có thể mở rộng khoảng cách giữa các ăng ten và có thể truyền qua những vật cản ở giữa Nếu như không có chướng ngai vật nào thì khoảng cách lớn nhất giữa hai ăng ten:

d=7.14 K h

Trong đó d: khoảng cách giữa hai ăng ten tính băng km, h: Độ cao của ăng ten tính bằng

m, K: Hệ số điều chỉnh để tính toán, trong thực tế sóng viba bị uốn cong hoặc bị khúc xạ do trái đất cong và vì thế việc truyền đi được xa hơn việc truyền các tia thẳng Theo kinh nghiệm thì K nên bằng 4/3

Ví dụ hai ăng ten sóng viba ở độ cao 100m có thể truyền đi 7,14 133=82 km

Để truyền được với khoảng cách xa, cần sử dụng một loạt các trạm chuyển tiếp và các kết nối điểm điểm là một chuỗi các trạm liên tiếp để có thể vượt qua được giới hạn khoảng cách

Ứng dụng:

Các hệ thống sử dụng sóng viba mặt đất đâu tiên là các dịch vụ viễn thông đường dài bên cạnh việc sử dụng các cáp đồng trục hay cáp quang Sóng viba yêu cầu các bộ khuyếch

đại và bộ lặp được đặt gần nhau hơn cáp đồng trục với cùng một đường truyền và đòi hỏi nằm trong tầm nhìn Sóng viba sử dụng phổ biến trong phát thanh và truyền hình

Một ứng dụng phổ biến khác của sóng viba là kết nối điểm điểm với khoảng cách ngắn giữa các toà nhà Nó còn được sử dụng trong các mạch nhỏ của ti vi hoặc trong việc trao đổi

dữ liệu của một mạng cục bộ Sóng viba khoảng cách ngắn cũng có thể được sử dụng cho những ứng dụng đường vòng.Một doanh nghiệp cũng có thể sử dụng sóng viba trong việc kết nối với tổng đài ở xa trong cùng thành phố từ tổng đại cục bộ của công ty

Đặc tính truyền dẫn:

Truyền dẫn sóng viba bao gồm một phần nhỏ của phổ điện từ Tần số phổ biến được sử dụng để truyền là từ 2GHz đến 40GHz Tần số càng cao thì băng thông của và tốc độ truyền càng cao Như vậy với bất kì hệ thống truyền thông nào, nguyên nhân chính của sự mất mát là

sự suy yếu các tín hiệu Với sóng viba (và cả các tần số radio) sự suy yếu được tính theo công thức sau:

dB

d L

2

4log10

trong đó: d: khoảng cách truyền

: độ dài bước sóng cực dại trong cùng một đơn vị

Do đó sự suy yếu giảm theo bình phương khoảng cách Vì thế, bộ lặp khuyếch đại có thể làm cho hệ thống sóng viba phát xa hơn từ 10 đến 100 km Sự suy yếu có thể tăng lên do mưa, sự ảnh hưởng của lượng mưa đặc biệt đáng lưu ý

2.4.3.2 Sóng vi ba vệ tinh

Các đặc trưng vật lý:

Trong thực tế, vệ tinh truyền thông là một trạm chuyển tiếp sóng vi ba Nó được sử dụng để kết nối hai hay nhiều hơn các trạm phát và thu sóng ở mặt đất Vệ tinh thu sóng trên một băng tần (uplink), khuếch đại hoặc lặp lại tín hiệu, sau đó truyền chúng trên một tần số khác (downlink) Một vệ tinh trên quỹ đạo sẽ điều khiển một số loại dải tần và được gọi là bộ tiếp và tách sóng

Trong hình thứ nhất, vệ tinh đang được sử dụng cho một kết nối điểm điểm giữa hai ăng ten mặt đất Trong hình thứ hai, vệ tinh hỗ trợ truyền thông tin từ một trạm phát trên mặt đất tới nhiều tram nhận

Để việc truyền thông có hiệu quả thì vệ tinh phải giữ được vị trí tĩnh so với mặt đất Tuy nhiên sự di chuyển của vệ tinh sẽ khiến nó không nằm trong tầm nhìn của các trạm trên mặt đất tại mọi thời điểm Để giữ được vị trí tĩnh so với mặt đất thì vệ tinh phải quay cùng qũy đạo với trái đất và cần giữ độ cao khoảng 35.784 km so với mặt đất

Hai vệ tinh sử dụng cùng một dải tần số, nếu ở quá gần nhau thì sẽ gây ra nhiễu Để tránh sự ảnh hưởng lẫn nhau, các chuẩn hiện nay yêu cầu khoảng cách là 40

(góc giữa hai vệ tinh được đo từ mặt đất) đối với dải tần 4/6 GHz và khoảng cách là 30

đối với dải tần 12/14 GHz Vì thế, số vệ tinh là có giới hạn

Ứng dụng:

Vệ tinh truyền thông là một cuộc cách mạng công nghệ có tầm quan trọng như cáp quang Một số ứng dụng quan trọng của vệ tinh:

Truyền hình Điện thoại đường dài Mạng thương mại riêng

Do tính chất truyền quảng bá tự nhiên của nó, vệ tinh rất phù hợp cho truyền hình nên

nó đang được sử dụng rông rãi ở Mỹ và nhiều nơi trên thế giới.Theo cách truyền thống, chương trình được phát từ một điểm trung tâm sau đó sẽ được truyền tới vệ tinh và sẽ được phát quảng bá tới các trạm nhận Các trạm này lại phân phối chương trình đến từng người dùng riêng lẻ Một mạng cung cấp dịch vụ quảng bá công cộng (PBS) phân phối các chương trình truyền hình hầu như là thông qua các kênh vệ tinh Các mạng thương mại khác cũng một phần sử dụng vệ tinh, các hệ thống truyền hình cáp hiện nay đang cân đối việc tăng các chương trình nhận từ vệ tinh Ứng dụng mới nhất của công nghệ vệ tinh trong truyền hình là

vệ tinh quảng bá trực tiếp, tín hiệu video từ vệ tinh sẽ được truyền trực tiếp đến nhà của người

sử dụng Việc giảm giá thành và kích thước của anten đã khiến điều này trở nên khả thi về mặt kinh tế, hiện nay một số kênh đã đi vào hoạt động và một số khác đã được lên kế hoạch Việc truyền vệ tinh còn được sử dụng để kết nối điểm điểm các đường trục giữa các tổng đài điện thoại của mạng điện thoại công cộng Đây là phương tiện truyền tối ưu cho các đường trục quốc tế có mức độ sử dụng cao và đang cạnh tranh với các hệ thống mặt đất trong việc kết nối quốc tế đường dài

Ngoài ra vệ tinh còn một số ứng dụng trong truyền dữ liệu thương mại Vệ tinh có thể chia tổng dung lượng ra thành thành một số kênh và cho những khách hàng thương mại riêng

lẻ thuê các kênh này Mỗi khách hàng được trang bị một angten tại một số vị trí và có thể sử dụng các kênh của vệ tinh cho mạng riêng của mình Các ứng dụng này khá đắt đỏ và chỉ giới hạn trong các tổ chức lớn có yêu cầu cao Phát triển gần đây về các hệ thống đầu cuối mở rất nhỏ (VSAT) cung cấp một sự lựa chọn giá thành thấp Hình 2.6 mô tả một hệ thống VSAT thông thường Một số trạm khách hàng được trang bị các angten VSAT giá thành thấp Theo một số quy tắc, những trạm này chia sẻ một dung lượng truyền vệ tinh để truyền tới một trạm trung tâm Trạm trung tâm có thể trao đổi hay tiếp nhận thông báo giữa các khách hàng

Các đặc tính truyền dẫn:

Khoảng tần số tối ưu cho truyền vệ tinh là trong khoảng 1 đến 10 GHz Tần số dưới 1 GHz sẽ bị ảnh hưởng bởi nhiễu từ các nguồn tự nhiên như từ ngân hà, mặt trời và khí quyển

và cả các ảnh hưởng gây ra bởi con người do các loại thiết bị điện khác nhau Nếu tần số trên

10 GHz, tín hiệu sẽ bị ảnh hưởng dữ dội bởi sức hút và mưa của khí quyển

Hầu hết các vệ tinh cung cấp các dịch vụ truyền điểm điểm ngày nay đều sử dụng băng tần có độ rộng trong khoảng từ 5.925 đến 6.425 GHz để truyền từ mặt đất lên vệ tinh (uplink)

và băng thông trong khoảng 2.7 đến 4.2 GHz để truyền từ vệ tinh về mặt đất (downlink) Sự kết hợp này được gọi là dải tần 4/6 GHz Chú ý rằng tần số uplink và downlink là khác nhau

Để hoạt động liên tục mà không xảy ra xung đột, vệ tinh không thể nhận và truyền trên cùng một tần số Vì vậy tín hiệu nhận từ trạm mặt đất trên một tần số được truyền lại trên một tần

Dải tần 4/6 GHz nằm trong vùng tối ưu từ 1 đến 10 GHz nhưng đã bị sử dụng bão hòa Các tần số khác trong vùng này lại không thể sử dụng do các nguồn xung đột với các tần số này thường là các sóng vi ba trên mặt đất Vì vậy, dải tần 12/14 GHz được phát triển (uplink:

từ 14 đến 14.5 GHz; downlink: từ 11.7 đến 14.2 GHz) Trong dải tần số này, có thể bỏ qua vấn đề nhiễu Tuy nhiên, ta có thể sử dụng các trạm thu mặt đất nhỏ hơn và rẻ hơn Có thể thấy rằng dải tần trên sẽ bị bão hòa do đó phải lên kế hoạch cho việc sử dụng dải tần 19/29 GHz Khi sử dụng dải tần này, sự suy giảm sẽ lớn hơn nhưng lại cho phép băng thông rộng hơn và các thiết bị thu nhỏ và rẻ hơn

Ta cần đề cập đến một số tính chất của truyền thông vệ tinh Thứ nhất, do khoảng cách lớn, độ trễ do truyền vào khoảng một phần tư giây giữa hai trạm mặt đất Độ trễ này có thể nhận thấy khi nói chuyện điện thoại Ta cũng phải quan tâm đến điều khiển lỗi và điều khiển lưu lượng Thứ hai, sóng ngắn vệ tinh rất hữu hiệu để truyền quảng bá Nhiều trạm có thể truyền tín hiệu đến vệ tinh và tín hiệu từ một vệ tinh có thể được nhận bởi nhiều trạm

2.4.3.3 Sóng vô tuyến quảng bá

Mô tả vật lý:

Sự khác nhau cơ bản giữa sóng vô tuyến quảng bá và sóng ngắn là sóng vô tuyến quảng

bá sẽ truyền theo mọi hướng còn truyền sóng ngắn thì có định hướng Vì vậy sóng vô tuyến quảng bá không yêu cầu phải sử dụng anten chảo và anten cũng không cần phải quay theo một hướng chính xác

Các ứng dụng:

Sóng vô tuyến là thuật ngữ chung được sử dụng, bao gồm các tần số trong khoảng từ 3 kHz đến 300 GHz Thuật ngữ sóng vô tuyến quảng bá được sử dụng bao gồm cả băng tần VHF và một phần của UHF: 30 MHz đến 1 GHz Miền tần số này bao gồm cả băng tần FM của radio và băng tần UHF và VHF của tivi Miền tần số này cũng được sử dụng cho một vài ứng dụng mạng truyền dữ liệu

Các đặc tính truyền dẫn:

Miền tần số trong khoảng từ 30 MHz đến 1 GHz phù hợp cho việc sóng vô tuyến quảng

bá Không giống như trường hợp của các sóng điện từ tần số thấp, tầng điện ly không phản xạ các sóng vô tuyến có tần số trên 30 MHz Vì vậy việc truyền bị giới hạn trong phạm vi tầm nhìn và các các máy phát sẽ không bị cản trở bởi các máy phát khác do sự phản xạ từ tầng khí quyển như khi truyền sóng ngắn Không giống như các tần số cao của sóng ngắn, sóng truyền quảng bá ít bị hỏng do nhiễu từ các cơn mưa hơn

Truyền sóng vô tuyến tuân theo công thức (2.1), tức là khoảng cách cực đại giữa máy phát và máy thu lớn hơn không đáng kể so với khả năng nhìn của mắt người Như đối với sóng ngắn, độ suy giảm theo khoảng cách tuân theo công thức (2.2) Bước sóng càng dài thì sóng vô tuyến càng ít chịu ảnh hưởng của sự suy giảm

Nguyên nhân chính gây hư hại cho sóng vô tuyến quảng bá là sự giao thoa của nhiều tín hiệu Sự phản xạ từ mặt đất, nước, từ tự nhiên hoặc từ các đối tượng do con người tạo ra có thể gây nên nhiều loại tín hiệu giữa các anten Một ví dụ là TV sẽ thu và phát nhiều hình ảnh khác nhau lúc có máy bay bay qua

2.4.3.4 Tia hồng ngoại

Truyền thông bằng tia hồng ngoại sử dụng các máy thu phát có thể điều chỉnh các ánh sáng hồng ngoại Hai máy thu phát phải nằm trong tầm nhìn của nhau trực tiếp hoặc thông qua phản xạ từ các bề mặt có màu sáng như trần nhà

Sự khác nhau quan trọng giữa truyền sóng hồng ngoại và sóng ngắn là truyền sóng hồng ngoại không thể xuyên qua tường Vì vậy ta không cần quan tâm đến vấn đề bảo mật và nhiễu như trong các hệ thống truyền sóng ngắn Hơn nữa, không có một yêu cầu nào trong việc sử dụng dải tần số khi truyền sóng hồng ngoại

2.5 Các chuẩn giao tiếp truyền thông

2.5.1 Các chuẩn chung

Hầu hết các thiết bị xử lí tín hiệu có khả năng truyền nhận tín hiệu hạn chế, thông thường các thiết bị này được gắn trực tiếp với các thiết bị chuyển nhận tín hiệu hoặc qua mạng, chúng được gọi là các thiết bị truyền nhận dã liệu đầu cuối (DTE, DCE)

Mỗi thiết bị xử lí tín hiệu (trạm) thường được kết hợp với một cặp gồm một DTE và một DCE

Hai trạm truyền tín hiệu cho nhau qua hai DCE của mỗi bên được kết nối với nhau Hai DCE trao đổi tín hiệu với nhau trên mạng hoặc đường truyền phải tương tự nhau, nghĩa là bộ phận nhận tín hiệu bên này phải tương ứng với bộ phận phát tín hiệu của bên kia DTE và DCE truyền nhận tín hiệu với nhau do đó cũng phải tương thích với nhau về dữ liệu và thông tin điều khiển (các chuẩn)

Các chuẩn về giao diện gữa DTE và DCE bao gồm:

Chuẩn về cấu trúc: xác định kết nối vật lí giữa DTE và DCE (tín hiệu và mạch điều khiển thông qua cáp nối và giắc cắm)

Chuẩn về tín hiệu: xác định mức hiệu điện thế, thời gian biến đổi tín hiệu

gia vào tiêu chuẩn theo cùng một cách thì có thể nối các thiết bị với cổng RS-232 của các hãng khác nhau, các mẫu mã khác nhau mà không cần có thêm điều kiện nào Các môdem, các máy in và nhiều thiết bị khác có thể được nối vào giao diện RS-232

Ngày nay, hầu hết các máy tính đều trang bị một hoặc hai cổng nối tiếp RS-232, và tất

cả đều có khả năng sử dụng RS-232, ít nhất là như một khả năng tuỳ chọn từ nhà sản xuất máy tính hoặc từ phía người sử dụng máy tính

Các mạch điện tích hợp cả bộ phát và bộ nhận RS-232C đã được các nhà sản xuất khác nhau thiết kế và chế tạo, thí dụ Motorola, National, Semiconductors Các chip bộ phát/ bộ đệm RS-232 tiếp nhận mức điện áp TTL ở lối vào và biến đổi chúng thành các mức dành riêng cho RS-232C để truyền Các bộ nhận RS-232 làm việc theo cách ngược lại: tiếp nhận tín hiệu lối vào theo chuẩn RS-232 và biến đổi các tín hiệu sang các mức TTL tương ứng Các

bộ phận này đều nằm trên bản mạch chính hoặc trên một Card vào/ ra, nghĩa là ở phía sau của cổng RS-232

Tín hiệu truyền theo chuẩn RS-232 của EIA

Chuẩn RS-232 quy định mức logic 1 ứng với điện áp từ -3V đến -25V (mark), mức logic 0 ứng với điện áp từ 3V đến 25V (space) và có khả năng cung cấp dòng từ 10 mA đến

20 mA

Ngoài ra, tất cả các ngõ ra đều có đặc tính chống chập mạch

Chuẩn RS-232 cho phép truyền tín hiệu với tốc độ đến 20.000 bps nhưng nếu cáp truyền

đủ ngắn có thể lên đến 115.200 bps

Các phương thức nối giữa DTE và DCE:

 Đơn công (simplex connection): dữ liệu chỉ được truyền theo 1 hướng

 Bán song công (half-duplex): dữ liệu truyền theo 2 hướng, nhưng mỗi thời điểm chỉ được truyền theo 1 hướng

 Song công (full-duplex): số liệu được truyền đồng thời theo 2 hướng

Hình 2.26: Định dạng khung truyền dữ liệu theo chuẩn RS 232

Khi không truyền dữ liệu, đường truyền sẽ ở trạng thái mark (điện áp -10V) Khi bắt đầu truyền, DTE sẽ đưa ra xung Start (space: 10V) và sau đó lần lượt truyền từ D0 đến D7 và Parity, cuối cùng là xung Stop (mark: -10V) để khôi phục trạng thái đường truyền Dạng tín hiệu truyền mô tả như sau (truyền ký tự A):

Các đặc tính kỹ thuật của chuẩn RS-232 như sau:

Trở kháng tải về phía bộ phận của mạch phải lớn hơn 3.000 Ω nhưng không được vượt quá 7.000 Ω

Các lối vào của bộ nhận phải có điện dung phải nhỏ hơn 2.500 pF

Độ dài của cáp nối giữa máy tính và thiết bị ghép nối qua cổng nối tiếp không thể vượt quá 15m nếu không sử dụng môdem

Các giá trị tốc độ truyền dữ liệu chuẩn là 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400,

4800, 9.600, 19.200, 28.800,…, 56.600 baud Các tốc độ truyền dữ liệu thông dụng trong cổng nối tiếp là: 1200 bps, 4800 bps, 9600 bps và 19200 bps

Nhờ việc quy định thống nhất sử dụng một đầu nối 25 chân và về sau đã bổ sung thêm đầu nối 9 chân cho cổng nối tiếp RS-232, cụ thể hơn là ổ cắm về phía dây cáp còn ổ cắm về phía máy tính, mà tất cả các sản phẩm đều tương thích với nhau Quy định này cũng áp dụng thống nhất cho các thiết bị ghép nối với cổng RS-232 Hình trên chỉ ra cách sắp xếp chân của đầu nối 25 chân và 9 chân dùng cho RS-232C, còn việc định nghĩa chức năng của các chân được liệt kê ở bảng kế tiếp Tiêu chuẩn RS-232C quy định rõ việc sử dụng đầu nối thống nhất

để tất cả các sản phẩm đều tương thích với nhau Vì vậy thứ tự và chức năng của các chân đã được quy định rất cụ thể và phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt Để dễ dàng nhận ra thứ tự các chân, bên cạnh các chân đều có in rõ số thứ tự trên phần nhựa của phích cắm cũng như ổ cắm Nhận xét này cần được lưu ý khi kiểm tra cáp nối hoặc tự hàn một cấp mới

Các chân và chức năng trên đầu nối 25 chân và 9 chân

1 - Frame Ground

(Đất - vỏ máy)

FG Chân này thường được nối với vỏ bọc kim của dây

cáp, với vỏ máy, với đai bao ngoài đầu nối hoặc đất