Đặc điểm các kênh truyền dữ liệu

Đặc điểm kênh truyền liệu Đặc điểm kênh truyền liệu Bởi: unknown Đặc điểm kênh truyền Phương tiện thường dùng để truyền tải liệu ( bits 0,1) từ thiết bị truyền đến thiết bị nhận kênh truyền nhận vật lý tín hiệu hay tín hiệu số Truyền tải tín hiệu sóng dạng hình sin Sóng dạng hình sin, không kết thúc suy giảm sau khoảng thời gian dạng tín hiệu đơn giản nhất, dễ dàng tạo Hơn đặc biệt ý đến yếu tố sau: dạng tín hiệu biểu diễn lại sóng hình sin Yếu tố rút từ nghiên cứu cụ thể cho phép định nghĩa vài đặc điểm kênh truyền vật lý Xem xét kênh truyền, giả sử điểm nối kết trực tiếp, ngắt quảng, hình thành từ hai sợi kim loại Một đoạn kênh truyền xem đèn cực gồm điện trở R tụ điện C 1/9 Đặc điểm kênh truyền liệu Mô hình kênh truyền liệu vật lý Tín hiệu hình sin áp vào cực (giữa sợi dây) tín theo biểu thức: vin(t) = Vin sin wt Trong • Vin : hiệu điện cực đại; • w : nhịp ; f = w/2pi : tần số; • T = 2pi/w = 1/f : chu kỳ Tín hiệu đầu là: vout(t) = Vout sin (wt + F) • Với : F : độ trễ pha Mức điện ngỏ tùy thuộc vào điện ngỏ vào đặc điểm vật lý đèn bốn cực Các luật trường điện tử chứng minh trường hợp đơn giản ta có: Vout/Vin = (1 + R2C2w2)-1/2 F = atan(-RC w) Ta nhận thấy điện ngỏ Vout yếu điện ngỏ vào Vin Ta nói có giảm lệch phaF hiệu điện ngỏ vào hiệu điện ngỏ Nếu ta chồng sóng điện ngỏ vào điện ngỏ sơ đồ thời gian, ta có kết sau: Cường độĐộ giảm thếTín hiệu vàoTín hiệu raThời gian 2/9 Đặc điểm kênh truyền liệu Sự trể pha giảm tín hiệu ngỏ Độ suy giảm kênh truyền A tín hiệu tỷ lệ công suất Pin/Pout tín hiệu phát Pin tín hiệu nhận Pout Mỗi công suất tính với đơn vị watts Ta biểu diễn độ suy giảm đơn vị decibel: A(w) = 10 log10(Pin/Pout) Truyền tín Lý thuyết toán Fourrier chứng minh tín xem tạo thành từ tổng số hữu hạn vô hạn sóng hình sin Không sâu vào chứng minh ta có kết sau: • Một tín hiệu x(t) phân tích thành tập hợp tín hiệu dạng sóng hình sin • Nếu tín hiệu tuần hoàn, ta phân tích thành dạng chuỗi Fourier Thuật ngữ chuỗi ý muốn nói đến loạt sóng hình sin có tần số khác bội số tần số tối ưu f0 • Nếu tín hiệu không dạng tuần hoàn, ta phân tích dạng Fourier ; với sóng hình sin có tần số rời rạc Băng thông kênh truyền (Bandwidth) Bởi tín hiệu xem kết hợp chuỗi sóng hình sin, nên ta xem rằng, truyền tải tín hiệu tương đương với việc truyền tải sóng hình sin thành phần Vì tần số chúng khác nhau, chúng đến nơi với độ suy giảm khác nhau, số chúng không nhận Nếu ta định nghĩa ngưỡng “nghe” A0, tất tín hiệu hình sin có tần số nhỏ f1 xem bị Tương tự tín hiệu có tần số lớn f2 xem bị Những tín nhận bên nghe tín 3/9 Đặc điểm kênh truyền liệu hiệu có tần số nằm f1 f2 Khoản tần số gọi băng thông kênh truyền Băng thông WA(db)f Băng thông kênh truyền Nói khác, với tín hiệu phức tạp bất kỳ, tín hiệu truyền tải tần số sóng hình sin thành phần có tần số nằm khoảng băng thông kênh truyền Chúng ta nhận thấy rằng, băng thông lớn có nhiều tín hiệu truyền đến nơi Chính thường quan tâm đến kênh truyền có băng thông rộng Ví dụ :độ rộng băng thông kênh truyền điện thoại 3100 Hz tín hiệu âm nghe nằm khoảng tần số từ 300 Hz đến 3400 Hz Tần số biến điệu tốc độ liệu (Baund rate and bit rate) Một thông điệp hình thành từ chuỗi liên tiếp tín hiệu số hay Mỗi tín hiệu có độ dài thời gian t Các tín hiệu lan truyền kênh truyền với vận tốc 108 m/s kênh truyền cáp quang hay 2.106 m/s kênh kim loại Chúng ta thấy tốc độ lan truyền yếu tố định Yếu tố định nhịp mà ta đặt tín hiệu lên kênh truyền Nhịp gọi tần số biến điệu: R = 1/t ( đơn vị bauds) Nếu thông điệp dạng nhị phân, tín chuyển tải n bit, ta có tốc độ bit tính sau: D = nR (đơn vị bits/s) Giá trị thể nhịp mà ta đưa bit lên đường truyền Ví dụ : Cho hệ thống có R = 1200 bauds D = 1200 bits/s Ta suy tín chuyển tải bit 4/9 Đặc điểm kênh truyền liệu Một số ví dụ tần số biến điệu tốc độ liệu: Ví dụ : Truyền tải liệu số tín hiệu H3.23 Biến điệu pha DTa sử dụng hai kiểu tín hiệu tuần tự, loại có độ dài sóng D, sóng thứ có tần số f1, sóng thứ hai có tần số f2 (gấp đôi tần số f1) Cả hai tín hiệu nhận ngõ Ta qui định tín hiệu thứ truyền bit “0” tín hiệu thứ hai truyền bit "1" Nhịp sử dụng để đưa tín hiệu lên đường truyền với nhịp truyền bit tín hiệu truyền bit Sự phân biệt tín hiệu dựa khác biệt tần số tín hiệu sin Sự mã hóa gọi biến điệu tần số Ví dụ : Truyền liệu số tín hiệu Trong trường hợp ta sử dụng loại tín hiệu hình sin lệch pha Pi/4 Mỗi loại tín hiệu vận chuyển bits 00, 01, 10 hay 11 Với cách thức thế, tốc độ liệu gắp đôi tần số biến điệu.Sự phân biệt tín hiệu trường hợp dự vào pha tín hiệu Ta gọi biến điệu pha Ví dụ : Truyền tải liệu số tín hiệu số 5/9 Đặc điểm kênh truyền liệu Biến điệu biên độ Ta sử dụng tín hiệu số độ dài có biên độ khác Mỗi tín hiệu truyền tải bits chúng đại diện cho kết hợp khác bit Sự phân biệt tín hiệu trường hợp dựa vào biên độ tín hiệu Ta gọi biến điệu biên độ Để có tốc độ truyền liệu cao nhất, ta tìm cách cải thiện tốc độ bit Bởi D = n R, ta tăng tốc độ bit cách tăng yếu tố sau: • Hoặc tăng n (số bit truyền tải tín hiệu), nhiên nhiễu rào cản quan trọng • Hoặc R( tần số biến điệu), nhiên vượt qua tần số biến điệu cực đại Rmax Kết sau chứng minh Nyquist (1928) xác định mối ràng buộc tần số biến điệu cực đại băng thông kênh truyền W: • Rmax = W, • Kết tính toán lý thuyết, thực tế Rmax = 1,25 W Nhiễu khả kênh truyền Nhiễu bao gồm tín hiệu ký sinh chúng chồng lên tín hiệu truyền tải chúng làm cho tín hiệu bị biến dạng Nhiễu kênh truyền 6/9 Đặc điểm kênh truyền liệu Chúng ta phân biệt thành loại nhiễu : • Nhiễu xác định: phụ thuộc vào đặc tính kênh truyền • Nhiễu không xác định • Nhiễu trắng từ chuyển động điện tử Nhiễu phiền tối dĩ nhiên loại nhiễu không xác định Chúng làm thay đổi tín hiệu vào khoảng thời gian làm cho bên nhận khó phân biệt bit “0” hay bit “1” Chính mà công suất tín hiệu nên lớn nhiều so với công suất nhiễu Tỷ lệ công suất tín hiệu công suất nhiễu tính theo đơn vị décibels biểu diễn sau : S/B = 10log10(PS(Watt)/PB(Watt)) Trong PS PB công suất tín hiệu công suất nhiễu Định lý Shannon (1948) giải thích tầm quan trọng ty lệ S/B việc xác định số bit tối đa chuyên chở tín hiệu sau: Kết hợp với định lý Nyquist, ta suy tốc độ bit tối đa kênh truyền tính theo công thức sau: C gọi khả kênh truyền , xác định tốc độ bit tối đa chấp nhận kênh truyền Ví dụ : Kênh truyền điện thoại có độ rộng băng thông W = 3100 Hz tỷ lệ S/B = 20 dB Từ ta tính khả kênh truyền điện thoại : C = 20,6 Kbits/s 7/9 Đặc điểm kênh truyền liệu Giao thông (Traffic) Giao thông khái niệm liên quan đến sử dụng kênh truyền tin Giao thông cho phép biết mức độ sử dụng kênh truyền từ chọn kênh truyền phù hợp với mức độ sử dụng Để đánh giá giao thông, ta xem truyền tải hay giao tiếp phiên giao dịch (session) với độ dài trung bình T ( đơn vị giây) Cho Nc số lượng phiên giao dịch trung bình Mật độ giao thông E tính theo biểu thức sau : E = T Nc / 3600 Nói cách khác, mật độ giao thông đại lượng dùng để đo mức độ sử dụng kênh truyền giây Thực tế, phân tích kỹ ta thấy phiên giao dịch chứa nhiều khoảng im lặng (không dùng kênh truyền), ta phân biệt thành loại phiên giao dịch sau: • Các phiên giao dịch mà thời gian sử dụng T sử dụng hết • Các phiên giao dịch mà thời gian T có chứa khoảng im lặng Trong trường hợp thứ hai, mật độ giao thông không phản ánh mức độ bận rộn thật kênh truyền Ta tách phiên giao dịch thành nhiều giao dịch (transaction) với độ dài trung bình p bit, cách khoảng khoảng im lặng Giả sử Nt số giao dịch trung bình phiên giao dịch Gọi D tốc độ bit kênh truyền, tốc độ bit thật d trường hợp là: tần suất sử dụng kênh truyền định nghĩa tỷ số: 8/9 Đặc điểm kênh truyền liệu Ví dụ : Trong tính toán khoa học từ xa, người dùng giao tiếp với máy tính trung tâm Cho : • p = 900 bits, Nt = 200, T = 2700 s, Nc = 0.8, D = 1200 b/s • Khi ◦ Mật độ giao thông trung bình E = 0.6 ◦ Tầng suất sử dụng kênh truyền θ = 0.05 9/9 ... 3/9 Đặc điểm kênh truyền liệu hiệu có tần số nằm f1 f2 Khoản tần số gọi băng thông kênh truyền Băng thông WA(db)f Băng thông kênh truyền Nói khác, với tín hiệu phức tạp bất kỳ, tín hiệu truyền. .. cho tín hiệu bị biến dạng Nhiễu kênh truyền 6/9 Đặc điểm kênh truyền liệu Chúng ta phân biệt thành loại nhiễu : • Nhiễu xác định: phụ thuộc vào đặc tính kênh truyền • Nhiễu không xác định • Nhiễu... đường truyền Ví dụ : Cho hệ thống có R = 1200 bauds D = 1200 bits/s Ta suy tín chuyển tải bit 4/9 Đặc điểm kênh truyền liệu Một số ví dụ tần số biến điệu tốc độ liệu: Ví dụ : Truyền tải liệu số