TRUYỀN SỐ LIỆU HUTECH IT K15 © NTMHP TỔNG HỢP – TRUYỀN SỐ LIỆU A TÍN HIỆU: Sự suy thối tín hiệu: 𝒅𝑩 = 𝟏𝟎 𝐥𝐨𝐠 𝟏𝟎 (𝑷𝑨 ⁄𝑷𝑩 ) (đơn vi tính: decibel; 𝑃𝐴 cơng suất tín hiệu máy phát; 𝑃𝐵 cơng suất tín hiệu máy thu) Tỉ lệ tín hiệu nhiễu (Signal-to-Noise Ratio): 𝑺𝑵𝑹𝒅𝑩 = 𝟏𝟎 𝐥𝐨𝐠 𝟏𝟎 𝑺𝑵𝑹 (đơn vị tính: decibel) Năng lực kênh truyền (C - Capacity): - Công thức Nyquist đối cới kênh truyền không nhiễu (Noiseless Channel): 𝑪 = 𝟐𝑩 𝐥𝐨𝐠 𝟐 𝑳 (trong đó: B: Bandwidth – Băng thơng kênh truyền (Hz); L: Levels – Số mức tín hiệu) - Cơng thức Shannon kênh truyền có nhiễu (Noisy Channel): 𝑪 = 𝑩 𝐥𝐨𝐠 𝟐 (𝟏 + 𝑺𝑵𝑹) - Trong thực tế, khơng có kênh truyền khơng nhiễu, kênh truyền ln có nhiễu Đo đó, cơng thức Shannon cho ta biết khả cực đại (cận trên) kênh truyền kênh truyền có nhiễu Một số ví dụ: a Một tín hiệu từ điểm A đến điểm B Tại A, công suất tín hiệu 100 watt, điểm B cơng suất lại 50 watt, tính độ suy hao tín hiệu theo decibel? Giải: Độ suy hao tín hiệu: 𝑑𝐵 = 10 log10 (𝑃𝐴 ⁄𝑃𝐵 ) = 10 log10 (100⁄50) = 3,01 (𝑑𝐵) b Một kênh truyền có độ suy hao 10 dB Khi cho tín hiệu watt qua lại nơi nhận? Giải: Độ suy hao tín hiệu: 𝑑𝐵 = 10 log10 (𝑃𝐴 ⁄𝑃𝐵 ) Thế số: 10 = 10 log10 (5⁄𝑃𝐵 ) => log10 (5⁄𝑃𝐵 ) = => 5⁄𝑃𝐵 = 101 => 𝑃𝐵 = 0,5 (𝑤𝑎𝑡𝑡) Ghi chú: Cách tìm X từ biểu thức logarit, ví dụ: 𝐥𝐨𝐠 𝒂 𝑿 = 𝒃 => 𝑿 = 𝒂𝒃 Làm tròn hai chữ số phần thập phân c Cho kênh truyền có băng thơng 3MHz, có hai mức tín hiệu Hãy tính tốc độ truyền tải (bitrate) kênh truyền? 𝐶 = 2𝐵 log 𝐿 = 2.3000 log 2 = 6000(𝐻𝑧) = 6(𝐾𝐻𝑧) d Cho kênh truyền có tốc độ truyền tải 265 kbps, băng thông 20 KHz Hãy tính số mức tín hiệu kênh truyền này? 𝐶 = 2𝐵 log 𝐿 ⟺ 265 103 = 2.20 103 log 𝐿 ⟺ log 𝐿 = 6,63 ⟺ 𝐿 = 26,63 = 99,04 e Cho kênh truyền có băng thơng 2MHz, với 𝑆𝑁𝑅𝑑𝐵 = 27 𝑑𝐵 Hãy tính khả truyền dẫn kênh truyền? Ta có: 𝑆𝑁𝑅𝑑𝐵 = 10 log10 𝑆𝑁𝑅 ⟺ 27 = 10 log10 𝑆𝑁𝑅 ⟺ 𝑆𝑁𝑅 = 501,19 Shannon: 𝐶 = 𝐵 log (1 + 𝑆𝑁𝑅) = 106 log (501,19) = 17,94 (𝑀𝑏𝑝𝑠) f Cho kênh truyền có băng thơng KHz, SNR = 3162 Hãy tính lực kênh truyền? Shannon: 𝐶 = 𝐵 log (1 + 𝑆𝑁𝑅) = 103 log (1 + 3162) = 34860 (𝑏𝑝𝑠) g Cho kênh truyền có băng thơng MHz, tỉ số SNR = 63 Tính lực kênh truyền? Cho biết số mức tín hiệu? - Năng lực kênh truyền: 𝐶 = 𝐵 log (1 + 𝑆𝑁𝑅) = 106 log (1 + 63) = (𝑀𝑏𝑝𝑠) - Khả kênh truyền mơi trường có nhiễu Mbps nên khả kênh truyền môi trường không nhiễu nhỏ Mbps Ta có: 𝐶 = 2𝐵 log 𝐿 ⟺ 106 = 106 log 𝐿 ⟺ 𝐿 = (𝑚ứ𝑐) Lưu hành nội bộ! Trang TRUYỀN SỐ LIỆU HUTECH IT K15 © NTMHP B MƠI TRƯỜNG TRUYỀN TẢI: Mơi trường tuyền tải có dây (hữu tuyến): STT Loại Cắp xoắn đôi Cáp đồng trục a b STT Cáp quang Đặc tính Bằng đồng, có 25 cặp dây xoắn lại với nhau, đầu kết nối RJ45 50-pin telco, có loại UTP STP, tốc độ truyền lên đến 109 bps, chiều dài đoạn tối đa 100m Có dây dẫn lõi trung tâm vỏ bọc Được bọc bên kim loại sợi kim loại tết với nhau, tất bọc vỏ nhựa Kết nối đầu BNC Làm sợi thuỷ tinh plastic, đường truyền ứng với cặp sợi, có loại single mode multi mode Ưu điểm Ứng dụng Giá thành rẻ, lắp đặt - Mạng LAN dễ dàng, độ tin cậy - Mạng điện tốt, chống nhiễu tốt, thoại quản lí dễ dàng Băng thơng cao cáp xoắn đôi độ suy hao lớn Giá thành rẻ, cần sử dụng lặp Ít bị suy hao, tốc độ truyền cao, chống nhiễu tốt, bảo mật tốt Băng thông lớn cáp xoắn đơi cáp đồng trục Truyền cáp hình Backbone, đường trục mạng đô thị, đường trục cự li dài Mơi trường truyền tải có dây (hữu tuyến): Theo băng tần: 300 GHz đến 400 THz: hồng ngoại, cục GHz đến 40 GHz: sóng viba (microwave), định hướng cao, điểm-điểm, vệ tinh 30 MHz đến GHz: vơ hướng, radio Các loại sóng: Đặc tính - Tần số: – 300 GHz Sóng viba - Chùm sóng định hướng theo đường (vi sóng) ngắm mặt đất - Tần số cao tốc độ liệu cao - Tần số: – 10 GHz - Dưới GHz, có nhiễu đáng kể từ nguồn tự nhiên (thiên hà, mặt trời, khí Vi sóng quyển, giao thoa, can nhiễu) vệ tinh - Trên 10 GHz, tín hiệu bị suy hao nghiêm trọng hấp thụ khí lượng mưa - Vơ hướng, tần số: 30 MHz đến 1GHz - Do bước sóng dài nên tương đối bị suy Sóng hao radio - Bị ảnh hưởng nhiễu đa kênh, phản xạ Loại Lưu hành nội bộ! Ứng dụng Viễn thông khoảng cách xa (thay cho cáp đồng trục, cần amplier/repeater phải nằm đường thẳng) Phân phối truyền hình, truyền tải điện thoại đường dài, mạng lưới kinh doanh tư nhân, định vị toàn cầu - AM Radio, FM Radio - Truyền hình UHF, VHF - Truyền theo đường thẳng Trang TRUYỀN SỐ LIỆU HUTECH IT K15 © NTMHP - Tần số: 300 GHz đến 400 THz (bước Giao tiếp tầm ngắn (các sóng từ mm đến 770 nm) điều khiển từ xa,…) Sóng - Không thể xuyên qua tường, hồng khơng thể sử dụng ngồi trời ngoại - Máy thu máy phát phải nhìn thấy c Cách lan truyền: - Sóng mặt đất: lan truyền theo bề mặt trái đất, có tần số nhỏ MHz, ví dụ: AM radio - Sóng bầu trời: tín hiệu phản xạ từ tầng điện li xuống bề mặt trái đất ngược lại, ví dụ: sóng radio nghiệp dư dịch vụ tồn cầu - Đường thẳng: tín hiệu xun thẳng qua tần điện li có phản xạ ít, tần số khoảng 30 MHz Bài tập: Để truyền sóng vi ba mặt đất, người ta đặt cột anten với chiều cao 70,2 m 35,5 m Hãy tính khoảng cách xa mà anten truyền sóng thẳng cho nhau? Gọi d khoảng cách xa mà anten truyền sóng thẳng cho (tính theo km) 4 3 Ta có: 𝒅 = 𝟑, 𝟓𝟕(√𝑲𝒉𝟏 + √𝑲𝒉𝟐) = 3,57 (√ 70,2 + √ 35,5) = 59,1 (𝑘𝑚) C MÃ HỐ TÍN HIỆU: Mã cực (Polar Schemes): a Mã NRZ-L: Trong sơ đồ mã này, bit biểu diễn mức điện áp dương, bit biểu diễn mức điện áp âm 0 1 NRZ-L b Mã NRZ-I: Trong sơ đồ mã này, thay đổi không thay đổi mức điện áp hai bit xác định giá trị bit sau Nếu thay đổi, bit sau 0, có thay đổi, bit sau 1 0 1 NRZ-I c Mã Manchester: – “từ xuống”; – “từ lên” 0 1 Manchester d Mã Manchester vi sai (Differential Manchester): – “từ xuống”; – “từ lên” Nếu bit sau 0, có qúa trình chuyển cực, bit sau 1, khơng có 0 1 Differential Manchester Mã lưỡng cực (Bipolar Schemes): a Mã AMI: – khơng có tín hiệu (điện áp 0); – xung dương hay âm (luân phiên cực) Lưu hành nội bộ! Trang TRUYỀN SỐ LIỆU HUTECH IT K15 © NTMHP 0 1 AMI b Mã Pseudoternary: – khơng tín hiệu (điện áp 0); – xung dương hay âm (luân phiên cực) 0 1 Pseudoternary c Mã B8ZS: bit liên tiếp biểu diễn chuỗi 000VB0VB V: giống với mức điện áp khác trước đó; B: ngược với mức điện áp khác trước Có hai trường hợp: - Xung khác trước xung dương: 0 0 0 0 V B 0 0 B V - Xung khác trước xung âm: 0 0 0 0 B V 0 0 V B d Mã HDB3: bit liên tiếp thay chuỗi 000V B00V Nếu số lượng xung khác sau thay cuối lẻ, mơ hình thay 000V, ngược lại, chẵn mơ hình thay B00V, làm cho tồng số xung khác chẵn Lần Lần Lần 1 0 0 0 0 0 0 B V B V 0 0 0 V Chẵn Lẻ Chẵn Chẵn D GHÉP KÊNH: Lí phải ghép kênh: - Trong trường hợp đơn giản, mơi trường truyền dẫn mang tín hiệu thời điểm - Để nhiều tín hiệu chia sẻ mơi trường truyền dẫn, phải có phương cách phân chia theo cách để tín hiệu chiếm phần băng thơng truyền dẫn Do ta phải ghép kênh Các kĩ thuật ghép kênh: Ghép kênh theo tần số (FDM), ghép kênh theo bước sóng (WDM), ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM) Lưu hành nội bộ! Trang TRUYỀN SỐ LIỆU HUTECH IT K15 © NTMHP Ghép kênh theo tần số (FDM – Frequency Division Multiplexing): - Ghép kênh theo tần số thực băng thông môi trường truyền lớn băng thông mà tín hiệu truyền yêu cầu - Gán dải tần số không chồng lấp (non-overlapping) cho thuê bao tín hiệu mơi trường truyền dẫn - Nhiều tín hiệu truyền đồng thời tín hiệu điều chế tần số sóng mang - Các tần số sóng mang khác cho băng thơng tín hiệu điều chế khơng trùng lấp (guard bands) Ví dụ: Broadcast Radio Ghép kênh theo bước sóng (WDM – Wavelength Division Muliplexing): - WDM ghép nhiều chuỗi liệu vào đường cáp sợi quang đơn, dạng FDM - Các kênh lazer có bước sóng khác truyền tín hiệu khác nhau, tín hiệu truyền sợi quang truyền dẫn bước sóng khác so với tín hiệu khác - Mỗi màu ánh sáng (chiều dài sóng khác nhau) truyền kênh liệu riêng biệt Ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM – Time Division Multiplexing): - Phương pháp thực tốc độ liệu (băng thông,…) môi trường truyền lớn tốc độ liệu mà tín hiệu truyền yêu cầu - Nhiều tín hiệu (cả analog digital) truyền đồng thời đường truyền cách đan xen phần tử tín hiệu theo thời gian (time slot) - Bộ ghép kênh (multiplexor) nhận tín hiệu từ thiết bị nối tới theo phương pháp luân chuyển theo vòng truyền liệu mẫu không kết thúc E PHÁT HIỆN VÀ SỬA LỖI: Một mã phát lỗi phổ biến nhất, mạnh mã kiểm tra dư thừa tuần hoàn CRC (Cyclical Redundancy Check), cỏn gọi mã vòng Số học module 2: phép cộng, trừ nhị phân không nhớ tương đương với phép XOR bit Các bước thực kĩ thuật CRC: - Xác định số chia (divisor) P gồm n+1 bit - Thêm n bit vào cuối chuỗi liệu chia (modulo 2) cho số chia FCS (Frame Check Sequence) phần dư (gồm n bit phép chia - Thêm FCS vào cuối chuỗi liệu chuyển chuỗi bit có tới thiết bị nhận - Thiết bị nhận chia chuỗi bit nhận cho số chia Nếu số dư coi liệu khơng bị lỗi truyền Ví dụ: Giả sử có chuỗi liệu D = 1010001101 số chia P = 110101 Hãy tính FCS cho biết chuỗi gửi S? Vì số chia có bit nên ta thêm bit vào cuối chuỗi liệu D chia chuỗi cho P tìm số dư chuỗi bit Kết quả: FCS = 01110, S = 101000110101110 Cách tìm FCS máy tính VINACAL 570 ES PLUS II: - Số chia P có n+1 bit Thêm n bit vào cuối chuỗi D Chuỗi D’ - Trên máy tính: MODE BASE-N Bin - Nhập chuỗi D’ ÷ Nhập chuỗi P = Đặt kết X - Dùng phím điều hướng di chuyển lên phép tính sửa thành: chuỗi D’ – (chuỗi P X chuỗi X) = Kết (gồm n bit) FCS - Thêm FCS vào sau chuỗi D ta chuỗi gửi S Lưu hành nội bộ! Trang TRUYỀN SỐ LIỆU HUTECH IT K15 © NTMHP F LIÊN KẾT DỮ LIỆU: - - - Giao thức Stop-and-Wait Automatic Repeat Request (Stop-and-Wait ARQ): Máy gửi gởi gói tin đến máy nhận Máy gửi đợi trả lời Nếu gói tin bị hỏng gửi lại o Máy gửi có định thời gian o Quá thời gian mà không nhận trả lời – Máy gửi gởi lại Nếu gói tin nhận, ACK bị hư? Máy gửi gởi lại Máy nhận nhận gói tin giống (lập nhãn đánh số hay 1) Hình vẽ: Giao thức Go-back-N Automatic Repeat Request (Go-back-N ARQ): - Nếu máy nhận kiểm tra có lỗi gói tin: o Nó gửi NACK (REJ) cho gói tin này, liệu đích loại bỏ gói tin Lưu hành nội bộ! Trang TRUYỀN SỐ LIỆU - - HUTECH IT K15 © NTMHP o Máy gửi gởi lại gói tin loại bỏ tất gói tin gói tin lỗi nhận sau sửa chữa o Máy gửi truyền lại tất gói tin kể từ gói tin sai trở đi, gói tin sau hay sai Gói tin điều khiển: RR - Receive Ready = ACK – Acknowledgment REJ - Reply with Rejection = NACK - Negative ACK Hình vẽ: Giao thức Selective Reject Automatic Repeat Request (Selective Reject ARQ): Tương tự Go-back-N Chỉ truyền lại gói tin bị hỏng time-out Máy nhận nhận gói tin khơng theo máy nhận phải có buffer đủ lớn để lưu lại gói tin đến khơng theo số Giảm số lượng gói tin cần truyền lại Buffer cần phải đủ lớn Phức tạp Hình vẽ: Lưu hành nội bộ! Trang TRUYỀN SỐ LIỆU HUTECH IT K15 © NTMHP - HẾT CHÚC CÁC BẠN THI TỐT Lưu hành nội bộ! Trang ... Phân phối truyền hình, truyền tải điện thoại đường dài, mạng lưới kinh doanh tư nhân, định vị toàn cầu - AM Radio, FM Radio - Truyền hình UHF, VHF - Truyền theo đường thẳng Trang TRUYỀN SỐ LIỆU HUTECH... Trang TRUYỀN SỐ LIỆU HUTECH IT K15 © NTMHP Ghép kênh theo tần số (FDM – Frequency Division Multiplexing): - Ghép kênh theo tần số thực băng thông môi trường truyền lớn băng thơng mà tín hiệu truyền. .. chia chuỗi bit nhận cho số chia Nếu số dư coi liệu khơng bị lỗi truyền Ví dụ: Giả sử có chuỗi liệu D = 1010001101 số chia P = 110101 Hãy tính FCS cho biết chuỗi gửi S? Vì số chia có bit nên ta