BÀI GIẢNG KỸ THUẬT TRUYỀN DỮ LIỆU

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 h

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

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 48

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

4.2 Vấn đề nén dữ liệu 74

4.3 Vấn đề bảo mật dữ liệu 87

4.4 Vấn đề điều khiển lưu lương 87

4.5 Vấn đề điều khiển khắc phục lỗi 91

4.6 Vấn đề đảm bảo chất lương dịch vụ 93

Chương V: MẠNG TRUYỀN SỐ LIỆU 101

5.1 Tổng quan 101

5.2 Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI TCP/IP 103

5.3 Phân loại mạng theo kỹ thuật chuyển mạch 105

5.4 Kỹ thuật LAN 108

YÊU CẦU VÀ NỘI DUNG CHI TIẾT

a Số tín chỉ: 2 TC BTL ĐAMH

b Đơn vị giảng dạy: Bộ môn Kỹ thuật Máy tính

c Phân bổ thời gian:

- Tổng số (TS): 30 tiết - Lý thuyết (LT): 28 tiết

- Thực hành (TH): 0 tiết - Bài tập (BT): 0 tiết

- Hướng dẫn BTL/ĐAMH (HD): 0 tiết - Kiểm tra (KT): 2 tiết

d Điều kiện đăng ký học phần:

Học phần học trước: Kỹ thuật vi xử lý, Mạch và tín hiệu

e Mục đích, yêu cầu của học phần:

Cung cấp cho sinh viên những khái niệm tổng quan về Kỹ thuật truyền dữ liệu, Mạng truyềnthông

f Mô tả nội dung học phần:

Môn học đề cập đến các khái niệm cơ bản về hệ thống truyền dữ liệu; Các hệ thống, kĩ thuậttruyền tin và các chuẩn giao tiếp cơ bản trong truyền dữ liệu; Các phương pháp mã hóa biến đổi dữliệu, mã hóa phát hiện và sửa sai và các kĩ thuật đươc sử dụng phổ biến trong các mạng truyền dữliệu; Giới thiệu tổng quan về mạng truyền dữ liệu hiện nay

g Người biên soạn: Nguyễn Trọng Đức – Bộ môn Kỹ thuật Máy tính.

h Nội dung chi tiết học phần:

2.1 Giới thiệu về hệ thống truyền thông 0.5

2.3 Các hệ thống truyền dữ liệu thường gặp 1

2.5 Các chuẩn giao tiếp truyền thông 1

3.1 Giới thiệu về kỹ thuật truyền dữ liệu 0.5

3.2 Kỹ thuật định khung trong truyền dữ liệu 1

TÊN CHƯƠNG MỤC PHÂN PHỐI SỐ TIẾT

3.4 Kỹ thuật truyền nối tiếp đồng bộ 1.5

3.5 Các kỹ thuật truy nhập đường truyền 1

4.1 Vấn đề phát hiện sai và sửa sai 3

4.5 Vấn đề điều khiển khắc phục lỗi 1

4.6 Vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ 1

5.2 Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI, TCP/IP 1

5.3 Phân loại mạng theo kĩ thuật chuyển mạch 0.5

i Mô tả cách đánh giá học phần:

- Thời gian học tập trên lớp phải ≥75% số tiết quy định của học phần

- Thực hiện 02 bài kiểm tra do giảng viên chấm X1=(KT1+KT2)/2 với điều kiện dự thi X≥4

- Hình thức đánh giá học phần : Thi viết, rọc phách

- Điểm đánh giá học phần: Z = 0,3X + 0,7Y (với Y là điểm thi kết thúc học phần)

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

k Giáo trình:

1 Nguyễn Hồng Sơn, Hoàng Đức Hải, Kỹ thuật truyền số liệu, NXB Lao động - Xã hội, 2009

l Tài liệu tham khảo:

1 Nguyễn Trung Lập, Giáo trình Kỹ thuật Truyền số liệu.

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 đươc diễn tả dưới một hình

thức thích hơp 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 hơp các con số, các ký hiệu,thông qua nó con người hiểu nhau Trong hệ thống truyền thông, thường người ta không phânbiệt dữ liệu và tin tức

Thông tin khi truyền: Theo các dạng năng lương khác nhau: Âm, điện, sóng quang, sóng điện Vật mang tin: Môi trường dùng để mang thông tin (Là dạng năng lương - Có khả năng lưutrữ, truyền gửi thông tin )

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

/hoặc chuyển đổi) cho phù hơp với môi trường truyền thông Bản chất tín hiệu vốn là một hàm đơntrị 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 đươc số hóa đểtrở 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 đếnkhi quay trở về lại điểm nguồn đó

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

Tín hiệu số bao gồm chỉ hai trạng thái, đươc diễn tả với hai trạng thái ON hay OFF hoặc là 0

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 niệmđặt ra ở đây là Bit Interval và Bit Rate Bit Interval là khoảng thời gian cần thiết để gửi một bit BitRate là số lương Bit Interval trong 1 giây, theo cách nói khác, Bit Rate là số bit đươc gửi đi trong 1giây (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 đươc từ nơi nàysang nơi khác (ở trong hoặc ở ngoài máy tính), thì dữ liệu thường đươc chuyển đổi sang dạng tínhiệu số Điều này đươc 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 điệnthoại) sang tín hiệu số vì một vài lý do nào đó như giảm bởt hiệu ứng của tiếng ồn Điều này đươcgọi 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 mộtphương tiện truyền thông đươc thiết kế cho dạng tín hiệu tương tự Ví dụ như việc gửi tín hiệu từnơi này đến nơi khác qua mạng điện thoại công cộng, tín hiệu số cung cấp bởi máy tính sẽ đươcchuyển sang tín hiệu tương tự Điều này đươc gọi là biến đổi tương tự sang số hay điều chế tín hiệusố

Thường thì một tín hiệu tương tự đươc truyền qua một khoảng cách dài sử dụng phương tiệntruyền thông tương tự Ví dụ âm thanh, âm nhạc từ một trạm radio, bản thân nó đã là một tín hiệutương tự đươc phát qua không khí Tuy nhiên, tần số của âm thanh hoặc âm nhạc không thích hơpcho việc truyền phát Tín hiệu phát đi phải đươc mang bởi một tín hiệu có tần số cao hơn Điều nàyđươc gọi là biến đổi tương tự sang tương tự (A/A) hay điều chế tín hiệu tương tự

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

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)

Trong rất nhiều kỹ thuật mã hoá số / số, chúng ta chỉ bàn đến những kỹ thuật hữu dụng nhấtcho việc truyền thông dữ liệu Có 3 loại phổ biến: đơn cực, cực và lưỡng cực đươc chỉ ra như hìnhdưới.

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

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

phức tạp

Mã hoá lưỡng cực có ba sự biến đổi: AMI, B8ZS, và HDB3.

1.2.1.1 Mã hoá đơn cực

Mã hoá đơn cực rất đơn giản và thô sơ Tính đơn giản của nó cung cấp sự chỉ dẫn dễ dàng làm

cơ sở phát triển cho các hệ thống mã hoá phức tạp hơn và cho phép chúng ta nghiên cứu các loại bàitoán mà bất kỳ hệ thống truyền số nào cũng phải thực hiện

Hệ thống truyền số làm việc dựa trên xung điện cùng với một kết nối trung gian, thường làdây dẫn hoặc cáp Trong hầu hết các kiểu mã hoá, mức điện áp cao thấp ứng với giá trị nhị phân 1hoặc 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 0hoặc 1 (thường là 1) Trạng thái còn lại (thường là 0) đươc 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 đươc mã hoá ứng với giá trị dương và mã nhị phân 0 đươc mãhoá 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 mộtchiều 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 tínhiệu 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 cứkhi 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 mộtbit mới đã bắt đầu Tuy nhiên trong mã hoá đơn cực một loạt các bít cùng giá trị, như 7 số 1, tức làkhông có sự thay đổi điện áp, mức điện áp dương không bị phá vỡ sau 7 lần miễn là nhận giá trị bit

nhận phải dựa trên một mức thời gian Chẳng hạn với tốc độ bit 1000 bps, nếu bên nhận xác địnhmột 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 đươc giải mã nhầm Một giải pháp đươc phát triển để điều khiểnviệc đồng bộ hoá trong truyền phát một cực là sử dụng một dấu tách, mắc song song một đườngmang 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 vìvậy 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 sửdụng cả 2 mức, trong phương pháp mã hoá cực, mức điện thế trung bình trên đường truyền đươcgiảm xuống và vấn đề về thành phần DC của mã hoá đơn cực vì thế đươc giảm nhẹ Trong mã hoáManchester 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 phươngpháp Đầu tiên, Manchester là phương pháp đươc sử dụng bởi mạng LAN Kế đến, Manchester visai, là phương thức đươc 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 dụngnhất của việc truyền phát NRZ đươc trình bầy như sau:

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

Trong NRZ-L mức của tín hiệu phụ thuộc vào trạng thái của bit

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

Trong NRZ-I Một sự đảo ngươc của điện thế miêu tả một bit 1 Sự chuyển đổi trạng tháigiữa điện thế dương và điện thế âm đưa ra một bit 1 Một bit 0 đươc miêu tả như một sự khôngthay đổi NRZ-I tốt hơn NRZ-L vì sự đồng bộ hoá cung cấp bởi sự thay đổi tín hiệu trong mỗi

Polar

thời điểm một bit 1 gặp phải Hiện trạng của chuỗi bit 1 trong luồng dữ liệu cho phép bên nhậnđồng bộ hoá thời gian của nó đến nơi nhận thực sự của việc truyền Một chuỗi bit 0 có thể gây

ra vấn đề, tuy nhiên do các bít 0 không hẳn như vậy, chúng giảm thiểu vấn đề xảy ra

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 vàkhông liên tiếp nhau Bên nhận có thể mất vị trí của nó Và như chúng ta đã đề cập đến trong phầnthảo luận về mã hoá đơn cực, một cách để đảm bảo đồng bộ hoá là gửi các tín hiệu thời gian phântách trên một kênh phân tách Tuy nhiên giải pháp này sẽ làm tăng chi phí đồng thời dễ xảy ra lỗicủa bản thân chúng Một giải pháp tốt hơn là bằng cách nào đó chứa đựng việc đồng bộ hoá trongtín hiệu mã hoá Một vài thứ giống như giải pháp đươc cung cấp bởi NRZ-I, nhưng khả năng trìnhbày 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 đãbiết ở trên, NRZ-I thực hiện điều này cho một chuỗi tuần tự các bít 1 Nhưng để thay đổi với mỗibit, 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 khôngphải giữa các bít, nhưng ở trong mỗi bit Giống như NRZ-L, điện thế dương có nghĩa là 0, và điệnthế âm có nghĩa là 1 Trong khoảng thời gian của một nửa bit, một nửa tín hiệu còn lại trở về 0 Mộtbit 1 thực tế đươc miêu tả là dương-0 và một bit 0 đươc miêu tả là âm -0 sẽ tốt hơn chỉ có một mìnhdương và âm

Sự bất lơi chính của mã hoá RZ là đòi hỏi 2 thay đổi tín hiệu để mã hoá 1 bit, và vì vậy nóchiếm giữ giải rộng hơn Tuy nhiên có ba khả năng để chúng ta kiểm tra tốt hơn, đó là hiệu quả tốtnhất

thời gianthời gian

0 1 0 0 1 1 1 0

 Manchester vi sai:

Trong Manchester vi sai việc đảo ngươc trong khoảng thời gian của mỗi bít đươc sửdụng cho vấn đề đồng bộ hoá, nhưng sự có mặt hoặc thiếu vắng của việc biến đổi đươc thêmvào ở đầu trong khoảng thời gian tạm ngưng đươc sử dụng để xác định cho bit Một sự biếnđổi có nghĩa là bít 0 và sự không biến đổi có nghĩa là bít 1 Manchester vi sai yêu cầu 2 sựthay 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 khônggiống như RZ, mức 0 trong mã hoá lưỡng cực đươc sử dụng để miêu tả bit 0, còn bít 1 ứng với điệnthế âm hoặc dương Nếu đầu tiên một bit đươc miêu tả bởi biên độ dương, thì bít 1 thứ hai sẽ đươcmiêu tả ở biên độ âm, còn bít 1 thứ ba lại đươc miêu tả bằng biên độ dương Việc luân phiên nàyxuất 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, vàHDB3

 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” xuấtphát 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 đươc 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 đươc gọi là giả ba bậc với bít 0 nằm xen kẽ giữa điện thế dương vàđiện thế âm.

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

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

B8ZS là một sự thoả thuận đươc chấp nhận ở Bắc Mỹ để cung cấp việc đồng bộ hoá chochuỗi 0 Trong tất cả các tình huống, các chức năng B8ZS tương tự như của AMI AMI thay đổicực 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 liêntiếp gặp phải trong dòng dữ liệu Giải pháp cung cấp bởi B8ZS là áp đặt sự thay đổi tín hiệu giảbên trong chuỗi 0 (đươc gội là violation) Ở mọi thời điểm có 8 bit 0 xuất hiện liên tiếp, B8ZSđưa vào những thay đổi trong mẫu dựa trên sự khác biệt của bit 1 trước đó (1 chỉ xuất hiện ởphía trước của chuỗi 0)

Nếu bít 1 trước đó là dương, 8 bít 0 sẽ đươc mã hoá là 0, 0, 0, +, -, 0, -, + Hãy nhớ rằng bênnhận 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 nó tìm kiếmphần còn lại của những violation trông đơi Khi tìm thấy chúng, bên nhận chuyển 8 bít thành 0 vàquay 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 ngươc lạicực Cả mẫu dương và âm đươc chỉ ra trong hình 1.13

Thời gian

Biên độ

0 1 0 0 1 1 1 0

 HDB3:

Vấn đề đồng bộ hoá chuỗi liên tiếp các số 0 đươc 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 thaycho 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 đươc 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 trongdòng 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 làdương, 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 tríđầu 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 tiên là 1.

Ví dụ 2: Sử dụng HDB3, mã hoá dòng bít 10000000000100; áp dụng với số các bít 1 ở trước nó là

chẵn và bít 1 đầu tiên là dương

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 trongmột khoảng cách xa Chúng ta cần số hoá nó để giảm nhiễu và ồn Vấn đề này đươc gọi là “chuyểnđối tín hiệu tương tự về tín hiệu số” hoặc là số hoá tín hiệu tương tự

Thời gian

Biên độ

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

Thời gianBiên độ

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

Trong sự chuyển đổi từ tín hiệu tương tự về tín hiệu số, chúng ta đưa ra các thông tin dướidạng 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 đươc trình bàytại phần 5.1 Cấu trúc của sự chuyển đổi là không có vấn đề gì Vấn đề là làm như thế nào đểchuyển các thông tin từ số lương lớn các giá trị tới số rời rạc của các giá trị mà không ảnh hưởng tớigiác quan con người và chất lương của tín hiệu

1.2.2.1 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 đươc gọi là điều chếbiên 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 đươc dùng trong điều chế biên độ xung là hiệu quả hơn trong các vùng kháccủa năng lương, 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 đươc 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 trơ giúp tổnghơp Những mẫu giá trị xảy ra chỉ trong sự xuất hiện của sóng, nhưng nhìn chung kết quả trongPAM vẫn còn ngắn

Lý do PAM không hữu dụng trong dữ liệu truyền thông là, mặc dù nó truyền đổi sóng gốc từmột dải của xung, những xung này vẫn còn có biên độ(vẫn là tín hiệu tương tự, không phải là tínhiệu 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 đươc 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 lương tử hoá những xung của PAM Sự lương tử là lý thuyết thừa hưởng những giátrị trong một dãy đã biết tới mẫu đặc biệt

Analog/Digital conversion (codec)

AmplitudeAmplitude

Hình 1.18 trình bày 1 mẫu phương thức của thừa kế tín hiệu và giá trị độ lớn lương tử hoámẫu 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 đươc tái tạo lại từcác tín hiệu tương tự phụ thuộc vào số mẫu đã đem theo Sử dụng PAM và PCM chúng ta tái tạo lạisóng chính xác bằng cách đem theo số lương mẫu không xác định, hoặc chúng ta có thể tái tạo sựphát ra trống không của chính nó Rõ ràng chúng ta muốn tìm một số ở đâu đó trên trục số Nhưvậy, 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 cầntốc 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 đươc lấy mẫu mỗi ½ xgiây Dùng giọng nói qua đường dây điện thoại ở trên là một ví dụ, điều này có nghĩa là một mẫumỗi 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)?

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

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

+52

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

Bao nhiêu bit cho một mẫu?

Sau khi chúng ta tìm đươc tốc độ lấy mẫu, chúng ta cần xác định số bit cần truyền cho mỗimẫu Điều này phục thuộc vào mức độ của độ chính xác cần thiết Số bit là những lựa chọn cho tínhiệu 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 đươc 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 4bit giá trị thì quá lớn vì 24 = 16(thừa quá nhiều)

Tốc độ Bit (Bit Rate).

Sau khi tìm đươc 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 mẫulà: 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 trưngcủa tín hiệu tương tự dựa vào thông tin trong tín hiệu số (0 và 1) Khi truyền dữ liệu từ một máytính đến máy tính khác qua đường điện thoại công cộng, chẳng hạn như: dữ liệu gốc là số, nhưng vìcác đường dây điện thoại mang các tín hiệu tương tự, nên dữ liệu phải đươc chuyển đổi Dữ liệu sốphải đươc điều biến thành tín hiệu tương tự, điều đó đươc thực hiện trông như hai giá trị phân biệttương 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 lơi nhất choviệc truyền dữ liệu.

Một tín hiệu hình sin có 3 đặc trưng: biên độ, tần số và pha Khi thay đổi một trong 3 đặctrưng này, ta sẽ tạo đươc 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 ngươc lại Vì thế, bằng sự thay đổi liên tục hình dáng của một tínhiệu điện đơn giản, ta có thể dùng nó để mô tả dữ liệu số Bất cứ ba đặc trưng trên có thể đươc thayđổi 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 hơp của cả biên độ, tần số và pha đươc gọi

là bộ điều chế biên độ cầu phương QAM (Quadrature Amplitude Modulation) QAM là hiệu quảnhất so 3 thiết bị trước, và là thiết bị đươc 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 đươcđịnh nghĩa: tốc độ truyền bit/baud và tín hiệu mang

Bit Rate and Baud Rate:

Hai thuật ngữ đươc dùng thường xuyên trong việc truyền dữ liệu là bit rate và baud rate Bitrate là số bit đươc truyền trong một giây Baud rate chỉ ra số đơn vị tín hiệu trên một giây đươc yêucầu để mô tả những bit đó Khi thảo luận về hiệu quả máy tính, thì bit rate là quan trọng hơn, vì tamuốn biết thời gian xử lý từng mẩu tin.Tuy nhiên, trong việc truyền dữ liệu, thì chú trọng đến tínhhiệu quả của việc chuyển dữ liệu từ nơi này đến nơi khác trong các mẩu tin hay các khối tin Cácđơn vị tín hiệu ít hơn đươc yêu cầu là hiệu quả hơn cho hệ thống và băng thông hẹp hơn đươc yêucầu để truyền các bit; vì vậy, chúng ta chú trọng hơn vào baud rate Baud rate xác định băng thôngyêu 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 đươc biến đổi sang dạng số nhị phân 0 hoặc 1 Trường hơp 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 làsang trái với hệ thống Khoảng thời gian 1 bit là là giai đoạn đươc định nghĩa là 1 bit Đỉnh biên độcủa tín hiệu trong suốt khoảng thời gian mỗi bít là không đổi và sự thay đổi của nó phụ thuộc vàobit (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 chỉđến điện áp không định trước can thiệp vào đường truyền bởi các hiện tương khác như là sự nónglên hay điện từ đươc sinh ra bởi các nguồn khác Các điện áp không định trước này trộn lẫn với tínhiệu làm thay đổi biên độ Mức 0 có thể bị đổi thành mức 1 hoặc ngươc lại Rõ ràng nhiễu là vấn đềkhó giải quyết đối với ASK, do chỉ có dựa vào biên độ để nhận biết Nhiễu thường tác động lên biênđộ; vì thế ASK là phương pháp điều chế bị ảnh hưởng nhất bởi nhiễu.

Kỹ thuật ASK phổ biến đươc gọi là OOK (on-off-keying) Với OOK, các giá trị bit đươc môtả 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 đươc biến đổi để mô tả các chữ số nhị phân 0 hoặc 1 Tần số tín hiệumang 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 đươc hầu hết các vấn đề nhiễu của ASK Bởi vì thiết bị nhận coi tần số tiêu biểuthay đổi qua số chu kỳ đã cho, nó có thể bỏ qua các đỉnh điện áp Các yếu tố giới hạn của FSK làmôi 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 hơp của 2 phổ ASK tập trung quanh tần số fc0 và fc1 băng thông yêucầu cho việc truyền FSK bằng tốc độ baud rate của tín hiệu cộng với tần số dịch (khác nhau giữa haitần số mang): BW = (fc1-fc0) + Nbaud

1.2.3.3 Điều chế pha (PSK)

Pha của sóng mang đươc 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 cóthể thay đổi pha sang 180o để gửi số nhị phân 1 Pha của tín hiệu trong suốt thời gian mỗi bít làkhông đổi và giá trị của nó phụ thuộc vào bit 0 hoặc 1

Phương pháp ở trên thường đươc gọi là 2-PSK hoặc PSK nhị phân, bởi vì 2 pha khác nhau (0o

và 180o) đươc dùng Hình 5.30 chỉ rõ điều này bằng mối quan hệ giữa pha sang giá trị bit Sơ đồ thứhai, đươc gọi là chòm sao (constellation) hoặc sơ đồ trạng thái pha, chỉ ra cùng mối quan hệ đươcminh 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 đươc truyền đồng thời sẽ yêu cầu 8đường truyền độc lập

Để truyền dữ liệu trên một đường truyền song song, một kênh truyền riêng đươc dùng đểthông 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 dữliệu kế tiếp

Truyền nối tiếp (Serial)

Tất cả các bit đều đươc 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 nàyđươc 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 sẽcung cấp

T

1

bits

1.3.2 Chế độ truyền tin

Mạch đơn công (một chiều: simplex): thông tin chỉ có thể truyền từ nguồn sang thiết bị thu

mà chiều ngươc lại không thể thực hiện đươc Ví dụ: dữ liệu đươc truyền từ máy tính sang máy in

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 liệucho nhau đồng thời

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

1.1 Anh chị hãy trình bày về các loại tín hiệu đươc sử dụng trong truyền dẫn hiện nay Nêu các đặctrưng, ưu nhươc điểm của chúng

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

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

1.4 Cho chuỗi bít cần truyền: 1001 0111 0011 1010 1101 1111 0101 1101 Anh chị hãy mã hóachuỗi 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 đươc lấy mẫu với tốc độ 12 KHz từ tín hiệu tương tự dạng sóng hình sin1KHz Hãy xác định xung PAM tự nhiên, xung PAM đỉnh phẳng, Xung DM

1.8 Một máy thu DM thu đươc 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 đươc hiểu là một hệ thống toàn diện giúp truyền số liệu từ nơi này đếnnơi 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 đươc từ hệ thống phát

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

Giao thức mạng (Protocol): Tập hơp các qui tắc, qui ước về phương thức truyền, về khuôndạng 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 đươc truyền tải trên đó để truyền từ nơi nàysang nơi khác

Dữ liệu: Thông tin truyền đươc định dạng ở các dạng khác nhau Các dạng thường thấy củathông tin gồm:

Text: Hệ thống mã hóa đầu tiên liên quan đến văn bản là hệ thống mã Morse, đươc 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 thểxem tương đương với các bit 0 và 1) Tuy nhiên nó có điểm bất lơi là nghèo nàn: ít các ký tự đươc

mã hóa Nó sử dụng sự phối hơp của các dấu gạch và dấu chấm với độ dài khác nhau, điều nàykhông đươc tiện lơi đặc biệt cho các ký tự có tần suất xuất hiện giống nhau Chính vì thế nó khôngđươc dùng để số hóa thông tin Nếu chúng ta qui định rằng số bit dùng để mã hóa cho một ký tựphải bằng nhau thì với p bit ta có thể mã hóa cho 2p ký tự Ngày nay, text đươc tồn tại dưới dạng 1

chuỗi bit (0 hoặc 1) Chuỗi đươc sử dụng để thể hiện 1 ký tự gọi là mã (code) Các mã Unicodethường 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 đươc vẽ nên từ các đường thẳng và mỗi đường

thẳng đươc 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 đươc mã hóa tùy thuộc vào chất lương của ảnh:

Ảnh đen trắng: sử dụng một bit để mã hóa một điểm: giá trị 0 cho điểm ảnh màu đen và 1 chođiểm ảnh màu trắng

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

Ảnh màu: người ta chứng minh rằng một màu là sự phối hơp của ba màu cơ bản là đỏ (Red),xanh lá (Green) và xanh dương (Blue) Vì thế một màu bất kỳ có thể đươc biểu biễn bởi biểu thức:

x = aR + bG +cB Trong đó a, b, c là các lương của các màu cơ bản Thông thường một ảnh đẹp sẽ

có lương màu với giá trị từ 0 đến 255 Và như thế, một ảnh màu thuộc loại này đươc 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 thếcần có 24 bit để mã hóa cho một điểm ảnh màu Kích thước của các ảnh màu là đáng kể, vì thếngười 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 đươc số hóa theo cách thức sau đây:

1 - Lấy mẫuTín hiệu đươc lấy mẫu: với tần số f,

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

2 - Lương hóa

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

đo vào giá trị thang đo

3- Mã hóa Mỗi một giá trị sau đó đươc mãhóa thành các giá trị nhị phân vàđặt vào trong các tập tin

111110101110110010

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: Trong mọi trường hơp truyền dữ liệu, tín hiệu nhận sẽ bao gồm tín hiệu truyền đã bị

thay đổi bởi nhiều sai lệch khác nhau gây ra bởi hệ thống truyền, thêm vào đó là các tín hiệu khôngmong muốn bị thêm vào đâu đó trong quá trình từ nơi truyền đến nơi nhận Các tín hiệu khôngmong muốn này đươc gọi là nhiễu Nhiễu là một vấn đề lớn ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thốngtruyền thông

Nhiễu có thể đươc chia làm 4 loại: nhiễu nhiệt, nhiễu điều biến, nhiễu xuyên âm và nhiễuxung động

Nhiễu nhiệt gây ra bởi sự dao động của các electron Nó diễn ra trong tất cả các thiết bị điện,các phương tiện truyền dẫn và là một hàm của nhiệt độ Nhiễu nhiệt phân bố đều trên cả phổ tần số

và không thể bị triệt tiêu, vì vậy nó đặt ra một giới hạn trên cho hiệu suất của mọi hệ thống truyềnthông

Nhiễu điều biến xảy ra khi có một số thành phần không tuyến tính trong các thiết bị truyền,thiết bị nhận hoặc ở giữa các hệ thống truyền dẫn Thông thường, những thành phần này hoạt độngnhư các hệ thống tuyến tính: đầu ra bằng một hằng số lần của đầu vào Trong một hệ thống khôngtuyến tính, đầu ra là một hàm phức tạp của đầu vào Sự không tuyến tính này có thể bị gây ra bởicác sự cố thành phần hoặc do cường độ tín hiệu quá cao

Nhiễu xung động chỉ là vấn đề nhỏ đối với dữ liệu tương tự Ví dụ, việc truyền âm thanh cóthể có những thời điểm gián đoạn ngắn mà không ảnh hưởng đến tính dễ hiểu của dữ liệu Tuynhiên nhiễu xung động lại là nguyên nhân chính gây nên lỗi trong truyền thông dữ liệu số Ví dụ,một mức đỉnh năng lương trong thời gian 0.01 giây sẽ không phá huỷ dữ liệu âm thanh, nhưng sẽlàm hỏng 560 bit dữ liệu đang truyền với tốc độ 56 kbps Nhiễu ở đây bao gồm một mức nhiễunhiệt vừa phải cộng với nhiễu xung động ở một đỉnh thông thường Dữ liệu số có thể đươc phục hồi

từ tín hiệu bằng cách lấy mẫu dạng sóng nhận đươc một lần mỗi khi nhận đươc một bit Ta có thểthấy, đôi khi nhiễu cũng đủ mạnh để thay đổi bit 1 thành bit 0 và ngươc lại

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 hệthống càng lớn

Môi trường

S’(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

Chuyển đổi

 Chuyển đổi: Biến đổi dữ liệu vào thành tín hiệu tương tự.

 Xử lý: Xử lý tín hiệu tương tự (lọc, khuếch đại…)

 Điều chế: Thực hiện dời tần phổ, biến đổi tín hiệu phù hơp với môi trường truyền

 Giao tiếp: Thiết bị giao tiếp giữa hệ thống với môi trường truyền

Nếu truyền giải nền thì không cần phương pháp điều chế

2.3.2 Hệ thống truyền số

Trong hệ thống này tín hiệu trên đường truyền là tín hiệu tương tự (các mức điện áp tươngứng với 2 bit 0-1)

 Lọc thông thấp: lọc tín hiệu tương tự thành các đầu vào chuẩn

 Biến đổi A/D (D/A): Biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số (hoặc từ số trở thànhtín hiệu tương tự

 Giao tiếp: Thiết bị kết nối chuẩn với môi trường truyền tương ứng

Một trong những đặc trưng quan trọng để đánh giá chất lương một hệt hống truyền thông số làvận tốc truyền tín hiệu đươc tính bằng baud

Baud là vận tốc thay đổi trạng thái sóng mang (số lần thay đổi trạng thái sóng mang trong 1 s)còn gọi là vận tốc điều chế (baud rate)

Trong thực tế người ta thường dùng đơn vị bit/s (bps) là vận tốc truyền bit (bit rate) tức là sốbit mà hệ thống truyền đươc trong 1 giây

2.3.3 Hệ thống truyền số liệu chuyển mạch kênh

Chế độ này hoạt động theo mô hình của hệ thống điện thoại Để có thể giao tiếp với máy B,máy A phải thực hiện một cuộc gọi (call) Nếu máy B chấp nhận cuộc gọi, một kênh ảo đươc thiếtlập dành riêng cho thông tin trao đổi giữa A và B Tất cả các tài nguyên đươc cấp cho cuộc gọi nàynhư băng thông đường truyền, khả năng của các bộ hoán chuyển thông tin đều đươc dành riêng chocuộc gọi, không chia sẻ cho các cuộc gọi khác, mặc dù có những khoảng lớn thời gian hai bên giaotiếp “im lặng” Tài nguyên (băng thông) sẽ đươc chia thành nhiều những “phần” bằng nhau và sẽgán cho các cuộc gọi Khi cuộc gọi sở hữu một “phần” tài nguyên nào đó, mặc dù không sử dụngđến nó cũng không chia sẻ tài nguyên này cho các cuộc gọi khác Việc phân chia băng thông củakênh truyền thành những “phần” có thể đươc thực hiện bằng một trong hai kỹ thuật: Phân chia theotần số (FDM Frequency Division Multi Access) hay phân chia theo thời gian (TDMA- TimeDivision Multi Access)

Lọc thông thấp

Giao tiếp

Lọc thông thấp Biến đổi D/A

2.3.2 Hệ thống truyền số liệu mạch gói

Trong phương pháp này, thông tin trao đổi giữa hai máy tính (end systems) đươc phân thànhnhững 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 truyền Mỗi gói tin sẽ sử dụng toàn bộ băngthông của kênh truyền khi nó đươc phép Điều này sẽ dẫn đến tình trạng lương thông tin cần truyền

đi vươt quá khả năng đáp ứng của kênh truyền Trong trường hơp này, các thiết bị nút mạng sẽ ứng

sử theo giải thuật lưu và chuyển tiếp (store and forward), tức lưu lại các gói tin chưa gửi đi đươcvào hàng đơi chờ cho đến khi kênh truyền rảnh sẽ lần lươt 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 vànơi nhận Phương tiện truyền thông đươc phân làm hai loại là có dẫn và không dẫn Trong cả loạitrên, truyền thông thực chất là truyền sóng điện từ Với phương tiện truyền có dẫn, sóng điện từđươc 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 đươc xem như là ví dụ về phương tiện truyền không dẫn,điều đó có nghĩa là các tín hiệu điện từ đươc truyền đi nhưng không theo một hướng nhất định và

nó thường đươc gọi là mạng không dây

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

Với phương tiện truyền không dẫn, băng thông của tín hiệu dươc cung cấp bởi ăng ten quantrọng hơn môi trường truyền dẫn Đặc tính của tín hiệu đươc 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 cáctín hiệu đươc phát theo mọi hướng từ ăng ten Với các tín hiệu có tần số cao, các tín hiệu đươc tậptrung truyền theo một đường thẳng

Trong khi thiết kế một hệ thống truyền dữ liệu thì vấn đề cần đươc 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 khôngdây, tuy nhiên nó cũng là một vấn đề đối với phương tiện truyền có dây Với phương tiện truyền códây, 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 hiệntrong truyền không dẫn Nếu đươc bọc tốt thì phương tiện truyền có dẫn có thể giảm tối đa vấn đềnày

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

điểm-điểm hoặc đươc dùng để chia sẻ đường truyền với các thiết bị khác Trong trường hơp phảichia sẻ đường truyền với các thiết bị khác, các thiết bị đươc chia sẻ sẽ gây ra nhiễu cũng như sự sailệch các tín hiệu trên đường truyền, vì thế sẽ dẫn tới sự giới hạn khoảng cách cũng như tốc độtruyền 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 hoặcbăng thông, phụ thuộc chủ yếu vào khoảng cách và môi trường truyền thông trong đó kiểu kết nối làđiểm - điểm hay đa điểm, như ở trong mạng LAN Bảng 2.1 dưới đây cho ta biết các đặc điểmchung của phương tiện truyền có dẫn thông dụng với ứng dụng truyền điểm - điểm đường dài Các phương tiện truyền có dẫn thường đươc sử dụng là cáp xoắn đôi, cáp đồng trục và cápquang

Ứng dụng:

Cáp xoắn đôi đươc dùng phổ biến trong truyền dẫn cả tín hiệu số và tín hiệu tương tự Nóthường đươc sử dụng trong mạng điện thoại và là phương tiện truyền dẫn trong việc truyền thôngcủa nội bộ một toà nhà

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

Cáp xoắn đôi cũng là phương tiện thông dụng nhất trong việc truyền tín hiệu số Tốc độtruyền dữ liệu số của mạng cục bộ trong một toà nhà thường vào khoảng 64kbps Chúng chỉ đươc

sử dụng rộng rãi trong một toà nhà cho mạng cục bộ để kết nối các máy tính cá nhân Tốc độtruyền dữ liệu của mạng này thường là khoảng 10Mbps.Tuy nhiên, một số mạng sử dụng cáp xoắnđôi với tốc độ truyền từ 100Mbps tới 1Gbps cũng đã đươc thiết kế, mặc dù chúng bị hạn chế về sốlương các thiết bị và phạm vi của mạng Với các mạng xa nhau thì tốc độ truyền dữ liệu trên cápxoắn 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

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, bộkhuyếch đại tín hiệu truyền đươc lắp đặt cách nhau khoảng từ 5 đến 6 km Với dữ liệu số (bằng cảtín hiệu số và tín hiệu tương tự), các bộ lặp đươc đặt cách nhau 2-3 km

So với các loại phương tiện truyền dẫn khác(cáp đồng trục, cáp quang), cáp xoắn đôi bị giớihạn bởi tốc độ truyền dữ liệu, băng thông và khoảng cách Hình 4.3 cho thấy, sự suy giảm tín hiệucủa 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 tương giaothoa giữa các trường điện từ Ví dụ, một dây dẫn chạy song song với một dòng điện xoay chiều sẽtăng thêm 60Hz năng lương Nhiễu xung cũng dễ ảnh hưởng đến cáp xoắn đôi

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

Với tín hiệu tương tự trong kết nối điểm điểm, một băng thông có thể lên tới 1 MHz, nó hỗ trơmột số kênh Đối với việc truyền tín hiệu số điểm điểm đường dài, dữ liệu có thể truyền với tốc độlên tới vài Mbps, với khoảng cách ngắn, tốc độ truyền dữ liệu có thể lên tới 100 Mbps thậm chí lêntới 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) đầutiên đươc sử dụng làm dây điện thoại

Đây là phương tiện truyền dẫn rẻ tiền nhất thường đươc sử dụng trong các mạng LAN Nó rấtdễ lắp đặt và sử dụng

Cáp xoắn đôi không vỏ bọc chủ yếu bị ảnh hưởng bởi nhiễu giao thoa sóng điện từ, bao gồmgiao thoa từ các cáp xoắn đôi gần nhau và từ nhiễu của môi trường bên ngoài Một cách để cải thiệncác đăc trưng của cáp xoắn đôi là ta bọc sơi cáp bằng các vỏ bọc lưới kim loại nhằm làm giảm sựgiao thoa Cáp xoắn đôi có vỏ bọc cho phép truyền dữ liệu với hiệu suất tốt hơn ở tốc độ cao hơn.Tuy nhiện, nó lại đắt hơn và khó lắp đặt hơn so với cáp không bọc

Cáp UTP loại 3 và loại 5

Hầu hết các văn phòng đều đươc lắp đặt sẵn loại cáp xoắn đôi 100 ohm thường đươc gọi làcáp điện thoại Vì cáp xoắn đôi điện thoại thường đươc lắp đặt sẵn, nó cũng thường đươc sử dụngcho các ứng dụng LAN Tuy nhiên tốc độ dữ liệu và khoảng cách giữa các thiết bị của cáp xoắn đôiđiện thoại là khá giới hạn

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

 Loại 3: Cáp UTP kết hơp với các phần cứng kết nối có các đặc tính truyền dẫn lên đến

16 MHz

 Loại 4: Cáp UTP kết hơp với các phần cứng kết nối có các đặc tính truyền dẫn lên đến

Tham số đầu tiên đươc sử dụng để so sánh sự suy giảm Cường độ của tín hiệu suy giảm theokhoảng cách trên mọi phương tiện truyền dẫn Trên các phương tiện có dẫn, sự suy giảm thườngtheo hàm logarit và thường đươc 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 hơp cáctín hiệu từ một cặp dây sang một cặp khác tại các chốt kim loại Sự kết hơp diễn ra khi tín hiệutruyền xâm nhập vào chốt nối của đường thu tín hiệu nhận tại cùng một đầu của đường truyền (ví

dụ tín hiệu đươc truyền bị thu bởi một căp dây nhận ở gần đó)

Mô tả vật lý:

Cáp đồng trục, giống như cáp xoắn đôi bao gồm hai đường dẫn điện, nhưng nó có cấu trúckhác cho phép nó hoạt động trong miền tần số rộng hơn Nó bao gồm vòng rỗng hình trụ dẫn điệnbên ngoài bọc lấy một dây kim loại dẫn điện đơn bên trong Dây kim loại bên trong đươc giữ bởimột loạt các vòng cách điện xếp cách đều nhau hoặc đươc bọc bởi một chất điện môi Vòng dẫnđiện bên ngoài đươc bọc bởi một vỏ bọc cáp đồng trục đơn có đường kính vào khoảng 1 đến 2.5

cm Do đươc bọc kín, có cấu trúc đồng tâm, cáp đồng trục chịu nhiễu và xuyên âm tốt hơn cáp xoắnđôi

Ứng dụng:

Cáp đồng trục có lẽ là phương tiện truyền thông đa năng nhất và đươc sử dụng rộng rãi trongnhiều 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 đươc sử dụng rộng rãi để phân phối tín hiệu truyền hình tới từngnhà – truyền hình cáp Truyền hình cáp đã trở nên thông dụng như điện thoại, số kênh lên đến hàngtrăm và khoảng cách lên đến vài chục kilomet Trước đây, cáp đồng trục có vị trí quan trọng trongcác mạng điện thoại đường dài Ngày nay, nó đang phải đối mặt với sự cạnh tranh ngày càng tăngcủa cáp quang, sóng viba mặt đất và vệ tinh Bằng cách sử dụng việc phân chia nhiều thành phầntần số, cáp đồng trục có thể mang tới 10000 kênh tiếng nói cùng một lúc

Cáp đồng trục cũng đươc 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 đươc 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 đươc sử dụng để truyền cả tín hiệu tương tự và tín hiệu số Cáp đồng trục cócác đặc tính tần số cao hơn so với cáp xoắn đôi và vì vậy có thể sử dụng hiệu quả với các tần số vàtốc độ dữ liệu cao hơn Do có vỏ bọc và cấu trúc đồng tâm, cáp đồng trục ít chịu ảnh hưởng bởinhiễu và xuyên âm hơn cáp xoắn đôi Yếu tố ảnh hưởng chủ yếu đến hiệu suất là sự suy giảm, nhiễunhiệt và nhiễu điều biến Nhiễu điều biến chỉ xuất hiện khi có một vài kênh hoặc dải tần số đươcdùng chung trên một đường cáp

Với các đường truyền tín hiệu tương tự khoảng cách dài, việc khuếch đại sau một vài km làrất cần thiết, tần số càng cao thì khoảng cách cần khuếch đại tín hiệu càng ngắn Phổ có thể sử dụngcho tín hiệu tương tự có thể mở rộng đến khoảng 500 MHz Đối với tín hiệu số, cần sử dụng các bộlặp 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 Cácchất liệu thủy tinh hoặc chất dẻo có thể đươc sử dụng để làm nên cáp quang Cáp quang đươc chếtạo bởi silic đyoxit nóng chảy tinh khiết có khả năng truyền tốt nhất nhưng rất khó chế tạo Cápquang chế tạo bằng sơi thủy tinh nhiều thành phần không tốt bằng nhưng kinh tế hơn và vẫn cho kết

quả chấp nhận đươc Sơi chất dẻo có giá rẻ nhất và có thể sử dụng cho các đường truyền ngắn vàchấp nhận mất mát cao.

Cáp sơi quang có dạng hình trụ và bao gồm ba thành phần đồng tâm: lõi, lớp sơn phủ và vỏbọc Lõi là thành phần trong cùng và bao gồm một hoặc nhiều sơi rất mảnh làm bằng thủy tinh hoặcnhựa Lõi có đường kính khoảng 8 đến 100 m Mỗi sơi đươc bọc một loại vỏ đặc biệt làm bằngthủy 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 vàisơi cáp phủ sơn là vỏ bọc Vỏ bọc đựoc làm bằng chất liệu nhựa tổng hơp và các chất liệu khácnhằm 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 hệthống truyền thông bằng cáp quang Cáp quang còn đươc sử dụng trong truyền thông đường dài vàcác ứng dụng của nó trong lĩnh vực quân sự đang phát triển mạnh Sự cải thiện liên tục trong hiệusuất và giá thành ngày càng giảm cùng với các ưu điểm vốn có của cáp quang đã khiến nó đươcdùng ngày càng nhiều để kết nối mạng nội bộ Các đặc tính sau của cáp quang phân biệt nó với cápxoắn đôi và cáp đồng trục:

 Dung lương lớn hơn: Tiềm năng về băng thông của cáp quang rất lớn, vì vậy tốc độtruyền dữ liệu của cáp quang rất cao, lên tới hàng trăm Gbps trên quãng đường hàngchục 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 vàichục mét của cáp xoắn đôi

 Kích thước nhỏ hơn và nhẹ hơn: Một sơi cáp quang nhỏ hơn một dây cáp đồng trục vàmột bó cáp xoắn đôi Để chạy trong các tòa nhà hay dưới lòng đất, ưu điểm về kíchthước rất có lơi 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 vàcáp 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 cáctrường điện từ bên ngoài Vì vậy hệ thống không bị ảnh hưởng bởi sự nhiễu giao thoa,nhiễu xung và nhiễu xuyên âm Sơi quang không phát ra năng lương do đó ít ảnh hưởngđến 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 sựphát 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 cápxoắn đôi thường phải dùng bộ lặp sau khoảng vài km

Có năm loại ứng dụng chính của cáp quang đã trở nên quan trọng:

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 đươc lắp đặt trong các đường ốngchôn dưới đất và không có các bộ lặp tín hiệu, đươc 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 cácvùng 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 đươc sử dụng trong các ứng dụng này đang cạnh tranhvới 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 trungtâm tới khách hàng Các đường cáp này đang dần thay thế cáp xoắn đôi và cáp đồng trục để trởthành 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 đếntừng gia đình sẽ sớm xuất hiện

Ứng dụng quan trọng cuối cùng của cáp quang là cho mạng nội bộ Các chuẩn đang đươc pháttriển và các sản phẩm cho mạng cáp quang dã có dung lương từ 100 Mbps đến 1 Gbps và có thể hỗtrơ 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 đươc mã hóa thành các chùm tia sáng phản xạ toàn phần bêntrong Điều này có thể xay ra trong bất cứ môi trường truyền dẫn nào có chỉ số khúc xạ cao hơn môitrường bên ngoài Trong thực tế, cáp quang hoạt động như một sóng truyền có hướng với tần sốtrong khoảng từ 1014 đến 1015 hertz, bao gồm cả ánh sáng hồng ngoại và ánh sáng nhìn thấy đươc

Tia sáng từ một nguồn sáng đi vào trong lõi hình trụ bằng thủy tinh hoặc chất dẻo Các tia cógóc rộng bị phản xạ và truyền dọc theo sơi cáp, các tia khác bị hấp thu bởi chất bao bọc Hình thứctruyền 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 dàikhác nhau dẫn tới thời gian truyền của mỗi đường cũng khác nhau Điều này khiến các thành phầntín hiệu (xung ánh sáng) trải ra theo thời gian và vì vậy giới hạn tốc độ truyền mà dữ liệu có thểnhận 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 hơp 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.Việctruyền theo kiểu đơn cách (single-mode) cung cấp hiệu suất cao hơn vì các lý do sau Vì chỉ có mộtđường truyền nên các sai lệch như khi truyền theo kiểu đa phương thức không thể diễn ra Kiểu đơncách thường đươc 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 cáchbiến đối dần Đây là kiểu trung gian giữa hai kiểu trên về mặt đặc tính Chỉ số khúc xạ cao hơn tạitrung tâm khiến tia sáng càng gần trục thì càng chậm hơn các tia gần lớp vỏ Tia sáng trong lõi đitheo đường cong xoắn ốc vì chỉ số khúc xạ đươc phân loại và giảm khoảng cách phải truyền của nó.Khoảng cách đươc thu ngắn và tốc độ cao hơn cho phép tia sáng ở phía ngoài biên tới thiết bị nhậngần như cùng thời điểm với các tia truyền thẳng ở lõi Các cáp có kiểu đa cách biến đổi dần thườngđươc sử dụng trong các mạng nội bộ.

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

Có một mối liên hệ giữa bước sóng sử dụng, kiểu truyền và tốc độ dữ liệu nhận đươc Cả haikiểu truyền đơn cách và đa cách đều hỗ trơ một vài bước sóng ánh sáng và có thể sử dụng cả nguồnánh sáng laser hay đèn LED Trong cáp quang, ánh sáng đươc truyền tốt nhất trong ba “cửa sổ”bước sóng khác nhau, 850, 1300 và 1550 nanometer (nm) Tất cả những bước sóng này đều nằmtrong vùng hồng ngoại của phổ tần số, nằm phía dưới vùng ánh sáng nhìn thấy đươc (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 cáckhoảng cách dài Hầu hết các ứng dụng cục bộ hiện nay đều sử dụng nguồn sáng đèn LED Mặc dùviệc 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 phátánh sáng có bước sóng 100 nm hoặc nguồn sáng laser Để có tốc độ dữ liệu cao nhất và khoảngcách truyền xa nhất ta phải dùng nguồn sáng laser có bước sóng 1500 nm

Tiềm năng của cáp quang sẽ đươc sử dụng toàn bộ khi nhiều chùm sáng với các tần số khácnhau đươc truyền trên cùng một sơi cáp Đây là cách truyền dồn thành phần tần số (FDM) nhưngthường đươc gọi là dồn thành phần bước sóng (WDM) Ánh sáng truyền trong sơi cáp bao gồmnhiều màu hay nhiều bước sóng, mỗi bước sóng mang các kênh dữ liệu khác nhay Năm 1997phòng thí nghiệm Bell đã chứng minh một hệ thống WDM với 100 chùm sáng sẽ hoạt động ở 10Gbps 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 đươc thực hiện bởi một ăngten Khi truyền đi, ăng ten phát ra năng lương sóng điện từ vào trong môi trường (thường là khôngkhí) và khi thu, ăng ten thu sóng từ môi trường xung quanh Có hai loại hình cơ bản trong hệ thốngtruyền dẫn không dây: truyền dẫn có định hướng và truyền theo mọi hướng Với loại truyền có địnhhướng, ăng ten sẽ phát ra một chùm điện từ hội tụ, vì thế ăng ten phát và ăng ten nhận phải đươcchỉnh sao cho hướng thẳng vào nhau Khi truyền theo mọi hướng, tín hiệu truyền phát ra theo mọihướng và có thể thu bởi nhiều ăng ten Nhìn chung, tấn số của tín hiệu càng lớn thì khả năng tậptrung chúng vào một tia có định hướng càng cao

Có 3 loại tần số chính đươc quan tâm Tần số trong khoảng 2GHz đến 40GHz đươc gọi làsóng viba Ở tần số này, có thể tạo ra tia có định hướng tốt và sóng viba phù hơp với việc truyênđiểm - điểm Sóng viba cũng đươc sử dụng trong truyền thông vệ tinh Tần số trong khoảng 30MHzđến 1GHz phù hơp với truyền thông theo mọi hướng Ta có thể thấy tần số này giống như tần số củađài 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 dảiUHF Một loại tần số quan trọng khác, dành cho các ứng dụng cục bộ , là tia hồng ngoại của quangphổ Loại này bao gồm các tần số xấp xỉ từ 3.1011 tới 2.1014 Tia hồng ngoại đươc sử dụng trongviệc 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 naythường có đường kính khoảng 3m Ăng ten đươc lắp cố định và tập trung các tia lại trong khoảnghẹp để truyền chúng tới ăng ten nhận Ăng ten phát sóng viba thường đặt tại điểm cao trên mặt đấtđể có thể mở rộng khoảng cách giữa các ăng ten và có thể truyền qua những vật cản ở giữa Nếunhư 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 đấtcong và vì thế việc truyền đi đươc xa hơn việc truyền các tia thẳng Theo kinh nghiệm thì K nênbằng 4/3

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

Để truyền đươc với khoảng cách xa, cần sử dụng một loạt các trạm chuyển tiếp và các kết nốiđiểm điểm là một chuỗi các trạm liên tiếp để có thể vươt qua đươc 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 bêncạnh việc sử dụng các cáp đồng trục hay cáp quang Sóng viba yêu cầu các bộ khuyếch đại và bộlặp đươc 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 giữacác toà nhà Nó còn đươc sử dụng trong các mạch nhỏ của ti vi hoặc trong việc trao đổi dữ liệu củamột mạng cục bộ Sóng viba khoảng cách ngắn cũng có thể đươc sử dụng cho những ứng dụngđường vòng.Một doanh nghiệp cũng có thể sử dụng sóng viba trong việc kết nối với tổng đài ở xatrong 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 đươc sử dụngđể 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 cáctín hiệu Với sóng viba (và cả các tần số radio) sự suy yếu đươc tính theo công thức sau:

dB

d L

2

4log

: 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 làmcho hệ thống sóng viba phát xa hơn từ 10 đến 100 km Sự suy yếu có thể tăng lên do mưa, sự ảnhhưởng của lương 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 đươc 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 đươc gọi là bộ tiếp và tách sóng.

Trong hình thứ nhất, vệ tinh đang đươc sử dụng cho một kết nối điểm điểm giữa hai ăng tenmặt đất Trong hình thứ hai, vệ tinh hỗ trơ truyền thông tin từ một trạm phát trên mặt đất tới nhiềutram nhận

Để việc truyền thông có hiệu quả thì vệ tinh phải giữ đươc vị trí tĩnh so với mặt đất Tuynhiên sự di chuyển của vệ tinh sẽ khiến nó không nằm trong tầm nhìn của các trạm trên mặt đất tạimọi thời điểm Để giữ đươc 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 sựảnh hưởng lẫn nhau, các chuẩn hiện nay yêu cầu khoảng cách là 40 (góc giữa hai vệ tinh đươc đo từmặt 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

 Điện thoại đường dài

 Mạng thương mại riêng

Do tính chất truyền quảng bá tự nhiên của nó, vệ tinh rất phù hơp cho truyền hình nên nóđang đươc sử dụng rông rãi ở Mỹ và nhiều nơi trên thế giới.Theo cách truyền thống, chương trìnhđươc phát từ một điểm trung tâm sau đó sẽ đươc truyền tới vệ tinh và sẽ đươc phát quảng bá tới cáctrạm nhận Các trạm này lại phân phối chương trình đến từng người dùng riêng lẻ Một mạng cungcấp dịch vụ quảng bá công cộng (PBS) phân phối các chương trình truyền hình hầu như là thôngqua các kênh vệ tinh Các mạng thương mại khác cũng một phần sử dụng vệ tinh, các hệ thốngtruyền hình cáp hiện nay đang cân đối việc tăng các chương trình nhận từ vệ tinh Ứng dụng mớinhất của công nghệ vệ tinh trong truyền hình là vệ tinh quảng bá trực tiếp, tín hiệu video từ vệ tinh

sẽ đươc truyền trực tiếp đến nhà của người sử dụng Việc giảm giá thành và kích thước của anten đãkhiến điều này trở nên khả thi về mặt kinh tế, hiện nay một số kênh đã đi vào hoạt động và một sốkhác đã đươc lên kế hoạch

Việc truyền vệ tinh còn đươc sử dụng để kết nối điểm điểm các đường trục giữa các tổng đàiđiện thoại của mạng điện thoại công cộng Đây là phương tiện truyền tối ưu cho các đường trụcquốc 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 chiatổng dung lương ra thành thành một số kênh và cho những khách hàng thương mại riêng lẻ thuê cáckênh này Mỗi khách hàng đươc 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 chứclớn 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 kháchhàng đươc trang bị các angten VSAT giá thành thấp Theo một số quy tắc, những trạm này chia sẻmột dung lương truyền vệ tinh để truyền tới một trạm trung tâm Trạm trung tâm có thể trao đổi haytiếp 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 ảnhhưởng 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 băngthông trong khoảng 2.7 đến 4.2 GHz để truyền từ vệ tinh về mặt đất (downlink) Sự kết hơp nàyđươc gọi là dải tần 4/6 GHz Chú ý rằng tần số uplink và downlink là khác nhau Để hoạt động liêntục mà không xảy ra xung đột, vệ tinh không thể nhận và truyền trên cùng một tần số Vì vậy tínhiệu nhận từ trạm mặt đất trên một tần số đươc truyền lại trên một tần số khác

Dải tần 4/6 GHz nằm trong vùng tối ưu từ 1 đến 10 GHz nhưng đã bị sử dụng bão hòa Cáctần 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 đươc phát triển (uplink: từ 14 đến 14.5GHz; downlink: từ 11.7 đến 14.2 GHz) Trong dải tần số này, có thể bỏ qua vấn đề nhiễu Tuynhiên, ta có thể sử dụng các trạm thu mặt đất nhỏ hơn và rẻ hơn Có thể thấy rằng dải tần trên sẽ bịbão hòa do đó phải lên kế hoạch cho việc sử dụng dải tần 19/29 GHz Khi sử dụng dải tần này, sựsuy 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, độtrễ do truyền vào khoảng một phần tư giây giữa hai trạm mặt đất Độ trễ này có thể nhận thấy khinói chuyện điện thoại Ta cũng phải quan tâm đến điều khiển lỗi và điều khiển lưu lương Thứ hai,sóng ngắn vệ tinh rất hữu hiệu để truyền quảng bá Nhiều trạm có thể truyền tín hiệu đến vệ tinh vàtín hiệu từ một vệ tinh có thể đươc 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 sẽtruyền theo mọi hướng còn truyền sóng ngắn thì có định hướng Vì vậy sóng vô tuyến quảng bákhông yêu cầu phải sử dụng anten chảo và anten cũng không cần phải quay theo một hướng chínhxác

Các ứng dụng:

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

Truyền sóng vô tuyến tuân theo công thức (2.1), tức là khoảng cách cực đại giữa máy phát vàmáy thu lớn hơn không đáng kể so với khả năng nhìn của mắt người Như đối với sóng ngắn, độ suygiảm theo khoảng cách tuân theo công thức (2.2) Bước sóng càng dài thì sóng vô tuyến càng ít chịuảnh 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 tương do con người tạo ra có thể gây nênnhiều loại tín hiệu giữa các anten Một ví dụ là TV sẽ thu và phát nhiều hình ảnh khác nhau lúc cómáy 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 sánghồng 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 hồngngoại không thể xuyên qua tường Vì vậy ta không cần quan tâm đến vấn đề bảo mật và nhiễu nhưtrong các hệ thống truyền sóng ngắn Hơn nữa, không có một yêu cầu nào trong việc sử dụng dảitần 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 cácthiết bị này đươc gắn trực tiếp với các thiết bị chuyển nhận tín hiệu hoặc qua mạng, chúng đươc gọi

là các thiết bị truyền nhận dã liệu đầu cuối (DTE, DCE)

Mỗi thiết bị xử lí tín hiệu (trạm) thường đươc kết hơp với một cặp gồm một DTE và mộtDCE

Hai trạm truyền tín hiệu cho nhau qua hai DCE của mỗi bên đươc 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 khiểnthông qua cáp nối và giắc cắm)

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

Chuẩn về chức năng: xác định chức năng các mạch chuyển đổi (đơn công hay song công hoặcđồng bộ hay không đồng bộ)

Chuẩn về thủ tục: xác định thứ tự thao tác trong truyền dữ liệu dựa trên chuẩn chức năng củacác đường tín hiệu

Chuẩn EIA-RS 232 (Electronic Industry Association – Recomand Standard): chuẩn giao tiếp truyền thông công nghiệp

EIA đã công bố tiêu chuẩn RS-232C với nỗ lực nhằm tạo ra khả năng để ghép nối các thiết

bị do nhiều nhà sản xuất làm ra mà không đòi hỏi có một tiêu chuẩn kỹ thuật đặc biệt cho từngtrường hơp

Ý tưởng để xây dựng tiêu chuẩn RS-232 là phải sử dụng cùng loại nối dây, thí dụ loại đầu nối

25 chân hoặc 9 chân, đươc nối theo cùng một cách và sử dụng cùng mức điện áp khi biểu diễn các

số nhị phân 1 và 0 tương ứng Với ý tưởng này, nếu như mọi người đều tham gia vào tiêu chuẩntheo cùng một cách thì có thể nối các thiết bị với cổng RS-232 của các hãng khác nhau, các mẫu mãkhác nhau mà không cần có thêm điều kiện nào Các môdem, các máy in và nhiều thiết bị khác cóthể đươc 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 từphía người sử dụng máy tính

Các mạch điện tích hơp cả bộ phát và bộ nhận RS-232C đã đươc các nhà sản xuất khác nhauthiết 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-232Cđể truyền Các bộ nhận RS-232 làm việc theo cách ngươc lại: tiếp nhận tín hiệu lối vào theo chuẩnRS-232 và biến đổi các tín hiệu sang các mức TTL tương ứng Các bộ phận này đều nằm trên bảnmạch 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 0ứng 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 đủngắn có thể lên đến 115.200 bps

Các phương thức nối giữa DTE và DCE:

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

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

 Song công (full-duplex): số liệu đươc 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 đầutruyền, DTE sẽ đưa ra xung Start (space: 10V) và sau đó lần lươt 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 môtả như sau (truyền ký tự A):

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