Bài giảng Truyền số liệu - ThS. Nguyễn Anh Vinh

Bài giảng Truyền số liệu go ThS. Nguyễn Anh Vinh biên soạn nhằm cung cấp cho sinh viên các kiến thức về số liệu, kỹ thuật, quy tắc truyền và môi trường truyền số liệu. Bài giảng có cấu trúc gồm 8 bài học, mời các bạn cùng tham khảo.

27/06/2017 TRUYỀN SỐ LiỆU Giảng Viên : Th.S Nguyễn Anh Vinh Thông tin môn học Mục tiêu: Cung cấp kiến thức số liệu, kỹ thuật, quy tắc truyền môi trường truyền số liệu Tài liệu tham khảo: Data Communications and Networking, Nehrouz A Forouzan, McGraw-Hill, 2007 Data and Computer Communications, William Stallings, 8th edition, Prentice Hall, 2007 Kỹ thuật truyền số liệu, Nguyễn Việt Hùng, Nguyễn Ngô Lâm, Nguyễn Văn Phúc, trường đại học SPKT, 2011 27/06/2017 Nội dung môn học Bài 1: Tổng quan truyền liệu mạng Bài 2: Giao thức cấu trúc mạng Bài 3: Truyền tải thông tin Bài 4: Môi trường truyền dẫn Bài 5: Kỹ thuật mã hóa tín hiệu Bài 6: Kỹ thuật truyền liệu số Bài 7: Các giao thức điều khiển liên kết liệu Bài 8: Ghép kênh 1.4 Bài 1: Tổng quan truyền liệu mạng Giảng Viên : Th.S Nguyễn Anh Vinh 27/06/2017 Mơ hình truyền thơng Source System Source Destination System Transmitter Transmission System Receiver Destination Tác vụ truyền số liệu Sử dụng hệ thống đường truyền Các chuẩn giao tiếp Tạo tín hiệu Đồng tín hiệu Quản lý việc trao đổi liệu Điều khiển luồng Phát sửa lỗi Địa Tìm đường Khơi phục Định dạng gói tin Bảo mật Quản trị mạng 27/06/2017 Mơ hình truyền liệu đơn giản MẠNG Giao tiếp điểm-điểm thường không thực tế Các thiết bị cách xa Số kết nối tăng đáng kể số thiết bị cần giao tiếp lớn Wide-Area Switching Network ⇒ mạng truyền số liệu node Chủ đề quan trọng: Tiêu chí mạng Destination system Phân loại mạng Source system Trans Giao thức Dest Trans Source Receiver mitter mission System ination Local-Area Network 27/06/2017 2.1 Tiêu chí đánh giá Hiệu Phụ thuộc vào phần tử mạng Tham số: độ trễ lưu lượng Độ tin cậy Mức độ hỏng hóc phần tử mạng Tham số: tính sẵn sàng/ tính bền vững Bảo mật Bảo vệ liệu để không bị xuống cấp/mất mát do: Lỗi Mã độc 2.2 Phân loại 10 Cách thức kết nối Cách thức bố trí Chế độ truyền Cự ly kết nối 27/06/2017 Cách thức kết nối (cấu hình đường dây) 11 Cấu hình điểm - điểm: Truyền dẫn thiết bị chiếm tồn dung lượng kênh Ví dụ: điều khiển TV remote Cấu hình đa điểm: Dung lượng kênh chia sẻ theo thời gian Cách thức bố trí (tơpơ - Topology) 12 Có dạng tơpơ: lưới, sao, cây, bus vòng, dạng Tôpô hỗn hợp 27/06/2017 Dạng lưới (Mesh) 13 Ưu điểm: Khơng cần tốn lưu thơng Tơpơ lưới bền vững Tính riêng tư, bảo mật cao Phát sửa lỗi nhanh Mạng n thiết bị cần n(n1)/2 kết nối Mỗi thiết bị cần có (n-1) cổng vào/ra (I/O) Nhược điểm: Chi phí lắp đặt cao Mở rộng khó khăn Dạng (Star) 14 Ưu điểm: Chi phí thấp tơpơ lưới Tính bền vững cao Dễ phát lỗi Nhược điểm: Mạng n thiết bị cần n kết nối Mỗi thiết bị cần có cổng I/O Chi phí Hub Tính bảo mật khơng cao Mở rộng thiết bị có giới hạn Khoảng cách Hub thiết bị có giới hạn 27/06/2017 Dạng (Tree) 15 Có ưu nhược điểm giống với dạng Ưu điểm bổ sung Là biến thể dạng Số kết nối = số thiết bị (n) + số hub phụ (m) Mỗi thiết bị cần có cổng I/O Tăng số thiết bị kết nối với hub trung tâm tăng cự ly lan truyền tín hiệu Cho phép phân cấp mạng tạo mức ưu tiên cho thiết bị Dạng thẳng hàng (bus) 16 Ưu điểm: Hiệu qủa sử dụng kết nối cao Dễ lắp đặt, thay đổi vị trí lắp đặt thiết bị Nhược điểm: Là dạng cấu hình đa điểm Điểm nối (tap) thường bị tổn hao nhiệt từ nhánh rẽ (drop line) Khó gắn thêm thiết bị vào Tín hiệu từ điểm nối phản xạ làm giảm chất lượng truyền tín hiệu Tính bền vững 27/06/2017 Dạng vòng (ring) 17 Ưu điểm: Tương đối dễ thiết lập tái cấu trúc Phát lỗi tương đối đơn giản n thiết bị cần cần n kết nối Mỗi thiết bị có ngõ phát ngõ thu Nhược điểm: Tín hiệu di chuyển mạng theo chiều nên chậm Tính bền vững thấp Ví dụ 18 Tính số kết nối để kết nối thiết bị theo tôpô: Dạng Lưới Dạng Dạng Dạng bus Dạng vòng 27/06/2017 Dạng hỗn hợp 19 Tơpơ hỗn hợp gồm: mạng trục dạng có kết nối với tơpơ: bus (4 thiết bị), vòng (4 thiết bị) (3 thiết bị) Tồn dạng dạng tôpô sau: lưới, sao, bus vòng Kết hợp cấu hình nhiều mạng để thành mạng lớn Chế độ truyền 20 Đơn cơng (Simplex): phát thanh, truyền hình,… Bán song cơng (Halfduplex): Bộ đàm Song công (Full-duplex = duplex): Điện thoại di động 10 27/06/2017 FDM: trình phân kênh 293 Bộ phân kênh lọc nhằm tách tín hiệu ghép kênh thành kênh phân biệt Các tín hiệu tiếp tục giải điều chế đưa xuống thiết bị thu tương ứng FDM: Ứng dụng 294 Dùng đài phát AM FM, truyền hình, hệ thống điện thoại di động Ví dụ Đài FM: 147 27/06/2017 Hệ thống truyền tải tương tự 295 Cơng ty điện thoại ghép tín hiệu từ đường có băng thơng thấp vào đường có băng thông cao Hệ thống truyền tải AT&T 296 148 27/06/2017 Ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM 297 WDM ghép nhiều chuỗi liệu vào đường cáp sợi quang, dạng FDM Máy phát ghép tín hiệu quang từ nguồn khác thành tín hiệu quang tổng hợp có băng tần rộng Máy thu dùng tách để tách rời tín hiệu nhận thành tín hiệu thành phần Ghép kênh phân chia theo thời gian TDM 298 Được dùng tốc độ truyền liệu môi trường truyền lớn tốc độ liệu tín hiệu cần truyền Ghép tín hiệu số Tín hiệu tương tự phải chuyển thành tín hiệu số trước ghép TDM Dữ liệu số từ nguồn khác kết hợp thành liên kết chia sẻ thời gian Có hai loại: TDM đồng TDM thống kê 149 27/06/2017 TDM đồng 299 Phân chia khe (slot) cho ngõ vào với thời gian Ngõ vào khơng có liệu truyền khe bỏ trống Số khe thời gian số ngõ vào Chiều dài khung số ngõ vào Các ngõ vào có tốc độ bit Quá trình Đan xen (Interleaving) Bộ ghép kênh lấy đơn vị liệu (bit byte) thiết bị này, đơn vị liệu khác từ thiết bị khác ghép vào khung Bộ phân kênh tách frame lượt Những slot trống gây lãng phí dung lượng kênh truyền 150 27/06/2017 Tốc độ liệu TDM đồng không bit đồng 301 Kỹ thuật quản lý tốc độ liệu Dùng đường có tốc độ truyền liệu khác Có kỹ thuật: Ghép đa cấp (multilevel) Phân bổ nhiều khe (multislot) Nhồi xung (pulse stuffing) 6.302 151 27/06/2017 Ghép đa cấp Được sử dụng tốc độ liệu đường liệu số Phân bổ nhiều khe Những kênh tốc độ cao phân bổ nhiều khe khung, tốc độ khung đầu bội số đường đầu vào 152 27/06/2017 Nhồi xung Đường vào tốc độ thấp đẩy lên tốc độ đường lại cách chèn thêm bit Ghép kênh TDM có bit đồng Để ghép tách kênh xác, nhóm bit đồng thêm vào đầu khung (bit khung) Bit khung cho phép tách kênh đồng hóa với dòng đầu vào để tách khe thời gian 153 27/06/2017 Tốc độ liệu TDM có bit đồng Dịch vụ tín hiệu số 308 Các hãng điện thoại dịch vụ tín hiệu kỹ thuật số (DS) hệ thống phân cấp kỹ thuật số 154 27/06/2017 Tốc độ đường truyền T DS (USA/Canada/Japan) Tốc độ đường truyền E ( Châu Âu) Đường truyền T-1ghép tín hiệu thoại 310 155 27/06/2017 TDM không đồng bộ/thống kê 311 Phân chia khe (slot) tín hiệu với thời gian Số khe thời gian nhỏ số ngõ vào Không có khe trống So sánh TDM khơng đồng với đồng 312 TDM đồng Khe thời gian chứa liệu Khối liệu: bit, byte, nhiều byte Có bit đồng Tốc độ liệu tổng tốc độ đường vào TDM không đồng Có chứa liệu, địa đích đến Một khối liệu chứa nhiều byte, địa chiếm vài byte Không cần bit đồng Tốc độ liệu nhỏ tổng tốc độ đường vào 156 27/06/2017 ĐƯỜNG DÂY THUÊ BAO SỐ KHÔNG ĐỐI XỨNG (ADSL) 313 Cung cấp đường xuống (từ nhà cung cấp đến thuê bao) mạnh đường lên (từ thuê bao đến nhà cung cấp) Cho phép truyền liệu, voice, video qua đường cáp đồng thuê bao điện thoại truyền thống Hiện dùng cáp xoắn đôi UTP, STP MHz lớn Dùng ghép kênh phân chia theo tần số FDM Phạm vi 5,5 km Cấu hình kênh truyền ADSL 314 Từ đến 25 KHz: dùng cho dịch vụ điện thoại thông thường (plain old telephone service: POTS) cần băng thơng 0-4 KHz phần lại để ngăn nhiễu xuyên kênh kênh thoại với kênh liệu Từ 25 đến 250 KHz: dùng để tạo luồng lên Từ 250 KHZ đến MHz: dùng cho luồng xuống Dùng “echo cancellation” FDM để phân bổ hai băng tần: đường lên nhỏ, đường xuống lớn 157 27/06/2017 Cấu hình kênh truyền ADSL 315 316 Kết nối ADSL 158 27/06/2017 Kỹ thuật điều chế tín hiệu ADSL 317 CAP (Carrierless amplitude/phase): dùng QAM bỏ sóng mang phức tạp QAM Chưa chuẩn hóa DMT (discrete multitone): kết hợp QAM FDM băng thông cho hướng chia thành kênh KHz, với tần số sóng mang riêng Đa âm rời rạc DMT 318 Các bit từ nguồn qua chuyển đổi nối tiếp/song song Các block N bit chia thành N kênh truyền, kênh bit Tín hiệu QAM tạo từ kênh ghép theo tần số FDM để tạo tín hiệu DMT đường truyền 159 27/06/2017 DMT 319 Theo chuẩn ANSI, tốc độ kênh KHz 60 Kbps, điều chế QAM với 15 bit/baud Kênh đường lến thường chiếm 25 kênh, tốc độ bit 25 x 60 Kbps =1,5 Mbps Thực tế: từ 64 Kbps đến Mbps Kênh đường xuống chiếm 200 kênh, tốc độ bit: 200 x 60 kbps = 12 Mbps thực tế 500 Kbps đến Mbps ảnh hưởng nhiễu Ưu điểm ADSL 320 ADSL- liên tục/ always-on tức kết nối trực tiếp đường dây điện thoại Có nhiều cấp dịch vụ, thích ứng tốc độ, bảo mật tốt ADSL khơng tính cước nội hạt, dùng bao nhiêu, trả tiền nhiêu Cấu trúc cước theo lưu lượng sử dụng (Hoặc theo thời gian sử dụng) Không hạn chế số người sử dụng chia sẻ kết nối Internet mạng Dùng song song với PSTN, dùng thoại kể kết nối ADSL 160 27/06/2017 Hạn Chế Của ADSL 321 Tốc độ đường truyền DSL tỉ lệ nghịch với khoảng cách khách hàng nhà cung cấp ADSL chuyển tải liệu tới Internet, kết nối tới ISP định trước Không dùng cho tất th bao Khơng có độ ổn định cao (dễ bị ảnh hưởng môi trường) Yêu cầu chất lượng dây cáp đồng cao 322 HẾT BÀI 161 ... học Bài 1: Tổng quan truyền liệu mạng Bài 2: Giao thức cấu trúc mạng Bài 3: Truyền tải thông tin Bài 4: Môi trường truyền dẫn Bài 5: Kỹ thuật mã hóa tín hiệu Bài 6: Kỹ thuật truyền liệu số Bài. .. Bài 7: Các giao thức điều khiển liên kết liệu Bài 8: Ghép kênh 1.4 Bài 1: Tổng quan truyền liệu mạng Giảng Viên : Th.S Nguyễn Anh Vinh 27/06/2017 Mơ hình truyền thông Source System Source Destination... BÀI 29 27/06/2017 BÀI 3: TRUYỀN TẢI THÔNG TIN Giảng viên: Th.S Nguyễn Anh Vinh Nội dung 3.1 Dữ liệu tín hiệu 3.2 Tín hiệu tương tự 3.3 Tín hiệu số 3.4 Sự suy thối tín hiệu 3.5 Năng lực kênh truyền