Bài giảng Truyền số liệu: Phần 1 của trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Nam Định biên soạn cung cấp cho người học các kiến thức: Khái niệm chung; Mã hóa và điều chế; Dồn kênh, phân kênh; Truyền dẫn đồng bộ và bất đồng bộ. Mời các bạn cùng tham khảo!
LỜI NÓI ĐẦU Hiện lĩnh vực truyền thơng, mức độ kết nối thơng tin tồn cầu gia tăng nhanh kéo theo loại hình dịch vụ liệu phát triển khơng ngừng Dữ liệu tương tự truyền thống khó đáp ứng với yêu cầu ngày đa dạng dịch vụ, tốc độ, chất lượng linh hoạt chuyển tiếp liệu, nên liệu dần số hóa hầu hết ứng dụng cơng nghệ thơng tin hay điện tử viễn thơng Chính thay đổi thúc đẩy cho kỹ thuật truyền số liệu đời từ đến cải tiến không ngừng Kỹ thuật tuyền số liệu mảng kiến thức cần thiết với sinh viên chuyên ngành Công nghệ thông tin, Điện tử viễn thông tảng để nghiên cứu chuyên sâu chuyên ngành Tập giảng Truyền số liệu biên soạn cho đối tượng sinh viên Đại học khoa Công nghệ thông tin, trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Nam Định Tập giảng chia làm chương: Chương 1: Khái niệm chung Chương 2: Mã hóa điều chế Chương 3: Dồn kênh, phân kênh Chương 4: Truyền dẫn đồng bất đồng Chương 5: Điều khiển liên kết liệu Chương 6: Chuyển mạch Nhóm biên soạn xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp khoa Công nghệ thông tin, đồng nghiệp trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định giúp chúng tơi hồn thành tài liệu Trong lần biên soạn đầu tiên, tập giảng khơng tránh khỏi sai sót, mong người đọc đóng góp ý kiến để tập giảng hồn thiện Mọi đóng góp ý kiến xin gửi Văn phịng Khoa Cơng nghệ thơng tin, trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Nam Định Chúng xin chân thành cảm ơn! Nam Định, tháng 11 năm 2014 Nhóm biên soạn Th.s Hồng Thị Hồng Hà Th.s Nguyễn Thị Thu Hằng i MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU I MỤC LỤC II MỤC MỤC HÌNH VẼ V CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG 1.1 Những khái niệm chung 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Mơ hình truyền số liệu 1.2.Hình trạng hệ thống phƣơng thức liên lạc 1.2.1 Hình trạng hệ thống 1.2.2 Phương thức 1.2.3 Các phương pháp truyền 1.3.Mạng truyền số liệu 1.4.Sự chuẩn hóa mơ hình tham chiếu 10 1.4.1 Chuẩn hóa mơ hình truyền số liệu 10 1.4.2 Mơ hình tham chiếu OSI 11 1.5.Sự suy giảm biến dạng tín hiệu 14 1.5.1 Sự suy giảm 14 1.5.2 Sự giới hạn băng thông kênh truyền 16 1.5.3 Sự biến dạng trễ pha tín hiệu 19 1.5.4 Sự can nhiễu 20 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƢƠNG 24 2.1 Các loại tín hiệu 31 2.1.1 Tín hiệu tương tự 31 2.1.2 Tín hiệu số 31 2.2 Kỹ thuật điều chế 32 2.2.1 Điều chế AM, PM, FM, điều chế đa mức 32 2.2.2 Điều chế xung 44 2.3 Mã hóa đƣờng dây 50 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƢƠNG 54 CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT GHÉP KÊNH, PHÂN KÊNH 62 3.1 Môi trƣờng truyền dẫn 62 3.1.1 Các đường truyền hai dây không xoắn 62 3.1.2 Cáp đôi dây xoắn (Twisted pair) .62 ii 3.1.3 Cáp đồng trục .63 3.1.4 Cáp sợi quang .65 3.1.5 Đường truyền vệ tinh 68 3.1.6 Đường truyền vi ba 70 3.1.7 Đường truyền vô tuyến tần số thấp 70 3.2 Kỹ thuật ghép kênh 72 3.2.1 Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số FDM 73 3.2.2 Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian TDM 75 3.2.3 Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo mã CDM 82 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƢƠNG 83 CHƯƠNG 4: TRUYỀN DẪN ĐỒNG BỘ VÀ BẤT ĐỒNG BỘ 90 4.1 Truyền dẫn bất đồng 90 4.1.1 Khái quát .90 4.1.2 Nguyên tắc đồng bit .94 4.1.3 Nguyên tắc đồng ký tự 94 4.1.4 Nguyên tắc đồng frame .95 4.2 Truyền dẫn đồng 97 4.2.1 Khái quát .97 4.2.2 Nguyên tắc đồng bit .98 4.2.3 Truyền đồng thiên hướng ký tự 100 4.2.4 Truyền đồng thiên hướng bit 104 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƢƠNG .111 CHƯƠNG 5: ĐIỀU KHIỂN LIÊN KẾT DỮ LIỆU 114 5.1 Phát lỗi sửa sai .114 5.1.1 Phương pháp kiểm tra bit chẵn lẻ (parity bit) 116 5.1.2 Kiểm tra tổng BSC (Block Sum Check) 117 5.1.3 Kiểm tra CRC (Cyclic Redundancy Check) .119 5.1.4 Phát sửa sai theo Hamming 123 5.2 Nén liệu 127 5.2.1 Nén nhờ đơn giản mã cho chữ số 128 5.2.2 Nén theo mã hoá quan hệ 128 5.2.3 Nén cách bỏ bớt ký tự giống 128 5.2.4 Nén theo mã hoá Huffman 128 5.3 Điều khiển luồng 133 5.3.1 Tổng quan 133 5.3.2 Các phương pháp điều khiển luồng 133 5.4 Kiểm soát lỗi 136 iii 5.4.1 Idle RQ 137 5.4.2 Continuous RQ 143 5.5 Điều khiển liên kết liệu mức độ cao HDLC 150 5.5.1 Các đặc điểm 150 5.5.2 Cấu trúc khung 152 CHƯƠNG 6: CHUYỂN MẠCH .168 6.1 Mạng chuyển mạch 168 6.2 Mạng chuyển mạch kênh 169 6.2.1 Chuyển mạch không gian 173 6.2.2 Chuyển mạch phân chia thời gian 178 6.3 Mạng chuyển mạch gói 185 6.3.1 Nguyên lý chuyển mạch 185 6.3.2 Kích thước gói 190 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƢƠNG 193 TÀI LIỆU THAM KHẢO IX iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ tổng qt hệ thống thông tin Hình 1.2 Truyền tin qua mạng điện thoại cơng cộng PSTN Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống truyền tương tự có điều chế Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống truyền tín hiệu số Hình 1.5 Hình trạng hệ thống Hình 1.6 Mơ hình mạng chuyển mạch kênh Hình 1.7 Mơ hình mạng chuyển mạch thơng báo Hình 1.8 Mơ hình mạng chuyển mạch gói Hình 1.9 Cấu trúc mạng hình Hình 1.10 Cấu trúc mạng hình tuyến 10 Hình 1.11 Cấu trúc mạng dạng vòng 10 Hình 1.12 Mơ hình kiến trúc phân tầng OSI 12 Hình 1.13 Ảnh hưởng giới hạn băng thơng 177 Hình 1.14 Lược đồ mạch triệt nhiễu 21 Hình 2.1 Tín hiệu tương tự tín hiệu số 31 Hình 2.2 Mơ hình truyền liệu 32 Hình 2.3 Các kỹ thuật mã hố điều chế 32 Hình 2.4 Các thành phân tần số sóng âm 33 Hình 2.5 ASK 35 Hình 2.6 FSK 38 Hình 2.7 PSK 41 Hình 2.8 Dạng sóng tín hiệu điều chế pha 4-PSK 42 Hình 2.9 Giản đồ trạng thái - pha 4-PSK 42 Hình 2.10 Giản đồ trạng thái - pha 8-PSK 42 Hình 2.11 Giản đồ trạng thái - pha dạng sóng điều chế QAM 43 Hình 2.12 Quan hệ hình học QAM 44 Hình 2.13 Điều chế bề rộng xung 44 Hình 2.14 Điều chế độ rộng xung 45 Hình 2.15 Các nguyên lý số hoá 45 Hình 2.16 Tín hiệu mã hoá 46 Hình 2.17 Quá trình lượng tử hoá 47 Hình 2.18 Các nguyên lý companding 49 Hình 2.19 Mơ hình mã hóa đường dây 50 Hình 2.20 Quy tắc mã mã B8ZS 52 v Hình 2.21 Các loại mã hố 53 Hình 2.22 Mã HDB3 B8ZS 53 Hình 3.1 Cáp xoắn 63 Hình 3.2 Cấu tạo cáp đồng trục 64 Hình 3.3 Hiện tượng phản xạ, khúc xạ 65 Hình 3.4 Nguyên lý cáp sợi quang 67 Hình 3.5 Cáp sợi quang 68 Hình 3.6 Hàn cáp sợi quang 68 Hình 3.7 Truyền dẫn vệ tinh 69 Hình 3.8 Truyền dẫn vơ tuyến theo khu vực 72 Hình 3.9 (a) Ghép kênh phân chia tần số; (b) Ghép kênh phân chia thời gian 73 Hình 3.10 Phương pháp ghép kênh FDM 73 Hình 3.11 Xử lý ghép kênh FDM theo thời gian 74 Hình 3.12 Xử lý ghép kênh FDM (biểu diễn theo tần số) 74 Hình 3.13 Xử lý phân kênh FDM (biểu diễn theo thời gian) 75 Hình 3.14 Xử lý phân kênh FDM (biểu diễn theo tần số) 75 Hình 3.15 Phương pháp ghép kênh TDM 75 Hình 3.16 Ghép kênh phân thời đồng TDM 76 Hình 3.17 Đồng TDM, trình dồn kênh 77 Hình 3.18 Đồng TDM, trình phân kênh 77 Hình 3.19 Khung dạng bit 78 Hình 3.20 Tính tốn tốc độ truyền liệu khung 78 Hình 3.21 Khơng đồng TDM 80 Hình 3.22 Ví dụ khung đồng TDM 81 Hình 3.23 Nguyên lý đa truy nhập phân chia theo mã 82 Hình 3.23 Sơ đồ phát CDMA 83 Hình 3.24 Sơ đồ thu CDMA 83 Hình 4.1 Truyền dẫn bất đồng 91 Hình 4.2 Ảnh hưởng lỗi định thời 91 Hình 4.3 Truyền bất đồng 94 Hình 4.4 Đồng khung 96 Hình 4.5 Cơ sở cho truyền đồng 98 Hình 4.6 Mã hố xung đồng hồ 98 Hình 4.7 Mạch mã hóa xung đồng hồ 99 Hình 4.8 Mã hóa dùng mạch DPLL 99 Hình 4.9 Phương pháp Hybrid 100 Hình 4.10 Truyền đồng hướng ký tự 101 vi Hình 4.11 Phương pháp đồng frame định hướng bit dùng cờ 105 Hình 4.12 Chỉ định chiều dài ranh giới bắt đầu khung 106 Hình 4.13 Các vi phạm bit mã hoá 106 Hình 4.14 Các khung HDLC 107 Hình 4.15 Cấu trúc khung HDLC 107 Hình 4.16 Quá trình chèn thêm bit nhồi 108 Hình 4.17 Quá trình nhận dạng loại bỏ bit nhồi 109 Hình 4.18 Mối quan hệ trường địa phần cịn lại khung 110 Hình 4.19 Trường thông tin 110 Hình 4.20 Trường kiểm tra lỗi FCS 110 Hình Các dạng lỗi 114 Hình Lỗi bit 114 Hình 5.3 Lỗi nhiều bit (lỗi cụm) 114 Hình 5.4 Xử lý phát lỗi 115 Hình 5.5 Mạch tạo bit kiểm tra chẵn (VRC) liệu bit: 1100001 116 Hình 5.6 Mạch kiểm tra chẵn (VRC) liệu bit (11000011) 116 Hình 5.7 Ví dụ kiểm tra BSC 118 Hình 5.8 Chức sửa sai 1241 Hình 5.9 Cơ sở mã sửa lỗi Hamming 124 Hình 5.10 Cấu trúc mã Huffman 129 Hình 5.11 Ví dụ mã hố Huffman: 132 Hình 5.12 Hai phương pháp dùng điều khiển lưu lượng 133 Hình 5.13 Phương pháp dừng – – chờ 134 Hình 5.14 Ghép nhiều khung thành cửa sổ 134 Hình 5.15 Cửa sổ phát 134 Hình 5.16 Cửa sổ thu 135 Hình 5.17 Quá trình truyền nhận liệu dùng cửa sổ trượt 135 Hình 5.18 Mơ hình truyền khung 136 Hình 5.19 Truyền liệu giao thức Stop and Wait ARQ lỗi khung 138 Hình 5.20 Truyền liệu giao thức Stop - and - wait ARQ khung 139 Hình 5.21 Truyền liệu giao thức Stop and Wait ARQ 139 Hình 5.22 Các phần tử trễ Stop and Wait ARQ 140 Hình 5.23 Hoạt động Go - back - N lỗi khung liệu 144 Hình 5.24 Hoạt động Go back N khung liệu 145 Hình 5.25 Hoạt động Go back N ACK 146 vii Hình 5.26 Hoạt động Selective - Repeat ARQ lỗi khung liệu 148 Hình 5.27 Các cấu hình trạm sơ cấp, thứ cấp kết hợp 151 Hình 5.28 Các khung HDLC 152 Hình 5.29 Cấu trúc I - frame, S - frame U - frame 153 Hình 5.30 Trường điều khiển chế độ mở rộng 154 Hình 5.31 Trường P/F (Poll/ Final) 154 Hình 5.32 S - frame 155 Hình 5.33 Các dạng S - frame RR RNR 156 Hình 5.34 Cấu trúc U - frame 157 Hình 5.35 Poll/ Responese 160 Hình 5.36 Select/Response 161 Hình 5.37 Peer Devices 162 Hình 5.38 Lỗi truyền ngang hàng (Peer Communication with error) 163 Hình 6.1 Mơ hình mạng chuyển mạch đơn giản 168 Hình 6.2 Ví dụ việc kết nối thông qua mạng điện thoại cơng cộng 170 Hình 6.3 Sơ đồ thiết lập đường truyền 171 Hình 6.4 Mạng chuyển mạch cơng cộng 172 Hình 6.6 Ngun lý chuyển mạch khơng gian S 174 Hình 6.7 Sơ đồ chuyển mạch không gian 177 Hình 6.8 Điều khiển theo đầu 177 Hình 6.9 Điều khiển theo đầu vào 178 Hình 6.10 Phương pháp dùng trễ 178 Hình 6.11 Chuyển mạch hai khe thời gian A B dùng trễ 179 Hình 6.12 Phương pháp dùng nhớ đệm 179 Hình 6.13 Điều khiển ngẫu nhiên 180 Hình 6.14 Ghi tuần tự, đọc ngẫu nhiên 181 Hình 6.15 Ghi ngẫu nhiên, đọc 182 Hình 6.16 Ghi/ đọc song song bit 183 Hình 6.17 Ghép tuyến PCM S/P 183 Hình 6.18 Thâm nhập song song 184 Hình 6.19 Dữ liệu đọc truy cập song song 184 Hình 6.20 Sử dụng gói tin 185 Hình 6.21 Chuyển mạch gói datagram 187 Hình 6.22 Chuyển mạch gói kênh ảo VC 189 Hình 6.23 Ảnh hưởng kích thước gói tin tới thời gian truyền 191 Hình 6.24 So sánh hoạt động truyền liệu chuyển mạch kênh chuyển mạch gói 192 viii ix - Mã hoá tách xung đồng hồ: thơng tin định thời nhúng vào tín hiệu truyền sau tách máy thu Hình 4.7 Mạch mã hóa xung đồng hồ - Sử dụng mạch vịng khố pha số (DPLL - Digital Phase Lock Loop): Nguyên lý máy thu đồng với máy phát nhờ vào mạch vịng khóa pha số để tạo nhịp bám theo dòng liệu đến Để đồng hồ thu trì đồng với đồng hồ phát chuỗi liệu phát phải mã hố để có đủ thay đổi trạng thái từ → hay từ → Hình 4.8 Mã hóa dùng mạch DPLL - Kết hợp phương pháp (phương pháp Hybrid) Khi tốc độ bit tăng lên khó khăn việc trì đồng Do mã hoá Manchester DPLL kết hợp kỹ thuật lai đưa vào sử dụng DPLL dùng để giữ tín hiệu clock đồng với tín hiệu nhận Việc dùng mã hố Manchester có nghĩa có chuyển trạng thái tín hiệu bit so với trường hợp NRZI (NRZI có chuyển trạng thái bit) Vì vậy, tín hiệu đồng hồ cục trì đồng tin cậy Tuy nhiên, áp dụng mã Manchester băng thông rộng cần thiết nhược điểm phương pháp 99 Hình 4.9 Phương pháp Hybrid 4.2.3 Truyền đồng thiên hƣớng ký tự Các giao thức hướng ký tự phát triển từ năm 1960 dùng rộng rãi, thay nhiều giao thức đồng hướng bit Chúng ta xem xét giao thức hướng ký tự có tên giao thức điều khiển đồng nhị phân BSC Giao thức gắn với mã ký tự cụ thể (ASCII) Trong mã này, số ký tự ký tự văn bản, số ký tự điều khiển 100 Hình 4.10 Truyền đồng hướng ký tự: a) Khuôn dạng frame; b) Sự đồng ký tự; c) Quá trình suốt liệu Truyền đồng hướng ký tự dùng chủ yếu để truyền khối ký tự tập tin dạng text Vì khơng có start bit hay stop bit nên cần phải có cách thức để đồng ký tự Để thực việc đồng này, bên phát thêm vào ký tự điều khiển truyền, gọi ký tự đồng SYN, trước khối ký tự truyền Các ký tự điều khiển phải có chức năng: trước hết, chúng cho phép máy thu trì đồng bit Thứ hai, điều thực hiện, chúng cho phép máy thu bắt đầu biên dịch luồng bit thu theo danh giới ký tự xác - đồng ký tự Sự đồng khung đạt theo phương thức giống truyền bất đồng cách đóng gói khối ký tự cặp ký tự điều khiển truyền STX - ETX Các ký tự điều khiển SYN thường dùng thu để đồng ký tự đứng trước ký tự STX (start of frame) Khi bên thu đạt đồng bit chuyển vào chế độ làm việc gọi chế độ bắt số liệu Khi bên thu vào chế độ bắt số liệu, bắt đầu dịch dịng bit cửa sổ bit tiếp nhận tin Bằng cách này, nhận bit, kiểm tra bit sau có ký tự đồng khơng Nếu khơng bằng, tiếp tục thu bit lặp lại thao tác kiểm tra Nếu tìm thấy ký tự đồng bộ, ký tự đọc sau bit thu Khi trạng thái đồng ký tự (và đọc ký tự theo danh giới bit), máy thu bắt đầu xử lý ký tự thu nối tiếp để dò ký tự STX đầu frame Khi phát STX, máy thu xử lý nhận nội dung khung kết thúc công việc phát ký tự ETX Trên liên kết điểm - nối - điểm, thông thường bên phát quay trở lại truyền ký tự SYN để bên thu trì cấu đồng Dĩ nhiên, toàn thủ tục phải lặp lại truyền frame Khi liệu nhị phân truyền, suốt liệu đạt giống phương pháp mô tả mục “ nguyên tắc đồng frame” trước đây, có 101 nghĩa dùng ký tự DLE chèn vào trước STX ETX, chèn DLE vào nội dung có chứa DLE Ví dụ giao thức thiên hƣớng ký tự thƣờng gặp a) Giao thức XMODEM Giao thức XMODEM sử dụng rộng rãi trở thành giao thức truyền nhận tập tin chuẩn mà tất chương trình truyền số liệu phải có Gói liệu XMODEM Trong giao thức XMODEM tất field ngoại trừ field thơng tin, có độ dài byte sau SOH Chỉ số thứ tự Bù số thứ tự Thông tin Kiểm tra Chỉ số thứ tự gói truyền dầu tiên số tăng dần, module với 256 Ngồi cịn có field để chứa giá trị bù số thứ tự gói hành field số thứ tự trước Vùng thơng tin có độ dài cố định 128 bytes, thơng tin dạng text nhị phân Vùng kiểm tra byte, dùng phương pháp kiểm tra kiểu tổng BSC tính theo nội dung vùng thơng tin Sau giao thức XMODEM - CRC sử dụng field kiểm tra có độ dài byte dùng phương pháp kiểm tra CRC với đa thức sinh theo CCITT X16 +X12+X5 +1 b) Giao thức YMODEM Giao thức YMODEM mở rộng giao thức XMODEM, đưa vào năm 1981 để chạy hệ điều hành CP/ M YMODEM có điểm cải tiến so với XMODEM cho phép truyền nhận khối liệu có độ dài 1024 bytes (gấp 10 lần khối liệu XMODEM) Nếu đường truyền không tốt, YMODEM tự động giảm độ dài khối xuống 128 bytes để giảm bớt số byte phải truyền lại phát sai Như trường hợp xấu độ dài chất lượng truyền giao thức XMODEM Bên cạnh đó, YMODEM cịn có cải tiến nhằm giảm khả hư hỏng kết thúc truyền tập tin Như biết XMODEM huỷ bỏ việc truyền nhận tập tin nhận mẫu bit ký tự Ctrl - X (ký tự ASCII CAN) mẫu bit dễ tạo nhiễu đường truyền Trong YMODEM yêu cầu phải có hai ký tự CAN liên tiếp huỷ bỏ việc truyền nhận tập tin YMODEM cịn cung cấp tính có ý nghĩa cho người sử dụng, việc sử dụng phương pháp phát kiểm tra sai CRC truyền thông tin liên quan đến tập tin truyền cho máy thu Các thơng tin gồm có tên tập tin, ngày, kích thước tập tin truyền, thông tin khối bắt đầu việc truyền 102 c) Giao thức Kermit Giao thức Kermit xuất phát từ trường đại học Columbia vào năm 1981 Giao thức Kermit không cho phép thực truyền nhận tập tin máy tính nhỏ giao thức XMẶDỌM mà cịn cho phép truyền nhận tập tin hệ thống lớn DỌCSỊSTỌM-20 VÀ ỤBM-370 Do giao thức Kermit phức tạp, Kermit sử dụng thủ tục idle RQ (dừng chờ) XMODEM, có số điểm khác biệt quan trọng so với XMODEM sau: - Kermit cho phép truyền nhận nhiều tập tin lúc - Kermit yêu cầu kênh truyền tối thiểu, kênh truyền ký tự mã ASCII, ký tự điều khiển SOH - Gói liệu Kermit có chiều dài thay đổi - Các tín hiệu trả lời máy thu gói (trong XMODEM dùng ký tự) Kermit dùng thủ tục continuous RQ nhờ gói ACK NAK có vùng (field) chứa số thứ tự truyền (hay nhận) gói - Kermit có gói “đưa tin” nhờ mở rộng chức giao thức mà không ảnh hưởng đến hoạt động phiên trước, bỏ qua số thơng số quan trọng Gói Kermit tổng quát : M LE SE TY DA CH CH CH ARK Gói N KermitQbao gốm PE TA vùngK1 vùng (field): thông tin K2 (data) có K3 độ dài thay đổi tuỳ theo kiểu gói, vùng cịn lại gọi vùng điều khiển (hoặc vùng phục vụ) Kermit qui định liệu truyền ký tự mã ASCII in (từ 20H-7EH) ngoại trừ vùng đánh dấu (MARK), vùng chứa giá trị số vùng số thứ tự phải chuyển đổi sang mã in (printable character) trước truyền cách cộng thêm 20H Sau nhận chuyển trở lại cách trừ 20H Như giá trị số vùng không lớn 94 (5EH), 5EH sau đổi trở thành 7FH ký tự điều khiển DEL khơng phải ký tự in được., cịn lớn sau đổi khơng cịn phạm vi bảng ASCII Điều khơng thể áp dụng vùng thơng tin byte liệu cần truyền có giá trị Nếu có ký tự điều khiển thơng tin, Kermit chuyển đổi cách: - Chèn thêm ký tự in phía trước (thường dùng ký tự #, mã ASCII 23H) - EXOR ký tự điều khiển với 40H - Đối với hệ thống sử dụng ký tự dài bit, ký tự có bit có ý nghĩa lớn (MSB bit) Kermit đổi sang mã ASCII in cách vào 103 trước ký tự (&) Ý nghĩa vùng gói mơ tả sau: - Vùng đánh dấu (MARK): để đánh dấu bắt đầu gói ký tự SOH mã 01H - Vùng độ dài (LEN): số bytes gói tính từ sau byte (tức độ dài gói trừ 2), giá trị tối đa 94 độ dài tối đa gói 96 bytes - Vùng số thứ tự (SEQ): số thứ tự gói, modulo với 64.Gói truyền (gói S) có số thứ tự 0, số thứ tự gói sau gói có số thứ tự 63 trở lại - Vùng kiểu gói (TYPE): để phân biệt kiểu gói khác Mỗi kiểu gói có nội dung nhiệm vụ khác - Vùng thông tin (DATA): nội dung tập tin cần truyền chứa gói „D‟, cịn gói „F‟ chứa tên tập tin số kiểu gói khác, vùng khơng chứa - Vùng kiểm tra (CHECK): chọn vùng byte tổng kiểm tra byte tổng kiểm tra, byte CRC Giá trị kiểm tra tính từ vùng đội dài (khơng tính vùng đánh dấu) Vì byte phải đổi ký tự in được, chúng lại có gia trị khơng thể giới hạn giá trị nhở 5EH nên trước đổi bit trích cộng vào bit thấp cịn lại Nhờ đầu thu lấy lại hai giá trị này… đầu phát sau biến đổi ta có hai bit Nhận xét: - Kiểu truyền liệu định hướng ký tự đạt hiệu suất thấp sử dụng nhiều ký tự điều khiển (STX, ETX, DLE) - Trong kiểu truyền yêu cầu khối liệu phát phải có chiều dài bội số đảm bảo hệ thống xử lý theo ký tự (định hướng ký tự) Điều khơng đảm bảo khối liệu phát liệu nhị phân 4.2.4 Truyền đồng thiên hƣớng bit Đặc điểm Khắc phục hạn chế kiểu truyền định hướng ký tự Các giao thức truyền đồng hướng bit phát triển từ năm 1997 chiếm ưu rộng rãi Giao thức hướng bit không dựa mã ASCII hay EBCDIC Trong giao thức này, cấu trúc không frame chuẩn hóa cho việc trao đổi liệu thơng tin, lệnh điều khiển phúc đáp Một octet (8bit) theo mẫu đặc biệt tạo thành cờ để đánh dấu khung Cờ đóng đồng thời cờ mở cho khung Đầu phát sử dụng kỹ thuật chèn bit để khối liệu không xuất tổ hợp bit giống cờ Đầu thu tự động phát loại bỏ bit chèn - Xét trường hợp thông tin liên kết điểm nối điểm: 104 Bắt đầu kết thúc khung chuỗi bit là: 01111110 gọi cờ (flag) Tuy nhiên, để phía thu đạt đồng bit phía phát phải gửi chuỗi byte Idle (rỗi) Các byte gồm bit 01111111, đứng trước cờ bắt đầu khung Khi phía thu nhận cờ khởi đầu khung (opening flag) nội dung khung đọc thực kiểm tra nhóm bit gặp cờ kết thúc khung (closing flag) Khi việc thu khung liệu kết thúc Hình 4.11 Phương pháp đồng frame định hướng bit dùng cờ Khi phía thu nhận cờ khởi đầu khung (opening flag) nội dung khung đọc thực kiểm tra nhóm bit gặp cờ kết thúc khung (closing flag) Khi việc thu khung liệu kết thúc Việc suốt liệu (để tránh trường hợp liệu trùng với ký tự cờ) thực cách chèn thêm bit phía máy phát Khi phát bit liên tiếp máy phát phát thêm bit trước phát bit bit Ngược lại, phía máy thu nhận cờ mở xem bắt đầu nội dung khung Trong trình đọc nội dung khung, máy thu thực chế phát bit (zero bit detection) sử dụng đếm để đếm số lượng bit liên tiếp nội dung khung Khi gặp bit đếm reset 0, gặp bit đếm đếm tăng lên đơn vị Khi đếm đếm đến 5, bit bit máy thu hiểu bit bit chèn vào xố Nếu bit máy thu đọc thêm bit nữa, 105 bit xem kết thúc khung tin, bit máy thu tự hiểu khung tin bị lỗi, yêu cầu máy phát phát lại khung tin - Xét trường hợp thông tin liên kết đa điểm: Ví dụ trường hợp mạng LAN, mơi trường truyền quảng bá truyền cho tất trạm Để cho phép tất trạm khác đạt đồng bit trạm phát đặt vào trước nội dung khung mẫu bit mở đầu (preamble) gồm 10 cặp bit: 1010101010… mẫu bit 10101011 dùng để bắt đầu khung Tiếp theo header cố định bao gồm địa thơng tin chiều dài phần nội dung Do đó, với lược đồ máy thu cần đếm số byte thích hợp để xác định kết thúc khung Hình 4.12 Chỉ định chiều dài ranh giới bắt đầu khung Một trường hợp đồng khác dùng mạng LAN bắt đầu kết thúc khung mẫu mã hố bit khơng chuẩn hay vi phạm bit Ví dụ mã hố Manchester dùng thay cho việc truyền tín hiệu bit, mức tín hiệu trì mức bit trước cho khoảng bit (J) mức ngược lại với mức trước cho khoảng bit (K) Để phát bắt đầu kết thúc khung, thu dò bit, trước hết phát mẫu bit bắt đầu JK0JK000 sau phát mẫu kết thúc JK1JK111 Vì J, K ký hiệu mã hố bit khơng chuẩn nên phần nội dung khung không chứa ký hiệu trình suốt liệu đạt Hình 4.13 Các vi phạm bit mã hoá 106 Hai giao thức hướng bit phổ biến là: - SDLC: Điều khiển liên kết số liệu đồng (Synchronous Data Link Control) HDLC: Điều khiển liên kết số liệu mức cao (High Level Data Link Control) Giao thức HDLC HDLC giao thức kết nối liệu theo hướng bit thiết kế nhằm hỗ trợ cho chế độ bán song công song công, cấu hình điểm - điểm hay điểm - đa điểm Khung HDLC (Frame) HDLC định nghĩa dạng khung: khung thông tin ( I- frame: information frame), khung giám sát (S - frame: supervisory frame) khung không đánh số (unnumbered frame U - frame) Mỗi dạng khung hoạt động lớp vỏ để truyền thông tin đến nhiều dạng tin Hình 4.14 Các khung HDLC I - frame: dùng để vận chuyển liệu người dùng (user) thông tin điều khiển liên quan đến người dùng S - frame: dùng để vận chuyển thông tin điều khiển, lưu lượng lớp kết nối liệu kiểm tra lỗi U - frame: dùng dự phịng cho quản lý hệ thống Thơng tin Uframe thường dùng cho việc tự quản lý mạng Cờ Trường địa Trường điều khiển Dữ liệu người dùng FCS Cờ Hình 4.15 Cấu trúc khung HDLC Mỗi khung HDLC chứa đến trường (Hình 4.15): trường bắt đầu cờ (flag) chiếm octet, trường địa chỉ, trường điều khiển, trường thông tin, trường 107 kiểm sốt lỗi FCS có chiều dài từ đến octet, sử dụng mã điều khiển lỗi CRC trường cuối trường cờ Khi truyền nhiều frame, flag cuối frame đơi làm flag bắt đầu cho frame a) Trƣờng cờ (Flag) Các trường Flag giới hạn khung hai đầu với mẫu 01111110 Một cờ đơn dùng cờ đóng cho khung cờ mở cho khung Trên hai phía cổng giao tiếp mạng, bên nhận liên tục tìm chuỗi cờ để đồng hóa điểm bắt đầu khung Trong nhận khung, trạm tiếp tục tìm chuỗi xác định kết thúc khung Tuy nhiên, xảy trường hợp mẫu 01111110 xuất bên khung, điều khiến cho đồng bị phá vỡ Hình 4.16 Quá trình chèn thêm bit nhồi Để bảo đảm flag không xuất cách không báo trước (inadvertently) khung, HDLC trù tính q trình gọi bit nhồi (bit stuffing) Mỗi lần máy phát muốn gửi chuỗi bit có bit liên tiếp, chèn (nhồi) thêm bit thừa sau số Ví dụ, chuỗi 011111111000 trở thành 111110111000 Số thêm vào bit thứ cho biết có bit nhồi, máy thu nhận loại bỏ Chú ý việc thêm không thiết để tránh mẫu cờ, cần thiết cho thao tác giải thuật Khi cờ sử dụng cho vai trị cờ kết thúc lẫn bắt đầu bit lỗi trộn hai khung thành khung tách khung thành hai khung Quá trình có ba ngoại lệ: chuỗi bit thực flag, việc truyền bị hủy bỏ kênh truyền khơng cịn sử dụng Lưu đồ bước mà máy thu dùng để nhận dạng loại bit nhồi Khi máy thu đọc bit thu được, bắt đầu đếm số bit Sau tìm bit tiếp đến bit 0, tiếp tục kiểm tra bit tiếp Nếu 108 bit thứ bảy 0, máy thu xác nhận bit nhồi khởi động lại đếm Nếu bit thứ bit 1, máy thu kiểm tra bit thứ Nếu bit thứ tiếp tục bit 1, máy thu tiếp tục đếm Giá trị tổng hay 14 bit liên tiếp, cho thị loại bỏ Khi tổng 15, tức kênh trống Hình 4.17 Quá trình nhận dạng loại bỏ bit nhồi b) Trƣờng địa Trường thứ hai khung HDLC chứa địa trạm thứ cấp, originator hay destination frame (hay trạm đóng vai trị trạm thứ cấp trường hợp trạm hỗn hợp Nếu trạm thứ cấp tạo frame, frame chứa from address Trường địa dài byte hay nhiều byte, tùy theo nhu cầu mạng Mạng lớn địi hỏi trường địa với nhiều byte 109 Hình 4.18 Mối quan hệ trường địa phần lại khung c) Trƣờng điều khiển Trường điều khiển đoạn gồm hay nhiều byte frame dùng để quản lý d) Trƣờng thơng tin Hình 4.19 Trường thơng tin Trường thơng tin chứa liệu người dùng I-frame, mạng quản lý thông tin U-frame Chiều dài fame thay đổi tùy thuộc vào dạng mạng giữ cố định mạng S-frame khơng có trường thơng tin e) Trƣờng FCS Hình 4.20 Trường kiểm tra lỗi FCS Frame Check Sequence (FCS) nằm trường kiểm tra lỗi HDLC, chứa từ đến byte CRC 110 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƢƠNG Câu 1: Trình bày nguyên tắc đồng bit chế độ truyền dẫn bất đồng Câu 2: So sánh phương thức truyền dẫn đồng bất đồng Câu 3: Trình bày nguyên tắc truyền đồng thiên hướng kí tự Câu 4: Giả sử cần truyền file 10000 byte qua đường truyền có tốc độ 2400 bps a Tính tốn bit overhead thời gian truyền dẫn bất đồng Biết hệ thống sử dụng start bit, stop bit bit liệu, khơng có bit kiểm tri chẵn lẻ b Tính tốn bit overhead thời gian truyền dẫn đồng Biết frame gồm 1000 ký tự = 8000 bit overhead gồm 48 bit điều khiển frame Câu 5: Một nguồn liệu sử dụng ký tự IRA bit Hãy xác định tốc độ liệu tối đa (tốc độ bit liệu IRA) qua đường truyền trường hợp sau: a Truyền dẫn bất đồng với start bit, phần tử stop có thời gian = 1.5 lần thời gian bit thông thường bit kiểm tra chẵn lẻ b Truyền dẫn đồng với frame gồm 48 bit điều kiển 128 bit thông tin Trường thông tin chứa ký tự IRA bit (gồm bit kiểm tra chẵn lẻ) Câu 6: Cho biết liệu thực khung hình sau: a b Câu 7: Dùng phương pháp bit nhồi cho chuỗi liệu sau: a 000111111011111001111001111101 b 00011111111111111111111111111111110011111101 Câu 8: 111 Khung liệu chuyển từ trạm sơ cấp đến trạm thứ cấp Trả lời câu hỏi sau: a Địa trạm thứ cấp? b Dạng khung? c Số thứ tự chuỗi gửi (nếu có) d Khung có mang liệu user khơng? Nếu có, cho biết giá trị e Khung có mang liệu quản lý khơng? Nếu có, cho biết giá trị Câu 9: Phát biểu sau truyền dẫn bất đồng bộ: a Các ký tự liệu mã hóa thơng tin truyền thời điểm khác mà khoảng thời gian nối tiếp hai ký tự không cần thiết phải giá trị cố định b Các ký tự liệu mã hóa thơng tin truyền thời điểm khác mà khoảng thời gian nối tiếp hai ký tự cần thiết phải giá trị cố định c Ở chế độ truyền hiểu theo chất truyền tín hiệu số máy phát máy thu khơng độc lập việc sử dụng đồng hồ d Cả ba ý sai Câu 10: Phát biều sau đúng: a Kỹ thuật truyền khoảng thời gian cho bit kỹ thuật truyền dẫn đồng b Trong hệ thống truyền ký tự, khoảng thời gian từ bit cuối ký tự đến bit đầu ký tự không cách truyền đồng c A B phát biểu cho kỹ thuật truyền dẫn đồng d Cả a, b, c sai Câu 11: Khi dùng phương pháp truyền dẫn đồng bộ, thường: a Xác định lỗi xảy frame hoàn chỉnh b Thêm số ký số nhị phân vào ký tự truyền c Mỗi ký tự kiểm tra thực riêng biệt d Cả ba ý Câu 12: Đồng bit có đặc trưng: a Mạch điều khiển truyền nhận lập trình để hoạt động với số bit ký tự, kể số stop bit, start bit bit kiểm tra máy thu máy phát b Sau phát nhận start bit, việc đồng ký tự đạt đầu thu đơn giản, việc đếm số bit lập trình 112 c Cả a b d Cả a b sai Câu 13: Đồng theo hướng ký tự : a Khơng có start bit hay stop bit b Để thực đồng này, máy phát thêm vào ký tự điều khiển truyền, gọi ký tự đồng SYN, trước khối ký tự truyền c a phát biểu sai d Cả a b Câu 14: Lỗi định dạng frame có nghĩa : a Sau phát đầu ký tự với start bit, máy thu không phát số stop bit thích hợp b Nghĩa ký tự truyền khơng nhận cách hồn hảo cần phải truyền lại c Không phát start bit d a, b Câu 15: Trong kỹ thuật truyền dẫn nào, start bit stop bit để tạo frame ký tự: a Truyền dẫn bất đồng b Truyền dẫn đồng c Truyền dẫn song song d a b Câu 16: Trong chế độ truyền không đồng bộ, thời gian trống (gap) hai byte là: a Cố định b Thay đổi c Hàm theo tốc độ bit d Zero Câu 17: Truyền đồng khơng cần thiết có: a Start bit b Stop bit c Khoảng trống hai byte d Tất 113 ... 2: 20 = 10 log 10 P2 /10 ,0475 => P2 =10 04,75mW Phần 3: 10 = 10 log 10 10 04,75/ P2 => P2 =10 0,475mW Vậy mức lượng đầu kênh 10 0,475mW Hoặc: Tổng suy giảm = (16 -2 0) + 10 = 6dB Do đó: = 10 log 10 400/... 10 1. 4 .1 Chuẩn hóa mơ hình truyền số liệu 10 1. 4.2 Mơ hình tham chiếu OSI 11 1. 5.Sự suy giảm biến dạng tín hiệu 14 1. 5 .1 Sự suy giảm 14 1. 5.2... -T/2 -T/4 T/4 T/2 3T/4 T +V Tín hiệu Tín hiệul-ỡng đơncực cực -T -3 T/2 -T/2 -T/4 T/4 T/2 3T/4 T t -V b) +V TÝn hiƯu trun 1 t T/4 T/4 T/2 7T/4 -V +V W0 Các thành phần Tần số t -V +V/3 -3 W0 -V/3