Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Mạng máy tính (Computer Network): Chương 4 - Lưu Đức Trung cung cấp đến học viên các kiến thức về dữ liệu số; thuật ngữ tỷ số dữ liệu; tín hiệu số; kỹ thuật mã hóa như: mã hóa NRZ, mã Manchester, một số mã khác,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!
MẠNG MÁY TÍNH (COMPUTER NETWORK) Chương 4 – Các kỹ thuật mã hóa 4.1 Giới thiệu Dữ liệu số → tín hiệu số (Digital Data → Digital Signal) Dữ liệu tương tự → tín hiệu số (Analog Data → Digital Signal) Dữ liệu số → tín hiệu tương tự (Digital Data → Analog Signal) Dữ liệu tương tự → tín hiệu tương tự (Analog Data → Analog Signal) Tín hiệu Số Rời rạc, gồm các xung điện áp riêng rời Mỗi xung là một phần tử tín hiệu Dữ liệu nhị phân được mã hóa thành các thành phần tín hiệu Các thuật ngữ Đơn cực (Unipolar) Tất cả các thành phần tín hiệu có cùng dấu Phân cực (Polar) Một trạng thái logic biểu diễn bằng điện áp dương, trạng thái kia bằng điện áp âm Tỷ số dữ liệu (Data rate) Tỷ số truyền dữ liệu (bps) Thời gian bit Thời gian cần thiết để bộ truyền phát ra một bit Tỷ số điều biến (Modulation rate) Là tỷ số thay đổi các mức tín hiệu Đo bằng baud = số thành phần tín hiệu một giây Đánh dấu và khoảng trống Biểu diễn bit 1 (dấu) và bit 0 (trống) Truyền tín hiệu: Cần biết Sự định thời của các bit – (bắt đầu và kết thúc bit) Các mức tín hiệu Các yếu tố ảnh hưởng sự thơng dịch tín hiệu Tỷ số SNR (Signal to noise ratio) Tỷ số truyền (Data rate) Băng thơng (Bandwidth) So sánh cách thức mã hóa Phổ tín hiệu (Signal Spectrum) Khơng có các tần số cao, băng thơng địi hỏi giảm Tập trung cơng suất vào giữa băng thơng Đánh nhịp Đồng bộ hóa giữa bộ truyền và bộ nhận Thêm đồng hồ Cơ chế đồng bộ bằng tín hiệu Dị lỗi (Error detection) Có thể sắp xếp ngay trong tín hiệu mã hóa Nhiễu lẫn nhau Mã này có thể tốt hơn mã khác Chi phí & độ phức tạp Tỷ số tín hiệu càng cao (→ tỷ số truyền cao) chi phí càng cao Một số mã địi hỏi tỷ số tín hiệu cao hơn tỷ số dữ liệu 4.2 Mã hóa NRZ Nonreturn to ZeroLevel (NRZL) Dùng hai mức điện áp khác nhau cho bit 0 và 1 Điện áp khơng đổi trong suốt thời gian bit Khơng dịch chuyển (khơng trở về mức điện áp 0) Áp dụng: ví dụ: khơng có điện → 0, có điện → (Absence of voltage for zero, constant positive voltage for one) Thường xuyên hơn, điện áp âm cho 1 và điện áp dương cho 0 (negative voltage for one value and positive for the other) Đó gọi là NRZL Nonreturn to ZeroLevel (NRZI) NRZI đảo cực tín hiệu đối với các giá trị 1 (Nonreturn to zero inverted on ones) Xung điện áp không đổi suốt thời gian bit (Constant voltage pulse for duration of bit) Dữ liệu được mã hóa bằng sự có hay vắng sự dịch chuyển ngay đầu thời gian bit (Data encoded as presence or absence of signal transition at beginning of bit time) Dịch chuyển (lên hay xuống) biểu thị bit 1 (hoặc 0) (Transition (low to high or high to low) denotes a binary 1) Khơng có dịch chuyển biểu thị bit (hoặc 1) (No transition denotes binary 0) Là ví dụ kỹ thuật mã hóa vi (sai) phân (differential encoding) Mã hóa vi (sai) phân (Differential Encoding) Dữ liệu được biểu diễn bằng sự thay đổi tín hiệu thay vì các mức tín hiệu. (Data represented by changes rather than levels) Ưu điểm: phát hiện sự dịch chuyển dề dàng hơn phát hiện mức tín hiệu (More reliable detection of transition rather than level) Nhược điểm: trong các hệ thống phức tạp, dễ dàng mất đi cảm nhận về cực của tín hiệu. (In complex transmission layouts it is easy to lose sense of polarity) Ưu Ưu nhược điểm NRZ Dễ thi hành Sử dụng băng thơng tốt Nhược Chứa thành phần 1 chiều (dc component) Ít được đồng bộ hóa (Lack of synchronization capability) 4.3 Mã hóa Manchester Sự dịch chuyển ở chính giữa thời gian bit Sự dịch chuyển đóng vai trị đánh nhịp và mang dữ liệu Dịch chuyển lên: 1 Dịch chuyển xuống: 0 Sử dụng với LAN theo chuẩn IEEE 802.3 Mã hóa Manchester sai phân Dịch chuyển ở giữa thời gian bit chỉ đóng vai trị đánh nhịp Dịch chuyển ở đầu thời gian bit: 0 Khơng dịch chuyển ở đầu thời gian bit: 1 Note: this is a differential encoding scheme Sử dụng với LAN theo chuẩn IEEE 802.5 4.4 Một số mã khác Nhị phân đa mức (Multilevel Binary) Sử dụng nhiều hơn hai mức tín hiệu (Use more than two levels) BipolarAMI Bit 0 – khơng có tín hiệu (zero represented by no line signal) Bit 1 biểu diễn bằng xung dương hoặc âm (one represented by positive or negative pulse) Các xung 1 thay đổi cực ln phiên (one pulses alternate in polarity) Khơng mất đồng bộ với chuỗi 1 dài (0’s still a problem) Khơng thành phần tần số 0 Băng thơng thấp Dễ hiệu chỉnh lỗi Giả tam phân Pseudoternary Bit biểu diễn vắng tín hiệu (One represented by absence of line signal) Bit luân phiên thay đổi xung âm dương (Zero represented by alternating positive and negative) Khơng có ưu nhược điểm gì khác với bipolarAMI B8ZS Bipolar With 8 Zeros Substitution Dựa trên bipolarAMI Nếu octet gồm tồn số 0 và xung liền trước dương thì thay bằng 000+0+ Nếu octet gồm tồn số 0 và xung liền trước âm thì thay bằng 000+0+ Gây ra 2 vi phạm so với mã AMI Khó có thể xảy ra được do nhiễu Bộ thu phát hiện và thay thế bằng tồn số 0 HDB3 High Density Bipolar 3 Zeros Dựa trên bipolarAMI Chuỗi gồm 4 số 0 được thay bằng một hoặc hai xung Khóa dịch biên độ (Amplitude shift keying ASK) Khóa dịch tần số (Frequency shift keying FSK) Khóa dịch pha (Phase shift keying PSK) Điều chế QAM Điều chế mã xung PCM Điều chế Delta ... Khơng dịch chuyển ở đầu thời gian bit: 1 Note: this is a differential encoding scheme Sử dụng với LAN theo chuẩn IEEE 802.5 4. 4 Một số mã khác Nhị phân đa mức (Multilevel Binary) Sử dụng nhiều hơn hai mức tín hiệu (Use more than two levels)... Tỷ số tín hiệu càng cao (→ tỷ số truyền cao) chi phí càng cao Một số mã địi hỏi tỷ số tín hiệu cao hơn tỷ số dữ liệu 4. 2 Mã hóa NRZ Nonreturn to ZeroLevel (NRZL) Dùng hai mức điện áp khác nhau cho bit 0 và 1 Điện áp khơng đổi trong suốt thời gian bit... Chứa thành phần 1 chiều (dc component) Ít được đồng bộ hóa (Lack of synchronization capability) 4. 3 Mã hóa Manchester Sự dịch chuyển ở chính giữa thời gian bit Sự dịch chuyển đóng vai trị đánh nhịp và mang dữ liệu