Tài liệu Bài giảng truyền thông kỹ thuật số chương 3 - trịnh huy hoàng

CHƯƠNG 3  CÁC KỸ THUẬT CƠ  BẢN TRONG TRUYỀN  SỐ LIỆU Giảng viên: Trịnh Huy Hoàng     Email:[email protected]  Nội dung    Tín hiệu và dữ liệu Truyền dẫn dữ liệu Cấu trúc kênh truyền     Cấu trúc truyền          Tuần tự Song song Bất đồng bộ Đồng bộ Các phương kiểm tra và phát hiện lỗi Cấu hình  Giao tiếp V.24/EIA­232­F Nén thông tin  Phân hợp kênh (Multiplexing) ADSL CSE 501035 – Data Communication 2 Thuật ngữ  Thành phần trong mô hình truyền dữ liệu (dưới góc độ  vật lý)  Thiết bị  Thiết bị phát (Transmitter)  Thiết bị thu (Receiver) Môi trường truyền (Medium)  Kết nối   Kết nối trực tiếp (Direct link)  Không cần các thiết bị trung gian  Kết nối điểm­điểm (Point­to­point) Kết nối trực tiếp   Chỉ có 2 thiết bị dùng chung kết nối   Kết nối nhiều điểm (Multi­point)  ≥ 2 thiết bị dùng chung kết nối CSE 501035 – Data Communication 3 Chế độ truyền  Simplex mode Không dùng rộng rãi vì không thể  gởi ngược lại lỗi hoặc tín hiệu điều  khiển cho bên phát  Television, teletext, radio   Half­duplex mode   Bộ đàm Full­duplex mode  Điện thoại Simplex operation One­way only Half­duplex operation Two­way but not at the same time Full­duplex operation Both­way at the same time CSE 501035 – Data Communication 4 Truyền dẫn dữ liệu  Dữ liệu   Thực thể mang thông tin Analog Các giá trị liên tục trong một vài thời khoảng  e.g. âm thanh, video   Digital Các giá trị rời rạc  e.g. văn bản, số nguyên   Tín hiệu   Biểu diễn điện hoặc điện từ của dữ liệu Analog Biến liên tục  Môi trường liên tục (wire, fiber optic, space)  Băng thông tiếng nói 100Hz tới 7kHz  Băng thông điện thoại 300Hz tới 3400Hz   Digital   Dùng 2 thành phần một chiều Truyền dẫn  Trao đổi dữ liệu thông qua việc xử lý và lan truyền tín hiệu CSE 501035 – Data Communication 5 Tín hiệu – miền thời gian  Tín hiệu liên tục   Tín hiệu rời rạc   Thay đổi từng mức theo  thời gian Tín hiệu chu kỳ   Thay đổi liên tục theo  thời gian Mẫu lặp lại theo thời gian Tín hiệu không tuần  hoàn  Mẫu không lặp lại theo  thời gian CSE 501035 – Data Communication 6 Tín hiệu analog  Ba đặc điểm chính của tín hiệu analog  bao gồm     Biên độ (Amplitute) Tần số (Frequency) Pha (Phase) Biên độ của tín hiệu analog    Đo độ mạnh của tín hiệu, đơn vị: decibel  (dB) hay volts. Biên độ càng lớn, tín hiệu càng có cường  độ mạnh. Tín hiệu tiếng nói  ­ từ “hello”. Tiếng nói (speech) là một tín hiệu rất phức  tạp.  Tiếng nói chứa hàng ngàn tổ hợp khác nhau  của nhiều tín hiệu.  CSE 501035 – Data Communication 7 Tần số của tín hiệu analog  Tốc độ thay đổi của tín hiệu trong  một giây, đơn vị Hz hay số chu kỳ  trong một giây (cycles per second)   Tín hiệu có tần số 30Hz  ~ thay đổi  30 lần trong một giây. Một chu kỳ là sự di chuyển sóng  của tín hiệu từ điểm nguồn bắt  đầu cho đến khi quay trở về lại  điểm nguồn đó. CSE 501035 – Data Communication 8 Pha của tín hiệu analog   Tốc độ thay đổi quan hệ của tín hiệu đối với thời gian, được  mô tả theo độ (degree)  Sự dịch pha xảy ra khi chu kỳ của tín hiệu chưa kết thúc, và  một chu kỳ mới của tín hiệu bắt đầu trước khi chu kỳ trước đó  chưa hoàn tất   Tai người không cảm nhận được sự dịch pha Tín hiệu mang dữ liệu bị ảnh hưởng bởi sự dịch pha  Ví dụ các mối nối không hoàn hảo sẽ gây ra dịch pha CSE 501035 – Data Communication 9 Tín hiệu – miền tần số CSE 501035 – Data Communication 10 Thành phần của tiếng nói  Tầm tần số có khả năng nghe 20Hz – 20kHz     Tiếng nói 100Hz – 7kHz Dễ dàng chuyển sang dạng tín hiệu điện từ để truyền  dẫn Các tần số với âm lượng khác nhau được chuyển thành  tần số điện từ với điện áp khác nhau Tầm tần số giới hạn cho kênh thoại  300 – 3400Hz CSE 501035 – Data Communication 11 Tín hiệu số (digital)   Tín hiệu số bao gồm chỉ hai trạng thái, được diễn tả  với hai trạng thái ON hay OFF hoặc là 0 hay 1 Tín hiệu số yêu cầu khả năng băng thông lớn hơn tín  hiệu analog. CSE 501035 – Data Communication 12 Tín hiệu số (digital)  Các vấn đề khi sử dụng kênh thoại (voice channel) trong việc  truyền tín hiệu số  Một tín hiệu số là một tổ hợp của các tín hiệu khác. Đặc biệt, tín hiệu số  có thể được biểu diễn như sau  Signal = f + f3 + f5 +f7 +f9 +f11 +f13 ....f     Do đó một tín hiệu số gồm 1 tần số cơ bản (f), cộng thêm tần số 3f (hài  tần bậc 3), cộng thêm tần số 5f (hài tần bậc 5), … Nếu biên độ của tần số f, f3, f5, … là a, a3, a5, … thì a = 3a3 = 5a5 … Để gởi tín hiệu số qua kênh truyền thoại, băng thông của kênh truyền  phải cho phép tần số cơ bản f, tần số 3f và tần số 5f đi qua mà không  ảnh hưởng nhiều đến các tần số này Đây là yêu cầu tối thiểu để bên nhận nhận đúng được tín hiệu số CSE 501035 – Data Communication 13 Tín hiệu số (digital)  Truyền 1 tín hiệu số nhị phân tốc độ 2400bps trên kênh thoại có băng thông  3.1kHz   Tần số cơ bản: 1200Hz (thông thường bằng ½ tốc độ bit) Chỉ có tần số cơ bản đi qua mà không bị thay đổi CSE 501035 – Data Communication 14 Dữ liệu và tín hiệu   Thường dùng tín hiệu số cho dữ liệu số và tín hiệu analog cho  dữ liệu analog Có thể dùng tín hiệu analog để mang dữ liệu số   Modem Có thể dùng tín hiệu số để mang dữ liệu analog  Compact Disc audio CSE 501035 – Data Communication 15 Truyền dẫn  Truyền dẫn analog    Không quan tâm đến nội dung dữ liệu được truyền (số hoặc tương tự) Suy giảm khi truyền xa Dùng bộ khuếch đại (amplifier) để truyền dữ liệu đi xa   Khuếch đại cả tín hiệu lẫn nhiễu Truyền dẫn số    Quan tâm đến nội dung dữ liệu được truyền. Nhiễu và sự suy giảm tín hiệu sẽ ảnh hưởng đến sự tích hợp. Dùng bộ lặp (repeater) để truyền dữ liệu đi xa.  Không khuếch đại nhiễu. CSE 501035 – Data Communication 16 Dữ liệu, tín hiệu và truyền dẫn  Analog data/Analog Signal   Analog data/Digital Signal   Digital  data Analog  signal Digital  signal Biểu diễn trực tiếp dữ liệu hoặc mã hóa để tạo ra t/h số có đặc tính mong muốn Lan truyền thông qua các bộ khuếch đại, xử lý t/h như nhau bất kể dữ liệu là số  hoặc tương tự Giả sử t/h biểu diễn dữ liệu số, lan truyền qua các bộ repeater Digital Signal/Analog Transmission   Digital  signal Analog Signal/Digital Transmission   Analog  signal Analog Signal/Analog Transmission   Được mã hóa dùng modem để tạo ra t/h tương tự Analog  data Digital Data/Digital Signal   Mã hóa dùng bộ codec để tạo ra chuỗi bit số Digital Data/Analog Signal   Gởi bình thường hoặc mã hóa vào phần phổ khác Analog and digital  transmission Không dùng Digital Signal/Digital Data  T/h là chuỗi nhị phân lan truyền qua các bộ repeater CSE 501035 – Data Communication 17 Truyền dẫn số  Ưu điểm  Công nghệ số  Công nghệ LSI/VLSI làm giảm giá thành  Toàn vẹn dữ liệu  Nhiễu và suy giảm tín hiệu không bị tích lũy bởi các repeater  Truyền khoảng cách xa hơn trên các đường truyền kém chất lượng  Hiệu quả kênh truyền  TDM > FDM  Bảo mật  Các kỹ thuật mã hóa để bảo mật dữ liệu dễ áp dụng  Tích hợp  Dữ liệu số và analog được xử lý tương tự nhau CSE 501035 – Data Communication 18 Digital   Digital  Tín hiệu số    Xung điện áp rời rạc, không liên tục Mỗi xung là một phần tử tín hiệu Dữ liệu nhị phân được mã hóa thành các  phần tử tín hiệu CSE 501035 – Data Communication Analog and digital transmission Analog  data Analog  signal Digital  signal Digital  data Analog  signal Digital  signal 19 Thuật ngữ  Unipolar   Polar   Thời gian (thiết bị phát) dùng để truyền 1 bit Tốc độ điều chế    Tốc độ truyền dẫn dữ liệu theo bps (bit per second) Độ rộng (chiều dài 1 bit)   Một trạng thái logic được biểu diễn bằng mức điện áp dương, trạng thái  logic khác được biểu diễn bằng mức điện áp âm Tốc độ dữ liệu (data rate)   Tất cả các phần tử tín hiệu có cùng dấu Tốc độ mức tín hiệu thay đổi Đơn vị là baud = số phần tử tín hiệu trong 1 giây Mark và Space  Tương ứng với 1 và 0 nhị phân CSE 501035 – Data Communication 20