HỆ THỐNG THÔNG TIN DỮ LIỆU - Full 10 điểm

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN s ự
TS VŨ THANH HẢI (CHỦ BIÊN), T h.s NGUYỄN VĂN GIÁO

7K

THÔNG TIN Dữ LIỆU

(Tài liệu dùng cho đào tạo Cao học chuyên ngành
Kỹ thuật Vồ tuyến Điện tử và Thơng tín Liên lạc)

LUƯ HÀNH NỘI BỘ

NHÀ XUẤT BẢN QUÂN ĐỘI NHÂN DÂN
HÀ N Ộ I-2001

NHÀ XUẤT BẢN MỒNG BẠN ĐỌC GĨP Ỷ KIẾN, PHÊ BÌNH

Chỉ đạo nội dung:

BAN CHỈ ĐẠO NGHIÊN cứu, BIÊN SOẠN, HOÀN

THIỆN HỆ THỐNG TÀI LIỆU HUAN LUỸỆN, g iá o
TRÌNH, GIÁO KHOA, HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUẰN s ự
Trưởng ban: Thiếu tướng, PGS-TS Nguyễn Đức Luyện
Phó trưcmg ban: Đại tá, PGS-TS Phạm Huy Chương
Thư ký: Thượng tá, Th.s Nguyễn Văn Thàng

Biên soạn:
Chủ biên: TS Vũ Thanh Hải
Tham gia biên soạn: Th.s Nguyễn Văn Giáo

Quyết định ban hành
SỐ: 1374/QĐ-HV
Ngày 10 tháng 8 năm 2000

355 - 355.7
------------------- 1412 - 2000
QĐND - 2001

Vũ Thanh Hải

THÔNG TIN DỮLIỆU

MỤC LỤC

MỤC LỤC - 5
LỞI NỠI ĐẦU
" ; !: ‘ '; 9

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 11

1.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống thông tin ỉ ỉ

1.2 Các chức năng cơ bản của hệ thống thông tin liên lạc 13

1.3 Mộ hình 7 lớp OSI 15

CHƯƠNG 2: TÍN HIỆU VÀ ĐƯỜNG TRƯYỂN 19

2.1 Khái niệm chung về môi trường truyền và tín hiệu 19

2.1.1 Môi trường truyền 19

2.1.2 Tín hiộu. 1 20

2.2 Tác động của mơi trường truyền tới việc truyền tín hiệu 24

2.2.1 Suy giảm 24

2.2.2 Méo đo giữ chậm 25

2.2.3 Nhiễu tạp 27

2.3 Một số môi trường truyền cơ bản 28

2.3.1 Cáp đôi đây xoắn 29

2 3.2 Cáp đồng trục 31

2.3.3 Cáp sợi quang ì 31

2.3.4 Viba i 33

2.3.5 Thồng tin vệ tinh 35

Vũ Thanh Hải

THÔNG TIN DỮLIỆU

CHƯƠNG 3: BIÊN Đ ổ i ĐỮLIỆU THÀNH TÍN HIỆU 37
37

3.1 Biến đổi dữ liệu số thành tín hiệu ở dạng số 44
45
3.2 Biến đổi dữ liệu số thành tín hiệu tương tự 47
49
3.2.1 Phương pháp điều chế ASK 51

3.2.2 Phương pháp điều chế dịch tần FSK , , , r , :
53
3.2.3 Phương pháp điều chế dịch pha PSK ... 59
59
3.2.4 Điều chế pha tương đối DPSK 63
______ •;■ ■ , •■■■■". v.'.: Bib tliifí T>a .'.H' '
:
3.2.5 Điều chế nhiều mức

_ ' ĩ ?í } í.'-,’
3.3 Biến đổi dữ liệu tương tự thành tín hiệu số

3.3.1 Điều chế xung mã PCM

3.3.2 Điều chế Delta DM ■J: ■'J i / J ^ ÌH ' "
- :• ■! '!5 )v* i ịârrí hy (V;.

Chương 4: CÁC KỸ THUẬT c ơ BẠN TRONG THÔNG TIN s ố LIỆU
Jỉờ':r i

4.1 Truyềr.không động bộ ỵà d i(.(! 67

4.1.1 Phương thức truyền không đồng bộ. 67

4.1.2 Phương thức truyền đồng bộ „A v.( 69

4.2 Mã giám sát lỗi 75

4.2.1 Đặc tính sai lỗi trên kênh thơng tin, , . 75

4.2.2 Mã khối ’ ' . ' .... 77

4.2.3 M axoan n* " ^ B4

4.3 Phối ghép Interfacing , 90

4.3.1 Khái niệm 90

4.3.2 Chuẩn EIA 232D . r 92

4.3.3 Đấu nối vật lý cho ISDN 99

6 MỤC LỤC

VũThanh Hải

THÔNG TIN DỮLIỆƯ

Chương 5: ĐIỂU KHIỂN LIÊN KẾT D ữ LIỆU 101
101
5.1 Cấu hinh đường liên kết dữ liệu 108
112
5.2 Điều khiển luồng 116

5.3 Kiểm soát lỗi Ễ 127
127
5.4 Điều khiển liên kết dữ liệu dùng giao thức HDLC 127
130
Chương 6: MƠ HÌNH 7 LỚP OSI 133
137
6.1 Mô hình OSI
141
6.1.1 Nguyên tắc xây dựng „ 141
141
6.1.2 Chức năng các lớp trong mơ hình OSI 142
143
6.1.3 Tương tác giữa các lớp trong mơ hình 145
6.2 Vài nét về bộ giao thức TCP/IP 148
148
Chương 7: LỚP MẠNG 150
7.1 Giới thiệu chung 153

7.1.1 Lóp mạng trong mơ hình 7 lớp OSI 7
7.1.2 Các nguyên hàm dịch vụ mạng
7.1.3 Các tham số về chất lượng dịch vụ QoS
7.1.4 Phân loại mạng
7.2 Mạng chuyển mạch
7.2.1 Mạng chuyển mạch kênh
7.2.2 Mạng chuyển mạch tin
7.2.3 Mạng chuyển mạch gói

MỤC LỤC

Vũ Thanh Hải

THÔNG TIN DỮ LIỆU

7.3 M ạng quảng bá 158

7.3.1 Giới thiệu chung 158

7.3.2 Công nghệ mạng LAN 159

7.3.3 Các kỹ thuật điều khiển truy nhập. 163

TÀI LIỆU THAM KHẢO 167

* MỤC LỤC
8

Vũ Thanh Hải

THÔNG TIN DỮ LIỆU

LỜI NÓI ĐẦU

Tài liệu "Thông tin dữ liệu" được biên soạn làmgiáo tìn h cho đào tạo đại
học, cao học chuyên ngành vô tuyến điện tử và thôngtin liên lạc. Trongmối
tương quan với các giáo trình khác (Kỹ thuật truyền dẫn, Mạng thông tin, Kỹ
thuật chuyển mạch ...) , tài liệu này trình bầy những nét chung nhất về kỹ thuật
truyền dữ liệu, tập trung sâu vào nội dung điều khiển liên kết dữ liệu và giới thiệu
về mạng số liệu.

Giáo trình gồm 7 chương: '

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Tín hiệu và đường truyền

Chương 3: Biến đổi dữ liệu thành tín hiệu

Chương 4: Các kỹ thuật cơ bản trong thông tin số liệu

Chương 5: Điều khiển liên kết dữ liệu

Chương 6: Mơ hình 7 lóp OSI

Chương 7: Lớp mạng

Với lần biên soạn đầu tiên, tài liệu này không thể tránh khỏi những thiếu sót.
Rất mong nhận được sự đóng góp, góp ý của các đổng nghiệp và bạn đọc, giúp
cho tài liệu ngày càng hoàn thiện hơn.

TS Vũ Thanh Hải

9

Vũ Thanh Hải

THÔNG TIN DỮ LIỆU

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN

1.1. Sơ đồ tổng q u át hệ thống thông tin

Mục đích cơ bản của hệ thống thơng tin liên lạc là trao đổi thông tin giữa hai
đối tượng. Sơ đổ khối tổng quát của một hê thống thông tin ở dạng đơn giản dược
mơ tả trên hình 1.1

Thơng Dữ liệu g hay Tín hiệu Tín hiệu Dữ liệu g' hay Thông
tin vào tín hiệu g(t) phát s(t) thu rịt) tín hiệu g'(t) tin ra

m đầu vào đầu ra mf

2 3 4 5

Hình 1.1. Sơ đổ tổng qt hệ thống thơng tin

Thông tin vào (ký hiệu m ) được nhập vào hệ thống thông qua thiết bị vào
thành dữ liệu vào g hay có thể ở dạng một hàm của thịi gian là tín hiệu vào g(t).
Tiếp tục, chúng được dưa qua thiết bị phát dể tạo thành tín hiệu phát sịt) thích
hợp với mơi trường truyền.

Do ảnh hưởng của môi trường truyền (ví dụ do nhiễu tạp), ở đầu thu chúng ta
nhận được tín hiệu thu r(t) có thể khác biệt so với tín hiệu phát s(t). Sau khi được
giải điều chế tại thiết bị thu, dữ liệu ra g ' hay tín hiệu ra g'(t) sẽ đưa tới thiết bị ra
để lấy ra thơng tin có ích m \ Kí hiệu ' nhằm chỉ rõ sự sai khác không mong
muốn giữa các cặp g - g', 'g(t) - g ’(t), m - m'(t) do sai lỗi trong hệ thống truyền.

Trong sơ đồ trên, thông tin được hiểu theo nghĩa tổng quát là nội dung cần
trao đổi, còn dữ liệu (hay tin tức) là phương tiện để biểu diễn, mơ tả thơng tin ở
một dạng thích hợp cho việc trao đổi, biểu diễn, xử lý, cảm nhận ... bởi con người
hay máy móc.

Chúng ta xem xét một vài ví dụ minh họa hoạt dộng của hệ thống thông tin.

Chương 1: TỔNG QUAN 11

Vũ Thanh Hải

THÔNG TIN DỮLIỆU

Trong trường hợp trao đổi thư điện tử, thiết bị vào và thiết bị phát là máy tính
PC của người gửi. Giả sử người gửi cần gửi đi một bản tin. Nội đung của bản tin
chính là thơng tin vào m trong sơ đồ hình 1.1. Ngưịi gửi kích hoạt chương trình
thư điện tử trên máy tính, đùng bàn phím (thiết bị vào) gõ vào bản tin muốn gửi.
Dẫy ký tự vào sẽ được lưu giữ trong bộ nhớ của máy tính. Bất kỳ lúc nào, chúng
ta có thể xem lại đẫy ký tự g này, hay tương ứng là đẫy bit ghi trong bộ nhớ.

Máy PC được nối với một môi trường truyền nào đó (có thể là mạng LAN
hay đường đây điện thoại) thông qua các thiết bị vào ra I/O (thiết bị phát) như bộ
thu phát mạng nội hạt hay mođem. Dữ liệu đầu vào được đưa tói thiết bị thu phát
ở đạng đẫy bít g(t) - đẫy xung điện áp gịt) - trên các đường cáp hay bus thông tin.
Thiết bị thu phát này nối trực tiếp với môi trường và biến đổi đãy bit đầu vào g(t)
thành tín hiệu sịt) thích hợp với mơi trường truyền.

Tín hiệu phát sịt) khi truyền trên môi trường sẽ bị một số tác động mà ta sẽ
xem xét kỹ trong chương 2. TÚI hiệu thu được rịt) có thể sai lệch so với sịt). Thiết
bị thu sẽ căn cứ vào bản chất của s(í), tín hiệu thu được rịt) và các hiểu biết về
môi trường truyền để tách ra đẫy bít g ’(t). Dẫy bít này được đưa tới máy tính PC
đầu ra, lưu giữ vào bộ nhớ máy tính như BỊiột khối các bit hay khối ký tự g \ Trong
nhiều trường hợp, trạm nhận sẽ cố gắng xác định sai lỗi và nếu có thể, sẽ cùng
phối hợp với trạm nguồn (như yêu cắu phốt lại đoạn sai...) để có thể có được khối

đữ liệu không sai. Các đữ liệu này được đưa tiới người đùng qua thiết bị ra, ví đụ
như máy in hay màn hình máy tính. ỈEhộngí tin m ' vì vậy sẽ đến được tới người
đùng và thường thường là đúng như thông tin gốc m.

Trong trường hợp trên, tại hai đầu cuối kkông nh&t thiết phải Là con người, mà
có thể là thiết bị nào đó. Tại đầu phát, một thộxig báo đã ghi trên đĩa hay t?ăng có
thể tự động phát đi trong những điều kiện nhất định (ví d,ạ như vàộ buổi tối, khi
lưu lượng điện thoại ít và cước phí điện thóại Fẻ); sĩại đầu .thp khi người đùng
khơng có mặt, thơng báo có thể tự ghi vào đĩạhay băng để xem ỉạị khi thích hợp.

Ta xem xét trường hợp thứ hai, khi trao đổi mộ^cụộp điện thoại qua hệ thống
thông tin. Các đổi tượng liên lạc trong trường hợp này là con ogười, tạo ra thơng
tin m bằng cách nói ra các âm thanh. Sóng âm nhờ micro (thiết bị vào) của tổ hợp
điện thoại biến thành tín hiệu điện cùng tần số như vậy. Tín hiệu này khơng cần
biến đổi được phát ln vào đường điện thoại. Vì thế tín hiệu vào g(t) và tín hiệu

12 Chương 1: TổN G QUAN

Vũ Thanh Hải

THÔNG TIN DỮ LIỆU

■phát sịt) trong trường hợp này là như nhau. Do sự méo dạng trên dường truyền,
tín hiệu thu rịt) khơng hồn tồn giống sịt), dược biến trở lại thành âm thanh mà
khơng có hiệu chỉnh hay cải thiện chất lượng gì dáng kể. m ’ vì vậy khơng hồn
tồn chính xác với m, song nói chung ngưịi nhận có thể lĩnh hội được các thơng
tin qua âm thanh mà mình nghe dược.

Có sự khác biệt khi thơng tin thoại qua mạng số. Tín hiệu vào g(ị) khi này
được số hố, nghĩa là biến đổi thành dẫy bit. Dẫy bít này dưới dạng các xung điện

áp sẽ được phát di như tín hiệu sịt).

Hai ví dụ trên,rtuy đơn giản nhưng phần nào dã cho ta thấy sự phong phú của
các dạng thơng tin. Chúng có thể là thơng tin giữa con người vói con người, giữa
máy với máy hay giữa người với máy, dữ.liệu có thể là liên tục (như âm thanh)
hay gián đoạn (như dẫy ký tự) và hồn tồn có thể có biến dổi linh hoạt, mềm dẻo
giữa các dạng (như ví dụ với thoại số). Trao dổi thơng tin có thể diễn ra tức thời
theo thời gian thực, hay có thể lưu giữ chọn thời gian thích hợp. Các dịch vụ
thơng tin cũng ngày càng phong phú như thoại, số liệu, video... Q trình thơng
tin cịn phức tạp hơn nữa khi các dối tượng liên lạc thông qua một mạng thông tin
nhiều người dùng.

Bản chất và những vấn đề trong hệ thống thông tin liên lạc sẽ dược chúng ta
dần tìm hiểu trong các phần sau.

1.2. Các chức năng cơ bản của hệ thống thơng tin liên lạc

Sơ dồ hình 1.1 đã'giới thiệu một cách tổng quan q trình trao dổi thơng tin.

Một cách tiếp cận khác là xem xét hệ thống thơng tin dưới các chức năng cơ bản

của nó. Các chức năng cơ bản này có thể kể tới:

• Gác tiện ích hệ thống truyền tin

• Phối ghép, giao diện

■ • Tạo tín hiệu

• Đồng bộ

• Quản lý trao đổi

• Phát hiện và hiệu chỉnh lỗi

• Điều khiển luồng - .

Chương 1: TỎNG QUAN 13

Vũ Thanh Hải

THÔNG TIN DỮLIỆU

• Địa chỉ '
• Tìm dường : .1 ;
• Hổi phục
• Tạo dạng thơng báo
• Bảo vệ
• Quản lý hệ thống

Các tiện ích truyền tin của hệ thống nhằm sử dựng một cách có hiệu quả

các phương tiện truyền tin, bằng cách cho phép nhiều người dùng, nhiều thiết bị

thông tin cùng sử dụng chung môi trường truyền. Chứ<Ị.jiăag này bao gồm Gác kỹ

thuật như ghếp kênh (Multiplexing), điều khiển tắc nghẽn W.

Để thông tin, các thiết bị buộc phải phôi ghép (Interfacing) với hệ thống

truyền. Tồn bộ các dạng thơng tiri đều phải thơng qùa viíệc dùng tín hiệu điện từ

lan truyền được qua môi trường truyền. Bởi vậy việc tạ o tín hiệu là một địi hỏi

tất yếu của thơng tin. ' ■>- ựí;/

Khơng chỉ có tín hiệu, hệ thống thơng tin cịn u cầu sự đồng bộ giữa máy

phát và máy thu. Máy thu cần phải có thể xác định được, khi nào tín hiệu bắt đầu

tới và khi nào kết thúc. Máy thu cũng cần biết khoảng; thòi gian tồn tại của mỗi

phần tử tín hiệu. : .'

Ngồi dữ liệu có ích và định thời (đồng bộ), các yêu cầu cần thiết phục vụ

cho việc thông tin giữa hai đối tượng tập hợp lại thành jfS0t thuật ágữ chung gọi

là quản lý trao đổi. Để thực hiện được việc thông tin liên lạc, hai đối tượng cần

phải hợp tác với nhau một cách chặt chẽ. Ví dụ rihư đé liên ỉạc điện thoại, một

bên phải quáy số, kết quả tạo ra chuông gọi máy bạni Người bị gọi phải nhấc

máy, khi này cuộc nối mới được thực hiện. Với các thiết i>Ị xử lý dữ liệu, yêu cầu

vể hợp tác còn phong phú hơn, không chỉ dừng ở việc thiết lập cuộc nối.

Hai chức năng tiếp theo: Phát hiện, hiệu chỉnh lỗi và ;điều khiển luồng cũng

có thể nhóm vào chức năng quản lý ữao đổi, song do ý nghĩa quan trọng của

chúng nên được phân ra thành các chức năng tách biệt. Phát hiện và hiệu chỉnh

lối là đòi hỏi trong những trường hợp không cho phép thông tin sai lạc, thường là

trong các hệ thống xử lý dữ liệu, ví dụ như khi truyền Fiỉe giữa các máy tính.

Điều khiển luồng nhằm đảm bảo cho trạm gửi khơng làm tràn trạm nhận khi gửi

14 Chương 1: TỔNG QUAN

Vũ Thanh Hải

THÔNG TIN ĐỮLIỆU

dữ liệu quá nhanh mà trạm nhận không thể xử lý kịp, dẫn tới việc bỏ qua, mất dữ
liệu.
, Khi các phương tiện truyền dược dùng chung bởi nhiều dối tượng, nhiều
người dùng, việc đánh địa chỉ là cần thiết để trạm gửi có thể thơng tin đúng với
trạm nhận mà mình mong muốn. Khi này. hệ thống truyển thực tế đã tạo thành
một mạng, với nhiều đường truyền có thể nối giữa hai trạm. Cần thiết phải chọn
đường để xác định một đường cụ thể xuyên qua mạng này cho mỗi cuộc nối.

Hồi phục là một kỹ thuật khác so với phát hiện và hiệu chỉnh lỗi. Kỹ thuật
Ịiồi phục là cần thiết, như trong trường hợp quá trình truyền file dữ liệu bị ngắt do
sự cố nào đó của hệ thống. Các đối tượng phải có khả năng kích hoạt trở lại tại
điểm bị ngắt hoặc ít nhất cũng phải hồi phục lại trạng thái của hệ thống về tĩạng
thái khỏi thủy để bắt đầu trao đổi.

Hai đối tượng liên lạc với nhau phải có cùng dạng dữ liệu cần trao đổi. Thỏa
thuận về điều này được hiểu như định đạng bản tin. Ví dụ, hai bên phải dùng
cùng một mã mơ tả ký tự chẳng hạn.

Các chức năng bảo vệ cũng rất cần thiết cho hệ thống thông tin liên lạc.
Người gửi muốn bảo đảm rằng, chỉ có người nhận hợp lệ mói thu nhận được dữ
liệu. Cịn người thu muốn được đảm bảo rằng, dữ liệu không bị thay đổi trong quá
trình trung chuyển và bảo đảm là được gửi từ đúng đối tượng.

Cuối cùng, các phương tiện thông tin tạo thành một hệ thống phức tạp không
thể tự thiết lập và tự hoạt động. Khả năng quản lý hệ thống là cần thiết để cấu
hinh hệ thống, giám sát các trạng thái của nó, phản ứng với các hư hỏng hay quá
tải, lập kế hoạch cho phát triển trong tương lai.

1.3. Mơ hình 7 lớp OSI

Hệ thống thông tin là một hệ thống rộng khắp, với rất nhiệu người dùng và
, cũng rất nhiều các nhà cung cấp các sản phảm thông tin cả về phần cứng và phần
1mềm. Yêu cầu về tính tương thích được đặt ra gay gắt và được thực hiện bằng
1cách xây dựng các chuẩn mà khi đáp ứng chúng, các sản phẩm thông tin tuy
không cùng một nhà sản xuất cũng sẽ kết nối dược vói nhau. Cơng việc cấn thiết
đầu tiên là tạo một khung chung (hay một cấu trúc, một kiến trúc chung) để xây

«Gkương ỉ : TỔNG QUAN 15

Vũ Thanh Hải

THÔNG TIN DỮLIỆU

dựng nên qác chuẩn, phục vụ chớ mục đíớh kết nốỉ các hẻ thống thơng tín khác

nhau.
Tháng 3 năm 1977 tổ chức tiêu chuẩn hoá quốe lế (International Ogranization

For Standardization - ISO) bắt đầu nghiên cứu việc xâỷ^dtỊtìg^inồt khung chung

như vậy, với mục tiêu: V ;

• ' Liên kết các hệ thống, các sản phẩm của các'liăríg sẳrí xuất khác nhau.

• Phối hởp các hoạt độrig chuẩn hóá ừơrig thởng và các hệ

thống thông tin. /i; X 1

Năm 1984 Mơ hình tham chiếu cho việc kết nối 'tảú ếệ thống m ở(O SI) rá
đời, đữợc CCTTT chấỊ> nhận và coi là tiêữ ịhuẩn^hàng^&ó èác nhà nghiên cứu,
thiết kế, chế tạó và sản xuất các ửìiết bị thơng tíntrétatéầii ịầư. Từ “mở” trõng

tên gọi mơ hình nhằm chỉ rõ: các hệ thống kháGtftảtao: VẫiVcó thể nối kết để

traổ đổi thôiig tin với nhau nếu chúng tuâri thủẨiríơ hìtìỊhtìiaBỈ chiếu và các chuẩn

cé lìẻnquan. ' ■ ' ' - ■ ' J' - ‘>ầtd "xy.ỳ. - . ■

Hệ thống A í vj Hệ thống B

7 <:ặ'i trtỉí’ ÚNG DỰNG

APPLICATION

PRESENTATION Juyờ:(íúu TRÌNHBẦY

SESSION PHIÊN

TRANSPORT Gác giao thïurc w> - TRUYỀN TẢI
NETWORK MẠNG
DATA LINK ■■■• : i ỉ u r r ! i v i f c i
PHYSICAL
LIÊN KẾT
16 DỮ LIỆU

í' VẬT LÝ

■ V ■— 1:. M i‘r •"ýTWịfỉ "Jr'W

Đường truyền vật lý '.r

Hình 1.2. Mơ hình 7 fớp OSI

1m-l I
Chương 1: TỔNG QUAN

VũThanh Hải

THÔNG TIN DỮ LIỆU

Bảng 1.1
Chức năng các lớp trong mơ hình OSI

1. Lớp vật lý. Liên quan tới việc truyền luồng bít trên mơi trường vật lý, quy

định các đặc tính về Cơ khí, Điện khí, Chức năng và Thủ tục
2. Lớp liên kết để truy nhập môi trường vật lý
sô liệu Nhằm truyền tin cậy thông tin qua liên kết vật lý; Gửi đi các
khối đữ liệu (các khung) cùng với đỗng bộ, điều khiển lỗi và
3. Lớp mạng điều khiển luồng
Nhằm truyền tải đử liệu một cách trong suốt giữa các đơn vị
4. Lớp vận truyền tải. Giải phóng các lớp trên khỏi cần biết về việc
chuyển truyền đữ liệu và công nghệ chuyển mạch đùng để nối hệ
thống. Đáp ứng yêu cầu thiết lập, duy trì và kết thúc cuộc nối
5. Lớp phiên. Nhằm vận chuyển đữ liệu trong suốt và tin cậy giữa các đầu
cuối. Thực hiện hồi phục lỗi đầu cuối tới đầu cuối và điều
6. Lớp trình bầy khiển luồng.
7.LỚP ứng dụng Điều khiển cấu trúc liên lạc giữa các ứng đụng: Thiết lập,
quản lý và kết thúc cuộc nối (phiên liên lạc) giữa các ứng
dụng cùng làm việc.
Đảm bảo sự độc lập cho các ứng đụng xử lý khỏi sự khác biệt
trong trình bầy đữ liệu (Cú pháp)
Cho phép người đùng truy nhập vào môi trường OSI và cung
cấp các dich vu thơng tin phân bố.

Mơ hình được xây đựng theo nguyên tắc phân lớp. Theo đó, mỗi hệ thống

thành phần được xem như một cấu trúc đa lớp, mỗi lớp được xây đựng trên lớp

dưới của nó, và chữc năng chính của mỗi lớp là cung cấp các địch vụ cho lớp cao

hơn. Các hệ thống thành phần trong một mạng đều có cấu trúc lớp như nhau.

Quan hệ giữa hai lớp kề nhau và quan hệ giữa hai lớp đồng mức của hai hệ thống

nối với nhau được định nghĩa một cách chặt chẽ. Dữ liệu không được truyền trực

tiếp từ lớp thứ i của hệ thống này sang lórpÁbiãt ị iaậạkạag (trữ đối v ớ i lớp

-----------------------3----------------- :------------------- ------- ---------- |f N >m ậ n tnC Vi n KƠ THItM ôỳilằằ -------------------------

- Cttg l i TỐNG QUAN p----- - ■■ ---- ------- 1 17

Vũ Thanh Hải

THÔNG U N ĐỮ LỈỆƯ

vật lý). Dữ liệu từ bên hệ thống gửi sang hệ thống nhận phải đi bằng đường truyền

vật lý, và sau đó đi ngược ỉừ lớp thấp lêiỉ lớpỉ trêĩtì'Như*Ụậy/ giữa hai hệ thống kết

nối vói nhau chỉ có lớp thấp nhất mới có liên kết vật lý, cịn ở các lớp cao hơn chỉ

có liên kết logíc hay cồn gọi là ỉiên kết ảo. 'ir.ii ;nỵj£. 1

Với cấu trúc đa lớp như vậỹi hệ thốrig thống tiri phàíc tạp đã được chia thành

các lớp chức năng đơn giản hơn cõ thể quảní lý. đttqgỀ". !■ \

Cụ thể, mơ hình OSI được xây dựng gồm 7 lớpyGấ«r#úfc cỊia O S tìượe mơ tả

trênMnh 1.2. vàỉcbức năng các lớp được tóm tắt ỉrong bản g L Ỉ. i

Các lớp từ 4 đến 7 được gọi là các lớp trên, pẳé Iổptừ4lô4ến 3 được gọi là các

lớp dưới. Các lớp trên thực hiện chức năng của ngựfóiJ&t&Ịàãg,* các lớp dưới thực

hiện chứơ năng của mạng. / .IÍ>J .rtl/ựí:: ;

; ■ !i . - ' ; :■ ' 1 ;. 'í i ú b ; 0 % Ị í ' n Ị

Trong nơi dùng của giáo trình này chúng ta sẽ ^Ềáà 3 ịteehủ yếu các quá trình

trao đổi dữ liệu tương ứng với 3 lớp dưới trong mơ hình tiíệai ;

.■'■;ỉíiT ,Ị..;r ị

y n ồ i i ỉ ( ĩ bi r è:< '

■>rM Ằ liếiCỶ-

Ỵi ì‘ĩấí!\i ị

’ .’■/< ú í | . ứ '> J ị M f / b :

■■ •f"j ■>Í>Ĩnif;CÌ :
cinnì 200", 2
‘prỉq ud:> ’
iDtr oồọ

:í; ;ì - ■’ỏrrr 'Ưf>

rữimo gi: = >f- :

/¡ú':rfq rír;.'.!Ì'

í-:;:: ' ỉ;íì;’Ííỉ

Ị'í;'*^n fsí

18 Chương 1: TổN G QUAN

Vũ Thanh Hải

THÔNG TIN DỮLIỆU

I CHƯƠNG 2.

TÍN HIỆU VÀ ĐƯỜNG TRUYỂN

2.1.Khái niệm chung về mơi trường truyền và tín hiệu

2.1.1 Môi trường truyền
1 Dữ liệu được truyền từ đầu phát tới đầu thu thơng qua mơi trường truyền. Mơi

trưịng truyền có thể là mơi trường định tuyến hay khơng định tuyến. Trong cả hai
trường hợp, thông tin đều được thực hiện thơng qua sự truyền lan của sóng điện
từ. Với mơi trường có dịnh tuyến, đường đi của sóng điện từ được định sẵn theo
một đường vật lý như cặp đôi dây xoắn, cáp đồng trục, cáp quang ... Cịn trong
mơi trường khơng định tuyến, mơi trưịng truyền chỉ cung cấp một phương tiện
truyền lan sóng điện từ, mà khơng ràng buộc chúng theo một đường, một tuyến
nhất định, ví dụ như sự truyền lan của sóng điện từ trong khơng khí, trong chân
không hay qua nước biển...

Khái niệm đường trực tiếp dùng để mô tả đường truyền giữa hai thiết bị mà
ữong đó tín hiệu được truyền từ đầu phát tới đầu thu không qua một thiết bị trung

gian năo ngoại trừ các bộ khuyếch đại hay bộ lặp (được dùng để tăng cường độ
tín hiệu). Khái niệm đường trực tiếp được dùng cho cả môi trường định tuyến và
không định tuyến.

Môi trường truyền định tuyến được gọi là điểm nối điểm nếu nó cung cấp một
đường trực tiếp giữa hai thiết bị và chỉ hai thiết bị nắy được dùng mơi trường đó.
Trong cấu hình đa điểm, mơi trường truyền được sử dụng chung bởi nhiều hơn
hai thiết bị.

Truyền tin có thể là đơn cơng, bán song cơng hay song cơng hồn tồn. Trong
truyền đơn công, việc truyền chỉ được truyền theo một chiều từ trạm phát tới trạm
thu. Với truyền bán song cơng, việc truyền tin có thể được thực hiện theo hai
chiều song khơng đổng thịi, khi trạm này phát thì trạm kia thu và ngược lại.
Trong truyền song cơng, cả hai trạm đều có thể đồng thời thu và phát, thông tin
cổ thể thực hiện theo cả hai chiều một cách đồng thời.

t* Chương 2: TÍN HIỆU VÀ ĐƯỜNG TRUYỀN 19

Vũ Thanh Hải

THƠNG TIN DỮLIỆU

a. Điểm • Điểm J
không hoặc nhiều đoan

Bô Bô ../■ Bộ Bô
Thu/Phát Thu/Phát
Thu/Phát ••• Thu/Phát

iL ii

í í Khuyếch đại; yr " ■ ' ■ ì r
hay bộ lặp
Môi trường truýén 4 Môi trường truyền

V
Tchông hoặc nhiều đoạn

b. Đa điểm

Hình 2.1 Ví dụ về cấu hình đường truyền định tuyến

2.1.2 Tín hiệu.

Tín hiệụ được dùng để man'; tin tức (dữ liệu) từ thiết bị phát tới thiết bị thu

thông qua môi trường truyền (từ điểm 3 tới điểm 4 trọng sợ đồ Jkhối tổng quát).

Tín hiệu là một hàm của thời gian, song cũng có thể biéịụ diễix như một hàm của

tần số. Chúng ta có thể xem xét tín hiệu theo quan điểm thời gian hay theo quan

điểm tần số. „ị .

Theo quan điểm thịi gian, tín hiệu có thể chia ứiànlỊ tín hiệu liên tục và tín

hiệu rịi rạc. ... Vi ,

Tín hiệu được gọi là liên tục nếu:

. lim s(t) = s(a) vóimọịụạ

t —> a

Nói cách khác, là khơng có sự ngắt hay sự khơng liên tục trong tín hiệu. Tín
hiệu gọi là rịi rạc khi chỉ có một số hữu hạn các giá trị. Hình 2.2 mơ tả các loại
tín hiệu: rcri rạc và liên tục. Ẹ)iển hình cho tín hiệu liên tục là tiếng nói, cịn cho
tín hiệu rời rạc là tín hiệu số nhị phân chỉ nhận hai giá trị đại diện cho 0 và 1.

20 Chương 2: TÍN HIỆU VÀ ĐƯỜNG TRUYỀN

Vũ Thanh Hải

THÔNG TIN DỮ LIỆU

A Biên độ (V)

---------------------------------- ------------------------- ------------ ------------ ----------- ----------------------^

b. Tín hiệu rời rạc Thời gian

Hình 2.2 Tín hiệu liên tục và tín hiệu rời rạc

Một tín hiệu gọi là tuần hồn nếu:

s(t+T) = s(t) ; - co < t < + 00

Hằng số T nhỏ nhất thoả mãn điều kiện trên được gọi là chu kỳ của tín hiệu.

— Hình 2.3a và 2.3b mơ tả hai tín hiệu tuần hồn điển hình là tín hiệu điều hồ

*
hình sin và tín hiệu dạng xung vuông. Các tham số đặc trưng của chúng là biên

độ A, tần số f và góc pha 0, trong đó tần số là giá trị nghịch đảo của chu kỳ

f=ỉ/T.

Tín hiệu điều hồ hình sin có thể mơ tả
s(t) = A sin(27ĩf t + 0)

Xem xét tín hiệu trên quan điểm tần số có một ý nghiã quan trọng trong
thơng tin. Một tín hiệu điều hồ hình sin được biểu diền trên đồ thị phổ bằng một
^vạch phổ tại tần số f và độ lớn bằng biên độ A của nó. Mọi tín hiệu (tuần hồn
hay khơng tuần hồn) đều có thể biểu diền dưới dạng tổng (hữu hạn hay vô hạn)
của các tín hiệu điều hồ hình sin. Tổng qt, mọi tín hiệu s(t) đều có một phổ
tần số S(f) là tập hợp của các vạch phổ thành phần. Phổ tần này có một vạch phổ
nếu là tín hiệu điều hồ hình sin, có dạng một tập các vạch phổ nếu là tín hiệu

72 Chương 2: TÍN HIỆU VÀ ĐƯỜNG TRUYEN 21

Vũ Thanh Hải

THÔNG TIN DỮLIỆƯ

tuần hoàn hay là một dải phổ dặc nếu là tín hiệu khơng tuần hồn bất kỳ. Trên
hình 2.3 cũng trình bầy một số ví dụ về phổ tần tín hiệu.

Bề rộng tuyệt dối của phổ tần của một tín hiệu là dải tần số mà nó có. Rất
nhiều tín hiệu có bể rộng phổ tần là vô hạn. Tuy nhiên, phần lớn năng lượng của
chúng thường chỉ tập trung trong một giải tần nhất định hữu hạn, gọi là giải phổ

hiệu dụng, hay gọi tẳt ln là giải phổ của tín hiệu. ...............

. ỉ ■■ ■ , .

'Vi!.-ỉ

a. Dạng hình sin s(t) =&A. ỉfiÉilệ27ĩft)

ii

A

!. , 0. ,,

. A/3 n ỏííp *' ■
............1 — ►

• 'v 5f 7f

b. Dạng xung vng tuần hồn s(t) = A. 2 [Sin (27ĩkft)] /k

( k l ẻ v à k = 1 -ỉ-oo)

A ............... ' tỉ ị' ■

A/3 -■: ỉ ríìt ú...';; '

A/5 *:1lảÚ j .L .......

—H—M— T rd ---------- 1------------

■? .. V ulu 3f 5f

c. Dạng xung vuông tuần hồn bị méo do chỉ lấy-3ỉthàíỊỊỉ'phần tần Số đầu
s(t) = A. Sin (2nỉt) + A/3. Sin 3(27ĩft) + A/5. Sin 5(27ĩft)

■ ■■■■■•ì :' - ỉ ' í H ìn h 2.3 ■ ; -V . ;

22 Chương 2: TÍN HIỆU VÀ ĐƯỜNG TRUYỀN

Vũ Thanh Hải

THÔNG TIN D ữ LIỆU

Một thuật ngữ nữa cần định nghĩa là thành phần một chiều dòng trực tiếp dc
(direct current). Đây là thành phần tại tần số bằng không nên gọi là thành phần
một chiều. Khi khơng có thành phần một chiều, giá trị trung bình của tín hiệu
theo thời gian sẽ bằng khơng. Việc tín hiệu có thành phần dc làm phức tạp hơn
cho quá trình truyền tin vì địi hỏi nối trực tiếp giữa hai thiết bị.

Quan hệ giữa tốe độ sô liệu và băng thông cần thiết

0 I Luồng bit
Xung trước khi truyền

• Tốc độ 2000 bit/s

Xung sau khi truyền
• Giải thơng 500 Hz

Giải thông 900 Hz

Giải thông 1300 Hz

Giải thông 1700 Hz

Giải thông 2500 Hz
Giải thơng 4000 Hz

Hình 2.4 Ảnh hưởng của giải thơng kênh truyền lên tín hiệu sơ

Chương 2: TÍN HIỆU VÀ ĐƯỜNG TRUYỀN 23