Giới Thiệu Về Trường Cntt&Tt.pdf

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (12.58 MB, 46 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

Bài 1: Giới thiệu về trường CNTT và TT2

Bài 13: Đổi mới sáng tạo và khởi nghiệp (Innovation and startup)

45-47

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

Bài 1: Giới thiệu về trường CNTT&TT

Hoạt động nghiên cứu:

- Nghiên cứu định hướng đổi mới sáng tạo, khuyến khích tạo ra: + Doanh nghiệp khởi nguồn(Spinoffs): cho Giảng Viên+ Doanh nghiệp khởi nghiệp(Startups): cho Sinh Viên

Trụ sở: Tòa nhà B1 (Tầng 5 - Phịng 504)Đào tạo

- 3 lĩnh vực chính: KHMT, KTMT, DS AI

- 2 CT chuẩn: IT1, IT2 và 5 Elitech: E10, E15, E6, E7, EP (Elitech 57%)- Định hướng cao học: Đan chéo thoải mái sang KHMT, KTMT, DS AI

Bài 2: Lịch sử phát triển của máy tính

- Tính tốn(computation) là việc thực hiện các phép tính tốn số học/phi số học, và tuân theo một quy trình thực hiện được xác định rõ rang(ví dụ:

như một thuật tốn)

-“Người tính tốn”(human computer) được đề cập đầu tiên vào thế kỉ 17, khi các nhà thiên văn học Thời Phục Hưng cần thực hiện các phép tính để

xác định vị trí các hành tinh

=>Johannes Kepler(1571-1630)

- Trong WWI và WWII, người tính tốn được dung nhiều cho mục đích của quân đội: xây dựng bản đồ, trắc đạc, định vị/dẫn đường, tính tốn đường đạn,…

- Người tính tốn/ Máy tính tốn(computer): con người hoặc các thiết bị thực hiện các phép tính

-1694: G.W.Leibniz sáng chế ra máy tính có thể thực hiện +, -, x, : đầu tiên được sử dụng các bánh răng quay(nguyên lí tương tự bàn tính)

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

+ 1820: “difference engine” để tự động tạo ra các bảng toán học(bảng logarit, bảng thủy triều, bảng thiên văn)

+ 1832: “anyalytical engine” có bộ xử lý trung tâm (xử lý các cấu trúc rẽ nhánh, lặp) và bộ nhỡ lưu trữ. Câu lệnh lưu trong các bìa đục lỗ

=> Máy tính đa mục đích đầu tiên trên thế giới

- Lập trình viên đầu tiên trên Thế giới: (Nữ bá tước Ada Lovelace 1815-1852)

+ 1842-1843: Viết các tính chuỗi số Bernoulli bằng cách dung máy tính của Babbage- Chương trình máy tính đầu tiên trong lịch sử

+ Bộ Quốc phòng Mỹ đặt tên bà cho một ngơn ngữ lập trình ra đời năm 1980

- Máy tính cơ học tương tự(mechanical analog computer). VD: Máy Albert Michelson- Máy tính cơ điện tử(electromechanical) sơ khai ( Herman Hillerith 1860-1929)- Đại số Boolean- Nền tảng của máy tính hiện đại ( Goeorge Boole 1815-1964)

+ 1847: Giới thiệu khái niện Đại số Boolean, một nhánh của đại số trong đó giá trị của các biến là True hoặc False(1 hoặc 0)+ Các phép tốn chính là phép “cộng”(“OR” hay “v”), phép “nhân”(“AND” hay “^”) hay phép “phủ định”(“NOT” hay “ ”)

+ Đại số Boolean là nền tảng cơ bản trong sự phát triển của điện tử kỹ thuật số, và được cung cấp cho tất cả các ngôn ngữ lập trình hiện đại, cũng như trong lý th uyết tập hợp và thống kê

+ Về bản chất: phối hợp các chuyển mạch để thực hiện các phép toán

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

+ Bộ cộng 2 số 8 bit:

Chuyển mạch bằng Rơ-le cơ điện(electromechanical relays)

+ Bình thường chuyển mạch ở trạng thái mở(FALSE, hay 0) => Dòng điện chạy qua thì chuyển qua True(1)

- Máy tính cơ điện:

+ 1941: Konrad Zuse(1910-1995) phát minh ra chiếc máy tính số đầu tiên chạy hồn tồn tự động, có thể lập trình được sử dụng cơng nghệ “cơđiện”- Máy Z3

. Với thành phần cơ bản là rơ-le cơ khí điều khiển bằng điện

. Dựa trên nền tảng Logic Boolean, và tính tốn với số nhị phân dấu phẩy động(binary floating point number) => lần đầu tiên đưa khái niện 0, 1 vào máy tính

. Tạo ra ngơn ngữ lập trình đầu tiên Plankalkul

- Một số ví dụ tiêu biểu của máy tính cơ điện tửVí dụ: Havard Mark 1

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

+ 1904: Phát minh ra van nhiệt điện cho phép dòng điện đi theo 1 chiều

+ Tuy nhiên chưa có cơ chế tắt hoặc mở van nhiệt điện.

+ 190ống csung vào trongống cđộng rơ-le,nhưngbằng nhanhcậy h

- Máy tính điện tử sử dụng ống chân khơng(Tommy Flowers 1905-1998)

+ Rơ-le hoạt động chậm chạp và thiếu tin cậy, Flower phát minh ra máy tính số hồn tồn điện tử đầu tiên trên thế giới(khơng cịn phần cơ học) thơng qua sử dụng ống chân khơng(1600 bóng) thay vì sử dụng rơ-le cơ khí

+ Mục đích để giải mã bản tin của Đức Quốc Xã

+ Được coi là máy tính điện tử đầu tiên có thể lập trình, thơng qua kết nối dây dẫn- Máy tính điện tử sử dụng ống chân khơng của Mỹ(Máy tính ENIAC – Mỹ 1945)

+ 1946: John Mauchly và J. Presper Eckert của ĐH Pensynvania phát triển máy tính ENIAC(thập phân) đa chức năng, có thể lập trình được+ 1950: thối trào máy dung ống chân khơng

- Khái niệm về mát tính hiện đại của Turing(Alan Mathison Turing 1912-1954)

+ 1936: “On Computable Numbers” giới thiệu ý tưởng về Universal computing machine” , hay được biết đến với tên “ Universal Turing

machine” với ý tưởng:

. Một chiếc máy có thể tính được mọi thứ( có thể tính tốn) bằng việc thực hiện các câu lệnh(chương trình) được lưu trữ từ trước=> Máy tính có thể được lập trình

- Máy tính điện tử có chương tình lưu trữ(Manchester Baby-Anh 1948)

+ Máy tính số điện tử chương trình được lưu trữ và đa mục đích đầu tiên được phát triển bởi ĐH Manchester bởi F.C. Williams and Tom Kilburn.

+ Chương trình đánh cờ đầu tiên (AI) được phát triển trên máy này vào năm 1951

- Máy tương tự của Mỹ - EDVAC

+ Cùng được phát triển bởi các nhà sáng chế ra ENIAC, John Mauchly and J. Presper Eckert, ĐH Pensynvania vào năm 1949

+ Không như ENIAC, EDVAC là máy tính nhị phân, và có khả năng lưu trữ chương trình.

- Jon Von Neumann- Cha đẻ của máy tính hiện đại

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

EDVAC, cơng bố năm 1945

- Thế hệ máy tính điện tử thứ 2- Sự ra đời của Transistor

+ Julius Edgar Lilienfeld (1882 – 1963) - Leipzig University - Tạo ra transistor đơn cực FET đầu tiên sử dụng vật liệu bán dẫn vào năm (1925)

+ William Shockley (1910 – 1989) - Bells lab :

. Phát minh ra transistor lưỡng cực nối 1951

- Transistor đóng vai trị như một chuyển mạch:

+ Sử dụng vật liệt bán dẫn (vừa có thể dẫn điện, vừa có thể cách điện).+ Bật/tắt 10.000/s, nhỏ, gọn và bền hơn rơ-le và ống chân khơng.

- Máy tính hồn tồn transistor:

+ Từ 1955 trở đi, transistors thay thế các ống chân khơng trong thiết kế máy tính, với ưu điểm:. Nhỏ hơn

. Tiêu thụ năng lượng ít hơn, tỏa ít nhiệt hơn. Tin cậy và có vịng đời dài hơn ống chân không

+ 1955: Harwell CADET chế tạo bởi Harwell Dekatron Computer+ 1957: IBM 608 máy tính transistor thương mại đầu tiên

- Công nghệ chế tạo Transistor MOS

+ Mohamed M. Atalla (1924 – 2009) - Dawon Kahng (1931 – 1992)

+ 1959: Metal–Oxide–Silicon Field-Effect transistor (MOSFET), còn gọi là MOS transistor, với ưu điểm:. Kích thước nhỏ gọn, khả năng mở rộng cao, tiêu thụ năng lượng rất thấp, mật độ cao hơn transistor lưỡng cực nối.. Phù hợp sản xuất đại trà, và tích hợp mật độ cao tạo nên các mạch tích hợp (Integrated Circuits – IC).

. Có thể được sử dụng để tạo ra các phần tử lưu trữ trong các bộ nhớ. Tạo ra cuộc cách mạng trong chế tạo máy vi tính

- Mạch tích hợp IC: Jack Kilby (1923 – 2005)

+ 1958: tạo ra mạch tích hợp IC (chứa nhiều MOSFET trong một thiết bị - hộp) đầu tiên trên Thế giới.

- IC Nguyên khối:

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

- Chế tạo IC sử dụng kỹ thuật quang khắc:

- Định luật Moore(Moore’s Law)

+ “Số lượng bóng bán dẫn (transistor) trong một mạch tích hợp(IC) tăng GẤP ĐÔI sau mỗi hai năm”+ là một quan sát và phản ánh của một xu hướng phát triển

+ là một mối quan hệ thực nghiệm được hình thành trên kinh nghiệm sản xuất + KHÔNG phải là một quy luật vật lí

BÀI 3: SỐ HĨA TẬN DỤNG SỨC MẠNH CỦA MÁY TÍNH

- Tóm tắt sức mạnh của máy tính:

+ Tốc độ tính tốn: máy tính cho phép thực hiện các tác vụ rất nhanh, nhiều tác vụ cùng một lúc (đa nhiệm), và một lượng lớn dữ

liệu trong thời gian ngắn.

+ Tính đa dụng: Máy tính có thể thực hiện một cách đa dạng các tác vụ (được chỉ thị thông qua phần mềm), trong nhiều lĩnh vực,

đặc biệt các tác vụ có tính “lặp đi, lặp lại” một cách rất hiệu quả. Tác vụ máy tính có thể xử lý được phụ thuộc chủ yếu và sức sáng tạo của con người.

+ Độ chính xác và tin cậy: máy tính thực hiện cơng việc một cách tinh cậy và chính xác, tuân theo “chỉ thị” được thiết lập (phần

+ Khả năng lưu trữ: máy tính có khả năng lưu trữ lượng lớn dữ liệu và sẵn sàng để xử lý bất kỳ lúc nào.

- Dữ liệu (data): là tập hợp các giá trị rời rạc hoặc liên tục chứa thơng tin trong đó. Các giá trị này mô tả: số lượng, chất lượng, sự kiện, số liệu thống kê... về một sự vật/sự việc.

Ví dụ: nhiệt độ thế giới trong năm 2016.

- Thông tin (information): xử lý dữ liệu cho chúng ta thông tin, phần có ích của dữ liệu. Hay nói cách khác thơng tin là kết quả thu được

dưới dạng ý nghĩa (meaning), và bối cảnh (context) sau khi xử lý dữ liệu.

Ví dụ: dựa trên thống kê nhiệt độ trong năm 2016, ta tính tốn trung bình và so sánh với q khứ thì thấy: đây là một năm có nhiệt độ cao nhất từ trước đến nay.

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

-Tri thức (knowledge): thu thập, và xử lý thông tin cho chúng ta tri thức, phần hữu dụng nhất của thơng tin. Hay nói cách khác Tri thức làsự hiểu biết về một chủ đề mà bạn có được nhờ kinh nghiệm hoặc qua quá trình học tập, nghiên cứu.

Ví dụ: năm 2016 là năm xảy ra hiện tượng El Niđo, các năm trước có hiện tượng El Niđo cũng nóng hơn bình thường, do vậy tri thức tạo ra: Hiện tượng El Niño làm tăng nhiệt độ trên Trái Đất.

- Xuất phát điểm từ dữ liệu thô: DATA -> INFORMATION -> KNOWLEDGE

- Vai trò của CNTT: DATA -> PROCESSING -> INFORMATION (phải tận dụng sức mạnh của máy tính)- Mối quan hệ giữa dữ liệu(data) và tín hiệu(signal)

+ Tín hiệu là biểu diễn về mặt vật lý của dữ liệu.

+ Nếu dữ liệu liên quan đến “biểu diễn về mặt logic” của thông tin (ở dạng thô) thì (đến cuối cùng) Tín hiệu có thể coi là “biểu diễn về mặt vật lý” của thông tin.

+ Các hệ thống xử lý dữ liệu về bản chất là các hệ thống vật lý, vì vậy, dữ liệu ln tồn tại dưới dạng tín hiệu (một hiện tượng vật lý nào đó) trong các hệ thống vật lý.

+ Ví dụ: các bit “biểu diễn” trong máy tính thơng qua dịng điện (giá trị điện áp đưa vào transistor).

- Ngồi ra dữ liệu ở dạng bất kỳ có thể được biểu diễn dưới dạng hiện tượng vật lý thông dụng, như: điện - tín hiệu điện (truyền có dây), sóng điện từ - tín hiệu điện từ (truyền khơng dây), hoặc sóng âm (truyền dưới nước)... thơng qua các bộ chuyển đổi (transducer).

- Ánh sáng, sóng âm, điện, sóng điện từ... là các hiện tượng vật lý, khi các hiện tượng vật lý này biểu diễn dữ liệu (theo mong muốn của

con người) thì ta có tín hiệu.

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

- Rời rạc hóa tín hiệu theo thời gian: thông qua lấy các giá trị tại các điểm rời rạc theo thời gian, với điều kiện, sau này có thể “khơi phụclại” tín hiệu liên tục (gốc) ban đầu

- Định lý lấy mẫu Nyquist-Shannon: Nếu tần số lấy mẫu(số mẫu lấy trong 1s) mà tối thiểu bằng 2 lần tần số lớn nhất của tín hiệu thì có thể xây dựng lại tín hiệu gốc từ tín hiệu rời rạc

- Tín hiệu tuần hồn:

Là tín hiệu có dạng song lặp lại sau mỗi chu kì: Tín hiệu tuần hoàn được biểu diễn bởi:

+ Biên độ (A), đơn vị theo hiện tượng vật lý, ví dụ với điện: V.+ Tần số (f) (Hz): số lần dao động lặp lại trong 1s, với = 1/ .𝑓 𝑇

+ Bước sóng ( ), với = v/f = v x T, với v là vận tốc lan truyền của hiện tượng vật lý, với dịng điện và sóng điện từ: v = C = 3.10^8 m/s.

+ là quãng đường tín hiệu lan truyền trong 1 chu kỳ

- Ngược lại với tín hiệu tuần hồn, tín hiệu khơng tuần hồn khơng lặp lại theo thời gian.

- Phổ tín hiệu(hay biểu diễn tìn hiệu theo tần số): Tín hiệu được biểu diễn trong:

+ Miền thời gian: sự biến thiên của biên độ theo thời gian+ Miền tần số: sự biến thiên của năng lượng tín hiệu theo tần số.

- Biến đổi Fourier- Ứơc lượng phổ tiến hiệu: Theo Fourier, bất kì tín hiệu nào cũng có thể “phân rã” thành tổng hợp của các tín hiệu lượng giác tuần hồn(hình sin hoặc cos) với tần số, biên độ và góc pha khác nhau

- Nếu tín hiệu tổng hợp là tín hiệu tuần hồn thì tín hiệu này được tổng hợp từ các tín hiệu tuần hồn có tần số rời rạc

- Nếu tín hiệu tổng hợp là tín hiệu khơng tuần hồn thì tín hiệu này được tổng hợp từ các tín hiệu tuần hồn có tần số trong dải thay đổi liên tục

- Phổ tín hiệu và Lấy mẫu- Định lý lấy mẫu Nyquist-Shannon

+ Nhờ Biến đổi Fourier chúng ta biết được phổ của tín hiệu, và qua đó biết được tần số lớn nhất của tín hiệu.

+ Theo Nyquist và Shannon thì: nếu tần số lấy mẫu (số mẫu lấy trong 1s) mà tối thiểu bằng 2 lần tần số lớn nhất của tín hiệu thì có thể xây dựng lại tín hiệu gốc từ tín hiệu rời rạc.

- Lượng tử hóa(rời rạc theo biên độ): Sau q trình lấy mẫu, tín hiệu thu được có giá trị liên tục theo biên độ, và cần phải được “lượng tửhóa” để biến thành tín hiệu số

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

- Lượng tử hóa bao nhiêu là đủ? => Càng nhiều mức(số lượng bit mã hóa càng lớn) thì sai số lượng tử càng nhỏ, tín hiệu khơi phục được càng gần tín hiệu gốc

Chuẩn hịa cơ bản( âm thanh mono- đơn kênh)

+ Để giảm kích thước dữ liệu số có thể áp dụng các kỹ thuật nén có mất mát dữ liệu:

VD: MP3, dựa trên “Phương pháp mã hóa theo cảm thụ”: chỉ tập trung vào các âm thanh mà tai người có thể nghe được, và loại bỏ các âm thanh không nghe thấy kết quả “data rate” còn 64kbit/sec(tỷ lệ nén 11:1 so với CD hay 128kbps với hai kênh(âm thanh nổi stereo)

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

- Tổng kết tạo dữ liệu số:

+ Xử lý dữ liệu tạo cho ta thông tin, và việc xử lý hiệu quả nếu đem vào xử lý trong máy tính(tận dụng sức mạnh tính tốn)+ Trong thực tế:

. Dữ liệu tốn tại dưới dạng các biểu diễn hiện tượng vật lý, gọi là tín hiệu

. Tín hiệu “thơng thường” ở dạng “khơng thân thiện” với máy tính (ie. khơng phải dạng số);. Do vậy phải “số hóa” tín hiệu để tạo ra tín hiệu số, sau đó mã hóa thành dữ liệu số;. Số hóa gồm: (1) lấy mẫu; (2) lượng tử hóa; và (3) mã hóa;

. Lấy mẫu mà vẫn đảm bảo khơi phục lại tín hiệu gốc thì tn theo Định luật Nyquist-Shannon;

. Lượng tử hóa càng nhiều mức (nhiều bit sau mã hóa) thì càng gần với tín hiệu gốc (cân bằng giữa chất lượng và chi phí)

- Lợi ích của dữ liệu số:

+ Xử lý tính tốn trong máy tính, tận dụng sức mạnh của máy tính, thuận tiện trong việc cài đặt các thuật toán phức tạp, nhưng mạnh mẽ thao tác trên con số để xử lý dữ liệu

+ Tin cậy(1): có khả năng chống chịu với ảnh hưởng của tạp âm/ nhiễu tốt hơn tín hiệu tương tự, đặc biệt trong truyền thông+ Tin cậy(2): Sử dụng bộ lặp(repeater) hiệu quả hơn sử dụng bộ khuếch đại(amplifer) trong truyền thông tương tự+ Thuận tiện tỏng lưu trữ và chia sẻ:

- Bài tập: Số hóa một bài hát có thời lượng 5 phút.

- Biết: • Băng thơng (dải tần số) của tín hiệu giọng nói và âm nhạc là từ 16 Hz đến 20 KHz• Lựa chọn số hóa với tần số lấy mẫu phù hợp tối thiểu, và lưu trữ 16 bit cho mỗi mẫu- Hỏi : • Ổ cứng cần tối thiểu dung lượng lưu trữ còn trống là bao nhiêu để lưu bài hát này?Bài làm:

+ fmax=20 kHz+ fsample=fmax*2=40 kHz

=> dung lượng: 1s=fsample*16 bit=80kB=> dung lượng = 5*60*80kB=24000kB

Bài 4: Lịch sử phát triển truyền thông

- Khái niệm truyền thơng (Communication):

+ communication có thể hiểu là việc truyền và chia sẻ thông tin giữa các cá nhân( hoặc nhóm) để đi tới những hiểu biết chung

+ Trong đó, việc mọi người hiểu được thông tin (hay ý tưởng) là quan trọng nhất

- Phân loại các hình thức truyền thơng:

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

- Tiếng nói:

• 70.000 TCN: con người bắt đầu giao tiếp bằng lời nói, cùng thời điểm người thơng minh rời khỏi Châu Phi.

• Cùng với sự phát triển của cơ quan phát âm, con người hình thành khả năng mã hóa suy nghĩ của họ bằng âm thanh - một phương pháp phụ thuộc vào khả năng phức tạp trong việc kiểm soát môi, lưỡi và các thành phần khác của bộ máy phát âm.

- Vẽ/khắc/viết:

• Tranh vẽ trên đá (cave painting): đầu tiên khoảng 30.000 trước CN tìm thấy tại Hang Chauvet-Pont-d'Arc (Pháp).• Tranh khắc trên đá (petroglyphs): 10.000-12.000 năm tuổi.

- Biểu diễn tượng hình(pictograms):

• Biểu tượng hình là một biểu tượng thể hiện một khái niệm, đồ vật, hoạt động, địa điểm hoặc sự kiện bằng hình ảnh minh họa.• Được sử dụng từ khoảng 9000 trước CN.

- Chữ tượng hình (ideograms):

• Chữ tượng hình (ideograms) là những ký hiệu đồ họa được sử dụng để mô tả các từ, ý tưởng hoặc khái niệm.• Phân biện với biểu diễn tượng hình (pictograms) là sự thể hiện đồ họa của một vật thể.

• Ví dụ: chữ Hán, ký hiệu Tốn học

- Hệ thống chữ viết biểu đạt ngơn ngữ (writing system):

• Hệ thống chữ viết là một phương pháp thể hiện trực quan giao tiếp bằng lời nói, dựa trên chữ viết và một bộ quy tắc điều chỉnh việc sử dụng nó

-Phân loại hệ thống chữ viết: 03 loại

• Hệ thống chữ tượng hình (logogram) là một ký tự viết đơn thể hiện một từ ngữ pháp hồn chỉnh.

• Hệ thống âm tiết (syllabary): là một hệ thống chữ viết sử dụng các ký hiệu để thể hiện các âm tiết, thay vì các chữ cái riêng lẻ. Mỗi ký hiệu đại diện cho sự kết hợp của một phụ âm và một ngun âm.

• Ví dụ, trong chữ hiragana của Nhật Bản, ký hiệu か (ka) đại diện cho âm tiết “ka”, là sự kết hợp của phụ âm “k” và nguyên âm “a”.

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

• Bảng chữ cái (alphabet) là một hệ thống chữ viết sử dụng các ký hiệu để thể hiện các âm thanh hoặc âm vị riêng lẻ. Mỗi ký hiệu trong bảng chữ cái đại diện cho một âm thanh duy nhất, chẳng hạn như phụ âm hoặc ngun âm.

• Ví dụ: trong bảng chữ cái tiếng Anh, chữ “b” đại diện cho âm “buh”, trong khi chữ “a” đại diện cho âm “ay”.

• 3500 TCN – Giao tiếp được thực hiện thông qua các bức tranh về các bộ lạc bản địa.

• 3500 TCN – Người Sumer phát triển chữ viết hình nêm và người Ai Cập phát triển chữ viết tượng hình.• Thế kỷ 16 TCN – Người Phoenicia phát triển bảng chữ cái.

• 105 – Tsai Lun (Thái Luân) phát minh ra giấy.

• Thế kỷ thứ 7 – Các đế chế Hindu-Mã Lai viết các VB pháp luật trên các cuộn giấy đồng và các văn bản khác trên các vật liệu dễ hỏng hơn.

• 751 – Giấy được giới thiệu với thế giới Hồi giáo sau trận Talas.• 1250 – Bút lơng được sử dụng để viết

+ Communication: Trao đổi thông tin

=> Telecommunication(viễn thông): Trao đổi thông tin với một khoảng cách nhất định giữa bên phát và bên thu

- Viễn thơng sơ khai: • Phương thức kết nối: khói, lửa, trống, tù và…- Thư tín: • Bắt đầu xuất hiện từ thế kỷ VI trước công nguyên • Bồ câu đưa thư - Mối liên hệ giữa điện trường và từ trường:

• 1820: Ørsted khám phá ra mối quan hệ giữa điện trường và từ trường• 1831: Faraday phát hiện cảm ứng điện từ

- Trước khi có điện thoại:

• 1831 – Joseph Henry: Rung chng ở một khoảng cách xa bằng việc kết nối, ngắt kết nối các sợi dây• 24/05/1844 : Samuel Morse gửi bản tin từ Baltimore đến Washington, D.C

• 1854: Mỹ triển khai hơn 40000 km đường dây điện tín • Phục vụ cho việc điều khiển đường sắt, truyền tin

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

• 1864: Hệ thống đường dây điện tín được triển khai tồn bộ nước Mỹ• 1868: Xây dựng đường dây điện tín qua biển Atlantic

- Điện thoại ra đời:

• 1861: Johann Philipp Reis xây dựng nguyên mẫu (prototype) đầu tiên của một điện thoại

• 1871: Antonio Meucci đăng kí bằng sáng chế về điện tín thoại. Khơng đủ tài chính để “ni” bằng sáng chế• 14/2/1876: Tại văn phịng đăng kí bằng sáng chế Mỹ ở Boston

+ 9:30 AM: Elisha Gray đăng kí bằng sáng chế “the art of transmitting vocal sounds or conversations telegraphically through an electric circuit”.

+ 11:30 AM: Alexander Graham Bell đăng kí và trả tiền cho bằng sáng chế+ 2:30 PM: Elisha Gray trả phí “ni” bằng sáng chế

- Bằng sáng chế điện thoại của Bell:

• Mã số: US Patent 174465

• Ngày nay, là một trong số các bằng sáng chế có giá trị nhất mọi thời đại

- Ai sáng chế ra điện thoại?

• Alexander Graham Bell được xem là người sáng chế ra điện thoại

+ Công nhận bằng sáng chế đầu tiên Dựa vào bằng sáng chế này điện thoại ra đời➔• Ai là người sáng chế ra điện thoại đầu tiên còn rất nhiều tranh cãi

- 1996- Thời kỳ mới cho cơng nghệ truyền thơng:

• 02/1996: Đạo luật về truyền thơng ở Mỹ: Telecommunications Act of 1996

• Thị trường viễn thơng có sự thay đổi • Có thể truy cập vào mạng Internet tốc độ cao, sử dụng cáp kỹ thuật số từ một nhà cung cấp dịch vụ bất kỳ

-Giai đoạn sau năm 2000-Nay:

• Phát triển mạnh mẽ, cứ 10 năm có một thế hệ truyền thơng mới ra đời (generation)• Ứng dụng chuyển đổi số, ngân hàng, giáo dục

- Hệ thống truyền thông:

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

- Kênh truyền: mơ tả sự biến đổi của kênh

• Fading diện rộng (large-scale fading): Suy hao của kênh theo khoảng cách (pathloss) và hiệu ứng che khuất bởi các vật thể lớn

(shadow fading)

• Fading diện hẹp (small-scale fading): Là q trình ngẫu nhiên, mơ tả việc kết hợp đa đường truyền dẫn từ phía phát tới phía

Hệ thống đơnăng-ten:

ăng-ten phát đơn ăng-ten thu (single input single output)

Hệ th

Đơn ăđa ăng(singlmultip

Hệ thống MISO: Đa ăng-ten phát đơn ăng-ten thu (multiple

input – single output) Hệ thống MIMO: Đa ăng-ten phát đa ăng-ten thu (multiple input – multiple output)

- Vùng phủ sóng và mạng đơn tế bào:

• Do giới hạn về công suất phát và suy hao của môi trường truyền dẫn, mỗi trạm cơ sở thiết lập một vùng phủ sóng (tế bào-cell). Thường xấp xỉ bằng hình lục giác (Hexagon)

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

- Mạng đa tế bào:

• Vùng phủ sóng được chia thành nhiều tế bào. Mỗi tế bào là có một trạm cơ sở phục vụ một tập các người dung

- Sử dụng lại tần số:

• Tần số vơ tuyến là tài ngun của quốc gia

• Sử dụng lại tần số (frequency reuse) là một công nghệ quan trọng trong mạng tế bào+ Các tế bào lân cận sử dụng tần số khác nhau để tránh nhiễu đồng kênh

+ Các tế bào xa nhau có thể dùng lại tần số để tiết kiệm tài nguyên

- Băng thông: Là dải tần số được sử dụng cho truyền tin

• Ví dụ: Tần số sử dụng trong mạng 4G

- Dung lượng kênh:

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

Bài 5: Truyền thông không dây và di động

- Ưu điểm của mạng khơng dây:

• Khả năng di động của người dùng trong khi sử dụng;• Phù hợp ở những nơi khó khăn thiết lập mạng có dây;

• Vùng bao phủ rộng, khả năng phục vụ số lượng lớn người sử dụng, và dễ dàng hỗ trợ mở rộng số lượng người dùng;• Chia sẻ dữ liệu (file) dễ dàng hơn (WiFi, Bluetooth...);

• Đơn giản hơn trong cài đặt và duy trì dịch vụ.

- Nhược điểm của mạng khơng dây:

• Thường băng thơng và tốc độ truyền dữ liệu thấp hơn, và độ trễ truyền lan cao hơn;• Nhạy cảm hơn với các vấn đề về an toàn thơng tin;

• Bị ảnh hưởng bởi các yếu tố ngoại cảnh: vật cản; điều kiện thời thiết thay đổi; can nhiễu chủ đích (phá sóng, giả mạo tín hiệu), hoặc khơng chủ đích (bão từ, hoạt động bất thường tầng điện ly...)

- Sóng điện từ(Electromagnetic waves-EM waves):

• Sóng điện từ (bức xạ điện từ - EM radiation) là sự kết hợp của dao động điện trường và từ trường vng góc với nhau, lan truyền trong khơng gian.

• Qua phân tích lý thuyết, Maxwell chứng minh sự tồn tại của sóng này do mối liên hệ khăng khít giữa điện và từ. Sóng điện từ cóthể truyền với vận tốc ánh sáng, và ánh sáng cũng là một loại sóng điện từ.

- Thí nghiệm của Hertz: 1888, Hertz đã chứng minh song điện từ tồn tại như dự đoán lý thuyết của Maxwell- Ăng-ten- thành phần quan trọng tạo ra song điện từ:

VD:ăng-ten trong thực tế:

• FM 100 MHz, bước sóng 3 m, do vậy ăng-ten dài 1,5m

• AM bước sóng lớn hơn FM 100 lần, ăng-ten dài 300m để bắt sóng? Khơng, AM sử dụng ăng-ten cảm ứng với từtrường với lõi nam châm ferrite

• Điện thoại di động sử dụng ăng-ten trong thay vì ngồi (“patch antenna”):

• Ăng-ten vi dải (microstrip): dây dẫn thay bằng mạch in.• Ăng-ten PIFA: kích thước nhỏ gọn, phù hợp với thiết bị di động

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

• Điều chế biên độ (Amplitude Modulation - AM), điều chế tần số (Frequency Modulation - FM), điều chế góc pha (Phase Modulation - PM)

- Truyền thơng khơng dây:

• Marconi cha đẻ của truyền dẫn vô tuyến khoảng cách xa. Truyền thông không dây:

- Marconi cha để của truyền dẫn vô tuyến khoảng cách xa

- Nobel Vật Lý 1909 cùng với K.F.Braun ghi nhận sự đóng góp cho sự phát triển của điện tín khơng dây.

- 1896: phát minh ra hệ thống truyền dẫn điện tín khơng dây. - 1901: phát thành cơng tín hiệu qua Đại Tây Dương(Atlantic, Anh Mỹ)

- 1897: thành lập Wireless Trading Signal Company (WTSC)để thương mại hóa hệ thống.

- WTSC trang bị hệ thống radio cho tàu Titanic, góp phần quan trọng trong cứu hộ thảm họa Titanic.

Thế hệ mạng Thế hệ mạng 1G (1970-1980) - G là viết tắt của Generation (thế hệ)

- 1G là thế hệ đầu tiên của công nghệ điện thoại không dây - Tốc độ tối đa lên tới 2.4kbps.

- 1G cung cấp dịch vụ thoại trong 1 quốc qua - Mạng 1G sử dụng tín hiệu tương tự (analog) Hạn chế của thế hệ mạng 1G:

- Chất lượng cuộc gọi thấp - Vịng đời pin thấp - Khơng có bảo mật

- Giới hạn về thông lượng

- Độ tin cậy “chuyển giao” (thay đổi trạm kết nối cơ sở khi ngườidùng di chuyển – di động – giữa các vùng bảo phủ khác nhau) kém. Thế hệ mạng 2G (1990-2000)

- 2G là thế hệ mạng dựa trên hệ thống tồn cầu cho thơng tin di động (GSM – Global System for Mobile Communications).2G ra mắ ở Phần Lan vào năm 1991.

- Mạng 2G sử dụng tín hiệu kỹ thuật số. - Tốc độ dữ liêu lên tới 24kbps.Các tính năng của mạng 2G:

- Cung cấp dịch vụ như tin nhắn văn bản, hình ảnh và tin nhắnđa phương tiện.

- Ơn định, tin cậy, chi phí hợp lý bao gồm cả đầu cuối. - GSM hiện được sử dụng ở 219 quốc gia và vùng lãnh thổ phục vụ hơn 5 tỷ người.

Thế hệ mạng 2.5G:

- 2.5G là công nghệ nằm giữa 2G và 3G của điện thoại di động. - 2.5G là sự kết hợp của 2G và GPRS (general packet radio service) - Đặc điểm của 2G:

+ Ứng dụng: gọi thoại, gửi nhận email, duyệt web. + Tốc độ: 64-144kbps.

+ Mất khoảng 6-9 phút để tải một bài hát mp3 dài 3 phút.

Thế hệ mạng 3G (2000-2010)

- 3G ra đời vào những năm 2000

- Tốc độ truyền tải dữ liệu tăng từ 144kbps tới 2Mpbs - Đáp ứng yêu cầu của điện thoại thông minh - Cần tăng băng thông

- Cần tăng tốc độ truyền dữ liệu

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

- Để phù hợp với các ứng dựng dựa trên nền web và multimedia + Bảo mật hơn + Tốc độ cao + Công suất cao + Chi phí thấp trên mỗi bit

Thế hệ mạng 5G (2020-2030)

- Hỗ trợ khả năng di động cao: lên tới 500km/h - Tốc độ truyền dữ liệu lớn: lên tới 10Gbps - Trễ truyền lan nhỏ: cỡ 1ms (so với 50 ms của 4G) - Dung lượng kết nối lớn: hỗ trợ lượng lớn thiết bị IoT

- Tặng độ bao phủ dịch vụ: nâng cao độ tin cậy ở khu vực đông đúc, cũng như vùng sâu, vùng xa

- Giới thiệu khái niệm “network slicing”: cho phép tạo nhiều mạng ảo dựa trên một mạng vật lý duy nhất, hỗ trợ tốt hơn các nhómngười dùng khác nhau.

- Nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng: giảm tiêu thụ NL

- Hỗ trợ các công nghệ mới phát triển: AR/VR, thành phố thông minh, tự động hóa, y tế từ xa, do: tốc độ truyền dữ liệu cao, trễ thấp, khả năng kết nối nhiều thiết bị.

*Mạng truyền dữ liệu không dây: WIFI, BLUETOOTH, VỆ TINH

- Mạng cục bộ khơng dây – WLAN (WiFi):

• 1990: Ra đời nhóm làm việc IEEE 802.11 với nhiệm vụ định nghĩa chuẩn cho các mạng cục bộ không dây (Wireless Local Area Networks - WLANs)

• 1997: IEEE 802.11, hỗ trợ 1-2Mbps tại băng 2.4 GHz

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

• 1999: IEEE 802.11b, hỗ trợ 1-11Mbps tại băng 2.4 GHz.• 1999: IEEE 802.11a, hỗ trợ 1-54Mbps tại băng 5 GHz• 2003: IEEE 802.11g, hỗ trợ 1-54Mbps tại băng 2.4 GHz• 2009: IEEE 802.11n, hỗ trợ 150Mbps tại các băng 2.4 và 5 GHz.• 2014: IEEE 802.11ac, hỗ trợ 433 tới 6933 Mbps tại các 5 GHz.• 2020: IEEE 802.11ax, hỗ trợ 574 tới 9608 Mbps tại 2.4/5/6 GHz.• 2024: IEEE 802.11be, hỗ trợ 1376 tới 46120 Mbps tại 2.4/5/6 GHz.

- Bluetooth:

• 1994: Bluetooth được đề xuất bởi Ericsson, phục vụ việc truyền dữ liệu trong khoảng cách ngắn.• 2016: Bluetooth phiên bản 5, tốc độ lên tới 50 Mbps.

- Truyền thông vệ tinh:

• Vệ tinh nhân tạo (Artificial Satellite) là vật thể được đặt vào quỹ đạo thông qua sự can thiệp của con người.

- Khởi đầu của kỷ nguyên vệ tinh nhân tạo:

• 4/10/1957: Liên Xơ phóng thành cơng vệ tinh nhân tạo SPUTNIK bắt đầu kỷ nguyên thông tin vệ tinh.• 11/1958: Vệ tinh SPUTNIK 2 được đưa vào quỹ đạo mang theo Laika – sinh vật đầu tiên lên vũ trụ

- Thơng điệp đầu tiên từ vũ trụ:

• 12/1958: Mỹ phóng vệ tinh SCORE. Vệ tinh viễn thơng đầu tiên trên thế giới.

• 19/12/1958: SCORE phát thơng điệp của Tổng thống Hoa Kỳ Dwight D. Eisenhower

- Vệ tinh đồng quỹ đạo với Trái đất (Geosync.Orbit Satellite - GSO):

• 1963: 2 vệ tinh GSO SYNCOM-1 và SYNCOM-2 được phóng lên quỹ đạo

• 1964: SYNCOM-3 vệ tinh địa tĩnh (Geostationary Satellites) đầu tiên được phóng lên quỹ đạo phục vụ Olympic Tokyo.

-Trạm vũ trụ quốc tế: Các trạm vũ trụ phục vụ mục đích tạo nơi làm việc dài ngày trong không gian cho các nhà du hành vũ trụ. Các

lĩnh vực nghiên cứu trên trạm vũ trụ bao gồm: sinh học, vật lý, thiên văn, khí tượng :

• 1971: Trạm vũ trụ đầu tiên được phóng lên quỹ đạo: Salyut 1.• 1986-2001: Trạm vũ trụ MIR (vệ tinh nhân tạo lớn nhất TG).• 1998: Trạm vũ trụ quốc tế ISS được tiến hành xây dựng- Các hệ thống vệ tinh viễn thơng hiện đại

• 2019: Starlink là một chùm vệ tinh được xây dựng và điều hành bởi Space X, cung cấp phạm vi phủ sóng cho hơn 60 quốc gia, với dự định cung cấp dịch vụ điện thoại di động tồn cầu sau năm 2023.

• 8/2023: hơn 5.000 vệ tinh nhỏ được sản xuất và phóng hàng loạt trên quỹ đạo Trái đất thấp (LEO, ~550km so với bề mặt).

• Starlink đóng vai trị quan trọng trong Chiến tranh Nga-Ukraina.- Truyền thơng khơng dây và SoICT:

• Kiến thức chuyên ngành: Xử lý tín hiệu, Kỹ thuật truyền thơng, Lập trình mạng, Mạng truyền thơng thế hệ mới, Bảo mật…

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

=>Lợi thế của sinh viên SoICT: Mềm hóa hệ thống truyền thơng khơng dây- TỔNG KẾT:

• Hệ thống truyền thơng khơng dây cập nhật công nghệ khoảng 10 năm 1 lần (một thế hệ mới ra đời)• Hiện tại đang triển khai 5G và nghiên cứu đang hướng tới 6G với mục tiêu ra mắt vào năm 2030.

• Xu hướng của thế giới là mềm hóa hệ thống truyền thơng Sinh viên cơng nghệ thơng tin có lợi thế trong việc học tập, ➔

nghiên cứu, và việc làm.

Bài 6: Mạng Internet và WWW

- Mạng điện thoại:

• Hình thành “mạng giao thơng” để kết nối các điện thoại có nhu cầu kết nối, phục vụ truyền thơng.• Thiết bị quan trọng: bộ chuyển mạch (switch).

-Các loại chuyển mạch – Chuyển mạch “bằng tay”:

• Nhược điểm: phụ thuộc vào con người:• Phụ thuộc ngơn ngữ, cảm xúc;• Thơng tin riêng tư dễ bị xâm phạm;• Tốc độ xử lý chậm.

- Chuyển mạch tự động: Thành phần tạo ra tín hiệu kết nối – Bộ quay số (rotary dial)- Chuyển mạch cơ điện tự động: Bộ chuyển mạch “Step-by-Step” Strowger:

• Tự động hóa việc chuyển mạch, kết hợp với bộ quay số “rotary dials”.

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

PSTN: tập hợp các mạng điện thoại trên thế giới được vận hành bởi các nhà khai thác điện thoại quốc gia, khu vực hoặc địa phương:

• Cung cấp cơ sở hạ tầng và dịch vụ cho viễn thơng cơng cộng;

• Mạng bao gồm các đường dây điện thoại, cáp quang, liên kết truyền dẫn viba, mạng di động, vệ tinh liên lạc và cáp điện thoại dưới biển được kết nối với nhau bằng các trung tâm chuyển mạch;

• Ban đầu là một mạng gồm các hệ thống điện thoại analog cố định, PSTN hiện đã gần như hoàn toàn là kỹ thuật số trong mạng lõi của nó và bao gồm các mạng di động và khơng dây.

- Mạng máy tính: Tập hợp các máy tính kết nối với nhau thơng qua các đường truyền vật lý, tuân theo một kiến trúc mạng để truyền dữ liệu hoặc chia sẻ tài ngun. Trong đó:

• Máy tính (computers): máy tính cá nhân, máy chủ, thiết bị mạng (bộ chuyển mạch, bộ định tuyến...), các thiết bị di động (điện thoại, máy tính bảng, ơ-tơ, máy bay không người lái UAV...), các thiết bị nhúng (IoT: camera, cảm biến mơi trường, t/b nhà thơng minh...)...

• Đường truyền vật lý (physical media): cáp đồng, cáp quang, sóng vơ tuyến...• Kiến trúc mạng (network architecture)

- Kiến trúc mạng:

+ Topology của mạng là cấu trúc hình học khơng gian, mà thực chất là cách bố trí phần tử mạng cũng như cách nối giữa chúng với nhau

+ Giao thức mạng là một hệ thống các quy tắc cho phép hai hoặc nhiều thực thể tham gia truyền thông có thể chia sẻ thơng tin cho nhau qua mơi trườngvật lý

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

+ Chuyển mạch gói: packet switching

- Chuyển mạch kênh(circuit switching) VD với mạng điện thoại

+ Mỗi khi có nhu cầu truyền thơng, một kênh riêng được thiết lập từ phía truyền đến phía nhận.

- Chuyển mạch gói(packet switching):

• Mỗi khi có nhu cầu truyền thơng, phía gửi:• Tổ chức dữ liệu thành các gói tin,• Đánh số, và

• Cấp địa chỉ đích cho từng gói.

• Gói tin sẽ di chuyển đến đích với “sự hướng dẫn” của các thiết bị mạng (ví dụ: bộ định tuyến - router)

- Chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói:

• Chuyển mạch kênh: Mỗi kênh được gán một tài

nguyên (băng thông) riêng biệt và sẽ chiếm dụng tài nguyênnày trong suốt quá trình truyền (dù đa số thời gian là “nhànrỗi”). Kênh khác muốn chia sẻ cũng khơng được

• Chuyển mạch gói:

• Tồn bộ băng thơng được chia sẻ cho mọi người;• Nếu cịn băng thơng chưa sử dụng thì ai cũng cóthể sử dụng.

</div>