Các vấn đề cơ bản của truyền số liệu pps

1
Các vấn đề cơ bản của
truyền số liệu


Bộ môn Kỹ thuật máy tính 2
Nội dung
 Dữ liệu và tín hiệu
 Truyền dẫn dữ liệu
 Kỹ thuật mã hóa tín hiệu
 Cấu trúc kênh truyền (tuần tự và song song)
 Cấu trúc truyền (bất đồng bộ và đồng bộ)
 Lỗi và phát hiện, sữa lỗi
 Cấu hình
 Giao tiếp V.24/EIA-232-F
 Nén thông tin
 Phân hợp kênh
 ADSL
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 3
Nội dung
 Dữ liệu và tín hiệu
 Truyền dẫn dữ liệu
 Kỹ thuật mã hóa tín hiệu
 Cấu trúc kênh truyền (tuần tự và song song)
 Cấu trúc truyền (bất đồng bộ và đồng bộ)
 Lỗi và phát hiện, sữa lỗi
 Cấu hình
 Giao tiếp V.24/EIA-232-F
 Nén thông tin
 Phân hợp kênh
 ADSL

Bộ môn Kỹ thuật máy tính 4
Tín hiệu số (digital)
 Tín hiệu số có thể được biểu diễn như sau
x = f + f
3
+ f
5
+f
7
+f
9
+f
11
+f
13
f
∞
 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), …
 Gọi biên độ của tần số f, f
3
, f
5,
…làa, a
3
, a
5
, … thì
a = 3a

3
= 5a
5
…
Yêu cầu: 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
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 5
Tín hiệu số (tt)
 Có thể truyền tín hiệu số tốc độ 2400bps qua kênh
truyền băng thông 3.1kHz ?
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 6
Dữ liệu và tín hiệu
 Thường dùng tín hiệu số truyền dữ liệu số
 Thường dùng tín hiệu tương tự truyền dữ liệu tương
tự
 Có thể dùng tín hiệu tương tự mang dữ liệu số
 Modem
 Có thể dùng tín hiệu số
để mang dữ liệu tương tự
 Compact Disc audio
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 7
Nội dung
 Dữ liệu và tín hiệu
 Truyền dẫn dữ liệu
 Kỹ thuật mã hóa tín hiệu
 Cấu trúc kênh truyền (tuần tự và song song)
 Cấu trúc truyền (bất đồng bộ và đồng bộ)
 Lỗi và phát hiện, sữa lỗi

 Cấu hình
 Giao tiếp V.24/EIA-232-F
 Nén thông tin
 Phân hợp kênh
 ADSL
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 8
Truyền dẫn
 Truyền dẫn tương tự
 Không quan tâm đến nội dung dữ liệu được truyền
 Suy giảm khi truyền xa
 Dùng bộ khuếch đại (amplifier) để truyền dữ liệu đi xa
 Khuếch đại cả tín hiệu lẫn nhiễu
f
c
f
S(f)
Modulator Demodulator
s(t)
analog
m(t)
Digital/Analog
m(t)
f
c
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 9
Truyền dẫn (tt)
 Truyền dẫn số
 Quan tâm đến nội dung dữ liệu được truyền.
 Nhiễu và sự suy giảm tín hiệu sẽảnh hưởng đến sự
tích hợp.

 Dùng bộ lặp (repeater) để truyền dữ liệu đi xa.
 Không khuếch đại nhiễu.
Encoder Decoder
x(t)
digital
g(t)
Digital/Analog
g(t)
t
x(t)
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 10
Dữ liệu, tín hiệu và truyền dẫn
 Analog data/Analog Signal
 Gởi bình thường
 Mã hóa vào phần phổ khác
 Analog data/Digital Signal
 Dùng bộ codec để tạo ra chuỗi bit số
 Digital Data/Analog Signal
 Được mã hóa dùng modem để tạo ra tín hiệu tương tự
 Digital Data/Digital Signal
 Gởi bình thường
 Mã hóa để tạo ra tín hiệu số có đặc tính mong muốn
Digital
signal
Analog
signal
Digital
data
Digital
signal

Analog
signal
Analog
data
Analog and digital
transmission
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 11
Dữ liệu, tín hiệu và truyền dẫn (tt)
 Analog Signal/Analog Transmission
 Lan truyền thông qua các bộ khuếch đại, xử lý tín hiệu như nhau
bất kể dữ liệu là số hoặc tương tự
 Analog Signal/Digital Transmission
 Xem tín hiệu biểu diễn dữ liệu số, lan truyền qua các bộ repeater
 Digital Signal/Analog Transmission
 Không dùng
 Digital Signal/Digital Data
 Tín hiệu là chuỗi nhị phân lan truyền qua các bộ repeater
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 12
Truyền dẫn số
 Ưu điểm
 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
 Có thể truyền nhiều kênh hơn trên cùng một đường truyền
 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

Bộ môn Kỹ thuật máy tính 13
Nội dung
 Dữ liệu và tín hiệu
 Truyền dẫn dữ liệu
 Kỹ thuật mã hóa tín hiệu
 Cấu trúc kênh truyền (tuần tự và song song)
 Cấu trúc truyền (bất đồng bộ và đồng bộ)
 Lỗi và phát hiện, sữa lỗi
 Cấu hình
 Giao tiếp V.24/EIA-232-F
 Nén thông tin
 Phân hợp kênh
 ADSL
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 14
Tiêu chí so sánh các phương pháp mã hóa
 Phổ tín hiệu
 Việc thiếu thành phần tần số cao làm giảm yêu cầu về
băng thông
 Thiếu thành phần một chiều cho phép “ac coupling” thông
qua bộ biến đổi, cho phép các thiết bị tách rời vật lý
 Tập trung công suất ở giữa băng thông
 Đồng bộ
 Đồng bộ bộ thu và bộ phát
 Tín hiệu đồng bộ ngoại vi
 Cơ chế đồng bộ dựa trên tín hiệu
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 15
Tiêu chí so sánh các phương pháp mã hóa(tt)
 Khả năng phát hiện lỗi
 Nhiễu và khả năng miễn nhiễm
 Độ phức tạp và chi phí

Bộ môn Kỹ thuật máy tính 16
Dữ liệu số -Tín hiệu số
 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
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 17
Thuật ngữ
 Unipolar
 Tất cả các phần tử tín hiệu có cùng dấu
 Polar
 Một trạng thái được biểu diễn bằng mức điện áp dương
 Một trạng thái được biểu diễn bằng mức điện áp âm
 Độ rộng (chiều dài 1 bit)
 Thời gian thiết bị phát dùng để truyền 1 bit
 Tốc độ điều chế
 Tốc độ mức tín hiệu thay đổi (baud rate)
 Mark và Space
 Tương ứng với 1 và 0 nhị phân
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 18
Diễn giải tín hiệu
 Cần biết
 Định thời của các bit (khi nào chúng bắt đầu và kết
thúc)
 Mức tín hiệu
 Yếu tốảnh hưởng đến việc diễn giải t/h
 Tỉ số SNR
 Tốc độ dữ liệu
 Băng thông
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 19

Nonreturn to zero (NRZ)
 Điện áp không thay đổi trong thời khoảng bit
 Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L)
 2 mức điện áp khác nhau cho bit 1 và bit 0
 Thông thường, điện áp dương dùng cho bit 0 và điện áp âm
dùng cho bit 1
 Nonreturn to Zero Inverted (NRZI)
 Có thay đổi tín hiệu mã hóa 1
 Không có thay đổi tín hiệu mã hóa 0
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 20
Ưu và nhược điểm của NRZ
 Ưu điểm của NRZI so với NRZL
 Dữ liệu được biểu diễn bằng việc thay đổi tín hiệu
 Nhận biết sự thay đổi dễ dàng hơn so với nhận biết mức
 Trong các hệ thống truyền dẫn phức tạp, mức dễ dàng bị mất
 Ưu điểm của NRZ
 Dễ dàng nắm bắt
 Băng thông dùng hiệu quả
 Nhược điểm của NRZ
 Có thành phần một chiều
 Thiếu khả năng đồng bộ
 Dùng trong việc ghi băng từ
 Ít dùng trong việc truyền t/h
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 21
Multilevel Binary
 Dùng nhiều hơn 2 mức tín hiệu
 Bipolar-AMI (Alternate Mark Inversion)
 Sử dụng 3 mức tín hiệu
 0 được biểu diễn bằng mức điện áp giữa
 1 được biểu diễn bằng xung dương hay xung âm

 Các xung thay đổi cực tính xen kẻ nhau
 Pseudoternary: ngược lại Bipolar AMI
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 22
Ưu và nhược điểm
 Ưu điểm
 Không mất đồng bộ khi dữ liệu là một dãy 1 dài (dãy
0 vẫn bị vấn đề đồng bộ)
 Phát hiện lỗi dễ dàng
 Không có thành phần một chiều
 Nhược điểm
 Băng thông thấp
 Bộ thu phải có khả năng phân biệt 3 mức (+A, -A, 0)
 Cần thêm gần 3dB công suất để đạt được cùng xác
suất bit lỗi
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 23
Biphase - Manchester
 Thay đổi ở giữa thời khoảng bit
 Thay đổi vừa là tín hiệu đồng bộ vừa là dữ liệu
 L→H biểu diễn 1
 H→L biểu diễn 0
 Dùng trong IEEE 802.3 (CSMA/CD Ethernet)
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 24
Biphase - Differential Manchester
 Thay đổi giữa thời khoảng bit chỉ dùng đồng bộ
 Dữ liệu được biểu diễn bằng việc có hay không
có thay đổi ở đầu thời khoản bit
 Thay đổi : biểu diễn 0
 Không thay đổi : biểu diễn 1
 Dùng trong IEEE 802.5 (Token ring LAN)
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 25

Ưu và nhược điểm của Biphase
 Nhược điểm
 Tốc độ điều chế tối đa bằng 2 lần NRZ
 Cần băng thông rộng hơn
 Ưu điểm
 Đồng bộ dựa vào sự thay đổi ở giữa thời
khoảng bit (self clocking)
 Không có thành phần một chiều
 Phát hiện lỗi
 Khi thiếu sự thay đổi mong đợi