Truyền dữ liệu qua Modem trên mạng thông tin

Mục lục
Trang
Lời Nói Đầu...............................................................................................2
Chương I. Hệ thống thông tin truyền số liệu................................3
.............................................................................................................
.............................................................................................................
........................................................................................................5
1.1 Tổ chức của hệ thông tin truyền số liệu............................................3
1.1.1 Khái quát về hệ thống truyền tin số.......................................................3
1.1.2 Các phương pháp truyền tin số..............................................................5
1.1.3 Truyền số liệu qua mạng điên thoại và hệ thống thông tin vô tuyến....7
1.1.4 Mạng ghép kênh và hệ thống nối mạch số, mạng chuyển đổi mạch
công cộng, mạng chuyển đổi gói...........................................................8
1.1.5 Lỗi trong truyền số liệu.......................................................................13
1.2 Các phương thức điều chế và giải điều chế tín hiệu.......................16
1.2.1 Điều chế và giải điều chế biên độ.......................................................16
1.2.2 Điều chế và giải điều chế tần số..........................................................17
1.2.3 Điều chế và giải điều chế pha..............................................................20
1.2.4 Điều chế và giải điều biên độ cầu phương..........................................23
Chương II. Thiết bị Modem.........................................................25
2.1 Nguyên tắc làm việc của thiết bị Modem........................................25
2.2 Các giao thức của Modem................................................................25
2.2.1 Các giao thức điều khiển dòng dữ liệu................................................26
2.2.2 Các giao thức truyền file.....................................................................27
2.2.3 Các giao thức MNP.............................................................................30
2.3 Ghép nối Modem với hệ truyền số liệu............................................31
2.3.1 Cấu trúc và nguyên tắc hoạt động của hệ vi xử lý..............................32
2.3.2 Một số chuẩn ghép nối thiết bị............................................................34
Chương III. Xây dựng chương trình điều khiển Modem...........38
3.1 Thuật toán điều khiển.......................................................................38
3.1.1 Thuật toán phát Xmodem....................................................................38

3.1.2 Thuật toán thu Xmodem......................................................................39
3.2 Chương trình.....................................................................................42
3.2.1 Chương trình điều khiển cổng Com....................................................46
3.2.2 Chương trình chính.............................................................................63
1
Kết luận
Tài liệu tham khảo
Lời nói đầu
Trong thời đại hiện nay, sự bùng nổ của cuộc cách mạng khoa học kỹ
thuật- công nghệ, đặc biệt với những thành tựu trong các lĩnh vực điện tử, tin
học, tự động hoá..v..v.. đã mở ra những khả năng to lớn trong sự nghiệp công
nghiệp hoá- hiện đại hóa. Việc áp dụng nhanh chóng các thành tựu của khoa
học công nghệ, để nâng cao chất lượng sản phẩm và hiệu quả của các lĩnh vực
sản xuất, đã trở nên bức xúc hơn bao giờ hết.
Nhịp độ cuộc sống hiện đại, tính phức tạp và độ giao lưu nhanh chóng
trong đời sống kinh tế của đất nước ta đã làm tăng nhu cầu các loại hình thông
tin của các tổ chức quốc gia và các ngành kinh tế quốc dân. Việc tổ chức nền
sản xuất hiện đại chỉ có hiệu quả khi có các hệ thống điều khiển nhằm thu
thập truyền đưa và xử lý tin tức thông qua các phương tiện truyền tin.
Đề tài nghiên cứu của tôi là truyền dữ liệu qua Modem trên mạng thông
tin. Cụ thể là xây dựng chương trình thu và phát dữ liệu qua Modem.
Trên cơ sở những yêu cầu, nhiệm vụ của đề tài sẽ được thực hiện với
những nội dung sau:
Chương I: Hệ thống thông tin truyền số liệu. Chương này trình bày những
nội dung cơ bản về cách tổ chức của hệ thông tin truyền số liệu như thế nào,
cách điều chế và giải điều chế.
Chương II: Thiết bị Modem. Chương này đưa ra các nguyên tắc làm việc,
các giao thức của Modem và cách nối ghép Modem với hệ truyền số liệu như
thế nào.
Chương III: Xây dựng chương trình điều khiển Modem. Chương này trình

bày thuật toán và chương trình thu, phát thông tin qua Modem.
2
CHƯƠNG I.
HỆ THỐNG THÔNG TIN TRUYỀN SỐ LIỆU.
1.1 Tổ chức của hệ thống thông tin truyền số liệu.
1.1.1 Khái quát về hệ thống truyền tin số.
Hệ thống truyền tin số có thể được mô tả theo sơ đồ khối như sau:
Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống truyền tin số
* DTE (Data Terminal Equipment : Thiết bị đầu cuối số liệu)
Là tập hợp nguồn tin số, các mạch logic biến đổi, các bộ nhận tin. Các ký
hiệu tin tức trước khi truyền được DTE mã hoá thành các tổ hợp mã rồi thành
các tín hiệu điện tương ứng (các xung điện) để truyền tới DCE.
Có thể thực hiện 2 quá trình mã hoá, thứ nhất là biến ký hiệu thành tổ hợp
mã đơn giản trong đó các phần tử mã đều là các phần tử mang tin, quá trình
này bắt buộc phải xảy ra. Quá trình thứ 2 là thêm vào các từ mã đơn giản một
số các phần tử kiểm tra để phát hiện hoặc sữa lỗi của thông tin. Quá trình này
có thể thực hiện hay không tuỳ theo yêu cầu về chất lượng thông tin của từng
hệ thống.
* DCE (Data Communication Equipment: Thiết bị truyền dẫn số liệu)
DCE có thể là Modem hay các thiết bị biến đổi khác có chức năng cơ bản
là biến đổi dãy tín hiệu cấp 1 thành dãy tín hiệu cấp 2 cho phù hợp với kênh
3
Hệ thống
thông tin
DCE DTEDCEDTE
truyền. Về các dạng tín hiệu sau DCE ta thấy rõ trong phần các phương pháp
điều chế tín hiệu số.
Tín hiệu sau khi đã điều chế, được đưa tới hệ thống thông tin, ở đây có các
thiết bị ghép kênh để truyền tín hiệu theo 1 kênh đó. Có nhiều nguyên lý ghép
kênh khác nhau như ghép kênh theo tần số, ghép kênh theo thời gian.

+ Ghép kênh theo tần số (FDM: Frequency Division Multiplexing)
Giữa các kênh phải có khe hở để tránh xuyên âm. Phương pháp này cho
tốc độ bít 2000 bít/s, nó phù hợp cho truyền dẫn tốc độ thấp.
Hình 1.2. Ghép kênh theo tần số
+ Ghép kênh theo thời gian (TDM: Time Division Multiplexing): Hệ thống
TDM, thời gian được chia thành các khung, một khe thời gian cho 1 kênh.
Ghép kênh TDM có thể thực hiện tại lớp bít hoặc lớp ký tự.
- Ghép kênh bít : Thời gian cho 1 bít được chia ra giữa 4 đầu cuối
thành 4 phần bằng nhau (mỗi phần cho 1 kênh). Kết quả ta có 1 dòng bít
chung, mỗi phần giữ 1 bít.
4
M¸y tÝnh
A 1

B 0
1 1
0 0
C 1
4x nbit/s
D 0
DTE1
DTE2
DTE3
DTE4
F1 F2 F3 F4 f
§é réng b¨ng tÇn sè
M¸y tÝnh
A

B

C
D


DTE1
DTE2
DTE3
DTE4
D C B A
4x nbit/s
Hình 1.3. Ghép kênh bít
- Ghép kênh ký tự : Thời gian cho 1 ký tự được chia thành 4 phần bằng
nhau, mỗi phần cho 1 kênh (mỗi phần giữ 8 bít) kết quả có 1 dòng ký tự.

Hình 1.4. Ghép kênh ký tự
1.1.2 Các phương pháp truyền tin số.
Có 2 phương pháp truyền dẫn tín hiệu số chủ yếu. Đó là phương pháp
truyền không đồng bộ và phương pháp truyền đồng bộ.
• Phương pháp truyền không đồng bộ(Asynchronous Communication).
Phương pháp truyền không đồng bộ là các nhóm bít (tương ứng các ký
hiệu) được truyền đi tách rời nhau, mỗi nhóm bít được bắt đầu và kết thúc
bằng các bít đặc biệt (Start, Stop bít) với mục đích đồng bộ thu và phát. Thời
điểm bắt đầu truyền các nhóm bít là bất kỳ và không liên quan đến nhau.
Hình 1.5 Phương pháp truyền không đồng bộ
5
ChiÒu cña kªnh tin hiÖu sè
Start Parity Stops
b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7
Charater

Ưu điểm của phương pháp này là yêu cầu đồng bộ giữa thu và phát không
đòi hỏi chặt chẽ lắm nhờ có bít Start và bít Stop xác định thời điểm đầu và
cuối của nhóm bít cho nên sự sai pha tích luỹ chỉ diễn ra trong thời gian thu
nhóm bít đó. Chính điều đó dẫn tới ưu điểm thứ 2 là thiết bị trong hệ thống
khá đơn giản, giá thành hệ thống hạ.
Nhược điểm của phương pháp truyền không đồng bộ là hiệu quả sử dụng
kênh thấp do phải truyền nhiều bít Start và bít Stop là những bít không mang
tin. Mặt khác, tốc độ truyền tin cũng rất bị hạn chế. Các Modem có tốc độ
không lớn hơn 1200 bit/s thường sử dụng phương pháp này.
• Phương pháp truyền đồng bộ (Synchronous Communication).
Phương pháp truyền đồng bộ khắc phục được các nhược điểm của phương
pháp không đồng bộ. Bản chất của phương pháp này là các tín hiệu số được
gửi đi một cách liên tục với tốc độ không đổi. Trong trường hợp này, thiết bị
thu đầu cuối cần phải tạo ra và duy trì tần số nhịp đồng bộ với tín hiệu số đầu
vào (tức là đồng bộ với tần số nhịp bên phát) trong suốt thời gian làm việc.
Có nhiều phương pháp duy trì đồng bộ giữa thu và phát, như chèn thêm
các bít đồng bộ vào dãy tín hiệu số, xáo trộn dãy tín hiệu số hoặc thiết lập mã
truyền dẫn đặc biệt. Các thuật toán trên cho phép duy trì đồng bộ giữa thu và
phát ngay cả khi dãy tín hiệu gồm một chuỗi bit 0 hay bit 1 liên tiếp hoặc thiết
bị phát tạm dừng.
Trong hệ thống truyền đồng bộ, số liệu có thể được tổ chức thành từng
khối (Block), theo các thủ tục khác nhau. Ví dụ thủ tục chuẩn BISYNC
(Binary Synchronous Communication Protocol) có cấu trúc sau:
Hình 1.6 Khuôn dạng khối tin của giao thức BISYNC
6
SYN SYN SOH HEADER STX TEXT ETX BCC
Mạng điện thoại
(Telephone
network)
Modem Modem

DTE
DTE
Modem
R/T R/S
Modem
 SYN : Ký tự đồng bộ. Sau khi phát hiện hai ký tự đặc biệt đã biết trước,
thiết bị thu bắt đầu ghi nhận ký tự SOH.
 SOH : (Start of Header) byte mở đầu, xác định kích thước và các đặc tính
của trường Header.
 HEADER: Trường này có độ dài thay đổi, có thể dùng để chứa địa chỉ nơI
nhận tin.
 STX : (Start of Text) chỉ ra rằng ngay sau byte này là bắt đầu của văn bản.
 TEXT: Trường này có độ dài thay đổi, chứa đựng các ký tự mã ASCII hoặc
EBCDIC (nội dung tin tức cần truyền).
 ETX: (End of Text) byte này đánh dấu kết thúc của khối tin văn bản.
 BCC : (Block Check Character) đây là tổng kiểm tra 3 bit (LCR) hoặc 16
bit (CRC) dùng để kiểm tra phát hiện lỗi.
1.1.3 Truyền số liệu qua mạng điện thoại và hệ thống thông tin vô tuyến.
Mạng điện thoại công cộng (Puplic Telephone Network) là hệ thống thông
tin được ứng dụng rộng rãi nhất với quy mô rộng lớn ở mọi quốc gia. Nhiệm
vụ chính của nó là đảm bảo kết nối và truyền dẫn các cuộc thoại ở các phạm
vi khác nhau. Ngày nay tại bất kỳ đâu trên đất nước ta đều có thể liên lạc điện
thoại đi mọi nơi trên thế giới.
Việc ứng dụng rộng rãi các hệ thống vi xử lý trong mọi lĩnh vực đời sống
kinh tế đặt ra một vấn đề bức thiết là tổ chức hệ thống thông tin số với các
quy mô khác nhau. Đối với các hệ thống thu thập thông tin quy mô nhỏ
phương án trước mắt giải quyết vấn đề này là sử dụng chính mạng điện thoại
công cộng và các máy thông tin vô tuyến, với các thiết bị ghép nối thích hợp
như là Modem .

7
Hình 1.7 Hệ thống truyền số liệu trên kênh điện thoại và vô tuyến.
Hình trên là sơ đồ tổng quát nối ghép thiết bị đầu cuối số liệu với mạng
điện thoại và mạng vô tuyến. Trong đó:
+ DTE : Thiết bị đầu cuối số liệu.
+ R/T : Thiết bị thu phát vô tuyến điện.
MODEM với chức năng phối hợp biến đổi dạng tín hiệu số thành dạng tín
hiệu tương tự phù hợp với kênh thoại khi truyền tin và biến đổi ngược lại khi
nhận tin, hai quá trình đó là điều chế và giải điều chế (Modulation -
Demodulation gọi tắt là Modem). Modem đảm bảo việc truyền dẫn số liệu
nên người ta thường gọi là thiết bị truyền dẫn số liệu (Data Communication
Equipment - DCE).
1.1.4 Mạng ghép kênh và hệ thống nối mạch số, mạng chuyển đổi mạch
công cộng và mạng chuyển đổi gói.
• Mạng ghép kênh và hệ thống nối mạch số.
8
64kbit/s
2mbit

A+B


Mạng viễn thông số
A
C
B
B
T
C
M

X
C
M
X
C
A + B

GS
BT
C
M
X
C
M
X
C
PC
M
2400bit/s
L
M
X
9600bit/s
9600bit/s
Hình 1.8. Mạng ghép kênh.
- Ba thuê bao (A, B, C) được nối với bộ ghép kênh nội hạt (LMX),
cùng các tốc độ thấp khác nhau, ba kênh này nối ghép thành đường 64Kbit/s.
- Kênh 64Kbit/s được nối vào hệ thống (PCM) và được vận chuyển
trong hệ thống kênh 2Mbit/s hoặc cao hơn qua mạng.
- Các kênh của hệ thống (PCM) kết thúc tại tổng đài trong mạch

đầu cuối (ETC). Bộ chọn nhóm (GS) trong tổng đài thường nối các kênh
64Kbit/s giữa các (ETC) từ các kênh tốc độ thấp (A, B, C) sử dụng loại ghép
kênh (MXC) loại này tương tự (ETC) nhưng có 2 chức năng quan trọng là :
+ Nhận dạng và chia các kênh 64Kbit/s thành các kênh tốc độ thấp (A, B, C).
+ Chuyển đổi mỗi kênh tốc độ thấp thành kênh 64Kbit/s, sau đó nối qua
bộ chọn nhóm.
• Mạng số liệu chuyển đổi mạch công cộng.
+ Mạng điện thoại nối mạch bằng quay số: Tin tức cần truyền là tín hiệu
thoại (Analog), dải tần truyền dẫn là (300 đến 3400) Hz. Khi tín hiệu số liệu
được chuyển đổi sang tín hiệu Analog để cho phù hợp với tín hiệu kênh thoại
phải có thiết bị chuyển đổi là Modem. Bên cạnh đó nó cũng có những hạn chế
là độ rộng băng không cho phép sử dụng tốc độ truyền dẫn cao và chất lượng
đường dây có thể thay đổi giữa những người sử dụng khác nhau. Các Modem
có hiệu lực cho truyền song công, đơn công, không đồng bộ (tốc độ thấp),
đồng bộ (tốc độ cao). Cùng một Modem có thể chuyển đổi được các tốc độ
khác nhau.
+ Mạng CSPDN : Mạng số liệu chuyển đổi mạch (CSPDN) dựa trên một số
tổng đài (DSE) được nối với mạng qua bộ dấu nối mạng (DCE) với sự giúp
đỡ của các mạng ghép kênh (hoặc các bộ tập trung). Một số thuê bao có thể
dùng chung một đường nối vào tổng đài. Mạng có thiết bị giám sát vận hành
9
đặt ở trung tâm, có khả năng kiểm soát từ xa bất kỳ hoạt động nào của các
thành phần trong mạng.




Hình 1.9. Mạng số liệu chuyển đổi mạch.
• Mạng số liệu chuyển đổi gói (PSPDN).
Mạng số liệu chuyển đổi gói quan tâm đến việc các gói số liệu từ người sử

dụng này đến người sử dụng khác. vấn đề chính không xét đến việc gói được
người gửi “ném vào” như thế nào, nó có thể được “mở” trong thiết bị của
người nhận. Do vậy ta có thể cho phép các loại đầu cuối và máy tính khác
nhau, sử dụng các loại tốc độ khác nhau liên lạc với nhau. Các bên sẽ không
có đường nối vật lý, các đường ảo được thiết lập để vận chuyển các gói số
liệu. Ví dụ có giải pháp mạng cho phương pháp này là mạng ERIPAX (Thuỵ
Điển). Mạng gồm một số tổng đài (PSE), thường được ghép nối trực tiếp theo
kiểu “tất cả đến tất cả”. Việc điều khiển toàn mạng được thực hiện tại một
trung tâm chung (NMC). NMC thường có các đường nối trực tiếp với ít nhất
2 trong số các tổng đài (PSE) của mạng, và tới các (PSE) khác qua các đường
nối X.75 trong mạng, các đầu cuối đồng bộ đấu nối theo thể thức X.25, các
đầu cuối không đồng bộ theo X.28. Do các đầu cuối không đồng bộ thực sự
thông minh, cần thiết kế điều khiển gói, các chức năng trong mạng như (APD:
ghép/ tách gói) phải đảm nhiệm việc này.
10
DT E
DTE
DTE
DTE
DTE
DTE
DCE
DCE
DCE
DCE
DCE
DCE
MUX
MUX
DSE

DSE
DSE
Bộ tập trung
1.1.5 Lỗi trong truyền số liệu
Tín hiệu truyền trên đường truyền chịu tác động của can nhiễu và tạp âm,
nếu tạp âm và can nhiễu có mức lớn sẽ làm thay đổi giá trị của mức tín hiệu.
Mức của tín hiệu thay đổi từ giá trị ‘‘1’’ sang giá trị “0’’ hoặc ngược lại ...
Điều đó dẫn tới sai số, sai số này làm cho từ mã bị lỗi tức là máy phát, phát
một kí hiệu a nào đó khi có lỗi máy thu lại giải mã ra kí hiệu khác không phải
là kí hiệu a. Sự sai số ảnh hưởng rất lớn đến độ tin cậy trong truyền số liệu.
Do đó nghiên cứu vấn đề lỗi trong truyền số liệu là cần thiết. Để khắc phục lỗi
thì máy thu phải phát hiện được lỗi để yêu cầu đầu phát, phát lại nội dung tin
tức đã bị lỗi đó, hoặc nhận ra lỗi và tiến hành sửa lỗi ngay tại đầu thu. Muốn
thực hiện được vấn đề này đầu phát phải thực hiện mã hoá chống lỗi.
Từ mã sau bộ mã hoá phải chứa đựng nội dung là: Thông tin báo cho máy
thu biết từ mã có lỗi hay không có lỗi và thông tin báo cho máy thu nhận ra
lỗi, dựa vào thông tin này mà máy thu tự sửa được lỗi. Những nội dung thông
tin đó máy phát sẽ gửi đi tiếp theo sau các bit tin hoặc trộn lẫn cùng với các
bít tin, quá trình làm như vậy ở đầu phát gọi là quá trình mã hoá chống lỗi hay
còn gọi là mã sửa sai. Đầu thu căn cứ vào các từ mã nhận được mà có thể phát
hiện lỗi và có thể sửa được lỗi, quá trình này gọi là giải mã. Mã sửa sai có hai
loại cơ bản là mã khối (Block Code) và mã chập (Convoltinal Code). Sau đây
chúng ta xét một số loại mã phát hiện lỗi và sửa lỗi được sử dụng trong truyền
số liệu.
• Mã khối: Mã khối có cấu trúc từ mã:
Trong đó : k : bit mang tin, n-k : bit kiểm tra
11
k n-k
Mã khối đơn giản nhất là mã kiểm tra chẵn lẻ, mã được sử dụng có số bit
kiểm tra là “1” và bit này được tính toán sao cho trọng số của từ mã là chẵn

hoặc lẻ (trọng số của từ mã là số bit mang giá trị “1” trong từ mã). Trường
hợp này n=k+1. Máy thu khi nhận được từ mã nó kiểm tra xem có sự vi phạm
quy luật mà đầu phát đã tạo nên hay không. Nếu có sự vi phạm thì từ mã
nhận được có lỗi và máy thu yêu cầu máy phát, phát lại từ mã này. Loại mã
này có cấu trúc đơn giản dễ thực hiện, nhưng nó không có khả năng sửa lỗi vì
mã này không chỉ ra cách tìm ra vị trí bit lỗi, đồng thời máy thu không thể
nhận biết được lỗi kép chẵn, rõ ràng mã này không hoàn thiện. Để hoàn thiện
hơn người ta thực hiện thêm bit kiểm tra cả ngang và dọc
Các bit mang tin Bit kiểm tra ngang
Các bit mang tin Bit kiểm tra ngang
Các bit mang tin Bit kiểm tra ngang
. ... .. .. .. .. .. .. Bit kiểm tra ngang
Các bit mang tin Bit kiểm tra ngang
Các bit kiểm tra hàng dọc
Hình 1.11 Cấu trúc khối mã
Nếu xảy ra một bit lỗi nào đó trong khối tin thì sự vi phạm của bít kiểm tra
ngang và dọc xảy ra. Khi đó chúng ta có toạ độ X và Y của bít lỗi đó. Như
vậy việc sửa lỗi được thực hiện bằng cách đảo lại giá trị của bit lỗi đó. Việc
kết hợp kiểm tra ngang và dọc đã phát hiện và sửa được một lỗi. Nếu trong
khối tin xảy ra nhiều bít lỗi đồng thời thì việc sửa lỗi gặp khó khăn.
Một dạng mã khối rất phổ biến là mã Cyclic. Nội dung cơ bản của mã là:
Đầu phát phát đi k bit mang tin kèm theo r bit kiểm tra . Các bit kiểm tra có
giá trị biết trước và được đặc trưng bởi đa thức kiểm tra g(x), đa thức kiểm tra
có bậc r (r=n-k); n= k+r bit phát đi thoã mãn điều kiện là: đa thức đặc trưng
12
của nó chia hết cho đa thức kiểm tra. Đầu thu khi nhận được n bit, máy thu sẽ
tiến hành kiểm tra bằng cách chia đa thức đặc trưng của nó cho đa thức kiểm
tra. Kết quả nếu phép chia hết tức là chuỗi tin nhận được không có lỗi. Nếu
phép chia không hết (có dư) tức là chuỗi bít nhận đã bị lỗi. Người ta dựa vào
giá trị của phần dư mà có thể sửa được một số lỗi nhất định.

Ví dụ một trong các phương pháp kiểm tra lỗi đã được CITT(Consultative
Committer for international Telephone and Telegraph) chuẩn. Một trong
những đa thức g(x) do CCITT đưa ra là: g(x)= X
16
+X
15
+X
2
+1
Gọi đa thức ứng với chuỗi tin ban đầu là A(x) có bậc là k, ta tìm các phần
tử kiểm tra bằng cách nhân A(x) với Xn-k, được đa thức mới ta chia cho g(x),
phần dư chính là tương ứng với các phần tử kiểm tra.
Thật vậy Xn
-k
* A(x)/g(x)= Q(x)+ R(x)/g(x) (1)
Nhân 2 vế của (1) với g(x) ta có Xn
-k
*A(x)=Q(x)*g(x)+R(x).
Hay Xn
-k
* A(x)+R(x)=Q(x)*g(x) (2)
Vế phải của (2) chia hết cho g(x) nên vế trái cũng chia hết cho g(x), vậy
vế trái chính là đa thức ứng với chuỗi tin mới trong chuẩn là V.42. Máy thu
bằng cách dùng tổng kiểm tra hay mã kiểm tra CRC (Cyclic Redundancy
Check) để kiểm tra phát hiện và sửa lỗi.
• Mã chập (Convolutional Code): Mã khối có đặc điểm là các bit kiểm tra đi
liền các bit mang tin, do đó mã khối chỉ phát hiện và sửa được các lỗi đơn,
cho nên việc chống lỗi của mã khối kém hiệu quả với các lỗi chùm. Mã chập
khắc phục được các nhược điểm này. Lý thuyết về mã chập khá phức tạp, để
đơn giản ta xét một loại mã có cùng ý tưởng trên đó là mã Hagelbarger

thường được dùng trong các kênh vô tuyến.
Mã này được dùng trong thông tin số, trong thiết lập cuộc gọi trong mạng
vô tuyến. Mã này có khả năng sửa được các lỗi ngẫu nhiên.
13
Bộ mã hoá HAGELBERGER được mô tả trong hình (1.12) .
Hình 1.12 Sơ đồ khối bộ HAGELBERGER mã hoá
Luồng bit ghi vào bộ ghi dịch mỗi một sự dịch chuyển trong thanh ghi là
sự làm việc đồng bộ của 2 khoá K
1
và K
2
(lên- xuống- lên...) để cho mọi bit
tin xen lẫn với bít kiểm tra. Trong thời gian các bit tin dịch chuyển qua bộ ghi
dịch các bit kiểm tra được tạo thành trong bộ mã hoá khi K
1
và K
2
hạ xuống
nhánh dưới. Giá trị của bit kiểm tra được đưa ra khỏi bộ ghi bằng cách cộng
Modul 2 giữa bit ở ô nhớ 1 và bit ở ô nhớ 2. Như vậy chúng ta nhận thấy rằng
ở máy thu trước khi nhận được một bit nào đó chúng ta có 2 bit kiểm tra được
tạo ra từ bit này. Nếu trong khi thu chỉ có 1 bit lỗi còn các bit khác là tốt sẽ có
sự tác động về giá trị của bit và bằng phương pháp theo luật số nhiều chúng ta
có thể sửa được bit lỗi.
Giả sử các bit trong thanh ghi là : a, b, c, d, e... và chúng ta xét bit i các bit
được đưa ra như sau : a; e ⊕i; b; f ⊕j; c; g ⊕k; d; h ⊕l; e; i ⊕m; f; j ⊕n; g;
k⊕o; h; l⊕p; i ...Vậy trước khi bit i được đưa ra thì các bit kiểm tra e ⊕i;
i⊕m; được tạo ra. Mã này phù hợp trong các hệ thống vô tuyến và các ứng
dụng khác. Máy thu có thể sửa được các lỗi ngẫu nhiên, (hình 1.13) mô tả quá
trình giải mã ở máy thu. Các bit tin được đưa đến nhánh trên, các bit kiểm tra

được đưa đến nhánh dưới của bộ giải mã. Ta xét tại thời điểm bit tin i, trước
bit tin i ta có bit kiểm tra i ⊕m và i ⊕e cùng thời gian đó bit tin m cũng được
đưa đến bộ giải mã, máy thu sẽ thực hiện i⊕m; i⊕e, trên sơ đồ điểm 1 và hai
14
K1 C¸c bit kiÓm tra K2
h
g f e d c b a
+
kết quả này được so sánh tương ứng với bit kiểm tra i⊕m và i⊕e mà máy thu
đã thu được ở nhánh dưới. Kết quả việc so sánh nếu bit tin i không có lỗi thì
tại điểm 3 và điểm 4 (đầu vào của mạch AND) sẽ cho giá trị “0” đầu ra mạch
AND (điểm 5) sẽ có giá trị “0” như thế bit tin i được dịch chuyển trong bộ ghi
dịch mà giá trị không bị thay đổi. Ngược lại nếu bit tin i có lỗi thì việc so sánh
như trên làm cho đầu ra mạch AND có giá trị 1 và bit tin trước khi dịch
chuyển sang ô nhớ tiếp theo sẽ bị thay đổi giá trị, tức là lỗi đã được sửa. Bộ
mã hoá và giải mã HAGELBERGER có thể sửa được một số lỗi liên tiếp. Bộ
mã hoá và giải mã loại này thực hiện khá đơn giản nên nó được ứng dụng
trong thông tin truyền số liệu nói chung
và trong truyền số liệu trên kênh sóng
ngắn nói riêng.






1.2 Các phương
thức điều chế và giải điều chế tín hiệu.
Tín hiệu đầu ra của thiết bị đầu cuối số liệu là tín hiệu số. Tức là
chuỗi xung điện tương ứng với chuỗi các số “0”, ”1” . Chuỗi xung này không

15
các
bit
mang
tin
m
i
i + m
e
e + i
các bit
kiểm tra
4
5
3
2
1
Hình 1.13 Bộ giải mã HAGELBERGER
trực tiếp truyền vào kênh thoại có giải tần từ 300Hz đến 3400 Hz được, vì thế
khi truyền số liệu trên kênh thoại phải thực hiện điều chế ở đầu phát
(Mudulation) để chuyển thành tín hiệu tương tự (Analog), và giải điều chế ở
đầu thu (Demodulation) để trở về tín hiệu số cho thiết bị đầu cuối (máy tính).
Hai quá trình điều chế và giải điều chế do Modem đảm nhiệm. Thường người
ta thực hiện điều chế tín hiệu điều hoà hình sin, tín hiệu ít bị ảnh hưởng của
can nhiễu. Sau đây là một số phương pháp điều chế và giải điều chế sử dụng
trong kỹ thuật truyền số liệu.
1.2.1 Điều chế và giải điều chế biên độ(Amplitude Shift Keying: ASK).
Phương pháp này là phương pháp điều chế đơn giản nhất. Bản chất của
phương pháp này là biên độ của sóng mang được tắt (off) hoặc mở (on) tuỳ
thuộc vào mức tín hiệu số có mức “0” hay mức “1”.

Ta có tín hiệu số : S(t) = ( 0, 1)
Tín hiệu tải hình sin :
Tín hiệu sau điều biên có dạng:
Do S(t)=(0 hoặc 1) nên:
Quá trình đó được thể hiện ở dưới đây:

16
( )
( )
000
tcosAtf0
ϕ
+
=
ω
)cos(
000
ϕω
+=
tAf
ASK





=
)(
0
0

)(
t
f
tf
ASK
Hình 1.14 Biểu đồ thời gian quá trình điều chế ASK
Đầu thu, để giải điều chế dùng mạch tách sóng biên độ hoặc tách sóng
nhân để khôi phục thông tin nhận được. Nếu sử dụng điều biên nhiều mức có
thể nâng cao được tốc độ lên nhưng do tín hiệu bị suy giảm trên đường truyền
sẽ rất khó tách tín hiệu. Trong kênh thông tin biên độ tín hiệu bị ảnh hưởng
rất lớn của can nhiễu, mặt khác tốc độ của tín hiệu điều biên không thể nâng
cao được do bị hạn chế bởi dải tần của kênh. Chính vì thế mà phương pháp
điều chế này ít được ứng dụng trong thực tế, muốn khắc phục thì người ta
điều biên nhiều mức.
1.2.2 Điều chế và giải điều chế tần số (Frequency Shift Keying:FSK).
* Điều chế tần số: Tần số của tín hiệu sóng mang được thay đổi tuỳ theo sự
thay đổi của mức tín hiệu số, cụ thể là có hai giá trị tần số sóng mang ứng với
hai mức tín hiệu số. Tần số cao ứng với mức logic 1 (Mark), tần số thấp ứng
với mức logic 0 (Space) hoặc ngược lại. Tất nhiên hai tần số này phải nằm
trong dải từ 300Hz đến 3400Hz (dải thông của kênh thoại).
Giả thiết giải tin có dạng:
17
t
t
t
0
11
f(t)
f
0

(t)
f
ASK
(t)
)1.1(
))(cos()(
0
tAtf
ϕ
=
Trong đó: ϕ(t) là pha tức thời của dao động
Tần số tức thời được tính:
Và pha tức thời:
Giả thiết S(t)=(0 hoặc 1) là hàm tin, ta có: ω
tt
=ω
0
+ ∆ω.S(t) (1.4)
Theo (1.3) có:
Tần số f=1/Tx=1/2tx; Tần số góc Ω = 2πF=π/tx =>tx

= π/Ω
Gọi f
1
là tần số của tải tin ứng với xung (+), ta có: f
1
=f
0
+∆f
Gọi f

2
là tần số của tải tin ứng với xung (-), ta có: f
1
=f
0
- ∆f
∆f: gọi là độ dịch tần.
Gọi θ(t) là sự thay đổi pha của tải tin so với ω
0
t, ta có:
θ(t)= ϕ(t)- ω
0
t = ∆ω.t
Trong đó m=∆ω / Ω = ∆f / f gọi là chỉ số điều tần
Tín hiệu sau điều chế có dạng:
F
FSK
= Acos(ω
0
t + θ(t))= A.cosω
0
t .cosθ(t) - A.sinω
0
t.sinθ(t)
Như vậy tốc độ Vx tỷ lệ thuận với khoảng cách giữa 2 vạch phổ cho nên
việc chuyển đổi tốc độ trong Modem FSK là rất khó.
* Giải điều
chế: Để
18
tmt

Ω=Ω
Ω
∆
=
.
ω
(1.2)

)(
dt
td
tt
ϕ
ω
=
(1.3)
0
1
0
)()(
ϕεεωϕ
+=
∫
dt
tt
∫
∆+=∆+=
t
ttdtSt
0

))(.()(
)5.1(
00
ωωεωωϕ
f
FSK
(t)
s(t)
t
x
Tx
t
t
Hình 1.15 Tín hiệu điều tần FSK
giải điều chế ta có thể dùng các phương pháp là: dùng mạch tách sóng vi phân
và dùng mạch cộng hưởng độc lập.
+ Phương pháp dùng mạch tách sóng vi phân:
Hình 1.16 Tách sóng vi phân
Nguyên lý làm việc:
Giả sử f=A.cos[ϕ(t)]
Trong đó: ϕ(t)=ωt + ϕ
0
=[(ω
0
+ ∆ω)t + ϕ
0
]
Suy ra f = -Asinϕ(t). ϕ′(t)=-A.sinϕ(t)[ ω
0
+ ∆ω.S(t)]

Thành phần tín hiệu sau bộ tách sóng là: A.∆ω.S(t) đó chính là dãy xung
tín hiệu sau giải điều chế.
+ Phương pháp dùng mạch cộng hưởng độc lập:
Hình 1.17 Mạch cộng hưởng độc lập
Tín hiệu điều chế tần số (f
FSK
) bao gồm 2 tần số f
1
và f
2
được đưa đến 2
mạch cộng hưởng tương ứng. Sau khi nắn, qua lọc và được đưa đến mạch
khuếch đại quyết định, đầu ra chúng ta có S*(t) chính là chuỗi số liệu cần thu.
Phương pháp này có ưu điểm là tham số của tín hiệu sóng mang ít bị ảnh
hưởng bởi can nhiễu cho nên độ tin cậy của tin tức khá cao, nhưng tốc độ
truyền vẫn bị hạn chế bởi độ rộng băng tần kênh thoại.
19
f
FSK
(t)
Vi ph©n
Bé läc th«ng
thÊp

s*(t)

s*(t)

f
FSK

(t)
Cộng hưởng
f
1
Bộ lọc thông
thấp
Cộng hưởng
f
2
Bộ lọc thông
thấp
Trong thực tế yêu cầu truyền số liệu với tốc độ cao là rất cần thiết. Do đó
người ta đã nghiên cứu những phương pháp điều chế phù hợp hơn, một trong
các phương pháp đó là điều chế pha.
1.2.3 Điều chế và giải điều chế pha(Phase Shift Keying: PSK)
Tốc độ số liệu (Data rate), hay còn được gọi là tốc độ bit đơn vị tính là
bit/giây (bps): là số bit thông tin được truyền đi trong 1 giây.
Tốc độ điều chế (Modulation rate), hay còn được gọi là tốc độ baud, đơn
vị là baud. Khi áp dụng các phương pháp điều chế thì tốc độ baud là số chu kỳ
điều chế trong 1 giây. Khi truyền số liệu trên kênh thoại, do sự hạn chế của
dải thông, thường tốc độ điều chế tối đa được dùng là 2400 baud.
Phương pháp điều pha là dùng dãy tín hiệu số để điều chế tham số pha của
sóng mang.
Giả thiết tín hiệu sóng mang là: f
0
(t) = ACos(ω
0
t + ϕ)
Chuỗi xung S(t) làm thay đổi ϕ(t) một lượng là θ(t)
Ta có tín hiệu sau điều chế là: f

PSK
(t) = ACos[ω
0
t +(ϕ
0
+ θ(t))]
= ACos(ω
0
t +ϕ
0
).Cosθ(t)- ASin(ω
0
t +ϕ
0
).Sinθ(t)
Đặt S
1
(t) = A Cosθ(t), S
2
(t) = A Sinθ(t)
=> fPSK(t) = S
1
(t).Cos(ω
0
t +ϕ
0
) + S
2
(t). Sin(ω
0

t +ϕ
0
)
Ta thấy tín hiệu điều pha là tổng của 2 tín hiệu điều biên vuông góc.
• Điều pha 2 mức (Binary Phase Shift Keying: BPSK)
Nếu ta chọn: θ(t) = 0 ứng với S(t) = 1
θ(t) = π ứng với S(t) = 0
Suy ra:
Tín hiệu điều pha sẽ có dạng: f
BPSK
(t) = ± ASin(ω
0
t +ϕ
0
)
20



±=
=
A (t)S
0 )(
2
1
tS
Hình 1.18 Giản đồ thời gian giải điều chế BPSK.
Muốn giải điều chế ở đầu thu, tái tạo lại sóng mang f
0
bằng cách nhân f

BPSK
với chính nó qua mạch chia ta nhận lại f
0
.
Tín hiệu fBPSK

được nhân với f
0
sau đó cho qua bộ lọc thông thấp (LPF)
ta nhận lại chuỗi tín hiệu số.
21
1
1
f
BPSK
.f
0
f
0
S(t)
t
t
t
t
t
f
BPSK
0 0
Hình 1.19 Mạch giải điều chế BPSK
Ra

S(t)
Thu
f
PSK
Bé läc
d¶i
1/2
∆ϕ
X
X
LPF
M¹ch quyÕt
®Þnh
2f
0
• Điều pha 4 mức (Quaternary Phase Shift Keying: QPSK)
Khái niệm Modem đạt tốc độ bit (1200 bps) từ tốc độ baud (600 baud) là
khi truyền không đồng bộ, một byte được phân chia thành các cặp bit (dibit).
Ta có thể chọn 4 góc pha ứng với 4 cặp bit là:
θ(t) = 0 ứng với cặp bit 00
θ(t) = π/2 ứng với cặp bit 01
θ(t) = 3π/2 ứng với cặp bit 11
θ(t) = π ứng với cặp bit 10
S
1
(t) , S
2
(t) và tín hiệu f
QPSK
nhận giá trị theo bảng

θ(t)
S
1
(t) S
2
(t) fQPSK(t)
0 A 0
Acos (ω
0
t +ϕ
0
)
π/2
0 -A
-Asin (ω
0
t +ϕ
0
)
π
-A 0
-Acos (ω
0
t +ϕ
0
)
3π/2
0 A
Asin (ω
0

t +ϕ
0
)
Bảng 1.1 Giá trị của tín hiệu f
QPSK
, S
1
, S
2
theo θ(t)
Nếu ta chọn 4 góc pha kiểu khác là:
θ(t) = π/4 ứng với cặp bit 00
θ(t) = 3π/4 ứng với cặp bit 01
θ(t) = 5π/4 ứng với cặp bit 10
θ(t) = 7π/4 ứng với cặp bit 11
thì S
1
(t), S
2
(t) và tín hiệu f
QPSK
nhận giá trị theo bảng:
θ(t)
S
1
(t) S
2
(t) fQPSK(t)
22
π/4

A/ v2
-A/√2 Acos (ω
0
t +ϕ
0
)
3π/4 -A/√2 -A/√2 -Asin (ω
0
t +ϕ
0
)
5π/4 -A/√2 A/√2 -Acos (ω
0
t +ϕ
0
)
7π/4 A/√2 A/√2 Asin (ω
0
t +ϕ
0
)
Bảng 1.2 Giá trị của tín hiệu fQPSK, S
1
, S
2
theo θ(t)
• Điều pha vi sai (Differential Phase Shift Keying: DPSK)
Phương pháp này là một dạng PSK nhằm để khắc phục nhược điểm của
PSK là thiết bị thu cần phải biết chính xác cả tần số và pha của thiết bị phát để
khôi phục chính xác số liệu, đảm bảo không lỗi, không lấy chính luồng bit dữ

liệu để điều chế mà lấy luồng bit mô tả sự sai khác của bit này với bit trước
đó để thực hiện điều chế. Đầu thu, bộ giải điều chế chỉ cần so sánh lượng dịch
pha giữa 2 bit liên tiếp để xác định ra mã nhị phân mà không cần quan tâm
đến trị số chính xác về tần số và pha của sóng mang phát.
1.2.4 Điều chế biên độ cầu phương (Quadrature Amplitude
Modulation: QAM).
Sóng điều biên cầu phương QAM có thể nhận được bằng cách thay đổi
đồng thời 2 tham số biên độ và pha. Đây là phương pháp điều chế có hiệu quả
đối với mã nhiều mức và được dùng nhiều trên các Modem hiện đại. Một tín
hiệu hình Sin có dạng Cos(ωt + φ) có thể được biểu diễn bằng tổng của 2 hàm
lượng giác như sau:
Acos(ωt + φ) = A.Cosφ.Cosωt- A.Sinφ.Sinωt = Xi Cosωt- XqSinωt
Trong đó: Cosωt và Sinωt là các tín hiệu sóng mang hình Sin, lệch pha
nhau 90
0
, Cosφ và Sinφ là các hệ số tương ứng. Nếu chọn các hệ số thích hợp
ta có thể biểu diễn được tất cả các điểm tín hiệu điều chế nhiều mức.
23
Do Xi(t) và Xq(t) là các sóng điều biên vuông góc với nhau nên sóng thu
được sau khi kết hợp chúng được gọi là sóng điều biên cầu phương.
Thực hiện điều chế QAM như sau:

Hình 1.20 Điều chế QAM
Giải điều chế QAM

Hình 1.21 Giải điều chế QAM
Chương II.
24
Cosωt
Xq(t)

X
i
Xq
D·y bit
NhÞ ph©n
BiÕn ®æi
nèi tiÕp-
song
song
Läc thÊp
Läc thÊp
ASK
ASK
90
0
~
Xi(t)
Tín hiệu
QAM
D·y bit
nhÞ ph©n
X
i
Cosωt
+
X
q
Sinωt
ASK
Läc thÊp

ASK
90
0
~
Läc thÊp
BiÕn
®æi
song
song
nèi tiÕp
Cosωt
Xi

Xq
THIẾT BỊ MODEM
2.1 Nguyên tắc làm việc của thiết bị Modem
Modem là thiết bị truyền tin quan trọng. Nhờ nó mà các thông tin trong
máy tính được truyền dẫn đi xa, hoà nhập vào mạng truyền tin truyền thống,
tạo thành một cấu trúc thống nhất của công nghệ thông tin hiện đại. Để có thể
sử dụng Modem, chúng ta bắt đầu từ nguyên tắc làm việc của nó.
Khi khởi động, Modem ở chế độ Command Mode. Ta có thể đặt cấu hình
cho Modem bằng cách sử dụng các lệnh AT chuẩn. Lúc này chương trình ở
chế độ Intractiv (tương tác) hoặc chế độ Terminal. Sau khi nhận mỗi lệnh chỉ
định hoạt động, Modem sẽ cho lại mã kết quả để thông báo với người sử
dụng. Các lệnh có thể được đưa ra dưới dạng một chuỗi có hoặc không có dấu
trắng (space) cho dễ đọc. Còn khi thực hiện, Modem sẽ bỏ qua các dấu cách
này. Trong khi nhập lệnh có thể dùng các phím xoá (Delete), hoặc phím
Backspace để sửa lỗi. Các ký tự trong câu lệnh có thể ở dạng chữ hoa hay chữ
thường. Tất cả các lệnh đưa ra cho Modem đều bắt đầu bằng hai chử AT (mã
bắt đầu cho mỗi dòng lệnh), ngoại trừ lệnh A/ và tổ hợp lệnh thoát (+++0)

mã này được sử dụng để Modem xác định tốc độ bit và cấu trúc của dữ liệu
(bit/char, start, stop) .
Trong một dòng có thể đặt một hay nhiều lệnh, giữa các lệnh có thể đặt
dấu cách hoặc không. Dòng lệnh phải được kết thúc bằng ký tự CR (Cariage
Return : về đầu dòng) và giá trị của nó là #13. Các câu lệnh không có mã kết
thúc sẽ bị bỏ qua. Khi nhận xong mã kết thúc, các lệnh nối tiếp sau AT sẽ
được tuần tự thực hiện và Modem trả lại mã kết quả tương ứng, mỗi dòng
lệnh không được dài quá 40 ký tự nếu không sẽ bị lỗi .
2.2 Các giao thức của Modem.
2.2.1 Các giao thức điều khiển dòng dữ liệu (Flow Control Protocol).
25