Thiết kế hệ thống giám sát điều khiển thiết bị điện ứng dụng công nghệ zingbee 802 15 4 và ethernet

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
------------

VÕ THANH TÙNG

THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT
ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN ỨNG DỤNG
CÔNG NGHỆ ZIGBEE 802.15.4 VÀ ETHERNET

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

TP.Hồ Chí Minh 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
------------

VÕ THANH TÙNG

THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT
ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN ỨNG DỤNG
CÔNG NGHỆ ZIGBEE 802.15.4 VÀ ETHERNET
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
Mã số:
60.52.70

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: GS-TS. LÊ HÙNG LÂN

TP.Hồ Chí Minh 2014


i

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC
Họ và tên học viên: Võ Thanh Tùng

Năm sinh: 1986

Cơ quan công tác : Công ty TNHH cơ khí - cân điện tử - tự động Tín Thành Tiến
Khoá: 20.1
Chuyên ngành:

Kỹ Thuật Điện Tử

Cán bộ hƣớng dẫn: GS-TS. Lê Hùng Lân

Mã số:

60.52.70

Bộ môn:

Điều khiển học

1. Tên đề tài : Thiết kế hệ thống giám sát điều khiển thiết bị điện ứng dụng công
nghệ Zigbee 802.15.4 và Ethernet
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài:
Đề tài tập trung vào nghiên cứu về chuẩn Ethernet TCP/IP và chuẩn giao tiếp

mạng không dây Zigbee ứng dụng thiết kế hệ thống giám sát điều khiển thiết bị điện
qua giao diện Web server nhúng vào vi điều khiển AVR.
3. Phƣơng pháp nghiên cứu và kết quả đạt đƣợc:

 Phương pháp nghiên cứu : nghiên cứu lý thuyết về chuẩn ethernet TCP/IP,
chuẩn giao tiếp mạng không dây Zigbee và dựa trên cơ sở lý thuyết đã nghiên cứu
thiết kế hệ thống thực tế.
 Kết quả đạt được : dựa vào lý thuyết đã nghiên cứu đã áp dụng thiết kế
thành công hệ thống giám sát điều khiển thiết bị điện , báo cháy , báo trộm , đo rò
khí ga qua giao diện web server nhúng vào vi điều khiển AVR. Đề xuất các giải
pháp phát triển để có thể áp dụng mô hình đã thiết kế vào sản xuất và ứng dụng
phục vụ cuộc sống con ngƣời.
Điểm bình quân môn học: 7.08
Xác nhận của cán bộ hƣớng dẫn:

Điểm bảo vệ luận văn:
Ngày 10

tháng 5 năm 2014
Học viên

GS.TS Lê Hùng Lân
Xác nhận của bộ môn:

Võ Thanh Tùng - Cao học KTĐT K20.1

Võ Thanh Tùng

Đại học Giao thông Vận tải

ii

MỤC LỤC
TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC ......................................................................I
LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................... V
............................................................................ VII
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................ IX
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ................................................................................. IX
CHƢƠNG 1 - GIỚI THİỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN
THÔNG QUẢN LÝ GİÁM SÁT THİẾT BỊ ĐİỆN ............................................... 1
1.1 Các công nghệ truyền thông giám sát quản lý thiết bị điện .................. 1
1.1.1 Công nghệ truyền dữ liệu PLC (Power Line Communication)[15 ] .. 1
1.1.2 Công nghệ truyền dữ liệu RS485 .[ 2 ] .............................................. 2
1.1.3 Công nghệ truyền dữ liệu CAN (Controller Area Network) [ 14 ] .... 4
1.1.4 Công nghệ truyền dữ liệu mạng Zigbee/ IEE 802.15.4 [ 5 ] .............. 6
1.1.5 Công nghệ truyền dữ liệu mạng Wifi [ 16 ] ...................................... 8
1.1.6 Công nghệ truyền dữ liệu mạng Bluetooth [ 13 ] .............................. 9
1.1.7 Ƣu điểm của Zigbee [ 5 ] ................................................................. 11
1.2

............... 12

1.2.1 Giao thức TCP/IP [ 1 ] ..................................................................... 12
1.2.2 Công nghệ Ethernet [ 4 ] .................................................................. 23
1.3
1.3.1

........................................ 27
Mạng Zigbee/ IEEE 802.15.4 LR-WPAN ..................................... 27

1.3.2 Thành phần của mạng LR-WPAN ................................................... 27
1.3.3

Mô hình giao thức của ZIGBEE/IEEE802.15.4 [ 8 ] ..................... 31

1.4 Kết luận chƣơng....................................................................................... 41
CHƢƠNG 2 - HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN ........ 42
2.1 Hệ thống giám sát nhiệt độ và báo cháy ................................................ 42
2.1.1 Khái quát .......................................................................................... 42
2.1.2 Nhiệm vụ .......................................................................................... 42
2.1.3 Phân loại hệ thống báo cháy tự động ............................................... 42
2.1.4 Nguyên lý làm việc của hệ thống báo cháy tự động ........................ 44
2.1.5 Khái niệm – nhiệm vụ của đầu báo cháy ......................................... 46
2.2 Hệ thống giám sát đo rò rỉ khí ga ........................................................... 47
Võ Thanh Tùng - Cao học KTĐT K20.1

Đại học Giao thông Vận tải


iii

2.3 Hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa ................................................ 48
2.3.1 Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống ......................................................... 48
2.3.2 Kết cấu bản tin điều khiển................................................................ 48
2.3.3 Kết cấu hệ thống............................................................................... 49
2.4 Hệ thống chống trộm .............................................................................. 49
2.5 Kết luận chƣơng ...................................................................................... 52
CHƢƠNG 3 - NGHIÊN CỨU PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN GIÁM SÁT THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WEB SERVER ............................. 53

3.1 Mô hình hệ thống giám sát điều khiển thiết bị điện ............................ 53
3.2 Giới thiệu về Arduino và trình biên dịch [ 10 ] .................................... 54
3.3 Giới thiệu về linh kiện và chức năng trong mô hình .......................... 57
3.3.1 Giới thiệu về IC ATMEGA 2560 [ 12 ] ........................................... 57
3.3.2 Giới thiệu về IC DS18B20 ............................................................... 61
3.3.3 Giới thiệu về IC ATMEGA 16 [ 12 ] ............................................... 66
3.3.4

.......................................................... 70

3.3.5

R ............................................................. 72

3.3.6

-2 .................................................... 75

3.3.7

................................................. 77

3.3.8 Giới thiệu về IC W5100 [ 11 ] ......................................................... 78
3.3.9

.................................................. 83

3.3.10

............................................. 86

3.3.11 Giới thiệu IC cảm biến dòng ACS712-20 ........................................ 87
CHƢƠNG 4 - THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT THIẾT BỊ
ĐIỆN QUA WEB SERVER AVR.......................................................................... 90
4.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống ....................................................................... 90
4.2 Gới thiệu về chức năng trong mô hình ................................................. 93
4.2.1

g tâm ( ATmega2560 ) ....................................... 93

4.2.2

................................................... 94

4.2.3

................ 94

4.2.4

n Zigbee ............................................................ 94

4.2.5

................................................... 94

4.2.6

...................................................... 94

4.3 Giải thuật phần mềm .............................................................................. 94

Võ Thanh Tùng - Cao học KTĐT K20.1

Đại học Giao thông Vận tải


iv

4.3.1

........................................................... 94

4.3.2

............................................................. 97

4.3.3 Giải thuật truy cập web server ......................................................... 97
4.3.4 Giải thuật đo dòng điện xoay chiều ................................................. 99
4.3.5 Giải thuật báo trộm : ...................................................................... 101
4.3.6 Giải thuật báo cháy: ....................................................................... 102
4.4

................................................. 103

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 106
 Kết luận ................................................................................................... 106
 Hạn chế .................................................................................................... 107
 Đề xuất hƣớng phát triển của đề tài ..................................................... 107
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ 108

LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................. 109
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 110

Võ Thanh Tùng - Cao học KTĐT K20.1

Đại học Giao thông Vận tải


v

LỜI MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong những thập niên gần đây, cùng với sự phát triển vƣợt bậc của công
nghệ điện toán, các công nghệ mạng hữu tuyến và vô tuyến cũng phát triển không
ngừng và đƣợc chuẩn hóa liên tục để có thể đáp ứng các yêu cầu của ngƣời dùng
trong việc chia sẻ và quản lý thông tin một cách nhanh chóng, hiệu quả và đạt độ an
toàn cao . Sự phát triển của các thế hệ đo và điều khiển đi lên từ thế hệ cơ khí, điện,
điện tử vi mạch rời, sử dụng các vi xử lý cấp cao, máy tính nhúng với các thuật xử
lý hiện đại, có khả năng tự suy diễn, nhớ và kết nối mạng tốc độ cao. Các thiết bị hệ
thống đo điều khiển thông minh này bảo đảm kết quả đo chính xác, khử đƣợc nhiễu
và khả năng phân tích xử lý tổng hợp số liệu phong phú. Sự phát triển này đã tạo ra
những ứng dụng phong phú thiết thực phục vụ cho sản xuất và đời sống con ngƣời.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế ứng dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật để
phục vụ tối đa cho con ngƣời một cuộc sống tiện nghi - văn minh - hiện đại và an
toàn nên ý tƣởng nghiên cứu “Thiết kế hệ thống giám sát điều khiển thiết bị điện
ứng dụng công nghệ Zigbee 802.15.4 và Ethernet” đã ra đời.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Đề tài tập trung vào nghiên cứu về chuẩn ethernet TCP/IP và chuẩn giao tiếp
mạng không dây Zigbee 802.15.4 ứng dụng thiết kế hệ thống giám sát điều khiển

thiết bị điện , báo cháy , báo trộm , đo rò khí ga qua giao diện web server nhúng vào
vi điều khiển AVR.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu về chuẩn ethernet TCP/IP, nghiên cứu chuẩn giao tiếp mạng
không dây Zigbee , nghiên cứu phƣơng án ứng dụng thiết kế hệ thống giám sát điều
khiển thiết bị điện , báo cháy , báo trộm , đo rò khí ga qua giao diện web server
nhúng vào vi điều khiển AVR.

Võ Thanh Tùng - Cao học KTĐT K20.1

Đại học Giao thông Vận tải


vi

4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết về chuẩn ethernet TCP/IP, chuẩn giao tiếp mạng không
dây Zigbee , kế thừa phát triển dựa trên các nghiên cứu trƣớc trong và ngoài nƣớc ,
dựa trên cơ sở lý thuyết đã nghiên cứu áp dụng thiết kế mô hình hệ thống thực tế.
5. Nội dung của luận văn
Nội dung của luận văn đƣợc trình bày thông qua 4 chƣơng:
Chƣơng 1: Giới thiệu tổng quan về công nghệ truyền thông quản lý giám sát thiết
bị điện.
Chƣơng 2: Hệ thống giám sát và điều khiển thiết bị điện.
Chƣơng 3: Nghiên cứu phƣơng án thiết kế mô hình giám sát điều khiển thiết bị
điện từ xa qua thông qua giao diện web server.
Chƣơng 4: Thiết kế hệ thống giám sát điều khiển thiết bị điện từ xa qua thông qua
giao diện web server.

Võ Thanh Tùng - Cao học KTĐT K20.1

Đại học Giao thông Vận tải


vii

Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

Ack

Acknowledgment

Xác nhận

AES

Advance Encryption Standard

Chuẩn mã hóa cao cấp

ARP

Address Resolution Protocol

Giao thức phân giải địa chỉ

CAP

Contention Access Period

Giai đoạn tranh chấp truy cập

CBC

Cipher Block Chaining

Thuật toán mã hóa khối Chaining

CCA

Clear Channel Assessment

Đánh giá kênh truyền

CFP

Contention Free Period

Giai đoạn tranh chấp tự do

CTR

Counter

Bộ đếm

Carrier Sense Multiple Access

Phƣơng pháp tránh xung đột đa

Collision Avoidance

truy cập nhờ cảm biến sóng mang

CSMA-CA

DHCP

Dynamic Host Configuration
Protocol

Giao thức cấu hình động máy chủ

DNS

Domain Name System

Hệ thống tên miền

ED

Energy Detection

Năng lƣợng truyền

FCS

Frame Check Sequence

Chuỗi kiểm tra khung

FFD

Full Function Device

Chức năng thiết bị đầy đủ

ICMP

Internet Control Message Protocol

Giao thức điều khiển truyền tin trên
mạng

Institute of Electrical and

Viện công nghệ Điện và Điện Tử

Electronic Engineers

Mỹ

IP

Internet Protocol

Giao thức liên mạng

LAN

Local Area Network

Mạng cục bộ

LQI

Link Quality Indication

Chỉ số chất lƣợng đƣờng truyền

MAC

Medium Access Control

IEEE

Võ Thanh Tùng - Cao học KTĐT K20.1

Điều khiển truy nhập môi trƣờng
mạng

Đại học Giao thông Vận tải


viii

MFR

MAC Footer

Cuối khung MAC

MHR

MAC Header

Đầu khung MAC

MIC

Message Integrity

Mã hóa tin nguyên vẹn

MPDU

MAC Protocol Data Unit

Giao thức dữ liệu MAC

NWK

Network Layer

Tầng mạng

PAN ID

PAN identifier

Chỉ số nhận dạng cá nhân

PHR

PHY Header

Chứa thông tin độ dài khung

PHY

Physical Layer

Tầng vật lý

PLME

Physical Layer Management

Quản lý tầng vật lý

PPDU

PHY Protocol Data Unit

Đơn vị số liệu giao thức PHY

QoS

Quality of Service

Chất lƣợng dịch vụ

RARP

Reverse Address Resolution
Protocol

Giao thức phân giải ngƣợc địa chỉ

RFD

Reduced Function Device

Giảm chức năng thiết bị

RREQ

Route Reply Packet

Route trả lời packet

SAP

Service Access Point

Điểm truy nhập dịch vụ

SHR

Synchronization Header

Đồng bộ hóa tiêu đề

SNR

Signal to Noise Ratio

Tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu

SPI

Serial Peripheral Interface

TCP

Transmission Control Protocol

UDP

User Datagram Protocol

WAN

Wide Area Networks

WPAN

Wireless Personal Area Network

Võ Thanh Tùng - Cao học KTĐT K20.1

Giao diện nối tiếp với thiết bị ngoại
vi
Giao thức điều khiển truyền thông
Giao thức truyền nhận dữ liệu dƣới
dạng các gói tin
Mạng diện rộng
Mạng cá nhân không dây

Đại học Giao thông Vận tải


ix

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Số

Tên bảng

hiệu

Trang

1.1

Tóm tắc các thông số chuẩn RS485

3

1.2

Một số loại cáp truyền Ethernet thông dụng

23

1.3

Băng tần và tốc độ dữ liệu

32

1.4

Kênh truyền và tần số

32

3.1
3.2

-2

77

Chức năng các chân GLCD 64*128

85

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Số hiệu

Tên hình vẽ

Trang

1.1

Truyền một mã ASCII theo chuẩn RS485

4

1.2

Thống kê về sự phát hiện lỗi khung truyền CAN

5

1.3

Kiến trúc giao thức TCP/IP

13

1.4

Cấu trúc gói dữ liệu TCP/IP

17

1.5

Cấu trúc gói tin IP

17

1.6

Cấu trúc gói tin TCP

19

1.7

Thiết lập kết nối TCP

22

1.8

Kết thúc kết nối TCP

22

1.9

Cấu trúc khung MAC theo IEEE 802.3/ Ethernet

25

1.10

Cấu trúc liên kết mạng

28

1.11

Cấu trúc mạng hình sao

28

1.12

Cấu trúc mạng mesh

29

1.13

Cấu trúc mạng hình cây

30

Võ Thanh Tùng - Cao học KTĐT K20.1

Đại học Giao thông Vận tải

x

1.14

Mô hình giao thức của ZigBee

31

1.15

Băng tần hệ thống của Zigbee

32

1.16

Định dạng khung PPDU

34

1.17

Cấu trúc siêu khung

35

1.18

Định dạng khung MAC

37

1.19

Khung tin mã hóa tầng MAC

39

1.20

Khung tin mã hóa tầng mạng

40

2.1

48

2.2

Hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa

49

2.3

Hệ thống chống trộm tiêu biểu

50

2.4

Cảm biến từ phát hiện mở cửa

51

2.5

Cảm biến chuyển động PIR

52

3.1

Mô hình của hệ thống điều khiển và giám sát từ xa

53

3.2

Giao diện phần mềm Arduino IDE

56

3.3

Sơ đồ khối của ATmega2560

59

3.4

Sơ đồ chân ATmega2560

61

3.5

Dạng đóng vỏ và bề ngoài của cảm biến DS18B20

62

3.6

Nội dung dãy mã 64-bit trên bộ nhớ ROM

63

3.7

Sơ đồ khối vi điều khiển AVR

69

3.8
3.9

71

ân PCF8885

72

3.10

73

3.11

74

3.12

75

3.13

Sơ đồ cảm biến rò rỉ khí ga MQ2

76

3.14

78

3.15

78

3.16

Phƣơng pháp kết nối TCP

Võ Thanh Tùng - Cao học KTĐT K20.1

81

Đại học Giao thông Vận tải


xi

3.17

Phƣơng pháp kết nối trực tiếp

82

3.18

Phƣơng pháp kết nối gián tiếp

82

3.19

Phƣơng pháp kết nối SPI

83

3.20

GLCD 128x64

84

3.21

87

4.1

90

4.2

90

4.3

91

4.4

91

4.5

92

4.6

93

4.7

trung tâm

96

4.8

97

4.9

98

4.10

Thuật toán đo dòng điện xoay chiều 50 Hz

100

4.11

Thuật toán chế độ báo trộm

101

4.12

Thuật toán báo cháy

102

4.12

Thuật toán báo cháy

103

4.13

Kết quả ping tới web server AVR

104

4.14

105

4.15

105

4.16

Mô hình thực tế

Võ Thanh Tùng - Cao học KTĐT K20.1

106

Đại học Giao thông Vận tải


1

CHƢƠNG 1- GIỚI THİỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN
THÔNG QUẢN LÝ GİÁM SÁT THİẾT BỊ ĐİỆN

Trong chƣơng này, chúng ta sẽ tìm hiểu về một công nghệ truyền thông
quản lý giám sát thiết bị điện từ xa. Ƣu điểm nổi bật của công nghệ Zigbee so
với các công nghệ khác. Tìm hiểu về mạng ethernet, giao thức TCP/IP, tổng
quan về mạng và giao thức của Zigbee.
1.1 Các công nghệ truyền thông giám sát quản lý thiết bị điện
1.1.1 Công nghệ truyền dữ liệu PLC (Power Line Communication) [ 15 ]
 Hệ thống đo lƣờng, giám sát, điều khiển trên đƣờng dây điện lực
Khởi đầu của công nghệ truyền thông tin trên đƣờng dây điện lực là hệ
thống hỗ trợ đọc công tơ điện. Sau đó hệ thống này đƣợc phát triển bổ sung thêm
các chức năng giám sát, cảnh báo và điều khiển. Từ chức năng ban đầu là tự động
đọc số công tơ, ghi lại và chuyển số liệu về trung tâm, các chức năng giám sát hoạt
động, cảnh báo và điều khiển đã đƣợc phát triển.
Ở Việt Nam hiện nay, ngƣời sử dụng internet gia đình có thể kết nối
thông qua đƣờng dây điện thoại (tốc độ chậm 56Kbps) hoặc qua ADSL (chi phí tuy
có giảm nhƣng vẫn ở mức cao). Vì thế, PLC sẽ có thể là 1 lựa chọn tốt vì những ƣu
điểm sau:
Cung cấp khả năng kết nối tới mạng truy nhập, đây là một tính năng

rất hấp dẫn của PLC.
Cung cấp tốc độ truy cập dữ liệu cao (10 - 45Mbps) trong dải tần
(1,7 - 30Mhz).
Tuy nhiên đứng về mặt đƣờng truyền thì đƣờng dây điện không phải
đƣợc thiết kế để truyền tải thông tin vì vậy kỹ thuật PLC ra đời chính là để giải
quyết vấn đề này.
Hiện nay, PLC chia làm hai lớp chính PLIC và PLOCcheettitPLIC
(Powerline Indoor Telecoms)

Võ Thanh Tùng - Cao học KTĐT K20.1

Đại học Giao thông Vận tải


2

Đây chính là công nghệ PLC để sử dụng trong nhà, tức là chúng ta có
thể sử dụng mạng điện lƣới trong nhà để thiết lập một mạng trao đổi thông tin giữa
các thiết bị dùng trong nhà với nhau.
PLOC (Powerline Ourdoor Telecoms)
Đây là kỹ thuật PLC sử dụng để trao đổi thông tin giữa các trạm điện với
nhau và với mạng gia đình. BPL chính là ứng dụng của PLOC có khả năng cung
cấp cho ngƣời sử dụng khả năng truy cập Internet băng rộng với tốc độ vƣợt trội so
với ADSL (40Mbps).
Phân chia tần số
Theo tiêu chuẩn của châu Âu năm 1991(EN 50065-1 standard) xác định
chuẩn tín hiệu trên đƣờng hạ thế nằm trong khoảng từ 3Khz tới 148,5Khz (băng tần
không cần đăng ký). Trong băng tần này đƣợc chia thành 5 băng con. Trong đó, hai
băng đầu 3 - 9 và 9 - 95Khz là dành cho nhà cung cấp điện lực và ba băng còn lại
dành cho khách hàng. Băng A, sóng mang có thể từ 9Khz tới 95Khz dùng cho việc

trao đổi thông tin giữa khách hàng và nhà cung cấp. Băng C đƣợc dùng cho khách
hàng sử dụng các giao thức truy nhập, băng B cũng đƣợc dùng cho khách hàng tuy
nhiên không có giao thức truy nhập nên có thể coi băng này là băng thông tin tự do.
Các hệ thống PLC hoạt động ở dải tần đến 30MHz đƣợc xem xét nhƣ là hệ thống
PLC băng rộng.
1.1.2 Công nghệ truyền dữ liệu RS485 .[ 2 ]
Chuẩn RS485 đƣợc hình thành cho việc thu nhận dữ liệu ở khoảng cách xa.
Những đặc điểm nổi trội của RS485 là nó có thể hỗ trợ một mạng lên tới 32 trạm
thu phát trên cùng một đƣờng truyền tốc độ có thể lên tới 11.520.000 baud cho
khoảng cách là 4000 feet (1200m).Với kiểu truyền cân bằng và các dây đƣợc xoắn
lại với nhau nên khi nhiễu xảy ra thì 2 dây nhiễu giống nhau. Điều này làm cho điện
áp sai lệch giữa 2 dây thay đổi không đáng kể nên tại nơi thu vẫn thu đƣợc tín hiệu
đúng nhờ tính năng đặc biệt của bộ thu đã loại bỏ nhiễu.

Võ Thanh Tùng - Cao học KTĐT K20.1

Đại học Giao thông Vận tải


3

Bảng 1.1. Tóm tắc các thông số chuẩn RS485
Thông số

Điều kiện

Min
1.5
-1.5

Max
6
-6

Đơn vị
V
V

Áp ngõ ra điều khiển khi có tải

RL=100Ω

1.5
-1.5

5
-5

V
V

Dòng ngắn mạch ngõ ra điều khiển

1 ngõ ra nối
với điểm chung

±250

mA

Thời gian cạnh lên ngõ ra điều khiển

RL=54Ω
CL=50pF

30

% độ rộng bit

Áp kiểu chung điều khiển

RL=54Ω

±3

V

Ngƣỡng nhạy thu vào

-7V≤VCM≤12V

±200

mV

12

V

Áp ngõ ra điều khiển khi hở mạch

Phạm vi áp kiểu chung thu vào

-7

Tổng trở ngõ vào phía thu

12

kΩ

 Một số vấn đề liên quan đến RS485
Truyền dẫn cân bằng
Hệ thống truyền dẫn cân bằng gồm có hai dây tín hiệu A,B nhƣng không có
dây mass..Sở dĩ đƣợc gọi là cân bằng do tín hiệu trên 2 dây A,B ngƣợc mức logic.
Mức tín hiệu
Với hai dây A,B truyền dẫn cân bằng, tín hiệu mức cao TTL đƣợc quy định
VAB > ± 200mV. Nếu điện áp VAB mà nằm trong khoảng -200mV < VAB <
200mV thì tín hiệu lúc này đƣợc xem rơi vào vùng bất định. Điện thế của mỗi dây
tín hiệu so với mass bên thu phải nằm trong khoảng -7V đến +12V.
Trở kháng đặc tính cặp dây xoắn
Phụ thuộc vào hình dáng và chất liệu cách điện của dây mà nó sẽ có 1
trở kháng đặc tính (Characteristic impedence-Zo), điều này thƣờng đƣợc chỉ rõ bởi
nhà sản xuất. Theo nhƣ khuyến cáo thì trở kháng đặc tính của đƣờng dây vào
khoảng từ 100 - 120Ω nhƣng không phải lúc nào cũng đúng nhƣ vậy.
Điện trở đầu cuối (Terminating Resistor ) là điện trở đặt tại 2 điểm tận
cùng kết thúc của đƣờng truyền. Giá trị của điện trở đầu cuối lí tƣởng là bằng giá trị
trở kháng của dây xoắn thƣờng khoảng 100 – 120 Ω.

Võ Thanh Tùng - Cao học KTĐT K20.1

Đại học Giao thông Vận tải


4

Cách thức truyền mã ASCII theo chuẩn RS 485

1. Truyền một mã ASCII theo chuẩn RS485
Bình thƣờng đƣờng truyền rãnh ( Idle line ) sẽ ở mức cao, VAB > 200mV. Tín
hiệu TX Control cho phép phát tín hiệu đi . Mỗi bít tín hiệu TXD phát đi sẽ đƣợc biểu
diễn tƣơng ứng với dạng tín hiệu VAB theo chuẩn RS485. Bít 1 tƣơng ứng với VAB
dƣơng, bít 0 tƣơng ứng với VAB âm. Sau khi phát đi đủ 10 bít thì đƣờng truyền lại lên
mức cao báo hiệu trạng thái rãnh của đƣờng truyền.
1.1.3 Công nghệ truyền dữ liệu CAN (Controller Area Network) [ 14 ]
 CAN ( Controller Area Network : Mạng điều khiển khu vực) là giao thức
giao tiếp có khung truyền dữ liệu lớn với độ ổn định, bảo mật và đặc biệt chống
nhiễu cực kỳ tốt. CAN đƣợc phát triển đầu tiên bởi nhà cung cấp phụ tùng xe ô tô
của Đức (Robert Bosch) vào giữa những năm 80. Nhằm thỏa mãn nhu cầu ngày
càng nhiều của khách hàng trong vấn đề an toàn, tiện nghi bên cạnh đó để tuân theo
yêu cầu việc giảm bớt ô nhiễm và tiêu thụ năng lƣợng.
 Ngành công nghiệp ô tô đã phát triển rất nhiều hệ thống điện tử nhƣ : hệ
thống chống trƣợt bánh xe, bộ điều khiển động cơ, bộ điều hòa nhiệt độ, bộ đóng
cửa …với mục đích chính là làm cho những hệ thống của ô tô trở nên an toàn, ổn
định và tiết kiệm nhiên liệu, đồng thời giảm thiểu việc đi dây chằng chịt, đơn giản
hóa hệ thống, tiết kiệm chi phí sản xuất thì CAN đã đƣợc phát triển.
 Ngày nay, CAN đã đƣợc chuẩn hóa thành tiêu chuẩn ISO118989 ; và từ
Võ Thanh Tùng - Cao học KTĐT K20.1

Đại học Giao thông Vận tải

5

năm 1991, CAN có chuẩn phát triển cuối cùng là Version 2.0 ( gồm : Version 2.0A
và Version 2.0B ) hầu nhƣ mọi nhà sản xuất chíp lớn nhƣ : Intel, NEC, Siemens,
Motorola, Maxim IC, Fairchild, Microchip, Philip, Texas Intrument, Tmicro…..đều
sản xuất rachip CAN, hoặc có tích hợp CAN vào thành ngoại vi ( Peripheral ) của vi
điều khiển. Do đó việc thực hiện chuẩn CAN trở nên cực kỳ đơn giản, rút ngắn thời
gian thiết kế và chi phí thực hiện rẻ.
 Điểm nổi trội nhất ở chuẩn CAN là tính ổn định và an toàn (Reliability
and Safety) nhờ cơ chế truy cập chống xung đột đƣờng truyền khá thông minh :
CSMD (Carrier sense Multiple Access/ Collision Detecsion ) và cơ chế phát hiện ,
xử lý lỗi cực mạnh, nên tất cả lỗi hầu nhƣ đƣợc phát hiện. Theo thống kê, xác xuất
để một khung truyền của CAN bị lỗi mà không đƣợc phát hiện

Hình 1.2. Thống kê về sự phát hiện lỗi khung truyền CAN
Nghĩa là : giả sử 0.7 giây môi trƣờng tác động lên đƣờng truyền CAN làm lỗi
1 bit dữ liệu tốc độ truyền 500kbit/s hoạt động 8h/ ngày và 365 ngày/năm thì trung
bình 1000 năm có một khung truyền bị lỗi mà không đƣợc phát hiện.
 Mạng CAN thuộc hệ thống dựa vào bức điện ( adress base system )
Những hệ thống dựa vào địa chỉ thì mỗi nốt mạng đƣợc gán một địa chỉ
nhất định nên khi có thêm hay bớt một nhóm nốt trong hệ thống buộc phải thiết kế
lại tốn thời gian và chi phí.
Những hệ thống dựa vào bức điện sẽ có tính mở hơn vì mỗi loại bức điện
( Message ) sẽ đƣợc gán một số căn cƣớc. Khi thêm bớt một nốt hay nhóm nốt cũng
không làm ảnh hƣởng đến cả hệ thống. Có thể có nhiều nốt cùng nhận bức điện và
cùng thực hiện tác vụ ( task ) hay thực hiện những công việc khác nhau, hoặc cũng có

Võ Thanh Tùng - Cao học KTĐT K20.1

Đại học Giao thông Vận tải


6

thể không làm gì cả…Do đó, hệ thống điều khiển phân bố dựa trên mạng CAN có
tính mở và linh hoạt dễ dàng thay đổi mà không thiết kế lại hệ thống.
Ngoài ra CAN còn dùng để truyền dữ liệu lớn (Trong khung truyền có
thể chứa 0 đến 8 byte dữ liệu ) có tốc độ tƣơng đối cao ( 1Mbyte o khoảng cách
40 m ) ổn định đáp ứng thời gian thực trong nhiều môi trƣờng khác nhau.
Các chuẩn Fieldbus : DeviceNet, CAN open, J1939….thƣờng dùng trong
công nghiệp là chuẩn CAN mở rộng ( lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu của các chuẩn
này là CAN ).
Đó là tất cả lý do CAN đƣợc mở rộng trong nhiều ngành công nghiệp
khác ngoài ngành ô tô : máy công nghiệp, tàu ngầm, dụng cụ y khoa , dây chuyền sản
xuất tự động …và trở thành giao thức giao tiếp phổ biến.
1.1.4 Công nghệ truyền dữ liệu mạng Zigbee/ IEE 802.15.4 [ 5 ]
 Đặc điểm của công nghệ ZigBee là tốc độ truyền tin thấp, tiêu hao ít
năng lƣợng, chi phí thấp và là giao thức mạng không dây hƣớng tới các ứng dụng
điều khiển từ xa và tự động hóa.Tổ chức IEEE 802.15.4 bắt đầu làm việc với
chuẩn tốc độ thấp đƣợc một thời gian ngắn thì tiểu ban về ZigBee và tổ chức IEEE
quyết định sát nhập và lấy tên ZigBee đặt cho công nghệ mới này. Mục tiêu của
công nghệ ZigBee là nhắm tới việc truyền tin với mức tiêu hao năng lƣợng nhỏ và
công suất thấp cho những thiết bị chỉ có thời gian sống từ vài tháng đến vài năm mà
không yêu cầu cao về tốc độ truyền tin nhƣ Bluetooth. Một điều nổi bật là ZigBee
có thể dùng đƣợc trong các mạng mắt lƣới (mesh network) rộng hơn là sử dụng
công nghệ Bluetooth. Các thiết bị không dây sử dụng công nghệ ZigBee có thể dễ
dàng truyền tin trong khoảng cách 10-75m tùy thuộc và môi trƣờng truyền và mức
công suất phát đƣợc yêu cầu với mỗi ứng dụng. Tốc độ dữ liệu là 250kbps ở dải

tần 2.4GHz (toàn cầu), 40kbps ở dải tần 915MHz (Mỹ+Nhật) và 20kbps ở dải tần
868MHz(Châu Âu).
 Các nhóm nghiên cứu Zigbee và tổ chức IEEE đã làm việc cùng nhau để
chỉ rõ toàn bộ các khối giao thức của công nghệ này. IEEE 802.15.4 tập trung
nghiên cứu vào 2 tầng thấp của giao thức (tầng vật lý và tầng liên kết dữ liệu).

Võ Thanh Tùng - Cao học KTĐT K20.1

Đại học Giao thông Vận tải


7

Zigbee còn thiết lập cơ sở cho những tầng cao hơn trong giao thức (từ tầng mạng
đến tầng ứng dụng) về bảo mật, dữ liệu, chuẩn phát triển để đảm bảo chắc chắn rằng
các khách hàng dù mua sản phẩm từ các hãng sản xuất khác nhau nhƣng vẫn theo
một chuẩn riêng để làm việc cùng nhau đƣợc mà không tƣơng tác lẫn nhau.


Hiện nay thì IEEE 802.15.4 tập trung vào các chi tiết kỹ thuật của tầng

vật lý PHY và tầng điều khiển truy cập MAC ứng với mỗi loại mạng khác nhau
(mạng hình sao, mạng hình cây, mạng mắt lưới). Các phƣơng pháp định tuyến đƣợc
thiết kế sao cho năng lƣợng đƣợc bảo toàn và độ trễ trong truyền tin là ở mức
thấp nhất có thể bằng cách dùng các khe thời gian bảo đảm (GTSs_guaranteed
time slots) . Tính năng nổi bật chỉ có ở tầng mạng Zigbee là giảm thiểu đƣợc sự
hỏng hóc dẫn đến gián đoạn kết nối tại một nút mạng trong mạng mesh. Nhiệm
vụ đặc trƣng của tầng PHY gồm có phát hiện chất lƣợng của đƣờng truyền (LQI)
và năng lƣợng truyền (ED), đánh giá kênh truyền (CCA), giúp nâng cao khả năng
chung sống với các loại mạng không dây khác.

 Một hệ thống ZigBee/IEEE802.15.4 gồm nhiều phần tạo nên. Phần cơ bản
nhất tạo nên một mạng là thiết bị có tên là FFD (full-function device), thiết bị này
đảm nhận tất cả các chức năng trong mạng và hoạt động nhƣ một bộ điều phối
mạng PAN. Ngoài ra còn có một số thiết bị đảm nhận một số chức năng hạn chế
có tên là RFD (reduced-function device). Một mạng tối thiểu phải có 1 thiết bị FFD,
thiết bị này hoạt động nhƣ một bộ điều phối mạng PAN.
 FFD có thể hoạt động trong ba trạng thái : là điều phối viên của toàn mạng
PAN (personal area network), hay là điều phối viên của một mạng con hoặc đơn
giản chỉ là một thành viên trong mạng. RFD đƣợc dùng cho các ứng dụng đơn giản,
không yêu cầu gửi lựợng lớn dữ liệu. Một FFD có thể làm việc với nhiều RFD hay
nhiều FFD, trong khi một RFD chỉ có thể làm việc với một FFD.

Võ Thanh Tùng - Cao học KTĐT K20.1

Đại học Giao thông Vận tải


8

1.1.5 Công nghệ truyền dữ liệu mạng Wifi [ 16 ]
 Đôi nét về sự ra đời và phát triển của công nghệ Wifi
WiFi đƣợc nhiều ngƣời cho rằng là viết tắt của Wireless-Fidelity. Tuy nhiên
không phải mọi ngƣời điều đồng ý về điều đó. Wifi là tên viết ngắn gọn thƣờng
dùng để chỉ công nghệ IEEE 802.11. Các dự án của IEEE đƣợc chia ra làm nhiều dự
án nhỏ hơn cho những nhóm làm việc độc lập phát triển và nghiên cứu các chuẩn,
những vấn đề cần thiết, những lỗi xảy ra. Một trong những dự án nhỏ của dự án 802
là dự án IEEE 802.3 là nhóm làm việc tạo ra chuẩn hóa cho Ethernet. 802.4 là nhóm
làm việc nhằm tạo ra chuẩn Token Bus và nhóm 802.11 nhằm tạo ra chuẩn hóa cho
Wireless LAN ( Local Area Network ). Số hiệu đƣợc gán cho mỗi nhóm đƣợc đặt
tên không theo thứ tự nào cả.

Dự án phát triển mạng nội bộ không dây WLAN ( Wireless Local Area
Network ) đƣợc bắt đầu năm 1990. Mục đích của dự án này là nhằm xây dựng một
cách thức kết nối không dây giữa những thiết bị ( station ) cố định hoặc di động mà
đòi hỏi sự thiết lập nhanh chóng trong một khu vực cục bộ bằng cách sử dụng
những bang tần khác nhau. Vào năm 2001, chuẩn quốc tế đầu tiên về mạng 802.11
đã đƣợc công bố.
 Các chuẩn WLAN hiện nay :
IEEE 802.11 : là chuẩn gốc của WLAN và là chuẩn có tốc độ thấp nhất
trong cả hai kỹ thuật dựa trên tần số radio và tần số ánh sáng.
IEEE 802.11b : có tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn chuẩn này đƣợc gọi
là Wifi bởi tổ chức Wireless Ethernet Compatibilyti Alliance ( WECA ). Tốc độ dự
liệu lý thuyết là 11Mbps ( Megabit per second ). Trên thực tế tốc độ lớn nhất có thể
đạt là 6 Mbps với vùng phủ sóng tầm 300m trong môi trƣờng không vật cản (
outdoor). Băng tần sử dụng là 2,4 GHz(cùng bang tần với Bluetooth và microwave).
IEEE 802.11a : có tốc độ truyền cao hơn 802.11b ( 54 Mbps lý thuyết
và tầm 30 Mbps lớn nhất có thể trong thực tế ) nhƣng không có tính tƣơng thích
ngƣợc và sử dụng tần số 5GHz

Võ Thanh Tùng - Cao học KTĐT K20.1

Đại học Giao thông Vận tải


9

IEEE 802.11g : là chuẩn dựa trên chuẩn 802.11 có tốc độ truyền ngang
với 802.11a, có khả năng tƣơng thích với 802.11b. Chuẩn này hoạt động trên tầng
số 2.4GHz.
IEEE 802.11n :chuẩn này sử dụng MIMO-OFDM để tăng tốc độ truyền
lên tầm 100Mbps.

IEEE 802.11f : chuẩn này định nghĩa các giao thức cho phép các
Access Point (AP) trao đổi thông tin với nhau nhằm giúp ngƣời dùng có thể chuyển
giao nối kết ( roaming ) giữa hai AP mà liên lạc không bị gián đoạn
IEEE 802.11i : nhằm tăng cƣờng tính bảo mật của Wifi
IEEE802.11 u : nhằm cải tiến việc kết nối với nhiều mạng khác
(interworking) và còn nhiều chuẩn khác nữa nhƣ 802.11k (radio reource
management), .11r (roaming), .11h (transmission power control), .11p (vehicular
network).... Mỗi một chuẩn này nhằm cải thiện hoặc giải quyết một vấn đề cụ thể.
1.1.6

Công nghệ truyền dữ liệu mạng Bluetooth [ 13 ]
 Khái niệm về Bluetooth
Bluetooth là một đặc tả công nghiệp cho truyền thông không dây tầm

gần giữa các thiết bị điện tử. Công nghệ này hỗ trợ việc truyền dữ liệu qua các
khoảng cách ngắn giữa các thiết bị di động và cố định, tạo nên các mạng cá
nhân không dây (Wireless Personal Area Network-PANs).
Bluetooth có thể đạt đƣợc tốc độ truyền dữ liệu 1Mb/s. Bluetooth hỗ trợ tốc độ
truyền tải dữ liệu lên tới 720 Kbps trong phạm vi 10 m–100 m. Khác với kết nối
hồng ngoại (IrDA), kết nối Bluetooth là vô hƣớng và sử dụng giải tần 2,4 GHz.
 Các phiên bản Bluetooth
Phiên bản 1.0 và 1.0B có tốc độ 1Mbps ( thực tế chỉ khoảng 700kbps )
nhƣng gặp nhiều vấn đề về tƣơng thích giữa các sản phẩm khác nhà sản xuất.
Bluetooth 1.1 là phiên bản sửa lỗi của 1.0 nhƣng tốc độ cũng tƣơng tự.
Bluetooth 1.2 đây là phiên bản bắt đầu có nhiều cải tiến, thời gian dò
tìm và kết nối nhanh hơn, tốc độ truyền thực tế cũng cao hơn721 kbps so với 700
của chuẩn 1.1
Võ Thanh Tùng - Cao học KTĐT K20.1

Đại học Giao thông Vận tải

10

Bluetooth 2.0 +ERD ra đời 7/2007 là thế hệ nâng cấp mạnh mẽ của
phiên bản 2.0.Thế hệ này ổn định hơn chia sẻ nhanh hơn, kết nối nhanh hơn và tiết
kiệm năng lƣợng sử dụng hơn. Phiên bản 2.1 +ERD còn có thêm cơ chế kết nối
phạm vi nhỏ giúp kết nối hàng loạt các máy tính và thiết bị trong một phạm vi một
vùng nhỏ hay một phân khu nhỏ qua ứng dụng kết nối Bluetooth.
Bluetooth 3.0 + HS ( High Speed) ra đời vào 21/4/2009 với tốc độ lý
thuyết lên đến 24 Mbps do thêm tính năng của chuẩn 802.11 (Wi-Fi). Đối với
những thiết bị Bluetooth 3.0 nhƣng không có +HS sẽ không đạt đƣợc tốc độ
trên.Tuy tốc độ cao nhƣng Bluetooth vẫn chủ yếu hỗ trợ các nhu cầu nhƣ chia sẽ
File nhanh, kết nối với loa, tai nghe … chứ không dùng kết nối qua Interner nhƣ
Wi-Fi.Tuy nhiên, dự kiến chuẩn mới 3.0 này sẽ là thế hệ chuẩn kết nối nâng
Bluetooth lên tầm cao hơn, giúp thiết bị tƣơng tác tốt hơn, tăng cƣờng năng lực kết
nối giữa các thiết bị cá nhân với nhau, tiết kiệm pin và năng lƣợng, song vẫn đạt
mức kết nối tốt nhất có thể.
Ngày 30/6/2010 Bluetooth Sig đã đƣa ra Bluetooth phiên bản 4.0 là sự
kết hợp của “classis Bluetooth” ( Bluetooth 2.1 và 3.0), “ Bluetooth high speed” (
Bluetooth 3.0+ HS) và “ Bluetooth low energy - Bluetooth năng lƣợng thấp” (
Bluetooth smart ready / Bluetooth smart). “ Bluetooth low energy” là một phần của
Bluetooth 4.0 với một giao thức ngăn xếp hoàn toàn mới để những kết nối đơn giản
đƣợc thực hiện nhanh chóng. Nó là một sự chuyển đổi những giao thức tiêu chuẩn
của Bluetooth 1.0 vào 4.0 nhằm phục vụ cho những ứng dụng năng lƣợng cực thấp.
Bluetooth smart chỉ hoạt động ở chế độ đơn tần ( single radio) hƣớng
đến khả năng phát tín hiệu cho các thiết bị trong lĩnh vực y tế ( đo nhịp tim…)
thông qua một cảm biến tích hợp, các thông tin thu đƣợc chỉ có thể đƣợc gửi qua
thiết bị có Bluetooth Smart Ready. Các thiết bị Bluetooth smart sẽ không có tốc độ
cao nhƣ 3.0 nhƣng bù lại chúng tiêu thụ năng lƣợng rất thấp, pin của chúng thậm

chí chỉ hoạt đông trong vài năm.
Trong khi đó, phiên bản Bluetooth smart ready hoạt động ở hai dãy tín
hiệu (dual radio) lại hội đủ các điều kiện trên và hoàn toàn tƣơng thích ngƣợc với

Võ Thanh Tùng - Cao học KTĐT K20.1

Đại học Giao thông Vận tải


11

3.0.Thiết bị Bluetooth Smatr Ready có thể vừa kết nối với các thiết bị Bluetooth
thông thƣờng vừa có khả năng nhận dữ liệu truyền tải từ các thiết bị Bluetooth
smart. Các thiết bị chuẩn Bluetooth smart ready gồm điện thoại, máy tính bảng, tivi
và PC và đã đƣợc triển khai trên iphone 4s, Mac Mini, Macbook Air.
gắn nhãn Bluetooth Smart Ready nó có thể dùng cho các thiết bị thuộc
nhãn Bluetooth Smart Ready, Bluetooth smart và Bluetooth.Trong khi đó Bluetooth
chỉ tƣơng thích với Bluetooth, Bluetooth Smart ready và nhãn Bluetooth Smart chỉ
có thể tƣơng thích với Bluetooth Smart Ready mà thôi.
1.1.7 Ƣu điểm của Zigbee [ 5 ]
 Zigbee có tốc độ truyền dữ liệu thấp hơn, tiết kiệm năng lƣợng. Một nốt
mạng trong mạng Zigbee có khả năng hoạt động từ 6 tháng đến 2 năm chỉ với
nguồn là hai Ắcqui AA.
 Phạm vi hoạt động của Zigbee là 10-1600m (trong trƣờng hợp có khuếch
đại).
 Tốc độ truyền của Zigbee là 250kbps tại 2.4GHz, 40kbps tại 915MHz và
20kbps tại 868MHz
 Zigbee sử dụng cấu hình chủ-tớ cơ bản phù hợp với mạng hình sao tĩnh
trong đó các thiết bị giao tiếp với nhau thông qua các gói tin nhỏ. Loại mạng này
cho phép tối đa tới 254 nút mạng.

 Nút mạng sử dụng Zigbee vận hành tốn ít năng lƣợng, nó có thể gửi và
nhận các gói tin trong khoảng 15
 Công nghệ ZigBee đƣợc áp dụng cho các hệ thống điều khiển và cảm biến
có tốc độ truyền tin thấp nhƣng chu kỳ hoạt động dài. Với các ƣu điểm nổ i bật
là độ trễ truyền tin thấp, tiêu hao ít năng lƣợng, ít lỗi, dễ mở rộng, khả năng
tƣơng thích cao và giá thành thiết bị thấp.

Võ Thanh Tùng - Cao học KTĐT K20.1

Đại học Giao thông Vận tải


12

1.2 M
1.2.1 Giao thức TCP/IP [ 1 ]
TCP/IP là bộ giao thức cho phép kết nối các hệ thống mạng không đồng nhất
với nhau. TCP/IP là viết tắt của Transmission Control Protocol (giao thức điều
khiển truyền thông)/Internet Protocol (giao thức Internet). Ngày nay, TCP/IP đƣợc
sử dụng rộng rãi trong các mạng cục bộ cũng nhƣ trên mạng Internet toàn cầu.
TCP/IP không chỉ gồm 2 giao thức TCP và IP mà thực tế nó là tập hợp của nhiều
giao thức. Chúng ta gọi đó là 1 hệ giao thức hay bộ giao thức (Suite Of Protocols).
Các giao thức TCP/IP có vai trò xác định quá trình liên lạc trong mạng và
quan trọng hơn cả là định nghĩa “hình dáng” của một đơn vị dữ liệu và những thông
tin chứa trong nó để máy tính đích có thể dịch thông tin một cách chính xác. TCP/IP
và các giao thức liên quan tạo ra một hệ thống hoàn chỉnh quản lý quá trình dữ liệu
đƣợc xử lý, chuyển và nhận trên một mạng sử dụng TCP/IP. Một hệ thống các giao
thức liên quan, chẳng hạn nhƣ TCP/IP, đƣợc gọi là bộ giao thức.
Một chuẩn TCP/IP là một hệ thống các quy định quản lý việc trao đổi trên
các mạng TCP/IP. Bộ lọc TCP/IP là một phần mềm có chức năng cho phép một

máy tính hoà vào mạng TCP/IP.
Mục đích của các chuẩn TCP/IP là nhằm đảm bảo tính tƣơng thích của tất cả
bộ lọc TCP/IP thuộc bất kỳ phiên bản nào hoặc của bất kỳ hãng sản xuất nào.
Hai đặc điểm quan trọng của TCP/IP tạo ra môi trƣờng phi tập trung gồm:
+ Xác nhận mút đầu cuối: hai máy tính đang kết nối với nhau đóng vai trò
hai đầu mút ở mỗi đầu của dây truyền. Chức năng này xác nhận và kiểm tra sự trao
đổi giữa 2 máy. Về cơ bản, tất cả các máy đều có vai trò bình đẳng.
+ Định tuyến động: các đầu mút đƣợc kết nối với nhau thông qua nhiều
đƣờng dẫn, và các bộ định tuyến làm nhiệm vụ chọn đƣờng cho dữ liệu dựa trên các
điều kiện hiện tại.
 Nhiệm vụ và thành phần của giao thức
TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) là kết quả nghiên
cứu và triển giao thức trong mạng chuyển mạch gói thử nghiệm mang tên Arpanet

Võ Thanh Tùng - Cao học KTĐT K20.1

Đại học Giao thông Vận tải