BÀI GIẢNG KỸ THUẬT TRUYỀN DỮ LIỆU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BM.05-QT.DT.04
15/3/12-REV:0

BÀI GIẢNG
TÊN HỌC PHẦN : KỸ THUẬT TRUYỀN DỮ LIỆU
MÃ HỌC PHẦN

: 17305

HỆ ĐÀO TẠO

:

ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

HẢI PHÒNG, 12/2013

-0-


-1-


MỤC LỤC
Chương I: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN..............................................................................................4
1.1. Tin tức - dữ liệu - tín hiệu.........................................................................................................4
1.2 Mã hóa dữ liệu...........................................................................................................................5
1.3 Các phương pháp truyền tin....................................................................................................17

Chương II: HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG.....................................................................................19
2.1. Giới thiệu về hệ thống truyền thông.......................................................................................19
2.2 Hệ thống truyền số liệu............................................................................................................21
2.3. Các hệ thống truyền số liệu thường gặp.................................................................................22
2.4. Môi trường truyền tin..............................................................................................................24
2.5. Các chuẩn giao tiếp truyền thông............................................................................................37
2.6. Mạng truyền thông..................................................................................................................48
Chương III: KỸ THUẬT TRUYỀN SỐ LIỆU...................................................................................50
3.1. Giới thiệu về kỹ thuật truyền số liệu.......................................................................................50
3.2. Kỹ thuật định khung trong truyền số liệu...............................................................................50
3.3. Kỹ thuật truyền nối tiếp không đồng bộ.................................................................................51
3.4. Kỹ thuật truyền nối tiếp đồng bộ............................................................................................53
3.5. Các kỹ thuật truy nhập đường truyền......................................................................................59
Chương IV: CÁC VẤN ĐỀ TRONG TRUYỀN SỐ LIỆU...............................................................63
4.1. Vấn đề phát hiện sai và sửa sai...............................................................................................63
4.2 Vấn đề nén dữ liệu...................................................................................................................74
4.3. Vấn đề bảo mật dữ liệu...........................................................................................................87
4.4. Vấn đề điều khiển lưu lương..................................................................................................87
4.5. Vấn đề điều khiển khắc phục lỗi............................................................................................91
4.6. Vấn đề đảm bảo chất lương dịch vụ........................................................................................93
Chương V: MẠNG TRUYỀN SỐ LIỆU..........................................................................................101
5.1. Tổng quan.............................................................................................................................101
5.2. Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI. TCP/IP......................................................................103
5.3. Phân loại mạng theo kỹ thuật chuyển mạch.........................................................................105
5.4. Kỹ thuật LAN.......................................................................................................................108

-1-


YÊU CẦU VÀ NỘI DUNG CHI TIẾT

Tên học phần: Truyền dữ liệu
a. Số tín chỉ:

2 TC

Mã HP: 17305
BTL

ĐAMH

b. Đơn vị giảng dạy: Bộ môn Kỹ thuật Máy tính
c. Phân bổ thời gian:
- Tổng số (TS):

30 tiết.

- Lý thuyết (LT): 28 tiết.

- Thực hành (TH):

0 tiết.

- Bài tập (BT):

0 tiết.

- Hướng dẫn BTL/ĐAMH (HD):

0 tiết.

- Kiểm tra (KT):

2 tiết.

d. Điều kiện đăng ký học phần:
Học phần học trước: Kỹ thuật vi xử lý, Mạch và tín hiệu
e. Mục đích, yêu cầu của học phần:
Cung cấp cho sinh viên những khái niệm tổng quan về Kỹ thuật truyền dữ liệu, Mạng truyền
thông.
f. Mô tả nội dung học phần:
Môn học đề cập đến các khái niệm cơ bản về hệ thống truyền dữ liệu; Các hệ thống, kĩ thuật
truyền tin và các chuẩn giao tiếp cơ bản trong truyền dữ liệu; Các phương pháp mã hóa biến đổi dữ
liệu, mã hóa phát hiện và sửa sai và các kĩ thuật đươc sử dụng phổ biến trong các mạng truyền dữ
liệu; Giới thiệu tổng quan về mạng truyền dữ liệu hiện nay.
g. Người biên soạn: Nguyễn Trọng Đức – Bộ môn Kỹ thuật Máy tính.
h. Nội dung chi tiết học phần:
TÊN CHƯƠNG MỤC
Chương I. Các khái niệm cơ bản
1.1. Tin tức, dữ liệu, tín hiệu
1.2. Mã hóa dữ liệu
1.3. Các phương pháp truyền tin
Chương II. Hệ thống truyền thông
2.1. Giới thiệu về hệ thống truyền thông
2.2. Hệ thống truyền dữ liệu
2.3. Các hệ thống truyền dữ liệu thường gặp
2.4. Môi trường truyền tin
2.5. Các chuẩn giao tiếp truyền thông
2.6. Mạng truyền thông
Chương III. Kĩ thuật truyền dữ liệu
3.1. Giới thiệu về kỹ thuật truyền dữ liệu

3.2. Kỹ thuật định khung trong truyền dữ liệu
3.3. Kỹ thuật truyền nối tiếp không đồng bộ

PHÂN PHỐI SỐ TIẾT
TS LT BT TH HD KT
4
4
1
2
1
6
5
1
0.5
0.5
1
1
1
1
6
6
0.5
1
2
-2-


TÊN CHƯƠNG MỤC
3.4. Kỹ thuật truyền nối tiếp đồng bộ
3.5. Các kỹ thuật truy nhập đường truyền

Chương IV. Các vấn đề cơ bản trong truyền thông
4.1. Vấn đề phát hiện sai và sửa sai
4.2. Vấn đề nén dữ liệu
4.3. Vấn đề bảo mật dữ liệu
4.4. Vấn đề điều khiển lưu lượng
4.5. Vấn đề điều khiển khắc phục lỗi
4.6. Vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ
Chương V. Mạng truyền dữ liệu
5.1. Tổng quan
5.2. Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI, TCP/IP
5.3. Phân loại mạng theo kĩ thuật chuyển mạch
5.4. Kĩ thuật mạng cục bộ
5.5. Mạng vô tuyến và mạng vệ tinh
5.6. Mạng truyền dữ liệu IDSN/ DSL
i. Mô tả cách đánh giá học phần:

PHÂN PHỐI SỐ TIẾT
TS LT BT TH HD KT
1.5
1
10
9
1
3
1.5
1.5
1
1
1
4

4
0.5
1
0.5
1
0.5
0.5

- Thời gian học tập trên lớp phải ≥75% số tiết quy định của học phần.
- Thực hiện 02 bài kiểm tra do giảng viên chấm X1=(KT1+KT2)/2 với điều kiện dự thi X≥4.
- Hình thức đánh giá học phần : Thi viết, rọc phách.
- Điểm đánh giá học phần: Z = 0,3X + 0,7Y (với Y là điểm thi kết thúc học phần).
- Thang điểm: Thang điểm chữ A+, A, B+, B, C+, C, D+, D, F.
k. Giáo trình:
1. Nguyễn Hồng Sơn, Hoàng Đức Hải, Kỹ thuật truyền số liệu, NXB Lao động - Xã hội, 2009
l. Tài liệu tham khảo:
1. Nguyễn Trung Lập, Giáo trình Kỹ thuật Truyền số liệu.

-3-


Chương I: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.1. Tin tức - dữ liệu - tín hiệu
Dữ liệu (Data): bao gồm các sự kiện, khái niệm hay các chỉ thị đươc diễn tả dưới một hình
thức thích hơp cho việc thông tin, thông dịch hay xử lý bởi con người hay máy móc.
Thông Tin (Information): Ý nghĩa mà con người qui cho dữ liệu theo các qui ước cụ thể.
Tin tức có thể biểu thị bởi tiếng nói, hình ảnh, các văn bản, tập hơp các con số, các ký hiệu,
thông qua nó con người hiểu nhau . . .. Trong hệ thống truyền thông, thường người ta không phân
biệt dữ liệu và tin tức.
Thông tin khi truyền: Theo các dạng năng lương khác nhau: Âm, điện, sóng quang, sóng điện

Vật mang tin: Môi trường dùng để mang thông tin (Là dạng năng lương - Có khả năng lưu
trữ, truyền gửi thông tin...)
Tín hiệu (Signal): là tin tức, dữ liệu đã đươc chuyển đổi, xử lý (bởi các bộ phận mã hóa và
/hoặc chuyển đổi) cho phù hơp với môi trường truyền thông. Bản chất tín hiệu vốn là một hàm đơn
trị biến thiên theo thời gian hay tần số.
Có hai loại tín hiệu: tín hiệu tương tự và tín hiệu số.
Tín hiệu tương tự (analog):
 Tín hiệu có bất cứ giá trị nào trong một khoảng thời gian xác định.
 Tín hiệu tương tự quen thuộc có dạng hình sin. Một tín hiệu tương tự có thể đươc số hóa để
trở thành tín hiệu số.
 Ba đặc điểm chính của tín hiệu tương tự bao gồm:
o Biên độ (Amplitute):
 Đo độ mạnh của tín hiệu, đơn vị: decibel (dB) hay volts.
 Biên độ càng lớn thì tín hiệu càng mạng.
o Tần số (Frequency):
 Tần số (f) của tín hiệu là số dao động của tín hiệu trong một đơn vị thời gian
(thường tính bằng giây) hay còn gọi là tốc độ thay đổi của tín hiệu trong một
giây, đơn vị Hz hay số chu kỳ trong một giây.
 Một chu kỳ là sự di chuyển sóng của tín hiệu từ điểm nguồn bắt đầu cho đến
khi quay trở về lại điểm nguồn đó.
o Pha (Phase):
 Là đơn vị đo vị trí tương đối tại một thời điểm trong một chu kỳ đơn của tín
hiệu, nó đặc trưng cho tính trễ.
 Tốc độ thay đổi quan hệ của tín hiệu đối với thời gian, đươc mô tả theo độ
(degree). Sự dịch pha xảy ra khi chu kỳ của tín hiệu chưa kết thúc, và một
chu kỳ mới của tín hiệu bắt đầu trước khi chu kỳ trước đó chưa hoàn tất.
Tín hiệu số: Là tín hiệu mà biên độ chỉ có một trong hai giá trị duy nhất, tương ứng với hai
trạng thái logic đặc trưng bởi hai số 0 và 1 trong hệ nhị phân. Hệ thống truyền tín hiệu này là hệ
thống truyền nhị phân.

Tín hiệu số bao gồm chỉ hai trạng thái, đươc diễn tả với hai trạng thái ON hay OFF hoặc là 0
hay 1. Tín hiệu số yêu cầu khả năng băng thông lớn hơn tín hiệu tương tự
-4-


Các vấn đề khi truyền dữ liệu:
 Thường dùng tín hiệu số cho dữ liệu số và tín hiệu tương tự cho dữ liệu tương tự
 Có thể dùng tín hiệu tương tự để mang dữ liệu số
 Có thể dùng tín hiệu số để mang dữ liệu tương tự
Bit Interval và Bit Rate:
Hầu hết các tín hiệu số là không tuần hoàn, chu kỳ và tần số không xác định. Hai khái niệm
đặt ra ở đây là Bit Interval và Bit Rate. Bit Interval là khoảng thời gian cần thiết để gửi một bit. Bit
Rate là số lương Bit Interval trong 1 giây, theo cách nói khác, Bit Rate là số bit đươc gửi đi trong 1
giây (bps).

1.2 Mã hóa dữ liệu
Dữ liệu lưu trữ trong một máy tính là ở dạng các bít 0 và 1. Để có thể mang đươc từ nơi này
sang nơi khác (ở trong hoặc ở ngoài máy tính), thì dữ liệu thường đươc chuyển đổi sang dạng tín
hiệu số. Điều này đươc gọi là sự chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu số (digital to digital – D/D)
hoặc mã hoá dữ liệu số sang tín hiệu số.
Đôi lúc chúng ta cần chuyển đổi một tín hiệu tương tự (ví dụ đoạn nói chuyện trong điện
thoại) sang tín hiệu số vì một vài lý do nào đó như giảm bởt hiệu ứng của tiếng ồn. Điều này đươc
gọi là sự chuyển tín hiệu tương tự sang tín hiệu số (A/D) hoặc số hoá một tín hiệu tương tự.
Vào lúc khác chúng ta lại cần chuyển một tín hiệu số từ đầu ra của một máy tính qua một
phương tiện truyền thông đươc thiết kế cho dạng tín hiệu tương tự. Ví dụ như việc gửi tín hiệu từ
nơi này đến nơi khác qua mạng điện thoại công cộng, tín hiệu số cung cấp bởi máy tính sẽ đươc
chuyển sang tín hiệu tương tự. Điều này đươc gọi là biến đổi tương tự sang số hay điều chế tín hiệu
số.
Thường thì một tín hiệu tương tự đươc truyền qua một khoảng cách dài sử dụng phương tiện
truyền thông tương tự. Ví dụ âm thanh, âm nhạc từ một trạm radio, bản thân nó đã là một tín hiệu

tương tự đươc phát qua không khí. Tuy nhiên, tần số của âm thanh hoặc âm nhạc không thích hơp
cho việc truyền phát. Tín hiệu phát đi phải đươc mang bởi một tín hiệu có tần số cao hơn. Điều này
đươc gọi là biến đổi tương tự sang tương tự (A/A) hay điều chế tín hiệu tương tự.
Các phương thức
chuyển đổi

Số/số
(D/D)

Tương tự/số
(A/D)

Số/tương tự
(D/A)

Tương tự/tương
tự (A/A)

1.2.1 Dữ liệu số - Tín hiệu số
Chuyển đổi hoặc mã hoá số / số là sự miêu tả thông tin dạng số sang một tín hiệu số. Ví dụ
khi chúng ta truyền tín hiệu từ máy tính đến máy in, cả hai dữ liệu gốc và dữ liệu đươc truyền đều ở
dạng số. Trong kiểu mã hoá này các số nhị phân 0 và 1 phát ra bởi máy tính đươc chuyển thành các
xung điện thế, các xung này có thể truyền đươc qua dây dẫn điện.
-5-


01011101

Mã
Mãhoá

hoásốsố/số
/số

Trong rất nhiều kỹ thuật mã hoá số / số, chúng ta chỉ bàn đến những kỹ thuật hữu dụng nhất
cho việc truyền thông dữ liệu. Có 3 loại phổ biến: đơn cực, cực và lưỡng cực đươc chỉ ra như hình
dưới.
Mã hoá số / số

Đơn cực

Cực

Lưỡng cực

Mã hoá đơn cực: là dạng đơn giản với chỉ một kỹ thuật đươc sử dụng.
Mã hoá cực: có 3 kiểu con: NRZ, RZ, và biphase. Hai trong số chúng có những sự biết đổi
phức tạp.
Mã hoá lưỡng cực có ba sự biến đổi: AMI, B8ZS, và HDB3.
1.2.1.1. Mã hoá đơn cực
Mã hoá đơn cực rất đơn giản và thô sơ. Tính đơn giản của nó cung cấp sự chỉ dẫn dễ dàng làm
cơ sở phát triển cho các hệ thống mã hoá phức tạp hơn và cho phép chúng ta nghiên cứu các loại bài
toán mà bất kỳ hệ thống truyền số nào cũng phải thực hiện.
Hệ thống truyền số làm việc dựa trên xung điện cùng với một kết nối trung gian, thường là
dây dẫn hoặc cáp. Trong hầu hết các kiểu mã hoá, mức điện áp cao thấp ứng với giá trị nhị phân 1
hoặc 0. Tính có cực của một xung ám chỉ việc lựa chọn là cực dương hay cực âm. Mã hoá đơn cực
có tên như vậy là bởi vì nó chỉ sử dụng một cực. Tính có cực này chỉ định 1 trong 2 trạng thái 0
hoặc 1 (thường là 1). Trạng thái còn lại (thường là 0) đươc đại diện bởi điện áp 0.
Mã hoá đơn cực chỉ sử dụng một mức điện áp (mức điện áp dương hoặc âm).
Biên độ

0

1

0

0

1

1

1

0

thời gian
Trong ví dụ này, mã nhị phân 1 đươc mã hoá ứng với giá trị dương và mã nhị phân 0 đươc mã
hoá ứng với giá trị 0. Hơn nữa việc mã hoá đơn cực không phức tạp và dễ thực hiện.
Tuy nhiên, mã hoá đơn cực có ít nhất 2 vấn đề làm cho nó ít mong muốn: thành phần một
chiều và sự đồng bộ hoá.
Thành phần một chiều (DC): Biên độ trung bình của một tín hiệu mã hoá đơn cực là khác 0.
Điều này tạo ra thành phần dòng một chiều (DC) – một thành phần có tần số bằng 0. Khi một tín
hiệu chứa thành phần DC, nó không thể truyền đi mà không xử lý.
Đồng bộ hoá: Khi một tín hiệu không ổn định, bên nhận không thể xác định điểm đầu và
điểm cuối của mỗi bit. Vì thế vấn đề đồng bộ hoá trong việc mã hoá đơn cực có thể xảy ra bất cứ
khi nào dòng dữ liệu gồm một loạt các chữ số 0 hoặc 1. Quá trình số hoá dùng sự thay đổi mức điện
áp để chỉ ra sự thay đổi giá trị bit. Sự thay đổi tín hiệu cũng chỉ ra rằng một bit vừa kết thúc và một
bit mới đã bắt đầu. Tuy nhiên trong mã hoá đơn cực một loạt các bít cùng giá trị, như 7 số 1, tức là
không có sự thay đổi điện áp, mức điện áp dương không bị phá vỡ sau 7 lần miễn là nhận giá trị bit

1. Bất cứ khi nào không có tín hiệu thay đổi để chỉ ra điểm bắt đầu của bit tiếp theo trong chuỗi, bên
-6-


nhận phải dựa trên một mức thời gian. Chẳng hạn với tốc độ bit 1000 bps, nếu bên nhận xác định
một điện áp dương trễ 0.005s, mà tốc độ đọc 1 bít là 0.001s, hay 5 bit.
Sự thiếu đồng bộ giữa đồng hồ của bên nhận và bên gửi làm sai lệch thời gian của tín hiệu, ví
dụ 5 bít 1 bị kéo dài thành 0.006s, và do đó bên nhận sẽ hiểu thành 6 bít 1. Một bit phụ trong dòng
dữ liệu gây ra mọi thứ sau khi nó đươc giải mã nhầm. Một giải pháp đươc phát triển để điều khiển
việc đồng bộ hoá trong truyền phát một cực là sử dụng một dấu tách, mắc song song một đường
mang một xung đồng hồ và cho phép bên nhận phân chia để đồng bộ hoá lại thời gian của nó.
Nhưng việc nhân đôi số đường sử dụng cho truyền phát đồng nghĩa với việc làm tăng chi phí và vì
vậy sẽ không kinh tế.
1.2.1.2. Mã hoá cực:
Mã hoá cực sử dụng 2 mức điện thế, một điện áp dương và một điện áp âm. Bằng việc sử
dụng cả 2 mức, trong phương pháp mã hoá cực, mức điện thế trung bình trên đường truyền đươc
giảm xuống và vấn đề về thành phần DC của mã hoá đơn cực vì thế đươc giảm nhẹ. Trong mã hoá
Manchester và Manchester vi sai (xem trang sau), mỗi bit gồm có cả hai điện thế dương và điện thế
âm, vì vậy thành phần DC hoàn toàn có thể loại ra.
Mã hoá cực sử dụng 2 mức biên độ (mức dương và mức âm)
Trong số rất nhiều kiểu mã hoá cực đa dạng, chúng ta sẽ chỉ kiểm tra 3 kiểu thông dụng nhất:
nonreturn to zero (NRZ), return to zero (RZ), và biphase. Mã hoá NRZ bao gồm 2 cách:
nonreturn to zero, level (NRZ-L), và nonreturn to zero, invest (NRZ-I). Biphase cũng có 2 phương
pháp. Đầu tiên, Manchester là phương pháp đươc sử dụng bởi mạng LAN. Kế đến, Manchester vi
sai, là phương thức đươc sử dụng bởi mạng Token Ring LAN
Polar

RZ

NRZ

NRZ-L

NRZ-I

Biphase

Manchester

Manchester vi sai

Mã hoá Nonreturn to Zero (NRZ):
Trong mã hoá NRZ, mức của tín hiệu luôn là dương hoặc âm. Hai phương thức thông dụng
nhất của việc truyền phát NRZ đươc trình bầy như sau:
 Mã hoá NRZ-L:
Trong mã hoá NRZ-L, mức của tín hiệu phụ thuộc vào kiểu của bit mà nó trình bày. Điện
thế dương quy ước là bit 0, tín hiệu điện thế âm quy ước là bit 1; theo cách đó mức của tín hiệu
phụ thuộc vào trạng thái của các bit.
Trong NRZ-L mức của tín hiệu phụ thuộc vào trạng thái của bit
Một vấn đề có thể nảy sinh khi có một dãy dài các bit 0 và 1 trong dữ liệu. Bên nhận nhận
một dòng điện thế liên tục và có thể xác định có bao nhiêu bit đươc gửi dựa vào đồng hồ của
chúng, điều này có thể đươc đồng bộ hoặc không đươc đồng bộ với đồng hồ người gửi.
 Mã hoá NRZ-I:
Trong NRZ-I . Một sự đảo ngươc của điện thế miêu tả một bit 1. Sự chuyển đổi trạng thái
giữa điện thế dương và điện thế âm đưa ra một bit 1. Một bit 0 đươc miêu tả như một sự không
thay đổi. NRZ-I tốt hơn NRZ-L vì sự đồng bộ hoá cung cấp bởi sự thay đổi tín hiệu trong mỗi
-7-


thời điểm một bit 1 gặp phải. Hiện trạng của chuỗi bit 1 trong luồng dữ liệu cho phép bên nhận

đồng bộ hoá thời gian của nó đến nơi nhận thực sự của việc truyền. Một chuỗi bit 0 có thể gây
ra vấn đề, tuy nhiên do các bít 0 không hẳn như vậy, chúng giảm thiểu vấn đề xảy ra.
Trong NRZ-I các tín hiệu được đảo ngược nếu một bit 1 được gặp.
Biên độ
0

1

0

0

1

1

1

0
thời gian

NRZ-L

thời gian

NRZ-I

Trong chuỗi NRZ-L, điện thế dương và âm có nghĩa rõ ràng; dương đối với 0 và âm đối với
1. Trong chuỗi NRZ-I , bên nhận tìm kiếm sự thay đổi từ một mức này đến mức khác như là cơ
sở để nhận ra bít 1.

Mã hoá Return to Zero (RZ)
Như chúng ta có thể thấy, ở bất cứ thời điểm nào thì dữ liệu gốc cũng chứa đựng các số 1 và
không liên tiếp nhau. Bên nhận có thể mất vị trí của nó. Và như chúng ta đã đề cập đến trong phần
thảo luận về mã hoá đơn cực, một cách để đảm bảo đồng bộ hoá là gửi các tín hiệu thời gian phân
tách trên một kênh phân tách. Tuy nhiên giải pháp này sẽ làm tăng chi phí đồng thời dễ xảy ra lỗi
của bản thân chúng. Một giải pháp tốt hơn là bằng cách nào đó chứa đựng việc đồng bộ hoá trong
tín hiệu mã hoá. Một vài thứ giống như giải pháp đươc cung cấp bởi NRZ-I, nhưng khả năng trình
bày trình bày chuỗi 0 và 1 là như nhau.
Giá trị
0

1

0

0

1

1

1

0
Thời gian

Để đảm bảo việc đồng bộ hoá, cần phải có một tín hiệu thay đổi cho mỗi bit. Bên nhận có thể
sử dụng những thay đổi này để xây dựng, cập nhật và đồng bộ hoá đồng hồ của nó. Như chúng ta đã
biết ở trên, NRZ-I thực hiện điều này cho một chuỗi tuần tự các bít 1. Nhưng để thay đổi với mỗi
bit, chúng ta cần phải có nhiều hơn 2 mức. Một giải pháp đó là mã hoá theo kiểu Return to Zero

(RZ), bằng việc sử dụng 3 giá trị: dương, âm và không. Trong RZ, những thay đổi tín hiệu không
phải giữa các bít, nhưng ở trong mỗi bit. Giống như NRZ-L, điện thế dương có nghĩa là 0, và điện
thế âm có nghĩa là 1. Trong khoảng thời gian của một nửa bit, một nửa tín hiệu còn lại trở về 0. Một
bit 1 thực tế đươc miêu tả là dương-0 và một bit 0 đươc miêu tả là âm -0 sẽ tốt hơn chỉ có một mình
dương và âm.
Sự bất lơi chính của mã hoá RZ là đòi hỏi 2 thay đổi tín hiệu để mã hoá 1 bit, và vì vậy nó
chiếm giữ giải rộng hơn. Tuy nhiên có ba khả năng để chúng ta kiểm tra tốt hơn, đó là hiệu quả tốt
nhất.

-8-


Mã hóa Biphase:
Có lẽ giải pháp tốt nhất cho đến nay để giải quyết vấn đề đồng bộ hoá là mã hoá Biphase.
Trong phương pháp này sẽ thay đổi tín hiệu trong khoảng thời gian của mỗi bit nhưng không trở về
0. Thay vào đó nó chuyển sang cực đối diện. Giống như RZ, ở giữa khoảng thời gian truyền cho
phép đồng bộ hoá.
Mã hoá Biphase được bổ sung là: Manchester và Manchester vi sai.
 Manchester:
Mã hoá Manchester sử dụng cách đảo ngươc mỗi bít trong khoảng thời gian của nó để
đồng bộ và miêu tả bit. Việc chuyển trạng thái âm-dương tương ứng với bít 1 và dương-âm
tương ứng với bít 0. Ở đây ta sử dụng việc một chuyển trạng thái đơn cho hai mục đích. Mã
hoá Manchester đạt đươc theo mức của đồng bộ hoá như RZ, nhưng chỉ có 2 giá trị biên độ.
 Manchester vi sai:
Trong Manchester vi sai việc đảo ngươc trong khoảng thời gian của mỗi bít đươc sử
dụng cho vấn đề đồng bộ hoá, nhưng sự có mặt hoặc thiếu vắng của việc biến đổi đươc thêm
vào ở đầu trong khoảng thời gian tạm ngưng đươc sử dụng để xác định cho bit. Một sự biến
đổi có nghĩa là bít 0 và sự không biến đổi có nghĩa là bít 1. Manchester vi sai yêu cầu 2 sự
thay đổi tín hiệu để trình bày bít 0 nhưng chỉ có 1 để trình bày bit 1.
Biên độ

Thời gian

Manchester

Manchester
vi sai

Thời gian

1.2.1.3 Mã hoá lưỡng cực:
Mã hoá lưỡng cực, giống như RZ, sử dụng 3 mức điện thế: dương, âm và 0. Tuy nhiên không
giống như RZ, mức 0 trong mã hoá lưỡng cực đươc sử dụng để miêu tả bit 0, còn bít 1 ứng với điện
thế âm hoặc dương. Nếu đầu tiên một bit đươc miêu tả bởi biên độ dương, thì bít 1 thứ hai sẽ đươc
miêu tả ở biên độ âm, còn bít 1 thứ ba lại đươc miêu tả bằng biên độ dương... Việc luân phiên này
xuất hiện cả khi các bit 1 rời rạc nhau.
Ba kiểu của mã hoá lưỡng cực thông thường để truyền thông dữ liệu là: AMI, B8ZS, và
HDB3
Lưỡng
Lưỡng cực
cực

AMI
AMI

B8ZS
B8ZS

HDB3
HDB3

 Mã hoá AMI (đảo dấu xen kẽ lưỡng cực):
Mã hóa AMI là kiểu mã hoá lưỡng cực đơn giản nhất; trong tên gọi của nó; từ “dấu” xuất
phát từ điện tín và có nghĩa là 1. Vì vậy AMI có nghĩa là đảo 1 xen kẽ nhau. Một vị trí trung lập,
điện thế 0 sẽ trình bày bít 0. Những bít 1 đươc miêu tả bởi các điện áp dương âm đan xen nhau.
Hình 5.10 đưa ra ví dụ này.

-9-


Biên độ

0

1

0

0

1

1

1

0
Thời gian

Một sự biến đổi của AMI đươc gọi là giả ba bậc với bít 0 nằm xen kẽ giữa điện thế dương và
điện thế âm.

Với việc đảo lộn trong mỗi lần xuất hiện của 1, AMI đạt đươc 2 mục đích: thứ nhất các
thành phần DC là 0, và thứ 2 một dẫy dài các số 1 đươc đồng bộ hoá. Không có kỹ thuật nào để
chắc chắn việc đồng bộ hoá cho một chuỗi dài các số 0.
Hai biến đổi của AMI vừa đươc phát triển để giải quyết vấn đề đồng bộ hoá chuỗi 0, đặc biệt
cho việc truyền phát ở khoảng cách lớn. Đầu tiên, đươc sử dụng ở Bắc Mỹ, đươc gọi là B8ZS
(lưỡng cực thay thế 8-zero). Thứ hai, đươc sử dụng ở Nhật và Châu Âu, đươc gọi là HDB3
(lưỡng cực mật độ cao 3). Cả hai kiểu này đều là sự thích nghi với AMI mà chỉ thay đổi mẫu
gốc trong trường hơp có nhiều chuỗi 0 liên tiếp.
 B8ZS:
B8ZS là một sự thoả thuận đươc chấp nhận ở Bắc Mỹ để cung cấp việc đồng bộ hoá cho
chuỗi 0. Trong tất cả các tình huống, các chức năng B8ZS tương tự như của AMI. AMI thay đổi
cực với mọi 1 gặp phải. Những thay đổi này cung cấp sự đồng bộ hoá cần thiết bởi bên nhận.
Nhưng tín hiệu không thay đổi trong suốt chuỗi 0, vì vậy việc đồng bộ hoá thường bị mất.
Sự khác nhau giữa B8ZS và AMI xuất hiện bất cứ khi nào có 8 hoặc nhiều hơn các bít 0 liên
tiếp gặp phải trong dòng dữ liệu. Giải pháp cung cấp bởi B8ZS là áp đặt sự thay đổi tín hiệu giả
bên trong chuỗi 0 (đươc gội là violation). Ở mọi thời điểm có 8 bit 0 xuất hiện liên tiếp, B8ZS
đưa vào những thay đổi trong mẫu dựa trên sự khác biệt của bit 1 trước đó (1 chỉ xuất hiện ở
phía trước của chuỗi 0).

Nếu bít 1 trước đó là dương, 8 bít 0 sẽ đươc mã hoá là 0, 0, 0, +, -, 0, -, +. Hãy nhớ rằng bên
nhận đang tìm kiếm sự thay đổi để xác định 1. Khi nó thấy có 2 điện tích dương liên tiếp bao quanh
3 bít 0, nó nhận ra mẫu, tính toán và đưa vào violation để không gây ra lỗi. Sau đó nó tìm kiếm
phần còn lại của những violation trông đơi. Khi tìm thấy chúng, bên nhận chuyển 8 bít thành 0 và
quay trở lại chế độ AMI thông thường.
Nếu cực của bít 1 trước đó là âm, mẫu của các violation sẽ là tương tự nhưng đảo ngươc lại
cực. Cả mẫu dương và âm đươc chỉ ra trong hình 1.13.
- 10 -


 HDB3:

Vấn đề đồng bộ hoá chuỗi liên tiếp các số 0 đươc giải quyết ở Nhật và Châu Âu khác với
Mỹ. Quy ước này, gọi là HDB3, đưa sự thay đổi vào mẫu AMI mỗi thời điểm 4 bít 0 liên tiếp thay
cho 8 bit như của Bắc Mỹ. Mặc dù tên gọi của nó là HDB3, các mẫu thay đổi bất cứ khi nào có 4 bít
0 liên tiếp.

Như trong B8ZS, mẫu của các violation trong HDB3 đươc dựa trên sự phân cực của
bít 1 trước đó. Tuy nhiên khác với B8ZS, HDB3 cũng nhìn vào số các bít 1 vừa xuất hiện trong
dòng bít kể từ lần thay thế cuối cùng. Bất cứ khi nào số của bít 1 kể từ lần thay thế cuối cùng là lẻ,
B8ZS đẩy một violation vào vị trí thứ 4 của các bít 0 liên tiếp. Nếu sự phân cực của bít trước đó là
dương, violation là dương. Nếu sự phân cực của bit trước đó là âm, violation là âm.
Bất cứ khi nào số của bít 1 kể từ lần thay thế cuối cùng là chẵn, B8ZS đẩy violation vào vị trí
đầu tiên và vị trí thứ 4 của các bít 0 liên tiếp. Nếu cực của bít trước là dương, cả hai violation là âm.
Nếu cực của bit trước đó là âm, cả hai violation là dương.
Ví dụ 1: Sử dụng B8ZS, mã hoá dòng bít 10000000000100; áp dụng với cực của bít 1 đầu tiên là 1.
Biên độ
1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0
Thời gian

Ví dụ 2: Sử dụng HDB3, mã hoá dòng bít 10000000000100; áp dụng với số các bít 1 ở trước nó là
chẵn và bít 1 đầu tiên là dương.
Biên độ
1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0
Thời gian

1.2.2. Dữ liệu tương tự – tín hiệu số
Đôi khi chúng ta cần số hoá một tín hiệu tương tự. Ví dụ để gửi giọng nói của con người trong
một khoảng cách xa. Chúng ta cần số hoá nó để giảm nhiễu và ồn. Vấn đề này đươc gọi là “chuyển
đối tín hiệu tương tự về tín hiệu số” hoặc là số hoá tín hiệu tương tự.

- 11 -


Analog/Digital
conversion
(codec)

Trong sự chuyển đổi từ tín hiệu tương tự về tín hiệu số, chúng ta đưa ra các thông tin dưới
dạng sóng liên tục như là một dãy nhịp của các tín hiệu số (1s hoặc 0s).

Chuyển đổi tín hiệu tương tự về tín hiệu số cần sử dụng một vài tín hiệu số đã đươc trình bày
tại phần 5.1. Cấu trúc của sự chuyển đổi là không có vấn đề gì. Vấn đề là làm như thế nào để
chuyển các thông tin từ số lương lớn các giá trị tới số rời rạc của các giá trị mà không ảnh hưởng tới
giác quan con người và chất lương của tín hiệu.
1.2.2.1. Điều chế biên độ xung (Pulse Amplitude Modulation - PAM)
Bước đầu tiên trong quá trình chuyển đổi tín hiệu tương tự về tín hiệu số đươc gọi là điều chế
biên độ xung. Kỹ thuật này thao tác với tín hiệu thương tự, đơn giản nó và tạo ra những dải của
xung cơ bản có kết quả mẫu tín hiệu tương tự. Thuật ngữ “mẫu” có nghĩa là đơn vị biên độ của tín
hiệu trong 1 khoảng thời gian là bằng nhau.
Lý thuyết mẫu đươc dùng trong điều chế biên độ xung là hiệu quả hơn trong các vùng khác
của năng lương, nó là dữ liệu truyền thông. Tuy nhiên PAM là nền tảng quan trọng trong chuyển đổi
tín hiệu tương tự về tín hiệu số lý thuyết này đươc gọi là điều chế xung theo mã (pulse code
modulation - PCM)
Trong PAM, tín hiệu ban dầu là mẫu tại thời gian nghỉ bằng nhau
Amplitude

Amplitude

Time

Time

a. Anaglog signal
b. PAM signal
PAM gọi là kỹ thuật mẫu và giữ. Ở hiện tại, cấp độ tín hiệu là đọc, tiếp theo là trơ giúp tổng
hơp. Những mẫu giá trị xảy ra chỉ trong sự xuất hiện của sóng, nhưng nhìn chung kết quả trong
PAM vẫn còn ngắn.
Lý do PAM không hữu dụng trong dữ liệu truyền thông là, mặc dù nó truyền đổi sóng gốc từ
một dải của xung, những xung này vẫn còn có biên độ(vẫn là tín hiệu tương tự, không phải là tín
hiệu số). Để tạo ra tín hiệu số chúng ta phải sửa đổi chúng bằng cách dùng PCM.

Lưu ý: PAM có một vài ứng dụng, nhưng bản thân nó không dùng trong dữ liệu truyền thông.
Tuy nhiên đây là bước quan trọng phổ biến đầu tiên trong lý thuyết chuyển đổi và đươc gọi là PCM.
1.2.2.2. Điều chế xung theo mã (PCM)
PCM sửa đổi vấn đề tạo ra xung bằng PAM để hoàn thành một tín hiệu số. Làm như vậy,
PCM đầu tiên lương tử hoá những xung của PAM. Sự lương tử là lý thuyết thừa hưởng những giá
trị trong một dãy đã biết tới mẫu đặc biệt.

- 12 -


Amplitude

+127

+125
+110

+90

+88
+77

+38
+24

+52

+48 +39
+26

Time

-15
-50

-80
Hình 1.18 trình bày 1 mẫu phương thức của thừa kế tín hiệu và giá trị độ lớn lương tử hoá
mẫu. Mỗi giá trị chuyển đổi vào tương đương 7 bít nhị phân. Bít thứ 8 là bít dấu (+ là 0 và – là 1).
+024
00011000
-015
10001111
+125
01111101
+038

00100110

-080

11010000

+110

01101110

+048

00110000

-050

10110010

+090

01011010

+039

00100111

+052

00110110

+088

01011000

+026

00011010

+127

01111111

+077

01001101

Tốc độ lấy mẫu (Sampling Rate).
Như chúng ta đã thấy từ các hình vẽ trước, sự chính xác của mỗi tín hiệu số đươc tái tạo lại từ
các tín hiệu tương tự phụ thuộc vào số mẫu đã đem theo. Sử dụng PAM và PCM chúng ta tái tạo lại
sóng chính xác bằng cách đem theo số lương mẫu không xác định, hoặc chúng ta có thể tái tạo sự
phát ra trống không của chính nó. Rõ ràng chúng ta muốn tìm một số ở đâu đó trên trục số. Như
vậy, câu hỏi là “Có bao nhiêu mẫu thì đủ?”
Trên thực tế, rất ít thông tin đáng chú ý cho việc gửi và nhận để tạo lại cấu trúc của tín hiệu
tương tự. Theo định lý Nyquist để đảm bảo tính chính xác trong sự tái tạo tín hiệu tương tự nguyên
Amplitude
bản ta sử dụng PAM, sự tốc độ lấy mẫu phải tiến hành hai lần ở tần số cao nhất của tín hiệu gốc.
Như vậy, nếu chúng ta muốn mẫu giọng nói điện thoại với tần số lớn nhất 4000 Hz, chúng ta cần
Tần số cao nhất = x Hz
tốc độ lấy mẫu của 8000 mẫu trên 1 giây.
Lưu ý: Tốc
Theođộđịnh
sự tốc độ lấy mẫu ít nhất phải tiến hành 2 lần ở tần số cao nhất.
mẫulý=Nyquist,
2x mẫu/giây
Một sự tốc độ lấy mẫu hai lần ở tần số x Hz có nghĩa tín hiệu phải đươc lấy mẫu mỗi ½ x
giây. Dùng giọng nói qua đường dây điện thoại ở trên là một ví dụ, điều này có nghĩa là một mẫu
mỗi 1/8000 giây.
Để hiểu rõ hơn về định lý xét ví dụ sau: Tốc độ lấy mẫu là bao nhiêu ở dải băng rộng 10000
Hz (1000 tới 11000)?
Time
Giải: Tốc độ lấy mẫu hai lần ở tần số cao nhất của tín hiệu
 Tốc độ lấy mẫu = 2(11000) = 22000 mẫu/giây.
Thời gian giữa 2 mẫu = ½ x
- 13 -

Bao nhiêu bit cho một mẫu?
Sau khi chúng ta tìm đươc tốc độ lấy mẫu, chúng ta cần xác định số bit cần truyền cho mỗi
mẫu. Điều này phục thuộc vào mức độ của độ chính xác cần thiết. Số bit là những lựa chọn cho tín
hiệu gốc cần tái tạo với độ chính xác mong muốn trong biên độ.
Ví dụ: Một tín hiệu là mẫu, mỗi mẫu yêu cầu ít nhất 12 mức của độ chính xác (+0 đến +5 và –
0 đến -5). Bao nhiêu bit sẽ đươc gửi cho mỗi mẫu?
Giải: Chúng ta cần 4 bit: 1 bit cho dấu và 3 bit cho giá trị. 3 bit giá trị có thể biểu diễn bằng 2 3
= 8 mức (000 đến 111), điều đó là nhiều hơn cái ta cần. Với 2 bit giá trị là không đủ vì 2 2 = 4. Với 4
bit giá trị thì quá lớn vì 24 = 16(thừa quá nhiều).
Tốc độ Bit (Bit Rate).
Sau khi tìm đươc số bit trên mỗi mẫu, ta cần tính toán Bit Rate theo công thức:
Bit Rate = Tốc độ lấy mẫu x Số bit trên mỗi mẫu
Ví dụ: Chúng ta muốn số hoá giọng nói con người. Bit Rate là gì? với giả thiết 8 bit trên một
mẫu.
Giải: Giọng nói bình thường của người thường ở tần số từ 0 đến 4000 như vậy tốc độ lấy mẫu
là: Tốc độ lấy mẫu = 2 x 4000 = 8000 mẫu/giây.
Bit Rate có thể tính toán như sau:
Bit Rate = Tốc độ lấy mẫu x Số bit trên một mẫu
= 8000x8 = 64000 bit/s = 64 Kbps.
1.2.3. Dữ liệu số - Tín hiệu tương tự
Biến đổi D/A (hay còn gọi là điều biến D/A) là quá trình thay đổi một trong những đặc trưng
của tín hiệu tương tự dựa vào thông tin trong tín hiệu số (0 và 1). Khi truyền dữ liệu từ một máy
tính đến máy tính khác qua đường điện thoại công cộng, chẳng hạn như: dữ liệu gốc là số, nhưng vì
các đường dây điện thoại mang các tín hiệu tương tự, nên dữ liệu phải đươc chuyển đổi. Dữ liệu số
phải đươc điều biến thành tín hiệu tương tự, điều đó đươc thực hiện trông như hai giá trị phân biệt
tương ứng với số nhị phân 0 và 1.

- 14 -

Có nhiều thiết bị biến đổi D/A, nhưng chúng ta sẽ chỉ bàn đến những thiết bị có lơi nhất cho
việc truyền dữ liệu.
Một tín hiệu hình sin có 3 đặc trưng: biên độ, tần số và pha. Khi thay đổi một trong 3 đặc
trưng này, ta sẽ tạo đươc phiên bản mới của tín hiệu hình sin đó. Chẳng hạn tín hiệu gốc là mức 1,
có thể biến đổi thành mức 0 hoặc ngươc lại. Vì thế, bằng sự thay đổi liên tục hình dáng của một tín
hiệu điện đơn giản, ta có thể dùng nó để mô tả dữ liệu số. Bất cứ ba đặc trưng trên có thể đươc thay
đổi theo cách này, đưa cho ta ít nhất 3 thiết bị để biến đổi dữ liệu số thành tín hiệu tương tự: ASK
(Amplitude Shift Keying - dời biên độ).
FSK (Frequency Shift Keying - dời tần số).
PSK (Phase Shift Keying - dời pha).
Hơn nữa, thiết bị thứ tư tốt hơn cả là thay đổi hỗn hơp của cả biên độ, tần số và pha đươc gọi
là bộ điều chế biên độ cầu phương QAM (Quadrature Amplitude Modulation). QAM là hiệu quả
nhất so 3 thiết bị trước, và là thiết bị đươc dùng trong tất cả các MODEM hiện đại (hình 5.23).

Các thành phần của bộ biến đổi D/A:
Trước khi thảo luận các phương pháp cụ thể để biến đổi D/A, có hai vấn đề cơ bản phải đươc
định nghĩa: tốc độ truyền bit/baud và tín hiệu mang.
Bit Rate and Baud Rate:
Hai thuật ngữ đươc dùng thường xuyên trong việc truyền dữ liệu là bit rate và baud rate. Bit
rate là số bit đươc truyền trong một giây. Baud rate chỉ ra số đơn vị tín hiệu trên một giây đươc yêu
cầu để mô tả những bit đó. Khi thảo luận về hiệu quả máy tính, thì bit rate là quan trọng hơn, vì ta
muốn biết thời gian xử lý từng mẩu tin.Tuy nhiên, trong việc truyền dữ liệu, thì chú trọng đến tính
hiệu quả của việc chuyển dữ liệu từ nơi này đến nơi khác trong các mẩu tin hay các khối tin. Các
đơn vị tín hiệu ít hơn đươc yêu cầu là hiệu quả hơn cho hệ thống và băng thông hẹp hơn đươc yêu
cầu để truyền các bit; vì vậy, chúng ta chú trọng hơn vào baud rate. Baud rate xác định băng thông
yêu cầu để gửi tín hiệu.
Baud rate >= Bit rate / (số bít trên một đơn vị tín hiệu)
1.2.3.1 Điều chế biên độ (ASK)

Cường độ tín hiệu mang đươc biến đổi sang dạng số nhị phân 0 hoặc 1. Trường hơp này tần
số và pha là không đổi trong khi biên độ thay đổi. Điện áp biểu diễn ở mức 1 và mô tả mức 0 là
sang trái với hệ thống. Khoảng thời gian 1 bit là là giai đoạn đươc định nghĩa là 1 bit. Đỉnh biên độ
của tín hiệu trong suốt khoảng thời gian mỗi bít là không đổi và sự thay đổi của nó phụ thuộc vào
bit (0 hoặc 1). Tốc độ truyền dùng ASK bị giới hạn bởi các tính chất vật lý của môi trường truyền.

- 15 -


Không may, việc truyền ASK là nhạy cảm cao với nhiễu. Thuật ngữ tiếng ồn (nhiễu) ám chỉ
đến điện áp không định trước can thiệp vào đường truyền bởi các hiện tương khác như là sự nóng
lên hay điện từ đươc sinh ra bởi các nguồn khác. Các điện áp không định trước này trộn lẫn với tín
hiệu làm thay đổi biên độ. Mức 0 có thể bị đổi thành mức 1 hoặc ngươc lại. Rõ ràng nhiễu là vấn đề
khó giải quyết đối với ASK, do chỉ có dựa vào biên độ để nhận biết. Nhiễu thường tác động lên biên
độ; vì thế ASK là phương pháp điều chế bị ảnh hưởng nhất bởi nhiễu.
Kỹ thuật ASK phổ biến đươc gọi là OOK (on-off-keying). Với OOK, các giá trị bit đươc mô
tả không theo điện áp. Sự tiến bộ là giảm bớt trong năng lực yêu cầu để truyền thông tin.
1.2.3.2 Điều chế tần số (FSK)
Tần số tín hiệu mang đươc biến đổi để mô tả các chữ số nhị phân 0 hoặc 1. Tần số tín hiệu
mang trong suốt thời gian mỗi bit là không đổi, giá trị của phụ thuộc vào bit 0 hoặc 1: còn lại biên
độ và pha là không đổi.
FSK tránh đươc hầu hết các vấn đề nhiễu của ASK. Bởi vì thiết bị nhận coi tần số tiêu biểu
thay đổi qua số chu kỳ đã cho, nó có thể bỏ qua các đỉnh điện áp. Các yếu tố giới hạn của FSK là
môi trường vật lý của sóng mang.
Băng thông FSK
Mặc dù FSK dịch giữa 2 tần số mang, nó dễ phân tích thành 2 tần số trong cùng thời điểm. Ta
có thể nói phổ FSK là sự hỗn hơp của 2 phổ ASK tập trung quanh tần số f c0 và fc1. băng thông yêu
cầu cho việc truyền FSK bằng tốc độ baud rate của tín hiệu cộng với tần số dịch (khác nhau giữa hai
tần số mang): BW = (fc1-fc0) + Nbaud.

1.2.3.3 Điều chế pha (PSK)
Pha của sóng mang đươc biến đổi để biểu diễn sang số nhị phân 0 hoặc 1. Cả biên độ và tần
số là không đổi, còn pha thì thay đổi. Ví dụ, nếu ta bắt đầu với một pha 0 o để mô tả bít 0, thì ta có
thể thay đổi pha sang 180o để gửi số nhị phân 1. Pha của tín hiệu trong suốt thời gian mỗi bít là
không đổi và giá trị của nó phụ thuộc vào bit 0 hoặc 1.

- 16 -


Phương pháp ở trên thường đươc gọi là 2-PSK hoặc PSK nhị phân, bởi vì 2 pha khác nhau (0 o
và 180o) đươc dùng. Hình 5.30 chỉ rõ điều này bằng mối quan hệ giữa pha sang giá trị bit. Sơ đồ thứ
hai, đươc gọi là chòm sao (constellation) hoặc sơ đồ trạng thái pha, chỉ ra cùng mối quan hệ đươc
minh hoạ chỉ bằng các pha.
1.3 Các phương pháp truyền tin
1.3.1 Cấu trúc kênh truyền
Truyền song song (Parallel)
Mỗi bit dùng một đường truyền riêng. Nếu có 8 bits đươc truyền đồng thời sẽ yêu cầu 8
đường truyền độc lập
Để truyền dữ liệu trên một đường truyền song song, một kênh truyền riêng đươc dùng để
thông báo cho bên nhận biết khi nào dữ liệu có sẵn (clock signal)
Cần thêm một kênh truyền khác để bên nhận báo cho bên gửi biết là đã sẵn sàng để nhận dữ
liệu kế tiếp

Truyền nối tiếp (Serial)
Tất cả các bit đều đươc truyền trên cùng một đường truyền, bit này tiếp theo sau bit kia
Không cần các đường truyền riêng cho tín hiệu đồng bộ và tín hiệu bắt tay (các tín hiệu này
đươc mã hóa vào dữ liệu truyền đi)

- 17 -

Full-duplex operation
Half-duplex operation
Both-way at
the same time
Two-way but not at
the same time
tiếp:

Có hai cách truyền nối
Bất đồng bộ: Khi truyền bất đồng bộ người ta phát từng ký hiệu riêng rẽ, cách biệt nhau và
để phân biệt các ký tự người ta thêm tín hiệu đầu (start) và cuối (stop) vào mỗi ký tự.
Đồng bộ: Khi truyền đồng bộ để nhận biết giá trị các thời điểm là 0 hay 1 cần phải có tín hiệu
xung clock gọi là tín hiệu đồng bộ. Tín hiệu đồng bộ có chu kỳ là T, nghĩa là mỗi giây nguồn sẽ
1
cung cấp
bits.
T
1.3.2 Chế độ truyền tin
Mạch đơn công (một chiều: simplex): thông tin chỉ có thể truyền từ nguồn sang thiết bị thu
mà chiều ngươc lại không thể thực hiện đươc. Ví dụ: dữ liệu đươc truyền từ máy tính sang máy in.
Simplex operation

One-way only

Mạch bán song công (hai chiều ngắt quãng: half duplex). Hai thiết bị đầu cuối có thể truyền
dữ liệu cho nhau tại những thời điểm khác nhau.

Mạch song công (hai chiều toàn phần: duplex). Hai thiết bị đầu cuối có thể truyền dữ liệu
cho nhau đồng thời.

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
1.1. Anh chị hãy trình bày về các loại tín hiệu đươc sử dụng trong truyền dẫn hiện nay. Nêu các đặc
trưng, ưu nhươc điểm của chúng
1.2. Trình bày hiểu biết cúa anh chị về các đại lương liên quan đến tín hiệu truyền dẫn. Nêu các
khắc phục các nhươc điểm (nếu có)
1.3. Trình bày hiểu biết của anh chị về các phương thức truyền dẫn hiện nay. Các ưu nhươc điểm
của các phương thức này.
1.4. Cho chuỗi bít cần truyền: 1001 0111 0011 1010 1101 1111 0101 1101. Anh chị hãy mã hóa
chuỗi bít trên theo phương pháp mã hóa NRZ-I, 3 bậc, Manchester, FSK.
1.6.Cho chuỗi ký tự cần truyền theo mã ASCII mở rộng là “TEST”. Anh chị hãy mã hóa chuỗi ký
tự trên theo phương pháp mã hóa NRZ, AMI, Manchester, FSK.
1.7.Tín hiệu xung PAM đươc lấy mẫu với tốc độ 12 KHz từ tín hiệu tương tự dạng sóng hình sin
1KHz. Hãy xác định xung PAM tự nhiên, xung PAM đỉnh phẳng, Xung DM.
1.8. Một máy thu DM thu đươc chuỗi bít nhị phân: 1001 0111 0011 1010 1101 1111 0101 1101.
Anh chị hãy vẽ tín hiệu tương tự tìm kiếm xuất hiện tại đầu ra của bộ tích phân

- 18 -


Chương II: HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG
2.1. Giới thiệu về hệ thống truyền thông
Hệ thống truyền thông đươc hiểu là một hệ thống toàn diện giúp truyền số liệu từ nơi này đến
nơi khác. Xét mô hình một hệ thống truyền thông tiêu biểu :
Luật 1
Luật 1
Luật 2
Luật 2
……
……

Luật n
Luật n
Dữ liệu

Sender

Receiver
Môi trường truyền

Khi xét một hệ thống truyền thông ta xét tới các yếu tố sau:
Sender: hệ thống phát – Là hệ thống phát dữ liệu.
Receiver: hệ thống thu – Là hệ thống thu dữ liệu nhận đươc từ hệ thống phát
Hình trạng mạng (Topology): cấu hình chi tiết của đường truyền và các hệthống
Giao thức mạng (Protocol): Tập hơp các qui tắc, qui ước về phương thức truyền, về khuôn
dạng dữ liệu mà khi tham gia truyền thông các thiết bị trong hệ thống phải tuân thủ.
Môi trường truyền: các vật dẫn cho phép dữ liệu đươc truyền tải trên đó để truyền từ nơi này
sang nơi khác.
Dữ liệu: Thông tin truyền đươc định dạng ở các dạng khác nhau. Các dạng thường thấy của
thông tin gồm:
Text: Hệ thống mã hóa đầu tiên liên quan đến văn bản là hệ thống mã Morse, đươc sử dụng
rộng rãi trước khi có máy tính.

Đây là một bộ mã nhị phân sử dụng 2 ký tự chấm (.) và gạch (-) để số hóa văn bản (có thể
xem tương đương với các bit 0 và 1). Tuy nhiên nó có điểm bất lơi là nghèo nàn: ít các ký tự đươc
mã hóa. Nó sử dụng sự phối hơp của các dấu gạch và dấu chấm với độ dài khác nhau, điều này
không đươc tiện lơi đặc biệt cho các ký tự có tần suất xuất hiện giống nhau. Chính vì thế nó không
đươc dùng để số hóa thông tin. Nếu chúng ta qui định rằng số bit dùng để mã hóa cho một ký tự
phải bằng nhau thì với p bit ta có thể mã hóa cho 2 p ký tự. Ngày nay, text đươc tồn tại dưới dạng 1
- 19 -

chuỗi bit (0 hoặc 1). Chuỗi đươc sử dụng để thể hiện 1 ký tự gọi là mã (code). Các mã Unicode
thường sử dụng 16 hoặc 32 bit biểu diễn và mã ASCII sử dụng 1 byte để biểu diễn.
Số: Biểu diễn dưới dạng 1 chuối bit có giá trị nhị phân tương ứng với giá trị số (Không biểu
diễn dưới dạng mã ASCII)vd: 8  1000
Hình ảnh tĩnh:Ảnh số thật sự là một ảnh đươc vẽ nên từ các đường thẳng và mỗi đường
thẳng đươc xây dựng bằng các điểm. Một ảnh theo chuẩn VGA với độ phân giải 640x480 có nghĩa
là một ma trận gồm 480 đường ngang và mỗi đường gồm 640 điểm ảnh (pixel).

Một điểm ảnh đươc mã hóa tùy thuộc vào chất lương của ảnh:
Ảnh đen trắng: sử dụng một bit để mã hóa một điểm: giá trị 0 cho điểm ảnh màu đen và 1 cho
điểm ảnh màu trắng.
Ảnh gồm 256 mức xám: mỗi điểm đươc thể hiện bằng một byte (8 bits ;
Ảnh màu: người ta chứng minh rằng một màu là sự phối hơp của ba màu cơ bản là đỏ (Red),
xanh lá (Green) và xanh dương (Blue). Vì thế một màu bất kỳ có thể đươc biểu biễn bởi biểu thức:
x = aR + bG +cB Trong đó a, b, c là các lương của các màu cơ bản. Thông thường một ảnh đẹp sẽ
có lương màu với giá trị từ 0 đến 255. Và như thế, một ảnh màu thuộc loại này đươc thể hiện bằng 3
ma trận tương ứng cho 3 loại màu cơ bản. Mỗi phần tử của mảng có giá trị của 8 bits. Chính vì thế
cần có 24 bit để mã hóa cho một điểm ảnh màu. Kích thước của các ảnh màu là đáng kể, vì thế
người ta cần có phương pháp mã hóa để giảm kích thước của các ảnh.
Âm thanh và video: Dữ liệu kiểu âm thanh và video thuộc kiểu tín hiệu tuần tự. Các tín hiệu
tuần tự đươc số hóa theo cách thức sau đây:
1 - Lấy mẫu
Tín hiệu đươc lấy mẫu: với tần số f,
ta đo biên độ của tín hiệu, như thế ta
đươc một loạt các số đo.
2 - Lương hóa
Ta xác định một thang đo với các
giá trị là lũy thừa của 2 (2p) và
thực hiện việc lấy tương ứng các số

đo vào giá trị thang đo.
3- Mã hóa
Mỗi một giá trị sau đó đươc mã
hóa thành các giá trị nhị phân và
đặt vào trong các tập tin.
111110101110110010......
Dung lương tập tin nhận đươc phụ thuộc hoàn toàn vào tần số lấy mẫu f và số lương bit dùng
để mã hóa giá trị thang đo p (chiều dài mã cho mỗi giá trị).
- 20 -


2.2 Hệ thống truyền số liệu
Nhiễu

Môi trường

G(t)

S(t)

G’(t)

m(t)

DTE

DCE

DCE

S’(t)

m’(t)

DTE

DTE (Data Terminal Equipment): thiết bị đầu cuối dữ liệu với chức năng truyền các dữ liệu
từ người (tới người dùng) sử dụng dưới dạng số hoặc tương tự
DCE (Data Circuit_Terminal Equipment): thiết bị chuyển đổi dữ liệu với chức năng
chuyển đổi các tín hiệu từ DTE sang dạng tương thích với môi trường truyền.
Nhiễu: Trong mọi trường hơp truyền dữ liệu, tín hiệu nhận sẽ bao gồm tín hiệu truyền đã bị
thay đổi bởi nhiều sai lệch khác nhau gây ra bởi hệ thống truyền, thêm vào đó là các tín hiệu không
mong muốn bị thêm vào đâu đó trong quá trình từ nơi truyền đến nơi nhận. Các tín hiệu không
mong muốn này đươc gọi là nhiễu. Nhiễu là một vấn đề lớn ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống
truyền thông.
Nhiễu có thể đươc chia làm 4 loại: nhiễu nhiệt, nhiễu điều biến, nhiễu xuyên âm và nhiễu
xung động.
Nhiễu nhiệt gây ra bởi sự dao động của các electron. Nó diễn ra trong tất cả các thiết bị điện,
các phương tiện truyền dẫn và là một hàm của nhiệt độ. Nhiễu nhiệt phân bố đều trên cả phổ tần số
và không thể bị triệt tiêu, vì vậy nó đặt ra một giới hạn trên cho hiệu suất của mọi hệ thống truyền
thông.
Nhiễu điều biến xảy ra khi có một số thành phần không tuyến tính trong các thiết bị truyền,
thiết bị nhận hoặc ở giữa các hệ thống truyền dẫn. Thông thường, những thành phần này hoạt động
như các hệ thống tuyến tính: đầu ra bằng một hằng số lần của đầu vào. Trong một hệ thống không
tuyến tính, đầu ra là một hàm phức tạp của đầu vào. Sự không tuyến tính này có thể bị gây ra bởi
các sự cố thành phần hoặc do cường độ tín hiệu quá cao.
Nhiễu xung động chỉ là vấn đề nhỏ đối với dữ liệu tương tự. Ví dụ, việc truyền âm thanh có
thể có những thời điểm gián đoạn ngắn mà không ảnh hưởng đến tính dễ hiểu của dữ liệu. Tuy
nhiên nhiễu xung động lại là nguyên nhân chính gây nên lỗi trong truyền thông dữ liệu số. Ví dụ,
một mức đỉnh năng lương trong thời gian 0.01 giây sẽ không phá huỷ dữ liệu âm thanh, nhưng sẽ

làm hỏng 560 bit dữ liệu đang truyền với tốc độ 56 kbps. Nhiễu ở đây bao gồm một mức nhiễu
nhiệt vừa phải cộng với nhiễu xung động ở một đỉnh thông thường. Dữ liệu số có thể đươc phục hồi
từ tín hiệu bằng cách lấy mẫu dạng sóng nhận đươc một lần mỗi khi nhận đươc một bit. Ta có thể
thấy, đôi khi nhiễu cũng đủ mạnh để thay đổi bit 1 thành bit 0 và ngươc lại.
Trong hệ thống trên , các tín hiệu tương đương:
S(t)  S’(t)
M(t)  M’(t)
G(t)  G’(t)
Nếu các tín hiệu tương đương càng khác xa nhau chứng tỏ sự ảnh hưởng của nhiễu với hệ
thống càng lớn.

- 21 -


Vd: Hệ thống internet ADSL sử dụng trên hệ thống thoại vốn có:

Kênh thoại

Model

Model

Phân loại hệ thống truyền số liệu:
A- Phân loại theo địa lý:
1) Mạng cục bộ:
2) Mạng diện rộng:
3) Mạng toàn cầu:
B- Phân loại theo tính chất sử dụng
1) Mạng truyền số liệu ký sinh:
2) Mạng truyền số liệu chuyên dụng:

C- Phân loại theo hình trạng mạng
1) Mạng tuyến tính:
2) Mạng hình sao:
3) Mạng vòng:
4) Mạng hỗn hơp
D- Phân loại theo kỹ thuật
1) Mạng chuyển mạch kênh:
2) Mạng chuyển mạch thông báo:
3) Mạng chuyển mạch gói:
E- Phân loại theo kiến trúc phân tầng mạng:
1) Mạng OSI
2) Mạng riêng công ty
3) Mạng theo kiến trúc TCP/IP
4) …….
2.3. Các hệ thống truyền số liệu thường gặp
2.3.1 Hệ thống truyền tương tự
Trong hệ thống này, tín hiệu trên đường truyền là tín hiệu tương tự:
Chuyển đổi

Xử lý

Chuyển đổi

Xử lý

Điều chế

Giải điều chế

Giao tiếp

Giao tiếp

- 22 -




Chuyển đổi: Biến đổi dữ liệu vào thành tín hiệu tương tự.



Xử lý: Xử lý tín hiệu tương tự (lọc, khuếch đại…)



Điều chế: Thực hiện dời tần phổ, biến đổi tín hiệu phù hơp với môi trường truyền.

 Giao tiếp: Thiết bị giao tiếp giữa hệ thống với môi trường truyền.
Nếu truyền giải nền thì không cần phương pháp điều chế.
2.3.2. Hệ thống truyền số
Trong hệ thống này tín hiệu trên đường truyền là tín hiệu tương tự (các mức điện áp tương
ứng với 2 bit 0-1)
Lọc thông thấp

Biến đổi A/D

Lọc thông thấp

Biến đổi D/A



Giao tiếp

Giao tiếp

Lọc thông thấp: lọc tín hiệu tương tự thành các đầu vào chuẩn



Biến đổi A/D (D/A): Biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số (hoặc từ số trở thành
tín hiệu tương tự
 Giao tiếp: Thiết bị kết nối chuẩn với môi trường truyền tương ứng.
Một trong những đặc trưng quan trọng để đánh giá chất lương một hệt hống truyền thông số là
vận tốc truyền tín hiệu đươc tính bằng baud.
Baud là vận tốc thay đổi trạng thái sóng mang (số lần thay đổi trạng thái sóng mang trong 1 s)
còn gọi là vận tốc điều chế (baud rate).
Trong thực tế người ta thường dùng đơn vị bit/s (bps) là vận tốc truyền bit (bit rate) tức là số
bit mà hệ thống truyền đươc trong 1 giây.
2.3.3. Hệ thống truyền số liệu chuyển mạch kênh
Chế độ này hoạt động theo mô hình của hệ thống điện thoại. Để có thể giao tiếp với máy B,
máy A phải thực hiện một cuộc gọi (call). Nếu máy B chấp nhận cuộc gọi, một kênh ảo đươc thiết
lập dành riêng cho thông tin trao đổi giữa A và B. Tất cả các tài nguyên đươc cấp cho cuộc gọi này
như băng thông đường truyền, khả năng của các bộ hoán chuyển thông tin đều đươc dành riêng cho
cuộc gọi, không chia sẻ cho các cuộc gọi khác, mặc dù có những khoảng lớn thời gian hai bên giao
tiếp “im lặng”. Tài nguyên (băng thông) sẽ đươc chia thành nhiều những “phần” bằng nhau và sẽ
gán cho các cuộc gọi. Khi cuộc gọi sở hữu một “phần” tài nguyên nào đó, mặc dù không sử dụng
đến nó cũng không chia sẻ tài nguyên này cho các cuộc gọi khác. Việc phân chia băng thông của
kênh truyền thành những “phần” có thể đươc thực hiện bằng một trong hai kỹ thuật: Phân chia theo

tần số (FDM Frequency Division Multi Access) hay phân chia theo thời gian (TDMA- Time
Division Multi Access).

- 23 -