Bài giảng Truyền thông kỹ thuật số: Chương 3 - Trịnh Huy Hoàng

CHƯƠNG 3 
CÁC KỸ THUẬT CƠ 
BẢN TRONG TRUYỀN 
SỐ LIỆU
Giảng viên: Trịnh Huy Hoàng
    Email:



Nội dung




Tín hiệu và dữ liệu
Truyền dẫn dữ liệu
Cấu trúc kênh truyền 





Cấu trúc truyền 











Tuần tự
Song song
Bất đồng bộ
Đồng bộ

Các phương kiểm tra và phát hiện lỗi
Cấu hình 
Giao tiếp V.24/EIA­232­F
Nén thông tin 
Phân hợp kênh (Multiplexing)
ADSL

CSE 501035 – Data Communication

2


Thuật ngữ


Thành phần trong mô hình truyền dữ liệu (dưới góc độ 
vật lý)


Thiết bị
 Thiết bị phát (Transmitter)
 Thiết bị thu (Receiver)

Môi trường truyền (Medium)
 Kết nối


 Kết nối trực tiếp (Direct link)


Không cần các thiết bị trung gian

 Kết nối điểm­điểm (Point­to­point)

Kết nối trực tiếp 
 Chỉ có 2 thiết bị dùng chung kết nối


 Kết nối nhiều điểm (Multi­point)


≥ 2 thiết bị dùng chung kết nối

CSE 501035 – Data Communication

3


Chế độ truyền


Simplex mode
Không dùng rộng rãi vì không thể 

gởi ngược lại lỗi hoặc tín hiệu điều 
khiển cho bên phát
 Television, teletext, radio




Half­duplex mode




Bộ đàm

Full­duplex mode


Điện thoại

Simplex operation
One­way only

Half­duplex operation
Two­way but not at
the same time

Full­duplex operation
Both­way at
the same time

CSE 501035 – Data Communication

4


Truyền dẫn dữ liệu


Dữ liệu



Thực thể mang thông tin
Analog

Các giá trị liên tục trong một vài thời khoảng
 e.g. âm thanh, video




Digital

Các giá trị rời rạc
 e.g. văn bản, số nguyên




Tín hiệu




Biểu diễn điện hoặc điện từ của dữ liệu
Analog

Biến liên tục
 Môi trường liên tục (wire, fiber optic, space)
 Băng thông tiếng nói 100Hz tới 7kHz
 Băng thông điện thoại 300Hz tới 3400Hz




Digital




Dùng 2 thành phần một chiều

Truyền dẫn


Trao đổi dữ liệu thông qua việc xử lý và lan truyền tín hiệu

CSE 501035 – Data Communication

5

Tín hiệu – miền thời gian


Tín hiệu liên tục




Tín hiệu rời rạc




Thay đổi từng mức theo 
thời gian

Tín hiệu chu kỳ




Thay đổi liên tục theo 
thời gian

Mẫu lặp lại theo thời gian

Tín hiệu không tuần 
hoàn


Mẫu không lặp lại theo 
thời gian

CSE 501035 – Data Communication

6


Tín hiệu analog


Ba đặc điểm chính của tín hiệu analog 
bao gồm






Biên độ (Amplitute)
Tần số (Frequency)
Pha (Phase)

Biên độ của tín hiệu analog




Đo độ mạnh của tín hiệu, đơn vị: decibel 

(dB) hay volts.
Biên độ càng lớn, tín hiệu càng có cường 
độ mạnh.
Tín hiệu tiếng nói  ­ từ “hello”.
Tiếng nói (speech) là một tín hiệu rất phức 
tạp.
 Tiếng nói chứa hàng ngàn tổ hợp khác nhau 
của nhiều tín hiệu.


CSE 501035 – Data Communication

7


Tần số của tín hiệu analog


Tốc độ thay đổi của tín hiệu trong 
một giây, đơn vị Hz hay số chu kỳ 
trong một giây (cycles per second)




Tín hiệu có tần số 30Hz  ~ thay đổi 
30 lần 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.

CSE 501035 – Data Communication

8


Pha của tín hiệu analog



Tốc độ thay đổi quan hệ của tín hiệu đối với thời gian, được 
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



Tai người không cảm nhận được sự dịch pha
Tín hiệu mang dữ liệu bị ảnh hưởng bởi sự dịch pha


Ví dụ các mối nối không hoàn hảo sẽ gây ra dịch pha

CSE 501035 – Data Communication

9

Tín hiệu – miền tần số

CSE 501035 – Data Communication

10


Thành phần của tiếng nói


Tầm tần số có khả năng nghe 20Hz – 20kHz








Tiếng nói 100Hz – 7kHz

Dễ dàng chuyển sang dạng tín hiệu điện từ để truyền 
dẫn
Các tần số với âm lượng khác nhau được chuyển thành 
tần số điện từ với điện áp khác nhau
Tầm tần số giới hạn cho kênh thoại


300 – 3400Hz

CSE 501035 – Data Communication

11


Tín hiệu số (digital)




Tín hiệu số bao gồm chỉ hai trạng thái, được 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 analog.

CSE 501035 – Data Communication

12


Tín hiệu số (digital)


Các vấn đề khi sử dụng kênh thoại (voice channel) trong việc 
truyền tín hiệu số


Một tín hiệu số là một tổ hợp của các tín hiệu khác. Đặc biệt, tín hiệu số 
có thể được biểu diễn như sau 

Signal = f + f3 + f5 +f7 +f9 +f11 +f13 ....f






Do đó một tín hiệu số gồm 1 tần số cơ bản (f), cộng thêm tần số 3f (hài 
tần bậc 3), cộng thêm tần số 5f (hài tần bậc 5), …
Nếu biên độ của tần số f, f3, f5, … là a, a3, a5, … thì a = 3a3 = 5a5 …
Để gởi tín hiệu số qua kênh truyền thoại, băng thông của kênh truyền 
phải cho phép tần số cơ bản f, tần số 3f và tần số 5f đi qua mà không 
ảnh hưởng nhiều đến các tần số này
Đây là yêu cầu tối thiểu để bên nhận nhận đúng được tín hiệu số

CSE 501035 – Data Communication

13


Tín hiệu số (digital)



Truyền 1 tín hiệu số nhị phân tốc độ 2400bps trên kênh thoại có băng thông 
3.1kHz



Tần số cơ bản: 1200Hz (thông thường bằng ½ tốc độ bit)
Chỉ có tần số cơ bản đi qua mà không bị thay đổi

CSE 501035 – Data Communication

14


Dữ liệu và tín hiệu




Thường dùng tín hiệu số cho dữ liệu số và tín hiệu analog cho 
dữ liệu analog
Có thể dùng tín hiệu analog để mang dữ liệu số




Modem

Có thể dùng tín hiệu số để mang dữ liệu analog


Compact Disc audio

CSE 501035 – Data Communication

15

Truyền dẫn


Truyền dẫn analog




Không quan tâm đến nội dung dữ liệu được truyền (số hoặc tương tự)
Suy giảm khi truyền xa
Dùng bộ khuếch đại (amplifier) để truyền dữ liệu đi xa




Khuếch đại cả tín hiệu lẫn nhiễu

Truyền dẫn số




Quan tâm đến nội dung dữ liệu được truyền.
Nhiễu và sự suy giảm tín hiệu sẽ ảnh hưởng đến sự tích hợp.
Dùng bộ lặp (repeater) để truyền dữ liệu đi xa.


Không khuếch đại nhiễu.

CSE 501035 – Data Communication

16


Dữ liệu, tín hiệu và truyền dẫn


Analog data/Analog Signal




Analog data/Digital Signal




Digital 
data

Analog 
signal

Digital 
signal

Biểu diễn trực tiếp dữ liệu hoặc mã hóa để tạo ra t/h số có đặc tính mong muốn

Lan truyền thông qua các bộ khuếch đại, xử lý t/h như nhau bất kể dữ liệu là số 
hoặc tương tự
Giả sử t/h biểu diễn dữ liệu số, lan truyền qua các bộ repeater

Digital Signal/Analog Transmission




Digital 
signal

Analog Signal/Digital Transmission




Analog 
signal

Analog Signal/Analog Transmission




Được mã hóa dùng modem để tạo ra t/h tương tự

Analog 
data

Digital Data/Digital Signal




Mã hóa dùng bộ codec để tạo ra chuỗi bit số

Digital Data/Analog Signal




Gởi bình thường hoặc mã hóa vào phần phổ khác

Analog and digital 
transmission

Không dùng

Digital Signal/Digital Data


T/h là chuỗi nhị phân lan truyền qua các bộ repeater

CSE 501035 – Data Communication

17


Truyền dẫn số



Ưu điểm


Công nghệ số
 Công nghệ LSI/VLSI làm giảm giá thành



Toàn vẹn dữ liệu
 Nhiễu và suy giảm tín hiệu không bị tích lũy bởi các repeater
 Truyền khoảng cách xa hơn trên các đường truyền kém chất lượng



Hiệu quả kênh truyền
 TDM > FDM



Bảo mật
 Các kỹ thuật mã hóa để bảo mật dữ liệu dễ áp dụng



Tích hợp
 Dữ liệu số và analog được xử lý tương tự nhau

CSE 501035 – Data Communication

18


Digital   Digital


Tín hiệu số




Xung điện áp rời rạc, không liên tục
Mỗi xung là một phần tử tín hiệu
Dữ liệu nhị phân được mã hóa thành các 
phần tử tín hiệu

CSE 501035 – Data Communication

Analog and digital transmission
Analog 
data

Analog 
signal

Digital 
signal

Digital 

data

Analog 
signal

Digital 
signal

19


Thuật ngữ


Unipolar




Polar




Thời gian (thiết bị phát) dùng để truyền 1 bit

Tốc độ điều chế





Tốc độ truyền dẫn dữ liệu theo bps (bit per second)

Độ rộng (chiều dài 1 bit)




Một trạng thái logic được biểu diễn bằng mức điện áp dương, trạng thái 
logic khác được biểu diễn bằng mức điện áp âm

Tốc độ dữ liệu (data rate)




Tất cả các phần tử tín hiệu có cùng dấu

Tốc độ mức tín hiệu thay đổi
Đơn vị là baud = số phần tử tín hiệu trong 1 giây

Mark và Space


Tương ứng với 1 và 0 nhị phân

CSE 501035 – Data Communication

20

Diễn giải tín hiệu


Cần biết
Định thời của các bit (khi nào chúng bắt đầu và kết thúc)
 Mức tín hiệu




Yếu tố ảnh hưởng đến việc diễn giải tín hiệu
Tỉ số SNR
 Tốc độ dữ liệu
 Băng thông


CSE 501035 – Data Communication

21


Polar Encoding

CSE 501035 – Data Communication

22

Nonreturn to zero (NRZ)



Nonreturn to Zero­Level (NRZ­L) 






2 mức điện áp khác nhau cho bit 1 và bit 0
Điện áp không thay đổi (không có transition) khi không có sự thay đổi tín hiệu
Điện áp thay đổi (có transition) khi có sự thay đổi tín hiệu (từ 0 1 hoặc từ 1 0) 

Nonreturn to Zero Inverted (NRZI)





NRZI cho các bit 1
Dữ liệu được mã hóa căn cứ vào việc có hay không sự thay đổi tín hiệu ở đầu thời khoảng 
bit.
Bit 1: được mã hóa bằng sự thay đổi điện áp (có transition)
Bit 0: được mã hóa bằng sự không thay đổi điện áp (không có transition)

CSE 501035 – Data Communication

23

Nonreturn to Zero (NRZ)


Mã hóa sai phân 

Dữ liệu được biểu diễn bằng việc thay đổi tín hiệu (thay vì 
bằng mức tín hiệu)
 Nhận biết sự thay đổi dễ dàng hơn so với nhận biết mức
 Trong các hệ thống truyền dẫn phức tạp, cảm giác cực tính 
dễ dàng bị mất




Ưu và nhược điểm của mã hóa NRZ


Ưu

 Dễ dàng nắm bắt
 Băng thông dùng hiệu quả 



Nhược 

 Có thành phần một chiều
 Thiếu khả năng đồng bộ

Dùng trong việc ghi băng từ
 Ít dùng trong việc truyền tín hiệu


CSE 501035 – Data Communication

24


Multilevel Binary



Dùng nhiều hơn 2 mức
Bipolar­AMI (Alternate Mark 
Inversion)











Bit­0 được biểu diễn bằng không có 
tín hiệu

Bit­1 được biểu diễn bằng xung 
dương hay xung âm
Các xung 1 thay đổi cực tính xen kẽ
Không mất đồng bộ khi dữ liệu là 
một dãy 1 dài (dãy 0 vẫn bị vấn đề 
đồng bộ)
Amplitude
Không có thành phần một chiều
Băng thông thấp
0 1
Phát hiện lỗi dễ dàng

0

0

1

1

1

0

Pseudoternary




1 được biểu diễn bằng không có tín 

hiệu
0 được biểu diễn bằng xung dương 
âm xen kẽ nhau
Không có ưu điểm và nhược điểm 
so với bipolar­AMI

CSE 501035 – Data Communication

Time

The 0s are positive and negative alternately
25