MẠNG TRUYỀN THÔNG CỒNG NGHIỆP

PHẦN 1: LÝ THUYẾT TRUYỀN TIN
Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.1 Mạng truyền thông công nghiệp
Mạng truyền thông công nghiệp hay mạng công nghiệp là một khái niệm chung chỉ các hệ thống
mạng truyền thơng số, truyền bít nối tiếp dùng để ghép nối các thiết bị công nghiệp.
Đặc trưng của mạng truyền thông công nghiệp là truyền dữ liệu theo chế độ bit nối tiếp.
Đối tượng của mạng công nghiệp thuần tuý là các thiết bị công nghiệp, do đó dạng thơng tin được
quan tâm duy nhất là dữ liệu.
Mạng truyền thông công nghiệp thực chất là một dạng đặc biệt của mạng máy tính, nó khác ở chỗ là
các yêu cầu về tính năng thời gian thực, độ tin cậy và khả năng tương thích trong mơi trường công nghiệp
của mạng truyền thông công nghiệp cao hơn so với một mạng máy tính thơng thường và các hệ thống
mạng cơng nghiệp thường có tính chất độc lập, phạm vi hoạt động tương đối hẹp.
So sánh giữa mạng viễn thơng, mạng máy tính và mạng cơng nghiệp
Bảng 1.1
MẠNG VIỄN THƠNG

MẠNG CƠNG
NGHIỆP

MẠNG MÁY TÍNH

Vị trí địa lý

Rất rộng

Rộng

Vừa và nhỏ

Số thành viên

Rất lớn

Phụ thuộc cấu hình

Nhỏ

Đối tượng giao tiếp

Con người là chính

Con người là chính

Máy là chính

Thơng tin trao đổi

tiếng nói, hình ảnh, dữ liệu

tiếng nói, hình ảnh, dữ
liệu

dữ liệu là chính

Kỹ thuật truyền thơng

Số, tương tự

Số

Số

Độ tin cậy

Trung bình

Cao

Rất cao

Dung lượng thơng tin

Rất lớn

Lớn

Vừa và nhỏ

Bảo mật thơng tin

Trung bình

Cao, rất cao

Rất Cao

Tính thời gian thực

Thấp

Trung bình

Cao

Trong đa số các trường hợp, mạng công nghiệp sử dụng một phần là các mạng máy tính ở cấp điều
hành và giám sát. Tương tự mạng máy tính có thể là một phần của mạng viễn thơng.
Vai trị của mạng truyền thơng cơng nghiệp
Mạng truyền thơng cơng nghiệp có vai trị quan trọng trong các lĩnh vực đo lường, điều khiển và tự
động hố ngày nay. Sử dụng mạng truyền thơng công nghiệp, đặc biệt là bus trường để thay thế cách nối
điểm tới điểm cổ điển giữa các thiết bị cơng nghiệp mang lại hàng loạt những lợi ích như sau:
+ Giảm giá thành dây nối và công lắp đặt.
+ Nâng cao độ chính xác, tin cậy
+ Có tính năng mở nên độ linh hoạt cao
+ Dễ chuẩn đoán, định vị lỗi.
+ Dễ dàng mở rộng, thêm các ứng dụng mới vào hệ.
Phân loại và đặc trưng mạng công nghiệp
Ưu thế của giải pháp dùng mạng công nghiệp không những nằm ở phương diện kỹ thuật, mà cịn ở khía
cạnh hiệu quả kinh tế. Vì vậy ứng dụng của nó rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực công nghiệp, như điều
1


khiển q trình, tự động hố xí nghiệp, tự động hố tồ nhà, điều khiển giao thơng … Sử dụng mạng
truyền thông công nghiệp là không thể thiếu được trong việc tích hợp các hệ thống tự động hố hiện đại.
Quản lý

Điều hành
sản xuất
Điều hành q trình

Điều khiển
Ch p hành

Tính toán giá thành, lãi xuất, thống kê
số liệu sản xuất
Đánh giá kết quả vận hành, lên kế hoạch
sản xuất và bảo dưỡng hệ
Giám sát, hiển thị ,vận hành, bảo dưỡng
toàn quá trình
Điều khiển, điều chỉnh, máy CNC, Robot,
PLC......
Đo lường, truyền động,

Hình 1.1: Mơ hình phân cấp chức năng của hệ hệ thống tự động hóa

Quản lí cơng ty
Mạng cơng ty
Điều hành sản xuất
Mạng xí nghiệp

Điều khiển giám sát

Điều khiển

Bus hệ thống
Bus q trình

Chấp hành

Bus trường
( bus thiết bị)

Hình 1.2. Mơ hình phân cấp chức năng của một nhà máy cơng nghiệp

Nhận xét
Càng ở cấp dưới thì yêu cầu càng cao về độ nhanh nhạy và tốc độ phản ứng, yêu cầu về tính thời gian
thực cao. Càng ở cấp trên thì yêu cầu trao đổi dữ liệu càng nhiều nhưng yêu cầu về tốc độ phản ứng giảm
đi.
Một chức năng của cấp trên được thực hiện dựa trên các chức năng của cấp dưới.
Mơ hình phân cấp chức năng cho ta dễ dàng thiết kế lựa chọn thiết bị, tuỳ vào yêu cầu cụ thể mà ta
chọn và phân chia mạng cho phù hợp. Với yêu cầu điều khiển trong một nhà máy hiện đại, quy mô lớn
như nhà máy lọc dầu, điện, hố chất...có thể chia nhỏ hơn nữa các cấp chức năng để tiện điều khiển, giám
sát. Đối với những nhà máy nhỏ, nhà cao tầng hay tàu biển số cấp chức năng sẽ giảm xuống để giảm giá
thành và chi phí vận hành.
Bus trường (fieldbus)
Là một khái niệm chung được dùng trong các ngành công nghiệp chế biến để chỉ các hệ thống bus
nối tiếp, sử dụng kỹ thuật truyền tin số để kết nối các thiết bị thuộc cấp điều khiển ( PC, PLC) với nhau và
với các thiết bị ở cấp chấp hành, hay các thiết bị trường. Các chức năng chính của cấp chấp hành là đo
lường, dẫn động và chuyển đổi tín hiệu trong trường hợp cần thiết. Các thiết bị có khả năng nối mạng là
các bộ vào/ ra phân tán, các thiết bị cảm biến hoặc cơ cấu chấp hành có tích hợp khả năng xử lý truyền
thơng. Một số kiểu bus trường chỉ thích hợp nối mạng các thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành với các
bộ điều khiển, cũng được gọi là bus chấp hành/cảm biến. Còn khái niệm bus thiết bị (device bus) được
2


dùng phổ biến trong công nghiệp chế tạo như tự động hố dây chuyền sản xuất, gia cơng, lắp ráp hoặc ở
một số lĩnh vực ứng dụng khác như tự động hố tồ nhà, sản xuất xe hơi. Bus thiết bị và bus trường có
chức năng tương đương, nhưng do những đặc trưng riêng biệt của hai ngành công nghiệp, nên một số tính
năng cũng khác nhau. Tuy nhiên sự khác nhau này ngày càng không rõ rệt, trong thực tế người ta cũng
dùng chung một khái niệm là bus trường.
Nhiệm vụ của bus trường là chuyển dữ liệu quá trình lên cấp điều khiển để xử lý và chuyển quyết
định điều khiển xuống các cơ cấu chấp hành vì vậy yêu cầu tính năng thời gian thực được đặt lên hàng

đầu. Thời gian phản ứng tiêu biểu nằm trong phạm vi 0,1-10 ms. Yêu cầu về dữ liệu cho một phiên trao
đổi thường chỉ hạn chế vài chục byte vì vậy tốc độ truyền chỉ yêu cầu đến phạm vi Mbit/s .Việc trao đổi
thơng tin mang tính định kỳ tuần hoàn. Một số hệ thống bus trường tiêu biểu hiện nay :Profibus, Control
Net...
Bus hệ thống, bus quá trình ( system bus, process bus)
Là hệ thống bus dùng để nối mạng các máy tính cấp điều khiển với các máy tính cấp điều khiển giám
sát.
Thơng qua bus hệ thống các máy tính điều khiển có thể phối hợp hoạt động, cung cấp dữ liệu điều
khiển quá trình cho các thiết bị chấp hành hay các trạm kỹ thuật và nhận dữ liệu, nhiệm vụ từ các trạm
phía trên. Thơng tin trong hệ thống bus này không chỉ được trao đổi theo chiều dọc mà còn được trao đổi
theo chiều ngang.
Đối với bus hệ thống thời gian đáp ứng tiêu biểu phụ thuộc yêu cầu đòi hỏi của ứng dụng cụ thể
thường ở mức vài trăm ms, tốc độ truyền thông trong phạm vi vài trăm kb/s tới vài Mb/s
Mạng xí nghiệp
Thường có cấu trúc là một mạng LAN bình thường có chức năng kết nối các máy tính văn phịng
thuộc cấp điều hành với cấp điều khiển giám sát.
Thông tin trao đổi trong mạng xí nghiệp thường là trạng thái của các quá trình kỹ thuật, chế độ làm
việc, thực trạng làm việc của máy móc trong hệ thống tự động, các số liệu tính tốn, thống kê, lưu trữ về
diễn biến q trình sản xuất. Các thơng tin điều hành từ các trạm chủ đưa xuống bao gồm thông tin về
thông số thiết kế, công thức chế tạo sản phẩm cũng như các mệnh lệnh điều khiển sản xuất. Ngồi ra ở
cấp mạng xí nghiệp thơng tin cịn được trao đổi mạnh theo chiều ngang giữa các máy tính đẳng quyền,
thông tin trao đổi theo chiều này thường là thơng tin hỗ trợ kiểu làm việc theo nhóm hay sử dụng chung
tài ngun.
Mạng xí nghiệp khơng u cầu cao về tính thời gian thực. Việc trao đổi dữ liệu thường diễn ra không
định kỳ, tuy nhiên mỗi phiên truyền thông thường trao đổi với số lượng lớn tới hàng Mb. Mạng hay dùng
Ethernet, tokenring.
Mạng công ty
Là hệ thống mạng nằm trên cùng trong mơ hình phân cấp hệ thống truyền thông của một công ty.
Đặc trưng của mạng là gần với một mạng viễn thông hoặc một mạng máy tính điện rộng. Nhiệm vụ của
mạng là kết nối máy tính các văn phịng, cung cấp các dịch vụ trao đổi thông tin nội bộ và với khách

hàng. Trong nhiều trường hợp mạng cơng ty và mạng xí nghiệp là một hệ thống mạng duy nhất về mặt
vật lý nhưng được chia thành các phạm vi khác nhau phù hợp với nhóm cơng việc.
+ Cấp chấp hành (actuation level):
Các chức năng chính của cấp chấp hành là đo lường, dẫn động và chuyển đổi tín hiệu trong trường
hợp cần thiết. Thực tế, đa số các thiết bị cảm biến (sensor) hay chấp hành (actuator) cũng có phần điều
khiển riêng cho việc thực hiện đo lường, truyền động được chính xác và nhanh nhạy. Các thiết bị thơng
minh “smart” có thể đảm nhận việc xử lí và chuẩn bị thơng tin trước khi đưa lên cấp điều khiển.
+ Cấp điều khiển (control level):
Nhiệm vụ chính của cấp điều khiển là nhận thơng tin từ các bộ cảm biến, xử lí các thơng tin theo
thuật tốn nhất định và truyền đạt lại kết quả xuống các chấp hành. Khi còn điều khiển thủ công, nhiệm
3


vụ đó được người đứng máy trực tiếp đảm nhận qua việc theo dõi các công cụ đo lường, sử dụng kiến
thức và kinh nghiệm để thực hiện những thao tác cần thiết như ấn nút đóng/ mở van, điều chỉnh cần gạt,
núm xoay… Trong một hệ thống điều khiển tự động, việc thực hiện thủ công những nhiệm vụ đó được
thay thế bằng máy tính.
Do đặc tính nổi bật của cấp điều khiển là xử lí thơng tin, khái niệm cấp xử lí ( process level) cũng
hay được dùng. Tuy nhiên, khái niệm này không được xác đáng lắm vì trong hệ thống hiện đại, việc xử lí
thơng tin không phải là độc quyền ở cấp này. Như đã nêu trên, các thiết bị thông minh ở cấp cảm biến/
chấp hành cũng có thể đảm nhận một phần việc này. Ngoài ra, việc thực hiện các chức năng ở bất kỳ cấp
nào bên trên, dù dưới dạng này hay dạng khác đều mang bản chất là xử lý thông tin.
Cấp điều khiển và cấp chấp hành cũng hay được gọi chung là cấp trường( field level) chính vì các
bộ điều khiển, cảm biến và chấp hành được cài đặt trực tiếp tại hiện trường, gần kề với hệ thống kỹ thuật .
+ Cấp điều hành(operation level):
Điều hành quá trình có nghĩa đen là: “điều khiển” và “vận hành” một quá trình kỹ thuật. Khi đa số
các chức năng như đo lường điều khiển, điều chỉnh, bảo toàn hệ thống được các cấp cơ sở thực hiện, thì
nhiệm vụ của các cấp điều hành quá trình là hỗ trợ người sử dụng trong việc cài đặt ứng dụng, thao tác,
theo dõi, giám sát vận hành và xử lý những tình huống bất thường. Ngoài ra, trong một số trường hợp,
cấp này cịn thực hiện các bài tốn điều khiển cao cấp như điều khiển phối hợp, điều khiển khởi động/

dừng và điều khiển theo cơng thức (ví dụ như trong chế biến dược phẩm, hoá chất). Khác với các cấp
dưới, việc thực hiện các chức năng ở cấp điều hành q trình thường khơng địi hỏi phương tiện, thiết bị
phần cứng đặc biệt có giao diện mạng ngồi các máy tính điều hành.
Gần đây, do nhu cầu tự động hố tổng thể kể cả ở các cấp sản xuất và quản lý cơng ty, việc tích
hợp hệ thống và loại bỏ các cấp trung gian không cần thiết trong mô hình chức năng trở nên cần thiết.
Cũng chính vì lí do này, ranh giới giữa cấp điều hành quá trình và điều hành sản xuất nhiều khi khơng rõ
ràng, hình thành xu hướng hội nhập hai cấp này thành một cấp duy nhất, gọi chung là cấp điều hành.
1.2 Thông tin, tín hiệu và dữ liệu
1.2.1 Các khái niệm
Thơng tin
Là thước đo mức nhận thức, sự hiểu biết về một vấn đề, một sự kiện hoặc một hệ thống.
Là sự phản ánh mang tính hướng đích, thể hiện sự quan tâm của người nhận, của sự vật khách quan
đối với sự nhận biết của con người.
Một tin nếu được ai đó, một hệ thống nào đó quan tâm sử dụng thì nó là thơng tin đối với người đó, hệ
thống đó.
Thơng tin chính là sự loại trừ tính bất định.
Tin tức
Là sự phản ánh của sự vật khách quan đối với sự nhận biết của con người. Tin tức là sự “mới mẻ” và
độ tin cậy.
Một hệ thống xử lý thông tin hoặc một hệ thống truyền thông là một hệ kỹ thuật chỉ quan tâm đến các
đầu vào và ra là thông tin.
Dữ liệu
Thông tin là một đại lượng khá trừu tượng, thơng tin có thể được biểu diễn và lưu trữ dưới nhiểu hình
thức khác nhau như hình ảnh, âm thanh.. đặc biệt thơng tin có thể được tập hợp lưu trữ dưới một cấu trúc
nhất định được gọi là dữ liệu. Đối với máy tính hay hệ thông tin công nghiệp dữ liệu là thông tin đã được
‘ số lượng hố’ để có thế xử lý và lưu trữ trong máy tính. Nói trong ngữ cảnh cấu trúc của một bức điện,
dữ liệu là phần thông tin hữu ích được biểu diễn bằng các bít 0,1 theo một luật nhất định.

4

Trong thực tế, các khái niệm xử lý thông tin, xử lý tín hiệu, truyền tải thơng tin, hay truyền tải dữ liệu
được dùng với ý nghĩa tương tự. Cần phân biệt rõ giữa thông tin và dữ liệu. Hai tập tin khác nhau nhờ
cách mã hố khác nhau có thể cùng mô tả một nội dung tin, ngược lại hai tập tin giống nhau cũng có thể
mang những thơng tin khác nhau tuỳ theo cách mô tả.
Lượng thông tin
Thông tin chính là sự loại bỏ tính bất định. Mức độ xố bỏ tính bất định này ( giá trị của một nguồn
tin) được gọi là lượng thông tin.
Với dữ liệu được biểu diễn để có thể xử lý trong máy tính thì lượng thơng tin được đo bằng đơn vị bit
Tín hiệu
Việc trao đổi thơng tin giữa người với người, người với máy, trao đổi dữ liệu giữa máy với máy chỉ
có thể thực hiện được nhờ tín hiệu.
Tín hiệu là diễn biến của một đại lượng vật lý chứa tham số thơng tin, dữ liệu có thể truyền dẫn được.
Trong kỹ thuật các loại tín hiệu thường dùng là Điện, quang, khí nén, thuỷ lực, điện từ
Các tham số của tín hiệu
+ Biên độ (dịng, áp, cường độ sáng, áp suất...)
+ Tần số (nhịp xung, kiểu xung, độ rộng xung...)
+ Pha
Phân loại tín hiệu
Để phân loại tín hiệu ta dựa vào tập hợp giá trị của tham số thơng tin hoặc dựa theo diễn biến của thời
gian
+ Tín hiệu tương tự: Tham số thơng tin có giá trị bất kỳ trong một khoảng thời gian được xét
+ Tín hiệu số: Là dạng tín hiệu có một tập giá trị xác định hữu hạn.
+ Tín hiệu liên tục : Là tín hiệu có ý nghĩa tại bất kỳ thời điểm nào trong một khoảng thời gian mà ta
quan tâm. Một tín hiệu liên tục là một hàm liên tục của thời gian trong một khoảng xác định.
+ Tín hiệu gián đoạn: Tín hiệu có nghĩa tại những thời điểm nhất định.
+ Ngồi ra cịn có tín hiệu tiền định, tín hiệu ngẫu nhiên, tín hiệu tuần hồn, khơng tuần hồn...
1.2.2 Các tham số thơng tin
Tốc độ truyền, tốc độ bit
Tốc độ truyền hay tốc độ bit được tính bằng số bit dữ liệu được truyền tải trong 1s. (Baud,bps)

V=f * n

với v: tốc độ bit
f tần số xung nhịp
n số bit truyền trong 1 nhip

Tốc độ truyền tin tổng thể bao giờ cũng nhỏ hơn tốc độ truyền tin hữu ích, Trong thực tế tốc độ truyền
thơng tin hữu ích khó xác định được một cách chính xác.
Thời gian bit, chu kỳ bit
Thời gian bit là thời gian trung bình cần thiết để truyền một bit (là nghịch đảo của tốc độ truyền tải)
TB 

1
v

Thời gian lan truyền tín hiệu
5


Là thời gian cần thiết để một tín hiệu phát ra từ một đầu dây lan truyền tới đầu dây khác, nó phụ thuộc
vào chiều dài và cấu tạo dây dẫn.
Ts 

l
K .C

Ts: Thời gian lan truyền tín hiệu
l: Chiều dài dây dẫn
C: Tốc độ ánh sáng 300.000 km/s
K: hệ số giảm tốc độ

Tính thời gian thực
Một hệ thống bus có tính thời gian thực là một hệ có
+ Độ nhạy: Tốc độ truyền thông phải đủ nhanh để đáp ứng yêu cầu trao đổi dữ liệu trong một giải
pháp cụ thể.
+ Tính tiền định: Dự đốn đượcthời gian phản ứng tiêu biểu và thời gian phản ứng chậm nhất của
từng trạm
Độ tin cậy: Đảm bảo được tổng thời gian cần cho việc vận chuyển dữ liệu một cách tin cậy giữa hai
trạm.
+Tính bền vững: Có khả năng xử lý sự cố một cách thích hợp, nhanh chóng.
1.3 Xử lý tín hiệu, các phép biến đổi tín hiệu
1.3.1 Mã hố và giải mã
Q trình mã hố nhằm biến đổi nguồn thông tin (dữ liệu) cần trao đổi sang một chuỗi tín hiệu thích
hợp để truyền dẫn hoặc bảo mật.
Yêu cầu của mã hoá
Trong hệ thống truyền tin thường chịu tác động của nhiễu do vậy thơng tin trong qúa trình truyền dẫn
có thể bị biến đổi gây ra lỗi thơng tin. Để tìm ra lỗi và khắc phục người ta cần dùng đến phương pháp mã
hố nguồn tin.
Đối tác
truyền thơng

Đối tác
truyền thơng

Mã hố
Giải mã

Hệ thống truyền
dẫn tín hiệu

Mã hố

Giải mã

Hình1.3 Sơ đồ cơ bản của hệ truyền thơng

Mã hố nguồn:
Dữ liệu mang thông tin thực dụng (dữ liệu nguồn) được bổ xung các thông tin phụ trợ cần thiết cho
việc truyền dẫn ( địa chỉ bên gửi và bên nhận, kiểu dữ liệu, thơng tin kiểm lỗi...) Ngồi ra trước khi gửi dữ
liệu được phân chia thành các gói nhỏ để phù hợp với phương thức truyền.
Trong kỹ thuật mã hố nguồn có 2 giai đoạn.
6


+ Mã hoá bằng phần mềm : Áp dụng trong các hệ thống thơng tin cơng nghiệp có sử dụng đến kỹ
thuật truyền dữ liệu bằng máy tính.
+ Mã hố bằng các thiết bị phần cứng
Mã hoá đường truyền
Là qúa trình tạo tín hiệu tương ứng với thơng tin trong gói dữ liệu theo một phương pháp nhất định để
phù hợp với đường truyền và kỹ thuật truyền.
Trong truyền thông cơng nghiệp mã hố đường truyền đồng nghĩa với mã hố bit. Trong các hệ thống
thơng tin khác mã hố đường truyền cịn có thể bao gồm cả điều biến tín hiệu và dồn kênh.
Khi tín hiệu được truyền tải đi, để phân biệt giới hạn giữa các bit dữ liệu nối tiếp nhau người ta sử
dụng phương pháp đồng bộ hố.
Giải mã
Là q trình ngược lại với qúa trình mã hố. Tức là chuyển đổi các tín hiệu nhận được thành các dãy
bit tương ứng, sau đó loại bỏ các thông tin bổ sung để tái tạo thông tin nguồn.
1.3.2 Điều biến và điều chế tín hiệu
Điều chế tín hiệu là qúa trình tạo một tín hiệu trực tiếp mang tham số thông tin( được thể hiện qua
biên độ, tần số, pha...)
Điều chế tín hiệu thường thấy ở các bộ chuyển đổi A/D, D/A các bộ tạo xung...
Điều biến tín hiệu là qúa trình dùng tín hiệu mang thơng tin để điều khiển, biến đổi các tham số thích

hợp của một tín hiệu thứ hai( tín hiệu mang). Nó được ứng dụng để thực hiện các phương pháp dồn kênh,
phân chia tần số hoặc tránh nhiễu.
1.3.3 Chế độ truyền tải
Chế độ truyền tải là phương thức các bit dữ liệu được truyền giữa các đối tác truyền thông.
Các phương pháp truyền tải
+ Truyền song song, truyền nối tiếp.
+ Truyền đồng bộ, không đồng bộ
+ Truyền một chiều, hai chiều gián đoạn, hai chiều toàn phần
+ Truyền tải dải cơ sở, truyền tải dải mang, truyền tải dải rộng
Truyền song song, nối tiếp
Truyền song song dùng phổ biến trong các bus nội bộ của máy tính,PLC như bus địa chỉ, bus điều
khiển.
Đặc điểm:
Tốc độ truyền dẫn phụ thuộc vào số kênh dẫn.
u cầu về tính đồng bộ hố
chỉ truyền ở khoảng cách nhỏ, tốc độ xung nhịp vừa phải.
Truyền nối tiếp:Dùng phổ biến trong truyền thông công nghiệp
Khoảng cách truyền xa
Thực hiện đơn giản, độ tin cậy cao.
Tốc độ xung nhịp cao.

7


Truyền đồng bộ, không đồng bộ
Trong chế độ đồng bộ các đối tác truyền thông làm việc theo cùng một nhịp, cùng một tần số và độ
lệch pha cố định.
Một trạm sẽ có vai trị tạo nhịp và truyền nhịp này đến các trạm khác thông qua một đường dẫn riêng.
Với chế độ truyền không đồng bộ bên gửi và bên nhận không làm việc theo một nhịp chung. Dữ liệu
trao đổi thường được chia ra thành từng nhóm7-8bit. Các bit này được chuyển đi vào thời điểm không cố

định vì vậy cần có thêm tín hiệu Start, Stop.
Truyền một chiều,hai chiều gián đoạn, 2 chiều toàn phần.
Trong chế độ truyền một chiều một trạm chỉ chuyên nhận dữ liệu và một trạm chun phát tín hiệu.
Thơng tin chỉ có thể đi theo một chiều cố định.
Trong mạng công nghiệp phù hợp với kiểu liên kết điểm-điểm
Ví dụ: hệ thống truyền thanh, truyền hình...
Chế độ truyền hai chiều gián đoạn cho phép một trạm có thể gửi và nhận thơng tin. Tuy nhiên tại một
thời điểm chỉ có 1 trạm phát, trạm còn lại ở chế độ thu.
Với một cấu hình khơng phức tạp lắm có thể đạt được tốc độ truyền tương đối cao, nó thích hợp với
kiểu liên kết điểm-nhiều điểm (Cấu trúc bus)
Chế độ truyền này yêu cầu phải có phương pháp phân chia thời gian để tránh xung đột. Khi một trạm
phát thì tất cả các trạm khác ở chế độ thu.
Chế độ hai chiều toàn phần, các trạm có thể gửi và nhận thơng tin cùng một lúc. Chế độ này yêu cầu
sử dụng hai đường truyền riêng biệt cho thu và phát. Nó chỉ phù hợp với kiểu liên kết điểm-điểm.
Truyền tải dải cơ sở
Tín hiệu truyền đi nằm trong một dải tần tương đối hẹp nào đó gọi là dải tần cơ sở. Tại mỗi thời điểm
chỉ có một kênh thơng tin duy nhất được truyền, vì vậy tốc độ truyền tải bị hạn chế nhưng phương pháp
này tin cậy và dễ thực hiện.
Truyền tải dải mang.
Trong một số trường hợp truyền tải tại dải tần cơ sở khơng phù hợp do nó gây nhiễu cho các thiết bị
xung quanh hoặc bị các thiết bị xung quanh gây nhiễu. Để khắc phục người ta dùng tín hiệu cần truyền tải
để điều chế tần số, biên độ, hoặc pha của một tín hiệu khác có tần số lớn hơn nhiều so với tần số nhịp gọi
là tín hiệu mang. Bên nhận được sẽ thực hiện q trình ngược lại để nhận thơng tin.
Truyền tải dải rộng.
Để tăng hiệu suất truyền thông người ta kết hợp các tín hiệu cần truyền có tần số khác nhau theo
một cách thức nhất định sau đó đưa vào điều chế một tín hiệu mang có dải tần rộng rồi truyền đi. Bên
nhận sẽ tiến hành quá trình ngược lại để tách ra các tín hiệu cần thiết. Đây chính là kỹ thuật dồn kênh,
phân tần trong truyền tải thông tin. Phương thức này được thực hiện rộng rãi trong viễn thơng. Trong
truyền thơng cơng nghiệp nó khơng có vai trị rõ rệt do giá thành, tính thời gian thực…
1.4 Kênh liên lạc và đặc tính của chúng

Phổ tần
Mọi truyền dẫn vơ tuyến đều sử dụng các sóng điện từ phát sinh từ các dòng điện xoay chiều chạy qua
một anten. Tần số của các dao động này có thể biến đổi từ 1 hz tới hàng tỉ Hz và toàn bộ dải các tần số
này được gọi là phổ tần
Băng tần
Phổ tần số được chia thành các nhóm lớn gọi là các băng tần, mỗi băng tần có một tên mô tả
VD VHF, UHF
8


Dải thơng
Kích cỡ của một băng tần được xác định bởi dải thông ( độ rộng dải, band width ) là hiệu số giữa tần
số cao nhất và tần số thấp nhất trong một băng tần nào đó.
Kênh liên lạc
Để thực hiện một phiên truyền thông giữa hai đối tác cần một đường truyền thông với một khoảng tần
số nhất định, đường truyền này được gọi là một kênh liên lạc. Trong kỹ thuật viễn thông cũng như trong
kỹ thuật thơng tin cơng nghiệp tại một thời điểm có thể xảy ra rất nhiều phiên truyền thông giữa các đối
tác khác nhau do vậy cần phải có nhiều kênh liên lạc khác nhau.
Đặc điểm của kênh liên lạc
Mỗi kênh liên lạc có một dải thơng cố định cho trước thoả mãn nhu cầu truyền thơng.
Kênh liên lạc có thể là kênh truyền hữu tuyến, kênh truyền vô tuyến hoặc cáp quang.
1.4.1 Kênh truyền hữu tuyến.
Kênh truyền hữu tuyến thường sử dụng cáp đôi dây xoắn, cáp đồng trục hoặc cáp trần.
Tần số làm việc
Cáp trần 3-300 Khz
Cáp đôi dây xoắn 12-268 Khz
Cáp đồng trục 0,006-60Mhz
Ví dụ Hãng Bell sử dụng đường truyền
Bảng 1.2 Thông số cáp viễn thông
Năm

Loại dây

Số kênh thoại Khoảng cách

Tần số

1938

Cáp trần

12

80km

36-143Khz

1962

Cáp xoắn

24

1,6km

172-268Khz

1941

Cáp đồng trục

600

12,8

6khz-2,79M

Đặc điểm
Băng thông hẹp, tốc độ truyền thấp, khoảng cách truyền gần
Bảng 1.3 Cáp dùng trong công nghiệp
Loại dây

Khoảng cách

Tốc độ truyền

Cáp xoắn

3 Km

Đến 1 Mhz

Cáp đồng trục

5 Km

Đến 3 Mhz

1.4.2 Kênh truyền vô tuyến
Dải tần dùng cho truyền vô tuyến rộng từ vài trăm Hz đến Thz. Khoảng cách truyền thông phụ thuộc

vào tần số truyền và công suất đài phát.
Kênh truyền vơ tuyến được chia thành các băng tần.
Ví dụ Mạng thông tin di động của Mỹ. Các nhà cung cấp dịch vụ được phân bổ 25 Mhz trong dải tần
800Mhz. với sự phân bố này họ chia ra làm 832 kênh thoại mỗi kênh có độ rộng là 30Khz.
1.4.3 Kênh truyền cáp quang
Bước sóng truyền thơng 0,82-1,3m
9


Ví dụ hãng AT&T năm 1987 đưa vào sử dụng truyền thông cáp quang với số kênh 24192 tốc độ 1668
Mbit/s khoảng cách 46,4 Km bước sóng 1,3m
Trong truyền thơng công nghiệp thường chỉ truyền với khoảng cách nhỏ vài km nên có
Tốc độ truyền*khoảng cách =1 Gbit.Km đối với sợi đa mode
=100 Gbit.Km đối với sợi đơn mode
1.4.4 Hệ thống thông tin di động qua vệ tinh MSS (Mobile satellite System)
Đặc điểm
Giá cả ổn định, độ rộng băng tần lớn, tỉ lệ lỗi thấp, vùng phủ sóng rộng
Chi phí cho mỗi đường truyền dẫn là như nhau bất kể khảng cách giữa các trạm phát và thu như thế nào.
Chi phí ban đầu cho việc thiết lậpdịch vụ vệ tinh di động có thể rất cao. Giá ước tính chỉ riêng đối
với các vệ tinh vào khoảng 10-20 triệu USD một quả.
Các hệ thống vệ tinh có thể cung cấp các kênh liên lạc có dải thơng biến đổi trong phạm vi 5Khz
tới 10 Mhz. Thông thường dữ liệu được truyền trên các kênh vệ tinh 5Khz với tốc độ 2,4Kbit/s. Tuy
nhiên dải thông càng cao cho phép dung lượng càng lớn và có cơ chế sửa sai tinh vi nhờ vậy những khối
dữ liệu lớn có thể được truyền với tỉ lệ lỗi rất thấp.
CÁc vệ tinh có vùng phủ sóng rất rộng chúng có thể nằm trong khoảng một châu lục (34% bề mặt
trái đất) hay có vùng phủ sóng nhỏ hơn tuỳ thuộc vào quỹ dạo của vệ tinh
Đối với vệ tinh một số dịch vụ có thể khó được chấp nhận do độ trễ truyền thơng, thời gian trễ có thể
lên tới 0,25s cho mỗi chặng (từ mặt đất đến vệ tinh hay từ vệ tinh về mặt đất) Thời gian trễ này ảnh
hưởng đáng kể đến lưu lượng thoại tuy nhiên thời gian trễ này khơng ảnh hưởng tới truyền dữ liệu.
Tín hiệu từ các vệ tinh quỹ đạo cao thường yếu hơn các quỹ đạo tầm thấp, muốn thu được phải có

anten thích hợp điều này làm cho các thiết bị cầm tay có thể khơng liên lạc trực tiếp được tới các vệ tinh
Các thành phần của hệ thống vệ tinh
Các thành phần hệ thống vệ tinh về cơ bản có 3 phần chính là vệ tinh, các trạm mặt đất và thiết bị sử
dụng đầu cuối.
Phần vệ tinh
Vệ tinh thực chất là các trạm chuyển tiếp trên trời. chúng chứa các thiết bị thu nhận tín hiệu từ mặt
đất, khuếch đại tín hiệu và chuyển đổi chúng sang tần số khác rồi phát trở về trái đất. Thiết bị thực hiện
quá trình này gọi là bộ phát đáp. Tuỳ từng loại vệ tinh có thể có 12 đến 48 bộ phát đáp.
Các thiết bị khác trên vệ tinh cung cấp các chức năng về năng lượng, điều hồ mơi trường và quản lý
trạm.
Năng lượng thông thường được dùng cho vệ tinh là các pin mặt trời và nguồn pin dự phòng. Trong
một số hệ thống nhu cầu điện năng có thể tiêu tốn tới 250w cho một kênh thoại. Điều này có nghĩa trong
một số trường hợp phải có nguồn cấp điện với khả năng 500Kw, lượng điện này lớn hơn lượng điện cần
để cung cấp cho một thị trấn nhỏ.
Vệ tinh trên không gian cần được giữ cho không chao đảo. Các anten cần được giữ ở vị trí tương đối
ổn định để đảm bảo hiệu suất truyền thông. Sự ổn định này được thực hiện nhờ phương pháp ổn định 3
trục toạ độ. Các panel pin măt trời có cấu tạo như những chiếc cánh ngoài việc dùng để thu năng lượng
mặt trời còn tham gia vào việc giữ ổn định .
Quỹ đạo ấn định của vệ tinh cần được duy trì trong phạm vi 0.1 o. Ngay cả khi ổn định hố vệ tinh vẫn
có xu hướng trơi ở mức độ nào đó, nhằm điều chỉnh những sự chệch hướng này những ống phụt khí nhỏ
được đốt theo chu kỳ để dịch chuyển vệ tinh về đúng quỹ đạo. Thời gian sử dụng vệ tinh bị phụ thuộc bởi
nhiên liệu của các ống phụt này.
10


Phần mặt đất
Chức năng phần mặt đất giống với chức năng của các trạm mặt đất thông thường bao gồm chuyển
mạch, điều khiển vô tuyến, báo hiệu điều khiển hoạt động và các anten.
Một số trạm sử dụng thiết bị kết hợp một vài chức năng với nhau trong khi một số trạm lại sử dụng
các thiết bị tách biệt.

Các trạm đo xa và điều khiển vệ tinh được sử dụng để cung cấp thông tin liên quan đến trạng thái các
hệ thống khác nhau trên vệ tinh và vị trí của nó, thiết bị này được triển khai ở một hay nhiều vị trí khác
nhau.
Phần người sử dụng đầu cuối.
Thiết bị đầu cuối cho người sử dụng khác nhau đáng kể về kích thước, trọng lượng, khả năng di
chuyển được và cơng suất. Các thiết bị này cịn phụ thuộc vào đặc tính của chính hệ thống vệ tinh.
Các loại hệ thống vệ tinh
Có một vài loại vệ tinh khác nhau dùng cho MSS. Sự phân biệt chủ yếu do độ cao qũy đạo vệ tinh. Độ
cao quỹ đạo bị ảnh hưởng bởi vành đai Van allen đó là hai lớp bụi nằm ở khoảng cách 1600km và
10000km. quanh trái đất. do vậy các vệ tinh được chế tạo nằm trên, giữa hay dưới hai lớp bụi này. kết quả
là có các vệ tinh địa tĩnh GEO, quỹ đạo trái đất trung bình MEO, quỹ đạo trái đất tầm thấp LEO.
Quỹ đạo địa tĩnh
Độ cao khoảng 36000km các vệ tinh là tĩnh tại so với trái đất vì chúng chuyển động với cùng một tốc
độ với trái đất, các vệ tinh có thể bao trùm một vùng rộng lớn nhưng khoảng cách lớn gây ra sự trễ làm
ảnh hưởng xấu tới liên lạc điện thoại.Nó phù hợp với các ứng dụng số liệu, lưu trữ và chuyển tiếp.
Vd Công ty vệ tinh di động Mỹ giới thiệu dịch vụ mạng tế bào mà vệ tinh có dung lượng 1.820kênh
Quỹ đạo trái đất tầm thấp.
Hệ thống Iridium của hãng Motorola đưa ra khái niệm hệ thống vệ tinh tầm thấp với quỹ đạo khoảng
800km, nó bao gồm 66 vệ tinh hoạt động và 7 vệ tinh dự phòng, các vệ tinh này bay quanh trái đất với
các quỹ đạo khác nhau,dung lượng mỗi vệ tinh là 3840 kênh, do quỹ đạo tầm thấp nên cho phép sử dụng
cả thiết bị trên xe và thiết bị cầm tay. Quỹ đạo tầm thấp địi hỏi chi phí cao, thời gian hoạt động của mỗi
vệ tinh khoảng 3 đến 7 năm.
Quỹ đạo trung bình.
Độ cao quỹ đạo này khoảng 10000 km. Nó cho phép sử dụng ít vệ tinh hơn và vẫn có thể sử dụng
thiết bị cầm tay. Hệ thống Odyssey của TRW có 12 vệ tinh hoạt động và 2 vệ tinh dự phòng. Độ cao này
cho phép mỗi vệ tinh phục vụ một địa điểm trong 2h, thời gian quá cảnh là 60ms.
Phổ vơ tuyến.
Có nhiều băng tần khác nhau được dùng cho MSS băng tần này đặc trưng cho tần số gửi từ mặt đất
lên uplink và tần số gửi về mặt đất downlink. Các tần số quy định theo từng cặp như 6/4 Ghz,

11


Bảng 1.4 Một số hệ vệ tinh
Thuộc tính

GEO (AMC)

LEO(IRDIUM)

MEO(Odysesy)

Độ cao quỹ đạo

36.000

800

10000

Số vệ tinh

1

66

12

Tuổi thọ vệ tinh

15

3-7

10-15

Số kênh/vệ tinh

1820

3840

2300

Thiết bị cầm tay

Khơng có

Có

Có

Thời gian mào đầu

Khơng hạn định

10 phút

1-2h

Trạm mặt đất

1

50

12

Phủ sóng của 1 vệ tinh

34%

2,5%

23%

Bảng 1.5 Tóm tắt phổ tần vô tuyến
Băng tần

Ký hiệu

1,6/1,5Ghz

L

15Mhz

6/4Ghz

C

500Mhz

14/11Ghz

Ku

500Mhz

29/9Ghz

Ka

3500Mhz

1,6/2,5Ghz

S

33Mhz

1,9/2,2Ghz

S

80Mhz

Dải thông

12

Chương 2 : HỆ THỐNG TRUYỀN TIN TƯƠNG TỰ VÀ HỆ THỐNG SỐ
2.1 Cơ sở chung
Lịch sử phát triển
Năm 1844 điện báo ra đời
Năm 1876 Bell phát minh ra điện thoại
Năm 1878 tổng đài điện thoại đầu tiên ra đời sử dụng cáp đồng để truyền tin
Năm 1895 Ứng dụng bức xạ điện từ truyền tín hiệu vơ tuyến
Thập niên 60 của thế kỉ 20 xuất hiện thiết bị số và tổng đài điện thoại số. Cũng vào thời gian này phát
minh về tia laze ra đời, về lý thuyết có thể truyền đến 10 triệu kênh tivi trên một kênh truyền laze.
Bảng 2.1 Phân bố phổ tần vô tuyến.
255m-800nm

Laze

Sợi quang

Thoại, hình ảnh số liệu

-1cm

Sóng mm

Ống dẫn sóng

Hàn hải, vệ tinh ra đa, vi ba

1cm-10cm

Tần số siêu cao
SHF

10cm-1m

Tần số cực cao
UHF

1m-10m

Tần số rất cao Cáp đồng trục
VHF

10m-100m

Tần số cao HF

100m-1km

Tần số
bình MF

1km-10km

Tần số thấp LF

10km-100km

Tấn số rất thấp
Đơi dây

VLF

100km-

Truyền hình UHF, VHF, radio
FM, di động

Âm thanh

Vô tuyến nghiệp dư, truyền
thông quảng bá

trung

Hàng không, hàng hải, vô
tuyến, Điện thoại, điện báo

2.2 Hệ thống tương tự
Thơng
tin vào

Xử lý tín hiệu

Các mạch sóng
mang

Truyền dẫn Lọc, khuyếch đại
đường truyền

Xử lý tín hiệu

Tách sóng
mang

Thơng tin ra

Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống tương tự
Xử lý tín hiệu
-

Khuếch đại đường truyền

-

Lọc tín hiệu
13


-

Điều chế và điều biến

Các mạch sóng mang
Đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA, Frequency Division Multiple Access)
Đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA, Time division Multiple Access)
Đa truy cập phân chia theo mã ( CDMA, Code Division Multiple Access)
Ví dụ Dịch vụ thơng tin di đông bắc Mỹ thời điểm đầu được phân phối 25MHz trong phổ tần số, các
nhà khai thác dịch vụ chia toàn bộ băng tần được phân phối thành các kênh rời rạc. Mỗi kênh có dải thơng
30khz nên hệ thống có 832 kênh khả dụng, mỗi cuộc đàm thoại cần sử dụng hai tần số nên mỗi nhà khai
thác có 416 cặp tần số khả dụng, mỗi cặp được gán cho một thuê bao mạng tế bào.

Để tăng dụng lượng kênh truyền, mỗi kênh được chia thành các khe thời gian, các tín hiệu cần truyền
được gán các khe thời gian này.
Tín hiệu mạng tin tức được biến đổi thành tín hiệu số sau đó được trộn với một loại mã giống mã
ngẫu nhiên. Tín hiệu tổng cộng sau đó được phát đi trong một dải tần số rộng nhờ kỹ thuật trải phổ.
Truyền dẫn CDMA cần các kênh có dải thơng rộng (1,25Mhz). Tuy nhiên theo lý thuyết thì CDMA có
thể chứa số thuê bao gấp 20 lần so với FDMA với cùng một dải thông.
2.3 Hệ thống số
Thông
tin vào

Truyền
dẫn

Xử lý tín hiệu

Phân kênh

Biến đổi A/D

Biến đổi D/A

Ghép kênh

Thơng tin ra

Hình 2.2. Cấu trúc hệ thống số
Điều chế biên độ xung (PAM, Pulse Amplitude Modulation)
Dùng kỹ thuật chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu kiểu xung trong đó biên độ xung biểu thị
tin tức tương tự. Đây là bước đầu cho quá trình chuyển đổi tương tự sang số.
Điều chế mã xung (PCM, Pulse Code Modulation)

Là sự chuyển đổi tương tự sang số trong đó tin tức chứa trong các mẫu tức thời của một tín hiệu
tương tự được biểu diễn bằng các từ số trong một chuỗi bit nối tiếp.
Tín hiệu PCM được tạo ra từ ba hoạt động lấy mẫu, lượng tử hoá, mã hoá.
Dải thơng kênh truyền
Một tín hiệu tiếng nói chiếm băng tần 300-3400Hz, tần số lấy mẫu tối thiểu là 6800 hz. Trên thực tế
tần số lấy mẫu chuẩn là 8khz. Nếu mỗi mẫu mã hố bằng 8 bit thì tốc độ truyền bit là
R= 8 k * 8 bit = 64 kbit/s
Như vậy để truyền thơng tốt thì cần dải thơng 64khz, như vậy để truyền tín hiệu PCM cần dải thơng
lớn hơn rất nhiều so với dải thơng tín hiệu tương tự.
Điều chế mã xung vi phân.
Khi lấy mẫu các tín hiệu thường ở cạnh nhau có tín hiệu rất gần nhau. Điều này dẫn đến nếu truyền
theo PCM thì sẽ rất lãng phí vì có các giá trị mẫu dư thừa được truyền lại. Để giảm dải thông, tăng dung
lượng kênh truyền người ta dùng điều chế mã xung vi phân
14


Ghép kênh phân chia theo thời gian.
Mục đích là gửi các mẫu xen kẽ thời gian sao cho thông tin từ vài nguồn khác nhau có thể được
truyền trên một kênh thơng tin đơn.
Đồng bộ khung
Có thể dùng một đường dây riêng cung cấp thông tin đồng bộ khung hoặc dùng tín hiệu đồng bộ từ
máy phát ngay trên kênh truyền
Dữ liệu S1
kênh n

S2

Từ đồng bộ

Sn

Dữ
liệu S1
kênh n+1

S2

Sn

Từ đồng bộ

Tạp âm lượng tử hoá
+Tạp âm quá tải
+ Tạp âm ngẫu nhiên
+ Tạp âm hạt
+ Tạp âm tìm kiếm

15


PHẦN 2 CẤU TRÚC HỆ THỐNG THÔNG TIN CÔNG NGHIỆP
Chương 1. CƠ SỞ KỸ THUẬT
1.1. Cấu trúc các hệ thống điều khiển và giám sát dùng máy tính
Cấu trúc chung của hệ điều khiển và giám sát cụ thể tạm chia thành ba loại gồm:
-

Cấu trúc tập trung

-

Cấu trúc phân quyền

-

Cấu trúc phân tán

1.1.1 Cấu trúc tập trung:

Hình 1.1 Cấu trúc tập trung
Một máy tính duy nhất dùng để điều khiển các quá trình con. Các bộ cảm biến và cơ cấu chấp hành
được nối trực tiếp điểm - điểm với máy tính điều khiển trung tâm qua các cổng vào/ra. Mỗi bộ cảm biến
được nối tới cổng vào và mỗi cơ cấu chấp hành được nối với cổng ra bằng dây nối đặc biệt. Trí tuệ của
tồn bộ hệ tập trung tại một điểm. Đây là cấu trúc thích hợp cho tự động hố các loại máy móc thiết bị
vừa và nhỏ bởi sự đơn giản, dễ thực hiện và giá thành một lần cho máy tính điều khiển. Tuy nhiên, cấu
trúc này có một số nhược điểm sau:
+ Việc nối dây phức tạp, giá thành cao.
+ Việc mở rộng hệ thống gặp khó khăn.
+ Độ tin cậy của hệ thống điều khiển phụ thuộc vào một thiết bị duy nhất.
Ta có thể nâng cao độ tin cậy của hệ thống bằng cách dùng thêm một máy tính dự phịng giống hệt
máy tính chính, nhưng cách làm này làm nâng cao giá thành. Để khắc phục nhược điểm thứ nhất và một
phần nhược điểm thứ hai ta có thể khắc phục bằng cách dùng một mạng dây dẫn chung gọi là bus trường (
fieldbus )
1.1.2 Cấu trúc phân quyền
Để khắc phục sự phụ thuộc vào một máy tính và tăng tính linh hoạt của hệ thống, trong cấu trúc
phân quyền, mỗi quá trình con được điều khiển bằng một máy tính riêng cùng đặt tại trung tâm điều
khiển.

16

Máy tính phối hợp

BUS

Máy tính điều khiển
I/o

A

Máy tính điều khiển
I/o

S

A

Quá trình con 1

S

A

S

Quá trình con 3

Quá trình con 2

Hỡnh 1.2

Máy tính điều khiển
I/o

Cấu trúc phân quyền

Do cỏc quỏ trỡnh con có liên quan hệ quả với nhau, để điều khiển q trình tổng hợp cần có sự kết
hợp các q trình với nhau. Một máy tính trung tâm được dùng để điều khiển cao cấp cũng như phối hợp
hoạt động của các máy phân quyền. Máy phối hợp này có thể thuộc cấp điều khiển hoặc thuộc cấp điều
hành, tuỳ thuộc chức năng được thực hiện. Các máy tính điều khiển và máy tính trung tâm nối với nhau
qua mạng. Cấu trúc phân quyền vẫn còn nhược điểm là số lượng dây nối lớn.
1.1.3 Cấu trúc phân tán
Phân tán là sự phân tách việc bố trí trí tuệ cũng như các chức năng theo bề rộng cũng như chiều sâu,
kết hợp mạng truyền thông thay cho phương pháp dùng dây nối và bảng điện cổ điển. Bên cạnh cách sử
dụng phương pháp các cụm vào ra tại chỗ và các thiết bị chấp hành thơng minh, người ta cịn đưa vào các
máy điều khiển nhỏ ( như các bộ điều chỉnh chuyên dụng, vi điều khiển ) xuống các vị trí gần kề q trình
kỹ thuật. Cấu trúc này cung cấp khả năng mềm dẻo cao nhất cho việc bố trí phân tán về mặt địa lý. Hình
1.2 mơ tả sơ đồ một giải pháp tiêu biểu trong một hệ iu khin phõn tỏn

Trạm thao tác
OS

Trung tâm

Trạm kỹ thuật
ES

Trạm phục vụ
SS

Máy tính điều

khiển

Máy tính phối hợp

BUS xử lý
Máy tính điều
khiển

BUS trường

Bộ điều khiển

A

S

A

I/O

S

A

I/O

S

A

S

Một giải pháp tiêu biểu trong một hệ điều khiển phân tán

17


+ Trung tâm điều hành bao gồm: Trạm kỹ thuật (Engineering Station – ES ), trạm thao tác (
Operator Station – OS ) và trạm phục vụ ( Sevice Station – SS ).
+ Trung tâm điều khiển bao gồm các máy tính điều khiển như bộ logic khả trình ( Programable Logic
Control - PLC ), máy tính cơng nghiệp ( Industrial Personal Computer - IPC) và các máy tính phối hợp
được nối với nhau và nối lên trung tâm điều hành quá trình qua bus xử lý.
+ Khu vực gần với khu vực kỹ thuật bao gồm các bộ điều khiển tại chỗ như các bộ vi điều khiển (
Micro Controller – MC ), các bộ điều khiển thu gọn ( Compact Controller ), các cụm vào ra tại chỗ, các
thiết bị cảm biến , chấp hành được nối lên trung tâm qua bus trường. Trong thực tế tuỳ theo tính chất ứng
dụng mà cấu trúc trên có thể được đơn giản hoá hoặc mở rộng hơn.
Những ưu điểm của giải pháp này là:
+ Giải quyết được vấn đề dây nối nhờ mạng truyền thông.
+ Hiệu suất cũng như độ tin cậy hệ thống được nâng cao nhờ sự phân tán chức năng xuống các cấp
dưới.
+ Độ linh hoạt cao, tạo ra hệ thống mở.
Cùng với sự tiến bộ vượt bậc trong công nghệ vi điện tử và công nghệ thông tin, sự chuyển hướng
giải quyết trong hệ thống tự động sang cấu trúc phân tán là một hướng hợp lý vì nó đáp ứng được các u
cầu bức thiết ở phía người sử dụng là đảm bảo tính năng kỹ thuật nhưng phải giảm giá thành.
1.2. Cấu trúc mạng
Liên kết
Là mối quan hệ vật lý hoặc logic giữa hai hay nhiều đối tác truyền thông.
Đối với liên kết vật lý các đối tác chính là các trạm truyền thơng được liên kết với nhau qua một mơi
trường vật lý.
Ví dụ Các bộ lặp, các bộ xử lý truyền thông...

Với khái niệm liên kết logic thì có thể hiểu theo hai nghĩa
+ Một đối tác truyền thông không nhất thiết phải là một thiết bị phần cứng mà có thể là một chương
trình hệ thống hay một chương trình ứng dụng trên một trạm. Như vậy tương ứng với mỗi đối tác vật lý
thường có nhiều đối tác logic cũng như nhiều đối tác logic có thể xây dựng trên cơ sở một đối tác, một
mối liên kết vật lý.
+ Mặc dù bản thân các đối tác vẫn là các thiết bị phần cứng nhưng quan hệ của chúng về mặt logic
hoàn toàn khác với quan hệ về mặt vật lý.
Các kiểu liên kết
Liên kết điểm- điểm
Liên kết điểm- điểm ( point to point) là kiểu liên kết chỉ có 2 đối tác tham gia trong một mối liên kết.
Về mặt vật lý thì đối với một đường truyền chỉ có thể nối được hai trạm với nhau. Để xây dựng một mạng
truyền thông trên cơ sở này sẽ cần rất nhiều đường dây riêng biệt.
Liên kết điểm- nhiều điểm( multi drop)
Trong một mối liên kết có nhiều đối tác tham gia tuy nhiên chỉ có một đối tác cố định duy nhất (trạm
chủ) có khả năng truyền tin trong khi các đối tác còn lại (trạm tớ) cùng nhận tin một lúc. Việc giao tiếp
theo chiều ngược lại từ trạm tới tới trạm chủ chỉ được thực hiện theo kiểu điểm-điểm. Về mặt vật lý nhiều
đối tác có thể được nối với nhau qua một cáp chung duy nhất.
Liên kết nhiều điểm ( multipoint)

18


Trong một mối liên kết có nhiều đối tác tham gia và có thể trao đổi thơng tin qua lại tự do theo bất kỳ
hướng nào. Bất cứ đối tác nào cũng có quyền phát tin và bất cứ trạm nào cũng nhận được tin
Một hệ thống truyền thông không nhất thiết phải hỗ trợ tất cả các kiểu liên kết trên, tuy nhiên khả
năng liên kết đa điểm đã bao hàm khả năng liên kết điểm- nhiều điểm cũng như khả năng liên kết điểmnhiều điểm bao hàm khả năng liên kết điểm-điểm. Khả năng liên kết đa điểm là đặc trưng của mạng
truyền thông công nghiệp.
Cấu trúc mạng có 3 dạng cơ bản
1.2.1 Cấu trúc bus
Tất cả các thành viên của mạng đều được nối trực tiếp với một đường dẫn chung. Đặc điểm của cấu

trúc bus là việc sử dụng chung một đường dẫn duy nhất cho tất cả các trạm vì vậy tiết kệm được dây dẫn
và cơng lắp đặt.
Có 3 kiểu kết nối bus:
+ Daisy- chain : Mỗi trạm được nối mạng trực tiếp tại giao lộ của hai đoạn dây dẫn không qua một
đoạn dây dẫn phụ nào.
+ Trunkline-dropline : Mỗi trạm được nối với đường bus chung thông qua một đường nhánh. Dây
dẫn đường nhánh thường nhỏ hơn đường trục và chiều dài trong phạm vi vài met.
+ Mạch vịng khơng tích cực : Đường bus chung được nối thành một mạch vòng kín. Các trạm được
nối với vịng chính thơng qua các ng nhỏnh.
các đoạn dây dẫn

trunk-line
drop-line drop-line

a, daisy-chain

drop-line

b,trunk-line/ drop-line

c, mạch vòng kh«ng tÝch cùc

Cấu trúc daisy-chain và trunk-line/drop-line được xếp vào kiểu cấu trúc đường thẳng bởi vì hai đầu
đường truyền khơng khép kín.
Cấu trúc bus được dùng phổ biến nhất trong các mạng truyền thông công nghiệp, kiểu cấu trúc này
có những ưu, nhược điểm như sau:
- Tiết kiệm được cáp truyền và công lắp đặt.
- Đơn giản, dễ thực hiện.
- Trường hợp một trạm không làm việc (do hỏng hóc, do cắt nguồn … ) khơng ảnh hưởng tới phần
mạng còn lại. Một số hệ thống còn cho việc tách một trạm ra khỏi mạng hoặc thay thế một trạm trong khi

cả hệ thống vẫn hoạt động bình thường.
- Phải có phương pháp phân chia thời gian sử dụng thích hợp để tránh xung đột tín hiệu.
19


- Một tín hiệu gửi đi có thể tới tất cả các trạm và theo một trình tự khơng kiểm sốt được vì vậy phải
thực hiện phương pháp gán địa chỉ (logic) theo kiểu thủ công cho từng trạm. Trong thực tế, công việc gán
địa chỉ này gây ra rất nhiều khó khăn.
- Tất cả các trạm đều có khả năng phát và phải luôn luôn “nghe” đường dẫn để phát hiện ra một thơng
tin có phải gửi cho mình hay không, nên phải được thiết kế sao cho đủ tải với số trạm tối đa. Đây chính là
lý do phải hạn chế số trạm trong một đoạn mạng. Khi cần mở rộng mạng, phải dùng thêm các bộ lặp.
- Chiều dài dây dẫn thường tương đối dài, vì vậy đối với cấu trúc đường thẳng xảy ra hiện tượng phản
xạ tại mỗi đầu dây, làm giảm chất lượng của tín hiệu. Để khắc phục vấn đề này người ta chặn hai đầu dây
bằng hai trở đầu cuối. Việc sử dụng các trở đầu cuối cũng làm tăng tải của hệ thống.
- Trường hợp đường dẫn bị đứt, hoặc do ngắn mạch trong phần kết nối bus của một trạm bị hỏng đều
dẫn đến ngừng hoạt động của cả hệ thống. Việc định vị lỗi ở đây cũng gặp khó khăn nhiều.
- Cấu trúc đường thẳng, liên kết đa điểm cố hữu gây khó khăn trong việc áp dụng các cơng nghệ
truyền tín hiệu mới như sử dụng cáp quang.
Một số mạng công nghiệp tiêu biểu sử dụng cấu trúc bus: PROFIBUS, CAN, WorldFIP, Foundation
Fieldbus, LonWorks, AS-i và Ethernet. Cấu trúc này thích hợp cho việc truyền dẫn trong phạm vi khoảng
cách vừa và nhỏ.
1.2.2 Cấu trúc mạch vòng ( tích cực)
Các thành viên trong mạng được nối từ điểm này đến điểm kia một cách tuần từ trong một mạch
vịng khép kín.
Mỗi thành viên đều tham gia tích cực vào việc kiểm sốt dịng tín hiệu. Tín hiệu được truyền đi theo
một chiều qui định. Mỗi trạm nhận được dữ liệu từ trạm đứng trước và chuyển tiếp sang trạm lân cận
đứng sau. Quá trình này được lặp lại tới khi dữ liệu quay trở về trạm đã gửi, nó sẽ được huỷ bỏ.
Có hai kiểu mạch vịng như sau:
Master

a, Không có điều khiển trung tâm

b, Có điều khiển trung tâm

Cấu trúc mạch vòng

Vi kiu mch vũng khụng cú điều khiển trung tâm, các trạm đều bình đẳng như nhau trong quyền
nhận và phát tín hiệu. Việc kiểm sốt đường dẫn sẽ do các trạm tự đảm nhiệm phân chia.
Với kiểu có điều khiển trung tâm, một trạm chủ sẽ đảm nhiệm vai trị kiểm sốt việc truy nhập
đường dẫn.
Những ưu nhược điểm của cấu trúc này như sau:
- Có thể thực hiện với khoảng cách và số trạm rất lớn vì mỗi một nút đồng thời có thể là một bộ
khuyếch đại
- Mỗi trạm có khả năng vừa nhận vừa phát tín hiệu cùng một lúc
20


- Biện pháp tránh xung đột tín hiệu thực hiện đơn giản hơn vì mỗi thành viên ngăn cách mạch vịng ra
thành hai phần, và tín hiệu chỉ được truyền theo một chiều.
- Cấu trúc mạch vòng thực chất dựa trên cơ sở liên kết điểm - điểm, vì vậy thích hợp cho việc sử dụng
các phương tiện truyền tín hiệu hiện đại như cáp quang, tia hồng ngoại…
- Việc gán địa chỉ cho các thành viên trong mạng cũng có thể do một trạm chủ thực hiện một cách
hồn toàn tự động, căn cứ vào thứ tự sắp xếp vật lý của các trạm trong mạch vịng.
- Có khả năng xác định vị trí xảy ra sự cố. Trong trường hợp sự cố mạng vẫn có thể hoạt động bình
thường nhờ có đường dây dự phịng.
Cấu trúc mạch vịng được sử dụng trong một số hệ thống có độ tin cậy cao như Interbus, TokenRing (IBM) và đặc biệt là FDDI.
1.2.3 Cấu trúc hình sao
Trong cấu trúc này có một trạm trung tâm quan trọng hơn tất cả các nút khác, nút này sẽ điều khiển
sự truyền thông của toàn mạng. Các thành viên khác được kết nối gián tiếp với nhau qua trạm trung tâm.

CÊu tróc h×nh sao

Cấu trúc này có kiểu liên kết về mặt vật lý là điểm - điểm, tuy nhiên liên kết về mặt logic vẫn có thể
là nhiều điểm. Nếu trạm trung tâm đóng vai trị tích cực, nó có thể đảm đương nhiệm vụ kiểm sốt tồn
bộ việc truyền thơng của mạng, cịn nếu khơng sẽ chỉ như một bộ chuyển mạch.
Nhược điểm của cấu trúc hình sao là:
-

Khi có sự cố ở trạm trung tâm sẽ làm tê liệt toàn bộ các hoạt động truyền thơng trong mạng, vì vậy
trạm trung tâm thường phải có độ tin cậy rất cao.

-

Tốn dây dẫn nếu như khoảng trung bình giữa các trạm nhỏ hơn khoảng cách từ chúng tới trạm trung
tậm.

Cấu trúc hình sao được dùng trong các phạm vi nhỏ, ví dụ các bộ chia, thường dùng vào mục đích
mở rộng các cấu trúc khác. Các hệ thống mạng Ethernet công nghiệp ngày nay sử dụng phổ biến cấu trúc
này kết hợp với kỹ thuật chuyển mạch và phương pháp truyền dẫn tốc độ cao.
1.2.4 Cấu trúc cây
Cấu trúc cây là sự liên kết của nhiều mạng con có cấu trúc đường thẳng, mạch vịng hoặc hình sao.
Dạng cấu trúc này như sau:

21


bộ nối

bộ lặp

bộ nối sao

bộ nối vòng

Cấu trúc cây

c trng của cấu trúc này là sự phân cấp đường dẫn. Để chia từ đường trục ra các đường nhánh, có
thể dùng các bộ nối tích cực, hoặc nếu muốn tăng số trạm cũng như phạm vi của một mạng đồng nhất có
thể dùng các bộ lặp. Trong trường hợp các mạng con này hồn tồn khác loại thì phải dùng tới các bộ liên
kết mạng khác như bridge, router và gateway.
Một số hệ thống cho phép xây dựng cấu trúc cây cho một mạng đồng nhất là: Foundation Fieldbus,
LonWorks, DeviceNet và AS-I.
1.3. Truy nhập bus
Trong hệ mạng cấu trúc dạng bus các thành viên phải chia nhau thời gian sử dụng đường dẫn. Để
tránh xung đột thông tin, tại một thời điểm nhất định trên đường dẫn chỉ duy nhất một thành viên được
phép gửi tín hiệu. Cách thức phân chia quyền được phép gửi tín hiệu gọi là phương pháp truy nhập bus.
Đối với một số cấu trúc mạng khác vấn đề xung đột tín hiệu vẫn có thể xảy ra tuy nhiên không phức tạp
như cấu trúc bus.
Phương pháp truy nhập bus là một trong những vấn đề cơ bản đối với các hệ thống bus, bởi mỗi
phương pháp có những ảnh hưởng khác nhau tới các tính năng kỹ thuật của hệ thống. Trên cơ sở phương
pháp truy nhập bus được áp dụng, để đạt được hiệu suất sử dụng đường truyền tối đa, cần phải tính tốn
hoặc thử nghiệm để tìm ra các thơng số cho thiết kế cấu hình mạng. Cụ thể ta cần quan tâm đến 3 vấn đề:
Độ tin cậy
Tính thời gian thực: Là khả năng đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin một cách kịp thời và tin cậy. có 2 yếu
tố đánh giá tính thời gian thực
+ Thời gian đáp ứng tối đa: là thời gian tối đa mà hệ thống truyền thông cần để đáp ứng một nhu cầu
trao đổi dữ liệu của một trạm với một trạm bất kỳ khác. Nó là một hàm của độ dài dữ liệu cần trao đổi.
Trong một ứng dụng cụ thể thường biết trước độ dài dữ liệu tối đa, độ dài dữ liệu tiêu biểu mà các
trạm cần trao đổi thông tin do vậy bên cạnh thời gian đáp ứng tối đa người ta cũng quan tâm đến thời gian
đáp ứng tiêu biểu.

+ Chu kỳ bus: . Chu kỳ bus là khoảng thời gian tối thiểu mà sau đó các hoạt động truyền thông trở lại
như cũ. Trong điều khiển tự động chu kỳ bus là cơ sở cho việc chọn chu kỳ lấy mẫu tín hiệu đo
Trong kỹ thuật điều khiển tự động, đa số các hệ thống bus làm việc theo chu kỳ, phần lớn các dữ liệu
được trao đổi định kỳ theo chu kỳ tuần hoàn của hệ thống bus
Thời gian đáp ứng và chu kỳ bus có liên quan với nhau nhưng ràng buộc không lớn. Chu kỳ bus lớn
sẽ làm tăng thời gian đáp ứng. Thời gian đáp ứng tối đa có thể lớn hoặc nhỏ hơn một chu kỳ bus.
Hiệu suất sử dụng đường truyền : Là phần trăm thời gian đường truyền được sử dụng thực sự hiệu
quả vào việc chuyển tải dữ liệu, nó phụ thuộc vào mật độ lưu thơng và vào phương pháp truy nhập bus.
22


Có thể phân loại cách truy nhập bus thành các phương pháp tiền định và các phương pháp ngẫu
nhiên như sau:
Phương pháp
truy nhập bus

Truy nhập tiền định

Kiểm soát tập trung
Master/slave
TDMA

Truy nhập ngẫu nhiên

Kiểm soát phân tán
Token Passing

Nhận biết xung đột
CSMA/CD

Tránh xung đột
CSMA/CA

Phân loại các phương pháp truy nhập bus

Cỏc phng pháp tiền định, trình tự truy nhập bus được xác định rõ ràng. Việc truy nhập bus được
kiểm soát chặt chẽ theo cách tập trung ở một trạm chủ (phương pháp Master/Slave), theo sự qui định
trước về thời gian (phương pháp TDMA) hoặc phân tán bởi các thành viên (phương pháp Token Passing).
Thông thường hoạt động truyền thông được hạn chế bởi một khoảng thời gian hoặc một độ dài dữ liệu
nhất định, thời gian đáp ứng tối đa cũng như chu kỳ bus có thể tính tốn được. Các hệ thống này vì thế
được gọi có khả năng thời gian thực.
Phương pháp ngẫu nhiên, trình tự truy nhập bus không được quy định chặt chẽ trước, mà để xảy ra
hoàn toàn theo nhu cầu của các trạm. Mỗi thành viên trong mạng có thể thử truy nhập bus để gửi thông
tin đi bất cứ lúc nào. Để loại trừ tác hại của việc xung đột gây nên, có những phương pháp phổ biến như
nhận biết xung đột (CSMA/CD) hoặc tránh xung đột (CSMA/CA). Người ta thường không đánh giá cao
khả năng thời gian thực của phương pháp này. Tuy nhiên, tuỳ theo lĩnh vực ứng dụng cụ thể mà tính năng
thời gian thực của một hệ thống được đánh giỏ khỏc nhau.
1.3.1 Ch/ t (Master/Slave)
Master

Slave

Slave

Slave

Slave

Phương pháp chủ / tớ
Theo phương pháp này một trạm chủ (Master) có trách nhiệm chủ động phân chia quyền truy nhập

bus cho các trạm tớ (slave). Các trạm tớ đóng vai trị bị động, chỉ có quyền truy nhập bus và gửi tín hiệu
đi khi có yêu cầu. Trạm chủ có thể dùng phương pháp hỏi tuần tự theo chu kỳ để kiểm soát toàn bộ hoạt
động giao tiếp của cả hệ thống. Nhờ vậy các trạm tớ có thể gửi các dữ liệu thu thập từ quá trình kỹ thuật
tới trạm chủ ( có thể là một PLC, hay PC …) cũng như nhận các thông tin điều khiển từ trạm chủ.

23


Trong một số hệ thống, các trạm tớ không giao tiếp trực tiếp với nhau, bất cứ dữ liệu cần trao đổi
nào cũng phải qua trạm chủ. Nếu hoạt động giao tiếp diễn ra theo chu kỳ, trạm chủ sẽ có trách nhiệm chủ
động yêu cầu dữ liệu từ trạm tớ cần gửi và sau đó sẽ chuyển tới trạm tớ cần nhận. Trong trường hợp một
trạm tớ cần trao đổi dữ liệu bất thường với một trạm khác phải thơng báo u cầu của mình khi được trạm
chủ hỏi đến và sau đó chờ được phục vụ.
Trình tự được tham gia giao tiếp, hay trình tự được hỏi của các trạm tớ có thể do người sử dụng qui
định trước (tiền định) bằng các công cụ tạo lập cấu hình.
Thời gian cần thiết cho trạm chủ hỏi tuần tự một vịng cũng chính là thời gian tối thiểu của chu kỳ
bus. Do vậy với số trạm xác định có thể tính tốn được chu kỳ bus một cách tương đối chắc chắn nên hệ
thống có khả năng thời gian thực
Những ưu - nhược điểm của phương pháp này như sau:
-

Việc kết nối mạng các trạm tớ đơn giản, đỡ tốn kém bởi tạo lập kết nối thường tập trung tại trạm
chủ.

-

Hiệu suất trao đổi thông tin giữa các trạm tớ bị giảm do dữ liệu phải đi qua khâu trung gian là trạm
chủ, dẫn đến giảm hiệu suất sử dụng đường truyền.

-

Độ tin cậy của hệ thống truyền thông phụ thuộc hoàn toàn vào một trạm chủ duy nhất. Cách khắc
phục là sử dụng một trạm tớ đóng vai trị giám sát trạm chủ và có khả năng thay thế trạm chử khi
cần thiết.

Phương pháp chủ/tớ chỉ được dùng phổ biến trong các hệ thống bus cấp thấp, nhu cầu trao đổi thông
tin chỉ diễn ra giữa trạm chủ là thiết bị điều khiển và các trạm tớ là thiết bị trường hoặc các module vào/ra
phân tán.
1.3.2 Phân chia thời gian (TDMA)
Trong phương pháp đa truy nhập phân chia thời gian TDMA (Time Division Multiple Access), mỗi
trạm được phân một thời gian truy nhập bus nhất định. Các trạm có thể lần lượt thay nhau gửi thơng tin
trong khoảng thời gian cho phép – gọi là khe thời gian hay lát thời gian – theo một tuần tự qui định sẵn.
Việc phân chia này được thực hiện trước khi hệ thống đi vào hoạt động (tiền định). Mỗi trạm đều có khả
năng đảm nhiệm vai trị chủ động trong giao tip vi cỏc trm khỏc.
1

2

N

Theo yêu
cầu

Chu kỳ bus (chu kỳ TDMA)

Phương pháp TDMA
Ngoi cỏc lỏt thi gian phan chia cố định cho các trạm dùng để trao đổi dữ liệu định kỳ thường cịn
có một khoảng dự trữ dành cho việc trao đổi dữ liệu bất thường theo yêu cầu, ví dụ gửi thơng tin cảnh
báo, mệnh lệnh đặt lại cấu hình, dữ liệu tham số, setpoint,…
Về nguyên tắc TDMA có thể thực hiện theo nhiều cách khác nhau. có thể phân chia thứ tự truy nhập

bus theo vị trí sắp xếp của các trạm trong mạng, theo thứ tự địa chỉ, hoặc theo thứ tự của các mạng truyền
thơng, cũng có thể kết hợp TDMA với phương pháp chủ/tớ nhưng cho phép các trạm tớ giao tiếp trực
tiếp. Có hệ thống lại sử dụng một bức điện tổng hợp có cấu trúc giống như sơ đồ phân chia thời gian trên.
Phương pháp này thích hợp cho các ứng dụng thời gian thực.
Ưu, nhược điểm :
Hệ có tính thời gian thực cao
Mang tính tiền định, phù hợp với trao đổi dữ liệu mang tính chu kỳ tuần hồn.
24


Có thể phân chia quyền điều khiển truy nhập cho các đối tượng.
Hiệu suất truyền dữ liệu có thể khơng cao
Việc đồng bộ hóa tương đối phức tạp.
1.3.3 Thẻ bài (Token Passing)
Token là một bức điện ngắn không mang dữ liệu, có cấu trúc đặc biệt dể phân biệt với các bức điện
mang thông tin nguồn, được dùng tương tự như một chìa khố. Một trạm được gửi thơng tin đi chỉ trong
thời gian nó được giữ token. Sau khi khơng có nhu cầu gửi thơng tin hay hết thời gian cho phép, trạm
đang có token sẽ phải gửi tiếp tới một trạm khác theo một trình tự nhất định. Nếu trình tự này đúng với
trình tự sắp xếp vật lý trong một mạch vòng, ta dùng khái niệm Token Ring (chuẩn IEEE 802.4). cịn nếu
trình tự được quy định chỉ có tính chất logic như ở cấu trúc bus (ví dụ theo tứ tự địa chỉ), ta nói Token
Bus (chuẩn IEEE802.5).
Một trạm bất kỳ bao giờ cũng có khả năng tham gia kiểm sốt truyền thơng, ví dụ như sau một thời
gian nhất định mà token không được đưa tiếp, có thể do trạm đang giữ token có vấn đề. Trong trường hợp
đó, một trạm sẽ có chức năng tạo một token mới. Chính vì vậy, Token Passing được xếp vào phương
pháp kiểm soát phân tán. Do thời gian được quyền giữ token hạn chế dẫn đến việc tính toán được thời
gian phản ứng cũng như chu kỳ bus tối đa, các hệ thống sử dụng phương pháp truy nhập này cũng có khả
năng thời gian thực.
Trong thời gian xác lập cấu hình, các trạm sẽ được cài đặt thời gian dùng token của mình, từ đó đi
đến thoả thuận một chu kỳ bus thích hợp để tất cả các trạm đều có quyền tham gia gửi thơng tin và kiểm
sốt hoạt động truyền thơng của mạng, việc kiểm sốt bao gồm các cơng việc sau:

Tr¹m 2
Token

Tr¹m 1
Tr¹m 1

Tr¹m 2

Tr¹m 3
Token

Tr¹m 4

Tr¹m 6
Tr¹m 3

Tr¹m 4

Tr¹m 5

Tr¹m 6

Tr¹m 5

Token Ring

Token Bus

Hai dạng của phương pháp Token Passing

- Giỏm sỏt token: Nếu do một lỗi nào đó mà token bị mất hoặc gia bội, cần phải thơng báo xố các
token cũ và tạo một token mới.
- Khởi tạo token: Sau khi khởi động hệ thống mạng, một trạm có trách nhiệm tạo một token mới.
- Tách trạm ra khỏi mạch vòng logic: Một trạm có sự cố phải được phát hiện và tách ra khỏi trình tự
được nhận token.
- Bổ sung trạm mới: Một trạm mới được kết nối mạng, một trạm cũ được thay thế hoặc đưa trở lại sử
dụng phải được bổ sung vào mạch vịng logic để có quyền nhận token.
Ưu nhược điểm
Mang tính tiền định
Phù hợp với nhiều cấu hình mạng khác nhau
25