Truyền số liệu - Chương 2: Hệ thống truyền thông (phần 1)

Truyền số liệu Data Communication Lê Đắc Nhường Khoa Toán Tin - Trường Đại học Hải Phòng E-mail: Nhuongld@yahoo.com Cell Phone: 0987.394.900 Nội dung chương 2 2.1 Hệ thống truyền thông 2.2 Phương tiện truyền tin 2.3 Các chuẩn giao tiếp trong truyền thông 2.4 Mạch điều khiển truyền số liệu 2.5 Mạng truyền số liệu 2.1 Hệ thống truyền thông Slide 3 Truyền dữ liệu: là quá trình truyền tải thông tin từ một điểm này đến một điểm khác thông qua một môi trường xác định Mô hình tổng quát truyền dữ liệu của Shannon Source Transmitter Transmission System Receiver Destination Source System Destination System 2.1 Hệ thống truyền thông Slide 4 Truyền dữ liệu Các bước trong quá trình truyền dữ liệu 2.1 Hệ thống truyền thông Slide 5 Tại sao phải dùng hệ thống truyền dữ liệu?  Chia xẻ tài nguyên  Máy in  Ổ đĩa/băng từ  Công suất tính toán  Tập hợp dữ liệu 2.1 Hệ thống truyền thông Slide 6 Tại sao phải dùng hệ thống truyền dữ liệu?  Phân tán tải  Tính toán song song  Tính toán theo mô hình Client-server  Fault tolerance 2.1 Hệ thống truyền thông Slide 7 Tại sao phải dùng hệ thống truyền dữ liệu?  Trao đổi thông tin  Giao dịch cơ sở dữ liệu  Thư điện tử  Phân tán dữ liệu trên mạng – lưu trữ 2.1 Hệ thống truyền thông Slide 8 Các vấn đề liên quan đến truyền dữ liệu  Truyền dẫn dữ liệu (Data transmission)  Mã hóa dữ liệu (Data encoding)  Kỹ thuật trao đổi dữ liệu số (Digital data communication)  Điều khiển liên kết dữ liệu (Data link control)  Phân hợp (Multiplexing)  Liên kết (link) hoặc mạch (circuit)  Kênh (channel) 2.1.1 Sơ đồ chức năng của hệ thống truyền thông Slide 9 Sơ đồ chức năng 2.1.2 Các thành phần của hệ thống truyền thông Slide 10  DTE (Data Terminal Equipment): thiết bị đầu cuối dữ liệu với chức năng truyền các dữ liệu từ người sử dụng dưới dạng số hoặc tương tự (thông thường là dữ liệu số với tốc độ thấp).  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. Slide 11  Môi trường truyền (Transmission Media): môi trường vật lí xác định, thông tin được chuyển thành tín hiệu thích hợp với môi trường truyền lan.  Nhiễu (Noise): là thành phần không mong muốn được thêm vào tín hiệu truyền gọi là nhiễu. 2.1.2 Các thành phần của hệ thống truyền thông Slide 12  Nguồn tin (Source): tập hợp các tin mà hệ thống truyền tin dùng để lập các bản tin khác nhau khi truyền.  Nhận tin (Receive): nhận biết thông tin và xử lí 2.1.2 Các thành phần của hệ thống truyền thông Slide 13 Ví dụ 1: Mô hình kết nối máy tính với Internet dùng modem 2.1.2 Các thành phần của hệ thống truyền thông Slide 14 Ví dụ 2: Mô hình kết nối máy tính với Router Ví dụ 3: Mô hình trao đổi qua điện thoại 2.1.2 Các thành phần của hệ thống truyền thông 2.1.3 Một số khái niệm cơ bản Slide 15  Hiệu suất truyền tin (tốc độ truyền) là lượng thông tin hệ thống cho phép hay có thể truyền đi trong một đơn vị thời gian.  Độ chính xác truyền tin là khả năng chống nhiễu của hệ thống. Được tính bằng số bit lỗi trên tổng số bít được truyền.  Thông thường độ chính xác truyền tin là 10-6  Tức là truyền 106 bit thì có 1 bit sai tỷ lệ không đáng kể 2.1.3 Một số khái niệm cơ bản Slide 16  Suy giảm tín hiệu (Attenuation)  Tín hiệu nhận được khác với tín hiệu truyền đi  Analog – suy giảm chất lượng tín hiệu  Digital – lỗi trên bit  Nguyên nhân  Suy yếu và méo do suy yếu trên đường truyền  Méo do trễ truyền  Nhiễu 2.1.3 Một số khái niệm cơ bản Slide 17 Độ suy giảm tín hiệu (Signal Attenuation)  Khi một tín hiệu lan truyền qua một môi trường truyền, cường độ (biên độ) của tín hiệu bị suy giảm (theo khoảng cách)  Tùy thuộc vào môi trường truyền dẫn  Đối với môi trường vô tuyến, suy giảm cường độ tín hiệu là một hàm phức tạp theo khoảng cách và thành phần khí quyển 2.1.3 Một số khái niệm cơ bản Slide 18 Độ suy giảm tín hiệu (Signal Attenuation)  Cường độ tín hiệu nhận phải  Đủ mạnh để thiết bị nhận nhận biết được  Đủ cao so với nhiễu để tín hiệu không bị lỗi  Suy yếu là một hàm tăng theo tần số  Kỹ thuật cân bằng độ suy yếu trên dải tần số  Dùng bộ khuyếch đai (khuyếch đại ở tần số cao nhiều hơn) 2.1.3 Một số khái niệm cơ bản Slide 19 Độ suy giảm tín hiệu (Signal Attenuation)  Đo bằng đơn vị decibel (dB)  Cường độ tín hiệu suy giảm theo hàm Logarit  Độ lợi/độ hao hụt của các tầng nối tiếp có thể được tính bằng phép toán đơn giản (+/-) 2.1.3 Một số khái niệm cơ bản Slide 20 Độ suy giảm tín hiệu (Signal Attenuation)  Attenuation = 10log10(P1/P2) (dB)  P1: công suất của tín hiệu nhận (W)  P2: công suất của tín hiệu truyền (W)  Decibel (dB) là giá trị sai biệt tương đối  Công suất suy giảm ½  độ hao hụt là 3dB  Công suất tăng gấp đôi  độ lợi là 3dB 2.1.3 Một số khái niệm cơ bản Slide 21 Trễ lan truyền tín hiệu (Transmission propagation delay)  Méo trễ truyền  Chỉ xảy ra trong môi trường truyền dẫn hữu tuyến  Vận tốc lan truyền thay đổi theo tần số  Vận tốc cao nhất ở gần tần số trung tâm  Các thành phần tần số khác nhau sẽ đến đích ở các thời điểm khác nhau 2.1.3 Một số khái niệm cơ bản Slide 22 Trễ lan truyền tín hiệu (Transmission propagation delay)  Công thức tính Tp = S/V  S : khoảng cách vật lý (meter)  V : vận tốc lan truyền tín hiệu trên môi trường truyền,  với sóng điện từ: v = 2 x 106 (m/s) 2.1.3 Một số khái niệm cơ bản Slide 23 Trễ lan truyền tín hiệu (Transmission propagation delay)  Round trip delay Tx = N/R  N : khối lượng dữ liệu truyền (bit)  R : tốc độ truyền bit trên đường truyền. 24/54 Nhiễu (noise)  Đó là các tín hiệu được chèn thêm vào trong quá trình truyền từ thiết bị phát đến thiết bị nhận.  Có thể được chia thành 4 loại:  Tiếng ồn nhiệt (Thermal noise),  Nhiễu điều biến (Intermodulation),  Xuyên âm (Crosstalk),  Nhiễu xung (Impulse noise) 2.1.3 Một số khái niệm cơ bản Nhiễu (noise) 25/54 1/ Tiếng ồn nhiệt (Thermal noise)  Do chuyển động nhiệt của các electron  Được phân bố đồng đều, Được gọi là nhiễu trắng (White noise)  Không thể loại bỏ được cận trên cho hiệu suất của hệ thống  Năng lượng tiếng ồn nhiệt trong 1Hz dải thông: N0 = k.T (W/Hz)  k: hằng số Boltzmann = 1.3803 x 10-23 J/0K  T: nhiệt độ kelvin 2.1.3 Một số khái niệm cơ bản 26/54 2/ Nhiễu điều biến (Intermodulation)  Đó là các tín hiệu có tần số là tổng và hiệu của các tín hiệu gốc đang chia sẻ môi trường truyền, hoặc là tích của các tín hiệu  Nguyên nhân sinh ra: tính phi tuyến trong các bộ thu (receiver), phát (transmitter) hoặc các hệ thống truyền dẫn ở trung gian. Nhiễu (noise) 2.1.3 Một số khái niệm cơ bản 27/54 3/ Xuyên âm (Crosstalk)  Tín hiệu trên một đường truyền nhận được bởi một đường truyền khác  Nguyên nhân:  Các đường truyền (cáp xoắn) chạy song song gần nhau  Các anten mặc dù được định hướng vẫn thu được các tín hiệu không mong muốn.  Độ lớn thông thường của nhiễu xuyên âm tương đương hoặc nhỏ hơn tiếng ồn nhiệt Nhiễu (noise) 2.1.3 Một số khái niệm cơ bản 28/54 4/ Nhiễu xung (Impulse noise)  Do các xung bất thường hoặc đột biến  Ví dụ: can nhiễu điện từ bên ngoài  Thời gian kéo dài thường ngắn  Biên độ cao Nhiễu (noise) 2.1.3 Một số khái niệm cơ bản