DI HC THAI NGUYEN KHOA CONG NGH THONG

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI GIẢNG MẠNG VÀ TRUYỀN SỐ LIỆU 1 THÁI NGUYÊN, NĂM 2010 2 MỤC LỤC Chương 1 Giới thiệu về mạng truyền dữ liệu 6 1 1 Mô hình truyền thông 6 1 2 Truyền thông[.]

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÀI GIẢNG

MẠNG VÀ TRUYỀN SỐ LIỆU

THÁI NGUYÊN, N ĂM 2010

M ỤC LỤC

Chương 2 Sự truyền dẫn và phương tiện truyền dẫn dữ liệu 24

3.1.9 Hoạt động kết nối 58

3.6.2 Giao truyền có thể lập trình UART 8250 của Intel 90

3.8.2 Giao thức BSC (Binary Synchonous Communication) 95

4.1 Vai trò của tầng mạng

4.3 Tổ chức các kênh truyền tin trên mạng 100

4.4.1 Các phương pháp định tuyến trong mạng chuyển mạch kênh 101

6.2.1 Mạng chuyển mạch kênh (Circuit Swiching Network) 147

6.3.4 Modem 176

6.4 Đánh giá và so sánh một số công nghệ dùng cho kết nối WAN 179

7.3.2 Một số phương thức kết nối Internet phổ biến : 208

Chương 8 Mạng thế hệ mới (NGN – Next Generation Network) 212

8.5.5 Media Server 222

Ch ương 1 Giới thiệu về mạng truyền dữ liệu 1.1 Mô hình truyền thông

Một mô hình truyền thông cơ bản được minh họa như hình 1.1a dưới đây

Hình 1.1 Mô hình truyền thông đơn giản

Mục đích chính của một hệ thống truyền thông là sự trao đổi dữ liệu giữa haiđối tượng truyền thông Hình 1.1 b thể hiện một ví dụ cụ thể về mô hình truyềnthông, đó là sự trao đổi dữ liệu giữa một máy chủ và một máy trạm qua mạng điệnthoại công cộng Những thành phần quan trọng của hệ thống truyền thông trên hình1.1 bao gồm:

a Thiết bị nguồn (Source):

Thiết bị này tạo ra những dữ liệu để được truyền đi; như là những chiếc điệnthoại hay máy tính cá nhân (PC)

b Máy phát

Dữ liệu được tạo ra bởi một nguồn tin thường không được truyền ngay với dạngban đầu được tạo ra, mà nó thường được bộ phát chuyển đổi và mã hóa thành dạngtín hiệu điện từ trường để truyền qua các hệ thống truyền dẫn Ví dụ như hình vẽ1.1b ta thấy Modem là một máy phát, nó chuyển dòng bit (tín hiệu số) từ máy tính cánhân thành tín hiệu tương tự để truyền qua mạng điện thoại công cộng (PSTN)

Hệ thống truyền dẫn có thể là một đường truyền đơn hoặc là một mạng lưới kếtnối thiết bị nguồn và đích.

d Máy thu

Máy thu thực hiện việc thu tín hiệu từ hệ thống truyền dẫn và chuyển đổi nósang dạng tín hiệu mà thiết bị đích sử dụng được Từ hình vẽ 1.1b ta cũng thấyModem nhận tín hiệu tương tự đến từ mạng PSTN và chuyển đổi ngược sang dòngtín hiệu số (các bit thông tin)

e Thiết bị đích

Thiết bị đích nhận dữ liệu của thiết bị nguồn đã truyền qua mạng tại từ bộ thu.Trên đây chỉ là những ý niệm đơn giản về một mạng truyền thông, còn thực tếthì hệ thống mạng truyền thông bao hàm rất nhiều tính phức tạp về kỹ thuật Để biếtđược một số ý tưởng về phạm vi của sự phức tạp này ta xem bảng 1.1, đó là nhữngnhiệm vụ chính cần được thực thi trong một hệ thống truyền thông dữ liệu

1 Sự sử dụng hệ thống truyền dẫn 8 Định địa chỉ mạng

7 Điều khiển luồng dữ liệu

Vấn đề đầu tiên đó là sự sử dụng hệ thống truyền dẫn, nó liên quan đến việc sửdụng hiệu quả các phương tiện truyền dẫn để chia sẻ giữa một số lượng lớn các thiết

bị truyền thông Có một số kỹ thuật được sử dụng để nâng cao hiệu suất sử dụngđường truyền, hay nâng cao dung lượng đường truyền Các kỹ thuật điều khiển tắcnghẽn cũng được ứng dụng để đảm bảo cho hệ thống không bị quá tải bởi các yêucầu của các dịch vụ truyền dẫn

Để truyền tin thì một thiết bị cần thiết phải có những “giao diện” với hệ thống

truyền dẫn Tất cả các dạng truyền thông được nghiên cứu trong giáo trình này đềuphụ thuộc vào việc sử dụng các tín hiệu điện từ trường mà được truyền qua các

phương tiện truyền dẫn Do đó khi một giao diện được thiết lập thì sự truyền thông

yêu cầu cần có “sự tạo tín hiệu” Các đặc tính của tín hiệu như là dạng tín hiệu,

cường độ tín hiệu cần có khả năng truyền qua hệ thống truyền dẫn, và có thể chuyểnđổi thành dữ liệu ở máy thu

Không chỉ có tín hiệu dữ liệu được truyền trong hệ thống truyền dẫn và máy thu

mà còn cần một số dạng tín hiệu “đồng bộ” giữa máy phát và máy thu Máy thu cần

có thể xác định được tín hiệu lúc bắt đầu và khi nó kết thúc, cũng như biết đượcchiều dài của mỗi thành phần tín hiệu

Ngoài những vấn đề cơ bản trong việc lựa chọn tính chất, sự quyết định thờigian của các tín hiệu thì còn một số yêu cầu để truyền thông giữa hai đối tượng là cần

phải có sự “quản lý giao dịch” Nếu như dữ liệu được chuyển đổi ở cả hai hướng

trong một khoảng thời gian thì cả hai đối tượng cần phải có sự kết hợp với nhau trongviệc truyền thông Ví dụ như, khi có sự trao đổi thoại giữa hai bên gọi và bên đượcgọi thì quy trình kết hợp được thực hiện như sau: đầu tiên bên gọi cần phải bấm sốcần gọi, tạo tín hiệu để tổng đài biết và tạo tín hiệu chuông đến bên bị gọi; Còn bên

bị gọi cần nhấc ống nghe điện thoại mới hoàn thành kết nối giữa hai bên,…

Một vấn đề nữa trong hệ thống truyền thông đó là “sự dò và sữa lỗi” Bởi vì

trong tất cả các hệ thống truyền thông luôn tồn tại một số loại lỗi; các tín hiệu đượctruyền thường bị nhiễu trên đường truyền làm cho “méo” trước khi đến được đích

Và vấn đề điều khiển luồng cũng cần được quan tâm để đảm bảo rằng nguồn tinkhông làm cho nơi nhận tin bị “tràn” dữ liệu bởi dữ liệu đến nhanh hơn khả năng xử

lý và nhận tin của nơi nhận

Tiếp theo chúng ta đề cập đến hai khái niệm khác nhau là “định địa chỉ” và

“định tuyến” Khi một phương tiện truyền dẫn được chia sẻ bởi nhiều thiết bị thì một

hệ thống nguồn cần biết chính xác đích (địa chỉ) cần đến Hệ thống truyền dẫn cầnđảm bảo nơi thu nhận được dữ liệu Hơn nữa hệ thống truyền dẫn có thể là một mạngtrong đó có rất nhiều tuyến đường đến đích Vì thế một tuyến đường xác định qua

mạng này cần được lựa chọn “Định tuyến” là việc chọn một tuyến đường tốt nhất và

xác định để thông tin đi từ nguồn đến đích

Sự “khôi phục tín hiệu” là một khái niệm khác hẳn với sự sửa lỗi Các kỹ thuật

khôi phục cần thiết trong các tình huống mà sự trao đổi thông tin bị ngắt vì một lỗi hệthống nào đó Đối tượng vừa có thể hồi phục lại các hoạt động tại điểm bị ngắt vừalấy lại trạng thái của các hệ thống liên quan đến điều kiện ban đầu của sự trao đổithông tin

Việc “định dạng bản tin” phải làm với một sự thỏa thuận giữa hai bên như là

dạng của dữ liệu cần được trao đổi, cần được truyền Ví dụ như việc cả hai bêntruyền thông cùng sử dụng một loại mã nhị phân cho các ký tự

Tiếp đến, việc cung cấp một vài biện pháp “bảo mật” trong hệ thống truyền

nhận bởi bên nhận chỉ định, còn bên nhận thì cũng cần chắc rằng dữ liệu mình nhậnkhông bị thay đổi trong khi truyền và dữ liệu đến từ bên gửi thực sự.

Cuối cùng, một phương tiện truyền thông dữ liệu là một hệ thống phức tạp mà

không thể tạo ra hay vận hành cho chính nó Các khả năng “quản lý mạng” cần dùng

để cấu hình hệ thống, giám sát trạng thái của nó, tác động trở lại với các lỗi và những

sự quá tải, lên kế hoạch cho sự phát triển trong tương lai

1.2 Truy ền thông dữ liệu

Hình 1.2 dưới thể hiện một mô hình truyền thông dữ liệu đơn giản, để hiểuđược quá truyền thông dữ liệu ta lấy ví dụ quá trình truyền thư điện tử từ nguồn đếnđích

Hình 1.2. Mô hình truyền thông dữ liệu đơn giản

Giả sử rằng thiết bị lối vào và bộ phát là những thành phần của một máy tính cánhân (PC) Người dùng PC mong muốn gửi một bản tin tới người dùng khác với nộidung là “Kế hoạch buổi họp chiều thứ 5 tuần này bị hủy”, và ta quy định là (m)

Người dùng này kích hoạt gói thư điện tử trên PC và đưa bản tin từ bàn phím (thiết bịlối vào) vào máy tính Các chuỗi ký tự được lưu đệm vào bộ nhớ chính của máy tính,

và chúng ta có thể xem nó như một dãy các bít (g) trong bộ nhớ Máy tính được kếtnối tới một vài phương tiện truyền dẫn, như mạng nội bộ hay một đường dây điệnthoại bởi một thiết bị vào ra (bộ phát) – như modem Dữ liệu được truyền tới bộ phát(modem) như là một dãy của các mức dịch điện áp [g(t)] mà nó đưa các bít lên cáccáp hay bus truyền thông Bộ phát được kết nối trực tiếp tới phương tiện truyềnthông và nó chuyển đổi dòng dữ liệu đến [g(t)] sang một tín hiệu [s(t)] thích hợp đềtruyền trên hệ thống truyền dẫn

Tín hiệu phát s(t) được truyền trên phương tiện truyền dẫn sẽ bị suy giảm trướckhi nó đến bộ thu Do đó tín hiệu thu được r(t) có sự sai khác so với tín hiệu s(t) Bộthu sẽ ước lượng tín hiệu gốc s(t) dựa vào tín hiệu thu được r(t) và những hiểu biếtcủa nó về phương tiện truyền dẫn, và nó đưa ra một dãy bit g’(t) Những bít thông tinnày được gửi tới lối ra của PC nơi mà nó được lưu đệm trong bộ nhớ như là một khốicác bit (g) Trong nhiều trường hợp, hệ thống đích sẽ cố gắng xác định lỗi, và nó kếthợp với hệ thống nguồn để đạt được một khối dữ liệu hoàn chình không lỗi Những

dữ liệu đạt được này được đưa đến người dùng qua thiết bị lối ra như là màn hìnhcủa máy tính, hay máy in Sau đó dữ liệu này được xem bởi người nhận như là mộtbản tin (m’), và nó là một bản sao chính xác như bản tin gốc (m)

1.3 Kết nối mạng truyền thông dữ liệu

Trong dạng đơn giản nhất, truyền thông dữ liệu được xem như là sự kết nối trựctiếp giữa hai thiết bị qua một vài phương tiện truyền thông điểm – điểm

Tuy nhiên, điều này thường không thực tế, bởi một hoặc cả hai sự bất ngờ sau:1- Các thiết bị thường ở xa nhau Vì vậy để kết nối chỉ hai thiết bị là quá tốnkém bởi một tuyến liên kết dài hàng nghìn km

2- Có cả một hệ các thiết bị, mỗi thiết bị lại yêu cầu liên kết tới rất nhiều thiết

bị khác tại các thời điểm khác nhau Vì thế việc kết nối cặp thiết bị bởi một đườngdây dành riêng là không thực tế

Giải pháp cho vấn đề này là gắn mỗi thiết bị tới một mạng truyền thông Hình1.3 có sự liên hệ với mô hình truyền thông ở hình 1.1 và còn thể hiện ra hai mạngtruyền thông chủ yếu là mạng diện rộng (WAN) và mạng cục bộ (LAN) Sự so sánhgiữa hai mạng này thể hiện ở cả lĩnh vực công nghệ cũng như ứng dụng

Hình 1.3. Mô hình truyền thông đơn giản

Mạng diện rộng

Mạng diện rộng được biết đến là loại mạng máy tính bao phủ một vùng địa lýrộng lớn Một cách điển hình, một WAN bao gồm một số lượng các node chuyểnmạch liên nối với nhau Một sự truyền dẫn từ một thiết bị nào đó được định tuyếnqua những node này tới một thiết bị đích xác định Những node mạng này khôngđược liên quan gì đến nội dung của dữ liệu; mục đích của những node này là cungcấp một phương tiện chuyển mạch để chuyển dữ liệu từ node tới node cho đến khi nóđến được đích của nó

Các mạng diện rộng (WANs) được thực hiện bởi một trong hai kỹ thuật làchuyển mạch kênh và chuyển mạch gói Những năm gần đây các mạng Frame Relay

và ATM được sử dụng chủ yếu Những vấn đề này sẽ được trình bày sâu hơn trongchương 3

M ạng cục bộ

LAN (Local Area Network) - Mạng cục bộ, kết nối các máy tính trong một khuvực bán kính hẹp thông thường khoảng vài trǎm mét Kết nối được thực hiện thôngqua các môi trường truyền thông tốc độ cao ví dụ cáp đồng trục thay cáp quang LAN

thường được sử dụng trong nội bộ một cơ quan/tổ chức Các LAN có thể được kếtnối với nhau thành WAN

Cũng như là các mạng WAN, một mạng cục bộ là một mạng truyền thông màliên nối một số lượng các thiết bị và cung cấp sự trao đổi thông tin giữa các thiết bịnày Tuy vậy có một số sự so sánh quan trọng giữa LAN và WAN như sau:

1- Phạm vi của LAN là nhỏ, thường thì trong một tòa nhà hay một phanà củatòa nhà Sự khác nhau trong phạm vi địa lý sẽ dẫn đến sự khác nhau trong các giảipháp kỹ thuật

2- LAN được sử dụng bởi cùng một tổ chức mà sở hữu các thiết bị mạng Cònvới WAN, thì tổ chức sử dụng mạng chưa hẳn đã sở hữu các thiết bị mạng, một sốthiết bị được sở hữu bởi nhà cung cấp dịch vụ Hơn nữa với mạng LAN việc quản lý

và bảo dưỡng mạng là do chính người sử dụng thực hiện

3- Tốc tộ bên trong của LANs thường cao hơn tốc độ đó của WANs

Có thể có nhiều cách bố trí (topology) cho các LAN quảng bá Hình 1.4 nêu rahai loại Trong một mạng Bus (tức là một cáp tuyến tính), vào bất cứ thời gian nàomột máy là máy chính và cho phép truyền tải, và mọi máy khác bị yêu cầu hạn chếviệc truyền tải Một cơ chế phân xử là cần thiết để giải quyết các xung đột khi haihay nhiều máy muốn chuyển tin cùng một lúc Cơ chế phân xử có thể là tập trunghay phân tán Một loại hệ thống quảng bá thứ hai là ring (vòng) Trong một mạngring, mỗi bit lan tỏa quanh nó, không chờ đợi phần còn lại của gói tin Điển hình làtừng bit dạo quanh toàn thể ring trong thời gian nó chiếm để truyền một vài bit Như

mọi hệ quảng bá khác, cần một số quy tắc để sắp xếp các thao tác truy cập đồng thờiđến ring Nhiều phương pháp được sử dụng sẽ được đề cập sau

Hình 1.4. Hai mạng quảng bá: (a) Bus; (b) Ring

1.4 Các giao thức và kiến trúc giao thức

Khi các máy tính, đầu cuối

và những thiết bị xử lý dữ liệu khác trao đổi dữ liệu thì phạm vi của những vấn đềquan tâm nhiều hơn những gì chúng ta đã thảo luận ở phần 1.2, 1.3 Chúng ta xét một

tuyến truyền dữ liệu giữa hai máy tính có thể là trực tiếp hoặc qua một mạng truyềnthông, mà quá trình truyền tin còn cần nhiều hơn các thủ tục Các nhiệm vụ điển hìnhphải thực hiện bao gồm:

1 Hệ thống nguồn phải kích hoạt tuyến truyền thông dữ liệu trực tiếp hay thôngtin cho mạng truyền thông biết về sự xác nhận của hệ thống thống đích đã yêu cầu

2 Hệ thống nguồn phải biết chắc rằng hệ thống đích đã sẵn sàng nhận dữ liệu

3 Các ứng dụng truyền file trên hệ thống nguồn phải biết chắc rằng chương

trình quản lý file trên hệ thống đích phải sẵn sàng chấp nhận và lưu trữ file cho ngườidùng

4 Nếu các định dạng file được sử dụng trên hai hệ thống không tương thích thìmột hoặc cả hai hệ thống phải thực hiện hàm chuyển đổi định dạng

Chúng ta thấy rõ ràng là cần có sự kết hợp cao giữa hai hệ thống máy tính(nguồn-đích) Sự chuyển đổi thông tin giữa hai máy tính cho hoạt động kết hợp củahai máy tính được biết đến như là “sự truyền thông máy tính” Tương tự như vậy, khi

hai hay nhiều máy tính được liên nối qua một mạng truyền thông thì một hệ các trạmmáy tính này được biết đến như là một “mạng máy tính” Bởi vì có sự yêu cầu về

một mức liên kết giống nhau giữa một người dùng ở một đầu cuối và một người dùng

ở một máy tính, nên các thuật ngữ thường được dùng khi một vài thực thể truyềnthông là các đầu cuối

Khi trao đổi về mạng máy tính và sự truyền thông máy tính thì hai khái niệm có

ý nghĩa lớn nhất là:

° Các giao thức

° Kiến trúc truyền thông máy tính, hay là kiến trúc giao thức

Một giao thức được sử dụng để truyền thông giữa các thực thể ở các hệ thốngkhác nhau Thuật ngữ “thực thể” và “hệ thống” được sử dụng ở trường hợp rất chung.Những thí dụ về các thực thể như là các chương trình ứng dụng, các gói truyền file,các hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu, các phương tiện mail điện tử và các đầu cuối.Còn những ví dụ về hệ thống như là các máy tính, các đầu cuối và các cảm biến từ

xa Chú ý rằng, trong một số trường hợp thực thể và hệ thống là có sự tương tự (như

là các đầu cuối) Nói chung, một thực thể là một vài khả năng gửi hay là nhận thôngtin còn một hệ thống là một thực thể vật lý mà chứa một hay nhiều thực thể Hai hệthống có thể truyền thông dữ liệu thành công thì chúng phải “nói cùng một ngônngữ” Vậy truyền thông là gì, các thực thể truyền thông như thế nào và khi nó truyềnthông thì phải tuân theo một vài sự thỏa thuận giữa các thực thể liên quan Các thỏathuận này được biết đến như là một giao thức, nó có lẽ được định nghĩa là một hệ các

quy tắc mà chi phối giao dịch dữ liệu giữa hai thực thể Các thành phần cơ bản củamột giao thức gồm:

° Cú pháp (Syntax): Bao gồm những điều như định dạng dữ liệu và các mứctín hiệu

° Ngữ nghĩa (Semantics): Bao gồm thông tin điều khiển cho sự cùng sắp xếp

và điều khiển lỗi

° Định thời (Timing): Bao gồm sự điều phối tốc độ và sự sắp xếp thứ tựMột cách rõ ràng rằng cần có một mức độ hợp tác cao giữa hai máy tính Thay

vì thực hiện điều này như là một mô đun đơn lẻ thì nhiệm vụ sẽ được chia nhỏ thànhnhiều nhiệm vụ nhỏ, mỗi một nhiệm vụ nhỏ này được thực hiện tách biệt nhau Hình1.5 đưa ra một ví dụ về sự thực thi một phương tiện truyền file Có ba mô đun được

sử dụng

Hình 1.5. Một kiến trúc đơn giản để truyền file

Chúng ta hãy khảo sát chức năng của từng mô đun trong hình 1.5 Đầu tiên, môđun truyền file (file transfer module) bao gồm tất cả những nguyên lý thiết kế máy

mà chuyên dùng cho ứng dụng truyền file, như là truyền các mật khẩu, truyền cáclệnh file, các bản ghi file Cần thiết có sự tin cậy trong việc truyền các file và lệnhnày Tuy nhiên, có cùng các loại yêu cầu tin cậy liên quan đến một loạt các ứng dụng(như là thư điện tử, truyền tài liệu) Do đó các yêu cầu này được thỏa mãn bời một

mô đun dịch vụ truyền thông (communications service module) riêng rẽ mà có thểđược sử dụng bởi một loạt các ứng dụng Mô đun dịch vụ truyền thông đảm bảo chohai hệ thống máy tính được kích hoạt và sẵn sàng cho truyền dữ liệu và đảm bảo việc

lưu vết (keeping track) của dữ liệu đang trao đổi tới đúng nơi phân phát Mặc dù vậynhững nhiệm vụ này là độc lập với loại mạng đang được sử dụng Vì vậy các vấn đềchịu trách nhiệm về mạng được tách biệt ra thành một mô đun truy cập mạng

(network access module) riêng Điều này có nghĩa là nếu mạng có sự thay đổi thì chỉ

có mô đun truy cập mạng bị ảnh hưởng

Do đó, thay vì chỉ một mô đun đơn để thực hiện truyền thông dữ liệu thì chúng

ta sử dụng một hệ các mô đun đã cấu trúc để thực hiện các chức năng truyền thông.Cấu trúc đó được biết đến như là một kiến trúc giao thức Tiếp theo, ta xem xét mộtkiến trúc giao thức đơn giản nói chung, sau đó ta xét đến các ví dụ thực và phức tạpnhư kiến trúc giao thức TCP/IP và OSI

Mô hình ba lớp

Trong các thuật ngữ nói chung thì truyền thông có thể được nói đến ba tác nhânlà: các ứng dụng, các máy tính và các mạng Một ví dụ về một ứng dụng là một hoạtđộng truyền file Các ứng dụng này thực thi trên các máy tính mà có thể thường hỗtrợ nhiều ứng dụng cùng lúc Các máy tính lại được kết nối tới các mạng, và dữ liệu

để trao đổi thì được truyền bời mạng từ một máy tính đến máy tính khác Do đó, việctruyền dữ liệu từ một ứng dụng này đến ứng dụng khác liên quan đến việc đầu tiên làlấy dữ liệu tới máy tính đích (máy tính mà trong đó chương trình ứng dụng kia cưtrú) và sau đó đưa nó tới chương trình ứng dụng cần thiết trên máy tính đó

Chúng ta có thể đưa ra ý tưởng tổ chức nhiệm vụ truyền thông thành ba lớp độclập một cách quan hệ với nhau như sau:

L ớp truy cập mạng

Lớp giao vận

Lớp ứng dụng

Lớp truy cập mạng đảm bảo việc trao đổi dữ liệu giữa một máy tính với mạng

mà nó kết nối tới Máy tính gửi dữ liệu phải cung cấp cho mạng địa chỉ của máy đích

để cho mạng có thể định tuyến dữ liệu tới đích thích hợp Máy tính gửi mong cónhững dịch vụ chắc chắn như dịch vụ ưu tiên mà được cung cấp bởi mạng Các phầnmềm chuyên dụng được sử dụng ở lớp này thì tùy thuộc vào loại mạng; các chuẩnkhác nhau đã được phát triển cho từng loại: mạng chuyển mạch kênh, chuyển mạchgói, mạng cục bộ,… Do đó, thật là nhạy cảm để phân tách những chức năng mà phàilàm việc với sự truy cập mạng ra một lớp riêng Điều này đã cho phép phần mềmtruyền thông ở trên lớp truy cập mạng không cần bận tâm đến những cái riêng củamạng được sử dụng Phần mềm cùng lớp cao hơn nên hoạt động một cách thích đángbất chấp một mạng cụ thể nào mà máy tính kết nối tới

Không chú ý đến bản chất của các chương trình ứng dụng mà đang trao đổi dữliệu, việc trao đổi dữ liệu cần có sự tin cậy Có nghĩa là chúng ta phài đảm bảo rằngtất cả dữ liệu đến đúng ứng dụng đích và dữ liệu đến trong cùng yêu cầu trong đó

chúng được gửi Những cơ cấu đảm bảo sự tin cậy là độc lập với bản chất của cácứng dụng Do đó chúng ta phải lựa chọn những cơ cấu này trong một lớp thông

thường được chia sẻ bởi tất cả các ứng dụng; lớp này được gọi là “lớp giao vận”

Cuối cùng, lớp ứng dụng bao gồm những nguyên lý thiết kế cần để hỗ trợ chonhiều loại ứng dụng người dùng Với mỗi loại ứng dụng khác nhau như truyền filechúng ta cần một mô đun riêng để đặc trưng cho loại ứng dụng

Hình 1.6 và 1.7 minh họa cấu trúc đơn giản này Hình 1.6 đưa ra một mô hình

có 3 máy tính kết nối tới mạng Mỗi PC gồm phần mềm ở lớp truy cập mạng và lớpgiao vận, và phần mềm ở lớp ứng dụng cho 1 hay nhiều ứng dụng Để truyền thôngthành công, tất cả các thực thể trong toàn hệ thống phải có một địa chỉ duy nhất.Thực tế ta cần hai mức địa chỉ Mỗi một máy tính trên mạng cần một địa chỉ mạngduy nhất; nó cho phép mạng phân phát dữ liệu đến máy tính thích hợp Mỗi một ứngdụng trên 1 máy tính phải có một địa chỉ duy nhất bên trong máy tính đó; địa chỉ nàycho phép lớp giao vận hỗ trợ nhiều ứng dụng ở mỗi máy tính Các địa chỉ thứ haiđược biết đến như là các điểm truy cập dịch vụ (SAPs – Service Access Points), nó

có nghĩa là mỗi ứng dụng đang truy cập một cách riêng lẻ các dịch vụ của lớp giaovận

Hình 1.6. Các kiến trúc giao thức và các mạng

Hình 1.7. Các giao thức trong một kiến trúc đơn giản

Hình 1.7 chỉ ra rằng các mô đun ở cùng một mức trên các máy tính khác nhauthì truyền thông với nhau Một giao thức là một tập các quy tắc hay quy ước chi phốicác cách thức trong đó hai thực thể hợp tác để trao đổi dữ liệu Một thông số giaothức chi tiết hóa các chức năng điều khiển được thực thi, các định dạng và mã điều

khiển sử dụng để truyền thông các chức năng này, và các thủ tục mà hai thực thể phảitheo.

Chúng ta hãy xem xét một hoạt động đơn giản như sau Giả sử một ứng dụngliên kết với SAP1 ở máy tính A muốn gửi một bản tin tới ứng dụng khác liên kết vớiSAP2 ở máy tính B Ứng dụng ở A đưa bản tin qua lớp giao vận của nó với chỉ thị làgửi nó tới SAP2 trên B Lớp giao vận lại đẩy bản tin qua lớp truy cập mạng, với chỉthị cho mạng gửi bản tin tới máy tính B Chú ý rằng mạng cần biết sự xác định điểmtruy cập dịch vụ đích Tất cả nó cần biết là dữ liệu hướng tới máy tính B

Để điều khiển hoạt động này thì thông tin điều khiển cũng như dữ liệu ngườidùng cần được truyền đi, như được đưa ra ở hình 1.8 Ở đó, ứng dụng gửi dữ liệu sẽtạo một khối dữ liệu và đẩy nó tới lớp giao vận Lớp giao vận có lẽ sẽ chia nhỏ nó rathành nhiều đoạn nhỏ hơn để cho dễ quản lý hơn Với mỗi đoạn này lớp giao vận sẽnối thêm vào một phần đầu giao vận (transport header), nó bao gồm thông tin về điềukhiển Sự kết hợp này của dữ liệu từ lớp cao hơn kế tiếp và thông tin điều khiển nàyđược gọi là một đơn vị dữ liệu giao thức (PDU); trong trường hợp của chúng ta làmột đơn vị dữ liệu giao thức giao vận Phần đầu này ở mỗi PDU giao vận bao gồmthông tin điều khiển để sử dụng bởi giao thức cùng cấp ở máy tính B Những phầnđược lưu trữ trong phần đầu này bao gồm:

SAP đích: Khi lớp giao vận đích nhận PDU giao vận thì nó phải biết nơi nào dữ

liệu được phân phát (dữ liệu thuộc ứng dụng nào)

Số tuần tự: Bởi vì giao thức lớp giao vận đang gửi một dãy các đơn vị dữ liệu

giao thức, nên nó đánh số chúng một cách tuần tự để nếu như dữ liệu này có đếnkhông đúng yêu cầu thì thực thể giao vận đích còn có thể sắp xếp lại chúng

Mã dò lỗi: Thực thể giao vận gửi dữ liệu có thể bao gồm một mật mã mà có

một hàm của các nội dung của số dư của PDU Giao thức giao vận bên nhận sẽ thựcthi cùng một cách tính toán và so sánh kết quả với mật mã đến Nến có kết quả khácbiệt thì sẽ xảy ra một vài lỗi trên đường trường Trong trường hợp này bên nhận sẽloại PDU và thực hiện một số hoạt động cần thiết

Hình 1.8 Các đơn vị dữ liệu giao thức

Bước tiếp theo lớp giao vận sẽ đẩy mỗi PDU xuống lớp mạng với chỉ thị làtruyền PDU này đến máy tính đích Để thỏa mãn yêu cầu này, giao thức truy cậpmạng phải hiện dữ liệu ra trong mạng với một yêu cầu nào đó cho truyền dẫn Cũng

như trước, hoạt động này đòi hỏi sử dụng thông tin điều khiển Giao thức truy cậpmạng nối thêm dữ liệu phần đầu truy nhập mạng với dữ liệu mà nó nhận được ở lớpgiao vận, đó chính là sự tạo ra một PDU truy cập mạng Các thành phần lưu trữ trongphần đầu của PDU truy cập mạng có thể gồm:

Địa chỉ máy tính đích: Mạng cần biết máy tính nào trên mạng sẽ nhận dữ liệu Các yêu cầu tiện nghi: Giao thức lớp mạng có thể cần mạng đảm bảo một số

tiện nghi như là quyền ưu tiên,…

Hình 1.9 tổng hợp tất cả quá trình trên trong một hình vẽ, nó đưa ra các tươngtác giữa các mô đun cho việc truyền một khối dữ liệu Với giả sử rằng mô đun truyềnfile trong máy tính X đang truyền một file (bản ghi) tới máy tính Y Mỗi bản ghiđược điều khiển qua mô đun lớp giao vận Chúng ta có thể hình dung hoạt động nàytrong một dạng của một lệnh hay lời gọi thủ tục Những đối số của lời gọi thủ tục baogồm địa chỉ máy tính đích, điểm truy nhập dịch vụ đích, và bản ghi Lớp giao vậnthêm vào điểm truy nhập dịch vụ đích và thông tin điều khiển khác vào bản ghi đểtạo ra một PDU giao vận Sau đó nó được đẩy xuống lớp truy nhập mạng bằng mộtlời gọi thủ tục khác Trong trường hợp này, các đối số cho lệnh là địa chỉ máy tínhđích và PDU giao vận Lớp truy nhập mạng sử dụng thông tin này để xây dựng mộtPDU mạng PDU giao vận là một trường dữ liệu của PDU mạng và phần đầu PDU

mạng bao gồm thông tin có liên quan đến các địa chỉ máy tính nguồn và đích Chú ý

rằng phần đầu giao vận không có thể nhìn thấy được ở lớp truy cập mạng (hay nó vấnđược coi là dữ liệu ở lớp truy cập mang); lớp truy cập mạng không quan tâm tới nộidung của PDU giao vận

Hình 1.9. Hoạt động của một kiến trúc giao thức

Mạng sẽ chấp nhận PDU mạng từ X và phân phát nó tới Y Mô đun truy cậpmạng ở trong Y nhận các PDU, cởi bỏ phần đầu và truyền PDU giao vận được đínhtheo tới mô đun lớp giao vận của X Lớp giao vận sẽ kiểm tra phần đầu đơn vị dữliệu giao thức giao vận, phân phát bản ghi được đính theo tới ứng dụng thích hợp, ởđây là mô đun truyền file trong Y

Kiến trúc giao thức TCP/IP

Hai kiến trúc giao thức được cung cấp những vấn đề cơ bản cho sự phát triểncác chuẩn truyền thông đó là : bộ giao thức TCP/IP và mô hình tham chiếu OSI.TCP/IP là kiến trúc được sử dụng rộng rãi và OSI thì trở thành mô hình chuẩn đểphân loại các chức năng truyền thông Chúng ta sẽ xem xét tổng quan về hai kiếntrúc này

TCP/IP là một hệ quả của việc nghiên cứu và phát triển giao thức được quản lýtrên mạng chuyển mạch gói, ARPANET, và thường được gọi là bộ giao thức TCP/IP

Bộ giao thức này bao gồm một tập lớn các giao thức được sử dụng cho các chuẩnliên mạng (internet)

Trong đó, lớp vật lý bao gồm vấn đề về giao diện vật lý giữa một thiết bị truyền

dữ liệu (như máy tính, trạm làm việc) và phương tiện truyền dẫn hoặc mạng Lớp nàyliên quan với việc xác định các tính chất của phương tiện truyền dẫn, tính chất củatín hiệu, tốc độ dữ liệu và các vấn đề liên quan

Lớp truy cập mạng liên quan đến việc trao đổi dữ liệu giữa một hệ thống cuối

và mạng mà nó kết nối tới Máy tính gửi dữ liệu phải cung cấp cho mạng địa chỉ củamáy tính đích để mạng có thể định tuyến cho dữ liệu đến đích chính xác Máy tính

gửi có thể cần các dịch vụ đặc biệt như quyền ưu tiên mà có thể được cung cấp bởimạng Phần mềm mạng chuyên dụng được sử dụng ở lớp này phụ thuộc vào loạimạng được sử dụng; các chuẩn khác nhau đã được phát triển cho các mạng khácnhau như chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói, LANs, Chức năng của lớp truycập mạng như sau:

- Cung cấp cho hệ thống phương thức để truyền dữ liệu trên các thiết bị phầncứng vật lý khác nhau của mạng

- Đóng gói các đơn vị dữ liệu IP (IP datagram) vào các frame truyền trênmạng và việc ánh xạ các địa chỉ IP thành các địa chỉ vật lý tương ứng dùng cho mạngtrước khi truyền xuống kênh vật lý

- Định nghĩa cách thức truyền các khối dữ liệu IP: Các giao thức ở lớp nàyphải biết chi tiết các phần cấu trúc vật lý mạng ở dưới nó để định dạng chính xác các

dữ liệu sẽ được truyền phụ thuộc vào từng loại vật lý cụ thể

Lớp mạng (internet) chịu trách nhiệm định tuyến các bản tin (message) qua các

mạng vật lý khác nhau, liên mạng, giao thức ở lớp này là IP Giao thức IP là quantrọng nhất vì IP cung cấp dịch vụ giao nhận gói tin cơ bản trên các mạng TCP/IP,mọi giao thức ở các lớp trên và bên dưới lớp mạng đều sử dụng giao thức IP để thựchiện việc giao nhận dữ liệu Hơn nữa IP bổ sung một hệ thống địa chỉ logic được gọi

là địa chỉ iP, được sử dụng bởi lớp Internet và các lớp cao hơn để nhận diện các thiết

bị và thực hiện định tuyến

Chức năng của lớp giao vận (hay còn gọi là lớp host to host):

- Cung cấp phương tiện liên lạc từ một chương trình ứng dụng này đến

chương trình ứng dụng khác, chịu trách nhiệm đảm bảo toàn vẹn dữ liệu đầu cuối

- Trong lớp này có hai giao thức quan trọng là giao thức TCP và UDP Trong

đó, TCP sử dụng phương thức trao đổi các dòng dữ liệu giữa người sử dụng theo kiểu

hướng kết nối, còn UDP cung cấp dịch vụ giao nhận theo kiểu “không liên kết”, cónghĩa là không cần phải thực hiện

Lớp ứng dụng: Bao gồm tất cả các tiến trình sử dụng các giao thức của lớp

giao vận để truyền dữ liệu Có nhiều giao thức ứng dụng ở lớp này, phần lớn là nhằmcung cấp cho người dùng các dịch vụ ứng dụng, sử dụng 2 giao thức chính TCP vàUDP

Hình 1.10 chỉ ra cách thức các giao thức TCP/IP được thực hiện ở các hệ thốngcuối và liên quan đến mô hình truyền thông ở hình 1.1a Với lưu ý rằng các lớp vật lý

và lớp truy cập mạng cung cấp tương tác giữa hệ thống cuối và mạng, còn các lớpứng dụng và giao vận được biết đến các giao thức đầu cuối tới đầu cuối; nó hỗ trợ

tương tác giữa hai hệ thống cuối Lớp mạng thì có một phần của cả hai sự tương táctrên Tại lớp này, hệ thống cuối truyền thông tin định tuyến tới mạng và nó cũng phảicung cấp một vài hàm thông thường giữa hai hệ thống cuối

Mô hình OSI (Open Systems Interconnection)

Mô hình OSI là một cơ sở dành cho việc chuẩn hoá các hệ thống truyền thông,

nó được nghiên cứu và xây dựng bởi ISO Việc nghiên cứu về mô hình OSI được bắtđầu tại ISO vào năm 1971 với mục tiêu nhằm tới việc nối kết các sản phẩm của cáchãng sản xuất khác nhau và phối hợp các hoạt động chuẩn hoá trong các lĩnh vựcviễn thông và hệ thống thông tin Theo mô hình OSI chương trình truyền thông đượcchia ra thành 7 lớp với những chức năng phân biệt cho từng lớp Hai lớp đồng mứckhi liên kết với nhau phải sử dụng một giao thức chung Trong mô hình OSI có hailoại giao thức chính được áp dụng: giao thức có liên kết (connection - oriented) vàgiao thức không liên kết (connectionless)

Giao thức có liên kết: trước khi truyền dữ liệu hai lớp đồng mức cần thiết lập

một liên kết logic và các gói tin được trao đổi thông qua liên kết náy, việc có liên kếtlogic sẽ nâng cao độ an toàn trong truyền dữ liệu

Giao thức không liên kết: trước khi truyền dữ liệu không thiết lập liên kết

logic và mỗi gói tin được truyền độc lập với các gói tin trước hoặc sau nó

Nhiệm vụ của các lớp trong mô hình OSI:

Lớp ứng dụng (Application layer): lớp ứng dụng quy định giao diện giữa

người sử dụng và môi trường OSI, nó cung cấp các phương tiện cho người sử dụngtruy cập vả sử dụng các dịch vụ củ mô hình OSI

Lớp trình bày (Presentation layer): lớp trình bày chuyển đổi các thông tin từ

cú pháp người sử dụng sang cú pháp để truyền dữ liệu, ngoài ra nó có thể nén dữ liệutruyền và mã hóa chúng trước khi truyền đễ bảo mật

Lớp giao dịch (Session layer): lớp giao dịch quy định một giao diện ứng dụng

cho lớp vận chuyển sử dụng Nó xác lập ánh xa giữa các tên đặt địa chỉ, tạo ra cáctiếp xúc ban đầu giữa các máy tính khác nhau trên cơ sở các giao dịch truyền thông

Nó đặt tên nhất quán cho mọi thành phần muốn đối thoại riêng với nhau

Lớp vận chuyển (Transport layer): lớp vận chuyển xác định địa chỉ trên

mạng, cách thức chuyển giao gói tin trên cơ sở trực tiếp giữa hai đầu mút(end-to-end) Để bảo đảm được việc truyền ổn định trên mạng lớp vận chuyển

thường đánh số các gói tin và đảm bảo chúng chuyển theo thứ tự

Hình 3.5: Mô hình 7 lớp OSI

Lớp mạng (Network layer): lớp mạng có nhiệm vụ xác định việc chuyển

hướng, vạch đường các gói tin trong mạng, các gói tin này có thể phải đi qua nhiềuchặng trước khi đến được đích cuối cùng

Lớp liên kết dữ liệu (Data link layer): lớp liên kết dữ liệu có nhiệm vụ xác

định cơ chế truy nhập thông tin trên mạng, các dạng thức chung trong các gói tin,đóng các gói tin

L ớp vật lý (Phisical layer): lớp vật lý cung cấp phương thức truy cập vào

đường truyền vật lý để truyền các dòng Bit không cấu trúc, ngoài ra nó cung cấp cácchuẩn về điện, dây cáp, đầu nối, kỹ thuật nối mạch điện, điện áp, tốc độ cáp truyềndẫn, giao diện nối kết và các mức nối kết

Hình 1.11 minh họa các lớp của các kiến trúc TCP và OSI, nó chỉ ra sự so sánhcác chức năng tương ứng của từng lớp Hình này cúng thể hiện sự thực thi trong cáclớp khác nhau

Hình 1.11. Các kiến trúc giao thức

1.5 Chuẩn hóa mạng

Trong phần trên chúng ta đã xem xét một mô hình truyền thông đơn giản, trongthực tế việc phân chia các tầng như trong mô hình trên thực sự chưa đủ Trên thế giớihiện có một số cơ quan định chuẩn, họ đưa ra hàng loạt chuẩn về mạng tuy các chuẩn

đó có tính chất khuyến nghị chứ không bắt buộc nhưng chúng rất được các cơ quanchuẩn quốc gia coi trọng Hai trong số các cơ quan chuẩn quốc tế là:

ISO (The International Standards Organization) - Là tổ chức tiêu chuẩnquốc tế hoạt động dưới sự bảo trợ của Liên hợp Quốc với thành viên là các cơ quanchuẩn quốc gia với số lượng khoảng hơn 100 thành viên với mục đích hỗ trợ sự pháttriển các chuẩn trên phạm vi toàn thế giới Một trong những thành tựu của ISO tronglĩnh vực truyền thông là mô hình hệ thống mở (Open Systems Interconnection - gọitắt là OSI)

CCITT (Commité Consultatif International pour le Telegraphe et la Téléphone) - Tổ chức tư vấn quốc tế về điện tín và điện thoại làm việc dưới sự bảo

trợ của Liên Hiệp Quốc có trụ sở chính tại Geneva - Thụy sỹ Các thành viên chủ yếu

là các cơ quan bưu chính viễn thông các quốc gia Tổ chức này có vai trò phát triểncác khuyến nghị trong các lĩnh vực viễn thông

Ch ương 2 Sự truyền dẫn và phương tiện truyền dẫn dữ liệu

Một môi trường truyền dẫn có dây là kết nối điểm – điểm nếu, thứ nhất nó cungcấp một kết nối trực tiếp giữa hai thiết bị, và chỉ có hai thiết bị chia sẻ phương tiệntruyền thông (hình 2.1a) Còn một cấu hình kết nối đa điểm thì có hơn hai thiết bịchia sẻ cùng một phương tiện truyền dẫn.

Một sự truyền dẫn có thể là đơn công, bán song công, hay song công Vớitruyền đơn công thì tín hiệu được phát chỉ theo một hướng; hay một trạm là máyphát còn trạm kia là máy thu Còn với truyền bán song công, cả hai trạm có thể phát

nhưng chỉ tại một thời điểm nào đó Với truyền song công thi cả hai trạm có thểtruyền tín hiệu đồng thời

Tần số, phổ và băng thông của tín hiệu

Tín hiệu được phát từ bộ phận phát và truyền qua môi trường truyền dẫn để đến

bộ phận thu Tín hiệu là một hàm của thời gian nhưng nó cũng có thể biểu diễn làmột hàm của tần số, có nghĩa là tín hiệu bao gồm nhiều thành phần tần số khác nhau

Người ta có thể khảo sát tín hiệu theo quan điểm thời gian và cũng có thể khảo sáttheo quan điểm tần số

Theo quan điểm thời gian: tín hiệu có thể chia làm 2 loại: tín hiệu liên tục và

tín hiệu gián đoạn (rời rạc)

·Một tín hiệu là liên tục nếu:lims(t) s(a) với tất cả giá trị a Nếu điều kiện

a t





trên không đảm bảo (có nghĩa là chỉ thỏa mãn với một số hữu hạn giá trị a) ta gọi nó

là tín hiệu rời rạc Hình 2.2 chỉ cho ta 2 loại tín hiệu đó

Hình 2.2 Tín hiệu liên tục và tín hiệu rời rạc.

·Một tín hiệu s(t) được gọi là tuần hoàn khi và chỉ khi:

Hình 2.3. Tín hiệu tuần hoàn

· Một tín hiệu điều hòa có 3 tham số đặc trưng: biên độ (A), tần số (f) và gócpha (q)

· Biên độ là giá trị tức thời của tín hiệu tại thời gian nào đó Chúng ta thườngkhảo sát là tín hiệu điện hoặc điện từ nên biên độ thường được tính là volt (v)

· Tần số là số chu kỳ của tín hiệu xảy ra trong 1 giây Nó là giá trị đảo củachu kỳ T Người ta tính theo đơn vị Hz

· Pha: giá trị đo vị trí tương đối theo thời gian trong của chu kỳ tín hiệu Mộtchu kỳ tín hiệu có 2p radians = 360o

Theo quan điểm tần số: Phần trên ta đã xem tín hiệu là một hàm của thời gian.

Chúng ta cũng có thể xem tín hiệu là một hàm tần số Trong thực tế, một tín hiệu

điện từ được xây dựng bởi nhiều tần số Như hình 2.4 đã chỉ ra tín

Đối với tín hiệu xung vuông được xác định trong khoảng đến ta có biểu diễnS(f) của nó như hình 2.6

Các cách biểu diễn các hàm S(f) cho tín hiệu theo tần số như vậy người ta gọi làbiểu diễn phổ của tín hiệu Khi hàm S(f) biểu diễn rời rạc ta gọi là phổ vạch Khi s(f)

là hàm liên tục ta gọi tín hiệu đó có phổ đặc

Hình 2.5 Phổ của tín hiệu liên tục Hình 2.6 Phổ của xung vuông.

Dãy tần số chứa phổ của tín hiệu ta gọi là băng thông của tín hiệu đó Tronghình 2.4 băng thông của tín hiệu trải dài từ f1 đến 5f1 , vậy độ rộng băng thông của

nó là 4f1 Nhiều tín hiệu có băng thông không giới hạn (như hình 2.6) Tuy nhiên

năng lượng của tín hiệu tập trung ở dãy băng tương đối hẹp Người ta gọi đó là băngthông hiệu quả và sau này cũng coi đó như băng thông Điều cuối cùng cần nói là cácthanh phần của tín hiệu Nếu tín hiệu có thành phần một chiều thì phổ của thànhphần một chiều ở góc tọa độ (f=0)

T ương quan giữa tốc độ truyền và băng thông

Như ta đã biết với mỗi phần tử mạng ta sử dụng trong khi truyền nó chỉ chophép một băng thông giới hạn về tần số

Trong trường hợp ta truyền trên nó các xung vuông với các giá trị 1 là xung

dương và giá trị 0 là xung âm thì dạng sóng cho dãy 1010 tạo cho ta tần số lớnnhất, độ dài của một xung là như vậy tốc độ truyền sẽ là 2f.bps

Như vậy dạng sóng này không có giới hạn về tần số thành phần và đương nhiên

như vậy năng lượng chỉ tập trung ở một số các thành phần ban đầu Nhưng giới hạncủa các tần số thành phần ban đầu là bao nhiêu?

Người ta đã chứng minh được rằng: nếu tốc độ truyền là w bps thì băng thông

yêu cầu là 2w Hz Ví dụ cần truyền với tốc độ là 2.000 bps thì băng thông cần là4.000 Hz

2.1.2 Sự suy yếu của tín hiệu truyền

Trong các hệ thống liên lạc ta thấy các tín hiệu khi nhận được có sự khác biệtvới tín hiệu khi phát Đối với tín hiệu liên tục (analog) sự suy yếu đó dẫn đến giảmchất lượng của tín hiệu, với tín hiệu số, dẫn đến làm sai số về bit Một bit có giá trị 1

có thể trở thành bit giá trị 0 và ngược lại Một tín hiệu trên đường truyền sẽ chịu cácảnh hưởng sau:

· Bị suy giảm và dẫn đến méo dạng

· Bị làm chậm

· Bị nhiễu

a Sự làm suy giảm và méo dạng Khi truyền trong môi trường, công suất của

tín hiệu sẽ suy giảm Đối với môi trường định hướng sự suy giảm đó thông thườngtheo logarit, thông thường nó là giá trị cố định theo khoảng cách Đối với môi trườngkhông định hướng sự suy giảm đó là một hàm phức tạp phụ thuộc vào khoảng cách

và áp suất không khí Sự suy giảm sẽ dẫn đến:

·Tín hiệu thu được không đủ mạnh để khôi phục lại tín hiệu ban đầu ở bộ phậnthu

·Tín hiệu thu được không đủ lớn để bảo đảm tỉ số (tỉ số tín hiệu trên tạp âm)

dễ sinh ra sai số

Sự suy giảm sẽ là hàm của tần số

Với 2 ảnh hưởng trên ta có thể dùng bộ khuếch đại hoặc các bộ lặp lại tín hiệu(repeater) để khắc phục ảnh hưởng và ta thấy rất rõ trong trường hợp tín hiệu analog

Do sự suy giảm là hàm của tần số nên tín hiệu thu được sẽ khác nhiều với tín hiệuphát Hình vẽ cho ta thấy sư suy giảm của tín hiệu âm tần là hàm theo tần số trênđường dây leased line Ở đó cho ta sự so sánh tín hiệu đó so với tín hiệu 1.000 Hz

Hình 2.7 Sự suy giảm tín hiệu âm tần theo tần số.

b Sự làm trễ tín hiệu Tín hiệu truyền lan trên môi trường dẫn bao giờ cũng bị

làm trễ Đối với một tín hiệu có băng thông giới hạn, sự làm trễ phụ thuộc vào tần sốcủa tín hiệu Với tín hiệu có tần số khác nhau nó sẽ đến bộ thu thời gian khác nhau.Hiện tượng đó ta gọi là tín hiệu bị làm chậm trên đường truyền, đặc biệt với tín hiệu

số hiện tượng làm trễ càng rõ ràng hơn Hình 2.8 cho ta giá trị làm trễ tương quan vớitần số

Hình 2.8 Sự làm trễ tín hiệu.

c Nhiễu Khi truyền, thông thường tín hieu nhận được ở bộ thu bao giờ cũng

bao gồm tín hiệu phát và một tín hiệu ta không hề mong muốn được thêm vào giữa

bộ phát và bộ thu Tín hiệu ta không mong muốn đó gọi là nhiễu Nhiễu sẽ làm hạnchế kết quả hệ thống liên lạc của ta Nhiễu thường được chia làm 4 loại sau:

·Nhiễu nhiệt độ

·Tạp âm nội bộ

·Xuyên âm

·Nhiễu xung

Nhiễu nhiệt độ tạo ra do sự vận chuyển điện tử trong vật liệu, nó tồn tại trong

tấr cả các thiết bị điện tư, trong môi trường và nó là hàm của nhiệt độ Nhiễu nhiệt cóảnh hưởng trên tất cả dãy tần phổ nên có tên gọi là nhiễu trắng

Nhiễu nhiệt độ không thể tránh được Nó được tính:

No = kT

No : độ nhạy nguồn nhiễu

N = 10logk + 10 log T + 10logW = -228,6 dbW + 10logT + 10logW

Nhiễu do phách tần số bên trong Khi tín hiệu với các tần số khác nhau truyền

trên môi trường có thể sẽ sinh ra nhiễu nội bộ Kết quả của nhiễu nội bộ có thể sinh

ra tần số là cộng hoặc trừ 2 tín hiệu gốc hoặc là nhân của tín hiệu đó Ví dụ sự trộncác tín hiệu có tần số f1, f2 có thể sinh ra tần số f1+f2 và nó sẽ làm tăng cho tín hiệutần số f1+f2 sẵn có

Nhiễu do hiện tượng phách đó sinh ra do hiện tượng không tuyến tính trong cácthiết bị phát, thu, hệ thống truyền Thường hệ thống không tuyến tính, tín hiệu ởđầu ra là hàm phức tạp của tín hiệu đầu vào

Hình 2.9 Ảnh hưởng nhiễu trên tín hiệu số.

Nhiễu xuyên âm Nhiễu xuyên âm là nhiễu ta không mong muốn trong khi

truyền Ví dụ trong hệ thống điện thoại ta có thể nghe được cuộc nói chuyện của

người khác Nó sinh ra do sự ghép điện từ giữa các cặp cáp xoắn đôi, hay trong cápđồng trục đồng thời truyền nhiều kênh, cũng có khi do các ăng ten vi ba tạo ra cácbúp sóng định hướng

Nhiễu xung Nhiễu xung là loại nhiễu không liên tục, không quy luật nhiều khi

nó là những đột biến biên độ lớn, trong thời gian nhỏ Nhiễu sinh ra do nhiều nguyênnhân khác nhau như đột biến điện từ trường, ánh sáng, tắt bật hệ thống máy

Tuy nhiên, nhiễu xung là nguyên nhân trước tiên gây sai số trong khi truyền tínhiệu số

Hình vẽ 2.9 cho ta ví dụ cách nhìn tổng quan vì ảnh hưởng của nhiễu đến tínhiệu truyền

2.2 Ph ương tiện truyền dẫn

Phương tiện truyền là con đường vật lý nối giữa thiết bị phát và thiết bị thutrong hệ thống truyền dữ liệu Những đặc tính và chất lượng của dữ liệu truyền đượcquyết định bởi tính chất tín hiệu và phương tiện truyền Trong trường hợp sử dụngphương tiện truyền định hướng, bản thân phương tiện truyền là nhân tố quan trọngquyết định giới hạn sự truyền Bảng 2.1 cho ta đặc tính cơ bản tốc độ truyền, băngthông và khoảng cách tối đa yêu cầu lặp lại với tín hiệu số cho các phương tiệntruyền định hướng

Ph ương tiện truyền Tốc độ

Bảng 2.1 Đặc tính đường truyền với phương tiện định hướng điểm-điểm

Với phương tiện truyền không định hướng, phổ và băng tần số của tín hiệu doăng ten phát quan trọng hơn phương tiện truyền Như ta đã biết, tần số trung tâm củatín hiệu là yếu tố tạo ra băng thông và tốc độ truyền Mặt khác khi dùng ang tentruyền tín hiệu phụ thuộc vào hướng của ăng ten Thường tần số thấp được bức xạ vềmọi hướng của ăng ten, còn tần số cao là yếu tố định hướng chùm tia về hướng cầnthiết Trong phương tiện không định hướng, sóng vi ba có phạm vi từ 2 - 40 Ghz, như

vậy nó có khả năng định hướng chùm tia, và ta thường dùng cho điểm - điểm

Người ta chia khoảng tần số 30 MHz - 1 GHz cho radio và các dãy tần số khác

như hình vẽ