Tổng quan về ISDN - Chương 3 ppsx

Điều này sẽ diệt tiếng vọng rất hiệu quả vì tín hiệu truyền đã biết nên bộ chống tiếng vọng có thể ước lượng được các đặc tính của tiếng vọng và tạo ra một sự xấp xỉ.. Vì tín hiệu truyền

CHƯƠNG 3

M∙ ĐƯờNG Vμ ĐƯờNG DÂY THUÊ BAO

Sự mở rộng của liên kết số tới mạng thuê bao là một phần của sự phát triển mạng số hoá Điều này có nghĩa là các thiết bị chuyển mạch và truyền dẫn nội bộ của mạng đã được số hoá đẻ cung cấp một phạm vi rộng các dịch vụ số hoá được

thiết kế cho ISDN Liên kết giữa mạng thuê bao với mạng chuyển mạch được gọi

là đường thuê bao ; vòng thuê bao ; vòng nội hat , cần phải được số hoá

3.1 Kỹ thuật đường dây thuê bao

Hiện nay hầu hết các đường dây thuê bao dùng trong thương mại và các đường dây thuê bao gia đình đều là cáp xoắn đôi Với sự gia tăng của các dịch vụ yêu cầu truyền dữ liệu tôc độ cao cũng như sự ưa thích sự dụng cáp quang Chúng ta xem xét

2 môi trường dùng cho đường dây thuê bao

a) Đường dây thuê bao với cáp xoắn đôi

Cáp xoắn đôi nối giữa các thuê bao và tổng đài nội hạt hoặc chuyển mạch là

đơn giản nhất cung cấp các dịch vụ số Mỗi một cặp đường cáp xoắn dùng để truyền theo một hướng Nhưng mạng điện thoại hiện dang sử dụng thì chỉ dùng 1 cặp cho cả 2 hướng Do đó phải lắp đặt thêm nhiều cáp mới Tính kinh tế đòi hỏi phải tìm cách khác sao cho có thể cho phép truyền song công ( full-duplex ) qua cặp cáp xoắn đơn đó

b) Truyền dẫn song công

Hệ thống đường dây thuê bao cáp xoắn đôi đã có là dành cho việc truyền dẫn tín hiệu tương tự Điều đó có nghĩa là đã cho phép truyền song công Do đó ta dùng modem để chuyển tín hiệu số sang tín hiệu tương tự và dùng các giải tần số khác nhau cho các hướng

Ví dụ modem 300 bps BELL 108 sử dụng điều chế khoa dịch pha ( FSK ) để truyền các dữ liệu số qua đường truyền tương tự ( Hình 3.1 ) Với FSK hai gia trị nhị

phân được biểu diễn bởi các tín hiêụ tại 2 tần số khác nhau Để truyền theo một chiều này , các tần số được sử dụng để biểu diễn “0” hay “1” có tâm tại 1070Hz xê dịch 100Hz về cả hai phía còn theo chiều ngược lại thì tâm tần số tại 2125Hz với sự

xê dịch tương tự là 100Hz cả hai phía Phổ tín hiệu theo mỗi một chiều ở về phiá phải và trái hình 3.1

Nhưng với cách này thì chỉ 1 nửa giải thông dành cho 1 hướng Theo yêu cầu

của ISDN thì tốc độ tối thiểu là 144 kbps theo mỗi hướng, điều này là không thể với

kỹ thuật modem hiện có và đường dây xoắn đôi đã lắp đặt

Hình 3.1 Full=Duplex truyền FSK trên đường Voice-Grade

Một phương án khác là không dùng với modem và truyền dữ liệu số trực tiếp

Để truyền song công , tại cùng 1 thời điểm thì cả 2 trạm đều thu và nhận dữ liệu đồng thời Về nguyên tắc trạm phát có khả năng phân loạI ra các tín hiệu vào , lựa chọn ra các tín hiệu vào từ các tín hiệu ra của chính nó vì độ khuyếch đạI tín hiệu của tín hiệu xuất phát đã được rõ Không may là do tính không thường xuyên của đặc trưng đIện của đường dây nên một phần của tín hiệu xuất phát sẽ bị dội lạI dưới dạng tiếng vọng

Hình 3.2 minh hoạ vấn đề này Cả máy phát và máy nhận đều nối tới đường thuê bao qua bộ hybrid, đây là một thiết bị cho phép tín hiệu truyền qua cả 2 hướng một cách đồng thời Tiếng vọng là sự phản xạ lạI tín hiệu đã truyền qua về bên gửi hoặc là từ bộ hybrid và dây dẫn của bên gửi ( Tiếng vọng đầu gần – near echo ) hoặc

từ hybrid của bên nhận ( Tiếng vọng xa – far echo ) Độ khuyếch đại tương đối của tiếng vọng , so với tín hiệu thực từ phia bên kia , có thể rất lớn Đó là vì sự khác biệt

đáng kể trong biên độ của tín hiệu truyền qua và tín hiệu nhận được tại các đầu của cặp dây đẫn , nó có thể bị khuyếch đại gấp 3 lần

Hình 3.2 Tiếng vọng trên cáp xoắn đôi đường thuê bao

Để khắc phục các vấn đề có liên quan đến việc truyền dẫn số song công qua một cặp cáp xoắn đôi đơn lẻ người ta đã sử dụng hai kĩ thuật là hợp kênh nén thời

gian ( time-compression multiplexing ) và chống tiếng vọng ( echo cancellation) Cả

hai kĩ thuật này được xem xét một cách nghiêm túc để sử dụng trong các mạng kĩ thuật số ( Hình 3.3 ) Hiện nay kĩ thuật chống tiếng vọng chiếm ưu thế , chẳng hạn như với cách này rất được ưu chuộng ở Mỹ và có tiêu chuẩn quốc gia HoaKỳ đối với

đường thuê bao là phải sử dụng kĩ thuật chống tiếng vọng ( ANSI T1.601 ) Tuy nhiên nên xem xét cả hai phương pháp

Hình 3.3 Kĩ thuật truyền song công qua vòng thuê bao

c Hợp kênh nén thời gian (TCM)

Kỹ thuật TCM còn được biết là phương pháp bóng bàn ( ping-pong) , tại một thời điểm dữ liệu được truyền theo một hướng, sau đó là theo hướng ngược lại, luân phiên nhau Để đạt được tốc độ dữ liệu thuê bao mong muốn , dòng bít của thuê bao

được chia thành các phần bằng nhau ( segment ), nén theo thời gian để có tốc độ truyền cao hơn, và được truyền theo các bó ( burst ), tại nơi thu chúng được chuyển

về tốc độ ban đầu Một khoảng im lặng ngắn giữa các bó đi theo hướng ngược nhau

cho phép đường truyền lắng xuống (settle down ) Do đó tốc độ dữ liệu thực tế trên

đường dây lớn hơn 2 lần tốc độ dữ liệu mà thuê bao hay trạm lân cận đòi hỏi ( local office) Các áp đặt về thời gian được thể hiện trên hình 3.4 Hai bên sẽ luân phiên

truyền dữ liệu Mỗi bên sẽ gửi đi các khối có độ dài cố định , mất một thờ gian là T b

để truyền ; Thời gian này là một hàm tuyến tính của số các bít có trong một khối (

Block ) Ngòai ra phải cần đến một khoảng thời gian là T p để chuyển 1 tín hiệu từ

đầu này ra đầu kia ; Thời gian này này là một hàm tuyến tính theo độ dài của đường

dây thuê bao Cuối cùng một khoảng thời gian bảo vệ T g cần thiết để lấy lại đường dây ( turn the line around ) Như vậy tổng thời gian để gửi đi một khối bằng ( T b +

T p + T g ) Tuy nhiên vì hai bên phảI luân phiên truyền dẫn nên tốc độ các khối được

truyền chỉ bằng 1/2 của tổng trên Chúng ta có thể liên hệ tốc độ này với tốc độ dữ liệu hiệu dụng kí hiệu là R được thấy từ hai đầu cuối như sau : Gọi B là kích thước của một khối tính bằng bit và R là tốc độ dữ liệu mong muốn tính bằng bit/giây

Khi đó số bit hiệu dụng được truyền trong 1 giây là :

Hình 3.4 Khi truyền hợp kênh nén thời gian

Như vậy tốc độ dữ liệu thực tế trên đường kết nối cao hơn gấp đôI tốc độ dữ liệu hiệu dụng mà hai đầu thấy được Ta sẽ thấy rằng , một trong những tốc độ dữ liệu cơ sở cuả ISDN là 144 kb/s Để thực hiện được đIều này cần phải truyền dẫn vởí tốc

độ cao hơn gấp đôi tốc độ này , tức là cỡ 288 kb/s Giá trị thực tế nằm trong khoảng lân cận 350 kb/s Điều này khó có thể thực hiện được trên một cặp dây xoắn thông thường

Việc lựa chọn kích thước khối , B là một thoả hiệp giữa các yêu cầu mang tính

cạnh tranh Nếu B tăng thì tốc độ dữ liệu thực tế A giảm Điều này sẽ làm thực

hiện công việc dễ hơn Mặt khác việc này sẽ làm trễ tín hiệu lớn hơn do phảI nhớ đệm ( buffering ) tín hiệu đay là điều không muốn trong việc truyền dẫn tiếng nói Kích thước gói ở trong khoảng 16 – 24 bit được coi là hợp lý { KADE 81 ]

Hình 3.5 cho thấy cấu trúc bên trong của một bộ phận TCM Theo cả hai

hướng ( truyền và nhận ) cần phải có một buffer bằng với kích thước khối B Dữ liệu được truyền sẽ đi vào buffer đó với tốc độ dữ liệu R = B/2 * ( T b + T p + T g ) Dữ liệu sẽ được tuần tự truyền vời tốc độ A = B/T b Quá trình ngược lại sẽ xuất hiện với việc nhận Việc truyền / nhận sẽ luân phiên diễn ra tuần tự theo một sự kiểm soát từ trung tâm

c) Chống tiếng vọng

Với phương pháp chống tiếng vọng , việc truyền dẫn số được phép tiến hành theo cả hai hướng trên cùng một dảI thông một cách đồng thời Một ước lượng tín hiệu tiếng vọng sẽ được sinh ra trên đầu truyền và được trừ đi từ tín hiệu vào Điều này sẽ diệt tiếng vọng rất hiệu quả vì tín hiệu truyền đã biết nên bộ chống tiếng vọng

có thể ước lượng được các đặc tính của tiếng vọng và tạo ra một sự xấp xỉ Tuy nhiên hành vi thực sự của tiếng vọng lại phụ thuộc vào các đặc tính vật lý và cấu hình của dây dẫn bằng đồng Việc đo chính xác các đặc tính này không chỉ rất khó mà chúng lạI còn bị thay đổi theo thời gian Để có thể có được sự xấp xỉ chính xác hơn thì một mạch phản hồi được thêm vào

Hình 3.5 Cấu trúc bên trong của đơn vị TCM

Một phương pháp điển hình để chống tiếng vọng được miêu tả trong hình 3.6 Vì tín hiệu truyền sẽ bị phản xạ tại các điểm khác nhau trong hệ thống, hàng loạt các phần tử tín hiệu , mỗi một phần tử bị trễ các phần khác nhau , sẽ đóng góp vào tiếng vọng tại bất kì một đỉêm thời gian nào Thêm vào đó , vì các phần tử đóng góp khác nhau qua các quãng đường khoảng cách khác nhau cho nên chúng sẽ phảI chụi các mức độ suy giảm khác nhau Điều này được thể hiện bằng biểu thức thời gian gián

đoạn như sau :

e(k) = Σ hn x(k-n)

ở đây : e(k) = mẫu tín hiệu vọng tại thời diểm k

x(k-n) = tín hiệu được truyền tại thời điểm k-n

hn = trọng số để tín hiệu bị trễ bởi thời gian n Tín hiệu tiếng vọng có thể được ước lượng :

ê(k) = Σ hn(k) x(k-n)

ở đây : hn(k) = giá trị ước lượng của hn tại thời gian k

Hình 3.6 Cấu trúc bên trong của bộ huỷ tiếng vọng

Nếu các phần tử tín hiệu bị trễ lớn hơn một khoảng thời gian N thì không tạo ra

được một đóng góp có thể đo được nào đó vào tiếng vọng, và nếu hn( ) chính xác bằng

hn thì khi đó ước lượng này sẽ bằng vói tiếng vọng thực tế Dĩ nhiên , hn( ) chỉ có thể

là một cách xấp xỉ mà thôi Trong mọi trường hợp , xấp xỉ này sẽ được lấy khỏi tín hiệu nhận được nhằm huỷ bỏ tiếng vọng:

d(k) = r(k) - ê(k) = y(k) + e(k) - ê(k) trong đó :

d(k) = kết quả tín hiệu sâu khi huỷ bỏ tiếng vọng r(k) = tín hiệu nhận được

y(k) = thành phần của tín hiệu nhận được do truyền dẫn từ đầu bên kia

Một lần nữa , giả sử rằng chỉ có N thành phần đầu tiên của tín hiệu được truyền là đáng kể thì ta có thể viết lại như sau :

d(k_ = y(k) + Σ (hn – hn(k)) * x(k-n)

Như minh hoạ trong hình 3.6 , tín hiệu ra x(t) được lấy mẫu định kì để tạo ra x(k) tại các thời đIểm lấy mẫu k khác nhau ( k= 1, 2, 3, ) Mẫu này sẽ được chuyển qua một loạt các trễ để giữ lại các phiên bản đã bị trễ của tín hiệu x(k-n) Các mẫu

bị trễ này sau đó sẽ có tại thời điểm k để tạo ra ước lượng ê(k) Các trọng số hn(k)

được cập nhật tại từng thời đIểm lấy mẫu nhờ phản hồi :

hn(k+1) = hn(k) + C x(k-n) d(k)

ở đây C là hệ số tỷ lệ Biểu thức này phần nào dễ hơn để đánh giá nếu ta xem xét trường hợp khi không có tín hiệu này từ phía bên kia Trong trường hợp đó ta có : d(k) = Σ (hn – hn(k) ) x(k-n)

Trong trường hợp này giá trị của d(k) có thể bằng zero nếu ước lượng tiếng vọng là chính xác Nếu ước này không chính xác , khi đó mỗi trọng số hn(k) sẽ được

điều chỉnh một lượng tỷ lệ với x(k-n) d(k) Quá trình này sẽ gây ra hội tụ của trọng

số đén các giá trị thực của chúng Thậm chí khi có mặt , một tín hiệu thực y(t) thì các trọng số cũng hội tụ , mặc dù có chậm hơn

Ký thuật huỷ tiếng ồn sẽ tránh được sự cần thiết , có ở TCM về việc phảI truyền với tốc độ cao hơn hai lần tốc độ thuê bao TạI tốc độ 144 kb/s được ITU-T khuyến nghị cho ISDN , việc này sẽ làm cho việc huỷ tiếng ồn có ưu thế hơn hẳn so với TCM Một phân tích chi tiết về hai hệ thống này đã chỉ ra rằng : Khi lắp đặt các cặp dây xoắn thông thường ở tốc độ thuê bao 144 kb/s trên khoảng cách 2 km là có thể chấp nhận được với TCM , so với khoảng cách 4 km đối với huỷ tiếng vọng Do vậy việc đưa TCM vào đường thuê bao có thể phải sử dụng mở rộng các công dụng

của thiết bị , chẳng hạn như các bộ tập trung ( concentrator ) và các bộ lặp (repeater) để khắc phục phạm vi còn yếu của kỹ thuật này Các hệ thống huỷ tiếng

vọng có thể đòi hỏi đến các loại thiết bị như vậy nhưng trong rất ít trường hợp

Việc huỷ tiếng vọng có nhược điểm là : Đòi hỏi mạch sử lí tín hiệu số phức tạp Tuy nhiên với những tiến bộ không ngừng trong công nghệ VLSI , chi phí cho việc huỷ tiếng vọng giảm xuống , và đã trở thành kĩ thuật được ưa chuộng trong các

đường dây thuê bao số

d) Đường dây thuê bao bằng sợi quang

Đường cáp quang ngày càng được sử dụng rộng rãi trên các đường trung kế số của mạng viễn thông và một số rất ít đường sợi quang sử dụng trên đường thuê bao Theo dự án đối với ISDN băng rộng , nó đang đượ thiết kế để thay thé , sử dụng trên

đường thuê bao nhằm mục đích thương mại

Có một số lớn các giả định thay thế một cách toàn diện sợi quang trên đường thuê bao Về nguyên tắc cơ bản , tất cả các thay đổi này rơi vào 2 điều sau : Các giao diện thuê bao có vẻ như được kết nối một cách trực tiếp và các giao diện thuê bao phải được phép đa truy cập

Để hiểu rõ hơn hai điều trên , chúng ta hãy bắt đầu bằng cách xem phân bố các cặp dây xoắn sẵn có mà nó minh hoạ trong hình 3.7a Trong cấu hình này , mỗi một thuê bao truy cập vào trạm trung tâm ( tổng đài địa phương ) qua một đôi dây đơn

Đây là cách nối trực tiếp , điểm - điểm giưa thuê bao và tổn đài qua cáp xoắn đôi Tại Mỹ độ dài trung bình của đường dây thuê bao cỡ 3 km

Hình 3.7 Đường thuê bao số sử dụng sợi quang

Cách bố trí Vật lý của tập hợp các cặp cáp xoắn đôi từ tổng đài tới thuê

bao như phân bố mạng được coi là hình sao ( start ) một đầu nối tới trậm trung tâm

còn đầu kia nối tới thuê bao Để thuận tiện người ta tập hợp các cặp xoắn đôi và bó trong một cáp Tại một loạt các điểm trên mạng , các sợi dây được tãi ra để nối tới các thuê bao

Cách lắp đặt tương tự cũng được sử dụng cho sợi quang trên đường thuê bao số chỉ ra một cách đơn giản trong hình 3.7b Theo đó các trạm trung tâm được nối tới một bộ của điểm điều khiển từ xa bằng cáp feeder Cáp feeder sử dụng TDM số cho phép nhiều kênh được truyền Một số các thuê bao có thể được nối tới các điểm điều khiển từ xa mỗi một được kết nối 1 chiều Vì vậy , node điều khiển từ xa là một bộ

hợp kênh sẽ két hợp các lưu lượng từ một loạt thuê bao vào một cap feeder và sẽ phân kênh lưu lượng này đén các thuê bao từ các feeder Phương pháp này được xem là một phương pháp hình sao tích cực vì mỗi một remote node đóng vai trò như là cơ

sở của cách bố trí hình sao tích cực và mỗi một remote node đó rất tích cực trong

việc thực hiện chức năng hợp/phân kênh

Để thực hiện truyền dẫn số song công trên các bộ feeder có hai cách như sau :

™ Hai sợi quang : Một cáp quang được dùng để truyền dẫn cho hướng này còn sợi kia cho hướng ngược lại

™ Hợp kênh phân chia theo bước sóng : ( WDM ) Hai tín hiệu khác nhau sẽ được tải trên sợi quang ở hai dải tần số không trùng lặp – khác nhau, mỗi một cái theo một hướng Trong các hệ không phảI sợi quang , đièu này được gọi là hợp kênh phân tần ( FDM ), nhưng thuật ngữ WDM vẫn được sử dụng cho việc truyền dẫn sợi quang

Phương pháp này dẫn đến sự phát triển dần dần của mạng Thông thường một cách triển khai ban đầu sẽ chỉ dùng cáp quang cho các cáp feeder , với một cặp dây xoắn từ trạm điều khiển từ xa nối đến thuê bao như ta vừa mới thảo luận sự huỷ tiếng vọng hoặc hợp kênh nén thời gian có thể được sử dụng cho kêts nối cuối cùng đến thuê bao này Sau đó , cặp dây xoắn có thể được thay thế bằng sợi quang Để cung cấp truyền dẫn số song công đến thuê bao , hoặc sợi quang đôi hoặc WDM sẽ được sử dụng trong chặng cuối đến thuê bao

Cách bố trí này không hạn chế trên một lớp riêng rẻ của các remote node và có

thể thực tế liên quan tới một số các bộ hợp kênh liên tiếp, như minh hoạ trên hình 3.8

ở đây , các feeder từ trạm trung tâm sẽ hỗ trợ cho n kênh bằng cách sử dụng cấu trúc TDM Chẳng hạn từ các T1 sẽ hỗ trợ cho 24 kênh ở bộ hợp kênh đầu tiên , M

đường sẽ chạy tới các thuê bao và M-N kênh còn lại sẽ tiếp tục đi tiếp tới bộ hợp kênh thứ 2 Cách xắp xếp này cho phép mạng hỗ trợ được rất nhiều thuê bao trên một diện rộng với một số lượng cáp tối thiểu

Hình 3.8 Sử dụng cáp quang và chồng tần trong vòng nội hạt

Với cấu hình hình sao tích cực , thuê bao sẽ không biết chi tiết về việc thực hiện của mạng phân bố cáp feeder Đặc biệt cấu trúc TDM của các feeder sẽ không quan tâm gì tới các thiết bị thuê bao Một cấu trúc thay thế được gọi là hình sao bị

động sẽ đơn giản hoá các remote node với chi phí tăng của các thiết bị thuê bao

Với cấu trúc hình sao thụ động , các feeder sẽ tải các nhiều kênh như trước đây Tại remote node , tín hiệu sẽ được tách một cách quang học lên số các sợi quang để

đI đến từng thuê bao riêng lẻ Như vậy tất cả các thuê bao đều nhận được cùng một tín hiệu Có hai cách hợp kênh có thể được cho cấu trúc hình sao thụ động này là :

™ WDM dày : Mỗi một thuê bao được cấp một bước sóng của luồng xuôi ( downstream ) định sẵn ( Từ trậm trung tâm đến thuê bao ) và một luồng định sẵn ( upstream ) từ thuê bao đến trạm trung tâm Thuật ngữ dày để chỉ số các bước sóng được hỗ trợ có thể từ 40 – 50 bước sóng đối với công nghệ hiện có cho phép phục vụ 20-25 thuê bao trên 1 cáp feeder

™ TDM : Dung lượng trên sợi quang sẽ được dùng chung bằng cách sử dụng hợp kênh phân chia thời gian Theo hướng luồng xuôi , tín hiệu TDM từ trạm trung tâm sẽ được phát tới tât cả các thuê bao t rên cùng cap feeder ; mỗi một thiết bị thuê bao sẽ sao chép các khe thời gian được phân cho nó từ tín hiệu vào Theo hướng ngược , mỗi thuê bao sẽ được phân các khe thời gian dựa trên kĩ thuật đa truy cập “động “ hoặc “cố định “ nào đó

Phương pháp hình sao thụ động có ưu điểm là không cần nguồn ở trạm điều khiển

từ xa Nhược điểm của nó là cần thiết bị phức tạp hơn ở đầu thuê bao Trong hai kĩ thuật hợp kênh sử dụng cho cấu hình sao thụ động thì hiện tại phương pháp TDM ít tốn kém hơn Tuy nhiên gía của các bộ WDM đang giảm xuống và phương pháp này sẽ nhanh chóng cạnh tranh với phương pháp TDM

3.2 Các kỹ thuật m∙ đường dây thuê bao

Trong ISDN , các dữ liệu số lẫn tương tự đều được truyền đi bằng cách sử dụng các tín hiệu số Một tín hiệu số là một chuỗi các xung điện thế ( Volt ) được truyền qua được dùng để hiển thị 1 luồng dữ liệu nhị phân Chẳng hạn, 1 mức đIện thé dương không đổi có thể biểu thị số nhị phân “0” và 1 mức đIện thế âm không đổi có thể biểu thị số nhị phân “1” Các sơ đồ mã hóa phức tạp hơn có thể được sử dụng để nâng cao độ hoàn thiện hoặc chất lượng Trong phần này chúng ta sẽ xem xét các sơ

đồ sử dụng trong ISDN; chúng được định nghĩa trong bảng 3.1 và minh hoạ trong hình 3.9 Đầu tiên ta sẽ xem xét các tiêu chuẩn để đánh giá các sơ đồ khác nhau

Tiêu chuẩn đánh giá

Có 2 nhiệm vụ quan trọng liên quan đến việc diễn giảI các tín hiệu số tại bên nhận Đầu tiên, bên nhận phảI biết thời gian của từng bit Tức là bên nhận phảI biết khi nào một bít bắt đầu và chấm dứt với một độ chính xác nào đó Sau đó bên nhận phảI cần xác định xem mức tín hiệu cho từng xung điện thế là cao hay là thấp

Bảng 3.2 Định nghĩa các khuôn dạng mã hoá tín hiệu số

Nonreturn to Zero Level ( NRZ-L)

đúng :

- Dữ liệu tăng sẽ làm tăng tốc độ sai số bít ( Xác suất 1 bít bị nhận lỗi )

- Tỷ số S/N tăng sẽ làm giảm tốc độ sai bít

- Dải thông tăng sẽ cho phép tốc độ dữ liệu giảm

Có một hệ số khác có thể được dùng để nâng cao độ hoàn thiện – Sơ đồ mã hoá , nó đơn giản là phép ánh xạ từ các bít dữ liệu sang các phần tử tín hiệu Có hàng loạt phương pháp đã được thử trước khi mô tả một vàI phương pháp này ta hãy cùng xem xét cách đánh giá hoặc sô sánh những kĩ thuật khác nhau Sau đây là một số các yếu tố quan trọng :

- Phổ tín hiệu

- Khả năng đồng bộ hoá

- Khả năng phát hiện lỗi

- Giá và độ phức tạp

Hình 3.9 Các khuôn dạng mã hoá tín hiệu số

Một vài khía cạnh của phổ tín hiệu là rất quan trọng Thiếu các thành phần tần

số cao có nghĩa rằng thiếu dải thông nhỏ để truyền dẫn Mặt khác thành phần dòng một chiều ( DC ) cũng cần phải có Với một thành phần DC vào tín hiệu , các phần tử truyền dẫn nhất thiết phải gắn liền thành phần đó Khi không có DC thì các thành phần AC gắn liền với biến áp ( transform ) Việc này sẽ tạo ra một sự cách đIện rất tốt, làm giảm nhiễu Cuối cùng độ khuyếch đại , hiệu ứng méo tín hiệu và nhiễu

sẽ phụ thuộc vào các đặc tính phổ của tín hiệu được truyền qua Trên thực tế, độ tin cậy truyền dẫn của một kênh thường là kém hơn ở các rìa của băng tần Do vậy một thiết kế tín hiệu tốt cần phải tập trung công suất truyền vào khoảng giữa của dải thông Trong trường hợp đó, ở tín hiệu nhận được có thể xuất hiện một độ méo nhỏ hơn Để làm được điều này , các bộ mã cần phảI được thiết kế với mục đích tạo dạng cho phổ của tín hiệu truyền qua

Để có thể nhận được tín hiệu số một cách tốt đẹp, bên nhận cần phải biết thời gian của từng bit Có nghĩa là bên nhận phải biết khi nào một bít bắt đầu và chấm dứt với một độ chính xác nào đó, để bên nhận có thể lấy mẫu tín hiệu vào một lần cho mỗi

thời gian bit để nhận biết giá trị của từng bit Như vậy sẽ phải có cái gọi là khả năng đồng bộ hoá tín hiệu giữa bên truyền và bên nhận Không thể tránh khỏi rằng :

độ trôI nào đó giữa các đồng hồ giữa bên truyền và bên nhận, và do vậy cần phảI có một cơ chế đồng bộ hoa riêng biệt nào đó Một phương pháp là cung cấp một đồng hồ chủ riêng biệt để đồng bộ hoá bên truyền và bên nhận Phương pháp này khá tốn kém vì nó cần phải có thêm một đường dây nữa , cộng với một bộ phận nhận / truyền Phương pháp khác cung cấp cơ chế đồng bộ hoá dựa trên tín hiệu được truyền ĐIều này có thể làm được nhờ cách mã hoá thích hợp

Việc phát hiện lỗi là trách nhiệm của giao thức liên kết dữ liệu được thực hiện trên

mức 2 , mức ngay trên mức Vật lý Tuy nhiên sẽ rât có ích nếu có khả năng phát hiện lỗi nào đó được xây dựng ngay trong sơ đồ báo hiệu Vật lý Đièu này cho phép phát

hiện lỗi nhanh hơn Rất nhiều sơ đồ báo hiệu có khả năng phát hiện lỗi nội tại

Mặc dù các mạch logic số liên tục hạ gia thành nhưng giá và độ phức tạp của sơ

đồ báo hiệu vẫn không thể bỏ qua

Không trở về zero

Cách thông dụng và dễ dàng nhất để truyền các tín hiệu số là sử dụng các mức diện thế khác nhau cho 2 số nhị phân Các mã có dạng sao cho mức điện thế không thay đổi trong khoảng thời gian bit ; không có sự xê dịch nào ( không trở về mức thế zero ) Lấy ví dụ không có điện áp biểu diễn số nhị phân “ 0” còn mức điện áp dương biểu diễn số nhị phân “1” Một cách sử dụng thông thường nữa là mức điện

áp âm biểu diễn một số nhị phân còn mức điẹn áp dương biểu diễn số nhị phân còn lại

Mã sau này được gọi là không trở về mức không ( NRZ-L) minh hoạ trong hình 3.9

Mã NRZ-L là mã chung được sử dụng để phát ra hoặc được dịch dứ liệu số bởi các thiết bị hoặc các đầu cuối Nếu một mà khác được sử dụng để truyền thì nói chung nó thường được sinh ra từ các tín hiệu NRZ-L bởi hệ thống truyền

Hình 3.10 Mật độ phổ của các kiểu mà hoá tín hiệu

Các mã NRZ là dễ nhất để bố trí và thêm nữa nó có hiệu suất sử dụng băng thông Điều này được minh hoạ trong hình 3.10 , trong hình đó đã so sánh mật độ phổ của các kiểu mã hoa khác nhau Trong hình vẽ tần số được chuẩn với tốc độ dữ liệu Như đã thấy hầu hết năng lượng của tín hiệu NRZ ở giữa DC và một nửa tốc độ bít

Ví dụ nếu mã NRZ được sử dụng để phát ra tín hiệu có tốc độ 9600 b/s thì hầu hết năng lượng của tín hiệu tập trung khoảng giữa 0 và 4800Hz

Hạn chế chính của các tín hiệu NRZ là tồn tại các thành phần một chiều và khả năng đồng bộ kém Hình vẽ khi xem xét một xâu dài các bit “0” cho mã NRZ-L

là một mức thế không đổi trong suốt một thời gian dài Do vậy một sự trôi về mặt thời gian giữa thiết bị phát và thiết bị thu và kết quả là mất đồng bộ giữa hai bên