GIáo trình truyền dữ liêu part 5 pdf

Về phương diện thực hiện sự ñồng bộ giữa máy thu và phát trong một hệ thống thông tin hai chế ñộ truyền bất ñồng bộ và ñồng bộ có những ñiểm khác biệt : - Chế ñộ truyền bất ñồng bộ: ñể p

- Lên ON 10 ms sau khi nhận sóng mang tương tự Ðể ñơn giản, thời gian này bao gồm thời gian SQ

- Xuống OFF 0 ms sau khi mất sóng mang (bao gồm thời gian SQ)

@ Trạm sơ cấp vận hành theo chế ñộ sóng mang liên tục

@ Trạm thứ cấp vận hành theo chế ñộ ngắt sóng mang

@ Trạm sơ cấp sẽ gửi bản tin dài 150 ms cho trạm thứ cấp

@ Thời trể truyền (từ modem sơ cấp ñến modem thứ cấp và ngược lại) = 30 ms

@ Thời gian trả lời trể của thứ cấp = 100 ms (turnaround time: thời gian từ lúc nhận ñược bản tin ñến lúc trả lời) Thời gian này bao gồm:

- Thời gian nhận bản tin, thực hiện kiểm tra và quyết ñịnh nội dung trả lời

- Thời trể RTS/CTS

@ Trạm thứ cấp trả lời bản tin dài 20 ms

@ Trạm sơ cấp và thứ cấp mở máy ở thời ñiểm 0 ms

t=30 Vì thời trể truyền là 30 ms nên trạm thứ cấp nhận sóng mang ở thời ñiểm này

t=40 10 ms sau khi RLSD lên ON Ðây là khoảng thời gian dành cho modem thứ cấp dò ra

sóng mang và training nó

t=20 DTE sơ cấp mở RTS ON

t=40 20 ms sau DTE nhận tín hiệu CTS ON từ modem gần DTE sơ cấp bắt ñầu phát tín

hiệu Ðường TD lên cao chỉ thời gian dữ liệu ñược phát, tín hiệu trên dường TD là các bit 1 và 0

t=70 Do thời trể truyền, trạm thứ cấp nhận tín hiệu 30 ms sau khi trạm sơ cấp phát Ý nghĩa

mức cao của ñường RD giống như TD Khi không có dữ liệu trên RD thì ñường này nhận bit 1 phát từ modem Ðể tránh nhầm lẫn, ñiều này không thể hiện trên giản ñồ t=190 Trạm sơ cấp hoàn tất việc phát bản tin dài 150 ms, nó ñưa RTS xuống OFF

t=220 30 ms sau trạm thứ cấp nhận ñược mẫu tin cuối cùng

(H 5.7)

t=320 100 ms dành cho trạm thứ cấp turnaround Tại thời ñiểm này trạm thứ cấp mở RTS

ON ñể phát ngay sóng mang cho trạm sơ cấp

t=350 Modem sơ cấp nhận ñược sóng mang thứ cấp sau thời trể truyền

t=360 Sau 10 ms ñể dò và training sóng mang, trạm thứ cấp mở RLSD ON 40 ms sau khi

modem thứ cấp nhận RTS ON từ DTE thứ cấp, nó mở CTS ON và DTE thứ cấp bắt ñầu phát dữ liệu

t=390 30 ms sau trạm khi thứ cấp phát dữ liệu, trạm sơ cấp bắt ñầu nhận dữ liệu

t=380 Trạm thứ cấp hoàn tất việc phát dữ liệu và ñưa RTS xuống OFF Modem ñưa CTS

xuống OFF theo và ngưng phát sóng mang Lưu ý là trạm sơ cấp vẫn phát sóng mang liên tục

t=410 30 ms sau khi trạm thứ cấp ngưng phát, trạm sơ cấp nhận mẫu tin cuối cùng modem

sơ cấp ñưa RLSD xuống OFF ngay tức khắc vì không có thời trể cho tín hiệu này Trong giao thức Bisynch bản tin luôn kết thúc bởi ñuôi FFH, thời gian này ñủ ñể

modem giải ñiều chế mẫu tin cuối cùng và gửi nó lên ñường RD trước khi RLSD OFF

Một ñiều cần lưu ý nữa là hệ thống nói trên là hệ nhiều ñiểm và vì trạm sơ cấp vận hành với chế ñộ sóng mang liên tục nên tất cả các modem thứ cấp phải liên tục kiểm tra sóng mang này Chỉ một trạm thứ cấp có thể phát cho trạm sơ cấp ở một thời ñiểm và tần số sóng mang của chúng có thể khác nhau vì vậy các trạm thứ cấp phải vận hành theo chế ñộ ngắt sóng mang Modem sơ cấp phải có khả năng ñồng bộ nhanh với các sóng mang thứ cấp, ñiều này cần tín hiệu New Synch từ DTE cấp cho modem

5.2.4 Các IC kích phát và thu của RS-232D :

Nhờ tính phổ biến của họ kết nối RS-232, người ta ñã chế tạo các IC kích phát và thu cho các chuẩn giao tiếp này, ñó là các IC kích phát MC 1488 và IC thu MC1489 (H 5.8) cho thấy một port RS-232C ñược kết nối với ACIA 6850 sử dụng MC 1488 và MC 1489

Mỗi IC kích phát MC1488 nhận một tín hiệu mức TTL và chuyển thành tín hiệu ngã

ra tương thích với mức ñiện áp của 232 IC thu MC1489 phát hiện các mức vào của

RS-232 và chuyển chúng thành các ngã ra có mức TTL

(H 5.8)

5.3 CÁC CHUẨN GIAO TIẾP RS-449, RS-422A & RS-423A CỦA EIA

Chuẩn giao tiếp họ RS-232 có nhiều hạn chế :

- Tốc ñộ tín hiệu tối ña là 20 kbps và khoảng cách truyền tối ña là 15m

- Do sử dụng trong ñiều kiện không cân bằng, khả năng loại trừ nhiễu không cao

- Các ñiện áp của RS-232 quá cao ñối với các ngã vào/ra của IC hiện nay

- Trong nhiều ứng dụng cần thiết phải có thêm các ñường dây nối giữa các modem với DTE ñể kiểm tra từ xa

Vào năm 1977, EIA ñưa ra chuẩn giao tiếp mới ñể khắc phục nhược ñiểm của

RS-232, ñó là RS-449

5.3.1 Chuẩn giao tiếp RS-449

5.3.2 Chuẩn giao tiếp RS-422A và RS-423A

5.3.1 Chuẩn giao tiếp RS-449 :

Chuẩn giao tiếp RS-449 sử dụng nối cáp 37 chân, có nhiều chức năng hơn, có cải thiện về tốc ñộ truyền và khoảng cách 37 ñường cơ bản gồm tất cả chức năng ñã có trong RS-232C và có thêm 10 ñường mới ñược giới thiệu trong bảng 5.3 dưới ñây

Bảng 5.3 Tín hiệu của EIA RS-449

EIA Circuit

Designation

Pin number Name

RS-232 equivalent

Circuit Type SD

Send DataReceive Data Send timing Receive timing Terminal timing Terminal Ready Data Mode Request to Send Clear to Send Receiver Ready Incoming Call Signal GND Receive Common Send Common Shield

Terminal in Service Local Loopback Remote Loopback Test Mode

Select Standby Standby Indicator New Signal Select Freq Or Rate Sign.Rate Indicator Sign Quality

TDATA RDATA

DTR DSR RTS CTS

CD

RI Sig GND

Chas GND

- Send Common : Ðây là một mass tương tự nối từ DCE trở về DTE khi DTE giữ vai trò máy phát

- Receive Common : Ðây là một mass tương tự nối từ DTE trở về DCE khi DTE giữ vai trò máy thu

- Terminal In Service : Tín hiệu thiết lập ở DTE sẵn sàng và ñang vận hành Khác với tín hiệu DTR của RS-232 chỉ rằng DTE sẵn sàng (sẵn sàng nhưng không vận hành)

- New Signal : Tín hiệu thiết lập bởi DTE khi nó muốn DCE nối liên lạc Ðường này

có thể ñược dùng trong mạng nhiều terminal, trong ñó máy tính sẽ hỏi từng terminal Trước khi terminal trả lời DTE tạo ra tín hiệu mới (new sig.) ñể báo DCE nối liên lạc

- Frequency Selector : cho phép DTE chọn một trong hai dải tần ñể vận hành

- Local Loopback : Ðây là mạch dùng kiểm tra vòng nội bộ

- Remote Loopback : Ðây là mạch dùng kiểm tra từ xa

- Mode Test : Tín hiệu tới DTE ñể báo DTE rằng DCE ñang ở trạng thái Test và ngưng liên lạc

- Select Standby : Tín hiệu cấp bởi DTE ñể yêu cầu dùng một ñường truyền

- Standby Indicator : báo cho DTE khi hệ thống ở trạng thái chờ

RS 449 chia ra hai loại mạch:

- Loại 1: gồm 10 ñường (2 dữ liệu, 3 ñịnh thời và 5 mạch khác)

- Loại 2: gồm tất cả các ñường còn lại

Khi vận hành :

- Dưới 20 kbps các mạch loại 1 có thể dùng với kích chuẩn RS 422A hoặc RS 423A

- Trên 20 kbps chỉ dùng với kích chuẩn RS 422A

Các mạch loại 2 (thường là các mạch chỉ báo trạng thái và dùng kiểm tra) luôn luôn dùng với kích chuẩn RS 423A

Chuẩn giao tiếp RS-449 không ñược phổ biến vì sử dụng nối cáp 37 chân, không phù hợp với chuẩn RS-232 trước ñây sử dụng cáp nối DB-25, do ñó vào năm 1987 EIA lại ñưa ra

2 chuẩn giao tiếp khác sử dụng cáp nối DB-25, ñó là RS-422A (cân bằng) và RS-423A (không cân bằng)

Sự lựa chọn giữa cân bằng và không cân bằng tùy thuộc vào tốc ñộ bít Khi tốc ñộ truyền vượt quá 20 kbps, hầu hết các mạch ñều sử dụng giao tiếp cân bằng

5.3.2 Chuẩn giao tiếp RS-422A và RS-423A :

- RS-422A là một chuẩn giao tiếp cân bằng, ngã vào là các mạch vi sai, tín hiệu ñược tải trên hai ñường dây có logic ngược với nhau, nếu một ñường ở logic 1 thì ñường kia ở logic 0 và ngược lại, ñiều này khiến cho giá trị ñỉnh-ñỉnh của tín hiệu tăng gấp ñôi (H 5.9) và khả năng loại nhiễu của ñường dây tăng cao

Khi một trong hai ngã ra là +V thì ngã ra kia là -V, vậy hiệu hai ngã ra 2V hoặc -2V RS-422A yêu cầu tín hiệu vi sai có biên ñộ tối thiểu là 2Volt

Vận tốc tín hiệu tối ña là 10Mbps khi truyền trên khoảng cách 12m và 100kbps khi truyền trên khoảng cách 1200m

(H 5.9) Ngoài ra ñể phục vụ cho các chuẩn RS422A và RS423A, người ta ñã chế tạo các IC kích phát và thu chuẩn sau ñây:

- MC 3486: giao tiếp thu chuẩn cho RS422A và RS423A

- MC3484 & AM 2631: Kích phát chuẩn cho RS422A

- MC3488: Kích phát chuẩn cho RS423A

(H 5.10)

- RS-423A là chuẩn giao tiếp không cân bằng, tín hiệu ñược xác ñịnh so với mass, hiệu thế dương trong khoảng từ 2V ñến 6V ứng với logic 0 và hiệu thế âm từ -6V ñến -2V ứng với logic 1

Vận tốc tín hiệu tối ña là 100kbps khi truyền trên khoảng cách 90m và 1000bps khi truyền trên khoảng cách 1200m

Một cải tiến của RS-422A và RS-423A là người ta có thể nối nhiều (có thể lên ñến 10) máy thu vào một máy phát

(H 5.10) cho ta cách nối giữa DTE và DCE khi sử dụng các chuẩn 422A và 423A

CHƯƠNG 6

TRUYỀN NỐI TIẾP ðỒNG BỘ

 Nội dung:

6.1 GIAO TIẾP GIỮA DTE VÀ DCE ðỒNG BỘ

6.2 CÁC GIAO THỨC ðỒNG BỘ

6.3 KHẢO SÁT VÀI IC LSI TRUYỀN ðỒNG BỘ

6.4 KIỂM TRA HỆ THỐNG THÔNG TIN

Về phương diện thực hiện sự ñồng bộ giữa máy thu và phát trong một hệ thống thông tin hai chế ñộ truyền bất ñồng bộ và ñồng bộ có những ñiểm khác biệt :

- Chế ñộ truyền bất ñồng bộ: ñể phát bản tin người ta phát ñi từng ký tự một và sự ñồng bộ ñược thực hiện cho từng ký tự này bởi các bit Start và Stop thêm vào trước và sau mỗi ký tự Xung ñồng hồ ñược tạo ra một cách riêng rẽ ở máy thu và máy phát Như vậy, sự ñồng bộ ñược thực hiện chính xác khi tần số xung ñồng hồ ở máy thu hoàn toàn ñúng với tần

số xung ñồng hồ ở máy phát, nếu không tin tức nhận ñược sẽ có lỗi

- Chế ñộ truyền ñồng bộ: ñể phát một bản tin người ta xem nó là một khối và phát ñi một lần cả khối ñó, sự ñồng bộ ñược thực hiện bằng cách cho máy phát phát kèm theo tín hiệu dữ liệu các xung ñồng hồ mà máy thu khi dò ra sẽ dùng ñể ñồng bộ tín hiệu ở máy thu Thực tế, việc này chỉ ñược thực hiện khi hệ thống thu phát khép kín về mặt vật lý, hay nói cách khác máy phát và thu phải ở gần nhau Khi máy phát không thể gửi riêng tín hiệu xung ñồng hồ tới máy thu thì ở máy thu phải có mạch tách bit thời gian từ chính tín hiệu dữ liệu ñể thực hiện sự ñồng bộ

Ở máy thu ñồng bộ, ngoài việc dò tín hiệu ñồng bộ ra, máy thu phải biết phân biệt ñược ranh giới của mỗi ký tự ñể việc phục hồi bản tin không bị lỗi

Ta thấy việc thực hiện giao thức bất ñồng bộ tương ñối ñơn giản, giá thành thấp nhưng hiệu quả không cao Giả sử ñể phát một ký tự mã ASCII thì phải dùng ít nhất 9 bit (7 bit ký tự, 1 bit start, 1 bit stop), thì tỉ lệ hao là 2/9 = 0,22=22% Trong khi ñó, tỉ lệ này trong chế ñộ ñồng bộ là rất thấp, khoảng vài %

Như vậy, chế ñộ truyền bất ñồng bộ chỉ thuận lợi khi phát những bản tin ngắn và với vận tốc thấp (<1200 bps) Và chế ñộ truyền ñồng bộ tỏ ra ưu việt hơn khi phát những bản tin dài với vận tốc cao hơn (>1200 bps) Dùng với các Modem âm tần, phát ñồng bộ có thể ñạt vận tốc 9600 bps

Chương này ñề cập ñến các giao thức ñồng bộ, khảo sát vài IC LSI thực hiện việc phát nối tiếp ñồng bộ thông dụng và cuối cùng sơ lược qua các phương pháp kiểm tra hệ thống thông tin

6.1 GIAO TIẾP GIỮA DTE VÀ DCE ÐỒNG BỘ :

Trong chế ñộ truyền ñồng bộ, máy thu phục hồi xung ñồng hồ từ dòng dữ liệu nhận

ñược Chuẩn giao tiếp RS-232 và RS-449 có các ñường dành cho xung ñồng hồ liên lạc giữa

các cặp thiết bị ñầu cuối (DTE) và modem (DCE)

Bảng 6.1 cho biết nơi nhận dữ liệu và các chân liên hệ của hai chuẩn giao tiếp nói trên

Bảng 6.1 Các chân truyền tín hiệu ñồng bộ của RS-232 và RS-449

Khi sử dụng modem, ñồng bộ thu thường ñược cấp từ modem (DCE) tới thiết bị ñầu

cuối (DTE) Tuy nhiên xung ñồng hồ có thể phát sinh từ modem hoặc từ DTE (Các IC tạo

thành modem và IC giao tiếp ñều có mạch tạo xung ñồng hồ) và việc ñiều khiển có thể thực

hiện riêng rẽ ở cả máy thu và phát hoặc thực hiện theo cả hai chiều với một xung ñồng hồ

duy nhất (H 6.1) mô tả các khả năng kết nối mạch của RS-449 ñể thực hiện ñồng bô

(H 6.1a) Thiết bị ñầu cuối (DTE) ở mỗi trạm thu phát ñiều khiển sự ñồng bộ (xung

ñồng hồ từ DTE ñến DCE theo ñường TT)

(H 6.1b) Modem (DCE) ở mỗi trạm thu phát ñiều khiển sự ñồng bộ (xung ñồng hồ từ

DCE ñến DTE theo ñường ST)

(H 6.1c) Thiết bị ñầu cuối ở trạm A ñiều khiển sự ñồng bộ theo cả hai chiều (xung

ñồng hồ từ DTE A ñến DCE A theo ñường TT, ở trạm B hai ñường TT (ST) và RT nối chung lại)

(H 6.1d) Modem ở trạm A ñiều khiển sự ñồng bộ theo cả hai chiều (xung ñồng hồ từ

modem ñến DTE theo ñường ST ở trạm A, ở trạm B hai ñường ST (TT) và RT nối chung lại)

← SD

B

← SD

B

← SD

B

← SD

B

6.2 CÁC GIAO THỨC ÐỒNG BỘ :

Một hệ thống thông tin có thể ñược ñịnh dạng bằng các giao thức khác nhau Trong chế ñộ truyền ñồng bộ, có thể chia giao thức ra làm hai loại :

- Giao thức ñiều khiển Byte hay ký tự (Byte - Controlled Protocol, BCP, hay Character-Oriented Protocol)

- Giao thức hướng Bit (Bit - Orientied Protocol, BOP)

- Trong giao thức ñiều khiển byte (BCP), khối dữ liệu bao gồm nhiều ký tự, mỗi ký tự

là một ñơn vị thông tin (7 hoặc 8 bit) và các thông tin ñiều khiển cũng xuất hiện dưới dạng

từ Các ký tự dữ liệu (bản tin chính thức) hợp với từ ñiều khiển thành một khung thông tin Một khung thông tin thường bắt ñầu bằng một hay nhiều từ dùng cho sự ñồng bộ, thường là

từ SYNC, nó báo cho máy thu biết bắt ñầu một khối dữ liệu Ngoài ra, trước và sau bản tin chính thức còn có các từ ñiều khiển, bao gồm các ñịa chỉ các ñài, trạm, các từ báo bắt ñầu và kết thúc văn bản, các từ báo mã kiểm tra lỗi

- Trong giao thức hướng bit (BOP), khối dữ liệu xem như một chuỗi bit, các từ ñiều khiển và ký tự dữ liệu không hẳn là các từ 8 bit mà có thể là một tập hợp các bit tùy theo giao thức cụ thể

Giống như trong BCP, bắt ñầu khối tin cũng có tín hiệu báo, ñó là từ 8 bit gọi là Cờ (Flag) , cờ này cũng ñược ñặt ở cuối bản tin Như vậy tác dụng của cờ là thiết lập sự ñồng bộ

và ñánh dấu ñiểm bắt ñầu và ñiểm kết thúc Khối dữ liệu bao gồm cả các cờ hình thành một Khung (Frame) Trước và sau bản tin chính thức có các từ ñiều khiển, ñược gọi chung là Trường ñiều khiển (Control Field) Tất cả qui ñịnh chi tiết về bản tin, các thông báo hỏi nhận ñều thực hiện trong trường ñiều khiển này (H 6.2) cho ta hai dạng khung của hai protocol này

(H 6.2)

Chúng ta giới thiệu dưới ñây:

- Giao thức ñiều khiển byte ñược ñề nghị bởi IBM vào năm 1964 và ñược sử dụng rất rộng rãi trong các ứng dụng ñiểm - ñiểm (poin - point) và nhiều ñiểm (multipoint) với các phương thức ñơn công và bán song công Ðó là giao thức truyền ñồng bộ nhị phân (Binary Synchronous Communication, BSC, ñôi khi gọi là BISYNC) Giao thức BSC ñược ISO lấy làm cơ sở ñể xây dựng giao thức hướng ký tự chuẩn quốc tế với tên Basic Mode (dữ liệu dùng mã EBCDIC thay cho mã ASCII và mã dò sai là CRC thay cho BCC)

- Giao thức hướng bit, do hãng IBM phát triển và sử dụng có tên là Ðiều khiển liên kết dữ liệu ñồng bộ (Synchronous Data Link Control - SDLC) và ISO lấy làm cơ sở ñể phát triển thành giao thức ñiều khiển liên kết dữ liệu mức cao (High Level Data Link Control, HDLC).

tự SYNC ñể báo máy thu biết bắt ñầu bản tin

Các từ ñiều khiển dùng trong BISYNC lấy từ bản mã ASCII, gồm một số từ như sau :

SYN Ký tự ñồng bộ mã ASCII dạng Hex 16H

SOH Ký tự bắt ñầu của Header 01H

ACK Ký tự báo cho biết ñã nhận dữ liệu 06H

NAK Ký tự báo cho biết chưa nhận dữ liệu 15H

NUL Ký tự rỗng 00H

DLE Ký tự giải phóng ñường dữ liệu 10H

CAN Ký tự hủy 18H

Một khung dữ liệu của BISYNC tiêu biểu có cấu trúc sau :

SYN SYN SOH header STX text ETX BCC

Ðầu Cuối

- Phần văn bản (text) chứa dữ liệu thông tin Kích thước vùng text có giới hạn nên với các văn bản lớn người ta chia thành những khối nhỏ (block) và trong phần Header có phần identifier (id) ñể chỉ thứ tự các khối

- Phần header chứa ñiạ chỉ ñến và tín hiệu trả lời ACK/NAK nếu có yêu cầu

- BCC là ký tự 1 Byte dùng kiểm tra khung Ðây là byte duy nhất ñược tạo ra ñể kiểm tra lỗi trong toàn khối BCC có thể là một phép kiểm tra chẵn lẻ (dùng trong BSC), hoặc chặc chẽ hơn là kiểm tra dư thừa theo chu kỳ ( Cycle Redundancy Check, CRC ) (Dùng trong Basic Mode, với CRC - 16)

Dưới ñây là ví dụ truyền chữ TEST và kiểm tra chẵn lẻ theo hàng