Bài giảng Truyền số liệu 1 potx

Mục đích của hệ thống truyền thông Truyền thông tin từ điểm này sang điểm khác  Có thể truyền trực tiếp qua các đường truyền số liệu  Có thể truyền thông qua các điểm trung gian qua m

Chương 1: Khái niệm chung

1 Khái niệm hệ thống truyền thông

 Ví dụ, mục đích, mô hình chung, các thành phần của hệ

thống truyền thông, các vấn đề của truyền thông.

2 Giao thức, kiến trúc giao thức

 Khái niệm, thành phần, kiến trúc, mô hình 3 lớp, TCP/IP,

OSI

3 Một số khái niệm, thuật ngữ

 Thuật ngữ truyền tin, biểu diễn tín hiệu, quan hệ giải thông/

tốc độ truyền tin, Phân biệt liên tục/rời rạc, tương tự/số

4 Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng truyền tín hiệu

 Độ suy hao, độ trễ, độ méo,

5 Bài tập

Bài 1: Khái niệm hệ thống truyền thông

1 Ví dụ về hệ thống truyền thông

2 Các thành phần của hệ thống truyền thông

3 Các vấn đề của quá trình truyền thông

Hệ thông tin điện tín

Hệ thông tin điện thoại

Mạng thông tin truyền số liệu

Mục đích của hệ thống truyền thông

 Truyền thông tin từ điểm này sang điểm khác

 Có thể truyền trực tiếp qua các đường truyền số

liệu

 Có thể truyền thông qua các điểm trung gian (qua một mạng truyền số liệu)

 Đảm bảo thông tin đến đích

 Trong khoảng thời gian cho phép

 Với sai số cho phép

 Với các điều kiện

 Khả năng tính toán của các nút có hạn

 Khả năng truyền tin của các đường truyền có hạn

Thành phần của hệ thống truyền thông

Nguồn là nơi sản sinh ra tín hiệu, dữ liệu.

 Quá trình sản sinh ra dữ liệu là tự nhiên (ngẫu nhiên)

 Mỗi loại dữ liệu thích hợp với một cách xử lí khác

 Cấu trúc thống kê của nguồn : dữ liệu, tín hiệu loại

nào xuất hiện với tần suất bao nhiêu

 Căn cứ vào cấu trúc thống kê nói trên, lựa chọn

phương pháp biễu diễn dữ liệu tối ưu

Bộ phát tín hiệu

 Chuyển đổi dữ liệu từ nguồn thành tín hiệu

thích hợp với việc lan truyền

 Bổ sung thêm một số thông tin (điều khiển)

phục vụ cho việc

 phát hiện lỗi

 điều khiển truyền tin

 Chuyển dữ liệu thành tín hiệu điện từ để truyền trên đường truyền (điều chế, mã hóa)

Môi trường truyền tin

 Là môi trường để lan truyền tín hiệu mang thông tin

 Các tính chất của môi trường thay đổi theo thời gian, khiến cho tín hiệu thu được không chỉ phản ánh đầu vào, mà còn phản ánh sự thay đổi đó

 Trong môi trường truyền tin, có thể có các tín hiệu do các nguồn khác lan truyền

 Tín hiệu nhận được do đó sẽ là tổng hợp của tín hiệu đầu vào, tín hiệu do các nguồn khác và tín hiệu sinh

ra bởi sự thay đổi của môi trường truyền tin

 Môi trường truyền tin đặc trưng bởi các yếu tố tham gia vào tín hiệu đầu ra (tín hiệu đầu vào + méo +

Bộ thu tín hiệu+Đích

 Nhận tín hiệu từ môi trường truyền tin

 Tái tạo lại tín hiệu ban đầu (Giải điều chế)

 Phát hiện và sửa lỗi nếu cần

Thành phần của hệ thống truyền thông

Các vấn đề của truyền thông

 Kiểm soát trao đổi

 Phát hiện và sửa lỗi

 Đánh địa chỉ và chọn đường

 Phục hồi

 Khuôn dạng thông báo

 Bảo mật

 Quản trị mạng truyền thông

Sử dụng hạ tầng truyền thông

 Hạ tầng viễn thông có giá thành cao

 Nhiều NSD, nhiều thiết bị chia sẻ một đường

truyền, một cơ sở hạ tầng viễn thông

 Cần cơ chế sử dụng (truy cập)đường truyền

Giao diện, phát tín hiệu, đồng bộ

 Thiết bị giao tiếp với môi trường truyền tin thông qua một giao diện

 Giao diện chung cho nhiều đường truyền, nhiều tín hiệu-> giá thành rẻ

 Chuẩn hóa các giao diện

 Dữ liệu được truyền bằng tín hiệu trong môi trường

truyền tin

 Cần sinh tín hiệu thích hợp để truyền trong môi

trường truyền tin và để trạm thu nhận tín hiệu

 Các trạm tham gian truyền tin cần có một cơ chế đồng

bộ, xác định thời điểm bắt đầu và kết thúc của một

đơn vị dữ liệu, của dữ liệu, phân biệt các đơn vị dữ

liệu

Kiểm soát trao đổi

 Cần xác định các qui tắc mà các thực thể tham gia

truyền tin phải tuân theo

 Các thực thể cần phối hợp với nhau để truyền tin

 Tín hiệu lan truyền có thể bị lỗi, dẫn đến lỗi trong dữ liệu

 Cần phát hiện và điều chỉnh các lỗi đó

 Thông tin dư thừa

 Truyền lại

 Kiểm soát luồng dữ liệu: Tránh mất dữ liệu khi một

trạm, một nút nào đó bị quá tải, không đủ khả năng xử

lý dữ liệu

Đánh địa chỉ, chọn đường, phục hồi

 Khi môi trường truyền tin bị chia sẻ bởi hơn 2 thiết bị, cần phải phân biệt các thiết bị đó với nhau

Định dạng dữ liệu, bảo mật

 Định dạng dữ liệu

 Thỏa thuận giữa hai thực thể truyền thông về khuôn dạng

dữ liệu

 Các thông tin điều khiển có thể được bổ sung

 Dữ liệu có thể được tổ chức thành các thông báo, gói tin, khung dữ liệu, … thích hợp với cách thức truyền tin

Quản trị mạng truyền thông

 Cấu hình thiết bị

 Kiểm soát trạng thái của hệ thống

 Phản ứng khi có sự cố, quá tải, tắc nghẽn

 Phòng, phát hiện và xử lý xâm nhập

 Dự phòng phát triển

Kết luận

 Mô hình truyền tin đơn giản,

 Nguồn, bộ phát, môi trường truyền tin, bộ thu, đích

 thay thế bằng một danh sách các vấn đề nảy sinh

 Danh sách này chưa đầy đủ

 Trong các bài, các chương sau chúng ta sẽ bổ sung, chi tiết, giải quyết danh sách đó

Bài 2: Giao thức và kiến trúc giao thức

1 Giao thức, thành phần của giao thức

Ví dụ về truyền số liệu: Truyền file

Cần có một kênh truyền giữa hai máy tính (trực tiếp, gián tiếp)

 Nguồn:

 Kích hoạt kênh truyền

 Cần có thông tin: đích đã sẵn sàng nhận hay chưa

 CT truyền file cũng cần biết CT trên máy đích đã sẵn sàng nhận file hay chưa

 Đích

 Kiểm tra độ chính xác của dữ liệu

 Yêu cầu gửi lại, điều chỉnh lỗi

 Lưu trữ file

 Nguồn và đích cần phối hợp lẫn nhau để truyền file, sử dụng

một tập các qui ước chung: giao thức

 Một họ các giao thức phục vụ cho việc truyền thông giữa các

hệ thống tin học (máy tính, trạm làm việc) gọi là một kiến trúc giao thức (protocol stack)

Giao thức

 Sử dụng phục vụ cho việc trao đổi thông tin giữa các thực thể thuộc các hệ thống khác nhau

Thực thể: CT ứng dụng, gói phần mềm, …

Hệ thống: Máy tính, trạm làm việc, bộ cảm biến,….

 Là ngôn ngữ chung để các thực thể có thể trao đổi

thông tin Cụ thể là

 Trao đổi cái gì?

 Trao đổi như thế nào?

 Trao đổi khi nào?

 Thành phần của giao thức

 Khuôn dạng dữ liệu

 Thủ tục, chức năng

 Cơ chế đồng bộ

Kiến trúc giao thức (protocol stack)

 Nguồn và đích cần phối hợp chặt chẽ để truyền tin

 Công việc này được chia làm nhiều công việc con

 Các công việc con được thực hiện riêng biệt (bằng

một giao thức riêng biệt)

 Các thực thể của nhiều giao thức trên một hệ thống trao đổi lẫn nhau kết quả công việc thực hiện

 Hệ thống gồm nhiều giao thức trao đổi kết quả lẫn

nhau tại một hệ thống gọi là kiến trúc giao thức

(protocol stack), còn gọi là mô hình (model)

 Thường các họ giao thức được phân theo tầng, để giảm bớt trao đổi thông tin giữa các thực thể trong

một hệ thống

Kiến trúc giao thức-truyền file

 Modul truyền file chứa các logic liên quan đến việc

truyền file:

 Truyền mật khẩu, tên file, truyền các bản ghi của file

 Các thông tin này cần được truyền tin cậy, nhanh

chóng, giống như trong các ứng dụng khác

 Việc truyền tin tin cậy, nhanh chóng được thực hiện bởi một modul khác, tách rời

 Modul này cho phép các CT ứng dụng sử dụng mạng

truyền thông không cần biết đến chi tiết: modul truy

cập mạng

 Nếu mạng truyền thông thay đổi, chỉ cần thay đổi

modul truy cập mạng, toàn bộ các modul logic của các

Kiến trúc giao thức-phân tầng

 Các giao thức được phân theo tầng từ cao

xuống thấp

 Tầng cao nhất phục vụ cho việc trao đổi thông tin ứng dụng

 Tầng thấp nhất trao đổi thông tin bằng môi

trường truyền tin vật lý

 Giao thức tầng trên sử dụng kết quả của giao thức tầng dưới (dịch vụ)

 Các thực thể các tầng khác nhau trao đổi thông tin bằng các lời gọi hàm

 Trao đổi thông tin giữa các máy tính tin cậy, hiệu quả

 Đảm bảo thứ tự và chất lượng của thông tin

 Không quan tâm đến bản chất, ngữ nghĩa của thông tin

 Còn gọi là tầng giao vận

 Mức mạng (cài driver card mạng, giao thức mạng)

 Trao đổi thông tin giữa máy tính và môi trường truyền tin

 Thực thể một tầng trao đổi thông

tin bằng giao thức của tầng đó

 Tầng trên sử dụng dịch vụ của

tầng dưới

Mô hình 3 tầng: hoạt động

 Một CT tại điểm truy cập dịch vụ (SAP) 1 tại A muốn gửi một thông báo tới 1 CT khác với SAP 2 trên máy B

 CT A chuyển thông báo cho tầng giao vận kèm theo lệnh chuyển tới B, SAP 2

 Tầng giao vận chuyển thông báo xuống cho tầng truy cập mạng, kèm theo lệnh gửi tới B

 Tầng truy cập mạng chuyển gói tin tới B

 Tầng giao vận tại B lọc thông tin theo SAP và chuyển đến cho CT với SAP 2

 Để kiểm soát các thao tác, thông tin NSD cần được gửi kèm theo các thông tin điều khiển tại mỗi tầng

Các thông tin này tạo thành phần tiêu đề của mỗi một đơn vị dữ liệu

Mô hình 3 tầng: Đơn vị dữ liệu

 Tầng giao vận cần các thông tin điều khiển sau

 SAP của đích

 Số thứ tự của các đơn vị dữ liệu

 Mã kiểm soát lỗi

 Khi các thông tin này được chuyển xuống tầng mạng, tầng mạng cần các thông tin điều khiển

 Địa chỉ máy đích

 Yêu cầu truyền tin

 Mỗi tầng sẽ bổ sung các thông tin điều khiển vào đơn vị dữ liệu;

Mô hình 3 tầng: Đơn vị dữ liệu

Mô hình TCP/IP

 Xây dựng trên cơ sở

 hai giao thức chính TCP/IP

 Mạng chuyển mạch gói thử nghiệm ARPANET

Mô hình TCP/IP

TCP/IP và OSI

Chương 1: Khái niệm chung

1 Khái niệm hệ thống truyền thông

 Ví dụ, mục đích, mô hình chung, các thành phần của hệ

thống truyền thông, các vấn đề của truyền thông.

2 Giao thức, kiến trúc giao thức

 Khái niệm, thành phần, kiến trúc, mô hình 3 lớp, TCP/IP,

OSI

3 Một số khái niệm, thuật ngữ

 Thuật ngữ truyền tin, biểu diễn tín hiệu, quan hệ giải thông/

tốc độ truyền tin, Phân biệt liên tục/rời rạc, tương tự/số

4 Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng truyền tín hiệu

 Độ suy hao, độ trễ, độ méo,

5 Bài tập

Bài 3: Một số khái niệm, thuật ngữ

1 Thuật ngữ truyền tin

2 Biểu diễn tín hiệu theo miền thời gian

3 Biểu diễn tín hiệu theo miền tần số

4 Quan hệ giải thông, tốc độ truyền tin

5 Liên tục/rời rạc, tương tự/số

Thuật ngữ truyền tin

 Môi trường truyền tin: định hướng, không định hướng

 Kết nối trực tiếp

 Kết nối điểm-điểm

 Kết nối điểm-nhiều điểm

 Đơn công, bán song công, song công

Liên kết các nút

Biểu diễn tín hiệu trên miền thời gian

 Tín hiệu có thể biểu diễn như là một hàm số

theo thời gian

 Có thể phân biệt tín hiệu rời rạc và tín hiệu liên tục Biểu diễn theo thời gian của tín hiệu liên

tục là một hàm liên tục, không có các bước

nhẩy hoặc ngắt quãng Tín hiệu rời rạc chỉ

nhận những giá trị xác định trong những

khoảng thời gian xác định, rồi chuyển giữa các mức giá trị đó.

 Tín hiệu tiếng nói là tín hiệu liên tục, tín hiệu

0-1, các xung là tín hiệu rời rạc.

Tín hiệu liên tục, rời rạc

 Giá trị của tín hiệu tuần

hoàn lặp lại sau những

khoảng thời gian xác

hiệu xung là hai tín hiệu

tuần hoàn thường gặp

Tín hiệu tuần hoàn

( ) ( )

s t T s t     t

Tín hiệu hình sin

Tín hiệu hình sin

 Biên độ là giá trị tuyệt đối lớn nhất của tín hiệu,

thường đo bằng volt hoặc wats

 Tần số là số lần thay đổi tín hiệu trong một đơn

vị thời gian Thông số tương đương với tần số

là chu kỳ, chính là khoảng thời gian T mà sau

Biểu diễn tín hiệu trên miền tần số

Tín hiệu điện từ có thể phân

 Thay vì việc biểu diễn tín

hiệu theo thời gian, một tín

hiệu bây giờ có thể biểu diễn

Biểu diễn tín hiệu trên miền tần số

Biểu diễn tín hiệu trên miền tần số

Giải thông và tốc độ truyền tin

 Tín hiệu xung có phổ vô hạn

 Giới hạn phổ của tín hiệu

Giải thông và tốc độ truyền tin

Liên tục/rời rạc, tương tự, số

Dữ liệu tương tự-tiếng nói

Dữ liệu số: Văn bản

Tín hiệu

 Dữ liệu truyền bằng tín hiệu

 Tín hiệu tương tự

 Giá trị thay đổi liên tục

 Truyền trên các môi trường khác nhau

Dữ liệu-tín hiệu

 Thường dùng tín hiệu số tại dữ liệu số và tín

hiệu tương tự tải tín hiệu tương tự

 Có thể dùng tín hiệu tương tự tải dữ liệu số

(modem)

 Hoặc tín hiệu số tải dữ liệu tương tự compaq disk audio

Quá trình truyền tin tương tự

 Truyền tin tương tự: truyền tín hiệu tương tự

không quan tâm đến dữ liệu chứa trong tín hiệu

 Tín hiệu bị suy hao, cần được khuếch đại

 Tiếng ồn cũng được khuếch đại

 Nếu dữ liệu liên tục, có thể chấp nhận được sai số

 Nếu dữ liệu số, có thể dẫn đến sai số truyền tin

 Truyền tin số quan tâm đến nội dung thông tin

 Sử dụng các bộ lặp cho khoảng cách xa

 Sai số được triệt tiêu mỗi lần qua bộ lặp

 Có thể dùng cho truyền tin bằng tín hiệu tương tự

và dữ liệu số

Hệ thống truyền tin số/tương tự

 Hệ thống tương tự đã tồn tại và trị giá lớn

 Công nghệ số phát triển vũ bão LSI, VLSI, … giá

thành giảm, kích thước giảm

 Công nghệ số đảm bảo tính chính xác của dữ liệu

 Dồn kênh, tách kênh đơn giản hơn với truyền tin số

 Dữ liệu số có thể được mã hóa để bảo mật

 Trên kênh truyền số có thể truyền dữ liệu số, tương

tự, …

Các yếu tố ảnh hưởng đến truyền tin

 Truyền tin tương tự: méo, giảm chất lượng tín hiệu nhận được

 Truyền tin số: lỗi bit, 0 chuyển thành 1 và

ngược lại

 Các yếu tố quan trọng

 Suy hao tín hiệu và méo trên suy hao

 Độ trễ tín hiệu và méo trên trễ

 Tiếng ồn

Suy hao tín hiệu

 Cường độ tín hiệu giảm theo chiều dài đường truyền

 Trên đường truyền định hướng, giảm theo loga

 Trên đường truyền không định hướng, phụ thuộc môi

 Độ suy hao tăng theo tần số

 Sử dụng các bộ equalize khuếch đại tần số cao

Méo do trễ

 Độ trễ phụ thuộc tần số: các tín hiệu tần số

khác nhau sẽ đến đích vào các thời điểm khác nhau, làm thay đổi hình dạng tín hiệu

 Đặc biệt nghiêm trọng với tín hiệu số

 Một phần tín hiệu của bit trước có thể ảnh

hưởng đến bit sau, làm thay đổi hình dạng của xung

 Có thể sử dụng các kỹ thuật equalize

 Tiếng ồn lẫn nhau giữa các tín hiệu

 Các tín hiệu cùng truyền trên một đường truyền ảnh hưởng lẫn nhau sinh ra sai khác so với tín hiệu nguyên bản

 Xuyên kênh

 Các tín hiệu trên các đường truyền khác nhau ở gần nhau

Dung lượng kênh

 Tốc độ truyền tin

 Giải thông

 Tiếng ồn

 Tỷ suất lỗi

 … Thông lượng vô hạn?

 Tiếng ồn có thể làm thay đổi

Bài tập, câu hỏi

 Một hệ truyền thông số hoạt động ở 9600 bps

 Một đơn vị tín hiệu mã hóa 1 từ 4bít Giải thông của đường truyền là bao nhiêu

 Nếu một đơn vị dữ liệu mã hóa 1 từ 8 bit

 Kênh truyền 20Mbps Giải thông là 3MHz Tỷ lệ tín hiệu/tiếng ồn =?