KTTruyen So Lieu Chuong 3_4_5

Tầng 1, 2, và 3- tương ứng với tầng vậy lý,liên kết dữ liệu và mạng- gọi là tầng hỗ trợ mạng; Sự thoả thuận với diện mạo vật lý choviệc chuyển dữ liệu từ một thiết bị này tới một thiết b

KỸ THUẬT TRUYỀN SỐ LIỆU

CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH OSI (OPEN SYSTEMS INTERCONECTION)

ISO (International Standards Organization) liên đoàn quốc tế các tổ chức quốc gia

về tiêu chuẩn, gồm các đại diện của nhiều quốc gia Nó là một tổ chức phi chính phủđược sáng lập năm 1947 với nhiệm vụ đẩy mạnh việc phát triển của các tiêu chuẩn quốc

tế Một chuẩn ISO bao hàm tất cả kết nối mạng là mô hình OSI Hệ thống mở là một

mô hình mà nó cho phép một hay nhiều hệ thống khác không quan tâm tới nó ở dạngkiến trúc nào Mục đích của mô hình OSI là tính mở trong kết nối các hệ thống khácnhau ngoại trừ yêu cầu thay đổi về mặt logic dưới phần cứng và phần mềm Mô hìnhOSI không phải là một giao thức, nó là một mô hình cho thoả thuận và thiết kế một kiếntrúc mạng sao cho linh linh động, thiết thực và dễ xâm nhập

3.1 Mô hình

Mô hình OSI là một lớp khung cho thiết kế hệ thống mạng cho phép kết nối tới tất

cả các kiểu hệ thống máy tính Nó gồm có 7 phần riêng biệt nhưng có mối quan hệ giữacác tầng, mỗi tầng được định nghĩa cách xử lý việc di chuyển thông tin dọc mạng nhưhình 3.1 Việc nắm vững mô hình này thì nắm chắc được việc kết nối dữ liệu

Kiến trúc tầng

Mô hình OSI được xây dựng 7 tầng theo thứ tụ: tầng vật lý (tầng 1), tầng liên kết

dữ liệu (tầng 2), tầng mạng (tầng 3), tầng giao vận (tầng 3), tầng phiên (tầng 5), tầngtrình diễn (tầng 6), và tầng ứng dụng (tầng 7) Thể hiện như hình 3.2 khi chuyển mộtthông báo (message) đi từ máy A tới máy B nó phải thông qua nhiều tầng trung gian.Nốt trung gian luôn bao hàm chỉ ba tầng đầu của mô hình Trong đà phát triển của môhình thì người thiết kế việc chuyển đổi dữ liệu được thông qua tất hết cả các tầng cơbản Mỗi tầng mạng có một chức năng mạng sử dụng và tập hợp các chức năng thànhmột tầng Mỗi tầng định nghĩa cho một nhóm chức năng để phân biệt với các tầng khác.Nhưng phần quan trọng là mô hình OSI cho phép hoàn thành một chuyển đổi một thôngbáo giữa các hệ thống

Hình 3.1 Mô hình OSI

máy việc xử lý giữa các lớp gọi là xử lý ngang hàng (peer to peer processes).

Tại tần vật lý thì việc kết nối mới là trực tiếp như hình vẽ 3.2 Khi chuyển mộtdòng bít từ máy A tới máy B Tại các tầng cao, việc kết nối chỉ di chuyển xuống thôngqua các lớp ở máy A, và ngược lại thông qua các lớp ở máy B Tại mối tầng thì dòng bínày phải thêm một số thông tin của tầng và chuyển tới tầng thấp và ngược lại ở máy Bthì qua mỗi tầng thì thông tin này được tách ra và cuối cùng được tới máy B là dong bítban đầu

Giao diện giữa các tầng

Dữ liệu và thông tin mạng qua các tầng của máy gửi và trở lại qua các tầng củamáy nhận được thực hiện nhờ và giao diện giữa các cặp tầng liền kề Mỗi giao diện nàyđược định nghĩa bởi các thông tin của tầng đó Với giao diện định nghĩa đúng và chứcnăng làm phù hợp tới một mạng Như vậy ở mỗi tầng chỉ phục vụ yêu cầu tới tầng nómong đợi

Tổ chức của các tầng

Bẩy tầng có thể thuộc về 3 nhóm con Tầng 1, 2, và 3- tương ứng với tầng vậy lý,liên kết dữ liệu và mạng- gọi là tầng hỗ trợ mạng; Sự thoả thuận với diện mạo vật lý choviệc chuyển dữ liệu từ một thiết bị này tới một thiết bị khác (như phần điện, kết nối vật

lý, địa chỉ vật lý và thời gian giao vận và độ tin cậy) Tầng 5, 6 và 7 – tương ứng với

tầng phiên, trình diễn và ứng dụng- có thể thông qua một nhóm là hỗ trợ sử dụng tầng

nó làm việc thông qua phần mềm hệ thống, Tầng 4, tầng giao vận thực hiện việc truyền

dữ liệu giữa hai đầu mút (end to end) thực hiện việc kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữliệu giữa 2 đầu mút Dưới mô hình OSI phần lớp là được xây dựng bởi phần mềm ngoạitrừ lớp vật lý là được xây dựng chỉ bởi phần cứng

Hình 3.3 Trao đổi thông tin trên mô hình OSI

Hình 3.3 Cho ta một cách nhìn toàn bộ của các tầng trong mô hình OSI L7 là đơn

vị dữ liệu chính tại tầng 7, L6 là đơn vị dữ liệu chính tại tầng 6 bằng cách thêm vào L7một phần H6 và tương tự như vậy cho tới tầng vật lý là một chuỗi bít truyền trên đườngtruyền sang tới thiết bị khác và ngược lại với tiến trình trước là thêm vào các H thì bâygiờ lược bỏ cá H tương ứng khi đi qua mỗi tầng và đến tầng cuối cùng thì được một đơn

vị dữ liệu như ban đầu định truyền sang

3.2 Chức năng của các tầng

Tầng vật lý

Liên quan đến nhiệm vụ truyền dòng bít không có cấu trúc qua đường truyền vật

lý Việc truy cập nầy nhờ các phương tiện cơ điện, hàm và thủ tục Với hình 3.4 thể hiện

vị trí tầng vật lý với khía cạnh đường truyền và lới liên kết dữ liệu

 Tính chất vật lý của giao diện và phương tiện truyền thông

Tầng vật lý được định nghĩa các tính chất của giao diện giữa thiết bị và đườngtruyền Còn kiểu truyền thì ta có thể xem xét ở chương 7

 Biểu diễn của bít

Tầng vật lý dữ liệu gồm một dòng bít (có thể là 0 hoặc 1) không theo bất cứ mộtcấu trúc nào Và việc truyền này thông qua tín hiệu điện hoặc tín hiệu quang, Tầng vật

lý định nghĩa các kiểu mã hoá

Người gửi và người nhận cần phải đồng bộ hoá tại các mức

 Cấu hình đường truyền

Tầng vật lý liên quan tới sự kết nối của các thiết bị với đường truyền Trên cấuhình điểm tới điểm, hai thiết bị được nới với nhau thông qua một đường dẫn Trong cấuhình nhiều điểm thì một đường nối được chia sẻ giữa một số thiết bị

 Cấu trúc liên kết vật lý

Xác định cách thức các thiết bị liên kết nhau để tạo thành một mạng Các thiết bị

có thể liên kết bằng cách sử dụng một cấu trúc mạng lưới (tất cả các thiết bị được liênkết với nhau), một cấu trúc hình sao (các thiết bị được liên kết thông qua một thiết bịtrung tâm), Một cấu trúc hình vòng (thiết bị này được nối tiếp thiết bị kia tạo thành mộtvòng), một cấu trúc bus (mọi thiết bị trên đường truyền thông thường)

 Phương thức truyền

Tầng vật lý cũng xác định hướng truyền giữa hai thiết bị, simplex, half – duplex ,hoặc full duplex Theo phương thức simplex một thiết bị chỉ gửi và một thiết bị chỉnhận Phương thức simplex là cách kết nối một chiều Trong phương thức half- duplex

cả hai thiết bị đều có thể gửi và nhận nhưng không đồng thời Trong phương thức Full –duplex (hoặc simply duplex), hai thiết bị có thể giữ và nhận đồng thời tại một thời điểm

Tầng liên kết dữ liệu

Cung cấp phương tiện để truyên thông tin qua liên kết vậy lý (tầng vật lý) đảm bảotin cậy; gửi các khối dữ liệu (frame) với các cơ chế đồng bộ hoá, kiểm soát lỗi và kiểmsoát luồng dữ liệu cần thiết Hình 3.5 thể hiện mối quan hệ giữa tầng liên kết dữ liệu vớimạng và tầng vật lý

Các đặc trưng cơ bản của tầng liên kết dữ liệu gồm:

 Framing Tầng liên kết dữ liệu phân chia dữ liệu nhận từ tầng mạng cho vào

một đơn vị dữ liệu có thể quản lý gọi là Frames

Hình 3.5 Tầng liên kết dữ liệu

 Địa chỉ vật lý Nếu frames được phân chia vào các hệ thống khác nhau trên

mạng, thêm vào tầng liên kết dữ liệu một header của frames được định nghĩa là địachỉ vật lý và gửi địa (địa chỉ nguồn) chỉ gốc sang nơi nhận (địa chỉ đích) củaframe Nếu frame được dùng để giữ cho người nhận ngoài mạng thì địa chỉ nhận làđịa chỉ của thiết bị kết nối tới mạng tiếp

 Điều khiển luồng Nếu tốc độ dữ liệu là tuyệt đối với người nhận thì luôn luôn

nhỏ hơn tốc độ của thủ tục người gửi, tầng liên kết dữ liệu lợi dụng kỹ thuật điềukhiển luồng để tránh vấn đề tràn dữ liệu đối với người nhận

 Điều khiển lỗi Tầng liên kết dữ liệu tăng thêm tính tin cậy cho tầng vật lý bởi

thêm máy dò và phát lại dữ liệu lại hoặc frames mất Nếu sử dụng kỹ thuật ngănchặn không lặp lại của frames

 Điều khiển truy nhập Khi có hai hay nhiều thiết bị kết nối giống nhau, giao

thức tầng liên kết dữ liệu là cần thiết để dò thấy thiết bị vừa bị điều khiển liên kết

ở bất kỳ thời gian nào

Ví dụ 3.1 Trong hình 3.6, một nút với địa chỉ vật lý 10 gửi 1 frame đến một nútvới địa chỉ 87 Hai nút được kết nối bởi một liên kết Tại tầng liên kết dữ liệu, frame nàychứa đựng địa chỉ vật lý trong phần header Đây chỉ là những địa chỉ cần Phần sau củaheader chứa các thông tin khác Phần móc nối thường chứa các bit thêm để phát hiện lỗi.Hình 3.6 tầng liên kết dữ liệu (ví dụ 3.1)

Tầng mạng

Là tầng đáp ứng sự phát tán các gói tin dọc trên các liên kết mạng từ nguồn tớiđích Bất cứ nơi nào tầng liên kết dữ liệu quan sát thấy sự phân tán của gói tin giữa hai

hệ thống trong cùng một mạng, tầng mạng đảm bảo rằng mỗi gói tin đi từ điểm xuấtphát tới điểm kết thúc.

Nếu hai hệ thống được nối với cùng một liên kết, thì không cần thiết phải có tầngmạng Tuy nhiên nếu hai hệ thống được kết nối với hai liên kết mạng khác nhau trongmột mạng lớn thông qua các thiết bị kết nối thì cần phải có tầng mạng để đạt được sựphân tán gói tin từ nguồn tới đích Hình minh hoạ là hình 3.7

Hình 3.7 Tầng mạng

Tính chất của tầng mạng bao gồm hai thành phần như sau:

 Địa chỉ logic Địa chỉ logic được tạo bởi tầng liên kết dữ liệu điều khiển các

vấn đề liên quan tới địa chỉ cục bộ Nếu một gói tin vượt qua được hàng rào mạngchúng ta cần có một hệ thống địa chỉ khác để giúp phân biệt hệ thống nguồn và hệthống đích Tầng mạng thêm vào một địa chỉ cho gói tin đi từ tầng trên xuống nó,địa chỉ logic thể hiện địa chỉ của người gửi và của người nhận

 Chọn đường Khi các mạng hoặc liên kết độc lập được nối với nhau để tạo nên

một mạng lớn hơn, các thiết bị kết nối (định tuyến, hoặc là cổng) định tuyếnđường truyền các gói tin này tới điểm kết thúc Một trong các chức năng của tầngmạng là cung cấp kỹ thuật định tuyến đường truyền

Ví dụ 3.2 hãy tưởng tượng rằng hình 3.8, chúng ta muốn gửi dữ liệu từ một nútvới địa chỉ mạng là A và địa chỉ vật lý là 10, trên một mạng cục bộ (LAN) đến một nút

có địa chỉ mạng là E và địa chỉ vật lý là 87 trên một mạng cục bộ khác Vì hai thiết bịđặt trên hai mạng khác nhau, nên chúng ta không thể chỉ dùng địa chỉ vật lý được; địachỉ vật lý chỉ có tính cục bộ Cái chúng ta cần ở đây là các địa chỉ phổ biến mà có thểvượt qua ranh giới của vùng mạng cục bộ Các địa chỉ mạng logic có đặc trưng này Góitin tại tầng mạng chứa đựng các địa chỉ logic, phần còn lại giống với bản gốc để truyềnđến đích (A và E, minh hoạ trong hình vẽ) Chúng sẽ không đổi khi ta đi từ mạng nàyđến mạng kia Tuy nhiên, địa chỉ vật lý sẽ thay đổi khi gói tin di chuyển từ mạng nàyđến mạng khác Hộp R là bộ định tuyến (router)

Hình 3.8 Tầng mạng (ví dụ 3.2)

Tầng Chuyển tải:

Tầng chuyển tải chịu trách nhiệm cho nguồn tới đích của việc gửi và nhận tinnhắn Khi mà tầng mạng nhìn thấy tới địa chỉ cuối của các gói tin, nó không được nhậndạng một số mối quan hệ giữa các gói tin đó các gói tin thực sự độc lập giữa khi gửi đi.Mặt khác, tầng chuyển tải chắc nhìn thấy cả hai lỗi điều khiển và luồn điều khiển từnguồn tới đích Hình 3.9 thể hiện mối quan hệ giữa tầng chuyển tải, tầng mạng và tầngphiên

Về khía cạnh bảo mật, tầng chuyển tải phải khởi tạo một kết nối giữa hai cổng.Một kết nối là một đường dẫn logic giữa nguồn tới đích để kết hợp các gói tin được gửi.Khởi tạo một kết nối bao gồm ba bước: Thiết lập kết nối, truyền dữ liệu và giải phóngkết nối

Hình 3.9 Tầng chuyển tải

Các khả năng đặc tả của tầng chuyển tải gồm:

• Dịch vụ - điểm địa chỉ: Máy tính thường chạy một vài chương trình trongcùng một thời gian, vì thế việc phát từ nguồn tới đích không phải từ một máy tính tớimáy tính khác mà từ một chương trình riêng ở một máy tính tới một chương trình đang

xử lý ở máy khác.Dòng đầu của tầng dữ liệu phải bao gồm một kiểu dữ liệu được gọi làdịch vụ điểm địa chỉ hay cổng địa chỉ Tầng mạng lấy mỗi gói dữ liệu, tầng chuyển tảilấy các gói tin vào để xử lý

• Phân đoạn và lắp ráp: Một tin nhắn được chia thành nhiều đoạn, mỗi đoạnbao gồm một số thứ tự, số này qua tầng chuyển tải sẽ được lắp ráp đúng ở địa chỉ đến vàđịnh danh thay thế các gói bị mất của tin nhắn

• Điều khiển kết nối: Tầng chuyển tải có thể không kết nối hay kết nối Mộtkết nối bị từ chối ở tầng chuyển tải được xem như mỗi đoạn như là độc lập của các gói

và được gửi nó tới tầng chuyển tải ở máy nhận Một kết nối định hướng ở tầng chuyểntải là tạo một kết nối với tầng chuyển tải ở máy nhận dữ liệu sau đó mới gửi dữ liệu, saukhi dữ liệu đã gửi hết kết nối được ngắt ra

• Điều khiển luồng: Như tầng liên kết, tầng chuyển tải chịu trách nhiệm chođiều khiển luồng, tuy nhiên điều khiển luồng ở tầng chuyển tải thực hiện cuối

• Điều khiển lỗi: Như tầng dữ liệu, tầng chuyển tải chịu trách nhiệm kiểm soátlỗi Tuy nhiên kiểm soát lỗi ở tầng chuyển tải thực hiện cuối nhanh hơn như một liênkết đơn Khi gửi dữ liệu qua tầng chuyển tải phải chắc chắn rằng dữ liệu đến và đi từtầng chuyển tải không có lỗi

Ví dụ 3.3 Hình 3.10 minh hoạ mọt tầng chuyển tải Dữ liệu đến từ tầng dưới códịch vụ điểm địa chỉ j và k (j là địa chỉ của ứng dụng gửi và k là địa chỉ của ứng dụngnhận) Khi kích thước dữ liệu quá lớn hơn điều khiển của tầng mạng, dữ liệu sẽ đượcchia thành hai gói, mỗi gói đều có địa chỉ j và k Sau đó ở tầng mạng, địa chỉ mạng đượcthêm vào mỗi gói Các gói có thể được chuyển qua các đường khác nhau và đến đíchtheo thứ tự khác nhau Hai gói sẽ được chuyển tới tầng mạng đích nơi sẽ chịu tráchnhiệm cho việc chuyển các dòng tầng mạng Hai gói này được đưa qua tầng chuyển tảinơi chúng được ghép lại

Hình 3.10 Tầng chuyển tải (ví dụ 3.3)

Internet

Tầng phiên

Dịch vụ được cung cấp bởi ba tầng vật lý, liên kết dữ liệu và mạng khung đủ chomột vài xử lý Tầng phiên là một người điều khiển hộp thoại mạng, nó thiết lập, duy trì

và đồng bộ lại giữa hệ thống kết nối

Các khả năng đặc tả của tầng phiên gồm:

• Điều khiển thoại: Tầng phiên cho phép hai hệ thống vào cung một hộp thoại,

nó cũng cho phép kết nối giữa hai hệ xử lý ở cùng một thời điểm(bán song song) hay haithời điểm khác nhau (song song) Ví dụ hộp thoại giữa thiết bị kết nối đầu cuối tới máychủ lớn có thể là bán song song

• Đồng bộ: Tầng phiên cho phép một xử lý thêm một kiểm tra một điểm ởdòng dữ liệu Ví dụ nếu hệ thống gửi một file gồm 2000 trang, nó nên được kiểm tra saukhi cứ 100 trang đã được nhận một cách độc lập Trong trường hợp nếu có lỗi xẩy ratrong khi truyền đến trang 523 thì quá trình truyền lại sẽ bắt đầu từ trang 501: trang 1đến trang 500 không cần thiết phải truyền lại

Hình 3.11 minh hoạ quan hệ giữa tầng phiên và tầng chuyển tải, tầng hiển thị

Các khả năng đặc tả của tầng thể hiện gồm:

• Dịch: Các bộ xử lý ở hai hệ thống thường chuyển thông tin vào một mẫugồm các xâu ký tự, số thông tin sẽ bị chuyển thành dòng bit trước khi bị chuyển Bởi vìhai hệ thống mã hoá của hai máy tính khác nhau nên tầng trình diễn sẽ chịu trách nhiệmthao tác giữa hai phương thức mã hoá khác nhau Tầng trình diễn gửi các thông tin phụthuộc vào các định dạng chung Tầng trình diễn ở máy nhận chuyển thành thông tin củamáy đó

• Bảo mật: Khi mang các thông tin nhạy cảm, hệ thống phải thiết lập chắc chắnmột vùng riêng Bảo mật có nghĩa là người gửi thay đổi các định dạng của thông tinthành những mẫu khác và gửi kết quả lên mạng Việc giải mã các mẫu này thành thànhnhững mẫu đã gửi thông qua xử lý của tầng trình diễn

• Nén: Dữ liệu được nén để giảm số lượng bit để truyền, dữ liệu nén trở thànhmột phần quan trọng trong khi truyền văn bản, âm thanh, hình ảnh

Tầng ứng dụng

Tầng ứng dụng thiết lập giao diện giữa người dùng truy cập vào mạng Nó cungcấp giao diện người dùng và hỗ trợ các dịch vụ thư thư điện tử, chuyển file truy cập vàchuyển giao, chia sẽ dữ liệu quản lý các kiểu dữ liệu phân tán Hình 3.13 thể hiện mốiquan hệ của tầng ứng dụng tới người dùng và tầng hiển thị Rất nhiều dịch vụ ứng dụng

có sẵn; hình thể hiện ba: X.400 (dịch vụ điều khiển tin); X.500(dịch vụ thư mục); vàchuyển, nhận và quản lý file (FTAM) Người dùng ở ví dụ này dùng X.400 để gửi mộttin nhắn điện tử Chú ý: đầu và đuôi của gói tin không được thêm vào ở tầng này

Hình 3.13 Tầng ứng dụng

mềm của một thiết bị cuối và cho phép người dùng truy cập từ xa vào máy chủ Để làmthế, ứng dụng tạo một phần mềm mô phỏng đầu cuối của máy chủ từ xa Máy tính củangười dùng dùng phần mềm thiết bị cuối mà có thể truy cập nói chuyện với máy chủ từ

xa Máy chủ từ xa tin tưởng rằng nó đang kết nối với một trong thiết bị cuối của nó vàcho phép người dùng đó truy cập vào

và quản lý file từ máy điều khiển từ xa

• Dịch vụ thư mục: cung cấp hệ thống phân tán dữ liệu nguồn và truy cập các

thông tin chung

Tóm tắt chức năng của các tầng

Hình 3.14 Tóm tắt chức năng của các tầng

3.3 Giao thức TCP/IP

Hình 3.15 TCP/IP và mô hình OSI

Giao thức TCP/IP được dùng trên internet, nó đã được phát triển thành chuẩn OSI.Giao thức TCP/IP tạo ra năm tầng: vật lý, mạng, chuyển tải và ứng dụng Từ tầng thứ

nhất đến tầng bốn tin cung cấp các chuẩn vật lý, giao diện mạng, mạng trong và chứcnăng chuyển tải.

TCP/IP là một trong các giao thức tạo nên sự tương tác giữa các modul, mỗi mộtmodul có một chức năng riêng nhưng chung không nhất thiết hoạt động độc lập ởchuẩn OSI các chức năng thuộc về các tầng, các tầng của giao thức TCP/IP bao gồm cácgiao thức tương đối độc lập và được trộn và nối trong hệ thống khi cần thiết Từ khoá

“Phân hệ - hierarchical” nghĩa là mỗi mức cao hơn của giao thức được hỗ trợ bằng mộthay nhiều mức thấp hơn

Ở tầng chuyển tải, TCP/IP được định nghĩa hai giao thức: TCP-TransmissionControl Protocol và UDP Ở tầng mạng, giao thức chính được định nghĩa bằng TCP/IP

là IP, tuy nhiên có một vài giao thức hỗ trợ chuyển dữ liệu ở tầng này Xem chương 24

và 25 để biết thêm về giao thức TCP/IP

3.4 Từ khoá

destination address interface

node to node delivery source address

open system source destination delivery

Open systems Interconnection trailer

peer to peer process transmission control protocol/

Internet-working Protocol(TCP/IP)Physical address transmission rate

4 Các tầng Phiên, hiển thị và ứng dụng là các tầng hỗ trợ người dùng

5 Tầng chuyển tải liên kết giữa các tầng mạng và tầng người dùng

6 Tầng liên kết dữ liệu chịu trách nhiệm gửi các đơn vị dữ liệu đến các vùngkhác mà không có lỗi

7 Tầng mạng chịu trách nhiệm gửi các gói dữ liệu từ nguồn tới đích thông quacác liên kết mạng

8 Tầng chuyển tải chịu trách nhiệm chuyển toàn bộ thông tin từ nguồn tới đích

9 Tầng phiên chịu trách nhiệm thiết lập, duy trì và đồng bộ các tương tác giữa haithiết bị kết nối

10.Tầng hiển thị thao tác giữa các phần giữa hai thiết bị thông qua truyền dữ liệuvào một định dang lẫn nhau ở trên

11.tầng ứng dụng thiết lập người dùng truy cập vào mạng

12.TCP/IP giao thức kiến trúc 5 tầng được phát triển trước chuẩn OSI, nó là giaothức dùng cho Internet

CHƯƠNG 4 TÍN HIỆU

Trọng tâm của lớp vật lý là chuyển thông tin ở dạng các tín hiệu điện thông quathiết bị truyền tin Ta có thể chọn nhiều tiêu chuẩn truyền tin khác nhau giữa hai máytính, gửi ảnh, chuông cảnh báo, làm việc với các thông tin chuyển qua kết nối mạng.Thông tin có thể là tiếng, ảnh, số, chữ hoặc dạng mã

Thông tin được phân theo từng loại: dữ liệu, tiếng, ảnh,

Để gửi thông tin, ví dụ dạng hình ảnh, ta phải mã hoá ảnh thành dòng các số 0 và 1

và chuyển đến thiết bị thu, thiết bị thu khôi phục lại ảnh, để làm được việc như vậy,thiết bị gửi phải thông báo cho thiết bị thu cách thức khôi phục

Nhưng các tín hiệu 0 và 1 không thể gửi qua liên kết mạng, chúng phải đượcchuyển thành các dạng mà thiết bị truyền tin chấp nhận được nên các số 0 và 1 phảiđược chuyển thành dạng tín hiệu điện từ

Để truyền được, thông ti phải được chuyển thành tín hiệu điện từ.

4.1 Tương tự và số

Dữ liệu và tín hiệu phải được biểu diễn dưới dạng tương tự hoặc số Tương tự lànói đến đối tượng (thông tin) dạng liên tục Số là nói đến đối tượng rời rạc

Dữ liệu tương tự và số.

Dữ liệu có thể là tương tự hoặc số Ví dụ tiếng nói của con người là dạng tương tự

Dữ liệu lưu trữ trong máy tính là ở dạng số (lưu trữ dưới dạng số 0 và 1)

Tín hiệu tương tự và số.

Tín hiệu có thể dạng tương tự hoặc số Tín hiệu tương tự là dạng sóng liên tục,thay đổi liên tục theo thời gian Tín hiệu số là dạng rời rạc, có thể tín hiệu rời rạc chỉ làcác số 0 và 1

Ta có thể minh hoạ tín hiệu bằng việc chấm điểm, trục đứng xác định độ lớn củatín hiệu, trục ngang xác định thời gian tồn tại của tín hiệu Đồ thị dạng tương tự làđường cong liên tục, đồ thị dạng số là đường gấp khúc

Tín hiệu có thể ở dạng tương tự hoặc số Tín hiệu tương tự luôn tồn tại không giới hạn tín hiệu nằm giữa hai tín hiệu; tín hiệu dạng số luôn tồn tại xác định số tín hiệu nhất định nằm giữa hai tín hiệu.

Hình 4.1 So sánh tín hiệu tương tự và tín hiệu số

4 2 Tín hiệu tuần hoàn và không tuần hoàn.

Tín hiệu tương tự và số gồm 2 dạng: Tuần hoàn và không tuần hoàn

Tín hiệu tuần hoàn.

Tín hiệu tuần hoàn là tín hiệu mà nó kết thúc một mẫu trong một khoảng thời gianxác định, khoảng thời gian đó gọi là chu kỳ và tin shiêụ lặp lại ở chu kỳ khác Chu kỳgọi lại T (tính theo giây), chu kỳ các tin shiêụ có thể khác nhau theo từng tín hiệu Hìnhdưới minh hoạ tín hiệu tuần hoàn

Tín hiệu tuần hoàn là tín hiệu tồn tại mẫu lặp lại liên tục Thời gian lặp lại ngắn nhất gọi là chu kỳ (T) tính theo giây.

Hình 4.2 Ví dụ về tín hiệu tuần hoàn

Tín hiệu không tuần hoàn.

Là tín hiệu thay đổi, không lặp lại theo thời gian, không tồn tại chu kỳ

Tín hiệu không tuần hoàn là tín hiệu không lặp lại mẫu.

Hình 4.3 Ví dụ về tín hiệu không tuần hoàn

Qua nghiên cứu, ứng dụng, bằng ký thuật biến đổi Fourier, một tín hiệu có thểđược chuyển thành số xác định các tín hiệu tuần hoàn Bằng việc xem xét tín hiệu tuầnhoàn cho ta cách xem xét tín hiệu không tuần hoàn dễ dàng và tốt hơn

Tín hiệu không tuần hoàn có thể được chuyển thành tập các tín hiệu tuần hoàn Sóng hình sin là tín hiệu tuần hoàn đơn giản nhất.

4.3 Tín hiệu tương tự.

Tín hiệu tương tự phân thành hai loại: đơn giản hoặc ghép hợp Một tín hiệu đơngiản (tín hiệu hình sin) không thể chuyển thành tín hiệu đơn giản hơn Tín hiệu ghéphợp là tín hiệu có thể chuyển thành nhiều tín hiệu hình sin

Tín hiệu tương tự đơn giản.

Sóng hình sin là dang cơ sở của tín hiệu tương tự tuần hoàn Về mặt trực quan tínhiệu hình sin là đường cong, thay đổi theo chu kỳ, liên tục Mỗi chu kỳ là một đườngcong đơn theo trục thời gian, tín hiệu hình sin đặc trưng bởi 3 tham số: biên độ, chu kỳhoặc tần số, pha

Như chúng ta biết tần số là tham số thiết lập quan hệ giữa tín hiệu và thời gian, tần

số là số chu kỳ trong một giây Theo một cách nhìn khác, tần số là tham số thể hiện tốc

độ thay đổi, các tín hiệu điện có thể dao động theo dạng sóng mà mức nang lượng biếnđổi quanh mức trung bình Tốc độ sóng sin thay đổi sóng từ mức thấp nhất lên mức caonhất là tần số của sóng

Tần số là tốc độ thay đổi mức tín hiệu theo thời gian Sự thay đổi khoảng năng lượng trong thời gian càng ngắn thì tần số càng cao ngược lại thì tấn số càng thấp.

Nếu giá trị tín hiệu thay đổi trong thời gian cực ngắn gọi là tần số cao, ngược lạigọi là tần số thấp

Hai giá trị cực Nếu tín hiệu không thay đổi hay mức điện thế không thay đổi thì

có tần số bằng 0 Nếu tín hiệu thay đổi tức thì tần số là không xác định

Nếu tín hiệu không thay đổi thì tần số bằng 0 Nếu tín hiệu thay đổi tức thì tần sốkhông xác định

Pha Là vị trí của dạng sóng tại thời điểm 0 Pha xác định trạng thái của chu kỳ

đầu tiên

Pha xác định vị trí dạng sóng tại thời điểm 0.

Pha được đo theo độ hoặc radian Sự dịch chuyển của pha 3600 dẫn đến dịchchuyển một chu kỳ Sự dịch chuyển của pha 1800 sẽ dịch chuyển ½ chu kỳ

Hình 4.7 Mối quan hệ giữa các pha khác nhau

Quan sát trên hình để so sánh theo biên độ, tần số, pha và chức năng của từngtham số trên Sự thay đổi của 3 tham số liên quan đến tín hiệu và điều khiển điện tử.Hình 4.8 Thay đổi biên độ

Hình 4.9 Tần số thay đổi

4.4 Miền thời gian và tần số.

Sóng hình sin có thể xác định bởi các tham số: biên độ, tần số, pha Ta có thể vẽsóng hình sin bằng cách chấm điểm trong một thời gian nào đó gọi là miền thời gian.Miền thời gian cho biết sự thay đổi biên độ trong một khoảng thời gian Pha và tần sốkhông hoàn toàn có thể đo được theo miền thời gian

Hình 4.10 Thay đổi pha

Để đưa ra mối quan hệ giữa biên độ và tần số ta có thể khái niệm miền tần số.Hình sau so sánh miền thời gian (biên độ tín hiệu theo thời gian) và miền tần số (biên độlớn nhất với một tần số xác định)

Hình 4.11 Vùng thời gian và tần số

Hình sau mô ta ví dụ miền thời gian và miền tần số với 3 tín hiệu thay đổi về biên

độ và tần số

Tín hiệu có tần số thấp trong miền tần số tương ứng với tín hiệu có chu kỳ lớntrong miền thời gian và ngược lại Một tín hiệu thay đổi nhanh trong miền thời giantương ứng có tần số cao trong miền tần số

Hình 4.12 Vùng thời gian và tần số cho các tín hiệu khác nhau

4.5 Tín hiệu hỗn hợp.

Ta đã xem xét tín hiệu đơn giản hình sin Nhưng nhiều dạng sóng không thay đổitheo đường cong trơn từ biến độ thấp nhất đến biên độ cao nhất Nếu tín hiệu là tuầnhoàn thì nó có thể được chuyển một cách logic về dạng hình sin Trong thực tế với mỗitín hiệu tuần hoàn ta có thể chuyển thành ghép hợp của nhiều tín hiệu hình sin Mỗi tínhiệu sóng hình sin có các tham số biên độ, tần số, pha có thể khác nhau

Để xác định một tín hiệu hỗn hợp thành tập các tín hiệu đơn giản, ta sử dụng phépphần tích Fourier Ta xem xét khái niệm hỗn hợp trên ví dụ trên hình Trên hình chothấy một tín hiệu tuần hoàn được phân tích thành 2 sóng hình sin Sóng thứ nhât có tần

số là 6 trong khi sóng hình sin thứ 2 có tần số là 0 Việc thêm hai điểm này bởi kết quảtrong đỉnh của đồ thị Chú ý rằng tín hiệu gốc trông như một sóng hình sin mà có trụcthời gian được dịch chuyển xuống Biên độ trung bình của tín hiệu này khác 0 Yếu tốnày chỉ cho biết sự hiện diện của thành phần tần số bằng 0, tức là dòng diện một chiều.Thành phần DC này là nguyên nhân của việc dịch chuyển về phía trên 10 đơn vị củasóng hình sin

Hình 4.14 Dạng sóng hỗn hợp

Trên hình mô tả một tín hiệu hỗn hợp được phân tích thành 4 tín hiệu Tín hiệunày là gần giống với tín hiệu số Cho một tín hiệu số chính xác, chúng ta cần một lượng

vô hạn các tín hiệu điều hoà lẻ (f, 3f, 5f, 7f, 9f, ), mỗi tín hiệu điều hoà đó với một biên

độ khác nhau Đồ thị tần số được minh hoạ như trên

Phổ tần số và băng thông

Hai khái niệm ở đây là phổ tần số và băng thông Phổ tần số của một tín hiệu là tậptất cả các tần số thành phần, được thể hiện theo đồ thị miền tần số Băng thông của mộttín hiệu là độ rộng phổ tần số, nói theo cách khác băng thông là phạm vi các tần sốthành phần, phổ tần số nói đến các thành phần trong phạm vi tần số

Bit Interval và Bit Rate.

Hầu hết các tín hiệu số là không tuần hoàn, chu kỳ và tần số không xác định Haikhái niệm đặt ra ở đây là Bit Interval và Bit Rate Bit Interval là khoảng thời gian cầnthiết để gửi một bit Bit Rate là số lượng Bit Interval trong 1 giây, theo cách nói khác,Bit Rate là số bit được gửi đi trong 1 giây (bps)