Bài giảng Nhập môn tin học: Chương 17 - Trần Thị Kim Chi

Bài giảng Nhập môn tin học - Chương 17: Truyền dữ liệu và mạng máy tính trình bày các nội dung: Đặc điểm cơ bản của hệ thống truyền thông, mô hình truyền dữ liệu, tốc độ truyền dữ liệu, phương tiện truyền dữ liệu, truyền dữ liệu số và Analog,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

CHƯƠNG 17

TRUYỀN DỮ LIỆU và MẠNG MÁY TÍNH

Data Communications and

Computer Networks

17.1 Đặc điểm cơ bản của hệ thống truyền thông 17.2 Mô hình truyền dữ liệu

17.3 Tốc độ truyền dữ liệu

17.4 Phương tiện truyền dữ liệu

17.5 Truyền dữ liệu số và Analog

17.6 Truyền kiểu số và Analog

17.7 Dịch vụ truyền dữ liệu

17.8 Bộ xử lý truyền thông

17.9 Truyền tải đồng bộ và không đồng bộ

17.10.Kỹ thuật chuyển đảo/chuyển đổi

 Truyền thông là một quy trình chuyển các thông điệp từ một điểm này đến điểm khác Bất kỳ một hệ thống

truyền thông nào cũng có 3 phần cơ bản:

◦ Bộ phận gửi (nguồn) tạo ra thông điệp và chuyển đi

◦ Bộ phận trung chuyển mang thông điệp

◦ Bộ phận nhận thông điệp

Đặc điểm cơ bản của hệ thống truyền thông

 Truyền dữ liệu là phương pháp vận chuyển dữ liệu từ một điểm này đến điểm khác

◦ Bộ phận gửi và nhận là các là các thiết bị máy tính (các máy

tính, trạm, thiết bị ngọai vi như máy in, plotter,ổ đĩa,…)

◦ Các phương tiện trung chuyển là đường dây điện thọai, các liên kết vi sóng, liên kết vệ tinh

◦ Khác với các máy tính xử lý và tái sắp xếp dữ liệu, hệ thống này chỉ chuyển dữ liệu từ điểm này đến điểm khác mà không thay đổi nó

Đặc điểm cơ bản của hệ thống truyền thông

Người gửi

Sender

(Source)

Người nhận Receiver (Sink)

Phương tiện truyền

(Medium)

Mang tín nhắn (Carries the message)

Nhận tin nhắn Tạo tin nhắn

Các thành phần cơ bản của một hệ thống truyền thông

Đặc điểm cơ bản của hệ thống truyền thông

Có ba mô hình để chuyển dữ liệu từ điểm này đến điểm khác:

 ĐƠN CÔNG (simplex),

 BÁN SONG CÔNG(half-duplex),

 SONG CÔNG(full-duplex)

MÔ HÌNH TRUYỀN DỮ LIỆU

ĐƠN CÔNG (simplex):

 Việc truyền dữ liệu sẽ định vị theo một hướng duy nhất

 Các thiết bị kết nối theo vòng tròn và cũng chỉ làm một nhiệm vụ duy nhất là chỉ nhận hay chỉ gửi dữ liệu.

MÔ HÌNH TRUYỀN DỮ LIỆU

SONG CÔNG(full-duplex)

 Cho phép thông tin được chuyển đồng thời theo cả hai hướng

 Ví dụ: Điện thoại, máy tính vừa download vừa upload

MÔ HÌNH TRUYỀN DỮ LIỆU

 ĐỘ RỘNG BĂNG TẦN là dãy tần số dùng để luân

chuyển dữ liệu

 Độ rộng băng tần lớn hơn cho phép chuyển thông tin mau lẹ hơn Đơn vị truyền là bit/giây

 Các hệ thống xung đột phổ biến cũng chỉ sử dụng tổng cộng 10 hay 11 bit/kí tự Một trạm có tốc độ truyền 30 kí tự/giây có thể được sử dụng với hệ thống truyền thông truyền khoảng 300 bit/giây

 Tốc độ truyền dữ liệu được đo bằng đơn vị gọi là baud, baud chính là đơn vị bit/giây

TỐC ĐỘ TRUYỀN DỮ LIỆU

 Dựa vào tốc độ truyền, các kênh truyền thông chia thành

ba nhóm cơ bản: băng rộng, băng âm và băng hẹp

BĂNG ÂM(VOICE BAND):

 Dùng để kiểm sóat các lượng dữ liệu trung bình và có thể chuyển dữ liệu tăng tốc tới 9600 baud

 Ứng dụng chủ yếu của chúng là truyền âm trong các

mạng điện thọai thông thường

 Chúng còn được dùng để truyền dữ liệu từ thiết bị

xuất/nhập tới CPU và ngược lại

 Ngoài ra, hầu hết các trạm điều khiển từ xa được kết nối

với máy tính thông qua kênh băng âm

TỐC ĐỘ TRUYỀN DỮ LIỆU

TỐC ĐỘ TRUYỀN DỮ LIỆU

1. Đường dây xoắn đôi

 Còn được gọi là cáp xoắn đôi không được bảo vệ (UTP)

Gồm hai bó dây mỏng mạ đồng, mỗi bó được bao lại bởi một chất cách ly bằng nhựa, sau đó được xoắn với nhau

để giảm sự nhiễu

 Cáp UTP được sử dụng chủ yếu trong lĩnh vực truyền thông điện thoại cục bộ và truyền dữ liệu kĩ thuật số ở khoảng cách ngắn(tới 1km)

 Việc truyền dữ liệu có thể đạt tới 9600 bit/giây

 Cáp UTP là phương tiện truyền dữ liệu khá rẻ Nó dễ dàng lắp đặt và sử dụng như dây điện thoại,

PHƯƠNG TIỆN TRUYỀN DỮ LIỆU

2. Cáp đồng trục

 Là các nhóm đường dây được cách ly và bao bọc đặc biệt bằng chất nhựa cách ly PVC có thể truyền dữ liệu ở tốc độ cao

 Có khả năng truyền tín hiệu số ở tốc độ 10 megabit/giây

 Được sử dụng rộng rãi cho các đường dây điện thoại dài

và dùng làm cáp cho truyền hình cáp

 Cáp đồng trục có khả năng giảm nhiễu cao hơn và cung cấp việc truyền dữ liệu sạch hơn và chính xác hơn mà không làm biến dạng hay mất mát dữ liệu

PHƯƠNG TIỆN TRUYỀN DỮ LIỆU

2. Cáp đồng trục

PHƯƠNG TIỆN TRUYỀN DỮ LIỆU

3. Hệ thống vi sóng

 Cho phép truyền dữ liệu lên tới tốc độ 16 gigabit/giây

 Hệ thống vi sóng sử dụng các tín hiệu vô tuyến tần số rất cao để truyền dữ liệu xuyên qua không khí

 Hệ thống vi sóng sử dụng các thiết bị lặp lại tín hiệu tại các điểm cách nhau khỏang từ 25 tới 30 km giữa bộ

phận truyền và nhận

 Hai trạm kế tiếp nhau được đặt trong đường ngắm của nhau Tín hiệu dữ liệu được nhận, khuếch đại và tái dịch chuyển ở các trạm lặp này

PHƯƠNG TIỆN TRUYỀN DỮ LIỆU

3. Hệ thống vi sóng

PHƯƠNG TIỆN TRUYỀN DỮ LIỆU

 Các trạm trên mặt đất xác định anten của vệ tinh tại các điểm hỗn độn trên bầu trời

 Mỗi vệ tinh nhận và tái dịch chuyển các tín hiệu, các tín hiệu này yếu đi khi đi qua một nửa bề mặt của trái đất

 Vì thế, cần 3 vệ tinh nằm trong quỹ đạo để cung cấp

dịch vụ truyền dữ liệu toàn cầu

PHƯƠNG TIỆN TRUYỀN DỮ LIỆU

4. Vệ tinh truyền thông

PHƯƠNG TIỆN TRUYỀN DỮ LIỆU

4. Vệ tinh

Ưu điểm:

 Dùng để truyền và nhận dữ liệu giữa hai điểm được

chọn ngẫu nhiên trong vùng đó

 Chi phí cho việc truyền dữ liệu không phụ thuộc vào

khoảng cách giữa hai điểm miễn sao hai điểm đó nằm trong khu vực được vệ tinh phủ sóng

 Vệ tinh có nhiều bộ thu phát có thể truyền một lượng dữ liệu khổng lồ

 Khả năng xảy ra lỗi không đáng kể vì các trạm truyền có thể nhận lại các tín hiệu của chúng và kiểm tra xem vệ tinh có truyền thông tin chính xác hay không Nếu không,

nó sẽ truyền lại dữ liệu

PHƯƠNG TIỆN TRUYỀN DỮ LIỆU

4. Vệ tinh truyền thông

Khuyết điểm:

 Chi phí ban đầu để lắp đặt vệ tinh vào quỹ đạo khá cao

 Do tín hiệu vi sóng phải đi từ trạm gửi trên trái đất đến vệ tinh

và sau đó đi ngược về trạm thu trên trái đất, cứ mỗi thông tin truyền đi truyền lại bị hoãn lại tối đa 270 msec giữa hai trạm thu và gửi

 Hệ thống truyền thông bằng vệ tinh làm việc theo kiểu: bất cứ

dữ liệu nào gửi tới vệ tinh bằng việc truyền tự động sẽ được truyền tới tất cả các trạm nhận nằm trong tầm phủ sóng của

vệ tinh.Vì thế, kiểm soát việc bảo mật là cần thiết để tránh sự xâm nhập trái phép thông tin

 Sự nhiễu trong không khí như sấm và chớp ảnh hưởng tới

việc truyền bằng băng tần Ku của vệ tinh Do đó khi thời tiết xấu, việc truyền bằng băng tần C được sử dụng

PHƯƠNG TIỆN TRUYỀN DỮ LIỆU

5. Cáp quang – Fibal optical

 Là những sợi dây thủy tinh hay nhựa mỏng bằng sợi tóc

có thể được dùng như phương tiện truyền dữ liệu giống với dây đồng hay cáp đồng trục

 Cáp quang truyền tín hiệu ánh sáng thay vì tín hiệu điện,

vì ánh sáng di chuyển nhanh hơn rất nhiều so với tín

hiệu điện, cáp quang có thể truyền tín hiệu với tốc độ rất cao so với dây đồng và cáp đồng trục và không xảy ra việc mất mát tín hiệu khi truyền xa

 Cáp quang làm từ nhựa, thủy tinh hoặc silic Cáp quang nhựa kém hiệu quả nhất nhưng rẻ và khá dày Cáp

quang bằng thủy tinh hay silic nhỏ và mỏng hơn nhiều,

vì thế khá thích hợp với các kênh dung lượng cao

PHƯƠNG TIỆN TRUYỀN DỮ LIỆU

 Lớp phủ bảo vệ ngoài làm bằng nhựa

PHƯƠNG TIỆN TRUYỀN DỮ LIỆU

5. Cáp quang

Ưu điểm:

 Độ rộng băng tần lớn

 Chi phí thấp

 Gỉam nhiễu điện từ

 Kích thước nhỏ và trọng lượng khả quan

 Bảo mật

 An toàn và cách điện

 Truyền các tín hiệu số và analog

PHƯƠNG TIỆN TRUYỀN DỮ LIỆU

5. Cáp quang

Khuyết điểm:

 Cáp quang dễ vỡ khi uốn cong đột ngột Chỉ có thể uốn cong nó thành những góc có bán kính tối thiểu vài inch Điều này đặt ra vấn đề về điều kiện vật lý khi lắp cáp quang

 Việc nối cáp quang thẳng hàng không dễ và đơn giản như dây đồng xoắn đôi hay cáp đồng trục Nó đòi hỏi một công cụ đặc biệt để làm

PHƯƠNG TIỆN TRUYỀN DỮ LIỆU

 Dữ liệu được truyền từ nơi này đến nơi khác bằng tín

hiệu số hay analog (tương tự, tương đồng)

 Trong tín hiệu analog, chỉ số truyền thay đổi theo một

dãy liên tục giống như âm thanh ánh sáng hay sóng vô tuyến

 Biên độ của tín hiệu analog được đo bằng V và tần số

 Máy tính phát sinh dữ liệu ở dạng số trong khi các đường dây điện thoại dùng truyền dữ liệu trong mạng máy tính thường chỉ vận chuyển tín hiệu analog

 Khi dữ liệu số được chuyển thông qua các thiết bị analog, nó phải được chuyển thành dạng analog

 Kĩ thuật chuyển tín hiệu số thành dạng analog gọi là SỰ

ĐIỀU BIẾN(MODULATION)

 Ngược lại,chuyển tín hiệu analog thành dạng số tại các

thiết bị đích gọi là GIẢI ĐIỀU BIẾN(DEMODULATION)

TRUYỀN DỮ LIỆU SỐ VÀ ANALOG

Bộ điều giải (modems)

 Một tiến trình điều biến và giải điều biến (nghĩa là chuyển các tín hiệu số thành dạng analog và ngược lại) được thực hiện bởi một thiết bị đặc biệt gọi là modems

(modulation-demodulation)-bộ điều giải

TRUYỀN DỮ LIỆU SỐ VÀ ANALOG

Bộ điều giải (modems)

 Các tín hiệu số phát sinh tại các trạm được chuyển thành dạng analog bằng sự điều biến của bộ điều giải đặt gần trạm, tín hiệu analog truyền theo dây điện thọai

và được chuyển thành dạng số bằng sự giải biến của bộ điều giải đặt gần máy tính

 Những tín hiệu số này được máy tính xử lý Những tín hiệu số đã được xử lý lại được điều biến thành dạng analog và trả về đường dây điện thọai đến trạm nơi mà các tín hiệu analog được giải biến thành dạng số và hiển thị trên trạm

TRUYỀN DỮ LIỆU SỐ VÀ ANALOG

Bộ điều giải (modems)

TRUYỀN DỮ LIỆU SỐ VÀ ANALOG

Bộ điều giải (modems)

 Khi bạn muốn sử dụng bộ điều giải với máy tính để liên lạc với các máy tính khác thông qua đường dây điện thoại cần lưu ý các đặc điểm sau :

TRUYỀN KIỂU SỐ VÀ ANALOG

Telephone modem:

dùng để nối máy tính

với dây điện thoại

DSL(Digital subscriber

line) modem: dùng dây

điện thoại để kết nối tốc

độ cao trực tiếp (kết nối

1. Đường quay số (hay switched line):

 Người sử dụng máy tính muốn liên lạc với các máy tính

từ xa khác Hoạt động như cách gọi điện thoại

 Một mạch được thiết lập giữa hai máy tính qua hệ thống chuyển mạch của công ty điện thọai

 Modem gắn vào máy tính của người sử dụng và sau đó gửi và nhận dữ liệu qua đường dây điện thọai

 Trong trường hợp gọi điện thọai, chi phí dịch vụ truyền

dữ liệu trong trường hợp này phụ thuộc vào thời gian liên lạc và khoảng cách hai máy tính

DỊCH VỤ TRUYỀN DỮ LIỆU

2 Đuờng thuê bao:

 Là một đường dây điện thoại có khả năng kết nối hai máy tính trực tiếp và thường xuyên giữa hai máy tính

 Đường thuê bao dùng cho cả việc truyền dữ liệu lẫn âm thanh

 Chi phí đường thuê bao phụ thuộc vào dung lượng kênh (bps) và khoảng cách(airmile)

DỊCH VỤ TRUYỀN DỮ LIỆU

3 Intergraded services Digital Network (ISDN):

 Là hệ thống điện thọai cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu số hoàn toàn được thiết kế bởi công ty điện thoại và ca1cb nhà cung cấp dịch vụ toàn cầu như một sự thay thế cho

hệ thống điện thoại analog

 Người sử dụng ISDN không cần modem vì nó hỗ trợ

truyền kiểu số kể cả âm thanh Thời gian thiết lập cuộc gọi sẽ rất ngắn giữa hai thuê bao

 Liên lạc âm thanh trong hệ thống được mã hóa bằng

phương pháp điều biến xung áp tại 64 Kbps

DỊCH VỤ TRUYỀN DỮ LIỆU

3 Intergraded services Digital Network (ISDN):

 ISDN chia thành hai lọai:

◦ ISDN băng hẹp dựa trên luồng bit 64Kbps kết hợp với các

“thùng”dung lượng cao sử dụng phép chia thời gian cộng dồn ISDN băng hẹp không hỗ trợ các yêu cầu về dịch vụ truyền nhiều kiểu dữ liệu khác nhau, đặc biệt là các ứng dụng đa truyền thông

◦ ISDN băng rộng (B-ISDN) dùng sợi quang và phép chia thời

gian cộng dồn không đồng bộ Cho phép lấy tổng độ rộng băng tần có sẵn phân chia giữa các họat động đối lập theo một cách linh họat hơn rất nhiều

DỊCH VỤ TRUYỀN DỮ LIỆU

4 Value add Network (VAN):

 Một vài công ty chuyên về cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu được thêm vào

 Gía trị được thêm vào tính theo dịch vụ tiêu chuẩn của nhà cung cấp có thể bao gồm thư điện tử, dữ liệu mã hóa/giải mã

 Truy cập cơ sở dữ liệu thương mại và đổi mã cho sự truyền thông giữa các máy tính không tương thích nhau

 Các công ty này thường thuê các đường dây chuyên

dụng của common carriers cộng thêm giá trị để nâng cấp

chất lượng truyền thông và bán như các dịch vụ nâng cấp

DỊCH VỤ TRUYỀN DỮ LIỆU

1 Bộ đa nhiệm (multiplexer)

 Là phương pháp phân chia một

kênh vật lý thành các kênh luận lý

đa nhiệm để các tín hiệu độc lập

có thể đồng thời được truyền qua

nó, gọi là cộng dồn(multiplexing)

 Bộ đa nhiệm gộp nhiều đường

dây truyền thông dữ liệu hay các

tín hiệu và chuyển chúng thành

một đường dây truyền thông hay

một tín hiệu ở vị trí gửi

BỘ XỬ LÝ TRUYỀN THÔNG

1 Bộ đa nhiệm (multiplexer)

 Phương pháp cộng dồn giúp các phương tiện truyền đơn đồng thời truyền dữ liệu giữa nhiều bộ phận truyền và nhận khác nhau

 Có hai phương pháp cơ bản cho các kênh cộng dồn: cộng dồn phân tần (frequency-division multiplexing) và cộng dồn phân thời gian (time division multiplexing)

BỘ XỬ LÝ TRUYỀN THÔNG

 Trong FDM tín hiệu được chuyển phải ở dạng analog, theo đó tín hiệu số phải được chuyển thành dạng analog nếu chúng dùng FDM

BỘ XỬ LÝ TRUYỀN THÔNG

1. Cộng dồn phân tần(FDM):

BỘ XỬ LÝ TRUYỀN THÔNG

2. Cộng dồn phân thời gian (time division TDM):

multiplexing- Dùng khi tốc độ truyền của phương tiện luôn vượt quá tốc

độ yêu cầu cho tín hiệu số

 Trong TDM tổng thời gian có sẵn trong kênh được chia cho nhiều người dùng và mỗi người dùng của kênh được chia cho khoảng thời gian nhỏ khi người này truyền thông điệp

 Tại cuối giai đọan nhận, người dùng dùng bộ giải đa nhiệm(demultiplexer) chuyển các phần riêng lẻ kết hợp lại của thông điệp được gửi thành một thông điệp hoàn chỉnh

BỘ XỬ LÝ TRUYỀN THÔNG

2. Cộng dồn phân thời gian (time division

multiplexing-TDM):

 TDM cộng dồn các tín hiệu số hay analog, nó thích hợp với truyền dữ liệu dạng số hơn và cho việc truyền thông giữa các máy tính

 TDM hiệu quả hơn vì tạo ra nhiều phân kênh hơn

 Gía của modem tốc độ cao và bộ đa nhiệm khá đắt so với modem tốc độ thấp

 Phương pháp cộng dồn hiệu quả về chi phí nhưng không thực hiện được khi bị hư đường truyền

BỘ XỬ LÝ TRUYỀN THÔNG

2. Cộng dồn phân thời gian (time division TDM):

multiplexing-BỘ XỬ LÝ TRUYỀN THÔNG

2. Bộ tập trung (concentrator)

 Bộ tập trung làm nhiều chức năng như bộ đa nhiệm

 Nhưng bộ tập trung thực sự giảm số tín hiệu

 Số tín hiệu sau khi được tập trung lại trở thành ít hơn

 Sự thông minh này có được nhờ vi xử lý hay máy vi tính

Do đó bộ tập trung đơn giản là bộ đa nhiệm thông minh

BỘ XỬ LÝ TRUYỀN THÔNG

3. Bộ xử lý ngoại vi(front-end processor)

 Bộ xử lý ngọai vi được cài cùng một vị trí với máy chủ

 Mục đích là trút gánh nặng xử lý truyền thông cho máy

chủ và máy chủ được dành cho các ứng dụng và xử lý dữ liệu

 Nhiệm vụ của nó giống các trạm thông minh hay giống

một trợ lý của máy chủ

BỘ XỬ LÝ TRUYỀN THÔNG

Bộ xử lý Đầu - cuối

Máy tính Chính

Thông tin liên lạc từ xa đến các

trang web

Tất cả các giao tiếp

xử lý được thực hiện ở đây

Xử lý dữ liệu chính của công việc được thực hiện ở đây