Mạng máy tính và hệ thống thông tin công nghệ chương 3

M¹ng m¸y tÝnh&

HÖ thèng th«ng tin c«ng nghiÖ

§µo §øc ThÞnhBM Kü thuËt ®o & THCN

M«i tr−êng truyÒn dÉn vµ chuÈn vËt lý

* Tæng quan: §Ó truyÒn d÷ liÖu nhÞ ph©n qua mét ®−êng d©y, c¸c bit nhÞ ph©n truyÒn ®i ph¶i ®−îc chuyÓn thµnh c¸c tÝn hiÖu ®iÖn. VÝ dô cã thÓ truyÒn mét bit nhÞ ph©n 1 b»ng c¸ch ®Æt lªn ®−êng d©y biªn ®é ®iÖn thÕ +V vµ truyÒn bit nhÞ ph©n 0 víi møc ®iÖn thÕ -V. Khi nhËn c¸c tÝn hiÖu ®iÖn nµy, thiÕt bÞ thu sÏ dÞch +V thµnh 1 vµ -V thµnh 0. Trong thùc tÕ, c¸c tÝn hiÖu ®iÖn ®−îc truyÒn ®i bÞ suy gi¶m vµ mÐo d¹ng bëi m«i tr−êng truyÒn, ®«i khi bé thu kh«ng thÓ ph©n t¸ch ®©u lµ tÝn hiÖu 1 vµ ®©u lµ tÝn hiÖu 0.

M«i tr−êng truyÒn dÉn vµ chuÈn vËt lý

M«i tr−êng truyÒn dÉn vµ chuÈn vËt lý

Møc ®é suy gi¶m vµ mÐo d¹ng chÞu ¶nh h−ëng nhiÒu nhÊt bëi:- Lo¹i m«i tr−êng truyÒn- Tèc ®é bit ®ang truyÒn- Cù ly gi÷a hai thiÕt bÞ truyÒn.V× sù suy gi¶m vµ mÐo d¹ng trong c¸c lo¹i m«i tr−êng truyÒn vµc¸c thµnh phÇn vËt lý kh¸c nhau lµ kh¸c nhau, nªn c¸c tiªu chuÈn quèc tÕ ®· ®−îc ®Þnh nghÜa cho giao tiÕp ®iÖn gi÷a hai chñng lo¹i thiÕt bÞ truyÒn d÷ liÖu.

M«i tr−êng truyÒn dÉn vµ chuÈn vËt lý

C¸c chuÈn nµy kh«ng chØ ®Þnh nghÜa c¸c møc tÝn hiÖu ®iÖn ®−îc dïng mµ cßn chØ ra c¸ch thøc ¸p dông vµ ý nghÜa cña bÊt kú tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn nµo cïng víi c¸c tiªu chuÈn ®−îc dïng t¹i giao tiÕp vËt lý.Trong hÇu hÕt c¸c tr−êng hîp chóng ta sÏxem xÐt lµ giao tiÕp cña mét m¸y tÝnh víi c¸c thµnh phÇn giao tiÕp truyÒn sè liÖu kh¸c nhau, nh−ng th−êng dïng thuËt ng÷'thiÕt bÞ ®Çu cuèi' DTE (Da ta Terminal Equipment) thay cho 'm¸y tÝnh', ®ã lµ ngô ý cho bÊt kú lo¹i thiÕt bÞ ®Çu cuèi nµo.

C¸p hai d©y kh«ng xo¾n

C¸p hai d©y kh«ng xo¾n

Mét ®−êng truyÒn 2 d©y kh«ng xo¾n lµ m«i tr−êng truyÒn dÉn ®¬n gi¶n nhÊt. Mçi d©y c¸ch ly víi d©y kia vµ c¶ hai xuyªn tù do (kh«ng xo¾n nhau) qua m«i tr−êng kh«ng khÝ. Lo¹i ®−êng d©y nµy thÝch hîp cho kÕt nèi hai thiÕt bÞ c¸ch xa nhau ®Õn 50m dïng tèc ®é bit nhá h¬n 19,2kbps. TÝn hiÖu th−êng lµ møc ®iÖn thÕ hay c−êng ®é dßng ®iÖn dùa vµo tham chiÕu ®iÖn thÕ ®Êt (Ground, kh«ng c©n b»ng) ®Æt lªn mét d©y trong khi ®iÖn thÕ ®Êt ®−îc ®Æt vµo d©y kia.

C¸p hai d©y kh«ng xo¾n

MÆc dï mét ®−êng hai d©y cã thÓ ®−îc dïng ®Ó nèi hai m¸y tÝnh mét c¸ch trùc tiÕp, nh−ng th−êng dïng nhÊt lµ cho kÕt nèi mét DTE ®Õn mét thiÕt bÞ kÕt nuèi m¹ch d÷ liÖu côc bé DCE (Data Communication Equipment), vÝ dô nh− Modem. C¸c kÕt nèi nh− vËy th−êng dïng d©y ®a ®−êng, c¸ch tæ chøc th«ng th−êng lµ c¸ch ly riªng mét d©y cho mçi tÝn hiÖu vµ mét d©y nèi ®Êt (Ground). Bé d©y hoµn chØnh ®−îc bäc trong mét c¸p nhiÒu lâi ®−îc b¶o vÖ hay d−íi d¹ng mét hép c¸p.

C¸p hai d©y kh«ng xo¾n

Víi lo¹i d©y nµy cÇn ph¶i cÈn thËn tr¸nh can nhiÔu gi÷a c¸c tÝn hiÖu ®iÖn trong c¸c d©y dÉn kÒ nhau trong cïng mét c¸p. HiÖn t−îng nµy gäi lµ nhiÔu xuyªn ©m. Ngoµi ra cÊu tróc kh«ng xo¾n khiÕn chóng dÔ bÞ th©m nhËp bëi c¸c tÝn hiÖu nhiÔu b¾t nguån tõ c¸c nguån tÝn hiÖu kh¸c do bøc x¹ ®iÖn tõ. C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng nµy ®ång thêi t¹o ra giíi h¹n vÒ cù ly còng nh− tèc ®étruyÒn.

C¸p hai d©y xo¾n

C¸p hai d©y xo¾n

Chóng ta cã thÓ lo¹i bá c¸c tÝn hiÖu nhiÔu b»ng c¸ch dïng c¸p xo¾n ®«i, trong ®ã mét cÆp d©y xo¾n l¹i víi nhau. Sù xÊp xØ c¸c ®−−êng d©y tham chiÕu ®Êt vµ d©y tÝn hiÖu cã ý nghÜa khi bÊt kútÝn hiÖu nhiÔu nµo th©m nhËp th× sÏ vµo c¶ hai d©y, ¶nh h−ëng cña chóng sÏ gi¶m ®i bëi sù triÖt lÉn nhau. H¬n n÷a, nÕu cã nhiÒu cÆp xo¾n trong cïng mét c¸p th× sù xo¾n cña mçi cÆp trong c¸p còng lµm gi¶m nhiÔu xuyªn ©m.

C¸p hai d©y xo¾n

C¸c ®−êng d©y xo¾n ®«i cïng víi m¹ch ph¸t vµ thu thÝch hîp lîi dông c¸c −u ®iÓm cã ®−îc tõ ph−¬ng ph¸p h×nh häc sÏ lµ®−êng truyÒn tèc ®é xÊp xØ 1 Mbps qua cù ly ng¾n (ng¾n h¬n l00m) vµ tèc ®é thÊp h¬n qua cù ly dµi h¬n. C¸c m¹ch thu ph¸t phøc t¹p cho phÐp tèc ®é cao h¬n qua cù ly dµi h¬n. C¸c ®−êng d©y nµy ®−îc gäi lµ c¸p xo¾n ®«i kh«ng b¶o vÖ UTP (Unshielded Twisted Pair), ®−îc dïng réng r·i trong m¹ng ®iÖn tho¹i vµ trong nhiÒu øng dông truyÒn sè liÖu. §èi víi c¸c cÆp xo¾n ®−îc b¶o vÖ STP (Shielded Twisted Pair), cã dïng thªm mét l−íi b¶o vÖ ®Ó gi¶m h¬n n÷a ¶nh h−ëng cña nhiÔu.

C¸p ®ång trôc

C¸p ®ång trôc

- C¸c yÕu tè giíi h¹n chÝnh ®èi víi c¸p xo¾n lµ kh¶ n¨ng truyÒn vµ hiÖn t−îng ®−îc gäi lµ 'hiÖu øng ngoµi da'. Khi tèc ®é bit truyÒn gia t¨ng, dßng ®iÖn ch¹y trªn ®−êng d©y cã khuynh h−íng chØ ch¹y trªn bÒ mÆt ngoµi cña d©y dÉn, do ®ã dïng rÊt Ýt phÇn d©y cã s½n. §iÒu nµy l¹i lµm t¨ng trë kh¸ng cña ®−êng d©y ®èi víi c¸c tÝn hiÖu cã tÇn sè cao, dÉn ®Õn suy hao lín ®èi víi tÝn hiÖu. - Ngoµi ra, víi tÇn sè cao th× n¨ng l−îng tÝn hiÖu bÞ tiªu hao nhiÒu do ¶nh h−ëng bøc x¹. C¸p ®ång trôc tèi thiÓu ®−îc hai ¶nh h−ëng trªn.

C¸p ®ång trôc

D©y tÝn hiÖu trung t©m ®−îc b¶o vÖ hiÖu qu¶ ®èi víi c¸c tÝn hiÖu xuyªn nhiÔu tõ ngoµi nhê l−íi d©y bao quanh bªn ngoµi ChØ suy hao l−îng tèi thiÓu do bøc x¹ ®iÖn tõ vµ hiÖu øng ngoµi da do cã líp d©y dÉn bao quanh. C¸p ®ång trôc cã thÓ dïng víi mét sè lo¹i tÝn hiÖu kh¸c nhau, nh−ng th«ng dông nhÊt lµ dïng cho tèc ®é 10 Mbps trªn cù ly vµi tr¨m mÐt, nÕu dïng ®iÒu chÕ tèt th× cã thÓ ®¹t ®−îc th«ng sè cao h¬n.

C¸p quang

C¸p quang

- MÆc dï cã nhiÒu c¶i tiÕn nh−ng c¸c lo¹i c¸p kim lo¹i vÉn bÞ giíi h¹n vÒ tèc ®é truyÒn dÉn. C¸p quang kh¸c xa víi c¸c lo¹i c¸p tr−íc ®©y, c¸p quang mang th«ng tin d−íi d¹ng c¸c chïm dao ®éng cña ¸nh s¸ng trong sîi thñy tinh. Sãng ¸nh s¸ng cã b¨ng th«ng réng h¬n sãng ®iÖn tõ, ®iÒu nµy cho phÐp c¸p quang ®¹t ®−îc tèc ®é truyÒn kh¸ cao lªn ®Õn hµng tr¨m Mbps. - Sãng ¸nh s¸ng còng "miÔn dÞch" ®èi víi c¸c nhiÔu ®iÖn tõ vµnhiÔu xuyªn ©m. C¸p quang còng cùc kú h÷u dông trong viÖc truyÒn c¸c tÝn hiÖu tèc ®é thÊp trong m«i tr−êng xuyªn nhiÔu nÆng vÝ dô nh− ®iÖn cao thÕ, chuyÓn m¹ch. - Ngoµi ra cßn dïng trong c¸c n¬i cã nhu cÇu b¶o mËt, v× rÊt khã m¾c xen rÏ (c©u trém) vÒ mÆt vËt lý.

C¸p quang

- Mét c¸p quang bao gåm mét sîi thñy tinh cho mçi tÝn hiÖu ®−îc truyÒn, ®−îc bäc bëi mét líp phñ b¶o vÖ ng¨n ngõa bÊt kúnguån s¸ng nµo tõ bªn ngoµi. TÝn hiÖu ¸nh s¸ng ph¸t ra bëi mét bé ph¸t quang, thiÕt bÞ nµy thùc hiÖn chuyÓn ®æi c¸c tÝn hiÖu ®iÖn th«ng th−êng tõ mét ®Çu cuèi d÷ liÖu thµnh tÝn hiÖu quang. Mét bé thu quang ®−îc dïng ®Ó chuyÓn ng−îc l¹i (tõ quang sang ®iÖn) t¹i m¸y thu. Th«ng th−êng bé ph¸t quang lµdiode ph¸t quang hay laser thùc hiÖn chuyÓn ®æi tÝn hiÖu ®iÖn thµnh tÝn hiÖu quang. C¸c bé thu dïng c¸c photodiode c¶m quang hay photo transistor.

C¸p quang

B¶n th©n sîi quang gåm hai phÇn: lâi thñy tinh vµ líp phñ thñy tinh cã hÖ sè khóc x¹ thÊp. ¸nh s¸ng lan truyÒn däc theo lâi thñy tinh theo mét trong ba c¸ch phô thuéc lo¹i vµ bÒ réng cña vËt liÖu lâi ®−îc dïng. ¸nh s¸ng cã thÓ truyÒn trªn c¸p theo ba chÕ ®é truyÒn:

C¸p quang

C¸p quang

Trong chÕ ®é ®a mo de khóc x¹ b−íc-multimode stepped index vËt liÖu phñ vµ lâi kh¸c nhau nh−ng hÖ s« khóc x¹ æn ®Þnh kh«ng thay ®æi. TÊt c¶ c¸c ¸nh s¸ng ph¸t ra bëi diode cã gãc ph¸t nhá h¬n gãc tíi h¹n ®−îc ph¶n x¹ t¹i giao tiÕp gi÷a líp phñ vµ lâi vµ lan truyÒn trong lâi Tïy vµo gãc ph¸t mµ ¸nh s¸ng sÏ mÊt mét l−îng thêi gian ®Ó lan truyÒn däc theo d©y. Do ®ã tÝn hiÖu nhËn ®−îc cã bÒ réng xung réng h¬n xung gèc.

C¸p quang

Sù ph©n t¸n cã thÓ ®−îc h¹n chÕ b»ng c¸ch dïng vËt liÖu lâi cã hÖ sè khóc x¹ thay ®æi hay ®a mode khóc x¹ t¨ng dÇn-multimode graded index, ¸nh s¸ng bÞ khóc x¹ mét l−îng lín khi di chuyÒn ra xa lâi. §iÒu nµy lµm hÑp bÒ réng xung cña tÝn hiÖu nhËn, nhê ®ã cho phÐp gia t¨ng tèc ®é bit.

C¸p quang

Mét c¶i tiÕn cao h¬n cã thÓ ®¹t ®−îc b»ng c¸ch gi¶m ®−êng kÝnh lâi ®Õn chiÒu dµi b−íc sãng ®¬n (3-10um) ®Ó tÊt c¶ c¸c ¸nh s¸ng ph¸t ra sÏ truyÒn theo mét h−íng däc èng dÉn sãng (sîi quang còng th−êng ®−îc gäi lµ èng dÉn sãng), vµ sîi quang dïng ph−¬ng ph¸p nµy gäi lµ sîi ®¬n mode -monomode fiber, nhê vËy bÒ réng xung nhËn ®−îc sÏ xÊp xØ bÒ réng xung gèc , nhê ®ã t¨ng ®−îc tèc ®é truyÒn.

TruyÒn qua vÖ tinh

- Sè liÖu còng cã thÓ ®−îc truyÒn b»ng c¸ch dïng sãng ®iÖn tõ qua kh«ng gian tù do nh− trong c¸c hÖ thèng th«ng tin vÖ tinh. -- Mét chïm sãng vi ba trùc x¹ trªn ®ã mang sè liÖu ®· ®−îc ®iÒu chÕ, ®−îc truyÒn ®Õn vÖ tinh tõ tr¹m mÆt ®Êt. Chïm sãng nµy ®−îc thu vµ ®−îc truyÒn l¹i ®Õn c¸c ®Ých x¸c ®Þnh tr−íc nhê mét m¹ch tÝch hîp th−êng ®−îc gäi lµ transponder. Mét vÖ tinh cã nhiÒu transponder, mçi transponder ®¶m tr¸ch mét b¨ng tÇn ®Æc biÖt. Mçi kªnh vÖ tinh th«ng th−êng ®Òu cã mét b¨ng th«ng cùc cao (500MHZ) vµ cã thÓ cung cÊp cho hµng tr¨m liªn kÕt tèc ®é cao th«ng qua kü thuËt ghÐp kªnh.

TruyÒn qua vÖ tinh

- C¸c vÖ tinh dïng cho môc ®Ých liªn l¹c th−êng thuéc d¹ng ®Þa tÜnh.QuÜ ®¹o cña vÖ tinh ®−îc chän sao cho ®−êng truyÒn th¼ng víi tr¹m thu ph¸t ë mÆt ®Êt, møc ®é chuÈn trùc cña chïm sãng truyÒn l¹i tõ vÖ tinh cã thÓ kh«ng cao ®Ó tÝn hiÖu cã thÓ ®−îc tiÕp nhËn trªn mét vïng réng lín, hoÆc cã thÓ héi tô tèt ®Ó chØthu ®−îc trªn mét vïng giíi h¹n. Trong tr−êng hîp thø hai tÝn hiÖu cã n¨ng l−îng lín cho phÐp dïng c¸c bé thu cã ®−êng kÝnh nhá h¬n th−êng gäi lµ ch¶o parabol, lµ c¸c ®Çu cuèi cã ®émë rÊt nhá hay VSAT (Very Small Aperture Terminal).

TruyÒn qua vÖ tinh

TruyÒn qua kªnh viba

C¸c liªn kÕt vi ba mÆt ®Êt ®−îc dïng réng r·i ®Ó thùc hiÖn c¸c liªn kÕt th«ng tin khi kh«ng thÓ hay qu¸ ®¾t tiÒn ®Ó thùc hiÖn mét m«i tr−êng truyÒn vËt lý. VÝ dô khi v−ît s«ng. sa m¹c, ®åi nói hiÓm trë .v.v. Khi chïm sãng vi ba trùc x¹ ®i xuyªn ngang m«i tr−êng khÝ quyÓn, nã cã thÓ bÞ nhiÔu bëi nhiÒu yÕu tè nh−®Þa h×nh vµ c¸c diÒu kiÖn thêi tiÕt bÊt lîi. Tuy nhiªn, liªn l¹c vi ba trùc x¹ xuyªn m«i tr−êng khÝ quyÓn cã thÓ dïng mét c¸ch tin cËy cho cù ly truyÒn dµi h¬n 50km.

TruyÒn v« tuyÕn tÇn sè thÊp.

- Sãng v« tuyÕn tÇn sè thÊp còng ®−îc dïng ®Ó thay thÕ c¸c liªn kÕt h÷u tuyÕn cã cù ly võa ph¶i th«ng qua c¸c bé thu ph¸t khu vùc. VÝ dô kÕt nèi mét sè lín c¸c m¸y tÝnh thu thËp sè liÖu bè trÝ trong mét vïng ®Õn mét m¸y tÝnh gi¸m s¸t sè liÖu tõ xa, hay kÕt nèi c¸c m¸y tÝnh trong mét thµnh phè ®Õn m¸y côc béhay ë xa.- SÏ rÊt tèn kÐm khi l¾p ®Æt c¸c c¸p dÉn h÷u tuyÕn cho c¸c øng dông nh− vËy Sãng v« tuyÕn th−êng ®−îc dïng ®Õ thùc hiÖn c¸c liªn kÕt kh«ng d©y gi÷a mét ®iÓm kÕt cuèi h÷u tuyÕn vµ c¸c m¸y tÝnh ph¸n t¸n. Mét tr¹m ph¸t v« tuyÕn ®−îc gäi lµ tr¹m c¬b¶n (base station) ®−îc ®Æt t¹i ®iÓm kÕt cuèi h÷u tuyÕn.

TruyÒn v« tuyÕn tÇn sè thÊp.

- CÇn nhiÒu tr¹m c¬ b¶n cho c¸c øng dông yªu cÇu ph¹m vi réng vµ mËt ®é ph©n bè user cao. Ph¹m vi bao phñ cña mçi tr¹m c¬ b¶n lµ giíi h¹n, do sù giíi h¹n nguån ph¸t cua nã, nã chØ ®ñ kªnh ®Ó hç trî cho toµn bé t¶i trong ph¹m vi ®ã.- Ph¹m vi réng h¬n cã thÓ ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch tæ chøc ®a tr¹m theo cÊu tróc tÕ bµo (cell). Trong thùc tÕ, kÝch th−íc cña måi tÕ bµo thay ®æi vµ ®−îc x¸c ®Þnh bëi c¸c yÕu tè nh− mËt ®é®Çu cuèi vµ ®Þa h×nh côc bé. Mçi tr¹m c¬ b¸n dïng mét d¶i tÇn kh¸c víi tr¹m kÕ. Tuy nhiªn, v× vïng phñ cña mçi tr¹m cã giíi h¹n nªn cã thÓ dïng l¹i b¨ng tÇn cña nã cho c¸c phÇn kh¸c cña m¹ng.

TruyÒn v« tuyÕn tÇn sè thÊp.

- C¸c tr¹m c¬ b¶n ®−îc kÕt nèi thµnh m¹ng h÷u tuyÕn. Th«ng th−êng, tèc ®é sè liÖu cña mçi m¸y tÝnh trong mét tÕ bµo (cell) ®¹t ®−îc vµi chôc kbps. D¹ng tè chøc t−¬ng tù cã thÓ ®−îc dïng trong mét tßa cao èc ®Ó cung cÊp c¸c liªn kÕt kh«ng d©y cho thiÕt bÞ m¸y tÝnh trong mçi phßng.

TruyÒn v« tuyÕn tÇn sè thÊp.

C¸c hiÖn t−îng ¶nh h−ëng ®Õn tÝn hiÖu trªn ®−êng truyÒn

* Suy hao: - Khi mét tÝn hiÖu lan truyÒn theo d©y dÉn th× biªn ®é cña nã sÏbÞ gi¶m xuèng vµ ng−êi ta gäi lµ sù suy hao cña tÝn hiÖu. - Th«ng th−êng møc ®é suy gi¶m cho phÐp ®−îc qui ®Þnh trªn chiÒu dµi c¸p dÉn ®Ó ®¶m b¶o r»ng hÖ thèng nhËn cã thÓ ph¸t hiÖn vµ dÞch ®−îc tÝn hiÖu ë m¸y thu. - NÕu tr−êng hîp c¸p qu¸ dµi th× cã mét hay nhiÒu bé khuÕch ®¹i (hay cßn gäi lµ repeater) ®−îc thªm vµo tõng kho¶ng däc theo c¸p nh»m tiÕp nhËn vµ t¸i sinh tÝn hiÖu.

C¸c hiÖn t−îng ¶nh h−ëng ®Õn tÝn hiÖu trªn ®−êng truyÒn

- Sù suy gi¶m tÝn hiÖu gia t¨ng theo mét hµm cña tÇn sè, trong khi ®o tÝn hiÖu l¹i bao gåm mét vµi tÇn v× vËy tÝn hiÖu sÏ bÞ biÕn d¹ng do c¸c thµnh phÇn suy hao kh¸c nhau. §Ó kh¾c phôc vÊn ®Ò nµy, c¸c bé khuÕch ®¹i ®−îc thiÕt kÕ sao cho khuÕch ®¹i c¸c tÝn hiÖu cã tÇn sè kh¸c nhau víi hÖ sè khuÕch ®¹i kh¸c nhau. Ngoµi ra cßn cã thiÕt bÞ c©n chØnh gäi lµ equalizer ®−îc dïng ®Ó c©n b»ng sù suy hao trong mét b¨ng tÇn x¸c ®Þnh.- Sù suy hao vµ sù khuÕch ®¹i ®−îc ®¸nh gi¸ vµ ®o l−êng b»ng ®¬n vÞ decibels (dB).

dB = 10 log10 P1/P2 (dB).

C¸c hiÖn t−îng ¶nh h−ëng ®Õn tÝn hiÖu trªn ®−êng truyÒn

* B¨ng th«ng cña ®−êng truyÒn: - BÊt kú mét kªnh hay ®−êng truyÒn nµo: c¸p xo¾n, c¸p ®«ng trôc, radio ®Òu cã mét b¨ng th«ng x¸c ®Þnh liªn hÖ víi nã, b¨ng th«ng chØ ra c¸c thµnh phÇn tÇn sè nµo cña tÝn hiÖu sÏ ®−îc truyÒn qua kªnh mµ kh«ng bÞ suy gi¶m qu¸ nhiÒu. - B¨ng th«ng B = fmax - fmin- C«ng thøc Nyquist x¸c ®Þnh tèc ®é tèi ®a cña kªnh trong tr−êng hîp kh«ng nhiÔu víi b¨ng th«ng cña kªnh nh− sau:

MTR = 2 B log2 M (bps)B - B¨ng th«ng kªnh tÝnh b»ng Hz.M - Sè møc trªn mét phÇn tö tÝn hiÖu.MTR ( Max Transfer Rate) - TÝn b»ng bps

C¸c hiÖn t−îng ¶nh h−ëng ®Õn tÝn hiÖu trªn ®−êng truyÒn

* BiÕn d¹ng xung do trÔ: - Tèc ®é lan truyÒn cña mét tÝn hiÖu thuÇn nhÊt däc theo mét ®−êng truyÒn thay ®æi tïy tÇn sè. - Khi truyÒn mét tÝn hiÖu sè, nã cã thÓ ph©n tÝch ra thµnh mét lo¹t c¸c thµnh phÇn cã tÇn sè kh¸c nhau (ph©n tÝch Furier) c¸c thµnh phÇn tÇn sè kh¸c nhau t¹o nªn nã sÏ ®Õn m¸y thu víi ®étrÔ pha kh¸c nhau, dÉn ®Õn biÕn d¹ng do trÔ cña tÝn hiÖu t¹i m¸y thu. - Sù biÕn d¹ng sÏ gia t¨ng khi tèc ®« bit t¨ng. Khi c¸c thµnh phÇn cã tÇn sè kh¸c nhau cña tÝn hiÖu giao thoa víi nhau ng−êi ta gäi ®ã lµ hiÖn t−îng tù giao thoa. - MÐo do trÔ g©y khã nh¨n cho viÖc lÊy mÉu tÝn hiÖu.

C¸c hiÖn t−îng ¶nh h−ëng ®Õn tÝn hiÖu trªn ®−êng truyÒn

* Sù can nhiÔu (t¹p ©m-noise): - Mét th«ng sè quan träng cña ®−êng truyÒn lµ tØ sè gi÷a tÝn hiÖu vµ t¹p ©m - ng−êi ta gäi lµ SNR - ®−îc ®o b»ng dB.

SNR= 10log10(S/N) (dB)S - C«ng suÊt tÝn hiÖu tÝnh b»ng W.N - C«ng suÊt t¹p ©m tÝnh b»ng W.

C¸c hiÖn t−îng ¶nh h−ëng ®Õn tÝn hiÖu trªn ®−êng truyÒn

- Râ rµng nÕu tØ sè SNR cao th× chÊt l−îng tÝn hiÖu thu cao, SNR thÊp th× chÊt l−îng tÝn hiÖu thu thÊp.- Tèc ®é truyÒn tèi ®a cña kªnh cã liªn hÖ chÆt chÏ víi tØ sèSNR vµ ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc Shannon-Harley:

MTR = B log2(1+S/N) (bps)B - b¨ng th«ng tÝnh b»ng HzS - c«ng suÊt tÝn hiÖu tÝnh b»ng W.N - C«ng suÊt ån tÝnh b»ng W.

C¸c chuÈn vËt lý

TruyÒn d÷ liÖu nåi tiÕp, kh«ng ®ång bé lµ ph−¬ng ph¸p ®−îc södông chñ yÕu trong viÖc kÕt nèi c¸c DTE vµ DCE còng nh−trong hÖ thèng m¹ng c«ng nghiÖp. Víi ph−¬ng ph¸p nµy, c¸c bit ®−îc truyÒn tõ bªn göi tíi bªn nhËn mét c¸ch tuÇn tù trªn cïng mét ®−êng truyÒn. Còng chÝnh v× kh«ng cã mét ®−êng d©y riªng biÖt mang tÝn hiÖu nhÞp, nªn viÖc ®ång bé hãa thuéc tr¸ch nhiÖm do bªn göi vµ bªn nhËn tháa thuËn trªn c¬ së mét giao thøc truyÒn th«ng. VËy ta cÇn ph¶i cã chuÈn vËt lý cho phÇn thu vµ ph¸t.

RS-232

- RS-232 (t−¬ng øng víi chuÈn ch©u ©u lµ CCITT V.24) lóc ®Çu ®−îc x©y dùng phôc vô chñ yÕu trong viÖc ghÐp nèi ®iÓm-®iÓm gi÷a hai thiÕt bÞ ®Çu cuèi , gi÷a m¸y tÝnh vµ m¸y in, hoÆc gi÷a mét thiÕt bÞ ®Çu cuèi vµ vµ mét thiÕt bÞ truyÒn d÷ liÖu.

- MÆc dï tÝnh n¨ng h¹n chÕ, RS-232 lµ mét trong c¸c chuÈn tÝn hiÖu cã tõ l©u nhÊt, v× thÕ ®−îc sö dông rÊt réng r·i. Ngµy nay, mçi m¸y tÝnh c¸ nh©n ®Òu cã mét vµi cæng RS-232 (cæng COM), cã thÓ sö dông tù do ®Ó nèi víi c¸c thiÕt bÞ ngo¹i vi hoÆc víi c¸c m¸y tÝnh kh¸c. NhiÒu thiÕt bÞ c«ng nghiÖp còng tÝch hîp cæng RS-232 phôc vô lËp tr×nh hoÆc tham sè hãa.

RS-232

RS-232

+ §Æc tÝnh ®iÖn häc:- RS-232 sö dông ph−¬ng thøc truyÒn kh«ng ®èi xøng, tøc lµ sö dông tÝn hiÖu ®iÖn ¸p chªnh lÖch gi÷a mét d©y dÉn vµ ®Êt.- Møc ®iÖn ¸p logic ®−îc ®Þnh nghÜa -3V÷ -25V møc logic "1" vµ +3V÷+25V møc logic "0".- Tèc ®é truyÒn dÉn tèi ®a phô thuéc vµo chiÒu dµi d©y dÉn. §a sè c¸c hÖ thèng hiÖn nay chØ hç trî tíi tèc ®é 19.2 kbps- ChiÒu dµi cho phÐp 15m ( 50 feet). - TruyÒn sè liÖu Full-duplex sö dông 3 d©y: TxD, RxD, GND.- C¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn dïng ®Ó b¾t tay (Handshaking) phÇn cøng lµ: RTS, CTS, DSR, DTR. Møc logic:+3V÷ +25V -> "1" vµ <0V -> "0".

RS-232

- TruyÒn kh«ng ®ång bé, cÊu tróc mét khung truyÒn bao gåm: 1 start bit, 7-8 data bit, 1- 0 parity bit, 1-1,5-2 stop bit.

(GÇn ®©y, sù tiÕn bé trong vi m¹ch ®· gãp phÇn n©ng cao tèc ®é cña cæng RS-232 lªn nhiÒu lÇn so víi tèc ®é 19,2kbps. HiÖn nay ®· cã nh÷ng m¹ch thu ph¸t ®¹t tèc ®é 460kbd vµ h¬n n÷a, tuy nhiªn tèc ®é truyÒn dÉn thùc tÕ lín h¬n 1 15.2 kbd theo chuÈn RS-232 trong mét hÖ thèng lµm viÖc dùa vµo ng¾t lµ mét ®iÒu khã cã thÓ thùc hiÖn).

RS-232

+ Giao diÖn c¬ häc:ChuÈn RS-232 qui ®Þnh ba lo¹i gi¾c c¾m RS-232 lµ DB-9, DB-25 vµ ALT-A, trong ®ã hai lo¹i ®Çu ®−îc sö dông réng r·i h¬n.

RS-232

RS-232

RS-232

RXD (receive Data): §−êng nhËn d÷ liÖu.TXD (Transmit Data): §−êng göi d÷ liÖu.DTR (Data Terminal Ready): B¸o DTE s½n sµng .Ch©n DTR th−êng ë tr¹ng th¸i ON khi thiÕt bÞ ®Çu cuèi s½n sµng thiÕt lËp kªnh truyÒn th«ng (tù ®éng quay sè hay tù ®éng tr¶ lêi). DTR ëtr¹ng th¸i OFF chØ khi thiÕt bÞ ®Çu cuèi kh«ng muèn DCE cña nã chÊp nhËn lêi gäi tõ xa.DSR (Data Set Ready): B¸o DCE s½n sµng, ë chÕ ®é tr¶ lêi, 1 tone tr¶ lêi vµ DSR ON sau 2 gi©y khi Modem nhÊc m¸y.DCD (Data Carrier Detect): TÝn hiÖu nµy tÝch cùc khi Modem nhËn ®−îc tÝn hiÖu tõ tr¹m tõ xa vµ nã duy tr× trong suèt qu¸tr×nh liªn kÕt.

RS-232

RTS (Request To Send): §−êng RTS kiÓm so¸t chiÒu truyÒn d÷liÖu. Khi mét tr¹m cÇn göi d÷ liÖu, nã ®ãng m¹ch RTS sang ON ®Ó b¸o hiÖu víi modem cña nã.CTS (Clear To Send): Khi CTS chuyÓn sang ON, Modem x¸c nhËn lµ DTE cã thÓ truyÒn sè liÖu. Qu¸ tr×nh ng−îc l¹i nÕu ®æi chiÒu truyÒn sè liÖuRI (Ring Indicator): Khi modem nhËn ®−îc tÝn hiÖu chu«ng, RI chuyÓn ON/OFF mét c¸ch tuÇn tù víi chu«ng ®iÖn tho¹i ®Ó b¸o hiÖu cho tr¹m ®Çu cuèi. TÝn hiÖu nµy chØ thÞ r»ng mét modem xa yªu cÇu thiÕt lËp liªn kÕt dial-up.

RS-232

+ C¸c h¹n chÕ khi øng dông RS-232 trong CN:- Giao diÖn th«ng tin P-P h¹n chÕ khi kÕt nèi 1 vµi thiÕt bÞ th«ng minh víi nhau.- Kho¶ng c¸ch 15 mÐt lµ qu¸ ng¾n cho phÇn lín c¸c øng dông trong CN- Tèc ®é 19,2 kbps lµ thÊp cho nhiÒu øng dông.- Møc ®iÖn ¸p kh«ng thùc sù t−¬ng thÝch víi chuÈn nguån thiÕt bÞ c«ng nghiÖp.

RS-422

§©y lµ chuÈn th«ng tin ®èi xøng sö dông mét cÆp d©y (A-B) cho mçi tÝn hiÖu, nhê vËy mµ nã cã thÓ gi¶m ®−îc nhiÔu, hËn chÕ tèi ®a c¸c vÊn ®Ò do sù thay ®æi ®iÖn thÕ ®Êt g©y ra, nã phï hîp víi c¸c øng dông truyÒn ë tèc ®é cao, kho¶ng c¸ch truyÒn xa.- Kho¶ng c¸ch truyÒn tèi ®a 1200m.- Tèc ®é truyÒn tèi ®a 10 Mbps.- Cã 1 bé ph¸t vµ 10 bé thu trªn mét ®−êng truyÒn.- Møc Logic: -2V ÷ -6V -> "1",

+2V ÷ +6V ->"0"

RS-422

RS-422

- ChuÈn RS-422 lµ sù sai kh¸c ± 5V gi÷a hai d©y do vËy cã thÓdïng nguån cung cÊp ®¬n 5V cho bé ph¸t.- TruyÒn ë chÕ ®é Full-duplex sö dông 5 d©y.- §iÓm cuèi cña ®−êng truyÒn RS-422 cã mét trë kh¸ng ®Ó c©n b»ng víi trë kh¸ng cña ®−êng d©y. Gi¸ trÞ th−êng dïng lµZ0=120Ω.

RS-485

ChuÈn RS-485 t−¬ng tù nh− RS-422 nh−ng nã cã sè bé thu ph¸t trªn mét ®−êng truyÒn nhiÒu h¬n. C¸c ®Æ ®iÓm chÝnh cña RS-485 nh− sau:- Kho¶ng c¸ch truyÒn tèi ®a 1200m.- Tèc ®é truyÒn tèi ®a 10 Mbps.- Cã 32 bé ph¸t vµ 32 bé thu trªn mét ®−êng truyÒn.- Møc Logic: -1.5V ÷ -6V -> "1",

+1.5V ÷ +6V ->"0"

RS-485

RS-485

- ChuÈn RS-485 lµ sù sai kh¸c ± 5V gi÷a hai d©y do vËy cã thÓdïng nguån cung cÊp ®¬n 5V cho bé ph¸t.- TruyÒn ë chÕ ®é Full-duplex sö dông 5 d©y.- TruyÒn ë chÕ ®é Half-duplex sö dông 3 d©y.- Bé ph¸t cña RS-485 cã thÓ ho¹t ®éng ë 3 tr¹ng th¸i: møc logic "1", møc logic "0" vµ tr¹ng th¸i cao trë (cã thÓ hiÓu nh− tr¹ng th¸i cÊm vµ ®−îc ®iÒu khiÓn b»ng mét ch©n tÝn hiÖu). - Cã 32 bé ph¸t trªn mét ®−êng truyÒn nh−ng t¹i mét thêi ®iÓm chØ cã mét c¸i ho¹t ®éng.

RS-485

- C¸c nót m¹ng ph¶i ®−îc ®¸nh ®Þa chØ vµ ph¶i cã mét giao thøc ®iÒu khiÓn truy nhËp ®−êng truyÒn. C¸c ®Çu ra ph¶i cã m¹ch h¹n dßng ®Ó tr¸nh háng hãc khi cã xung ®ét x¶y ra.- §iÓm cuèi cña ®−êng truyÒn RS-485 cã mét trë kh¸ng ®Ó c©n b»ng víi trë kh¸ng cña ®−êng d©y. Gi¸ trÞ th−êng dïng lµZ0=100-120Ω.- §Ó t¨ng kho¶ng c¸ch truyÒn vµ sè tr¹m ta cÇn ph¶i dïng c¸c bé Repeater.

MBP (IEC 1158-2):(Manchester Coded, Bus-powered)

§©y lµ mét kü thuËt truyÒn dÉn ®−îc ®−a ra trong chuÈn IEC 1158-2 cò nh»m vµo c¸c øng dông ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh trong c«ng nghiÖp chÒ biÕn nh− läc dÇu, hãa chÊt, n¬i cã yªu cÇu nghiªm ngÆt vÒ an toµn ch¸y næ vµ nguån cung cÊp cho c¸c thiÕt bÞ tr−êng. - MBP sö dông m· Manchester, cho phÐp ®ång t¶i nguån trªn ®−êng bus, chÕ ®é truyÒn ®ång bé vµ tèc ®é truyÒn 31,25 kbit/s. - VÒ mÆt tÝn hiÖu, thùc ch¾t MBP còng sö dông ph−¬ng thøc truyÒn ®èi xøng, víi c¸p ®«i d©y xo¾n vµ trë ®Çu cuèi lµ 100Ω. - Møc ®iÖn ¸p tèi ®a ®−îc qui ®Þnh n»m trong kho¶ng 0,75-1V.

MBP (IEC 1158-2):(Manchester Coded, Bus-powered)

C¸c nguyªn t¾c ®¶m b¶o an toµn cho viÖc truyÒn dÉn trong m«i tr−êng dÔ ch¸y næ ®−îc ®−a ra:- Mét ®o¹n m¹ng chØ ®−îc phÐp cã mét bé nguån cung cÊp ®iÖn.- Trong tr¹ng th¸i b×nh th−êng, mçi thiÕt bÞ tr−êng tiªu hao mét dßng c¬ së cè ®Þnh (> l0 mA) .- Mçi thiÕt bÞ tr−êng ho¹t ®éng nh− mét bé tiªu hao dßng bÞ ®éng.- Mçi ®Çu d©y ®−îc kÕt thóc b»ng mét trë ®¼u cuèi bÞ ®éng.

20mA Curent-loop

- Mét d¹ng tÝn hiÖu kh¸c cã thÓ chän bªn c¹nh RS-232 lµ giao tiÕp vßng 20mA. Tªn cña giao tiÕp nµy ngô ý r»ng dïng tÝn hiÖu lµ dßng ®iÖn thay cho ®iÖn ¸p. MÆc dï kh«ng më réng tèc ®énh−ng nã t¨ng kho¶ng c¸ch vËt lý gi÷a hai thiÕt bÞ th«ng tin. - Ho¹t ®éng chÝnh lµ tr¹ng th¸i cña chuyÓn m¹ch ®−îc ®iÒu khiªn bëi luång bit d÷ liÖu truyÒn: chuyÓn m¹ch ®ãng t−¬ng øng víi bit 1, do ®ã cho dßng 20ma qua, vµ ng−îc l¹i chuyÓn m¹ch më cho bit 0, do ®ã kh«ng cho dßng 20ma qua. T¹i ®Çu thu dßng diÖn ®−îc ph¸t hiÖn bëi m¹ch c¶m biÕn dßng vµ c¸c tÝn hiÖu nhÞ ph©n ®−îc t¸i t¹o l¹i. Giao tiÕp nµy lo¹i bá nhiÔu tèt h¬n so víi giao tiÕp ®iÒu khiÓn b»ng ®iÖn ¸p, phï hîp víi ®−êng d©y dµi (®Õn lkm), nh−ng tèc ®é võa ph¶i.

20mA Curent-loop

TruyÒn kh«ng ®èi xøng

- Mét tÝn hiÖu chØ cã mét d©y truyÒn tÝn hiÖu ®iÖn ¸p so víi d©y ®Êt.- D©y ®Êt chung cho nhiÒu tÝn hiÖu kh¸c nhau v× vËy ®ßi hái cã trë kh¸ng nhá.- Khi truyÒn ë kho¶ng c¸ch xa kh«ng cã chung ®iÖn thÕ ®Êt.

TruyÒn ®èi xøng

- Sö dông mét cÆp d©y cho mét tÝn hiÖu.- TriÖt tiªu ®−îc sù ¶nh h−ëng cña nhiÔu.- Tr¸nh ®−îc sù sai kh¸c ®iÖn thÒ ®Êt.- ThÝch hîp cho tr−êng hîp truyÒn ë tèc ®é cao, kh¶ng c¸ch xa vµ trong m«i tr−êng cã nhiÔu lín.

C¸c tiªu chuÈn m· ho¸ ®−êng truyÒn

- TÇn sè cña tÝn hiÖu.- Th«ng tin ®ång bé ho¸.- TriÖt tiªu dßng mét chiÒu.- BÒn v÷ng víi nhiÔu vµ cã kh¶ n¨ng nhËn biÕt lçi.

NRZ,RZ

- NRZ (Non-return To Zero), RZ ( Return to Zero) lµ mét trong nh÷ng ph−¬ng ph¸p ®−îc sö dông phæ biÕn nhÊt trong c¸c hÖthèng. - NRZ vµ RZ ®Òu lµ c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ biªn ®é xung. - NRZ møc bit "0" vµ "1" ®−îc m· hãa víi hai møc biªn ®é tÝn hiÖu kh¸c nhau, møc tÝn hiÖu nµy kh«ng thay ®æi trong suèt chu kú bit T (mét nhÞp bus). C¸i tªn NRZ ®−îc sö dông, bëi møc tÝn hiÖu kh«ng quay trë vÒ kh«ng sau mçi nhÞp. C¸c kh¶ n¨ng thÓhiÖn hai møc cã thÓ lµ:- §Êt vµ ®iÖn ¸p d−¬ng - §iÖn ¸p ©m vµ ®Êt- §iÖn ¸p ©m vµ ®iÖn ¸p d−¬ng cïng gi¸ trÞ (tÝn hiÖu l−ìng cùc)

NRZ,RZ

- Mét trong nh÷ng −u ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p NRZ lµ tÝn hiÖu cã tÇn sè th−êng thÊp h¬n nhiÒu so víi tÇn sè nhÞp bus. - Ph−¬ng ph¸p nµy kh«ng thÝch hîp cho viÖc ®ång bé hãa, bëi mét d·y bit "0" hoÆc "1" liªn tôc kh«ng lµm thay ®æi møc tÝn hiÖu. - TÝn hiÖu kh«ng ®−îc triÖt tiªu dßng mét chiÒu ngay c¶ khi södông tÝn hiÖu l−ìng cùc, nªn kh«ng cã kh¶ n¨ng ®ång t¶i nguån.

NRZ,RZ

- Ph−¬ng ph¸p RZ (Return to Zero) còng m· hãa bÝt "0" vµ "1" víi hai møc tÝn hiÖu kh¸c nhau gièng nh− ë NRZ. Tuy nhiªn, nh− c¸i tªn cña nã hµm ý møc tÝn hiÖu cao chØ tån t¹i trong nöa ®Çu cña chu kú bit T, sau ®ã quay trë l¹i "0". - TÇn sè cao nhÊt cña tÝn hiÖu chÝnh b»ng tÇn sè nhÞp bus. - Gièng nh− NRZ, tÝn hiÖu m· RZ kh«ng mang th«ng tin ®ång bé hãa, kh«ng cã kh¶ n¨ng ®ång t¶i nguån.

NRZ,RZ

Manchester

- M· Manchester vµ c¸c d¹ng dÉn xuÊt cña nã kh«ng nh÷ng ®−îc sö dông rÊt réng r·i trong truyÒn th«ng c«ng nghiÖp, mµcßn phæ biÕn trong c¸c hÖ thèng truyÒn d÷ liÖu kh¸c.- Thùc chÊt, ®©y lµ mét trong c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ pha xung, tham sè th«ng tin ®−îc thÓ hiÖn qua c¸c s−ên xung. BÝt "1" ®−îc m· hãa b»ng s−ên lªn, bit "0" b»ng s−ên xuèng cña xung ë gi÷a chu kú bit T, hoÆc ng−îc l¹i (Manchester-II).

Manchester

- §Æc ®iÓm cña tÝn hiÖu lµ cã tÇn sè t−¬ng ®−¬ng víi tÇn sè nhÞp bus, c¸c xung cña nã cã thÓ sö dông trong viÖc ®ång bé hãa gi÷a bªn göi vµ bªn nhËn. - Sö dông tÝn hiÖu l−ìng cùc, dßng mét chiÒu sÏ bÞ triÖt tiªu. Do ®ã ph−¬ng ph¸p nµy thÝch hîp víi c¸c øng dông ®ßi hái kh¶n¨ng ®ång t¶i nguån. - Mét ®iÓm ®¸ng chó ý n÷a lµ do sö dông s−ên xung, m·Manchester rÊt bÒn v÷ng ®èi víi nhiÔu bªn ngoµi. Nh−ng ng−îc l¹i, nhiÔu x¹ cña tÝn hiÖu còng t−¬ng ®åi lín bëi tÇn sè cao.

Manchester

FSK

- Trong ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ dÞch tÇn sè FSK (Frequency Shift Keying), hai tÇn sè kh¸c nhau ®−îc dïng ®Ó m· hãa c¸c tr¹ng th¸i logic "0" vµ "1". - §©y chÝnh lµ ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ tÇn sè tÝn hiÖu mang, hay truyÒn t¶i d¶i mang. - TÝn hiÖu cã d¹ng h×nh sin, c¸c tÇn sè cã thÓ b»ng hoÆc lµ béi sè tÇn sè nhÞp bus nªn cã thÓ dïng ®Ó ®ång bé nhÞp. - −u ®iÓm tiÕp theo cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ ®é bÒn v÷ng ®èi víi t¸c ®éng cña nhiÔu.

FSK

- Nhê tÝnh chÊt ®iÒu hßa cña tÝn hiÖu mµ dßng mét chiÒu ®−îc triÖt tiªu, nªn cã thÓ sö dông chÝnh ®−êng truyÒn ®Ò ®ång t¶i nguån nu«i c¸c thiÕt bÞ kÕt nèi m¹ng. - Nh−îc ®iÓm cña FSK lµ tÇn sè tÝn hiÖu t−¬ng ®èi cao. §iÒu nµy mét mÆt dÉn ®Õn kh¶ n¨ng g©y nhiÔu m¹nh ®èi víi bªn ngoµi vµ mÆt kh¸c h¹n chÕ viÖc t¨ng tèc ®é truyÒn. Thùc tÕ, ph−¬ng ph¸p nµy chØ ®−îc sö dông cho c¸c hÖ thèng cã tèc ®étruyÒn t−¬ng ®èi thÊp.

FSK

C¸c nguyªn nh©n g©y ra lçi

- C¸c hiÖn t−îng tÜnh.

- ån nhiÖt.

- C¸c hiÖn t−îng ngÉu nhiªn

C¸c ®Þnh nghÜa

+ TØ lÖ bit lçi: TØ lÖ bit lçi p lµ th−íc ®o ®Æc tr−ng cho ®é nhiÔu cña kªnh truyÒn dÉn, ®−îc tÝnh b»ng tØ lÖ gi÷a sè bit bÞ lçi trªn tæng sè bit ®−îc truyÒn ®i. Nãi mét c¸ch kh¸c, tØ lÖ bit lçi chÝnh lµ x¸c suÊt mét bit truyÒn ®i bÞ lçi. L−u ý r»ng, tØ lÖ bit lçi xÊu nhÊt kh«ng ph¶i lµ 1, mµ lµ 0,5. Trong tr−êng hîp p = 1 tøc lµbÊt cø bit nµo truyÒn ®i còng bÞ sai lÖch, ta chØ viÖc ®¶o c¸c bit ®Ó kh«i phôc l¹i d÷ liÖu. Khi p = 0,5 tøc x¸c suÊt cø hai bit truyÒn ®i l¹i cã mét bit bÞ lçi th× ®−êng truyÒn nµy hoµn toµn kh«ng sö dông ®−îc, bëi theo lý thuyÕt th«ng tin th× kh«ng thÓcã mét ph−¬ng ph¸p b¶o toµn d÷ liÖu nµo cã thÓ ¸p dông tin cËy, cã hiÖu qu¶. Trong kü thuËt, p = 10-4 lµ mét gi¸ trÞ th−êng chÊp nhËn ®−îc. Mét ®−êng truyÒn cã tØ lÖ bit lçi nh− vËy cã thÓthùc hiÖn ®−îc t−¬ng ®èi dÔ dµng.

C¸c ®Þnh nghÜa

+ TØ lÖ lçi cßn l¹i: TØ lÖ lçi cßn l¹i R lµ th«ng sè ®Æc tr−ng cho ®étin cËy d÷ liÖu cña mét hÖ thèng truyÒn th«ng, sau khi d· thùc hiÖn c¸c biÖn ph¸p b¶o toµn kÓ c¶ truyÒn l¹i trong tr−êng hîp ph¸t hiÖn ra lçi. TØ lÖ lçi cßn l¹i ®−îc tÝnh b»ng tØ lÖ gi÷a sè bøc ®iÖn cßn bÞ lçi kh«ng ph¸t hiÖn ®−îc trªn tång sè bøc ®iÖn ®·®−îc truyÒn. §−¬ng nhiªn, gi¸ trÞ nµy kh«ng nh÷ng phô thuéc vµo tØ lÖ bit lçi vµ ph−¬ng ph¸p b¶o toµn d÷ liÖu mµ cßn phô thuéc vµo chiÒu dµi trung b×nh cña c¸c bøc ®iÖn. Mét bøc ®iÖn cµng dµi th× x¸c suÊt lçi cµng lín.

C¸c ®Þnh nghÜa

+ Thêi gian trung b×nh gi÷a hai lÇn lçi: TØ lÖ lçi cßn l¹i lµ mét th«ng sè t−¬ng ®èi khã h×nh dung, v× vËy trong thùc tÕ ng−êi ta hay xÐt tíi thêi gian trung b×nh gi÷a hai lÇn lçi TMTBF (MTBF = Mean Time Between Failures). Th«ng sè nµy cã liªn quan chÆt chÏ tíi gi¸ trÞ tØ lÖ lçi cßn l¹i:

TMTBF = n/( v * R )Víi n lµ chiÒu dµi bøc ®iÖn tÝnh b»ng bit vµ v lµ tèc ®é truyÒn tÝnh b»ng bit/s. Gi¶ sö mét bøc ®iÖn cã chiÒu dµi n = 100 bit ®−îc truyÒn liªn tôc víi tèc ®é 1200 bit/s, quan hÖ gi÷a tØ lÖ bit lçi vµ thêi gian trung b×nh gi÷a hai lÇn lçi sÏ ®−îc thÓ hiÖn nh− sau:R TMTBF:10-6 1 ngµy10-10 26 n¨m10-14 260 000 n¨m

C¸c ®Þnh nghÜa

+ Kho¶ng c¸ch Hamming (Hamming Distance, HD): Kho¶ng c¸ch Hamming (gäi theo nhµ khoa häc Mü R.W. Hamming) lµth«ng sè ®Æc tr−ng cho ®é bÒn v÷ng cña mét m· d÷ liÖu, hay nãi c¸ch kh¸c chÝnh lµ kh¶ n¨ng ph¸t hiÖn lçi cña mét ph−¬ng ph¸p b¶o toµn d÷ liÖu HD cã gi¸ trÞ b»ng sè l−îng bÝt lçi tèi thiÓu mµ kh«ng ®¶m b¶o ch¾c ch¾n ph¸t hiÖn ®−îc trong mét bøc ®iÖn. NÕu trong mét bøc ®iÖn chØ cã thÓ ph¸t hiÖn mét c¸ch ch¾c ch¾n k bit bÞ lçi, th× HD = k+ 1 . VÝ dô, nÕu mét lçi duy nhÊt cã thÓ ph¸t hiÖn ®−îc mét c¸ch ch¾c ch¾n (nh− trong ph−¬ng ph¸p dïng parity bit 1 chiÒu), th× kho¶ng c¸ch Hamming lµ 2. §©y lµ gi¸ trÞ tèi thiÓu mµ mét ph−¬ng ph¸p truyÒn ®ßi hái. C¸c hÖ thèng bus tr−êng th«ng dông th−êng cã kho¶ng c¸ch Hamming lµ 4, c¸c hÖ th«ng ®¹t ®é tin cËy rÊt cao víi HD = 6.

C¸c ®Þnh nghÜa

+ HiÖu suÊt truyÒn d÷ liÖu: HiÖu suÊt truyÒn d÷ liÖu E lµ mét th«ng sè ®Æc tr−ng cho viÖc sö dông hiÖu qu¶ c¸c bøc ®iÖn phôc vô chøc n¨ng b¶o toµn d÷ liÖu, ®−îc tÝnh b»ng tØ lÖ sè bit mang th«ng tin nguån (bit d÷ liÖu kh«ng bÞ lçi trªn toµn bé sè bit ®−îc truyÒn. Ta cã:E = m ( l-p)n/nm - Sè l−îng bit d÷ liÖu trong mçi bøc ®iÖnn - ChiÒu dµi bøc ®iÖnp - TØ lÖ bit lçi

Ph¸t hiÖn vµ söa lçi

PhÇn lín c¸c ph−¬ng ph¸p ph¸t hiÖn lçi lµc«ng thªm vµo b¶n tin c¸c bit võa gióp ®ÓbiÓu diÔn b¶n tin võa ®Ó ph¸t hiÖn lçi.

Ph¸t hiÖn vµ söa lçi

Cã hai c¸ch söa lçi cho b¶n tin:+ Söa lçi cã ph¶n håi: Bé thu sÏ ph©n tÝch vµ ph¸t hiÖn ra c¸c lçi cã trong b¶n tin ®−îc göi ®i tõ bé truyÒn. §· ®−îc ®Þnh nghÜa ë trong giao thøc, bé thu sÏ yªu cÇu bé ph¸t göi l¹i b¶n tin. PhÇn lín c¸c giao thøc m¹ng m¸y tÝnh vµ c«ng nghiÖp sö dông c¸ch nµy.+ Söa lçi kh«ng cã ph¶n håi: Trong ph−¬ng ph¸p nµy bé thu kh«ng chØ ph¸t hiÖn ra lçi cã ë trong b¶n tin mµ nã cßn phôc håi l¹i b¶n tin ®óng tõ c¸c th«ng tin söa lçi ®i kÌm theo. C¸ch nµy th−êng ®−îc sö dông khi truyÒn ë kho¶ng c¸ch lín trong kh«ng gian, ë ®©y thêi gian ®ßi hái cho viÖc truyÒn l¹i b¶n tin lµ qu¸lín, hay trong hÖ truyÒn th«ng tin theo mét chiÒu (ph¸t thanh, truyÒn h×nh).

KiÓm tra ch½n lÎ ký tù

- Tr−íc khi truyÒn ®i mét ký tù, bªn ph¸t sÏ c¨n cø vµo møc ®élµ ch½n (EVEN) hay lÎ (ODD) ®Ó tÝnh to¸n mét bit c«ng thªm vµo ký tù.LÎ ( ODD): sè bit "1" trong ký tù lµ lÎ.Ch½n (EVEN): sè bit "1" trong ký tù lµ ch½n.- Ph−¬ng ph¸p nµy cung cÊp hiÖu qu¶ ph¸t hiÖn lçi thÊp ( HD=2), khi cã 2 bit cïng thay ®æi gi¸ trÞ th× kh«ng ph¸t hiÖn ®−îc. - Ph−¬ng ph¸p nµy phï hîp trong tr−êng hîp ®¬n gi¶n, gi¸thµnh thùc hiÖn thÊp, cho phÐp kiÓm tra nhanh ®éc hÝnh x¸c cña d÷ liÖu, dÔ dµng tÝnh nhÈm ®Ó kiÓm tra.

KiÓm tra ch½n lÎ ký tù

- MÆc dï cã nhiÒu h¹n chÕ, nh−ng nã vÉn ®−îc dïng trong c¸c øng dông kh«ng ®ßi hái cao nh− truyÒn gi÷a m¸y tÝnh vµ m¸y in, hay trong c¸c øng dông mµ c¸c thiÕt bÞ ®Æt gÇn nhau vµtrong m«i tr−êng cã ®é ån thÊp. - KiÓm tra ch½n lÎ ph¸t hiÖn ®−îc 60% lçi.

KiÓm tra ch½n lÎ ký tù

KiÓm tra ch½n lÎ ký tù

KiÓm tra khèi

- KiÓm tra ch½n lÎ khèi:( BCC-Block Check Character ; LRC-Longitudinal Redundancy

Check)Trong c¸ch kiÓm tra khèi b¶n tin c¸c ký tù ®−îc xem nh− lµm¶ng bit hai chiÒu. Mét bit ch½n lÎ ®−îc g¾n thªm cho mçi ký tù. Sau mét sè l−îng ®· ®Þnh tr−íc c¸c ký tù, 1ký tù mµ nã thùc hiÖn viÖc kiÓm tra ch½n lÎ cña cét sÏ ®−îc truyÒn. MÆc dï tèt h¬n nh−ng ph−¬ng ph¸p nµy còng kh«ng ph¸t hiÖn hÕt lçi.(PP nµy cã HD=4).

KiÓm tra khèi

KiÓm tra khèi

- LÊy Check-sum to¸n häc: Nã ®¬n gi¶n lµ lÊy tæng cña tÊt c¶ c¸c ký tù trong khèi. Nã cung cÊp kh¶n¨ng kiÓm tra tèt h¬n nh−ng ®ßi hái thªm hai byte khi truyÒn.

KiÓm tra CRC

- Ph−¬ng ph¸p cã tªn nh− vËy do c¸c bit trong mét b¶n tin ®−îc dÞch chuyÓn quay vßng qua mét thanh ghi. Nã còng cßn ®−îc gäi lµ ph−¬ng ph¸p m· ®a thøc (polynomial code) v× cã sö dông kh¸i niÖm ®a thøc ®¹i sè quen thuéc.- Mét x©u bit bÊt kú ®−îc xem ®−îc xem nh− lµ mét tËp hîp c¸c hÖ sè (0 vµ 1) cña mét ®a thøc ®¹i sè. NÕu x©u bit gåm k bits th×®a thøc t−¬ng øng sÏ cã bËc k-1, gåm k sè h¹ng tõ x0 ®Õn xk-1.

KiÓm tra CRC

- §Ó t×m tËp bits kiÓm tra (®−îc gäi lµ checksum) thÝch hîp ®ÓghÐp vµo s©u bit cÇn truyÒn ®i sao cho bªn nhËn cã thÓ kiÓm so¸t ®−îclçi, t− t−ëng cña ph−¬ng ph¸p CRC lµ:- Chän tr−íc mét ®a thøc ( gäi lµ ®a thøc sinh - Generator polynomial) G(x) víi hÖ sè cao nhÊt vµ thÊp nhÊt b»ng 1.- Checksum ®−îc t×m tho¶ m·n ®iÒu kiÖn: ®a thøc t−¬ng øng víi s©u ghÐp ( Gèc vµ checksum) ph¶i chia hÕt (Modulo 2) cho G(x).- Khi nhËn tin ®Ó kiÓm so¸t lçi, lÊy ®a thøc t−¬ng øng víi s©u bit nhËn ®−îc chia cho G(x). NÕu chia kh«ng hÕt th× kh¼ng ®Þnh lµ®· cã lçi. NÕu chia hÕt th× ch−a thÓ kh¼ng ®Þnh lµ ®óng.

KiÓm tra CRC

KiÓm tra CRC

KiÓm tra CRC

HiÖn nay cã mét sè ®a thøc sinh chuÈn:CRC - 12 = x12 + x11 + x3 + x2 + x + 1CRC - 16 = x16 + x15 + x2 + 1CRC - CCITT = x16 + x12 + x5 + 1CRC-32= x32+x26+x23+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1

KiÓm tra CRC

Ph−¬ng ph¸p nµy cã hiÖu qu¶ ph¸t hiÖ lçi tèt. Víi CRC-16 vµCRC-CCITT nh− sau:- Lçi 1 bit :100%.- Lçi 2 bit: 100%.- Lçi lÎ bit: 100%.- Khèi lçi <16 bit: 100%.- Khèi lçi >16 bit: 99,9969%- C¸c lçi kh¸c: 99,9984%

KiÓm tra CRC

KiÓm tra CRC