Bài giảng Truyền số liệu - Chương 2: Giao tiếp vật lý và môi trường truyền dữ liệu (Phần 1)

Môn Học
TRUYỀN SỐ LIỆU
BÀI GIẢNG CHƯƠNG 2
GIAO TIẾP VẬT LÝ VÀ MÔI TRƯỜNG 
TRUYỀN DỮ LIỆU
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG
KHOA ĐIỆN TỬ - TIN HỌC
NỘI DUNG 
2.1 Các loại tín hiệu
2.2 Sự suy giảm và biến dạng tín hiệu
2.3 Môi trường truyền dẫn
2.4 Môi trường truyền dẫn có hướng
2.5 Môi trường truyền dẫn không dây
2.6 Các chuẩn giao tiếp vật lý
NỘI DUNG 
2.1 Các loại tín hiệu
2.2 Sự suy giảm và biến dạng tín hiệu
2.3 Môi trường truyền dẫn
2.4 Môi trường truyền dẫn có hướng
2.5 Môi trường truyền dẫn không dây
2.6 Các chuẩn giao tiếp vật lý
CÁC LOẠI TÍN HIỆU
 DTE: tạo ra dữ liệu và chuyển đến DCE
 DCE: chuyển tín hiệu thành các format thích hợp cho quá trình
truyền
 EIA (Electronic Industries Alliance) và ITU-T (International
Telecommunication Union – Telecommunication Standard
Sector) đã phát triển nhiều chuẩn cho giao diện DTE và DCE
CÁC LOẠI TÍN HIỆU
 Tín hiệu dùng theo chuẩn V.28
 Tín hiệu dòng 20 mA
 Tín hiệu dùng theo chuẩn RS-422A/V.11
 Các tín hiệu truyền trên cáp đồng trục
 Các tín hiệu cáp quang
 Các tín hiệu vệ tinh và vô tuyến
TÍN HIỆU DÙNG THEO CHUẨN V.28
+V
-V
+V
-V
+V
-V
+V
-V
1 = - V; 0 = +V
1 > 2.0V
0 < 0.8V
Tín hieäu noái ñaát
Ñöôøng baûo veä noái ñaát
Thieât bò nguoàn Thieât bò ñích
Phaùt
PhaùtThu
Thu
V = 3 ñeán 15v
TÍN HIỆU DÙNG THEO CHUẨN V.28
 Sử dụng trên cáp song hành
 Khoảng cách truyền có thể đạt 15 m
 Tốc độ truyền có thể đạt 20 Kbps
Bit 1 → ˂ -3Vdc
Bit 0 → ˃ +3Vdc
TÍN HIEÄU V.28 TREÂN CAÙP 
SONG HAØNHComputer A Computer B
AP
Phaân heä TSL
AP
Phaân heä TSL
Lieân keát qua maïng PSTN söû duïng Modem
Modem ModemPSTN
Tín hieäu V.28
Line ñieän thoai coá ñònh
VÍ DUÏ TÍN HIEÄU TREÂN CAÙP 
SONG HAØNH
Lieân keát Computer vôùi Modem
TÍN HIỆU DÒNG 20mA
 Tín hiệu là dòng điện thay cho điện áp
 Trạng thái chuyển mạch được điều khiển bởi
luồng bit dữ liệu truyền
Bit 1 → dòng 20 mA đi qua: chuyển mạch đóng
Bit 0 → không có dòng 20 mA đi qua: chuyển mạch
mở
 Tại đầu thu dòng điện được phát hiện bởi các
mạch cảm biến dòng
TÍN HIEÄU DOØNG 20 mA
 Khoaûng caùch truyeàn xa hôn V.28, coù theå ñaït 1Km
 Khaû naêng choáng nhieãu toát hôn V.28
 Söû duïng treân caùp song haønh
Thieât bò nguoàn Thieât bò ñích
Phaùt
PhaùtThu
Thu
TÍN HIEÄU RS-422A/V.11
 Khoaûng caùch truyeàn toái ña 1300m
 Toác ñoä truyeàn toái ña: 10 Megabaud
 Söû duïng treân caùp xoaén ñoâi
TÍN HIỆU DÙNG THEO CHUẨN RS-422A / 
V.11 
 Sự thay đổi các bit truyền dựa vào sự thay
đổi điện áp trên cả 2 dây tín hiệu
Bit 1 → +V và -V
Bit 0 → -V và +V
 Cự ly 10m tốc độ 10Mbps
 Cự ly 1 km tốc độ 100Kbps
CÁC TÍN HIỆU TRUYỀN TRÊNCÁP 
ĐỒNG TRỤC
 Băng thông có thể lên đến 350 MHz hoặc
cao hơn
 Chế độ truyền dẫn tín hiệu
Truyền dẫn tín hiệu dãi nền (Baseband mode)
Truyền dẫn tín hiệu băng rộng (Broadband mode)
 Baseband mode
Sử dụng toàn bộ băng thông (bandwidth) để truyền
luồng bit tốc độ cao (10 Mbps)
 Broadband mode
Băng thông sẵn có được chia thành một số các kênh có
tốc độ nhỏ hơn
CÁC TÍN HIỆU TRUYỀN TRÊNCÁP 
ĐỒNG TRỤC
CÁC TÍN HIỆU CÁP QUANG
 Sử dụng mã hóa lưỡng cực
 Dựa trên nguyên tắc chuyển đổi tín hiệu điện
sang 3 mức tín hiệu quang 0, 0.5Pmax và Pmax
 Module truyền chuyển các mức điện áp điện áp
nhị phân bên trong sang tín hiệu quang 3 mức
đặt lên cáp nhờ bộ nối và led tốc độ cao
 Tại bộ thu, cáp được kết nối với bộ nối đặc biệt
đi đến diode thu quang tốc độ cao ngụ trong
module thu. Module này chuyển đổi tín hiệu tạo
ra bởi diode quang tỉ lệ với mức ánh sáng thành
các mức điện áp bên trong tương ứng với mức 1
và mức 0
Sô ñoà truyeàn tín hieäu treân caùp sôïi quang
TÍN HIEÄU TREÂN CAÙP SÔÏI 
QUANG
Tín hieäu quang ñöôïc phaùt ñi
TÍN HIEÄU TREÂN CAÙP SÔÏI 
QUANG
 Caùc keânh voâ tuyeán söû duïng kyõ thuaät gheùp keânh 
theo taàn soá FDM.
 Tín hieäu baêng taàn cô sôû trong moãi keânh söû duïng 
TDM ñoàng boä.
+ Truy nhaäp ngaãu nhieân (random access),
TÍN HIEÄU VOÂ TUYEÁN VAØ VEÄ 
TINH
 Caùc phöông phaùp ñieàu khieån truy nhaäp:
+ Truy nhaäp theo aán ñònh tröôùc (fixed 
assignment), vaø
+ Truy nhaäp theo yeâu caàu (Demand assignment).
NỘI DUNG 
2.1 Các loại tín hiệu
2.2 Sự suy giảm và biến dạng tín hiệu
2.3 Môi trường truyền dẫn
2.4 Môi trường truyền dẫn có hướng
2.5 Môi trường truyền dẫn không dây
2.6 Các chuẩn giao tiếp vật lý
SỰ SUY GIẢM TÍN HiỆU
(Signal Attenuation)
Một tín hiệu lan truyền dọc dây dẫn, biên độ
của nó giảm xuống → tín hiệu bị suy giảm
 Nếu cáp quá dài thì có các bộ khuếch đại lặp
(repeater) được chèn vào từng khoảng dọc
theo cáp → tái sinh tín hiệu
BĂNG THÔNG BỊ GIỚI HẠN
 Bất kỳ một kênh truyền hay đường truyền
nào cũng có một băng thông xác định
 Khi truyền tín hiệu qua kênh thông tin chỉ
những thành phần tần số trong dãy thông sẽ
nhận được bởi máy thu
SỰ BIẾN DẠNG DO TRỄ PHA 
 Tốc độ lan truyền của tín hiệu dọc theo
đường truyền thay đổi tùy theo tần số
 Khi truyền một tín hiệu số có các thành phần
tần số khác nhau → nó sẽ đến máy thu với
độ trễ pha khác nhau → biến dạng tín hiệu
do trễ tại máy thu
 Tốc độ bit tăng → sự biến dạng tăng
SỰ CAN NHIỄU (TẠP ÂM)
 Khi không có tín hiệu, một kênh truyền được
xem là lý tưởng nếu mức điện thế trên đó là
zero
 Thực tế có những tác động ngẫu nhiên làm
cho mức điện thế này khác zero dù không có
tín hiệu nào trên đường truyền
Mức tín hiệu này gọi là mức nhiễu đường
dây (line noise)
SỰ CAN NHIỄU (TẠP ÂM)
 Tỉ số năng lượng trung bình của một tín hiệu
thu được S so với năng lượng của mức nhiễu
đường dây N được gọi là tỉ số tín hiệu trên
nhiễu SNR (Signal to Noise Ratio)
 SNRdB=10 log10 (S/N) (dB)
 SNR càng cao → chất lượng tín hiệu càng
cao
DUNG LƯỢNG ĐƯỜNG TRUYỀN
 Tín hiệu trên đường truyền thường bị ảnh hưởng bởi các nhân
tố sau: suy hao (attennuation), méo (distortion) và nhiễu
(noise)
 Trong môi trường lý tưởng, theo Nyquist, dung lượng kênh
truyền là
 Trong môi trường thực tế theo Claude Shannon, dung lượng
kênh truyền là
 Trong đó
 B: băng thông kênh truyền
 M: số mức điện áp
 S/N: tỉ số tín hiệu trên nhiễu
 C : dung lượng kênh truyền (tốc độ bit cực đại cho phép truyền không bị
lỗi)
DUNG LƯỢNG ĐƯỜNG TRUYỀN
 Ví dụ: Tính tốc độ bit truyền tối đa trên
đường dây điện thoại thông thường, biết
rằng băng tần của đường dây điện thoại từ
300-3400 Hz. Tín hiệu truyền trên đường
truyền là tín hiệu dãy nền với 2 mức
a. Trong trường hợp đường truyền lý tưởng
b. Trong trường hợp đường truyền có
S/N=35dB