Bài giảng Truyền số liệu mạng - Chương 1: Các phương tiện truyền dẫn và lớp vật lý

n Off à -15 : -3V
n On à > +3V : +15
n Tốc độ truyền < 20Kbps với khoảng cách < 15m
RS 232
Chương 1-93
RS 232
Odd Parity
Even Parity
No Parity
Chương 1-94
RS 232
Chương 1-95
RS 232
Chương 1-96
RS 232
Chương 1-97
n NULL Modem
RS 232
Chương 1-98
n NULL Modem
RS 232
Chương 1-99
n Tín hiệu cân bằng (balanced signal)
n Sự thay đổi các bit truyền dựa vào sự thay đổi điện áp trên cả
2 dây tín hiệu
n Bit 1 à + V và -V
n Bit 0 à -V và +V
n Ưu điểm: triệt nhiễu đồng pha (common-mode noise)
RS -422A / V.11
Chương 1-100
RS -485
n Cho phép giao tiếp đa điểm theo dạng bus. Số trạm slave có
thể lên đến 32 trạm.
n Khỏang cách tối đa 1200m với tốc độ 100kbps
n Khỏang cách 15m với tốc độ lên đến 10Mbps
Chương 1-101
RS -485
n Truyền bán song công khi sử dụng 2 dây và song công khi sử
dụng 4 dây.
Chương 1-102
RS -485
Chương 1-103
RS -485
n Tín hiệu:
n Truyền theo kiểu cân bằng trên hai dây A,B
n
Chương 1-104
RS -485
n Tín hiệu:
n Dư liệu:
n Bit 0 (Space): VB >VA
n Bit 1 (mark): VB<VA
n Điều khiển:
n OFF: VB >VA
n ON: VB<VA
n -7V < Điện áp trên mỗi dây A,B < 12V
n 1.5V < Điện áp sai lệch giữa 2 dây A,B< 5V
Chương 1-105
RS -485
n Tín hiệu:
Chương 1-106
RS -485
n Tín hiệu:
Chương 1-107
NỘI DUNG
n Truyền dẫn có dây (Wire Media)
n Truyền dẫn không dây (Wireless Media)
n Delay trong truyền dẫn và dung lượng kênh 
truyền
n Các chuẩn giao tiếp lớp vật lý : RS232, RS422, 
RS485
n Các kỹ thuật mã đường truyền (line codes)
n Điều chế và giải điều chế số.
Chương 1-108
1.5 Mã đường dây
(Line Codes)
n NRZ (Non Return Zero)
n RZ (Return Zero)
n Biphas e
n AMI (Alternate Mark Invers ion)
n HDB3 (High Dens ity Bipolar 3)
n B8ZS (Bipolar With 8 Zeros S ubs titution)
Chương 1-109
1.5 Mã đường dây
(Line Codes)
n Các thông số cần quan tâm trong quá trình mã hoá đường 
dây :
n Phổ tín hiệu 
n Không có thành phần tần số cao giảm bớt băng thông 
tín hiệu 
n Không có thành phần DC cho phép ghép ac bằng 
biến thế, tạo sự cách ly tốt
n Thông tin đồng bộ (clocking)
n Đồng bộ giữa máy phát và máy thu
n Dùng clock ngoài
n Tạo cơ chế đồng bộ dựa trên tín hiệu 
Chương 1-110
1.5 Mã đường dây
(Line Codes)
n Phát hiện sai
n Có thể được xây dựng dựa vào mã hoá tín hiệu 
n Giao thoa tín hiệu và tính miễn nhiễu
n Một số mã tốt hơn các mã khác 
n Chi phí và độ phức tạp
n Tốc độ càng cao thì chi phí càng cao
n Một số mã cần tốc độ tín hiệu cao hơn tốc độ dữ liệu
Chương 1-111
1.5 Mã đường dây
(Line Codes)
n Các loại mã thường dùng
Chương 1-112
NRZ 
(Non Return Zero)
n NonReturn to Zero-Level (NRZ-L)
n Có 2 mức điện áp cho bit 0 và bit 1
n Điện áp hằng trong suốt thời gian bit, không trở về mức 
điện áp 0V 
n Thông thường thì điện áp âm cho bit 1 và áp dương cho bit 
0
Chương 1-113
NRZ 
(Non Return Zero)
n NonReturn to Zero Inverted
n Đảo dấu cho bit 1
n Điện áp hằng trong suốt thời gian bit, không trở về mức 
điện áp 0V
n Cạnh xung đánh dấu bit không có cạnh xung đánh dấu bit 
0
Chương 1-114
NRZ 
(Non Return Zero)
n Ưu và nhược của NRZ 
n Ưu
n Dễ dàng thực hiện
n Sử dụng băng thông tốt
n Nhược
n Có thành phần DC
n Thiếu khả năng đồng bộ
n Được sử dụng trong máy ghi từ
n Thường không được sử dụng cho truyền dẫn
Chương 1-115
RZ
(Return Zero)
n Mã RZ : 
n Dùng 3 mức điện áp +V,0,-V.
n Tín hiệu thay đổi trong khoảng 1 bit.
n Bit 1 thay đổi từ +V -> 0. 
n Bit 0 thay đổi từ –V->0
n Ưu : Đảm bảo Clock để đồng bộ bit tốt.
n Khuyết : Băng thông rộng.
0 1 0 0 0 1
Chương 1-116
Biphas e
n Mã Biphase
n Tín hiệu thay đổi điểm giữa mỗi bit nhưng không về 0.
n Manchester
n Luôn có sự thay đổi trạng thái tại vị trí giữa của chu 
kỳ bit.
n Bit 1 được mã hoá –V->+V
n Bit 0 được mã hoá +V->-V
Chương 1-117
Biphas e
n Manchester Vi sai 
n Tương tự như mã hoá Manchester, đảo mức tại 
điểm giữa của chu kỳ bit.
n Tuy nhiên sự thay đổi mức tín hiệu tại vị trí bắt đầu 
của chu kỳ bit chỉ xảy ra nếu bit đó là bit 0.
Chương 1-118
Biphas e
n Ưu, khuết điểm của mã mã Biphase
n Ưu điểm
n Đồng bộ ở cạnh xung giữa bit
n Không có thành phần DC
n Phát hiện sai : Khi có sự có mặt của cạnh xung không 
mong muốn
n Nhược điểm
n Ít nhất có 1 cạnh xung cho mỗi bit
n Tốc độ điều chế cực đại gấp 2 lần NRZ
n Cần băng thông rộng hơn
Chương 1-119
AMI
(Alternate Mark Invers ion)
n Mã AMI lưỡng cực
n Bit 0 được biểu diễn bởi mức 0V
n Bit 1 được biểu diễn bởi mức +V hoặc –V sao cho cực 
tính của các bit 1 gần nhau nhất luôn phiên thay đổi.
n Ưu điểm
n Không mất đồng bộ nếu có 1 chuỗi bit 1
n Không có tích luỹ thành phần DC
n Băng tần thấp
n Dễ phát hiện sai
n Khuyết điểm 
n Không đảm bảo đồng bộ bit nếu chuỗi bit 0 kéo dài.
Chương 1-120
AMI
(Alternate Mark Invers ion)
Chương 1-121
AMI
(Alternate Mark Invers ion)
n Pseudoternary
n Bit 1 được biểu diễn bởi không có tín hiệu trên đường 
truyền
n Bit 0 được biểu diễn bằng các thay đổi luân phiên xung 
dương và xung âm
n Không có ưu hay nhược so với AMI
Chương 1-122
AMI
(Alternate Mark Invers ion)
Chương 1-123
HDB3
( High Dens ity Bipolar 3 )
n Kiểu mã hoá này giống với kiểu mã hoá AMI ngoại trừ một 
đặc điểm là nếu trong chuỗi dữ liệu phát có 4 bit 0 liên tiếp 
thì sẽ đựơc mã hoá thành x00V. Với 
n X = 0 Nếu tổng số bit 1 giữa 2 mã V gần nhau nhất là số
lẻ.
n X= B Nếu tổng số bit 1 giữa 2 mã V gần nhau nhất là số
chẵn.
n ‘B’đảo cực so với bit 1 gần nhất trứơc nó (đúng luật mã 
AMI).
n ‘V’ (violation) được mã hoá cùng cực tính so với bit 1 
gần nhất trước ( vi phạm luật mã AMI)
Chương 1-124
HDB3
( High Dens ity Bipolar 3 )
Chương 1-125
HDB3
(Bipolar With 8 Zeros S ubs titution)
n Mã B8ZS
n Nếu trong chuỗi dữ liệu phát có 8 bit 0 liên tiếp thì sẽ 
đựơc mã hoá thành chuỗi bit là 000VB0VB. Trong đó:
n Lưu ý: Trong chuỗi bit phát sử dụng kiểu mã hoá này 
chỉ có tối đa 7 bit 0 liên tiếp.
Chương 1-126
Hạn chế cuả mã nhị phân đa mức
Chương 1-127
Hạn chế cuả mã nhị phân đa mức
n Không hiệu quả bằng NRZ
n Mỗi thành phần tín hiệu biểu diễn chỉ 1 bit
n Trong hệ thống 3 mức có thể biểu diễn log23=1.58bits
n Máy thu phải phân biệt được 3 mức tín hiệu 
n Cần công suất cao hơn 3dB với cùng xác suất lỗi bit
Chương 1-128
Hạn chế cuả mã nhị phân đa mức
Chương 1-129
Ví dụ
n Cho chuỗi dư liệu sau:
n 101000011100000000100001
n Vẽ mã đường truyền của các lọai mã sau RZ, NRZ, 
MANCHESTER, AMI, HDB3, B8ZS
Chương 1-130
NỘI DUNG
n Truyền dẫn có dây (Wire Media)
n Truyền dẫn không dây (Wireless Media)
n Delay trong truyền dẫn và dung lượng kênh 
truyền
n Các chuẩn giao tiếp lớp vật lý : RS232, RS422, 
RS485
n Các kỹ thuật mã đường truyền (line codes)
n Điều chế và giải điều chế số.
Chương 1-131
1.6 Kỹ thuật điều chế số
(Digital Modulation)
n AS K (Amplitude S hift Keying)
n FS K (Frequency S hift Keying)
n PS K (Phas e S hift Keying)
n QAM( Quadrature Amplitude Modulation)
Chương 1-132
AS K 
(Amplitude S hift Keying)
n Biểu thức tín hiệu ASK:
n Dạng sóng: 
( )ASK o ov t A A d t t( ) . ( ) .cos= + D w +Fé ùë û
Chương 1-133
AS K 
(Amplitude S hift Keying)
n Phương pháp điều chế: 
Điều chế cân 
bằng
D(t)
A0 coswt ASK
Chương 1-134
AS K 
(Amplitude S hift Keying)
n Phương pháp Giải điều chế
Chương 1-135
AS K 
(Amplitude S hift Keying)
n Phổ của ASK:
n Băng thông :
ASK o o ov t A t A d t t( ) cos( ) . ( ).cos( )= w + F + D w + F
b
b
B f
T
» =
2 2
fb: Tốc độ bit của luồng số
Chương 1-136
AS K 
(Amplitude S hift Keying)
n Đặc điểm:
n Phương pháp ASK có sơ đồ rất đơn giản, được sử dụng chủ
yếu trong kỹ thuật điện báo.
n Phổ cực tiểu của tín hiệu điều chế B cao hơn tốc độ truyền 
bit fb
n Hiệu suất truyền nhỏ hơn 1 (xác định bằng fb/ B<1).
n “Tốc độ Baud” được định nghĩa như tốc độ điều chế bằng 
tốc độ truyền fb
Chương 1-137
FS K 
(Frequency S hift Keying)
n Biểu thức tín hiệu FSK:
n Giả sử hai tần số sóng mang được chọn và tương ứng với 
chuỗi bit b(t) như sau:
n khi b(t) = Luận lý 1 (hoặc d(t) = +1)
n khi b(t) = Luận lý 0 (hoặc d(t) = –1)
BFSK S ov t P d t t( ) .cos ( ).= w + Dwé ùë û2
BFSK S H H S L Lv t P p t t P p t t( ) . ( ).cos . ( ).cos= w + w2 2
Chương 1-138
FS K 
(Frequency S hift Keying)
n Dạng sóng: 
Chương 1-139
FS K 
(Frequency S hift Keying)
n Phương pháp điều chế: 
Chương 1-140
FS K 
(Frequency S hift Keying)
n Phương pháp Giải điều chế
Giải điều chế FSK kiểu không kết hợp
(non-coherent) 
Giải điều chế FSK kiểu kết hợp
(coherent) 
Giải điều chế FSK dùng vòng khóa pha
(PLL) 
Chương 1-141
FS K 
(Frequency S hift Keying)
n Phổ của tín hiệu FSK
n Băng thông: 
b
b
B f
T
» =
44
Chương 1-142
FS K 
(Frequency S hift Keying)
n Đặc điểm:
n Phương pháp FSK có sơ đồ phức tạp hơn ASK, được sử
dụng chủ yếu trong modem truyền số liệu ( kiểu CCITT 
V21, CCITT V23, BELL 103, BELL 113, BELL 202) và
trong kỹ thuật radio số
n Sai số ít hơn phương pháp ASK
n Phổ cực tiểu của tín hiệu điều chế B cao hơn tốc độ truyền 
bit fb
n Hiệu suất truyền nhỏ hơn 1 (xác định bằng fb/ B<1).
n “Tốc độ Baud” được định nghĩa như tốc độ điều chế bằng 
tốc độ truyền fb