Giáo trình Kỹ thuật truyền số liệu - Chương I: Thông tin và sự trao đổi thông tin

;
1 1 1 1 1 0
D 
1 0 1 1 1 1
¹ 
1 1 1 1 1 1
Bảng 1.2 Mã BCD 
1.2.4 Mã ASCII (mã no5 của CCITT)
Sự không đầy đủ của loại mã 6 cột làm cho người ta nghĩ đến loại mã giàu hơn có thể biểu diễn được những ký tự cần thiết như: ký tự điều khiển hoặc chữ lớn, chữ nhỏ chẳng hạn.
Năm 1963, phương án đầu tiên được đưa ra từ Mỹ và người ta nhận biết với tên ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Tổ chức tiêu chuẩn thế giới chấp nhận loại mã này và cho phép sử dụng rộng rãi và gọi là mã no5 của CCITT.
Mã ASCII sử dụng 7 cột (7 bit) có thể biểu diễn 128 ký tự. Tất nhiên nó gồm thêm một cột để kiểm tra chẳn lẻ. Bảng 1.3 chỉ cho ta các tổ hợp của mã ASCII.
Người ta dùng 2 cột đầu tiên để mã hóa những ký tự điều khiển. Ý nghĩa của các ký tự điều khiển được ta sẽ làm quen sau.
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
b7
b6
b5
b4
b3
b2
b1
0
1
2
3
4
5
6
7
0
0
0
0
0
NUL
(TC7)DLE
SP
0
àƒ 
P
` 
p
0
0
0
1
1
(TC1)SOH
DC1
!
1
A
Q
a
q
0
0
1
0
2
(TC2)STX
DC2
"„ 
2
B
R
b
r
0
0
1
1
3
(TC3)ETX
DC3
£ ‚ 
3
C
S
c
s
0
1
0
0
4
(TC4)EOT
DC4
$ ‚ 
4
D
T
d
t
0
1
0
1
5
(TC5)ENQ
(TC8)NAK
%
5
E
U
e
u
0
1
1
0
6
(TC6)ACK
(TC9)SYN
&
6
F
V
f
v
0
1
1
1
7
BEL
(TC10)ETB
'„ 
7
G
W
g
w
1
0
0
0
8
FE0(BS)
CAN
(
8
H
X
h
x
1
0
0
1
9
FE1 (HT)
EM
)
9
I
Y
i
y
1
0
1
0
10
FE2(LF)
SUB
*
:
J
Z
j
z
1
0
1
1
11
FE3(VT)
ESC
+
;
K
° ƒ 
k
éƒ 
1
1
0
0
12
FE4(FF)
IS4(FS)
,
<
L
ç ƒ 
l
ùƒ 
1
1
0
1
13
FE5(CR)
IS3(GS)
-
=
M
§ƒ 
m
èƒ 
1
1
1
0
14
SO
IS2(RS)
.
>
N
^„ 
n
– 
1
1
1
1
15
SI
IS1(US)
/
?
O
-
o
DEL
Bảng 1.3 Mã CCITT n05 
1.2.5 Mã EBCDIC
Một loại mã khác thường được dùng là mã EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code). Nó là mã có 8 cột, không có cột kiểm tra (như bảng 1.4).
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0
NUL
DLE
DS
blanc
&
-
0
1
SOH
DC1
SOS
/
a
j
A
J
1
2
STX
DC2
FS
SYN
b
k
s
B
K
S
2
3
ETX
DC3
c
l
t
C
L
T
3
4
PF
RES
BYP
PN
d
m
u
D
M
U
4
5
HT
NL
LF
RS
e
n
v
E
N
V
5
6
LC
BS
EOB
UC
f
o
w
F
O
W
6
7
DEL
IDL
PRE
EOT
g
p
x
G
P
X
7
8
CAN
h
q
y
H
Q
Y
8
9
EM
i
r
z
I
R
Z
9
10
SMM
CC
SM
Ì 
!
:
11
VT
.
$
,
# 
12
FF
IFS
DC4
<
*
%
@
13
CR
IGS
ENQ
NAK
(
)
- 
‘
14
SO
IRS
ACK
+
;
>
=
15
SI
IUS
BEL
SUB
| 
¬ 
?
"
Bảng 1.4 Mã EBCDIC 
1.2.6 Sự truyền trên đường dây
Cho dù trong khi truyền ta dùng loại mã nào, truyền đồng bộ hay không đồng bộ, thông tin truyền trên đường dây phải tuân theo những quy luật sau:
Các bit của nó phải được truyền liên tiếp theo thứ tự tăng dần (có nghĩa là theo thứ tự b1, b2, b3 ...) như mã CCITT đã viết. Chú ý rằng khi viết các ký tự bao giờ cũng ngược lại từ lớn đến nhỏ (bn .... b1).
Bit kiểm tra là bit thứ 8 của tổ hợp. Có nghĩa là bit kiểm tra được truyền sau cùng.
Những ký tự được truyền theo Start - Stop hoặc theo cách ngắt quảng cần phải có thêm tín hiệu Start ở đầu và tín hiệu Stop ở cuối. Độ dài của Start là 1 bit, độ dài của Stop thông thường là 1 bit (có khi là 2 bit hoặc 1,5 bit tùy trường hợp quy định cụ thể).
Bit kiểm tra có thể chẳn và lẻ, thông thường người ta hay dùng kiểm tra chẳn cho những phép truyền không đồng bộ, nhất là cho các trường hợp bìa đục lỗ. Kiểm tra lẻ dùng cho truyền đồng bộ.
1.3 Cách truyền
1.3.1 Dãy dữ liệu đồng bộ và không đồng bộ
Giả sử rằng terminal nguồn A cần chuyển sang terminal nguồn B một tập hợp các ký tự
{ ... , Ci, Ci-1, ... } 
Mỗi một ký tự Ci được tạo thành do n cột nhị phân dưới dạng mã: Ci = (di, ... din) Ỵ {0,1}
Sau khi chuyển các ký tự dạng song song sang dạng nối tiếp ta có:  di-1, di, di+1 
Các ký tự sẽ là:  Ci-1 Ci Ci+1 
Nếu biểu diễn bằng tín hiệu điện dạng nhị phân ta có dạng:
Hình 1.10 Dãy dữ liệu dạng nhị phân.
Tín hiệu biểu diễn dạng nhị phân ta gọi là thông báo dữ liệu và ký hiệu d(t).
Nếu ta truyền dãy dữ liệu, các ký tự được truyền liên tiếp nhau không có start và stop gọi là truyền đồng bộ.
Hình 1.11 Tín hiệu đồng bộ.
Khi truyền đồng bộ để nhận biết giá trị các thời điểm là 0 hay 1 cần phải có tín hiệu clock gọi là tín hiệu đồng bộ. Tín hiệu đồng bộ cũng có chu kỳ là T.
Mỗi giây nguồn sẽ cung cấp 1/T bit.
Dãy như vậy người ta gọi là dãy đồng bộ.
Đồng thời ta cũng có thể cung cấp dãy tín hiệu trong dạng khác. Người ta phát từ nguồn từng ký hiệu riêng lẽ, cách biệt nhau. Cách phát như vậy người ta gọi là không đồng bộ. để phân biệt giữa các ký tự, thông thường người ta thêm tín hiệu đầu và cuối ký tự. Tín hiệu khởi đầu gọi là tín hiệu Start. độ dài của Start là 1 bit của ký tự. Tín hiệu cuối cùng của ký tự là Stop. Độ dài của Stop là 1; 1,5; 1 bit tùy trường hợp quy định cụ thể.
Hình 1.12 Thông báo dữ liệu không đồng bộ.
1.3.2 Mạch dữ liệu
Ta giả thiết có 2 terminal A và B đồng thời có thể là nguồn hoặc thu. Mạch dữ liệu A-B là tổ hợp của các cách cho phép trao đổi thông báo dữ liệu giữa 2 terminal. Mạch như vậy bao gồm cả các đường vận chuyển và các mạch đầu cuối (modem).
Trong khi truyền dữ liệu người ta chia đường truyền thành 2 loại: đường truyền nguyên lý (đường truyền chính) và đường truyền thứ cấp (đường truyền phụ). Thông thường đường truyền chính có lưu lượng thông tin lớn gấp nhiều lần đường truyền thứ cấp.
Dựa vào cách cho phép truyền, người ta chia mạch dữ liệu thành 3 loại:
Mạch một chiều - mạch đơn giản
Trong mạch một chiều đơn giản thông tin chỉ có thể truyền từ nguồn sang thiết bị thu mà chiều ngược lại không thể thực hiện được. Dữ liệu được truyền từ CPU sang máy in là ví dụ điển hình.
Mạch 2 chiều ngắt quảng - semiduplex (half duplex)
Trong mạch 2 chiều ngắt quảng dữ liệu từ hai thiết bị đầu cuối có thể truyền cho nhau nhưng không đồng thời. Có nghĩa là nếu A truyền sang B thì B nhận mà không được phát và ngược lại.
Mạch 2 chiều hoàn toàn - full duplex
Với mạch hai chiều toàn phần thì A và B đều đồng thời có thể phát và thu. để thực hiện được điều đó yêu cầu thiết bị phải phức tạp hơn.
Hình 1.13 Các cách truyền:
a - Mạch 1 chiều (đơn giản)
b - Mạch 2 chiều gián đoạn (half duplex)
c - Mạch 2 chiều (duplex)
A. Đồng bộ
Vấn đề đồng bộ là vấn đề quan trọng đảm bảo cho ta truyền và nhận đúng thông tin cần thiết. Dù là truyền đồng bộ hay không đồng bộ cũng cần phải có sự đồng bộ khi nhận thông tin.
Với mạch truyền đồng bộ : mạch clock luôn có với sự tồn tại với chu kỳ T...
Với mạch không đồng bộ sự đồng bộ được thực hiện nhờ tín hiệu Start của đầu từng ký tự và tín hiệu Stop ở cuối ký tự. Sự đồng bộ các bit được thực hiện nhờ clock địa phương có cùng tần số gốc.
Trong bộ thu tín hiệu START báo hiệu sự bắt đầu của ký tự và cho phép những mẫu của tín hiệu nhị phân trong ký tự.
B. Lưu lượng nhị phân, tốc độ điều chế, nhịp độ truyền
Với sự truyền đồng bộ, lưu lượng nhị phân D của một đường dữ liệu là số lượng cực đại ký hiệu nhị phân di chuyển qua đường truyền trong 1 giây.
Với sự truyền không đồng bộ, người ta dùng đại lượng: tốc độ điều chế, biểu diễn bằng Bauds và ký hiệu R. Nếu D là độ dài biểu diễn theo thời gian độ rộng 1 bit thông tin.
Giữa nguồn và bộ phận thu, lưu lượng thông tin có thể biểu diễn bằng ký tự/giây cho máy in, băng đục lỗ ..., số lượng ký tự/phút cho máy đọc bìa: dòng/phút cho máy in nhanh ...
C. Chất lượng của sự truyền
Trong trường hợp lý tưởng một tín hiệu truyền hoàn hảo, tín hiệu của ETCD ở bộ thu nhận được hoàn toàn như nhứ từ terminal nguồn. Trên thực tế điều kiện lý tưởng đó khó đạt được vì vậy cần phải đo chất lượng của sự truyền số liệu. Có nhiều chỉ tiêu để đánh giá nó:
Chỉ số sai: trên bit của ký tự là chất lượng của sự truyền đồng bộ. đó là số lượng các bit sai trong khoảng thời gian nhất định biểu diễn bằng số bit nhận được. Để đặc trưng thời gian đo cần đủ lớn - cho nhiều lần đo - theo quy định của CCITT, thời gian là 15 phút.
Trong trường hợp đó, người ta có thể định nghĩa chỉ số sai trên một ký tự hoặc một khối. Sự tương đối giữa việc phân chia các khối lớn hay nhỏ CCITT quy định một khối là 511 bit.
Chỉ số sai được biến đổi trong khoảng từ 10-4 đến 10-7 tùy theo đường dây và lưu lượng truyền v.v...
Trong các hệ thống truyền có bảo vệ và sửa sai chỉ số sai được tính bằng các bit không được sửa trong suốt cả thời gian.
Do đó, chỉ số sai được dùng trong hệ thống truyền không đồng bộ với điều kiện tác dụng đó với một tín hiệu chuẩn đồng bộ.
Độ sai nhị phân: đặc trưng cho sai số tương đối đến sự truyền 0 - 1 và 1 - 0 có tác dụng trong thời gian khác nhau. Nếu to và t1 là đại lượng trung bình của khoảng thời gian đó. T là chu kỳ bé nhất giữa 2 sự di chuyển (trên thực tế là độ dài 1 bit). Độ sai nhị phân được biểu hiện:
Thông thường người ta sử dụng số bit sai trong một đơn vị thời gian để đánh giá đường truyền.