Các vấn đề cơ bản của truyền số liệu

1Các vấn đề cơ bản của truyền số liệu [email protected] [email protected] Bộ môn Kỹ thuật máy tính 2 Nội dung ƒ Dữ liệu và tín hiệu ƒ Truyền dẫn dữ liệu ƒ Kỹ thuật mã hóa tín hiệu ƒ Cấu trúc kênh truyền (tuần tự và song song) ƒ Cấu trúc truyền (bất đồng bộ và đồng bộ) ƒ Lỗi và phát hiện, sữa lỗi ƒ Giao tiếp V.24/EIA-232-F ƒ Nén thông tin ƒ Phân hợp kênh ƒ ADSL Bộ môn Kỹ thuật máy tính 3 Mã dữ liệu ƒ Baudot (Emile Baudot) ƒ 5 bit (32 mã) ƒ Dùng 2 mã 5 bit (letter & figure) để mã hết các ký tự, chữ số và dấu ƒ ASCII (American Standard Code for Information Interchange) ƒ 7 bit (128 mã), bao gồm các ký tự chữ thường và hoa, các ký tự chữ số, các ký tự dấu chấm câu và các ký tự đặc biệt. ƒ Phổ biến nhất hiện nay được sử dụng trong giao tiếp dữ liệu tuần tự. ƒ EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) ƒ 8 bit ƒ Được dùng trong các hệ thống máy tính IBM ƒ Unicode ƒ 16 hoặc 32 bit ƒ Hứa hẹn được sử dụng rộng rãi trong tương lai Bộ môn Kỹ thuật máy tính 4 Mã Baudot “JAMES BOND 007 SAYS HI!” Bộ môn Kỹ thuật máy tính 5 Mã ASCII Bộ môn Kỹ thuật máy tính 6 Cấu trúc kênh truyền ƒ Song song (Parallel) ƒ Mỗi bit dùng một đường truyền riêng. ƒ Một kênh truyền riêng được dùng để thông báo cho bên nhận biết khi nào có dữ liệu (clock signal) ƒ Có thể có thêm kênh truyền báo bên nhận sẵn sàng nhận dữ liệu mới Bộ môn Kỹ thuật máy tính 7 Cấu trúc kênh truyền ƒ Tuần tự (Serial) ƒ Tất cả các bit đều được truyền trên cùng một đường truyền ƒ Không cần đường truyền riêng cho tín hiệu đồng bộ ƒ 2 cách truyền ƒ Bất đồng bộ: mỗi ký tự được đồng bộ bởi start và stop bit ƒ Đồng bộ: mỗi khối ký tự được đồng bộ dùng cờ Bộ môn Kỹ thuật máy tính 8 Nội dung ƒ Dữ liệu và tín hiệu ƒ Truyền dẫn dữ liệu ƒ Kỹ thuật mã hóa tín hiệu ƒ Cấu trúc kênh truyền (tuần tự và song song) ƒ Cấu trúc truyền (bất đồng bộ và đồng bộ) ƒ Lỗi và phát hiện, sữa lỗi ƒ Cấu hình ƒ Giao tiếp V.24/EIA-232-F ƒ Nén thông tin ƒ Phân hợp kênh ƒ ADSL Bộ môn Kỹ thuật máy tính 9 Truyền bất đồng bộ ƒ Dữ liệu được truyền theo ký tự (5 → 8 bits) ƒ Chỉ cần giữ đồng bộ trong một ký tự ƒ Tái đồng bộ cho mỗi ký tự mới ƒ Hành vi ƒ Ở trạng thái rảnh, bộ thu phát hiện sự chuyển 1 → 0 ƒ Lấy mẫu 5->8 khoảng kế tiếp (chiều dài ký tự) ƒ Đợi việc chuyển 1 → 0 cho ký tự kế tiếp ƒ Hiệu suất ƒ Đơn giản ƒ Rẻ ƒ Phí tổn lớn (~20%) ƒ Thích hợp cho dữ liệu với khoảng trống giữa các ký tự lớn Bộ môn Kỹ thuật máy tính 10 Truyền bất đồng bộ Bộ môn Kỹ thuật máy tính 11 Truyền bất đồng bộ ƒ Đồng bộ bit ƒ Chuyển đổi 1 byte thông tin thành/từ chuỗi bit ƒ PISO – SIPO ƒ Clock thường mất đồng bộ ƒ Bộ thu thường dùng clock gấp N lần clock của bộ phát Bộ môn Kỹ thuật máy tính 12 Truyền bất đồng bộ Bộ môn Kỹ thuật máy tính 13 Truyền bất đồng bộ Bộ môn Kỹ thuật máy tính 14 Tryền bất đồng bộ Bộ môn Kỹ thuật máy tính 15 Truyền bất đồng bộ Bộ môn Kỹ thuật máy tính 16 Truyền bất đồng bộ ƒ Đồng bộ ký tự (character synchronization): dùng start và stop bit Bộ môn Kỹ thuật máy tính 17 Truyền bất đồng bộ ƒ Đồng bộ khung (frame synchronization): dùng các ký tự điều khiển (STX, ETX, DLE) Bộ môn Kỹ thuật máy tính 18 Truyền đồng bộ ƒ Truyền không cần start/stop ƒ Phải có tín hiệu đồng bộ ƒ Đồng bộ bit (bit synchronization): ƒ Clock encoding and extraction (Timestamp) ƒ Tích hợp thông tin đồng bộ (clock) vào trong dữ liệu truyền ƒ Đầu nhận sẽ tách thông tin đồng bộ dựa vào dữ liệu nhận được ƒ RZ, Manchester (NRZ signaling), differential Manchester ƒ Digital Phase-Lock-Loop ƒ Dùng một đường tín hiệu đồng bộ riêng biệt ƒ Tín hiệu đồng bộ dễ bị suy giảm trên đường truyền ƒ Thích hợp khi truyền một khoảng cách ngắn Bộ môn Kỹ thuật máy tính 19 Mã hóa và tách dữ liệu đồng bộ Bộ môn Kỹ thuật máy tính 20 Truyền đồng bộ ƒ Đồng bộ khung (frame synchronization): ƒ Character-oriented synchronous transmission ƒ Dùng các ký tự điều khiển : SYN, STX, ETX, DLE. ƒ Bit-orienter synchronous transmission ƒ Dùng các mẫu bit điều khiển (flag byte or flag pattern) → bit stuffing problem ƒ Hiệu quả: phí tổn thấp hơn so với truyền bất đồng bộ Bộ môn Kỹ thuật máy tính 21 Nội dung ƒ Dữ liệu và tín hiệu ƒ Truyền dẫn dữ liệu ƒ Kỹ thuật mã hóa tín hiệu ƒ Cấu trúc kênh truyền (tuần tự và song song) ƒ Cấu trúc truyền (bất đồng bộ và đồng bộ) ƒ Lỗi và phát hiện, sữa lỗi ƒ Cấu hình ƒ Giao tiếp V.24/EIA-232-F ƒ Nén thông tin ƒ Phân hợp kênh ƒ ADSL Bộ môn Kỹ thuật máy tính 22 Điều khiển lỗi ƒ Dữ liệu nhận có lỗi ƒ 2 cách khắc phục khi phát hiện có lỗi ƒ Forward error control: bên nhận có thể phát hiện và sửa lỗi ƒ Feedback (backward) error control: ƒ Bên nhận có thể phát hiện lỗi. ƒ Yêu cầu truyền lại ký tự/frame sai ƒ Phân loại lỗi ƒ Single-bit error – nhiễu trắng ƒ Burst error: chuỗi các bit liên tiếp bị lỗi – nhiễu xung, suy giảm (khi truyền vô tuyến) Bộ môn Kỹ thuật máy tính 23 Quá trình phát hiện sai E, E’: mã phát hiện sai f: hàm phát hiện mã sai Bộ môn Kỹ thuật máy tính 24 Parity ƒ Bit parity ƒ Parity chẵn: (N + P) phải là một số chẵn ƒ Parity lẻ: (N + P) phải là một số lẻ ƒ N: tổng số bit 1 có trong dữ liệu cần kiểm tra lỗi ƒ P: giá trị của bit parity D a t a D a t a ( ASCI I ) B 1 B 2 B 3 B 4 B 5 B 6 B 7 Parity bit (odd ) h 1 0 0 0 0 1 1 0 e 1 0 0 0 0 0 1 1 Bộ môn Kỹ thuật máy tính 25 Parity ƒ Đặc điểm ƒ Chỉ dò được lỗi sai một số lẻ bit ƒ Không sửa được lỗi ƒ Hiệu suất truyền thông tin kém Bộ môn Kỹ thuật máy tính 26 Mạch tạo Parity Bộ môn Kỹ thuật máy tính 27 Block Sum Check ƒ Block Sum Check (BSC): sử dụng parity hàng và cột ƒ Chỉ sửa được sai khi số bit sai là một ƒ Dò tìm được tất cả các lỗi sai một số lẻ bit và hầu hết các lỗi sai một số chẵn bit. ƒ Không dò được lỗi sai một số chẵn bit xảy ra đồng thời trên cả hàng và cột. D a t a D a t a Start B 1 B 2 B 3 B 4 B 5 B 6 B 7 Parity (even) Stop H 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 E 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 L 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 L 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 O 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 BCC (odd) 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 Bộ môn Kỹ thuật máy tính 28 Block Sum Check ƒ Biến thể ƒ Dùng tổng bù 1 (1’s-complement sum) thay cho tổng modulo 2 (2-modulo sum) ƒ Các ký tự trong block được truyền được coi như các số nhị phân không dấu ƒ Tốt hơn phương pháp modulo 2 1111111 1 01111111 0100110 1100000 0011011 1101101 0100000 Zero in 1’s-complement 0100110 1011001 1 00110011 1100000 0011011 1101101 0100000 invert 1’s-complement sum content communication Bộ môn Kỹ thuật máy tính 29 Cyclic Redundancy Check ƒ Nguyên lý ƒ k-bit message ƒ Bên phát tạo ra chuỗi n bit FCS (Frame Check Sequence) sao cho frame gởi đi (k+n bit) chia hết cho 1 số xác định trước ƒ Bên thu chia frame nhận được cho cùng số đó. Nếu phần dư bằng 0 thì có khả năng không có lỗi ƒ Số học modulo 2 ƒ Exlusive-or 1010 0101+ 1111 110101 10011 10011 11x 10011 Bộ môn Kỹ thuật máy tính 30 Cyclic Redundancy Check ƒ Xác định FCS ƒ T: frame được truyền (k+n bit) ƒ M: message dữ liệu cần truyền (k bit đầu của T) ƒ F: FCS (n bit sau của T) ƒ P: số chia được xác định trước (n+1 bit) ƒ Kiểm tra P RQ P Mn2 += FMn2 T += RF = RMn2 T += Q P R P RQ P RMn2 P T =++=+= Bộ môn Kỹ thuật máy tính 31 Cyclic Redundancy Check ƒ Xác định FCS: ƒ Biểu diễn dạng đa thức: 110011 →X5 + X4 + X + 1 ƒ Chia đa thức (trong Module 2) ƒ Ví dụ ƒ Dữ liệu cần truyền: 1001001 (k = 7 bits) → đa thức biễu diễn: M(x) = X6 + X3 + 1 ƒ Cho số chia 1001: đa thức sinh P(x) =X3 + 1 (n = 3 bits) ƒ Dữ liệu dịch trái n bits: 2nM(x) = X9 + X6 + X3 ƒ Chia dư 1. FCS = 001 ƒ Dữ liệu được truyền: 1001001001 Bộ môn Kỹ thuật máy tính 32 Cyclic Redundancy Check ƒ Số chia P ƒ Dài hơn 1 bit so với FCS mong muốn ƒ Được chọn tùy thuộc vào loại lỗi mong muốn phát hiện ƒ Yêu cầu tối thiểu: msb và lsb phải là 1 ƒ Khả năng phát hiện lỗi ƒ Tr = T + E ƒ T: frame được truyền ƒ Tr: frame nhận được ƒ E: error pattern ƒ Error không bị phát hiện iff Tr chia hết cho P (i.e. iff E chia hết cho P) ƒ Các lỗi được phát hiện ƒ Tất cả các lỗi bit đơn ƒ Tất cả các lỗi kép nếu P có ít nhất 3 toán hạng ƒ Một số lẻ lỗi bất kỳ nếu P chứa 1 thừa số (X+1) ƒ Bất kỳ lỗi chùm nào mà chiều dài của chùm nhỏ hơn chiều dài FCS ƒ Hầu hết các lỗi chùm lớn hơn Bộ môn Kỹ thuật máy tính 33 Cyclic Redundancy Check ƒ 4 P được sử dụng rộng rãi ƒ CRC-12 = X12 + X11 + X3 + X2 + X + 1 ƒ 12-bit FCS ƒ 6-bit characters ƒ CRC-16 = X16 + X15 + X2 + 1 ƒ 16-bit FCS ƒ 8-bit characters ƒ US ƒ CRC-CCITT = X16 + X12 + X5 +1 ƒ Europe ƒ CRC-32 = X32 + X26 + X23 + X22 + X16 + X12 + X11 + X10 + X8 + X7 + X5 + X4 + X2 + X + 1 ƒ 32-bit FCS ƒ Point-point synchronous transmission, DoD apps Bộ môn Kỹ thuật máy tính 34 Cyclic Redundancy Check 001110Step 15 011100Step 14 010011Step 13 001101Step 12 011010Step 11 111111Step 10 011110Step 9 110111Step 8 101110Step 7 010111Step 6 000101Step 5 001010Step 4 110100Step 3 001000Step 2 110000Step 1 00000Initial InputEDCBA A B + C D E + + 1010001101 x2 1 x4 x5 M=1010001101 P=110101 Bộ môn Kỹ thuật máy tính 35 Sửa lỗi ƒ Cách sửa lỗi thông thường yêu cầu truyền lại khối dữ liệu ƒ Không thích hợp cho các ứng dụng trao đổi dữ liệu không dây ƒ Xác suất lỗi cao, truyền lại nhiều ƒ Thời gian trễ truyền lớn hơn nhiều thời gian truyền dữ liệu ƒ Khối dữ liệu được truyền lại bị lỗi và nhiều khối dữ liệu khác tiếp theo ƒ Cần thiết sửa lỗi dựa vào các dữ liệu nhận được Bộ môn Kỹ thuật máy tính 36 Quá trình sửa sai Bộ môn Kỹ thuật máy tính 37 Quá trính sửa sai ƒ Mỗi khối dữ liệu k bit được ánh xạ vào khối n bit (n>k) ƒ Từ mã – Codeword ƒ Forward error correction (FEC) encoder ƒ Codeword được truyền đi ƒ Chuỗi bit nhận được tương tự như chuỗi được truyền đi, nhưng có chứa lỗi ƒ Codeword được gởi tới bộ giải mã FEC ƒ Nếu không có lỗi, trích xuất khối dữ liệu ban đầu ƒ Một vài mẫu lỗi có thể được phát hiện và sửa lỗi ƒ Một vài mẫu lỗi có thể được phát hiện nhưng không sửa được ƒ Một vài mẫu lỗi có thể không được phát hiện (ít xảy ra) ƒ FEC trích xuất khối dữ liệu sai Bộ môn Kỹ thuật máy tính 38 Nội dung ƒ Dữ liệu và tín hiệu ƒ Truyền dẫn dữ liệu ƒ Kỹ thuật mã hóa tín hiệu ƒ Cấu trúc kênh truyền (tuần tự và song song) ƒ Cấu trúc truyền (bất đồng bộ và đồng bộ) ƒ Lỗi và phát hiện, sữa lỗi ƒ Giao tiếp V.24/EIA-232-F ƒ Nén thông tin ƒ Phân hợp kênh ƒ ADSL Bộ môn Kỹ thuật máy tính 39 Cấu hình đường truyền ƒ Topology ƒ Sắp xếp vật lý các trạm trên môi trường tryền Point-to-point Multipoint Bộ môn Kỹ thuật máy tính 40 Giao tiếp (interface) ƒ Quá trình giao tiếp ƒ Thiết bị xử lý dữ liệu (DTE) thường không có các phương tiện phát dữ liệu ƒ Cần một thiết bị giao tiếp (DCE) – ví dụ: modem, NIC, … ƒ DCE phát các bit dữ liệu trên môi trường truyền dẫn ƒ DCE trao đổi dữ liệu và thông tin điều khiển với DTE ƒ Được thực hiện thông qua mạch trao đổi ƒ Cần một chuẩn giao tiếp rõ ràng DTE DTEDCE DCEMedia Bộ môn Kỹ thuật máy tính 41 Giao tiếp ƒ Các đặc tính (characteristic) ƒ Cơ khí ƒ Kết nối ƒ Điện ƒ Điện áp, định thời, mã hóa, … ƒ Chức năng ƒ Dữ liệu, điều khiển, định thời, đất, … ƒ Thủ tục ƒ Chuỗi các sự kiện Bộ môn Kỹ thuật máy tính 42 Chuẩn V.24/EIA–232–F ƒ ITU-T v.24 ƒ Chỉ đặc tả hai đặc tính chức năng và thủ tục ƒ Tham khảo các chuẩn khác cho các đặc tính cơ khí và đặc tính điện ƒ EIA-232-F (USA) ƒ Đặc tính cơ khí: ISO 2110 ƒ Đặc tính điện: v.28 ƒ Chức năng: v.24 ƒ Thủ tục: v.24 Bộ môn Kỹ thuật máy tính 43 Đặc tính cơ khí DB-25 female Bộ môn Kỹ thuật máy tính 44 Đặc tính điện ƒ Tín hiệu số ƒ NRZ-L ƒ >+3V – 0 ƒ <-3V – 1 ƒ Tốc độ tín hiệu < 20kbps ƒ Chiều dài dây dẫn < 15m Bộ môn Kỹ thuật máy tính 45 Đặc tính chức năng Ground Common ground reference for all circuitsSignal ground/common returnAB102 Clocking signal for circuit 104DTEReceiver sig. elm. timingDD115 Clocking signal;DTETransmitter sig. elm. timingDB114 Clocking signalDCETransmitter sig. elm. timingDA113 Timing signals DCE is receiving a signal within appropriate limits on the channel line DTEReceived line signal detectorCF109 DCE is receiving a ringing signal on the channel lineDTERing indicatorCE125 DTE is ready to operateDCEDTE readyCD108.2 DCE is ready to operateDTEDCE readyCC107 DCE is ready to receive, response to RTSDTEClear to sendCB106 DTE wishes to transmitDCERequest to sendCA105 Control signals Received by DTEDTEReceived dataBB104 Transmitted by DTEDCETransmitted dataBA103 Data signals FunctionDirection toNameEIA-232V.24 Bộ môn Kỹ thuật máy tính 46 Loopback testing Bộ môn Kỹ thuật máy tính 47 Đặc tính thủ tục ƒ Khi modem (DCE) được bật lên và sẵn sàng, nó bật tín hiệu “DCE ready” ƒ Khi DTE muốn gởi dữ liệu, nó gửi tín hiệu “Request To Send” đến DCE ƒ Cấm chế độ nhận dữ liệu (nếu trong chế độ truyền half-duplex) ƒ Modem đáp lại sẵn sàng bằng tín hiệu “Clear To Send” ƒ DTE gởi dữ liệu ƒ Dữ liệu truyền qua môi trường truyền đến DCE nhận ƒ Khi dữ liệu đến, DCE gắn vào DTE nhận sẽ bật tín hiệu “Line Signal Detector” và gởi dữ liệu cho DTE Bộ môn Kỹ thuật máy tính 48 Hoạt động quay số (1) Bộ môn Kỹ thuật máy tính 49 Hoạt động quay số (2) Bộ môn Kỹ thuật máy tính 50 Hoạt động quay số (3) Bộ môn Kỹ thuật máy tính 51 Cấu hình dây dẫn ƒ Trao đổi thông tin giữa DTE và DCE ƒ Truyền dữ liệu (DTE đến DCE) ƒ Bật DTR và RTS ƒ Đợi DSR ƒ Đợi CTS ƒ Truyền dữ liệu ƒ Nhận dữ liệu (DCE đến DTE) ƒ Bật DTR ƒ Đợi DSR ƒ Nhận dữ liệu ƒ Trao đổi thông tin giữa 2 DTE ƒ Không cần DCE ƒ Null modem cable Bộ môn Kỹ thuật máy tính 52 Chuẩn giao tiếp EIA RS–232C connection setup & clear, data transfer Bộ môn Kỹ thuật máy tính 53 Nội dung ƒ Dữ liệu và tín hiệu ƒ Truyền dẫn dữ liệu ƒ Kỹ thuật mã hóa tín hiệu ƒ Cấu trúc kênh truyền (tuần tự và song song) ƒ Cấu trúc truyền (bất đồng bộ và đồng bộ) ƒ Lỗi và phát hiện, sữa lỗi ƒ Giao tiếp V.24/EIA-232-F ƒ Nén thông tin ƒ Phân hợp kênh ƒ ADSL Bộ môn Kỹ thuật máy tính 54 Nén dữ liệu ƒ Run-length encoding (packed decimal) ƒ Dùng cho message gồm các chữ số ƒ Mã BCD thay vì ASCII ƒ Có thể dùng 4 bit thấp đối với các thông tin đầy đủ STX Ctrl ‘2’‘6’ ‘:’ ‘3’‘2’ ‘;’ ‘1’‘6’ ‘:’ ‘9’ ‘;’ ‘;’ ETX BCC… … 26.32 16.9 Number of BCD digits Control character = packed decimal follows Opening flag (bit-oriented) Closing flag Bộ môn Kỹ thuật máy tính 55 Nén dữ liệu ƒ Differenial encoding (relative encoding) ƒ Chỉ gửi phần thay đổi so với giá trị cũ ‘+’STX ’1’ ’9‘ ‘+’ ‘2’ ‘9’ ‘+’ … ‘9’ ETX BCC End-of-value delimiters +3Flag +4 +5 +5 +4 +3 … Flag All difference values binary-encoded in a single (signed) byte Bộ môn Kỹ thuật máy tính 56 Nén dữ liệu ƒ Character suppresion ƒ Mã hóa nếu có 3 hoặc nhiều hơn kí tự giống nhau CtrlSTX ’9‘ length ‘A’ ‘B’ Ctrl ‘.’ length … ETXBCC Single (uncompressed) character Number of characters in run Character type (’9‘=space/blank) Control character = compressed string follows Bộ môn Kỹ thuật máy tính 57 Mã hóa Huffman ƒĐặc điểm ƒ Đây là mã thống kê (phương pháp nén mã tối ưu) ƒ Mã hóa dựa trên xác suất sử dụng của các ký tự ƒ Những ký tự được dùng nhiều nhất sẽ có từ mã ngắn nhất ƒ Không có tính prefix Bộ môn Kỹ thuật máy tính 58 Mã hóa Huffman (tt) ƒ Giải thuật ƒ Sắp xếp các nguồn tin có xác suất giảm dần ƒ Một cặp bit 0-1 được gán cho 2 nguồn tin xác suất nhỏ nhất ƒ 2 nguồn tin này được kết hợp, tạo thành nguồn tin mới có xác suất bằng tổng xác suất của 2 nguồn tin thành phần ƒ Sắp xếp lại các nguồn tin ƒ Lặp lại đến khi 2 nguồn tin cuối cùng được kết hợp ƒ Từ mã cho mỗi nguồn tin được viết theo thứ tự từ gốc đến ngọn ƒ Chiều dài từ mã trung bình Lavg = Σli x pi ƒ li : chiều dài nguồn tin Xi ƒ pi : xác suất xuất nguồn tin Xi Bộ môn Kỹ thuật máy tính 59 Mã hóa Huffman (tt) Bộ môn Kỹ thuật máy tính 60 Mã hóa Shannon-Fano ƒ Đặc điểm ƒ Mã tối ưu ƒ Không có tính prefix ƒ Giải thuật ƒ Sắp xếp các nguồn tin có xác suất giảm dần ƒ Chia các nguồn tin thành hai phần có xác suất xấp xỉ nhau và gán 0 cho phần trên, gán 1 cho phần dưới ƒ Lặp lại bước trên cho mỗi phần cho đến khi chỉ còn một nguồn tin ƒ Ghi ra các từ mã Bộ môn Kỹ thuật máy tính 61 Shannon – Fano ƒ Các nguồn tin và xác suất xuất hiện của các nguồn tin tương ứng ƒ X1 (30%), X2 (20%), X3 (10%), X4 (10%), X5 (20%), X6 (5%), X7 (3%), X8 (2%) ƒ Lavg = 2.0,3+2.0,2+3.0,2+3.0,1+3.0,1+4.0,05+5.0,03+5.0,02 = 2,65 bits Initial Sorted Shannon-Fano code Code word STT Xi % Xi % Step 1 Step 2 Step 3 Step 4 Step 5 1 X1 30 X1 30 0 0 00 2 X2 20 X2 20 0 1 01 3 X3 10 X5 20 1 0 0 100 4 X4 10 X3 10 1 0 1 101 5 X5 20 X4 10 1 1 0 110 6 X6 5 X6 5 1 1 1 0 1110 7 X7 3 X7 3 1 1 1 1 0 11110 8 X8 2 X8 2 1 1 1 1 1 11111 Bộ môn Kỹ thuật máy tính 62 Nội dung ƒ Dữ liệu và tín hiệu ƒ Truyền dẫn dữ liệu ƒ Kỹ thuật mã hóa tín hiệu ƒ Cấu trúc kênh truyền (tuần tự và song song) ƒ Cấu trúc truyền (bất đồng bộ và đồng bộ) ƒ Lỗi và phát hiện, sữa lỗi ƒ Giao tiếp V.24/EIA-232-F ƒ Nén thông tin ƒ Phân hợp kênh ƒ ADSL Bộ môn Kỹ thuật máy tính 63 Phân hợp kênh (Multiplexing) Multiplexing Frequency-Division Multiplexing (FDM) Time-Division Multiplexing (TDM) Synchronous Asynchronous Bộ môn Kỹ thuật máy tính 64 Frequency – Division Multiplexing (FDM) ƒ Phương pháp này chỉ hiện thực được khi băng thông môi trường truyền lớn hơn băng thông mà tín hiệu được truyền yêu cầu ƒ Nhiều tín hiệu có thể được truyền đồng thời nếu mỗi tín hiệu được điều chế trên một tần số sóng mang ƒ Các tần số sóng mang khác nhau sao cho băng thông của các tín hiệu được điều chế không trùng lấp nhau (guard bands) ƒ Kênh truyền được cấp phát ngay cả khi không có dữ liệu (cấp phát tĩnh) Bộ môn Kỹ thuật máy tính 65 FDM Bộ môn Kỹ thuật máy tính 66 FDM Bộ môn Kỹ thuật máy tính 67 FDM FDM của 3 kênh thoại Bộ môn Kỹ thuật máy tính 68 FDM mạng AT&T Bộ môn Kỹ thuật máy tính 69 Wavelength Division Multiplexing ƒ Một dạng của FDM ƒ Nhiều chùm ánh sáng với tần số khác nhau ƒ Truyền trong cáp quang ƒ Mỗi kênh dữ liệu được truyền bằng ánh sáng màu khác nhau ƒ 1997 tại Bell Labs ƒ 100 chùm ánh sáng ƒ Mỗi chùm tốc độ 10 Gbps ƒ Hệ thống thương mại hiện tại có 160 kênh, mỗi kênh 10 Gbps ƒ Phòng thí nghiệm (Alcatel) ƒ 256 kênh ƒ Mỗi kênh 39.8 Gbps ƒ Khoảng cách trên 100km Bộ môn Kỹ thuật máy tính 70 Hoạt động WDM ƒ Cùng kiến trúc tổng quát như các FDM khác ƒ Nguồn sáng tạo ra các chùm laser với tần số khác nhau ƒ Nhiều chùm sáng kết hợp với nhau để lan truyền trên cùng một cáp quang ƒ Bộ khuếch đại quang học ƒ Khuếch đại tất cả chiều dài sóng khác nhau ƒ Thông thường khoảng cách ~10km ƒ Phân kênh tại đích đến ƒ Thông thường tầm chiều dài sóng 1550nm ƒ Mỗi kênh 200MHz ƒ Hiện tại lên đến 50GHz Bộ môn Kỹ thuật máy tính 71 Dense Wavelength Division Multiplexing ƒ DWDM ƒ Chưa có định nghĩa chính thức (chưa chuẩn hóa) ƒ Các kênh sít nhau hơn WDM ƒ 200GHz Bộ môn Kỹ thuật máy tính 72 Time – Division Multiplexing (TDM) ƒ Synchronous TDM ƒ Phương pháp này chỉ hiện thực được khi tốc độ dữ liệu môi trường truyền lớn hơn tốc độ dữ liệu mà tín hiệu được truyền yêu cầu ƒ Nhiều tín hiệu (cả analog và digital) có thể được truyền đồng thời trên cùng một đường truyền ƒ Time slot được gán trước và tĩnh ƒ Time slot có thể được gán không đồng đều giữa các nguồn dữ liệu Bộ môn Kỹ thuật máy tính 73 TDM Bộ môn Kỹ thuật máy tính 74 TDM và FDM Bộ môn Kỹ thuật máy tính 75 Hoạt động TDM Bộ môn Kỹ thuật máy tính 76 Hoạt động TDM (tt) Bộ môn Kỹ thuật máy tính 77 Đặc điểm TDM (tt) ƒ Không cần header và tailer cho toàn bộ đường truyền ƒ Tốc độ dữ liệu của đường truyền phân/hợp cố định ƒ Nếu có một kênh không thể nhận dữ liệu, các kênh khác vẫn tiếp tục ƒ Lỗi được phát hiện và xử lý bởi từng kênh riêng biệt Bộ môn Kỹ thuật máy tính 78 TDM – Ví dụ Bộ môn Kỹ thuật máy tính 79 Phân khung TDM ƒ Không có cờ (flag) hoặc các ký tự SYNC để đóng khung các bó TDM ƒ Phải có cơ chế