Kttsl

1
CHƯƠNG 3
GIAO TIẾP KẾT NỐI SỐ LIỆU
2
NỘI DUNG CHÍNH
Các khái niệm cơ bản về truyền số liệu.
So sánh 2 sơ đồ điều khiển truyền dẫn: SYN & ASYN.
Mô tả các phương thức đồng bộ bit (clock), character (byte) của mode ASYN và các phương pháp mã hoá tương ứng.
Mô tả kỹ thuật đồng bộ khung trong truyền dẫn ASYN & SYN hướng ký tự.
Sử dụng các ký tự và bit chèn thêm phục vụ đồng bộ.
Các kỹ thuật đồng bộ bit trong truyền dẫn đồng bộ.
Các kỹ thuật phát hiện lỗi, nén dữ liệu.
Nguyên lý hoạt động của các loại thiết bị ghép kênh.
3
GIỚI THIỆU
Data được dùng để chỉ 1 (vài) khối tài liệu đã số hoá.
Thông tin được hiểu là tin tức chứa trong data đang được truyền đi.
Mất dữ liệu, ngay cả 1 bit cũng gây lỗi nên cần phải điều khiển lỗi.
Điều khiển luồng là cần thiết.
Mã hoá là công cụ phục vụ điều khiển lỗi.
Môi trường truyền dẫn bit nối tiếp được sử dụng để kết nối các DTE.
4
TRUYỀN SONG SONG
5
TRUYỀN NỐI TIẾP
6
CHẾ ĐỘ ĐƠN CÔNG
7
CHẾ ĐỘ BÁN SONG CÔNG
8
CHẾ ĐỘ SONG CÔNG
9
CÁC MODE ĐỒNG BỘ
PHIÊN TRUYỀN
Phần tử nhỏ nhất trong truyền dữ liệu là bit.
Từng 8 bit nhóm thành các byte hoặc ký tự (character).
Các byte hoặc ký tự được tổ chức thành các khung(frame).
Để đồng bộ phiên truyền, ta cần xác định:
Điểm bắt đầu mỗi chu kỳ bit = đồng bộ bit (đồng hồ)
Điểm bắt đầu mỗi byte hoặc ký tự = đồng bộ byte or ký tự
Điểm bắt đầu mỗi khung = đồng bộ khung
10
CÁC MODE ĐỒNG BỘ
PHIÊN TRUYỀN
Để đồng bộ được 3 cấp trên, có 2 mode đồng bộ được sử dụng:
Mode không đồng bộ (Asynchronous transmission)
Mode đồng bộ (Synchronous transmission)
11
MODE TRUYỀN DẪN KHÔNG ĐỒNG BỘ
Sự đồng bộ giữa 2 DTE không được duy trì trong suốt phiên truyền mà chỉ được thiết lập mỗi khi có dữ liệu truyền.
Ví dụ: có ký tự cần truyền đi thì đồng bộ được thiết lập.
Sử dụng cho dữ liệu ký tự, đồng bộ được thiết lập cho từng ký tự ở Star bit và kết thúc ở Stop bit.
12
MODE TRUYỀN DẪN ĐỒNG BỘ
Sự đồng bộ giữa 2 DTE được thiết lập từ đầu và duy trì trong suốt phiên truyền.
Sử dụng cho dữ liệu là các khối lớn, truyền với tốc độ cao.
Đầu thu giữ được đồng bộ với đầu phát bằng cách:
- Luồng bit phát đi phải được mã hoá để đồng bộ bit.
- Tất cả các khung(frame)du?c d?n d?u b?i 1 hay nhi?u byte di?u khiển nhằm đảm bảo máy thu có thể dịch luồng bit đến theo các ranh giới byte hay ký tự một cách chính xác và tin cậy
- Từng khung phải được "đóng gói" trong một cặp ký tự (byte) đặc biệt để đồng bộ khung.
13
KIỂM SOÁT LỖI
(ERROR CONTROL)
Kiểm soát lỗi là chức năng cần thiết để khắc phục các lỗi do môi trường vật lý gây ra.
Kiểm soát lỗi là sửa lỗi hoặc yêu cầu phát lại khung lỗi.
Sửa lỗi sử dụng mã sửa sai.
Yêu cầu phát lại sử dụng mã phát hiện lỗi.
Ví dụ: Phát hiện lỗi bằng bit Parity (P).
14
ĐIỀU KHIỂN LUỒNG
(Flow Control)
Điều khiển luồng là điều chỉnh tốc độ phát của DTE nguồn để không gây tràn ở DTE đích.



N?u hai thi?t b? ho?t d?ng v?i t?c d? khác nhau, chúng ta thường phải điều khiển số liệu ngõ ra của thiết bị tốc độ cao hơn để ngăn chặn trường hợp tắc nghẽn trên mạng cho nên cần có sự điều khiển luồng thông tin giữa 2 thiết bị truyền.
15
MÃ TRUYỀN
(Transmission Code)
Có một số chuẩn mã hóa cho dữ liệu ký tự (text):
1. EBCDIC - Exteded Binary Code Decimal Interchange Code
2. ASCII - American Standard Code for Information Interchange
(IA5 - International Alphabet Number 5)
16
Bảng mã EBCDIC
17
Bảng mã EBCDIC (tiếp theo)
18
Bảng mã ASCII
19
II. THÔNG TIN NỐI TIẾP BẤT ĐỒNG BỘ
Các mạch điều khiển truyền trong DTE hình thành nên giao tiếp giữa thiết bị và liên và liên kết dữ liệu nối tiếp và phải thực thi các chức năng sau:
+ Chuyển từ song song sang nối tiếp cho mỗi kí tự hay byte để chuẩn bị lưu trữ và xử lý bên trong thiết bị và ngược lại.
+ Tại máy thu phải đạt được sự đồng bộ bit,byte và frame
+ Thực hiện cơ chế kiểm tra thích hợp để phát hiện lỗi và khả năng phát hiện lỗi ở máy thu phải khả thi.
20
2.1 ĐỒNG BỘ BIT
Nguyên lý hoạt động
21
2.1 ĐỒNG BỘ BIT
N=1 (RxC = TxD)
22
2.1 ĐỒNG BỘ BIT
N=16 (RxC = 16 x TxD)
23
2.2 ĐỒNG BỘ KÝ TỰ
Đồng bộ ký tự được thực hiện sau khi có đồng bộ bit.
Các bit nằm giữa start-bit và stop-bit là của một ký tự.
24
2.3 ĐỒNG BỘ KHUNG
Có hai loại dữ liệu ký tự:
Ký tự Non-printable: bao gồm cả các ký tự điều khiển.
Ký tự printable: không có các ký tự điều khiển.
Ví dụ: một số ký tự điều khiển như: SOH, DLE. STX. . .
25
2.3 ĐỒNG BỘ KHUNG
Cấu trúc khung với dữ liệu Printable
Cấu trúc khung với dữ liệu Non-Printable
26
III. II. THÔNG TIN NỐI TIẾP ĐỒNG BỘ
Truyền đồng bộ phân biệt hai loại dữ liệu:
Dữ liệu là ký tự: có thực hiện đồng bộ ký tự.
Dữ liệu là bit nhị phân: không thực hiện đồng bộ ký tự.
Vì vậy có hai loại truyền đồng bộ: hướng ký tự & hướng bit.
Cả hai loại trên đều có chung chức năng đồng bộ bit.
27
3.1 ĐỒNG BỘ BIT
Trong truyền đồng bộ có hai phương pháp đồng bộ bit:
Đồng bộ bit bằng mã hoá và khôi phục đồng hồ.
Đồng bộ bit bằng vòng khoá pha số(Phase lock loop-DPLL).
28
a) Đồng bộ bit bằng mã hoá và khôi phục đồng hồ
Các loại mã: lưỡng cực, Manchester, và Manchester vi sai.
Việc khôi phục đồng hồ giựa vào các chuyển tiếp của mã.
29
Mã hóa lưỡng cực (Bipolar)
30
Mã hóa Manchester
(Mã hoá Phase)
Mã hoá Manchester (Mã hóa Phase)
31
Mã hóa Manchester vi sai
32
b) Đồng bộ bit bằng DPLL
Các bit được mãhóa: NRZI.
33
b) Đồng bộ bit bằng DPLL
NRZI: bit 0 - đổi trạng thái, bit 1 - không đổi trạng thái.
34
b) Đồng bộ bit bằng DPLL
35
b) Đồng bộ bit bằng DPLL
Vị trí các chuyển tiếp
Luồng bit thu được, RxD
32 x CLK
Xung lấy mẫu tín hiệu, RxC
Trường hợp lý tưởng.
36
b) Đồng bộ bit bằng DPLL
Vị trí các chuyển tiếp
Luồng bit thu được, RxD
32 x CLK
Xung lấy mẫu tín hiệu, RxC
Trường hợp điều chỉnh pha (DPLL).
A B C D E
10 4 4 4 10
37
3.2 ĐỒNG BỘ HƯỚNG KÝ TỰ
Cấu trúc khung.
38
ĐỒNG BỘ HƯỚNG KÝ TỰ
Quá trình đồng bộ ký tự.
. . . . 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 . . . .
Hướng truyền
Time
39
ĐỒNG BỘ HƯỚNG KÝ TỰ
Quá trình đồng bộ ký tự.
. . . . 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 . . . .
Hướng truyền
Time
40
3.2 ĐỒNG BỘ HƯỚNG KÝ TỰ
Quá trình đồng bộ ký tự.
. . . . 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 . . . .
Hướng truyền
Time
41
ĐỒNG BỘ HƯỚNG KÝ TỰ
Quá trình đồng bộ ký tự.
. . . . 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 . . . .
Hướng truyền
Time
42
ĐỒNG BỘ HƯỚNG KÝ TỰ
Quá trình đồng bộ ký tự.
. . . . 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 . . . .
SYN
Hướng truyền
Time
43
ĐỒNG BỘ HƯỚNG KÝ TỰ
Quá trình đồng bộ ký tự.
. . . . 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 . . . .
SYN
SYN
Hướng truyền
Time
44
ĐỒNG BỘ HƯỚNG KÝ TỰ
Quá trình đồng bộ ký tự.
. . . . 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 . . . .
SYN
SYN
STX
Hướng truyền
Time
45
ĐỒNG BỘ HƯỚNG KÝ TỰ
Quá trình đồng bộ ký tự.
. . . . 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 . . . .
SYN
SYN
STX
Data của khung
Hướng truyền
Time
46
ĐỒNG BỘ HƯỚNG KÝ TỰ
Chèn thêm DLE cho dữ liệu Non-printable.
47
3.3 ĐỒNG BỘ HƯỚNG BIT
Truyền đồng bộ hướng bit không có cấp đồng bộ ký tự:
Sử dụng cờ đầu khung và cờ cuối khung (01111110).
Có ba phương pháp đồng bộ khung:
Sử dụng cờ đầu khung (10101011) và độ dài khung (Length) .
Sử dụng các bit vi phạm (JK0JK000, JK1JK111 ) .
48
a) Sử dụng cờ đầu & cuối khung
Hướng truyền
Time
Không được có nhóm `111111` trong thành phần của khung.
49
a) Sử dụng cờ đầu & cuối khung
Hướng truyền
Time
50
a) Sử dụng cờ đầu & cuối khung
51
b) Sử dụng cờ đầu & độ dài khung
Sơ đồ này thường được sử dụng trong các LAN.
52
c) Sử dụng các bit vi phạm
Sử dụng mã Manchester, cờ đầu và cuối
Sơ đồ này thường được sử dụng trong các LAN.
53
III. CÁC PHƯƠNG THỨC PHÁT HIỆN LỖI
Có hai phương pháp điều khiển lỗi:
Điều khiển lỗi bằng phương pháp Sửa lỗi tại đầu thu:ký tự hay frame dữ liệu được truyền sẽ chứa một vài thông tin bổ sung nhằm giúp máy thu phát hiện lỗi nằm ở đâu trong luồng bit truyền.
Điều khiển lỗi bằng phương pháp yêu cầu phát lại: ký tự hay frame dữ liệu truyền chỉ chứa thông tin đủ cho máy thu phát hiện lỗi, không thể xác định vị trí bit lỗi vì vậy cần phải có một lược đồ truyền lại để máy phát truyền bản copy khác của thông tin bị sai này
54
CƠ CHẾ PHÁT HiỆN LỖI
55
4.1 PARITY
1001001 1 Parity chẵn

1001001 0 Parity lẻ
Chỉ phát hiện được lỗi lẻ bit.
Overhead lớn: 1/8 = 12.5%
56
PARITY
57
4.2 BLOCK SUM CHECK
STX
ETX
BCC (chaün)
Parity lẻ
Các ký tự của khung
58
PHÁT HIỆN LỖI MỘT BIT
STX
ETX
BCC (chaün)
Parity lẻ
Các ký tự của khung
59
PHÁT HIỆN LỖI 2 BIT
STX
ETX
BCC (chaün)
Parity lẻ
Các ký tự của khung
60
Không phát hiện được lỗi
STX
ETX
BCC (chaün)
Parity lẻ
Các ký tự của khung
- Độ tin cậy của BCC khoảng 98 %
61
4.3 Cyclic redundancy check (CRC)
1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 . . . .
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 . . . .
Hướng truyền
Data phát
Data thu
Lỗi cụm
62
CRC
1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 . . . .
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 . . . .
Hướng truyền
Data phát
Data thu
Parity & BCC không phát hiện được lỗi cụm
63
NGUYÊN LÝ
64
65
CÁCH TÍNH CRC
Các bit dữ liệu được mô phỏng thành một đa thức theo thứ tự truyền.
Ví dụ: Chuỗi bit truyền 110101 thì ta có đa thức
M(x)=x5+x4+x2+1
Giả sử số bit CRC là C, ta sẽ chọn 1 đa thức bất kỳ G(x) gọi là đa thức sinh có bậc C.Giả sử chọn G(x)=x3+1
66
CÁCH TÍNH CRC(tt)
-Sau đó lần lượt thực hiện các phép tính sau:
+Nhân M(x) cho xc
xc M(x)=x8+x7+x5+x3
+ Chia xcM(x) cho G(x) ta sẽ có kết quả là Q(x) với phần dư là R(x)
xcM(x)=Q(x)+R(x)/G(x)
67
CÁCH TÍNH CRC(tt)
Theo ví dụ trên ta có:
X8+x7+x5+x3 : x3+1= x5+x4+x+1+(x+1)/x3+1
-Tính T(x)= xcM(x)+R(x)
T(x)=x8+x7+x5+x3+x+1
-Đổi T(x) trở lại chuỗi bit theo nguyên tắc tương tự, kết quả chính là chuỗi bit truyền với các bit sau cùng là CRC.
-Kết quả chuỗi bit truyền là: 110101011
Ở đầu thu sau khi nhận được chuỗi bit ta đổi là T(x) và dùng phép toán module-2 chia cho G(x) nếu phần dư là 0 thì dữ liệu không sai.


68
CÁCH TÍNH CRC(tt)
Chứng minh:
T(x)=xcM(x)+R(x)
Và xcM(x)/G(x)=Q(x)+R(x)/G(x)
T(x)/G(x)=Q(x)+R(x)/G(x)+R(x)/G(x)
T(x)/G(x)=Q(x)+(1+1).R(x)/G(x)
Vì đối với phép toán module-2 thì 1+1=0
Cho nên T(x)/G(x)=Q(x) hay R(x)=0
R(x)=0 thì dữ liệu truyền không sai
R(x)=! 0 thì dữ liệu truyền có lỗi
69
Ví dụ
70
Ví dụ 2:
Nội dung khung: 11100110
Đa thức sinh: 11001
Tìm F=?
Tìm dữ liệu T cần truyền.
71
4.3 Cyclic redundancy check (CRC)
CRC sử dụng phép chia toàn bộ dãy bit data của khung cho dãy bit của đa thức sinh (n). Phần dư là CRC(n-1).
Phép chia Modulo-2 (XOR)
72
4.3 Cyclic redundancy check (CRC)
Cách tính CRC
73
4.3 Cyclic redundancy check (CRC)
Ví dụ 1: dãy bit là 11100101, đa thức sinh là x4 + x3 + 1
1 1 0 0 1
0 0 1 0 1
1
1
0
Do thương =1
0 0 0 0 0 Do thương =0
0 1 0 1 1
0
1 1 0 0 1
Do thương =1
1
0 1 0 1 1
74
4.3 Cyclic redundancy check (CRC)
75
4.3 Cyclic redundancy check (CRC)
76
4.3 Cyclic redundancy check (CRC)
77
4.3 Cyclic redundancy check (CRC)
78
IV. NÉN DỮ LIỆU
Packed decimal.
Mã hoá vi sai.
Mã hoá Huffman.
79
Bảng mã ASCII
80
PACKED DECIMAL
81
MÃ HOÁ VI SAI
- Một số loại dữ liệu thực hiện mã hoá độ lệch của phần tử sau so với phần tử trước sẽ hiệu quả hơn mã hóa trị tuyệt đối.
82
MÃ HOÁ HUFFMAN
Sinh viên tự nghiên cứu.
Xem lại mã thống kê tối ưu - môn lý thuyết truyền tin.
Đọc thêm mã Fano.