Chương 0

bạn có thể hiểu rõ hơn về khái niệm mạng truyền dữ liệu khi đọc qua : phần này sẽ đi về dữ liệu và tín hiệu.trong slide có bài tập và giải thích về cách làm bài cho bạn.

Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠBẢN

Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠBẢN

1.2 Cấu hình đường dây

1.2.1 Cấu hình điểm – điểm 1.2.2 Cấu hình đa điểm

1.3 Mô hình mạng1.3.1 Lưới

1.3.2 Sao1.3.3 Cây

2

Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠBẢN

1.3.4 Bus1.3.5 Vòng

1.3.6 Mô hình hỗn hợp1.4 Chế độ truyền dẫn1.4.1 Đơn công

1.4.2 Bán song công 1.4.3 Song công

3

Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠBẢN

1.5 Môi trường truyền

1.5.1 Môi trường có định hướng

1.5.2 Môi trường không định hướng

4

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Signals can be analog or digital Analog signals canhave an infinite number of values in a range; digitalsignals can have only a limited number of values.

1.1.2 Tín hiệu tương tự và số

nonperiodic digital signals.

a) Periodic analog signals can be classified assimpleorcomposite A simple periodic analog signal, asine wave,cannot be decomposed into simpler signals A compositeperiodic analog signal is composed of multiple sinewaves.

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Figure 3.2 A sine wave

The power in your house can be represented by a sine wave with apeak amplitude of 155 to 170 V However, it is common knowledgethat the voltage of the power in U.S homes is 110 to 120 V This

(rms) values The signal is squared and then the average

Example 3.1

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Figure 3.3 Two signals with the same phase and frequency, but different amplitudes

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Frequency and period are the inverse of each other.

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Figure 3.4 Two signals with the same amplitude and phase,but different frequencies

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

The power we use at home has a frequency of60 Hz.The period of this sine wave can be determined asfollows:

Example 3.3

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Figure 3.7 The time-domain and frequency-domain plots of a sine wave

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

If the composite signal is periodic, the decomposition gives a series of signals

with discrete frequencies;

if the composite signal is nonperiodic, the decomposition gives a combination

of sine waves with continuous frequencies.

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Figure 3.9 shows a periodic composite signal withfrequency f This type of signal is not typical of thosefound in data communications We can consider it to bethree alarm systems, each with a different frequency.The analysis of this signal can give us a goodunderstanding of how to decompose signals.

Example 3.8

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Figure 3.9 A composite periodic signal

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Figure 3.10 Decomposition of a composite periodic signal in the time andfrequency domains

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Figure 3.11 shows a nonperiodic composite signal Itcan be the signal created by a microphone or a telephoneset when a word or two is pronounced In this case, thecomposite signal cannot be periodic, because thatimplies that we are repeating the same word or wordswith exactly the same tone.

Example 3.9

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Figure 3.11 The time and frequency domains of a nonperiodic signal

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Figure 3.12 The bandwidth of periodic and nonperiodic composite signals

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

If a periodic signal is decomposed into five sine waveswith frequencies of100, 300, 500, 700, and900 Hz, whatis its bandwidth? Draw the spectrum, assuming allcomponents have a maximum amplitude of 10 V.

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Figure 3.13 The bandwidth for Example 3.10

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

A nonperiodic composite signal has a bandwidth of 200kHz, with a middle frequency of 140 kHz and peakamplitude of 20 V The two extreme frequencies have anamplitude of 0 Draw the frequency domain of thesignal.

The lowest frequency must be at 40 kHz and the highestat 240 kHz Figure 3.15 shows the frequency domainand the bandwidth.

Example 3.12

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Figure 3.15 The bandwidth for Example 3.12

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

b) In addition to being represented by an analog signal,information can also be represented by adigital signal.For example, a 1 can be encoded as a positive voltageand a 0 as zero voltage A digital signal can have morethan two levels In this case, we can send more than 1 bitfor each level.

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Figure 3.16 Two digital signals: one with two signal levels and the otherwith four signal levels

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

A digital signal has eight levels How many bits areneeded per level? We calculate the number of bits fromthe formula

Example 3.16

Each signal level is represented by 3 bits.

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

A digitized voice channel, as we will see in Chapter 4, ismade by digitizing a 4-kHz bandwidth analog voicesignal We need to sample the signal at twice the highestfrequency (two samples per hertz) We assume that eachsample requires 8 bits What is the required bit rate?Solution

The bit rate can be calculated as

Example 3.19

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Figure 3.18 Baseband transmission

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

A digital signal is a composite analog signal with an infinite bandwidth.

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Figure 3.19 Bandwidths of two low-pass channels

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Figure 3.20 Baseband transmission using a dedicated medium

Baseband transmission of a digital signal that preserves the shape of the digital signal is possible only if we have a low-pass channel with an infinite or

very wide bandwidth.

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

1.1.6 Nhiễu trong môi trường truyền

Signals travel through transmission media, which are notperfect The imperfection causes signal impairment Thismeans that the signal at the beginning of the medium isnot the same as the signal at the end of the medium.What is sent is not what is received Three causes ofimpairment areattenuation,distortion, andnoise.

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Figure 3.25 Causes of impairment

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Figure 3.26 Attenuation

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Suppose a signal travels through a transmission mediumand its power is reduced to one-half This means that P2is (1/2)P1 In this case, the attenuation (loss of power)can be calculated as

A loss of 3 dB (–3 dB) is equivalent to losing one-halfthe power.

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

One reason that engineers use the decibel to measure thechanges in the strength of a signal is that decibelnumbers can be added (or subtracted) when we aremeasuring several points (cascading) instead of just two.In Figure 3.27 a signal travels from point 1 to point 4 Inthis case, the decibel value can be calculated as

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Figure 3.27 Decibels for Example 3.28

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Figure 3.28 Distortion

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Figure 3.29 Noise

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Figure 3.30 Two cases of SNR: a high SNR and a low SNR

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

 DATA RATE LIMITS

A very important consideration in data communicationsis how fast we can send data, in bits per second, over achannel Data rate depends on three factors:

1.The bandwidth available

2.The level of the signals we use

3 The quality of the channel (the level of noise)

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Consider a noiseless channel with a bandwidth of 3000Hz transmitting a signal with two signal levels Themaximum bit rate can be calculated as

Example 3.34

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

Consider an extremely noisy channel in which the valueof the signal-to-noise ratio is almost zero In otherwords, the noise is so strong that the signal is faint Forthis channel the capacity C is calculated as

Example 3.37

This means that the capacity of this channel is zeroregardless of the bandwidth In other words, we cannotreceive any data through this channel.

1.1 Dữ liệu và tín hiệu

We can calculate the theoretical highest bit rate of aregular telephone line A telephone line normally has abandwidth of 3000 The signal-to-noise ratio is usually3162 For this channel the capacity is calculated as

Example 3.38

This means that the highest bit rate for a telephone lineis 34.860 kbps If we want to send data faster than this,we can either increase the bandwidth of the line orimprove the signal-to-noise ratio.

1.2 Cấu hình đường dây

1.2.1 Cấu hình điểm – điểm 1.2.2 Cấu hình đa điểm

1.2 Cấu hình đường dây

Figure 1.3 Types of connections: point-to-point and multipoint

1.3 Mô hình mạng

1.3.1 Lưới1.3.2 Sao1.3.3 Cây1.3.4 Bus1.3.5 Vòng

1.3.6 Mô hình hỗn hợp

1.3 Mô hình mạng

Figure 1.4 Categories of topology

1.3 Mô hình mạng

Figure 1.5 A fully connected mesh topology (five devices)

1.3.1 Lưới - Physical Structure: point-to-point

Fault Detection

- Disadvantages

Cost(Installation and MaintenanceExpansion and Modification

- Advantages

Cost (Installation and Maintenance)

Reliable (damage link)

Expansion and ModificationFault Detection

Cost (Installation and Maintenance)

Reliable (damage link)

Expansion and ModificationFault Detection

Group Priority

Share a single medium

Unreliable (damage link)

Expansion and ModificationFault Detection

Cost(Installation and Maintenance)

Expansion and ModificationFault Detection

- Disadvantages

Unreliable (damage link; unidirectional ring)

Extra-cost for repeaterGet rid of unused data

1.3 Mô hình mạng

Figure 1.9 A hybrid topology: a star backbone with three bus networks

1.3.6 Mô hình hỗn hợp

1.3 Mô hình mạng

Figure 1.10 An isolated LAN connecting 12 computers to a hub in a closet

1.4 Chế độ truyền dẫn

1.4.1 Đơn công (simplex)

1.4 Chế độ truyền dẫn

1.4.2 Bán song công (half-duplex)

1.4 Chế độ truyền dẫn

1.4.3 Song công (full-duplex)

1.5 Môi trường truyền

Figure 7.1 Transmission medium and physical layer

1.5 Môi trường truyền

Figure 7.2 Classes of transmission media

1.5 Môi trường truyền

1.5.1 Môi trường có định hướng

Guided media, which are those that provide a conduitfrom one device to another, include twisted-pair cable,coaxial cable, and fiber-optic cable.

Guided medium

link

1.5 Môi trường truyền

Figure 7.3 Twisted-pair cable

1.5 Môi trường truyền

Figure 7.4 UTP and STP cables

1.5 Môi trường truyền

Table 7.1 Categories of unshielded twisted-pair cables

1.5 Môi trường truyền

Figure 7.5 UTP connector

1.5 Môi trường truyền

Figure 7.7 Coaxial cable

1.5 Môi trường truyền

Table 7.2 Categories of coaxial cables

1.5 Môi trường truyền

Figure 7.8 BNC connectors

1.5 Môi trường truyền

Figure 7.10 Bending of light ray

1.5 Môi trường truyền

Figure 7.11 Optical fiber

1.5 Môi trường truyền

Figure 7.12 Propagation modes

1.5 Môi trường truyền

Figure 7.13 Modes

1.5 Môi trường truyền

Table 7.3 Fiber types

1.5 Môi trường truyền

Figure 7.14 Fiber construction

1.5 Môi trường truyền

Figure 7.15 Fiber-optic cable connectors

1.5 Môi trường truyền

1.5.2 Môi trường không định hướng

Unguided media transport electromagnetic waveswithout using a physical conductor This type ofcommunication is often referred to as wirelesscommunication.

Unguided medium

1.5 Môi trường truyền

Figure 7.17 Electromagnetic spectrum for wireless communication

1.5 Môi trường truyền

Figure 7.18 Propagation methods

1.5 Môi trường truyền

Table 7.4 Bands

1.5 Môi trường truyền

Figure 7.19 Wireless transmission waves

1.5 Môi trường truyền

Figure 7.20 Omnidirectional antenna

1.5 Môi trường truyền

Figure 7.21 Unidirectional antennas