Truyền số liệu

Bắt đầu và kết thúc khung bởi chuỗi 8 bit duy nhất là: 01111110 được gọi là cờ (flag). Tuy nhiên, để phía thu có thể đạt được sự đồng bộ bit thì phía phát phải gửi một chuỗi các byte Idle (rỗi). Các byte này gồm 8 bit 01111111, đứng trước cờ bắt đầu khung.

Khi phía thu nhận được cờ khởi đầu khung (opening flag) thì nội dung của khung được đọc và thực hiện kiểm tra từng nhóm 8 bit cho tới khi gặp cờ kết thúc khung (closing flag). Khi đó việc thu khung dữ liệu kết thúc.

Hình 4.11. Phương pháp đồng bộ frame định hướng bit dùng cờ

Việc trong suốt dữ liệu (để tránh trường hợp dữ liệu trùng với ký tự cờ) được thực hiện bằng cách chèn thêm bit 0 tại phía máy phát. Khi phát 5 bit 1 liên tiếp thì máy phát sẽ phát thêm một bit 0 trước khi phát bit kế tiếp 5 bit 1 này.

Ngược lại, ở phía máy thu khi nhận được cờ mở thì xem như bắt đầu nội dung khung. Trong quá trình đọc nội dung của khung, máy thu thực hiện cơ chế phát hiện bit 0 (zero bit detection) sử dụng một bộ đếm để đếm số lượng bit 1 liên tiếp nhau trong nội dung của khung. Khi gặp bit 0 bộ đếm sẽ reset về 0, khi gặp bit 1 bộ đếm sẽ đếm tăng lên một đơn vị. Khi bộ đếm đếm đến 5, nếu bit kế tiếp là bit 0 thì máy thu hiểu bit 0 này là bit 0 đã chèn vào và xoá đi. Nếu là bit 1 thì máy thu đọc thêm một bit nữa, nếu

là bit 0 thì xem như kết thúc khung tin, nếu là bit 1 thì máy thu sẽ tự hiểu là khung tin bị lỗi, nó sẽ yêu cầu máy phát phát lại khung tin mới.

- Xét trường hợp thông tin trong các liên kết đa điểm:

Ví dụ như trong trường hợp mạng LAN, khi đó môi trường truyền là quảng bá và được truyền cho tất cả các trạm. Để cho phép tất cả các trạm khác nhau đạt được sự đồng bộ bit thì trạm phát sẽ đặt vào trước nội dung khung một mẫu bit mở đầu (preamble) gồm 10 cặp bit: 1010101010… kế đến là mẫu bit 10101011 dùng để bắt đầu 1 khung. Tiếp theo là một header cố định bao gồm địa chỉ và thông tin chiều dài phần nội dung. Do đó, với lược đồ này máy thu chỉ cần đếm số byte thích hợp để xác định sự kết thúc mỗi khung.

Hình 4.12. Chỉ định chiều dài và ranh giới bắt đầu khung

Một trường hợp đồng bộ khác cũng được dùng trong mạng LAN là bắt đầu và kết thúc một khung bởi các mẫu mã hoá bit không chuẩn hay vi phạm bit. Ví dụ như mã hoá Manchester được dùng thay cho việc truyền một tín hiệu tại giữa mỗi bit, mức tín hiệu duy trì tại cùng mức như bit trước đó cho khoảng bit (J) hoặc mức ngược lại với mức trước đó cho khoảng bit (K). Để phát hiện bắt đầu và kết thúc mỗi khung, bộ thu sẽ dò từng bit, trước hết phát hiện mẫu bit bắt đầu là JK0JK000 và sau đó phát hiện mẫu kết thúc là JK1JK111. Vì J, K là các ký hiệu mã hoá bit không chuẩn nên trong phần nội dung của khung sẽ không chứa các ký hiệu này và quá trình trong suốt dữ liệu sẽ đạt được.

Hình 4.13. Các vi phạm bit mã hoá

Hai giao thức hướng bit phổ biến nhất là:

- SDLC: Điều khiển liên kết số liệu đồng bộ (Synchronous Data Link Control)

- HDLC: Điều khiển liên kết số liệu mức cao (High Level Data Link Control)

Giao thức HDLC

HDLC là giao thức kết nối dữ liệu theo hướng bit được thiết kế nhằm hỗ trợ cho các chế độ bán song công và song công, cấu hình điểm - điểm hay điểm - đa điểm.

Khung HDLC (Frame)

HDLC định nghĩa 3 dạng khung: khung thông tin ( I- frame: information frame), khung giám sát (S - frame: supervisory frame) và khung không đánh số (unnumbered frame U - frame). Mỗi dạng khung hoạt động như lớp vỏ để truyền thông tin đến nhiều dạng bản tin.

Hình 4.14. Các khung trong HDLC

I - frame: được dùng để vận chuyển dữ liệu của người dùng (user) và thông tin điều khiển liên quan đến người dùng.

S - frame: chỉ dùng để vận chuyển các thông tin điều khiển, lưu lượng của lớp kết nối dữ liệu và kiểm tra lỗi.

U - frame: được dùng dự phòng cho quản lý hệ thống. Thông tin do U- frame thường được dùng cho việc tự quản lý mạng.

Cờ

Trường địa chỉ

Trường

điều khiển

Dữ liệu người dùng

FCS

Cờ

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 210 trang tài liệu này.

Hình 4.15. Cấu trúc khung HDLC

Mỗi khung trong HDLC có thể chứa đến 6 trường (Hình 4.15): trường bắt đầu là cờ (flag) chiếm 1 octet, trường địa chỉ, trường điều khiển, trường thông tin, trường

kiểm soát lỗi FCS có chiều dài từ 2 đến 4 octet, sử dụng mã điều khiển lỗi CRC và trường cuối là trường cờ. Khi truyền nhiều frame, flag cuối có thể là một frame đôi và làm flag bắt đầu cho frame kế tiếp.

a) Trường cờ (Flag)

Các trường Flag giới hạn khung tại cả hai đầu với mẫu duy nhất 01111110. Một cờ đơn có thể được dùng như cờ đóng cho một khung và cờ mở cho khung tiếp theo. Trên cả hai phía của cổng giao tiếp mạng, bên nhận liên tục tìm chuỗi cờ để đồng bộ hóa điểm bắt đầu của một khung. Trong khi đang nhận khung, một trạm tiếp tục tìm chuỗi xác định kết thúc khung. Tuy nhiên, có thể xảy ra trường hợp mẫu 01111110 sẽ xuất hiện ở đâu đó bên trong khung, điều này khiến cho sự đồng bộ bị phá vỡ.

Hình 4.16. Quá trình chèn thêm bit nhồi

Để bảo đảm là flag không xuất hiện một cách không báo trước (inadvertently) trong khung, HDLC đã trù tính một quá trình được gọi là bit nhồi (bit stuffing). Mỗi lần máy phát muốn gửi một chuỗi bit có hơn 5 bit 1 liên tiếp, thì nó sẽ chèn (nhồi) thêm một bit thừa 0 sau 5 số 1. Ví dụ, chuỗi 011111111000 sẽ trở thành 111110111000. Số 0 thêm vào bit 1 thứ 6 cho biết là đã có bit nhồi, và máy thu khi nhận được sẽ loại bỏ đi. Chú ý rằng việc thêm 0 không nhất thiết để tránh một mẫu cờ, nhưng cần thiết cho thao tác của giải thuật. Khi một cờ được sử dụng cho cả vai trò của cờ kết thúc lẫn bắt đầu thì một bit 1 lỗi có thể trộn hai khung thành một khung hoặc tách một khung thành hai khung.

Quá trình này có ba ngoại lệ: khi chuỗi bit thực sự là flag, khi việc truyền bị hủy bỏ và khi kênh truyền không còn được sử dụng. Lưu đồ dưới đây các bước mà máy thu dùng để nhận dạng và loại bit nhồi. Khi máy thu đọc các bit thu được, thì bắt đầu đếm số bit 1. Sau khi đã tìm ra 5 bit 1 tiếp đến là bit 0, thì tiếp tục kiểm tra 7 bit tiếp. Nếu

bit thứ bảy là 0, máy thu xác nhận đó là bit nhồi và khởi động lại bộ đếm. Nếu bit thứ 7 là bit 1, thì máy thu kiểm tra bit thứ 8. Nếu bit thứ 8 tiếp tục là bit 1, thì máy thu tiếp tục đếm. Giá trị tổng là 7 hay 14 bit 1 liên tiếp, cho chỉ thị loại bỏ. Khi tổng này là 15, tức là kênh trống.

Hình 4.17. Quá trình nhận dạng và loại bỏ bit nhồi

b) Trường địa chỉ

Trường thứ hai của khung HDLC chứa địa chỉ của trạm thứ cấp, có thể là originator hay destination của frame (hay trạm đóng vai trò trạm thứ cấp trong trường hợp trạm hỗn hợp. Nếu trạm thứ cấp tạo ra một frame, thì frame này chứa from address. Trường địa chỉ có thể dài một byte hay nhiều byte, tùy theo nhu cầu của mạng. Mạng càng lớn thì đòi hỏi trường địa chỉ với nhiều byte hơn.

Hình 4.18. Mối quan hệ trường địa chỉ và các phần còn lại của khung

c) Trường điều khiển

Trường điều khiển là đoạn gồm một hay nhiều byte của frame được dùng để quản lý.

d) Trường thông tin

Hình 4.19. Trường thông tin

Trường thông tin chứa dữ liệu người dùng trong I-frame, và mạng quản lý thông tin trong U-frame. Chiều dài của fame thay đổi tùy thuộc vào từng dạng mạng nhưng giữ cố định trong cùng một mạng. S-frame không có trường thông tin.

e) Trường FCS

Hình 4.20. Trường kiểm tra lỗi FCS

Frame Check Sequence (FCS) nằm trong trường kiểm tra lỗi của HDLC, trong đó chứa từ 2 đến 4 byte CRC.

Câu 1:

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 4

Trình bày nguyên tắc đồng bộ bit trong chế độ truyền dẫn bất đồng bộ.

Câu 2:

So sánh phương thức truyền dẫn đồng bộ và bất đồng bộ.

Câu 3:

Trình bày nguyên tắc truyền đồng bộ thiên hướng kí tự.

Câu 4:

Giả sử cần truyền một file 10000 byte qua đường truyền có tốc độ 2400 bps.

a. Tính toán các bit overhead và thời gian trong truyền dẫn bất đồng bộ. Biết rằng hệ thống sử dụng 1 start bit, 1 stop bit và 8 bit dữ liệu, không có bit kiểm tri chẵn lẻ.

b. Tính toán các bit overhead và thời gian trong truyền dẫn đồng bộ. Biết rằng mỗi frame gồm 1000 ký tự = 8000 bit và overhead gồm 48 bit điều khiển trên mỗi một frame.

Câu 5:

Một nguồn dữ liệu sử dụng các ký tự IRA 7 bit. Hãy xác định tốc độ dữ liệu tối đa (tốc độ của các bit dữ liệu IRA) qua đường truyền trong các trường hợp sau:

a. Truyền dẫn bất đồng bộ với 1 start bit, phần tử stop có thời gian = 1.5 lần thời gian một bit thông thường và 1 bit kiểm tra chẵn lẻ.

b. Truyền dẫn đồng bộ với frame gồm 48 bit điều kiển và 128 bit thông tin. Trường thông tin chứa ký tự IRA 8 bit (gồm cả bit kiểm tra chẵn lẻ).

Câu 6:

Cho biết dữ liệu thực trong khung hình sau: a.

Câu 7:

Dùng phương pháp bit nhồi cho chuỗi dữ liệu sau: a.  000111111011111001111001111101

b.  00011111111111111111111111111111110011111101

Câu 8:

Khung dữ liệu dưới đây được chuyển từ trạm sơ cấp đến trạm thứ cấp. Trả lời những câu hỏi sau:

a. Địa chỉ trạm thứ cấp?

b. Dạng của khung?

c. Số thứ tự của chuỗi được gửi (nếu có)

d. Khung có mang dữ liệu của user không? Nếu có, cho biết giá trị.

e. Khung có mang dữ liệu quản lý không? Nếu có, cho biết giá trị.

Câu 9:

Phát biểu nào sau đây là đúng trong truyền dẫn bất đồng bộ:

a. Các ký tự dữ liệu mã hóa thông tin được truyền đi tại những thời điểm khác nhau mà khoảng thời gian nối tiếp giữa hai ký tự không cần thiết phải là một giá trị cố định.

b. Các ký tự dữ liệu mã hóa thông tin được truyền đi tại những thời điểm khác nhau mà khoảng thời gian nối tiếp giữa hai ký tự cần thiết phải là một giá trị cố định.

c. Ở chế độ truyền này hiểu theo bản chất truyền tín hiệu số thì máy phát và máy thu không độc lập trong việc sử dụng đồng hồ.

d. Cả ba ý trên đều sai.

Câu 10:

Phát biều nào sau đây là đúng:

a. Kỹ thuật truyền trong đó khoảng thời gian cho mỗi bit là như nhau là kỹ thuật truyền dẫn đồng bộ.

b. Trong hệ thống truyền ký tự, khoảng thời gian từ bit cuối cùng của ký tự này đến bit đầu của ký tự kế tiếp bằng không là cách truyền đồng bộ.

c. A và B là phát biểu cho kỹ thuật truyền dẫn đồng bộ.

d. Cả a, b, c đều sai.

Câu 11:

Khi dùng phương pháp truyền dẫn đồng bộ, chúng ta thường:

a. Xác định các lỗi xảy ra trên một frame hoàn chỉnh.

b. Thêm một số ký số nhị phân vào mỗi ký tự được truyền.

c. Mỗi ký tự được kiểm tra như một thực thế riêng biệt.

d. Cả ba ý trên đều đúng.

Câu 12:

Đồng bộ bit có đặc trưng:

a. Mạch điều khiển truyền nhận được lập trình để hoạt động với số bit bằng nhau trong một ký tự, kể cả số stop bit, start bit và bit kiểm tra giữa máy thu và máy phát.

b. Sau khi phát hiện và nhận ra start bit, việc đồng bộ ký tự đạt được tại đầu thu rất đơn giản, chỉ việc đếm đúng số bit đã được lập trình.