2 3 3 3 3 4 5 5 7 8 8 8 8 9 9 9 15 15 17 18 18 22 25 26 29 33 36 45 48 48 52 56 61 64 Mục lục Trang Lời nói đầu Chơng I : Tổng quan về hệ thống thông tin vệ tinh Đ1 : Giới thiệu chung 1.1. Tổng quan 1.2. Đặc điểm của hệ thống thông tin vệ tinh 1.3. Các chức năng của hệ thống thông tin vệ tinh Đ2 : Tổng quan về hệ thống INM-B/mM 2.1. Hệ thống INM-B 2.2. Hệ thống INM-mM Chơng II : Đặc điểm truyền số liệu trong hệ thống thông tin vệ tinh Đ 1 : Môi trờng truyền 1.1. Khái niệm 1.2. Đờng truyền vệ tinh Đ2 : Các sai lỗi trong truyền dữ liệu qua hệ thống thông tin vệ tinh 2.1. Nguyên nhân 2.2. Phơng pháp phát hiện và sửa lỗi đối với số liệu truyền Chơng III : Đi sâu nghiên cứu truyền số liệu trong hệ thống INM-B/mM Đ1 : Tổng quan về truyền số liêu trong hệ thống INM-B/mM Đ2 : Sự lựa chọn dịch vụ trong hệ thống INM-B/mM Đ3 : Chế độ truyền số liệu không đồng bộ 3.1. Cơ sở 3.2. Modem truyền số liệu 3.3. Khối giao diện modem 3.4. Điều khiển tuyến số liệu 3.5. Phơng thức chống nhiễu 3.6. Điều khiển luồng dữ liệu 3.7. Khung và kênh dữ liệu 3.8. Các giai đoạn của cuộc gọi dữ liệu không đồng bộ qua hệ thống INM-B/mM Đ4 . Chế độ truyền số liệu đồng bộ 4.1. Cơ sở 4.2. Tốc độ bit 4.2. Cấu trúc kênh dữ liệu 4.5. Các giai đoạn của cuộc gọi HSD Kết luận Lời nói đầu Thông tin liên lạc đóng vai trò hết sức quan trọng trong cuộc sống , hầu hết chúng ta luôn gắn liền với với một vài dạng trao đổi thông tin nào đó. Các dạng trao đổi thông tin có thể nh : đàm thoại giữa nguời với ngời , đọc sách, gửi và nhận th, nói chuyện qua 1 điện thoại, xem phim hay truyền hình. Có thể có hàng ngàn ví dụ khác nhau về thông tin liên lạc, trong đó thông tin số liệu là một phần đặc biệt trong toàn bộ lĩnh vực thông tin Ngày nay với sự phát triển đa dạng của các hệ thống thông tin đặc biệt là hệ thống thông tin vệ tinh đã đa thông tin liên lạc có bớc phát triển nhẩy bậc. Các ứng dụng của thông tin vệ tinh ngày càng trở lên rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực Các hệ thống vệ tinh trong hàng hải cũng đã phát triển một cách nhanh chóng và ngày càng có xu thế phục vụ đa dạng hơn các dịch vụ tới ngời sử dụng. Một dịch vụ đợc quan tâm trong đề tài tốt nghiệp của em là truyền số liệu trong hệ thống INMARSAT- B/mM (INMARSAT viết tắt của INternational MAritime SAtellite: Hệ thống vệ tinh hàng hải quốc tế). Đây là dịch vụ quan trọng trong hệ thống INM-B/mM Nội dung của đề tài này em sẽ nghiên cứu một số vấn đề sau - Khái quát về hệ thống thông tin vệ tinh INM, cụ thể đối với INM-B/mM - Đặc điểm về truyền số liệu qua hệ thống thông tin vệ tinh - Đi sâu phân tích hai chế độ truyền số liệu là đồng bộ và không đồng bộ trong hệ thống INM-B/mM - Các giai đoạn của một cuộc gọi dữ liệu thông qua hệ thống INM-B/mM - Đánh giá sự khác nhau giữa truyền số liệu trong hệ thống INM-B/mM với các hệ thống truyền số liệụ thông thờng Trong quá trình làm đề tài do hạn chế về kiến thức cũng nh thời gian thực hiện do đó đề tài của em không thể tránh khỏi sai sót. Em mong có sự góp ý chân thành của giáo viên hớng dẫn cùng các thầy cô trong khoa Điện - Điện tử tầu biển và các bạn Qua đây em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hớng dẫn chính KS Phan Châu Quang cùng toàn thể các thầy trong khoa và các công nhân viên của trạm LES hải phòng đã tận tình giúp em hoàn thành đề tài này Hải phòng ngày 18 tháng 12 năm 2002 Sinh viên : Phạm Văn Núi Chơng I: Tổng quan về hệ thống thông tin vệ tinh INMarsat Đ1. Giới thiệu chung 1.1-Tổng quan Thông tin vệ tinh đã có sự phát triển vợt bậc trên 20 năm qua và đã trở thành ph- ơng tiện thông tin để xây dựng một xã hội định hớng thông tin tiên tiến Với các u điểm của mình thông tin vệ tinh đã khắc phục các hạn chế của thông tin vô tuyến mặt đất. Nó có thể truyền thông tin đến tất cả các vùng địa lý trên thế giới và cớc phí rẻ nhất cho các cuộc liên lạc ở khoảng cách xa. Hơn nữa.thông tin vệ tinh còn có khả năng cung cấp nhiều dịch vụ nh : dịch vụ thoại,dịch vụ telex,truyền dữ liệu, vô tuyến dẫn đờng, thăm dò tài nguyên,truyền ảnh (facimile) qua đờng thoại,thông tin an toàn cứu nạn (cho cả hàng hải và hàng không ),trao đổi dữ liệu điện tử và đợc kết nối với các mạng thông tin mặt đất nh PSTN (Public Switched Telephone Network Mạng chuyển mạch thoại công cộng) , 2 PSDN (Public Switched Data Network Mạng số liệu chuyển mạch công cộng), ISDN (Intergrated Services Digital Network Mạng số đa dịch vụ ) Thông tin vệ tinh đợc thực hiện trên cơ sở một vệ tinh có khả năng thu phát sóng vô tuyến điện. Khi đó vệ tinh sẽ khuếch đại sóng vô tuyến điện nhận đợc từ các trạm mặt đất và phát lại sóng vô tuyến điện đến các trạm mặt đất khác Vệ tinh thông tin có thể đợc chia làm hai loại: + Vệ tinh quĩ đạo thấp : là vệ tinh mà nhìn từ mặt đất nó chuyển động liên tục, thời gian cần thiết cho vệ tinh chuyển động xung quanh quĩ đạo của nó khác với chu kỳ quay của quả đất xung quanh trục của nó + Vệ tinh địa tĩnh : là vệ tinh đợc phóng lên quĩ đạo ở độ cao khoảng 36 000Km so với đờng xích đạo. Vệ tinh địa tĩnh bay xung quanh quả đất một vòng mất 24 giờ do vậy chu kỳ quay của nó bằng với chu kỳ quay của trái đất theo hớng đông. Và khi ta quan sát từ mặt đất vệ tinh dờng nh đứng yên. Vệ tinh địa tĩnh có u điểm hơn vệ tinh quĩ đạo thấp ở độ ổn định thông tin Hệ thống thông tin INMARSAT hoạt động với các vệ tinh địa tĩnh và nó là một đặc trng quan trọng trong hệ thống an toàn cứu nạn toàn cầu GMDSS (Global Maritime Distress and Safety System). Hệ thống này cung cấp cho các tầu có lắp đặt trạm đài tầu vệ tinh một phơng tiện báo động và gọi cấp cứu có khả năng thông tin hai chiều bằng phơng thức telex và vô tuyến điện thoại. Các vệ tinh trong hệ thống INM bao gồm 4 vệ tinh địa tĩnh bao phủ 4 vùng đại dơng từ 70 vĩ độ bắc đến 70 vĩ độ nam 1.2- Đặc điểm của hệ thống thông tin vệ tinh INM Cũng nh các hệ thống thông tin vệ tinh khác hệ thống thông tin vệ tinh INM có các đặc điểm sau : - Khả năng đa truy nhập ,và có thể ứng dụng cho thông tin di động - Vùng phủ sóng của vệ tinh rộng. Với một vệ tinh địa tĩnh có thể phủ sóng 1/3 quả đất do đó về lý thuyết chỉ cần 3 vệ tinh là có thể phủ sóng toàn cầu (trừ hai vùng địa cực) - Dung lợng thông tin lớn do hệ thống hoạt động ở tần số cao có băng tần công tác rộng - Chất lợng và độ ổn định thông tin cao hay nói cách khác là độ ổn định thông tin cao do xác suất hỏng trên đờng truyền là rất thấp, tạp âm vũ trụ và pha đinh nhỏ không đáng kể ,tỷ lệ lỗi bit có thể đạt 10 -3 - Hiệu quả kinh tế cao trong thông tin cự ly xa, đặc biệt là trong thông tin xuyên lục địa - Đa dạng về loại hình dịch vụ - Nhợc điểm chính của hệ thống thông tin vệ tinh là trễ đờng truyền do khoảng cách từ đài phát đến vệ tinh cũng nh từ vệ tinh đến đài thu là rất xa. Khoảng thời gian trễ trung bình là 270ms trong trờng hợp thoại hai chiều là 540ms cho cả đi và về 1.3- Các chức năng của hệ thống thông tin vệ tinh INM 1.3.1- Phát các tín hiệu báo động cứu nạn chiều từ tầu bờ Khi một tầu bị nạn phát các tín hiệu báo động cứu nạn tới các trạm đài bờ mặt đất . Các trạm đài bờ mặt đất khi nhận đợc thông tin này sẽ nhanh chóng chuyển tín hiệu báo động cứu nạn tới trung tâm phối hợp cứu nạn RCC (Recue Co-ordination Center) và RCC sẽ chuyển tiếp các tín hiệu này tới một đơn vị tìm kiếm cứu nạn SAR (Search and Recue) và các tầu lân cận trong vùng tầu bị nạn qua một đài thông tin duyên hải hoặc đài bờ mặt đất . Một tín hiệu báo động cứu nạn sẽ có các thông tin về số nhận dạng tầu,vị trí tầu bị nạn, 3 thời gian tính chất của tầu bị nạn và một số thông tin khác cho hoạt động tìm kiếm và cứu nạn . Trong hệ thống thông tin vệ tinh INM việc phát tín hiệu báo động cứu nạn sử dụng hai phơng thức chính là thoại và telex ,và các tín hiệu báo động cứu nạn đợc phát qua các kênh thông tin với quyền u tiên cao nhất trên tất cả các loại thông tin khác 1.3.2 Thông tin tìm kiếm phối hợp cứu nạn Đây là những thông tin cần thiết cho sự phối hợp giữa các đơn vị, các tầu, các máy bay tham gia tìm kiếm cứu nạn. Bao gồm cả thông tin giữa các RCC với nhau hoặc giữa RCC với ngời điều hành hiện trờng và ngời điều phối tìm kiếm cứu nạn trong vùng tầu xảy ra tai nạn 1.3.3- Thông báo về an toàn hàng hải MSI (Maritime Safety Information) thông qua SaftyNet quốc tế. SafetyNet đợc lựa chọn là một trong những phơng tiện chủ yếu để phát đi các thông báo an toàn hàng hải MSI. Các thông báo này mang thông tin về khí t- ợng thuỷ văn từ các trung tâm dự báo thời tiết qua các trung tâm cứu nạn hàng hải,hay các thông tin về hàng hành khác 1.3.4- Chuyển tiếp các báo động cứu nạn theo chiều bờ tầu Việc chuyển tiếp tín hiệu báo động cứu nạn theo chiều bờ tầu qua vệ tinh INM ngoài mạng Safty Net có thể thực hiện theo 2 cách sau : - All Ship Calls : gọi tới tất cả các tầu trong vùng đại dơng có liên quan .Tuy nhiên vì vùng bao phủ của mỗi vệ tinh rộng nên các cuộc gọi không hiệu quả và ít xảy ra - Geographical Calls : gọi tới tất cả các tầu hoạt động trong một vùng địa lý xác định - Group Calls to selected ships : dịch vụ này đợc một số đài LES sử dụng có sự hỗ trợ của khai thác viên cho phép chuyển tín hiệu báo động tới nhóm tầu chỉ định (thờng sử dụng cho các phơng tiện của các đơn vị tìm kiếm cứu nạn ) 1.3.5 Thông tin thông thờng Chức năng này phục vụ cho thông tin công cộng có tính chất thơng mại theo các hớng tầu bờ , bờ tầu , tầu tầu bằng thoại , telex, data và fax 1.3.6 Thu phát tín hiệu định vị Chức năng này làm tăng khả năng cứu nạn , có tác dụng nhanh chóng xác định vị trí tầu bị nạn Ngoài các chức năng trên hệ thống thông tin vệ tinh INM còn có một số chức năng nh thu phát tín hiệu cấp cứu giữa các tâù với nhau, thu phát các thông tin hiện trờng Đ2: Tổng quan về hệ thống INM B/mM 2.1 Hệ thống INM B 2.1.1 Giới thiệu chung Đây là một hệ thống thông tin vệ tinh hiện đại sử dụng trong hàng hải với công nghệ số. Hệ thống này đợc đa vào sử dụng năm 1993 và với các u điểm trong việc sử dụng kỹ thuật số nó đã khắc phục những hạn chế của INM A (đợc đa vào sử dụng năm 1982 ) Hệ thống INM B sử dụng vệ tinh thế hệ 2,3 và sắp tới là thế hệ 4 Hệ thống cung cấp các dịch vụ - thoại duplex ở tốc độ 16 kbit/s - facsimile trên kênh SCPC sử dụng tốc độ 9,6 kbit/s (theo chuẩn V29) và 4,8 kbit/s (theo chuẩn V27) - truyền dữ liệu không đồng bộ tốc độ 9,6 kbit/s ( theo các chuẩn V22, V22bis ,V32) - dịch vụ truyền dữ liệu tốc độ cao (64 kbit/s và 56 kbit/s) - dịch vụ telex 2.1.2 - Cấu trúc hệ thống INM B 4 Cấu trúc bao gồm 2 khâu chính : + Khâu không gian + Khâu mặt đất Sơ đồ cấu trúc đợc chỉ ra ở hình vẽ dới đây 2.1.2.1 Khâu không gian Là các vệ tinh địa tĩnh thế hệ 2 hoạt động ở độ cao 36 000 Km có chiều quay cùng với chiều quay của quả đất . Các vệ tinh này bao phủ toàn bộ trái đất từ 70 vĩ độ bắc đến 70 vĩ độ nam. Đây là các vùng diễn ra các hoạt động của con ngời Năng lợng chủ yếu cung cấp cho các vệ tinh đợc lấy từ năng lợng mặt trời. Các vệ tinh này hoạt động nh các trạm lặp thực hiện nhiệm vụ kết nối thông tin giữa trạm mặt đất này với các trạm mặt đất khác Anten sử dụng trên vệ tinh phải đợc đảm bảo các yêu cầu nh kích thớc nhỏ,hệ số tăng ích lớn Ngoài ra trong khâu này còn có các hệ thống khác nh : hệ thống đo xa , truy theo và điều khiển vệ tinh Satellite Hình 1: Cấu trúc mạng INMARSAT-B Trong đó: SCC: Satellite Control Centres Trung tâm điều khiển vệ tinh TT&C: Satellite Tracking,Telemetry and Command-Hệ thống đo xa và truy theo vệ tinh NCC: Network Control Centre-Trung tâm điều khiển mạng RCC: Recue Co-ordination Centre-Trung tâm phối hợp cứu nạn 2.1.2.2 Khâu mặt đất 5 1.5GHz 4/6GHz 1.5/1.6GHz 1.6/1.5GHz 1.5/1.6GHz 4/6GHz 4/6GHz INMARSAT NCS TT&C CES MES National and International Networks Telephone Facsimile Low,medium and High-speed Data Telex OCC SCC RCC MES Bao gồm các trạm mặt đất và các trang thiết bị của nó (nh: các thiết bị RF, thiết bị xử lý thông tin,các bộ đổi tần lên xuống ), hệ thống điều khiển truy theo vệ tinh ,các thiết bị điều khiển và truy nhập ACSE Nhiệm vụ của trạm mặt đất là điều khiển hệ thống ,kết nối thông tin trong mạng nội bộ và các mạng khác .Việc điều khiển đối với các khâu mặt đất đợc thực hiện bởi : + Trung tâm điều khiển hệ thống NOC (đặt tại London) có nhiệm vụ phối hợp hoạt động của toàn bộ hệ thống + Các đài phối hợp hệ thống NCS có nhiệm vụ phối hợp ,điều khiển ,quản lý và phân kênh thông tin cho mỗi loại nghiệp vụ INM .Cụ thể nó quản lý mạng vệ tinh ,quản lý tần số ,quản lý trạng thái của MES (Mobile Earth Station) + Các trạm đài bờ mặt đất LES (Land Earth Station). Nhiệm vụ nh một cổng Gate way kết nối thông tin giữa vệ tinh và mạng thông tin công cộng quốc gia hoặc quốc tế Ngoài hai khâu trên trong cấu trúc hệ thống còn bao gồm khâu ngời sử dụng . Ngời sử dụng có thể sử dụng mạng lới thông tin liên lạc vệ tinh thông qua các thiết bị thông tin vệ tinh của ngời sử dụng. Mỗi thiết bị này bao gồm có anten kèm theo các thiết bị điện tử điều khiển và thông tin . Nó cung cấp mối liên hệ giữa ngời sử dụng và mạng thông tin liên lạc vệ tinh 2.2 Hệ thống INM mM Hệ thống này đợc đa vào sử dụng từ tháng 1/1997. Hệ thống sử dụng vệ tinh thế hệ 3 đ- ợc phóng vào những năm 1996 và 1997. Do đặc điểm của vệ tinh thế hệ 3 là búp sóng hẹp (spot beam) nên yêu cầu công suất nhỏ dẫn đến giá thành thiết bị nhỏ. Hệ thống có u điểm là kích thớc nhỏ gọn do vậy có giá trị đặc biệt ở những nơi yêu cầu kích thớc vật lý là quan trọng . Hệ thống tận dụng thành quả của công nghệ số và kỹ thuật vi xử lý nhờ đó nâng cao hiệu quả sử dụng kênh , băng thông và công suất của vệ tinh Hệ thống INM mM cung cấp các dịch vụ : + Thoại duplex ở tốc độ 4,8 Kbit/s + Facsimile qua kênh SCPC + Truyền dữ liệu không đồng bộ tốc độ 2,4 Kbit/s theo chuẩn V 23 Do đặc điểm về các dịch vụ cung cấp nên INM mM chủ yếu đợc dùng trong mục đích thơng mại và nó không đáp ứng các yêu cầu của hệ thống GMDSS .Thông thờng nó đợc sử dụng kết hợp với hệ thống INM C Về cấu trúc của hệ thống INM mM cũng gần giống với hệ thống INM B Chơng II : Đặc điểm truyền số liệu trong hệ thống thông Tin vệ tinh Đ1: Môi trờng truyền 1.1 Khái niệm về môi trờng truyền Là con đờng vật lý nối giữa thiết bị phát và thiết bị thu trong hệ thống truyền dữ liệu . Môi trờng có thể là môi trờng truyền dẫn định hớng ( dây cáp ,cáp xoắn đôi, cáp đồng trục ,cáp quang ) hoặc là môi trờng truyền dẫn không định hớng (đờng truyền viba , đờng truyền vệ tinh ) .ở đây chúng ta quan tâm tới đờng truyền vệ tinh 1.2 - Đờng truyền vệ tinh Việc truyền số liệu thông qua đờng truyền vệ tinh đợc thực hiện bằng cách sử dụng hệ thống thông tin vệ tinh. Số liệu đợc truyền đi dới dạng sóng điện từ qua không gian tự do . Một chùm sóng trên đó mang số liệu đã đợc điều chế đợc truyền tới vệ tinh từ trạm mặt 6 đất. Chùm sóng này đợc thu và truyền lại đến các đích xác định trớc nhờ một mạch tích hợp thờng đợc gọi là Transponder . Một vệ tinh thờng có nhiều transponder,mỗi transponder đảm trách một băng tần riêng biệt. Mỗi kênh vệ tinh thông thờng đều có một băng thông cực cao và có thể cung cấp cho hàng trăm liên kết tốc độ cao thông qua kỹ thuật ghép kênh Trong hệ thống INM các vệ tinh dùng cho mục đích liên lạc là các vệ tinh địa tĩnh ,có nghĩa là vệ tinh bay hết quĩ đạo quanh trái đất mất 24 giờ do vậy nó đồng bộ với sự quay của qủa đất và do đó vị trí của vệ tinh là đứng yên so với mặt đất. Quĩ đạo của vệ tinh địa tĩnh này đợc chọn sao cho đờng truyền thẳng tới trạm thu phát ở mặt đất, mức độ chuẩn trực của chùm sóng truyền lại từ vệ tinh có thể không cao để tín hiệu có thể đợc tiếp nhận trên một vùng rộng lớn, hoặc có thể hội tụ tốt để chỉ thu đợc trong một vùng giới hạn. Các vệ tinh đợc dùng rộng rãi trong các ứng dụng truyền số liệu từ liên kết các mạng máy tính cuả quốc gia khác nhau cho đến cung cấp các đờng truyền tốc độ cao cho các liên kết truyền tin giữa các mạng trong cùng một quốc gia Một hệ thống thông tin vệ tinh thông thờng đợc trình bày nh hình vẽ sau Vệ tinh Hình vẽ trên chỉ bày một đờng dẫn đơn hớng nhng là đờng song công đợc sử dụng trong hầu hết các ứng dụng thực tế với các kênh đờng lên (up link) và kênh đờng xuống (down link) liên kết với mỗi trạm mặt đất hoạt động với các tần số khác nhau. Các cấu hình thông dụng khác có liên quan đến trạm mặt đất trung tâm, trạm này liên lạc với một số trạm VSAT phân bố trên phạm vi quốc gia. Dạng tiêu biểu có một máy tính nối đến mỗi trạm VSAT và có thể truyền số liệu với máy tímh trung tâm đợc nối tới trạm trung tâm nh Hình-b. Thông thờng điểm trung tâm truyền rộng rãi đến tất cả các VSAT trên một tần số nào đó trong khi ở hớng ngợc lại mỗi VSAT truyền đến trung tâm bằng các tần số khác nhau Đ2 : Các sai lỗi trong truyền số liệu đối với hệ thống thông tin vệ tinh 2.1 Nguyên nhân Vấn đề sai lỗi đối với số liệu truyền là vấn đề hết sức quan trọng liên quan đến hiêu quả thông tin. Nh chúng ta đã biết do đặc điểm của hệ thống thông tin vệ tinh có nhiều nguyên nhân gây ra sai lỗi đối với số liệu truyền mà các nguyên nhân chính phải kể đến là cự li truyền dẫn xa , yếu tố thiết bị sử dụng , môi trờng truyền dẫn Cự li truyền dẫn xa : Điều này gây ra một số sai lỗi đối với tín hiệu số liệu truyền nh - Suy giảm tín hiệu:Tín hiệu suy giảm làm cho tỷ số S/N thấp và tín hiệu có thể bị chìm trong nhiễu - Sự biến dạng do trễ pha : Điều này thể hiện khi truyền một tín hiệu số , các thành 7 VSAT VSAT Down Link Uplink Trạm mặt đất a) End-to-End a) Đa điểm phần tần số tạo nên nó sẽ đến máy thu với độ trễ pha khác nhau dẫn đến biến dạng do trễ của tín hiệu tại máy thu. Sự biến dạng sẽ ra tăng khi tốc độ bit tăng. Biến dạng trễ làm thay đổi các thời khắc của tín hiệu gây khó khăn trong việc lấy mẫu tín hiệu Yếu tố thiết bị sử dụng cũng là một nhân tố gây lên sai lỗi đối với số liệu truyền biểu hiện cụ thể là sự xuyên nhiễu giữa các thiết bị , các thông số truyền đạt Môi trờng truyền dẫn ảnh hởng tới truyền dẫn số liệu bởi các nhân tố nh mây .ma hoặc sự tác động qua lại giữa các đờng thông tin vệ tinh khác nhau sử dụng khoảng tần số lân cận nhau 2.2 Một số phơng pháp phát hiện lỗi và sửa sai đối với số liệu truyền Nh đã đợc trình bày ở trên dữ liệu đợc truyền ngoài những ảnh hởng do các yếu tố về đ- ờng truyền , khi dữ liệu đợc truyền giữa các thiết bị đầu cuối dữ liệu DTE , các tín hiệu đại diện cho luồng bit rất dễ bị thay đổi do sự thâm nhập điện từ cảm ứng lên các đờng dây tồn tại trong môi trờng xuyên nhiễu nh mạng điện thoại công cộng . Điều này có nghĩa là các tín hiệu đại diện cho bit 1 bị máy thu dịch ra nh bit nhị phân 0 và ngợc lại . Để xác suất thông tin thu đợc bởi DTE đích giống nh thông tin đã truyền đạt giá trị cao cần phải có biện pháp để nơi thu có khả năng biết đợc thông tin thu đợc có lỗi hay không. Hơn nữa nếu phát hiện đợc lỗi sẽ có một cơ cấu thích hợp để thu về bản copy chính xác của thông tin Có hai loại tiếp cận cho vấn đề này - Kiểm soát lỗi hớng tới (forward error control) trong đó mỗi ký tự hay frame số liệu đợc truyền sẽ chứa một vài thông tin bổ sung nhằm giúp máy thu không những phát hiện lỗi mà còn xác định lỗi nằm ở đâu trong luồng bit truyền. Sau đó chỉ cần đảo ngợc các bit lỗi để có đợc thông tin chính xác - Kiểm soát lỗi quay lui (feedback error control) trong đó mỗi ký tự hay frame số liệu đợc truyền chỉ chứa thông tin đủ cho máy thu phát hiện lỗi ,không thể xác định vị trí bit lỗi trong luồng số liệu thu đợc. Tuy nhiên,sẽ có một lợc đồ truyền lại để máy phát truyền bản copy khác của thông tin bị sai này. Trong thực tế số lợng bit thêm vào để đạt đợc độ tin cậy cần thiết trong điều khiển lỗi hớng tới sẽ gia tăng nhanh chóng khi số lợng bit thông tin tăng lên. Do vậy điều khiển lỗi quay lui là phơng pháp đợc sử dụng nhiều hơn trong các dạng truyền số liệu và các hệ thống mạng. Điều khiển lỗi quay lui có thể đợc chia thành hai phần Các kỹ thuật đợc dùng để đạt đợc khả năng phát hiện lỗi tin cậy Các giải thuật điều khiển có sẵn đợc dùng để thực hiện các lợc đồ điều khiển Có 2 yếu tố xác định dạng lựợc đồ phát hiện lỗi là tỷ lệ lỗi bit (BER) và loại lỗi. Loại lỗi chỉ ra rằng lỗi xảy ra là lỗi đơn bit ngẫu nhiên hay lỗi thuộc nhóm chuỗi bit liên tục. Các lỗi nhóm bit liên tục đợc xem là các lỗi khối. BER chính là xác suất P một bit bị sai trong một khoảng thời gian xác định. Do đó nếu BER bằng 10 -3 có nghĩa là trung bình cứ 1000 bit truyền có 1 bit lỗi trong khoảng thời gian truyền này Nếu chúng ta truyền các ký tự đơn dùng phơng pháp truyền bất đồng bộ (ví dụ 8 bit trong 1 ký tự cộng một bit start và một bit stop ) xác suất một ký tự bị sai là [1-(1-P)] ~ 10 -2 Nếu truyền các khối ký tự dùng phơng pháp truyền đồng bộ (ví dụ 125 ký tự trong mỗi khối ,mỗi ký tự gồm 8 bit) thì xác suất một khối bị lỗi xấp xỉ là 1 . Điều này có nghĩa là trung bình một khối sẽ chứa một lỗi . Dạng suất hiện lỗi là yếu tố rất quan trọng vì nh chúng ta thấy các kiểu lợc đồ phát hiện lỗi khác nhau sẽ đợc dùng để phát hiện các lỗi khác nhau . Có 3 lợc đồ đợc sử dụng rộng rãi nhất là - Lợc đồ kiểm tra chẵn lẻ (Parity) 8 - Lợc đồ kiểm tra tổng BSC (Block Sum Check) - Lợc đồ kiểm tra CRC (Cyclic Redundancy Check) 2.2.1 Phơng pháp kiểm tra bit chẵn lẻ (Parity) Đây là phơng pháp thông dụng nhất đợc dùng để phát hiện các lỗi của bit trong truyền dữ liệu bất đồng bộ và truyền dữ liệu đồng bộ . Với phơng pháp này phía phát sẽ thêm vào mỗi ký tự truyền một bit kiểm tra Parity đã đợc tính toán trớc khi truyền .Khi tiếp nhận thông tin phía thu sẽ thực hiện các thao tác tính toán tơng tự trên các ký tự thu đợc và so sánh kết quả với bit Parity thu đợc .Nếu chúng bằng nhau đợc giả sử nh không có lỗi xảy ra ,ở đây dùng từ giả sử vì với lợc đồ này có thể không phát hiện đợc lỗi trong khi lỗi vẫn tồn tại trong dữ liệu .Nhng nếu chúng khác nhau thì chắc chắn có lỗi xảy ra Để tính toán bit Parity cho mỗi ký tự ,số các bit 1 trong mã ký tự đợc cộng với nhau (Modulo 2) và Parity bit đợc chọn sao cho tổng số các bit 1 ( bao gồm cả bit Parity) là chẵn (even parity) hoặc lẻ ( odd parity) Nguyên lý của phơng pháp ở các hình vẽ dới đây LSB MSB (a) (b) Bo B1 B2 B3 B4 B5 B6 (c) 10010011 (Parity chẵn) 10010010 (Parity lẻ ) (d) Hình 3 : Phơng pháp Parity bit (a) Vị trí trong ký tự (b) Bảng sự thật của cổng XOR và ký hiệu (c) Mạch tạo parity bit (d) Hai ví dụ Bit1 Bit 2 XOR 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 9 Dữ liệu truyền Thời gian Stop bit Parity bit Start bit Bit 2 Bit 1 Xuất EvenParity odd Parity Mạch dùng để tính toán cho mỗi ký tự gồm một tập các cổng XOR đợc nối với nhau nh hình (c) . Cổng XOR đợc xem nh bộ cộng Modulo 2 ,bảng sự thật đợc chỉ ra nh hình (b) giải thích điều này . Cặp bit có ý nghĩa thấp nhất đợc cộng Modulo trớc tiên và ngõ ra của cổng XOR này đợc cộng Modulo với bit tiếp theo ,và cứ thế . Ngõ ra của cổng XOR cuối cùng là bit Parity cần ,nó sẽ đợc nạp vào thanh ghi truyền trớc khi truyền ký tự này . Tơng tự ,khi nhận bit kiểm tra này đợc tính toán lại và so với Parity bit thu đợc . Nếu chúng khác nhau điều này chỉ ra một lỗi bit Đặc điểm của phơng pháp là không phát hiện đợc các lỗi 2 bit ,tức là chỉ phát hiện đợc lỗi đơn 2.2.2 Phơng pháp kiểm tra tổng Phơng pháp này cũng đợc sử dung rộng rãi trong thông tin vệ tinh cũng nh trong các mạng mặt đất . Khi các khối ký tự đang đợc truyền ,xác suất một ký tự chứa lỗi gia tăng . Xác suất một khối ký tự bị lỗi đợc gọi là tỷ số lỗi bit BER .Khi các khối ký tự (các frame) đang đợc truyền ,chúng ta có thể mở rộng khả năng phát hiện lỗi từ một parity bit trên một ký tự (byte) bằng cách dùng một tập hợp parity bit đợc tính toán từ toàn bộ khối ký tự trong frame .Với phơng pháp này mỗi ký tự trong frame đợc phân phối một parity bit nh trên (parity bit hàng ) . Ngoài ra một bit mở rộng đợc tính cho mỗi vị trí bit (parity bit cột ) trong toàn bộ frame .Tập các parity bit cho mỗi cột đợc gọi là ký tự kiểm tra khối BCC (Block Check Character) .Vì mỗi bit tạo lên ký tự này là tổng Modulo 2 của tất cả các bit trong cột tơng ứng . Ví dụ ,trong hình dới đây dùng parity bit lẻ cho các parity bit hàng và parity bit chẵn cho các parity bit cột và giả sử rằng frame chứa các ký tự in đợc Các bit parity duyệt theo hàng (lẻ) Các parity bit duyệt theo cột (chẵn) Hình 4: Ví dụ kiểm tra BSC Điều chúng ta có thể suy ra từ ví dụ này là mặc dù các lỗi bit trong một ký tự sẽ thoát khỏi kiển tra parity theo hàng nhng chúng sẽ bị phát hiện bởi kiểm tra bit parity theo cột tơng ứng . Dĩ nhiên điều này chỉ đúng khi không có lỗi 2 bit xảy ra trong cùng một cột tại cùng một thời điểm . Rõ ràng xác suất xảy ra trờng hợp này nhỏ hơn nhiều so với xác suất xảy ra lỗi hai bit trong một ký tự . Việc dùng kiểm tra tổng khối cải thiện đáng kể các đặc trng phát hiện lỗi của phơng pháp kiểm tra chẵn lẻ Một phơng pháp khác hay một lợc đồ khác của BSC là có thể dùng tổng bù 1 làm cơ sở cho kiểm tra tổng thay vì dùng tổng Modulo 2 . Nguyên lý của lợc đồ này đợc minh hoạ nh ví dụ dới đây Tại phía phát Tại phía thu 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 Nội dung 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 P B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 10 Start of Text End of Text Nội dung của frame BCC [...]... Reserved Đ3 Chế độ truyền < /b> số < /b> liệu < /b> không đồng b 3.1 : Cơ sở Chế độ truyền < /b> số < /b> liệu < /b> không đồng b đợc cung cấp ở cả hai hệ < /b> thống < /b> INM -B và INM -mM + Đối với hệ < /b> thống < /b> INM -B truyền < /b> số < /b> liệu < /b> không đồng b đợc thực hiện ở tốc độ 9,6kbit/s theo các chuẩn V24 ,V22bis ,V32 trên kênh SCPC (Single Channel Per Carrier) + Đối với hệ < /b> thống < /b> INM -mM truyền < /b> số < /b> liệu < /b> không đồng b đợc thực hiện ở tốc độ 2,4kbit theo chuẩn V... 9,6 Kbit/s Định rõ trong < /b> Tổ chức CN13 cho dịch vụ truyền < /b> số < /b> liệu < /b> không đồng b dịch vụ truyền < /b> INMARSAT < /b> trong < /b> hệ < /b> thống < /b> INM -B và 2,4Kbit/s cho hệ < /b> dữ liệu < /b> không (http://www thống < /b> INM -mM đồng b Inmarsat< /b> a ra : 22/3/1996 org) V22 bis V24 V25ter V42 V32 Qui định cho Modem tốc độ 2,4Kbps sử dụng kỹ thuật phân chia theo tần số < /b> sử dụng trong < /b> các chuyển mạch mạng thoại Đa ra :1988 Truyền < /b> dữ liệu < /b> b ng thoại trong.< /b> .. có hai loại truyền < /b> số < /b> liệu < /b> là 12 *Truyền < /b> số < /b> liệu < /b> ở chế độ mạch điện *Truyền < /b> mạch điện ở chế độ gói Trong < /b> hệ < /b> thống < /b> INM B/ mM sử dụng phơng thức truyền < /b> số < /b> liệu < /b> ở chế độ mạch điện Các hệ < /b> thống < /b> khác bao gồm INM-A , INM-C sử dụng truyền < /b> số < /b> liệu < /b> ở chế độ Packet store and forward Các mạng mặt đất truyền < /b> số < /b> liệu < /b> tới các thuê bao ở chế độ mạch điện đợc phân thành hai loại chính là qua Modem (dữ liệu < /b> chuyển... tục Vì vậy truyền < /b> số < /b> liệu < /b> không đồng b cũng có thể đợc gọi là truyền < /b> dữ liệu < /b> Start Stop So sánh đặc tính của truyền < /b> số < /b> liệu < /b> ở chế độ đồng b và truyền < /b> số < /b> liệu < /b> không đồng b đựoc chỉ ra ở b ng sau Loại Đồng b Trao đổi thông tin đợc Quá trình phát điều khiển số < /b> liệu < /b> b i Phía thu đồng -Liên tục b với phía -dãy bit đợc phát lấp đầy khi không có số < /b> liệu < /b> đợc truyền < /b> Phía phát thêm vào các Không bit start,stop... của trạm mặt đất Kênh thông tin Trong < /b> hệ < /b> thống < /b> INM B cung cấp các kênh thông tin nh + Kênh thoại duplex độ 16kbit/s + Fax trên kênh SCPC + Truyền < /b> dữ liệu < /b> không đồng b tốc độ 9,6 kbit/s + Truyền < /b> dữ liệu < /b> đồng b tốc độ 56 kbit/s và 64 kbit/s 3.7.1.2 Hệ < /b> thống < /b> INM- mM 31 Cũng giống với hệ < /b> thống < /b> INM- B cấu trúc các kênh chức năng của hệ < /b> thống < /b> INM -mM cũng bao gồm Kênh b o hiệu Kênh thông tin nh đợc đợc... phát B i vì số < /b> liệu < /b> trao đổi đợc điều khiển b i sự thêm vào các dấu hiệu nhận biết tại trạm phát và đợc phía thu phân biệt Các dữ liệu < /b> thêm vào này bao gồm các bit phụ là các bit start ,stop đợc đa vào mỗi khối dữ liệu < /b> Các bit start ,stop sẽ đợc loại b ở phía thu trớc khi số < /b> liệu < /b> đợc gửi đến các thiết b đầu cuối Không giống nh việc truyền < /b> số < /b> liệu < /b> đồng b ở chế độ truyền < /b> số < /b> liệu < /b> không đồng b việc phát... thu đợc bao gồm cả bit FCS lần nữa đợc chia cho cùng đa thức sinh nh ở phía phát [M(x) xn + R(x)]/G(x) Nếu không có lỗi thì phần d sẽ chứa tất cả các số < /b> 0 Còn nếu có lỗi xuất hiện thì phần d sẽ khác 0 Chơng III : Đi sâu nghiên cứu truyền < /b> số < /b> liệu < /b> trong < /b> hệ < /b> Thống < /b> INM B/ mM Đ1 Tổng quan về truyền < /b> số < /b> liệu < /b> trong < /b> hệ < /b> thống < /b> INM B/ mM Hệ < /b> thống < /b> INM B/ mM cung cấp các dịch vụ thoại ,telex,và dữ liệu < /b> tới ngời sử... 56Kbit/s và 64Kbit/s Tất cả dữ liệu < /b> truyền < /b> qua Modem ở tốc độ 2,4kbps với INM mM và 9,6kbps với INM -B *Dịch vụ truyền < /b> số < /b> liệu < /b> đồng b và không đồng b ở chế độ mạch điện trong < /b> hệ < /b> thống < /b> INM B/ mM đợc mô tả b ng sơ đồ dới đây Truyền < /b> Data Chế độ gói (not used) Chế độ mạch điện Đồng b Không đồng b (High Speed Data) (Qua Modem) Đ2: Sự lựa chọn các dịch vụ Các cuộc gọi luôn có các dịch vụ thích hợp Trong.< /b> .. khi nhận một ký tự đóng máy thu biết rằng đã kết thúc khối ký tự Mỗi khối ký tự đợc gọi là khung (frame) 3.1.2 Các định nghĩa và tiêu chuẩn qui định cho truyền < /b> số < /b> liệu < /b> không đồng b trong < /b> hệ < /b> thống < /b> INM B/ mM 16 Việc truyền < /b> số < /b> liệu < /b> không đồng b trong < /b> hệ < /b> thống < /b> INM B/ mM từ các trạm di dộng tới các thuê bao hay các trạm di động khác đợc thực hiện thông qua các Modem số < /b> liệu < /b> Các Modem đòi hỏi phải tuân... khác là tìm và sửa lỗi trong < /b> các frame dữ liệu < /b> đợc truyền < /b> là rất quan trọng Cũng nh trong < /b> các hệ < /b> thống < /b> truyền < /b> số < /b> liệu < /b> khác trong < /b> hệ < /b> thống < /b> INM ở chế độ truyền < /b> dữ liệu < /b> không đồng b sử dụng phơng thức sửa lỗi ARQ , và Non ARQ Trớc tiên , dữ liệu < /b> đợc truyền < /b> tạo thành các frame và truyền < /b> liên tiếp các frame với nhau Frame đến đồng thời hay đến lần lợt khi truyền,< /b> mỗi frame đảm b o sự độc lập và giá trị