Chương 3: Tầng Vậtlý
The Physic Layer
The Physic Layer 1
Các chứcnăng cơ bảncủatầng Vậtlý
 Cung cấpcácđặctả kỹ thuậtvề cơ, điện, các hàm,
thủ tục
 Cung cấpkhả năng dò tìm xung đột
 Chỉ rõ các loạicáp, đầunối và các thành phầnkhác
 Truyềndòngbit “tươi” qua kênh truyềnthông
 Kích hoạt, duy trì và kếtthúccácliênkếtvậtlý
 Bao gồmcả phầnmềm điềukhiểnthiếtbị cho các
mạch giao tiếptruyềnthông
The Physic Layer 2
Các vấn đề cầncânnhắc
 Tạisaochúngtathíchtruyềnthôngtínhiệusố
hơntruyềnthôngtínhiệutương tự?
 Phương tiệntruyềnvậtlýhứahẹnnhấtchotương
lai là gì?
 Truyềnthôngvôtuyếncóthể thay thế hoàn toàn
truyềnthônghữutuyến?
 “Hệ thống truyền thông cá nhân” là gì?
The Physic Layer 3
Truyềndữ liệuvàTínhiệusố
 Các loạitínhiệutruyền qua phương tiện
truyềnvậtlý:
 Tín hiệusố
 Tín hiệutương tự

Dữ liệucóthể là digital hoặcanalog
 Mộtsố dữ liệuvốn đã đượctrìnhbàydướidạng
tín hiệusố

•Kýtự ‘A’ trong bảng mã ASCII: 01000001
 Các dạng dữ liệukháccần đượcchuyển đổitừ
analog sang digial
•Âmthanh, video,…
 Chúng ta quan tâm đếntínhiệu/dữ liệusố!
The Physic Layer 4
Tạisaolạilàtínhiệusố?!
Tín hiệusố tốthơntínhiệutương tự để
 Lưutrữ
Thao tác, xử lý
Truyềntin
The Physic Layer 5
Truyềnsố liệu (1)
 Việctruyềnsố liệuphụ thuộcvào
 Chấtlượng củatínhiệu
 Các đặc điểmcủaphương tiệntruyền

Cầnphảithựchiệnxử lý tín hiệu
 Cầnphải đolường chấtlượng củatínhiệunhận được
 Analog: tỷ lệ tín hiệu/tạpnhiễu
 Digital: Xác suấtcủacácbit lỗi

Để truyền các dòng bits (0’s or 1’s) ta cầnánhxạ
chúng sang các sóng điệntừ => các kỹ thuật điềuchế
The Physic Layer 6
Truyềnsố liệu (2)
 Tín hiệu đượctruyền đicóthể bị
 suy giảm
 bóp méo
 sai lệch bởitạpâm

 Sự suy giảmvàbópméotínhiệuphụ thuộc:
 Loạiphương tiệntruyền
 Tốc độ bit
 Khoảng cách
 Phương tiệntruyềnxácđịnh
 Tốc độ dữ liệu
 Dải thông củakênhtruyền
The Physic Layer 7
Truyềnsố liệu (3)
 Phương tiệntruyền:
 Hữutuyến: cáp đôi dây xoắn, cáp đồng trục, cáp quang
 Vô tuyến: radio, vệ tinh, tia hồng ngoại, sóng cựcngắn
(viba)

Liên kếttrựctiếp: điểm–điểm
 Hai thiếtbị chia sẻ phương tiệntruyền(cácbộ chuyển
tiếp, bộ khuếch đạitrunggian)

Liên kếtgiántiếp: nhiều điểmhoặcquảng bá
 Nhiềuhơnhaithiếtbị chia sẻ phương tiệntruyền
 Các phương thứctruyền: đơn công, bán song công,
song công
 Cáckháiniệmcầnlưuý: tầnsố, phổ, dảithông
The Physic Layer 8
Dảitầncơ sở và Dảitầnrộng
 Dảitầncơ sở: Tín hiệusố đượctruyềntrực
tiếp qua phương tiệntruyền.
 Dảitầnrộng: Tín hiệusố không được đưa
trựctiếplênphương tiệntruyền. Tín hiệu
tương tự hay sóng mang được điềubiếntừ tín

hiệusố và truyền điqua phương tiệntruyền.
The Physic Layer 9
Mộtmôhìnhtruyềnthôngđơngiản
The Physic Layer 10
Tốc độ truyềndữ liệutối đa
 Tốc độ tín hiệu: số tín hiệuthayđổitrongmộtgiây
 Mỗitínhiệucóthể đượctruyềntheonhiềutốc độ
(M)
 Tốc độ truyềndữ liệutối đacủakênhtruyềnlàbao
nhiêu vớingưỡng tầnsố là H?
 Định lý Nyquist:
 Tốc độ dữ liệutối đa= 2H log
2
M bits/sec
 Tín hiệucóthể được tái dựng lạichỉ với2H
mẫu/giây
 Trong khoa học máy tính, tốc độ dữ liệucóthể được
xem như là dảithông
 Chúng ta có thể đạt đượcbấtkỳ tốc độ truyềndữ liệu
nào bằng cách làm cho M thậtlớn?
The Physic Layer 11
Định lý Shannon
 Kênh truyềntạpnhiễu
 Nhiễunhiệt sinh ra do các electrons va chạmnhau
 Tỷ lệ Tín hiệu/Nhiễu: Signal-to-Noise Ratio (SNR)
•Tỷ lệ củacôngsuấttínhiệu(S) vàcôngsuấtnhiễu (N): S/N
• Được đobằng đơnvị dB hay decibels
– 10 log
10
(S/N)

–S/N = 10 Æ10 dB, 100 Æ 20dB
 Cho kênh truyềntạpnhiễuvớitầnsố H và tỷ lệ tín hiệu/nhiễu
là S/N
 Tốc độ dữ liệutối đa= H log
2
(1+S/N)
Î Tốc độ dữ liệutối đa= min(H log
2
(1+S/N), 2H log
2
M)
The Physic Layer 12
Ứng dụng định lý Shannon
 Hệ thống điệnthoạiquyước
9 Đượcthiếtkế để truyềntảigiọng nói
9 Ngưỡng giớihạn là 3000 Hz
9 Tỷ lệ Signal-to-noise xấpxỉ bằng 1000
9 Khả năng truyềntối đa:
3000*log
2
(1+1000)=~30000 bps
 Kếtluận: modems quay số khó vượt đượctốc
độ 28.8 Kbps
The Physic Layer 13
Phương tiệntruyền
 Cáp đôi dây xoắn
 Cáp đồng trụcdảitầncơ cở
 Cáp đồng trụcdảitầnrộng
 Cáp quang
 Vô tuyến

The Physic Layer 14
Phương tiệntruyền: cáp đôi dây xoắn
 Bit: truyềngiữacácđôi gửi
và nhận
 Liên kếtvậtlý:là những gì
nằmgiữanơigửivàbênnhận
 Đường truyềnhữutuyến:
 Tín hiệu truyền đitrong
phương tiện truyền: cáp đôi dây
xoắn, cáp đồng trục, cáp quang

Đường truyềnvôtuyến:
 Tín hiệu được truyền đitrong
môi trường không khí, vd: sóng
vô tuyến
Cáp đôi dây xoắn
 Hai sợidâyđồng có lớp
cách điệnxoắnlạivới
nhau, vd:
 Loại3 (CAT 3): dâyđiện
thoại truyềnthống, có
thể dùng trong mạng
Ethernet tốc độ 10
Mbps
 CAT 5 UTP: 100Mbps
Ethernet
The Physic Layer 15
The Physic Layer 16
Cáp đồng trục, cáp quang
Cáp đồng trục:

 Hai đường dây dẫn đồng có
cùng mộttrụcchung
 Hai chiều
 Dảitầncơ sở:
 Kênh đơntrêncáp
 Ethernet “di sản”

Dảitầnrộng:
 Nhiềukênhtrêncáp
 Dùng trong mô hình lai giữa
cáp đồng và quang (HFC)
Cáp sợiquang:
 Sợi quang mang các xung
ánh sáng, mỗixungbiểudiễn
mộtbit
 Hoạt động tốc độ cao:
 Dùng trong truyềndẫn điểm–
điểmtốc độ cao (vd: 5 Gps)

Tỷ lệ lỗithấp: không bị
nhiễu điệntừ, có thể truyền
rấtxatrướckhicần đến
repeaters
Sóng vô tuyến
 tín hiệu đượcmang
trong phổ điệntừ
 không “dây” vậtlý
 hai chiều
 những ảnh hưởng củamôi
trường truyền:

 phảnxạ
 các vậtcảntrở
 sự nhiễutínhiệu
Các loạiliênkếtdùngsóngvôtuyến:
 Vi ba mặt đất
 vd: các kênh truyềncóthể lên đến45
Mbps
 Mạng không dây cụcbộ (vd:
WirelessLAN)
 2Mbps, 11Mbps
 Mạng không dây diệnrộng (vd: các mạng
di động)
 Vd: mạng di động dùng công nghệ 3G có
thể đạttốc độ vài trămKbps
 Vệ tinh
 Kênh truyềncóthể đạt đến50Mbps(hoặc
bao gồmnhiềukênhtruyềnnhỏ)
 Độ trễ cuối-cuốikhoảng 270 msec
The Physic Layer 17
Truy cậpmạng và phương tiệntruyền
Các h
ệ
th
ố
ng đ
ầ
ucu
ố
ik
ế

tn
ố
i đ
ế
n
router biên nh
ư
th
ế
nào?
 Các mạng truy cậptạinhàriêng
 Các mạng truy cậptại các công
ty, trường, viện…
 Các mạng truy cậpdiđộng
C
ầ
nl
ư
uý:
 dải thông củamạng truy cậplà
bao nhiêu?
 mạng truy cậpchiasẻ hay dành
riêng?
The Physic Layer 18
Truy cậptại nhà: truy cập điểm–điểm
 Qua modem quay số
 tốc độ truy cập đếnrouter của
nhà cung cấpcóthể đạt đến
56Kbps (thường thì thấphơn)
 không thể “luôn trực tuyến”

 Qua đường thuê bao số bất đốixứng (ADSL):
 Tốc độ upstream lên đến1 Mbps (hiệnnay thường thì <
256 kbps)
 Tốc độ downstream lên đến8 Mbps (hiệnnay thường thì <
1 Mbps)
 FDM: 50 kHz - 1 MHz cho downstream
4 kHz - 50 kHz cho upstream
0 kHz - 4 kHz cho điệnthoại truyềnthống
The Physic Layer 19
Truy cậptạinhàqua cable modems
 Hệ thống cáp “lai” giữa đồng trục và quang (HFC: hybrid
fiber coax)
 không đốixứng: downstream có thể đạt đến10Mbps,
upstream có thể đạt đến1Mbps
 mạng lưới cáp đồng trục và cáp quang “gắn” các hộ gia đình
đếnrouter củaISP
 chia sẻ truy cập đếnrouter giữacácgiađình
 các vấn đề: tắcnghẽn, “kích cỡ”
 triển khai: qua các công ty “chạy” cáp, vd: MediaOne
(USA), STCV (Vietnam)…
The Physic Layer 20
Minh họavề hệ thống cung cấpdịch vụ
cable modem
Diagram: />The Physic Layer 21
Kiếntrúcmạng cable modem tổng quát
Typically 500 to 5,000 homes
home
cable headend
cable distribution
network (simplified)

The Physic Layer 22
Kiếntrúcmạng cable modem tổng quát
home
cable headend
cable distribution
network (simplified)
The Physic Layer 23
Kiếntrúcmạng cable modem tổng quát
home
cable headend
server(s)
cable distribution
network
The Physic Layer 24
Kiếntrúcmạng cable modem tổng quát
The Physic Layer 25
home
cable headend
Channels
V
I
D
E
O
V
I
D
E
O
V

I
D
E
O
V
I
D
E
O
V
I
D
E
O
V
I
D
E
O
D
A
T
A
D
A
T
A
C
O
N

T
R
O
L
12 34
56789
FDM:
cable distribution
network