Bài giảng truyền dữ liệu

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÁY TÍNH KHOA: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI GIẢNG TRUYỀN DỮ LIỆU TÊN HỌC PHẦN : TRUYỀN DỮ LIỆU MÃ HỌC PHẦN : 17305 TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO : ĐẠI HỌC CHÍNH QUY DÙNG CHO SV NGÀNH : CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HẢI PHÒNG - 2010 - 1 - MỤC LỤC Chƣơng I: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN ................................................................................. 4 1.1. Tin tức - dữ liệu - tín hiệu ........................................................................................... 4 1.2 Mã hóa dữ liệu ............................................................................................................. 5 1.3 Các phƣơng pháp truyền tin ...................................................................................... 17 Chƣơng II: HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG ........................................................................ 19 2.1. Giới thiệu về hệ thống truyền thông .......................................................................... 19 2.2 Hệ thống truyền số liệu .............................................................................................. 21 2.3. Các hệ thống truyền số liệu thƣờng gặp..................................................................... 22 2.4. Môi trƣờng truyền tin ................................................................................................ 24 2.5. Các chuẩn giao tiếp truyền thông .............................................................................. 37 2.6. Mạng truyền thông .................................................................................................... 49 Chƣơng III: KỸ THUẬT TRUYỀN SỐ LIỆU ..................................................................... 50 3.1. Giới thiệu về kỹ thuật truyền số liệu.......................................................................... 50 3.2. Kỹ thuật định khung trong truyền số liệu .................................................................. 50 3.3. Kỹ thuật truyền nối tiếp không đồng bộ .................................................................... 51 3.4. Kỹ thuật truyền nối tiếp đồng bộ ............................................................................... 53 3.5. Các kỹ thuật truy nhập đƣờng truyền ........................................................................ 59 Chƣơng IV: CÁC VẤN ĐỀ TRONG TRUYỀN SỐ LIỆU .................................................. 63 4.1. Vấn đề phát hiện sai và sửa sai .................................................................................. 63 ..................................................................................................... 74 ............................................................................................. 87 ƣu l ng .................................................................................... 87 ều khiển khắc phục lỗi .............................................................................. 91 ảm bảo chất lƣợng dịch vụ .......................................................................... 94 Chƣơng V: MẠNG TRUYỀN SỐ LIỆU ............................................................................ 102 5.1. Tổng quan............................................................................................................... 102 5.2. Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI. TCP/IP .......................................................... 104 5.3. Phân loại mạng theo kỹ thuật chuyển mạch ............................................................. 106 5.4. Kỹ thuật LAN ......................................................................................................... 109 - 2 - YÊU CẦU VÀ NỘI DUNG CHI TIẾT Tên học phần: Kỹ thuật Truyền dữ liệu Loại học phần: 1 Bộ môn phụ trách giảng dạy: Kỹ thuật máy tính Khoa phụ trách: CNTT Mã học phần: 17305 Tổng số TC: 2 TS tiết Lý thuyết Thực hành/Xemina Tự học Bài tập lớn Đồ án môn học 45 45 0 0 0 0 Điều kiện tiên quyết: Sinh viên phải học xong các học phần sau mới đƣợc đăng ký học phần này: Kiến trúc máy tính, Mạch và tín hiệu, Lý thuyết truyền tin, Kỹ thuật Vi xử lý, Nguyên lý hệ điều hành, Cấu trúc dữ liệu Mục tiêu của học phần: - Cung cấp cho sinh viên những khái niệm tổng quan về Kỹ thuật truyền số liệu, Mạng truyền thông... Nội dung chủ yếu - Chƣơng I: Tổng quan - Chƣơng II: Hệ thống truyền thông - Chƣơng III: Kĩ thuật truyền số liệu - Chƣơng IV: Các vấn đề cơ bản trong truyền thông - Chƣơng V: Mạng truyền số liệu Nội dung chi tiết của học phần: TÊN CHƢƠNG MỤC PHÂN PHỐI SỐ TIẾT TS LT BT TH KT Chƣơng I: Tổng quan 9 9 1.1. Một số khái niệm về thông tin 2 1.2. Mã hoá dữ liệu 3 1.3. Cách truyền thông tin trên đƣờng truyền 2 1.4. Những vấn đề cơ bản trong truyền thông 2 Chƣơng II: Hệ thống truyền thông 6 5 1 2.1. Hệ thống truyền thông 1 2.2. Phƣơng tiện truyền tin 3 2.3. Các chuẩn giao tiếp trong truyền thông 1 1 Chƣơng III: Kĩ thuật truyền số liệu 8 8 3.1. Tổng quan 1 3.2. Các kỹ thuật truyền số liệu 7 Chƣơng IV: Các vấn đề cơ bản trong truyền thông 9 8 1 4.1. Tổng quan 1 4.2. Mã hoá phát hiện sai, sửa sai 4 1 4.3. Kiểm soát đƣờng truyền 3 Chƣơng V: Mạng truyền số liệu 13 12 1 - 3 - 5.1. Tổng quan 1 5.2. Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI, TCP/IP 2 5.3. Phân loại mạng theo kỹ thuật chuyển mạch 3 5.4. Kĩ thuật mạng cục bộ 2 1 5.5. Mạng vô tuyến và mạng vệ tinh 2 5.6. Mạng truyền dữ liệu IDSN/ DSL 3 Nhiệm vụ của sinh viên: Tham dự các buổi thuyết trình của giáo viên, tự học, tự làm bài tập do giáo viên giao, tham dự các bài kiểm tra định kỳ và cuối kỳ. Tài liệu học tập: William Stalling, Data Computer and Communication Đặng Văn Chuyết, Lý thuyết truyền tin, NXB Giáo dục Nguyễn Văn Thông, Cơ sở kỹ thuật Truyền số liệu, NXB Khoa học kỹ thuật Quách Tuấn Ngọc, Xử lí tín hiệu số, NXB Giáo dục Nguyễn Thúc Hải, Mạng máy tính và hệ thống mở, NXB Giáo dục Nguyễn Hồng Sơn, Kĩ thuật truyền số liệu, NXB Lao động – Xã hội Hình thức và tiêu chuẩn đánh giá sinh viên: - Đánh giá dựa trên tình hình tham dự buổi học trên lớp, các buổi thực hành, điểm kiểm tra thƣờng xuyên và điểm kết thúc học phần. - Hình thức thi cuối kỳ: thi viểt rọc phách, thời gian làm bài: 75 phút Thang điểm: Thang điểm chữ A, B, C, D, F Điểm đánh giá học phần Z = 0.2X + 0.8Y. Bài giảng này là tài liệu chính thức và thống nhất của Bộ môn Kỹ thuật máy tính, Khoa Công nghệ Thông tin và đƣợc dùng để giảng dạy cho sinh viên. Ngày phê duyệt: 15 / 6 / 2010 Trƣởng Bộ môn: ThS. Ngô Quốc Vinh - 4 - Chƣơng I: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1. Tin tức - dữ liệu - tín hiệu Dữ liệu (Data): bao gồm các sự kiện, khái niệm hay các chỉ thị đƣợc diễn tả dƣới một hình thức thích hợp cho việc thông tin, thông dịch hay xử lý bởi con ngƣời hay máy móc. Thông Tin (Information): Ý nghĩa mà con ngƣời qui cho dữ liệu theo các qui ƣớc cụ thể. Tin tức có thể biểu thị bởi tiếng nói, hình ảnh, các văn bản, tập hợp các con số, các ký hiệu, thông qua nó con ngƣời hiểu nhau . . .. Trong hệ thống truyền thông, thƣờng ngƣời ta không phân biệt dữ liệu và tin tức. Thông tin khi truyền: Theo các dạng năng lƣợng khác nhau: Âm, điện, sóng quang, sóng điện Vật mang tin: Môi trƣờng dùng để mang thông tin (Là dạng năng lƣợng - Có khả năng lƣu trữ, truyền gửi thông tin...) Tín hiệu (Signal): là tin tức, dữ liệu đã đƣợc chuyển đổi, xử lý (bởi các bộ phận mã hóa và /hoặc chuyển đổi) cho phù hợp với môi trƣờng truyền thông. Bản chất tín hiệu vốn là một hàm đơn trị biến thiên theo thời gian hay tần số. Có hai loại tín hiệu: tín hiệu tƣơng tự và tín hiệu số. Tín hiệu tương tự (analog):  Tín hiệu có bất cứ giá trị nào trong một khoảng thời gian xác định.  Tín hiệu tƣơng tự quen thuộc có dạng hình sin. Một tín hiệu tƣơng tự có thể đƣợc số hóa để trở thành tín hiệu số.  Ba đặc điểm chính của tín hiệu tƣơng tự bao gồm: o Biên độ (Amplitute):  Đo độ mạnh của tín hiệu, đơn vị: decibel (dB) hay volts.  Biên độ càng lớn thì tín hiệu càng mạng. o Tần số (Frequency):  Tần số (f) của tín hiệu là số dao động của tín hiệu trong một đơn vị thời gian (thƣờng tính bằng giây) hay còn gọi là tốc độ thay đổi của tín hiệu trong một giây, đơn vị Hz hay số chu kỳ trong một giây.  Một chu kỳ là sự di chuyển sóng của tín hiệu từ điểm nguồn bắt đầu cho đến khi quay trở về lại điểm nguồn đó. o Pha (Phase):  Là đơn vị đo vị trí tƣơng đối tại một thời điểm trong một chu kỳ đơn của tín hiệu, nó đặc trƣng cho tính trễ.  Tốc độ thay đổi quan hệ của tín hiệu đối với thời gian, đƣợc mô tả theo độ (degree). Sự dịch pha xảy ra khi chu kỳ của tín hiệu chƣa kết thúc, và một chu kỳ mới của tín hiệu bắt đầu trƣớc khi chu kỳ trƣớc đó chƣa hoàn tất. Tín hiệu số: Là tín hiệu mà biên độ chỉ có một trong hai giá trị duy nhất, tƣơng ứng với hai trạng thái logic đặc trƣng bởi hai số 0 và 1 trong hệ nhị phân. Hệ thống truyền tín hiệu này là hệ thống truyền nhị phân. - 5 - Tín hiệu số bao gồm chỉ hai trạng thái, đƣợc diễn tả với hai trạng thái ON hay OFF hoặc là 0 hay 1. Tín hiệu số yêu cầu khả năng băng thông lớn hơn tín hiệu tƣơng tự Các vấn đề khi truyền dữ liệu:  Thƣờng dùng tín hiệu số cho dữ liệu số và tín hiệu tƣơng tự cho dữ liệu tƣơng tự  Có thể dùng tín hiệu tƣơng tự để mang dữ liệu số  Có thể dùng tín hiệu số để mang dữ liệu tƣơng tự Bit Interval và Bit Rate: Hầu hết các tín hiệu số là không tuần hoàn, chu kỳ và tần số không xác định. Hai khái niệm đặt ra ở đây là Bit Interval và Bit Rate. Bit Interval là khoảng thời gian cần thiết để gửi một bit. Bit Rate là số lƣợng Bit Interval trong 1 giây, theo cách nói khác, Bit Rate là số bit đƣợc gửi đi trong 1 giây (bps). 1.2 Mã hóa dữ liệu Dữ liệu lƣu trữ trong một máy tính là ở dạng các bít 0 và 1. Để có thể mang đƣợc từ nơi này sang nơi khác (ở trong hoặc ở ngoài máy tính), thì dữ liệu thƣờng đƣợc chuyển đổi sang dạng tín hiệu số. Điều này đƣợc gọi là sự chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu số (digital to digital – D/D) hoặc mã hoá dữ liệu số sang tín hiệu số. Đôi lúc chúng ta cần chuyển đổi một tín hiệu tƣơng tự (ví dụ đoạn nói chuyện trong điện thoại) sang tín hiệu số vì một vài lý do nào đó nhƣ giảm bởt hiệu ứng của tiếng ồn. Điều này đƣợc gọi là sự chuyển tín hiệu tƣơng tự sang tín hiệu số (A/D) hoặc số hoá một tín hiệu tƣơng tự. Vào lúc khác chúng ta lại cần chuyển một tín hiệu số từ đầu ra của một máy tính qua một phƣơng tiện truyền thông đƣợc thiết kế cho dạng tín hiệu tƣơng tự. Ví dụ nhƣ việc gửi tín hiệu từ nơi này đến nơi khác qua mạng điện thoại công cộng, tín hiệu số cung cấp bởi máy tính sẽ đƣợc chuyển sang tín hiệu tƣơng tự. Điều này đƣợc gọi là biến đổi tƣơng tự sang số hay điều chế tín hiệu số. Thƣờng thì một tín hiệu tƣơng tự đƣợc truyền qua một khoảng cách dài sử dụng phƣơng tiện truyền thông tƣơng tự. Ví dụ âm thanh, âm nhạc từ một trạm radio, bản thân nó đã là một tín hiệu tƣơng tự đƣợc phát qua không khí. Tuy nhiên, tần số của âm thanh hoặc âm nhạc không thích hợp cho việc truyền phát. Tín hiệu phát đi phải đƣợc mang bởi một tín hiệu có tần số cao hơn. Điều này đƣợc gọi là biến đổi tƣơng tự sang tƣơng tự (A/A) hay điều chế tín hiệu tƣơng tự. Các phƣơng thức chuyển đổi Số/số (D/D) Tƣơng tự/số (A/D) Số/tƣơng tự (D/A) Tƣơng tự/tƣơng tự (A/A) - 6 - 1.2.1 Dữ liệu số - Tín hiệu số Chuyển đổi hoặc mã hoá số / số là sự miêu tả thông tin dạng số sang một tín hiệu số. Ví dụ khi chúng ta truyền tín hiệu từ máy tính đến máy in, cả hai dữ liệu gốc và dữ liệu đƣợc truyền đều ở dạng số. Trong kiểu mã hoá này các số nhị phân 0 và 1 phát ra bởi máy tính đƣợc chuyển thành các xung điện thế, các xung này có thể truyền đƣợc qua dây dẫn điện. Trong rất nhiều kỹ thuật mã hoá số / số, chúng ta chỉ bàn đến những kỹ thuật hữu dụng nhất cho việc truyền thông dữ liệu. Có 3 loại phổ biến: đơn cực, cực và lƣỡng cực đƣợc chỉ ra nhƣ hình dƣới. Mã hoá đơn cực: là dạng đơn giản với chỉ một kỹ thuật đƣợc sử dụng. Mã hoá cực: có 3 kiểu con: NRZ, RZ, và biphase. Hai trong số chúng có những sự biết đổi phức tạp. Mã hoá lưỡng cực có ba sự biến đổi: AMI, B8ZS, và HDB3. 1.2.1.1. Mã hoá đơn cực Mã hoá đơn cực rất đơn giản và thô sơ. Tính đơn giản của nó cung cấp sự chỉ dẫn dễ dàng làm cơ sở phát triển cho các hệ thống mã hoá phức tạp hơn và cho phép chúng ta nghiên cứu các loại bài toán mà bất kỳ hệ thống truyền số nào cũng phải thực hiện. Hệ thống truyền số làm việc dựa trên xung điện cùng với một kết nối trung gian, thƣờng là dây dẫn hoặc cáp. Trong hầu hết các kiểu mã hoá, mức điện áp cao thấp ứng với giá trị nhị phân 1 hoặc 0. Tính có cực của một xung ám chỉ việc lựa chọn là cực dƣơng hay cực âm. Mã hoá đơn cực có tên nhƣ vậy là bởi vì nó chỉ sử dụng một cực. Tính có cực này chỉ định 1 trong 2 trạng thái 0 hoặc 1 (thƣờng là 1). Trạng thái còn lại (thƣờng là 0) đƣợc đại diện bởi điện áp 0. Mã hoá đơn cực chỉ sử dụng một mức điện áp (mức điện áp dương hoặc âm). Trong ví dụ này, mã nhị phân 1 đƣợc mã hoá ứng với giá trị dƣơng và mã nhị phân 0 đƣợc mã hoá ứng với giá trị 0. Hơn nữa việc mã hoá đơn cực không phức tạp và dễ thực hiện. Tuy nhiên, mã hoá đơn cực có ít nhất 2 vấn đề làm cho nó ít mong muốn: thành phần một chiều và sự đồng bộ hoá. Thành phần một chiều (DC): Biên độ trung bình của một tín hiệu mã hoá đơn cực là khác 0. Điều này tạo ra thành phần dòng một chiều (DC) – một thành phần có tần số bằng 0. Khi một tín hiệu chứa thành phần DC, nó không thể truyền đi mà không xử lý. 01011101 Mã hoá số /số thời gian Biên độ 0 1 0 0 1 1 1 0 Mã hoá số / số Đơn cực Cực Lƣỡng cực - 7 - Đồng bộ hoá: Khi một tín hiệu không ổn định, bên nhận không thể xác định điểm đầu và điểm cuối của mỗi bit. Vì thế vấn đề đồng bộ hoá trong việc mã hoá đơn cực có thể xảy ra bất cứ khi nào dòng dữ liệu gồm một loạt các chữ số 0 hoặc 1. Quá trình số hoá dùng sự thay đổi mức điện áp để chỉ ra sự thay đổi giá trị bit. Sự thay đổi tín hiệu cũng chỉ ra rằng một bit vừa kết thúc và một bit mới đã bắt đầu. Tuy nhiên trong mã hoá đơn cực một loạt các bít cùng giá trị, nhƣ 7 số 1, tức là không có sự thay đổi điện áp, mức điện áp dƣơng không bị phá vỡ sau 7 lần miễn là nhận giá trị bit 1. Bất cứ khi nào không có tín hiệu thay đổi để chỉ ra điểm bắt đầu của bit tiếp theo trong chuỗi, bên nhận phải dựa trên một mức thời gian. Chẳng hạn với tốc độ bit 1000 bps, nếu bên nhận xác định một điện áp dƣơng trễ 0.005s, mà tốc độ đọc 1 bít là 0.001s, hay 5 bit. Sự thiếu đồng bộ giữa đồng hồ của bên nhận và bên gửi làm sai lệch thời gian của tín hiệu, ví dụ 5 bít 1 bị kéo dài thành 0.006s, và do đó bên nhận sẽ hiểu thành 6 bít 1. Một bit phụ trong dòng dữ liệu gây ra mọi thứ sau khi nó đƣợc giải mã nhầm. Một giải pháp đƣợc phát triển để điều khiển việc đồng bộ hoá trong truyền phát một cực là sử dụng một dấu tách, mắc song song một đƣờng mang một xung đồng hồ và cho phép bên nhận phân chia để đồng bộ hoá lại thời gian của nó. Nhƣng việc nhân đôi số đƣờng sử dụng cho truyền phát đồng nghĩa với việc làm tăng chi phí và vì vậy sẽ không kinh tế. 1.2.1.2. Mã hoá cực: Mã hoá cực sử dụng 2 mức điện thế, một điện áp dƣơng và một điện áp âm. Bằng việc sử dụng cả 2 mức, trong phƣơng pháp mã hoá cực, mức điện thế trung bình trên đƣờng truyền đƣợc giảm xuống và vấn đề về thành phần DC của mã hoá đơn cực vì thế đƣợc giảm nhẹ. Trong mã hoá Manchester và Manchester vi sai (xem trang sau), mỗi bit gồm có cả hai điện thế dƣơng và điện thế âm, vì vậy thành phần DC hoàn toàn có thể loại ra. Mã hoá cực sử dụng 2 mức biên độ (mức dương và mức âm) Trong số rất nhiều kiểu mã hoá cực đa dạng, chúng ta sẽ chỉ kiểm tra 3 kiểu thông dụng nhất: nonreturn to zero (NRZ), return to zero (RZ), và biphase. Mã hoá NRZ bao gồm 2 cách: nonreturn to zero, level (NRZ-L), và nonreturn to zero, invest (NRZ-I). Biphase cũng có 2 phƣơng pháp. Đầu tiên, Manchester là phƣơng pháp đƣợc sử dụng bởi mạng LAN. Kế đến, Manchester vi sai, là phƣơng thức đƣợc sử dụng bởi mạng Token Ring LAN Mã hoá Nonreturn to Zero (NRZ): Trong mã hoá NRZ, mức của tín hiệu luôn là dƣơng hoặc âm. Hai phƣơng thức thông dụng nhất của việc truyền phát NRZ đƣợc trình bầy nhƣ sau:  Mã hoá NRZ-L: Trong mã hoá NRZ-L, mức của tín hiệu phụ thuộc vào kiểu của bit mà nó trình bày. Điện thế dƣơng quy ƣớc là bit 0, tín hiệu điện thế âm quy ƣớc là bit 1; theo cách đó mức của tín hiệu phụ thuộc vào trạng thái của các bit. Trong NRZ-L mức của tín hiệu phụ thuộc vào trạng thái của bit Polar NRZ RZ Biphase NRZ-L NRZ-I Manchester Manchester vi sai - 8 - Một vấn đề có thể nảy sinh khi có một dãy dài các bit 0 và 1 trong dữ liệu. Bên nhận nhận một dòng điện thế liên tục và có thể xác định có bao nhiêu bit đƣợc gửi dựa vào đồng hồ của chúng, điều này có thể đƣợc đồng bộ hoặc không đƣợc đồng bộ với đồng hồ ngƣời gửi.  Mã hoá NRZ-I: Trong NRZ-I . Một sự đảo ngƣợc của điện thế miêu tả một bit 1. Sự chuyển đổi trạng thái giữa điện thế dƣơng và điện thế âm đƣa ra một bit 1. Một bit 0 đƣợc miêu tả nhƣ một sự không thay đổi. NRZ-I tốt hơn NRZ-L vì sự đồng bộ hoá cung cấp bởi sự thay đổi tín hiệu trong mỗi thời điểm một bit 1 gặp phải. Hiện trạng của chuỗi bit 1 trong luồng dữ liệu cho phép bên nhận đồng bộ hoá thời gian của nó đến nơi nhận thực sự của việc truyền. Một chuỗi bit 0 có thể gây ra vấn đề, tuy nhiên do các bít 0 không hẳn nhƣ vậy, chúng giảm thiểu vấn đề xảy ra. Trong NRZ-I các tín hiệu được đảo ngược nếu một bit 1 được gặp. Trong chuỗi NRZ-L, điện thế dƣơng và âm có nghĩa rõ ràng; dƣơng đối với 0 và âm đối với 1. Trong chuỗi NRZ-I , bên nhận tìm kiếm sự thay đổi từ một mức này đến mức khác nhƣ là cơ sở để nhận ra bít 1. Mã hoá Return to Zero (RZ) Nhƣ chúng ta có thể thấy, ở bất cứ thời điểm nào thì dữ liệu gốc cũng chứa đựng các số 1 và không liên tiếp nhau. Bên nhận có thể mất vị trí của nó. Và nhƣ chúng ta đã đề cập đến trong phần thảo luận về mã hoá đơn cực, một cách để đảm bảo đồng bộ hoá là gửi các tín hiệu thời gian phân tách trên một kênh phân tách. Tuy nhiên giải pháp này sẽ làm tăng chi phí đồng thời dễ xảy ra lỗi của bản thân chúng. Một giải pháp tốt hơn là bằng cách nào đó chứa đựng việc đồng bộ hoá trong tín hiệu mã hoá. Một vài thứ giống nhƣ giải pháp đƣợc cung cấp bởi NRZ-I, nhƣng khả năng trình bày trình bày chuỗi 0 và 1 là nhƣ nhau. Để đảm bảo việc đồng bộ hoá, cần phải có một tín hiệu thay đổi cho mỗi bit. Bên nhận có thể sử dụng những thay đổi này để xây dựng, cập nhật và đồng bộ hoá đồng hồ của nó. Nhƣ chúng ta đã biết ở trên, NRZ-I thực hiện điều này cho một chuỗi tuần tự các bít 1. Nhƣng để thay đổi với mỗi bit, chúng ta cần phải có nhiều hơn 2 mức. Một giải pháp đó là mã hoá theo kiểu Return to Zero (RZ), bằng việc sử dụng 3 giá trị: dƣơng, âm và không. Trong RZ, những thay đổi tín hiệu không phải giữa các bít, nhƣng ở trong mỗi bit. Giống nhƣ NRZ- thời gian thời gian Biên độ NRZ-L NRZ-I 0 1 0 0 1 1 1 0 Thời gian Giá trị 0 1 0 0 1 1 1 0 - 9 - L, điện thế dƣơng có nghĩa là 0, và điện thế âm có nghĩa là 1. Trong khoảng thời gian của một nửa bit, một nửa tín hiệu còn lại trở về 0. Một bit 1 thực tế đƣợc miêu tả là dƣơng-0 và một bit 0 đƣợc miêu tả là âm -0 sẽ tốt hơn chỉ có một mình dƣơng và âm. Sự bất lợi chính của mã hoá RZ là đòi hỏi 2 thay đổi tín hiệu để mã hoá 1 bit, và vì vậy nó chiếm giữ giải rộng hơn. Tuy nhiên có ba khả năng để chúng ta kiểm tra tốt hơn, đó là hiệu quả tốt nhất. Mã hóa Biphase: Có lẽ giải pháp tốt nhất cho đến nay để giải quyết vấn đề đồng bộ hoá là mã hoá Biphase. Trong phƣơng pháp này sẽ thay đổi tín hiệu trong khoảng thời gian của mỗi bit nhƣng không trở về 0. Thay vào đó nó chuyển sang cực đối diện. Giống nhƣ RZ, ở giữa khoảng thời gian truyền cho phép đồng bộ hoá. Mã hoá Biphase được bổ sung là: Manchester và Manchester vi sai.  Manchester: Mã hoá Manchester sử dụng cách đảo ngƣợc mỗi bít trong khoảng thời gian của nó để đồng bộ và miêu tả bit. Việc chuyển trạng thái âm-dƣơng tƣơng ứng với bít 1 và dƣơng-âm tƣơng ứng với bít 0. Ở đây ta sử dụng việc một chuyển trạng thái đơn cho hai mục đích. Mã hoá Manchester đạt đƣợc theo mức của đồng bộ hoá nhƣ RZ, nhƣng chỉ có 2 giá trị biên độ.  Manchester vi sai: Trong Manchester vi sai việc đảo ngƣợc trong khoảng thời gian của mỗi bít đƣợc sử dụng cho vấn đề đồng bộ hoá, nhƣng sự có mặt hoặc thiếu vắng của việc biến đổi đƣợc thêm vào ở đầu trong khoảng thời gian tạm ngƣng đƣợc sử dụng để xác định cho bit. Một sự biến đổi có nghĩa là bít 0 và sự không biến đổi có nghĩa là bít 1. Manchester vi sai yêu cầu 2 sự thay đổi tín hiệu để trình bày bít 0 nhƣng chỉ có 1 để trình bày bit 1. 1.2.1.3 Mã hoá lưỡng cực: Mã hoá lƣỡng cực, giống nhƣ RZ, sử dụng 3 mức điện thế: dƣơng, âm và 0. Tuy nhiên không giống nhƣ RZ, mức 0 trong mã hoá lƣỡng cực đƣợc sử dụng để miêu tả bit 0, còn bít 1 ứng với điện thế âm hoặc dƣơng. Nếu đầu tiên một bit đƣợc miêu tả bởi biên độ dƣơng, thì bít 1 thứ hai sẽ đƣợc miêu tả ở biên độ âm, còn bít 1 thứ ba lại đƣợc miêu tả bằng biên độ dƣơng... Việc luân phiên này xuất hiện cả khi các bit 1 rời rạc nhau. Ba kiểu của mã hoá lƣỡng cực thông thƣờng để truyền thông dữ liệu là: AMI, B8ZS, và HDB3 Thời gian Thời gian Manchester Manchester vi sai Biên độ Lƣỡng cực AMI B8ZS HDB3 - 10 -  Mã hoá AMI (đảo dấu xen kẽ lƣỡng cực): Mã hóa AMI là kiểu mã hoá lƣỡng cực đơn giản nhất; trong tên gọi của nó; từ “dấu” xuất phát từ điện tín và có nghĩa là 1. Vì vậy AMI có nghĩa là đảo 1 xen kẽ nhau. Một vị trí trung lập, điện thế 0 sẽ trình bày bít 0. Những bít 1 đƣợc miêu tả bởi các điện áp dƣơng âm đan xen nhau. Hình 5.10 đƣa ra ví dụ này. Một sự biến đổi của AMI đƣợc gọi là giả ba bậc với bít 0 nằm xen kẽ giữa điện thế dƣơng và điện thế âm. Với việc đảo lộn trong mỗi lần xuất hiện của 1, AMI đạt đƣợc 2 mục đích: thứ nhất các thành phần DC là 0, và thứ 2 một dẫy dài các số 1 đƣợc đồng bộ hoá. Không có kỹ thuật nào để chắc chắn việc đồng bộ hoá cho một chuỗi dài các số 0. Hai biến đổi của AMI vừa đƣợc phát triển để giải quyết vấn đề đồng bộ hoá chuỗi 0, đặc biệt cho việc truyền phát ở khoảng cách lớn. Đầu tiên, đƣợc sử dụng ở Bắc Mỹ, đƣợc gọi là B8ZS (lƣỡng cực thay thế 8-zero). Thứ hai, đƣợc sử dụng ở Nhật và Châu Âu, đƣợc gọi là HDB3 (lƣỡng cực mật độ cao 3). Cả hai kiểu này đều là sự thích nghi với AMI mà chỉ thay đổi mẫu gốc trong trƣờng hợp có nhiều chuỗi 0 liên tiếp.  B8ZS: B8ZS là một sự thoả thuận đƣợc chấp nhận ở Bắc Mỹ để cung cấp việc đồng bộ hoá cho chuỗi 0. Trong tất cả các tình huống, các chức năng B8ZS tƣơng tự nhƣ của AMI. AMI thay đổi cực với mọi 1 gặp phải. Những thay đổi này cung cấp sự đồng bộ hoá cần thiết bởi bên nhận. Nhƣng tín hiệu không thay đổi trong suốt chuỗi 0, vì vậy việc đồng bộ hoá thƣờng bị mất. Sự khác nhau giữa B8ZS và AMI xuất hiện bất cứ khi nào có 8 hoặc nhiều hơn các bít 0 liên tiếp gặp phải trong dòng dữ liệu. Giải pháp cung cấp bởi B8ZS là áp đặt sự thay đổi tín hiệu giả bên trong chuỗi 0 (đƣợc gội là violation). Ở mọi thời điểm có 8 bit 0 xuất hiện liên tiếp, B8ZS đƣa vào những thay đổi trong mẫu dựa trên sự khác biệt của bit 1 trƣớc đó (1 chỉ xuất hiện ở phía trƣớc của chuỗi 0). Nếu bít 1 trƣớc đó là dƣơng, 8 bít 0 sẽ đƣợc mã hoá là 0, 0, 0, +, -, 0, -, +. Hãy nhớ rằng bên nhận đang tìm kiếm sự thay đổi để xác định 1. Khi nó thấy có 2 điện tích dƣơng liên tiếp bao quanh 3 bít 0, nó nhận ra mẫu, tính toán và đƣa vào violation để không gây ra lỗi. Sau đó Thời gian Biên độ 0 1 0 0 1 1 1 0 - 11 - nó tìm kiếm phần còn lại của những violation trông đợi. Khi tìm thấy chúng, bên nhận chuyển 8 bít thành 0 và quay trở lại chế độ AMI thông thƣờng. Nếu cực của bít 1 trƣớc đó là âm, mẫu của các violation sẽ là tƣơng tự nhƣng đảo ngƣợc lại cực. Cả mẫu dƣơng và âm đƣợc chỉ ra trong hình 1.13.  HDB3: Vấn đề đồng bộ hoá chuỗi liên tiếp các số 0 đƣợc giải quyết ở Nhật và Châu Âu khác với Mỹ. Quy ƣớc này, gọi là HDB3, đƣa sự thay đổi vào mẫu AMI mỗi thời điểm 4 bít 0 liên tiếp thay cho 8 bit nhƣ của Bắc Mỹ. Mặc dù tên gọi của nó là HDB3, các mẫu thay đổi bất cứ khi nào có 4 bít 0 liên tiếp. Nhƣ trong B8ZS, mẫu của các violation trong HDB3 đƣợc dựa trên sự phân cực của bít 1 trƣớc đó. Tuy nhiên khác với B8ZS, HDB3 cũng nhìn vào số các bít 1 vừa xuất hiện trong dòng bít kể từ lần thay thế cuối cùng. Bất cứ khi nào số của bít 1 kể từ lần thay thế cuối cùng là lẻ, B8ZS đẩy một violation vào vị trí thứ 4 của các bít 0 liên tiếp. Nếu sự phân cực của bít trƣớc đó là dƣơng, violation là dƣơng. Nếu sự phân cực của bit trƣớc đó là âm, violation là âm. Bất cứ khi nào số của bít 1 kể từ lần thay thế cuối cùng là chẵn, B8ZS đẩy violation vào vị trí đầu tiên và vị trí thứ 4 của các bít 0 liên tiếp. Nếu cực