Dữ liệu được truyền qua không khí như thế nào?

Đã bao giờ bạn thắc mắc tại sao các thiết bị như Wifi, cột phát sóng truyền hình hay đài FM lại có thể truyền được thông tin, âm thanh - hình ảnh qua không gian hay không? Đây là một điều hết sức “vi diệu” với những người không có chuyên môn về CNTT.

Giả sử nếu quay lại thời điểm cách đây vài trăm năm và nhà tiên tri cho rằng con người sẽ sản xuất được một thiết bị có thể truyền hình ảnh qua không khí, thì mình cá rằng tất cả mọi người sẽ cho rằng ý tưởng này ngớ ngẩn và thậm chí bị thần kinh.

Tưởng tượng vào thời đó nếu bạn có 2 chiếc điện thoại có thể gọi video cho nhau, chắc chắn bạn sẽ đem nó đi đổi được cả núi vàng. Khi đó toàn bộ người dân sẽ quỳ sụp xuống và coi bạn như thần thánh, thậm chí có thể trở thành bạn thân của nhà vua giống như “đường tăng” vậy.

Nguồn ảnh: KTTV

Hơi vòng vo một chút nhưng mình muốn nhấn mạnh rằng việc chế tạo ra các thiết bị điện tử thông minh hiện đại là điều rất phi thường. Ngày nay từ trẻ nhỏ cho đến người già thì tất cả đều được sử dụng thiết bị di động nhưng không phải ai cũng có thể hiểu được cách tín hiệu được truyền qua không gian như thế nào?

Bài viết này được đăng tại [free tuts .net]

Vậy thì trong bài viết này, mình sẽ giúp các bạn hiểu được cách mà các thiết bị điện tử truyền tín hiệu qua không khí như thế nào? Mình sẽ giải thích theo cách đơn giản nhất, cho dù bạn không biết tí gì về công nghệ cũng có thể hiểu được. Chúng ta hãy cùng bắt đầu ngay nhé!

Dữ liệu được truyền qua không khí như thế nào?

“Truyên thông tin qua không khí” - Thực ra hành động này từ thời nguyên thủy con người đã có thể làm được như vậy: Đó chính là truyền sóng âm. Việc chúng ta nói chuyện với nhau hàng ngày chính là gửi cho đối phương một đoạn sóng âm qua không khí.

Vậy thì các thiết bị điện tử hiện nay cũng hoạt động tương tự như vậy, nhưng tại sao chúng ta không nghe thấy hay cảm nhận được các loại sóng từ thiết bị điện tử?

Thì đơn giản các thiết bị điện tử không sử dụng “sóng âm” mà dùng “sóng điện từ”. Tuy cùng được gọi là sóng nhưng chúng khác hẳn nhau:

• Sóng âm thì được truyền đi nhờ dao động của vật chất trong môi trường truyền âm, nó có thể truyền qua chất khí, chất lỏng, chất rắn nhưng không truyền được qua chân không.

Ví dụ nói chuyện ở ngoài vũ trụ thì có lẽ chúng ta chỉ thấy 2 cái miệng đang mấp máy, không thể nghe được âm thanh phát ra vì hầu như toàn bộ vũ trụ là “chân không”, không có vật chất để sóng âm có thể truyền qua được.

• Sóng điện từ thì truyền đi nhờ điện từ trường và ngược lại với sóng âm, môi trường càng nhiều vật chất thì nó truyền đi càng kém và dễ bị cản trở.

Mặc dù khác nhau như vậy nhưng chúng đều có điểm chung là có thể truyền được tín hiệu.

Quay trở lại với câu hỏi ban đầu là tại sao một đoạn phim có thể được truyền qua không gian với sóng điện từ? Hay hỏi đúng hơn là người ta đã dùng sóng để truyền tín hiệu như thế nào?

Đến đây chúng ta phải nắm được kiến thức cơ bản về mã nhị phân. Mình đã có khá nhiều bài viết giải thích các thiết bị điện tử sử dụng mã nhị phân để lưu trữ thông tin dữ liệu kỹ thuật số như thế nào? Bạn có thể tham khảo:

• Đơn vị đo thông tin cơ kỹ thuật số máy tính: Từ nhỏ nhất đến lớn nhất
• Bit là gì? Byte là gì? 32-bit / 64-bit là gì?

Về cơ bản thì tất cả thông tin từ ký tự cho đến chữ viết, âm thanh - hình ảnh cho đến cả video đều được mã hóa dưới dạng nhị phân với chỉ hai ký tự là 0 và 1.

Rất đơn giản để các thiết bị điện tử thông minh hiểu được mã nhị phân, đó là khi xếp các dãy ký tự 0 và 1 theo thứ tự nhất định sẽ mang ý nghĩa của một loại thông tin nhất định.

Ví dụ:

• Dãy 01001011 là chữ K.
• Dãy 01001111 là chữ O.

Nhờ hai số 0 và 1 này mà chúng ta có thể biểu diễn được mọi thứ từ âm thanh, hình ảnh hay video.

Vậy khi mọi thứ đã được chuyển thành mã nhị phân, việc gửi thông tin qua video chỉ đơn giản là làm sao để sóng điện từ có thể mang được các số 0 và 1 này.

Các kỹ sư đã nghiên cứu sóng điện từ và hiểu rằng có những tính chất của nó mà họ có thể khai thác được, giúp truyền dẫn được tín hiệu 0 và 1 qua không khí.

Cụ thể sóng gồm 3 tính chất chính:

• Tần số
• Bước sóng
• Pha giao động

Người ta đã điều chỉnh 3 tính chất này của sóng để tượng trưng cho các số 0 và 1, từ đó sinh ra ba loại điều chế:

1. Điều chế biên (ASK)
2. Điều tần (FSK)
3. Điều pha (PSK)

Ví dụ về cách truyền tín hiệu bằng việc thay đổi điều chế biên (ASK):

Khi chúng ta thay đổi biên độ của sóng về một mức, chúng ta gán cho mức đó là 0 và ở một mức khác thì quy ước đó là 1. Vậy một thiết bị truyền tín hiệu sẽ có chức năng là liên tục điều chỉnh biên độ của sóng để gửi đi các số 0 và 1.

Ở thiết bị nhận sóng thì nó sẽ phân tích sóng theo quy tắc đã gửi và nhận lại các dãy 0 và 1. Cuối cùng từ dãy 0 và 1 này nó sẽ dịch ngược thành nội dung văn bản, âm thanh, hình ảnh hoặc video.

Tóm lại việc truyền thông tin qua không khí cơ bản như sau:

B1: Chuyển thông tin thành mã nhị phân (tức là dãy số 0 và 1)

B2: Liên tục điều chỉnh biên độ của sóng theo hai mức để gửi hai số 0 và 1

B3: Thiết bị nhận sóng dựa vào biên độ của sóng để phân tích thành 0 và 1 sau đó dịch ngược sẽ ra nội dung thông tin.

Bản chất đơn giản như vậy nhưng thực tế để truyền tín hiệu qua không khí sẽ cần rất nhiều bộ phận, cấu tạo của chúng cũng cực kỳ phức tạp. Thế nhưng với những ai không quá am hiểu về CNTT thì chỉ cần hiểu bản chất của nó là được rồi!

Vậy qua bài viết này, chắc hẳn bạn đã hiểu được tại sao người ta lại có thể truyền được thông tin qua không gian bằng cách sử dụng sóng điện từ.

Nếu bạn muốn tìm hiểu sâu hơn về các phần cứng mạng thì có thể tham khảo chuyên mục thủ thuật của freetuts, mình đã giải thích khá đầy đủ và chi tiết các thiết bị giúp truyền tải tín hiệu mạng Internet có dây và cả không dây.

Khi thấy bài viết hữu ích, bạn đừng ngần ngại chia sẻ nó để giúp mọi người cùng nâng cao kiến thức nha!

Nguồn: Kênh YouTube KTTV