Phương tiện truyền dẫn

Trên một mạng máy tính, các dữ liệu được truyền trên một môi trường truyền dẫn (transmission media), nó là phương tiện vật lý cho phép truyền tải tín hiệu giữa các thiết bị. Có hai loại phương tiện truyền dẫn chủ yếu: - Hữu tuyến (bounded media) - Vô tuyến (boundless media) Thông thường hệ thống mạng sử dụng hai loại tín hiệu là: digital và analog. 2.Tần số truyền thông : Phương tiện truyền dẫn giúp truyền các tín hiệu điện tử từ máy tính này sang máy tính khác. Các tín hiệu điện tử này biểu diễn các giá trị dữ liệu theo dạng các xung nhị phân (bật/tắt). Các tín hiệu truyền thông giữa các máy tính và các thiết bị là các dạng sóng điện từ trải dài từ tần số radio đến tần số hồng ngoại.

K  thu t truy  n s  li  u Ch    20: Ph   n g ti n truy n d n Nhóm 9 Giáo viên h   n g d n 1. Nguy  n Bá Qu nh Nguy n Ph   n g Th o 2. Tr n Th  Trang 3. Lê Huy Hà 4. Tr n Quang   c 5. Nguy  n   n g Tùng 6. Nguy  n Tr ng   i 1 2 GIỚI THIỆU VỀ MÔI TRƯỜNG TRUYỀN DẪN 1. Khái niệm Trên một mạng máy tính, các dữ liệu được truyền trên một môi trường truyền dẫn (transmission media), nó là phương tiện vật lý cho phép truyền tải tín hiệu giữa các thiết bị. Có hai loại phương tiện truyền dẫn chủ yếu: - Hữu tuyến (bounded media) - Vô tuyến (boundless media) Thông thường hệ thống mạng sử dụng hai loại tín hiệu là: digital và analog. 2. Tần số truyền thông : Phương tiện truyền dẫn giúp truyền các tín hiệu điện tử từ máy tính này sang máy tính khác. Các tín hiệu điện tử này biểu diễn các giá trị dữ liệu theo dạng các xung nhị phân (bật/tắt). Các tín hiệu truyền thông giữa các máy tính và các thiết bị là các dạng sóng điện từ trải dài từ tần số radio đến tần số hồng ngoại. Các sóng tần số radio thường được dùng để phát tín hiệu LAN. Các tần số này có thể được dùng với cáp xoắn đôi, cáp đồng trục hoặc thông qua việc truyền phủ sóng radio. Sóng viba (microware). Truyền dẫn tầm nhìn thẳng, thường dùng truyền các tín hiệu tập trung giữa hai điểm hoặc truyền tín hiệu giữa các trạm mặt đất và các vệ tinh, ví dụ như mạng điện thoại cellular. Tia hồng ngoại thường dùng cho các kiểu truyền thông qua mạng trên các khoảng cách tương đối ngắn và có thể phát được sóng giữa hai điểm hoặc từ một điểm phủ sóng cho nhiều trạm thu. Chúng ta có thể truyền tia hồng ngoại và các tần số ánh sáng cao hơn thông qua cáp quang. 3. Các đặc tính của phương tiện truyền dẫn : Mỗi phương tiện truyền dẫn đều có những tính năng đặc biệt thích hợp với mỗi kiểu dịch vụ cụ thể, nhưng thông thường chúng ta quan tâm đến những yếu tố sau: − Chi phí − Yêu cầu cài đặt 3 − Độ bảo mật − Băng thông (bandwidth): Khái niệm băng thông (bandwidth) là một trong những đặc trưng quan trọng của môi trường truyền dẫn. Băng thông là khoảng tần số mà môi trường truyền dẫn có thể đáp ứng được và đơn vị của nó là Hz (Hertz). Băng thông liên quan mật thiết đến tốc độ tối đa của đường truyền (theo công thức tính toán của Nyquist), do vậy đôi khi người ta hay dùng tốc độ tối đa (tính bằng bps) để chỉ băng thông của mạng. − Thông lượng (Throughput): Thông lượng (throughput) là lượng thông tin hữu ích được truyền đi trên mạng trong một đơn vị thời gian và chính thông lượng mới là chỉ số để đánh giá mạng nhanh hay chậm. − Băng tầng cơ sở (baseband) : dành toàn bộ băng thông cho một kênh truyền. − Băng tầng mở rộng (broadband) : cho phép nhiều kênh truyền chia sẻ một phương tiện truyền dẫn (chia sẻ băng thông). − Độ suy giảm (attenuation): Là độ suy giảm của tín hiệu khi di chuyển trên một phương tiện truyền dẫn. Các nhà thiết kế cáp phải chỉ định các giới hạn về chiều dài dây cáp vì khi cáp dài sẽ dẫn đến tình trạng tín hiệu yếu đi mà không thể phục hồi được. − Nhiểu điện từ (Electromagnetic interference - EMI) : bao gồm các nhiễu điện từ bên ngoài làm biến dạng tín hiệu trong một phương tiện truyền dẫn. − Nhiểu xuyên kênh (crosstalk) : hai dây dẫn đặt kề nhau làm nhiểu lẫn nhau. 4 Các kiểu truyền dẫn : Có các kiểu truyền dẫn như sau : • Đơn công (Simplex) : Trong kiểu truyền dẫn này, thiết bị phát tín hiệu và thiết bị nhận tín hiệu được phân biệt rõ ràng, thiết bị phát chỉ đảm nhiệm vai trò phát tín hiệu, còn thiết bị thu chỉ đảm nhiệm vai trò nhận tín hiệu. Truyền hình là một ví dụ của kiểu truyền dẫn này. • Bán song công (Half-Duplex) : Trong kiểu truyền dẫn này, thiết bị có thể vừa là thiết bị phát, vừa là thiết bị thu. Nhưng tại một thời điểm thì chỉ có thể ở một trạng thái (phát hoặc thu). Bộ đàm là thiết bị hoạt động ở kiểu truyền dẫn này. • Song công (Full-Duplex) : Trong kiểu truyền dẫn này, tại một thời điểm, thiết bị có thể vừa phát vừa thu. Điện thoại là một minh họa cho kiểu truyền dẫn này. Phương tiện truyền dẫn hữu tuyến 1. Cáp quang Cáp quang (Optical Fiber Cable) là một loại cáp viễn thông làm bằng thủy tinh hoặc nhựa, sử dụng ánh sáng để truyền tín hiệu. Cáp quang (Optical Fiber Cable) dài, mỏng thành phần của thủy tinh trong suốt bằng đường kính của một sợi tóc. Chúng được sắp xếp trong bó được gọi là cáp quang và được sử dụng để truyền tín hiệu trong khoảng cách rất xa. Không giống như cáp đồng truyền tín hiệu bằng điện, cáp quang ít bị nhiễu, tốc độ cao và truyền xa hơn. Cáp quang (Optical Fiber Cable) có cấu tạo gồm dây dẫn trung tâm là sợi thủy tinh hoặc plastic đã được tinh chế nhằm cho phép truyền đi tối đa các tín hiệu ánh sáng. Sợi quang được tráng một lớp lót nhằm phản chiếu tốt các tín hiệu. 5 Cấu tạo cáp quang (Optical Fiber Cable) gồm các phần sau: - Core : Trung tâm phản chiếu của sợi quang nơi ánh sáng đi - Cladding : Vật chất quang bên ngoài bao bọc lõi mà phản xạ ánh sáng trở lại vào lõi. - Buffer coating : Lớp phủ dẻo bên ngoài bảo vệ sợi không bị hỏng và ẩm ướt - Jacket: Hàng trăm hay hàng ngàn sợi quang được đặt trong bó gọi là cáp quang. Những bó này được bảo vệ bởi lớp phủ bên ngoài của cáp được gọi là jacket. Cáp quang (Optical Fiber Cable) gồm hai loại chính: - Multi mode (đa mode): sử dụng cho truyền tải tín hiệu trong khoảng cách ngắn Multimode stepped index (chiết xuất bước): Lõi lớn (100 micron), các tia tạo xung ánh sáng có thể đi theo nhiều đường khác nhau trong lõi: thẳng, zig-zag… tại điểm đến sẽ nhận các chùm tia riêng lẻ, vì vậy xung dễ bị méo dạng. Multimode stepped index dùng cho khoảng cách ngắn, phổ biến trong các đèn soi trong Multimode graded index (chiết xuất liên tục): Lõi có chỉ số khúc xạ giảm dần từ trong ra ngoài cladding. Các tia gần trục truyền chậm hơn các tia gần cladding. Các tia theo đường cong thay vì zig-zag. Các chùm tia tại điểm hội tụ, vì vậy xung ít bị méo dạng. Multimode graded index thường dùng trong các mạng LAN - Single mode (đơn mode): Lõi nhỏ (8 mocron hay nhỏ hơn), hệ số thay đổi khúc xạ thay đổi từ lõi ra cladding ít hơn multimode. Các tia truyền theo phương song 6 song trục. Xung nhận được hội tụ tốt, ít méo dạng. Single mode dùng cho khoảng cách xa hàng nghìn km, phổ biến trong các mạng điện thoại, mạng truyền hình cáp 2. Cáp đồng trục (coaxial): Là kiểu cáp đầu tiên được dùng trong mạng LAN. Sở dĩ nó có tên như thế là do 2 đường dây dẫn của nó có chung 1 trục.  Cấu tạo cáp đồng trục: - Dây dẫn trung tâm: đồng, đồng bện. - Lớp cách điện thường bằng nhựa PVC và lớp cách điện ngoài (braid) bằng thiếc hoặc bọc lưới đan. - Dây dẫn ngoài (outer conductor): dây đồng bện, lá. - Lớp vỏ plastic bảo vệ.  Ưu điểm: rẻ, nhẹ, dễ kéo dây. Chú ý là cáp đồng trục chỉ dùng trong cơ chế bán song công  Cáp đồng trục chia thành 2 loại: -Thicknet (dày): có đường kính khoảng 13mm, thuộc họ RG58, chiều dài tối đa là 500m. Giá cả tương đối cao, lắp đặt khó (vì cứng) nên chủ yếu đi thẳng. Chống nhiễu sóng điện từ và sóng radio tốt - Thinnet (mỏng): có đường kính khoảng 6mm, thuộc họ RG58, chiều dài tối đa là 185m. 7 Giá thành rẻ hơn và lắp đặt dễ hơn vì mềm mại hơn. Khả năng chống nhiễu tốt. 3. Cáp xoắn đôi (Twisted-Pair) -Gồm một hay nhiều cặp dây đồng xoắn lại với nhau với bước xoắn đều đặn nhằm tăng khả năng chống nhiễu, triệt tiêu nhiễu đồng pha. Nhiều cặp xoắn trong một cáp cũng làm giảm nhiễu xuyên âm -Do giá thành thấp, mềm dẻo dễ đi dây nên cáp xoắn được dùng rất rộng rãi.  Có 2 loại cáp xoắn đôi: -Cáp xoắn đôi có vỏ bọc chống nhiễu STP. -Cáp xoắn đôi không có vỏ bọc chống nhiễu UTP.  Cáp STP (Shielded Twisted-Pair). -Gồm nhiều cặp xoắn được phủ bên ngoài 1 lớp vỏ làm bằng dây đồng bện. -Lớp vỏ này có chức năng chống nhiễu từ bên ngoài và chống phát xạ nhiễu bên trong. -Lớp chống nhiễu này được nối đất để thoát nhiễu. 8 -Tốc độ: lý thuyết 500Mbps, thực tế 155Mbps với chiều dài 100m. -Đầu nối: DIN (DB-9), RJ45.  Cáp UTP (Unshielded Twisted-Pair). -Gồm nhiều cặp xoắn như cáp STP nhưng nó không có lớp vỏ bọc chống nhiễu. -Độ dài tối đa của đoạn cáp là 100m. -Dễ bị nhiễu khi đặt gần các thiết bị như: đường dây điện cao thế, nhiễu xuyên kênh…tuy nhiên lại có sự cân bằng giữa giá cả và tính năng nên hay được sử dụng. -Dùng đầu nối RJ45. Cáp UTP có 6 loại: -Loại 1(Cat1): truyền âm thanh, tốc độ <4Mbps. -Loại 2(Cat2): gồm 4 cặp xoắn, tốc độ 4Mbps. -Loại 3(Cat3): gồm 4 cặp xoắn, tốc độ 10Mbps. -Loại 4(Cat4): gồm 4 cặp xoắn, tốc độ 16Mbps. -Loại 5(Cat5): gồm 4 cặp xoắn, tốc độ 100Mbps. -Loại 6 (cat6): gồm 4 cặp xoắn, tốc độ1000Mbps. 9 Môi trường truyền dẫn vô tuyến 1. Sóng Radio : hoạt động trên dải tầng: 10KHz -> 1GHz. Trong đó có các băng tần: - Sóng ngắn : 1.800–30.000 kHz. - VHF (very high frequency): 30–300 MHz • Dùng trong vô tuyến FM và truyền thông di động mặt đất. • Nhược điểm: bị tầng điện ly phản xạ nên tầm hoạt động hẹp, dễ bị ảnh hưởng bởi vật cản • Ưu điểm : ít bị tạp âm khí quyển và nhiễu từ các thiết bị điện - UHF (ultra high frequency): 300–3000 MHz • Dùng trong truyền hình, thiết bị vi sóng, mobile, gps, bluetooth, wlan . • Ưu điểm: có bước sóng nhỏ => kích thước anten nhỏ • Nhược điểm: dễ bị suy hao, khoảng thu phát ngắn, tầm sử dụng ngắn Hoạt động trên dải tầng: 1GHz -> 30GHz. 10