tầng vật lý mạng máy tính
Chương 3: Tầng vật lý – Physical Layer Giảng viên: Nguyễn Đức Tồn Bộ mơn Truyền thơng Mạng máy tính Viện CNTT&TT - ĐHBK Hà Nội Tổng quan Tuần trước… Vì phải phân tầng Kiến trúc phân tầng, mơ hình OSI/TCP Khái niệm địa IP, địa MAC, số hiệu cổng, tên miền Tuần Tính chất môi trường truyền dẫn vật lý Các loại đường truyền Tín hiệu truyền Các giao tiếp mạng vật lý: RJ45, quang Mục đích tầng vật lý • Là để truyền liệu số (các bit thơng tin) từ máy nguồn đến máy đích • Có nhiều loại đường truyền dùng để truyền dẫn Mỗi loại đường truyền có đặc trưng riêng băng thơng, độ trễ, giá thành độ phức tạp cài đặt bảo trì • Có thể phân loại theo • Phạm vi tần số • Hữu tuyến vô tuyến Đường truyền • Hữu tuyến • Sử dụng hệ thống cáp định hướng (truyền) tín hiệu dọc theo cáp Các loại chính: o Cáp xoắn đơi o Cáp đồng trục o Cáp quang • Vơ tuyến • Là phương tiện truyền dẫn tín hiệu khơng cố định tín hiệu đường truyền dẫn Các yếu tố ảnh hưởng đến việc truyền • Các tín hiệu truyền qua mơi trường truyền tin mạng bị méo • Có hai loại méo tín hiệu suy hao nhiễu Suy hao tín hiệu • Tín hiệu yếu đường truyền dẫn • Được đo độ suy giảm, tính decibels (dB), khoảng cách cụ thể Nhiễu tín hiệu • Tín hiệu mang thơng tin bị nhiễu tín hiệu mạnh bên ngồi • Nhiễu tần số radio (RFI) – Nhiễu gây tín hiệu phát rộng từ truyền radio hay truyền hinh • Nhiễu điện từ (EMI) – gây tiếng ồn điện từ bên ngồi làm ảnh hưởng đến tín hiệu đường truyền • Nhiễu xuyên âm gần giới hạn (NEXT) Nhiễu xuyên âm xa giới hạn (FEXT) – Nhiễu gây tín Bài – Mạng hiệu truyền dây cáp đặt gần Cáp xoắn đôi Các sợi đồng cáp xoắn đơi xoắn lại theo cặp: • Mỗi cặp bao gồm dây dung cho tín hiệu liệu dương dây cho tín hiệu liệu âm • Nhiễu có dây xuất dây cịn lại • Nhiễu dây tự triệt tiêu lẫn • Cáp có lớp bảo vệ gọi Cáp xoắn đơi có bọc kim Shielded Twisted Pair (STP) • Cáp khơng có lớp bảo vệ gọi Cáp xoắn đơi khơng có bọc kim Unshielded Twisted Pair (UTP) • Thơng thường cáp UTP có trở kháng 100 ohm với chuẩn cáp Ethernet 10BaseT Các đặc tả cáp Cáp STP (Shielded TP) Truyền tải dải sở, dải mang dải rộng Truyền tải dải sở Truyền tải dải mang Truyền tải dải rộng Nguyên tắc Tín hiệu truyền tín hiệu tạo sau mã hóa, có tần số cố định nằm khoảng hẹp gọi dải sở Tín hiệu truyền tín hiệu điều chế lên dải tần số thích hợp, thơng thường có tần số cao tín hiệu chứa nhiều nguồn thơng tin cách kết hợp thơng minh Mỗi tín hiệu tạo lại sử dụng để điều biến tín hiệu khác Ưu điểm Đơn giản, dễ thực hiện, Khắc phục ảnh hưởng Tốc độ cao tin cậy nhiễu xạ từ thiết bị Truyền song song nhiều điện tử nguồn tin Nhược điểm Đường truyền mang Đường truyền mang kênh thông tin kênh thông tin nhất, thành viên phải phân chia thời gian sử dụng Tốc độ hạn chế Giá thành cao Tính thời gian thực Chủ yếu dùng mạng viễn56thông, không sử dụng mạng công nghiệp Cấu trúc mạng • • • Liên kết mối quan hệ vật lý logic hai hay nhiều đối tác truyền thơng Đối tác truyền thơng thiết bị phần cứng đối tượng phần mềm Các loại liên kết o Liên kết điểm – điểm o Liên kết điểm – Nhiều điểm o Liên kết nhiều điểm – Nhiều điểm Topology tổng hợp liên kết mạng, tức cách xếp, tổ chức mặt vật lý cách xếp mặt logic nút mạng 57 Sơ đồ cấu trúc bus Cấu trúc daisy-chain Cấu trúc truck-line/drop-line 58 Cấu trúc mạch vịng khơng tích cực Cấu trúc bus Ưu điểm Nhược điểm • Tiết kiệm dây dẫn • Địi hỏi phương pháp truy cập bus • Đơn giản, dễ thực • Phải thực gán địa logic • Một trạm hỏng không ảnh hưởng theo kiểu thủ công cho trạm trạm cịn lại • Số trạm đoạn mạng hạn chế • Có tượng phản xạ đầu dây, phải tăng trở đầu cuối, điều làm tăng tải hệ thống • Mạng bị dừng hoạt động bị lỗi đứt dây mạng • Khó sử dụng cơng nghệ truyền dẫn quang 59 Sơ đồ cấu trúc mạch vòng Các thành viên mạch vịng tích cực nối từ điểm đến điểm cách mạch vịng khép kín Mỗi trạm nhận liêu từ trạm đứng trước chuyển sang trạm Quá trình lặp lặp lại liệu quay trạm đá gửi Khơng có điều khiển trung tâm Có điều khiển trung tâm 60 Cấu trúc mạch vịng Ưu điểm Nhược điểm • Mỗi nút mạng đồng thời khuếch đại nên khoảng cách số lượng thiết bị lớn • Thích hợp sử dụng phương tiện truyền tín hiệu đại truyền dẫn quang • Việc gán địa thiết bị mạng thực hồn tồn tự động • Có khả xác định vị trí xảy cố • Nếu xảy cố ảnh hưởng đến hoạt động tồn hệ thống nên cần phải có đường dây dự phịng 61 Cấu trúc hình Trong cấu trúc hình sao, trạm trung tâm đóng vai trị điều khiển truyền thơng tồn mạng Ưu điểm Nhược điểm • Một trạm trung tâm kiểm sốt tồn hoạt động tồn hệ thống • Sự cố thiết bị trung tâm làm tê liệt hoạt động tồn mạng • Tốn dây dẫn Ứng dụng • Thường sử dụng phạm vi nhỏ • Mạng Ethernet công nghiệp 62 Cấu trúc Cấu trúc liên kết, kết hợp cấu trúc bus, mạch vịng cấu trúc hình 63 Gói tin vs Tín hiệu đường truyền Analog Signal “Digital” Signal 0 1 1 0 Bit Stream Packets 0100010101011100101010101011101110000001111010101110101010101101011010111001 Header/Body Packet Transmission Sender Header/Body Header/Body 64 Receiver Điều chế - Modulation gì? • Bên gửi thay đổi (điều chế) tín hiệu theo qui luật để bên nhận hiểu o Ví dụ: sóng radio: o AM (Amplitude Modulation) FM (Frequency Modulation) • Truyền thơng số: Mã hóa giá trị tín hiệu o Có thể mã hóa giá trị khác khơng? 65 Các phương pháp điều chế • Điều chế biên độ: thay đổi mức tín hiệu, thơng thường mức cao mức thấp o Bên gửi bên nhận thống “tốc độ” truyền o Tín hiệu mức cao = 1, mức thấp = • Tương tự: điều chế tần số pha • Các phương pháp điều chế trộn lẫn 66 Điều chế biên độ tần số Amplitude and Frequency Modulation 0011 0011000111000110001110 1 LECTURE 4: 9-6-01 0 67 Amplitude Amplitude Điều chế biên độ song mang Amplitude Carrier Modulation Signal Carrier Frequency Lecture 4: 9-6-01 Modulated 68 Carrier Mã hóa bit • Mục đích mã hóa bit chuyển dãy liệu gồm giá trị logic thành tín hiệu thích hợp, thường tín hiệu điện để truyền dẫn mơi trường vật lý • Các tiêu chuẩn mã hóa bit o Tần số tín hiệu thường khơng phải dạng điều hòa mà biến thiên tùy theo số bit cần mã hóa phương pháp mã hóa bit Tần số nhịp số o Thông tin đồng có tín hiệu o Triệt tiêu dịng chiều o Khả phối hợp nhận biết lỗi 69 Các loại mã đường truyền NRZ, RZ Mã Manchester AFP FSK Ưu điểm • Tín hiệu có tần số thấp nhiều so với tần số nhịp bus • Dịng chiều bi triệt tiêu • Bền vững với nhiễu bên ngồi • Khơng tồn dịng chiều • Giảm nhiễu xạ • Bền vững với nhiễu bên ngồi • Có thể dùng để đồng nhịp • Bền vững với nhiễu ngồi • Triệt tiêu dịng chiều Nhược điểm • Khơng thích hợp cho việc đồng hóa • Khơng triệt tiêu dịng chiều • Nhiễu xạ tín hiệu tương đối lớn • Tín hiệu tần số thấp • Khơng mang thơng tin đồng hóa • Tần số tương đối cao, gây nhiễu mạnh • Khó tăng tốc độ đường truyền Ng tắc Ứng dụng • Sử dụng ứng dụng địi hỏi khả đồng tải nguồn • Các hệ thống có tốc độ truyền tương đối thấp 70 ... Tx- Tx- Rx+ Rx+ Rx- Rx- 2019/9/28 Màu Màu 24 Xếp thứ tự theo chuẩn chéo 1→8 234 5 678 2019/9/28 234 5 678 25 Chuẩn bấm cáp chéo Host A Host B Chân Sử dụng Sử dụng Chân Tx+ Tx+ Tx-... TIA/EIA Cat5e 100 Mbps /1 Gbps 100 MHz TIA/EIA-568-B Cat6 1Gbps / 10 Gbps 250 MHz TIA/EIA-568-B Cat6a 1Gbps / 10 Gbps 500 MHz ANSI/TIA/EIA-568B. 2-1 0 • TIA/EIA tập gồm chuẩn viễn thông hiệp hội... lớp bọc bên đoạn 2-2 .5cm 2019/9/28 21 Bước 2: xếp thứ tự 234 5 678 2019/9/28 22 Xếp thứ tự theo chuẩn thẳng Thứ tự dây đầu giống 1→8 234 5 678 2019/9/28 234 5 678 Ethernet Cable 23 Chuẩn bấm cáp thẳng