3.1. Các tần số truyền
Phương tiện truyền dẫn (vật tải truyền) 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 thơng giữa các máy tính và 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) thường được dùng truyền thông tập trung giữa hai điểm hoặc 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.
3.2. Vật tải cáp
3.2.1. Cáp xoắn đôi (Twisted pair)
Cáp xoắn đôi là loại cáp gồm nhiều cặp dây đồng xoắn lại với nhau nhằm chống phát xạ nhiễu điện từ từ bên ngoài, từ sự phát xạ của loại cáp UTP và sự xuyên âm (giao thoa) giữa những cặp cáp liền kề.
Cáp xoắn có thể làm giảm nhiễu vì hai dây chỉ truyền một đường dữ liệu, biểu diễn bằng hiệu điện thế giữa hai dây này. Khi nhiễu đánh vào, hai dây xoắn vào nhau nên sẽ xem như bị nhiễu giống nhau, cùng tăng hoặc cùng giảm một điện áp nhất định.Hiệu điện thế giữa hai dây vẫn giữ nguyên nên dữ liệu truyền vẫn đúng.
Do giá thành thấp nên cáp xoắn đôi được dùng rất rộng rãi. Các loại cáp xắn đơi có tốc độ truyền tối đa có thể lên đến hàng chục Gigabit/giây (Gbps) với tần số dao động có thể đạt tới 600MHz. Loại cáp phù hợp cho việc triển kết nối từ đường trục chính tới các nút mạng.
Có hai loại cáp xoắn đơi được sử dụng rộng rãi trong LAN là: loại không có vỏ bọc chống nhiễu (UTP) và loại có vỏ bọc chống nhiễu (STP)
Trường TCN số 20-BQP Page 28 Cáp xoắn đơi khơng có vỏ bọc chống nhiễu UTP (Unshielded Twisted
Pair)
Hình 3.1: Cáp xoắn đơi UTP
Cáp UTP khơng có vỏ bọc chống nhiễu nhưng bù lại nó có tính linh hoạt và độ bền cao. Gồm nhiều cặp xoắn như cáp STP nhưng khơng có lớp vỏ đồng chống nhiễu. Cáp xoắn đơi trần sử dụng chuẩn 10BaseT hoặc 100BaseT. Do giá thành rẻ nên đã nhanh chóng trở thành loại cáp mạng cục bộ được ưu chuộng nhất. Độ dài tối đa của một đoạn cáp là 100 mét. Khơng có vỏ bọc chống nhiễu nên dễ bị nhiễu khi đặt gần các thiết bị và cáp khác do đó thường sử dụng để đi dây trong nhà. Đầu nối dùng đầu RJ-45. Cáp UTP có các loại:
- Loại 1 (Cat 1): truyền âm thanh, tốc độ nhỏ hơn 4Mbps
- Loại 2 (Cat 2): cáp này gồm 4 dây xoắn đôi, tốc độ 4Mbps
- Loại 3 (Cat 3): truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 10 Mbps. Cáp này gồm 4 dây xoắn đôi với 3 mắt xoắn trên mỗi foot.
- Loại 4 (Cat 4): truyền dữ liệu với 4 cặp xoắn đôi, tốc độ đạt được 16 Mbps.
- Loại 5 (Cat 5): truyền dữ liệu, 4 cặp xoắn đôi, tốc độ 100Mbps
- Loại 6 (Cat 6): Thích hợp cho đường truyền 300Mbps.
Cáp xoắn đơi có vỏ bọc chống nhiễu STP (Shield Twisted Pair)
Cáp STP gồm nhiều cặp xoắn được phủ bên ngoài một lớp vỏ làm bằng dây đồng bện. Lớp vỏ này có tác dụng chống nhiễu từ bên ngồi và chống phát xạ nhiễu bên trong. Lớp vỏ bọc chống nhiễu này được nối đất để thoát nhiễu. Cáp STP ít bị tác động bởi nhiễu điện và có tốc độ truyền qua khoảng cách xa cao hơn cáp xoắn đôi trần.
Trường TCN số 20-BQP Page 29
Hình 3.2: Cáp xoắn đơi STP
Giá thành của cáp STP cao hơn cáp UTP, tốc độ truyền theo lý thuyết đạt 500Mbps, nhưng thực tế chỉ đạt khoảng 155Mbps với đường chạy 100m. Tín hiệu truyền sẽ yếu dần nếu cáp càng dài, thông thường chỉ sử dụng các đoạn ngắn hơn 100m. Cáp STP sử dụng đầu nối DIN (DB –9).
3.2.2. Cáp đồng trục
Cáp đồng trục có hai đường dây dẫn và chúng có cùng một trục chung, một dây dẫn trung tâm (thường là dây đồng cứng) đường dây còn lại tạo thành đường ống bao xung quanh dây dẫn trung tâm (dây dẫn này có thể là dây bện kim loại và vì nó có chức năng chống nhiễu nên còn gọi là lớp bọc kim). Giữa hai dây dẫn trên có một lớp cách ly, và bên ngoài cùng là lớp vỏ plastic để bảo vệ cáp.
Hình 3.3: Cáp đồng trục
Cáp đồng trục có độ suy hao ít hơn so với các loại cáp đồng khác (như cáp xoắn đơi) do ít bị ảnh hưởng của mơi trường. Các mạng cục bộ sử dụng cáp đồng trục có thể có kích thước trong phạm vi vài ngàn mét, cáp đồng trục được sử dụng nhiều trong các mạng dạng đường thẳng (Bus).
Trường TCN số 20-BQP Page 30 Dây đồng trục có hai loại, loại mỏng (Thin) và loại dày (Thick). Dây cáp đồng trục được thiết kế để truyền tin cho bǎng tần cơ bản (Base Band) hoặc bǎng tần rộng (broadband). Dây cáp loại to dùng cho đường xa, dây cáp nhỏ dùng cho đường gần, tốc độ truyền tin qua cáp đồng trục có thể đạt tới 35 Mbps.Ngoài ra dây cáp đồng trục còn chia làm 2 loại là loại cứng và loại dẻo.Loại cứng thì có một lớp bảo vệ dày đặc cịn loại dẻo thì là một viền bảo vê, thường là một dây đồng. Đường kính cáp đồng trục mỏng là 0,25 inch, cáp đồng trục dày là 0,5 inch. Cả hai loại cáp đều làm việc ở cùng tốc độ nhưng cáp đồng trục mỏng có độ hao suy tín hiệu lớn hơn
Hiện nay có cáp đồng trục sau:
- RG -58,50 ohm: dùng cho mạng Thin Ethernet
- RG -59,75 ohm: dùng cho truyền hình cáp
- RG -62,93 ohm: dùng cho mạng ARCnet
Các mạng cục bộ thường sử dụng cáp đồng trục có dải thơng từ 2,5 - 10 Mb/s, độ dài thông thường của một đoạn cáp nối trong mạng là 200m, thường sử dụng cho dạng Bus.
3.2.3. Cáp quang
Cáp sợi quang bao gồm một dây dẫn trung tâm (là một hoặc một bó sợi thủy tinh có thể truyền dẫn tín hiệu quang) được bọc một lớp vỏ bọc có tác dụng phản xạ các tín hiệu trở lại để giảm sự mất mát tín hiệu. Bên ngồi cùng là lớp vỏ plastic để bảo vệ cáp. Như vậy cáp sợi quang khơng truyền dẫn các tín hiệu điện mà chỉ truyền các tín hiệu quang (các tín hiệu dữ liệu phải được chuyển đổi thành các tín hiệu quang và khi nhận chúng sẽ lại được chuyển đổi trở lại thành tín hiệu điện).
Hình 3.4: Cáp quang
Cáp quang có đường kính từ 8.3 - 100 micron, Do đường kính lõi sợi thuỷ tinh có kích thước rất nhỏ nên rất khó khăn cho việc đấu nối, nó cần cơng nghệ đặc biệt với kỹ thuật cao địi hỏi chi phí cao.
Trường TCN số 20-BQP Page 31 Dải thông của cáp quang có thể lên tới hàng Gbps và cho phép khoảng cách đi cáp khá xa do độ suy hao tín hiệu trên cáp rất thấp. Ngồi ra, vì cáp sợi quang khơng dùng tín hiệu điện từ để truyền dữ liệu nên nó hồn tồn khơng bị ảnh hưởng của nhiễu điện từ và tín hiệu truyền không thể bị phát hiện và thu trộm bởi các thiết bị điện tử của người khác.
Chỉ trừ nhược điểm khó lắp đặt và giá thành cịn cao, nhìn chung cáp quang thích hợp cho mọi mạng hiện nay và sau này.
Ta có thể tổng hợp các tính năng kỹ thuật của một số loại cáp mạng trong bảng sau:
Loại cáp Cáp xoắn đôi
Cáp đồng trục mỏng (Thin cáp) Cáp đồng trục dày (Thick cáp) Cáp quang Chi tiết Bằng đồng, có 4 và 25 cặp dây (loại 3, 4, 5) Bằng đồng, 2 dây, đường kính 5mm Bằng đồng, 2 dây, đường kính 10mm Thủy tinh, 2 sợi Loại kết nối RJ-25 hoặc 50- pin telco BNC N-series ST Chiều dài đoạn tối đa 100m 185m 500m 1000m Số đầu nối tối đa trên đoạn
2 30 100 2
Chạy 10
Mbit/s Được Được Được Được
Chạy 100
Mbit/s Được Không Không Được
Chống
Trường TCN số 20-BQP Page 32
Bảo mật Trung bình Trung bình Trung bình Hồn tồn
Độ tin
cậy Tốt Trung bình Tốt Tốt
Lắp đặt Dễ dàng Trung bình Khó Khó
Khắc
phục lỗi Tốt Khơng tốt Không tốt Tốt
Quản lý Dễ dàng Khó Khó Trung bình Chi phí cho 1 trạm Rất thấp Thấp Trung bình Cao Ứng dụng tốt nhất Hệ thống Workgroup Đường backbone Đường backbone trong tủ mạng Đường backbone dài giữa các tịa nhà
3.3. Vật tải vơ tuyến
Với vật tải vơ tuyến sử dụng dải sóng đối với thơng tin vơ tuyến bao gồm các dải sóng từ dải Radio cho đến hồng ngoại. Dải sóng Radio liên lạc trong bầu khí quyển trên mặt đất, độ tổn hao lớn, tốc độ từ 1 đến 10Mbps. Đối với tia hồng ngoại tốc độ đạt tới 16Mbps.
Phương thức truyền này có tốc độ nhiễu cao và tính bảo mật kém, thiết bị thu nhận phức tạp. Tuy nhiên tất cả các vấn đề trên ngày nay đã được khắc phục cơ bản, vì vậy mạng khơng dây Wireless đang trở thành mạng hiện đại bổ sung cho mạng có dây.
Phần tiếp theo sẽ giới thiệu về một số chuẩn mạng không dây phổ biến hiện nay:
Không dây chuẩn-B (802.11b) - Hoạt động ở dải tần số 2.4GHz và có
thể truyền dữ liệu với tốc độ 11Mbps trong một phạm vi lên tới 100-150 feet (khoảng 30-45m). Phạm vi phát sóng khơng dây có thể bị ảnh hưởng bởi các vật phản xạ hay các tín hiệu phát sóng khác như gương, bức tường, các thiết bị, vị trí, hoặc trong nhà hay ngồi trời.
Trường TCN số 20-BQP Page 33 Không dây chuẩn-A (802.11a) - Hoạt động ở dải tần số 5GHz, ở dải tần
này có nhiều sóng điện thoại và vi sóng hoạt động, đây có thể là nguyên nhân dẫn tới hiện tượng giao thoa. Mặc dù tốc độ đạt tới 54Mbs nhưng phạm vi phủ sóng chỉ đạt 75 feet (khoảng 20m). Chuẩn A khơng dây khơng tương thích với cả chuẩn B và chuẩn G khơng dây vì nó hoạt động ở dải tần số khác.
Không dây chuẩn-A+G (802.11a + g) – Hoạt động trên cả hai dải tần số
2,4GHz và 5GHz. Hai dải sóng vơ tuyến này làm việc đồng thời và chúng là toàn bộ độ rộng của dải tần.
Không dây chuẩn-G (802.11g) – Các đặc tính của khơng dây chuẩn-G
tương tự với không dây chuẩn-B, nhưng tốc độ tăng gấp 5 lần, đạt 54Mbps. Hiện tại khơng dây chuẩn-G có giá trị và hiệu suất tốt nhất. Có thể cho các thiết bị không dây chuẩn-B hoạt động cùng với thiết bị không dây chuẩn-G nhưng không đạt được hiệu suất cao nhất của chuẩn-G về tốc độ.
Không dây chuẩn-N (802.11n) – Là thế hệ tiếp theo của công nghệ mạng
khơng dây tốc độ cao, có khả năng hỗ trợ các ứng dụng băng rộng tốt nhất hiện nay như nghe nhạc, xem video, thoại. Không dây chuẩn-N dựa trên công nghệ MIMO (Multiple Input, Multiple Output), sử dụng nhiều sóng vơ tuyến để truyền và nhận dữ liệu trên nhiều kênh.
3.4. Đấu phần cứng
Có nhiều cách bấm dây mạng tùy thuộc vào loại cáp và mục đích sử dụng. Trong tài liệu này, tơi sẽ hướng dẫn các bạn bấm loại cáp xoắn đôi.
Một dây cáp xoắn đôi thông thường bao gồm tám sợi dây đồng trong đó hai sợi xoắn với nhau thành một cặp theo quy định: nâu - trắng nâu, cam - trắng cam, xanh lá - trắng xanh lá, xanh da trời - trắng xanh da trời
Trước khi bấm dây mạng, cần phải có các thiết bị: Cáp mạng, đầu bấm RJ45 và kìm bấm mạng.
Trường TCN số 20-BQP Page 34
Hình 3.5: Kìm và đầu bấm RJ45
Quá trình bấm dây mạng là quá trình bấm tám sợi dây đồng nói trên vào các điểm tiếp xúc bằng đồng trong đầu bấm RJ45. Thứ tự các dây được sắp xếp theo hai chuẩn chính là T568A và T568B (gọi tắt là chuẩn A và chuẩn B). Hai chuẩn này đều do Intel quy định.
T568A T568B
1. Trắng xanh lá 1. Trắng cam 2. Xanh lá 2. Cam
3. Trắng cam 3. Trắng xanh lá 4. Xanh da trời 4. Xanh da trời 5. Trắng xanh da trời 5. Trắng xanh da trời 6. Cam 6. Xanh lá
7. Trắng nâu 7. Trắng nâu
Trường TCN số 20-BQP Page 35 Có hai kỹ thuật bấm dây cáp là bấm cáp thẳng và bấm cáp chéo:
Hình 3.6: Kỹ thuật bấm dây cáp
- Bấm cáp thẳng: là cách bấm cáp sao cho hai đầu bấm phải theo cùng một chuẩn (cùng chuẩn A hoặc B). Cáp thẳng được sử dụng để nối các thiết bị không cùng loại, cụ thể là nối từ các thiết bị khác (như PC, Router…) tới Hub hoặc Switch.
- Bấm cáp chéo: là cách bấm cáp sao cho mỗi đầu cáp phải được bấm theo một chuẩn khác nhau (nếu một đầu bấm theo chuẩn A thì đầu cịn lại phải bấm theo chuẩn B và ngược lại). Cáp chéo sử dụng để kết nối giữa các thiết bị cùng loại như giữa hai PC với nhau, giữa hai Switch (Hub) với nhau, giữa PC tới Router… Tuy nhiên, trong thực tế, người ta vẫn có thể sử dụng cáp bấm thẳng để kết nối các thiết bị trên.
Các bước bấm cáp mạng:
- Đầu tiên, ta cắt bỏ lớp nhựa bảo vệ để được các sợi dây đồng, tháo xoắn giữa các sợi. Ta chỉ nên cắt vừa đủ để các sợi dây đồng tiếp xúc với các lá đồng trong đầu RJ45, nếu cắt dài quá sẽ rất dễ bị đứt do đầu RJ45 không bấm chắc vào sợi cáp.
- Sau đó, sắp xếp các dây đồng theo đúng thứ tự màu sắc của các chuẩn (nếu muốn bấm theo chuẩn A thì sắp xếp dây theo thứ tự màu của chuẩn A, bấm theo chuẩn B thì sắp xếp theo màu của chuẩn B).
- Đưa từng sợi dây đồng có màu tương ứng theo chuẩn A hoặc B từ pin 1 đến pin 8 của RJ45 (quy định từ trái qua phải).
- Đặt đầu RJ45 trên vào khe tương ứng trên kìm mạng và bấm chặt sao cho các đầu dây đều tiếp xúc với các pin trên RJ45
Trường TCN số 20-BQP Page 36
- Sau khi bấm xong, ta có thể sử dụng các thiết bị để kiểm tra như: đồng hồ vạn năng, thiết bị test chuyên dụng, hoặc có thể nối dây vào các thiết bị thật để kiểm tra trực tiếp
Trường TCN số 20-BQP Page 37
CÂ U HỎI VÀ BÀ I TẬP CHƢƠNG 3
Câu 1: Nêu các loại cáp mạng phổ biến hiện nay. Trong các loại cáp đó, cáp nào
có tốc độ cao và khoảng cách truyền xa nhất?
Câu 2: Có mấy loại cáp xoắn đơi, cáp xoắn đơi có những ưu, nhược điểm gì? Câu 3: Nêu các chuẩn mạng không dây phổ biến hiện nay và so sánh chúng. Câu 4: Có mấy chuẩn để bấm cáp mạng? Nêu cách sắp xếp dây trong từng
chuẩn đó.
Câu 5: Để kết nối trực tiếp hai máy tính với nhau, ta cần bấm cáp mạng theo
chuẩn nào? Tại sao?
Câu 6: Thực hành bấm cáp mạng để nối trực tiếp giữa
a. Máy tính với Switch b. Hai máy tính với nhau c. Máy tính với Modem d. Modem với Switch e. Hai Switch với nhau
Trường TCN số 20-BQP Page 38
CHƢƠNG 4: TÔ PÔ MẠNG
Tơpơ mạng (Topology) là cấu trúc hình học khơng gian, mà thực chất là cách bố trí, các phần tử của mạng hay cách nối giữa các phần tử đó lại với nhau. Tơpơ mạng gần giống như bản đồ đường phố, nó mơ tả chi tiết cách thức kết nối các thành phần chính của mạng (cịn gọi là các nút mạng) và các đường truyền trong mạng.
4.1. Các kiểu giao kết
Giao kết mạng, hay còn gọi là kiểu kết nối mạng gồm các kiểu tổng quát: điểm – điểm (point to point), điểm – nhiều điểm (broadcast) và đa chặng (multidrop).
Mạng point-to-point: gồm nhiều nút, mỗi nút chỉ có thể liên hệ với các
nút liền kề qua đường liên kết trực tiếp. Mạng point-to-point có thể bao gồm