2.5. Kỹ thuật mạng cục bộ
2.5.1. Cỏc Topo mạng
Topology viết tắt là Topo : là cấu trỳc liờn kết của một mạng, cỏc nỳt cú thể được nối với nhau theo cỏc cấu hỡnh vật lý khỏc nhau. Cỏch bố trớ cỏc phương tiện kết nối giữa cỏc nỳt mạng được gọi là Topo mạng. Ba Topo thường được sử dụng cho mạng LAN đú là : Topo star, Topo bus, Topo Ring.
* Topo star
Ở dạng hỡnh sao, tất cả cỏc trạm được nối vào một thiết bị trung tõm cú nhiệm vụ nhận tớn hiệu từ cỏc trạm đớch của tớn hiệu. Thiết bị trung tõm ở đõy cú thể là một bộ chuyển mạch, một bộ định tuyến hoặc đơn giản là một bộ phõn kờnh ( Hub )
Hỡnh 3.1 Topo star với Hub ở trung tõm
Vai trũ thực chất của thiết bị trung tõm này chớnh là thực hiện việc “ bắt tay” giữa cỏc trạm cần trao đổi thụng tin với nhau, thiết lập cỏc liờn kết Điểm- Điểm giữa chỳng, tức là nhận tín hiệu từ các thiừt bị mạng và định tuyến các tín hiệu đó đến đúng đích.
Ưu điểm của Topo star là lắp đặt đơn giản, dễ dàng cấu hỡnh lại, dễ dàng
kiểm soỏt và khắc phục sự cố.
Nhược điểm chủ yếu của Topo này là độ dài đường truyền nối mọi trạm với thiết bị trung tõm bị hạn chế.
* Topo Ring
Ở dạng vũng trũn tớn hiệu được lưu chuyển trờn vũng trũn theo một chiều duy nhất, một chuỗi liờn tiếp cỏc liờn kết Điểm- Điểm giữa cỏc bộ lặp. Cần thiết phải cú giao thức điều khiển việc cấp phỏt “quyền” được truyền dữ liệu trờn vũng cho cỏc trạm cú nhu cầu và tín hiệu sẽ đợc phục hồi lại tại từng thiết bị.
Để tăng độ tin cậy của mạng, tựy trường hợp người ta cú thể lắp đặt dư thừa cỏc đường truyền trờn vũng, tạo thành một dạng vũng dự phũng . Khi đương truyền trờn vũng chớnh bị sự cố thỡ vũng phụ này sẽ được sử dụng, với chiều đi của tớn hiệu ngược với chiều đi trờn mạng mỏy tớnh.
Hỡnh 3.2 Topo Ring.
* Topo bus
Ở dạng bus, tất cả cỏc trạm phõn chia chung một đường truyền chớnh (bus). Đường truyền chớnh này được giới hạn hai đầu bởi một loại đầu nối đặc
biệt gọi là terminator. Mỗi trạm được nối vào bus qua một đầu nối chữ T. (T- imneetor) hoặc một bộ thu phỏt (transceiver) . (hỡnh 3.3).
Hỡnh 3.8 Topo bus.
Khi một trạm truyền dữ liệu, tớn hiệu được quảng bỏ (broadcast) trờn hai chiờu của bus cú nghĩa là mọi trạm cũn lại đều cú thể nhận tớn hiệu trực tiếp. Đối với cỏc bus một chiều thỡ tớn hiệu chỉ đi về một phớa, lỳc đú terminator phải được thiết kế sao cho cỏc tớn hiệu phải được “dội lại “ trờn bus để cú thể đến được cỏc trạm cũn lại ở phớa bờn kia. Như vậy, với Topology bus, dữ liệu được truyền trờn cỏc lien kết điểm –nhiều điểm (point – to - point) hay quảng 2.5.2.
Phương thức truyền đẫn và đường truyền vật lý . a. Phương thức truyền dẫn.
- Truyền dẫn khong đồng bộ
Số bit được truyền giữa hai thiết bị đầu cuối thường là cỏc bit nối tiếp dưới dạng nhiều phần tử 8 bit ( ký tự hoặc byte ) dựng phương phỏp truyền dẫn khụng đồng bộ hoặc đồng bộ. Tuy nhiờn trong cỏc thiết bị đầu cuối, mỗi phần tử này được lưu trữ, xử lý ở dạng song song. Do vậy, mạch điều khiển truyền dẫn trong mỗi thiết bị đầu cuối giao tiếp với đường truyền và thiết bị nối tiếp phải được thực hiện cỏc chức năng sau:
* Thực hiện biến đổi ký tự hay byte từ song song thành nối tiếp để sẵn sàng truyền trờn tuyến số liệu.
* Biến đổi ký tự hay byte từ nối tiếp thành song song để lưu trữ và sử lý trang thiết bị.
Terminator
Bộ đầu nối chữ T
* Đặt được sự đồng bộ bit, đồng bộ ký tự và đồng bộ khung.
* Tạo ra cỏc thiết bị kiểm tra lỗi thớch hợp và xỏc định lỗi sảy ra ở phớa thu.
- Truyền Dẫn Đồng Bộ
Việc dựng thờm một bit khởi đầu (hay byte) cú nghĩa là phương phỏp truyền khụng đồng bộ tương đối kộm hiệu quả. Về dung lượng truyền dẫn, đặc biệt là khi truyền những bản tin lớn gồm nhiều ký tự. Thờm nữa, phương phỏp đồng bộ bit dựng với truyền dẫn khụng đồng bộ trở nờn kộm tin cậy do tốc độ bit tăng. Truyền đồng bộ được dựng để khắc phục nhược điểm này. Cho dự là phương phỏp nào đi nữa thỡ cũng phải thực hiện được đồng bộ bit, đồng bộ byte, đồng bộ khung tậi mỏy thu. Trong thực tế cú hai sơ đồ để điều khiển truyền đồng bộ là định hướng byte và định hướng bit. Cả hai đều sử dụng cựng phương phỏp đồng bộ bit.
b. Đường Truyền Vật Lý
Mạng LAN thường sử dụng cỏc đường truyền vật lý là cỏp soắn đụi, cỏp đồng trục và cỏp sợi quang. Ngoài ra, gần đõy người ta cũng bắt đầu sử dụng nhiều cỏc mạng cục bộ khụng dõy nhờ súng vụ tuyến hoặc ỏnh sỏng hồng ngoại. Đường truyền vật lý dựng để truyền cỏc tớn hiệu diiện tử giữa cỏc mỏy tớnh. Cỏc tớn hiệu điện tử đú biểu thị cỏc giỏ trị dữ liệu dưới cỏc dạng xung nhị phõn. Tất cả cỏc tớn hiệu được truyền giữa cỏc mỏy tớnh đều thuộc một súng điện từ (EM) nào đú, trải từ cỏc tần số vụ tuyến tới súng cực ngắn (Viba) và tia hồng ngoại. tựy theo tấn số súng điện từ, cú thể sử dụng cỏc đường truyền vật lý khỏc nhau để truyền tớn hiệu.
Hỡnh 3.4 minh họa phạm vi của súng điện từ (hay phổ điện từ) cựng cỏc tần số tương ứng.
Hỡnh 3.4 Phổ điện từ (EM Spectrum)
Cỏc tần số vụ tuyến cú thể truyền bằng cỏp điện hoặc bằng phương tiện quảng bỏ.
Súng cực ngắn thường được dựng để truyền giữa cỏc trạm mặt đất và cỏc vệ tinh. Chỳng cũng thường được sử dung để truyền cỏc tớn hiệu quảng bỏ từ trạm phỏt tới nhiều trạm thu. Tia hồng ngoại là lý tưởng đối với nhiều loại truyền thụng mạng, nú cú thể được dựng giữa hai điểm hoặc quảng bỏ từ một điểm đến nhiều mỏy thu. Tia hồng ngoại và cỏc tần số cao hơn ỏnh sỏng cú thể truyền qua cỏc loại cỏp sợi quang.
Ánh sỏng nhỡn thấy
Viba (súng cực ngắn)
Súng vụ tuyến
Cỏc tần số õm thanh 30 Hz – 20 KHz
Nguồn và điện thoại
Tia Gamma Tia X Tia cực tớm Tần số cực cao (EHF) Tia hồng ngoại Tần số rất cao (VHF) Tần số tối cao (UHF) Tần số siờu cao (SHF) Tần số cực thấp (ELF) Tần số cực thấp (ELF) Tần số tiếng núi (VF) Tần số rất thấp (VLF) Tần số thấp (LF) Tần số trung bỡnh (MF) Tần số cao (HF) Tần số cực thấp (ELF) Kilo Hertz Giga Hertz Tera Hertz Kilo Hertz
Khi xem xột lựa chọn đường truyền vật lý, chỳng ta cần chỳ ý tới cỏc đặc trưng cơ bản của chỳng là giải thụng, độ suy hao và mức độ nhiễu điện từ.
Giải thụng của một đường truyền là độ đo phạm vi tần số mà nú cú thể đỏp ứng được. Chẳng hạn giải thụng của đường điện thoại là 400-4000 Hz.
Lưu ý rằng giải thụng của cỏp truyền phụ thuộc vào độ dài của cỏp, giải thụng của cỏp ngắn núi chung cú thể lớn hơn của cỏp dài. Bởi vậy khi thiết kế cỏp mạng phải chỉ rừ độ dài cỏp tối đa, vỡ ngoài giới hạn đú chất lượng đường truyền tớn hiệu khụng cũn được đảm bảo.
Độ suy hao là độ đo sự yếu đi của tớn hiệu trờn đường truyền. độ suy hao cũng phụ thuộc vào độ dài cỏp, cũn độ nhiễu điện từ gõy ra bởi tạp õm điện từ bờn ngoài làm ảnh hưởng đến tớn hiệu trờn đường truyền.
Hiện nay cả hai cả hai loại đường truyền hữu tuyến và khụng dõy đều được sử dụng trong việc kết nối mạng LAN.
- Đường Truyền Hữu Tuyến
+ Cỏp Đồng Trục
Hai dõy dẫn của cỏp cú cựng một trục. Một dõy dẫn trung tõm (thường là dõy đồng). Mỗi dõy dẫn tạo thành một đường ống boa quanh dõy dẫn trung tõm, dõy dẫn này cú thể là dõy bện hoặc là kim loại, hoặc là cả hai, khoảng cỏch giữa hai chất dẫn điện(dõy dẫn trung tõm và lớp vỏ bện boa quanh dõy dẫn trung tõm) thường được làm đầy bởi chất cỏch điện rắn hoặc cấu trỳc tổ ong.
Chất dần điện ở giữa làm màn chắn hữu hiệu với tớn hiệu nhiễu bờn ngoài. Sự tổn hao tớn hiệu rất nhỏ gõy ra bức xạ điện từ và hiệu ứng bề mặt nú đỏp ứng được những đũi hỏi về ứng dụng, đũi hỏi tốc độ bit cao hơn 1Mb/s.Cỏp đồng
trục cú thể với nhiều kiểu tớn hiệu khỏc nhau, tốc độ điển hỡnh là 10Mb/s qua vài trăm một hoặc hơn khi được điều chế.
Hiện nay đang sử dụng cỏc loại cỏp đồng trục sau đõy cho mạng cục bộ:
* RG – 8 và RG – 11 trở khỏng 50 omh được sử dụng cho mạng Thick Ithernet.
* RG – 58 trở khỏng 50 Omh được dựng cho mạng Thin Ethernet. * RG – 59 trở khỏng 750 Omh được dựng cho truyền hỡnh cỏp. * RG – 62 trở khỏng 93 Omh được dựng cho mạng ARCnet + Cỏp Xoắn Đụi
Cỏp xoắn đụi cú tờn gọi như vậy vỡ cỏp này gồm hai đường dõy dẫn đồng được xoắn vào nhau để làm giảm nhiễu điện từ (EMI) gõy ra bởi mụi trường xung quanh và gõy ra bởi bản thõn chỳng với nhau. Trong một cặp cỏp cú nhiều cặp dõy xoắn vào nhau, dõy tớn hiệu và dõy đất xoắn vào nhau giỳp cho tớn hiệu giao thoa được cả hai dõy thu nhập, làm giảm ảnh hưởng trờn tớn hiệu visai. Hơn nữa,dõy xoắn đụi thớch gợp với việc điều khiển đường dõy và mạch thu riờng, sử dụng tốc đọ bit với 1Mb/s cho khoảng cỏch dưới 100m và tốc đọ bit thấp hơn cho khoảng cỏch dài hơn.
Cú hai loại cỏp xoắn đoi được dựng hiện nay là cỏp cú bọc kim STP (shield Twisted Pair) và cỏp khụng bọc kim UTP (Unshield Twisted Pair).
* STP: Lớp bọc kim bờn ngoài là cỏp xoắn đụi cú tỏc dụng chống nhiễu
điện tử. cú nhiều loại cỏp STP, cú loại chỉ gồm một đụi dõy dẫn xoắn ở trong vỏ bọc kim, nhưng cũng cú loại gồm nhiều đụi dõy dẫn xoắn.
Tốc độ lý thuyết của cỏp STP là khoảng 500 Mb/s, tuy nhiờn đặt được lý thuyết mà tốc độ thực tế là 155 Mb/s với khoảng cỏch đi cỏp là 100m. Tốc đọ truyền dữ liệu thường của STP là 16Mb/s đú là ngưỡng cao nhất đối với mạng TokenRing, độ dài chạy cỏp của STP thường giới hạn trong vài trăm met.
* UTP: Tớnh năng của UTP tương tự như của STP, chỉ kộm về khả năng
chống nhiễu và suy hao do khụng cú vỏ bọc kim. Cú 5 loại UTP hay được sử dụng là:
UTP loại 1 và loại 2: Sử dụng thớch hợp cho truyền thoại và truyền dữ liệu tốc đọ thấp (dưới 4 Mb/s).
UTP loại 3: Thớch hợp cho việc truyền dữ liệu với tốc độlờn đến 16 Mb/s. Tuy nhiờn cũng cú những sơ đồ mới cho phộp dựng cỏp UTP loại 3 mà vẫn đặt tới tốc độ 100 Mb/s.UTP loại này hiện là cỏp chuẩn dựng cho hầu hết cỏc mạng điện thoại.
UTP loại 4: Là cỏp thớch hợp cho việc truyền dữ liệu với tốc độ lờn đến 20 Mb/s.
UTP loại 5: Loại cỏp này thớch hợp cho việc truyền dữ liệu với tốc độ đạt đến 100 Mb/s.
+ Cỏp Sợi Quang (Fiber – Optic Cable)
Lừi của cỏp sợi quang làm bằng thủy tinh hoặc bằng chất dẻo…., cỏp khụng truyền tớn hiệu điện mà truyền tớn hiệu quang (ỏnh sỏng). Khi truyền trờn cỏp sợi quang phớa phỏt sẽ thực hiện biến đổi tớn hiệu điện thành tớn hiệu quang, cũn phớa thu sẽ thực hiện biến đổi ngược lại.
Cỏp sợi quang cú ưu điểm là :
Truyền tớn hiệu quang nờn khụng bị ảnh hưởng của nhiễu điện từ
Truyền tớn hiệu quang nhanh hơn nhiều so với dõy đồngtruyền tớn hiệu điện
Tớn hiệu quang cú thể mó húa thụng tin nhiều hơn so với tớn hiệu điện Tớn hiệu quang truyền đi chỉ cần một sợi dõy
Về cấu tạo cỏp sợi quang cú thể cú một hay nhiều sợi được đặt trong lớp vỏ bảo vệ. Mỗi một sợi cú một lớp bọc cú tỏc dụng làm phản xạ tớn hiệu trở lại để giảm suy hao và một số lớp vỏ khỏc.
Cỏp sợi quang cú hai loại: * Đơn Mode (Sigle Mode) * Đa Mode (Multimode)
Khi sử dụng cỏp sợi quang cần phải chỳ ý đến suy hao đấu nối. sử dụng sợi quang cú nhiều ưu điểm hơn so với cỏc loại cỏp khỏc, song nú cú nhược điểm là: Chế tạo khú, giỏ thành cao, khú hàn gắn cũng như lắp đặt. Giải thụng cho cỏp sợi quang đặt tới 2 Gb/s và cho khoảng cỏch xa.
Như vậy, một cấu trỳc điển hỡnh là dựng đụi dõy xoắn nối từ cỏc thiết bị đầu cuối đến cỏc đầu dõy trờn cựng một tũa nhà, sau đú dựng cỏp đồng trục để đấu nối cỏc tủ đầu dõy tới Hub của tũa nhà. Nếu liờn kết nhiều tũa nhà,dựng sợi quang để đấu nối cỏc Hub trờn cỏc tũa nhà tới một trạm trung tõm chớnh. Như vậy tốc độ bit đạt được cao hơn và cấu hỡnh của mạng như một mạng vũng.
- Đường Truyền Khụng Dõy
+ Giới Thiệu Mạng LAN Khụng Dõy
Mạng LAN khụng đõy là một hệ thống dữ liệu linh hoạt được thực hiện như là một sự mở rộng hoặc một sự lựa chọn cho mạng LAN hữu tuyến. Cỏc LAN khụng dõy được sử dụng cỏc súng điện từ khụng gian (vụ tuyến hoặc ỏnh sỏng) phỏt và thu dữ liệu qua khụng khớ, giảm thiểu nhu cầu về kết nối bằng dõy. Vỡ vậy cỏc mạng LAN khụng dõy kết hợp liờn kết dữ liệu với tớnh di động của người sử dụng.
Cỏc mạng LAN khụng dõy đó đạt được tớnh phổ biến mạnh trờn một số thị trường. Ngày nay, cỏc mạng LAN khụng dõy đang trở nờn phổ biến hơn, được cụng nhận nha là một sự lựa chọn kết nối đa năng cho một phạm vi lớn cỏc khỏch hàng kinh doanh.
+ Hoạt Động Của Mạng LAN Khụng Dõy
Cỏc mang LAN khụng dõy sử dụng cỏc súng điện từ khụng gian để truyền thụng tin từ một điểm đến một điểm khỏc. Cỏc súng vụ tuyến thường được xem như là súng mang vụ tuyến do chỳng chỉ thực hiện chức năng cung cấp năng lượng cho một mỏy thu ở xa. Dữ liệu đang được điều chế trờn súng mang vụ tuyến sao cho cú thể được khụi phục chớnh xỏc tại mỏy thu.
Trong một cấu hỡnh LAN khụng dõy tiờu chuẩn, một thiết bị Thu/ Phỏt (bộ thu phỏt), được gọi là một điểm truy cập, nối với mạng hữu tuyến từ một vị trớ cố định sử dụng cỏp tiờu chuẩn. chức năng tối thiểu của điểm truy cập là thu, làm đệm và phỏt dữ liệu giữa mạng LAN khụng dõy và cơ sở hạ tầng mạng hữu tuyến. một điểm truy cập đơn cú thể hỗ trợ mọt nhúm nhỏ người sử dụng và cú thể thực hiện chức năng trong một phạm vi từ một trăm đến vài trăm feet. Điểm truy cập (hoặc Anten được gắn vào điểm truy cập) thường được đặt cao nhưng về cơ bản cú thể đặt được bất kỳ chỗ nào miễn là đạt được vựng phủ súng như mong muốn.
Những người sử dụng truy cập vào mạng LAN khụng dõy thụng qua cỏc bộ thớch ứng LAN khụng dõy, như cỏc Card PC trong cỏc mỏy tớnh Notebook hoặc Palmtop, cỏc Card trong mỏy tớnh để bàn hoặc được tớch hợp trong cỏc mỏy tớnh cầm tay. Cỏc bộ thớch ứng LAN khụng dõy cung cấp một giao diện giữa hệ thống điều hành (NOS) của mỏy khỏc và cỏc súng khụng gian thụng qua một Anten. Bản chất của kết nối khụng dõy là trong suốt đối với hệ điều hành mạng.
+ Đường Truyền
* Sử Dụng Đường Truyền Súng Vụ Tuyến
- Radio: Radio chiếm giải tần từ 10KHz đến 1GHz,trong đú cỏc băng tần
như:
Súng ngắn
UHF (Ultra High Frequency)
Cú ba phương thức truyền theo tần số Radio là:
- Cụng suất thấp, tần số đơn ( Low- Power, Single Frequency): cú tốc độ thực tế từ 1 Mb/s đến 10 Mb/s. Độ suy hao lớn hơn do cụng suất thấp, chống nhiễu EMI kộm.
- Cụng suất cao, tần số đơn (High – Power, Single Frequency): Tốc độ tượng tự từ 1 Mb/s đến 10 Mb/s. Độ suy hao cú đỡ hơn nhưng khả năng chống nhiễu kộm.
- Trải phổ (Spead Sperctum): Tất cả cỏc hệ thống 900MHz đều cú phạm vi tốc độ từ 2 Mb/s đến 6 Mb/s. Cỏc hệ thống mới làm việc với cỏc tần số GHz cú