Đường truyền vật lý dùng để chuyển các tín hiệu điện giữa các máy tính, giữa các thiết bị tự động hoá hay giữa các thiết bị trong mạng với nhau. Các tín hiệu điện đó biểu diễn các giá trị dữ liệu dưới dạng các xung nhị phân (on-off). Tất cả các tín hiệu được truyền đều thuộc một dạng sóng điện từ nào đó. Mỗi loại sóng điện từ có những thiết bị phương tiện truyền dẫn riêng.
Khi xem xét lựa chọn đường truyền vật lý cần chú ý tới các đặc trưng cơ bản: dải thông (band width), độ suy giảm và nhiễu.
Dải thông của một đường truyền chính là phạm vi tần số mà nó có thể đáp ứng được ( dải thông của cáp truyền phụ thuộc vào độ dài cỏp. Cỏp ngắn nói chung có thể dải thông lớn hơn so với cáp dài. Bởi vậy khi thiết kế cáp cho mạng phải chỉ rõ độ dài chạy cáp tối đa, vì ngoài giới hạn đó chất lượng truyền tín hiệu không còn được đảm bảo).
Độ suy giảm là độ đo sự yếu đi của tín hiệu trên đường truyền. Nó cũng phụ thuộc vào độ dài cáp.
Nhiễu gây bởi tiếng ồn điện từ bên ngoài làm ảnh hưởng đến tín hiệu trên đường truyền.
2.2.2. Cấu trúc của mạng (Topology):
Kiến trúc mạng (Network Architecture) thể hiện cỏch cỏc máy tính, các thiết bị tự động nối với nhau ra sao và tập hợp các quy tắc, các quy ước mà tất cả các thực thể tham gia truyền thông trên mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt. Cách nối này gọi là cấu trỳc(topolopy) của mạng ( gọi là tụpụ của mạng).
Có hai kiểu nối mạng chủ yếu là điểm-điểm (point-to-point) và quảng bá (point-to-multipoint):
- Nếu một mạng chỉ gồm hai nút được nối trực tiếp với nhau thì được gọi là mạng có cấu trúc điểm - điểm (point to point structure). Theo kiểu điểm - điểm thì các đường truyền nối với nhau và mỗi nút đều có trách nhiệm lưu trữ tạm thời sau đó chuyển tiếp dữ liệu đi cho tới đích.
- Nếu một mạng gồm nhiều nút, liên kết với nhau theo kiểu quảng bá ( Cấu trúc kiểu đường thẳng, vòng, hình sao, hình cây) thì tất cả cỏc nỳt cú chung một đường truyền vật lý. Dữ liệu được gửi đi từ một nút nào đó sẽ có thể được tiếp nhận bởi tất cả cỏc nỳt còn lại nên chỉ cần chỉ ra địa chỉ đích của dữ liệu để mỗi nút căn cứ vào đó để kiểm tra xem dữ liệu có phải dành cho mỡnh khụng.
2.2.2.1. Cấu trúc bus
Cấu trúc kiểu đường thẳng là kiểu cấu trúc đơn giản nhất, cấu trúc này còn có tên là cấu trúc kiểu đường dẫn (bus structure), mặc dù không phải đường dẫn nào cũng là cấu trúc đường thẳng. Tất cả các thành viên trong mạng đều phải có một điểm ghép nối vào mạng. Nó có thể nối thông qua một đường dẫn ngắn để đến điểm dẫn chính. Trong mạng này, nguyên tắc truyền thông được thực hiện như sau: ở tại một thời điểm nhất định chỉ có một thành viên trong mạng được truyền dữ liệu, cũn cỏc thành viên khác chỉ có quyền nhận, tín hiệu được truyền cả hai chiều của bus. Đối với các bus một chiều thì tín hiệu chỉ đi về một phía. Lúc đó các Terminator (thiết bị đầu cuối) phải được thiết kế sao cho các tín hiệu phải được dội lại trên bus để có thể đến được các thành viên trong mạng. Điều này là cần thiết để trỏnh cỏc xung đột trên đường dẫn. Đõy chớnh là các phương pháp truyền thông kiểu bus. Phương pháp này cũng được sử dụng cho cấu trúc mạng tiếp theo.
Trong dạng bus tất cả các thành viên phân chia chung một đường truyền chính (bus). Đường truyền chính này được giới hạn bởi một loại đầu nối đặc biệt gọi là Terminator. Mỗi thành viên được nối vào bus qua một đầu nối chữ T ( T- connector) hoặc một bộ thu phát (Transceiver). Trong tụpụ mạng dạng bus, dữ liệu được truyền dựa vào liên kết điểm - nhiều điểm ( point-to- multipoin).
Trong cỏc tụpụ dạng bus, cần có một cơ chế “trọng tài” để giải quyết “xung đột” khi nhiều nút muốn truyền tin cùng một lúc. Việc cấp phát đường truyền có thể là “tĩnh” hoặc “động”. Cấp phát tĩnh thường dùng cơ chế quay vòng để phân chia đường truyền theo các khoảng thời gian định trước, còn cấp phát động là cấp phát theo yêu cầu để hạn chế thời gian “chết” vô ích trên đường truyền.
Hình 2.2: Cấu trúc dạng bus
2.2.2.2.Cấu trúc mạch vòng
Cấu trúc vòng cũng có những điểm chung như cấu trúc đường thẳng. Cấu trúc này cũng sử dụng phương pháp truyền thông kiểu bus. Cấu trúc vòng được thiết kế sao cho các thành viên trong mạng được nối từ điểm này đến điểm kia một cách tuần tự trong một mạch vòng khép kín. Ưu điểm cơ bản của mạng cấu trúc theo kiểu này là mỗi một nút đồng thời có thể là một bộ khuyếch đại, do vậy khi thiết kế mạng theo kiểu cấu trúc vòng có thể được thực hiện với khoảng cách rất lớn.
Hình 2.3: Cấu trúc dạng mạch vòng
Nếu có một thành viên trong mạng bị hỏng thì vấn đề phải giải quyết lớn hơn rất nhiều so với mạng cấu trúc theo kiểu đường thẳng, vì không thể tiếp tục quá trình truyền thông trong mạng được. Cấu trúc vòng có tính chất rất giống với cấu trúc đường thẳng.
Tr¹m 2
Tr¹m 1 Tr¹m 3
2.2.2.3. Cấu trúc hình cây
Hình 2.4: Cấu trúc mạng hình cây
Cấu trúc hình cây cũng được gắn trong các hệ tự động. Cấu trúc này là sự liên kết của các cấu trúc đường thẳng có độ dài khác nhau với nhau. Do vậy mạng cần thờm cỏc phần tử để nối các cấu trúc đường thẳng lại với nhau. Nó có thể chỉ đơn thuần là bộ lặp lại Repeater nếu như các đường dẫn cùng một loại. Cũn cỏc đường dẫn không cùng loại thì có thể phải dùng đến bộ chuyển đổi (Router, Bridge, Gateway). 2.2.2.4. Cấu trúc hình sao Hình 2.5: Cấu trúc hình sao Trạm 1 Bộ ghép nối hình sao ∗ Trạm 2 Trạm 3 ∗
Cấu trúc hình sao là cấu trúc mà có một nút quan trọng hơn tất cả cỏc nỳt khỏc, nỳt này sẽ điều khiển sự truyền thông của toàn mạng, được gọi là chủ (Master).
Nếu như nút này bị hỏng thì sự truyền thông trong mạng cũng không thể tiếp tục được. Tất cả các trạm được nối vào thiết bị trung tâm này, thiết bị này có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các trạm và chuyển đến trạm đích của tín hiệu. Vai trò thực chất của thiết bị trung tâm này là việc “bắt tay” giữa các trạm cần trao đổi thông tin với nhau, thiết lập các liên kết điểm - điểm giữa chúng. Ưu điểm của cấu trúc này là lắp đặt đơn giản, dễ dàng thay đổi cấu hình (thêm, bớt trạm), dễ dàng kiểm soát và khắc phục sự cố. Nhược điểm chủ yếu là độ dài đường truyền nối một trạm với thiết bị trung tâm bị hạn chế.