Bài 3: Kỹ thuật mạng cục bộ
1. Các tần số truyền
Phương tiện truyền dẫn giúp truyền các tín hiệu điện tử từ máy 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 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 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.
2. Vật tải cáp
2.1. Cáp xoắn đôi
Đây là loại cáp gồm hai đường dây dẫn đồng được xoắn vào nhau làm giảm nhiễu điện từ gây ra bởi môi trường xung quanh và giữa chúng với nhau. Hiện nay có hai loại cáp xoắn là cáp có bọc kim loại (STP – Shield Twisted Pair) và cáp không bọc kim loại (UTP – Unshield Twisted Pair).
- Cáp có bọc kim loại (STP): Lớp bọc bên ngoài có tác dụng chống nhiễu điện từ, có loại có một đôi giây xoắn vào nhau và có loại có nhiều đôi giây xoắn với nhau.
- Cáp không bọc kim loại (UTP): Tính tương tự như STP nhưng kém hơn về khả năng chống nhiễu và suy hao vì không có vỏ bọc.
STP và UTP có các loại (Category – Cat) thường dùng:
+ Loại 1 & 2 (Cat 1 & Cat 2): Thường dùng cho truyền thoại và những đường truyền tốc độ thấp (nhỏ hơn 4Mb/s).
+ Loại 3 (Cat 3): Tốc độ truyền dữ liệu khoảng 16Mb/s, nó là chuẩn cho hầu hết các mạng điện thoại.
+ Loại 4 (Cat 4): Thích hợp cho đường truyền 20Mb/s
+ Loại 5 (Cat 5): Thích hợp cho đường truyền 100Mb/s
+ Loại 6 (Cat 6): Thích hợp cho đường truyền 1000Mb/s
2.2. Cáp đồng trục (Coaxial cable) băng tần cơ sở
Là cáp mà hai dây của nó có lõi lồng nhau, lõi ngoài là lưới kim loại. , Khả năng chống nhiễu rất tốt nên có thể sử dụng với chiều dài từ vài trăm met đến vài km. Có hai loại được dùng nhiều là loại có trở kháng 50 ohm và loại có trở kháng 75 ohm.
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.
2.3. Cáp đồng trục băng rộng (Broadband Coaxial Cable)
Đây là loại cáp theo tiêu chuẩn truyền hình (thường dùng trong truyền hình cáp) có dải thông từ 4 – 300 Khz trên chiều dài 100 km. Thuật ngữ “băng rộng” vốn là thuật ngữ của ngành truyền hình còn trong ngành truyền số liệu điều này chỉ có nghĩa là cáp loại này cho phép truyền thông tin tuơng tự (analog) mà thôi. Các hệ thống dựa trên cáp đồng trục băng rộng có thể truyền song song nhiều
kênh. Việc khuyếch đại tín hiệu chống suy hao có thể làm theo kiểu khuyếch đại tín hiệu tương tự (analog). Để truyền thông cho máy tính cần chuyển tín hiệu số thành tín hiệu tương tự.
2.4. 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 ngoài cùng là lớp vỏ plastic để bảo vệ cáp. Như vậy cáp sợi quang không 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).
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 công nghệ đặc biệt với kỹ thuật cao đòi hỏi chi phí cao.
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. Ngoài ra, vì cáp sợi quang không dùng tín hiệu điện từ để truyền dữ liệu nên nó hoàn toàn không 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.
3. Vật tải vô tuyến
Khi dùng một số loại cáp ta gặp một số khó khăn như cơ sơ cài đặt cố định , khoảng cách xa vì vậy để khắc phục những khuyết điểm trên người ta thường dùng đường truyền vô tuyến. đường truyền vô tuyến mang lại những lợi ích sau:
- Cung cấp kết nối tam thời với mạng cáp có sẵn.
- Những người liên tục di chuyển vẫn kết nối váo mạng dùng cáp .
- Phù hợp cho những nơi phục vụ nhiều kết nối cùng lúc cho nhiều khách hàng vd: dùng đường truyền vô tuyến cho phép khách hàng ở sân bay kết nối vào mạng internet.
- Dùng cho những mạng có giới hạn rộng lớn vượt quá khả năng cho phép của cáp đồng trục và cáp quang.
- Dùng làm kết nối dự phòng cho các hệ thống cáp .
Tuy nhiên đường truyền vô tuyến vẫn có một số hạn chế :
- Tín hiệu không an toàn
- Dễ bị nghe trộm
- Khi có vật cản thì tín hiệu bị suy yếu rất nhanh
- Băng thông không cao.
3.1. Radio
Sóng radio nằm trong phạm vi từ 10 Khz-1Ghz. Trong miền này có rất nhiều dãy tần
VD: Sóng ngắn , VHF( dùng cho tv và radio FM) , UHF ( dùng cho tv) .
Tại mỗi quốc gia nhà nước sẽ quản lý cấp phép sữ dụng các băng tần để tránh tình trạng các sóng bị nhiễu. Nhưng có một số băng tần được chỉ định là vùng tự do có nghĩa là chúng ta có thể dùng nhưng không cần đăng ký ( vùng này thường có dãy tần 2.4 Ghz) .
- Tốc độ 10 Mbps
- Dùng đầu nối chữ T ( T-connector)
- Không thể vượt quá phân đoạn mạng tối đa là 185m. toàn bộ hệ thống cáp mạng không thể vượt quá 925m
- Số nút tối đa trên mõi phân đoạn mạng là 30
- Terminator ( thiết bị dấu cuối ) phải có trở kháng 50 ohm và được nối đất
- Mỗi mạng không thể có trên 5 phân đoạn . các phân đoạn có thể nối tối đa bốn bộ khuyết đại và chỉ có 3 trong số 5 phân đoạn có nút mạng ( tuân thủ quy tắc 5-4-3)
3.2. Sóng cực ngắn
Vi mạch có khả năng phát, nhận và điều khiển sóng cực ngắn tần số cao.
3.3. Tia hồng ngoại
Tất cả mạng vô tuyến hồng ngoại đều hoạt động bằng cách dùng tia hồng ngoại để truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị.
Phương pháp này có thể truyền tín hiệu ở tốc độ cao do dải thông cao của tia hồng ngoại. Thông thường mạng hồng ngoại có thể truyền với tốc độ từ 1-10 Mbps.Miền tần số từ 100Ghz đến 1000 GHz. Có bốn loại mạng hồng ngoại :
- Mạng đường ngắm : mạng này chỉ truyền khi máy phát và máy thu có một đường ngắm rõ rệt giữa chúng.
- Mạng hồng ngoại tán xạ: kỹ thuật này phát tia truyền dội tường và sàn nhà rồi mới đến máy thu.Diện tích hiệu dụng bị giới hạn ở khoảng 100 Feet (35m) và có tín hiệu chậm do hiện tượng dội tín hiệu.
- Mạng phản xạ : ở loại mạng hồng ngoại này,máy thu-phát quang đặt gần máy tinh sẽ truyền tới một vị trí chung, tại đây tia truyền được đổi hướng đến máy tính thích hợp.
- Broadband optical telepoint : Loại mạng cục bộ vô tuyến hồng ngoại cung cấp các dịch vụ dài rộng.Mạng vô truyến này có khả năng xử lý các yêu cầu đa phương tiện chất lượng cao, vốn có thể trùng khớp với các yêu cầu đa phương tiện của mạng cáp.
4. Đấu phần cứng
4.1. Card giao tiếp mạng (Network Interface Card)
Để nối máy tính vào mạng, máy tính phải có một thiết bị giao tiếp với mạng thường được gọi ngắn là card mạng. Một số máy tính ngày nay tích hợp sẵn thiết bị giao tiếp mạng trên bản mạch chủ (mainboard). Một số máy khác thì không có sẵn, người dùng phải mua thêm để cắm vào máy tính.
4.2. Bộ chuyển tiếp Repeater
- Làm việc với tầng thứ nhất của mô hình OSI - tầng vật lý
- Repeater có hai cổng. Nó thực hiện việc chuyển tiếp tất cả các tín hiệu vật lý đến từ cổng này ra cổng khác sau khi đã khuyếch đại tất cả các Lan liên kết với nhau qua repeater trở thành một LAN.
4.3. Bộ tập trung Hub (Concentrator hay HUB)
HUB là một loại thiết bị có nhiều đầu cắm các đầu cáp mạng. Người ta
sử dụng HUB để nối mạng theo kiểu hình sao. Ưu điểm của kiểu nối này là tăng độ độc lập của các máy khi một máy bị sự cố dây dẫn.
4.4. Bộ tập trung Switch (hay còn gọi tắt là switch)
Là các bộ chuyển mạch thực sự. Khác với HUB thông thường, thay vì chuyển một tín hiệu đến từ một cổng cho tất cả các cổng, nó chỉ chuyển tín hiệu đến cổng có trạm đích. Do vậy Switch là một thiết bị quan trọng trong các mạng cục bộ lớn dùng để phân đoạn mạng. Nhờ có switch mà đụng độ trên mạng giảm hẳn.
Nhiều node mạng có thể gửi thông tin đến cùng một node khác tại cùng một thời điểm mở rộng dải thông của LAN. Switch được thiết kế để liên kết các cổng của nó với dải thông rất lớn (vài trăm Mbps đến hàng Gbps)
- Dùng để vượt qua hạn chế về bán kính hoạt động của mạng gây ra bởi số lượng repeater được phép sử dụng giữa hai node bất kỳ của một LAN
- Là thiết bị lý tưởng dùng để chia LAN thành nhiều Lan “con” làm giảm dung lượng thông tin truyền trên toàn LAN
- Hỗ trợ công nghệ Full Duplex dùng để mở rộng băng thông của đường truyền mà không có repeater hoăcj Hub nào dùng được
- Hỗ trợ mạng đa dịch vụ (âm thanh, video, dữ liệu)
4.5. Modem
Là thiết bị được máy tính sử dụng để truyền thông qua đường dây điện thoại. Nó được sử dụng để biến đổi tín hiệu số của máy tính thành tín hiệu tương tự thích hợp cho đường dây điện thoại và biến đổi tín hiệu tương tự từ đường truyền thành tín hiệu số cho máy tính. Modem có thể thực hiện việc nén dữ liệu để tăng tốc độ truyền tải và thực hiện việc hiệu chỉnh lỗi để bảo đảm tính toàn vẹn của dữ liệu.
Tốc độ di chuyển của dữ liệu trên các đường dây điện thoại gọi là tốc độ modem hay tốc độ đường dây và được đo lường bằng tốc Baud hay là bit/s (bps).
Giới hạn tốc độ của Modem phần lớn được xác định bởi chất lượng tương tự của đường dây điện thoại và phương thức chuyển đổi các dữ liệu thành tín hiệu số trong suốt phiên truyền tải qua đường dây điện thoại. Tốc độ truyền tải tổng thể được xác định bởi tốc độ cổng và tốc độ đường dây.
4.6. Router
- Làm việc trên tầng network của mô hình OSI.
- Thường có nhiều hơn 2 cổng. Nó tiếp nhận tín hiệu vật lý từ một cổng, chuyển đổi về dạng dữ liệu, kiểm tra địa chỉ mạng rồi chuyển dữ liệu đến cổng tương ứng.
- Dùng để liên kết các LAN có thể khác nhau về chuẩn Lan nhưng cùng giao thức mạng ở tầng network.
- Có thể liên kết hai mạng ở rất xa nhau
3.4.7. Một số kiểu nối mạng thông dụng và các chuẩn
a. Kiểu 10BASE 2
b. Kiểu 10BASE 5
c. Kiểu 10BASE T100/1000.