Giáo án Khoa học máy tính 12 chân trời Bài B5: Đường truyền hữu tuyến và vô tuyến

Mạng có dây

Mạng không dây

HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS

SẢN PHẨM DỰ KIẾN

a) Đường truyền hữu tuyến

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ:

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm 2 – 3 HS và trả lời các câu hỏi:

+ Thế nào là đường truyền hữu tuyến?

+ Đường truyền hữu tuyến thường được sử dụng để làm gì?

+ Đường truyền hữu tuyến có những lợi ích và hạn chế gì?

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập: 

- HS tìm hiểu nội dung mục 1a SGK tr.37 – 38 và thảo luận theo nhóm thực hiện nhiệm vụ.

- GV quan sát và trợ giúp HS.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận: 

- Đại diện các nhóm HS trả lời.

- Các nhóm khác đưa ra ý kiến nhận xét.

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện: 

- GV nêu nhận xét, chính xác hoá lại các nội dung trả lời của HS. 

1. Giới thiệu về đường truyền hữu tuyến và vô tuyến

a) Đường truyền hữu tuyến

- Khái niệm: là đường truyền sử dụng các đường dây vật lí bao gồm cáp đồng trục, cáp xoắn đôi, cáp quang và các loại cáp khác để truyền dữ liệu hoặc tín hiệu từ một điểm này đến một điểm khác.

- Đường truyền hữu tuyến thường được sử dụng trong mạng viễn thông, mạng máy tính, hệ thống truyền thông để truyền tải dữ liệu, âm thanh, hình ảnh và tín hiệu giữa các thiết bị.

- Một số lợi ích chính của đường truyền hữu tuyến:

• Tốc độ và băng thông rộng: đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của các ứng dụng như chia sẻ video có độ phân giải cao, phát trực tiếp, truyền dữ liệu lớn,...

• Độ tin cậy cao: có độ tin cậy cao hơn so với đường truyền vô tuyến, ít bị ảnh hưởng từ môi trường xung quanh như nhiễu điện từ, nhiễu sóng radio,...

• Độ ổn định cao và độ trễ thấp: đây là những yếu tố quan trọng đối với các ứng dụng yêu cầu kết nối liên tục như trò chơi trực tuyến, hội thảo trực tuyến,...

• Tiết kiệm năng lượng: tiêu thụ ít năng lượng để truyền dữ liệu hơn so với đường truyền vô tuyến, có lợi cho môi trường và giúp giảm chi phí điện năng trong việc vận hành.

- Hạn chế: việc thiết lập đường truyền hữu tuyến phức tạp hơn so với đường truyền vô tuyến vì có liên quan đến các công tác thi công, chi phí vật tư đường truyền,...

Việc lựa chọn sử dụng đường truyền hữu tuyến hoặc đường truyền vô tuyến hoàn toàn phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng và quyết định từ đơn vị đầu tư.

b) Đường truyền vô tuyến

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ:

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm 2 – 3 HS và trả lời các câu hỏi:

+ Thế nào là đường truyền vô tuyến?

+ Đường truyền hữu tuyến có những lợi ích và hạn chế gì?

- GV yêu cầu HS vận dụng kiến thức vừa tìm hiểu, trả lời câu hỏi hoạt động Làm tr.38 SGK: 

Kể tên một số loại đường truyền vô tuyến, hữu tuyến thông dụng.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập: 

- HS tìm hiểu nội dung mục 1b SGK tr.38 và thảo luận theo nhóm thực hiện nhiệm vụ. 

- GV quan sát và trợ giúp HS.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận: 

- Đại diện các nhóm HS trả lời.

- Các nhóm khác đưa ra ý kiến nhận xét.

Hướng dẫn trả lời câu hỏi hoạt động Làm tr.38 SGK:

+ Đường truyền hữu tuyến: cáp đồng trục, cáp xoắn đôi, cáp quang và các loại cáp khác.

+ Đường truyền vô tuyến: Wifi, Bluetooth, Cellular Network,… 

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện: 

- GV nêu nhận xét, chính xác hoá lại các nội dung trả lời của HS. 

- GV kết luận:

Trong mạng máy tính, dữ liệu được truyền trên các phương tiện truyền dẫn như cáp đồng trục, cáp xoắn, cáp quang, sóng vô tuyến điện, sóng hồng ngoại,... Có hai loại phương tiện truyền dẫn: hữu tuyến và vô tuyến.

b) Đường truyền vô tuyến

- Khái niệm: là đường truyền sử dụng sóng radio, sóng hồng ngoại, sóng vệ tinh,... để truyền dữ liệu hoặc tín hiệu từ một điểm này đến một điểm khác thay cho các đường dây vật lí.

- Đường truyền vô tuyến khắc phục được những khuyết điểm của đường truyền hữu tuyến như cơ sở cài đặt cố định, chi phí tốn kém, khả năng thi công phụ thuộc vào điều kiện môi trường,...

- Một số lợi ích của đường truyền vô tuyến:

+ Cung cấp kết nối tạm thời với các hệ thống mạng có sẵn.

+ Những người liên tục di chuyển vẫn có thể kết nối vào mạng.

+ Lắp đặt được ở những nơi địa hình phức tạp dây cáp không thể đi được. 

+ Phục vụ kết nối cùng một lúc cho nhiều khách hàng (điểm kết nối tại sân bay, bệnh viện, khu vui chơi công cộng,....).

+ Dùng làm kết nối dự phòng cho các kết nối hệ thống cáp.

- Hạn chế: bảo mật thấp, bị vật cản làm suy giảm tín hiệu, băng thông không cao.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS

SẢN PHẨM DỰ KIẾN

a) Một số loại đường truyền hữu tuyến

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ:

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm 2 – 3 HS, mỗi nhóm tìm hiểu một loại đường truyền hữu tuyến: 

Thảo luận nhóm và tìm hiểu về một số loại đường truyền hữu tuyến thông qua các tiêu chí sau:

+ Cấu tạo.

+ Phân loại.

+ Ưu điểm, nhược điểm.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập: 

- HS tìm hiểu nội dung mục 2a SGK tr.38 – 39 và thảo luận theo nhóm thực hiện nhiệm vụ.

- GV quan sát và trợ giúp HS.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận: 

- Đại diện các nhóm HS trả lời.

- Các nhóm khác đưa ra ý kiến nhận xét.

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện: 

- GV nêu nhận xét, chính xác hoá lại các nội dung trả lời của HS.

2. Một số loại đường truyền hữu tuyến và ứng dụng

a) Một số loại đường truyền hữu tuyến

Cáp đồng trục (Coaxial cable)

- Cấu tạo: 

+ Dây dẫn trung tâm.

+ Lớp cách điện giữa dây dẫn ngoài và dây dẫn trung tâm.

+ Dây dẫn ngoài.

+ Lớp vỏ plastic.

Hình 1. Cáp đồng trục

- Có hai loại cáp đồng trục được sử dụng phổ biến hiện nay:

+ Cáp mỏng (thin cable/thinNet).

+ Cáp dày (thick cable/thickNet).

Hình 2. Cáp đồng trục

- Ưu điểm: chi phí thấp, nhẹ, mềm và dễ kéo dây.

Cáp xoắn đôi (Twisted-Pair cable)

- Cấu tạo: gồm nhiều cặp dây đồng xoắn lại với nhau nhằm chống phát xạ nhiễu điện từ.

- Có hai loại cáp xoắn đôi được sử dụng rộng rãi:

+ Cáp xoắn đôi có vỏ bọc chống nhiễu STP (Shielded Twisted-Pair):

• Gồm nhiều cặp xoắn được phủ bên ngoài một lớp vỏ làm bằng dây đồng bện. 

• Lớp vỏ này có tác dụng chống nhiễu điện từ ở bên ngoài và chống phát xạ nhiều ở bên trong. 

• Cáp STP đắt tiền hơn cáp đồng trục mỏng và UTP nhưng lại rẻ tiền hơn cáp đồng trục dày và cáp quang. 

• Cáp STP thường được sử dụng trong phạm vi nhỏ hơn 100 m.

Hình 3. Cáp STP

+ Cáp xoắn đôi không có vỏ bọc chống nhiễu UTP (Unshielded Twisted-Pair):

• Gồm nhiều cặp xoắn như cáp STP nhưng không có lớp vỏ đồng chống nhiễu. 

• Là loại cáp mạng nội bộ được ưa chuộng nhất sử dụng trong phạm vi nhỏ hơn 100 m do giá thành rẻ hơn các loại cáp ở trên. 

• Dễ bị nhiễu khi đặt gần các thiết bị và cáp khác. 

• Thường được sử dụng để đi dây trong nhà, dùng đầu nối RJ-45.

Hình 4. Cáp UTP

- Ưu điểm: giá thành thấp nên cáp xoắn đôi được dùng rất rộng rãi.

Cáp quang (Fiber-optic cable)

- Cấu tạo: gồm dây dẫn trung tâm là sợi thủy tinh hoặc plastic đã được tinh chế nhằm cho phép truyền đi tối đa các tín hiệu ánh sáng. Sợi quang được tráng một lớp lót nhằm phản chiếu các tín hiệu.

- Cáp quang chỉ truyền sóng ánh sáng (không truyền tín hiệu điện) với băng thông rất cao nên không gặp các sự cố về nhiễu. 

- Cáp dùng nguồn sáng laser hoặc diode phát xạ ánh sáng.

- Ưu điểm: rất bền và có độ suy giảm tín hiệu thấp nên cự li giữa các điểm kết nối bằng cáp quang có thể lên đến vài kilômét, băng thông cho phép đạt đến 2 Gbps. 

- Khuyết điểm: giá thành cao và khó lắp đặt.

Hình 5. Cáp quang

b) Ứng dụng của đường truyền hữu tuyến

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ:

- GV yêu cầu HS hoạt động cá nhân và trả lời câu hỏi: 

Đường truyền hữu tuyến có những ứng dụng gì?

- GV yêu cầu HS vận dụng kiến thức vừa tìm hiểu, trả lời câu hỏi hoạt động Làm tr.40 SGK:

Chọn đáp án đúng cho câu hỏi dưới đây.

Đường truyền hữu tuyến sử dụng phương tiện truyền tải dữ liệu nào?

A. Sóng radio.

B. Cáp quang.

C. Bluetooth.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập: 

- HS tìm hiểu nội dung mục 2b SGK tr.40 và thực hiện nhiệm vụ. 

- GV quan sát và trợ giúp HS.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận: 

- HS trả lời câu hỏi và nhận xét lẫn nhau.

Hướng dẫn trả lời câu hỏi hoạt động Làm tr.40 SGK:

Chọn B.

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện: 

- GV nêu nhận xét, chính xác hoá lại các nội dung trả lời của HS.

- GV kết luận:

Đường truyền hữu tuyến:

• Sử dụng đường truyền vật lí (như cáp Ethernet) để truyền dữ liệu.

• Thường đảm bảo tốc độ truyền dữ liệu ổn định và đáng tin cậy.

• Phù hợp cho việc truyền dữ liệu trên khoảng cách xa hoặc trong môi trường có nhiều nhiễu.

• Yêu cầu cài đặt và quản lí cáp mạng vật lí.

b) Ứng dụng của đường truyền hữu tuyến

- Truyền tín hiệu truyền hình và video.

- Truyền dữ liệu mạng trong mạng LAN.

- Truyền tín hiệu video an ninh cho hệ thống giám sát.

- Truyền thông tin trong mạng viễn thông, bao gồm Internet, điện thoại và truyền hình cáp.

- Truyền tín hiệu RF trong truyền sóng radio, TV và viễn thông.

- Kết nối trực tiếp giữa các thiết bị mạng như máy chủ và hệ thống lưu trữ.

- Kết nối các thiết bị điện tử như TV, loa, đầu thu vệ tinh.

- Kết nối các thiết bị mạng như máy tính, máy chủ, Switch, Router,...

- Ứng dụng trong các hệ thống cáp quang cho truyền thông dữ liệu xa và kết nối các trạm thu phát sóng.