Giáo án Khoa học máy tính 12 Kết nối bài 23: Đường truyền mạng và ứng dụng

Phòng thực hành Tin học của trường em có những loại đường truyền mạng nào?

HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS

SẢN PHẨM DỰ KIẾN

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ:

- GV yêu cầu HS làm việc theo nhóm 2 – 3 HS, thực hiện Hoạt động 1 – Có những loại cáp mạng nào? SGKtr.123:

Em có biết loại cáp truyền tín hiệu nào được sử dụng trong mạng máy tính không?

- GV giới thiệu về một số loại cáp truyền tín hiệu, sau đó yêu cầu HS tiếp tục làm việc nhóm, mỗi nhóm thảo luận tìm hiểu một loại cáp bằng cách trả lời các câu hỏi:

a) Cáp xoắn

+ Cáp xoắn có cấu tạo như thế nào? Cấu tạo đó mang lại những lợi ích gì?

+ Cáp xoắn sử dụng loại cổng kết nối nào?

+ Có những loại cáp xoắn nào?

+ Cần làm gì để lựa chọn được loại cáp xoắn phù hợp trong từng trường hợp?

b) Cáp quang

+ Cáp quang có đặc điểm cấu tạo như thế nào?

+ Có những loại cáp quang nào?

+ Cáp quang có những ưu điểm gì?

- GV trình bày một số ứng dụng của cáp quang.

- GV yêu cầu HS vận dụng kiến thức vừa tìm hiểu, thực hiện hoạt động Củng cố kiến thức tr.125 SGK: 

Câu 1. Nêu những đặc điểm tốc độ, khoảng cách truyền của cáp xoắn.

Câu 2. Cáp quang được dùng trong những trường hợp nào?

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập:  

- HS tìm hiểu nội dung mục 1 SGK tr.123 – 125 sau đó trao đổi, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

- GV quan sát và trợ giúp HS (nếu cần thiết).

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

- GV mời đại diện các nhóm báo cáo kết quả thảo luận.

- Các nhóm nhận xét, bổ sung cho nhau.

Hướng dẫn trả lời câu hỏi Hoạt động 1 SGK tr.123:

Cáp truyền tín hiệu được sử dụng trong mạng máy tính:

+ Cáp đồng truyền tín hiệu điện.

+ Cáp quang truyền tín hiệu ánh sáng.

Hướng dẫn thực hiện hoạt động Củng cố kiến thức tr.125 SGK:

Câu 1. 

+ Cáp xoắn có khoảng cách truyền tương đối gần, phạm vi chừng 100 m. Tuỳ theo từng loại mà tốc độ và khoảng cách truyền hiệu quả có khác nhau.

+ So sánh các chuẩn 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-SX và 1000BASE-TX, có thể thấy các loại cáp xoắn tốc độ truyền càng nhanh thì khoảng cách truyền hiệu quả càng ngắn.

Câu 2. 

+ Tín hiệu trong cáp quang là tín hiệu ánh sáng, máy tính không sử dụng trực tiếp được. Mặt khác không thể phát tán tín hiệu quang cho nhiều điểm nhận. Vì thế người ta không dùng cáp quang để kết nối các máy tính trong LAN mà chỉ dùng kết nối cho các khu vực của LAN hoặc kết nối xa qua mạng viễn thông. 

+ Cần dùng modem để chuyển đổi tín hiệu giúp kết nối các máy tính trong LAN với bên ngoài.

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập: 

- Từ kết quả thảo luận của nhóm, GV nhận xét, đánh giá quá trình HS thực hiện nhiệm vụ.

- GV chính xác hoá lại các nội dung trả lời của HS.

- GV chốt kiến thức theo Hộp kiến thức: 

1. ĐƯỜNG TRUYỀN CÓ DÂY

- Có nhiều loại cáp truyền tín hiệu như cáp đồng truyền tín hiệu điện và cáp quang truyền tín hiệu ánh sáng. 

-  Cáp đồng cũng có nhiều loại như:

• Cáp đồng trục (Coaxial): được dùng phổ biến vào trước những năm 2000.

Hình 23.1. Cáp đồng trục

• Cáp đôi dây xoắn gọi tắt là cáp xoắn (Twisted Pair): phổ biến nhất hiện nay.

Hình 23.2. Cáp xoắn không bọc (Unshielded Twisted Pair - UTP)

a) Cáp xoắn

- Cáp xoắn có bốn đôi dây xoắn với nhau (mỗi đôi dây được đánh dấu bằng một màu) giúp hạn chế ảnh hưởng của nhiễu từ môi trường xung quanh, giữ cho tín hiệu truyền qua cáp được ổn định và không bị biến đổi do nhiễu. 

- Cáp sử dụng đầu nối và cổng RJ45. 

- Cáp xoắn được dùng trong hầu hết các mạng cục bộ hiện nay.

- Chất lượng cáp xoắn khác nhau, dẫn đến hiệu suất truyền dữ liệu và chi phí cũng khác nhau. 

- Người ta chia cáp thành một số loại (Category, viết tắt là CAT) theo các chuẩn truyền dữ liệu với các thông số về băng thông và khoảng cách truyền hiệu quả. 

Ví dụ: CAT.4, CAT.5, CAT.6,…

- Việc lựa chọn sử dụng loại cáp nào cần phụ thuộc vào các tiêu chuẩn truyền thông trong mạng Ethernet.

Bảng 23.1. Các chuẩn truyền thông 
trong mạng Ethernet

“Tốc độ truyền thông thường được đo bằng Megabit/s (Mb/s) hay Gigabit/s (Gb/s).”

Với cáp xoắn, khoảng cách truyền hiệu quả chỉ khoảng 100 m. Nếu cần mở rộng mạng, người ta có thể dùng các thiết bị chuyển tiếp dữ liệu như repeater hay switch để kéo dài thêm đường truyền, tuy nhiên có những giới hạn kĩ thuật về số lần chuyển tiếp.

b) Cáp quang

- Cáp quang là một phương tiện rẻ tiền, có thể truyền xa.

- Cáp quang là một ống sợi thuỷ tinh hay nhựa có đường kính rất nhỏ, mặt trong phản xạ toàn phần. Ngay cả khi cáp bị uốn cong, ánh sáng vẫn đi được thông suốt do tia sáng phản xạ trong lòng ống.

Hình 23.3. Ánh sáng truyền trong cáp quang

Hình 23.4. Một bó cáp quang nhiều sợi

- Có hai loại cáp quang:

• Cáp đa mode (multimode).

• Cáp quang đơn mode (single mode – có đường kính rất nhỏ, truyền xa hơn). 

- Cáp quang có nhiều ưu điểm như:

• Tín hiệu truyền dẫn ổn định, không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ và các điều kiện ngoại cảnh khác.

• Do tín hiệu trong cáp quang ít suy hao hơn tín hiệu trong cáp điện nên có thể truyền xa hơn.

• Băng thông lớn gấp hàng trăm lần so với cách truyền thuê bao số trên mạng điện thoại ADSL.

• Gọn nhẹ, tiêu thụ năng lượng rất thấp và chi phí rẻ hơn so với cáp đồng.

• Bảo mật vì khó lấy tín hiệu trên đường truyền.

- Cáp quang được dùng rất rộng rãi, đặc biệt với khoảng cách lớn:

• Việt Nam tham gia nhiều dự án cáp quang biển, nối các quốc gia với nhau. 

• Đường truyền dữ liệu quốc gia, kết nối các vùng miền, các tỉnh chủ yếu là cáp quang. 

• Các đường truyền dẫn tín hiệu Internet đến các gia đình trước đây dùng cáp ADSL trên mạng điện thoại hầu hết đã được thay thế bởi cáp quang.

- Tuy nhiên, các máy tính trong mạng cục bộ sử dụng tín hiệu điện nên không thể dùng cáp quang thay thế cho cáp xoắn. 

• Người ta chỉ dùng cáp quang trong một số trường hợp như:

• Nối các khu vực cách xa nhau của mạng cục bộ.

Ví dụ: Các toà nhà trong một trường đại học, các khoa trong một bệnh viện,…

• Kết nối trực tiếp các máy chủ với các dàn đĩa mạng (Network Attached Storage - NAS) để đảm bảo băng thông cao và ổn định. 

• Khi dùng cáp quang, cần phải sử dụng các bộ chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện và ngược lại.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS

SẢN PHẨM DỰ KIẾN

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ:

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm, trả lời câu hỏi Hoạt động 2 – Đường truyền không dây được dùng ở đâu? SGK tr.125:

Em biết những loại hình mạng nào dùng đường truyền không dây?

- GV giới thiệu về phương thức truyền dữ liệu không dây, sau đó yêu cầu HS tiếp tục làm việc nhóm, mỗi nhóm thảo luận tìm hiểu một loại hình mạng sử dụng đường truyền không dây bằng cách trả lời các câu hỏi:

a) Mạng vệ tinh

+ Mạng vệ tinh hoạt động như thế nào?

+ Mạng vệ tinh có ưu điểm gì?

+ Mạng vệ tinh có những ứng dụng gì?

b) Mạng thông tin di động toàn cầu GSM

+ Mạng thông tin di động toàn cầu GSM hoạt động như thế nào?

+ Mạng GSM đã phát triển qua những thế hệ nào?

+ Mạng GSM đã tác động như thế nào đến xã hội hiện đại?

c) Mạng Wi-Fi

+ Mạng Wi-Fi hoạt động như thế nào?

+ Sóng Wi-Fi phổ biến sử dụng tần số bao nhiêu?

d) Bluetooth

+ Bluetooth có tốc độ và phạm vi sử dụng như thế nào?

+ Bluetooth có thể kết nối bao nhiêu thiết bị với nhau?

+ Kết nối Bluetooth được dùng trong những trường hợp như thế nào? Nêu ví dụ.

- GV giới thiệu cho HS một số chuẩn kết nối Wi-Fi.

- GV yêu cầu HS vận dụng kiến thức vừa tìm hiểu, thực hiện hoạt động Củng cố kiến thức tr.127 SGK:

Câu 1. Hãy nêu các ứng dụng của mạng vệ tinh.

Câu 2. Hãy nêu vai trò của mạng thông tin di động toàn cầu GSM trong xã hội hiện đại.

Câu 3. Kể một số ứng dụng sử dụng giao tiếp bluetooth.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập:  

- HS tìm hiểu nội dung mục 2 SGK tr.125 – 127 sau đó trao đổi, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

- GV quan sát và trợ giúp HS (nếu cần thiết).

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

- GV mời đại diện các nhóm báo cáo kết quả thảo luận.

- Các nhóm nhận xét, bổ sung cho nhau.

Hướng dẫn trả lời câu hỏi Hoạt động 2 SGK tr.125:

Một số loại hình mạng dùng đường truyền không dây:

+ Mạng vệ tinh.

+ Mạng thông tin di động toàn cầu GSM.

+ Mạng Wi-Fi.

+ Bluetooth.

Hướng dẫn thực hiện hoạt động củng cố kiến thức tr.127 SGK:

...........................................

2. ĐƯỜNG TRUYỀN KHÔNG DÂY

- Việc truyền dữ liệu không dây ngày càng phổ biến. 

- Lợi ích rất rõ ràng của phương thức này là không cần nối cáp nhưng đòi hỏi các thiết bị tham gia mạng phải có khả năng thu phát không dây.

- Truyền không dây mã hoá dữ liệu trên sóng vô tuyến điện tần số cao. 

- Một số loại hình mạng không dây thông dụng:

• Mạng vệ tinh.

• Mạng thông tin di động toàn cầu GSM.

• Mạng Wi-Fi.

• Mạng sử dụng Bluetooth.

• Mạng sử dụng kết nối trường gần NFC.

…

a) Mạng vệ tinh

- Cách hoạt động: Các vệ tinh có những bộ thu phát tín hiệu. Các phương tiện dưới mặt đất có thể sử dụng các anten vệ tinh hoặc các cảm biến để thu tín hiệu vệ tinh. 

- Ưu điểm: Vùng phủ sóng của mạng vệ tinh rất rộng.

- Ứng dụng:

• Hệ thống định vị toàn cầu gồm các vệ tinh liên tục phát sóng xuống mặt đất giúp các thiết bị định vị xác định toạ độ đã mang lại nhiều ứng dụng hữu ích. 

Ví dụ: Việc tìm đường ngày nay rất dễ dàng. Nhiều phương tiện có thể tự lái nhờ được dẫn đường tự động qua hệ thống định vị toàn cầu.

• Vệ tinh được sử dụng để kết nối Internet. 

Ví dụ: Dự án Starlink dùng hàng nghìn vệ tinh quỹ đạo thấp kết nối Internet qua các trạm thu phát trên mặt đất đã trở thành hiện thực. Starlink mang lại cơ hội sử dụng Internet với chi phí thấp cho những nơi chưa có điều kiện thi công cáp như ở sa mạc, rừng sâu, đỉnh núi cao,…

Hình 23.5. Một anten mặt đất của Starlink

b) Mạng thông tin di động toàn cầu GSM

- Cách hoạt động: 

• Mỗi mạng thông tin di động toàn cầu (Global System for Mobile Communications – GSM) có nhiều trạm thu phát (Base Transceiver Station – BTS). 

• Các thiết bị di động sẽ tìm kiếm và kết nối với trạm thu phát sóng gần nhất để kết nối vào mạng. 

• Các trạm BTS sẽ chuyển tiếp tín hiệu cho nhau để chuyển dữ liệu giữa các thiết bị đầu cuối.

Hình 23.6. Các trạm BTS

- Mạng GSM phát triển qua nhiều thế hệ:

• Mạng thế hệ thứ hai (2G): Chỉ cung cấp được dịch vụ nghe gọi và tin nhắn ngắn SMS. 

• Mạng thế hệ thứ ba (3G): 

...........................................