Nội dung chính Khoa học máy tính 12 Cánh diều bài 1: Đường truyền hữu tuyến và vô tuyến

CHỦ ĐỀ : MẠNG MÁY TÍNH VÀ INTETNET: PHÁC THẢO THIẾT KẾ MẠNG MÁY TÍNH

BÀI 1: ĐƯỜNG TRUYỀN HỮU TUYẾN VÀ VÔ TUYẾN

1. Đường truyền hữu tuyến

- Cáp mạng là một loại dây dẫn được sử dụng để truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị (máy tính, Switch, Router, Modem và các thiết bị khác) trong mạng máy tính. 

- Một số loại cáp mạng phổ biến: 

• Cáp đồng trục.

• Cáp xoắn đôi.

• Cáp quang.

- Đường truyền hữu tuyến là phương pháp truyền tải dữ liệu thông qua cáp mạng hoặc các thiết bị truyền dẫn khác. 

- Trong đường truyền hữu tuyến, các thiết bị kết nối trao đổi dữ liệu với nhau bằng cách sử dụng dây cáp đồng hoặc cáp quang để truyền tín hiệu từ điểm này sang điểm khác.

a) Cáp đồng trục

- Cáp đồng trục là loại cáp mạng sử dụng lõi đồng dẫn điện được bọc lại bởi các lớp vỏ khác nhau nhằm cách điện, giúp tăng độ bền và ngăn chặn nhiễu điện từ từ môi trường bên ngoài. 

- Cấu tạo:

Hình 1. Cấu tạo cáp đồng trục

• Lõi dẫn tín hiệu: là một hoặc nhiều sợi dây đồng được đặt ở trung tâm của cáp dùng để truyền tải tín hiệu.

• Lớp điện môi: là lớp vật liệu cách điện được bọc quanh lõi dẫn tín hiệu nhằm cách li giữa lõi dẫn tín hiệu và vỏ bảo vệ bên ngoài.

• Lớp lưới chống nhiễu: là lớp vỏ bọc bên ngoài lớp điện môi, dạng lưới bện bằng kim loại giúp ngăn chặn nhiễu điện từ cho lõi dẫn tín hiệu.

• Lớp vỏ bảo vệ: là lớp vỏ bọc bên ngoài của cáp, được làm bằng vật liệu chống cháy, không dẫn điện, ví dụ như nhựa PVC để tránh những tác động của môi trường.

- Ưu điểm:

• Độ bền cao.

• Có khả năng chống nhiễu và thất thoát năng lượng.

• Có thể chịu được các yếu tố khắc nghiệt của môi trường xung quanh. 

- Hạn chế:

• Tốc độ truyền dữ liệu thấp hơn so với cáp quang.

• Khoảng cách truyền tải hạn chế và khó cài đặt. 

- Ứng dụng:

• Hiện nay, các mạng truyền hình cáp thường sử dụng cáp đồng trục cho truyền hình ti vi chất lượng cao. 

• Cáp đồng trục được ứng dụng rộng rãi trong mạng truyền thông liên lạc đòi hỏi nhiều liên kết đồng thời, trong hệ thống camera an ninh, truyền phát thanh.

b) Cáp xoắn đôi

- Cáp xoắn đôi là một loại cáp mạng được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống mạng máy tính. 

- Cấu trúc: gồm hai hoặc nhiều sợi dây đồng xoắn lại với nhau, được bọc trong một lớp vỏ bảo vệ bên ngoài.

Hình 2. Một số loại cáp xoắn đôi

Cáp xoắn đôi sử dụng 4 cặp dây cách điện riêng biệt được xoắn lại với nhau nhằm mục đích cải thiện khả năng tương thích điện từ.

- Ưu điểm: Việc xoắn các cặp dây lại với nhau nhằm giảm nhiễu điện từ từ các nguồn bên ngoài, giúp cho chất lượng tín hiệu truyền đi được đảm bảo. 

- Hạn chế: 

• Tốc độ truyền tải không cao bằng cáp quang.

• Không thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu tốc độ cao như video, âm thanh chất lượng cao.

- Ứng dụng: cáp xoắn đôi thường được dùng để truyền tải dữ liệu ở khoảng cách gần. 

Ví dụ: Kết nối các thiết bị trong mạng LAN. 

Hai đầu cáp sử dụng hai hạt mạng RJ45 để kết nối máy tính với Switch, Switch với Switchhoặc Switch với Router.

Hình 3. Cáp mạng RJ45

c) Cáp quang

- Cáp quang là loại cáp mạng sử dụng sợi thuỷ tinh hoặc nhựa để truyền tải dữ liệu dưới dạng tín hiệu ánh sáng. 

Hình 4. Minh hoạ các sợi lõi cáp quang

- Cấu trúc: bao gồm các sợi quang được bọc bởi một lớp vật liệu cách điện và một lớp vỏ bảo vệ bên ngoài. Các lõi này cũng được bọc lại bởi các lớp bảo vệ giúp tăng độ bền và chống nhiễu điện từ từ môi trường bên ngoài. 

- Hạn chế: chi phí cho sản xuất, lắp đặt và bảo dưỡng cáp quang tương đối cao. 

- Ứng dụng: 

• Cáp quang được sử dụng rộng rãi trong các mạng truyền thông có yêu cầu về băng thông cao, khoảng cách truyền tải xa và khả năng chống nhiễu điện tử tốt.

• Cáp quang được sử dụng phổ biến trong đường truyền Internet quốc tế, cũng như cung cấp dịch vụ truyền tải Intermet tốc độ cao, không bị gián đoạn. 

- Khác với cáp xoắn đôi, cáp quang sử dụng các đầu nối đặc biệt để kết nối với Switch, Router hoặc Modem. 

Hình 5. Ví dụ dây cáp quang

2. Đường truyền vô tuyến

- Đường truyền vô tuyến sử dụng sóng điện từ để truyền tải dữ liệu thay vì dùng cáp mạng. 

Hình 6. Access Point sử dụng sóng vô tuyến để truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị 
trong mạng không dây

- Ưu điểm:

• Việc sử dụng đường truyền vô tuyến giúp giảm bớt khó khăn khi lắp đặt và triển khai hệ thống đường truyền hữu tuyến.

• Điện thoại thông minh, máy tính xách tay,… có thể kết nối Internet không dây (mạng Wi-Fi), di chuyển tự do, không cần kéo theo dây cáp.

- Hạn chế:

• Đường truyền vô tuyến bị giới hạn về tốc độ và khoảng cách truyền tải so với một số phương pháp truyền tải có dây khác. 

• Tín hiệu vô tuyến cũng dễ dàng bị nhiễu dẫn tới mất dữ liệu trong quá trình trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị.

- Một số ứng dụng của đường truyền vô tuyến:

• Các hệ thống mạng không dây sử dụng đường truyền vô tuyến để truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị trong mạng. 

• Điện thoại di động sử dụng đường truyền vô tuyến để truyền tải dữ liệu giữa các điện thoại di động, ví dụ dữ liệu cuộc gọi giữa hai điện thoại.

• Truyền hình và phát thanh sử dụng đường truyền vô tuyến để truyền tải tín hiệu hình ảnh và âm thanh qua sóng vô tuyến.

• Sử dụng đường truyền vô tuyến để định vị và định hướng các thiết bị, ví dụ như hệ thống định vị toàn cầu GPS.