Nội dung chính Khoa học máy tính 12 Chân trời bài B5: Đường truyền hữu tuyến và vô tuyến

CHỦ ĐỀ B: MẠNG MÁY TÍNH VÀ INTERNET

BÀI B5: ĐƯỜNG TRUYỀN HỮU VÀ VÔ TUYẾN

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

- 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.

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.

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

+ Cáp mỏng (thin cable/thinNet).

+ Cáp dày (thick cable/thickNet).

- 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.

+ 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.

• - 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.

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.

3. MỘT SỐ LOẠI ĐƯỜNG TRUYỀN VÔ TUYẾN VÀ ỨNG DỤNG

a) Một số loại đường truyền vô tuyến

- Wifi: 

+ Sử dụng sóng radio để kết nối thiết bị với mạng.

+ Cho phép truyền dữ liệu và truy cập Internet thông qua điểm truy cập vô tuyến (Wireless Access Point - WAP).

- Bluetooth: kết nối các thiết bị gần nhau trong một phạm vi ngắn, như tai nghe vô tuyến, bàn phím, chuột và các thiết bị thông minh.

- Mạng di động: 

+ Truyền tải dữ liệu thông qua mạng điện thoại thông minh. 

+ Các công nghệ mạng di động phổ biến bao gồm 2G (GSM, CDMA), 3G (UMTS, CDMA2000), 4G (LTE) và 5G (mạng thế hệ tiếp theo).

- Mạng vệ tinh: 

+ Sử dụng các vệ tinh trên quỹ đạo Trái Đất để truyền tải dữ liệu và tín hiệu thông qua không gian. 

+ Đường truyền vệ tinh cho phép truyền tải dữ liệu trên các vùng không có cơ sở hạ tầng mạng hoặc trong các vùng hẻo lánh.

- NFC (Near Field Communication): 

+ Cho phép truyền dữ liệu và thực hiện giao dịch gần nhau giữa các thiết bị. 

+ NFC thường được sử dụng trong các ứng dụng thanh toán di động và giao tiếp khoảng cách ngắn.

b) Ứng dụng của đường truyền vô tuyến

- Viễn thông di động: truyền tải thoại, tin nhắn và dữ liệu giữa các điện thoại thông minh và thiết bị không dây khác, cho phép liên lạc từ bất kì đâu trong phạm vi phủ sóng.

- Wifi: kết nối các thiết bị không dây với mạng nội bộ hoặc mạng Internet, được sử dụng rộng rãi trong các tòa nhà, khu vực công cộng và gia đình để cung cấp kết nối Internet không dây.

- Mạng cảm biến không dây: thu thập dữ liệu từ các cảm biến phân tán. Các ứng dụng bao gồm giám sát môi trường, quan trắc thời tiết, giám sát động vật hoang dã và nông nghiệp thông minh.

- Truyền hình vô tuyến: truyền tải tín hiệu truyền hình và video không dây từ một nguồn đến các thiết bị như tivi đầu thu vệ tinh, đầu thu cáp và máy chiếu.

- Truyền tải dữ liệu không dây: truyền tải dữ liệu không dây giữa các thiết bị như máy in không dây, máy quét không dây, bàn phím không dây và các thiết bị ngoại vi khác.

- Internet vạn vật (IoT): cung cấp kết nối không dây cho các thiết bị IoT, cho phép giao tiếp và trao đổi dữ liệu thông qua mạng.