Môi trường truyền dẫn

Khái niệm

Môi trường truyền dẫn là thành phần của mạng máy tính giúp lan truyền tín hiệu giữa các thành phần phần cứng của mạng, qua đó tạo ra liên kết vật lý giữa các thành phần cứng của mạng.

Có nhiều loại tín hiệu vật lý có khả năng lan truyền, như sóng âm, các loại sóng cơ học, sóng điện từ, xung điện, xung quang học. Tuy nhiên, chỉ 3 loại tín hiệu được khai thác để tạo ra môi trường truyền dẫn trong mạng máy tính, đó là sóng điện từ, xung điện, và xung quang học. Tương ứng với các loại tín hiệu này là các loại môi trường truyền dẫn: không khí, cáp đồng, cáp quang.

Bạn đang xem: Môi trường truyền dẫn

Ở phía thiết bị gửi, dữ liệu (thông tin được số hóa) dưới dạng các bit được chuyển đổi thành tín hiệu rồi đưa lên đường truyền. Ở phía thiết bị nhận, tín hiệu được chuyển đổi thành dạng số. Quá trình chuyển đổi này được thực hiện bởi card mạng hoặc bởi module có nhiệm vụ tương đương trên thiết bị mạng.

Môi trường truyền dẫn giúp lan truyền tín hiệu giữa thiết bị đầu cuối và thiết bị mạng, giữa các thiết bị đầu cuối với nhau, hoặc giữa các thiết bị mạng với nhau. Không có môi trường truyền dẫn, thông tin (ở dạng tín hiệu) không để lan truyền được từ thiết bị này tới thiết bị khác, và do đó không thể tạo thành mạng máy tính.

Môi trường truyền dẫn là một bộ phận của công nghệ mạng. Ví dụ, các công nghệ mạng LAN phổ biến hiện nay như Fast Ethernet hoặc Gigabit Ethernet sử dụng cáp xoắn – là một loại cáp lõi đồng, còn công nghệ Wifi sử dụng sóng điện từ truyền trong không gian.

Môi trường truyền dẫn được chia làm hai loại: môi trường truyền có định hướng và môi trường truyền không định hướng. Môi trường truyền có định hướng dẫn tín hiệu theo đường đi xác định. Môi trường không định hướng để tín hiệu lan truyền bao phủ cả khoảng không gian.

Theo phân loại này, môi trường truyền có định hướng bao gồm các loại cáp: cáp xoắn, cáp đồng trục và cáp quang. Môi trường truyền không định hướng là không gian (để sóng điện từ lan truyền).

Cáp xoắn

Đây là loại cáp được sử dụng phổ biến nhất trong các mạng cục bộ hiện nay.

Cáp xoắn (twisted pairs) là loại cáp chứa 4 cặp dây đồng, trong đó 2 dây của mỗi cặp xoắn vào nhau. Mỗi dây dẫn đều có vỏ bọc bằng nhựa. Cả 4 cặp dây cũng được đặt trong vỏ bảo vệ bằng nhựa.

Các cặp dây xoắn được đánh màu lần lượt là Cam/Trắng cam, Xanh lá/Trắng xanh lá, Xanh dương/Trắng xanh dương, Nâu/Trắng nâu.

Xem thêm : Bánh bao bao nhiêu calo? Ăn nhiều bánh bao có “thực sự” tốt?

Hình ảnh một dây cáp xoắn đồng

Các dây trong mỗi cặp được xoắn với nhau nhằm mục đích giảm nhiễu giữa cặp dây dẫn.

Cáp xoắn được chia thành một số loại khác nhau, liên quan đến cách thức bảo vệ chống nhiễu:

• Cáp UTP (Unshielded Twisted Pairs) không có lớp màng kim loại bảo vệ các cặp dây cũng như bảo vệ cả sợi cáp.
• Cáp F/UTP có một lớp màng kim loại bảo vệ chung cả 4 cặp dây.
• Cáp S/FTP có một lớp màng kim loại bảo vệ chung cả 4 cặp dây, đồng thời có thêm một lớp màng kim loại nữa cho mỗi cặp dây.

Cáp UTP là loại phổ biến và giá rẻ nhất trên thị trường. Hai loại cáp sau có giá thành cao và thường được sử dụng trong môi trường có nhiễu nặng, ví dụ khi lắp đặt cáp mạng cùng ống máng với dây cáp điện.

Cáp xoắn cũng được phân chia theo chất lượng, được đánh ký hiệu lần lượt là Cat 3, Cat 4, Cat 5, Cat 5e, Cat 6, Cat 6A, Cat 7, Cat 7A, Cat 8, Cat 8.1, Cat 8.2. Các loại cáp này sử dụng trong những công nghệ Ethernet khác nhau, với tốc độ truyền và khoảng cách truyền tối đa cho phép khác nhau.

Trên thị trường hiện nay phổ biến loại cáp Cat 5e và Cat 6. Cáp Cat 5e thường dùng trong công nghệ Fast Ethernet cho phép dữ liệu truyền tối đa 100Mbps với khoảng cách tới 100m. Cáp Cat6 cho phép truyền tối đa tới 10Gbps ở khoảng cách 55m.

Cáp xoắn là loại cáp phổ biến nhất trong mạng LAN hiện nay do giá thành hợp lý, tốc độ truyền dữ liệu cao, dễ thi công. Nhược điểm của loại cáp này là khoảng cách truyền không lớn, có thể bị nhiễu nếu vị trí đi dây hoặc loại dây chọn không phù hợp.

Cáp đồng trục

Cáp đồng trục là loại cáp truyền dẫn tín hiệu điện với một dây đồng ở lõi và các lớp bảo vệ bên ngoài. Các thành phần này được bố trí lấy sợi dây đồng dẫn tín hiệu làm trục chung. Do vậy nó được gọi là cáp đồng trục.

Cấu tạo cáp đồng trục

Cụ thể, cáp đồng trục bao gồm 4 thành phần chính:

• Lõi kim loại: thường được làm bằng đồng hoặc kim loại mạ đồng hoặc bạc, có tác dụng truyền dẫn tín hiệu điện;
• Lớp điện môi: làm từ chất liệu nhựa rắn, có tác dụng cố định vị trí lõi và cách ly lõi đồng với lớp lưới chống nhiễu;
• Lớp lưới chống nhiễu: là một hoặc một số lớp lưới kim loại có tác dụng giảm các tín hiệu nhiễu bên ngoài ảnh hưởng đến đường truyền tín hiệu bên trong;
• Lớp vỏ nhựa PVC: có độ dẻo dai cao tác dụng bảo vệ lớp dây dẫn khỏi những tác động từ bên ngoài.

Xem thêm : GDP là gì? Công thức tính chỉ số GDP bình quân đầu người

Dây cáp đồng trục được sản xuất với mục đích truyền dẫn tín hiệu với tần số cao và ngăn chặn nhiễu điện từ và nhiễu tần số vô tuyến từ môi trường bên ngoài. Do vậy loại cáp này hiện nay ít được sử dụng cho mạng LAN mà thường được sử dụng cho việc truyền tín hiệu truyền hình, camera giám sát, v.v..

Hiện nay được sử dụng phổ biến nhất là 3 loại cáp đồng trục RG6, RG11 và RG59, trong đó:

• Cáp RG6: đường kính cáp 6,9mm, thường dùng khi truyền dữ liệu camera quan sát, kết nối các thiết bị truyền hình trong nhà. Cáp RG6 có thể truyền xa đến dưới 545m. Loại cáp này cũng thường được gọi là cáp gầy hoặc cáp mỏng.
• Cáp RG11: đường kính cáp 10,3mm, thường được sử dụng như một trục cáp chính để truyền dữ liệu camera quan sát hay truyền hình cáp. Cáp RG11 có thể truyền tín hiệu ở khoảng cách xa tới hơn 1km. Loại cáp này cũng thường được gọi là cáp béo hoặc cáp dầy.
• Cáp RG59: đường kính cáp 6,15mm, là loại cáp đồng trục đặc biệt với lõi đồng làm từ nhiều sợi đồng nhỏ bện xoắn lại với nhau giúp sợi cáp mềm dẻo. Đây là loại cáp đồng trục chuyên dùng khi yêu cầu sợi cáp mềm dẻo có thể uốn cong thường xuyên được. Cáp RG59 thường sử dụng với khoảng cách nhỏ hơn 229m.

Cáp đồng trục có ưu điểm là giá rẻ, dễ thi công, khoảng cách truyền tương đối lớn, ít bị nhiễu. Tuy nhiên loại cáp này có tốc độ truyền tín dữ liệu tương đối thấp. Vì vậy, cáp đồng trục hiện nay ít được sử dụng cho mạng LAN.

Cáp quang

Cáp quang là loại cáp truyền dẫn tín hiệu ánh sáng. Đây là loại cáp cho phép truyền tín hiệu xa nhất, nhanh nhất, không bị nhiễu, nhưng có giá thành cao và cách thi công phức tạp hơn cả.

Cáp quang bao gồm một hoặc nhiều sợi quang. Mỗi sợi quang gồm các phần sau:

• Sợi lõi (Core): là một sợi thủy tinh hoặc nhựa tinh chế rất nhỏ (kích thước cỡ vài micromet) nằm ở lõi của sợi cáp có tác dụng truyền dẫn ánh sáng.
• Lớp phản xạ (Cladding): là loại vật chất trong suốt có chiết suất thấp bao bọc lõi, có tác dụng tạo ra hiện tượng phản xạ toàn phần khi ánh sáng truyền trong lõi.
• Lớp phủ (Coating): lớp phủ dẻo bằng nhựa bên ngoài có tác dụng bảo vệ sợi khỏi bụi bẩn và hơi nước, giảm gãy gập và uốn cong.
• Lớp gia cường (Strength member): thường làm từ vật liệu Kevlar, có tác dụng chịu nhiệt và chịu kéo căng.
• Lớp vỏ ngoài (Jacket): lớp vỏ bảo vệ bên ngoài chống tác động vật lý và hóa học từ môi trường ngoài.

Theo cơ chế truyền ánh sáng bên trong lõi, cáp quang được chia làm 2 loại chính là Multimode và Singlemode:

• Cáp quang Singlemode: có lõi nhỏ (khoảng 9 micromet), chỉ truyền một bước sóng ánh sáng. Loại cáp này có giá thành cao nhưng truyền tín hiệu đi được rất xa với tốc độ cao.
• Cáp quang Multimode: có lõi lớn (gấp 6-8 lần lõi của singlemode), có thể truyền nhiều bước sóng. Nhược điểm của loại cáp này là khoảng cách truyền ngắn, tốc độ chậm. Ưu điểm là giá thành thấp.

Cáp quang là loại cáp mạng tốt nhất hiện nay, có thể sử dụng cho cả mạng LAN và mạng WAN, tốc độ truyền dẫn cao, khoảng cách truyền dẫn lớn, an toàn, không bị nhiễu. Nhược điểm là giá thành cao và phức tạp trong thi công.

Các tính chất của quá trình truyền tín hiệu

Trong quá trình truyền tín hiệu có một vài hiện tượng quan trọng ảnh hưởng tới khoảng cách truyền tín hiệu và khả năng lắp đặt của đường truyền, đó là sự suy hao, sự méo dạng, và nhiễu.

Suy hao (attenuation) là sự thất thoát năng lượng trong quá trình truyền tín hiệu trên môi trường truyền dẫn. Khi một tín hiệu, cho dù đơn giản hay phức tạp, mất đi một số năng lượng để vượt qua lực cản của môi trường, thí dụ nhiệt phát sinh khi truyền tín hiệu điện qua dây dẫn. Để bù suy hao, ta dùng bộ khuếch đại tín hiệu.

Méo dạng (distortion) là hiện tượng tín hiệu bị thay đổi hình dạng thường trong các tín hiệu hỗn hợp, tạo nên từ nhiều tần số khác nhau. Mỗi tần số có tốc độ truyền khác nhau trong môi trường, nên tín hiệu tại điểm thu khi tổng hợp lại bị méo.

Nhiễu (noise) là những tín hiệu không mong muốn từ môi trường bên ngoài ảnh hưởng đến tín hiệu truyền. Có nhiều dạng nhiễu như nhiễu nhiệt, nhiễu cảm ứng (induced noise), crosstalk (xuyên kênh), và nhiễu xung đều có khả năng làm xấu tín hiệu đi. Nhiễu nhiệt là các chuyển động ngẫu nhiên của electron trong dây dẫn tạo ra thêm các tin hiệu không do máy phát chuyển đi. Induced noise đến từ các động cơ hay thiết bị điện, khi đó các thiết bị này hoạt động như một anten và môi trường đóng vai trò bộ thu sóng. Crosstalk là ảnh hưởng của một dây dẫn lên dây khác. Một dây đóng vai trò anten và dây còn lại là bộ thu sóng. Nhiễu xung đến từ các thiết bị công suất,

Nguồn: https://luatduonggia.edu.vn
Danh mục: Tổng hợp