Lý thuyết Tin học 12 Bài B5 (Chân trời sáng tạo): Đường truyền hữu tuyến và vô tuyến

Lý thuyết Tin học 12 Bài B5: Đường truyền hữu tuyến và vô tuyến

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

Dữ liệu được truyền trong môi trường truyền dẫn là các phương tiện vật lí cho phép truyền tải tín hiệu giữa các thiết bị. Có hai loại phương tiện truyền dẫn chủ yếu: đường truyền hữu tuyến và đường truyền vô tuyến.

a) Đường truyền hữu tuyến:

Đường truyền hữu tuyến sử dụng các loại cáp vật lý như cáp đồng trục, cáp xoắn đôi, và cáp quang để truyền dữ liệu, âm thanh, và hình ảnh giữa các thiết bị.

Các lợi ích chính của đường truyền hữu tuyến bao gồm:

- Tốc độ và băng thông rộng:Phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi truyền tải dữ liệu lớn như video độ phân giải cao và phát trực tiếp.

- Độ tin cậy cao: Ít bị nhiễu và có độ tin cậy cao hơn so với đường truyền vô tuyến.

- Độ ổn định và độ trễ thấp: Quan trọng cho các ứng dụng yêu cầu kết nối liên tục như trò chơi trực tuyến và hội thảo trực tuyến.

- Tiết kiệm năng lượng: Tiêu thụ ít năng lượng hơn so với đường truyền vô tuyến, giúp giảm chi phí điện năng.

b) Đường truyền vô tuyến:

Đường truyền vô tuyến mang lại các lợi ích sau:

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

- Phù hợp cho người liên tục di chuyển.

- Lắp đặt được ở các địa hình phức tạp mà dây cáp không thể đi qua.

- Kết nối đồng thời nhiều người tại các điểm công cộng như sân bay, bệnh viện, khu vui chơi.

- Làm kết nối dự phòng cho hệ thống cáp.

Tuy nhiên, đường truyền vô tuyến có một số hạn chế như bảo mật thấp, tín hiệu bị suy giảm bởi vật cản, và băng thông không cao.

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

a) Một số loại đường truyền hữu tuyến:

Cáp đồng trục

Là loại cáp đầu tiên được sử dụng trong mạng LAN. Cấu tạo của cáp đồng trục gồm:

- Dây dẫn trung tâm: Là dây đồng hoặc dây đồng bện.

- Lớp cách điện: Nằm giữa dây dẫn ngoài và dây dẫn trung tâm.

- Dây dẫn ngoài: Là dây đồng bện hoặc lá, bao quanh lớp cách điện và dây dẫn trung tâm, bảo vệ khỏi nhiễu điện từ và được nối đất để thoát nhiễu.

- Lớp vỏ plastic: Bảo vệ toàn bộ dây cáp.

(Hình 1 mô tả cấu tạo của cáp đồng trục.)

Ưu điểm của cáp đồng trục:

- Chi phí thấp,Nhẹ,Mềm,Dễ kéo dây

- Hai loại cáp đồng trục phổ biến:

- Cáp mỏng (thin cable/thinNet):Đường kính khoảng 6 mm,Thuộc họ RG-58,Chiều dài đường chạy tối đa là 185 m

- Cáp dày (thick cable/thickNet):Đường kính khoảng 13 mm,Thuộc họ RG-58,Chiều dài đường chạy tối đa 500 m

(Hình 2 mô tả các loại cáp đồng trục.)

Cáp xoắn đôi

Cáp xoắn đôi gồm nhiều cặp dây đồng xoắn lại với nhau nhằm chống phát xạ nhiễu điện từ. Do giá thành thấp, cáp xoắn đôi được sử dụng rất rộng rãi.

Hai loại cáp xoắn đôi phổ biến:

1. Cáp có vỏ bọc chống nhiễu (STP - Shielded Twisted-Pair): (Hình 3)

2. Cáp không có vỏ bọc chống nhiễu (UTP - Unshielded Twisted-Pair):(Hình 4)

Cáp xoắn đôi có vỏ bọc chống nhiễu (STP):

Gồm nhiều cặp dây xoắn với nhau và được phủ bên ngoài bằng lớp vỏ dây đồng bện.

Lớp vỏ giúp chống nhiễu điện từ bên ngoài và chống phát xạ nhiễu bên trong, được nối đất để thoát nhiễu.

Ít bị tác động bởi nhiễu điện và truyền tín hiệu xa hơn so với cáp xoắn đôi không có vỏ bọc.

Đắt tiền hơn cáp đồng trục mỏng và UTP nhưng rẻ hơn cáp đồng trục dày và cáp quang.

Tốc độ lý thuyết là 500 Mbps, thực tế khoảng 155 Mbps trong khoảng cách 100 m; tốc độ phổ biến là 16 Mbps.

Thường sử dụng trong phạm vi nhỏ hơn 100 m.

Cáp xoắn đôi không có vỏ bọc chống nhiễu (UTP):

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

Sử dụng chuẩn 10BaseT hoặc 100BaseT.

Giá thành rẻ, trở thành loại cáp mạng nội bộ được ưa chuộng nhất, sử dụng trong phạm vi nhỏ hơn 100 m.

Dễ bị nhiễu khi đặt gần các thiết bị và cáp khác do không có vỏ bọc chống nhiễu.

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

Cáp quang (Fiber-optic cable)

Cáp quang có cấu tạo gồm:

- Dây dẫn trung tâm:Sợi thủy tinh hoặc plastic tinh chế để truyền tối đa các tín hiệu ánh sáng.

- Lớp lót: Tráng quanh sợi quang để phản chiếu các tín hiệu.

Đặc điểm: Chỉ truyền sóng ánh sáng, không truyền tín hiệu điện.Băng thông rất cao, không bị nhiễu.Sử dụng nguồn sáng laser hoặc diode phát xạ ánh sáng.Rất bền, độ suy giảm tín hiệu thấp, cự li kết nối có thể lên đến vài kilômét.Băng thông có thể đạt đến 2 Gbps.

Khuyết điểm: Giá thành cao.Khó lắp đặt.

(Hình 5 mô tả cấu tạo của cáp quang.)

b) Ứng dụng của đường truyền hữu tuyến:

Đường truyền hữu tuyến có nhiều ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày và các ngành công nghiệp, bao gồm:

- 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:

Công nghệ truyền dẫn vô tuyến 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 (WAP).

Bluetooth:

Công nghệ vô tuyến dùng để kết nối các thiết bị gần nhau trong phạm vi ngắn.

Sử dụng cho tai nghe vô tuyến, bàn phím, chuột và các thiết bị thông minh.

Mạng di động:

Hệ thống mạng vô tuyến để truyền tải dữ liệu qua mạng điện thoại thông minh.

Bao gồm các công nghệ: 2G (GSM, CDMA), 3G (UMTS, CDMA2000), 4G (LTE), và 5G.

Mạng vệ tinh:

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

Phù hợp cho các vùng không có cơ sở hạ tầng mạng hoặc vùng hẻo lánh.

NFC (Near Field Communication):

Công nghệ vô tuyến cho phép truyền dữ liệu và thực hiện giao dịch gần nhau giữa các thiết bị.

Thường 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 kỳ đâu trong phạm vi phủ sóng.

Wifi:

Kết nối các thiết bị không dây với mạng nội bộ hoặc mạng Internet.

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.

Ứng dụng trong 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 TV, đầu thu vệ tinh, đầu thu cáp và máy chiếu.

Truyền tải dữ liệu không dây:

Truyền tải dữ liệu 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.