CHƯƠNG 2. TẦNG VẬT LÝ | Đại học Kinh tế Kỹ thuật Công nghiệp

Tầng Vật Lý (Physical Layer) là tầng đầu tiên trong mô hình OSI, chịu trách nhiệm truyền tải các tín hiệu vật lý giữa các thiết bị trong mạng. Nó xác định các đặc tính vật lý của phương tiện truyền dẫn như cáp đồng, cáp quang, hoặc sóng radio, đồng thời quản lý các giao thức liên quan đến việc mã hóa và giải mã tín hiệu, tốc độ truyền dữ liệu, và cách thiết bị kết nối vào mạng. Tầng Vật Lý đảm bảo rằng dữ liệu dưới dạng bit được truyền đi một cách chính xác qua môi trường vật lý.

CHƯƠNG 2. TẦNG VẬT LÝ
Mục đích:
Tng vt cung cấp các phương tiện điện, cơ, chức năng thủ tục để kích hot,
duy trì hy b kiu kết Vt gia các h thống. Phương tiện điện liên quan đến s
biu din các bít (mc th hin) tốc độ truyền các bít, đặc tính liên quan đến các
tính cht Vt ca giao din vi một đường truyền (kích thước, cu hình). Thuc tính
chức năng ch ra các chức năng được thc hin bi các phn t ca giao điện Vt lý,
gia mt h thống đường truyn còn th tc liên quan đến giao thức điều khin vic
truyn các xâu bít qua đường truyn Vt lý.
2.1. Vai trò chức năng tầng vật
Tng vt tng thp nht trong hình 7 lp OSI. Các thc th tng giao tiếp
vi nhau qua mt đường truyn vt lý. Tng vt lý xác định các chc năng, th tc về điện,
cơ, quang để kích hot, duy trì gii phóng các kết ni vt gia các h thng mng.
Cung cp các chế vđiện, hàm, th tc ... nhm thc hin vic kết ni c phn t
ca mng thành mt h thng bng các phương pháp vt lý. Đảm bo cho các yêu cu v
chuyn mch hoạt động nhm to ra các đường truyn thc cho các chui bit thông tin.
Hình 2. 1 Môi trường thc ca tng vt lý
Trong hình trên, A B hai h thng mđược ni vi nhau bng một đoạn cáp
đồng trc và một đoạn cáp quang. Modem C để chuyển đổi tín hiu t tín hiu s sang tín
hiệu tương tự để truyền trên cáp đồng, modem D li chuyển đổi tín hiu t tín hiu
tương tự sang tín hiu s. Transducer E chuyển đổi txung điện thành xung ánh sáng để
chuyn qua các quang. Cui cùng Transducer F chuyển đổi thành xung điện để đi vào B.
Các chun trong tng vt các chun c định giao din người s dng
môi trường mng. Các giao thc lp vt có hai loi truyn d b (Asynchronous)
truyn đồng b (Synchronous).
* Các chuẩn cho giao diện vật lý
Trước khi vào phn này hãy làm quen vi hai thut ng mới, đó là thiết b cui
dliu (Data Terminal Equipment DTE) thiết b cui kênh d liu (Data Circuit
Terminal Equipment DCE).
DTE mt thut ng chung để ch các máy của người s dng cui (end-user),
th máy tính hoc mt trm cui (terrminal). Tt c các ng dng của người dùng
đều nm DTE. Mục đích của vic ni mng chính để ni các DTE li với nhau để
chia sẻ tài nguyên, lưu trữ thông tin chung và trao đổi d liu.
-34-
lOMoARcPSD| 46884348
DCE là thut ng chung ch các thiết b làm nhim v kết ni các DTE với đường
truyn. th mt Modem, Transducer, Multiplexing. DCE thđược cài đặt
ngay bên trong DTE hoặc đứng riêng như một thiết bđộc lp. Chức năng chủ yếu ca
chuyển đổi tín hiu biu din d liu của người dùng thành tín hiu chp nhận
được bi đường truyn và ngược li.
Trong hình 2.1 trên, các h thng m A, B chính là các DTE, còn các Modem C,
D và Tranducer E, F đóng vai trò là các DCE.
Đa số các trường hp kết ni mng máy tính s dng cùng mt kiu giao din
vt để thun tin cho vic truyn thông trc tiếp gia các sn phm khác loi, khi
phi thc hin vic chuyển đổi rc rối. Các đặc t v hoạt động ca các DTE DCE
được đưa ra bi nhiu t chc chuẩn hóa như CCITT, EIA IEEE. ISO cũng đã
công bố các đặc t v các đầu nối cơ học kết ni gia các DCE và DTE.
Vic truyn d liu ch yếu được thc hin thông qua mạng điện thoi, bi thế
các t chức trên đã đưa ra nhiu khuyến ngh v vấn đề này. Các khuyến ngh loi V và
loi X ca CCITT mt dđiển hình. Chúng các đặc t lp vật được s
dng ph biến nht trên thế giới, đặc bit Tây Âu. Bên cnh đó các chuẩn thuc h
RS- (nay đã đổi thành EIA-) của EIA cũng đã được s dng rt ph biến, đặc bit
Bc Mỹ. Dưới đây là mt s chun thông dng nht.
- V24/RS-232-C:
Là hai h chuẩn tương ứng ca CCITT và EIA nhằm định nghĩa giao diện vt lý
gia DTE DCE (gia máy tính Modem chng hn). Vphương diện cơ, các sản
phm này s dụng các đầu ni 25 chân (25- pin connector). Về đin, các chuẩn này quy
định các tín hiu s nhị phân 0 và 1 tương ứng vi các thế hiu nhỏ hơn -3V và lớn hơn
+3V. Tốc độ tín hiu không vượt quá 20 Kbps vi khong cách tối đa là 15m.
Trong trường hợp đặc bit, khi khong cách gia các thiết b quá gần đến mc
cho phép hai DTE th truyn trc tiếp tín hiu với nhau, lúc đó các mch RS-232-C
vn có thđược dùng nhưng không cần mt DCE na. Tnăm 1987, RS-232-C đã
được sa đổi và đặt tên li là EIA-232-D.
- RS-449/422-A/423-A:
Nhược điểm chính ca V24/RS-232-C s hn chế v tốc đội khoảng cách.
Để ci thin yếu điểm đó, EIA đã đưa ra một tp các chun mới để thay thế, đó RS-
449, RS-422-A RS-423-A. Mc chun RS-232-C vẫn được s dng nhiu nht
cho giao din DET/DCE, nhưng các chuẩn mới nói trên cũng đang ngày càng được
s dng nhiều hơn. RS-449 định nghĩa các đặc trưng cơ, chức năng, còn RS-422-A
RS-4232-A định nghĩa các đặc trưng về điện ca chun mi.
RS-449 tương tự như RS-232-C và có th liên tác vi chuẩn cũ. Về phương diện
chức năng, RS-449 gi li toàn b các mch ca RS-232-C (tr mch AA), và thêm vào
-35-
lOMoARcPSD| 46884348
10 mch mới, trong đó các mạch quan trng là: IS, NS, SF, LL, RL, TM. Vphương
diện cơ, RS-449 dùng đầu ni 37-chân cho giao diện bản dùng một đầu ni 9 chân
riêng bit cho kênh ph. Song trong nhiều trường hp, ch có mt số chân được s dng.
Vphương diện th tc, RS-449 tương tự như RS-232-C. Mi mch chức
năng riêng vic truyn tin da trên c cặp “tác động-phn ứng”. dụ DTE thc
hin Request to Send thì sau đó nó sẽ đợi DCE tr li vi Clear to Send.
Ci tiến ch yếu ca RS-449 so vi RS-232-C các đặc trưng về điện, các
chun RS-422-A, RS-423-A định nghĩa các đặc trưng đó. Trog khi RS-232-C được thiết
kế thi đại ca các linh kiện điện t ri rc thì các chuẩn mơi đã được tiếp nhận các ưu
vit ca công ngh mc t hp (IC). RS-423-A s dụng phương thức truyn thông không
cân bằng, đạt tốc độ 3Kbps khong cách 1000m và 300 Kbps khong cách 10m.
Trong khi đó, RS-422-A s dụng phương thức truyn thông cân bằng, đạt tốc
độ 100Kbps khong cách 1200m và ti 10 Mbps khong cách 12m.
Ngoài các chun trên EIA còn phát trin các chuẩn khác như EIA-530 để thay
thế cho EIA-232 trong trường hợp các giao đòi hỏi tốc độ cao n 20Kbps, hay EIA-
366 định nghĩa giao din cho các thiết b tự động, mt modem và mt DTE.
2.2. Môi trường truyền thông
2.2.1. Kênh truyền hữu tuyến
Cáp thuc loi kênh truyn hu tuyến được s dụng để ni máy tính và các thành
phn mng li vi nhau. Hin nay có 3 loại cáp được s dng ph biến là: Cáp xoắn đôi
(twisted pair), p đồng trc (coax) cáp quang (fiber optic). Vic chn la loi cáp
s dng cho mng tùy thuc vào nhiu yếu tnhư: giá thành, khoảng cách, slượng
máy tính, tốc độ yêu cầu, băng thông.
- Cáp xoắn đôi (Twisted Pair)
Cáp xoắn đôi hai loại: v bc (Shielded Twisted Pair - STP) không
v bc (Unshielded Twisted Pair - UTP). Cáp xoắn đôi vỏ bc s dng mt v bọc
đặc bit qun xung quanh dây dn có tác dng chng nhiu. Cáp xoắn đôi trở thành loi
cáp mng được s dng nhiu nht hin nay.
Hình 2. 2 Cáp xoắn đôi
h tr hu hết các khong tốc độ các cu hình mạng khác nhau được
h tr bi hu hết các nhà sn xut thiết b mng.
-36-
lOMoARcPSD| 46884348
Các đặc tính cáp xoắn đôi:
Được s dng trong mng token ring (cáp loi 4 tốc độ 16MBps), chun mng
Ethernet 10BaseT (Tốc độ 10MBps), hay chun mng 100BaseT (tốc độ 100Mbps)
Giá cả chp nhận được.
UTP thường được s dng bên trong các tòa nhà vì nó ít có kh năng chống
nhiu hơn so với STP.
Cáp loại 2 có tốc độ đạt đến 1Mbps (cáp điện thoi).
Cáp loại 3 có tốc độ đạt đến 10Mbps (Dùng trong mng Ethernet 10BaseT)
Cáp loại 5 có tốc độ đạt đến 100MBps (dùng trong mng 10BaseT và 100BaseT)
Cáp loại 5E và loi 6 có tốc độ đạt đến 1000 MBps (dùng trong mng 1000 BaseT)
- Cáp đồng trục (Coaxial Cable).
Cáp đồng trc loại cáp được chn la cho các mng nhít người dùng, giá thành
thp. Có cáp đồng trc gầy (thin coaxial cable) và cáp đồng trc béo (thick coaxial cable).
Hình 2. 3 Cáp đồng trc
Cáp đồng trc gy, hiu RG-58AU, đưc dùng trong chun mng Ethernet
10Base2.
Cáp đồng trc béo, ký hiu RG-11, được dùng trong chun mng
10Base5 - Cáp quang (Fiber Optic)
Cáp quang truyn tải các sóng điện từ dưới dng ánh sáng. Thc tế, s xut hin ca
một sóng ánh sáng tương ứng vi bit “1” s mất ánh sáng tương ứng vi bit “0”. Các
tín hiệu điện tđược chuyn sang tín hiu ánh sáng bi bphát, sau đó các tín hiệu ánh
sáng sđược chuyển thành các sung đin t bi b nhn. Ngun phát quang th là các
đèn LED (Light Emitting Diode) cổ điển, hay các diod laser. B dò ánh sáng th các
tế bào quang điện truyn thng hay các tế bào quang điện dng khi.
a. Cáp Single mode b. Cáp Multi mode
Hình 2. 4 Cu trúc cáp quang
-37-
lOMoARcPSD| 46884348
2.2.2 Kênh truyền vô tuyến
Kênh truyn tuyến thì tht s tin li, đặc bit những địa hình kênh
truyn hu tuyến không th thc hiện được hoc phi tn nhiu chi phí. Kênh truyn
tuyến truyn ti thông tin tốc độ ánh sáng.
Gi:
ƒ c là tốc độ ánh sáng,
ƒ f là tn s ca tín hiu sóng
ƒ λ là độ dài sóng.
Hình 2.5. Phân bổ sóng điện t
Hình 2. 5 Kênh truyn
Tín hiệu có độ dài sóng càng ln thì khong cách truyn càng xa không b suy
giảm, ngược li nhng tín hiu có tn số càng cao thì có độ phát tán càng thp.
2.2.3 Một số thiết bị cơ bản của lớp vật lý
* Bộ lặp – Repeater.
Repeater là loi thiết b phn cứng đơn giản nht trong các thiết b liên kết mng,
được hoạt động trong lp vt ca hình h thng mOSI. Repeater dùng để
ni 2 mng ging nhau hoc các phn mt mng cùng có mt nghi thc và mt cu hình.
Khi Repeater nhận đưc mt tín hiu t mt phía ca mng thì s phát tiếp vào phía
kia ca mng.
-38-
lOMoARcPSD| 46884348
Hình 2. 6 Thiết b Repeater
Repeater không x tín hiu ch loi b các tín hiu méo, nhiu,
khuếch đại tín hiệu đã bị suy hao (vì đã được phát vi khong cách xa) và khôi phc li
tín hiu ban đầu. Vic s dụng Repeater đã làm tăng thêm chiều dài ca mng. Hin
nay có hai loi Repeater đang được s dụng là Repeater điện và Repeater điện quang.
Repeater điện ni với đường dây điện c hai phía ca nó, nó nhn tín hiệu điện
t mt phía phát li v phía kia. Khi mt mng s dụng Repeater điện để ni các
phn ca mng li thì thlàm tăng khoảng cách ca mạng, nhưng khoảng cách đó
luôn bị hn chế bi mt khong cách tối đa do độ tr ca tín hiu. d vi mng s
dụng cáp đồng trc 50 thì khong cách tối đa 2.8 km, khoảng cách đó không thể
kéo thêm cho dù s dng thêm Repeater.
Repeater điện quang liên kết vi một đầu cáp quang một đầu cáp điện,
chuyn mt tín hiệu điện tcáp điện ra tín hiệu quang để phát trên cáp quang ngược
li. Vic s dụng Repeater điện quang cũng làm tăng thêm chiều dài ca mng.
Vic s dng Repeater không thay đổi ni dung các tín hiện đi qua nên chỉ
được dùng để ni hai mng cùng kiểu (như hai mạng Ethernet hay hai mng Token
ring) nhưng không thể ni hai mng giao thc truyền thông khác nhau (như một
mng Ethernet mt mng Token ring). Thêm na Repeater không làm thay đổi khối
lượng chuyn vn trên mng nên vic s dng không tính toán trên mng ln s hn
chế hiu năng ca mạng. Khi lưa chọn s dng Repeater cn chú ý la chn loi tốc
độ chuyn vn phù hp vi tốc độ ca mng.
* Bộ tập trung – Hub.
Hub được coi Repeater nhiu cng. Mt Hub t4 đến 24 cng th
nhiều hơn.
Khi cu hình mạng hình sao (Topo Star) thì Hub đóng vai trò là trung tâm của mng.
Vi một Hub, thông tin đưa vào từ mt cng và sẽ được đưa đến tt c các cng khác.
Làm vic vi lp th nht ca mô hình OSI - lp vt lý
-39-
lOMoARcPSD| 46884348
Hình 2. 7 B tp trung Hub
Phân biệt các Hub thành 3 loại như sau:
- Hub bđộng (Passive Hub): Hub b động không cha các linh kiện điện t
cũng không x các tín hiu d liu, chức năng duy nhất là t hp các tín hiu
t mt sđoạn cáp mng. Khong cách gia mt máy tính Hub không th lớn hơn
một na khong cách tối đa cho phép giữa 2 máy tính trên mng (ví d khong cách tối
đa cho phép giữa 2 máy tính ca mng 200m thì khong cách tối đa giữa mt máy
tính và hub là 100m). Các mạng ARCnet thường dùng Hub bị động.
- Hub ch động (Active Hub): Hub ch động các linh kiện điện t th
khuyếch đại x các tín hiệu điện t truyn gia các thiết b ca mng. Qúa trình
x tín hiu được gi tái sinh tín hiu, làm cho tín hiu tr nên tốt hơn, ít nhạy
cm vi li do vy khong cách gia các thiết b thtăng lên. Tuy nhiên những ưu
điểm đó cũng kéo theo giá thành ca Hub chđộng cao n nhiều so vi Hub bđộng.
Các mng Token ring có xu hướng dùng Hub chủ động.
- Hub thông minh (Intelligent Hub): cũng Hub chủ động nhưng thêm các chức
năng mới so vi loại trước, th b vi x ca mình b nhqua đó không
chcho phép điều khin hoạt động thông qua các chương trình quản tr mng th
hoạt động như bộ tìm đường hay mt cu ni. Nó có thể cho phép tìm đường cho
gói tin rt nhanh trên các cng ca nó, thay phát li gói tin trên mi cng thì có th
chuyn mạch để phát trên mt cng có th ni ti trạm đích.
2.3 Truyền tin tương tự
2.3.1. Hệ thống điện thoại
Để truyn s liu th dùng mạng điện thoi hoặc đường truyn riêng tốc độ
cao. Dch v truyn s liu bằng điện thoi mt trong nhng dch v đu tiên v
truyn s liu.
Mng điện thoi th nối đầy đủ, chuyn mch tp trung hoc phân cp 2 mc.
Khi 2 điện thoi cùng mc vào mt chuyn mạch địa phương thì chuyển mch này s ni
2 điện thoi này vi nhau. Nếu hai điện thoi ni vào hai chuyn mạch địa phương khác
nhau và hai chuyn mch này cùng ni vi mt khu vực thì hai điện thoại được ni qua
- 40 -
lOMoARcPSD| 46884348
chuyn mạch địa phương chuyển mch khu vc, nếu xa nữa thì được ni qua
chuyn mch trung tâm. Ph thuộc o dung lượng cn truyn ng đôi dây xoắn,
cáp đồng trc, hay cáp quang.
Khi hai máy tính thuc s hu ca cùng mt công ty hoc t chc nm gn nhau
cn liên lc vi nhau, vic chy cáp gia chúng thường d dàng nht. hình mng LAN
hot động theo cách này. Tuy nhiên, khi khong cách ln hoc nhiu máy tính hoc dây
cáp phi đi qua đường công cng hoặc đường truyn công cng khác, chi phí chy cáp riêng
thường phc tp. Do đó, các nhà thiết kế mng phi da vào các cơ s vin thông hin có.
Các cơ s này, đặc bit PSTN (Mng đin thoi chuyn mch công cng - Public
Switched Telephone Network), thường được thiết kế t nhiu năm trước, vi mc tiêu hoàn
toàn khác. Nhưng tình hình đang thay đổi nhanh chóng vi s ra đời ca cáp quang công
ngh k thut s. Trong mi trường hp, h thng đin thoi được kết hp cht ch vi các
mng máy tính (din rng), đáng để dành thi gian nghiên cu v nó.
Cấu trúc hệ thống điện thoại công cộng
Ngay sau khi Alexander Graham Bell cp bng sáng chế cho đin thoi vào năm
1876 (ch vài gi trước đối th ca ông, Elisha Gray), đã có mt nhu cu rt ln cho
phát minh mi ca ông. Th trường ban đầu để bán đin thoi, đi theo cp. Tùy
thuc vào khách ng để xâu mt si dây gia h. Nếu mt ch s hu đin thoi mun
nói chuyn vi n ch s hu đin thoi khác, các dây riêng bit phi được ni vào tt c
các nhà n. Trong vòng mt năm, các thành phđược bao ph bi nhng si dây đin đi
qua nhng ngôi nhà. ràng hình kết ni mi đin thoi vi mi đin thoi khác,
như trong Hình 2-8 (a), s không hot động.
Hình 2. 8 (a) Mng kết ni đy đ. (b) Công tc tp trung. (c) H thng phân
cp hai cp.
Vi uy tín ca mình, Bell đã nhìn thy điu này thành lp Công ty Đin thoi
Bell, m văn phòng chuyn mch đầu tiên ( New Haven, Connecticut) vào năm 1878.
Công ty đã điu hành mt dây đến tng nhà hoc văn phòng ca khách hàng. Để thc
hin cuc gi, khách hàng s quay đin thoi để phát ra tiếng chuông trong văn phòng
công ty đin thoi để thu hút s chú ý ca mt nhà điu hành, người sau đó s kết ni
th công người gi vi callee bng cách s dng cáp nhy. hình ca mt văn phòng
chuyn mch đơn được minh ha trong Hình 2-8 (b).
Ngay sau đó, các văn phòng chuyn mch ca H thng Bell đã mc lên khp nơi và
mi người mun thc hin các cuc gi đường dài gia các thành ph, vì vy h thng
-41-
lOMoARcPSD| 46884348
Bell bt đầu kết ni các văn phòng chuyn mch. Vn đề kết ni mi văn phòng
chuyn mch vi mi văn phòng chuyn mch khác bng mt si dây gia chúng nhanh
chóng tr nên không th qun được, vy các văn phòng chuyn mch cp hai đã
được phát minh. Sau mt thi gian, nhiu văn phòng cp hai là cn thiết, như được minh
ha trong Hình 2-8 (c). Cui cùng, h thng phân cp đã tăng lên năm cp.
Đến năm 1890, ba b phn chính ca h thng đin thoi đã được đưa ra: văn
phòng chuyn mch, dây ni gia khách hàng văn phòng chuyn mch (bng cách
bây gi cp cân bng, cách đin, xon thay y m vi tr li trái đất) và dài kết
ni gia các văn phòng chuyn mch.
Trước khi AT&T chia tay năm 1984, h thng đin thoi được t chc theo h thng
phân cp rt đa dng, dư tha. Mô t sau đây rt đơn gin nhưng vn mang li hương v
thiết yếu. Mi đin thoi hai dây đồng đi ra t đi thng đến văn phòng cui gn nht
ca công ty đin thoi (còn gi là văn phòng trung tâm địa phương). Khong cách thường là
1 đến 10 km, thành ph ngn hơn nông thôn. Ch riêng Hoa K khong 22.000 văn
phòng cui. Các kết ni hai dây gia đin thoi ca mi thuê bao văn phòng cui được
gi giao dch địa phương. Nếu các vòng địa phương trên thế gii được kéo dài tđầu
đến cui, chúng s kéo dài ti mt trăng và quay li 1000 ln.
Đã lúc, 80 phn trăm giá tr vn ca AT&T đồng trong các vòng địa phương.
AT&T sau đó, trên thc tế, mđồng ln nht thế gii. May mn thay, thc tế này đã
không được biết đến rng rãi trong cng đồng đầu tư. Nếu được biết, mt s người đột kích
ca công ty thđã mua AT&T, chm dt tt c các dch vđin thoi Hoa K, tt
c dây và bán dây cho mt nhà tinh chế đồng để được hoàn vn nhanh chóng.
Nếu mt thuê bao được gn vào mt văn phòng cui c th gi mt thuê bao khác
được gn vào cùng mt văn phòng cui, cơ chế chuyn mch trong văn phòng s thiết
lp kết ni đin trc tiếp gia hai vòng cc b. Kết ni này vn còn nguyên trong sut
thi gian ca cuc gi.
Nếu đin thoi được gi được gn vào mt văn phòng cui khác, mt quy trình
khác phi được s dng. Mi văn phòng cui mt s đường dây gi đến mt hoc
nhiu trung tâm chuyn mch gn đó, được gi văn phòng thu p(hoc nếu chúng
trong cùng mt khu vc địa phương, văn phòng song song). Nhng dòng này được gi
thân kết ni thu phí. Nếu c hai văn phòng cui ca người gi callee đều mt
trm thu phí kết ni vi cùng mt văn phòng thu phí (có th xy ra nếu h gn nhau),
kết ni thđược thiết lp trong văn phòng thu phí. Mt mng đin thoi ch bao gm
đin thoi (các chm nh), văn phòng cui (các chm ln) văn phòng thu phí (các ô
vuông) được hin th trong Hình 2-8 (c).
Nếu người gi callee không có văn phòng thu phí chung, đường dn s phi được
thiết lp đâu đó cao hơn trong h thng phân cp. Các văn phòng chính, b phn khu
vc to thành mt mng lưới mà các văn phòng thu phí được kết ni. Các trao đổi thu phí,
-42-
lOMoARcPSD| 46884348
chính, mt ct khu vc giao tiếp vi nhau thông qua các đường trc xen k băng
thông cao (còn được gi các đường trc xen k). S lượng các loi trung tâm chuyn
mch khác nhau cu trúc liên kết ca chúng (ví d: hai văn phòng th kết ni
trc tiếp hoc chúng phi đi qua mt văn phòng khu vc?) Thay đổi tùy theo quc gia
tùy thuc vào mt độ đin thoi ca quc gia. Hình 2-9 cho thy cách kết ni khong
cách trung bình có thđược định tuyến.
Hình 2. 9 Mt tuyến đưng đin hình cho mt cuc gi khong cách trung
bình.
Trước đây, vic truyn ti trên toàn h thng đin thoi tương t, vi tín hiu
thoi thc tế được truyn dưới dng đin áp t ngun đến đích. Vi s ra đời ca cáp
quang, thiết bđin t k thut s máy tính, tt c các thân công tc hin k
thut s, để li vòng lp cc b là phn cui cùng ca công ngh analog trong h thng.
Truyn k thut sđược ưa thích không cn thiết phi tái to chính xác mt dng
sóng tương t sau khi đã đi qua nhiu b khuếch đại trong mt cuc gi dài. th
phân bit chính xác 0 vi 1 là đủ. Đặc tính này làm cho truyn dn k thut s đáng tin
cy hơn so vi analog. Nó cũng rẻ hơn và d dàng hơn để duy trì.
Tóm li, h thng đin thoi bao gm ba thành phn chính:
- Các vòng lp cc b (cp xon tương tự đi vào nhà và doanh nghip).
- Trunks (si quang k thut s kết ni các văn phòng chuyn mch).
- Chuyn văn phòng (nơi các cuc gi được chuyn t mt thân cây khác).
Hệ thống truyền dẫn trong mạng điện thoại
Là môi trường truyn dn tín hiu trong mạng điện thoại đảm bảo độ suy hao
cho phép và tha mãn các yêu cu v:
- Dung lượng thuê bao và tốc độ phát trin thuê bao
+ Điều kiện địa lý, khí hu thi tiết
+ Các yếu t v quy hoạch đô thị
+ Thun tin cho bảo dưỡng, sa cha
+ Tiết kim chi phí
- Tùy theo số lượng thuê bao hay tốc độ phát trin thuê bao chia thành:
+ Mạng điện thoi không phân vùng
+ Mạng điện thoi phân vùng
- 43 -
by dung dang (dangtrungdung170120@gmail.com)
lOMoARcPSD| 46884348
2.3.2. Modem
bđiều chế giải điều chế để biến đổi các tín hiu s thành tín hiệu tương tự
ngược li trên mng thai.
Sơ đồ đơn giản truyn tin gia A và B:
DTE A DCE DCE DTE B
Modem
Mạng điện thoi công
Modem
cng
Hình 2. 10 Bộ điều chế
Tín hiu s t máy tính đến Modem, được Modem biến đổi thành tín hiệu
tương tự để thđi qua mng thoi. Tín hiệu này đến Modem điểm B được biến
đổi ngược li thành tín hiu số đưa vào máy tính ở B.
Các k thuật điều chế cơ bản:
Điều chế biến đổi biên độ (Amplitude Modulation)
Điều chế tần số (Frequency Modulation)
Điều chế Pha (Phase Modulation)
Các phương thức truyền giữa hai điểm có thể là:
- Đơn công (Simplex):
Ch cho phép truyn một hướng.
- Bán song công (Haft - duplex):
Có th truyền theo hai hướng nhưng mỗi thi điểm ch truyn một hướng.
- Song công (Duplex):
Có th nhn hoc phát cùng mt lúc.
Các Modem hiện đại đu có kiu hoạt động hai chế độ song công và bán song công.
2.4. Truyền tín hiệu số
Cùng vi tiến b của máy tính và điện t s, các chuyn mch trung tâm dn dn
chuyn sang dùng truyn s(Phát đi các Bit 0 1 thay thế các tín hiu liên tc). Cho
thy những ưu việt ca truyn s so vi truyn tương tự:
Độ tin cy cao vì ch nhng giá tr 0 1, giảm được li do suy gim và nhiu
trên đường dây gây ra.
Tốc độ truyền số liệu cao hơn.
Thiết bị truyền số dùng cho cả điện thoại, số liệu, âm nhạc, hình ảnh.
Giá máy tính và vi mạch rẻ, nên truyền số rẻ hơn truyền tương tự.
-44-
lOMoARcPSD| 46884348
2.4.1. Điều chế xung -PCM (Pulse Code Modulation)
Khi cuc gi qua chuyn mch s (Digital End Office), tín hiếu phát ra tín
hiu Analog. n hiệu này được s hóa End Office bi Code, to nên s 7 hay 8 bit.
Codec ngược ca Modem. Modem đổi dòng bit s thành tín hiệu Analog được điều
chế, Codec đổi tín hiu Analog thành dòng bit s.
Nguyên lý làm việc của Codec:
K thuật này được gi PMC (Pulse Code Modulation) Codec làm 8000
mu/sec ng vi dải băng 4Khz.
Phương pháp đang được dùng rng ri TRIBUNAL DESCONOMIE1 carrier
ca Bell System. T1 Carrier th qun 24 kênh thoi. Các n hiệu tương tự được
ly mu qua Codec đầu ra là Digital Output.
Tốc độ truyn 1,554 Mbps, Bell system thêm các chun T2, T3, T4 6.312,
44.763, 565.148 Mbps.
Nguyên lý điều chế tín hiu:
Áp dụng định Nyquist cho vic biến đổi tín hiu Analog Digital, tn s trích
mu ch cn gấp đôi tấn s ca tín hiệu tương tự thì đã khôi phục được tín hiệu tương
tự (Analog), (Gi s kênh tiếng nói di tng 4 Khz thì tn s ly mu là 8 Khz).
Hãng Bell đưa ra đường truyn 24 kênh tiếng nói (T1) mi tín hiệu được mã hóa 8 bits.
Chun T2 = 4.T1 = 96 kênh tiếng nói - tốc độ 6.312 Mbít/s.
T3 = 7.T2 = 672 kênh tiếng nói - tốc độ 44.736 Mbít/s
T4 = 6.T3 = 4032 kênh tiếng nói - tốc độ 274.176 Mbít/s.
2.4.2. Chuẩn X 21
Đây chuẩn khuyến ngh loại X21 đặc t một đầu ni 15 chân vi các mạch
được ch ra trong bng. Giống như RS-232-C R-449, nó mt mch truyn theo c
hai chiu (T R). Tuy vy các mạch đó đây thể cung cp c d liệu người s
dng ln thông tin điều khin còn thêm hai mạch khác (C I) tương ng cho
mi chiu dành cho thông tin điều khin và trng thái. Chúng không mang các d liu s
th trng thái ON hoc OFF. X-21 được định nghĩa chỉ cho chế độ truyền đồng
b nên có mt mạch đồng b bít.
X-21 chp nhn các chế độ truyn cân bng không cân bằng như trong RS-
422-A và RS-423-A, do vy có cùng gii hn tốc độ/khong cách.
Trong nhiều trường hp ch có chế độ cân bằng được s dung trên tt c các mch.
Hu hết các th tục định nghĩa cho các mạch X-21 được thc hin qua mt mng chuyn
-45-
lOMoARcPSD| 46884348
mch kênh. X-21 th hin tính mm do, hiu quả hơn so với RS-232-C và RS-449. Vic
s dng các chui tđiều khin to ra mt tp không gii hn các khnăng tùy
chọn dành cho các yêu cu công ngh mi.
TÓM TẮT NỘI DUNG CỐT LÕI.
- Vai trò chức năng tầng vật lý.
- Môi trường truyền thông.
- Truyền tin tương tự.
- Truyền tín hiệu số.
BÀI TẬP ỨNG DỤNG, LIÊN HỆ THỰC TẾ.
Câu 1.
Cáp xo
ắn đôi UTP s d
ụng đầ
u n
i gì?
A. RJ11 B.RJ45 C. BNC D. Tt c
ả đều đúng
Câu 2. Độ dài t
ối đa cho phép khi sử
d
ng dây cáp m
ng UTP là bao nhiêu mét
A.100 B. 185 C. 200 D. 500
Câu 3. Độ dài t
ối đa cho phép khi sử
d
ụng dây cáp đồng tr
c m
ng là bao nhiêu
mét
A. 100 B.185
C. 200 D. 500
Câu 4. Độ
i t
ối đa cho phép khi sử
d
ụngy cáp đ
ng tr
c d
y là bao nhiêu mét
A. 100 B.185
C. 200 D.500
Câu 5. Phương tiệ
n v
t lý nào cho t
l li ít nh
t khi truy
n thông tin
A.
Cáp đồng tr
c.
B. Cáp xo
ắn đôi UTP
C.Cáp quang
D. Truy
n d
n không dây (Wireless, Microware).
| 1/13

Preview text:


CHƯƠNG 2. TẦNG VẬT LÝ Mục đích:
Tng vt lý cung cấp các phương tiện điện, cơ, chức năng thủ tục để kích hot,
duy trì và hy b kiu kết Vt lý gia các h thống. Phương tiện điện liên quan đến s
biu din các bít (mc th hin) và tốc độ truyền các bít, đặc tính cơ liên quan đến các
tính cht Vt lý ca giao din vi một đường truyền (kích thước, cu hình). Thuc tính
chức năng ch ra các chức năng được thc hin bi các phn t của giao điện Vt lý,
gia mt h thống đường truyn còn th tục liên quan đến giao thức điều khin vic
truyn các xâu bít qua đường truyn Vt lý.
2.1. Vai trò chức năng tầng vật lý
Tng vt lý là tng thp nht trong mô hình 7 lp OSI. Các thc th tng giao tiếp
vi nhau qua mt đường truyn vt lý. Tng vt lý xác định các chc năng, th tc về điện,
cơ, quang để kích hot, duy trì và gii phóng các kết ni vt lý gia các h thng mng.
Cung cp các chế về điện, hàm, th tc ... nhm thc hin vic kết ni các phn t
ca mng thành mt h thng bng các phương pháp vt lý. Đảm bo cho các yêu cu v
chuyn mch hoạt động nhm to ra các đường truyn thc cho các chui bit thông tin.
Hình 2. 1 Môi trường thc ca tng vt lý
Trong hình trên, A và B là hai h thng mở được ni vi nhau bng một đoạn cáp
đồng trc và một đoạn cáp quang. Modem C để chuyển đổi tín hiu t tín hiu s sang tín
hiệu tương tự để truyền trên cáp đồng, và modem D li chuyển đổi tín hiu t tín hiu
tương tự sang tín hiu s. Transducer E chuyển đổi từ xung điện thành xung ánh sáng để
chuyn qua các quang. Cui cùng Transducer F chuyển đổi thành xung điện để đi vào B.
Các chun trong tng vt lý là các chun xác định giao din người s dng và
môi trường mng. Các giao thc lp vt lý có hai loi truyn d b (Asynchronous) và
truyn đồng b (Synchronous).
* Các chuẩn cho giao diện vật lý
Trước khi vào phn này hãy làm quen vi hai thut ng mới, đó là thiết b cui
dliu (Data Terminal Equipment DTE) và thiết b cui kênh d liu (Data Circuit
Terminal Equipment DCE).
DTE là mt thut ngữ chung để ch các máy của người s dng cui (end-user),
có th là máy tính hoc mt trm cui (terrminal). Tt c các ng dng của người dùng
đề
u nm DTE. Mục đích của vic ni mạng chính là để ni các DTE li với nhau để
chia sẻ tài nguyên, lưu trữ thông tin chung và trao đổi d liu. -34- lOMoAR cPSD| 46884348
DCE là thut ng chung ch các thiết b làm nhim v kết ni các DTE với đường
truyn. Nó có th là mt Modem, Transducer, Multiplexing. DCE có thể được cài đặt
ngay bên trong DTE hoặc đứng riêng như một thiết bị độc lp. Chức năng chủ yếu ca
nó là chuyển đổi tín hiu biu din d liu của người dùng thành tín hiu chp nhận
đượ
c bi đường truyền và ngược li.
Trong hình 2.1 trên, các h thng m A, B chính là các DTE, còn các Modem C,
D và Tranducer E, F đóng vai trò là các DCE.
Đa số các trường hp kết ni mng máy tính s dng cùng mt kiu giao din
vt lý để thun tin cho vic truyn thông trc tiếp gia các sn phm khác loi, khi
phi thc hin vic chuyển đổi rc rối. Các đặc t v hoạt động ca các DTE và DCE
được đưa ra
bi nhiu t chc chuẩn hóa như CCITT, EIA và IEEE. ISO cũng đã
công bố các đặ
c t v các đầu nối cơ học kết ni gia các DCE và DTE.
Vic truyn d liu ch yếu được thc hin thông qua mạng điện thoi, bi thế
các t chức trên đã đưa ra nhiu khuyến ngh v vấn đề này. Các khuyến ngh loi V và
loi X ca CCITT là mt ví dụ điển hình. Chúng là các đặc tả ở lp vật lý được s
dng ph biến nht trên thế giới, đặc bit là Tây Âu. Bên cạnh đó các chuẩn thuc h
RS- (nay đã đổi thành EIA-) của EIA cũng đã được s dng rt ph biến, đặc bit là
Bc Mỹ. Dưới đây là mt s chun thông dng nht. - V24/RS-232-C:
Là hai h chuẩn tương ứng ca CCITT và EIA nhằm định nghĩa giao diện vt lý
gia DTE và DCE (gia máy tính và Modem chng hn). Về phương diện cơ, các sản
phm này s dụng các đầu ni 25 chân (25- pin connector). Về điện, các chuẩn này quy
đị
nh các tín hiu s nhị phân 0 và 1 tương ứng vi các thế hiu nhỏ hơn -3V và lớn hơn
+3V. Tố
c độ tín hiu không vượt quá 20 Kbps vi khong cách tối đa là 15m.
Trong trường hợp đặc bit, khi khong cách gia các thiết b quá gần đến mc
cho phép hai DTE có th truyn trc tiếp tín hiu với nhau, lúc đó các mạch RS-232-C
vn có thể được dùng nhưng không cần có mt DCE na. Từ năm 1987, RS-232-C đã
đượ
c sa đổi và đặt tên li là EIA-232-D. - RS-449/422-A/423-A:
Nhược điểm chính ca V24/RS-232-C là s hn chế v tốc đội và khoảng cách.
Để ci thin yếu điểm đó, EIA đã đưa ra một tp các chun mới để thay thế, đó là RS-
449, RS-422-A và RS-423-A. Mc dù chun RS-232-C vẫn được s dng nhiu nht
cho giao din DET/DCE, nhưng các chuẩn mới nói trên cũng đang ngày càng được
s dng nhiều hơn. RS-449 định nghĩa các đặc trưng cơ, chức năng, còn RS-422-A và
RS-4232-A định nghĩa các đặc trưng về điện ca chun mi.
RS-449 tương tự như RS-232-C và có th liên tác vi chuẩn cũ. Về phương diện
chức năng, RS-449 gi li toàn b các mch ca RS-232-C (tr mch AA), và thêm vào -35- lOMoAR cPSD| 46884348
10 mch mới, trong đó có các mạch quan trng là: IS, NS, SF, LL, RL, TM. Về phương
diện cơ, RS-449 dùng đầu ni 37-chân cho giao diện cơ bản và dùng một đầu ni 9 chân
riêng bit cho kênh ph. Song trong nhiều trường hp, ch có mt số chân được s dng.
Về phương diện th tc, RS-449 tương tự như RS-232-C. Mi mch có chức
năng riêng và vic truyn tin da trên các cặp “tác động-phn ứng”. Ví dụ DTE thc
hin Request to Send thì sau đó nó sẽ đợi DCE tr li vi Clear to Send.
Ci tiến ch yếu ca RS-449 so vi RS-232-C là ở các đặc trưng về điện, và các
chun RS-422-A, RS-423-A định nghĩa các đặc trưng đó. Trog khi RS-232-C được thiết
kế ở thời đại ca các linh kiện điện t ri rc thì các chuẩn mơi đã được tiếp nhận các ưu
vit ca công ngh mc t hp (IC). RS-423-A s dụng phương thức truyn thông không
cân bằng, đạt tốc độ 3Kbps khong cách 1000m và 300 Kbps khong cách 10m.
Trong khi đó, RS-422-A s dụng phương thức truyn thông cân bằng, đạt tốc
độ 100Kbps khong cách 1200m và ti 10 Mbps khong cách 12m.
Ngoài các chun trên EIA còn phát trin các chuẩn khác như EIA-530 để thay
thế cho EIA-232 trong trường hợp các giao đòi hỏi tốc độ cao hơn 20Kbps, hay EIA-
366 định nghĩa giao diện cho các thiết b tự động, mt modem và mt DTE.
2.2. Môi trường truyền thông
2.2.1. Kênh truyền hữu tuyến
Cáp thuc loi kênh truyn hu tuyến được s dụng để ni máy tính và các thành
phn mng li vi nhau. Hin nay có 3 loại cáp được s dng ph biến là: Cáp xoắn đôi
(twisted pair), cáp đồ
ng trc (coax) và cáp quang (fiber optic). Vic chn la loi cáp
s dng cho mng tùy thuc vào nhiu yếu tố như: giá thành, khoảng cách, số lượng
máy tính, tốc độ yêu cầu, băng thông.
- Cáp xoắn đôi (Twisted Pair)
Cáp xoắn đôi có hai loại: Có v bc (Shielded Twisted Pair - STP) và không có
v bc (Unshielded Twisted Pair - UTP). Cáp xoắn đôi có vỏ bc s dng mt v bọc
đặ
c bit qun xung quanh dây dn có tác dng chng nhiu. Cáp xoắn đôi trở thành loi
cáp mng được s dng nhiu nht hin nay.
Hình 2. 2 Cáp xoắn đôi
Nó h tr hu hết các khong tốc độ và các cu hình mạng khác nhau và được
h tr bi hu hết các nhà sn xut thiết b mng. -36- lOMoAR cPSD| 46884348
Các đặc tính cáp xoắn đôi:
Được s dng trong mng token ring (cáp loi 4 tốc độ 16MBps), chun mng
Ethernet 10BaseT (Tốc độ 10MBps), hay chun mng 100BaseT (tốc độ 100Mbps)
Giá cả chp nhận được.
UTP thường được s dng bên trong các tòa nhà vì nó ít có khả năng chống
nhiu hơn so với STP.
Cáp loại 2 có tốc độ đạt đến 1Mbps (cáp điện thoi).
Cáp loại 3 có tốc độ đạt đến 10Mbps (Dùng trong mng Ethernet 10BaseT)
Cáp loại 5 có tốc độ đạt đến 100MBps (dùng trong mng 10BaseT và 100BaseT)
Cáp loại 5E và loi 6 có tốc độ đạt đến 1000 MBps (dùng trong mng 1000 BaseT)
- Cáp đồng trục (Coaxial Cable).
Cáp đồng trc là loại cáp được chn la cho các mng nhỏ ít người dùng, giá thành
thp. Có cáp đồng trc gầy (thin coaxial cable) và cáp đồng trc béo (thick coaxial cable).
Hình 2. 3 Cáp đồng trc
Cáp đồng trc gy, ký hiu RG-58AU, được dùng trong chun mng Ethernet 10Base2.
Cáp đồng trc béo, ký hiu RG-11, được dùng trong chun mng
10Base5 - Cáp quang (Fiber Optic)
Cáp quang truyn tải các sóng điện từ dưới dng ánh sáng. Thc tế, s xut hin ca
một sóng ánh sáng tương ứng với bit “1” và s mất ánh sáng tương ứng vi bit “0”. Các
tín hiệu điện tử được chuyn sang tín hiu ánh sáng bi bộ phát, sau đó các tín hiệu ánh
sáng sẽ được chuyển thành các sung điện t bi b nhn. Ngun phát quang có th là các
đèn LED (Light Emitting Diode) cổ điển, hay các diod laser. B dò ánh sáng có th là các
tế bào quang điện truyn thng hay các tế bào quang điện dng khi. a. Cáp Single mode b. Cáp Multi mode
Hình 2. 4 Cu trúc cáp quang -37- lOMoAR cPSD| 46884348
2.2.2 Kênh truyền vô tuyến
Kênh truyn vô tuyến thì tht s tin li, đặc bit những địa hình mà kênh
truyn hu tuyến không th thc hiện được hoc phi tn nhiu chi phí. Kênh truyn vô
tuyến truyn ti thông tin tốc độ ánh sáng. Gi:
ƒ c là tốc độ ánh sáng,
ƒ f là tn s ca tín hiu sóng
ƒ λ là độ dài sóng.
Hình 2.5. Phân bổ sóng điện t
Hình 2. 5 Kênh truyn
Tín hiệu có độ dài sóng càng ln thì khong cách truyn càng xa mà không b suy
giảm, ngược li nhng tín hiu có tn số càng cao thì có độ phát tán càng thp.
2.2.3 Một số thiết bị cơ bản của lớp vật lý
* Bộ lặp – Repeater.
Repeater là loi thiết b phn cứng đơn giản nht trong các thiết b liên kết mng,
nó được hoạt động trong lp vt lý ca mô hình h thng mở OSI. Repeater dùng để
ni 2 mng ging nhau hoc các phn mt mng cùng có mt nghi thc và mt cu hình.
Khi Repeater nhận được mt tín hiu t mt phía ca mng thì nó s phát tiếp vào phía
kia ca mng. -38- lOMoAR cPSD| 46884348
Hình 2. 6 Thiết b Repeater
Repeater không có x lý tín hiu mà nó ch loi b các tín hiu méo, nhiu,
khuếch đại tín hiệu đã bị suy hao (vì đã được phát vi khong cách xa) và khôi phc li
tín hiu ban đầu. Vic s dụng Repeater đã làm tăng thêm chiều dài ca mng. Hin
nay có hai loi Repeater đang được s dụng là Repeater điện và Repeater điện quang.
Repeater điện ni với đường dây điện c hai phía ca nó, nó nhn tín hiệu điện
t mt phía và phát li v phía kia. Khi mt mng s dụng Repeater điện để ni các
phn ca mng li thì có thể làm tăng khoảng cách ca mạng, nhưng khoảng cách đó
luôn bị
hn chế bi mt khong cách tối đa do độ tr ca tín hiu. Ví d vi mng s
dụng cáp đồng trc 50 thì khong cách tối đa là 2.8 km, khoảng cách đó không thể
kéo thêm cho dù s dng thêm Repeater.
Repeater điện quang liên kết vi một đầu cáp quang và một đầu là cáp điện, nó
chuyn mt tín hiệu điện từ cáp điện ra tín hiệu quang để phát trên cáp quang và ngược
li. Vic s dụng Repeater điện quang cũng làm tăng thêm chiều dài ca mng.
Vic s dng Repeater không thay đổi ni dung các tín hiện đi qua nên nó chỉ
được dùng để ni hai mng có cùng kiểu (như hai mạng Ethernet hay hai mng Token
ring) nhưng không thể ni hai mng có giao thc truyền thông khác nhau (như một
mng Ethernet và mt mng Token ring). Thêm na Repeater không làm thay đổi khối
lượ
ng chuyn vn trên mng nên vic s dng không tính toán nó trên mng ln s hn
chế hiu năng của mạng. Khi lưa chọn s dng Repeater cn chú ý la chn loi có tốc
độ
chuyn vn phù hp vi tốc độ ca mng.
* Bộ tập trung – Hub.
Hub được coi là Repeater có nhiu cng. Mt Hub có từ 4 đến 24 cng và có th nhiều hơn.
Khi cu hình mạng hình sao (Topo Star) thì Hub đóng vai trò là trung tâm của mng.
Vi một Hub, thông tin đưa vào từ mt cng và sẽ được đưa đến tt c các cng khác.
Làm vic vi lp th nht ca mô hình OSI - lp vt lý -39- lOMoAR cPSD| 46884348
Hình 2. 7 B tp trung Hub
Phân biệt các Hub thành 3 loại như sau:
- Hub bị động (Passive Hub): Hub bị động không cha các linh kiện điện tử và
cũng không x lý các tín hiu d liu, nó có chức năng duy nhất là t hp các tín hiu
t mt số đoạn cáp mng. Khong cách gia mt máy tính và Hub không th lớn hơn
mộ
t na khong cách tối đa cho phép giữa 2 máy tính trên mng (ví d khong cách tối
đa cho phép giữ
a 2 máy tính ca mng là 200m thì khong cách tối đa giữa mt máy
tính và hub là 100m). Các mạng ARCnet thường dùng Hub bị động.
- Hub chủ động (Active Hub): Hub chủ động có các linh kiện điện t có th
khuyếch đại và x lý các tín hiệu điện t truyn gia các thiết b ca mng. Qúa trình
x lý tín hiu được gi là tái sinh tín hiu, nó làm cho tín hiu tr nên tốt hơn, ít nhạy
cm vi li do vy khong cách gia các thiết b có thể tăng lên. Tuy nhiên những ưu
điểm đó cũng kéo theo
giá thành ca Hub chủ động cao hơn nhiều so vi Hub bị động.
Các mng Token ring có xu hướng dùng Hub chủ động.
- Hub thông minh (Intelligent Hub): cũng là Hub chủ động nhưng có thêm các chức
năng mới so vi loại trước, nó có th có b vi x lý ca mình và b nhớ mà qua đó nó không
chỉ cho phép điều khin hoạt động thông qua các chương trình quản tr mng mà nó có th
hoạt động như bộ tìm đường hay mt cu ni. Nó có thể cho phép tìm đường cho
gói tin rt nhanh trên các cng ca nó, thay vì phát li gói tin trên mi cng thì nó có th
chuyn mạch để phát trên mt cng có th ni ti trạm đích.
2.3 Truyền tin tương tự
2.3.1. Hệ thống điện thoại
Để truyn s liu có th dùng mạng điện thoi hoặc đường truyn riêng có tốc độ
cao. Dch v truyn s liu bằng điện thoi là mt trong nhng dch vụ đầu tiên v
truyn s liu.
Mng điện thoi có th nối đầy đủ, chuyn mch tp trung hoc phân cp 2 mc.
Khi 2 điện thoi cùng mc vào mt chuyn mạch địa phương thì chuyển mch này s ni
2 điện thoi này vi nhau. Nếu hai điện thoi ni vào hai chuyn mạch địa phương khác
nhau và hai chuyn mch này cùng ni vi mt khu vực thì hai điện thoại được ni qua - 40 - lOMoAR cPSD| 46884348
chuyn mạch địa phương và chuyển mch khu vc, nếu xa nữa thì nó được ni qua
chuyn mch trung tâm. Ph thuộc vào dung lượng cn truyn mà dùng đôi dây xoắn,
cáp đồng trc, hay cáp quang.
Khi hai máy tính thuc s hu ca cùng mt công ty hoc t chc và nm gn nhau
cn liên lc vi nhau, vic chy cáp gia chúng thường d dàng nht. Mô hình mng LAN
hot động theo cách này. Tuy nhiên, khi khong cách ln hoc có nhiu máy tính hoc dây
cáp phi đi qua đường công cng hoặc đường truyn công cng khác, chi phí chy cáp riêng
thường phc tp. Do đó, các nhà thiết kế mng phi da vào các cơ s vin thông hin có.
Các cơ s này, đặc bit là PSTN (Mng đin thoi chuyn mch công cng - Public
Switched Telephone Network), thường được thiết kế t nhiu năm trước, vi mc tiêu hoàn
toàn khác. Nhưng tình hình đang thay đổi nhanh chóng vi s ra đời ca cáp quang và công
ngh k thut s. Trong mi trường hp, h thng đin thoi được kết hp cht ch vi các
mng máy tính (din rng), đáng để dành thi gian nghiên cu v nó.
Cấu trúc hệ thống điện thoại công cộng
Ngay sau khi Alexander Graham Bell cp bng sáng chế cho đin thoi vào năm
1876 (ch vài gi trước đối th ca ông, Elisha Gray), đã có mt nhu cu rt ln cho
phát minh mi ca ông. Th trường ban đầu là để bán đin thoi, mà đi theo cp. Tùy
thuc vào khách hàng để xâu mt si dây gia h. Nếu mt ch s hu đin thoi mun
nói chuyn vi n ch s hu đin thoi khác, các dây riêng bit phi được ni vào tt c
các nhà n. Trong vòng mt năm, các thành phố được bao ph bi nhng si dây đin đi
qua nhng ngôi nhà. Rõ ràng là mô hình kết ni mi đin thoi vi mi đin thoi khác,
như trong Hình 2-8 (a), s không hot động.
Hình 2. 8 (a) Mng kết ni đầy đủ. (b) Công tc tp trung. (c) H thng phân
cp hai cp.
Vi uy tín ca mình, Bell đã nhìn thy điu này và thành lp Công ty Đin thoi
Bell, m văn phòng chuyn mch đầu tiên ( New Haven, Connecticut) vào năm 1878.
Công ty đã điu hành mt dây đến tng nhà hoc văn phòng ca khách hàng. Để thc
hin cuc gi, khách hàng s quay đin thoi để phát ra tiếng chuông trong văn phòng
công ty đin thoi để thu hút s chú ý ca mt nhà điu hành, người sau đó s kết ni
th công người gi vi callee bng cách s dng cáp nhy. Mô hình ca mt văn phòng
chuyn mch đơn được minh ha trong Hình 2-8 (b).
Ngay sau đó, các văn phòng chuyn mch ca H thng Bell đã mc lên khp nơi và
mi người mun thc hin các cuc gi đường dài gia các thành ph, vì vy h thng -41- lOMoAR cPSD| 46884348
Bell bt đầu kết ni các văn phòng chuyn mch. Vn đề là kết ni mi văn phòng
chuyn mch vi mi văn phòng chuyn mch khác bng mt si dây gia chúng nhanh
chóng tr nên không th qun lý được, vì vy các văn phòng chuyn mch cp hai đã
đượ
c phát minh. Sau mt thi gian, nhiu văn phòng cp hai là cn thiết, như được minh
ha trong Hình 2-8 (c). Cui cùng, h thng phân cp đã tăng lên năm cp.
Đến năm 1890, ba b phn chính ca h thng đin thoi đã được đưa ra: văn
phòng chuyn mch, dây ni gia khách hàng và văn phòng chuyn mch (bng cách
bây gi là cp cân bng, cách đin, xon thay vì dây m vi tr li trái đất) và dài kết
ni gia các văn phòng chuyn mch.
Trước khi AT&T chia tay năm 1984, h thng đin thoi được t chc theo h thng
phân cp rt đa dng, dư tha. Mô t sau đây rt đơn gin nhưng vn mang li hương v
thiết yếu. Mi đin thoi có hai dây đồng đi ra tđi thng đến văn phòng cui gn nht
ca công ty đin thoi (còn gi là văn phòng trung tâm địa phương). Khong cách thường là
1 đến 10 km, thành ph ngn hơn nông thôn. Ch riêng Hoa K có khong 22.000 văn
phòng cui. Các kết ni hai dây gia đin thoi ca mi thuê bao và văn phòng cui được
gi là giao dch địa phương. Nếu các vòng địa phương trên thế gii được kéo dài từ đầu
đến cui, chúng s kéo dài ti mt trăng và quay li 1000 ln.
Đã có lúc, 80 phn trăm giá tr vn ca AT&T là đồng trong các vòng địa phương.
AT&T sau đó, trên thc tế, là mỏ đồng ln nht thế gii. May mn thay, thc tế này đã
không được biết đến rng rãi trong cng đồng đầu tư. Nếu được biết, mt s người đột kích
ca công ty có thể đã mua AT&T, chm dt tt c các dch vụ đin thoi Hoa K, xé tt
c dây và bán dây cho mt nhà tinh chế đồng để được hoàn vn nhanh chóng.
Nếu mt thuê bao được gn vào mt văn phòng cui c th gi mt thuê bao khác
được gn vào cùng mt văn phòng cui, cơ chế chuyn mch trong văn phòng s thiết
lp kết ni đin trc tiếp gia hai vòng cc b. Kết ni này vn còn nguyên trong sut
thi gian ca cuc gi.
Nếu đin thoi được gi được gn vào mt văn phòng cui khác, mt quy trình
khác phi được s dng. Mi văn phòng cui có mt số đường dây gi đến mt hoc
nhiu trung tâm chuyn mch gn đó, được gi là văn phòng thu phí (hoc nếu chúng
trong cùng mt khu vc địa phương, văn phòng song song). Nhng dòng này được gi
là thân kết ni thu phí. Nếu c hai văn phòng cui ca người gi và callee đều có mt
trm thu phí kết ni vi cùng mt văn phòng thu phí (có th xy ra nếu họ ở gn nhau),
kết ni có thể được thiết lp trong văn phòng thu phí. Mt mng đin thoi ch bao gm
đin thoi (các chm nh), văn phòng cui (các chm ln) và văn phòng thu phí (các ô
vuông) được hin th trong Hình 2-8 (c).
Nếu người gi và callee không có văn phòng thu phí chung, đường dn s phi được
thiết lp ở đâu đó cao hơn trong h thng phân cp. Các văn phòng chính, b phn và khu
vc to thành mt mng lưới mà các văn phòng thu phí được kết ni. Các trao đổi thu phí, -42- lOMoAR cPSD| 46884348
chính, mt ct và khu vc giao tiếp vi nhau thông qua các đường trc xen k băng
thông cao (còn được gi là các đường trc xen k). S lượng các loi trung tâm chuyn
mch khác nhau và cu trúc liên kết ca chúng (ví d: hai văn phòng có th có kết ni
trc tiếp hoc chúng phi đi qua mt văn phòng khu vc?) Thay đổi tùy theo quc gia
tùy thuc vào mt độ đin thoi ca quc gia. Hình 2-9 cho thy cách kết ni khong
cách trung bình có thể được định tuyến.
Hình 2. 9 Mt tuyến đường đin hình cho mt cuc gi khong cách trung bình.
Trước đây, vic truyn ti trên toàn h thng đin thoi là tương t, vi tín hiu
thoi thc tế được truyn dưới dng đin áp t ngun đến đích. Vi s ra đời ca cáp
quang, thiết bị đin t k thut s và máy tính, tt c các thân và công tc hin là k
thut s, để li vòng lp cc b là phn cui cùng ca công ngh analog trong h thng.
Truyn k thut số được ưa thích vì không cn thiết phi tái to chính xác mt dng
sóng tương t sau khi nó đã đi qua nhiu b khuếch đại trong mt cuc gi dài. Có th
phân bit chính xác 0 vi 1 là đủ. Đặc tính này làm cho truyn dn k thut số đáng tin
cy hơn so vi analog. Nó cũng rẻ hơn và d dàng hơn để duy trì.
Tóm li, h thng đin thoi bao gm ba thành phn chính:
- Các vòng lp cc b (cp xon tương tự đi vào nhà và doanh nghip).
- Trunks (si quang k thut s kết ni các văn phòng chuyn mch).
- Chuyn văn phòng (nơi các cuc gi được chuyn t mt thân cây khác).
Hệ thống truyền dẫn trong mạng điện thoại
Là môi trường truyn dn tín hiu trong mạng điện thoại đảm bảo độ suy hao
cho phép và tha mãn các yêu cu v:
- Dung lượng thuê bao và tốc độ phát trin thuê bao
+ Điều kiện địa lý, khí hu thi tiết
+ Các yếu t v quy hoạch đô thị
+ Thun tin cho bảo dưỡng, sa cha
+ Tiết kim chi phí
- Tùy theo số lượng thuê bao hay tốc độ phát trin thuê bao chia thành:
+ Mạng điện thoi không phân vùng
+ Mạng điện thoi phân vùng - 43 -
by dung dang (dangtrungdung170120@gmail.com) lOMoAR cPSD| 46884348 2.3.2. Modem
Là bộ điều chế và giải điều chế để biến đổi các tín hiu s thành tín hiệu tương tự và
ngược li trên mng thai.
Sơ đồ đơn giản truyn tin gia A và B: DTE A DCE DCE DTE B Modem
Mạng điện thoi công Modem cng
Hình 2. 10 Bộ điều chế
Tín hiu s từ máy tính đến Modem, được Modem biến đổi thành tín hiệu
tương tự để có thể đi qua mạng thoi. Tín hiệu này đến Modem ở điểm B được biến
đổi ngượ
c li thành tín hiu số đưa vào máy tính ở B.
Các k thuật điều chế cơ bản:
Điều chế biến đổi biên độ (Amplitude Modulation)
Điều chế tần số (Frequency Modulation)
Điều chế Pha (Phase Modulation)
Các phương thức truyền giữa hai điểm có thể là:
- Đơn công (Simplex):
Ch cho phép truyn một hướng.
- Bán song công (Haft - duplex):
Có th truyền theo hai hướng nhưng mỗi thời điểm ch truyn một hướng. - Song công (Duplex):
Có th nhn hoc phát cùng mt lúc.
Các Modem hiện đại đều có kiu hoạt động hai chế độ song công và bán song công.
2.4. Truyền tín hiệu số
Cùng vi tiến b của máy tính và điện t s, các chuyn mch trung tâm dn dn
chuyn sang dùng truyn số (Phát đi các Bit 0 và 1 thay thế các tín hiu liên tc). Cho
thy những ưu việt ca truyn s so vi truyền tương tự:
Độ tin cy cao vì ch có nhng giá tr 0 và 1, giảm được li do suy gim và nhiu
trên đường dây gây ra.
Tốc độ truyền số liệu cao hơn.
Thiết bị truyền số dùng cho cả điện thoại, số liệu, âm nhạc, hình ảnh.
Giá máy tính và vi mạch rẻ, nên truyền số rẻ hơn truyền tương tự. -44- lOMoAR cPSD| 46884348
2.4.1. Điều chế xung mã -PCM (Pulse Code Modulation)
Khi có cuc gi qua chuyn mch s (Digital End Office), tín hiếu phát ra là tín
hiu Analog. Tín hiệu này được s hóa End Office bi Code, to nên s 7 hay 8 bit.
Codec là ngược ca Modem. Modem đổi dòng bit s thành tín hiệu Analog được điều
chế, Codec đổi tín hiu Analog thành dòng bit s.
Nguyên lý làm việc của Codec:
K thuật này được gi là PMC (Pulse Code Modulation) Codec làm 8000
mu/sec ng vi dải băng 4Khz.
Phương pháp đang được dùng rng ri là TRIBUNAL DESCONOMIE1 carrier
ca Bell System. T1 Carrier có th qun lý 24 kênh thoi. Các tín hiệu tương tự được
ly mu qua Codec đầu ra là Digital Output.
Tốc độ truyn là 1,554 Mbps, Bell system có thêm các chun T2, T3, T4 6.312, 44.763, 565.148 Mbps.
Nguyên lý điều chế tín hiu:
Áp dụng định lý Nyquist cho vic biến đổi tín hiu Analog và Digital, tn s trích
mu ch cn gấp đôi tấn s ca tín hiệu tương tự thì đã khôi phục được tín hiệu tương
tự
(Analog), (Gi s kênh tiếng nói di tng 4 Khz thì tn s ly mu là 8 Khz).
Hãng Bell đưa ra đường truyn 24 kênh tiếng nói (T1) mi tín hiệu được mã hóa 8 bits.
Chun T2 = 4.T1 = 96 kênh tiếng nói - tốc độ 6.312 Mbít/s.
T3 = 7.T2 = 672 kênh tiếng nói - tốc độ 44.736 Mbít/s
T4 = 6.T3 = 4032 kênh tiếng nói - tốc độ 274.176 Mbít/s.
2.4.2. Chuẩn X 21
Đây là chuẩn khuyến ngh loại X21 đặc t một đầu ni 15 chân vi các mạch
được ch ra trong bng. Giống như RS-232-C và R-449, nó có mt mch truyn theo c
hai chiu (T và R). Tuy vy các mạch đó ở đây có thể cung cp c d liệu người s
dng ln thông tin điều khin và còn có thêm hai mạch khác (C và I) tương ứng cho
mi chiu dành cho thông tin điều khin và trng thái. Chúng không mang các d liu s
mà có th trng thái ON hoc OFF. X-21 được định nghĩa chỉ cho chế độ truyền đồng
b nên có mt mạch đồng b bít.
X-21 chp nhn các chế độ truyn cân bng và không cân bằng như trong RS-
422-A và RS-423-A, do vy có cùng gii hn tốc độ/khong cách.
Trong nhiều trường hp ch có chế độ cân bằng được s dung trên tt c các mch.
Hu hết các th tục định nghĩa cho các mạch X-21 được thc hin qua mt mng chuyn -45- lOMoAR cPSD| 46884348
mch kênh. X-21 th hin tính mm do, hiu quả hơn so với RS-232-C và RS-449. Vic
s dng các chui ký tự điều khin to ra mt tp không gii hn các khả năng tùy
chọ
n dành cho các yêu cu công ngh mi.
TÓM TẮT NỘI DUNG CỐT LÕI.
- Vai trò chức năng tầng vật lý.
- Môi trường truyền thông.
- Truyền tin tương tự.
- Truyền tín hiệu số.
BÀI TẬP ỨNG DỤNG, LIÊN HỆ THỰC TẾ.
Câu 1. Cáp xoắn đôi UTP s dụng đầu ni gì? A. RJ11 B.RJ45 C. BNC
D. Tt cả đều đúng
Câu 2. Độ dài tối đa cho phép khi sử dng dây cáp mng UTP là bao nhiêu mét A.100 B. 185 C. 200 D. 500
Câu 3. Độ dài tối đa cho phép khi sử dụng dây cáp đồng trc mng là bao nhiêu mét A. 100 B.185 C. 200 D. 500
Câu 4. Độ dài tối đa cho phép khi sử dụng dây cáp đồng trc dy là bao nhiêu mét A. 100 B.185 C. 200 D.500
Câu 5. Phương tiện vt lý nào cho t l li ít nht khi truyn thông tin
A. Cáp đồng trc.
B. Cáp xoắn đôi UTP C.Cáp quang
D. Truyn dn không dây (Wireless, Microware).