Môi trường truyền dẫn Ethernet (2.1.5 – Bài 2)

2.1.5. Môi trường truyền dẫn Ethernet

Môi trường truyền dẫn là yếu tố quyết định tốc độ, khoảng cách và độ ổn định của mạng Ethernet. Có ba loại môi trường truyền dẫn chính: cáp xoắn đôi (Twisted Pair), cáp đồng trục (Coaxial), và cáp quang (Fiber Optic). Mỗi loại có ưu nhược điểm riêng, phù hợp với từng ứng dụng cụ thể.

2.1.5.1. Cáp xoắn đôi (Twisted Pair)

a. Khái niệm

Cáp xoắn đôi là loại cáp gồm các đôi dây đồng được xoắn với nhau để giảm nhiễu điện từ và xuyên âm. Đây là loại cáp phổ biến nhất trong mạng LAN hiện nay.

b. Cấu tạo

STT Thành phần Mô tả
1 Lõi đồng Dẫn tín hiệu.
2 Lớp cách điện Bao quanh lõi đồng.
3 Đôi dây xoắn Giảm nhiễu.
4 Vỏ bọc Bảo vệ cáp.
5 Lớp chống nhiễu (Đối với STP)
c. Phân loại
STT Loại cáp Đặc điểm Ứng dụng
1 UTP (Unshielded Twisted Pair) Không có lớp chống nhiễu. Mạng văn phòng, gia đình.
2 STP (Shielded Twisted Pair) Có lớp chống nhiễu (lá nhôm hoặc lưới đồng). Môi trường nhiều nhiễu.
3 FTP (Foiled Twisted Pair) Có lớp lá nhôm chung. Môi trường nhiều nhiễu.
d. Các chuẩn cáp xoắn đôi
STT Chuẩn Tốc độ Băng tần Khoảng cách Ứng dụng
1 Cat3 10 Mbps 16 MHz 100m Mạng cũ
2 Cat5 100 Mbps 100 MHz 100m Mạng cũ
3 Cat5e 1 Gbps 100 MHz 100m Mạng văn phòng
4 Cat6 1 Gbps (10 Gbps ≤ 55m) 250 MHz 100m Mạng hiện đại
5 Cat6a 10 Gbps 500 MHz 100m Mạng tốc độ cao
6 Cat7 10 Gbps 600 MHz 100m Mạng chuyên nghiệp
7 Cat8 25/40 Gbps 2000 MHz 30m Data center

e. Đầu nối RJ45

  • Khái niệm: Đầu nối 8 chân, dùng cho cáp UTP/STP.

  • Chuẩn bấm: T568A, T568B.

  • Ứng dụng: Kết nối máy tính, Switch, Router.

f. Ưu nhược điểm

Ưu điểmNhược điểm
Giá rẻKhoảng cách giới hạn 100m
Dễ thi côngBị ảnh hưởng bởi nhiễu
Phổ biếnTốc độ thấp hơn cáp quang
Hỗ trợ nhiều chuẩn 

g. Ứng dụng

  • Mạng LAN văn phòng.

  • Mạng gia đình.

  • Kết nối máy tính, máy in, camera IP.

h. Ví dụ minh họa

Cáp UTP Cat6:

  • Tốc độ: 1 Gbps (100m), 10 Gbps (55m).

  • Băng tần: 250 MHz.

  • Ứng dụng: Mạng văn phòng hiện đại.

2.1.5.2. Cáp đồng trục (Coaxial)

a. Khái niệm

Cáp đồng trục là loại cáp gồm một lõi đồng ở giữa, bao quanh là lớp cách điện, lớp chống nhiễu (lưới đồng), và vỏ bọc ngoài. Cáp đồng trục từng được sử dụng phổ biến trong mạng LAN cũ (10Base2, 10Base5).

b. Cấu tạo

STT Thành phần Mô tả
1 Lõi đồng Dẫn tín hiệu.
2 Lớp cách điện Bao quanh lõi.
3 Lớp chống nhiễu Lưới đồng hoặc lá nhôm.
4 Vỏ bọc Bảo vệ cáp.

c. Phân loại

STTLoại cápĐặc điểmỨng dụng
1Thinnet (10Base2)Mỏng, khoảng cách 185mMạng cũ
2Thicknet (10Base5)Dày, khoảng cách 500mMạng cũ
3RG-6Dùng cho truyền hình cápTV, modem cáp
4RG-59Dùng cho CCTVCamera analog

d. Đầu nối

STTLoại đầu nốiỨng dụng
1BNCMạng 10Base2, 10Base5
2F-TypeTruyền hình cáp
3RCACamera analog

e. Ưu nhược điểm

Ưu điểmNhược điểm
Chống nhiễu tốtCồng kềnh, khó thi công
Khoảng cách xa hơn UTPTốc độ thấp
Giá rẻÍt dùng trong mạng LAN

f. Ứng dụng

  • Truyền hình cáp.

  • Camera analog.

  • Mạng cũ (10Base2, 10Base5).

g. Ví dụ minh họa

Cáp đồng trục RG-6:

  • Ứng dụng: Truyền hình cáp, modem cáp.

  • Đầu nối: F-Type.

2.1.5.4. So sánh các loại môi trường truyền dẫn

a. Bảng so sánh tổng hợp

STTTiêu chíCáp xoắn đôi (UTP)Cáp đồng trục (Coaxial)Cáp quang (Fiber)
1Tốc độ100 Mbps – 10 Gbps10 Mbps1 Gbps – 100 Gbps
2Khoảng cách100m185m – 500m550m – 40km
3Chống nhiễuTrung bìnhTốtRất tốt
4Giá thànhThấpThấpCao
5Thi côngDễTrung bìnhKhó
6Bảo mậtTrung bìnhTrung bìnhCao
7Độ bềnTrung bìnhTrung bìnhCao
8Ứng dụngMạng LANTV, cameraWAN, data center

b. Ưu nhược điểm của từng loại

Loại cápƯu điểmNhược điểm
Cáp xoắn đôiGiá rẻ, dễ thi công, phổ biếnKhoảng cách ngắn, bị nhiễu
Cáp đồng trụcChống nhiễu tốt, khoảng cách xa hơn UTPCồng kềnh, tốc độ thấp
Cáp quangTốc độ cao, khoảng cách xa, không nhiễuGiá cao, khó thi công

c. Khi nào dùng loại cáp nào?

 
 
Tình huốngLoại cáp nên dùng
Mạng văn phòng nhỏCáp xoắn đôi UTP Cat5e/Cat6
Mạng văn phòng lớnCáp xoắn đôi Cat6/Cat6a
Kết nối giữa các tòa nhàCáp quang đa mode
Kết nối đường trục (Backbone)Cáp quang đơn mode
Truyền hình cápCáp đồng trục RG-6
Camera analogCáp đồng trục RG-59
Data centerCáp quang, Cat6a, Cat7

d. Ví dụ minh họa

Thiết kế mạng cho tòa nhà 3 tầng:

  • Kết nối trong tầng: Cáp UTP Cat6.

  • Kết nối giữa các tầng: Cáp quang đa mode.

  • Kết nối ra Internet: Cáp quang đơn mode (FTTH).

BÀI TẬP THỰC HÀNH

Bài tập 2.1.5.1: Lập bảng so sánh 3 loại cáp theo các tiêu chí: tốc độ, khoảng cách, giá thành, ứng dụng.

Bài tập 2.1.5.2: Chọn loại cáp phù hợp cho mạng LAN của một trường học 3 tầng.

Bài tập 2.1.5.3: Tìm hiểu giá thị trường của cáp UTP Cat6 và cáp quang đa mode.

Bài tập 2.1.5.4: Vẽ sơ đồ mạng sử dụng kết hợp cáp xoắn đôi và cáp quang.

Bài tập 2.1.5.5: Giải thích tại sao cáp quang không bị nhiễu điện từ.