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) |
| 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. |
| 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 điểm | Nhược điểm |
|---|---|
| Giá rẻ | Khoảng cách giới hạn 100m |
| Dễ thi công | Bị ảnh hưởng bởi nhiễu |
| Phổ biến | Tốc 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
| STT | Loại cáp | Đặc điểm | Ứng dụng |
|---|---|---|---|
| 1 | Thinnet (10Base2) | Mỏng, khoảng cách 185m | Mạng cũ |
| 2 | Thicknet (10Base5) | Dày, khoảng cách 500m | Mạng cũ |
| 3 | RG-6 | Dùng cho truyền hình cáp | TV, modem cáp |
| 4 | RG-59 | Dùng cho CCTV | Camera analog |
d. Đầu nối
| STT | Loại đầu nối | Ứng dụng |
|---|---|---|
| 1 | BNC | Mạng 10Base2, 10Base5 |
| 2 | F-Type | Truyền hình cáp |
| 3 | RCA | Camera analog |
e. Ưu nhược điểm
| Ưu điểm | Nhược điểm |
|---|---|
| Chống nhiễu tốt | Cồng kềnh, khó thi công |
| Khoảng cách xa hơn UTP | Tốc độ thấp |
| Giá rẻ | Ít 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
| STT | Tiêu chí | Cáp xoắn đôi (UTP) | Cáp đồng trục (Coaxial) | Cáp quang (Fiber) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Tốc độ | 100 Mbps – 10 Gbps | 10 Mbps | 1 Gbps – 100 Gbps |
| 2 | Khoảng cách | 100m | 185m – 500m | 550m – 40km |
| 3 | Chống nhiễu | Trung bình | Tốt | Rất tốt |
| 4 | Giá thành | Thấp | Thấp | Cao |
| 5 | Thi công | Dễ | Trung bình | Khó |
| 6 | Bảo mật | Trung bình | Trung bình | Cao |
| 7 | Độ bền | Trung bình | Trung bình | Cao |
| 8 | Ứng dụng | Mạng LAN | TV, camera | WAN, data center |
b. Ưu nhược điểm của từng loại
| Loại cáp | Ưu điểm | Nhược điểm |
|---|---|---|
| Cáp xoắn đôi | Giá rẻ, dễ thi công, phổ biến | Khoảng cách ngắn, bị nhiễu |
| Cáp đồng trục | Chống nhiễu tốt, khoảng cách xa hơn UTP | Cồng kềnh, tốc độ thấp |
| Cáp quang | Tốc độ cao, khoảng cách xa, không nhiễu | Giá cao, khó thi công |
c. Khi nào dùng loại cáp nào?
| Tình huống | Loại cáp nên dùng |
|---|---|
| Mạng văn phòng nhỏ | Cáp xoắn đôi UTP Cat5e/Cat6 |
| Mạng văn phòng lớn | Cáp xoắn đôi Cat6/Cat6a |
| Kết nối giữa các tòa nhà | Cáp quang đa mode |
| Kết nối đường trục (Backbone) | Cáp quang đơn mode |
| Truyền hình cáp | Cáp đồng trục RG-6 |
| Camera analog | Cáp đồng trục RG-59 |
| Data center | Cáp 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.