DÂY TRUYỀN TÍN HIỆU – Part 1

Dây Truyền Tín Hiệu

         Để tạo nên sự thành công rực rỡ trong nghành công nghệ thông tin như hiện nay, ta không thể không nhắc đến những đóng góp to lớn của nghành công nghệ truyền dẫn, đặc biệt với sự phát minh ra dây truyền dẫn tín hiệu mạng hiệu phục vụ kết nối cho toàn hệ thống hoạt động trơn tru, nhịp nhàng đã đưa thế giới công nghệ từng bước lên các tầng cao mới.

       Qua bài này chúng ta cùng nhau tìm hiểu về các thông số kỹ thuật, tiêu chuẩn, tính năng và ứng dụng trong thực tế của các loại cáp được sử dụng để truyền dẫn tín hiệu trong mạng máy tính đó là: cáp đồng trục, cáp xoắn đôi, cáp quang.

Dây cáp đồng trục

Cấu tạo

Dây cáp đồng trục được sáng chế vào năm 1880 bởi kỹ sư, nhà toán học người anh Oliver Heaviside. Lần đầu tiên trên thế giới, hệ thống cáp đồng trục truyền tải thông tin được thiết lập tại Mỹ bởi tập đoàn AT&T vào năm 1940. Cáp đồng trục được sử dụng rộng rãi trong công nghệ mạng máy tính, truyền hình cáp, truyền tín hiệu camera…

Vào những năm đầu của nghành công nghiệp mạng máy tính với chi phí sản xuất thấp cùng độ bền cao đã nhanh chóng chiếm lĩnh vị trí thống trị thời kỳ thập niên 80 và 90, đóng vai trò lớn trong sự thành công của tất cả các công trình hệ thống mạng máy tính từ nhỏ đến lớn.

Dây cáp đồng trục có các thành phần chính như sau:

• Lõi đồng: là lớp dây dẫn chính, được làm bằng làm bằng sợi đồng đặc hay nhiều sợi nhỏ tạo thành sợi duy nhất hoặc dây kim loại mạ đồng.
  
• Lớp điện môi: được cấu tạo từ hợp chất không dẫn điện giúp cách ly hai lớp dây dẫn.
  
• Lớp lưới chống nhiễu: lớp lưới bện bằng kim loại vừa là dây dẫn vừa có tác dụng nhằm ngăn chặn nhiễu điện từ (EMI) cho lõi dẫn tín hiệu lõi.
  
• Lớp vỏ nhựa PVC: là lớp bọc nhựa thường được làm bằng nhựa PVC nhằm bảo vệ các lớp dây dẫn khỏi các tác động của môi trường bên ngoài đến lớp lõi bên trong.

Phân loại

      Cáp đồng trục có 3 loại phổ thông nhất hiện nay là RG-59, RG-6 và RG-11. Cả 3 loại cáp này được sử dụng hầu hết trong nhà, bạn có thể thấy nó ở khắp mọi nơi, trong dịch vụ truyền hình cáp (vtvcab), tín hiệu viba, visat, hệ thống camera giám sát…

Tuy nhiên trên thực tế còn tồn tại nhiều loại cáp đồng trục khác có thể kể đến như: RG-56, 3C-2V, RG59, 5C-2V, RG-6, RG-56, RG-11, QR-320, QR-540, QR-715, QR-860, QR-1125, RG-179 với bộ tiêu chuẩn IEC 61196 và bộ tiêu chuẩn ANSI/SCTE.

• Cáp RG59: Với cấu tạo gồm nhiều sợi đồng nhỏ bện xoắn lại với nhau tạo độ mềm dẻo cho sợi cáp nên đây là loại cáp đồng trục chuyên dùng cho hệ thống camera quan sát trong thang máy, thường được dùng cho camera analog hoặc các ứng dụng yêu cầu sợi cáp mềm dẻo có thể uống cong thường xuyên được. Cáp đồng trục RG59 thường sử dụng với khoảng cách nhỏ hơn 225m.
  
• Cáp RG6: dùng cho các ứng dụng có băng tần cơ bản (Base band) với khoảng cách truyền tín hiệu ngắn, thường được sử dụng để truyền dữ liệu camera quan sát, kết nối các thiết bị tivi, truyền hình trong nhà. Cáp RG6 có thể truyền xa khoảng 225m đến dưới 545m.
  
• Cáp RG11: Dùng cho băng tần rộng (Wide Broadband) với khoảng cách truyền tín hiệu xa, thường được sử dụng như một trục cáp chính để truyền dữ liệu camera quan sát, truyền hình cáp…Có thể truyền tín hiệu ở khoảng các xa hơn 500m.
  

Kết nối và ứng dụng thực tiễn

 Để kết nối cáp đồng trục với thiết bị xử lý tín hiệu người ta sử dụng các Code BNC, được chế tạo chuyện biệt dùng truyền dẫn tín hiệu hay đơn giãn chỉ là kết nối, phân chia tín hiệu trên các sợi dẫn cáp đồng trục với nhau, với ba thành phần cấu tạo chủ yếu đó là lớp vật liệu trung tâm, lớp nhựa phân cách, lớp vỏ bọc kim loại.

Cable đồng trục vẫn được sử dụng rất nhiều trong thực tế: mạng truyền hình (vtvcab), tín hiệu viba, visat. Ngoài ra còn rất nhiều thiết bị chuyển đổi khác để phục vụ cho các thiết bị, mục đích sử dụng khác nhau trên thị trường như: BNC 33, BNC IEC, BNC MCX…

Code BNC có rất nhiều kiểu giáng, hình thái khác nhau để phục vụ cho các nhu cầu xử lý công việc theo mục đích sử dụng cụ thể.

Dây cáp xoắn đôi còn được gọi là cáp Ethernet, gồm nhiều cặp dây đồng xoắn lại với nhau nhằm chống phát xạ nhiễu điện từ, được chia thành bốn cặp dây đơn xoắn với nhau theo màu được quy chuẩn nhất định như sau:

 Phân loại

• Cáp UTP là loại cáp không sở hữu vỏ đồng chống nhiễu, tất cả các cặp được bọc trong một vỏ nhựa duy nhất. Nhược điểm lớn nhất của sản phẩm là dễ bị nhiễu nếu đặt gần các thiết bị và cáp khác. Đây là lý do UTP thường được lắp đặt để đi dây trong nhà.
  

• Cáp STP là tập hợp của nhiều cặp xoắn được che chở bởi một lớp vỏ làm bằng dây đồng bện bên ngoài. Thiết kế này có khả năng chống nhiễu sóng điện từ do ảnh hưởng bên ngoài cũng như chống phát xạ nhiễu ở bên trong. Với ưu điểm tuyệt vời ấy, cáp STP có khả năng truyền tín hiệu xa hơn UTP. Tuy nhiên, có một quy luật là cáp càng dài thì đường truyền càng yếu. Chính vì vậy, giới hạn chiều dài nên nhỏ hơn 100m.

Một số đặc điểm của cáp STP và UTP

• Cả STP và UTP đều có thể truyền dữ liệu ở tốc độ 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps và 10Gbps.
  
• Vì cáp STP chứa nhiều vật liệu hơn nên nó đắt hơn cáp UTP.
  
• Cả hai loại cáp đều sử dụng cùng một đầu nối RJ-45.
  
• STP cung cấp khả năng chống nhiễu, chống EMI cao hơn cáp UTP.
  
• Chiều dài đoạn tối đa cho cả hai loại cáp là 100 mét.

Kết nối và ứng dụng thực tiễn

Ngoài lĩnh vực truyền tải tín hiệu mạng, kết nối thiết bị, hệ thống cơ sở lại với nhau, cáp xoắn đôi này còn được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống camera an ninh, hệ thống điện thoại…

Cáp mạng được có rất nhiều loại, mỗi loại có giới hạn thông số kỹ thuật riêng, tùy vào mục đích, nhu cầu sử dụng để chọn lựa loại cáp tương ứng với mục đích như sau:

• Cat 1: tốc độ 1Mbps, băng thông 1MHz, bao gồm hai cặp (4 dây), được sử dụng trong mạng điện thoại để truyền thoại.
  
• Cat 2: tốc độ 4Mbps, băng thông 10MHz, bao gồm tối thiểu 8 dây (4 cặp), thường được sử dụng trong mạng viễn thông.
  
• Cat 3: tốc độ 10Mbps, băng thông 16MHz, đây là cáp Ethernet đầu tiên được sử dụng trong mạng LAN.
  
• Cat 4: tốc độ 20Mbps, băng thông 20MHz, cáp này thường được sử dụng trong các mạng LAN.
  
• Cat 5: tốc độ 100Mbps, băng thông 100MHz, cáp này được sử dụng trong các mạng LAN cải tiến.
  
• Cat 5e: tốc độ 1000Mbps, băng thông 100MHz,    là loại cáp được dùng nhiều nhất cho tất cả các mạng LAN hiện đại.
  
• Cat 6: tốc độ 10Gbps, băng thông 250MHz, cáp này sử dụng một lõi nhựa để ngăn chặn nhiễu từ chéo giữa các cặp xoắn. Nó cũng sử dụng một lớp vỏ nhựa chống cháy.
  
• Cat 6a: tốc độ 10Gbps, băng thông 500MHz, cáp này làm giảm suy hao và nhiễu từ, cáp này cũng có khả năng loại bỏ giới hạn chiều dài. Đây là loại cáp được khuyến nghị cho tất cả các mạng LAN Ethernet hiện đại.
  
• Cat 7: tốc độ 10Gbps, băng thông 600MHz, cáp này sử dụng nhiều cặp xoắn và bảo vệ mỗi cặp bằng vỏ nhựa riêng, được ứng dụng trong các nghành công nghệ cao với hiệu suất lớn.
  

Tuy nhiên, trong thực tế hiện nay Cat 1, Cat 2, Cat 3, Cat 4, Cat 5 không còn được sử dụng vì công nghệ lạc hậu không còn đủ sức đáp ứng nhu cầu cần thiết.

Hệ thống cáp Ethernet dùng Code RJ45 để kết nối dây dẫn đến các thiết bị để xử lý các tín hiệu được truyền tải, có hai quy chuẩn được sử dụng hiện nay cho RJ45 là T-568A và T-568B, được phân biệt dựa vào vị trí chuẩn màu khi thiết lập code kết nối cụ thể như sau:

Hệ thống quy chuẩn bấm cáp mạng chia làm hai loại hình bấm cáp bao gồm: cáp bấm thẳng, cáp bấm chéo.

• Cáp bấm thẳng: ở hai đầu sợi cáp mạng được bấm cùng một loại chuẩn T-568A hoặc T-568B, chuyên được sử dụng trong các trường hợp kết nối các thiết bị có cùng chức năng như pc-pc, switch-switch, router-router…
  

• bấm chéo: một đầu của sợi cáp mạng được bấm theo chuẩn T-568A, đầu còn lại của sợi cáp được bấm theo chuẩn T-568B, được sử dụng trong các trường hợp kết nối các thiết bị khác chức năng với nhau như: pc-switch, pc-router, switch-router….
  

Một số kinh nghiệm được áp dụng dưa vào trải nghiệm thực tế như sau:

• với mô hình mạng LAN với với 2 cặp dây đơn được đặt ở vị trí phiến 1,2,3 và 6 trên code RJ45 cũng có thể hoạt động truyền tải dữ liệu bình thường ở cấp độ 10/100mbps, được kỹ thuật viện áp dụng trong các trường hợp khắc phục sự cố tạm thời cho hệ thống,
  
• Đối với hệ thống mạng LAN yêu cầu đạt chuẩn 1000mbps ta bắt buộc phải bấm đúng và đủ 4 cặp dây mạng này.
  
• Với sô đồ bấm cáp thẳng có thể sử dụng dùng để kết nối thành công gần như trên tất cả các thiết bị cùng chức năng hay khác chức năng.
  
• Với loại cáp chất lượng đủ tốt, ta có thể sử dụng với chiều dài hơn 200 mét.
  

****Trên đây là toàn bộ thông tin với cái nhìn tổng quan về các loại cáp kết nối mạng về cấu tạo, nguyên lý hoạt động cũng như ứng dụng thực tiễn, tầm quan trọng của cáp kết nối mạng trong hệ thống mạng. Chúc các bạn có những thông tin thật bổ ích.

*** Bài viết cùng chủ đề

Dây Truyền Tín Hiệu – Part 2

Dây Truyền Tín Hiệu – Part 3