Bài giảng: Truyền số liệu chương 2

Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm cơ bản
CHƯƠNG 2: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Trước khi khảo sát cách truyền dữ liệu từ thiết bị này đến thiết bị khác, một vấn đề quan
trọng là ta phải hiểu mối quan hệ giữa các thiết bị thông tin. Có năm khái niệm chung để cung
cấp về các mối quan hệ cơ bản giữa các thiết bị thông tin. Đó là:
• Cấu hình đường dây
• Tôpô mạng
• Chế độ truyền
• Các loại mạng
• Các kết nối liên mạng
2.1CẤU HÌNH ĐƯỜNG DÂY
Cấu hình đường dây là phương thức để hai hay nhiều thiết bị mắc vào kết nối. Kết
nối là đường truyền thông tin vật lý để truyền dữ liệu từ thiết bị này sang thiết bị khác. Để dễ
hiểu, hãy xem đường truyền là đường thẳng kết nối hai điểm. Để có thể tạo thông tin, thì hai
thiết bị phải được liên kết theo một cách nào đó với đường truyền. Có hai phương thức có thể
là: điểm nối điểm và điểm nối nhiều điểm (như hình 1).
Cấu hình đường dây nhằm định nghĩa phương thức kết nối thông tin với nhau:
Hình 2.1
2.1.1Cấu hình điểm nối điểm (point to point):
Cấu hình điểm nối điểm cung cấp kết nối được dành riêng cho hai thiết bị. Toàn
dung lượng kênh được dùng cho truyền dẫn giữa hai thiết bị này. Hầu hết cấu hình điểm nối
điểm đều dùng dây hay cáp để nối hai điểm, ngoài ra còn có thể có phương thức kế nối qua
sóng thí dụ như vi ba hay vệ tinh (xem hình 2). Một thí dụ đơn giản là việc dùng bộ remote để
điều khiển TV, tức là ta đã thiết lập kết nối điểm điểm giữa hai thiết bị dùng đường hồng ngoại.
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 5
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm cơ bản
Hình 2.2
2.1.2Cấu hình đa điểm (multipoint):
Cấu hình điểm nối đa điểm (còn gọi là multipoint hay multidrop) là kết nối nhiều
hơn hai thiết bị trên một đường truyền.
Trong môi trường kết nối đa điểm, dung lượng kênh được chia sẻ, theo không gian hay

theo thời gian; tức là theo cấu hình phân chia theo không gian hay cấu hình phân chia theo thời
gian (xem hình3).
Hình 2.3
2.2.TÔPÔ MẠNG
Thuật ngữ tôpô mạng nói đến phương thức mạng được bố trí, về mặt luận lý hoặc vật
lý. Có 2 hoặc nhiều thiết bị được kết nối trên một tuyến (kết nối-link); Có 2 hoặc nhiều tuyến
tạo ra tôpô. Tôpô của mạng là biểu diễn hình học các mối quan hệ của tất cả các tuyến và thiết
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 6
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm cơ bản
bị đang kết nối (thường được gọi là các nút) tới các thiết bị khác. Có 5 dạng tôpô cơ bản là:
lưới, sao, cây, bus, và vòng (xem hình 2.4)
Hình 2.4
Tôpô định nghĩa các sắp xếp vật lý hay luận lý của kết nối trong mạng.
Năm phương thức vừa nêu mô tả cách mà thiết bị trong mạng được kết nối với nhau hơn
là sắp xếp chúng theo vật lý. Thí dụ, khi nói về tôpô sao thì không có nghĩa là các thiết bị phải
được sắp xếp vật lý chung quanh hub theo hình sao. Khi xem xét lựa chọn tôpô thì phải xem xét
thêm về cấp bậc liên quan của các thiết bị được kết nối. Có hai quan hệ có thể là: đồng cấp
(peer to peer) trong đó thiết bị chia sẻ kết nối ngang hàng với nhau, phương thức sơ cấp-thứ
cấp (primary-secondary), ở đó một thiết bị điều khiển lưu thông và các thiết bị còn lại phải
truyền qua nó. Tôpô vòng và lưới thường thích hợp với truyền dẫn đồng cấp, trong khi đó tôpô
sao và cây thường thích hợp cho truyền dẫn sơ cấp- thứ cấp. Còn tôpô bus thích hợp cho cả hai
dạng.
2.2.1.LƯỚI (Mesh):
Trong dạng này, mỗi thiết bị có một kết nối điểm đối điểm chuyên dụng (dedicated)
tới từng thiết bị còn lại. Một mạng lưới kết nối đầy đủ sẽ có n(n-1)/2 kênh vật lý nhằm kết nối
n thiết bị. Nhằm thực hiện được nhiều kết nối dạng này, mỗi thiết bị cần có (n-1) cổng vào/ra
(I/O: input/output) như vẽ ở hình 2.5.
Cấu hình lưới có nhiều ưu điểm so với các dạng mạng khác:
Thứ nhất, việc sử dụng các kết nối điểm đối điểm chuyên dụng đảm bảo mỗi kết nối
chỉ truyền dẫn dữ liệu của riêng mình, nên không xuất hiện vấn đề lưu thông, điều đó có thể

xảy ra ở một tuyến có nhiều thiết bị cùng chia sẻ.
Thứ hai, tôpô lưới rất bền vững. Khi một kết nối bị hỏng thì không thể ảnh hưởng lên
toàn mạng được.
Một ưu điểm nữa là tính riêng tư hay vấn đề an ninh. Khi dùng đường truyền riêng biệt
thì chỉ có hai thiết bị trong kết nối dùng được thông tin này, các thiết bị khác không thể truy cập
vào kết nối này được.
Cuối cùng, kết nối điểm-điểm cho phép phát hiện và tách lỗi rất nhanh. Có thể điều
khiển lưu thông để tránh các đường truyền nghi ngờ bị hỏng. Nhà quản lý dễ dàng phát hiện
chính xác nơi bị hỏng để nhanh chóng tìm ra nguyên nhân và có biện pháp khắc phục.
Khuyết điểm lớn nhất của mạng dạng lưới là số lượng dây và nối dây quá lớn do số
cổng I/O, do mỗi thiết bị phải được kết nối với nhau, nên chi phí lắp đặt phần cứng sẽ
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 7
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm cơ bản
tăng cao. Do đó, cấu hình lưới chỉ được dùng rất giới hạn, thí dụ như đường trục (backbone)
kết nối các máy tính lớn (mainframe) trong một mạng hỗn hợp với nhiều cấu hình khác.
Hình 2.5
Thí dụ 1:
Công ty dùng mạng lưới kết nối đủ gồm 8 máy. Tính tổng số cáp phải kết nối, số cổng tại
mỗi máy.
Giải: Công thức n(n-1)/2 cho ta:
Số kết nối n(n-1)/2 = 8(8 – 1)/2 = 28
Số cổng cho mỗi thiết bị: (n-1 )= (8 – 1)= 7
2.2.2 SAO (Star):
Dạng này mỗi thiết bị có kết nối điểm - điểm với một điều khiển trung tâm, gọi là
Hub. Các thiết bị không trực tiếp kết nối với nhau mà phải qua sự điều khiển của hub (xem
hình 2.6).
Hình 2.6
Cấu hình sao ít tốn kém hơn so với lưới. Trong dạng sao, mỗi thiết bị chỉ cần một kết
nối và chỉ cần một cổng I/O dể kết nối với các thiết bị khác. Điều này làm cho việc thiết lập
dễ dàng hơn và việc cấu trúc lại mạng cũng đơn giản hơn, ít lắp đặt dây hơn, việc di chuyển,

loại bỏ một thiết bị khỏi mạng cũng dễ dàng hơn do chỉ liên quan đến thiết bị và hub.
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 8
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm cơ bản
Một ưu điểm nữa là tính bền vững cao. Nếu một kết nối hỏng, chỉ có một kết nối bị ảnh
hưởng, các thiết bị khác vẫn hoạt động bình thường. Điều này cho phép quá trình phát hiện lỗi
dễ dàng. Khi hub còn hoạt động, thì nó vẫn có thể được dùng để giám sát bài toán kết nối và
loại kết nối hỏng ra khỏi mạng.
Tuy nhiên, trong cấu hình này thì mỗi thiết bị vẫn phải có kết nối với hub nên trong mạng
này vấn đề nối dây vẫn còn lớn so với một số mạng khác (thí dụ cây, vòng hay bus).
2.2.3 CÂY (Tree):
Đây là biến thể của dạng sao, trong đó các nút của cây được kết nối với hub trung tâm
để kiểm soát lưu thông trong mạng. Tuy nhiên, không phải tất cả các thiết bị đều được mắc vào
hub trung tâm. Phần lớn các thiết bị được nối với hub phụ mà bản thân lại được nối với hub
trung tâm như hình 7.
Hình 2.7
Hub trung tâm của cây được gọi là hub tích cực. Một hub tích cực bao gồm bộ lặp
(repeater), tạo khả năng mở rộng cự ly của mạng.
Hub phụ có thể là tích cực hoặc thụ động, chỉ nhằm cung cấp những kết nối vật lý đơn
giản giữa các thiết bị.
Ưu điểm và khuyết điểm của topo cây thường là tương tự như dạng sao. Khi thêm
vào các hub phụ, làm cho mạng có hai ưu điểm. Thứ nhất, cho phép thêm nhiều thiết bị được
kết nối với hub trung tâm và có thể tăng cự ly tín hiệu di chuyển trong mạng. Thứ hai, cho
phép mạng phân cách và tạo mức ưu tiên của các máy tính khác nhau.
Một trong những thí dụ cơ bản là mạng truyền hình cáp, với mức độ rẽ nhánh của mạng
từ tổng đài chính và chia ra đến mạng phân phối theo nhiều cấp khác nhau.
2.2.4.BUS:
Các dạng mạng vừa nêu đều thích hợp cho cấu trúc điểm- điểm, trong cấu hình bus thì
lại là dạng nhiều điểm. Một đường cáp dài được gọi là trục (backbone) nhằm kết nối mọi thiết
bị trong mạng (xem hình 8)
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 9

Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm cơ bản
Hình 2.8
Các nút được nối với cáp bus thông qua nhánh rẻ (drop line) và điểm nối (tap). Nhánh rẻ
là kết nối giữa thiết bị và cáp chính thông qua điểm nối. Khi tín hiệu qua cáp thường bị tổn
hao do nhiệt và do yếu tố rẻ nhánh, từ đó có giới hạn về điểm nối má cáp chính có thể hỗ trợ
được và cự ly giữa các điểm nối này với nhau.
Ưu điểm của cấu hình bus là vấn đề dễ lắp đặt cũng như thay đổi vị trí lắp đặt thiết
bị.
Khuyết điểm là việc phát hiện và phân cách hỏng hóc. Một bus được thiết kế nhằm để
tăng tính hiệu quả trong lắp đặt, tuy nhiên cũng khó gắn thêm thiết bị vào. Các điểm nối có thể
tạo tín hiệu phản xạ làm giảm chất lượng tín hiệu truyền trong bus. Yếu tố này có thể được
khống chế bằng cách giới hạn số lượng và cự ly thích hợp của các điểm nối hay phải thay thể
đường trục.
Ngoài ra, khi có lỗi hay đứt cáp thì toàn mạng sẽ bị ngừng truyền dẫn tín hiệu do vòng bị
hỏng có thể tạo sóng phản xạ lên đường trục, tạo nhiễu loạn trên toàn mạng.
2.2.5.VÒNG (Ring):
Trong cấu hình này, mỗi thiết bị chỉ nối điểm - điểm với hai thiết bị bên phải và bên
trái của nó. Tín hiệu di chuyển trong vòng theo một chiều, từ thiết bị này sang thiết bị khác,
cho đến khi đến đích. Mỗi thiết bị trong mạng cũng là một bộ lặp (chuyển tiếp - repeater) như
hình 2.9.
Hình 2.9
Mạng vòng thì thường tương đối dễ thiết lập và tái cấu trúc, do mỗi thiết bị chỉ được kết
nối với hai thiết bị kề cận (về mặt vật lý cũng như luận lý). Khi thêm một thiết bị thì chỉ phải di
chuyển hai kết nối. Điều phải quan tâm là vấn đề môi trường truyền và lưu thông trong mạng
(chiều dài mạng tối đa, và số thiết bị trong mạng). Đồng thời, việc phát hiện lỗi cũng tương đối
đơn giản. Thông thường trong mạng, tín hiệu di chuyển, khi một thiết bị bị hỏng, thì sẽ xuất
hiện tín hiệu báo động, thông báo cho người quản lý mạng về hỏng hóc và vị trí hỏng hóc này.
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 10
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm cơ bản
Tuy nhiên, việc di chuyển của tín hiệu trong mạng chỉ theo một chiều là một yếu điểm,

khi mạng bị đứt thì toàn mạng sẽ dừng hoạt động, điều này có thể được cải thiện dùng vòng đối
ngẫu hay các chuyển mạch để ngắn mạch vùng bị hỏng hóc.
Thí dụ 2:
Trong thí dụ 1, nếu các thiết bị này lại được mắc theo mạng vòng thay vì sao, cho biết số
kết nối cần có:
Giải:
Để kết nối n thiết bị, ta cần n cáp nối, như thế cần 8 dây nối cho 8 thiết bị
2.2.6.TÔPÔ HỖN HỢP (Hybrid Topologies):
Kết hợp cấu hình nhiều mạng con để thành một mạng lớn như hình 10.
Hình 2.10
2.3 2.3.CHẾ ĐỘ TRUYỀN DẪN
Thuật ngữ này nhằm định nghĩa chiều lưu thông của tín hiệu giữa hai thiết bị được
kết nối với nhau. Có 3 dạng: đơn công (simplex), bán song công (half-duplex) và song công
(full-duplex) như hình 2.11.
Hình 2.11
2.3.1 Đơn công (simplex):
Thông tin một chiều, một chỉ phát và một chỉ thu như hình 2.12.
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 11