giúp mình với

[dong]

mình có 1 thắc mắc, mong các bạn trả lời giúp.
tại sao các Ethernet tốc độ 10Mbps được truyền ở chế độ bất đồng bộ (asýnchronous)? còn ở tốc độ lớn hơn thì truyền ở chế độ đồng bộ.
Và truyền half-duplex ỏ full-duplex cho mỗi loại Ethernet là quy định chuẩn hay sao?
Cảm ơn nhìu.

[dangquangminh]

Khi nói về Ethernet, ở layer 1, người ta thường hay nói về loại cáp, tốc độ dữ liệu và duplex mode.

Một trong những ưu điểm của Ethernet là chi phí thấp, sản phẩm sẵn có trên thị trường và khả năng mở rộng lên các mức băng thông cao hơn. Mặc dù một vài công nghệ khác như FDDI, CDDI, TokenRing và ATM vẫn tồn tại, Ethernet đang bùng nổ như là chọn lựa phổ biến nhất. Để các mạng cục bộ dùng Ethernet hoạt động đúng, các thiết bị của người dùng cuối, routers và switch phải được kết nối cáp chính xác.

Nhiều chuẩn Ethernet dùng hai đôi sợi trong đó 1 đôi dùng cho quá trình truyền cho mỗi chiều. Ví dụ, một card mạng của PC sẽ truyền trên cặp 1,2 và nhận trên cặp 3,6; switchport sẽ thực hiện ngược lại. Vì vậy, một sợi cáp thẳng sẽ kết nối cặp 1,2 của PC (cặp truyền) về cặp 1,2 của switch (cặp chân nhận). Khi hai thiết bị cùng loại (ví dụ như hai switch) nối với nhau, cáp chéo (crossed) sẽ được dùng.

Cisco cũng hỗ trợ một đặc điểm là cho phép switch tự tìm ra loại cáp nào đang được dùng. Tính năng này gọi là Auto-MDIX (automatic medium-dependent interface crossover). Tính năng Auto-MDIX cho phép switch chuyển đổi các đôi sợi được dùng trong quá trình truyền và nhận, giúp giải quyết vấn đề cáp. Tuy nhiên, không phải tất cả các loại switch Cisco hỗ trợ tính năng này.

Tiếp theo, bạn cần xem thêm các khái niệm sau: bandwidth, frequency và data rate.

Tần số frequency là số chu kỳ hoàn thành trong một đơn vị thời gian, thường được mô tả bằng hertz (số chu kỳ trong một giây). Hình dưới đây mô tả một chu kỳ mất một giây để hoàn thành.



Cáp mạng thường được giới hạn ở kiloherzt (kHz) hay megaherzt (MHz). Đối với một loại cáp có tần số 100Mhz, một chu kỳ phải hoàn thành 100,000,000 lần trong một giây. Càng nhiều chu kỳ trong một giây, cáp càng sinh ra nhiều nhiễu và dẫn đến suy giảm tín hiệu.

Băng thông của một loại cáp là tần số tối đa mà ở đó dữ liệu có thể truyền và nhận một cách hiệu quả. Tốc độ dữ liệu bit rate phụ thuộc vào tín hiệu điện chứ không phụ thuộc vào cáp, miễn sao là tần số hoạt động của mạng nằm trong khoảng băng thông dùng được của cáp. Nói cách khác, cáp chỉ là một ống nước. Băng thông là đường kính của ống nước. Tín hiệu điện tạo ra áp suất nước.

Băng thông của cáp có liên quan đến ba thành phần: khoảng cách, tần số và hệ số nhiễu SNR (signal level to noise). Thay đổi một thành phần sẽ làm ảnh hưởng đến băng thông tối đa. Nếu bạn tăng tần số, SNR sẽ tồi tệ hơn và băng thông tối đa giảm. Nếu bạn tăng khoảng cách, SNR kém đi và vì vậy giảm băng thông tối đa. Giảm tần số hay khoảng cách sẽ làm tăng băng thông tối đa vì hệ số SNR tăng.

Để giữ băng thông tối đa, ta tăng tần số nghĩa là phải giảm khoảng cách hoặc phải cải tiến mức tín hiệu ở đầu nhận. Nếu bạn tăng khoảng cách thì tần số phải giảm và tín hiệu ở đầu nhận phải cải tiến.

Đặc tả của IEEE thông qua chuẩn TIA/EIA 568-B có qui định chuyện này. Chuẩn này qui định một đoạn cáp có chiều dài tối đa 100m, bao gồm cả dây patch cord. Vì vậy khoảng cách là có giới hạn. Chuẩn này cũng qui định tần số hoạt động tối đa. Nếu cáp là Category 3, tần số là 16MHz. Nếu là Category 5 và 5e, tần số là 100Mhz. Đối với Category 6, 200 MHz. Chú ý rằng chuẩn trên đã không chế hai trong ba thành phần. Do đó, người thiết kế sẽ tìm cách cải tiến mức tín hiệu và giảm nhiễu trong quá trình thiết kế để đạt được hiệu suất truyền tối ưu ở một khoảng cách cố định.

Tốc độ dữ liệu data rate được định nghĩa như là số bit trong một giây có thể truyền qua phương tiện truyền. Với các công nghệ cũ trước đây, tốc độ dữ liệu có tỉ lệ 1:1 với tần số truyền. Ví dụ 4Mbps token ring hoạt động ở tần số 4MHz. Thật ra rất khó để duy trì việc tăng băng thông của cáp đồng ngày càng cao. Do đó có vài kỹ thuật được phát triển để cho phép nhiều hơn một bit trên từng hertz có thể truyền trên cáp.

[dangquangminh]

Bảng dưới đây so sánh tần số hoạt động của một số công nghệ LAN ngày nay.



Tất cả các công nghệ liệt kệ trong bảng trên đều chạy với cáp Cat5. Như vậy, những kỹ thuật nào được dùng để cho phép truyền 1Gbps dữ liệu trên đoạn cáp Cat5 E với băng thông tối đa là 100Mbps?

Lúc này bạn phải chuyển sang tìm hiểu về các phương thức mã hóa và truyền nhận đồng thời.

Các phương thức mã hóa và truyền nhận đồng thời

Hãy xem một ví dụ dưới đây. Một con đường chỉ cho một chiếc xe chạy trong một giây. Các chiếc xe phải giữ một khoảng cách nhất định, tốc độ thì phải giới hạn sao cho chỉ có một xe trên một đoạn đường ở một thời điểm.



Nhưng giả sử là mục tiêu thiết kế của đoạn đường này là ba xe trong một giây. Các xe lúc này chạy nhanh hơn, khoảng cách giữa các xe cũng giảm sao cho một đoạn đường có thể có ba xe. Cơ chế này gọi là mã hóa bit. Đây là cách cho phép dồn các bit dữ liệu trong từng herzt để tăng tốc độ.



Thêm vào một làn xe trong mỗi chiều là cách mà hầu hết các công nghệ LAN đều dùng ngày nay. Các công nghệ dùng hai trong bốn đôi sợi cáp. Một cặp để truyền và một cặp để nhận.

Ở một vài thời điểm, ta đặt ra giới hạn là một chiếc xe có thể chạy nhanh cỡ nào? Thêm vào đó, cuối cùng các xe sẽ nối đuôi nhau trong một làn xe và ta không có khả năng đưa thêm các bit dữ liệu (xe) vào đoạn đường trong một thời gian nào đó. Phải làm gì? Xây dựng nhiều lane. Thay vì dùng hai lane, cả bốn lane (bốn cặp cáp được dùng. Đây là cách mà Gigabit Ethernet được hiện thực trên cat 5 và các nhóm cáp khác. Dữ liệu được truyền ở tần số 65Mhz, dữ liệu được gửi và nhận đồng thời trên cả bốn cặp ở tốc độ 250Mbps của từng cặp, tức 1000Mbps trong giới hạn tần số 100MHz.

Quá trình tự động bắt tay, tốc độ và duplex

(còn tiếp)

[sontht]

Chào bạn,

Mình muốn tìm hiểu sâu hơn về vấn đề này. Bạn có thể cho mình biết tên sách bạn tham khảo?

Thanks

[dangquangminh]

Quá trình tự động bắt tay, tốc độ và duplex

Mặc định, mỗi switch Cisco đều dùng một đặc điểm gọi là Ethernet auto-negotiation để xác định tốc độ và các cài đặt chế độ duplex (half hay full). Các switch cũng có thể thiết lập các chế độ này thông qua các lệnh duplex và lệnh speed. Các switch có thể phát hiện ra tốc độ trên một phân đoạn Ethernet segment bằng cách dùng vài phương pháp khác nhau.

Cisco Switch và nhiều thiết bị khác dùng giao thức Fast Link Pulse (FLP) để cảm biến (sense) tốc độ. Tuy nhiên, nếu quá trình tự động bắt tay (auto-negotiation) là tắt (OFF) trong một đầu kết nối, switch sẽ phát hiện tốc độ dựa trên tín hiệu điện đi vào. Khi này, vấn đề xung đột tốc độ (speed mismatch) có thể xảy ra nếu các tốc độ khác nhau được cấu hình trên các thiết bị khác nhau, dẫn đến kết nối không thể hoạt động được.

Switch phát hiện các cài đặt duplex chỉ bằng cách thông qua quá trình tự động dò tìm. Nếu cả hai đầu thiết bị có cấu hình auto-negotiation, chế độ duplex sẽ được thoả thuận. Tuy nhiên, nếu một thiết bị trên một đầu tắt chế độ auto-nego đi, thiết bị sẽ hoạt động ở chế độ mặc định (default). Switch Cisco dùng mặc định là half-duplex (HDX) cho các cổng 10Mbps/100Mbps và full-duplex cho những cổng 1000Mbps.

Để tắt chế độ auto-negotiation trên một cổng switchport của Cisco, bạn chỉ cần đơn giản cấu hình tĩnh tốc độ và các cài đặt duplex. Các thiết bị Ethernet chỉ có thể dùng fullduplex FDX chỉ khi collision không thể xảy ra. Điều này chỉ được đảm bảo khi một shared hub không được dùng.

[sontht]

Chào bạn,

Mình thực sự muốn tìm hiểu kỹ hơn về cách thức hoạt động của cá thiết bị ở layer 1. Bạn có thể chỉ mình sách nào để có thể đọc thêm?

Thanks

[dangquangminh]

hi

Theo yêu cầu của bạn, dưới đây là các sách đã tham khảo cho đoạn viết ngắn củn trên:

1. Chapter 1, CCIE Routing and Switching Official Certification Guide (W. Odom), Cisco Press.
2. Cabling: The complete Guide to Network Wiring, third Edition (D. Barrot)
Chapter 1.

3. CCNP Self Study Official Certification Guide, Chapter 5.

Chúc vui vẻ

[sontht]

Bạn có thể cho mình link để down cuốn Cabling: The complete Guide to Network Wiring, third Edition (D. Barrot) ?

Thanks