Giáo án Bài 23 · KHMT. Đường truyền mạng và ứng dụng

Huy động kinh nghiệm thực tế của HS về các cách kết nối mạng và nhận ra nhu cầu tìm hiểu môi trường truyền dẫn.

GV đặt câu hỏi: “Khi em xem video trên điện thoại qua Wi-Fi và khi máy tính trong phòng học kết nối bằng dây mạng, tín hiệu được truyền đi bằng gì?” và “Vì sao cùng một tệp, lúc nhanh lúc chậm?”. HS suy nghĩ cá nhân khoảng 1 phút, sau đó chia sẻ với bạn bên cạnh.

Danh sách 2–3 ví dụ HS đã gặp (Wi-Fi, 4G/5G, dây cáp mạng, cáp quang khi lắp internet gia đình) và nhận định ban đầu: tốc độ không chỉ phụ thuộc vào loại đường truyền. Nhiệm vụ học tập: tìm hiểu môi trường truyền dẫn và cách tính thời gian truyền tệp.

Nêu được các loại môi trường hữu tuyến và vô tuyến; giải thích được đặc điểm, ưu và hạn chế của cáp đồng, cáp quang và đường truyền vô tuyến.

HS hoạt động theo nhóm 4 (kĩ thuật mảnh ghép): mỗi thành viên đọc một phần nội dung (cáp xoắn đôi, cáp đồng trục, cáp quang, vô tuyến) trong học liệu NeoEdu hoặc tài liệu GV cung cấp, sau đó quay về nhóm chia sẻ. Cả nhóm hoàn thành Phiếu học tập số 1: điền môi trường hữu tuyến và vô tuyến, nêu ưu/hạn chế của từng loại và trả lời: “Vì sao cáp quang chống nhiễu điện từ tốt?”; “Vì sao không nhìn vào đầu sợi quang đang hoạt động?”.

Kết quả Phiếu học tập số 1 gồm: (1) Hữu tuyến: cáp xoắn đôi, cáp đồng trục, cáp quang; vô tuyến: sóng phục vụ Wi-Fi, di động, vệ tinh theo hệ thống. (2) Cáp quang truyền tín hiệu ánh sáng, chống nhiễu điện từ tốt nhưng cần thiết bị, đầu nối và tay nghề phù hợp. (3) Cáp đồng dễ triển khai trong nhiều LAN nhưng phụ thuộc chuẩn, khoảng cách và nhiễu. (4) Vô tuyến thuận tiện di động nhưng bị ảnh hưởng vật cản, nhiễu và chia sẻ môi trường. (5) Không nhìn vào đầu sợi quang đang hoạt động vì ánh sáng có thể gây hại cho mắt.

Phân biệt được băng thông danh định, thông lượng đạt được và độ trễ; vận dụng được quy ước $1\text{ MB} = 8\text{ Mb}$ để tính thời gian truyền tệp.

GV nêu tình huống: gửi tệp 800 MB qua liên kết 80 Mb/s, bỏ qua mọi overhead và tắc nghẽn. HS làm việc theo cặp đôi: (1) Đổi 800 MB sang Mb; (2) Tính thời gian tối thiểu theo mô hình; (3) Nếu thông lượng thực chỉ 40 Mb/s thì mất bao lâu? Cặp đôi trả lời câu hỏi: “Không lấy 80 Mb/s bằng 80 MB/s, vì sao?” và “Độ trễ khác tốc độ truyền ở điểm nào?”.

• Đổi đơn vị: $800\text{ MB} = 800 \times 8 = 6400\text{ Mb}$.
• Thời gian theo mô hình: $t = \dfrac{6400}{80} = 80$ giây.
• Với thông lượng 40 Mb/s: $t = \dfrac{6400}{40} = 160$ giây.
• 80 Mb/s tương đương 10 MB/s (không phải 80 MB/s) vì 1 byte gồm 8 bit.
• Độ trễ là thời gian chậm trễ đầu cuối, khác với tốc độ bit/giây hay dung lượng ổ đĩa.

Củng cố khái niệm môi trường truyền, độ trễ, quy ước đơn vị và cách đánh giá kết quả đo đường truyền.

HS làm việc cá nhân 5 phút với các câu sau, sau đó đổi chéo kiểm tra trong cặp: (1) Môi trường nào truyền tín hiệu bằng ánh sáng? A. Cáp quang; B. Cáp đồng trục; C. Cáp xoắn đôi đồng; D. Sóng âm trong phòng. (2) Đại lượng thể hiện chậm trễ đầu cuối là gì? A. Tên nhà mạng; B. Độ trễ; C. Màu cáp; D. Dung lượng ổ đĩa. (3) Liên kết 80 Mb/s đồng nghĩa truyền được 80 MB mỗi giây. Đúng hay sai? (4) Tệp 800 MB, 1 MB = 8 Mb, tốc độ 80 Mb/s, bỏ overhead: mất bao nhiêu giây? (5) Cùng tệp 800 MB nhưng thông lượng 40 Mb/s: mất bao nhiêu giây? (6) Bạn đo tệp 800 MB mất 200 giây trên mạng ghi 80 Mb/s. Tính thông lượng trung bình và giải thích vì sao không kết luận gian lận ngay.

Đáp án: (1) A – cáp quang dẫn tín hiệu quang, cần đúng bộ thu phát. (2) B – độ trễ khác tốc độ bit/giây hoặc dung lượng. (3) Sai – 80 Mb/s tương đương 10 MB/s trước overhead. (4) 80 giây ($800 \times 8 : 80$). (5) 160 giây ($800 \times 8 : 40$). (6) Thông lượng trung bình $= \dfrac{800 \times 8}{200} = 32$ Mb/s; 80 Mb/s là băng thông danh định, còn overhead, chia sẻ đường truyền, Wi-Fi, thiết bị nguồn/đích hoặc tắc nghẽn có thể làm giảm tốc; cần ghi điều kiện, lặp lại phép đo và báo người phụ trách nếu bất thường.

Vận dụng kiến thức để đề xuất phương án kết nối giữa hai tòa nhà, nêu điều kiện đúng và tiêu chí kiểm tra kết quả; thể hiện tinh thần trách nhiệm và an toàn.

Tình huống: trường cần nối mạng giữa hai tòa nhà, giữa có khu vực nhiễu điện từ và khoảng cách lớn. HS làm việc nhóm đôi, dùng Phiếu học tập số 2 để trả lời: (1) Nên xem xét cáp đồng hay cáp quang? Vì sao? (2) Cần thu thập thông tin gì trước khi quyết định? (3) Nếu đo được thông lượng thấp, cần kiểm tra những yếu tố nào? Bài tập về nhà: sưu tầm một ví dụ đời sống và phân tích môi trường truyền dẫn đã dùng.

Phương án có điều kiện: (1) So sánh 0,35 điểm: cáp đồng dễ triển khai trong LAN nhưng dễ bị nhiễu và phụ thuộc khoảng cách; cáp quang phù hợp xem xét vì chống nhiễu tốt, cần bộ thu phát tương thích và thi công chuyên môn. (2) Thu thập khoảng cách, tuyến đi, công suất, chuẩn và điều kiện nhiễu; nhờ người phụ trách khảo sát trước khi chọn. (3) Kiểm tra cấu hình thiết bị, tắc nghẽn, Wi-Fi, số người dùng và lặp lại phép đo. Không tự kéo dây qua khu nguy hiểm và không khẳng định mọi sợi quang đều nhanh như nhau.