2.1. Khái niệm

Mạng truyền thông là một tập hợp các thiết bị (máy tính, PLC, cảm biến, biến tần...) được kết nối với nhau theo một cấu trúc nhất định nhằm trao đổi dữ liệu và chia sẻ tài nguyên.

2.2. Mô hình tham chiếu OSI (Open Systems Interconnection)

Đây là khung sườn lý thuyết để các thiết bị khác hãng có thể giao tiếp được với nhau. Mô hình gồm 7 lớp:

1. Physical (Vật lý): Truyền luồng bit trên phương tiện vật lý.

2. Data Link (Liên kết dữ liệu): Đóng gói khung (frame), kiểm soát lỗi.

3. Network (Mạng): Định tuyến (Routing), địa chỉ IP.

4. Transport (Giao vận): Đảm bảo truyền dữ liệu tin cậy (TCP/UDP).

5. Session (Phiên): Thiết lập, duy trì hội thoại.

6. Presentation (Trình diễn): Mã hóa, nén dữ liệu.

7. Application (Ứng dụng): Giao diện cho người dùng (HTTP, FTP, MQTT...).


Shutterstock

2.3. Cấu trúc mạng (Network Topology)

Topology là cách sắp xếp hình học của các phần tử trong mạng. Trong công nghiệp, việc chọn cấu trúc phù hợp quyết định đến độ ổn định và chi phí của hệ thống.

2.4. Môi trường truyền dẫn

• Hữu tuyến: Cáp xoắn đôi (Ethernet), cáp đồng trục, cáp quang (Fiber Optic - dùng cho khoảng cách xa, chống nhiễu cực tốt).

• Vô tuyến: Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, 4G/5G.

2.5. Các thiết bị sử dụng cho cấp liên mạng

• Repeater: Khuếch đại tín hiệu.

• Hub/Switch: Bộ kết nối trung tâm (Switch thông minh hơn Hub nhờ khả năng học địa chỉ MAC).

• Router: Định tuyến dữ liệu giữa các mạng khác nhau.

• Gateway: Chuyển đổi giao thức (ví dụ: Modbus RTU sang Profinet).

2.6. Bài tập ứng dụng: Xây dựng cấu trúc mạng truyền thông

Dưới đây là các mô hình các em sẽ thực hành thiết kế trên phần mềm (như Cisco Packet Tracer) hoặc đấu nối trực tiếp tại phòng Lab:

2.6.1. Cấu trúc điểm - điểm (Point-to-Point)

• Đặc điểm: Kết nối trực tiếp giữa 2 thiết bị (ví dụ: 1 PLC kết nối với 1 HMI).

• Ưu điểm: Đơn giản, tốc độ tối đa.

2.6.2. Cấu trúc đường (Bus Topology)

• Đặc điểm: Tất cả các trạm dùng chung một đường dây trục chính.

• Ứng dụng: Rất phổ biến trong mạng RS485, Profibus.

• Lưu ý: Cần có điện trở đầu cuối (Terminator) để tránh phản xạ tín hiệu.


Getty Images

2.6.3. Cấu trúc sao có bộ ghép trung tâm (Star Topology)

• Đặc điểm: Các trạm kết nối về một Switch/Hub trung tâm.

• Ưu điểm: Dễ mở rộng, nếu một trạm hỏng thì mạng vẫn hoạt động bình thường.

• Ứng dụng: Mạng Ethernet công nghiệp hiện đại.


Getty Images

2.6.4. Cấu trúc vòng (Ring Topology)

• Đặc điểm: Thiết bị nối tiếp nhau thành một vòng kín.

• Ưu điểm: Tiết kiệm dây dẫn, có khả năng dự phòng (Redundancy) nếu sử dụng các giao thức như MRP.


Shutterstock

Tổng kết: Mỗi cấu trúc đều có ưu và nhược điểm riêng. Khi đi làm thực tế, các em cần dựa vào địa hình nhà máy và yêu cầu về độ tin cậy để lựa chọn cấu trúc tối ưu nhất.