tổng quan về mạng viễn thông

Mạng viễn thông giúp người sử dụng có thểgọi điện thoại qua mạng Internet, có thể xem hình ảnh của bạn bè trên khắpmọi miền đất nước cũng như thế giới, có thể chia sẻ nguồn dữ liệu, có t

LỜI NÓI ĐẦU

Trong lĩnh vực viễn thôngđã làm thay đổi bộ mặt, tính cách của tráiđất Đã hiện thực hoá khả năng liên kết của mỗi con người của mỗi quốcgia, gắn kết mọi người với nhau nhờ một mạng lưới viễn thông vô hình vàhữu hình trên khắp trái đất và vũ trụ Sự hội tụ trong lĩnh vực viễn thôngcùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu sử dụng và truyền dữ liệu của conngưòi cũng tăng theo hàm số mũ Nghành viễn thông đem lại sự hội tụ, hay

sự thống nhất các dịch vụ truyền dữ liệu, dịch vụ thoại, video (truyền hìnhquảng bá, truyền hình theo yêu cầu) và dữ liệu Internet băng rộng thúc đẩynghành công nghệ thông tin phat triển lên một tầng cao mới với đa dạng cácloại hình dịch vụ chi phí rẻ hơn Mạng viễn thông giúp người sử dụng có thểgọi điện thoại qua mạng Internet, có thể xem hình ảnh của bạn bè trên khắpmọi miền đất nước cũng như thế giới, có thể chia sẻ nguồn dữ liệu, có thểthực hiện những giao dịch mua bán với mọi người trên khắp thế giới mộtcách đơn giản…

Dịch vụ nói chung và dịch vụ viễn thông nói riêng ngày nay càngkhẳng định được vị trí, vai trò trong đời sống và trong nền kinh tế thời mởcủa, hội nhập Số hoá mạng lưới, hiện đại hoá mạng lưới, hội tụ mạngchuyển đổi công nghệ từ mạng truyền thông sang mạng thế hệ mới (NGN)

…với mục đích đáp ứng ngày càng cao của người sử dụng Vì vậy lĩnh vựcviễn thông đóng vai trò không thể thiếu trong toàn xã hội Trong đợt thực

tập này em được thầy Trần Văn Hội giao cho nghiên cứu đề tài Mạng Viễn

Thông Trong báo cáo tốt nghiệp em xin trình bày những các phần sau:

- Trình bầy tổng quan về mạng viễn thông

Em xin chân thành cảm ơn thầy giao Trần Văn Hội và anh Ngô Văn Huệ (Đài viễn thông Chợ Sông) đã giúp đỡ hướng dẫn em trong quá trình

hoàn thành báo cáo này

Vì thời gian có hạn nên báo cáo của em không tránh khỏi nhưng thiếusót, em mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy giáo, cô giáo

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nam, ngày 10 tháng 04 năm 2010

Học sinh

Phạm Khương Duy

PHẦN I : LÝ THUYẾT

1 Khái niệm Viễn Thông

Thuật ngữ Viễn Thông (télécommunication) được ghép từ từcommunication (liên lạc) với tiền tố télé (từ xa) Edouard ESTAUNIE,người Pháp, chính là người đưa ra thuật ngữ télécommunication vào năm

1904 Thời bấy giờ từ télécommunication dùng để chỉ chung cho telegraph

và telephone Từ tiếng Anh gọi là telecommunication (không có dấu) hayngười ta vẫn gọi tắt là telecom

Thuật ngữ viễn thông được dùng để chỉ tập hợp các thiết bị, các giaothức để truyền thông tin từ nơi này đến nơi khác Các thành phần cơ bản củamột hệ thống viễn thông bao gồm (xem hình 1):

Hình 1: Mô hình viễn thông cơ bản

- Một máy phát (transmitter) ở nguồn (source) Máy phát sẽ lấy thông tin(information) và chuyển đổi nó thành tín hiệu (signal) để có thể truyềnđược

- Tín hiệu sẽ được truyền trên một kênh truyền (channel/medium).

- Một máy thu (receiver) sẽ được đặt ở đích đến (sink) để thu nhận tín hiệutruyền từ nguồn và chuyển đổi tín hiệu ngược lại thành thông tin

Thực tế, viễn thông đã tồn tại từ rất xa xưa Sơ khai nhất có thể kểđến việc liên lạc bằng cách đốt lửa cho bốc khói lên để báo động giặc đến

Hoặc dùng tiếng kèn, trống, chuông, ám hiệu… để báo hiệu những mốinguy hiểm đang đến gần Tiếp theo là sự ra đời của telegraph, rồi telephone.

Và ngày nay thì có vô số loại hình viễn thông khác nhau, như Internet, hệthống điện thoại di động, satellite, Bluetooth, infrared… Trong bất cứ hệthống viễn thông nào kể trên, chúng ta điều có thể nhận ra các thành phần

cơ bản kể trên Nhiệm vụ của viễn thông là làm thế nào để truyền thông tinnhanh, chính xác, chất lượng cao, bảo mật tốt, và dĩ nhiên là đáp ứng nhucầu truyền thông của con người Do đó có thể nói ngành viễn thông baogồm tất cả các lĩnh vực nhằm góp phần vào việc thực hiện và cải tiến quátrình truyền thông

2 Tổng quan các lĩnh vực trong viễn thông

Mục đích của phần viết này là nhằm giới thiệu một cách tiếp cận các lĩnhvực khác nhau trong viễn thông dựa vào mô hình viễn thông ở hình 1

2.1 Xử lý tín hiệu

Trước tiên, cốt lõi của viễn thông là truyền thông tin Thông tin là một phầnquan trọng không thể thiếu Thông tin trong viễn thông có nhiều dạng khácnhau, như tiếng nói, hình ảnh, video… Mỗi thông tin có các thuộc tính khácnhau Thông tin có thể tồn tại dưới 2 dạng: analog (tính hiệu liên tục theothời gian hay còn gọi là tín hiệu tương tự) hoặc digital (tính hiệu số) Tínhiệu liên tục theo thời gian cũng được xử lý một cách hiệu quả theo quitrình: biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số (biến đổi A/D), xử lý tínhiệu số (lọc, biến đổi, tách lấy thông tin, nén, lưu trử, truyền, ) và sau đó,nếu cần, phục hồi lại thành tín hiệu tương tự (biến đổi D/A) để phục vụ chocác mục đích cụ thể

Tất cả các xử lý thông tin như nén kích thước thông tin, chuyển đổiđịnh dạng, giảm kích thước thông tin, watermaking, xóa nhiễu, tái chế, phục

hồi, nhận dạng … được gọi chung là xử lý tín hiệu (Signal Processing).Thực chất xử lý tín hiệu là một môn cơ sở không thể thiếu được cho nhiềungành khoa học, kỹ thuật như: điện, điện tử, tự động hóa, tin học, vật lý vàviễn thông Xứ lý tín hiệu có nội dung khá rộng dựa trên một cơ sở toán họctương đối phức tạp Nó có nhiều ứng dụng đa dạng, trong nhiều lĩnh vựckhác nhau Rất khó phân biệt rạch ròi đâu là xử lý tín hiệu trong viễn thông,đâu không phải là cho viễn thông Dưới đây chúng tôi xin giới thiệu một sốkhía cạnh của xử lý tín hiệu trong viễn thông:

- Nhu cầu truyền thông tin multimedia (hình ảnh, âm thanh, video)với thời gian thực (real-time) ngày càng cao dẫn đến cần phải có các địnhdạng cho kích thước nhỏ và chất lượng tốt Đó chính là một trong nhữngnhiệm vụ của xử lý tín hiệu multimedia

- Bài toán nhận dạng: nhận dạng tiếng nói, hình ảnh, chữ viết, chuẩnđoán bệnh qua telemedicine (y học từ xa thông qua Internet), xác định vị trí,tốc độ, đường đi của các vật thể liên lạc di động (mobile communicatingobject) , chuẩn đoán “bệnh” của một thiết bị viễn thông trong hệ thống (dựavào các thông tin xác suất)… cũng là một dạng xử lý tín hiệu

- Trong truyền thông, thông tin thường bị nhiễu noise, echo, bị cáchiệu ứng fading, đa đường, mixer (trộn lẫn thông tin từ nhiều nguồn)….Thông tin thu được do đó cần phải được xử lý để làm giảm các hiệu ứngnày

2.2 Truyền thông kỹ thuật số

Trước khi truyền đi, thông tin sẽ phải được mã hóa, nén, điều chế,v.v được minh họa bởi sơ đồ truyền thông tin ở hình 2 Tất cả các quá trìnhdiễn ra trong dây chuyền truyền thông tin như điều chế, encoder, mã hóa,v.v thì được gọi chung là truyền thông kỹ thuật số (digital communication)

Đôi khi người ta vẫn xem truyền thông kỹ thuật số là một dạng xử lý tínhiệu Tuy nhiên, chung tôi muốn tách biệt nó ra khỏi phần xử lý tín hiệu vì

nó mang nhiều đặc thù riêng

Kỹ thuật truyền thông số đã phát triển từ gần 60 năm qua, có thể tính

từ khi ra đời lý thuyết thông tin của Claude Shannon (1948) Nhưng phảiđến những năm 70’s thì những hệ thống đầu tiền sử dụng lý thuyết thông tinnày mới ra đời vì đến lúc đấy thì tốc độ tính tóan của phần cứng mới đủ khảnăng thực hiện các thuật tóan phức tạp của lý thuyết truyền thông

Hình 2: Sơ đồ truyền thông tin

Mỗi một block trên hình 2 là một vấn đề nghiên cứu của truyền thông

kỹ thuật số Truyền thông kỹ thuật số xây dựng và phát triển các giao thứcviễn thông ở lớp vật lý (physical) và lớp kết nối thông tin (data-link) (trong

mô hình 7 lớp của ISO mà sẽ được giới thiệu ở phần sau của bài viết này)

Cùng với sự ra đời và phát triển của nhiều công nghệ truyền thôngmới, đặc biệt là các công nghệ không dây, truyền thông kỹ thuật số cũngkhông ngừng phát triển để đáp ứng nhu cầu truyền thông với tốc độ nhanh

và hiệu quả cao (ít lỗi) Các nghiên cứu nhằm tìm ra hoặc cải tiến các quátrình mã hóa, điều chế, các mã hóa sữa sai phối hợp phức tạp, các cách thức

“access” vào kênh truyền có chọn lọc, các kỹ thuật trãi phổ mới vẫn đangtiếp diễn Khuynh hướng thiết kế dây chuyền truyền thông có khả năng tựthích ứng (adaptive), có khả năng nhận thức (cognitive), có thể tự cấu hình(reconfigurable) để có thể truyền thông tin trên nhiều mạng truy cập khácnhau hay còn gọi là software defined radio (SDR) vẫn đang được tập trungnghiên cứu phát triển Các kỹ thuật mới này đòi hỏi các thành phần RF(radio frequency) hoặc các bộ vi xử lý số (digital processor), bộ nhớ(memory) phải ngày càng cung cấp nhiều tính năng hơn với giá thành thấphơn và năng lượng tiêu thụ thấp

2.3 Truyền sóng điện từ/vô tuyến và điện tử RF

Thông tin sau khi được chuyển đổi thành tín hiệu tương tự sẽ đượctruyền đi giữa máy phát và máy thu thông qua một môi trường hoặc dây dẫn(sóng điện từ) hoặc môi trường không dây dẫn (sóng vô tuyến) Trong viễnthông không dây, ngày này mọi người đều nói đến việc kết hợp nhiềuangten để thu và phát sóng (MIMO) hoặc sử dụng angten thông minh (smartantenna) để tăng hiệu quả truyền sóng Bên cạnh đó, những có gắng nhằmbiến khả năng sử dụng đường dây tải điện kiêm đường dây tải thông tincũng được tiếp tục nghiên cứu

Hình 3: Ví dụ mô hình đơn giản của máy thu kỹ thuật số

Để truyền sóng thông tin, chúng ta cần phải có máy phát và máy thu.Hình 3 là ví dụ của một máy thu bao gồm angten, các bộ lọc, bộ trộn(mixer), các chuyển đổi A/D hoặc ngược lại D/A… Khía cạnh này của viễnthông gắn liền với lĩnh vực điện tử (vi mạch xử lý, FPGA, ASIC…)

2.4 Mạng viễn thông

Thông thường, thông tin trao đổi giữa hai thực thể (source và sink) sẽ đượctruyền qua nhiều thực thể trung gian để tạo thành một đường nối (logicallink) giữa 2 thực thể này Tất cả các thực thể tham gia cấu thành cho quátrình trao đổi thông tin này tạo thành một mạng (network) viễn thông

Hình 4: Ví dụ mạng ad hoc

Một ví dụ đơn giản về mạng đó là mạng ad hoc như ở hình 4 Trongmạng này, bất kỳ 2 thực thể nào cũng có thể liên lạc với nhau hoặc trực tiếp,hoặc thông qua các thực thể trung gian khác Một ví dụ phức tạp hơn là thựcthể A kết từ PDA tới AP wifi bằng không dây AP wifi lại nối kết phía saumodem ADSL đến SDLAM (cáp ADSL) DSLAM sẽ nối kết vào mạng lõi

Ở đâu bên kia, thực thể đối thoại B nối kết vào mạng lõi thông quamạng di động UMTS chẳng hạn Mô hình mạng vừa miêu tả ở trên được thểhiện ở hình 5 dưới đây

Hình 5: Kiến trúc mạng viễn thông

Nhìn về kiến trúc mạng, ta có thể dễ dàng phân biệt 2 mạng: mạng

truy cập (access network) và mạng lõi (core network/ transport network) Sựphân chia này khá rõ ràng trong mô hình mạng tế bào

- Mạng lõi/trục: Khuynh hướng phát triển của mạng lõi sẽ là mạng IP

(IP-based core) để cho phép nối kết nhiều công nghệ mạng truy cập khác nhaulại với nhau dễ dàng và bởi vì thông tin trong tương lai sẽ hoàn toàn ở dạnggói Vấn đề của mạng lõi là làm thể nào để chuyển gói thông tin thật nhanh(hàng trăm Gbps trở lên) Ý tưởng chủ đạo để thực hiện điều đó là cắt góithông tin thành từng gói nhỏ (giống trong ATM), hoặc thực hiện routing ởmức độ thấp hơn IP chẳng hạn dựa vào label như trong MPLS, hoặcVCI/VPI trong ATM, hoặc Ethernet Bên cạnh người ta cũng đưa khái niệmchất lượng dịch vụ (Quality of Service) vào trong mạng lõi (DiffServ,Intserv, RSVP…) Một ví dụ về mạng lõi hội tụ các mạng ATM, Ethernet,Voice, Frame Relay, IP nhờ vào MPLS được thể hiện ở hình 6 Lớp vật lýtrong mạng lõi sử dụng các kỹ thuật truyền cáp quang như SDH, SONET,WDM để có thể vận chuyển thông tin với tốc độ cao

Hình 6: Mạng lõi trong tương lai sử dụng MPLS

- Công nghệ Internet: Internet có thể được xem như là một mạng công

cộng ở tầm thế giới dựa trên công nghệ IP (Internet Protocol) Tên Internetđược sử dụng vào năm 1983 để chỉ mạng ARPANET, mạng được xây dựng

từ những năm 70’s (thời kỳ chiến tranh lạnh) bởi Hoa Kỳ với mục đíchdùng cho liên lạc trong quân đội Nhiệm vụ của mạng ARPANET là làm thếnào vẫn hoặt động được nếu một phần của mạng bị hỏng, đặt trong bối cảnh

bị tấn công hạt nhân của Liên Xô Từ đó mạng Internet đã không ngừngphát triển Điểm khác biệt của Internet và mạng điện thoại thời bấy giờ làtrong Internet thông tin sẽ được đóng thành gói (packet) và không cần thiếtphải tạo một circuit (mạch) nối giữa 2 thực thể liên lạc đầu và cuối Internethoặc động trên mô hình lớp (7 lớp) với nhiều giao thức khác nhau Trongcông nghệ mạng IP, người ta càng ngày càng quan tâm đến chất lượng dịchvụ: giao thức QoS, điều khiển tắt nghẹn mạng (congestion), điều chỉnh lưuthông traffic trong mạng, đặt/thuê trước tài nguyên mạng (RSVP),… Cũngnhằm hướng đến một chất lượng dịch vụ tốt hơn các router, switch tốc độcực nhanh (ultra-high speed) cũng đang được quan tâm nghiên cứu Kéotheo là các nghiên cứu và ứng dụng hiệu quả lý thuyết hàng đợi nâng cao,phân bố công việc nâng cao trong các thiết bị viễn thông Bên cạnh Internettốc độ cao, Internet di động (mobile) là một nhu cầu cấp thiết: Internetkhông dây, VoIP di động (Skype, SIP, H323, MEGACO), quản lý di động(Mobile IP, Mobike, IKEv2, IPv4-IPv6 translation) Gần đây, các kỹ thuậtP2P (peer-to-peer) (chia sẻ thông tin ngang hàng) như Kazza, Bittorent,Skype, P2P TV…nhận được sử hưởng ứng mạnh mẻ của người dùng

Các vấn đề liên quan đến mạng trục và công nghệ IP được thảo luận

và trình bày ở đây

- Công nghệ mạng di động không dây: Công nghệ mạng di động ngày

càng phát triển mạnh mẻ Mỗi mạng di động phát triển nhằm vào những đối

tượng người dùng khác nhau, những ứng dụng khác nhau Các công nghệ

+Đầu tiên phải kể đến là mạng tế bào (cellular):Mạng tế bào phát triển

thông qua các thể hệ từ 1G đến beyond 3G Mạng di động thể hệ thứ 3G(UMTS, CDMA2000) đang được triển khai rộng khắp Tuy nhiên nhiềunghiên cứu đang hướng về mạng thể hệ 3.9G (gẫn 4G) như 3G LTE của3GPP và UMB của 3GPP2 Mục đích là tăng tốc độ truyền thông tin lên tầmhàng trăm Mbps

+ Mạng satellite được dùng thay thể cho cáp dưới biển và dùng cho liên lạc

ở những nơi mà không thể triển khai hạ tầng mạng (liên lạc đến các tàu trênđại dương, trên sa mạc…) Satellite còn dùng cho định vị ở ngoài trời(GPS)

+ Mạng WLAN 802.11: Hiện tại trên thị trường chỉ tìm thấy mạng

802.11a/b/g còn các chuẩn khác như i/k/l/m/n/f/e… nhiều chuẩn đã hoàn tấtgiai đoạn hóa và đang trong qua trình đưa ra thị trường và cũng nhiều chuẩnđang trong giai đoạn nghiên cứu và chuẩn hóa

+ Mạng WIMAX , WiBro (802.16): Phiên bản cố định (802.16d) đang trong

giai đoạn thử nghiệm và triển khai ở một số nước, phiên bản di động(802.16e) đã được chuẩn hóa xong và IEEE đang bắt tay vào nghiên cứu vàchuẩn hóa 802.16j (relay Wimax)

+ Mạng Wireless Personal Area Network (WPAN): Mạng này hoạt động ở

khỏang cách tầm vài mét trở lại như Bluetooth (802.15.1), Zigbee(802.15.4), RFID, mạng băng thông cực rộng UWB (Ultra Wideband)(802.15.3) Vấn đề giải quyết giao thoa RF là một trong những vấn đề màWPAN cần phải giải quyết Bên cạnh người ta cũng đang ứng dụng mạngWPAN vào việc định vị trong nhà (indoor) vì GPS chỉ cho phép định vịoutdoor

+ Mạng adhoc và cảm biến: Ứng dụng của nó ngày càng rộng rải, trong

quân đội, trong đời sống hằng ngày, trong y tế, trong quản lý môi trường…Một số vấn đề nổi cộm của mạng adhoc và cảm biến là routing, khả năng tựhiệu chỉnh (reconfigurable), bảo mật và tiết kiệm năng lượng

+ Mạng 4G: Do có nhiều mạng khác nhau, khuynh hướng tiếp theo sẽ là hội

tụ tất cả chúng lại để phục vụ người dùng một cách tốt hơn Lý do hội tụ là

vì không có bất kỳ công nghệ nào có thể đáp ứng tất cả các nhu cầu như: tốc

độ truyền thông tin cao, chất lượng dịch vụ cao, vùng phủ sóng lớn, thíchứng cho người dùng khi di chuyển với tốc độ cao, giá thành rẻ… Tuy theotừng ứng dụng sẽ có một loại hình mạng thích ứng Tương lai viễn thôngđang phát triển theo hướng hội tụ: thiết bị đầu cuối (terminal) phát triển theohướng tất cả trong một (one-in-all), mạng phát triển theo hướng hội tụ theonhiều mức độ khác nhau

2.5 Bảo mật

Trong viễn thông vấn đề bảo mật ngày càng trở nên quan trọng và thiết yếu.Bảo mật có thể chia thành 2 mảng chính, đó là bảo mật cho mạng (networksecurity) và mã hóa (cryptology) Ngành mã hóa là một ngành khoa học lâuđời Trong kỷ nguyên hiện đại, mã hóa được xây dựng dựa trên các lýthuyết tóan học phức tạp về số nguyên tố, định lý fermat, hay gần đây là dựavào đường elip, lượng tử (Quantum)… Cùng với sự phát triển vượt bật củatốc độ tính toán, các thuật tóan mã hóa ngày càng phải được cải tiến đểchóng lại việc bẻ khóa bằng thuật tóan tìm kiếm exhaustive Trong suốt quátrình liên lạc, thông tin cần phải được mã hóa sao cho chỉ có 2 thực thể đangliên lạc với nhau có thể giải mã được thông tin ấy còn các thực thể trunggian chỉ có thể đọc được địa chỉ để chuyển thông tin đi Mã hóa có thể thamgia vào quá trình thông ở nhiều mức độ khác nhau: sóng radio, thông tin góiIP,… Trong mạng viễn thông, nhiều giao thức được nghiên cứu và hìnhthành nhằm đáp ứng nhu cầu bảo mật trong liên lạc như: SSL/TLS, IPsec,VPN, Radius/Diameter, EAP….Mỗi một công nghệ mạng di động có một

cơ chế bảo mật riêng Một số vần đề bảo mật trong mạng là làm thế nào đểthực hiện các quá trình xác thực (authentication và identification) các thựcthể trong mạng nhanh, giảm khối lượng thông tin trao đổi (overhead) giữacác thực thể, giải quyết bài toán bảo mật trong mạng hội tụ…

3 Nói về sự phân lớp (layering) trong mạng viễn thông

Như đã nói ở trên, thông tin trao đổi giữa 2 người dùng A và B (trênhình 5) sẽ phải được truyền qua nhiều thực thể mạng Bạn có thể nhận rarằng, những gì đề cập ở trên hình 2 về truyền thông chỉ có thể áp dụng đượccho trường hợp liên lạc trực tiếp (ví dụ giữa trạm phát sóng và người dùng,hoặc 2 người kết nối bluetooth) Trong trường hợp hai người A và B traođổi thông tin với nhau thông qua các thực thể mạng khác, rõ ràng chúng tacần phải thiết lập các luật lệ (rules), các định dạng (format) để quản lý/điềuhành các giao tiếp trung gian này Tất cả các luật, định dạng, v.v được gọichung là giao thức (protocol).Tất cả các tương tác, phối hợp giữa các thựcthể sẽ được quy định thông qua các giao thức Nói một cách trừu tượng, vaitrò quan trọng của một giao thức là nhằm mô tả, quy định các semantics củamột thông điệp (message) và ý nghĩa của các bit thông tin chứa trong thôngđiệp đó Giao thức cũng quy định những điều (actions) mà một thực thể phảithực hiện khi nhận được một thông điệp nhất định Ví dụ một router nhậnđược một gói thông tin IP, thì nhiệm vụ của nó là tìm địa chỉ IP đích đến vàtiếp tục forward gói thông tin đấy đến router lân cận nó hoặc đến ngườinhận.Các dịch vụ, chức năng của một mạng viễn thông sẽ được thực hiệnthông qua các giao thức Một mạng mà cung cấp nhiều dịch vụ, thì đòi hỏicũng phải có nhiều giao thức Các giao thức này có thể độc lập với nhau,hoặc phụ thuộc lẫn nhau Sự phụ thuộc được thể hiện ở việc một actiontrong 1 giao thức này là đi thực hiện một giao thức khác Sự phụ thuộc đócòn được gọi là phân lớp (layering).Các giao thức ở lớp dưới sẽ cung cấpdich vụ mà sẽ được sử dụng bởi các giao thức ở lớp trên nó trong qua trìnhthực hiện của các giao thức ở lớp phía trên Khi lớp ở trên sử dụng dịch vụ

của lớp ở dưới, nó chỉ cần biết để sử dụng dịch vụ ở dưới nó cần cung cấpthông tin gì và cuối cùng nó sẽ cho ra kết quả gì Lớp ở trên không cần phảibiết lớp dưới được xây dựng/thiết kế như thế nào cả Điều đó cho phép cáclớp ở dưới thay đổi mà không làm ảnh hưởng đến các lớp ở trên Đấy là mộtlợi điểm quan trong của việc phân lớp Bên cạnh lợi điểm nói trên, còn hailợi điểm nổi bật khác Quan trọng nhất đó là việc chia lớp cho phép chia nhỏbài toán phức tạp trong viễn thông ra thành nhiều phần nhỏ để dễ giải quyết

và quản lý Một lợi điểm nữa là các lớp ở trên có thể cùng tận dụng dịch vụcung cấp bởi lớp ở dưới

Mô hình cơ bản nhất (đầy đủ nhất và dư thừa nhất) là mô hình 7 lớpOSI (Open System Interconnection) 7 lớp từ thấp đến cao là: Physical, datalink, network, transport, session, presentation và application, như thể hiện ởhình 7 Tuy nhiên trong mạng Internet ngày nay, người ta chỉ dùng 5 lớpnhư ở hình 8 Cụ thể là trong Internet người ta thấy không cần thiết phải cólớp presentation và lớp session Nguyên nhân của nó được đề cập trongphấn vai trò của các lớp

Hình 7: Minh họa trao đổi thông tin qua các lớp trong Internet

Vai trò của các lớp như sau :

7 Application layer: là tập hợp tất cả các ứng dụng chạy trên thiết bị đầucuối Nên nhớ rằng Internet không phải là một ứng dụng Các ứng dụngquen thuộc như: browser, server, email, real-time audio, http, ftp,

6 Presentation: Mục đích của lớp này là chuyển đổi thông tin từ các loạiapplication khác nhau sang một dạng chuẩn Đôi khi presentation chứa chứcnăng mã hóa thông tin Tuy nhiện trong Internet, người ta dùng một chuẩnđịnh dạng duy nhất cho thông tin, nên không cần phải có lớp này nữa

5 Session layer: Trong hệ thống mà không có một kết nối full-duplex, thìsession sẽ quản lý 2 nối kết khác nhau để cung cấp bidirectional service (đối

với các ứng dụng) Vì trong Internet người ta có kết nối full-duplex nênkhông cần thiết phải có lớp này.

4 Transport: Cung cấp dịch vụ vận chuyển gói thông tin đầu cuối end) giữa 2 người dùng Nó có thể đảm bảo thông tin được truyền đến tậnngười nhận, có thể truyền lại gói thông tin nếu thông tin bị thất lạc trênđường truyền, có thể tập hợp thông tin từ nhiều ứng dụng khác nhau vàomột kết nối Nói đến transport thì phải kể đến TCP và UDP

(end-to-3 Network layer (còn gọi là IP layer) Nhiệm vụ của lớp này là cắt thông tinthành nhiều đoạn phù hợp với yêu cầu của link layer Dĩ nhiên ở chiềungược lại thì nó sẽ nối kết các đoạn thông tin thuộc cùng một gói lại vớinhau khi nhận được chúng từ lớp link Một một thực thể sẽ có một địa chỉmạng (network-layer address) Dựa vào địa chỉ này mà thông tin đượctruyền đi qua mạng, qua nhiều trung gian khác nhau

2 Data link: Các thiết bị mạng đều có một địa chỉ data link (địa chỉ MAC).Điều này giúp nối kết 2 thực thể trong cùng một local area network (LAN).Một nhiệm vụ quan trọng của data link là phân chia quyền sử dụng (access)medium giữa nhiều người dùng khác nhau (TDMA, CDMA ) 1 Physicallayer: Như đã nói ở trên, nhiệm vụ của nó là chuyển thông tin (dưới dạngbit) giữa hai thực thể nối kết với nhau bằng 1 đường truyền vật lý (physicallink).Nhìn ở một gốc độ nào thì sự phân lớp này nhằm để phân loại các giaothức dùng trong viễn thông Tuy nhiên sự phân lớp ấy đang ngày càng bịxâm chiếm (violate) bởi các giao thức cross-layer Một hạn chế của việcphân lớp này là thông tin ở lớp dưới bị chê giấu đối với lớp trên

(information hidden) Ngày nay, ngày càng có nhiều giao thức đi sâu vào sửdụng các thông tin dùng trong nhiều lớp khác nhau để tối ưu hoạt động của

nó Ví dụ trong qua trình scheduling (phân chia xem thông tin nào gửi trước,thông tin nào gửi sau) ở data link layer, nếu nó biết được thông tin về độ ưutiên của từng người dùng, loại ứng dụng, v.v thì scheduling có thể sẽ ưutiên gửi thông tin của người có độ ưu tiên cao, hoặc người dùng dịch vụ

real-time để giảm độ trễ (delay)

Hình 8: Các lớp trong mạng UMTS

Bên cạnh đó cũng phải kể đến khuynh hướng thêm và bớt các lớp vàotrong mô hình này Từ đấy mới xuất hiện các khái niệm lớp 2.5, lớp 3.5.Người ta cho một layer mới vào giữa lớp 2 và lớp 3, nên gọi nó là lớp 2.5

Sự phân lớp trong mạng truy cập di động của có phần khác biệt với sự có

mặt của nhiều lớp mới, như các lớp của mạng UMTS trên hình 9 Do môitrường truyền không dây thay đổi rất phức tạp, việc quản lý tài nguyên vàtruy cập vào kênh truyền khó khăn, dữ liệu truyền đi có thể không đượcnhận một cách tốt nhất, xác suất lỗi lớn, nên data link lớp vẫn thường đượcchia thành 2 layer nhỏ hơn (sub layer) là MAC (medium acess control) vàLLC (logical link control)/RLC (Radio link control) Lớp MAC quản lý việctruy cập vào môi trường truyền và phân bổ tài nguyên là các kênh truyền vật

lý cho các thiết bị LLC/RLC quản lý việc phát hiện lỗi và quyết định cáchthức thông báo (ACK) và đề nghị truyền lại dữ liệu Trong mô hình ở hình

9, các lớp dành cho truyền thông tin và truyền tín hiệu điều khiển (controlsignalling) cũng khá khác nhau

PHẦN II: THỰC HÀNH TẠI CƠ SỞ VÀ SẢN PHẨM

-TRÌNH BÀY ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG MẠNG TẠI NƠI THƯC TẬP

1 Mạng điện thoại

Như đã giới thiệu ở Chương 2, dịch vụ điện thoại chủ yếu được haimạng điện thoại cung cấp là mạng điện thoại cố định (mạng điện thoạichuyển mạch công cộng –PSTN, mạng viễn thông cơ bản đầu tiên cung cấpdịch vụ điện thoại cố định) và mạng thông tin di động (còn gọi là mạng điệnthoại di động, mạng ra đời sau có khả năng cung cấp tính năng di động chothuê bao sử dụng dịch vụ điện thoại)

1.1Mạng PSTN

Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN) là mạng dịch vụphát triển rất sớm, sau hệ thống điện báo Morse Mạng PSTN cung cấp cácdịch vụ thoại và phi thoại

Do đây là một hệ thống cung cấp dịch vụ thoại nên nó được triển khairộng khắp trên thế giới và đã trải qua nhiều giai đoạn công nghệ khác nhau.PSTN là mạng viễn thông lâu đời nhất và lớn nhất từ trước tới nay, tính đến

1998 đã có trên 700 triệu thuê bao, tới năm 2000 đã có trên 1 tỷ thuê baotrên toàn thế giới Ở Việt Nam, tính đến 2004 đã có trên 6 triệu thuê baođiện thoại PSTN trên tổng số hơn 10 triệu thuê bao điện thoại (cố định+diđộng) và tới 6/2006, con số tương ứng là khoảng 9 triệu thuê bao PSTN trên

tổng số khoảng 17 triệu thuê bao điện thoại.

Xét về bản chất PSTN là một mạng hoạt động theo phương thứcmạch (circuit mode), nghĩa là theo phương thức hướng kết nối (connection-oriented): một cuộc gọi điện thoại được tiến hành theo 3 pha: Thiết lập kếtnối, duy trì kết nối và giải phóng kết nối (setup-conversation-released) bằngcách sử dụng các hệ thống báo hiệu

Đặc điểm chủ yếu của PSTN:

- Truy nhập analog 300-3400 Hz

- Kết nối song công chuyển mạch kênh

- Băng thông chuyển mạch 64kb/s hoặc 300-3400Hz đối với chuyểnmạch analog

-Không có khả năng di động hoặc di động với cự ly hạn chế

Hình 9 cho thấy mô hình cơ bản của mạng điện thoại này Tronghình ta có các thiết bị đầu cuối phía người sử dụng là các máy điện thoại cốđịnh Mạng điện thoại sẽ có nhiệm vụ kết nối các máy điện thoại để thựchiện dịch vụ thoại Mạng này gồm các phần tử cơ bản là các thiết bị truyềndẫn và các thiết bị chuyển mạch, các thiết bị này phối hợp hoạt động vớinhau để nối thông các máy điện thoại cố định theo yêu cầu của người sửdụng dịch vụ thoại

Về nguyên tắc, tất cả các máy điện thoại có thể được đấu nối trực tiếpvới nhau như thời ban đầu của nó Tuy nhiên khi mà số lượng thuê bao tănglên, người ta thấy rằng cần phải thực hiện chuyển mạch giữa các đôi dây vớinhau Sau đó chỉ có một số tuyến nối cần thiết giữa các tổng đài do số lượngcác cuộc gọi ra thì nhỏ hơn nhiều so với số lượng thuê bao; Các thế hệ tổngđài ban đầu thực hiện chuyển mạch nhân công dựa trên các phiến nối vàphích cắm

Các hệ thống chuyển mạch tự động được gọi là các tổng đài tự độngđầu tiên được phát triển vào năm 1887 bởi Strowger Sau đó thì quá trình