CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP ISDN

Sự phát triển không ngừng của mạng điện thoại đã thúc đẩycác nhà phát triển viễn thông tham vọng là làm sao cho đường dâyđiện thoại không chỉ dùng để truyền tín hiệu thoại mà còn có thểđ

BÁO CÁO MẠNG TRUY NHẬP

ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP

ISDN

LỜI NÓI ĐẦU

Các mạng truyền thông hiện nay sử dụng hai kỹ thuật chính làchuyển mạch kênh (circuit-switch) và chuyển mạch gói (packet-switch) Các mạng chuyển mạch kênh vốn được xây dựng để truyềnthoại còn các mạng chuyển mạch gói vốn để truyền dữ liệu tươngtác Sự phát triển không ngừng của mạng điện thoại đã thúc đẩycác nhà phát triển viễn thông tham vọng là làm sao cho đường dâyđiện thoại không chỉ dùng để truyền tín hiệu thoại mà còn có thểđược dùng để truyền nhiều dịch vụ khác nữa, nâng cao tốc độđường truyền để phục vụ nhu cầu ngày càng lớn của con người.Chính vì vậy mà một mạng có khả năng đáp ứng các yêu cầu đadạng như vậy đã được ra đời vào năm 1976 và có tên là “Mạng sốtích hợp đa dịch vụ” (Intergrated Services Digital Network - ISDN)

Nó được coi là sự mở đầu của công nghệ xDSL, đặt nền móng đểphát triển các công nghệ hiện đại hơn sau này Đó cũng là lý do mà tạisao ngày hôm nay nhóm em cùng nhau thảo luận về vấn đề này Hơn thế, trong mộtkhoảng thời gian cho phép chúng em không thể nào trao đổi hết với nhau toàn bộkiến thức về lĩnh vực này, song hy vọng rằng nó phần nào giúp các bạn hiểu hơn vềcác vấn đề xoay quanh về công nghệ truy nhập ISDN và vận dụng nó vào các đề tàikhác tương tự và mở rộng!

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Lê Anh Ngọc,giảng viên khoa Điện Tử Viễn Thông - trường Đại Học Điện Lực,

người đã trực tiếp gợi ý đề tài, trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo và đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng em trong suốt quá trình hoàn thành đề tài Mặc dù chúng em đã cố gắng hoàn thành báo cáo trong phạm vi và khả năng cho phép nhưng chắc chắn sẽ không tránh khỏi thiếu sót Chúng em kính mong nhận được sự chỉ bảo và các ý kiến nhận xét của thầy

Trong thời gian hướng dẫn sinh viên làm tiểu luận, tôi có một số ý kiến nhận xét như sau:

Hà Nội, ngày 01 tháng 12 năm 2016

MỤC LỤC

THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT

ISDN (Intergrated Services Digital Network): Mạng số tích hợp đa dịch vụ PRI (Primary Rate Interface): Giao diện cơ sở.

BRI (Basic Rate Interface): Giao diện cơ bản.

PRA (Primary Rate Access): Truy nhập tốc độ sơ cấp.

BRA (Basic Rate Access): Truy nhập tốc độ cơ bản.

TE (Terminal Equipment): Thiết bị đầu cuối.

LE (Local Exchange): Tổng đài chuyển tiếp.

PSF (Point Spreat Function): Thiết bị chuyển mạch gói.

ATM (Asyunchronous Transfer Mode): Công nghệ chuyển mạch gói tương thích

STP (Signaling Transfer Point): Điểm chuyển báo hiệu.

D_CTL (Direct Coupled Transistor Logic): Bộ điều khiển kênh D PCM (Pulse Code Modulation): Quá trình biến đổi tín hiệu A/D

TDM (Time Division Multiplexing): Ghép kênh phân chia theo

AMI (Aternate mark Inversion): Đảo dấu luân phiên.

2B1Q (2 Binary 1 Quaternary): Hệ nhị phân.

SS7 (Signaling System 7): Hệ thống báo hiệu kênh.

TE (Terminal Equipment): Thiết bị đầu cuối.

TA (Terminal Adapter): Thiết bị chuyển đổi.

NT (Network Termination): Thiết bị kết cuối mạng.

SAPI (Service Access Point Indentifier): Điểm truy nhập dịch vụ.

EA (Extended Address): Lệnh/ Phản ứng.

TEI (Terminal Endpoint Identifier): Địa chỉ mở rộng.

LAP-D (Link Access Protocol - D channel): Thiết bị đầu cuối định danh.

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Kiến trúc vật lý của ISDN

Hình 1.2: Các điểm tham chiếu trong kiến trúc vật lý của ISDN

Hình 1.3: Định dạng khung trong tầng vật lý

Hình 1.4: Định dạng khung của LAP-D

Hình 2.1: Cấu trúc giao diện BRI

Hình 2.2: Cấu trúc giao diện PRI

Hình 2.3: Bộ ghép kênh tương ứng với dịch vụ

Hình 2.4: Thiết bị sử dụng giao diện trong thực tế

Hình 2.5: Các loại chuyển mạch hay các phương tiện kết nối trong ISDN

Hình 2.6: Cấu hình và các giao thức mạng trong chuyển mạch kênh

Hình 2.7: Cấu hình mạng và các giao thức trong chuyển mạch gói

Hình 2.13 Cấu hình mạng của một số thiết bị sử dụng ISDN

Sơ đồ 2.1: Sơ đồ cấu trúc và chức năng các kênh trong truy nhập BRA

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Bảng chức năng của từng loại thiết bị.

Bảng 1.2: Đặc điểm và giao thức các tầng trong kiến trúc phân tầng của ISDN.Bảng 2.1: Đặc điểm các kênh trong ISDN

Bảng 2.2 Các loại chuẩn chuyển mạch của BRI & PRI

Bảng 2.3 Các ký hiệu cho các hình 2.6 & hình 2.7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ISDN

I Tổng quan về ISDN

1 Đặc điểm của mạng viễn thông khi chưa có ISDN

Trước khi ISDN ra đời:

- Phần lớn các dịch vụ quay số(Dial) sử dụng đường kết nối điện thoạibình thường(Analog) bằng modem Nhưng đường kết nối này có tốc

độ không cao (không quá 9600bps)

- Khi sử dụng một hay nhiều loại dịch vụ, người sử dụng rất bất tiện khilàm hợp đồng thuê bao, dẫn tới nhiều loại thuê bao cho nhiều dịch vụkhác nhau.

- Mạng điện thoại khi chưa có ISDN được hình thành trên công nghệanalog phù hợp nhất với truyền dẫn thoại Tuy nhiên, khi xem xét nhucầu đối với các dịch vụ truyền dẫn phi thoại như thông tin số liệu vàthông tin fax ngày càng tăng so với dịch vụ thoại, người ta mong rằngcác loại dịch vụ này có thể được thống nhất theo một hình thức mạngchung, cho phép sử dụng đồng thời nhiều thiết bị đầu cuối

Để khắc phục các nhược điểm trên, người ta đã tạo ra ISDN.

2 Khái niệm về ISDN

ISDN (Intergrated Services Digital Network - mạng số tích hợp đa dịch

vụ) là một mạng viễn thông cung cấp các đường truyền số, có khả năng phục vụnhiều loại dịch vụ khác nhau, bao gồm dịch vụ thoại và phi thoại

3 Mục đích của việc ra đời ISDN

ISDN ra đời nhằm đưa ra nhiều dạng dịch vụ viễn thông, bao gồm cácdịch vụ thông tin số liệu và điện thoại bằng mạng số Hơn nữa, còn nâng caohiệu quả mạng, và giảm bớt thuê bao đối với hợp đồng riêng biệt cho mỗi dịch

vụ, các số riêng, và cáp thuê bao riêng biệt

4 Đặc điểm của ISDN

- Sự liên kết dịch vụ

Trong mạng ISDN, có thể đưa ra các dịch vụ thông tin phức tạp (điệnthoại, thông tin số liệu, fax) và các phương thức thông tin phức tạp (chuyểnmạch kênh, chuyển mạch gói) bằng một mạng

- Tiêu chuẩn hóa

Trong mạng ISDN, việc tiêu chuẩn hóa quốc tế cho phép các dịch vụ viễnthông đa dạng có thể được chấp nhận bởi bất kỳ người sử dụng đầu cuối nàotrên toàn thế giới Các tiêu chuẩn kỹ thuật của ISDN được khuyến nghị bởiITU-T

- Sử dụng đồng thời các kênh phức tạp

Trong mạng ISDN, với hợp đồng với một thuê bao, thông tin có thể đượcchuyển tới các điểm khác nhau bằng việc sử dụng nhiều kênh

- Phân tách các thông tin và các kênh báo hiệu

Bằng việc phân tách các kênh báo hiệu, tín hiệu có thể được trao đổitrong suốt quá trình truyền tin, do đó cho phép cung cấp các dịch vụ đa dạng

- Dịch vụ khẩn cấp (báo cháy, báo trộm…)

- Dịch vụ ghi số điện, nước, gas

II Kiến trúc của mạng truy nhập ISDN

1 Kiến trúc vật lý

Về cơ bản, kiến trúc vật lý của ISDN được chia thành hai phần chính bao gồm: các nhóm chức năng và các điểm tham chiếu

NT1, NT2, TE1, TE2, TA: Các nhóm chức năng

S, T, U, R: Các điểm tham chiếu

Hình 1.1: Kiến trúc vật lý của ISDN.

a Các nhóm chức năng trong kiến trúc vật lý của ISDN

Việc phân ra thành các nhóm chức năng liên quan đến nhiều loại chức năng cần có trong cấu trúc thuê bao trên mạng ISDN Các chức năng này có thể được thực hiện bằng sự kết hợp của một hay nhiều thiết bị thuê bao Tương tự tất cả các chức năng được yêu cầu tùy thuộc vào kích thước của thuê bao và cấu hình mạng Tuy nhiên, trong số đó chỉ một số chức năng quan trọng cần thiết mới được đưa ra Điển hình như trong bảng 1

Bảng 1.1: Bảng chức năng của từng loại thiết bị.

b Các điểm tham chiếu

ISDN đặc trưng bởi một số điểm tham chiếu để xác định các giao tiếp logic

giữa các nhóm chức năng

LT: Dòng chấm dứt (Line Termination)

ET: Trao đổi chấm dứt (Exchange Termination)

Hình1.2: Các điểm tham chiếu trong kiến trúc vật lý của ISDN.

Các điểm tham chiếu ISDN bao gồm:

- R- Điểm tham chiếu kết nối giữa thiết bị không ISDN và TA

- S- Điểm tham chiếu kết nối giữa đầu cuối sử dụng và NT2

- T- Điểm tham chiếu giữa NT1 và NT2

- U- Điểm tham chiếu giữa NT1 và thiết bị kết cuối đường dây trong mạng truyền dẫn Điểm tham chiếu U chỉ đề cập đến trong khu vực Bắc Mỹ, ở đó chức năng NT1 không được cung cấp bởi mạng truyền dẫn

2 Kiến trúc phân tầng của ISDN

Kiến trúc phân tầng của ISDN được dựa vào kiến trúc phân tầng của

mô hình OSI

Tầng Đặc điểm và giao thức trong các tầng

có thể là điểm-tới-điểm hoặc điểm-đa điểm

- Khuyến nghị I.430 cho BRI và I.431 cho PRI

thiết lập thoại, hủy thiết lập

Bảng 1.2: Đặc điểm và giao thức các tầng trong kiến trúc phân tầng của ISDN.

a Tầng vật lý (Physical Layer 1)

Tầng vật lý là tầng đầu tiên trong kiến trúc phân tầng của ISDN Cũng

giống như tầng vật lý trong mô hình OSI, cấu trúc trong tầng phụ thuộc vào

hướng liên kết từ thiết bị đầu cuối đến mạng hay từ mạng đến thiết bị đầu cuối Gồm 2 giao diện chính đó là:

- NT Frame(Network to Terminal)

- TE Frame (Terminal to Network)

Trong đó: A: Bit kích hoạt E: Lặp lại bit D trước đó B1,2: Các bit kênh B1,2 F: Bit khung

D: Kênh D( Tốc độ 16kbps) L: Cân bằng tải S: Bit thay thế

Hình 1.3: Định dạng khung trong tầng vật lý.

Định dạng tỷ lệ trong các khung là khác nhau, tùy thuộc vào các khung được gửi đi Kèm theo đó là chức năng của các bít trong khung cũng thay đổi sao cho phù hợp với khung cần gửi

Ví dụ:

Các khung (frame) có độ dài 48 bit, trong đó có 36 bit dữ liệu Các bit trong khung của tầng vật lý ISDN được sử dụng như sau:

- F: Tạo sự đồng bộ

- L: Điều chỉnh giá trị bit trung bình

- E: Sử dụng để giải quyết tranh chấp khi một số thiết bị đầu cuối cùng dùng một kênh

• Giữ nhiệm vụ truyền tải các bit trên kênh truyền thông

 Thực chất: Tầng vật lý thực hiện nhiệm vụ nối liền các phần tử của mạng thành một hệ thống bằng các phương pháp vật lý

b Tầng liên kết dữ liệu (Data link Layer 2)

Tầng liên kết dữ liệu là tầng thứ 2 trong kiến trúc phân tầng của ISDN

Tương tự như tầng 2 trong mô hình OSI

 Chức năng của tầng: Là khởi tạo, tổ chức các khung tin và xử lý các

thông tin liên quan đến khung tin

 Hoạt động của tầng: Dựa trên giao thức LAPD (Link Access Protocol

-D channel) LAP-D được dẫn xuất từ giao thức H-DLC (High Level -Data

Link Control) Giống như HDLC, LAPD sử dụng giám sát, thông tin,

và khung không có đếm Các giao thức LAPD chính thức được quy

định trong ITU-T Q.920 và ITU-T Q.921

1 2 1 variable 1 1Flag Address Control Data FCS

SAPI C/R EA TEI EA

-SAPI(Service Access Point Indentifier): Điểm truy nhập dịch vụ cho tầng 3(6 bit).

-C/R(Command/ Response): Khung này là một lệnh hay một đáp ứng (1 bit).

-EA(Extended Address) : Bắt đầu hay kết thúc của trường địa chỉ (bằng 1 là byte cuối

của địa chỉ) (2 bit).

-TEI(Terminal Endpoint Identifier) : Địa chỉ đặc biệt hoặc ấn định ID cho

mỗi thiết bị đầu cuối ISDN liên kết với mạng ISDN thông qua giao diện S/T(7 bit ).

Hình 1.4: Định dạng khung của LAP-D.

LAPD có cờ và kiểm soát các trường là giống hệt với HDLC Cờ báo hiệu

sự bắt đầu hay kết thúc của khung Trường địa chỉ LAPD có thể là 1 hoặc 2 byte

dài Nếu bit địa chỉ mở rộng của byte đầu tiên được thiết lập thì địa chỉ là 1

byte, nếu nó không được thiết lập thì địa chỉ là 2 byte Các byte địa chỉ trường

đầu tiên chứa định danh truy cập dịch vụ điểm (SAPI), trong đó xác định cổng

mà dịch vụ được cung cấp LAPD vào tầng 3 Tương tự đối với C/R, EA và TEI

 Ngoài ra, LAP-D thực hiện các chức năng như :

- Cung cấp dịch vụ thiết lập một hay nhiều liên kết DATA link trên cùng

kênh D cho các hoạt động của các thực thể tầng 3

- Tạo khung (Frame)

- Phát hiện lỗi và tự động phát lại khung có lỗi

- Kiểm soát luồng

c Tầng mạng (Network Layer 3)

Tầng mạng là tầng thứ 3 trong kiến trúc phân tầng của ISDN

 Chức năng của tầng: Thiết lập, duy trì và giải phóng các liên kết hay nói

cách khác là sử dụng để truyền tín hiệu ISDN

Flag

 Các giao thức: I.450 của ITU-T (trước đây là CCITT) (còn được gọi là

ITU-T Q.930) và ITU-T I.451 (còn được gọi là ITU-T Q.931).Các giao thức hỗ trợ người dùng đến người sử dụng, chuyển mạch, và các kết nối chuyển mạch gói

 Hoạt động : Các thực thể của tầng mạng sẽ cung cấp một đơn vị dữ liệu

để truyền trong các trường tầng liên kết dữ liệu Các đơn vị dữ liệu

thường có độ dài 8 bit và có nhiều loại đơn vị dữ liệu sử dụng trong các trường hợp khác nhau Một đơn vị dữ liệu là một thông điệp báo hiệu có thể là:

 Một hoặc nhiều mục thông tin, tùy thuộc vào loại

 Loại tin nhắn

Chương 2: Các kỹ thuật cơ bản trong ISDN

I Các kênh trong ISDN

- Kênh là đường truyền dẫn thông tin giữa người sử dụng và

mạng , còn được gọi là kênh thuê bao, chỉ truyền tín hiệu số

D -Truyền báo hiệu cho người sử dụng và

mạng-Truyền số liệu kiểu gói

16 Kbps hoặc

64 Kbps

B -Truyền tín hiệu thoại, audio, video…

truyền lưu lượng cho người sử dụng.

-Có thể chuyển mạch kênh lẫn chuyển

1536 Kbps

Mbps

Bảng 2.1: Đặc điểm các kênh trong ISDN

 Kênh B : sử dụng giao thức end-to-end và kết nối thông qua

mạng

- Các loại dữ liệu truyền trên kênh B gồm :

• Dữ liệu số , thoại đã được số hóa

• Hỗn hợp lưu lượng tốc độ thấp Dữ liệu số &

thoại_ số hóa

Có cùng đích

- Các kết nối trên kênh B: Chuyển mạch kênh Chuyển mạch gói Phi chuyển mạch (Thuê kênh)

 Kênh D:

- Mang thông tin báo hiệu : bản tin được gửi tới ISDN_CO để thiết lập các cuộc gọi trên kênh B tại giao diện khách hàng

- Có khả năng sử dụng để truyền dữ liệu kiểu gói

- Mạng _dữ liệu tốc độ thấp : thiết bị đầu cuối, videotext,teletext

 Kênh H: là tổ hợp của các kênh B

II Giao diện của ISDN

- Mạng ISDN trợ giúp một kết nối vật lý hoàn toàn mới cho

người dùng như một đường thuê bao số hoặc một đường

có tính đa dạng truyền dẫn các dịch vụ

- Do đó, ISDN có các giao diện cần thiết để cung cấp lối vào

mạng phục vụ cho việc kết nối giữa thiết bị và người sử dụng/ khách hàng

- ISDN gồm 2 giao diện là giao diện cơ bản _BRI ( Basic Rate

Interface ) và giao diện cơ sở_PRI ( Primary Rate Interface )

1 Giao diện cơ bản BRI

Hình 2.1: Cấu trúc giao diện BRI

 Giao diện BRI bao gồm:

• 2 kênh B có tốc độ 64 Kbps : mang dữ liệu hoặc tiếngnói đã mã hóa PCM _có thể quay số

• 1 kênh D có tốc độ 16 Kbps : mang thông tin báo hiệu _ luôn luôn kết nối

2 Giao diện cơ sở PRI:

- Gồm tiêu chuẩn Châu Âu và Bắc Mỹ

Hình 2.2: Cấu trúc giao diện PRI

 Theo tiêu chuẩn Châu Âu giao diện PRI gồm 30 kênh B tốc độ 64 Kbps và 1 kênh D tốc độ 64 Kbps tốc độ tổng là 1,544 Mbps vsf tốc độ dữ liệu là 1,536 Mbps

 Theo tiêu chuẩn Bắc Mỹ giao giện PRI gồm 23 kênh B tốc

 Cần có các modem/ các bộ ghép kênh ISDN phù hợp cho dịch vụ này.

Hình 2.3: Bộ ghép kênh tương ứng với dịch vụ

1 Một số các chuẩn chuyển mạch của BRI và PRI

ISDN BRI

Zealand NET3 switches

ISDN PRI

Primary- 5ess AT&T 5ess switch type for the U.S

switches

Bảng 2.2: Các loại chuẩn chuyển mạch của BRI & PRI

 Trạm phi chuyển mạch:

Mỗi phương tiện cho 1 đường nối chuyên dụng 64kb/s.Trạm không chuyển mạch tốc độ dữ liệu cao hơn được nối tới mạng ISDN băng rộng, sẽ là mạch kênh ảo vĩnh viễn cho mode truyền không đồng bộ ATM

 Trạm Frame- mode : dịch vụ trợ giúp

 Trạm báo hiệu kênh chung:

Điều khiển mạng và cung cấp quản trị cuộc gọi nội bộ tới mạng, sử dụng SS7, chứa các tự chuẩn ssoans điều khiển người dùng- mạng.Sử dụng báo hiệu điều khiển để tự chuẩn đoán mạng người dùng-người dùng là vấn đề xa hơn nữa của ITU-T

Hình 2.5: Các loại chuyển mạch hay các phương tiện kết

nối trong ISDN

 Trạm chuyển mạch kênh: vận hành tại tốc độ 64 kb/s, sử dụng các kỹ thuật chuyển mạch TDM kỹ thuật số (PCM) thay vì các kỹ thuật chuyển mạch FDM tương tự

- AT&T mặc dù đầu tư rất lớn vào kỹ thuật mạng tương tự nhưng cũng đag chuyển sang cho 1 mạng toàn kỹ thuật

số