Những công nghệ viễn thông hiện đại

Các khái niệm này bao gồm tín hiệu tương tự analog, tín hiệu số digital và dải tần bandwidth được sử dụng trong ngữ cảnh của các dịch vụ mà những người chuyên nghiệp dùng đến trong công

Tỏ SÁCH TIN HỌC CHAT LƯỢNG CAO ELIGROUP

NHÓM TÁC GIẢ ELICOM

Mã số; É Ĩ I iÉ Ĩ L , 206-99-2001

TK200

LỜI N Ó I Đ Ầ U

N h ữ n g c ô n g n g h ê v i ễ n t h ô n g h i ệ n đ a i m a n g đến cho bạn kiến thức cơ bản

về viển thôiìg, hồ trỢ cho bạn trong việc học và nghiên cửu său về các dịch vụ viễn

thồng, các dịch vụ kỹ th u ă t s ố tốc độ cao, s ự hội tụ và các m ạ n g vô tuyến điện.

N g à n h công nghiệp viễn thông luòn p h á t triển kh ô n g ngừng m à n h ă n t ố tác độỉig cỉiính là tín h cạ n h tr a n h ngày càng tăng trong các dịch vụ nội hạt, sự p h á t Iriến của Internet và xu hướng toàn cầu hóa của nền k in h t ế t h ế giới Đe cạnh tranh trong th ị trường ỉuới và bảo ưệ lá nh đ ịa của ìu in h kh ỏ i s ự xâm lấ n hởi các đôi thủ cạnh tranh, các công ty viễn th ô n g nội h ạ t và đường dài đ a n g tạo ra n h ữ n g sự liên

kết cỏ tín h chiến lưỢc bằng cách sát nhập những công ty bổ trỢ, và inở rộng đầu tư

B ạn sẽ tim thấy trong cuốn sách n h ữ n g giới thiệu cụ thê về các cuộc sát n h ậ p ch ính

và sv/ thôn tín h giữa các công ty trong th ậ p kỷ 90, củng n h ư giới thiệu tổng quát về

n h ữ n g n h à cung cấp dịch vụ m ạ n g viễn thông.

Bạn cũng sõ ctược làm quen với các dịch vụ m ạ n g kỹ thỉiảt sô tốc độ cao, hiết

đưỢc các dịch vụ m ang vận hành n h ư thc nào, kh ả m phá nhữn ^ íùig d ụ n g chung và

ìihữìĩg vấn đề còn đang được tranh cã i về việc áp d ụ n g các dịch vụ đó n h ư t h ế nào cho thích hỢp,

T h ế giới viển thông đ a n g chào đón bạn.

Chúc các bạn th à n h công.

N H Ó M T Á C G IẢ E L IC O M

MỤC LỤC

Phẩn 1: C ơ S ỏ

( ( Chương 1: NHỮNG CHỈ DẪN c ơ b ả n 8

Tín hiệu tương tự (analog) và tín hiệu số (d ig ita l) 9

Baud, bit, byte và code - Khái niệm cơ b ả n 15

Giải tần (bandwith) - Thước đo công s u ấ t 17

Nén và dồn kênh 21

LAN, MAN và W A N 26

( ( Chương 2: HÊ THỐNG ĐIỆN THOẠi VÀ DÂY CÁP 37

Các hệ thống điện thoại, từ hệ độc lập đến hệ liên k ế t 38

Bán hàng cho hệ thống khóa PBX và C e n tre x 50

Nối kết LAN/PBX/ACD để cải tiến năng suất 59

Môi trường; sợi quang và dây đồng xoắn đôi không có bảo vệ 62

Phẩn 2: CẢNH QUAN NỀN CÒNG NGHIỆP ( Chương 3: NHỮNG CÔNG TY CUNG CẤP DỊCH v ụ M Ạ N G 71

Hệ thống Bell truớc và sau năm 1984 80

Từ những cỏng ty cung tấ p truy cập cạnh tranh (CAP) tới những còng ty viễn thông nội hạt cạnh tranh (CLEC) 89

Những công ty bán lạ i • 92

Chương 4: CẠNH TRANH NỘI HẠT VÀ CÔNG ư ớ c HOẠT ĐỘNG VlỄN THÔNG NĂM 9 6 97

Cạnh tranh nội hạt trước khi Công ước Hoạt động Viễn thông ra đời năm 9 6 98

Những quy chế trước khi có Công ước Hoạt động Viễn thòng năm 96 108

Những nhân tố dẫn đến Công ước Hoạt động Viễn thông năm 109

Công ước Hoạt động Viễn thông năm 9 6 112

Chương 5: MẠNG CÔNG C Ộ N G M 9 Dịch vụ chuyển mạch - Các cuộc gọi nội hạt và đường d à i 131

Các dịch vụ chuyên d ụ n g 139

Tính nàng ưu việt của mạng và quá trình truyền phát tín hiệu 147

Phẩn 3: NHỮNG CÒNG NGHỆ CAO CẤP, INTERNET ĐIỂM h ộ i t ụ v à v ò t u y ế n Chương 6: CÁC DỊCH v ụ MẠNG ViỄN THÔNG ĐẶC B IỆ T 158

T-1 - 24 đường dẫn tiếng nói và số liệu qua một mạch điện thoại 160

T-3 - Tương đương với công suất của 28 đường T-1, 672 kênh 166

ISDN - Mạng tối đa dịch vụ 167

Công nghệ đường dây thuê bao kỹ thuật s ố 172

Frame relay - Dịch vụ dùng trên mạng diện rộng ^ 179

ATM - Chế độ truyề«iđ>w g đồng b ộ 182

SOTQET - Mạng quang iđồng bộ ;v 188

Chương 7: MODEM VÀ CÁC THIẾT BỊ TRUY CẬP 194

Truyền dữ liệu từ máy tính tới đường dây điện th o ạ i 194

DCE - Kết nối với đường dây điện th o ạ i 196

Modem - Đường dây điện thoại có thiết bị s ố 197

NT1 - Kết nối các thiết bị với một đường truyền IS D N 202

CSU/DSU - Kết nối các thiết bị với một đường truyền s ố 203

Modem cáp ' sử dụng các phương tiện truyền hình để truyền dữ liệ u 203

"Set - top box" truyền hình c á p 208

Chương 8; INTERNET 213

Lịch sửcủa Internet 214

VVorld VVide Web - Kết nối và đồ h ọ a 218

Thư điện tử - Máy tính truyền, lưu và nhận các thông điệp 223

Tính bảo mật trên VVorld VVide Web 226

Các nhà cung cấp dịch vụ Internet và Portal 228

Địa chỉ In te rn e t 233

Thương mại điện tử và quảng cáo trên W eb 234

Quá tải trên VVeb - VVorld Wide W ait 239

intranet - Sự tác động của còng nghệ Web đối với hoạt động nội b ộ 242

Extranet - Sử dụng công nghệ Internet với các khách hàng, đối tác và nhà cung c ấ p 243

An ninh trên World Wide VVeb - Tạo lập sự tin cậy 244

Kết luận - Độ chuẩn xác vấn đề an ninh và công suất 246

Chương 9; HỘI T Ụ 249

Tiết kiệm trên mạng của còng ty 251

Những tiến bộ mang tính kỹ thuật dã đem lại những cải tiến trong mạng IP 254

Một sô' mạng hội t ụ 260

Những ứng dụng trong hội t ụ 264

Tổng k ế t 273

Chương 10: DỊCH v ụ v ô TU Y Ế N 275

Nền tảng và lịch sử của điện thoại di động và dịch vụ điện thoại di động 278

Dịch vụ điện thoại di động - Dịch vụ điện thoại di động cao cấp (AM PS) 280

Dịch vụ truyền thông cá nhân - PCS 285

Những công ty bán điện thoại di động 288

Các thiết bị thông minh dùng trong Internet và truy cập từ x a 290

Bên được gọi phải thanh toán - Một trở ngại trong sử dụng điện thoại di đ ộ n g 291

Vô tuyến dùng trong dịch vụ điện thoại nội h ạ t 292

Radlo di động đặc biệt - Ban đầu là tiếng nói, sau đó là dữ liệ u 296

Dịch vụ nhắn tin 298

Mạng vệ tinh quỹ đạo thấp (LEO) và vệ tinh quỹ đạo vừa (M E O ) 300

Dồn kênh đa truy cặp phân thời và dồn kênh đa truy cập phân chia m ã 303

Thuật ngữ 306

Phần 1

Cơ SỞ

Những chỉ dẫn cơ bản

C h ư ơ n g này định nghĩa một cách cơ bản về các khái niệm viễn thông Các khái niệm này bao gồm tín hiệu tương tự (analog), tín hiệu số (digital) và dải tần (bandwidth) được sử dụng trong ngữ cảnh của các dịch vụ mà những người chuyên nghiệp dùng đến trong công việc hàng ngày Sự hiểu biết cơ bản hệ thống thuật ngữ cùa một ngành chuyên môn tạo ra nền tảng cho việc học tập nâng cao các dịch vụ viễn thông Một điểm mà bạn cần nắm chắc đó là khái niệm kỹ thuật số (digital), tín hiệu tương tự (analog), dải tần (bandwidth), sự nén ép (compression), các giao thức (protocol), các mã số (code) và các ký hiệu (bit) Nó cung cấp nền tảng cho sự lĩnh hội các công nghệ cao như các dịch vụ kỹ thuật số tốc độ cao, sự hội tụ (convergence) và các mạng vô tuyến (vvireless network) Những công nghệ này khi ứng dụng trong lĩnh vực Internet đã làm thay đổi cách kinh doanh của người Mỹ, sản sinh với số lượng lóm các dịch vụ truyền tin đường dài mới và đang tạo lập sự liên kết giữa các cộng đồng nhỏ nối với nhau trên qui mô toàn thế giới.

Những giao thức (protocol) đóng một vai trò quan trọng và hợp thành thành phần trong các máy tính, tạo ra giao tiếp giữa chúng Các giao thức được “nói” giữa các máy tính thông qua một qui ước Qui ước này làm rõ cách mọi ngưcri chào hỏi nhau như thế nào, người nào bắt tay trước tiên hay luật lệ cho những người khách rời khỏi bữa tiệc như thế nào Các giao thứe cũng làm rõ trật tự trong các máy tính, luân phiên truyền phát thông tin và các máy tính nên chờ bao lâu trước khi chúng kết thúc sự truyền thông tin này Các giao thức điều khiển các hàm (íunction) như hiệu chỉnh lỗi, phát hiện lỗi sai và truyền thông tin trong giao tiếp thông thưòmg

do đó các máy tính có thể “nói chuyện” được với nhau Một máy tính có thể gửi dữ liệu tới một máy tính khác thông qua việc sử dụng giao thức như IPX - giao thức cùa Novell Netware được thiết kế cho sự truyền thông giữa các mạng cục bộ (LAN).

Các máy tính, máy in và các thiết bị từ các nguồn cung cấp khác nhau cũng đều có nhu cầu cần thiết gửi thông tin cho nhau như là thư điện tử và các kết nối qua mạng Đây chính là chức năng của những dã y cấu trúc và gói các giao thức Các cấu trúc buộc các máy tính và các thiết bị ngoại vi lại với nhau trong toàn bộ một khối dính kết, mạch lạc Các tầng thứ trong cấu trúc có chứa các giao thức định nghĩa các hàm như là tạo đường tải, kiểm tra lỗi và lập địa chỉ Cấu trúc hoặc gói các giao thức (protocol suite) là chiếc ô bao trùm lên các giao thức và các thiết bị thônẹ tin phù hợp với nhau.

Các máy tính đặt trong các hã ng, các văn phòng công ty có sự liên hệ vật lý với nhau bởi các mạng cục bộ (LAN - Local Area Network) được xây dựng trong môi trường một tòa nhà hay một khuôn viên Mạng LAN kết nối các máy tính, máy in, máy quét hình và các thiết bị được chia sẻ như: thiết bị gửi và nhận thông tin cùa máy tính, các thiết bị phác thảo video và các thiết bị bản sao, bản fax Mạng LAN này được kết nối với mạng LAN khác qua mạng khu vực đỏ thị (MANs) và các mạng diện rộng (WANs) Số lượng các thiết bị và thiết bị ngoại vi ngày càng tăng cùa mạng LAN đẩy nhanh thêm việc tắc nghẽn các mạng dữ liệu Những ngưòri

sừ dụng mạng dẫm chân nhau khi có sự trì hoã n trong truyền phát và nhận thông tin, ví dụ như khi truy cập thư điện tử và các cơ sở dữ liệu Chương này cũng nêu ra lý do tại sao có sự tắc nghẽn đó và các công ty có thể loại bỏ sự tắc nghẽn bằng cách nào?

Một biện pháp giải toả sự tắc nghẽn trong mạng cục bộ đó là sử dụng sự dồn kênh (muỉtiflexing) Sự dồn kênh cho phép các thiết bị đa chức năng sử dụng chỉ một đường dây điện thoại Ví dụ T-1 cung cấp 24 đường dần liên lạc cho một liên kết tốc độ cao Những công nghệ dồn kênh mới còn cho phép có nhiều kết nối hơn nữa Đường T-3 cung cấp 672 đường dẫn liên lạc cho một liên kết viễn thông Cùng với các thiết bị dồn kênh (multiflexing), các tổ chức phi lợi nhuận đã làm tăng thẽm số lượng xa lộ thông tin, video và hình ảnh giữa các điểm Đường T-3 là một tiếng nói quan trọng, giống như những đường bay, cho việc điều khiển ở mức độ lớn các lời yêu cầu truyền dẫn,

Một hỗ trợ công suất đường truyền nữa cho các ứng dụng về hình ảnh, phim X quang hay video trên Internet chính là sừ dụng phưorng pháp nén (compress) Phưcmg pháp nén cho ta một kích thước nhỏ hơn của một khối lượng dữ liệu lớn, ví dụ như nén 1Gb thành 10Kb Vấn đề là ở chỗ video hội đàm chỉ có thể sẵn sàng khi các công nghệ của phưomg pháp nén được phát triển ngày càng tiến bộ Phương pháp nén cho phép truyền đi những hình ảnh video phù hợp tốt hơn không có nén ngay cả trên những đường điện thoại chất lượng kém, Trước khi có những sự tiến

bộ trong kỹ thuật nén, viễn thông tốc độ cao cho video đòi hỏi những thiết bị rất đắt tiền Phương pháp nén đã làm thay đổi bộ mặt Internet, đặc biệt ỉà ứng 'iụng trong việc cải tạo các luồng truyền thông Internet đã không còn chỉ có duy nhất vãn bẩM và hình ảnh Việc kết hợp kỹ thuật nén và các máy tính mạnh cùng các modem nhanh hơn đã cho phép nghe được những âm thanh ngày càng chuẩn và hợp lý qua Internet Chất lượng video qua Internet ngày càng được cải thiện thông qua các đưcmg điện thoại số tốc độ cao.

TÍN HIỆU TƯONG Tự (ANALOG) V À TÍN HIỆU số (DIGITAL)

Mạng điện thoại công cộng trước đây được thiết kế để truyền tiếng nói, Máy điện báo được phát minh vào năm 1840 được sử dụng cho những đoạn thông báo văn bản ngắn Khi điện thoại được phát minh vào năm 1876 nó chỉ được dùng để truyền tiếng nói Những lời nói được truyền đi như những sóng âm thanh tưcmg tự Người nói chuyện chính là nằm trong khuôn dạng tương tự hay dạng sóng Các cuộc đàm thoại dạng tương tự đã kéo dài cho đến cuối những năm

1960 Ngay cả bây giờ khi đã có điện thoại số công cộng, vẫn còn tồn tại nhiều dịch vụ và thiết

bị cùa mạng điện thoại tưcmg tự Phần lớn các điện thoại trong gia đình mà có lỗ cắm jack đều

là điện thoại tương tự Đa số các tín hiệu TV, những đường dây điện thoại nối từ thiết bị trong nhà đến công ty điện thoại gần nhất đều là dạng tương tự, ví dụ dây cáp chìm TV, dây cáp thuê

bao đến côt điện thoại gần nhất Khi ngày càng có nhiều người sừ dụng máy tính để ỉién lạc, đổng thời lưu lượng các cuộc gọi tàng nhanh, mạng điện thoại tương tư vốn được thiết kế cho công suất nhỏ các cuộc thoại đã tỏ ra không có hiệu quả Tín hiệu số (digital) nhanh hơn, có nhiều khả năng hơn, và chứa ít lỗi hơn tín hiệu tương tự.

Tín hiệu viễn thông tốc độ cao thông dụng nhất được gửi đi trên dịch vụ ISDN nhờ các máy tính thống qua cáp sợi quang giữa các còng ty điện thoại là tín hiệu số Ngoại lệ là đa số các TV và truyền hình cáp hiện thời sử dụng phương pháp tưomg tự cho những kết nối tốc dộ chậm Những dịch vụ tiĩơĩìg tự là những dịch vụ điện thoại cũ (POTS) được dùng bởi những khách hàng là dân thường và doanh nghiệp nhỏ.

Tín hiệu tương tự

Tần số của tín hiệu tương tự

Những tín hiệu tương tự được chuyển xuống đường điện thoại như những sóns điện từ Tín hiệu tương tự được truyền đi biểu thị bởi tần số Tần số chính là số lần trong một giây mà một sóng dao động hoặc lên, xuống hoàn thành một chu kỳ khép kín từ điểm đầu đến điểm cuối Một chu kỳ (xem hình 1.1) xuất hiện khi một sóng bắt đầu từ mức 0 của điện áp lên mức điện dương cao nhất của sóng, tiếp theo tụt xuống mức điện âm thấp nhất của sóng rồi đi lên kết thúc tại điểm 0 Tần số hay tốc độ càng cao thì phản ánh sự hoàn thành một chu kỳ hay sóng trong thời gian càng ngắn Tốc độ của tần số được đo bằng Hz (herzt) Ví dụ một sóng hay inột chu kỳ hoàn thành mười lần trong một giây thì có tốc độ là 10Hz hay mười chu kỳ/giây.

Tần số của các dịch vụ tươiig tự được biểu thị trong những ký hiệu tóm tắt Ví dụ ngàn chu kỳ/giâỹ viết tắt là kiloherzt (KHz), triệu chu kỳ/giây viết tắt là megaherzt (MHz) Các tín hiệu tương tự được truyền đi trong dây cáp đồng trục, truyền hình cáp, và những dây đồng dịch

vụ đơn lẻ cho điện thoại ỵia đình Nó CŨIIÍĨ còn được truyền qua sóng vi-ba, điện thoại khỏ:ig dây, điện thoại tế bào (di động) Các dịch vụ đãc biệt luôn được đặt ờ các tán số cố định Ví dii

về tan số tương tự;

• kiloherzt hay KHz = ngàn chu kỳ / giãy

tiếiiíĩ nói được truyển tải ở vùng tần số 3KHz đến 3.3KHz

• megaherzt hay MHz =: triệu chu kỳ / giây

tín hiệu truyền hình cáp trong dải tần từ 54MHz đến 750MHz

• gigaherzt hay GHz = tỷ chu kỳ / giây

sóng vi-ba hoạt động trong khoảng 2 và 12GHz

Giải tần 3000 chu kỳ được cấp phát cho mổi cuộc điện đàm trong mạng công cộng là quá chậm so với các máy tính số khi chúng kết nối trên phương thức tương tự bằng modeiTì Modem

là thiết bị cho phép máy tính hay máy FAX truyền thône qua các đường dây điện thoại tương

tự, giúp vưọt qua phẩn nào tốc độ giới hạn của mạng tương tự công cộng (xem thêm chương 7 các thông tin về modem).

Sự suy giảm tín hiệu trên các dịch vụ tín hiệu tương tự

Gửi một tín hiệu điện đàm tương tư cũng giống như bơm nước vào trong một ống dẫn Vlột phần nước sẽ bị rò rí khi chảy trong các ống dẫn Càng chảy đi xa nó ngày càng mất nhiều nước và cuoi cùng sẽ trớ nên thiếu nước Cũng vậy tín hiệu điện đàm tương tự sẽ yếu đi khi nó chuyến qua những khoảng cách lớn trên cáp đồng trục, sóng radio hay sóng viba Tín hiệu truyền đi sẽ gặp phai những trở kháng trong phương tiện truyền tải (cáp đồng, cáp đổng trục, sóng trời), những trỏ' ngại này sẽ làm cho tín hiệu ngày càng yếu đi hay iTìờdần Ngoài ra các trớ Iigại còn có độ nhiểu của các thiết bị máy gây ra giao thoa điện từ hay độ “ồn'’ của đường thoại Các nguồn điện, nguổn tạo sáng và các máy điện tử luôn tạo ra một độ “ổn” điện tử ảnh hường đến tín hiệu tương tự Khi chúng ta nói chuyện điện thoại tiếng ồn này có thể nghe thấy như tiếng tĩnh điện.

Đê chiến tháiìíí trở kháng và tăng cường tín hiệu, một sóng tươnư tự được làm mạnh thêm định kỳ bằng một thiết bị gọi là máy khuếch đại Khuếch đại các tín iiiệu yếu khòiig phải là khòng còn có vấn đề Khi truyền dữ liệu hay các cuộc thoại trong mạng điện thoại tương tự, máy khuếch đại làm tãiiiĩ mọi tín hiệu hiện hữu ngay cả tiếng “ồn” mà không có phân biệi Jhư vậy tạp àm cũna được khuếch đíỊÌ lên Trong một cuộc đàm thoại người nghe sẽ nghe thây cả nhiìng tiếng “ổn” lẫn trong đó Tất nhiên là chúng ta vẫn hiểu toàn bộ nội dung cuộc thoại Nhưng khi chúns ta truyền dữ liệu thì các tạp âm sẽ làm nhiễu loạn dữ liệu và gây ra lỗi khi truyền Ví dụ như việc truyền dữ liệu trong tài chính sẽ rất phức tạp nếu như người nhận thấy số tiền 3 triệu đổng trong khi thực tế thông tin gửi đi là 300.000 đồng.

Cuộc gọi rõ ràng, ít lỗi

Thay vì dạng sóng tín hiệu số được truyền đi dưới dạng nhị phân Nhị phân ở đây co nghĩa đơn giản là hai trạng thái Trong truyền thông kỹ thuật số, tại một thời điểm chỉ có một trong hai dạng của dữ liệu hay tiếng nói, đó là trạng thái bạt và tắt Trạng thái mở ìà trạng thái

có điện áp còn trạng thái đóng là trạng thái không có điện áp Đó chính là lý do tại sao khi áp dụng trạng thái bật và tắt lại cho ta các dịch vụ về tín hiệu rõ ràng và ít lỗi Các tín hiệu số khi tái tạo thì có độ tin cậy cao hcm Việc tái tạo một sóng có nhiều thành phần sẽ phửc tạp hơii nhiều so với tái tạo trạng thái đóng hay mở.

Cả tín hiệu tương tự và tín hiệu số đều gặp vấn để suy giảm tín hiệu Cả hai đều suy giảm tín hiệu khi đi qua khoảng cách lớn và bị ảnh hưởng của các giao thoa điện từ hay tĩnh điện Song những tín hiệu số có thể sửa chữa tốt hơn các tín hiệu tương tự Hình 1.2 minh họa một tín hiệu số bị suy giảm do khoảng cách sau khi dùng thiết bị tái sinh tín hiệu dưới dạng 0 và 1 đã tái tạo lại được tín hiệu ban đầu Tạp âm và tĩnh điện được loại bỏ Nhưng đối với tín hiệu tương tự thì tiếng ồn không được loại bỏ (minh họa hình 1.2) Những người đă dùng điện thoại

số không dây đều xác nhận như trên về các dịch vụ số so với các dịch vụ điện thoại tế bào tương tự.

Ngoài sự rõ ràng, tín hiệu số có ít lỗi hơn Khi truyền dữ liệu tương tự, các máy khuếch đại, khuyếc đại mọi tín hiệu kể cả tiếng “ồn” Những người sử dụng modem truyền dữ liệu thường nhận được dữ liệu bị cắt xén Trong truyền thông tín hiệu số, khi tiếng ổn bị loại bỏ, việc cắt xén dữ liệu ít xảy ra và có ít lỗi trên đường truyền.

J~Ư1_

Bộ tái tạo tín hlêu số

Hình 1.2 Khuếch đại tiếng ồn trên đường Tí n hiệu tương Tự và loại trừ tiếnc ồn trên đường tín h i ệ u số

Truyền hình số - Minh chứng cho truyền thông kỹ thuật số rõ nét

ủy ban FCC đã thòng qua chuẩn cho truyền hình tương tự vào nãm !941 đối với màn hình đen trắng (sự truyền bá máy thu hình đã bị trì hoã n bởi chiến tranh thế giới lần thứ hai)

Chuẩn cho TV mầu được công bố bởi ủy ban tiêu chuẩn truyền hình quốc gia (NTSC) vào năm

1954 Như mọi người đả sử dụng máy thu hình đều biết hiện tượng “tuyết” và “bóng ma” là thường xuyên xuất hiện trên màn hình Máy thu hình càng ở xa đài phát thì càng có nhiều vấn

đề với độ rõ nét cùa hình ảnh Đó là do các tín hiệu truyền hình tưoíng tự đã bị suy giảm và yếu

di Hiện tượng “tuyết” nhìn thấy trên màn hình TV là sự giao thoa (nhiễu) cùa các kênh truyền liình khi tạp âm hay sự giao thoa điện tử mạnh hơn tín hiệu truyền hình Các tạp âm càng nhiều

và lớn thì ảnh hưởng càng lớn đến các hình ảnh truyền đi từ ăng ten máy phát Một nhân tố ảnh liưởiig rất lóm đến chất lượng truyền hình đó là việc loại bỏ tạp âm Với truyền hình số mã sửa chữa lỗi được gửi kèm theo với tín hiệu TV Cùng với 10% mã sửa lỗi đó chất lượng thu hình số

ử khoảng cách 50 dặm vẫn rõ nét như khoảng cách 5 dặm từ đài phát Mã sửa chữa lỗi kiểm tra tín hiệu và loại trừ những lỗi Mã sửa chữa lỗi sửa lỗi với tín hiệu thu được tại bộ nhận cùa máy Ihu TV Như vậy là các tín hiệu số giống nhau hoàn toàn trong khu vực cùa máy phát hình Mặt khác, với cùng một khoảng cách tín hiệu số bị suy giảm nhiều hơn tín hiệu tươiig tự Tín hiệu số cần truyền đi được xa hcfn trước khi nó bị suy giảm quá nhiều Hơn nữa một TV có Ihể mất hoàn toàn tín hiệu nếu như nó bị tuột ra khỏi vùng phủ sóng của trạm ăng ten Sự chuyển tiếp chất lượng từ kỹ thuật tương tự sang kỹ thuật truyền hình số đã làm thay đổi chất lượng của các băng từ audio tương tự đến các đĩa CD số Truyền hình số đã phục vụ tận nhà bạn

am thanh và hình ảnh thật như trong trưòfng quav.

Khoảng tháng 11 năm 1998, những máy thu hình lọt vào Top Ten trên thị trưòìig Mỹ đã bắt đầu sử dụng tín hiệu truyền hình phân giải cao (HDTV) Tháng 11 năm 1999, trong TOP 30

là sự chiếm lĩnh của các phưotig tiện truyền hình kỹ thuật số (theo CableLabs, tập đoàn nghiên cứu và phát triển truyền hình cáp của Bấc và Nam Mỹ những tín hiệu truyền hình cáp số sẽ tương thích với HDTV vào đầu năm 2000) Kỳ hạn cuối cùng chậm nhất cho hệ thống tương tự

là vào năm 2003 Các hệ thống truyền hình sẽ đòi hỏi truyền thông tưcmg tự phải đạt được chất lượng như truyền thông số Bởi cho đến năm 2006 các mạng tương tự phải nhường chỗ nếu như

có đến 85% khách hàng sử dụng cách dịch vụ truyền hình số Vào những thời điểm cuối đó các kênh tần số tương tự sẽ được ùy ban FCC rao bán công khai.

TRUYỂN HÌNH số - TV GIỐNG PC

Truyền hình độ phân giải cao cho phép truyền tiếp, không cần thông tin lập trình

mà vẫn đạt hiệu quả như tín hiệu TV thường Với kênh dữ liệu 20 Mb/giây cho phép đưa các dịch vụ thông tin như dự báo thời tiết, tự động hóa trong nhà, âm thanh thuyết minh và đơn đặt hàng tại nhà Kênh phụ trợ này có thể sử dụng phối hợp hoạt động với các thiết bị tương tác, hoạt động từ xa Ví dụ một người có thể tải xuống các lựa chọn phù hợp những thuyết minh kỹ thuật, xem xét giá và các chế độ bảo hành phù hợp cho một chiếc xe.

Cũng giống như máy tính, các nhân xử lý thông tin trong khuôn mẫu văn bản, bảng tính hay chương trình tài chính, truyền hình số nhận và xử lý các dòng dữ liệu Thực tê' khi ta sử dụng truyền hình cáp, truyền hình phát thanh thương mại thì thông qua truyền hình số chúng đã gửi những dữ liệu dạng số đến nhà bạn Dữ liệu có thể là

âm thanh, hình ảnh, phim, chữ động Bộ nhận của máy thu hình hay hộp nối của truyền hình cáp còn gọi là set top device có cấu tạo như một máy tính và xử lý tín hiệu thành hình ảnh trên màn hình Trong lĩnh vực viễn thông các mẫu dữ iiệu ià dữ liệu có nguồn gốc từ Internet, các công ty hoặc các dịch vụ giải trí.

TỐC độ và sự tin cậy cao hơn

Ngoài tính năng rõ ràng, việc truyền thông dùng kỹ thuật số có tốc độ nhanh hơn so với truyền thông tương tự Đó là vì độ phức tạp cùa tín hiệu số là ít khi truyền thông Nó chì bao gồm có hai trạng thái bật và tắt trong khi tín hiêu tương tự phải truyền trong một khuôn dạng rất phức tạp của sóng Trong khi modem tương tự có tốc độ tải xuống là 56Kb/giây và tải lên là 33.6Kb/giây thì modem số (digitaỉ modein) có tốc độ là terabit hay Tb/giây Một Tb bằng 1000Mb còn IMbbằng 1000Kb.

Tóm lại thiết bị số nhanh hơn rất nhiều so với thiết bị tương tự Có rất ít thiết bị cần 3'êu cầu để thúc đẩy tín hiệu Tín hiệu tương tự suy giảm và yếu đi trong khoảng cách ngắn hơn tín hiệu số Tại mỗi điểm mà tín hiệu bị suy giảm cần có các bộ khuyếc đại đê tái tạo Mối một chỗ như vậy đều có thể gây lỗi Ví dụ nước có thể lọt vào trong thiết bị khuyếc đại hay tổng đài làm rối loạn mạch điện khiến thiết bị tự gây lỗi Một tổ chức sử dụng đường truyền T-1 có kinh nghiệm thường chi có một hoặc hai lỗi trong một năm Độ tin cậy cao sẽ làm chi phí bảo dưỡng cùa công ty điện thoại thấp hơn khi phải cung cấp các dịch vụ hỗ trợ mạch số.

DịCH VỤ SỐ TRÊN H Ệ THỐNG CỦA BELL

Kỹ thuật số lần đầu tiên được ứng dụng trên mạng công cộng vào năm 1962 Nó

đã được thực hiện không phải trong các tổng đài chuyển mạch thường mà trẽn mạng đường dài của hệ thống mạng viễn thông AT&T Cáp đồng được nối giữa hai trung tâm

đã mang những cuộc thoại số đầu tiên Chính bởi vi kỹ thuật số là rất nhanh và có khả năng mang số lượng lớn các cuộc gọi hơn hẳn kỹ thuật tương tự cho nên các dịch vụ

số được thực hiện như là một giải pháp tiết kiệm tiền bạc mà vẫn đáp ứng được số lượng iớn cuộc thoại Một lượng ít hơn dây đồng, cáp đổng trục vẫn cho phép dịch vụ sô' đảm đương số lượng cuộc gọi tương tương dịch vu tương tự.

Northern Telecom đã giới thiệu hệ thống tổng đài chuyển mạch số cho lộ trình các cuộc gọi đầu tiên vào năm 1975 Tất nhiên để tránh các rủi ro tài chính, nó được giới thiệu như là một giải pháp mở hơn là sự thay th ế tổng đài V ào thời điểm, đó các

hệ ìhống điện thoại lắp đặt cho khách hàng sao cho có lợi nhất mà độ rủi ro tài chính thấp, ví dụ hệ thống tổng đài số loại nhỏ cho các khách hàng cuối (end-user) còn các

hệ t Iống lớn và đắt tiền cho các công ty điện thoại hoặc tổng đài chuyển mạch chính.

Tóm lược các dấu ấn thời gian của thiết bị số;

1962 : Đường T-1 dùng đôi dây cáp đã mang 24 cu ộ c gọi và dữ liệu trong cùng một

khuôn dạng số.

1975 : Hệ thống tổng đài điện tử số đầu tiên, SL-1 của Northern Telecom

1976 : AT&T #4 ESS thực hiện chuyển các cuộc gọi tại tổng đài trung ương.

Canada Nó đã không được sử dụng tại Mỹ cho đến nàm 1981.

hộ gia đinh và công sở.

Thiết bị của cống ty điện thoại số' - Tiết kiệm về bảo trì

và không gian

Trước những nãiĩ) 1960 toàn bộ các cuộc gọi và thiết bị định tuyến đều là tương tự Vào đầu thập niên 60 các cuộc gọi số lần đấu tiên dà được mang đi bỏfi khuòn dạng số trên cáp giữa các vãn phòng với bộ chuyến mạch tương tự Thật là rối rắm và công kềnh khi phải chuyển đi chuyển lạị giữa tín hiệu số và tương tự trên cac thiết bị chuyển đối Thiết bị gọi là ngân hàng kênh (channel bank) đirợc dùng để chuyển các tín hiệu số thành tín hiệu tương tự để có thể tương thích với tổng đài tirơiis tự và chuyển tín hiệu tương tự thành các tín hiệu số để có thể chuyển trong các dây cáp đổng trục giữa các trrung tâm bưu điện Việc chuyển đổi thành tổng đài số sẽ tiết kiệm được các thiết bị chuyển qua lại giữa số - tương tự và tưofiig tự - số Điểm này sẽ tiết kiệm được nhiều tiền cho công ty điện thoại trong việc:

• Báo trì trên ngân hàng kênh cho bộ chuyển đổi số - tương tự và thiết bị phụ trợ.

• Không gian dành cho ngân hàng kênh trong trung tâm điện thoại.

BAUD, BIT, BYTE VÀ CODE - KHÁI NIỆM co BẢN

Toàn cảnh

Máy tính truyền thông sử dụng tín hiệu số gọi là những bít (bit) Các bit là mã nhị phân

Nó chí có hai dạng là bật và tắt Máy tính có thể truyền thông cho nhau khi các bit sắp xếp trong một chuẩn, một sê-ri có sẵn các trạng thái bật và tắt của bit Ngôn ngữ tiếng Anh trong máy tính IBM hay MAC đều sử dụng các biến đổi của cùng một kiểu mã (code) Mã chính ASCII được sử dụng khi máy tính cá nhân kết nối với đường điện thoại Máy tính mini và mainírame sử dụng mũ khác đó là EBCDIC.

Mọi người có thể hay dùng lẫn các khái niệm bit, baud rate và byte với nhau Song chúng

có nghĩa khác nhau Tốc độ tín hiệu trên đườnơ tương tự là baud rate Nó có nghĩa khác với bit trên giây (bil per second) Bởi vì bit trên giây là số thực tế của các bit được gửi đi trong một thời gian giữa điểm A và điểm B Nó còn có nghĩa là số lượng thồng tin hay dữ liệu trên sóng điện từ của đường thoại tương tự.

Baud rate và bit trẽn giãy - Tín hiệu và lượng thông tin gửi đi

Một baud là một tín liiệu điện tử tương tự hay sóng Một chu kỳ cùa một sóng tương tự aọi là một baud Một chu kỳ hoàn chỉnh bắt đầu từ điểm không, đi qua điểm có điện áp lớn nhất, xuống điểm có điện áp nhỏ nhất rồi trở về không Một đường 1200 baud có nghĩa là sóng tươim tự hoàn thành 1200 chu kỳ trong một phút Đường 2400 baud hoàn tất 2400 chu kỳ sóng trong một giây Khái niệm baud rate chỉ có trong tín hiệu điện tử tương tự Khái niệm này không báo số lượng thông tin đã chuyển qua bằng sóng.

Một mạng chuyển mạch công cộng có tóc độ 2400 baud Nếu mạng cống cộng chỉ có thể chuyển tải 2400 bit trong một giây thì đối với những người truyền dữ liệu việc khôi phục và gửi

các thông tin là quá chật chội trên đưèfng truyền tưomg tự Để nâng cao hiệu năng^các nhà sản xuất modem đã thiết kế ra những loại modem mới có khả năng gửi thêm nhiều hơn một bit trên một bước sóng tương tự hay một baud Ví dụ modem 9600 bit trên giây (bps) cho phép mỗi bước sóng tưcmg tự có thể mang bốn bit dữ liệu (9600:2400=4) Nó có tốc độ modem đúng 9600bps trên thực tế 2400 baud Modem 28.8Kbps có thể đặt 12 bit dữ ỉiệu trên một bước sóng tương tự Tất cả các modem đều sừ dụng đường 2400 baud.

Baud rate là khái niệm cho tín hiệu tương tự chứ không dùng cho các thiết bị truyền thông tín hiệu số Thiết bị truyền thông số không sử dụng sóng để mang thông tin Thông tin được mang dưới dạng tín hiệu điện tử bật và tắt và được truyền trong cáp đồng trục hay trạng thái sáng và tối trong cáp quang học Trong các thiết bị số đường 56Kbps có thể mang 56K bit

dữ liệu trong một giây Đó là tốc độ 56Kbps hay 56 kilobit trên giây.

Mã (code) - Thêm ý nghĩa cho dữ liệu (bỉt)

Để các máy tính có thể trao đổi bằng ngôn ngữ chung, tín hiệu số được sắp xếp trong một

mã như ASCII dùng trong máy PC và EBCDIC cho máy tính mini và siêu máy tính mainírame của IBM Các mã cho phép máy tính biên dịch các bit trạng thái bật, tắt vào trong thông tin Ví

dụ các máy tính có thể đọc được các thông điệp e-mail đơn giản bởi vì chúng được xây dựng trên mã ASCII Mã ASCII (American Standard Code for Iníormation Interchange) là mã 7 bit được sừ dụng cho máy PC (personal Computer) Mã ASCII có giới hạn là 128 ký tự Mã ASCII

mở rộng hỗ trợ đến 8 bit Đa số các máy PC bây giờ sừ dụng mã ASCII mở rộng Các ký tự bao gồm chữ thưèmg và chữ hoa trong bảng chữ cái, chữ số, các ký tự đặc biệt như ! , ” và : (xem thêm bảng 1.1).

và chú giải Chúng buộc phải thêm vào bảng mã ASCII chuẩn các mã định dạng cùa riêng chúng Khi bạn gửi một văn bản chứa mã ASCII chuẩn giữa các máy PC, chúng đều có thể đọc được ở tất cả các máy PC Tất nhiên những định dạng đặc biệt như căn lề, bảng, cột, và béo sẽ không được hỗ trợ khi truyền.

GỦÌ KỀM VỚI THƯ ĐIỆN TỬ (E-MAIL)

Thư điện tử !à ứng dụng được dùng rộng rã i nhất trên Internet Tất nhiên thư điện tử có những giới hạn về định dạng Nó chỉ gửi được những định dạng mã ASCII

chuẩn, Giới hạn của ACSII là chỉ có 128 ký tự Các ký tự này không bao gồm ký tự béo, hình ảnh, bảng hay định dạng bảng tính, Đây là vấn đề cũa những người muốn chỉ đạo doanh nghiệp hay trao đổi các tài liệu phức tạp.

Ví dụ để chuẩn bị cho buổi giảng của tôi tại NorthEasten, các sinh viên gửi cho tôi danh sách cuối của họ và tôi gửi các bản tham khảo và báo cáo của các khách hàng hiện tại và tương lai Tất cả chúng đều sử dụng M icrosoít Word và bảng tính Excel Những người bán hàng có thể gửi và nhận các bản trình diễn có định dạng PovverPoint Định dạng này bao gồm cả các đoạn video, audio, ảnh JIF hay JPEG.

Đ ể vượt qua các giới hạn của ASCII, giao thức thư cho phép người sử dụng gửi kèm file theo thư trên đường truyền Giao thức thư MIME (m ultipurpose mail extention) thêm các bit đặc biệt vào trước phần đính kèm có thể là các tệp (file) văn bản, bảng tính hay hình ảnh Các bit đặc biệt này báo cho máy tính nhận biết khi nào phần đính kèm bắt đầu và kết thúc và kiểu mã hóa đã dùng ví dụ văn bản, bảng tính v.v Máy tỉnh nhận sẽ mở các chương trình tương ứng (bảng tính, PovverPoint, JPEG hoặc video) và giải mã phần gửi kèm sao cho người nhận có thể xem được nội dung thông tin đó.

Byte = Ký tự

Những đặc tính của các mã máy tính phát sinh được gọi là byte Một bit chỉ có tín hiệu tắt và bật Một chuỗi đặc tính gọi là byte Một trang vãn bản có thể chứa 250 từ cùng với bình quân 5 chữ cái trong một từ Nó tương đương 5 X 250 hay 1250 byte hay 1250 ký tự Như thế

nó sẽ bằng 8750 bit nếu như ký tự được tổ hợp lại từ 7 bit Cần nhấn mạnh là một byte hay một

ký tự được tổ họp lại từ 7 hoặc 8 bit Một bit là tín hiệu trạng thái bật hoặc tắt.

GIẢI TẦN (BANDVVITH) - THƯỚC ĐO CÔ NG SUẤT

Trong viễn thòng, giải tần tượng trưng cho công suất Giải tần được biểu thị khác nhau trong truyền thông tương tự và kỹ thuật số Cống suất tải của phương tiện tương tự như cáp đổng được đo bằng hertz Hertz là phương tiện để đánh giá công suất của tần số dịch vụ tương

tự, Ví dụ một ai đó nói rằng cáp đồng có công suất giải tần là 400MHz; 400MHz có nghĩa là

400 triệu chu kỳ/giây Giải tần của dịch vụ tương tự là sự khác biệt giữa tần số cao nhất và thấp nhất mà bên trong đó là các luồng truyền thông Dây cáp có thể mang dữ liệu giữa 200Mhz và 300Mhz thì có giải tần hay tần số cùa IOOMhz Sự khác biệt giữa tần số cao nhất và tần số thấp nhất càng lớn thì công suất hay giải tần càng cao.

Trong dịch vụ số như ISDN, T-1 và ATM tốc độ được định nghĩa là bit trên giây Đơn

giản hơn có thể hiểu nó chính là số bit có thể chuyển đi trong một giây Đường T-1 có giải tần

là 1.54 Mbps (megabit per second) Giải tần dưới dạng bit trên giây hay hertz có thể có nhiều dạng Ví dụ sau đây là vài dạng phổ biến :

• Kênh ISDN có giải tần 64Kbps hay 64 nghìn bit trên giây.

• Đưòiig T-l có giải tần 1.54 megabit trên giây hay l,S4Mbps.

Một phiên bản của ATM có công suất 622Mbps.

Một phiên bản khác cùa ATM có công suất 13,22Gbps.

Một ngàn gigabit (Gb) được gọi là terabit (Tb) Ví dụ lOTbps = 10.000.000.000.000 bit trên giây.

Bãng thông hẹp (narrovvband) và bãng thông rộng (wideband) -

Thêm vào khái niệm bit trên giây và hertz, tốc độ đôi khi còn được biết đến qua khái niệm băng thông hẹp và băng thông rộng Một lần nữa những tốc độ số lại biểu thị bằng bit trên giây và tốc độ tương tự bằng hertz.

Định nghĩa cùa các công nghệ băng thông hẹp và băng thông rộng trong công nghiệp được trình bày ở bảng 1.2

BẢNG 1.2 Dịch vụ viễn thông băng thông rộng và băng thông hẹp

Narrcvvband (băng thông hẹp)

r - / vói IM M b p s

24 đưòfng âm thanh và dữ liệu truyền

trong cáp quang, hồng ngoại, sóng viba,

hay cáp xoắn đôi.

Điện thoại tương tự 3000H z

Các dịch vụ điện thoại cổ (POTS)

modem để cho phép đưòmg tưomg tự

mang dữ liệu từ máy tính số.

Chuẩn truyền hình mật độ phân giải cao mới cung cấp hình ảnh rõ nét trên TV dạng tương tự.

TV cáp (CATV) và hệ thống ăngten vô tuyến 700Mhz

Máy thu hình vệ tinh và phát thanh địa phương Nó cũng cho phép truyền dữ liệu và truy cập Internet.

Dịch vụ tốc độ cực cao dùng cho gửi âm thanh, hình ảnh và dữ liệu.

SONET- tốc độ lên tói 13,22Gbps

Một giao diện dồn kênh quang học dùng cho truyển thông tốc độ cao Sử dụng chủ yếu cho các mạng vận chuyển lớn hoặc các công ty điện thoại.

r - 3 - tốc độ lén tới 44 J M bps tương đương 28 đường T ‘l

Là giải pháp truyền thông gồrn 672 đường dẫn trên cáp quang hoặc sóng viba số.

Truyển hình và dây cáp có tốc độ băng thông rộng Các đường nối giữa các công ty điện thoại với nhau sử dụng dịch vụ băng thông rộng Các cuộc gọi, video, và truyền dữ liệu trong inạng truyền tải được xử lý sao cho được mang đi với tốc độ băng thồng rộng Lẽ dĩ nhiên phần lớn các tuyến tỉr cỏng ty điện thoại đến hộ gia đình và doanh nghiệp ỉà chậm hơn, chúng có tốc

độ băng thông hẹp.

Các giao thức và cấu trúc

Giao thức (protocol) - Ngôn ngữ chung

Giao thức giống như thiết bị cho phép truyển thông với nhau Nó cung cấp một tiếng nói chung và đặt ra chuẩn mực Thiết bị truyền thòng trên Internet dùng các gói giao thức gọi là TCP-IP Ví dụ IP hay Internet Protocol là một phần cùa TCP-IP cho phép những phần của thông điệp gọi là gói dữ liệu được đưa đến bộ định tuyến khác trên Internet Các gói dữ liệu này

là cơ sở xây dựng một thòng điệp khi nhận được ở cuối bộ chuyển hướng Một giao thức khác được biết dưới tên Ethernet cho phép truyền thông giữa các máy tính cá nhân trong một văn phòng Mạng Internet sử dụng HTTP (HyperText Transport Protocol) cho người dùng cuối nhằm truy nhập tài liệu và trang WEB trên Interenet, Máy tính MAC dòng Apple có thể kết nối với mọi máy Apple khác nhờ giao thức Apple Talk.

Ví dụ của hàm giao thức:

• Ai chuyển đi trước ?

• Trong mạng có nhiều thiết bị làm thế nào để quyết định ai là người được gửi dữ liệu ?

• Cấu triìc của địa chỉ các máy tính là gì ?

• Nó sẽ xấc địch gì khi xuất hiện một lỗi ?

• Làtn thế nào đê sửa lỗi ?

• Nếu khòng ai truyền dữ liệu thì chò bao lâu để ngắt kết nối ?

• Nếu xuất hiện lỏi thì gửi lại toàn bộ hay một phần bị lỗi ?

• Gói dữ liệu được gửi đi như thế nào một bit một lần hay một nhóm các bit một lần ? Bao nhiêu bit trong một nhóm ? Dữ liệu có nên đặt vào các “phong bì” hay còn gọi là gói không ?

Những cấLi trúc của giao thức có liên quan mật thiết đến tốc độ và hiệu quả Những nghi thức sau đây minh họa điểm này:

• SLIP (Serial Line Interĩace Protocol): cho phép máy tính sử dụng IP cho truy cập Internet.

• ppp (Point-to-Point Protocol) đa phần đã vưọt qua SLIP Nó có thể sử dụng môi trường phi TCP-IP và có nhiều hỗ trợ bảo mật hơn SLIP Nó được áp dụng cho truy nhập Internet và buộc chặt các mạng phân tán lại với nhau.

Cấu trúc - Khung làm việc truyền thông cho nhiều mạng

Cấu trúc buộc các giao thức riêng lẻ lại với nhau Phần thân tiêu chuẩn của cấu trúc do các côiiệ ty đứng đầu phát triển, ví dụ cấu trúc của IBM Vào giữa thập kỷ 70, IBM đã bán cho

khách hàng nhiều phânioại đa dạng của máy in, thiết bị đầu cuối, máy tính mini và siêu máy tính mainírame Các thiết bị này truyền thông cho nhau bởi vô vàn các giao thức không tương thích Một cấu trúc của IBM đã cho phép các thiết bị này liên lạc được với nhau Cấu trúc này gọi là SNA và nó rất quan trọng đối với IBM.

Trong cùng thời gian này một tiêu chuẩn khác đã được phát triển bởi ủ y ban tiêu chuẩn quốc tế gọi tắt là ISO Đây là dạng kiến trúc hệ thống kết nối mở (OSI-Open System Interconnection), được phát triển để cho phép thiết bị từ nhiều nhà cung cấp có thể kết nối được với nhau Nó là một dạng cấu trúc mở.

Trong khi OSI không được thực hiện sử dụng rộng rã i thì nó có một tác động rất lớn chof ngành viễn thông Nó đặt khái niệm cho truyển thông mở giữa nhiều thiết bị của các nhà sảm xuất khác nhau Nội dung cơ bản cùa OSI là các tầng, tầng thứ (layer): nhóm các hàm baọ gồmi bảy tầng, các layer có thể thay đổi và phát triển mà không phải thay đổi mọi cái khác tầng Mạng LAN và Internet đều dựa vào các khái niệm được phát triển dựa trên cơ sở cấu trúc phâni

tầng của OSI.

láng thứ nhất là tầng cơ bản nhất, tầng vật lý Nó định nghĩa các giao diện điện từ (ổi cắm) và các phương tiện truyển thông như cáp đồng, vô tuyến, sợi quang Tầng này cũng địnhi nghĩa vể điện từ (ví dụ: sự điều biến) để có tín hiệu trạng thái tắt, bật của mạng Bên trong^ modem làm việc trên đường tương tự, bộ điều biến chuyển các tín hiệu số từ máy tính thành tím hiệu tương tự, và ngược lại khi nhận thì biến tín hiệu tương tự thành tín hiệu số.

Tầng thứ hai là tầng liên kết dữ liệu Mạng LAN là mạng bên trong công ty tương ứng^ với tầng thứ hai của cấu trúc OSI Chúng cung cấp các quy tắc cho việc điều khiển lỗi và tìmi kiếm được sự truy nhập vào mạng cục bộ bên trong những tổ chức Thiết bị tầng thứ hai cũngị

tưcíng tự quy trình chuyển thư từ bưu điện đến tận nhà khách hàng.

Tẩng thứ ha còn được gọi là tầng mạng Nó có nhiều sự phức tạp trong chuẩn mực cùra i

việc đánh địa chỉ, định tuyến và điều khiển lỗi hơn tầng thứ hai Sự ràng buộc bằng các nghii: thức tưcmg ứng cho việc truyền thôhg giữa các mạng tạo thành tầng thứ ba cùa OSI Các giaco) thức của tầng thứ ba có trách nhiệm đảm bảo định tuyến giao thông chính xác giữa các mạnịg 5

hay các vị trí khác nhau Tầng thứ ba giống như việc bưu điện chuyển thư đi ra ngoài vùng nhcờ V

có mã vùng nhận (zip code) Việc chuyển này chỉ căn cứ vào mã vùng chứ không cần địa chiỉ ỉ cùa phố Tầng thứ ba có thể coi như là tầng định tuyến Nó sử dụng bộ định tuyến IP (Interneĩt t Protocol).

Tầng thứ tư là tầng vận chuyển Các thiết bị cùa tầng thứ tư được dùng cho các mạnịgỉ

khác nhau với các kiểu ứng dụng khác nhau Thiết bị thuộc tẩng này định tuyến theo nội dungỊ

Ví dụ việc truyền âm thanh và video trên mạng dữ liệu đòi hỏi độ ưu tiên và chất lượng cao hơmi

so với việc truyền thư điện tử Các thiết bị tầng thứ tư cũng có trách nhiệm an ninh đối với cátcc chươiig trình kết nối và chuyển tải tới Internet hay các mạng ảo dùng riêng VPN (xem thêưna chương 9) Việc chọn lọc trên các bộ định tuyếo cho phép hoặc ngăn cấm truy nhập tới phần ccoơ bản của mạng dựa trên địa chỉ IP người truy cập.

Tầng thứ năm ỉà tầng 9Ỉ^Ìa’Ịàm -việc Tầng này ìq^n lý

việc Ví dụ w &ể c ^ ị ^ ầ u 8 ^ jẾ (Ì|lỹ |^ u tại jnôt thí

ccôóng (haft-duplex) hay một đường tại một thời điểm không ? Nó có thể định nghĩa một phiên làànnn việc sao cho tại một thời điểm chỉ có duy nhất một yêu cầu được gửi đi.

Tchìụ ĩhử sáu là tầng trình diễn Tầng này điều khiển các định dạng hoặc cách mà thông ĩiiinn hiển thị lên màn hình người sử dụng.

Tún^ thứ hay là tầng ứng dụng Tầng này bao gồm các ứng dụng tự nó cung cấp các dịch

VI'ỊU1 đ ạ c biệt n h ư là t r uy ề n f i l e h a y d ị c h vụ in.

Gói giao thức Internet, TCP-IP, tương ứng với những hàm trong tầng thứ 4 và thứ 3 của mnnô hình OSI Những hàm này là định địa chỉ, điều khiển lỗi và truy cập mạng Gói giao thức TCCCP-IP cung cấp một con đường chung cho những thiết bị đa dạng có thể trò chuyện với nhau tnrẻên toàn thế giới Điều này đã được phát triển vào những năm 70 bởi u ỷ ban phòng thủ quốc gi:iáai và được phân phối tới những người dùng cuối ờ dạng cơ bản nhất Việc có một giao thức ĩiuêê u chuẩn và sẵn sàng chính là chìa khóa cho việc mở rộng của Internet.

m JÉ NVÀ DỒN KÊNH

NvlJén - Gải pháp cho công suất cao

Nén CÓ thể so S í i n h với việc ép rác Giống hệt như một máy nghiền ép rác làm cho rác tơi vààà nhò hơii Iihờ đó có thể đóng nhiều rác hơn vào một thùng, quá trình nén dữ liệu làm cho dữ liuệệiu nhò đi so với thông tin ban đầu để có thể truyền đi trên đường điện thoại Đó thực sự là côỏòng nghệ làm tăng công suất trèn đườiig điện thoại.

Mvlílodem - sử dụng nén để đạt lưu lượng cao hơn

Với công nghệ nén dữ liệu truyền đi được làm cho nhỏ hơn nhờ việc loại bỏ các khoảng trcrớống, những hình ảnh thừa và gần như tóm tắt các chữ có vẻ xuất hiện thường xuyên nhất Ví dụụụ trong một bức íacsim ile việc nén sẽ loại bỏ khoảng trắng trên hình ảnh và chỉ gửi nội dung ảnnnh đi Các modem sử dụng việc nén để thiết lập việc truyền thông tin hay đạt ỉưu lượng cao hoơơm Lưu lượng là số lượng thực tế dữ liệu hữu ích được gửi trong truyền dẫn Khi truyền văn báíảán với các modem được trang bị bộ nén, các từ lặp lại sẽ được tóm tắt và thay thế vào trong mn(iộ>t mã nhỏ hơn Ví dụ các chữ E, T, o và I thườiìg xuyên xuất hiện trong vãn bản Công nghệ nééén sẽ gửi một phiên bản ngắn hơn của các chữ với 3 bit thay vì phải dùng 8 bit cho các chữ E,

T /, , o và I Dĩ nhiẽn trang văn bản cần gửi đi chỉ còn sử dụng 1600 bit thay V! 2200 bit.

Modem sử dụng nén cho phép gửi dữ liệu máy tính với số lượng tuyệt vời trong thời gian nlìhhỏ nhất qua đường điện thoại tương tự Ví dụ nếu một file xử lý văn bản có 10 trang sau khi né.één loại bỏ các khoảng trắng, các đặc tính thừa và tóm tắt các đặc tính có thể thu gọn văn bản thhàành bảy trang Bảy trang dữ liệu sẽ cần ít thời gian hơn để chuyển đi so với 10 trang ban đầu

ĐDùầy là một ví dụ của việc nén làm tăng lưu lượng hoặc số lượng của thông tin được gửi đi trong

m aoòt thời gian định trước Các thuê bao sử dụng các dịch vụ viển thông để truy cập và nhắn dữ liạệệíii tới các điểm xác định của công ty thường sử dụng các modem có trang bị bộ nén để truyền

cá áác file được nhanh hơn Công nghệ nén tương ứng là điều cần thiết cho cả người thuê bao lẫn cá-áác điểm của công ty (xem hình 1.3).

Modem người

có bô nén

Modem còng ty với

bộ nén tương ứng

^ Việc nén làm chQ tội gửi

< H {ile nhanh hơn 'J

Hình 1.3BỘ nén trong modem

Video - Việc nén làm cho hội đàm video có thể sống trong thương mại

Trong video, công nghệ nén làm việc bằng cách chỉ chuyển các hình thay đổi chứ không gửi các ảnh giống nhau hết đợt này đến đợt khác Ví dụ trong một buổi hội đàm video có thính giả thì không có hình ảnh nào khác cùa thính giả đó được truyền đi nếu như thính giả đó chỉ ngồi nghe mà không di chuyển hay phát biểu Các đối tượiig cố định là tườiig, bàn, và cảnh nền

sẽ khỏng phải truyền lại Một phương pháp nén khác là không truyền toàn bộ hình ảnh cung một lúc Ví dụ thiết bị nén, tạo mã sẽ phát hiện các sự thay đổi phụ bên trong hình ảnh, cắt bỏ

nó đi mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh, sao cho hình ảnh dễ nhìn nhất.

Những cải tiến vào giữa thập kỷ 80 trong việc nén video đã sinh ra cơ hội sống còn ĩrong thươiig mại cùa điện đàm hội nghị video Nó trỏf nên dễ sử dụng và có tính kinh tế cao bởi việc yêu cầh các giải tần ít hơn và có thể dùng các đường dây điện thoại rẻ tiền Hệ thống nén cổ xưa đòi hỏi đường T-1 cho video Đây chính là trở ngại cho việc bán các phòng hội nghị video cho đến cuối thập kỷ 80 Trong thập kỷ 80 các công nghệ mới từ các công ty như PictureTel chỉ yêu cầu zó 56Kbps tới 128Kbps cho chít lượng hình ảnh chấp nhạn được.

Nuư vậy điện đàm video đã có thể chu cấp tới một phạm vi rộng của cấc tố chức Ví dụ thay vì việc sừ dụng đường T-1 với hàng trăm đô la một giờ những tổ chức có thể sử dụng một dịch vụ từ một công ty nào đó như MCI WolrdCom với giá rẻ 14 đó ỉa một giờ và có cliất ỉưựng hình ảnh chấp nhận được Các công nghệ nén mới sẽ còỉỉ cho phép chấp nhận các cuộc hội đàm video ở các đường kỹ thuật số tốc độ chậm hơn nữa Công nghệ mới thực sự đang bỉing nổ.

Các chuẩn nén - Vận hành được với nhau

Hiện nay có rất nhiều phương pháp nén Các công ty như AT&T, Morotola, PictureTel và Compression Lab có đẩy đủ thiết kế sơ đồ nén với những giải thuật toán học Một thiết bị được

g ọ i là mã hóa (codec) (v iế t tắt bởi cụm từ mã -g iả i mã ) mã hóa văn bản, âm thanh, vid e o , hình

ảnh thông qua các ẹiải thuật nén Để nén được đòi hỏi cả hai đầu gửi và nhận cùng sử dụng chung một phương pháp nén Người gừi sẽ truyền đi dữ liệu, âm thanh hoặc hình ảnh Lúc đó

bộ mã hóa sẽ sử dụng thuật toán nén Khi nhận thì sẽ giải mã thông tin truyền Với các thiết bị

từ các nhà sản xuất các chuẩn nén đã được thống nhất trên modem, truyền hình số, điện đàm video và những thiết bị khác (xem thêm Phụ lục cho tiêu chuẩn nén).

Luồng truyền thông

Tốc độ tăng dần cho kết nối Internet

Luồng truyền thông còn được gọi là luồng video hay luồng âm thanh là phần mềm được

sừ dụng cho việc nâng cao tốc độ kết nối Internet khi truyền âm thanh và video Khi vãn bản và hình ảnh được tải xuống trình duyệt của người dùng, văn bản có thể nhìn thấy sớm nhất trên máy PC Hình ảnh được lấp đầy dần trong khi chúng ta tiếp tục nhận dữ liệu.

Các hình ảnh khiêu dâm là các ứng dụng lớn trong việc đưa ngày tháng vào luồng video

Nó là những điểm trước tiên dùng một máy quay để ghi các hình ảnh sống trực tiếp Tuy nhiên nhiều chuyên gia nghĩ rằng luồng truyền thông sẽ làm biến chuyển Internet vào trong một môi trưcíng truyền thông khác Các công ty nắm giữ luồng chính sẽ sử dụng luồng truyền thông cho việc truyền bá các lời bình luận và tập đoàn các tin tức Trường đại học thì sử dụng các kỹ thuật làm cho các lời đề nghị nhập học cùa họ sán có và rộng rã i hơn Đặc biệt hơii, sinh viên có thể tiếp tục học tập và có các khoá học nhằm nâng cao và phát triển các lĩnh vực họ quan tâm mà không cần đến các khu trưòrng học ở xa.

Trang Web bắt đầu đề nghị khách hàng của họ có khả năng tổng hợp âm thanh và các video clip của chính mình Ví dụ GeoCilies thông báo vào ngày 1/3/1999 rằng họ đã triển khai phần mềm máy chù cùa RealNetvvork Người dùng cuối có thể sử dụng các công cụ của RealNetvvork để xử lý các âm thanh và video clip cùa chính họ Như thế họ sẽ phải nạp lại dữ liệu lưu trữ nếu sử dụng nhiều hcm số lượiig yêu cầu tối thiểu khi không nạp.

Luồng với sự tải xuống (dovvnload) và chuẩn MPEG

Khi văn bản và hình ảnh được tải xuống, các file cần được tải xuống trước khi nó được hiểu thị Với kỹ thuật phân luồng, với thời gian nhanh nhất sau khi nhấn vào kết nối URL, người dùng cuối đã có thể nhìn thấy một phần của trang Web Phân luồng là đặc tính quan trọng của trình duyệt Khi trang Web có cả văn bản và hình ảnh, phần văn bản sẽ được hiểu thị nhanh chóng hơn so với phần hình ảnh Ví dụ một người đọc tạp chí trực tuyến cùa Wall Street lounial có thể đọc ngay thấy các mục cùa báo ngay cả khi chúng đang tải xuống.

Chuẩn MPEG được sử dụng cho các luồng âm thanh và video Hiệp hội viễn thông quốc

tế ITƯ đã định ra Moving Picture Expert Group (MPEG) vào năm 1991 để phát triển chuẩn nén cho việc phát lại các video clip và truyền hình số MPEG3 đã được ứng dụng trong luồng âm thanh MPEG và sơ đồ nén luồng tru yề n thông sở hữu là không đối xứng Nó cần có nhiều quyền năng để xử lý việc mã hóa hơn là giải mã hình ảnh Thuật toán nén luồng phải đảm bảo rằng người dùng cuối sẽ có khả năng xử lý thấp để giải mã âm thanh và video chứ không cần năng lực lớn như các cồng ty truyền thanh trong việc mã hóa âm thanh và hình ảnh.

Hai chươiìg trình phần mềm truyền thông luồng thông dụng nhất được phát triển bởi RealNetwork Inc và Microsoít Corp RealNetvvork có thị phần lớn hơn Microsoft Sản phẩm của RealNetvvork là RealSystem và RealPlayer Sản phẩm của Microsoữ là dịch vụ NetShow.

Phương tiện truyền thông luồng là một lực lượng quan trọng việc phát triển Internet thành một phương tiện truyền tải thông tin đại chúng Rob Glaser, trưởng ban điều hành của RealNetwork

đã phát biểu trong thông báo đáp lại AtHome Corp rằng sẽ hỗ trợ truyển hình có chất lượng video clip thông qua modem cáp của khách hàng "Bước khẩn thiết tiếp theo là làm sao cho Internet trở thành môi trường lớn cả về khách hàng và các nhà cung cấp nội dung." (Tạp chí phố Wall - AtHome sử dụng RealNetwork cho video clip, 15/1/1999).

Cả Microsoít và RealNetvvork đều cung cấp các phần mềm miễn phí dùng cho luồng truyền thông với hy vọng rằng chúng sẽ trở thành chuẩn và thông qua đó phát triển việc đặt hàng các sản phẩm máy chù cơ sở từ bản thân họ.

Năng lực xử lý “ Một nhân tố trong sự cải tiến truyền thông luồng

Sức mạnh ngày càng tăng cùa máy tính cá nhân và sự cải tiến trong công nghệ nén làm tăng thêm hiệu quả sử dụng luồng âm thanh và video trên Internet Như một phần cùa vấn đề, công ty Intel đã cấp phép cho RealNetwork vào tháng 9 nám 1998 để phát triển phần mềm luồng phương tiện của họ Intel hy vọng rằng điều này sẽ thúc đẩy khách hàng mua các máy tính mạnh hom lên Các luồng âm thanh và video yêu cầu bộ xử lý mạnh như Pentium để giải

mã các luồng nhanh mà chỉ cần dùng phần mềm.

Iiìtek Corp và Microsoít Corp vào tháng 4/1998 cùng ra thông báo chung rằng phần mềm của Intel là Intercast sẽ chạy trên hệ điều hành Windows 98 Intercast cho phép truyền thanh gồm các dữ liệu trong dạng của các thông tin đã được thống kê cùng với chương trình TV V í dụ luồng

dữ liệu có thể là bản phân tích thể thao và thông báo mua hàng điện tử Windows 98 cũng bao gồm khả năng hỗ trợ card bắt sóng TV trên máy PC Các máy PC cũng cần có ăngten để nhận tín hiệu truyền thanh số Ngày nay một vài nhà sản xuất PC đã sản xuất thiết bị trên Đơiì vị Panasonic thuộc Matsushita Electric Industrial Company và Philip Electronic NV cùng thông báo rằng họ đã có thiết bị này dùng cho TV kỹ thuật số vào năm 1999.

M Á Y PC H O Ạ T ĐỘNG GIỐNG TV m •

SoítCom Inc và Broadcast.com Inc là hai công ty đã sử dụng kỹ thuật truyền thông luồng trong cốt lõi công việc kinh doanh của họ SoítCom làm việc với trường đại nọc và đài phát để cho ra các nguồn video của họ cho phép mọi người truy cập bằn ] máy tính cá nhản thông qua Internet SoftCom tạo ra các phần mềm quản lý việc xuất bản video của họ và các chương trình tương tác Ví dụ một trường y tá cung cấp một khoá đào tạo tiếp tục trên Internet và sinh viên có thể theo học tại nhà của họ mà không phải đến trường.

Mỗi lần ứng dụng luồng video hoàn tất nó lại đirợc định vị trên máy chủ của SoítCom thông qua nhà cung cấp dịch vụ internet (ỈSP) Khi có thông báo về khoá học, các sinh viên y khoa sẽ truy nhập trực tiếp đến trang chủ của ISP Ba ISP đặc biệt chuyên về giải trí là Exodus Communication, Prontier Communication và Globix Corporation.

Broadcast.com là một phần của Yahoo! Inc cung cấp các cuộc phát thanh sống động và truyền hinh trên internet Trang chủ của Broadcast.com cung cấp 370 đài và

30 kênh TV Trúờng học và bình luận viên thể thao là những chương trình TV được

quan tâm nhất Thêm vào đó là kênh truyền hình thông tin thương mại Các thông tin bao gồm các cu ộ c gặp cổ động, các tin đổn, những nhà phân tích, v.v Đ ể nghe và xem các thòng tin trên B road cast.com bạn h ã y nhấn vào liên kết URL của

B ro a d ca st.co m trên Internet Địa chỉ này sẽ đưa các bạn tới máy chủ của

B ro a d ca st.co m tại bang Texas Điểm này truy cập vào Internet bằng đường T-3 với tốc

độ 44.5M bps.

Truyền hình số - Cho chất lượng phòng thu cùng với viêc nén

Việc nén các dừ liệu video làm cho chúng đủ nhỏ hơn trên đường tương tự quả thật là eo hẹp hơn so với việc truyền hình chất lượng phòng thu trên đườna kênh truyền hình số tiêu chuán Tiêu chuẩn cho màii hình tương tự là 525 đường quét hay 525 dòng của hình ánh HDTV

- Truyền hình chất lượng cao cho phép màn hình TV hiển thị 1080 dòng ngang và 1029 dòag dọc Số lượng các dòng càng cao thì hình ảnh càng rõ nét và đạt chất lượng như trong phòng thu Thèm nhiều dòng hơn có nghĩa là hình ảnh dầy dặc hơn và có nhiều chi tiết hơn Đó là lý

do tại sao màn hình máy tính lại thể hiện rõ nét hơn vỏ tuyến thường Việc máy tính hóa sẽ loại bỏ các đặc tính thừa mà không làm ảnh hường đến chất lượng hình ảnh Việc này có thể lAm giám mức truyển cần thiết từ 1,5Gb xuống còn 19,3Mb Như thế người xem truyền hình

sè nhận được nhũng hình ảnh sống động và rõ ràng như bản gốc Bởi vì với sức mạnh của các CÒI iỉ cụ nén và giải nén rất ít các dừ liệu bị thất lạc khi xem Chất lượng của truyền hình số

sẽ giúp cho người xem tại nhà vản có được ârn thanh và hình ảnh như đang ngồi trong rạp hát hay rạp chiếu phim.

Dồn kênh - c ầ n sự chia sẻ

Sự dồn kênh kết hợp các tuyến từ nhiều điện thoại hay thiết bị dữ liệu vào trong một ỉuồiig để cho nhiều thiết bị có thể cùng chia sẻ đường truyền thòng Giống như việc nén, sự dồn kênh làm cho sừ dựng hiệu quả hơn đường thoại Song khòng giống nhir việc nén sự dồn kênh khôiig làm thav đổi rhực tế dữ liệu chuyển đi Sư dồn kênh yêu cầu phr.i được xác định tại các cỏns ty điện thoại đường dài, công ty nội hạt và người dùng cuối Ví dụ dồn kênh số qua các phương tiện sau: T-1, T-3, ISDN, T-ỉ phân chia và công nghệ ATM.

Các kỹ thuật dồn kênh cũ được phân phối bởi AT&T dùng trong các dịch vụ đàr/i tỉioại urơng tự Với mục đích là sử dụng hiệu quả hơn phần đắt nhất của mạng điện thoại công cộng, các đường dày bên ngoài đã được sử dụng để nối nhà ở với các công ty điện thoại lại với nhau

Kỹ thuật tương tự này được biết đến với cái tên sự dồn kênh phân chia tần số Sự phân chia tần

số phân chia lĩhiều lần phạm vi sẵn có của các tần số giữa nhiều người dùng Nó cho phép nhiều

âm thanh và dữ liệu ỵọi Ãau đó cùng chia sẻ đường dẫn giữa các trung tâm Như vậy AT&T sẽ không cẩn phải lã ng phí một dây cáp kết nối cho một cuộc thoại Hay hơn nữa là nhiều cuộc ĩhoại có thế cùiiiỉ chia sẻ dây nối đó giữa những tổng đài cùa công íy điện thoại.

Các sơ đổ dồn kênh số cho phép nhiều mẩu của âm thanh và dữ liệu cùng được chia sẻ trên mộĩ đường dẩn Sơ đổ dồn kênh số hoạt động ở tốc độ cao và mang được nhiều luồng giao lliòng hon sự dồn kênh tươiiụ tự Ví đụ đường T-3 mang được 672 cuộc thoại trên một đường có tỏc độ là 45 Mbps (xem hình 1.4) Với cá hai kỹ thuật dồn kênh tín hiệu số và tươiig tự, sự thích ứuu của bộ dổn kênh là yêu cầu trong khi nhận và gửi của kênh truyền thông.

ế i.

(i)

H ình 1.4 Bộ dồn kênh cho việc chia sẻ đưòfng điện thoại

Trong khi T-3 được sử dụng rộng rã i cho các khách hàng lớn, công ty điện thoại, các nhà cung cấp mạng Internet thì đườiìg T-1 là đường có công suất và giá cả rẻ hơn so với T-3 Đưòrng T-1 cho phép 24 dòng âm thanh và dữ liệu cùng chia sẻ trên một đườiig dẫn Các ứng dụng của T-1 bao gồm liên kết các điểm của văn phòng lại với nhau trong việc truyền tiếng nói, e-mail, truy cập cơ sờ dữ liệu và liên kết giữa người dùng cuối với công ty điện thoại với mức giảm giá cho cuộc gọi Giống như các dịch vụ của T-3, sự thích ứng của bộ dồn kênh là yêu cầu ở cả hai đầu liên kết T-1.

LAN, MAN V À WAN

Sự khác nhau giữa LAN, MAN, WAN là khoảng cách bao trùm mà trong đó íhiết bị này

có thể truyền thông với thiết bị khác Giống như tên gọi mạng cục bộ (LAN- Local Area Network) là một địa điểm nhỏ trong thiên nhiên Nó chỉ bao gồm một công sở và giới hạii cục

bộ trong một địa điểm về địa lý, thường là một toà nhà Với một công ty lớn, nhiều mạng LAN

có thể liên kết với nhau trong một toà nhà hay một khuôn viên Những thiết bị giống như những máy tính liên kết với nhau trong một thành phố hay một khu dân cư tạo thành một phần của mạng đô thị (MAN- Metropolitan Area Network) Tương tự như vậy các thiết bị mà liên kết nhiều vùng thuộc các thành phố lại với nhau tạo thành một phần của mạng diện rộng (WAN- Wide Area Network).

BẢNG ì 3 Sư khác nhau giữa LAN, MAN, WAN

bị này cung cấp một điểm cho việc dò lỗi và tái định vị các thiết bị Tốc độ của nó thường là lOMbps.

HUB chuyển mạch cho phép truyền đồng thời nhiều thông tin trên một phân đoạn của mạng LAN Tốc độ tổng cộng trong khoảng từ lOMbps đến lOOMbps.

Dây dẫn từ tầng này qua tầng khác trong một toà nhà đơn lẻ và từ toà nhà này đến toà nhà khác trong một khuôn viên Một xươiìg sống kết nối với HUB trong một phòng nhỏ tại mỗi tầng.

Cầu nối kết nối nhiều mạng LAN lại với nhau Nó có sự thông minh giới hạn và nói chung chỉ kết nối cùa một lượng nhỏ mạng LAN với nhau Cầu nối đã bị giới hạn sử dụng vào đầu thập kỷ 90 do giá của bộ định tuyến hạ nhiều.

Cầu nối với đa cổng cho phép chuyển dữ liệu nhanh giữa các phân đoạn mạng cục bộ Tầng thứ hai chuyển đổi cung cấp kết nối cho oàn

bộ thời gian một phiên truyền dữ liệu.

Bộ định tuyến kết nối nhiều mạng cục bộ Nó có độ phức tạp liơĩi cầu nối và có thể điều khiển một số lượng lớn hofn các giao thức vỉ mạng cục bộ Bộ định tuyến chọn lựa đường dẫn tốt nhất có thể để dành cho việc truyền dữ liệu trẽn mạng cục bộ.

Bộ định tuyến chuyển đổi nhanh hơn bộ định tuyến truyền thống Nó không tìm kiếm các địa chỉ gói trong bộ nhớ của CPU (bộ xử lý trung tâm) mà nó làm việc đó thông qua các con chip trong các môđun hay card chuyên dùng.

Một trung tâm máy tính cục bộ cùng với các tệp tin cùa văn phòng, công sở như là hồ sơ cá nhân, dữ liệu bán hàng, bảng giá, thông tin sinh viên và các bản ghi Máy chủ kết nối vào HUB hoặc bộ chuyển đổi tầng thứ 2 Việc truy cập có thể bị ngăn chặn.

LAN - Mạng cục bộ (Local Area Network)

Một ví dụ về các thiết bị kết nối trolig

mạng LAN là: chia sẻ máy in, các máy PC,

thiết bị báo chuông, hệ thống điều khiển chất

lượng tự động trong nhà máy, chia sẻ dữ liệu,

màn hình kiểm tra an ninh trong nhà máy

(xem hình 1.5) Một đặc trưng tiêu biểu của

inạng LAN là được cố định tại cùng một tầng

nhà hoặc trong một phòng cùa còng sở.

Sự tãng trưởng của các mạng LAN đã

vưọt ra khỏi cả sự tăng trưởng máy PC Khi ai

đó có nhiều máy PC trên bàn của họ thì việc

họ nghĩ đến trước tiên là nối chúng lại với

nhau Mạng LAN xuất hiện đầu tiên vào nám Ị 5 Ịviạng nói hạt

1980 Động cơ thúc đẩy việc hlnh thành mạng

LAN ban đầu là muốn chia sẻ các tài nguyên đắt tiền ví dụ như máy in tốc độ cao Mạng LAN ngày nay đã xây dựng một khối kết nối nhiều địa điểm cục bộ với nhau mục đích để aửi mail (thư điện tử) và chia sẻ dữ liệu với các địa điểm truy nhập từ xa qua mạng viển thông Những bức thư điện tử hay là những file thông tin cộng tác được đặt tại một máy tính đặc biệt gọi là máy chủ (file server) Việc truy nhập file server có thế bị giới hạn bằns mật khẩu (password) cho mỏi định danh người dùng.

Phẩn mềm chạy trên mạng cục bộ được gọi là hệ điều hành mạng (neĩwork operating system) và được cài đặt trên máy chù kết nối với LAN Những hệ điều hành thòng dụng nhất hiện nay được xây dựng trên mô hình khách - chủ (client-server) Máy khách (client) yêu cấu các dịch vụ như in hoạc truy cập dữ liệu Các ứng ciụiig được gọi từ máy chủ sẽ giúp máy khách truy cập các thiết bị như; máy in, dữ liệu Hệ điều hành mạng điều khiển việc truy nhập mạng LAN nơi chứa đựng các tài nguyên như file, máy in, và modem đã được xác định

Ví dụ, Microsoít NT và Novell NetWare là nhĩrng hệ điều hành mạng LAN dạng khách - chủ

cơ bản nhất.

Các thiết bị trên LAN (Local Area Network) là tất cả những thiết bị được nối tới LAN Mỗi một thiết bị trẽn mạng cục bộ có thể liên hệ với tất cá các thiết bị khác Sự kết nối giũa các thiết bị có thể là theo một hay nhiều dạng bất kỳ như sau: hai sợi đồng trục xoắn, cáp quang hoặc môi trưòng vò tuyến điện Vói hầu hết mọi phần, các thiết bị được nối tới LAN bởi cáp xoắn hai sợi mà hình thức giống như được sử dụng để nối những máy điện thoại kinh doanh nhưng chúng có chất lượng cao hơn (xem thêm ỉVhữníỉ ỉiìòi ĩì^ườn^ tự chọn được trình bày ở chương hai).

Khi LAN trờ nên thông dụng trong những năm 1980, rất nhiều cd nhân đã thiết lập những mạng LAN độc lập sử dụng hệ điều hành máy tính trung tâm của chính họ Nhưng sự cần thiết để nối các LAN lại với nhau vì thư điện tử và chia sẻ file, độ tương thích giữa các LAN từ các xí nghiệp khác nhau đã trở thành một vấn đề Dã y giao thức TCP/IP đă trở thành một sự lựa chọn thỏng dạng để vưọt qua nhũng vấn đề khồng tương thích Các thiết bị được 2ỌÌ là cầu nối (bridge)

và bộ định tuyến (router) cũng được phát triển đế gửi thông tin giữa các LAN.

HUB - Bộ tập trung mạng

Các bộ tập trung mạng cho phép các thiết bị trẽn mạng LAN được nối với nhau bởi dây

công nghiệp truyền hình Khi mạng LAN mới được hình thành, chúng được thiết kế sử dụng cáp đổng trục đế nối liền với các tliiết bị trên LAN Cáp đổng trục thì đắt trong khâu lắp đặt và vàn chuyển Nó không được sử dụỉig thường xuyên trong các tổ chức lớn, cho các ngành và cá

Với một bộ tập trung mạng, mồi một điểm (note) hoặc một thiết bị đều được nối lại với máy HUB trong một kiểu mảu hình sao Sử dụng HUB đã thay đối sơ đổ mạng lưới cùa một mạng LAN HUB tạo ra mẫu hình sao hay còn gọi là một sơ đổ mạng lưới mới (topology) Topology là "cái nhìn từ trên cao" - trong trường hợp sử dụng HUB, hình sao là nưi các thiết bị khác kết nối vào thiết bị trung tâm Không có HUB, mỗi thiết bị trong một mạng LAN được nối với thiết bị khác trong một tuyến sắp xếp sơ đồ mạng lưới nối tiếp (bus) Trong kiểu topology dạng tuyến (biis) này nếu một thiết bị bị tách ra khỏi đường dây hoặc tuyến, hay nếu có một hỏng hóc trong đường dây, các thiết bị khác trên mạng đều sẽ bị ảnh hưởng Ngược lại, bằng cách sử dụna IIUB, sự thay thế hay hỏng hóc của một thiết bị không động chạm đến các thiết bị kỉiác Các thiêt bị HUB được giữ trong một phòng nối dây nhỏ ở mỗi tầng trong cùng toà nhà xem liình 1.6.

T

Cáp đổng trục

ỉ

ílìn li 1.6 Hình trên; LAN với một HUB để nối các thiết bị với dây xoắn hai sợi

Hìiih dưới: LAN khóng có máy HƯB

m ỉỊ, Vàn phòng ở

H ình 1.7 Cầu nối giữa hai mạng LAN (Local Area Network)

Sự lợi thế của các cẩu nối là việc dễ dàng cấu hình chúng Có một số giới hạn trong những sự lựa chọn của các cấu hình một cầu nối Mỗi phần của dữ liệu gửi qua cầu nối mất một đường dẫn giống nhau Đây cũng là điều bất lợi Mỗi phần của thòng tin khiến cho khòng chỉ mất một đường dẫn giống nhau mà còn bị gửi tới mỏi thiết bị trên mạng Sự thiếu hựt đường tải

và sự tắc nghẽn điều khiển đũ đặt các cầu nối ở tầng thứ hai (Layer 2) trong mò hỉnh OSI Chỉ

có thiết bị chứa thông báo mới được lập địa chỉ để đưa thông báo ra khỏi mạng Đặc tính truyền thông của các cầu này có thể làm tắc nghẽn mạng với quá nhiều thông báo, làm mạng chậm lại với tất cả mọi người Khi mạng LAN được eia tăng và giá cả bộ định tuyến (router) hạ xuống, mọi người sẽ thay sang dùng các bộ định tuvến hơn là dùng các cầu nối.

Router - Bộ định tuyến

Các bộ định tuyến cũng được sử dụng để nối nhiều mạng cục bộ Sự kết nối mạng LAN này thường xuyên là giữa các mạng cục bộ được đặt ở xa các toà nhà trong một khuòn viên hoặc trong các toà nhà khác nhau ở các thành phố khác nhau Tuy nhiên bộ định tuyến cũng nối nhiều mạng LAN với các khuôn viên trải dài xuyên qua các thành phố Các bộ định tuyến thì phức tạp hơn và có thêm những khả năng không có trong các cầu nối Một tiện lợi chính cùa các bộ định tuyến là khả năng biến đổi theo các giao thức khác nhau từ các mạng cục bộ Điểm này rất quan trọng để nhắc lại rằng bộ định tuyến khòng dịch các giao thức trình ứng dựng Một máy tính UNIX không thể đọc một tài liệu xử lý từ Microsoít Window Bộ định tuyến chí đơn thuần cho phép các giao thức mạng LAN khác nhau được vặn chuyển qua một cơ sở hạ tầng liên mạng.

Khả năng của bộ định tuyến bao gồm:

• Điều khiển theo dòng (flow control): Nếu đường dẫn dữ liệu bị tắc nghẽn, bộ dẫn có thể giữ dữ liệu lại cho đến khi công suất là cho phép trên đường dẫn giữa các bộ định tuyến.

• Sự tối ưu hóa đường dẫn: Khi gửi thông tin bộ định tuyến lựa chọn đường dẫn tiện lợi tốt nhất Nó kiểm tra bảng đường truyền chứa đựng trong bộ định tuyến cho thòng tin này.

• Sắp xếp: Các bộ định tuyến gửi dữ liệu vào trong các gói, hoặc các phong bì Những cái gói này có thể lẫn lộn ở cuối bộ định tuyến Bộ định tuyến nhận sẽ biết bởi thông tin trong các gói cho biết trật tự các gói và xắp xếp lại cho chính xác.

• Sự báo nhận: Bộ định tuyến nhận gửi một thông báo tới bộ định tuyến gửi để nó biết

là dữ liệu đã được nhận đầy đủ.

Sự tiện lợi thông minh sẵn có trong các bộ định tuyến dẫn tới hai bất lợi chính Thứ nhất

là các bộ định tuyến phức tạp khi lắp đạt và bảo trì Mọi bộ định tuyến trong cùng một công sở phải có bảng địa chỉ cập nhật theo ngày Mỗi một thiết bị trên một mạng LAN được gọi là một nút và có một địa chỉ Ví dụ: Nếu một máy in hoặc máy tính cá nhân bị di chuyển từ một mạng LAN này đến mạng LAN khác, bảng địa chỉ của bộ định tuyến phải được cập nhật nếu không 'hông báo sẽ không tới thiết bị đó Sự phức tạp cùa việc quản lý các bộ định tuyến thườiig là để được tư vấn hợp đồng fuỉl-time nhằm câp nhạt bảng địa chỉ cho các tổ chức Thứ hai là các bộ dẫii đườiìg chạm hơn các cầu nối Việc tìm kiếm trên các bảng trong bộ định tuyến khiến cho ĩớc độ mạng giảm xuống nhỏ hơii tốc độ của bộ định tuyến Với các chức năng: giải quyết tắc nghẽiì, sắp xếp và báo nhận bộ định tuyến được xếp là thiết bị thuộc tầng thứ ba (Layer 3) trong

mô hình OSI.

Các bộ đường dẫn chuyển đổi

Các bộ đườrig dần chuyển đổi thì nhanh hơn so với các bộ đườiìg dãn không chuyển đổi Chúng không tìm kiếm địa chỉ cùa mỏi gói mà chúng truyền trong bảng định tuyến Hơn nữa chúng đạt địa chỉ của mỗi gói vào trong các chíp nhớ Hầu hết những bộ định tuyến mới đũ đặt trên mạng LAN là các bộ định tuyến chuyển đổi Một vài bộ định tuyến mới có thông tin uược chuyển cực nhanh như các bộ định tuyến terabit Chúng điều khiển 1.000 gigabits trên một giây.

WAN “ Mạng diện rộng (Wide Area Network)

v ề hình thức, mạng diện rộng (Wide Area Network) là kết nối giữa các tổ chức ở xa nhau thông qua đường dây điện thoại đường dài Ví dụ: một kho chứa hàng ở Alabama được nối tới một vãn phòng bày bán ở Massachusetts bởi một đường dây điện thoại là một \VAN hoặc nối mạng điẹn rộng Một mạng WAN không bị giới hạn trong một vùng địa lý cục i)ộ Sự đa dạng cùa kếr nối mạng diện rộng là phức tạp Phần lựa chọn thích hợp cho kết nối rrạng diện rộng phụ ĩ ÌLIỘC vao khả luíng ciiuyển tải giữa các trụ sở, chất iirạng mong muốn cùa địch vụ, giá cả

va độ tương thích với các hệ thống r.uiy tính được đạt trcr.g các tổ chức Công ;ighộ WAN và các n;ià hỗ trợ WAN được xem tro! g chương 6 và 7 Hai chưong này bao gồm LSDN, T -l, T-3 ATM, f!aine reiay và dịch vu mạng không dây.

MAN; Metropolitan Area Netvvork (mạng khu vực đô thị)

Mạng khu vực đô thị, hav MAN, là sự nối kết giũa các mạng cục bộ xảy ra trong vòng một thành phố hay trên lĩiột khưòn viên Khuôn khổ cùa mạng MAN trải dài trên các toà nhà cùa thành phố Những ví dụ về MAN là những bệnh viện lớn và trường đại học đa khoa Ví dụ một bệnh viện trong khu buôn bán kinh doanh Boston giữ máy chiếu điện và các bản ghi khác ở trong một vùng lân cận của thành phố Thay vì vận chuyển các bản ghi và máy chiếu điện giiìa hai vị trí, bệnh viện Ịại sử dụng các đường dây điện thoại dung lượiig cao để truyền phát bản ghi và các hình ánh Sự kết nối giữa hai vị trí này là sự kết nối khu vực đô thị Những sự nối kết này có thể được cho thuê lại từ một công ty điện thoại hay được thiết lập bởi một tổ chức Chúng có thể là những dịch vụ như đường dây cáp quang, dây đồng hay vi ba Chúng cũns có thể bao gồm những dịch vụ giống nhau được đề cập cho WAN như là ISDN và T-1,

Sự tốc nghẽn của LAN và WAN

Trình ứng dụng giải băng tần cao

Thiết kế nguyên bản cùa mạng cục bộ cho phép chính nó thích ứng với vệc tắc nghẽn tín hiệu Khả năng tắc nghẽn truyền tải tín hiệu bao gồm thư điện tử và thông báo văn bản Tắc nghẽn là một dòng dữ liệu khỏng đều đặn Với những giao thức tiêu biểu của LAN, như là Ethenet và mạng vòng (token ring) chỉ duy nhất một thòng báo vào một thời điểm mới có thế

có tốc độ là 10 megabit trên một LAN Nhũng trình ứng dụng mới là nguyên nhân gây tri hoã lì

và tắc nghẽn trên mạng LAN Những trình ứng dụng tăng thêm số lượng truyền tải cao hơn trên mạng LAN là máy hội nghị video để bàn, máy tính hỗ trợ thiết kế, máy tính hỗ trợ chế tạo và

đồ họa được tải xuống từ Internet.

Không chí những trình ứng dụng này làm thêm mật độ giao thòng trẽn mạiìíí LAN nhưng giao thông sẽ không đình trệ quá lâu vì các kiểu tắc nghẽn Một luồng giao thòng tắc nghẽn gửi một nhóm thông báo và sau đó tạm ngừng Sự tạm ngừng này cho phép các thiết bị khác một co‘ hội QÌiia sẻ mạng để truyền phát tín hiệu Tuy nhiên, video là một trìnli ứng dụng mà yêu cầu sử dụng mạng là thường xuyên và liên tục Mọi người tham gia trong một hội thảo khône muốn một màn hình trắng khi một người nào khác trên LAN truy cập trên Internet Video yêu cầu dung lượng của mạng không đổi trong suốt cuộc hội thảo video.

Những máy tính cá nhân quyền lực hơn

Thêm vào các yêu cầu của trình ứng dụng để truyền phát khối lượng lớn về thỏng tin qua mạng LAN của các tổ chức, những yêu cầu của mạng LAN đà tác động vào năng lực cùa các máy tính cá nhân Vào những năm 1980 khi mạng LAN lần đầu tiên được thực thi, mọi người

có máy lính với con chíp 286 trên bàn cùa họ với một khối lượng nhỏ bộ nhớ và đĩa cứng Những năm gần đây, các nhân viên có máy tính Pentium với 64 megabit về bộ nhớ và hàng gigabit kích thước ổ cứng Những máy tính cá nhân hùng mạnh này có độ tương thích đa phương tiện Điều này cho phép chúng chia sẻ trong hội ĩhảo video để bàn, tải xuống những file lớn từ Internet và chia sẻ những bảng tính lớn Tất cả khả năng truyền tải này được mang trên mạng LAN.

từ Worỉd Wide Web (WWW) Với những lý do này, tầng chuyển mạch thứ hai và các khoá chuyến định tuyến truyền với giải tần chuyên biệt được dành cho những người sử dụng riêng và tiến hàiih trong các mạng cục bộ.

Sự tắc nghẽn trong mạng LAN, LAN với LẠN và LAN với WAN

Sư tắc nghẽn trên các mạrm xảy ra cả trong mạng cuc bộ, giữa các mạng cục bộ trong một toà nhà hoặc một khuôn viên và giữa một LAN và một WAN Những công nghệ mới đang xuất hiện, nó cưng cấp dung lượng mạnh hơn trong những kết nối mạng này.

Dịch vụ tốc độ cao hơn cho khả nàng truyền tải LAN (tất cả đểu yêu cầu HUB)

• Ethernet nhanh: Ethernet nhanh là một giao thức chia sẻ Tuy nhiên, nó có tốc độ là

100 megabit - bằim 10 lần tốc độ của Ethernet chuẩn, giao thức mạng cục bộ thịnh hành nhât Nó sử dụng dây cáp xoắn đòi chuẩn Những cạc mạng (card) mới là yêu cầu trong mồi máy tính cá nhân để truy cập tới LAN.

• 100 m egabit Ethernet chuyển mạch: Ethernet chuyển mạch không phải là một dịch

vụ bị chia sẻ Các thiết bị với sự truyền phát cao cẩn được ỉihận những đường dẫn chuyên biệt cho chính nó trong một mạng LAN Dây chuẩn, các cầu nối và các bộ định tuyến có Ihế được sử dụng Điều này mở ra sự tự do cho những người sử Ci ng giải tần cao trên các mạiig cục bộ "riêng tư".

Các dịch vụ tốc độ cao hơn cho LAN tói LAN

Trục chính và giao thông từ LAN tỏi WAN

• (ỉiagab it Ethernet: Làm việc với toàn bộ giao thức cùa mạng cục bộ Bởi vì tốc độ của nó rất cao, 1000 megabits, gigabits Ethernet yêu cầu dây cáp quang hoậc dây cáp xoán đòi mờ rộng chỉ mưc 5 không bảo vệ Trên mạng LAN, máy chù chính có

sự lắp đặt 2Ìgabit Ethernet dung lượng cao bởi vì mức giao thông nhiều đến máy chủ.

• Các bộ định tuyến chuvển đổi: Các bộ định tuyến chuyển đổi chuyển tiếp các gói

dữ liệu theo cơ sớ gói tiếp gói Chúng đặt những sẽri gói địa chỉ đầu tiên vào trong bộ nhớ sillicon cùa một thẻ, trong bộ định tuyến, để tránh phải tìm lại mỗi địa chỉ trong báng của bộ định tuyến Các bộ định tuyến chuyển đổi đặt ở tầng thứ hai thì tốt hơn

là chuyển mạch ỡ tầng thứ ba Các hàm tại tầng thứ ba định tuyến giữa mạng với các

phần của mạng khác Các hàm ở tầng thứ hai định tuyến cho các gói đi đến các đẩu cuối là máy PC hoặc máy in Nortel Network thông qua sự thu nhận của BayNetwork cung cấp những bộ định tuyến chuyển đổi này.

• Tag Switching: Được cung cấp bởi Cisco Một giao thức thuộc quyền sở hữu riêng được thiết lập dựa vào chuyển đổi dấu hiệu đa giao thức để gia tăng tốc độ của sự nối giữa các LAN Trong chuyển đổi dấu hiệu (tag sNvitching), các bit trình bầy địa chỉ được đặt trong bộ nhớ cùa bộ định tuyến Một dấu hiệu nhận biết có độ dài xác định được trộn lẫn vào trong mỗi gói Các bộ định tuyến theo sau không phải kiểm tra tiêu

đề nguyên vẹn của gói Chúng đơn thuần chỉ nhìn vào dấu hiệu cho các lời chỉ định tuyến truyền Điều này rút ngắn khối lượng của thời gian được yêu cầu để truyền các gói Nó làm tăng tốc đưòng truyền.

Những thiết bị mói để mang tải và các hệ thống cung cấp dịch vụ mạng Internet

Các công ty đang phát triển các bộ định tuyến tốc độ cao cho sự tăng thêm được tiên liệu trước cùa khối lượng của dữ liệu đối lập với các cuộc gọi sẽ truyền trong mạng công cộng Chúng được hình dung là một mạng của tương lai sẽ mang một số lớn hcm dữ liệu, video và âm thanh so với khả năng truyền tải tiếng nói Thiết bị truyền thông dữ liệu được sản xuất bởi các công ty như là Cisco System và 3Com là việc phát triển bộ định tuyến truyền tốc độ cao Nó là thứ mà họ muốn bán cho các công ty truyền thông và những người cung cấp dịch vụ mạng Internet Họ nhận thấy thiết bị của họ là được thiết kế chủ yếu cho khả năng truyền tải thông tin, nhưng cũng đù nhanh để mang âm thanh và video mà không có bất kỳ một sự suy biến nào

về chất lượng của âm thanh hoặc video.

Thiết bị truyền thống của các công ty thuộc trung tâm bưu điện đã được thiết kế để rnang tiếng nói sẽ được phát triển thành thiết bị mới để truyền dữ liệu hiệu quả hơH Những còng ty này bao gồm: Siemen AG, Lucent Technologies và Noitel Netvvork Tất cả những tổ chức này đều mua các công ty chuyên dụng trong thiết bị có thể mang dịch vụ dữ liệu tốc độ cao Ví dụ trước đây Lucent đă mua các hệ thống Yurie System và Ascend Conmunications Asceiid Conmunications trước đây đã mua Cascade, một công ty về chuyển mạch ATM và Stratus Nortel đă mua Bay Network và Aptis Nó cũng làm chủ 20% vốn đầu tư trong Avici System, một nhà phát triển về các bộ định tuyến terabit Các bộ định tuyến của Avici System được miêu

tả dưới đây Avici giới thiệu các bộ định tuyến của họ trên thị trường trong giữa năm 1999.

s ự KHẢ DỤNG VỚI ĐỘ TIN CẬY

Khi những công ty truyền thông mua các thiết bị của công ty điện thoại, chìa khoá chuẩn để mua là độ tin cậy và sự khả dụng.

Độ tin cậy là sự tham khảo việc ngắt thiết bị thường xảy ra như thế nào Tiêu chuẩn yêu cầu của người mua là độ tương thích Level 3 NEBS trên thiết bị họ mua NEBS là viết tắt của Tiêu chuẩn thiết bị xây dựng mạng (Netvvork Equipment Building Standard) Bellcore một trợ thủ của R&D thuộc RBOC (Công ty điện thoại khu vực của Bell) đã phát triển chuẩn NEBS Những chuẩn mực này bao gồm sự thích ứng với những thử nghiệm về nhiệt độ, điện, động đất, y.v.

Sự khả dụng là sự tham khảo xem phải mất bao lâu để sữa chữa thiết bị hoặc

th iế t bị vẫn có thể hoạt động dịch vụ mặc dù một phần của nó không làm việc Ví dụ: nếu một cổng ỉà không thể vận hành thì những cái cổng khác phải sẵn sàng để truyền

tải một cách bình thường các cuộc gọi bị điều khiển bởi những cổng không vận hành

Trong những mạch tương tự với những bộ xử lý trung tâm sao chép dự phòng, các CPU có thể được tự động chuyển qua hoạt động nếu CPU chính bị trục trặc.

Các bộ định tuyến terabit

Thời gian mà bộ định tuyến terabit được đạt ra bởi Avici System là vào năm 1997 Bộ định tuyến terabit dẫn hướng cho các gói với tốc độ trillion (nghìn tỷ) bit trên giây (1.000.000.000.000 bit/giây) Các bộ định tuyến terabit được phục vụ chung theo người cung cấp dịch vụ Internet và thị trưcmg truyền tải Trong kế hoạch thiết kế các bộ định tuyến của họ, Acivi System đã có sự trả lời với những người truyền tải khi phát biểu rằng họ muốn phần cứng

có khả năng điều khiển một khối lượng lớỉi các dữ liệu giao dịch trên mạng công cộng từ các ứng dụng như mạng ảo dùng riêng VPN (xem thêm chương 9 về VPN) Họ cảm thấy rằng VPN

sẽ chứa đựng số lượng lớn các giao dịch mua bán điện tử, mạng mở rộng (Extranet) và khả năng truyền tải Intranet trong tương lai gần.

Các bộ định tuyến terabit cùa Acivi là các máy tính được làm trên mô hình cùa các siêu máy tính hiện đại Cơ cấu chuyển đổi là chồng lên nhau 560 bộ định tuyến trong một thiết bị đơn lẻ Nếu bất kỳ một trong số 560 máy tính hỏng hóc, bộ định tuyến sẽ vẫn còn giá trị hàm

và sìr dụng các cổng nhập / xuất được kết hợp với máy tính còn lại Bộ định tuyến sử dụng MPLS (multi proíocol label switching) hay bộ chuyển mạch dấu hiệu đa giao thức Một dấu hiệu nhỏ hơn kết hợp với MPLS cho phép dùng các bộ định tuyến theo các gói mà không phải kiểm tra toàn bộ tiêu đề của mỗi một gói Avici System hình dung rằng bộ định tuyến terabit của họ đang thay thế bộ chuyển đổi AMT trong trục chính của các mạng của những người cung cấp dịch vụ Bộ chuyển đổi AMT chuyển đổi âm thanh, dữ liệu và video trong mạng trục chính của mạng cồng cộng Trục chính (backbone) là một vùng có khả năng truyền tải cao cùa một mạng Những bộ đường dẫn Avici đổng thời cung cấp 100 o c 192, cỘKg với 400 o c 48 dòng

có khả năng truyền tải Ký hiệu o c đại diện cho tốc độ Optical Carriei (truyền tải quang học) khi được truyền qua đường dây cáp quang, o c 48 = 2.488 triệu bits trên một giây và o c 1 = 10.000 triệu bits trên một giây.

Các công ty khác sản xuất bộ định tuyến tốc độ cao bao gồm Torrent Networking Technologies, Pluris, NetCore Systems, ưnisphere Solutions, Inc và luniper Networks Ii c Rất nhiều các công ty về bộ định tuyến đang ganh đua nhau để thay thế thiết bị truyền thống trong trung tâm bưu điện với các bộ định tuyến của họ Họ hình dung một chương trình chuyển đổi

thành gói giao thức mạng Internet (IP) và điều khiển chúng’đưa vào các bộ địah tuyến tốc độ cao được truyền phát qua mạng cáp quang dung lượng cao (xem chương 2 vể bộ dồn kênh phân chia bước sóng mật độ cao trên các mạng cáp quang).

Các bộ định tuyến bao (Edge Router)

Các bộ định tuyến bao nối các mạng văn phòng đến bộ chuyển đổi và bộ định tuyến của công ty truyền dẫn Chúng được cố định xung quanh ở cả hai đầu cùa công ty truyền dẫn và mạng xí nghiệp Ennovate Netvvorks, Inc cùa Boxborough, các công ty MA sản xuất một bộ định tuyến bao mới mà họ bán cho những công ty truyền dẫn để sử dụng cho mạng dữ liệu IP

cùa họ Bộ định tuyến có cái mà công ty gọi là cấu trúc bộ định tuyến ảo (virtual router), được soạn thảo tới 80 bảng định tuyến Những bộ định tuyến chuẩn chỉ có một bảng định tuyến Ennovate tuyên bố rằng các bảng đa đưòtig dẫn cho thiết bị cùa họ đù linh động và dung lượng

để xác định cho nhiều hofn các địa chỉ IP tới các khách hàng lớn, là những người có thể muốn

sử dụng công ty truyền dẫn cho dịch vụ VPN Một vài VPN yêu cầu rằng những khách hàng nên thay đổi địa chỉ máy tính của họ bởi vì những giới hạn trong những bảng địa chỉ được đặt trong bộ định tuyến VNP (mạng tư nhân ảo) có hầu hết các chức năng của mạng tư nhân Tuy nhiên, nhà cung cấp mạng sẽ quản lý mạng ảo cho khách hàng.

Sự an toàn cũng là một vấn đề được đặt ra Ennovate thấy rằng khả năng truyền tải cùa phần lóm khách hàng sẽ được an toàn hơn nếu đặt địa chỉ máy tính của họ trong các bảng riên g

lẻ từ những khách hàng khác Hơn nữa, bộ định tuyến Ennovate cung cấp cho công ty truyền dẫn năng lực của đa thiết bị trong một cái hộp Nó loại trừ sự cần thiết của những công t y truyền dẫn khi phải hỗ trợ nhiều bộ định tuyến.

Giao thức nén dữ liệu cho các modem Cung cấp tỷ lệ nén 4:1.

Một nhóm các tiêu chuẩn cho video được nhìn nhận bởi ITU (Hiệp hội viễnì thông quốc tế) Chất lượng không cao bằng các giải thuật nén video quyền s-iở hữu riêng Hầu hết hệ thống nén và giải nén video đều kết hợp quyền sở hữru riêng và giải thuật nén chuẩn Sự nén sở hữu riêng được sử dụng để truyềĩn những thứ khác như video và các giải thuật nén được sử dụng khi hội thảo giũra các chi nhánh khác nhau.

Một nhóm về tiêu chuẩn cho video được công nhận bởi ITU (Hiệp hội viễ;n thông quốc tế) để gửi video qua các mạng gói Tập đoàn Microsoít và Intel đìã công nhận tiêu chuẩn trong năm 1996 để gửi âm thanh qua các mạng gói NJÓ được đặt trong hệ thống Window trên máy tính cá nhân và được sử dụng đỉê đóng gói và nén âm thanh khi những người gọi dùng các máy tính cá nhân tiếín hành các cuộc gọi từ máy tính của họ trên mạng Internet (xem chươiig 9).

Nó là một chuẩn nén cho chuỗi audio MPEG 3 là một giải thuật nén thườnIg được tải xuống cho các file ấm thanh từ Internet V í du môt vài trang Web buồjn bán thương mại điện tử Internet cho phép mọi người với phần mềm giải nén đlể tải các bản nhạc xuống nghe do đó họ có thể quyết định nếu họ muốn mua mẹột máy CD Thêm vào đó, mọi người với những máy tính đa phương tiện chcơi được đĩa CD trên máy tính của họ hay trên ghi lên đĩa CD và phân phối bản saao tới các bạn bè mà không phải trả một chút cước phí nào.

Chuẩn MPEG (Moving Picture Expert Group) được công bố vào năm 199)3 cho sự giải mã và mă hoá hình ảnh video MPEG 2 sừ dụng các hình ảnh đãã qua để dự đoán về hình ảnh và mầu sắc tương lai và truyền phát chỉ nhữn.ig hình ảnh được thay đổi Ví dụ trong các seri đầu tiên về những khung đượợc gừi trong một dạng bị nén Những khung kế sau nó chỉ gửi những phần thauy đổi Một khung là một nhóm các bit mô tả một phần của bức tranh, văn bảiin hoãc nhóm âm thanh.

Hệ thống điện thoại và dây cáp

C h ư ơn g này nghiên cứu các vị trí hệ thống điện thoại và thiết bị ngoại vi cho các hệ thống điện thoại, bao gổm thư thoại (voice mail) và các dịch vụ cuộc gọi trung tâm Cáp đổng và dây cáp quang nối các điện thoại, các máy tính và các mạng cũng được bàn luận đến Thị trường dành cho hệ thống vị trí điện thoại trên như là tổng đài cá nhân PBX (việc tổng đài PBX), hệ tỉìòìiíí khóa, thư thoại và dịch vự cuộc gọi trung tâm mang tính cạnh tranh cao Những người sử dung ở đầu cuối thưònơ bị lầiĩi lẫn về kiểu cùa hệ thống định mua và tất cả những đặc tính làm việc như thế nào Những người bán hàng luôn đặt ra những đề nghị và sự giảm giá thấp với nìnlng khách hàng Nên đề nghị vài sự giải thích về ý nghĩa các đặc tính.

Vấn để đầu tiên mà mọi người mua hệ thống điện thoại phải đối đầu với là đứng trước sự

khác biệt khó hiểu giữa tổng đài tư nhân (PBX), Centrex và hệ thống chìa khóa Tấl cả những

hệ thống này cung cấp:

• Sự kết nối giữa các nhân viên ở trong một tổ chức

• Sự kết nối ra bên ngoài thế giới

• Ý nghĩa nhất là cho các nhân viên gọi nội bộ với nhau mà không trả phí cho công ty điện thoại

Sự khác biệt tĩiữa PBX và Centrex là ở vị trí đật và quyền sở hữu về th iế t bị dẫn hướng

cmộc gọi PBX được đặt trên đất cùa khách hàng, Centrex là viết tắt của sự trao đổi trung ương (c:enter exchange), thường xuyẻn được đặt ỏf công ty điện thoại và là một phần của Centrex hay tổino; clài trung râm Nhữnt^ khách hàng thuê dịch vụ Centrex và không làm chủ thiết bị được sử ciiung để dẫn hướng các cuộc gọi Công ty điện thoại cung cấp hệ thống Centrex làm chủ thiết bị chniyển đối.

Các hệ thống khóa có chức náng nhiều giống như PBX Chúng được đặt ở đất của khách hằing Thường thường những hệ thống khoá nhỏ hơn PBX Các hệ thống khoá trước đây có ít đặ\c tính và khả năng làm việc hơn so với PBX, nhưng giờ nó đã thay đổi Bây giờ chúng có hỗ tRợ thư thoại, các dịch vụ đã được cải thiện tính năng hơn cho cuộc gọi trung ươiig như là quay số) nhanh và quay lại số Các hệ thống khoá được bán cho các tổ chức với ít hơn 125 điện thoại

ở imột địa điểm Nhũng hệ thống với từ 50 đến 125 điện thoại phù hợp với cả hệ thống khóa và nhiũìig cấu hình PBX tuỳ theo vào các đặc tính riêng biệt trong hệ thống điện thoại Ví dụ, một

vài hệ thống khoá có ít hơn hộp thư thoại hoặc các dịch vụ cuộc gọi trung tâm Các ranh giới giữa các chức năng cùa hệ thống khoá và PBX đang mờ dần.

Các thiết bị ngoại vi là những cái được sừ dụng trong các trung tâm điện thoại, thườiig là giá cao và cung cấp theo các đại lý Những hệ thống này được gọi là “những hệ thống phân bố cuộc gọi tự động”, hay Automatic Call Distributor ACD dẫn các cuộc gọi tới đến các đại lý dựa vào tiêu chuẩn, như là tác nhân trong trạng thái nghỉ dài nhất Nếu một tác nhân không sẵn sàng để dẫn một cuộc gọi thì các hệ thống phân bố cuộc gọi tự động sẽ giữ cuộc gọi trong một hàng đợi và người gọi nghe được một thòng báo như là “xin vui lòng giữ máy tới khi tác nhân sẵn sàng" ACD được bán như một phần cùa các hệ thống khoá, Centrex và PBX Chúng cQng được bán tới các trung tâm điện thoại như là các hệ thống độc lập Những tổ chức trả 2Ìá cao, lên tới 2000$ mỗi một điện thoại, cho cuộc phân bố cuộc gọi tự động bởi vì giá trị của chúng trong việc quản lý nhân viên và các đường dây điện thoại là hai phần đắt nhất của một trung tâm điện thoại Để cải thiện hàng đợi cuộc gọi, ACD có những bản báo cáo chi tiết trên các tác nhân và cách sử dụng đường dây điện thoại Điều này bao gồm thông tin trên số cùa các tác nhân và đường dây điện thoại cần để điều khiển các mức độ riêng biệt cùa các cuộc gọi.

Các độ tương thích đường truyền được lìm trong ACD cũng sẵn có từ các công ty truyền định tuyến dài Ví dụ: AT&T, MCI WorldCom và Sprit tất cả đều bán các dịch vụ cho các khách hàng như giữ người gọi trong hàng đợi, đọc các thông báo tới những người gọi và định tuyến người gọi tới các trung tâm điện thoại cơ sở được đặt trên tác nhân hoậc các kênh truyền tải sẵn sàng Các thiết bị cho những khả năng vận hành này được đặt ở công ty truyền dẫn nhiều hơn là ở vị trí khách hàng.

The American Heritage Dictionarry định nghĩa một môi trường như “Một vật liệu trung gian đổng nhất, nơi mà một vài thứ được truyền tải hoặc được mang đi” Những môi trường truyền tin viễn thông mang âm thanh, dữ liệu, video và hình ảnh Những ví dụ về môi trườiig như: cây cáp quang, dây đồng xoắn đôi, sóng không gian (ví dụ: vi sóng và dịch vụ điện thoại

tế bào) và cáp đồng trục Chất lượng và loại hình môi trường mang truyền dẫn thường có một ảnh hưởng trực tiếp đển số lượng của dữ liệu có thể được truyền, khối lượng của sự lỗi và độ tin cậy của các dịch vụ Chưcmg này nghiên cứu về mồi trưỜDg dây cáp quang và cáp xoắn đôi và lướt qua dịch vụ vô tuyến cho LAN, PBX và các hệ thống khoá Chươiig 10 xem xét về vò tuyến điện cho mạng tế bào và các dịch vụ vệ tinh.

CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN THOẠI, TỪ HỆ Đ Ộ C LẬP ĐẾN

HỆ LIÊN KẾT

Khi lần đầu tiên điện thoại được sáng tạo vào nãm 1876 đường dây điện thoại cùa mỗi người được mắc trực tiếp tới người sử dụng khác Tới 1877, một tổng đài được đặt ở Boston do vậy mỗi máy điện thoại không cần phải kéo tới một điện thoại khác mà nối tới tổng đài trung tâm Khi một cá nhân muốn gọi tới ai đó, anh ta hoặc chị ta nhắc điện thoại ỉên và yêu cầu người điều khiển nối cuộc gọi cùa anh ía hoặc chị ta tới một cá nhân riêng khác Người điều khiển biết tất cả về các doanh nhân trong thành phố Trong năm 1891, Alonon Strowger đã phát minh một bộ chuyển mạch điện thoại trung tâm Động lực cùa Strovvger là giữ bí mặt: anh ta nhận ra rằng người điều khiển đang nghe cuộc chuyện trò írong điện ihoại của anh ta.

CHƯƠNG 2; Hệ thống điện thoại và dây cáp

Tong đài cá nhãn PBX là gì?

Bộ chuyến mạch tổng đài trung tâm là một bước đi đầu tiên đối với tổng đài cá nhân hay cá: hệ thống điện thoại PBX Trong khi tổng đài điện thoại được đạt tại trung tâm và truyền dẫn cá: cuộc gọi trong mạng còng cộng giữ;rnhững người sỉr dụng thì PBX là của tư nhân Chúng ctiưc đặt ở vị trí riẽng và trong chỗ đặc biệt PBX dẩn hướng các cuộc gọi:

• Từ nhữn2 người sử dụng riêng lẻ trong một tổ chức tới người ngoài hệ thống

• Từ những người bên ngoài gọi tới

Chi cần một tống đài trung tâm bưu điện là loại trừ sự cần thiết phải mắc điện thoại này vóì từng điện thoại khác, một PBX loại trừ sự cần thiết phải mắc mỗi điện thoại cá nhân tới mỗi một điện thoại khóc trong công ty Nó cũng loại trừ yêu cầu để mắc mỗi một điện thoại tới trung tâm bưu điện Thực chất là với một tổng đài PBX, mỗi người nhân viên không cần phải trả cước cho đường dây điện thoại cùa anh hay cô ta từ công ty điện thoại địa phương tới điện thoại của họ Nó cũng khòng có sự mất phí cho các cuộc gọi giữa những người trong cùng một ván phòng Phụ thuộc vào số lượng của cấc cuộc gọi bị phát sinh trong nhóm, mỗi đường dẫn điện tỉìoại giữa PBX và trung tâm bưu điện có thể được chia sẻ với từ 8 đến 10 người sử dụng Một PBX với 100 người sử dụng có thể chia sẻ 12 đưòìig trung kế là những đường được dùng cho những cuôc gọi bên imoài.

Đưòng dãy điện thoại nối tối PBX

Còng ty điện thoại địa phương kéo những đường dây điện thoại tới một toà nhà nối với một giao diện để mắc các đường dây bên ngoài được Giao diện này được gọi là một giắc cắm (jack) hay một khối cắm xuống bởi vì mỗi đườiìg dây bên ngoài được cắm xuống với hộp nối Các giắc cắm ở đầu một đường dây gọi là các giắc cắm rjl Ic Đó là những giắc cắm phổ biến trong hầu hết các ngòi nhà Giao diện thòng thường của các công ty điện thoại địa phương là bộ nối nhiều đường dây ra ngoài, trong kinh doanh gọi là rj21x, nó giữ 25 đườiìg dây Tầm quan trọng cùa lỗ cắm rj2 Ix là một điểm thông thường trên các đường dây điện thoại và trục đường

là có thể kiểm tra thử nghiệm được Một ví dụ: nếu có một câu hỏi về vấn đề sửa chữa như điểm gặp sự cố nằm ở đâu? Công ty điện thoại có thể kiểm nghiệm đườiig dây cùa nó tới lỗ cắm rj21x và đại lý PBX có thể kiểm tra dịch vụ tới giao diện hộp cắm Bộ nối rj21x là một điểm ranh giới giữa đường dây công ty điện thoại và đường dây mắc bên trong (xem hình 2,1).

Hình 2.1 Một tổng đài tư nhân PBX nối tới công ty điện thoại

Máy điện thoại trong hệ thống PBX

Khi lần đầu tiên PBX được đặt cuối những năm 1800, mọi người có điện thoại không phải quay số trên máy điện thoại Những người điều khiển đặt các cuộc gọi cho mọi người' Điện thoại quay số, được gọi là 500 sets, được giới thiệu năm 1896 Khi bàn phím bấm tạoíín hiệu trở nên sẵn có nãm 1963, những điện thoại dây đơn với bàn phím bấm được gọi là 2500 sets AT&T tới năm 1984 đã làm chủ các công ty điện thoại địa phưcmg và năm 1996 phối hợp với Lucent Technologies và NCR thiết lập chuẩn cho điện thoại Điện thoại của AT&T chỉ là sản phẩm có sẵn trong vùng cùa AT&T điều khiển AT&T thực sự đã tìm ra cách để cung cấp tới những người sử dụng với đường dây điện thoại thưòfng có thể giữ tới 9 đường dẫn trên một máy điện thoại Một nút giữ (hold) cho phép những người sừ dụng giữ được người gọi để trả lời đa cuộc gọi trên cùng một máy điện thoại.

Tới những năm 1970, những công ty khác như là Rolm, bây giờ là một phần của Siemen

AG, đề nghị cạnh tranh tổng đài PBX Nó là sự mở đầu cho công nghiệp liên kết để cung cấp cho thiết bị theo đặt hàng hay CPE (customer premise equipment) Những hệ thống điện thoại

đã trở nên phức tạp hơn vào những năm đó Nhiều đặc tính hơn thường là đồng nghĩa với phức tạp hơn cho người sử dụng ở đầu cuối Rất nhiểu người luyến tiếc cho những ngày sử dụng điện thoại dễ dàng như quay số điện thoại cho một cuộc thoại Mỗi người đều có kiểu giống nhau về điện thoại và họ cũng làm việc giống nhau.

Những đặc tính của PBX đã phát triển tới như một khoảng rộng lớn mà cái gì đã từng là đơn giản thì bây giờ phức tạp Một vấn đề khó khăn nặng nề chính trong thập kỷ cuối này là đơn giản hoá cách dùng của những đặc tính được kết họp với các hệ thống điện thoại.

Tạo sự thân thiện người sử dụng cho các thiết bị viễn thông là một vấn đề nặng

nề được đặt ra và cũng là vấn đề quan trọng trong sự chấp nhận của người sử dụng về côny nghệ mới Một trong những lý do giải thích cho sự yêu thích của Rolm trong những ngày đầu về công nghiệp liên kết, thêm vào là sự nhanh nhậy thị trường, ià các điện thoại của Rolm rất ưa nhìn và dễ dàng sử dụng Những đặc tính như là cuộc gọi

hội thảo, quay số nhanh và chuyển cuộc gọi, luôn sẵn c6 ở các nút phím bấm của mỗi

máy điện thoại Không may mắn là những chiếc điện thoại này quá đắt tới mức hầu hết các íổ chức chỉ đặt khoảng 20% những điện thoại có đặc tính này, và số còn iại là loại thường 2500 sets.

Sự than phiền thường nghe về hệ thống điện thoại là chúng sử dụng khó và rằng mọi người chỉ sử dụng một ít trong vô số đặc tính của máy Một sự cải tiến mới đây là đặc tính dòng nhắc được chạy ngang qua thiết bị hiển thị điện tử của điện thoại cao cấp Ví dụ: khi một người sử dụng điện thoại bấm nút chuyển máy (transíer) để chuyển một cuộc gọi, thiết bị điện tử hiển thị một lời nhắc như íà "Xin quay số máy mà cuộc gọi sẽ được chuyển đến" Việc tạo ra công nghệ sử dụng dễ dàng đã đi một đoạn đường dài để đảm bảo sự chấp nhận và đề nghị từ phía những người sử dụng đầu cuối Bởi vì khi ọiá sản xuất giảm đi và giá cả thấp hơn, các tổ chức sẽ mua những