Lecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thông

Lecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thôngLecture1 introduction Chương 1 Mạng và Các Dịch vụ Viễn thông

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sự 3/40

 Dịch vụ truyền thông (communication service) cho phép trao đổi thông tin giữa các người dùng tại các vị trí khác nhau.

 Các dịch vụ và ứng dụng truyền thông có thể ở khắp nơi.

E-mail

E-mail server

Exchange of text messages via servers

Dịch vụ Truyền thông và Ứng dụng

Dịch vụ Truyền thông và Ứng dụng

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sự 5/40

Dịch vụ Truyền thông và Ứng dụng

Instant Messaging

Direct exchange of text messages

 Dịch vụ truyền thông (communication service) cho phép trao đổi thông tin giữa các người dùng tại các vị trí khác nhau.

 Các dịch vụ và ứng dụng truyền thông có thể ở khắp nơi.

Dịch vụ Truyền thông và Ứng dụng

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sự 7/40

Dịch vụ Truyền thông và Ứng dụng

Cell phone

Real-time voice exchange with mobile users

 Dịch vụ truyền thông (communication service) cho phép trao đổi thông tin giữa các người dùng tại các vị trí khác nhau.

 Các dịch vụ và ứng dụng truyền thông có thể ở khắp nơi.

Dịch vụ Truyền thông và Ứng dụng

Short Message Service

 Dịch vụ truyền thông (communication service) cho phép trao đổi thông tin giữa các người dùng tại các vị trí khác nhau.

 Các dịch vụ và ứng dụng truyền thông có thể ở khắp nơi.

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sự 9/40

Nhiều ví dụ khác!

Dịch vụ & Ứng dụng

 Truyền tải Internet của các khối thông tin riêng biệt

 Truyền tải tin cậy qua Internet của các dòng byte

 Truyền tải real-time tín hiệu thoại

thông

 E-mail & web xây dựng trên các dịch vụ dòng tin cậy

(reliable stream service)

 Fax và modems xây dựng trên các dịch vụ thoại cơ bản

nhau

 SMS xây dựng trên dịch vụ dòng tin cậy của Internet và

trao đổi bản tin text của điện thoại cellular

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sự 11/40

Mạng Truyền thông là gì?

 Tập hợp của các thiết bị (hardware & software) và

phương tiện cung cấp dịch vụ truyền thông cơ bản

 Trong suốt với người dùng; Thường biểu diễn bởi hình đám mây

Communication Network

 Routers, servers,

switches, multiplexers, hubs, modems, …

 Copper wires, coaxial cables, optical fiber, cột điện,

Mạng truyền thông được thiết kế và hoạt động như thế nào?

Kiến trúc Mạng Truyền thông

 Kiến trúc Mạng: bản kế hoạch xác định cách

thức mạng được xây dựng và hoạt động

 Kiến trúc mạng được định hướng bởi các dịch

vụ mạng

 Quá trình truyền thông tổng thể rất phức tạp

 Kiến trúc mạng chia toàn bộ quá trình truyền

thông tổng thể thành các vùng chức năng riêng

biệt gọi là các lớp

 Xét sự phát triển của 3 cấu trúc mạng:

telegraph, telephone, and computer networks

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sự 13/40

Sự phát triển của Kiến trúc Mạng

1.0E+00 1.0E+02 1.0E+04 1.0E+06 1.0E+08 1.0E+10 1.0E+12 1.0E+14

?

Sự phát triển của Kiến trúc Mạng

 Mạng Điện thoại

Điện báo và Truyền thông đường dài

Các giải pháp truyền thông đường dài

 Vận tin (Courier): vận chuyển vật lý bản tin

 Telegraph: bản tin được truyền qua một mạng nhờ các loại tín hiệu

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sự 17/40

Optical (Visual) Telegraph

1790’s

khiển bằng tay trên các tay

trăm tín hiệu

minutes!

Ví dụ về Semaphore

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sự 19/40

Message Switching

các đường điện báo quang gặp

nhau (VD: Paris và các vùng

khác)

 Các bản tin đến trên mỗi đường

dây được giải mã hóa

 Chặng tiếp theo (next-hop) trên

tuyến (route) được xác định bởi

địa chỉ đích của bản tin

 Mỗi bản tin được mang bằng tay tới

đường tiếp theo, và lưu lại đến khi thao tác viên có thể xử lý lần truyền tiếp theo

North line

South line

West line

East line

Network Node

Electric Telegraph

 Dòng điện trong một dây bao bọc xung quanh một

miếng kim loại tạo nên một từ lực

 Truyền dòng điện qua dây dài 1 dặm để rung 1 chuông

 Các xung của nam châm tạo nên dots & dashes

 Đường dây báo thực nghiệm dài hơn 40 miles (1840)

 Gần 2 x 10 8 meters/s trong cáp

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sự 21/40

 Morse code chuyển các bản tin text thành các chuỗi dots và dashes

 Sử dụng hệ thống truyền dẫn thiết kế để mang dots và dashes

Morse Code

Morse Code

Morse Code

Morse Code

 Các mạng điện báo bùng nổ

Forwarding

 Các mạng optical telegraph biến mất

Mạng Điện báo

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sự 23/40

 Đường dây có thể mang nhiều hơn

dây

 Mã khối nhị phân (tiền nhiệm của ASCII code)

 Một ký tự biểu diễn bởi 5 bit

 Ghép kênh phân chia theo thời gian

 Các mã nhị phân cho các ký tự được xen kẽ

 Framing cần để khôi phục lại các ký tự từ chuỗi nhị phân

ở tín hiệu được ghép kênh

 Keyboard chuyển các ký tự thành các bit

Baudot Telegraph Multiplexer

Baudot Telegraph Multiplexer

…A 2 D 1 C 1 B 1 A 1

Paper Tape Printer

Paper Tape Printer

Paper Tape Printer

Paper Tape

Baudot Demultiplexer

Keyboard

… A

Baudot Multiplexer

5 bits / character

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sự 25/40

Thành phần Cấu trúc Mạng Điện báo

 Truyền dẫn số

 Store-and-Forward: các bản tin được chuyển tiếp

từng chặng qua mạng

 Routing: theo địa chỉ đích

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sự 27/40

Bell’s Telephone

 Alexander Graham Bell (1875) làm việc về điện báo để ghép các tín hiệu điện báo

 Phát hiện tín hiệu thoại có thể truyền trực tiếp

 Microphone chuyển thoại biến đổi của tín hiệu thoại thành

các tín hiệu điện tương tự

 Loa có thể chuyển tín hiệu điện thành âm thanh

 Phát minh telephone được trao bằng sáng chế năm 1876

 Thành lập Công ty Bell Telephone Company năm 1877

Signal for “ae” as in cat

Microphone Loudspeaker

analog electrical signal

Bell’s Sketch of Telephone

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sự 29/40

Báo hiệu (Signaling)

 Báo hiệu cần thiết để thiết lập cuộc gọi

gọi biết có cuôc ̣ gọi tới

thiết lập cuộc gọi

Signaling + voice signal transfer

Bài toán N2

luôn luôn sử dụng

N = 1000 N(N – 1)/2 = 499500

1

2

N

.

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sự 31/40

Telephone Pole Congestion

Chuyển mạch Kênh

năm 1877

 Thao tác viên nối người dùng theo yêu cầu

từ một đường dây đến một dây khác

 Chỉ cần N kết nối đến tổng đài (central office)

1

2 3

N – 1

N

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sự 33/40

Manual Switching

Chuyển mạch Strowger

 Tuy nhiên, chi phí đắt

 Mỗi xung dòng điện dịch chuyển mạch một vị trí

 Quay số người dùng điều khiển thiết lập kết nối

(routing)

 Mã vùng, số tổng đài (CO), số điện thoại

.

0

0

.

1 st digit 2 nd digit .

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sự 35/40

Strowger Switch

Các thuê bao nối tới tổng đài nội hạt (CO)

Các chuyển mạch Tandem & Toll nối các CO’s

Cấu trúc mạng phân cấp

Tandem CO

Toll

CO

CO Tandem

CO = central office

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sự 37/40

Network selects route; Sets up connection; Called party alerted

Telephone network

Pick up phone Dial tone.

Dial number

Exchange voice signals

Telephone network

Telephone network

Telephone network

Telephone network

Điều khiển Kết nối bằng Máy tính

 Một máy tính điều khiển kết nối ở chuyển mạch tổng đài

 Các máy tính trao đổi các bản tin báo hiệu để:

 Điều phối thiết lập các kết nối điện thoại

 Thực hiện các dịch vụ mới như caller ID, voice mail,

 Để cho phép di động (mobility) và chuyển vùng (roaming) trong

mạng cellular

Signaling

Computer

Switch connects Inlets to Outlets

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sự 39/40

Số hóa Mạng Điện thoại

 Tín hiệu thoại 8 bits/sample x 8000 samples/sec = 64x10 3 bps

Multiplexing) cho tín hiệu thoại số

 E1 multiplexing: 32 voice signals = 2.048x10 6 bps

 Chuyển mạch các tín hiệu TDM không cần chuyển sang tín hiệu tương tự

 Một tín hiệu quang OC-192 = 10x10 9 bps

 Một cáp quang mang 160 tín hiệu OC-192 = 1.6x10 12 bps!

Tất cả truyền dẫn, chuyển mạch và điều khiển đều bằng digital

Các thành phần của Mạng Điện thoại

 Thoại số; Time Division Multiplexing

 Tín hiệu người dùng để thiết lập và ngắt kết nối

 Chọn tuyến trong quá trình thiết lập kết nối

 Kết nối End-to-end qua mạng

 Báo hiệu điều phối thiết lập kết nối

 Hệ đánh số thập phân

 Cấu trúc phân cấp; đơn giản hóa định tuyến; tính khả mở

(scalability) cao

 Mạng báo hiệu thông minh bên trong mạng