Tài liệu Đồ án tốt nghiệp Tìm hiểu công nghệ ADSL doc

Đồ án tốt nghiệp Tìm hiểu công nghệ ADSL Tìm hiểu công nghệ ADSL 1 LỜI NÓI ĐẦU Những năm đầu của thế kỉ XXI, được coi là kỷ nguyên của công nghệ thông tin, thông tin học có ý nghĩa đến sự thành công và phát triển của một quốc gia. Trong giai đoạn công nghiệp hoá - hiện đại hoá, nhu cầu tìm kiếm và trao đổi thông tin đã làm cho mạng Internet ra đời. Các cơ quan, tổ chức đều nhận thức được tính ưu việt của xử lý thông tin qua mạng. Kết nối mạng không thể thiếu cho các hoạt động xã hội nói chung và công nghệ thông tin nói riêng. Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ ADSL ra đời đã đáp ứng cho việc xử lý thông tin một cách thuận tiện nhanh chóng, chính xác và đạt hiệu quả công việc cao. Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp hệ Kỹ thuật viên, chúng tôi nghiên cứu về : “Công nghệ ADSL”. Đồ án được bố cục làm 4 chương: Chương 1 – Công nghệ nền tảng của ADSL, trong chương này trình bày các kiến thức cơ bản về mạng và các thiết bị mạng, đi sâu về phân loại mạng máy tính theo phạm vi địa lý (LAN và WAN). Đặc biệt là mạng WAN, vì đó là công nghệ nền tảng của ADSL. Chương 2 – Tổng quan về ADSL, trong chương này trình bày các kiến thức cơ bản, tổng thể về công nghệ ADSL. Chương 3 – Tình hình phát triển ADSL tại Việt Nam, trong chương này trình bày sự phát triển của ADSL cũng như nh ững khó khăn mà các nhà cung cấp dịch vụ ADSL gặp tại nước ta. Chương 4 – Kết luận, trong chương này đưa ra những nhận định, đánh giá về công nghệ ADSL và hướng phát triển của công nghệ này. Do thời gian và kiến thức có hạn nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong sự đóng góp ý kiến và giúp đỡ của các thầy cô, bạn bè. Tìm hiểu công nghệ ADSL 2 CHƯƠNG 1 CÔNG NGHỆ NỀN TẢNG CỦA ADSL Chúng ta có thể nghĩ đến Internet như là những mạng xương sống được tạo ra và quản lý bởi các tổ chức quốc tế, các quốc gia hay các ISP khu vực. Mạng xương sống được nối với nhau bởi các thiết bị kết nối như Router hay Switch. Điểm cuối của mạng là nhà cung cấp mạng cục bộ khu vực hoặc kết nối theo kiểu Point- to- point nối mạng LAN với mạng. Nhận thức Internet là một tập hợp của Switching Wans (backbones), LANs, Point- to- point WANs. Mặc dù bộ giao thức TCP/IP bình thường bao gồm 5 lớp, nó chỉ định các giao thức trên thành 3 lớp: TCP/IP duy nhất liên quan đến tầng mạng, tầng vận chuyển và tầng ứng dụng. Điều này có nghĩa rằng TCP/IP giả thiết sự tồn tại của WANs, LANs, và kết nối những thiết bị. 1.1 . Mạng nội bộ (LAN) A Local area network (LAN) là một hệ thống truyền thông tin, dữ liệu cho phép kết nối các thiết bị độc lập liên lạc với nhau trong một vùng có giới hạn, một toà nhà, hay một khu trường. Công nghệ mạng LAN phổ biến nhất hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam gồm có: Ethernet LANs, Token Ring LANs, Wireless LANs và ATM LANs. Trong phần này chúng ta tìm hiểu loại công nghệ đầu tiên, còn công nghệ ATM LANs sẽ được tìm hiểu thêm trong ph ần tìm hiểu công nghệ ATM ở phần sau. 1.1.1. Công nghệ Ethernet và IEEE 802.3 1.1.1.1. Cấu trúc gói số liệu Công nghệ Ethernet là phát minh của ba tập đoàn Xerox, DEC và Intel từ đầu những năm 1970. Ethernet là công nghệ mạng cục bộ được tổ chức kết nối theo dạng đường thẳng (Bus), sử dụng phương pháp điều khiển truy nhập ngẫu nhiên CSMA/CD với tốc độ trao đổi số liệu 10 Mbps. Công nghệ Tìm hiểu công nghệ ADSL 3 Ethernet được các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ở châu Âu và Mỹ quy chuẩn với tên là IEEE 802.3. Điểm khác biệt lớn nhất giưã Ethernet và IEEE 802.3 thể hiện ở một trường trong cấu trúc gói số liệu được mô tả ở hình sau: Hình 1.1: Cấu trúc gói số liệu Ethernet và IEEE 802.3 Preamble SFD SA FCS Infomation TYPE DA Preamble 1010 10.10.11 min: 64 Byte, max: 1518 byte Included in FCS 9,6 μs b y te 7 1 6 6 2 >46 4 Cấu trúc gói số liệu Ethernet Preamble SFD SA FC S InfomationLENDA Preamble 1010 1010 11 min: 64 B y te, max: 1518 b y te Included in FC S 9,6 b y te 7 1 6 6 2 >46 4 Cấu trúc gói số liệu IEEE 802.3 Tìm hiểu công nghệ ADSL 4 Ethernet định nghĩa trường “loại số liệu” (TYPE), cho biết số liệu trong trường số liệu (Information Field) thuộc giao thức ở mức mạng trong khi IEEE 802.3 định nghĩa trong trường độ dài (LEN) của gói số liệu. Trường Preamble và SFD gồm chuỗi bit 1010 10 phục vụ việc đồng bộ cho đơn vị điều khiển nhận. Với hai bit cuối cùng của trường SFD là 11 “vi phạm” mẫu chuỗi bit đồng bộ, cho biết kh ởi đầu phần tiêu đề của gói số liệu. Chuỗi byte kiểm tra FCS được tạo thành theo mã nhị phân tuần hoàn, bao gồm trường địa chỉ đích DA, địa chỉ nguồn SA, trường loại số liệu TYPE và trường số liệu. Khoảng cách giữa hai gói số liệu liên tiếp nhau (Interframe Gap) được quy định là 9,6μs, cần thiết cho đơn vị điều khiển thu xử lý nội bộ và chuẩn bị thu gói số liệu tiếp theo. Độ dài tối thiểu của gói số liệu Ethernet là 64 byte, tương đương 512 bit, bằng 1 “cửa sổ thời gian” . Việc giới hạn độ dài tối đa của gói số liệu Ethernet là 1518 byte cho phép hạn chế thời gian phát, tương ứng với thời gian chiếm kênh truyền của một trạm và như vậy, tăng khả năng truy nhập mạng và trao đổi số liệu cho các trạm khác cũng như gi ới hạn dung lượngbộ nhớ đệm phát và thu. 1.1.1.2. Nguyên tắc hoạt động Lưu đồ điều khiển truy nhập mạng Ethernet và quá trình phát, thu số liệu được mô tả trong hình 1.2 Tìm hiểu công nghệ ADSL 5 TxM Assemble Frame Deferrin g On? Stat TxM Collision ? TxM done? TxM OK Send JAM Iner, attempts Too many Attempts ? Calo,Backof f Wait Backof f NO YE S NO NO YE S YE S Collision Error Transmitt procedure Tìm hiểu công nghệ ADSL 6 RxM Start receiving Receive Done ? Frame too smal ? Address OK ? FCS OK ? Extra bit ? LEN OK ? CRC Erro r Align Error Diasemble Frame RxM done OK LEN Error NO YES NO YES YES NO NO YES NO YES NO Receive p rocedure Tìm hiểu công nghệ ADSL 7 Hình 1.2. Lưu đồ điều khiển truy nhập mạng Ethernet Quá trình phát bắt đầu bằng việc chuẩn bị gói số liệu cần phát trong bộ nhớ đệm phát. Nếu không ở trạng thái chờ ngẫu nhiên (deferring) vì phát hiện xung đột trước đó và kênh rỗi, quá trình phát được khởi động và kết thúc tốt đẹp. Trường hợp có xung đột truy nhập (Collision), chuỗi bit đặc biệt JAM ( jamming sequence) được phát để thông báo trạng thái xung đột truy nhậ p cho các trạm khác trong mạng biết. Nếu số lần xung đột truy nhập vượt quá giới hạn cho phép là 16 (nhờ bộ đếm xung đột truy nhập riêng), quá trình phát được kết thúc với thông báo lỗi “Xung đột truy nhập”. Trong trường hợp ngược lại, thời gian chờ ngẫu nhiên trước khi kiểm tra đường truyền và phát lại, được tính theo công thức: T Wait = T slot * T R với 0< T R < 2 exp min [n,16] Trong đó n là số lần xảy ra xung đột truy nhập. Bằng cách tính trên đây, thời gian chờ để kiểm tra kênh và phát lại khi có xung truy nhập tăng theo tỷ lệ thuận theo hàm số mũ với số lần truy nhập và như vậy, làm tăng thời gian truy nhập mạng, đặc biệt khi lưu lượng số liệu trao đổi trong mạng lớn, tương ứng với xác xuất xảy ra xung đột truy nhập cao. Phương pháp đi ều khiển truy nhập này, vì vậy, không thích hợp với các ứng dụng thời gian thực mà ở đó đòi hỏi thời gian truy nhập mạng xác định là yêu cầu khắt khe nhất. Quá trình thu kết thúc với việc kiểm tra độ dài gói số liệu thu được. Nếu độ dài gói số liệu ngắn hơn độ dài tối thiểu quy định (64 byte), nghĩa là quá trình phát có lỗi (ví dụ xung đột truy nhập), thì gói số liệu bị loại bỏ và quá trình đồng bộ để thu gói tiếp theo được khởi động. điều này cũng xảy ra khi địa chỉ đích không trùng với địa chỉ nguồn của địa chỉ thu. Gói số liệu thu được chỉ được ghi vào bộ nhớ đệm thu sau khi khẳng định các byte kiểm tra Tìm hiểu công nghệ ADSL 8 FCS đúng. Trong trường hợp ngược lại, các thông báo lỗi thu, ví dụ: độ dài không đúng (LEN error) hoặc phạm vi giới hạn gói dữ liệu (aligment error) hoặc lỗi CRC (CRC error), được chuyển cho phần mềm điều khiển trao đổi dữ liệu. 1.1.1.3. Hình thức kết nối vật lý Sau đây là tóm tắt các đặc trưng kết nối vật lý của công nghệ mạng Ethernet Hình 1.3: “thick” Ethernet 10BASE-5 Hình 1.4:“Thin” Ethernet 10BASE-2 Hình 1.5: Ethernet sử dụng cáp điện thoại 10 BASE-T Các tiêu chuẩn kết nối vật lý này cho thấy sự tiến triển của công nghệ mạng Ethernet qua thời gian. ES ES ES Max .185m Max. 500m 0.5m Max .2.5m Max.50m ES Hub Hub ES ES ESES Max.4 Hub 100m Tìm hiểu công nghệ ADSL 9 Tầng vật lý của IEEE 802.3 có thể dùng các tiêu chuẩn sau để xây dựng: • 10BASE5: tốc độ 10Mb/s, dùng cáp xoắn đôi không bọc kim UTP (Unshield Twisted Pair), với phạm vi tín hiệu lên tới 500m, topo mạng hình sao. • 10BASE2: tốc độ 10Mb/s, dùng cáp đồng trục thin-cable với trở kháng 50 Ohm, phạm vi tín hiệu 200m,topo mạng dạng bus. • 10BASE-T: tốc độ 10Mb/s, dùng cáp đồng trục thick-cable (đường kính 10mm) với trở kháng 50 Ohm, phạm vi tín hiệu 500m, topo mạng dạng bus. • 10BASE-FL: dùng cáp quang, tốc độ 10Mb/s phạm vi cáp 2000m 1.1.1.4. CSMA/CD: Đa truy xuất cảm nhận sóng mang có phát hiện xung đột Trên mạng Ethernet, ở một thời điểm chỉ một hoạt động truyền được phép. Mạng Ethernet được xem như mạng đa truy xuất cảm nhận mang sóng có phát hiện xung đột. Điều này có nghĩa là hoạt động truyền của một node đi qua toàn bộ mạng và được node tiếp nhận và kiểm tra. Khi tín hiệu đi đến cuối đo ạn, thiết bị kết cuối (terminator) hấp thụ để ngăn chặn sự phản hồi ngược lại trên đoạn mạng. A B C D D B and C Application Presentation Session Transport Netword Data Link Physical Application Presentation Session Transport Netword Data Link Physical [...]... điều khiển + FF: Xác định loại gói số liệu; FF = 00; gói số liệu LLC; FF = 01; gói số liệu MAC + Z Z: Mã lệnh đối với gói số liệu LLC - ED (End Delimiter): “ED = J K 1 J K 1 1 E" chỉ giới hạn cuối của gói số liệu + I (Immediate Frame Bit): Bit I = 0 cho biết đây là gói số liệu cuối cùng; bit I = 1 cho biết còn nhiều gói số liệu tiếp theo 13 Tìm hiểu công nghệ ADSL + E (Error Bit): Bit E=1 cho biết... các thiết bị chia sẻ kết nối 1.2.2.3 ATM (Asynchronous Transfer Mode: Truyền không đồng bộ ) Đặc trưng cơ bản của công nghệ ATM : - ATM là công nghệ truyền dẫn không đồng bộ, hướng kết nối Việc trao đổi số liệu được thực hiện dựa trên các kênh truyền dẫn ảo, phân biệt bởi các định danh, xác định 16 Tìm hiểu công nghệ ADSL - Người sử dụng được cung cấp dải thông cần thiết theo yêu cầu, không phụ thuộc... nhau, sử dụng các công nghệ khác nhau trong những yếu tố kỹ thuật quan trọng cần lưu ý khi phát triển thuê bao xDSL 2.3 Kỹ thuật ADSL 2.3.1 ADSL là gì ? ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) - đó là đường thuê bao số không đối xứng, kỹ thuật truyền được sử dụng trên đường dây từ modem của thuê bao tới Nhà cung cấp dịch vụ 29 Tìm hiểu công nghệ ADSL Hiểu một cách đơn giản nhất, ADSL là sự thay thế... Bảng 2.2 khoảng cách tối đa cho phép của ADSL 2.3.2 Ứng dụng của ADSL ADSL xác lập cách thức dữ liệu được truyền giữa thuê bao (nhà riêng hoặc công sở) và tổng đài thoại nội hạt trên chính đường dây điện thoại bình thường Chúng ta vẫn thường gọi đường dây này là ‘local loop’ 31 Tìm hiểu công nghệ ADSL ệ Thực chất của ứ dụng A ứng ADSL khô phải ở việc truyền dữ liệu đi/đến ông u tổng đài điện thoại n... hiểu công nghệ ADSL 2.3.4 Ưu điểm của ADSL so với PSTN & ISDN (1) PSTN và ISDN là các công nghệ quay số (dial-up) ADSL là “liên tục/ always-on” tức kết nối trực tiếp (2) PSTN và ISDN cho phép chúng ta sử dụng fax, dữ liệu, thoại, dữ liệu tới Internet, dữ liệu tới các thiết bị khác ADSL chỉ truyển tải dữ liệu tới Internet (3) PSTN và ISDN cho phép chúng ta tuỳ chọn ISP nào mà ta muốn kết nối ADSL kết... của công nghệ xDSL - Công nghệ đã được kiểm nghiệm với nhiều triệu line hoạt động trên khắp thế giới Ở Châu Á Hàn Quốc là nước có mật độ thuê bao ADSL cao nhất - Chuẩn hoá bởi ITU-T - Sử dụng hệ thống cáp đồng đã được triển khai rộng khắp ở các nhà khai thác - Trong điều kiện thuận lợi, đầu tư cho mạng DSL không lớn đối với nhà khai thác 2.2.3 Những thách thức chính của công nghệ xDSL 28 Tìm hiểu công. .. hỗ trợ 23 Tìm hiểu công nghệ ADSL toàn bộ Ethernet LAN hoặc Token Ring Bộ chuyển mạch kết nối một số LAN riêng biệt và cung cấp khả năng lọc gói dữ liệu giữa chúng Các switch là loại thiết bị mạng mới, nhiều người cho rằng, nó sẽ trở nên phổ biến nhất vì nó là bước đầu tiên trên con đường chuyển sang chế độ truyền không đông bộ ATM Hình 1.16: Mô hình bộ chuyển mạch 24 Tìm hiểu công nghệ ADSL CHƯƠNG... đường quay số và có chi phí thấp hơn so với Frame Relay 19 Tìm hiểu công nghệ ADSL hình 1.13: ISDN ISDN định ra các tiêu chuẩn cho việc sử dụng đường dây điện thoại tương tự cho cả việc truyền dữ liệu số cũng như truyền dữ liệu tươngtự Các đặc điểm của ISDN là: - Cho phép phát quảng bá nhiều kiểu dữ liệu( thoại, video, đồ họa ) - Tốc độ truyền dữ liệu và tốc độ kết nối cao hơn so với kết nối quay số truyền... điện thoại cùng một thời điểm 30 Tìm hiểu công nghệ ADSL thông qua thiết bị gọi là ‘splitters’ có chức năng tách thoại và dữ liệu trên đường dây Mạch ADSL tạo nên 3 kênh thông tin trên đôi dây thuê bao: • Một kênh tốc độ cao từ tổng đài tới thuê bao • Một kênh tốc độ trung bình 2 chiều (phụ thuộc vào cấu trúc của ADSL) • Một kênh thoại hoặc một kênh N-ISDN Tốc độ đơn vị mà ADSL có thể cung cấp là 1,5 hoặc... vào mạng 14 Tìm hiểu công nghệ ADSL ệ Thẻ T bài rỗi B A B C A B C A C Thẻ bài rỗi D A nhận th bài rỗi hẻ D A ph C chép s liệu hát, số D A nhận số liệu do mình ph u hát Hình 1.9: qu trình hoạt động củ Token R H uá ủa Ring Vì địa chỉ đích không trù với địa chỉ nguồ của mìn nên D n ùng a ồn nh nhắc lại gói g số liệu của A và phát tiếp tục trên m u à mạng Tươn tự như D B nhắc lại gói ng D, số s liệu với địa . Đồ án tốt nghiệp Tìm hiểu công nghệ ADSL Tìm hiểu công nghệ ADSL 1 LỜI NÓI ĐẦU Những năm. chúng ta tìm hiểu loại công nghệ đầu tiên, còn công nghệ ATM LANs sẽ được tìm hiểu thêm trong ph ần tìm hiểu công nghệ ATM ở phần sau. 1.1.1. Công nghệ