Thiết kế và xây dựng mô hình mô phỏng mạng truyền dẫn giữa hai miền Bắc - Nam viện Công nghệ thông tin bằng Frame Relay và ISDN

Tài liệu tham khảo ngành tin học Thiết kế và xây dựng mô hình mô phỏng mạng truyền dẫn giữa hai miền Bắc - Nam viện Công nghệ thông tin bằng Frame Relay và ISDN

PHẦN MỞ ĐẦU

Công nghệ thông tin đang ngày càng phát triển, công nghệ cũ có thể bị thay đổi rất nhanhvà cần việc ứng dụng các công nghệ mới là liên tục Tính bảo mật, băng thông và tốc độ đườngtruyền luôn là thế mạnh trong Công nghệ thông tin Và ứng dụng tối ưu nhất và thực tiến nhấtđang được các công ty, công sở ở Việt Nam phát triển trong thời gian này là công nghệ FrameRelay và ISDN.

Qua thời gian tìm hiểu tại Viện Công nghệ thông tin, được thầy giáo Hà Hải giúp đỡ, tôi

đã quyết định chọn đề tài “Thiết kế và xây dựng mô hình mô phỏng mạng truyền dẫn giữa

hai miền Bắc – Nam viện Công nghệ thông tin bằng Frame Relay và ISDN “ làm đề tài tốt

nghiệp của mình.

Như vậy mục đích của đề tài cần nghiên cứu là: Tìm hiểu về công nghệ ISDN, chuyểnmạch trong Frame relay và ứng dụng của chúng vào ngành Công nghệ thông tin của Việt Nam.Nghiên cứu luôn khả năng truyền tải thông tin trong mạng qua mô hình truyền dẫn của ViệnCông nghệ thông tin Quản lý tập trung tất cả các phòng ban chi nhánh của Viện Công nghệthông tin tại cả hai miền Bắc và Nam bằng công nghệ Frame Relay và ISDN.

Chương IV: Thử nghiệm và đánh giá kết quả.

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Đỗ Hà Hải người trực tiếp hướng dẫn cho tôi, và tôi cũngxin chân thành cám ơn các thầy, cô trong Viện Đào tạo Quốc tế SIE trường Đại học Bách KhoaHà Nội và mọi người đã giúp đỡ tôi hoàn thành cuốn luận văn

Sinh viên thực hiệnPhùng Hưng

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀTÀI

1.1 Tổng quan về mạng máy tính1.1.1 Sự hình thành của mạng máy tính

Từ những năm 1960 đã xuất hiện các mạng nối các máy tính và các thiết bị đầu cuối đểsử dụng chung nguồn tài nguyên, giảm chi phí muốn thông tin trao đổi số liệu và sử dụng trongcông tác văn phòng một cách tiện lợi.

Với việc tăng nhanh các máy tính mini và các máy tính cá nhân làm tăng yêu cầu truyềnsố liệu giữa các máy tính, giữa các điểm đầu cuối, và giữa các điểm đầu cuối với máy tính là mộttrong những động lực thúc đẩy sự ra đời và phát triển mạnh mẽ các mạng máy tính Quá trìnhhình thành mạng máy tính có thể tóm tắt qua 4 giai đoạn:

+ Giai đoạn các thiết đầu cuối nối trực tiếp với máy tính: Đây là giai đoạn đầutiên của mạng máy tính, để tận dụng công suất của máy tính người ta ghép nối các thiết đầu cuốivào một máy tính được gọi là các máy tính trung tâm.

+ Giai đoạn các bộ tiền xử lý: Ở giai đoạn 1 máy tính trung tâm quản lý truyền tintới các thiết đầu cuối, ở giai đoạn 2 máy tính trung tâm quản lý truyền tin tới các bộ phận trungqua các bộ ghép nối điều khiển đường truyền Ta có thể thay thế bộ ghép nối đường truyền bằngcác máy tính mini gọi là prontal, đó chính là bộ tiền xử lý.

+ Giai đoạn mạng máy tính: Vào những năm 1970 người ta bắt đầu xây dựngmạng truyền thông trong đó các thành phần chính của nó là các nút mạng gọi là bộ chuyển mạchdùng để hướng thông tin tới đích Các mạng được nối với nhau bằng đường truyền còn các máytính xử lý thông tin của người dùng hoặc các trạm cuối được nối trực tiếp vào các nút mạng đểkhi cần thì trao đổi thông tin qua mạng Các nút mạng thường là máy tính nên đồng thời đóng vaitrò của người sử dụng.

Việc hình thành mạng máy tính nhằm đạt các mục đích sau:+ Tận dụng và làm tăng giá trị tài nguyên.

+ Chinh phục khoảng cách.

+ Tăng chất lượng và hiệu quả khai thác và xử lý thông tin.

+ Tăng độ tin cậy của hệ thống nhờ khả năng thay thế khi xảy ra sự cố đối vớimáy tính nào đó.

2

Như vậy: mạng máy tính là tập hợp các máy tính được ghép với nhau bởi các đườngtruyền vật lý theo một kiến trúc nào đó.

1.1.2 Các yếu tố của mạng máy tính1.1.2.1 Đường truyền vật lý

Đường truyền vật lý là thành phần để chuyển các tín hiệu điện tử giữa các máy tính Cáctín hiệu điện tử đó biểu thị dưới dạng xung nhị phân Tất cả các tín hiệu truyền giữa các máy tínhđều ở dạng sóng điện từ và có tần số trải từ cực ngắn cho tới tần số của tia hồng ngoại Tùy theotần số của sóng điện từ mà có thể dùng các đường truyền vật lý khác nhau để truyền.

1.1.2.2 Kiến trúc mạng

Kiến trúc mạng máy tính bao gồm cách ghép nối vật lý các máy tính với nhau và các quytắc, quy ước mà tất cả các thực thể tham gia trong hệ thống mạng phải tuân theo để đảm bảo chomạng hoạt động tốt Cách các máy tính được ghép nối với nhau được gọi là mô hình của mạngcòn các quy tắc quy ước truyền thông được gọi là các giao thức.

a) Mô hình mạng

Người ta phân biệt 2 kiểu nối mạng vật lý cơ bản là kiểu điểm – điểm và kiểu quảng bá.+ Kiểu điểm – điểm: Đường truyền nối từng cặp nút với nhau Tín hiệu đi từ nútnguồn đến nút trung gian rồi chuyển tiếp tới đích.

Hình 1.1 Các mô hình mạng cơ bản

+ Kiểu quảng bá:

Tất cả các nút chung một đường truyền vật lý Dữ liệu được gửi đi từ một nút được tiếpnhận bởi các nút còn lại, và trong gói tin phải có vùng địa chỉ đích cho phép mỗi nút kiểm tra cóphải tin của mình hay không.

b) Giao thức mạng

Việc trao đổi thông tin giữa các nút với nhau cần phải tuân theo một số quy tắc, quy ướcnhất định nào đó Chẳng hạn, khi 2 người nói chuyện với nhau thì cũng phải tuân theo quy tắc:khi một người nói thì người kia phải nghe và ngược lại Việc truyền thông tin trên mạng cũngphải tuân theo các quy tắc quy ước nhiều mặt như: khuân dạng dữ liệu gửi đi, các thủ tục gửi vànhận, kiểm soát dữ liệu,…Chẳng hạn mạng lưới giao thông càng phát triển thì số quy tắc đề racàng nhiều, càng phải chặt chẽ và càng phải phức tạp hơn Tập hợp các quy tắc quy ước để đảmbảo trao đổi và sử lý thông tin trên mạng gọi là giao thức.

1.1.3 Phân loại mạng máy tính

1.1.3.1 Phân loại theo khoảng cách địa lý

Nếu lấy khoảng cách địa lý làm yếu tố chính để phân loại mạng thì mạng được phânthành: mạng cục bộ đô thị, mạng diện rộng, mạng toàn cầu.

+ Mạng cục bộ (LAN) là mạng được cài đặt trong phạm vi tương đối nhỏ (trongmột tòa nhà, trong một văn phòng hoặc một công ty…) phạm vi cài đặt là vài trục km.

+ Mạng đô thị (MAN) là mạng được cài đặt trong phạm vi một thành phố, mộttrung tâm kinh tế,… phạm vi cài đặt là vài trăm km.

+ Mạng diện rộng (WAN) là mạng có phạm vi hoạt động có thể là cả một vùng,một khu vực và có thể vượt qua biên giới quốc gia,

+ Mạng toàn cầu (GAN) phạm vi hoạt động trải dài khắp các châu lục.

1.1.3.2 Phân loại theo kĩ thuật chuyển mạcha) Mạng chuyển mạch kênh

Là khi 2 thực thể muốn liên lạc với nhau thì chúng phải tạo và duy trì một kênh liên tụccho đến khi kết thúc quá trình thông tin Phương pháp chuyển mạch có 2 nhược điểm:

+ Hiệu sử dụng đường truyền không cao.

4

+ Mất nhiều thời gian cho việc thiết lập kênh cố định khi thông tin giữa 2 thựcthể.

b) Mạng chuyển mạch thông báo

Trong mạng chuyển mạch thông báo việc chọn đường đi cho các nút thông báo tới đíchđược thực hiện tại các nút mạng Các nút căn cứ vào địa chỉ đích của thông báo để ra quyết địnhchọn nút kế tiếp cho thông báo trên đường dẫn tới đích Như vậy, các nút cần lưu giữ tạm thờicác thông báo, đọc thông báo và quản lý việc chuyển các thông báo đi Những ưu điểm:

+ Hiệu suất sử dụng đường truyền cao vì không có kênh thông tin cố định.

+ Mỗi nút mạng có thể lưu giữ thông báo cho tới khi đường truyền khả dụng mớitruyền đi nên giảm được tình trạng tắc nghẽn trên mạng.

+ Có thể điều khiển truyền tin bằng cách sắp xếp mức độ ưu tiên cho các thôngbáo.

+ Trong mạng chuyển mạch thông báo chúng ta có thể làm tăng hiệu suất sử dụngdải thông của mạng bằng cách gán địa chỉ quảng bá cho các thông báo để cho nó đến nhiều đíchkhác nhau.

Nhược điểm chủ yếu của mạch chuyển thông báo là trong trường hợp một thông báo dàibị lỗi, phải truyền lại thông báo này nên hiệu suất không cao Phương pháp này thích hợp vớimạng truyền thư tín điện tử.

c) Mạng chuyển mạch gói

Trong mạng chuyển mạch gói thì thông báo có thể được chia ra nhiều gói nhỏ hơn, độ dài256 bytes, có khuân dạng tùy theo chuẩn định Các gói tin có chứa thông tin điều khiển địa chỉnguồn, địa chỉ đích cho gói tin, số thứ tự gói tin, thông tin kiểm tra lỗi … Do vậy các gói tin củacùng 1 thông báo có thể được gửi đi theo nhiều đường khác nhau, tới đích tại các thời điểm khácnhau, nơi nhận sẽ căn cứ vào các thông tin trong các gói tin và sắp xếp chúng lại theo đúng thứtự.

Ưu điểm:

+ Mạng chuyển mạch gói có hiệu suất và hiệu quả cao hơn mạng chuyển mạchthông báo vì kích thước các gói tin nhỏ hơn nên các nút mạng có thể xử lý toàn bộ gói tin màkhông cần phải lưu trữ trong đĩa.

+ Mỗi đường truyền chiếm thời gian rất ngắn, vì chúng có thể dùng bất cứ đường

1.1.3.3 Phân loại theo cơ chế hoạt động

Trong môi trường mạng máy tính có 2 cơ chế hoạt động chính là: peer – to – peer vàclient/server Môi trường peer – to – peer không có máy chuyên phục vụ cho một công việc nào,còn trong môi trường client/server thì phải có những máy được dành riêng để phục vụ mục đíchkhác nhau.

1.1.4 Mạng diện rộng WAN

1.1.4.1Định nghĩa về mạng diện rộng WAN

WAN còn gọi là mạng diện rộng, dùng trong vùng địa lý lớn thường cho quốc gia hay cảlục địa, phạm vi vài trăm cho đến vài ngàn km Chúng bao gồm tập họp các máy nhằm chạy cácchương trình cho người dùng Các máy này thường gọi là máy lưu trữ hay còn có tên là máychủ, máy đầu cuối Các máy chính được nối nhau bởi các mạng truyền thông con hay gọn hơnlà mạng con Nhiệm vụ của mạng con là chuyển tải các thông điệp từ máy chủ này sang máy chủkhác.

Mạng con thường có hai thành phần chính:

+ Các đường dây vận chuyển còn gọi là mạch, kênh, hay đường trung chuyển.+ Các thiết bị nối chuyển Đây là loại máy tính chuyên biệt hoá dùng để nối hai hay nhiều đường trung chuyển nhằm di chuyển các dữ liệu giữa các máy Khi dữ liệu đến trongcác đường vô, thiết bị nối chuyển này phải chọn một đường dây ra để gửi dữ liệu đó đi Tên gọicủa thiết bị này là nút chuyển gói hay hệ thống trung chuyển Máy tính dùng cho việc nối chuyểngọi là bộ chọn đường hay bộ định tuyến.

Có nhiều kiểu cấu hình cho WAN dùng nguyên lý điểm tới điểm như là dạng sao, dạngvòng, dạng cây, dạng hoàn chỉnh, dạng giao vòng, hay bất định.

6

1.1.4.2Các công nghệ trong mạng WAN

+ Kênh quay số (Dial-up)+ ISDN

+ Đường truyền thuê riêng (leased line)+ X.25

+ Frame Relay+ ATM

+ DSL

+ Cable modem

1.2 Công nghệ ISDN1.2.1 Giới thiệu về ISDN

ISDN là mạng cung cấp kết nối toàn số từ đầu đến cuối để thực hiện dịch vụ truyền thoạivà số liệu.

ISDN cho phép nhiều kênh kỹ thuật số cùng hoạt động đồng thời trên một cáp điện thoạithông thường, nhưng ISDN truyền tín hiệu số chứ không truyền tín hiệu tương tự Thời gian trễtrên đường ISDN cũng thấp hơn so với đường truyền tín hiệu tương tự.

Có rất nhiều công nghệ WAN cung cấp đường truy cập mạng từ xa Một trong nhữngcông nghệ đó là ISDN Những người sử dụng riêng lẻ hay những văn phòng nhỏ chỉ có đườngđiện thoại truyền băng thông thấp ISDN là giải pháp dành cho những đối tượng đó.

Hình 1.4 ISDN cho các văn phòng dùng điện thoại băng thông thấp

Đường điện thoại truyền thống PSTN truyền tín hiệu tương tự trên mạch vòng nội bộ kếtnối giữa thuê bao và mạng của công ty điện thoại Mạch tín hiệu tương tự có giới hạn băng thôngkhông được lớn hơn 3000Hz Công nghệ ISDN cho phép truyền tín hiệu số trên mạch vòng nộibộ này với tốc độ truy cập cao hơn Các công ty điện thoại chỉ cần nâng cấp các bộ chuyển mạchđể có thể xử lý được tín hiệu số ISDN thường được các văn phòng nhở ở xa sử dụng để kết nốivào mạng LAN ở trung tâm.

Ưu điểm của công nghệ ISDN:

+ Truyền nhiều loại lưu lượng khác nhau bao gồm dữ liệu thoại và video

+ ISDN sử dụng một kênh riêng được gọi là kênh D để truyền tín hiệu điều khiển.Khi cần thiết lập cuộc gọi thuê bao số cần gọi Khi tất cả các chữ số được nhận đầy đủ thì cuộcgọi được thực hiện ISDN truyền các số này trên kênh D do đó thời gian thiết lập cuộc gọi nhanhhơn.

+ Mỗi kênh B có thể kết nối đến một điểm khác nhau trong mạng ISDN PPP cóthể hoạt động cả trên kết nối đồng bộ và bất đồng bộ do đó đường truyền ISDN có thể sử dụngkết hợp với đóng gói PPP.

1.2.2 Các chuẩn ISDN và phương pháp truy cập

Công việc chuẩn hóa ISDN được bắt đầu từ cuối thập niên 60 Các bộ chuẩn đề nghị củaISDN được xuất bản năm 1994 và sau đó liên tục được cập nhật bởi ITU-T Các chuẩn ISDN làmột tập hợp các giao thức về điện thoại kỹ thuật số và truyền số liệu Các giao thức ISDN đượcphân theo các chủ đề chính sau:

+ Bộ giao thức E – các chuẩn về mạng điện thoại cho ISDN.+ Bộ giao thức I - liên quan đến các khái niệm thuật ngữ.

+ Bộ giao thức Q - đề cập đến hoạt động tín hiệu và chuyển mạch.

8

Chuẩn ISDN định nghĩa hai loại kênh chính, mỗi loại có tốc độ truyền khác nhau KênhB, 64kb/s, được sử dụng để truyền mọi dữ liệu số với chế độ truyền song công Loại thứ 2 đượcgọi là kênh D.

Khi thiết lập một kết nối TCP bên trao đổi các thông tin điều khiển để thiết lập kết nối.Các thông tin điều khiển này truyền kênh mà sau đó cũng được sử dụng để truyền dữ liệu Thôngtin điều khiển và dữ liệu chia sẻ cùng một kênh truyền Dạng truyền như vậy được gọi là in-bandsignaling ISDN thì không thực hiện truyền như vậy, mà sử dụng 1 kênh riêng chính là kênh D,để truyền tín hiệu điều khiển Dạng truyền như vậy gọi là out – of – band signaling.

ISDN định nghĩa hai phương pháp truy cập chuẩn là BRI và PRI Một cổng BRI hay PRIcung cấp một kênh D và nhiều kênh B.

Hình 1.5 Mô hình BRI và PRI

BRI sử dụng 2 kênh B 64Kb/s và một kênh D 16Kb/s BRI hoạt động được trên nhiềuCisco router và đôi khi được ký hiệu là 2B+D.

Kênh B có thể được sử dụng để truyền thoại Khi đó tín hiệu thoại được mã hóa theo cáchđặc biệt Khi kênh B được sử dụng để truyền số liệu thì thông tin được đóng thành frame, sửdụng giao thức đóng gói HDLC hoặc PPP ớ lớp 2 PPP phức tạp hơn HDLC vì nó cung cấp cơchế xác minh, thỏa thuận cấu hình kết nối và giao thức phù hợp.

ISDN được xem là một kết nối chuyển mạch Kênh D mang các thông điệp điều khiển đểthiết lập cuộc gọi ngắt cuộc gọi và điều khiển cuộc gọi cho kênh B Lưu lượng trên kênh D sửdụng giao thức LAPD LAPD là một giao thức lớn hơn liên kết dữ liệu dựa trên cơ sở củaHDLC.

Ở Bắc Mĩ và Nhật, PRI cung cấp 23 kênh B 64Kb/s và một kênh D 64Kb/s Một PRI nàycung cấp dịch vụ tương đương với một kết nối T hay DSL Ở Châu âu và phần còn lại trên thế

giới, PRI cung cấp 30 kênh B và một kênh D, tương đương với một kết nối E1 PRI sử dụngCSU/DSU cho kết nối T1/E1.

1.2.3 Các hoạt động trong ISDN

Có nhiều hoạt động trao đổi thông tin diễn ra khi một router sử dụng ISDN để kết nối đếnrouter khác Kênh D được sử dụng để thiết lập kết nối giữa router và ISDN switch Tín hiệu SS7được sử dụng giữa các switch trong mạng của nhà cung cấp dịch vụ.

Kênh D giữa router và ISDN switch luôn luôn trong trạng thái hoạt động Q.921 mô tảtiến trình hoạt động của LAPD ở lớp 2 của mô hình OSI Kênh D được sử dụng để truyền tínhiệu khiển như thiết lập cuộc gọi kết thúc cuộc gọi điều khiển cuộc gọi Những chức năng nàyđịnh nghĩa trong giao thức Q.931 ở lớp 3 của mô hình OSI.Q.931 định nghĩa kết nối mạng giữathiết bị đầu cuối và ISDN switch nhưng không định nghĩa kết nối đầu cuối- đến - đầu cuối Cónhiều ISDN switch đã được phát triển trước khi Q.931 được chuẩn hoá, do đó có nhiều nhàcungcấp dịch vụ ISDN và nhiều loại ISDN switch triển khai Q.931 khác nhau Cũng chính vìkhông có chuẩn chung cho loại ISDN switch nên trong cấu hình router phải có câu lệnh khai báoISDN switch mà router kết nối đến.

3 ISDN switch đầu xa chuyển tín hệu đến cho máy đích trên kênh D

4 Thiết bị đích ISDN NT – 1 gửi thông điệp kết nối cuộc gọi cho ISDN switch đầu xa5 ISDN switch đầu xa sử dụng SS7 để gửi thông điệp kết nối cuộc gọi cho switch nội bộ

10

6 ISDN switch nội bộ thực hiện kết nối một kênh B, kênh B còn lại dành cho kết nốimới Cả hai kênh B cũng có thể được sử dụng đồng thời.

Hình 1.7 Trao đổi dữ liệu trên 2 kênh B, D

1.2.4 Các điểm liên kết trong ISDN

Chuẩn ISDN định nghĩa các nhóm chức năng là các nhóm thiết bị phần cứng cho phép

người dùng truy cập dịch PRI Các hãng sản xuất có thể tạo ra một thiết bị phần cứng thực hiệnmột hoặc nhiều chức năng Chuẩn ISDN cũng định nghĩa bốn điểm liên kết giữa các thiết bịISDN

Để kết nối các thiết bị khác nhau với các chức năng khác nhau các điểm giao tiếp giữahai thiết bị phải được chuẩn hoá Các điểm giao tiếp bên phía khách hàng trong kết nối ISDNbao gồm những điểm sau:

• R – là điểm liên kết giữa thiết bị đầu cuối loại 2 (TE2) không tương thích với ISDN vàthiết bị chuyển đổi TA.

• S – là điểm kết nối vào thiết bị chuyển mạch của khách hàng NT2 và cho phép thựchiện cuộc gọi giữa nhiều loại thiết bị khác nhau của khách hàng.

• T - Tương tự như giao tiếp S về mặt tín hiệu điện Đây là điểm kết nối từ NT2 vàomạng ISDN hay cho NT1.

• U – là điểm kết nối giữa NT1 và mạng ISDN của nhà cung cấp dịch vụ.

Điểm giao tiếp S và T tương tự nhau về mặt tín hiệu điện nên có nhiều cổng giao tiếp dánnhãn là S/T Mặc dù hai giao tiếp này thực hiện chức năng khác nhau nhưng do tương tự nhau vềmặt tín hiệu điện nên có thể dùng chung cho cả hai chức năng.

Bảng thiết bị và chức năng của từng loại:

TE1 Terminal Equipment 1 Thiết bị đầu cuối loại 1

-Thiết bị đầu cuối có cổng tương thích với ISDN, vídụ như ISDN router, điện thoại ISDN

TE2 Terminal Equipment 2 Thiết bị đầu cuối loại 2

-Thiết bị đầu cuối không có cổng tương thích với ISDN Để kết nối loại thiết bị đầu cuối này vào mạng ISDN thì cần phải có thiết bị chuyển đổi TA

-Thiếtbị chuyển đổi

Chuyển đổi tín hiệu EIA/TIA – 232, V.35 và các loạitín hiệu khác sang tín hiệu BRI

- Thiết bị kết cuối mạngloại 2

Là điểm tập trung mọi đường dây ISDN phia khách hang và thực hiện chuyển mạch giữa các thiết bị đầu cuối bằng switch của khách hang

- thiết bị kết cuối mạngloại 1

Điều khiển kết cuối về mặt vật lý và tín hiệu điện phía khách hang

Chuyển đổi tín hiệu BRI dây sang tín hiệu 2dây

Hình 1.8 Mô hình các điểm liên kết

1.2.5 Các loại ISDN switch

Router cần phải có được khai báo loại switch mà nó giao tiếp Có rất nhiều loại ISDNswitch khác nhau tuỳ theo từng nơi Do sự triển khai Q.931 khác nhau nên giao thức tín hiệukênh D trên mỗi loại switch của mỗi hãng cũng khác nhau.

Dịch vụ được cungcấp bởi các nhà cung cấp dịch vụ ISDN rất khác nhau theo từng quốcgia và từng vùng trên thế giới Giống như modem mỗi loại switch hoạt động khác nhau và có yêucầu thiết lập cuộc gọi khác nhau Trước khi router có thể kết nối vào dịch vụ ISDN nó cần phảiđược khai báo loại switch đang được sử dụng ở tổng đài của nhà cung cấp dịch vụ Thông tin này

12

phải được khai báo khi cấu hình router sau đó router có thể giao tiếp với switch để thiết lập cuộcgọi và gửi dữ liệu.

Hình 1.9 Sử dụng các kiểu Switch trên một số nước

Ngoài việc xác định loại switch của nhà cungcấp dịch vụ, chúng ta còn phải biết số SPIDlà chỉ số được cung cấp bởi nhà cung cấp dịch vụ ISDN, được dùng để xác định cấu hình dịch vụBRI cho mỗi kết nối SPID cho phép thực hiện nhiều thiết bị ISDN cùng chia sẻ một kết nối.Switch DMS – 100 và National ISD- 1 thường yêu cầu phải có số SPID.

SPID chỉ được sử dụng ở Bắc Mỹ và Nhật Nhà cung cấp dịch vụ ISDN cung cấp sốSPID để xác định cấu hình dịch vụ ISDN trên mỗi kết nối Do đó trong nhiều trường hợp chúngta cần phải nhập số SPID khi cấu hình router.

Mỗi số SPID tương ứng với một cấu hình cho một kết nối Số SPID bao gồm nhiều ký tựthường hay giống như số điện thoại Mỗi số SPID xác định một kênh B cho switch ở tổng đàitrung tâm Một khi đã được xác định, switch sẽ cung cấp dịch vụ cho kết nối Các bạn nên nhớISDN là loại kết nối quay số Số SPID được xử lý khi router thiết lập kết nối với ISDN switch.nếu loại switch này yêu cầu phải có số SPID mà số SPID lại không được khai báo đúng thì quátrình thiết lập kết nối sẽ không thực hiện được, dịch vụ ISDN cũng không sử dụng được.

1.3 Công nghệ Frame Relay1.3.1 Giới thiệu về Frame Relay

Frame Relay là chuẩn của ITU-T và ANSI Frame Relay là dịch vụ WAN chuyển mạchgói theo hướng kết nối Frame Relay hoạt động ở lớp liên kết dữ liệu của mô hình OSI FrameRelay sử dụng 1 phần giao thức HDLC làm giao thức LAPF Frame Relay thực hiện truyềnframe giữa thiết bị của người dùng DTE và thiết bị DCE tại ranh giới của mạng WAN

Hình 1.10 Kết nối DTE và DCE

Ban đầu Frame Relay được thiết kế để cho phép thiết bị ISDN có thể truy vào dịch vụchuyển mạch gói trên kênh B Nhưng bây giờ Frame Relay đã là một công nghệ hoàn toàn độclập.

Mạng Frame Relay có thể thuộc sở hữu riêng của người dùng nhưng thông thường làđược cung cấp bởi các công ty dịch vụ viễn thông.

Frame Relay thường được để sử dụng để kết nối các mạng LAN Mỗi Router biên giớicủa một mạng LAN là một DTE Một kết nối nối tiếp, ví dụ: E1/T1 sẽ kết nối vào Frame Relayswitch gần nhất của nhà cung cấp dịch vụ Frame Relay switch chính là thiết bị DCE

14

Hình 1.11 Xác định DTE và DCE

Thiết bị máy tính không nằm trong một mạng LAN cũng có thể gửi dữ liệu qua mạngFrame Relay Thiết bị máy tính này sử dụng thiết bị truy cập Frame Relay làm DTE.

1.3.2 Các thuật ngữ của Frame Relay

Kết nối giữa hai DTE qua mạng Frame Relay được gọi là kết nối ảo (VC) Các kết nối ảochuyển mạch (SVC) có thể được thiết lập tự động bằng cách gửi đi các thông điệp báo hiệu Tuynhiên SVC không được sử dụng phổ biến lắm Kết nối ảo cố định PVC được sử dụng phổ biếnhơn với cấu hình định trước của nhà cung cấp dịch vụ Trên mỗi Frame Relay switch có lưu giữsơ đồ ánh xạ giữa port vào và port ra tương ứng với mỗi VC Do đó mỗi kết nối VC được thiếtlập từ 1 điểm cuối thông qua các switch đến điểm cuối được xác định duy nhất.

Hình 1.12 Sơ đồ kết nối các mạng ảo

Frame Relay được thiết kế để hoạt động trên đường truyền số chất lượng cao, FrameRelay không có cơ chế khắc phục lỗi Nếu thiết bị nào trên đường truyền phát hiện frame bị lỗithì hủy bỏ frame đó mà không cần thông báo lỗi.

Mỗi router kết nối ảo vào mạng Frame Relay đều có thể có nhiều kết nối ảo đến nhiềuđiểm cuối khác nhau Mỗi kết nối đầu cuối chỉ cần có một cổng vật lý và một kết nối vật lý, trênđó thiết lập được nhiều kết nối ảo đến nhiều điểm đích khác nhau Do đó mạng Frame Relaygiảm được nhiều chi phí lắp đặt vì không cần tạo mạng hình lưới với nhiều đường truyền vật lý.Hơn nữa chúng ta còn tiết kiệm được tiền thuê bao vì dung lượng của đường truyền vật lý phụthuộc vào băng thông trung bình của các VC thay vì phụ thuộc vào chu cầu tổng băng thông tốiđa.

Các kết nối VC trên cùng một đường truyền vật lý vẫn được phân biệt với nhau vì mỗiVC có một chỉ số DLCI riêng Chỉ số DLCI được ghi trong mỗi frame dữ liệu truyền đi Chỉ sốDLCI chỉ có ý nghĩa nội bộ, có nghĩa là nó chỉ duy nhất đối với kênh vật lý mà nó thuộc về màthôi Do đó thiết bị ở đầu bên kia có thể sử dụng một chỉ số khác để quy ước cho cùng một kếtnối ảo VC.

1.3.3 Đóng gói Frame Relay

Đóng gói Frame Relay thực hiện theo phân lớp như sau:

+ Nhận đóng gói dữ liệu từ lớp Mạng, ví dụ: gói IP hay IPX.+ Đóng gói thành frame của Frame Relay.

+ Chuyển frame xuống lớp vật lý để truyền xuống đường truyền.

Lớp vật lý thường là EIA/TIA-232, 449 hay 530, V.35, X.21 Frame của Frame Relay sửdụng một phần định dạng của frame HDLC Do đó cũng có phần cờ 01111110 Phần FCS đượcsử dụng để kiểm tra lỗi của frame Giá trị FCS được tính ra trước khi truyền frame đi và được ghivào phần FCS của frame Thiết bị nhận frame cũng tính lại giá trị FCS và so sánh với giá trị ghitrong frame nhận được Nếu hai giá trị giống nhau thì frame được tiếp xúc xử lý Nếu hai giá trịkhác nhau thì có nghĩa frame đó bị lỗi, lập tức frame bị hủy bỏ và không hề thông báo lại chothiết bị nguồn Việc kiểm soát lỗi được giao cho các lớp trên mô hình OSI đảm trách.

Hình 1.14 Đóng gói Frame Relay trong mô hình OSI

1.3.4 Băng thông và điều khiển luồng trong Frame Relay

Tốc độ đường truyền nối tiếp trong mạng Frame Relay chính là tốc độ truy cập hay tốcđộ port Tốc độ port thường nằm trong khoảng từ 64kb/s đến 4Mb/s Một số nhà cung cấp dịchvụ còn cung cấp tốc độ đạt tới 45Mb/s.

18

Trên một đường truyền vật lý hoạt động đồng thời có nhiều kết nối ảo PVC, mỗi PVC cómột lượng băng thông riêng nhất định Băng thông này chính là băng thông cam kết của nhàcung cấp dịch vụ, gọi là CIR Nhà cung cấp dịch vụ đồng ý chấp nhận lượng bit này trên mỗiVC.

Mỗi CIR có giá trị nhỏ hơn tốc độ port Nhưng tổng các CIR trên một port lại lớn hơn tốcđộ port, thường là lớn hơn khoảng 2 hay 3 lần, vì các kênh ảo hoạt động với dung lượng khácnhau tại mỗi thời điểm và không đồng thời sử dụng tối đa băng thông của mình.

Khi truyền frame, mỗi bit được phát đi với tốc độ port Do đó nếu lượng bit trung bìnhtrên VC đã bằng CIR thì sẽ phải có khoảng thời gian nghỉ giữa 2 frame.

Frame Relay switch cũng chấp nhận frame được gửi đi từ DTE với tốc độ cao hơn CIR.Như vậy mỗi VC có thể sử dụng băng thông theo nhu cầu lên đến mức tối đa là tốc độ port Mộtsố nhà cung cấp có thể quy ước mức độ tối đa này thấp hơn tốc độ port Mức chênh lệch giữaCIR và mức độ tối đa gọi là ERI.

Khoảng thời gian để tính tốc độ được gọi là Tc Số lượng bít trong 1 chu kì được gọi làBc Số lượng bít chênh lệch giữa Bc và mức tối đa (là tốc độ vật lý của đường truyền) được gọilà Be.

Mặc dù switch vẫn chấp nhận các frame được truyền với tốc độ cao vượt quá CIR, nhưngmỗi frame vượt tiêu chuẩn này được switch đánh đấu bằng cách đặt bít DE của frame lên 1.

Switch có 1 đồng hồ đếm bít tương ứng với mỗi VC Khi switch nhận vào, nếu frame nàyvượt quá số lượng Bc thì frame sẽ được đánh dấu bít DE Khi frame nhận vào sẽ bị hủy bỏ sốlượng bit vượt quá Bc + Be Cuối mỗi chu kì Tc switch sẽ khởi động lại đồng hồ đếm bit.

Frame sau khi nhận vào switch sẽ được xếp hàng đợi chuyển ra Tuy nhiên nếu số lượngframe quá nhiều sẽ làm tràn hàng đợi, thời gian trễ sẽ tăng lên Một số giao thức lớp trên có yêucầu truyền lại khi không nhận được dữ liệu sau 1 thời gian nhất định Nhưng do thời gian trễ quálớn, yêu cầu truyền lại không thể thực hiện được Trường hợp này sẽ làm tụt giảm thông lượngmạng nghiêm trọng.

Để tránh sự cố này, Frame Relay switch có chính sách hủy bớt frame trong hàng đợi đểgiữ hàng đợi không quá dài Những frame nào có bit DE sẽ được đặt lên hủy bỏ trước tiên.

Khi switch nhận hàng đợi của nó đang tăng lên thì nó sẽ cố gắng tìm cách làm giảm dòngtruyền frame từ DTE tới nó Switch thực hiện đặt bit báo nghẽn ECN vào phần địa chỉ của framemà switch sẽ truyền lại cho DTE.

Bit FECN được cài đặt vào mỗi frame mà switch sẽ gửi ra đường truyền đang bị nghẽnđể thông báo nghẽn cho các thiết bị kế tiếp Bit BECN được cài đặt trong mỗi frame mà switch

sẽ gửi ngược lại cho thiết bị trước nó DTE sẽ nhận được các frame có bit ECN được cài đặttrong đó và sau đó giảm dòng truyền frame lại cho đến khi không còn nghẽn mạch nữa.

Nếu nghẽn mạch xảy ra trên đường kết nối giữa các switch thì DTE bên dưới cũng có thểnhận được thông báo nghẽn mạch mặc dù nó không phải là thiết bị gây ra nghẽn mạch.

Các bit DEM, FECN, BECN là những bit nằm trong phần địa chỉ của frame LAPP.

Hình 1.15 Điều khiển băng thông trong Frame Relay

1.3.5 Ánh xạ địa chỉ và mô hình mạng trong Frame Relay

Khi chúng ta cần liên kết nhiều mạng với nhau thì chúng ta cần quan tâm đến mô hìnhkết nối giữa các mạng.

Nếu chúng ta chỉ cần kết nối hai mạng với nhau bằng kết nối điểm – nối – điểm thì lợi thếchi phí thấp của Frame Relay không đáng kể Frame Relay sẽ có lợi về mặt chi phí nếu chúng taliên kết nhiều mạng với nhau.

20

WAN thường được liên kết với nhau theo cấu trúc hình sao Dịch vụ chính được đặt ởmột mạng trung tâm và mỗi mạng ở xa cần truy cập dịch vụ thì kết nối vào mạng trung tâm Vớicách kết nối hình sao như vậy cho đường thuê riêng, chi phí sẽ được giảm tối đa.

Hình 1.16 Mô hình Frame Relay Hub and Spoke Topology

Nếu chúng ta kết nối mạng hình sao cho Frame Relay, mỗi mạng ở xa sẽ có một kết nốiđám mây Frame Relay với một kết nối VC Mạng trung tâm cũng có một kết nối vào đám mâyFrame Relay nhưng trên đó có nhiều VC kết nối đến các mạng xa Tiền cước của mạng FrameRelay không tính theo khoảng cách kéo cáp nên vị trí địa lý của mạng trung tâm không nhất thiếtphải đặt ở giữa.

Hình 1.17 Mô hình Frame Relay Full Mesh Topology

Chúng ta nên chọn mô hình mạng hình lưới nếu các điểm truy cập dịch vụ bị phân tán vềmặt địa lý và đường truy cập có yêu cầu cao về độ tin cậy Với mạng lưới, mỗi mạng lưới phảicó đường kết nối tới tất cả các mạng còn lại Tuy nhiên, không giống như đường truyền thuêriêng, chúng ta có thể triển khai mạng hình lưới trong Frame Relay mà không cần phải tăng thêmnhiều VC trên một đường truyền vật lý và có thể nâng cấp mạng hình sao thành mạng hình lưới.Khi ghép nhiều kênh VC vào một đường truyền, chúng ta cũng tận dụng băng thông đường

1.3.6 Frame Relay LMI

Frame Relay được thiết kế để truyền dữ liệu chuyển mạch gói với thời gian trễ tối thiểu.Bất kỳ yếu tố nào góp phần vào thời gian trễ đều được bỏ qua Nhưng khi các hãng muốn triểnkhai Frame Relay như là một công nghệ độc lập chứ không còn là một thành phần của ISDNnữa, thì nó quyết định rằng DTE cần được cung cấp thông tin động về trạng thái hoạt động củamạng Cơ chế này không có trong thiết kế ban đầu của Frame Relay và LMI đã được thêm vàosau này để truyền thông tin về trạng thái hoạt động của mạng.

Phần DLCI 10bit cho phép xác định VC từ 0 đến 1023 Trong đó có dành riêng lại một sốchỉ số làm giới hạn của VC giảm xuống Các thông điệp LMI được trao đổi giữa DTE và DCEvà sử dụng những chỉ số DLCI dành riêng này.

Bảng địa chỉ DLCI:

+ Điều khiển luồng

+ Có DLCI nào được gán thành giá trị toàn cục hay không+ Trạng thái VC

Có nhiều loại LMI khác nhau và các loại này không tương thích với nhau Do đó chúngta cần cấu hình loại LMI tên router phù hợp với loại LMI mà nhà cung cấp dịch vụ đang sửdụng Sau đây là 3 loại LMI mà Cisco router có hỗ trợ:

+ Cisco – LMI gốc

+ ANSI – theo chuẩn ANSI T1.617 phụ chương D+Q933a – theo chuẩn ITU Q933 phụ chương A

22