đồ án cá nhân đề tài tìm hiểu switched telephone network môn học mạng máy tính

ĐẠI HỌC DUY TÂN

TRƯỜNG KHOA HỌC MÁY TÍNHKHOA KỸ THUẬT MMT & TRUYỀN THÔNG

Đà Nẵng, Thứ 5 ngày 21/2024

2 Mô hình OSI và TCP/IP 3

2.1.Mô hình tham chiếu OSI 3

2.2.Mô hình TCP/IP 5

3.Quá trình vận chuyển dữ liệu qua mạng 5

3.1.Quá trình đóng gói dữ liệu 5

3.2.Quá trình mở gói dữ liệu 6

3.3.Mối liên quan giữa tầng ứng dụng và tầng vận chuyển 6

4 Tổng kết chương 8

Chương 2: TÌM HIỂU PSTN(Switched Telephone Network) 9

1.PSTN là gì? 9

2 PSTN hoạt động như thế nào? 11

3 Ưu điểm và hạn chế của mạng PSTN 12

4 So sánh PSTN và VoIP 14

Chương 3: Kết luận 15

Chương 1.TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH 1.Mạng máy tính

1.1.Khái niệm

Mạng máy tính là một hệ thống gồm các máy tính kết nối với nhau để trao đổi dữ liệu với nhau

thông qua môi trường kết nối

Trong thời đại ngày nay, có nhiều thiết bị kết nối vào môi trường mạng máy tính như máy in,

camera, điện thoại, gọi chung là thiết bị đầu cuối Môi trường kết nối gồm môi trường có dây và không dây; các thiết bị mạng thường dùng để kết nối các thiết bị đầu cuối như: Switch, router, firewall…Các giao thức được sử dụng để các thiết bị đầu cuối có thể giao tiếp được với nhau

 Trao đổi trực tuyến 

 Cộng tác: whiteboard, Netmeeting, WebEx  

tiếp với nhau, tốc độ cao Công nghệ mạng được sử dụng trong LAN phổ biến là Ethernet

 MAN: mạng MAN (Metropolitan Area Network) là mạng đô thị, các thành phố lớn thường

 tổ chức hệ thống mạng đường trục tốc độ cao để phục vụ cho các đơn vị trong thành phố

 đó  

 SAN: Mạng SAN (Storage Area Network) là mạng lưu trữ, nhằm thực hiện chức năng lưu

 trữ cho lượng dữ liệu lớn trong đơn vị 

INTERNET: Mạng Internet là mạng của các mạng, là hệ thống mạng toàn cầu

 Khả năng mở rộng  

 Sự tin cậy

2 Mô hình OSI và TCP/IP

Mô hình tham chiếu OSI và TCP/IP là hai mô hình mạng cơ bản trong mạng máy tính

2.1.Mô hình tham chiếu OSI

Mô hình tham chiếu OSI gồm 7 tầng (layer)

Tầng 1 - Physical: Tầng vật lý liên quan các vấn đề về điện tử, cơ khí; xử lý dữ

liệu dạng

bit; thiết bị mạng hoạt động ở tầng này là Hub

Tầng 2 – Data link: Tầng liên kết dữ liệu liên quan đến việc định dạng dữ liệu

theo các chuẩn, điều khiển cách thức truy xuất đến môi trường vật lý; xử lý dữ liệu dạng khung (frame);

liên quan đến địa chỉ vật lý (phổ biến là địa chỉ MAC); thiết bị mạng hoạt động ở tầng này là Switch

Tầng 3 - Network: Tầng mạng thực hiện chức năng định tuyến cho các gói tin;

xử lý dữ liệu

dạng gói (packet); liên quan đến địa chỉ luận lý (phổ biến là địa chỉ IP,…); thiết bị hoạtđộng ở tầng này là Router

Tầng 4 - Transport: Tầng vận chuyển thực hiện chức năng đảm bảo việc vận

chuyển dữ liệu từ nguồn đến đích thông qua hệ thống mạng Thực hiện việc chia nhỏ dữ liệu phù hợp với kích

thước tối đa của kênh truyền ở bên gửi và tái lập ở bên nhận

Tầng 5 - Session: Tầng phiên thực hiện việc thiết lập, quản lý và kết thúc các

phiên làm việc của các chương trình ứng dụng

Tầng 6 - Presentation: Tầng trình bày thực hiện việc đảm bảo dữ liệu đọc

2.2.Mô hình TCP/IP

Mô hình TCP/IP gồm có 4 tầng Là mô hình được sử dụng phổ biến Trong đó, hai giao thức

quan trọng nhất được nhắc tới là TCP và IP

Mối liên quan giữa 2 mô hình:

 Tầng 1 - Network access (link): đặc điểm của tầng này bao gồm đặc điểm của 2  Tầng 1 - Network access (link): đặc điểm của tầng này bao gồm đặc điểm của

2 tầng thấp nhất của mô hình OSI là tầng vật lý và tầng liên kết dữ liệu Tầng này mô tả về các đặc điểm vật lý của các kết nối, điều khiển truy cập và định dạng dữ liệu để truyền tải.

 Tầng 2 - Internet: cung cấp tính năng định tuyến cho dữ liệu từ nguồn đến

đích trong các gói tin và thông tin về địa chỉ, di chuyển dữ liệu giữa tầng Link và tầng transport

 Tầng 3 - Transport: là tầng quan trọng của kiến trúc TCP/IP Tầng này cung

cấp các dịch vụ truyền thông trực tiếp đến quá trình xử lý của ứng dụng đang chạy trên mạng.

 Tầng 4 – Application: cung cấp các ứng dụng cho việc truyền tập tin, xử lý sự

Khi dữ liệu đến tầng “transport”, tại đây diễn ra quá trình chia nhỏ gói tin nếu kích thước dữ liệu lớn hơn so với kích thước truyền tối đa cho phép Dữ liệu đến đến tầng “network”, mỗi gói tin sẽ gắng thêm thông tin tương ứng ở tầng này gọi là “IP header”, trong đó có chứa thông tin quan trọng là địa chỉ IP nguồn và IP đích được sử dụng trong quá trình định tuyến Dữ liệu đến tầng “Data-Link” sẽ gắng thêm thông tin mô tả tầng này gọi là “Frame header”, trong đó có chứa thông tin về địa chỉ MAC nguồn và MAC đích Trường hợp địa chỉ MAC đích không biết, máy tính sẽ dùng giaothức ARP để tìm Sau đó dữ liệu chuyển xuống tầng “Physical”, chuyển thành các tín hiệu nhị phân để truyền đi

3.2.Quá trình mở gói dữ liệu

Quá trình mở gói dữ liệu diễn ra bên máy nhận Nguyên tắc chung là các “header” sẽ được mở ở các tầng tương ứng Khi máy đích nhận được một dãy các bit, dữ liệu được xử lý bởi quá

trình mở gói như sau:

(1) Tầng link kiểm tra trailer (FCS) để xem dữ liệu có bị lỗi hay không Frame có thể bị loại

bỏ hoặc yêu cầu để được truyền lại

(2) Nếu dữ liệu không bị lỗi, tầng link đọc và thông dịch thông tin điều khiển trong tầng 2

(3) Tầng link gỡ bỏ “header” và “trailer”, sau đó gửi phần dữ liệu còn lại lên tầng Internet

3.3.Mối liên quan giữa tầng ứng dụng và tầng vận chuyển

 Mối liên quan giữa tầng ứng dụng và tầng vận chuyển thể hiện thông qua các cổng ở các

 Mối liên quan giữa tầng ứng dụng và tầng vận chuyển thể hiện thông qua các cổng ở các ứng dụng và giao thức truyền ở tầng vận chuyển

Tầng Transport:

- Chức năng: đảm bảo việc vận chuyển dữ liệu từ nguồn đến đích thông qua hệ thống mạng

- Đơn vị dữ liệu: segment

- 2 cơ chế truyền: tin cậy (reliable) và tốt nhất có thể (best effort)

- Hướng kết nối (connection-oriented): là kiểu truyền theo cách thiết lập kênh truyền trước khi gửi dữ liệu đi Thiết lập bằng cơ chế 3 bước bắt tay (three-way handshake).

Quá trình đóng gói dữ liệu diễn ra bên máy gửi và quá trình mở gói diễn ra bên máy nhận

Trong quá trình đóng gói, dữ liệu từ tầng ứng dụng được chuyển xuống các tầng thấp hơn và thông tin ở mỗi tầng đó được thêm vào Quá trình mở gói ngược lại với quá trình đóng góp

Đơn vị dữ liệu ở tầng ứng dụng gọi là “data”, ở tầng vận chuyển gọi là “segment”, ở tầng

mạng gọi là “packet” và ở tầng liên kết gọi là “frame”.

Chương 2: TÌM HIỂU PSTN(Switched Telephone Network)

Trong thời đại hiện đại với sự phát triển không ngừng của công nghệ, các hệ thốngmạng ngày càng đa dạng và phổ biến Trong lĩnh vực này, PSTN (Public SwitchedTelephone Network) là thuật ngữ mà chúng ta thường nghe đến Vậy PSTN là gì? Làmthế nào để nó hoạt động? Và ứng dụng của công nghệ này trong cuộc sống hàng ngàynhư thế nào?

1.PSTN là gì?

Định nghĩa PSTN :

PSTN, viết tắt của Public Switched Telephone Network, có nghĩa là Mạng Điệnthoại Công cộng Chuyển mạch Đây là một hệ thống mạng truyền thông được xâydựng trên cơ sở hạ tầng đường dây điện thoại, trung tâm chuyển mạch điện tử (DigitalSwitching System) và các trạm cục bộ (Local Exchange) kết nối với nhau thông quacác đường truyền vật lý như đường dây đồng trục, cáp quang hoặc các hệ thống cápđồng dẫn khác.

Khi có một cuộc gọi, tín hiệu âm thanh được chuyển đổi thành tín hiệu điện vàgửi đến trung tâm điều khiển của PSTN Tại đó, tín hiệu này được chuyển tiếp đến địachỉ đích thông qua hệ thống bộ định tuyến và trạm chuyển mạch.

Các cuộc gọi PSTN có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các dịch vụ cơbản như điện thoại bàn hoặc điện thoại di động, hoặc thông qua các dịch vụ phức tạphơn như hệ thống tổng đài và các thiết bị kết nối mạng.

PSTN đã tồn tại từ những năm 1800 và trở thành một hệ thống mạng truyềnthông quan trọng trong nhiều thập kỷ Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ, cácgiải pháp truyền thông mới như VoIP (Voice over Internet Protocol) đang trở thành sựlựa chọn phổ biến hơn.

 Các điểm kết nối (switches): Đây là các điểm kết nối khác nhau trên mạngPSTN, bao gồm trạm điện thoại, điện thoại cá nhân, các bộ chuyển đổi và cácthiết bị kết nối khác.

 Trung tâm dữ liệu: Là nơi lưu trữ dữ liệu của mạng PSTN, bao gồm thông tinvề cuộc gọi và các dịch vụ khác.

 Các trung tâm dịch vụ: Đây là các trung tâm cung cấp các dịch vụ cao cấp trênmạng PSTN, bao gồm dịch vụ chuyển tiếp cuộc gọi, bảo mật cuộc gọi và dịchvụ quản lý tài khoản.

Tất cả các thành phần trên được kết nối với nhau để tạo thành một mạng lưới phức tạp,đảm bảo cuộc gọi được kết nối nhanh chóng và tin cậy.

2 PSTN hoạt động như thế nào?

Mạng PSTN hoạt động bằng cách sử dụng công nghệ truyền dẫn âm thanh quađường dây điện thoại và các thiết bị điện thoại truyền thống để kết nối các điểm cuốicủa cuộc gọi Các tín hiệu điều khiển và quản lý cũng được sử dụng để điều chỉnh kếtnối và xác định địa chỉ của người nhận.

Quy trình hoạt động của PSTN bao gồm các bước sau:

 Người gửi cuộc gọi sử dụng điện thoại để gọi đến một số điện thoại khác bằngcách quay (nhấn) số trên điện thoại.

 Tín hiệu âm thanh được chuyển đổi thành dạng mã và gửi từ điện thoại gửi đếntrạm điện thoại gần nhất Sau đó, tín hiệu được chuyển tiếp đến các trạm điệnthoại tiếp theo cho đến khi đến trạm điện thoại của người nhận cuộc gọi

 Trong quá trình chuyển tín hiệu, một tín hiệu điều khiển được thêm vào để xácđịnh địa chỉ của người nhận.

 Sau khi xác định địa chỉ của người nhận, các trạm điện thoại tạo kết nối giữahai điểm cuối để cuộc gọi được thiết lập.

 Khi đến điểm cuối, tín hiệu được giải mã và chuyển đổi trở lại dưới dạng âmthanh Người nghe cuộc gọi có thể nghe được giọng nói của người gọi.

Mạng PSTN được thiết kế để cung cấp các dịch vụ cơ bản như cuộc gọi điện thoại vàmáy Fax Ngoài ra, PSTN cũng hỗ trợ các tính năng phức tạp hơn như hệ thống tổngđài, cho phép các doanh nghiệp tạo ra một mạng lưới điện thoại nội bộ có khả năng kếtnối giữa các văn phòng, nhân viên và khách hàng Hệ thống tổng đài này cho phépchuyển tiếp cuộc gọi, đưa cuộc gọi vào danh sách chờ, quản lý đường dây bận và lưutrữ tin nhắn thoại.

3 Ưu điểm và hạn chế của mạng PSTN

 Chi phí sử dụng thấp: Mạng PSTN có chi phí sử dụng thấp hơn so với mạng diđộng hoặc VoIP.

 Chất lượng âm thanh tốt: PSTN cung cấp chất lượng âm thanh tốt hơn so vớicác công nghệ khác, đảm bảo trải nghiệm cuộc gọi tốt nhất cho người dùng.Hạn chế:

 Giới hạn chức năng: Mạng PSTN chỉ hỗ trợ các cuộc gọi thoại cơ bản và khôngcó tính năng mở rộng như VoIP hoặc di động, giới hạn khả năng sử dụng vàtương tác với các dịch vụ khác.

 Không linh hoạt: Mạng PSTN yêu cầu sử dụng các thiết bị điện thoại truyềnthống và không linh hoạt trong việc kết nối với các hệ thống khác, đặc biệt làthiết bị di động, hạn chế tính linh hoạt và di động của người dùng.

 Thời gian triển khai: Việc triển khai mạng PSTN đòi hỏi thời gian và chi phílớn do cần xây dựng cơ sở hạ tầng phức tạp, làm tăng độ phức tạp và thời giantriển khai dự án.

 Không thân thiện với môi trường: Mạng PSTN sử dụng nhiều thiết bị vật lý nhưdây điện thoại và trung tâm chuyển mạch, gây ra lượng khí thải và rác thải lớn,không thân thiện với môi trường, không đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trườnghiện nay.

 Dịch vụ Fax: PSTN hỗ trợ truyền dữ liệu Fax, cho phép người dùng gửi và nhậntài liệu văn bản, hình ảnh, tài liệu dự án và thông tin khác từ xa.

 Dịch vụ truyền hình cáp: PSTN được sử dụng để truyền tải các kênh truyềnhình cáp, cho phép người dùng xem các chương trình truyền hình yêu thích từxa.

 Tích hợp hệ thống PBX: PSTN có thể tích hợp với hệ thống PBX (tổng đài nộibộ) để tạo ra hệ thống điện thoại nội bộ hoặc điện thoại công cộng trong các tòanhà văn phòng hoặc khu dân cư.

 Hệ thống báo động: PSTN được sử dụng để kết nối hệ thống báo động, chophép báo động được kích hoạt và gửi tín hiệu đến trung tâm bảo vệ, đảm bảo antoàn cho người dùng và tài sản.

 Tổng đài hỗ trợ khách hàng: PSTN được sử dụng trong tổng đài hỗ trợ kháchhàng, cho phép khách hàng liên hệ với nhân viên hỗ trợ để giải đáp thắc mắchoặc yêu cầu hỗ trợ.

Mỗi ứng dụng trên đều tận dụng sự ổn định và tin cậy của PSTN để cung cấp các dịchvụ truyền thông đáng tin cậy cho người dùng.

4 So sánh PSTN và VoIP

VoIP là gì?

VoIP, viết tắt của “Voice over Internet Protocol”, là một công nghệ cho phéptruyền dữ liệu âm thanh qua mạng Internet Được phát triển từ những năm đầu của thếkỷ 21, công nghệ này đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực truyền thông và viễnthông VoIP cho phép người dùng thực hiện cuộc gọi điện thoại và truyền giọng nóithông qua Internet thay vì sử dụng mạng điện thoại cố định truyền thống như PSTN.Các ứng dụng phổ biến của VoIP bao gồm Skype, WhatsApp, Viber và Zoom, mangđến cho người dùng khả năng giao tiếp âm thanh từ xa thông qua mạng Internet.

Sư khác biệt giữa PSTN và VoIP

PSTN và VoIP là hai công nghệ truyền âm thanh khác nhau PSTN là mạngđiện thoại cố định công cộng, trong khi VoIP (Voice over Internet Protocol) là côngnghệ truyền thông thoại qua mạng internet Dưới đây là một số điểm khác nhau giữaPSTN và VoIP:

 Cấu trúc mạng: PSTN dựa trên hạ tầng mạng vật lý của các đường dây điệnthoại cố định, trong khi VoIP sử dụng mạng internet để truyền thông.

 Chi phí: PSTN tính phí gọi điện thoại dựa trên khoảng cách, thời gian và cácphí phụ thuộc vào từng nhà mạng VoIP cung cấp các gói dịch vụ giá rẻ, khôngphụ thuộc vào khoảng cách và không đòi hỏi đầu tư nhiều vào hạ tầng mạng vậtlý.

 Chất lượng âm thanh: PSTN cung cấp chất lượng âm thanh ổn định do sử dụngđường dây điện thoại đặc biệt VoIP có thể bị ảnh hưởng bởi tốc độ internet vàchất lượng mạng, ảnh hưởng đến chất lượng âm thanh.

 Khả năng mở rộng: PSTN có khả năng mở rộng tốt vì hầu hết các công ty điệnthoại đã có hạ tầng cho PSTN Trong khi đó, VoIP cần mạng internet tốt đểhoạt động hiệu quả.

 Tính năng: VoIP cung cấp các tính năng đa phương tiện như cuộc gọi video,gửi tin nhắn thoại và chia sẻ màn hình PSTN chỉ hỗ trợ các tính năng cơ bảnnhư gọi điện thoại và nhận tin nhắn thoại.

Chương 3: Kết luận

PSTN (Public Switched Telephone Network) là một hệ thống mạng truyềnthông cơ bản và quan trọng trong thế giới hiện đại, được xây dựng trên cơ sở hạ tầngcủa đường dây điện thoại và các trung tâm chuyển mạch điện tử Nó cho phép truyềntín hiệu âm thanh qua đường dây điện thoại để kết nối các điểm cuối của cuộc gọi.

Cấu trúc của mạng PSTN bao gồm các thành phần như trung tâm điều khiển,trung tâm chuyển mạch, đường dây điện thoại, các điểm kết nối, trung tâm dữ liệu vàcác trung tâm dịch vụ Tất cả các thành phần này kết hợp với nhau để tạo ra một mạnglưới phức tạp, đảm bảo tính tin cậy và khả năng kết nối của hệ thống.

PSTN hoạt động bằng cách chuyển đổi tín hiệu âm thanh thành tín hiệu điện vàtruyền đi qua đường dây điện thoại để đến đích Quy trình này bao gồm các bước nhưchuyển đổi tín hiệu, xác định địa chỉ người nhận, tạo kết nối và giải mã tín hiệu đểngười nghe có thể nghe được giọng nói của người gọi.

Mặc dù PSTN có những ưu điểm như ổn định, bảo mật, tính sẵn có và chi phísử dụng thấp, nhưng cũng tồn tại những hạn chế như giới hạn chức năng, không linhhoạt, thời gian triển khai lớn và không thân thiện với môi trường.

Tuy nhiên, PSTN vẫn có nhiều ứng dụng phổ biến trong cuộc sống hàng ngày,bao gồm cuộc gọi điện thoại, dịch vụ Fax, truyền hình cáp, tích hợp hệ thống PBX, hệthống báo động và tổng đài hỗ trợ khách hàng Các ứng dụng này tận dụng tính ổnđịnh và tin cậy của PSTN để cung cấp các dịch vụ truyền thông đáng tin cậy cho ngườidùng.