Công nghệ ADSL

Tình hình phát triển ADSL tại Việt Nam, trong chương này trình bày sự phát triển của ADSL cũng như những khó khăn mà các nhà cung cấp dịch vụ ADSL gặp tại nước ta

T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL 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 những 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. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn! T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL 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 phần 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 Ethernet được các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ở châu Âu và Mỹ quy chuẩn với tên là IEEE 802.3. T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL 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 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 Preamble SFD SA FCSInfomationTYPEDA Preamble 1010 .10.10.11 min: 64 Byte, max: 1518 byte Included in FCS 9,6 µs byte 7 1 6 6 2 >46 4 Cấu trúc gói số liệu Ethernet Preamble SFD SA FCSInfomationLENDA Preamble 1010 .1010 11 min: 64 Byte, max: 1518 byte Included in FCS 9,6 µs byte 7 1 6 6 2 >46 4 Cấu trúc gói số liệu IEEE 802.3 T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL khởi 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 giới 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 TxM Assemble Frame Deferring On? Stat TxM Collision ? TxM don e? TxM OK Send JAM Iner, attempts Too many Attempts ? Calo,Backoff Wait Backoff NO YES NO NO YES YES Collision Error Transmitt procedure T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL RxM Start receiving Receiv e Done ? Frame too smal ? Address OK ? FCS OK ? Extra bit ? LEN OK ? CRC Error Align Error Diasemble Frame RxM done OK LEN Error NO YES NO YES YES NO NO YES NO YES NO Receive procedure T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL 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 nhập cho các trạm khác trong mạng biết. Nếu số lần xung đột truy nhập vượt quá giới hạn cho phép là 16 (nhờ bộ T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL 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 điều 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 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 ES ES ES Max .185mMax. 500m 0.5mMax .2.5m Max.50m ES T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL 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. 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 Hub Hub ES ES ESES Max.4 Hub 100m T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL 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 đoạn, thiết bị kết cuối (terminator) hấp thụ để ngăn chặn sự phản hồi ngược lại trên đoạn mạng. A B C D Hình 1.6: Hoạt động của Ethernet /802.3 Khi một máy trạm muốn truyền tín hiệu , máy trạm sẽ kiểm tra trên mạng để xác định xem có máy trạm khác hiện đang truyền thông. Nếu mạng không bị bận, máy trạm sẽ thực hiện việc truyền. Trong lúc đang gởi tín hiệu máy trạm sẽ kiểm tra mạng để đảm bảo không có máy trạm khác đang truyền vào thời điểm đó. Có khả năng hai máy trạm cùng xác định mạng không bị bận và sẽ truyền vào thời điểm xấp xỉ nhau. Nếu điều này sảy ra thì sẽ gây ra xung đột như minh hoạ ở của hình 1.7. D B and C Application Presentation Session Transport Netword Data Link Physical Application Presentation Session Transport Netword Data Link Physical T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL Khi tất cả node đang truyền mà phát hiện ra xung đột, node truyền đi một tín hiệu nhồi (jam signal) nhấn mạnh thêm xung đột đủ lâu dài để tất cả node khác nhận ra. Tất cả node khác đang truyền sẽ ngừng việc gửi frame trong thời gian được chọn ngẫu nhiên trước khi cố gắng gửi lại. Nếu lần gởi lại cũng dẫn đến kết quả xung đột, node đó sẽ gửi lại và số lần gửi lại là 15 lần trước khi bỏ hẳn việc gửi. Các đồng hồ chỉ định thời quay lui tại các máy khác nhau là khác nhau. Nếu hai bộ định thời đủ khác nhau, một máy trạm sẽ thực hiện lần gởi kế thành công. 1.1.1.5. Fast Ethernet Để truyền các loại dữ liệu lớn hay phức tạp chúng ta sử dụng giao thức Fast Ethernet (100 Mbps). Trong tầng MAC, Fast Ethernet sử dụng cùng nguyên lý như Ethernet truyền thống (CSMA/CD) chỉ có điều tốc độ đường truyền đã được tăng lên từ 10 Mbps đến 100 Mbps. Để cho CSMA/CD làm việc, chúng ta có hai sự lựa chọn: làm tăng độ dài cực tiểu khung kết cấu hoặc giảm sự va chạm miền (tốc độ của ánh sáng không thể thay đổi được). Việc tăng thêm độ dài cực tiểu của khung kết cấu kéo theo sự bổ sung ở phía trên. Nếu dữ liệu được gửi đi không đủ dài, thì chúng ta cần phải tăng thêm bytes. Fast Ethernet có các tùy chọn khác: miền va Xung đột JAM JAM JAM JAM JAMJAM JAM A B DC hình 1.7 Xung đột giữa máy trạm [...]... trường mạng phổ biến nhất trên thế giới là đường dây cáp điện thoại thông thường 2.2 Tổng quan về công nghệ xDSL 2.2.1 Đặc điểm của công nghệ xDSL T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL - Tốc độ truyền dữ liệu thay đổi tuỳ theo từng phiên bản của công nghệ xDSL và độ dài của mạch vòng thuê bao • Đối với ADSL, chuẩn ADSL của ITU-T xác định tốc độ hướng truyền xuống là 6.1 Mbit/s và 640 Kbit/s hướng lên • Trong thực... của công nghệ xDSL T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL - 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. .. Nam, con số thuê bao ADSL sẽ lên tới hàng nghìn Tại Việt Nam, những vấn đề về chất lượng cáp, chất lượng đầu nối trong mạng truy nhập cũng như một số thiết bị tập trung thuê bao gồm nhiều chủng loại khác 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 T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL 2.3 Kỹ thuật ADSL 2.3.1 ADSL là gì ? ADSL (Asymmetric Digital... Downstream T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL POTS UPSTREAM 0-25 khz DOWSTREAM 25- 200 khz 250- 1000 khz hình 2.1 dải phổ tần của 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... 0,4 (m) Bảng 2.2 khoảng cách tối đa cho phép của ADSL 2.3.2 Ứng dụng của ADSL truyền 5500 4600 3700 2700 T×m hiÓu c«ng nghÖ 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’ Thực chất của ứng dụng ADSL không phải ở việc truyền dữ liệu đi/đến tổng... kết nối Internet trong mạng nội bộ 2.3.5 Các thành phần của ADSL Trong phần này chúng ta sẽ lần lượt mô tả chức năng của từng thành phần của ADSL, bắt đầu từ Modem ADSL tới Nhà cung cấp dịch vụ Internet Chúng ta cũng xem xét ở phía ISP để lọc ra những thành phần cơ bản mà họ sử dụng để cung cấp dich vụ ADSL 2.3.5.1 Modem ADSL là gì ? Modem ADSL kết nối vào đường dây điện thoại (còn gọi là local loop)... chúng ta cho rằng ADSL được sử dụng để truyền dữ liệu bằng các giao thức Internet, nhưng trên thực tế việc thực hiện điều đó như thế nào lại không phải là đặc trưng kỹ thuật của ADSL Hiện nay, phần lớn người ta ứng dụng ADSL cho truy nhập Internet tốc độ cao và sử dụng các dịch vụ trên Internet một cách nhanh hơn 2.3.3 Cơ chế hoạt động và dải tần của ADSL 2.3.3.1 Cơ chế hoạt động: ADSL tìm cách khai... 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 2 Mbit/s trên một kênh từ tổng đài đến thuê bao và 16 Kbit/s trên một kênh hai hướng Modem ADSL tương thích với truyền... của nhà cung cấp dịch vụ Các kỹ thuật ghép kênh được sử dụng để cho phép 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 - Người sử dụng được cung cấp dải... những hệ thống tập trung thuê bao công nghệ cũ đã triển khai - Triển vọng doanh thu tương đối tốt đối với các nhà khai thác chủ đạo, có cơ sở hạ tầng viễn thông rộng khắp, nhưng sẽ rất khó khăn cho các nhà khai thác cạnh tranh Điều này đã được kiểm nghiệm trên thị trường viễn thông Mỹ Trong những năm qua nhiều nhà khai thác nhỏ đã liên tục bị thua lỗ và phải đóng cửa Công nghệ xDSL hướng tới thị trường