CÔNG NGHỆ NỀN TẢNG CỦA ADSL

Preamble SFD SA FCSInfomationTYPEDA Preamble 1010 .10.10.11 min: 64 Byte, max: 1518 byte Included in FCS 9,6 s byte 7 1 6 6 2 >46 4 Cấu trúc gói số liệu Ethernet 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. 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: Preamble SFD SA FCSInfomationLENDA Preamble 1010 .1010 11 min: 64 Byte, max: 1518 byte Included in FCS 9,6 s byte 7 1 6 6 2 >46 4 Cấu trúc gói số liệu IEEE 802.3 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 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 TxM Assemble Frame Deferring On? Stat TxM Collision ? TxM done? TxM OK Send JAM Iner, attempts Too manyAttempts ? Calo,Backoff Wait Backoff NO YES NO NO YES YES Collision Error Transmitt procedure 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 RxM Start receiving ReceiveDone ? Frame too smal ? Address OK ? FCS OK ? Extra bit ? LEN OK ? CRC Error Align ErrorDiasembleFrame RxM done OK LEN Error NO YES NO YES YES NO NO YES NO YES NO Receive procedure 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 ES ES ES Max .185mMax. 500m 0.5mMax .2.5m Max.50m ES 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 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 Hub Hub ES ES ESES Max.4 Hub 100m 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 D B and C Application Presentation Session Transport Netword Data Link Physical Application Presentation Session Transport Netword Data Link Physical 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. Xung đột JAM JAM JAM JAM JAMJAM JAM A B DC hình 1.7 Xung đột giữa máy trạm 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 [...]... chia sẻ một kết nối điểm-điểm để truyền một gói dữ liệu từ nơi gửi đến nơi nhận thông qua mạng 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... lượng dịch vụ theo yêu cầu của người sử dụng (Quality of Service) - Frame relay, SMDS-Swithed Multimegabit Data Service, X.25 là các ví dụ của công nghệ chuyển mạch gói 1.2.2.4 Mạng X.25 Hình 1.11 : X.25 trên phương tiện truyền dẫn không ổn định X.25 ra đời vào những năm 1970 Mục đích ban đầu của nó là kết nối các máy chủ lớn (mainframe) với các máy trạm terminal) ở xa Ưu điểm của X.25 so với các giải... dây hoặc 4 dây Loại 2 dây được dùng trong 1000BASE-X Với sự phát triển của loại sợi cáp quang học laze sóng ngắn báo hiệu (1000BASE-SX) Những sợi cáp quang học laze sóng dài phát báo hiệu (1000BASE-LX), và phát triển thêm loại cáp xoắn (1000BASE-CX) Loại 4 dây sử dụng các cặp cáp xoắn (1000BASE-T) 1.1.2 Công nghệ mạng Token Ring Công nghệ mạng Token Ring dựa trên tổ chức kết nối theo dạng đường tròn,... thực hiện cài đặt và truy nhập cấu hình thiết bị cuối kết nối vào mạng A nhận số liệu do mình phát A phát, C chép số liệu Hình 1.9: quá trình hoạt động của Token Ring Vì địa chỉ đích không trùng với địa chỉ nguồn của mình nên D nhắc lại gói số liệu của A và phát tiếp tục trên mạng Tương tự như D, B nhắc lại gói số liệu với địa chỉ đích là C và địa chỉ nguồn là A Sau khi nhận lại gói số liệu mình phát,... được gọi là kênh thuê riêng (leased line ) bởi vì nó thiết lập một đường kết nối cố định cho khách hàng tới các mạng ở xa thông qua các phương tiện của nhà cung cấp dịch vụ Các công ty cung cấp dịch vụ dự trữ sẵn các đường kết nối sử dụng cho mục đích riêng của khách hàng Những đường kết nối này phù hợp với hai phương thức truyền dữ liệu: - Truyền bó dữ liệu- Datagram transmissions: Truyền dữ liệu là... các chuyển mạch vật lý để thiết lập, bảo trì và kết thúc một phiên làm việc thông qua mạng của nhà cung cấp dịch vụ của một kết nối WAN Chuyển mạch phù hợp với hai phương thức truyền dữ liệu: Truyền bó dữ liệuDatagram transmissions và truyền dòng dữ liệu-Data-stream transmission Được sử dụng rộng rãi trong các công ty điện thoại, chuyển mạch hoạt động gần giống một cuộc gọi điện thoại thông thường 1.2.2.2... 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 chạm có được giảm bớt bởi một hệ số của 10 ( từ 2500 m đến 250 m) Với mạng hình sao thì độ dài 250... là 4 Mbit/s và 16 Mbit/s Token Ring được phát minh từ phòng thí nghiệm của công ty IBM ở Thuỵ Sỹ và được quy chuẩn với tên là IEEE 802.5 1.1.2.1 Cấu trúc gói số liệu Cấu trúc gói số liệu Token Ring đuợc mô tả chi tiết trong hình dưới Sau dây là mô tả ý nghĩa các trường: - SD(Start Delimiter): “SD = J K 0 J K 0 0 0”- Giới hạn đầu của gói số liệu, bao gồm các mẫu ký tự (symbols) J và K Việc mã hoá J và... nối vào mạng Card mạng được coi là thiết bị hoạt động ở lớp 2 của mô hình OSI Mỗi card mạng có chứa một địa chỉ duy nhất là địa chỉ MAC (Media Access Control) Card mạng điều khiển việc kết nối của máy tính vào các phương tiện truyền dẫn trên mạng Hình 1.14: Card mạng - NIC 1.3.2 Repeater:Bộ lặp Repeater là một thiết bị hoạt động ở mức 1 của mô hình OSI khuyếch đại và định thời lại tín hiệu Thiết bị... Repeater khuyếch đại và gửi mọi tín hiệu mà nó nhận được từ một port ra tất cả các port còn lại Mục đích của repeater là phục hồi lại các tín hiệu trên đường truyền mà không sửa đổi gì 1.3.3 Hub Hình 1.15: HUB Là một trong những yếu tố quan trọng nhất của mạng LAN, đây là điểm kết nối dây trung tâm của mạng, tất cả các trạm trên mạng LAN được kết nối thông qua hub Một hub thông thường có nhiều cổng nối . 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. FCS 9,6 s byte 7 1 6 6 2 >46 4 Cấu trúc gói số liệu Ethernet CÔNG NGHỆ NỀN TẢNG CỦA ADSL Chúng ta có thể nghĩ đến Internet như là những mạng xương sống