Nghiên cứu và thiết kế mạng thông tin vệ tinh ứng dụng công nghê ghép kênh Frame Relay sử dụng thiết bị Memotec

Tài liệu tham khảo chuyên ngành viễn thông Nghiên cứu và thiết kế mạng thông tin vệ tinh ứng dụng công nghê ghép kênh Frame Relay sử dụng thiết bị Memotec

Khoa: §iÖn tö – ViÔn th«ng ViÔn th«ng

.

.

.

Ngày giao nhiệm vụ:

Ngày hoàn thành nhiệm vụ: .Ngày tháng năm 2005

Chủ nhiệm khoa

(Ký, ghi rõ họ tên) Cán bộ hớng dẫn thiết kế(Ký, ghi rõ họ tên)

Kết quả điểm, đánh giá:Quá trình:

Điểm duyệt:Bảo vệ:Tổng hợp:

lời nói đầu i

2.1 Chức năng, nhiệm vụ của tổ chức ICAO 2

2.2 Các hoạt động chính của ICAO có liên quan đến công tác quản lý bay 2

3 Công tác quản lý bay 2

3.1 Quản lý vùng trời 2

3.2 Quản lý luồng không lu 3

3.3 Các dịch vụ không lu 3

4 Hệ thống thông tin, dẫn đờng, giám sát 3

4.1 Hệ thống thông tin(C – Viễn thông Communication) 3

4.3 Hệ thống giám sát(S – Viễn thông Surveilance) 9

4.3.1 Khái niệm về giám sát 9

4.3.2 Các phơng pháp giám sát hàng không 9

5 Ngành hàng không dân dụng Việt Nam 10

chơng II giới thiệu thông tin vệ tinh 14

2.1.2 Phơng thức hoạt động của mô hình OSI 25

2.1.3 Mục đích và lợi ích của mô hình OSI 25

2.2 Công nghệ chuyển mạch gói 26

3 TCP/IP 26

3.1 Một số khái niệm về TCP/IP 26

3.2 Cấu trúc phân lớp của TCP/IP 27

6.3.1 Kênh ảo khả chuyển(SVC) 40

6.3.2 Kênh ảo cố định(PVC) 40

6.4 Định nghĩa kết nối liên kết dữ liệu(DLCI) 40

6.5 Kiểm tra lỗi trong Frame Relay 41

6.6 Giao diện quản lý cục bộ LMI 41

6.7 Cấu trúc khung Frame Relay 42

6.7.1 Cấu trúc khung Frame Relay tiêu chuẩn 42

6.7.2 Cấu trúc khung Frame Relay mở rộng LMI 44

6.8 Cơ chế điều khiển tắc nghẽn 45

6.9 ứng dụng của Frame Relay 45

6.9.1 Giải pháp FRAD đối với mạng IP 46

6.9.2 Giải pháp FRAD đối với thoại 47

phần II Hệ thống thông tin vệ tinh của VATM 48

chơng I Giới thiệu thiết bị 48

1 Vệ tinh thông tin THAICOM-1A 48

1.1 Băng C THAICOM-1A 48

1.2 Băng Ku THAICOM-1A 48

1.3 Các dịch vụ truy cập vệ tinh 49

2 Thiết bị ghép kênh Fastlane 49

3 Thiết bị điều chế UMOD 9100 49

3.1 Thông số kỹ thuật của thiết bị UMOD9100 49

3.2 Đặc điểm kỹ thuật bộ điều chế 50

3.3 Đặc điểm kỹ thuật bộ giải điều chế 50

3.4 Các hoạt động cơ bản của UMOD 51

3.4.1 Quá trình truyền dữ liệu 51

7 Phần mềm giám sát và thiết lập cấu hình 74

7.1 Phần mềm thiết lập cấu hình CXTool 74

7.2.3 Các đặc điểm của CXView 77

phần IV Thiết kế mạng thông tin vệ tinh 78

1 Yêu cầu thiết kế 78

1.1 Nhu cầu về thoại 79

1.2 Nhu cầu về số liệu 79

2 Một số nguyên tắc chung khi thiết lập kênh dữ liệu 79

2.1 Nguyên tắc kết nối tổng đài 79

2.2 Nguyên tắc thiết lập mạch trực thoại(hotline) 80

2.3 Nguyên tắc thiết lập đờng thoại cấp số tổng đài 81

2.4 Nguyên tắc đờng thoại điều khiển xa VHF 81

2.5 Nguyên tắc thiết lập đờng số liệu 82

3 Đánh giá nhu cầu sử dụng 82

3.1 Thống kê nhu cầu sử dụng 83

3.2 Đánh giá nhu cầu về thoại 83

3.3 Xác định nhu cầu về số liệu không đồng bộ 84

3.4 Xác định nhu cầu sử dụng số liệu đồng bộ 84

3.5 Đánh giá tổng hợp 84

4 Nguyên tắc tính toán đờng truyền vệ tinh sử dụng công nghệ Frame Relay 85

7 NhËn xÐt & kÕt luËn 92

phô lôc 93

h×nh vÏ 93

B¶ng vÏ 94

Quản lý bay nhằm mục đích điều phối hoạt động bay một cách an toàn và đạt hiệuquả kinh tế cao Công tác quản lý bay bao gồm:

 Các dịch vụ không lu ATS1. Quản lý vùng trời ASM2.

 Quản lý luồng không lu ATFM3.

Ngoài ra còn có các hoạt động bổ trợ cho công tác quản lý bay nh: Khí tợng MET4.

 Tìm kiếm cứu nạn SAR5. Không báo AIS6.

2 Tổ chức ICAO

Khi hoạt động bay mở rộng không chỉ trong phạm vi một quốc gia, việc quản lý baysẽ phức tạp hơn và do đó sẽ nảy sinh yêu cầu cần thống nhất và phải có một tiêu chuẩnchung cho việc quản lý bay trên toàn thế giới Tổ chức hàng không dân dụng quốc tếICAO7 ra đời nhằm thống nhất hoạt động bay và đa ra một tiêu chuẩn chung cho hàngkhông dân dụng trên toàn thế giới.

2.1 Chức năng, nhiệm vụ của tổ chức ICAO

ICAO ra đời nhằm mục đích đảm bảo an toàn, trật tự và thống nhất trong hoạt độnghàng không dân dụng, do đó các nhiệm vụ của tổ chức này bao gồm:

 Xây dựng chuẩn về các đờng bay, sân bay và các phơng tiện thông tin, giámsát, dẫn đờng.

 Đáp ứng các nhu cầu vận tải hàng không dân dụng một cách an toàn, điều hoàvà hiệu quả

 Tránh lãng phí do việc cạnh tranh không hợp lý.

 Quyền lợi của các nớc thành viên đợc tôn trọng và đảm bảo cho các nớc thànhviên đều có cơ hội khai thác các hãng hàng không quốc tế.

1 Air Traffic Services – Viễn thông Các dịch vụ không lu.

2 Air Space Management – Viễn thông Quản lý vùng trời.

3 Air Traffic Flow Management – Viễn thông Quản lý luồng không lu.

4 Meteo – Viễn thông Khí tợng.

5 Search And Rescue – Viễn thông Tìm kiếm cứu nạn.

6 Air Information Services – Viễn thông Không báo.

7 International Civil Aviation Organization – Viễn thông Tổ chức hàng không dân dụng quốc tế.

Ngoài các nhiệm vụ chính, uỷ ban không vận của ICAO còn chịu trách nhiệm về cácvấn đề nh không lu không báo, kỹ thuật thông tin, dẫn đờng, giám sát, khí tợng và côngtác tìm kiếm cứu nạn.

2.2 Các hoạt động chính của ICAO có liên quan đến công tác quản lý bay

Thông qua các tiêu chuẩn quốc tế và khuyến cáo thực hành, các tiêu chuẩn là cácđặc tính cần thiết cho an toàn và điều hoà hoạt động hàng không Các khuyến cáo thựchành, khuyến nghị đều nhằm mục đích nâng cao độ an toàn và điều hoà một cách hiệuquả các hoạt động hàng không.

 Phê chuẩn các phơng thức dịch vụ không vận, các phơng thức khai thác thựctế chi tiết.

 Xây dựng các phơng thức bổ sung để có thể đáp ứng nhu cầu của từng vùngđịa lý trên toàn cầu.

 Xây dựng khái niệm và phối hợp thực hiện hệ thống Thông tin-Dẫn Giám sát bằng vệ tinh trong tơng lai(dự án FANS1), quản lý không lu.

đờng-3 Công tác quản lý bay

Quản lý bay là một nhiệm vụ hết sức quan trọng và có tác động rất lớn đối vớingành hàng không dân dụng Mọi quốc gia đều phải thực hiện công tác quản lý baynhằm đảm bảo an toàn và an ninh hàng không Công tác quản lý bay bao gồm công tácquản lý vùng trời, quản lý luồng không lu và các dịch vụ không lu.

trên vùng trời(hành lang bay).

 Thúc đẩy và điều hoà hoạt động bay.

 Thông báo cho các cơ quan hữu quan về máy bay bị nạn cần tìm kiếm,cấp cứu và trợ giúp các cơ quan này theo yêu cầu.

1 Future Aviation Navigation System – Viễn thông Hệ thống dẫn đờng hàng không tơng lai.

4 Hệ thống thông tin, dẫn đờng, giám sát4.1 Hệ thống thông tin(C – Viễn thông Communication)

Thông tin trong hàng không (C) đợc hiểu một cách khái quát là tập hợp tin tức dớidạng tiếng nói, số liệu, hình ảnh… chứa đựng nội dung chỉ huy, thông báo, giao dịch, chứa đựng nội dung chỉ huy, thông báo, giao dịch,định vị

Thông tin trong hàng không dân dụng có 3 chức năng chính là: Phục vụ công tác không lu.

 Phục vụ quản lý hàng không.

 Dịch vụ thông tin kinh tế thơng mại hàng không.

Tuỳ theo mục đích phục vụ và đặc điểm kỹ thuật của từng loại hình thông tin ngời taphân chia hệ thống thông tin thành rất nhiều bộ phận:

 Thông tin hàng không cố định. Thông tin hàng không lu động. Hệ thống phụ trợ không vận. Hệ thống giám sát bay. Thông tin nội bộ hàng không. Thông tin thơng mại hàng không.

Hệ thống thông tin trong hàng không hoạt động trên cơ sở 3 tổ chức kỹ thuật cơ bản,đó là:

 Hệ thống thông tin cố định AFTN (Aeronautical Fixed TelecomunicationNetwork).

 Hệ thống thông tin trực thoại không lu ATS/DS (Air TrafficServices/Direct Speech).

 Hệ thống thông tin lu động.

Với đặc điểm của ngành hàng không, hệ thống thông tin phải đảm bảo các yêu cầuvề mạng lới thông tin liên lạc thoại, truyền số liệu nội bộ cho ngành hàng không Cácloại hình thông tin bao gồm:

 Hệ thống thông tin cố định Hệ thống này đảm bảo liên lạc thoại, thôngtin số liệu giữa các cơ quan kiểm soát không lu trong nớc và quốc tế,thông tin liên lạc giữa các đơn vị liên quan tới quá trình quản lý điềuhành bay, phục vụ cho thông tin nội bộ trong cơ quan quản lý không lu  Hệ thống thông tin di động Hệ thống này cho phép liên lạc thoại giữa

các cơ quan cung cấp dịch vụ không lu với nhau và các loại hình thôngtin không địa và ngợc lại theo phơng thức điểm nối điểm (point to point).

4.1.1 Hệ thống thông tin cố định AFTN

Đây là mạng thông tin liên lạc trao đổi các điện văn theo chuẩn ICAO tại các trungtâm kiểm soát bay Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng và trung tâm điều hành bay quốcgia (tại Gia Lâm - Hà Nội) Tại các trung tâm này đợc lắp đặt thiết bị chuyển tiếp điệnvăn tự động AMSC ( Automatic Massege Switching Current ) và các thiết bị đầu cuốiđể đảm bảo tự động chuyển tiếp điện văn phục vụ điều hành bay cùng hệ thống lu trữ,mô phỏng để kiểm tra, học tập nhằm nâng cao trình độ của kiểm soát viên không lu.

Hệ thống này đợc áp dụng công nghệ mới Sự giao tiếp giữa các trung tâm trên quacác đờng vệ tinh, Viba số riêng của ngành quản lý bay Để đảm bảo độ tin cậy, an toàntuyệt đối nối giữa các trung tâm với nhau còn đợc nối với mạng đờng truyền bu điệnquốc gia (vệ tinh, viba số và cáp quang ) để dự phòng khi đ ờng truyền chính bị trục

trặc kỹ thuật Trong suốt quá trình sử dụng hệ thống luôn phải đảm bảo độ an toànthông tin trên 99.9%.

Hình : Sơ đồ chức năng hệ thống thông tin cố định AFTN.

4.1.2 Hệ thống thông tin trực thoại không lu ATS/DS

Ngành quản lý bay Việt Nam đẫ thiết lập mạng thông tin để đảm bảo liên lạc giữacác cơ quan kiểm soát trong từng khu vực giữa đài chỉ huy tại sân TWR, cơ quan kiểmsoát tiếp cận APP và trung tâm kiểm soát bay hàng tuyến ACC cũng nh giữa ACC HàNội và ACC Hồ Chí Minh và các vùng kế cận nh: Nam Ninh, Quảng Châu, Hongkong,Kualalumpur, Philipines, Bangkok và trung tâm thông báo bay Vientiane (FIC - VTE).Đờng truyền từ ACC Hà Nội tới các ACC kế cận là đờng truyền vệ tinh do bu điệnquản lý (Intersat) Đờng truyền từ ACC Hà Nội tới Nam Ninh bằng HF.

Các phơng thức trực thoại phải đợc xây dựng để đảm bảo kết nối thông tin tức thờicho cuộc gọi khẩn cấp liên quan an toàn cho máy bay và đảm bảo ngắt kịp thời khi cầnthiết.

4.1.3 Hệ thống thông tin vô tuyến VHF

Hệ thống này điều hành chỉ huy máy bay từ lúc bắt đầu và đến lúc kết thúc hànhtrình bay Các đài thông tin vô tuyến trên mặt đất hoạt động với một mục đích nữa làcung cấp những thông tin về thời tiết, khí tợng, kế hoạch báo động và điều hành quátrình bay.

Hệ thống thông tin VHF còn cho phép liên lạc thoại số liệu giữa các cơ quan cungcấp dịch vụ không lu và máy bay Các hệ thống chuyển mạch thoại tự động AVSC(Automatic Voice Switching) ở trung tâm kiểm soát đờng dài, tiếp cận tại sân cho phép

AMSCACC - Hà NộI

AMSCACC - GIA LÂM

AMSCACC - HCM

AMSCACC - DAD

Ghi chú:

1 Biểu thị đ ờng truyền chính (vệ tinh và viba)2 Biểu thị đ ờng truyền chính (cáp quang)

thông tin liên lạc giữa kiểm soát viên không lu và phi công, giữa kiểm soát viên và cáccơ quan hiệp đồng điều hành và chỉ huy bay

Ngành quản lý bay, kiểm soát không lu đợc trang bị hệ thống liên lạc không địabằng hệ thống thông tin VHF Tại sân bay Tân Sơn Nhất, Vũng Chua (Quy Nhơn), SơnTrà, Tam Đảo (Vĩnh Phú) đợc lắp đặt hệ thống VHF đờng dài tầm phủ sóng trên400km và với độ cao 10km.

Các phơng tiện thông tin không địa đảm bảo thông tin hai chiều giữa đơn vị cungcấp dịch vụ không báo và máy bay trong vùng thông báo bay (FIR).

Các phơng tiện thông tin không địa đảm bảo thông tin hai chiều giữa đơn vị cungcấp dịch vụ kiểm soát không lu đờng dài và máy bay trong vùng kiểm soát.

Các phơng tiện thông tin không địa đảm bảo thông tin hai chiều trực tiếp, nhanh,liên tục giữa đơn vị cung cấp dịch vụ kiểm soát không lu tiếp cận, đài kiểm soát tại sân(TWR) và máy bay trong vùng hoặc trong phạm vi cách sân 45 km

* Hệ thống thông tin cố định và dịch vụ tại sân:

Hệ thống này cung cấp cho máy bay về các thông tin về thời tiết, trạng thái hoạtđộng của hệ thống an toàn hàng không.

Các kỹ thuật thông tin trực thoại trao đổi dữ liệu số đợc sử dụng trong thông tin đấtđối đất đảm bảo cho các mục đích dịch vụ không lu.

Trung tâm thông báo bay (FIC) phải có phơng tiện thông tin liên lạc với các đơn vịATS trong vùng trách nhiệm ACC, APP, TWR.

ACC có phơng tiện liên lạc với FIC, các đơn vị ATS trong vùng trách nhiệm APP,TWR, các cơ quan báo cáo ATS độc lập.

APP có phơng tiện liên lạc với FIC, ACC và TWR, các cơ quan báo cáo ATS độclập.

TWR có phơng tiện liên lạc với FIC, ACC và APP, các cơ quan báo cáo ATS độclập.

Các phơng tiện thông tin này trong mọi trờng hợp phải đảm bảo điện văn có khuôndạng phù hợp để lu giữ thờng xuyên và phân phát điện văn, đồng thời phải đảm bảothông tin trực thoại có tự động ghi âm với mục đích chuyển giao kiểm soát bằng Radahoặc ADS.

* Hệ thống thông tin dịch vụ tại sân:

Hệ thống này dùng để cung cấp kịp thời các thông tin mang tính cập nhật về điềukiện của các phi cảng, thời tiết tại sân và các tình trạng hoạt động của các ph ơng tiệndẫn đờng

* Hệ thống thông tin liên lạc phục vụ cho công tác tìm kiếm cứu nạn:

Hệ thống này đợc dùng cho liên lạc giữa các trung tâm quản lý bay và thông tinkhông địa tại những nơi liên lạc sóng VHF không với tới đợc Ngoài ra hệ thống nàycòn cung cấp dịch vụ cho các đội tìm kiếm mặt đất với máy bay gặp nạn.

4.2 Hệ thống dẫn đờng(N – Viễn thông Navigation)

Dẫn đờng là hớng dẫn và điều khiển cho các mục tiêu chuyển động theo đúng quỹđạo và đờng bay đã vạch ra.

Dẫn đờng có thể đợc thực hiện theo 2 phơng thức:

 Chủ động dẫn đờng: Là phơng thức dùng hệ thống dẫn đờng mặt đất đợc điềukhiển bởi ngời kiểm soát viên không lu.

 Tự dẫn: Là phơng thức dùng thiết bị thu định vị vệ tinh, dùng phơng thức nàycác mục tiêu bay có thể tự xác định vị trí cũng nh quỹ đạo bay của mình.Trong hàng không dân dụng nói chung thì toàn bộ lộ trình bay của máy bay từ lúccất cánh cho đến lúc hạ cánh hoàn toàn có thể coi là đợc biết trớc Trên lộ trình bay t-ơng ứng với cự ly nhất định ngời ta bố trí các thiết bị phụ trợ dẫn đờng là các đài NDB,VOR, DVOR, DME phát sóng VHF Mỗi một đài nh vậy phát ra một tần số riêng biệtvà kiểm soát viên không lu có nhiệm vụ phải liên tục thông báo cho phi công biết đợcvị trí của đài dẫn đờng kế tiếp mà máy bay sẽ phải đi qua Máy thu đặt trên may bay sẽcó nhiệm vụ tự động chuyển tần số thu cho đúng tần số phát của đài dẫn đờng và địnhhớng theo đài đó để tiếp tục lộ trình yêu cầu.

Trong công tác dẫn đờng ngời ta chia làm 2 cấp:

 Dẫn đờng đờng dài (dẫn đờng hàng tuyến) Hiện nay chúng ta đang sửdụng các đài dẫn đờng NDB hoặc VOR, DVOR, DME.

 Dẫn đờng tiếp cận và cất hạ cánh Hệ thống đợc lắp đặt tại các vị trí cốđịnh trong vùng tiếp cận và cất hạ cánh của máy bay mà ở đó cờng độbay nhiều hoặc tầm nhìn bị giới hạn, đòi hỏi phải lắp đặt các thiết bị dẫnđờng tầm gần Các thiết bị này nhằm giúp cho máy bay cất và hạ cánh antoàn Hệ thống này gồm các đài NDB, VOR/DME, hệ thống hạ cánhchính xác ILS và hệ thống đèn đờng băng.

ở các sân bay địa phơng toàn bộ trang thiết bị dẫn đờng đều là đài phụ trợ NDB.Mặc dù các trang thiết bị đều có khả năng đáp ứng về vấn đề khai thác song với mứctăng trởng của hoạt động bay sắp tới, để khai thác tối đa công suất các sân bay, ngànhhàng không dân dụng Việt Nam đã cung cấp thêm thiết bị hạ cánh chính xác ILS Đốivới dẫn đờng hàng tuyến thì đài dẫn đờng vô hớng NDB đang dần đợc thay thế bởi đàiVOR/DME.

Các thiết bị dẫn đờng sử dụng trong ngành hàng không gồm có: các đài phát mốc vôhớng(NDB), các đài dẫn đờng VOR/DME, ngoài ra còn có hệ thống trợ giúp hạ cánhILS, hệ thống định vị toàn cầu GPS1.

4.2.1 Đài dẫn đờng NDB

NDB là thiết bị phụ trợ dẫn đờng bằng sóng Radio mà trạm mặt đất phát ra mọi ớng Trên máy bay có thiết bị tự biến đổi tần số thu cho đúng tần số của đài, khi phicông nhận đợc tín hiệu của đài NDB bằng cách nghe tín hiệu nhận dạng của đài phát, 2lần trong một chu kỳ 1020 Hz Theo kim chỉ hớng của bộ định hớng trên máy bay phicông có thể lái theo kim định hớng tới đài NDB Khi máy bay bay qua đài thì kim chỉthị của bộ định hớng sẽ quay ngợc 1800 báo hiệu cho ngời lái biết máy bay đã bay quađài.

Đài NDB dùng trong dẫn đờng hàng tuyến, dẫn đờng tiếp cận và dùng làm đài chỉ ớng cho hệ thống hạ cánh chính xác ILS.

h-4.2.2 Đài dẫn đờng VOR/DME

VOR2 là đài phát mốc vô hớng, làm việc ở dải tần VHF có tác dụng phát tín hiệumốc tới máy bay, nhờ đó máy bay có thể xác định đợc góc phơng vị của mình.

Trạm DME3 phát tín hiệu tới máy bay, nhờ đó máy bay có thể xác định đ ợc cự lycủa mình so với trạm mốc.

Các tín hiệu phát đi từ VOR/DME đợc máy bay thu và xử lý trong thiết bị Avionictrên máy bay Các thông tin trong Avionic cũng đợc gửi xuống mặt đất nhờ đó điềuphái viên không lu có thể điều khiển máy bay đi đúng hành lang bay của mình.

4.2.3 Hệ thống trợ giúp hạ cánh ILS

Hệ thống này cung cấp các thông tin định hớng dẫn đờng chính xác cho quá trình hạcánh của các máy bay tại sân bay Các sân bay có lắp đặt hệ thống ILS sẽ giúp chomay bay hạ cánh an toàn ngay cả khi thời tiết xấu Hệ thống ILS bao gồm: đài chỉ hớnghạ cánh, đài chỉ góc hạ cánh, đài điểm giữa và đài điểm xa.

4.3 Hệ thống giám sát(S – Viễn thông Surveilance)

4.3.1 Khái niệm về giám sát

Giám sát chỉ đơn thuần theo dõi giúp kiểm soát viên không lu nhìn thấy đợc mụctiêu trong suốt quá trình bay.

Hệ thống giám sát giúp các cơ quan kiểm soát không lu kiểm soát đợc lộ trình củamục tiêu bay trong suốt quá trình hoạt động Phơng thức kiểm soát hiện đại mà nhờ nócó thể thực hiện một cách đầy đủ 3 chức năng “ nói, nhìn, nghe”.

4.3.2 Các phơng pháp giám sát hàng không

Việc giám sát trong ngành hàng không phụ thuộc vào rất nhiều thiết bị Trong suốtlộ trình bay của máy bay để điều hành và chỉ huy một cách hiệu quả thì ngời kiểm soát

1 Global Position System

2 Very-high frequency Omnidirectional Radio Range

3 Distance Mesuring Equipment

viên không lu luôn phải nắm đợc các thông tin về máy bay, những thông tin này có thểlà thoại, hình ảnh.

ở khu vực sân bay để quan sát toàn cảnh đờng băng và máy bay trên đờng băng ời kiểm soát viên không lu dùng hệ thống Camera.

ng-Khi máy bay đang ổn định trên lộ trình đờng dài hoặc vào vùng tiếp cận (cách sânbay 45km) thì nhất thiết phải sử dụng Rada sơ cấp và thứ cấp để hiển thị mục tiêu baylà các chấm sáng trên màn hình hiển thị giúp kiểm soát viên không lu có thể theo dõilộ trình bay của máy bay Khi mục tiêu vào vùng kiểm soát thì kiểm soát viên không lusẽ gắn cho may bay một mã số gọi mã mục tiêu.

 Hệ thống Rada sơ cấp thu nhận tin tức mục tiêu bằng cách bức xạ sóng điện từvào không gian và thu tín hiệu phản xạ từ mục tiêu rồi so sánh giữa thời gianphát đi và thời gian thu về, từ đó sẽ xác định đợc vị trí mục tiêu bay Khoảngcách làm việc tối đa của hệ thống là DMAX  80LM (local mile).

 Hệ thống Rada thứ cấp sau khi phát hiện đợc mục tiêu, nó sẽ phát tín hiệu hỏi

lên không gian, bộ trasponder trên máy bay thu nhận đợc sẽ tự động phát tín

hiệu trả lời xuống, đài Rada sẽ thu nhận tín hiệu này và đa ra thông báo cầnthiết Do đặc điểm phơng thức nhận tín hiệu có khác nhau nên thông thờngthông tin mà đài Rada sơ cấp thu nhận đợc ít hơn so với đài Rada thứ cấp,khoảng cách làm việc tối đa của Rada thứ cấp là DMAX  250LM.

Các thông tin mà Rada thu nhận đợc từ máy bay gồm có: Cự ly bay

 Góc phơng vị Số lợng dầu

 Tín hiệu không tặc … chứa đựng nội dung chỉ huy, thông báo, giao dịch,

5 Ngành hàng không dân dụng Việt Nam

Từ sau khi đất nớc đợc hoàn toàn giải phóng cho đến nay, ngành hàng không dândụng Việt Nam đã dần trởng thành và lớn mạnh Với sự phát triển của mình, hàngkhông dân dụng Việt Nam giờ đã có một vị trí không thể phủ nhận trong hệ thống hàngkhông dân dụng quốc tế.

Từ khi đất nớc ta hoàn toàn đợc giải phóng 30-4-1975, một trang sử mới đợc mở racho dân tộc ta, xây dựng nền hoà bình độc lập, phát triển kinh tế, văn hoá và khoa họckỹ thuật Nhất là sự giao lu với các nớc trong khu vực và các nớc trên thế giới Donhững sự đòi hỏi cấp bách đó năm 1976 ngành hàng không dân dụng Việt Nam đ ợcthành lập Nhng lúc này ngành hàng không còn rất non trẻ và thiếu thốn về mọi mặt vìtừ xa đến nay cha từng tồn tại cơ cấu công nghiệp hàng không dân dụng Sau chiếntranh chúng ta thu nhận lại nhiều cơ sở hạ tầng bến bãi của Miền Nam (do Mỹ để lại),tuy nhiên do nền kinh tế tự cung tự cấp theo kiểu bó buộc bao cấp đã làm cho việc khắcphục khó khăn trở nên chậm chạm Trong thời gian này, chúng ta chỉ khai thác và sửdụng trong phạm vi hẹp, chủ yếu khai thác trong nội địa và chỉ tập chung ở hai sân baylớn là Nội Bài và Tân Sơn Nhất, tuy nhiên với cờng độ rất thấp vì bến bãi xuống cấp,máy bay cũ không có khả năng sử dụng cao.

Sau một thời gian dài, đến khi nhà nớc ta có chính sách mở của quan hệ và giao lulàm ăn kinh tế với nhiều nớc trên thế giới, ngành hàng không trở đã chứng tỏ tầm quantrọng to lớn của mình Cùng với sự phát triển của khu vực Đông Nam á và trên toànthế giới, chúng ta cần phải thúc đẩy và đòi hỏi sự phát triển tiến bộ của ngành hàngkhông dân dụng Việt Nam đặc biệt là đầu t các hệ thống trang thiết bị phục vụ hàngkhông Nhận thức đợc điều này nhà nớc ta và ngành hàng không dân dụng đã đầu t vàtạo mọi điều kiện đổi mới về phơng tiện, cơ cấu tổ chức, đào tạo đội ngũ kỹ thuật viênnăm bắt kỹ thuật mới, nâng cấp hạ tầng cơ sở.

Hàng không dân dụng Việt Nam hiện nay có một vai trò rất quan trọng trong việcbảo đảm an toàn, điều hoà mật độ bay một cách hiệu quả cho hoạt động hàng khôngquốc tế trong khu vực Trong hai năm(12/1994 - 12/1996), Việt Nam đã cung cấp dịchvụ dẫn đờng chất lợng cao phủ sóng toàn bộ không phận, là điều kiện để giành lạiquyền kiểm soát bay trên biển phần phía bắc FIR Hồ Chí Minh(trớc do HongKongkiểm soát) Sau khi đợc nhận lại phần thông báo bay trên biển này (8/12/ 1994), ngànhquản lý bay đã đảm bảo an toàn cho cho hàng trăm chuyến bay và điều hoà một cáchhiệu quả hoạt động hàng không quốc tế, qua đó chứng tỏ đợc khả năng đảm đơng trọngtrách của mình trong khu vực Tất cả các hãng hàng không và đồng nghiệp đều hàilòng với những gì mà quản lý bay Việt Nam đã và đang cùng họ thực hiện.

Hình : Cơ cấu tổ chức ngành hàng không dân dụng Việt Nam.

Ngành quản lý bay dân dụng Việt Nam, bên cạnh việc trực tiếp điều hành cácchuyến bay trên các đờng bay theo quy định quốc tế và trong vùng trời đợc kiểm soát,còn tham gia vào việc quản lý vùng trời, bảo vệ an ninh chủ quyền quốc gia Ngànhquản lý bay còn có trách nhiệm thông báo kịp thời về các chuyến bay qua không phậnhoặc các mục tiêu lạ mà hệ thống giám sát không lu của ngành phát hiện đợc cho quân

Cụm cảngMiền BắcCụm cảng

Miền Nam

Tổng côngty HKVN

Các đơn vịkhácCơ quan

cục

Văn phòngBan không vậnBan an toàn bayBan khoa học vàcông nghệBan pháp chếBan xây dụng cơbảnBan kế hoạchBan tổ chức cán bộ

Văn phòngĐảng, ĐoànBan an ninh

Ban tài chính

Sân bay Nội Bài

Công tyDV cảngNội Bài

Sân bayđịa ph ơng

Các đơn vikhác

Chính phủ

Trung tâmQLBDDVN

Cơ quan

Trung tâm hiệpđồng chỉ huyđiều hành bay

Trung tâm QLBMiền TrungTrung tâm QLBMiền Bắc

Trung tâm dịchvụ kỹ thuậtquản lý bayCục hàng không DDVN

Cụm cảngMiền Trung

Hãng hàng khôngquốc gia VNHãng PacificCông ty nhựa HKCông ty in HKCông ty xăng dầuhàng khôngCông ty Bay dịch vụVASCOCông ty xuất nhậpkhẩu HKCác đơn vị khácTrung tâm QLB

Miền Nam

Phòng kỹ thuật

chủng phòng không không quân nhằm phối hợp quản lý vùng trời, bảo vệ an ninh antoàn không phận.

Trung tâm quản lý bay dân dụng Việt Nam là cơ quan có ý nghĩa quyết định, có tầmquan trọng sống còn để đảm bảo an toàn cho các chuyến bay Công tác quản lý baybao gồm các bộ phận: thông tin, dẫn đờng, giám sát và quản lý không lu đợc coi là tráitim của hệ thống, có nhiệm vụ đảm bảo an toàn cũng nh giúp cho việc định hớng chocác hoạt động bay Khi mục tiêu bay vào vùng kiểm soát bay của Việt Nam, các máybay đợc trợ giúp dẫn đờng và đợc liên hệ trực tiếp với kiểm soát viên không lu bằngthoại và nhận huấn lệnh từ mặt đất để bay dúng hành lang bay của mình hoặc chuyểnđổi mực bay khi cần Ngoài ra các hãng hàng không thực hiện các tuyến bay quá cảnhthì phải thanh toán tiền dịch vụ không lu cho cơ quan quản lý bay.

Hình : Sơ đồ cơ cấu tổ chức của Quản lý bay dân dụng Việt Nam

Trong ngành quản lý bay, đến nay ta đã xây dựng đợc một cơ cấu chuyên ngànhhoàn chỉnh Trung tâm quản lý bay dân dụng Việt Nam (trụ sở tại Gia Lâm – Viễn thông Hà Nội)là trung tâm chịu trách nhiệm chỉ huy mọi hoạt động của quản lý bay trên cả nớc Trựcthuộc trung tâm quản lý bay dân dụng Việt Nam có:

Ban hiệp đồngđiều hành bay

Các ban chuyênmôn nghiệp vụkhác

Đội điềuhành bay

Đội hiệp đồngthông báo bayTrung tâm

QLBMiền TrungTrung tâm

QLB Miền Bắc

Cục hàng không dân dụng Việt Nam(CAAV)

Phòng không l ukhông báoTrung tâm quản lý bay dân dụng

Việt Nam (VATM)Các phòng chuyên môn

nghiệp vụ khác

Trung tâmQLBMiền Nam

Phòng kỹthuậtTrung tâm

hiệp đồngchỉ huy bay(ATC&C)

Ban đ ờng dàiACC

Các ban chuyên mônnghiệp vụ khácBan tiếp cận

Các Towerđịa ph ơngBan không l u

 Trung tâm quản lý bay dân dụng Miền Bắc.

Trung tâm dịch vụ kỹ thuật hàng không (ATTECH) có trụ sở tại Gia Lâm là cơ quanchuyên nhận lắp đặt các công trình kỹ thuật cho Quản lý bay dân dụng Việt Nam.Trung tâm này còn có nhiệm vụ nghiên cứu tìm phơng án cải tiến kỹ thuật, trợ giúp kỹthuật cho việc điều hành bảo trì hệ thống, sản xuất các thiết bị điện tử chuyên dụng.Trung tâm thực hiện các chuyến bay hiệu chuẩn các thiết bị thông tin, dẫn đờng, giámsát và quản lý trang thiết bị thông tin của khu vực sân bay Gia Lâm

Trung tâm điều hành bay quốc gia (ATC&C) chịu trách nhiệm cấp phép cho cácchuyến bay thông qua vùng thông báo bay thuộc quyền quản lý của Việt Nam Trungtâm thực hiện phối hợp điều hoà các hoạt động bay giữa bên dân dụng và quân sự.Trung tâm còn phối hợp với quân chủng phòng không không quân trong việc giám sátvà sử dụng vùng trời an toàn hiệu quả.

Trung Tâm Quản lý Bay Miền Bắc, Trung Tâm Quản lý Bay Miền Trung và TrungTâm Quản lý Bay Miền Nam phải đảm nhận và triển khai đợc các dịch vụ kỹ thuật,không lu, không báo, khí tợng và tìm kiếm cứu nạn Trong mỗi trung tâm Quản lý baycòn có các trung tâm kiểm soát đờng dài, tiếp cận và tại sân… chứa đựng nội dung chỉ huy, thông báo, giao dịch, Hiện nay cả nớc ta có 2trung tâm kiểm soát đờng dài ACC và các trung tâm tiếp cận tại các sân bay địa ph -ơng… chứa đựng nội dung chỉ huy, thông báo, giao dịch,

chơng II giới thiệu thông tin vệ tinh

Trong công tác quản lý bay, mạng thông tin vệ tinh đã cho thấy u điểm nổi trội vàđã giải quyết đợc một vấn đề nan giải đó là bài toán về đờng truyền trong mạng thôngtin Với các loại hình thông tin khác, việc mở rộng mạng thông tin nhất là cung cấp cácdịch vụ thông tin đến các vùng sâu, vùng xa hay mở rộng ra toàn cầu là hết sức khókhăn và tốn kém Ngợc lại, với loại hình thông tin vệ tinh, đến thời điểm hiện nay,mạng thông tin có thể trải khắp trên toàn thế giới với nhiều dịch vụ thông tin từthoại/fax, dữ liệu và thậm chí cả truyền hình.

1 Vệ tinh thông tin

Vệ tinh hay vệ tinh nhân tạo là một thiết bị do con ngời chế tạo và phóng vào vũ trụvới những mục đích cụ thể nào đó Sau khi phóng vào vũ trụ, vệ tinh luôn bay quanhtrái đất theo một quỹ đạo xác định Nếu xét theo quỹ đạo chuyển động của vệ tinh, ng -ời ta phân ra làm 2 loại: vệ tinh bay thấp và và vệ tinh địa tĩnh Vệ tinh bay thấp là vệtinh có quỹ đạo bay hình elip, nó có vận tốc khác với vận tốc quay của trái đất Vệ tinhđịa tĩnh là vệ tinh cách trái đất khoảng 36.000km, nằm trên mặt phẳng xích đạo và cóvận tốc bay bằng vận tốc quay của trái đất Khi quan sát vệ tinh địa tĩnh từ mặt đất tasẽ thấy nó đứng yên do cùng vận tốc quay của trái đất.

Vệ tinh thông tin là một vệ tinh địa tĩnh, trên đó có một số bộ Transponder ở các

băng tần khác nhau Các bộ Transponder này có nhiệm vụ thu tín hiệu phát lên từ mộttrạm mặt đất và phát lại tín hiệu đó xuống một trạm mặt đất khác Nh vậy, vệ tinh làtrạm chung chuyển giữa hai trạm mặt đất Theo lý thuyết, ta chỉ cần 3 vệ tinh đặt lệchnhau 120o là có thể đáp ứng thông tin toàn cầu.

Mỗi vệ tinh thông tin đợc thiết kế để làm việc ở một hoặc một số băng tần nhất định.Việc chọn băng tần làm việc cho vệ tinh phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố đ ờngtruyền và hệ thống thiết bị thông tin đang sử dụng Các băng tần sử dụng trong thôngtin vệ tinh gồm có:

 Băng L: Tần số 0,390 Ghz - 1,661 Ghz Băng S: Tần số 1,662 Ghz - 3,399 Ghz Băng C: Tần số 3,4 Ghz - 7,075 Ghz  Băng X: Tần số 7,025 Ghz - 8,425 Ghz Băng Ku: Tần số 10,9 Ghz - 18,1 Ghz Băng Ka: Tần số 17,7 Ghz - 36,0 Ghz

Với mỗi băng tần, vệ tinh chỉ sử dụng một dải tần có độ rộng cỡ vài trăm MHz đểdùng cho truyền thông Mỗi dải tần công tác lại đợc chia thành nhiều kênh với băngthông xác định nhằm cung cấp cho nhiều ngời sử dụng và tăng hiệu quả sử dụng dảitần.

2 Trạm mặt đất

Hình : sơ đồ khối trạm mặt đất.

2.1 Bộ ghép kênh

Bộ ghép kênh có nhiệm vụ thu thập dữ liệu ngời dùng từ nhiều nguồn khác nhau vàtổ hợp thành một luồng dữ liệu duy nhất để truyền qua vệ tinh Theo hớng ngợc lại, nólại phân chia luồng dữ liệu từ vệ tinh tới các đầu cuối sử dụng thích hợp.

2.2 Bộ điều chế

Theo hớng phát, bộ điều chế nhận luồng dữ liệu băng cơ bản gửi đến từ bộ ghépkênh Dữ liệu này sau đó đợc mã hoá rồi đợc điều chế vào một sóng mang trung tần.Tín hiệu đã điều chế này đợc gửi đến bộ đổi tần để nâng lên tần số thu của vệ tinh.

Theo hớng thu, bộ điều chế nhận tín hiệu trung tần có chứa dữ liệu mà bộ đổi tầnchuyển đến Tín hiệu này đợc giải điều chế tách lấy thành phần dữ liệu khỏi sóng mangtrung tần, giải mã và thu đợc dữ liệu băng cơ bản rồi truyền tới bộ ghép kênh.

Bộ ghép kênhMULTIPLEXING

Bộ điều chếMODEM

Bộ đổi tầnUP/DOWNConverter

Antenna

2.3 Bộ đổi tần

Bộ đổi tần có nhiệm vụ cài tín hiệu trung tần thu đợc vào một sóng mang siêu caotần có tần số bằng tần số thu của vệ tinh rồi đa đến bộ khuếch đại công suất cao HPA.Theo hớng thu, bộ đổi tần nhận tín hiệu siêu cao tần có tần số bằng tần số phát của vệtinh, bỏ đi thành phần sóng mang và lấy ra tín hiệu trung tần để đa đến bộ điều chế.

2.4 HPA

Bộ khuếch đại công suất cao nâng công suất phát lên rất lớn để có thể bù đ ợc cácsuy hao đờng truyền rồi truyền đến antenna để phát đi Thông thờng tín hiệu đợctruyền đến antenna bằng ống dẫn sóng để làm giảm mức suy hao đờng truyền.

2.5 LNA

Do năng lợng vệ tinh nhỏ nên tín hiệu thu đợc có công suất rất thấp, hơn nữa lại cónhiều tạp âm đờng truyền Để có thể lấy đợc tín hiệu có ích ra khỏi tạp âm, ngời ta sửdụng LNA để khuếch đại tín hiệu thu đợc từ vệ tinh với hệ số khuếch đại rất lớn, làmtăng khoảng cách giữa tín hiệu và tạp âm đủ lớn rồi tách lấy phần tín hiệu gửi đến bộđổi tần ống dẫn sóng cũng đợc sử dụng để nối LNA với antenna nhằm làm giảm mứcsuy hao tín hiệu trên đờng truyền.

2.6 Antenna

Antenna là bộ phận thu phát tín hiệu vệ tinh Chất lợng antenna cũng ảnh hởng rấtlớn đến toàn bộ quá trình truyền thông, antenna có độ tăng ích càng lớn việc thu phátcàng dễ dàng Việc điều chỉnh antenna đúng hớng cũng rất quan trọng nhằm làm chotín hiệu thu, phát đạt giá trị lớn nhất và hiệu suất cao nhất.

chơng III Mạng và các công nghệ chuyển mạch

1 Lý thuyết mạng LAN1.1 Giới thiệu

Mạng máy tính là một mạng thông tin tạo thành do một số máy tính ghép nối vớinhau theo một cách nào đó nhằm mục đích trao đổi thông tin cho nhau, hoặc để sửdụng chung các tài nguyên của hệ thống Các máy tính đợc kết nối với nhau thànhmạng nhằm đạt đợc mục đích chính đó là:

 Làm tăng hiệu quả sử dụng của các tài nguyên mạng nh các thiết bị ngoại vi,chơng trình, dữ liệu do đó làm tăng hiệu quả kinh tế của toàn hệ thống. Tăng độ tin cậy của hệ thống, đáp ứng đợc các ứng dụng thời gian thực.

Ngay từ những năm 60 đã xuất hiện các mạng xử lý, trong đó các thiết bị đầu cuốiđợc nối một cách thụ động vào một máy xử lý trung tâm Máy xử lý trung tâm phảilàm tất cả mọi việc nh quản lý các thủ tục truyền dữ liệu, xử lý các ngắt từ các đầucuối Nh vậy ta có thể thấy rằng tải của máy trung tâm là rất nặng Đến những năm70, các máy tính đã đợc nối trực tiếp với nhau nhằm phân tán tải hệ thống và làm tăngđộ tin cậy của mạng Cũng trong thời gian này đã xuất hiện các bộ chuyển mạch hay làcác nút mạng nhằm hớng thông tin tới đích Các nút mạng đợc nối với nhau bằng đờngtruyền Các máy tính trung tâm hoặc các đầu cuối đợc nối với các nút mạng để trao đổithông tin.

Ngày nay, với sự phát triển nh vũ bão của khoa học kỹ thuật, các chip vi xử lý ngàycàng có tốc độ và khả năng xử lý lớn với giá thành hạ, công nghệ truyền dẫn cũng nhcác thiết bị mạng ngày càng tiên tiến do đó hiệu năng của mạng ngày càng mạnh mẽ.

1.2 Kiến trúc mạng

Kiến trúc mạng là cách nối các máy tính thành mạng và tập các quy tắc quy ớc màcác thành phần mạng tham gia truyền thông phải thực hiện để mạng hoạt động tốt.Cách nối các máy tính lại với nhau gọi là topology của mạng còn các quy tắc, quy ớctruyền thông gọi là các protocol.

Có các loại topo1 mạng là mạng tuyến2, mạng sao3, mạng vòng4, mạng hình lới vàmạng trung tâm5.

 Mạng tuyến: là mạng mà tất cả các thiết bị mạng đợc nối vào cùng mộttrục cáp chính gọi là backbone6 Tất cả các nút mạng đều nằm trênbackbone Hai đầu của backbone luôn luôn đợc bịt bởi hai terminator.Mỗi máy đợc nối vào bus bằng một T connector trên card giao tiếp mạng.Ưu điểm của loại mạng này là chi phí thấp, dễ lắp đặt Tuy nhiên khi cómột máy tách khỏi mạng hoặc card giao tiếp mạng bị trục trặc sẽ làm chobackbone bị phá vỡ, do đó làm ảnh hởng đến hoạt động của toàn mạng.

Concentrator

 Mạng vòng: là mạng có cấu trúc khép kín, dạng vòng tròn, tất cả các

node mạng đều nằm trên vòng tròn đó Trên thực tế, có những mạng vòng

mà không đợc tạo thành từ vòng cáp vật lý nh mạng Token Ring Với

mạng Token Ring, có một vòng cáp bên trong bộ điều khiển trung tâm,gọi là MAU1, tất cả các thiết bị mạng đều đợc nối vào vòng cáp này.Mạng sao có u điểm là điều khiển tranh chấp dễ dàng hơn so với mạngtuyến, nhng cũng giống nh mạng tuyến, khi một máy trong mạng xảy rasự cố thì toàn mạng sẽ bị ảnh hởng.

Hình : mạng vòng.

 Mạng trung tâm: mạng trung tâm cũng giống nh mạng tuyến, có một

trục cáp chính với một loạt đầu nối trên đó, trục cáp chính gọi là

Backplane Mỗi đầu nối trên backplane đợc nối tới một thiết bị HUB, và

mỗi HUB sẽ nối đến các thiết bị mạng khác Loại mạng này cho phép sửdụng đờng backplane có tốc độ cao, có khả năng mở rộng cho rất nhiềuthiết bị mạng và đáp ứng đợc tốc độ cao Mạng trung tâm thờng có giáthành rất cao vì phải sử dụng backplane tốc độ cao và các thiết bị HUBphản ứng nhanh.

Hình : mạng trung tâm.

 Mạng hình lới: mạng hình lới là mạng mà mỗi node đều đợc nối với các

node khác trong mạng Loại mạng này có đặc điểm không bao giờ bị tắcnghẽn, có tốc độ truyền thông cao và các node mạng hoạt động độc lậpvới nhau, nếu một node tách khỏi mạng hoặc gặp sự cố thì mạng vẫn hoạtđộng bình thờng Tuy nhiên chi phí lắp đặt mạng sẽ rất lớn khi số nodemạng lớn hoặc các node mạng ở xa nhau.

1.3 Phân loại mạng

Để phân loại mạng máy tính ta có rất nhiều tiêu chí nh theo khoảng cách địa lý, theokỹ thuật chuyển mạch hay kiến trúc mạng

 Phân loại theo khoảng cách địa lý: có các loại mạng cục bộ1, mạng đô thị2,

 Mạng cục bộ: là mạng đợc cài đặt ở trong một phạm vi tơng đối nhỏ nhmột toà nhà, một xí nghiệp

 Mạng đô thị: là mạng đợc cài đặt trong phạm vi một thành phố hoặc mộttrung tâm kinh tế có bán kính tối đa cỡ 100km.

 Mạng diện rộng: kết nối các máy tính trong một quốc gia hay có thể cảmột lục địa.

 Mạng toàn cầu: là mạng trải khắp các lục địa trên trái đất.

Ta có thể thấy rằng cách phân biệt trên chỉ mang tính tơng đối, với sự phát triển củacông nghệ truyền dẫn và quản trị mạng ranh giới phân biệt giữa chúng ngày càng mờđi.

 Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch: các kỹ thuật chuyển mạch bao gồm

mạch gói7.

 Mạng chuyển mạch kênh: khi hai đầu cuối có nhu cầu thông tin với nhau,giữa chúng sẽ đợc thiết lập một kênh cố định và đợc duy trì cho đến khimột trong hai bên huỷ bỏ liên kết Mạng loại này có u điểm là độ trễ rấtthấp nhng tốn thời gian thiết lập kênh và hiệu suất sử dụng đờng truyềnkhông cao, vì khi kênh này rỗi các đầu cuối khác vẫn không đợc phép sửdụng nó.

Hình : mạng chuyển mạch kênh.

 Mạng chuyển mạch thông báo: thông báo là một đơn vị thông tin của ời sử dụng có khuôn dạng định trớc Các thông báo đều có vùng thông tinđiều khiển mà nhờ đó các nút mạng có thể chuyển thông báo đến đích.Ưu điểm của phơng pháp này là làm tăng hiệu suất sử dụng đờng truyềnvì một kênh truyền có thể đợc sử dụng cho nhiều đầu cuối cùng lúc Tuynhiên chuyển mạch thông báo lại không đáp ứng đợc các ứng dụng thờigian thực vì có tồn tại độ trễ do lu trữ và xử lý thông tin ở các nút mạng.

ng-1 Local Area Network(LAN)

2 Metropolitan Area Network(MAN)

3 Wide Area Network(WAN)

4 Global Area Network(GAN)

5 Circuit Switching Network

6 Message Switching Network

7 Packet Switching Network

data3

Hình : mạng chuyển mạch thông báo.

 Mạng chuyển mạch gói: phơng pháp chuyển mạch gói cũng tơng tự nhchuyển mạch thông báo, nhng mỗi thông báo trong trờng hợp này đợcchia thành nhiều phần nhỏ gọi là các gói tin Mỗi gói tin đều có chứa cácthông tin điều khiển nhờ đó có thể chuyển gói tin tới đích Các gói tin củacùng một thông báo có thể tới đích bằng nhiều con đờng khác nhau trênmạng Các gói tin đợc giới hạn kích thớc tối đa sao cho các nút mạng cóthể xử lý toàn bộ gói tin trong bộ nhớ mà không phải lu tạm thời trên đĩa.Chính vì lí do này mạng chuyển mạch gói chuyển các gói tin qua mạngnhanh hơn và hiệu quả hơn so với mạng chuyển mạch thông báo

trong mạng máy tính nh cáp đôi dây xoắn, cáp đồng trục và cáp quang.

 Cáp đôi dây xoắn là một đôi dây đợc xoắn lại với nhau để chống nhiễu Trongmột cáp mạng có thể có hai hay nhiều đôi dây xoắn nh vậy Loại cáp này nốivào thiết bị mạng qua các jack nối nh RJ-11 hay RJ45 Cáp đôi dây xoắn đợcchia thành 2 loại:

 Cáp không bọc1: loại cáp này thờng đợc sử dụng rộng rãi vì giá thành rẻvà dễ lắp đặt.

 Cáp có bọc2: loại này có khả năng chống nhiễu tốt hơn cáp không bọc. Cáp đồng trục gồm 2 dây dẫn, một ở lõi và đợc bọc một lớp điện môi, dây còn

lại có dạng lới bọc ngoài lớp điện môi, ngoài cùng là lớp vỏ bảo vệ Cáp đồngtrục có trở kháng thấp, tốc độ truyền dẫn lớn hơn cáp đôi dây xoắn Có hailoại cáp đồng trục đợc sử dụng: cáp gầy và cáp béo.

e 1

2

message

 Cáp gầy: là cáp có đờng kính ngoài cỡ 0,5cm, loại cáp này rất thôngdụng, thờng đợc sử dụng cho nhiều loại mạng khác nhau do dễ lắp đặt,tốc độ truyền dẫn cao.

 Cáp béo: có đờng kính ngoài cỡ 1,3cm, đờng kính lõi to hơn cáp gầy dođó có dung lợng truyền lớn hơn, khoảng cách truyền xa hơn cáp gầy Cápbéo thờng đợc sử dụng làm các trục cáp chính của mạng Ethernet.

 Cáp sợi quang đợc sử dụng cho các mạng có tốc độ rất cao Cáp sợi quang códung lợng truyền rất lớn, có thể truyền rất nhiều kênh cùng lúc ở tốc độ rấtcao Loại cáp này thờng chỉ sử dụng cho các backplane hoặc để nối các mạngLAN vào mạng WAN.

1.4.2 Các thiết bị mạng

 NOS1: điều khiển hoạt động tơng tác giữa các máy trên mạng Hệ điều hànhmạng có nhiệm vụ điều khiển việc đóng gói dữ liệu và truyền thông tin trênmạng, chống xung đột dữ liệu.

 NIC2: là một bộ chuyển đổi, thờng đợc cắm vào một slot trong máy PC, có tácdụng điều khiển kết nối máy tính với mạng qua các đầu nối phía sau card.

 Client: là tất cả các máy gửi yêu cầu phục vụ đến máy chủ Máy chủ sẽ cung

cấp files hoặc khả năng xử lý cho các máy khách nối với nó.

 Server: là bất kỳ một máy nào có khả năng cung cấp files, tài nguyên hoặc

các phục vụ khác cho một máy khác bất kỳ.

 Local Resource3: là tất cả các thiết bị ngoại vi(printer, scanner, modem,CDROM ) đợc nối vào một máy tính, máy tính này có thể trực tiếp sử dụngcác thiết bị ngoại vi này mà không cần phải lên mạng tìm kiếm.

 Remote Resource4: là các thiết bị ngoại vi đợc nối vào máy chủ Một máytính ở xa muốn sử dụng các thiết bị ngoại vi này bắt buộc phải lên mạng tìmkiếm.

 Concentrator5: tập trung một số các đầu nối mạng lại với nhau tạo thành mộtđờng tín hiệu đơn Bộ tập trung sẽ ghép các đờng tín hiệu tốc độ thấp thànhmột đờng tín hiệu có tốc độ lớn hơn để có thể truyền trên các kênh truyềnthông tốc độ nhanh hơn, băng thông lớn hơn.

 HUB: là một thiết bị mạng đa dụng, thờng nằm ở trung tâm mạng hình sao.

HUB hỗ trợ cho nhiều kiểu card giao tiếp khác nhau nh các card tập trung,card định tuyến Nói chung HUB cũng tơng tự nh Concentrator.

 Repeater6: là thiết bị mạng có tác dụng nâng công suất của tín hiệu đến để cóthể truyền tín hiệu đi xa hơn, mở rộng khoảng cách mạng.

 Bridge: thiết bị này dùng để nối các mạng sử dụng cùng một hệ thống các

giao thức Bridge thờng dùng để nối hai mạng cục bộ chạy trên cùng một hệđiều hành mạng.

 Router7: là thiết bị mạng để nối các mạng LAN lại với nhau thành một liênmạng và định tuyến thông tin trên liên mạng Bộ Router sử dụng một phầnmềm có khả năng chuyển đổi các gói tin của hệ điều hành mạng này thànhcác gói tin của hệ điều hành mạng khác, do đó các mạng LAN đợc kết nối cóthể chạy trên các hệ điều hành mạng khác nhau.

 Gateway: chuyển tiếp thông tin trong mạng IP Gateway có chức năng giao

tiếp giữa một mạng con với một mạng lớn hơn, nh từ mạng cục bộ nối vàomạng Internet.

 Backbone: là một đờng truyền tốc độ cao, trên đó có các node để liên kết với

các máy tính

2 Mô hình OSI và công nghệ chuyển mạch gói

1 Network Operating System: Hệ điều hành mạng

2 Network Interface Card: Card giao tiếp mạng

3 Local Resource: Tài nguyên cục bộ

4 Remote Resource: Tài nguyên ở xa

5 Bộ tập trung

6 Bộ lặp

7 Bộ định tuyến

2.1 Mô hình OSI

Khi mạng máy tính bớc vào giai đoạn phát triển, có rất nhiều mạng mới ra đời Cácnhà thiết kế mạng tự do lựa chọn kiến trúc mạng riêng của mình, từ đó gây ra tìnhtrạng không tơng thích giữa các mạng nh phơng pháp truy nhập đờng truyền khácnhau, sử dụng họ giao thức khác nhau Khi nhu cầu trao đổi thông tin tăng lên, rõràng sự không tơng thích này là một trở ngại lớn đối với việc giao tiếp giữa các ngời sửdụng các mạng khác nhau.

Hai hệ thống muốn giao tiếp đợc với nhau chúng phải thực hiện một loạt các chứcnăng truyền thông giống nhau Để đơn giản hoá cho quá trình truyền thông, ngời ta tổchức các chức năng thành một tập các tầng, các tầng đồng mức ở hai hệ thống phải cócùng chức năng và sử dụng cùng một giao thức Từ yêu cầu này, năm 1984, tổ chứctiêu chuẩn hoá quốc tế ISO1 đã xây dựng thành công Mô hình tham chiếu cho việc kết

đ- Tầng liên kết dữ liệu: cung cấp các phơng tiện để truyền thông tin qua liên kếtvật lý đảm bảo tin cậy; gửi các gói dữ liệu với các cơ chế đồng bộ hoá, kiểmsoát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu cần thiết.

 Tầng mạng: thực hiện việc chọn đờng và chuyển tiếp thông tin với công nghệchuyển mạch thích hợp Thực hiện kiểm soát luồng dữ liệu và cắt/hợp dữ liệunếu cần.

1 International Organization for Standardization

2 Reference Model for Open Systems Inerconnection hay OSI Reference Model

Đ ờng truyền vật lý

 Tầng giao vận: thực hiện việc truyền dữ liệu giữa hai đầu cuối(end-to-end);thực hiện cả việc kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu giữa hai đầu mút.Cũng có thể thực hiện việc ghép kênh, cắt/hợp dữ liệu nếu cần.

 Tầng phiên: cung cấp phơng tiện quản lý truyền thông giữa các ứng dụng:thiết lập, duy trì, đồng bộ hoá và huỷ bỏ các phiên truyền thông giữa các ứngdụng.

 Tầng trình diễn: chuyển đổi cú pháp dữ liệu để đáp ứng yêu cầu truyền dữ liệucủa các ứng dụng qua môi trờng OSI.

 Tầng ứng dụng: cung cấp các phơng tiện để ngời sử dụng có thể truy nhập đợcvào môi trờng OSI, đồng thời cung cấp các dịch vụ thông tin phân tán.

2.1.2 Phơng thức hoạt động của mô hình OSI

Mỗi tầng trong mô hình OSI áp dụng hai phơng thức hoạt động sau: phơng thức cóliên kết và phơng thức không liên kết Phơng thức có liên kết có nghĩa là trớc khi thựchiện việc truyền dữ liệu, cần thiết lập một kết nối logic giữa các thực thể đồng mức.Phơng thức không liên kết thì không cần thiết lập kết nối logic, mỗi đơn vị dữ liệu đợctruyền độc lập với nhau.

Với phơng thức có liên kết, quá trình truyền thông bao gồm ba giai đoạn phân biệt: Thiết lập kết nối logic: hai thực thể trao đổi các yêu cầu nhằm thiết lập

một liên kết để truyền dữ liệu.

 Truyền dữ liệu: truyền các dữ liệu trên liên kết đã thiết lập đi kèm với cáccơ chế quản lý đờng truyền nh kiểm tra lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu. Huỷ kết nối logic: sau khi truyền dữ liệu xong, cần huỷ bỏ liên kết giải

phóng tài nguyên hệ thống.

Đối với phơng thức không liên kết thì chỉ thực hiện một giai đoạn đó là giai đoạntruyền dữ liệu.

2.1.3 Mục đích và lợi ích của mô hình OSI

Một cách dễ dàng, ta có thể thấy rõ mục đích của mô hình OSI và những lợi ích mànó đem lại:

 Tiêu chuẩn hoá các sản phẩm mạng, tạo ra một kiến trúc mạng thống nhất. Làm cho việc thiết kế, chế tạo các sản phẩm mạng trở nên dễ dàng hơn, giảm

độ phức tạp do công việc đợc “module” hoá, và chuẩn hoá. Giảm độ phức tạp cho việc thiết kế và cài đặt mạng.

 Các hệ thống tuân thủ mô hình OSI và các chuẩn đề ra có thể kết nối đợc vớinhau.

2.2 Công nghệ chuyển mạch gói

Chuyển mạch gói là một công nghệ truyền thông truyền thông tin đi dới dạng nhiều

mẩu tin nhỏ gọi là gói tin1 Mỗi gói tin hay packet này có khuôn dạng đợc quy định ớc, trong đó có chứa các thông tin điều khiển, địa chỉ để có thể chuyển gói tin đó qua

tr-mạng chuyển mạch gói đến đích Tuỳ theo phơng thức truyền thông là có liên kết2 hay

khác nhau qua mạng, hoặc theo một kết nối logic trớc khi đến đích.Hình : phơng thức truyền thông có liên kết.

Hình : phơng thức truyền thông không liên kết.

Ngày nay, các công nghệ chuyển mạch gói đợc biết đến nhiều nh công nghệ chuyểnmạch gói X.25 và công nghệ Frame Relay Một trong những chuẩn thông dụng củacông nghệ chuyển mạch gói là mô hình kết nối hệ thống mở OSI.

3 TCP/IP

3.1 Một số khái niệm về TCP/IP

TCP/IP là một chuẩn giao thức mở, đợc cung cấp tự do và phát triển không phụthuộc vào bất cứ một hệ điều hành nào cũng nh bất cứ cấu trúc phần cứng máy tínhnào Vì TCP/IP đợc sử dụng rộng rãi nên ta có thể chuẩn hoá đợc các phần cứng vàphần mềm khác nhau TCP/IP có khả năng hoạt động trên mạng Ethernet, mạng TokenRing, đờng điện thoại hoặc mạng X.25 hay hầu nh bất kỳ phơng tiện truyền dẫn vật lýnào.

TCP/IP đánh địa chỉ theo một hệ thống duy nhất có tính chất toàn cầu, nhờ đó bất kỳthiết bị TCP/IP nào cũng có thể xác đinh địa chỉ của bất kỳ một thiết bị khác trên toànmạng, thậm chí mạng đó có thể là world-wide Internet TCP/IP hỗ trợ cho hoạt động

1 gói tin: packet hoặc frame

S6Kết nối

logic

mạng và định tuyến, có các giao thức mức cao đợc chuẩn hoá một cách nhất quán,cung cấp rộng rãi các dịch vụ ngời dụng.

3.2 Cấu trúc phân lớp của TCP/IP

Từ lợi ích của mô hình phân lớp, TCP/IP đợc phân ra thành 4 lớp gồm có: lớp ứngdụng, lớp truyền dẫn, lớp mạng và lớp truy cập mạng.

 Lớp ứng dụng1: bao gồm tất cả các ứng dụng và các quá trình xử lý dùng trênmạng.

 Lớp truyền dẫn2: thực hiện việc truyền dữ liệu từ đầu cuối đến đầu cuối.

 Lớp mạng3: xác định gói dữ liệu và thực hiện việc định tuyến dữ liệu.

 Lớp truy cập mạng4: bao gồm các quá trình truy nhập các phơng tiện vật lý.Hình : kiến trúc phân lớp của giao thức TCP/IP.

Hình : các giao thức ở các lớp TCP/IP cho quá trình phân phối dữ liệu trên mạng.Cấu trúc bốn lớp của TCP/IP cho thấy quá trình điều khiển dữ liệu khi truyền qua

thức ghép thêm các thông tin điều khiển của mình vào dữ liệu để đảm bảo việc phân

phối dữ liệu là chính xác Thông tin điều khiển này gọi là header vì nó đợc đặt trớc dữ

liệu đợc truyền Mỗi lớp sẽ coi tất cả các thông tin nhận đợc từ lớp trên nh là dữ liệu vàthêm header của mình vào phía trớc của thông tin nhận đợc Việc thêm các header ở

mỗi lớp gọi là đóng gói dữ liệu6 Khi dữ liệu nhận đợc theo hớng ngợc lại, mỗi lớp lại

bỏ các header của mình trớc khi truyền dữ liệu đó lên lớp trên.

Network Access Layer

consists of routines for accessingphysical media

RARPMAC Driver

RARPMAC Driver

Application Layer

Transport Layer

Internet Layer

Network Access Layer

Hình : quá trình đóng gói dữ liệu TCP/IP.

Mỗi lớp có một cấu trúc dữ liệu của riêng mình Theo quan niệm, một lớp sẽ khôngcần biết về cấu trúc dữ liệu đợc sử dụng ở lớp trên hay lớp dới nó Nhng trên thực tế,cấu trúc dữ liệu của một lớp đợc thiết kế để phù hợp với cấu trúc đợc sử dụng ở các lớpkế cận nó nhằm tăng hiệu quả truyền dẫn.

Hình : cấu trúc dữ liệu ở các lớp.

3.2.1 Lớp truy cập mạng

Lớp truy cập mạng là lớp thấp nhất trong hệ thống giao thức TCP/IP Các giao thứctrong lớp cung cấp các phơng tiện cho hệ thống để phân phối dữ liệu tới các thiết bịkhác trên mạng Lớp có nhiệm vụ định dạng các gói tin cho phù hợp với hệ thốngmạng để có thể truyền dữ liệu trên mạng Lớp truy cập mạng thực hiện các chức năngcủa 3 lớp dới cùng trong mô hình OSI là lớp mạng, lớp liên kết dữ liệu và lớp vật lý.TCP/IP có thể thích nghi với nhiều kiểu mạng vật lý khác nhau nh mạng chuyển mạchX21, mạng chuyển mạch gói: X.25, Ethernet, frame relay

Các chức năng của lớp truy cập mạng gồm có việc đóng gói các gói tin IP thành cácframe để truyền đi và thực hiện ánh xạ giữa địa chỉ IP với địa chỉ vật lý mà mạng sửdụng, nhờ đó có thể xác định đợc địa chỉ nguồn, địa chỉ đích và truyền dữ liệu đi mộtcách chính xác Lớp truy cập mạng cũng có nhiệm vụ chuyển dữ liệu giữa một host vớimạng và phân phát dữ liệu giữa 2 thiết bị trong cùng một mạng.

TCP/IP Tất cả các giao thức ở các lớp trên và lớp dới của lớp mạng sử dụng IP để phânphối dữ liệu Khi dữ liệu TCP/IP, cả dữ liệu gửi và dữ liệu nhận, đi qua lớp mạng sẽ đ -ợc IP chuyển tới đích cuối cùng.

Nhiệm vụ của lớp mạng hay của IP gồm:

 Định nghĩa gói tin, đơn vị cơ sở trong truyền dẫn trên mạng Internet.

 Định nghĩa cơ cấu đánh địa chỉ trên mạng Internet, truyền dữ liệu giữa lớptruy cập mạng và lớp giao vận.

 Định tuyến gói tin tới các host ở xa.

 Thực hiện phân đoạn và ghép nối lại các gói tin.

3.2.3 Lớp giao vận

Lớp giao vận có 2 nhiệm vụ chính: một là chia nhỏ vùng đệm dữ liệu theo kích thớcngời dùng thành các gói tin có kích thớc phù hợp với lớp mạng Nhiệm vụ thứ hai làphải tuân thủ bất kỳ điều khiển truyền dẫn nào đợc yêu cầu Hai giao thức quan trọngtrong lớp này là TCP1 và UDP2 TCP cung cấp dịch vụ phân phối dữ liệu đáng tin cậyvới việc phát hiện và sửa lỗi từ đầu cuối đến đầu cuối UDP cung cấp dịch vụ phân phốidữ liệu chi phí thấp, phi liên kết Cả hai giao thức đều phân phối dữ liệu giữa lớp ứngdụng và lớp mạng, tuy nhiên việc chọn dịch vụ nào là tuỳ thuộc vào từng ứng dụng cụthể.

3.2.4 Lớp ứng dụng

Lớp ứng dụng bao gồm tất cả các xử lý sử dụng các giao thức của lớp giao vận đểphân phối dữ liệu Các ứng dụng trong lớp sử dụng các giao thức ở tầng dới nh TCP,UDP để giao tiếp vơi ngời dùng.

3.3 Ba giao thức quan trọng của TCP/IP

3.3.1 Giao thức IP

IP là nền tảng cho các giao thức quan trọng khác trong họ TCP/IP là icp và UDP IPlà một giao thức lớp mạng, nó cung cấp các thông tin về địa chỉ trong mỗi gói tin IP đểđịnh tuyến gói tin qua mạng Khi một gói tin IP đến đúng mạng đích, bộ định tuyếntrong mạng đó định tuyến cho nó tới đúng mạng con và cuối cùng tới đợc host đích.

Tuy nhiên, IP không đảm bảo rằng nó chuyển gói tin qua mạng tới đợc host đích.Việc đảm bảo chính xác của quá trình truyền là nhiệm vụ của cácgiao thức lớp caohơn.

3.3.2 Giao thức TCP

TCP là giao thức đợc xây dựng ở trên lớp IP Icp là một giao thức có liên kết, giaothức này xác định dạng của dữ liệu và các phúc đáp sử dụng trong quá trình truyền dữliệu TCP cung cấp hai dịch vụ quan trọng mà IP không có, đó là đảm bảo việc phânphối dữ liệu chính xác và sắp xếp lại dữ liệu theo đúng thứ tự gửi đi.

TCP đảm bảo chính xác cho việc phân phối dữ liệu bằng cách buộc mỗi đầu cuốiphúc đáp cho đầu cuối kia về dữ liệu mà nó nhận đợc TCP đặt thời “gian sống” chogói tin khi gửi nó đi, nếu phía gửi không nhận đợc phúc đáp về gói tin đó trong thờigian sống, TCP sẽ truyền lại gói tin đó.

1 Transmission Control Protocol

2 User Datagram Protocol

Để đảm bảo về thứ tự của dữ liệu, TCP sử dụng số tuần tự1 để xác định thứ tự mà cácgói tin của cùng một bản tin đợc gửi đi Các số tuần tự này đợc tăng lên 1 đơn vị mỗikhi TCP đóng dữ liệu vào một gói IP mới ở phía nhận, các gói IP này sẽ đợc sắp xếplại ở lớp TCP dựa vào số tuần tự nếu nh các gói đợc truyền đi một cách ngẫu nhiên.Phía nhận cũng có thể phát hiện các gói bị mất dựa vào việc sắp xếp các gói theo sốtuần tự Nếu có các gói bị mất, TCP sẽ yêu cầu truyền lại các gói bị mất đó.

Một đặc điểm quan trọng nữa của TCP là việc sử dụng số cổng2 Số cổng giống nhmột lớp địa chỉ khác đợc sử dụng để xác định các phục vụ khác nhau trong một hệthống mà dữ liệu cần phải đợc gửi tới để xử lý

3.3.3 Giao thức UDP

UDP là một giao thức phía trên lớp IP cung cấp một dịch vụ không liên kết từ đầucuối tới đầu cuối Một số ứng dụng giống nh việc hỏi đáp đơn giản rất thích hợp vớicác phục vụ của UDP bởi vì không mất thời gian để thiết lập và huỷ kênh ảo UDPcũng sử dụng số cổng nh TCP để xác định các phục vụ trong hệ thống để gửi dữ liệuđến UDP không đảm bảo cho việc phân phối dữ liệu một cách chính xác.

3.4 Địa chỉ, định tuyến và dồn kênh

Trong quá trình phân phối dữ liệu trên mạng IP, các giao thức phải đảm bảo phânphối dữ liệu tới đúng các host, và trong một host dữ liệu phải đợc chuyển tới dúng ngờisử dụng hoặc quá trình xử lý Để làm đợc nh vậy, TCP/IP phải thực hiện các công việc

3.4.1 Địa chỉ IP

* Địa chỉ host IP

IP định nghĩa các host bằng một số 32bit gọi là địa chỉ IP hoặc địa chỉ host Địa chỉIP thờng đợc viết dới dạng 4 số thập phân từ 0 đến 255 phân cách nhau bằng các dấuchấm, ví dụ 192.63.25.55 Địa chỉ IP phải là đơn nhất trong tất cả các máy đợc nối vàomạng thậm chí đó là mạng Internet.

IP truyền dữ liệu giữa các host ở dạng các gói tin Mỗi gói tin đợc chuyển đến địa

chỉ chứa trong trờng Destination Address của phần header của gói tin Destination

Address là một địa chỉ IP 32bit tiêu chuẩn dùng để xác định duy nhất một mạng và mộthost cụ thể trên mạng đó.

Tính duy nhất của địa chỉ IP chỉ đối với các máy đợc nối mạng, khác với địa chỉ củathiết bị MAC6 là duy nhất trên toàn thế giới cho dù máy đó có nối mạng hay không.Địa chỉ MAC chính là địa chỉ của phần cứng, ngời ta quy định MAC là một số 48bit.Do có sự khác nhau về cơ cấu đánh địa chỉ của mạng và lớp liên kết dữ liệu, một số hệ

thống cần phải thực hiện việc chuyển đổi giữa địa chỉ IP và địa chỉ MAC, ví dụ, cácdịch vụ lớp ứng dụng và lớp giao vận sử dụng địa chỉ IP để xác định các host trong khiđó các gói lu thông trên mạng lại sử dụng địa chỉ MAC ARP là giao thức đợc sử dụngđể chuyển địa chỉ IP của host thành địa chỉ MAC tơng ứng Khi một host cần gửi thôngtin đén một host khác, nó thực hiện việc ánh xạ giữa địa chỉ IP và địa chỉ MAC, nó sẽphát một yêu cầu ARP lên mạng nhằm nhận sự trả lời của host có địa chỉ IP cần xácđịnh Nếu một host trên mạng nhận ra đó là địa chỉ IP của mình, nó sẽ gửi cho host hỏiđịa chỉ MAC của mình, nhờ đó host cần truyền dữ liệu có thể gửi gói tin qua mạng đếnđúng đích.

Hình : cấu trúc các lớp địa chỉ IP.

Trong địa chỉ IP, không phải mọi địa chỉ mạng và địa chỉ host đều đợc sử dụng ở

lớp A, địa chỉ mạng 0 và 127 dự trữ cho các sử dụng đặc biệt, mạng 0 dành cho định

biệt này đợc sử dụng khi thiết lập cấu hình của một host.

Ngoài địa chỉ mạng, một số địa chỉ host đợc dự trữ cho các sử dụng đặc biệt Trongtất cả các lớp, địa chỉ host 0 và255 để dự trữ Một địa chỉ IP có địa chỉ host 0 để định

danh mạng có địa chỉ netid Địa chỉ IP mà giá trị của các bit đều bằng 1 là địa chỉ

 Địa chỉ lớp A: lớp A có 7 bit netid và 24 bit hostid Địa chỉ lớp A đợc dànhcho các mạng có số host rất lớn Lớp A có thể đánh địa chỉ tới 16.777.216host mỗi mạng Số đầu tiên trong địa chỉ lớp A giữa 1 và 126.

 Địa chỉ lớp B: lớp B có 14bit netid và 16 bit hostid Địa chỉ lớp B dành cho cácmạng có kích thớc vừa phải Địa chỉ lớp B có thể định danh tới 65.536 hostmỗi mạng Số đầu tiên trong địa chỉ lớp B giữa 128 và 191.

 Địa chỉ lớp C: địa chỉ lớp C có 21 bit netid và 8 bit hostid Địa chỉ lớp C dànhcho các mạng nhỏ và chỉ định danh tới 254 host mỗi mạng Số đầu tiên trongđịa chỉ lớp C là từ 192 tới 223.

 Hai lớp địa chỉ còn lại đợc sử dụng cho các mục đích đặc biệt và thờng khôngdùng để định danh các host riêng biệt.

1 default route: đợc dùng để làm đơn giản hoá thông tin định tuyến mà IP phải điều khiển.

2 Loopback address: làm đơn giản hoá các ứng dụng mạng bằng cách cho phép một host cục bộ đ ợc đánh địa chỉgiống nh một host ở xa.

3 Broadcast Address: địa chỉ quảng bá đợc dùng để đồng thời gửi thông tin đến mọi host trên mạng.

Hình : sự truyền thông giữa các host trong mạng cục bộ.* Mạng con

Trong cấu trúc chuẩn của địa chỉ IP ta thấy trong mỗi mạng có rất nhiều host, nh vậymột ngời quản trị mạng phải chịu trách nhiệm quản lý các địa chỉ host của toàn mạng.Từ đó xuất hiện nhu cầu chia một mạng lớn thành nhiều mạng con nhằm phân quyềnquản lý việc đánh địa chỉ các host.

Việc chia nhỏ mạng còn nhằm khắc phục sự khác nhau về phần cứng và sự giới hạnvề khoảng cách Các bộ định tuyến IP có thể nối các mạng vật lý khác nhau chỉ khimỗi mạng vật lý có một địa chỉ mạng duy nhất, nh vậy việc chia một mạng thành cácmạng con có thể đảm bảo đợc sự đơn nhất của địa chỉ mạng con.

Một mạng có thể chia nhỏ thành nhiều mạng logic bằng cách chia trờng hostidthành 2 phần nhỏ gọi là subnetid và hostid Ví dụ ta có không gian địa chỉ là172.16.0.0 ta có thể chia lại nh sau: 16 bit netid, 4 bit subnetid và 12 bit hostid.

Hình : truyền thông giữa các host khi chia nhỏ mạng.

* Subnetmark1: subnetmark đợc sử dụng cho việc định tuyến để chỉ ra phần địa chỉđịnh danh mạng Subnetmark đợc viết dới dạng các số thập phân ngăn cách bằng dấuchấm, các số 1 chỉ ra các bit có ý nghĩa của netid.

Class Subnet Mask Number of Mask Bits

Không truyềnthông với nhauđ ợc

Truyền thôngđ ợc với nhau

Không truyềnthông với nhauđ ợc

C 255.255.255.0 24Hình : subnetmark.

Subnetmark cũng đợc dùng để xác định các địa chỉ mạng con subnetid Trong ví dụtrên, subnetmark dùng cho định tuyến tới netid là 255.255.0.0 còn subnetmark chođịnh tuyến tới các mạng con là 255.255.240.0.

3.4.2 Định tuyến

Khi mạng phát triển về mặt vật lý lu thông trên mạng gia tăng, điều này làm giảmhiệu quả hoạt động của toàn hệ thống Để làm giảm tải của hệ thống, ngời ta chia mạngthành nhiều mạng con đợc nối với nhau qua các thiết bị đặc biệt nh router, bridge vàswitch.

Việc định tuyến đòi hỏi rất nhiều các xử lý kết hợp giữa các router và các máy trạm1

có liên quan nhằm chuyển dữ liệu một cách tối u đến đích cuối cùng Việc truyền dữliệu có thể diễn ra ở bất kỳ các máy trạm nào bất kể chúng có thuộc cùng một mạnghay không.

Để thực hiện việc định tuyến một cách tin cậy, quá trình xử lý định tuyến đợc trangbị khả năng duy trì một mô tả bản đồ tuyến của toàn mạng mà nó là một phần trong đó.

Bản đồ tuyến đó hay thờng gọi là bảng định tuyến2, bao gồm các thông tin định tuyếnmô tả về các mạng đã biết và cách thức để tới đợc mạng đó Quá trình xử lý định tuyếnxây dựng và duy trì bảng định tuyến bằng cách dùng xử lý phát hiện tuyến hay còn gọilà RIP3.

Các bộ định tuyến phải có khả năng chọn ra một đờng kết nối ngắn nhất giữa haimạng Để làm đợc việc này, các bộ định tuyến phải tìm ra các bản đồ tuyến bằng cáchtrao đổi động các thông tin định tuyến giữa chúng hoặc đợc cấu hình cố định bởi ngờicài đặt mạng hoặc cả hai biện pháp Tuy nhiên sự trao đổi động các thông tin địnhtuyến lại đợc điều khiển bởi một quá trình khác bên cạnh quá trình định tuyến TrongTCP/IP, IP điều khiển quá trình định tuyến còn RIP điều khiển quá trình phát hiện đ-ờng.

3.4.3 Dồn kênh

Dữ liệu đợc định tuyến qua mạng và đến một host cụ thể, nó cần phải đợc chuyểnđến một ngời dùng hoặc một quá trình xử lý cụ thể Khi dữ liệu đi lên hoặc xuống quacác lớp của TCP/IP, cần phải có một cơ cấu để có thể chuyển dữ liệu tới đúng các giaothức ở mỗi lớp Do chỉ có một số ít các giao thức truyền dẫn nên hệ thống cần phải cókhả năng tổ hợp các dữ liệu từ cácứng dụng khác nhau thành một luồng dữ liệu duynhất để có thể truyền đi qua các giao thức truyền dẫn Việc ghép các dữ liệu này gọi làdồn kênh Khi dữ liệu đến từ mạng, hệ thống phải làm công việc ngợc lại là phân kênhđể có thể chuyển dữ liệu đến nhiều các quá trình xử lý khác nhau Để thực hiện đợc các

công việc trên, IP sử dụng protocol number4 để xác định các giao thức truyền dẫn, và

các giao thức truyền dẫn lại sử dụng port number5 để xác định các ứng dụng.

Chuyển mạch kênh là phơng pháp tạo một kết nối cố định giữa hai đầu cuối Thiết bịđầu cuối thực hiện cuộc gọi gửi thông tin địa chỉ đích của cuộc gọi cho thiết bị chuyểnmạch mà nó đợc nối tới Sau đó, một kênh truyền dẫn sẽ đợc thiết lập qua một loạt cácthiết bị chuyển mạch đến đầu cuối đích dựa vào thông tin địa chỉ đích Sau khi kênhtruyền đợc thiết lập, dữ liệu sẽ đợc truyền giữa hai đầu cuối và chỉ đợc truyền duy nhấttrên kênh đã thiết lập đó Kênh truyền dẫn này là cố định và đợc duy trì giữa hai đầucuối cho đến khi một trong hai bên huỷ bỏ cuộc gọi.

Phơng pháp chuyển mạch kênh có hai đặc điểm, một là cần nhiều thời gian cho việcthiết lập kênh truyền, đặc biệt là khi mạng thông tin có quy mô lớn và có nhiều thiết bịchuyển mạch Thứ hai là hiệu suất sử dụng đờng truyền không cao do khi kênh rỗi,không có dữ liệu truyền trên kênh, các đầu cuối khác cũng không thể sử dụng kênh đóđể truyền dữ liệu Mạng chuyển mạch kênh điển hình là mạng điện thoại.

5 X.25

5.1 Giới thiệu X.25

X.25 là một tập các giao thức truyền dẫn trên cơ sở mô hình OSI, trong đó ở lớp 2,lớp liên kết dữ liệu, X.25 sử dụng giao thức LAP-B trên cơ sở giao thức hớng bitHDLC1 HDLC là giao thức chuẩn cho tầng liên kết dữ liệu đợc phát triển bởi ISO2 đểsử dụng trong cả hai trờng hợp: điểm nối điểm và điểm nối đa điểm HDLC cho phépkhai thác đờng truyền song công.

H ớngtruyền

Packet header

Framechecksequence

Từ giao thức hớng bit HDLC, có rất nhiều các giao thức hớng bit khác đợc phát triểnhoặc cải biên để phù hợp với các ứng dụng khác nhau nh LAP, LAP-B, LAP-D, LAP-F và đặc biệt là LAP-B đợc dùng trong hầu hết các mạng truyền dữ liệu công cộngX.25.

Hình : các thiết bị mạng X.25.

Các thiết bị sử dụng trong mạng X.25 đợc gồm có ba loại: thiết bị đầu cuối dữ liệuDTE, thiết bị đầu cuối kênh dữ liệu DCE và tổng đài chuyển mạch gói PSE Các thiếtbị DTE nh workstation, PC hoặc host mạng DCE là các thiết bị truyền thông nhmodem và bộ chuyển mạch gói, các thiết bị này cung cấp giao diện giao tiếp giữa DTEvà PSE PSE là thiết bị có nhiệm vụ phân phối thông tin trên mạng, chúng chuyển dữliệu từ DTE này đến DTE khác qua mạng X.25.

5.2 Cấu trúc khung X.25

Hình : cấu trúc khung của X.25.

 Trờng Flag: X.25 sử dụng trờng flag để dánh dấu đầu và cuối khung Giá trịcủa flag luôn bằng 01111110 nhị phân Để các DTE và DCE không bị lẫngiữa dữ liệu và flag ngời ta sử dụng cơ chế chèn bit(bit stuffing) ở cơ chế nàythực hiện bằng cách chèn một bit 0 vào dòng dữ liệu gửi đi nếu thấy có nămbit 1 liên tục đã đợc truyền Phía thu khi nhận dữ liệu lại làm động tác ngợclại, nếu nhận liên tục năm bit 1 thì bỏ bit 0 tiếp theo khỏi dữ liệu nhận.

 Trờng Address: là trờng chứa địa chỉ của khung và chỉ ra khung mang mộtlệnh hay một đáp ứng Khi một khung đợc bắt đầu từ DTE thì khung đó đợcgọi là khung lệnh Khi DCE phản hồi thì các khung phản hồi gọi là đáp ứng. Trờng Control: giá trị của trờng dùng để xác định loại khung đợc sử dụng.

Chuẩn X.25 có một số loại khung sau để truyền dữ liệu và thông tin điềukhiển tại mức liên kết dữ liệu:

 Khung thông tin: IF1 đợc sử dụng để truyền dữ liệu Thông tin chứa trong

trờng Information của khung Ngoài ra, khung cũng mang các thông tin

phúc đáp để điều khiển luồng.

1 Information frame

X.25 WAN

Network HostModem

Personal Computer

FlagAddressControlInformationFCSFlag

 Khung giám sát: SF1 đợc dùng cho các chức năng điều khiển giám sát dữliệu, nh điều khiển thông tin phúc đáp của IF hoặc yêu cầu truyền lại IF. Khung không đánh số: UF2 đợc sử dụng để điều khiển kết nối(nó chỉ đợc

sử dụng khi khởi tạo hoặc huỷ bỏ kết nối).

 Trờng Information: nội dung của trờng chứa thông tin cần truyền đi Kích thớccủa trờng có thể thay đổi, độ dài tối đa là 256byte.

 Trờng FCS: X.25 sử dụng trờng này để kiểm tra lỗi và đảm bảo tính toàn vẹncủa dữ liệu đợc truyền.

6 Frame Relay

6.1 Giới thiệu Frame Relay

Frame Relay là một giao thức mạng diện rộng hiêu quả cao hoạt động ở lớp vật lý vàlớp liên kết dữ liệu trong mô hình OSI Frame Relay ban đầu đợc thiết kế để sử dụngqua các giao diện ISDN Ngày nay, Frame Relay đợc sử dụng với nhiều giao diệnmạng khác nhau.

Frame Relay dựa trên cơ sở công nghệ chuyển mạch gói Mạng chuyển mạch gói

cho phép một trạm đầu cuối chia xẻ động3 phơng tiện truyền dẫn và băng thông đợccung cấp Các gói với độ dài thay đổi làm cho việc truyền dẫn trở nên mềm dẻo và hiệuquả hơn Các gói sau đó sẽ đợc chuyển đi qua một loạt các phần mạng khác nhau chođến khi tới đích Việc sử dụng công nghệ ghép kênh thống kê trong Frame Relay làmcho việc sử dụng băng thông hết sức mềm dẻo và đạt hiệu quả cao.

Mỗi đầu cuối mạng Frame Relay đều phải đăng ký tốc độ CIR4, là tốc độ tối thiểumạng phải đảm bảo cung cấp cho đầu cuối đó Tuy nhiên, với đặc điểm chia xẻ độngbăng thông của Frame Relay, đầu cuối vẫn có thể truyền thông tin qua mạng với tốc độlớn hơn tốc độ cam kết Khách hàng cũng cần đăng ký tốc độ cam kết khi bùng nổthông tin BCIR5 Việc đăng ký BCIR cho phép đầu cuối có thể truyền với tốc độ BCIRlớn hơn CIR trong các khoảng thời gian rất ngắn tuỳ thuộc vào tình trạng mạng lúc đó.

Frame Relay đợc coi nh sự tổ chức hợp lý của công nghệ X.25 Frame Relay bỏ quanhiều chức năng không cần thiết nh chế độ cửa sổ và truyền lại dữ liệu bị lỗi và các thủtục hỏi đáp rờm rà nh ở X.25 Frame Relay có thể làm đợc nh vậy vì nó hoạt động dựatrên các điều kiện của mạng diện rộng, đó là yêu cầu các phục vụ liên kết có độ tin cậycao, độ tin cậy cao hơn nhiều so với các chuẩn của mạng diện rộng X.25 đầu nhữngnăm 80 Các dịch vụ Frame Relay hoàn toàn nằm ở lớp 2 trong khi các dịch vụ X.25 lạinằm ở lớp 3, lớp mạng Điều này giúp cho Frame Relay truyền dẫn với hiệu quả caohơn, hiệu suất lớn hơn X.25 và làm cho Frame Relay thích hợp với các ứng dụng WANnh kết nối giữa các mạng LAN.

Các đề xuất ban đầu về tiêu chuẩn của Frame Relay đợc đa ra bởi tổ chức CCITTvào năm 1984 Do thiếu sự phối hợp hoạt động và thiếu hoàn chỉnh của tiêu chuẩn nênFrame Relay không đợc triển khai một cách rộng rãi trong những năm cuối thập kỷ 80.

Một diễn biến quan trọng trong lịch sử Frame Relay xảy ra vào năm 1990 khi màCisco System, Digital Equipment, Northern Telecom và StrataCom kết hợp với nhaugọi là Group of Four đồng loạt tập trung vào phát triển công nghệ Frame Relay Chínhnhờ sự phối hợp này đã phát triển một số đặc tả trên cơ sở giao thức Frame Relay đ ợc

1 Supervisory frame – Viễn thông Khung giám sát

2 Unnumbered frame – Viễn thông Khung không đánh số

3 Chia xẻ động có nghĩa là băng thông và phơng tiện truyền dẫn không đợc phân chia cố định Nếu tại một thờiđiểm chỉ có một ngời dùng, ngời đó sẽ sở hữu đờng truyền và chiếm toàn bộ băng thông Khi số ngời dùng tối đa,đờng truyền đợc sở hữu chung và băng thông đợc chia đều cho mọi ngời theo cam kết.

4 Committed Information Rate – Viễn thông Tốc độ thông tin đợc cam kết.

5 Burst Committed information Rate – Viễn thông Tốc độ thông tin cam kết khi bùng nổ.