Cỏc phương thức thụng tin định hướng gúi thường được sử dụng trong cỏc mạng VSAT. Trong cỏc tuyến thụng tin dữ liệu gúi, thụng tin được truyền đi bằng cỏch nhúm dữ liệu thành cỏc gúi. Tuy nhiờn, việc cỏc mạng VSAT hoạt động theo phương thức gúi vẫn khụng bắt buộc những người sử dụng nhất thiết phải tuõn theo thụng tin gúi, bởi vỡ cỏc chức năng gúi húa cú thể được thực hiện trong cỏc khối giao thức người dựng ở cỏc đầu cuối mạng VSAT. Trong cỏc tuyến thụng tin dữ liệu, cỏc hệ thống mở giao thức với nhau thụng qua cỏc chức năng thụng tin được chia thành cỏc lớp. Tổ chức quốc tế về tiờu chuẩn húa (ISO) đó phối hợp với tiểu ban chuẩn húa về thụng tin viễn thụng của ITU-R (ITU-T) để xõy dựng nờn mụ hỡnh tham chuẩn giao thức kết nối hệ thống mở (OSI), gồm 7 lớp. Bốn lớp trờn chứa cỏc giao thức thụng tin điểm nối điểm giữa cỏc hệ thống thụng tin. Ba lớp dưới chứa cỏc giao thức mạng và giao tiếp mạng phục vụ việc truyền ảo khụng lỗi (Virtually error-free transmition) cỏc gúi dữ liệu của người dựng qua cỏc mạng. Cỏc mạng dữ liệu chuyển mạch gúi sử dụng cỏc giao thức thụng tin trong 3 lớp này để chuyển cỏc dữ liệu của người sử dụng qua mạng và cung cấp cỏc phục vụ cho 4 lớp trờn cú chứa cỏc giao thức điểm - đối - điểm.
- Lớp vật lý (lớp1) là lớp dưới cựng trong mụ hỡnh OSI. Lớp này bao gồm cỏc
đặc tớnh vật lý và cỏc thụng số kỹ thuật của cỏc kết nối dành cho việc truyền ở mức bit qua mạng và thụng qua giao diện mạng.
- Lớp liờn kết dữ liệu (Lớp 2) chứa cỏc thủ tục và giao thức thụng tin giữa cỏc
đầu cuối của mạng, hoặc giữa cỏc mạng với nhau. Cỏc giao thức này thường thực hiện việc phỏt hiện và sửa lỗi cho cỏc gúi dữ liệu đó được đúng khung. Nếu cỏc lỗi khụng thể sửa được, một thụng bỏo lỗi sẽ được gửi tới lớp 3. Cỏc
giao thức này cũng cú thể cú cỏc chức năng đỏnh địa chỉ và điều khiển luồng dữ liệu. Lớp 2 cũn cung cấp khả năng đồng bộ giữa cỏc đầu cuối và mạng.
- Lớp mạng (lớp3) thiết lập, duy trỡ và kết thỳc cỏc kết nối dữ liệu qua mạng.
Tại lớp 3 cỏc gúi dữ liệu được cung cấp cỏc thụng tin địa chỉ để thực hiện việc định tuyến qua mạng, cỏc lỗi sẽ được sửa và cỏc luồng gúi dữ liệu sẽ được điều khiển. Cỏc gúi dữ liệu quỏ dài cú thể sẽ được chia ra và sau đú được kết hợp lại. Cỏc tuyến thụng tin theo phương thức gúi trong mạng VSAT thường chỉ dựng cỏc chức năng và cỏc chức năng thuộc 3 lớp OSI dưới cựng này. Chỳng được sử dụng trong khuụn khổ mạng, cũng như cỏc giao diện của nú với mạng bờn ngoài. Cỏc mạng VSAT được sử dụng chủ yếu dưới dạng cỏc mạng dữ liệu riờng độc lập, kết nối một số đầu cuối dữ liệu của người sử dụng (hoặc một số nhúm đầu cuối). Cỏc đầu cuối dữ liệu này giao tiếp với cỏc VSAT ở xa, và với cỏc mỏy chủ giao thức với trạm Hub của mạng VSAT. Gần đõy, cỏc mạng VSAT cũn được dựng để kết nối những người sử dụng VSAT từ xa tới cỏc mạng dữ liệu trờn mặt đất (cả mạng cụng cộng lẫn mạng riờng), và cú thể trong tương lai là mạng ISDN. Cỏc kết nối này được thực hiện hoặc thụng qua Hub hoặc thụng qua một VSAT khỏc.
b) Kiến trỳc của mạng VSAT IP và sự triển khai cỏc giao thức
Cỏc giao diện mạng được bố trớ ở cỏc điểm rỡa của mạng mà thụng qua đú người sử dụng mạng VSAT được kết nối với mạng VSAT. Một giao diện mạng cũng được cung cấp tại Hub mạng, nơi được kết nối tới một mỏy chủ hoặc một mạng mặt đất khỏc. Mỗi một giao diện mạng VSAT cú thể được cấu hỡnh sao cho hỗ trợ được một trong nhiều loại giao diện người dựng khỏc nhau, khụng phụ thuộc vào giao diện mạng VSAT khỏc. Cỏc giao diện mạng dựa vào phần trung tõm của mạng để cung cấp một cấp độ dịch vụ nào đú.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
27 Trong đú:
- Phần trung tõm của mạng (Network kernel): Cú cấu trỳc và giao thức thụng
tin của riờng nú nhằm mục đớch truyền cỏc dữ liệu thụng qua phương tiện truyền tin vệ tinh theo phương phỏp hiệu quả nhất. Phần trung tõm của mạng đảm bảo viờc thưc hiện phõn phối dữ liệu đỏng tin cậy và cả việc chỉ bỏo tỡnh trạng mất mỏt dữ liệu do cỏc loại lỗi khỏc nhau hoặc do lỗi thiết bị gồm cỏc chức năng sau:
+ Cỏc giao thức truy cập vệ tinh.
+ Cơ chế đỏnh địa chỉ gúi.
+ Cỏc thủ tục điều khiển tắc nghẽn trờn cỏc kờnh vệ tinh.
+ Định tuyến và chuyển mạch gúi.
+ Quản trị mạng.
Cỏc chức năng quản trị mạng được sử dụng để cấu hỡnh và vận hành mạng, vớ dụ để cảnh bỏo cho người quản trị mạng một số trường hợp cần phải loại trừ trong một số giao diện với người sử dụng, chẳng hạn như hủy bỏ một đường tryền khụng mong muốn hoặc phỏt lại để truy cập.
VSAT Cỏc lớp cao dành cho người dựng Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Cỏc lớp cao dành cho người dựng Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Cổng giao tiếp Giao thức Giao diện Giao diện vật lý Phần trung tõm mạng Cổng giao tiếp Giao thức Giao diện Giao diện vật lý Phần trung tõm mạng MẠNG VSAT TRẠM HUB Đầu cuối của
người sử dụng
Đầu cuối của người sử dụng Đường truyền mặt đất
Đường truyền vệ tinh
- Giao thức truy cập vệ tinh: Thường là bất cõn bằng, cú một số dậng truy cập từ VSAT đến Hub thụng dụng đang được sử dụng như: Aloha chia khe (slotted Aloha) hoặc TDMA dành riờng (reservation TDMA). Theo hướng từ Hub đến VSAT, phương thức truy cập thường là TDMA.
- Cỏc giao thức thụng tin dữ liệu bờn trong mạng: Cỏc giao thức truy cập
điểm-điểm, điểm đa điểm cú thể được sử dụng để thiết lập cỏc đường thụng tin đỏng tin cậy thụng qua mạng, trong đú cú cả cỏc chức năng khụi phục lỗi và điều khiển luồng dữ liệu. Đõy là cỏc giao thức thụng tin bờn trong mạng được thiết kế dành riờng cho cho việc truyền dẫn qua vệ tinh trong mạng VSAT. Cỏc yếu tố cần được đưa vào tớnh toỏn khi thiết kế cỏc giao thức bờn trong mạng VSAT bao gồm cỏc đặc tớnh quan trọng của mạng như: topology hỡnh sao của cỏc mạng VSAT cũng như cũng như cỏc phương phỏp đa truy cập. Cỏc đặc tớnh này cú ảnh hưởng lớn đến thụng lượng dữ liệu và thời gian thiết lập cuộc gọi của mạng VSAT. Cỏc thụng tin đó được gúi húa được cấu trỳc thành cỏc khuụn dạng cú chứa cả cỏc mó điều khiển lỗi để thụng bỏo là đó nhận đỳng hoặc loại bỏ cỏc gúi thụng tin nhận được nhưng bị lỗi và yờu cầu phỏt lại. Trong cỏc mạng VSAT sử dụng TDMA/RA để truyền cỏc gúi dữ liệu từ VSAT đến Hub thỡ quỏ trỡnh chỉ bỏo (ACK) và quỏ trỡnh phỏt lại gúi tin đều nằm dưới sự điều khiển của phần mềm quản trị mạng VSAT. Tỉ lệ lỗi bit BER trờn đường truyền vệ tinh phải đủ thấp để trỏnh hiện tượng phỏt lại quỏ nhiều lần cỏc bản tin. Nếu cỏc cơ chế sửa lỗi ở cỏc thiết bị đầu cuối (end- to-end) trong cỏc lớp cao hơn được sử dụng thỡ cú thể dẫn đến thụng lượng thụng tin rất thấp do dữ liệu bị lỗi sẽ được lặp lại sau một thời gian trễ rất dài. Nếu khụng cú cỏc phương phỏp sửa lỗi tại cỏc lớp thấp thỡ tỉ lệ lỗi bit BER trờn đường truyền vệ tinh sẽ phải thấp hơn nhiều.
- Chức năng chuyển mạch gúi: Cỏc mạng VSAT với cấu hỡnh hỡnh sao chủ
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
29
nhận cỏc chức năng định tuyến và chuyển mạch. Cỏc chức năng chuyển mạch được triển khai thụng qua cỏc thiết bị xử lý băng gốc và thiết bị điều khiển trong cỏc trạm mặt đất VSAT và Hub. Cú hai cơ chế chuyển mạch gúi cơ bản: datagram và kờnh ảo. Với datagram, cỏc gúi được phõn phối với một độ tin cậy nhất định. Kờnh ảo đảm bảo sự phõn phối tuần tự cỏc gúi tin và khụng cú sự nhõn đụi. Trong mạng VSAT thỡ cỏc cơ chế đều cú ưu điểm và nhược điểm. Cỏc kờnh ảo yờu cầu ớt thụng tin mào đầu cho một gúi dữ liệu hơn nhưng sự cần thiết phải duy trớ cỏc thụng tin trạng thỏi ở mỗi kết nối trong mạng cú thể sẽ trở thành một vấn đề phức tạp trong một mạng VSAT lớn cú một số lượng lớn kết nối cần được hỗ trợ. Với phần thụng tin mào đầu lớn hơn trong một gúi, một chuyển mạch trờn cơ sở datagram cú thể đảm bảo một thụng lượng cao hơn và mang lại một ưu điểm quan trọng: khả năng khởi động lại khụng cần thiết lập lại cỏc kết nối trờn mạng.
Mụ hỡnh bờn trong của một mạng chuyển mạch gúi cú thể được xem như một liờn mạng giữa cỏc hệ thống chuyển mạch và cỏc thành phần xử lý. Do vậy cỏc giao thức lớp mạng cỏc giao thức lớp mạng trong mụ hỡnh OSI được sử dụng làm kiến trỳc cho việc xõy dựng cấu trỳc bờn trong của một mạng chuyển mạch gúi VSAT. Một số mạng đó sử dụng chuyển mạch gúi cải tiến để cung cấp chức năng X.25 PSDN.
Cỏc mạng VSAT khỏc nhau cú thể sử dụng cỏc giao thức thớch hợp để thực hiện cựng cỏc chức năng đú. Cỏc chức năng chớnh trong chuyển mạch gúi VSAT là:
+ Điều khiển đa truy cập vệ tinh
+ Truyền tớn hiệu đỏng tin cậy.
+ Định tuyến dữ liệu giữa cỏc VSAT và mỏy chủ.
+ Kết nối tới cỏc hệ thống quản trị mạng.
- Chuyển đổi giao thức: Khi kết nối mạng thụng tin dữ liệu với nhau, một cổng giao tiếp núi chung thực hiện việc chuyển đổi tại cỏc lớp OSI cao giữa cỏc giao thức thụng tin mạng khụng đồng dạng (vớ dụ cỏc cổng giao tiếp thư điện tử và cỏc cổng giao tiếp truyền tin). Chức năng cổng giao tiếp mạng VSAT nhất thiết phải thực hiện việc chuyển đổi cỏc lớp thấp giữa cỏc giao thức thụng tin mạng của người dựng và cỏc giao thức bờn trong mạng VSAT. Cổng giao tiếp mạng VSAT cho phộp truy cập vào phần chớnh của mạng, thực hiện việc đúng gúi dữ liệu và biờn dịch địa chỉ. Trong tất cả cỏc trường hợp, mỗi loại giao thức giao thức người dựng đều cú cỏc chức năng cổng giao tiếp cần thiết của riờng nú.Cả Hub lẫn VSAT đều cú thể cung cấp cỏc giao tiếp mạng với cấu trỳc này, cấu trỳc mà chỳng ta cấu hỡnh để hỗ trợ bất kỡ loại nào trong cỏc loại giao thức người dựng. Nú cú ưu điểm là nú cú sẵn bờn trong mạng khụng phụ thuộc vào cỏc giao thức người dựng. Điều này cho phếp mạng dễ dàng thớch nghi khi hỗ trợ cỏc kiểu giao tiếp người dựng khỏc nhau.
c) Kết nối với cỏc DTE định hƣớng gúi của ngƣời sử dụng và với mạng dữ liệu mặt đất
- Kết nối với cỏc DTE của người sử dụng: Cỏc mạng VSAT điển hỡnh cú một
số loại giao tiếp mạng, mỗi loại chứa cỏc giao tiếp lớp vật lý và giao thức giao tiếp với người dựng để đảm bảo sự giao tiếp hoàn hảo với cỏc thiết bị đầu cuối dữ liệu cục bộ của người sử dụng (DTE). Cỏc giao tiếp này cũng cú thể hiện diện giữa cỏc thiết bị Hub VSAT và cỏc mỏy chủ bao gồm cỏc giao thức:
+ Giao tiếp lớp vật lý: Thực hiện kết nối vật lý từ DTE người dựng tới giao
tiếp mạng VSAT. Mỗi hệ thống VSAT thường cú một số giao tiếp vật lý độc lập và cú thể cấu hỡnh được. Chỳng hổ trợ cho cỏc chuẩn vật lý đồng bộ và khụng đồng bộ ở cỏc tốc độ bit dữ liệu khỏc nhau.
+ Giao tiếp giao thức người dựng: Giao tiếp giao thức người dựng được kết
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
31
thụng qua một chức năng thiết bị đầu cuối kờnh dữ liệu (DCE) hoàn chỉnh ở lớp 2 và 3. Cỏc giao tiếp giao thức người dựng hiện nay cho phộp cỏc thiết bị người dựng kết nối tới mạng theo giao thức riờng. Hầu hết cỏc hệ thống VSAT được hổ trợ ớt nhất là cỏc giao thức người dựng X25... Ngoài cỏc giao tiếp người dựng được sử dụng rất thường xuyờn này một mạng VSAT cũn cú thể dễ dàng thớch nghi với cỏc giao tiếp riờng bởi vỡ cỏc sự thay đổi tong giao tiếp chỉ được giới hạn ở người dựng chứ khụng phải trờn toàn bộ mạng.
+ Giao thức X25:Trong cỏc mạng X25 mặt đất, mỗi nỳt mạng đảm nhận việc
chỉ bỏo nội bộ về tỡnh trạng nhận cỏc gúi dữ liệu. Vỡ vậy giao thức người dựng X25 giao tiếp với mạng VSAT đơn giản hơn so với SDLC hoặc BISYNC. Giao tiếp vật lý giữa DTE X25 của người sử dụng với mạng dựa trờn cơ sở chuẩn V24 của khiến nghị ITU-T. Giao tiếp giao thức người dựng của giao tiếp mạng VSAT tuõn theo đầy đủ giao thức X25 trong khiến nghị ITU-T ở lớp 2 và 3. Cổng giao tiếp này thực hiện việc chuyển đổi giao thức giữa giao thức truy cập X25 và giao thức bờn trong mạng VSAT và đồng thời điều khiển cả kờnh ảo giữa cỏc đầu cuối. Giao tiếp giao thức người dựng thực hiện cục bộ việc chỉ bỏo thu/phỏt ở lớp 2 và 3 tới cỏc thiết bị người dựng, cũng giống như cỏc node và cỏc DCE trong cỏc người X25 mặt đất. Nếu khụng tớnh đến trễ vệ tinh trong giao tiếp X25 cục bộ này, thỡ cỏc giỏ trị định thời và cỏc kớch thước cửa sổ của cỏc giao thức X25 lớp 2 và 3 trong thiết bị người dựng sẽ khụng cần phải được điều chỉnh khi sử dụng với cỏc mạng VSAT. Giỏ trị định thời của cỏc thủ tục trong lớp 3 cú yờu cầu chuyển đổi giữa cỏc đầu cuối thỡ lớn hơn đỏng kể so với độ trễ đi-về của vệ tinh, do đú chỳng được duy trỡ khụng đổi trong thiết bị người dựng.
Hỡnh 1.18: Cấu hỡnh hổ trợ giao thức SDLC.
- Kết nối với cỏc mạng dữ liệu mặt đất chuyển mạch gúi (PSPDN):Trong cỏc
mạng PSPDN, cỏc DTE người dựng được kết nối tới cỏc DCE của PSPDN thụng qua sử dụng giao thức X25. Cỏc DTE khụng đồng bộ cú thể được kết nối tới mạng theo giao thức X28 và một chức năng PAD (lắp ghộp/phõn chia gúi). Cỏc mạng PSPDN được kết nối với nhau thụng qua cỏc cổng giao tiếp mạng với một giao tiếp X75 ở giữa. Dữ liệu được truyền qua mạng dưới dạng cỏc gúi tin đi qua cỏc chuyển mạch gúi (node) cú nhiệm vụ định tuyến cỏc gúi tin này. Mỗi gúi tin mang một header chứa thụng tin địa chỉ. Khụng như trong cỏc mạng chuyển mạch kờnh, trong cỏc chuyển mạch gúi khụng cú một kết nối nào được duy trỡ lõu dài trờn mạng giữa cỏc DTE đang thụng tin. Một số khả năng kết nối mạng VSAT và mạng PSPDN cú thể được ỏp dụng:
+ Mạng VSAT thay thế cho một phần mạng PSPDN mặt đất.
+ Mạng VSAT như một mạng con trung chuyển giữa cỏc PSPDN.
+ Một mạng VSAT truy cập vào một mạng PSPDN thụng qua một giao tiếp
mạng tại Hub hoặc tại một trong cỏc trạm VSAT. Cỏc lớp trong mụ
hỡnh OSI
Đầu cuối VSAT Hub Mỏy chủ
SDLC thứ cấp RS232C Giao thức lớp mạng SDLC sơ cấp RS232C Giao thức Datagram Modem/Code của VSAT Giao thức lớp mạng Giao thức Datagram Modem/Code của VSAT SDLC thứ cấp RS232C SDLC sơ cấp RS232C
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
33
Thụng thường mạng VSAT truy cập vào mạng PSPDN được dựng phổ