Dịch vụ thoại là một trong những dịch vụ cơ bản của Viễn thông, do đó về cấu trúc thì mạng điện thoại công cộng nằm trong cấu trúc mạng Viễn thông bao gồm mạng nội hạt, mạng liên tỉnh, mạng quốc tế và kết hợp thành ba miền trung tâm: Hà Nội, Đà Nẵng, TP Hồ Chí Minh.
Mạng viễn thông là tổ hợp các nút mạng đ−ợc nối với nhau bằng các đ−ờng truyền dẫn. Nút mạng đ−ợc phân thành nhiều thứ cấp và từ đó kết hợp với các đ−ờng truyền tạo thành các cấp mạng khác nhau. Nút mạng th−ờng là các tổng đài, đ−ờng truyền là các tuyến truyền dẫn.
ở mạng l−ới, các thuê bao đ−ợc đấu nối vào các tổng đài nội hạt hoặc các tổng đài nhánh.Thông qua mạng l−ới, các thuê bao đ−ợc đấu nối với nhau dể thực hiện các dịch vụ thông tin nh− điện thoại, truyền số liệu, Fax và các dịch vụ khác.
Để tạo kết nối giữa các thuê bao với nhau, các nút mạng phải trao đổi thông tin trên cơ sở thông tin yêu cầu dịch vụ và địa chỉ mạng l−ới (danh bạ) của các thuê bao, mạng l−ới trao đổi thông tin địa chỉ và dịch vụ gọi là mạng báo hiệu.
Nút mạng cấp 1: bao gồm các nút mạng quốc tế (Gateway QT) các nút mạng này làm nhiệm vụ giao tiếp và kết nối mạng quốc gia với mạng quốc tế. Chúng bao gồm thiết bị chuyển mạch và thiết bị truyền dẫn để tạo tuyến kết nối cho thiết bị chuyển mạch về các nút mạng quốc gia và đi quốc tế. Thiết bị thuyền dẫn th−ờng là cáp quang và vệ tinh.
Nút mạng cấp 2: là nút mạng chuyển tiếp quốc gia. Nó bao gồm các tổng đài đ−ờng dài và hệ thống truyền dẫn đ−ờng trục. Các tổng đài làm nhiệm vụ chuyển mạch để kết hợp với các hệ thống truyền dẫn tạo ra tuyến nối đ−ờng dài cho các thuê bao qua mạng cấp 4 và cấp 5
Nút mạng cấp 3: Là nút mạng chuyển tiếp nội hạt hoặc nội tỉnh. Chúng bao gồm những tổng đài Tandem cũng nh− các hệ thống truyền dẫn để kết nối các tổng đài Tandem với các nút cho cuộc gọi từ thuê bao trong khu vực nội hạt hoặc nội tỉnh với nhau và các cuộc gọi liên tỉnh quốc tế
Svth : Tr−ơng Thành Giang 59 chiều đi và chiều đến. Các hệ thông truyền dẫn làm nhiệm vụ tạo đ−ờng truyền nối các tổng đài Tadem các với nút 2 và 4, chúng th−ờng là hệ thống cáp quang hay viba.
Nút mạng cấp 4: Là nút mạng nội hạt, bao gồm các hệ thống tổng đài nội hạt (Local Exchange) và hệ thống đấu nối các tổng đài nội hạt với các tổng đài Tandem, và các tổng đài nội hạt với các tổng đài nhánh (tông đài vệ tinh và các tổng đài độc lập dung l−ợng nhỏ, còn gọi là tổng đài thuê bao). Các hệ thống ở đây là các hệ thống truyền dẫn cáp quang và viba dung l−ợng nhỏ.
Nút mạng cấp 5: Đây là nút mạng gắn liền với truy cập thuê bao và kết nối trực tiếp với các thuê bao.Chúng th−ờng là tổng đài độc lập dung l−ợng nhỏ kết nối với các nút mạng phía trên qua đ−ờng truyền trung kế sử dụng báo hiệu.
Các kiểu nối mạng chủ yếu trong mạng Viễn thông hiện nay là các mạng hình sao, mắt l−ới, mạng hỗn hợp. Mạng Viễn thông đ−ợc kết nối với nhau bởi các đ−ờng nối cơ bản và các đ−ờng nối trực tiếp l−u l−ợng cao. Các đ−ờng nối cơ bản tạo ra mạng đảm bảo l−u thoát l−u l−ợng cơ bản và định hình mạng sao cho mọi thuê bao trên mạng có thể đ−ợc thiết lập tuyến nối với nhau. Ngoài ra các tuyến nối trực tiếp l−u l−ợng cao hình thành giữa hai nút mạng có l−u l−ợng hấp dẫn (nhiều thuê bao), đảm bảo hiệu suất sử dụng và chất l−ợng truyền dẫn cao cũng nh− các ý nghĩa về mặt kinh tế.
Dịch vụ thoại công cộng hiện nay đang sử dụng công nghệ số hoá truyền thống yêu cầu tốc độ 64Kbps th−ờng đ−ợc gọi là mạng thoại PCM 64 Kbps. PCM là tín hiệu điều xung m<, tín hiệu thoại PCM trong suốt thời gian đàm thoại và chiếm toàn bộ băng tần. Đây là bản chất của việc ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM) sử dụng trong mạng chuyển mạch kênh.
Svth : Tr−ơng Thành Giang 60 D−ới đây là sơ đồ cấu trúc mạng điện thoại công cộng.
` Hà nội Đà nẵng TP. HCM International Gateway SW. National transit SW Local Tanden SW Local SW Remote Supscriber Unit
Svth : Tr−ơng Thành Giang 61 Ch−ơng VI: Các thiết bị kết nối mạng
4.1. Bộ giao thức mạng (Netwwort Interface card - nic) nic)
NIC có một vai trò rất quan trọng trong mạng. Đó là thiết bị dùng để nối máy tính với mạng. NIC có thể đặt vào khe cắm (Slot) của máy tính. Những thiết bị này có tên nh− sau:
• Network Adapter Unit/Bread/Card
• Bộ điều khiển mạng
• Card thông minh
• Network Interface Card (NICs)
• Network Card
• Netword Adapter...
Tất cả các thuật ngữ này đều đề cập đến thành phần điện tử mạng gắn vào bên trong một mạng LAN và hoạt động ở tầng vật lý (Physical Layer) và tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer) của mô hình OSI.
4.1.1. Các chức năng chính của một card mạng
- NIC có nhiệm vụ chuẩn bị và chuyển dữ liệu từ máy tính tới đ−ờng truyền. Những dữ liệu này di chuyển trong Bus máy tính ở dạng song song (Paralell form) với 8,16 hay 32 bit. NIC phải chuyển đổi những tín hiệu này sang dạng chuỗi (Serial Form) thì mới có thể truyền.
Ng−ợc lại dữ liệu ở máy tính chuẩn bị đ−ợc chuyển lên mạng, thì NIC Driver (Phần điều khiển của NIC - Driver) có nhiệm vụ chuyển đổi dữ liệu sang dạng mà NIC có thể hiểu đ−ợc (tuỳ thuộc vào hệ điều hành)
Svth : Tr−ơng Thành Giang 62 * Phần tiếp theo là thể hiện dữ liệu ở dạng chuỗi bằng các loại tín hiệu nh− dạng số, t−ơng tự hay dạng light để truyền đ−ợc.
NIC còn có nhiệm vụ truy nhập đ−ờng truyền để các tín hiệu lên mạng. Nói cách khác NIC giống nh− cửa sổ giữa mạng và máy tính.
- Một số Module trên card mạng thực hiện các tiến trình đặc tr−ng. Những module này bao gồm:
+ Module truyền/ nhận ( Transmit/Receive Module) : module truyền /nhận chứa các thành phần giao thức điện tử điều khiển tín hiệu lên để truyền nhận tín hiệu từ trên đ−ờng truyền. Module Transmit/Receive có chức năng khuếch đại tín hiệu. Module này ứng với Physical Layer Singnaling (PLS) và Media Attachment Unit (MAU) trong các chuẩn IEEE.
+ Module m< hoá/ giải m< (Encode/ Decode module): tr−ớc khi tín hiệu đ−ợc truyền, nó phải đ−ợc m< hoá và khi nhận đ−ợc giải m<. Trong các mạng LAN Ethernet,IEEE802.3 sử dụng kĩ thuật m< hoá ME, FDDI sử dụng kết hợp Nonreturn To Zero Inverted(NRZI) và 4B/5B Encoding.
+ Vùng bộ đệm khung (Frame Buffer Area) : khi một khung thông tin đ−ợc truyền nhận, nó đ−ợc l−u trữ trong một bộ nhớ đặc biệt trên card mạng để xử lý. trên nhiều card,vùng đệm này đ−ợc thực hiện bởi chip RAM trên card. th−ờng dung l−ợng bộ đệm này thay đổi từ vài KB đến vài MB.
+Module xử lý lớp MAC ( MAC Layer Porcessing Module) : Module xử lý lớp MAC là module quan trọng nhất của card mạng
. Encapsilation (gói) : đ−ợc thực hiện bởi trạm truyền. Bao gồm quá trình phát sinh địa chỉ thích hợp, điều khiển và kiểm soát thứ tự khung
. Decapsilation ( mở gói) : thực hiện bởi trạm nhận, bao gồm quá trình xử lý địa chỉ, điều khiển và kiểm soát vùng thứ tự khung, kiểm soát lỗi.
. Thực hiện giải thuật MAC ( cơ chế truy cập CSMA/CD đối với Ethenet và TokenRing) : chức năng này đ−ợc xử lý trên bộ vi xử lý đặc biệt
Svth : Tr−ơng Thành Giang 63 có ROM riêng hoặc Microcode chứa giải thuật MAC. Những chip điều khiển mạng này có RAM riêng cho quá trình xử lý.
+ Module giao tiếp Host – Bus ( Host - Bus Interface module) : việc trao đổi thông tin giữa Host và mạng thông qua giao tiếp mạng . Module giao tiếp đựơc hiểu là một giao thức bên trong sử dụng để truyền dữ liệu dạng Host - Bus. Bề rộng của Bus đ−ợc xác định số bit dữ liệu Bus có thể truyền song song. Đối với các card mạng của IBM th−ờng 8 bit phổ biến và 16 bit, 32 bit.
4.1.2. Cài đặt NIC
- Việc cài đặt NIC phụ thuộc vào loại NIC, hệ điều hành, phần cứng. Tuy nhiên về cơ bản tuân theo các b−ớc sau:
1. Cắm card vào Slost, đặt lại các Jumper và DIP Swith theo yêu cầu 2. Cài đặt driver của card
3. Đặt cấu hình trong hệ điều hành để NIC không xung đột với các thiết bị khác
4. Bird NIC với các giao thức theo yêu cầu 5. Nối NIC với cáp mạng
4.2 MODEM( chuẩn CITT)
- Module bắt nguồn từ Modulation và Demodulation. Modulation là cơ chế chuyển đổi từ tín hiệu số sang tín hiệu analog còn Demodulation là chuyển đổi từ tín hiệu analog sang tín hiệu số.
- Module đ−ợc dùng để kết nối các máy tính qua đ−ờng điện thoại, Modem cho phép trao đổi dữ liệu theo yêu cầu nh− th− điện tử, truyền tệp... Tuy nhiên Modem không thể kết nối các mạng xa với nhau để trao đổi dữ liệu trực tiếp. Nói cách khác, Modem không phải là một thiết bị kết nối liên mạng (InternetWork Device) nh− các thiết bị khác nh− Router,
Svth : Tr−ơng Thành Giang 64 Gateway.... Nh−ng nó có thể đ−ợc sử dụng kết hợp với một Router để kết nối casc mạng qua mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN)
Modem có thể cài đặt ngoài hoặc trong máy tính với các chuẩn khác nhau về tốc độ và tính năng.
Modem đ−ợc phân tích thành 2 loại cơ bản dựa theo ph−ơng thức truyền mà Modem sử dụng để nhận gửi dữ liệu đó là:
• Modem không đồng bộ: ph−ơng thức truyền không đồng bộ không có cơ chế Clocking để đảm bảo sự đồng bộ bit để đồng bộ các thiết bị trên mỗi frame có một bit đầu tiên đ−ợc gọi là start bit cho phép thiết bị nhận đồng bộ thời gian truyền các tín hiệu. Các message đ−ợc giữ để cho các thiết bị gửi và nhận không bị mất đồng bộ trong quá trình truyền.
• Modem đồng bộ: Ph−ơng thức truyền đồng bộ đơn giản, rẻ tiền đ−ợc sử dụng nhiều trong truyền các dữ liệu ký tự, các frame kích th−ớc nhỏ ở những khoảng cách không đều. ph−ơng thức truyền đồng bộ dùng cơ chế Clocking để truyền và nhận dữ liệu đ−ợc thực hiện theo 2 cách.
-> Đồng bộ truyền tín hiệu và dữ liệu
-> Sử dụng kênh riêng để truyền tín hiệu Clock
4.3. REPEater ( Bộ chuyển tiếp)
- Bộ chuyển tiếp (Repeater), cầu nối( Bridge) và bộ định tuyến (Rourter) là những thiết bị kết nối liên mạng, mở rộng phạm vi hoạt động của các mạng LAN cục bộ. Hầu hết các mạng LAN nh− Ethernet , ARC net và Tokenring đều có những hạn chế về khoảng cách, vì vậy nếu sử dụng các bộ kết nối liên mạng thì có thể mở rộng phạm vi hoạt động của các mạng LAN đó.
Repeater hoạt động tại tầng vật lý trong mô hình OSI . Nhận từ đ−ờng truyền trong mạng LAN , khôi phục và làm khoẻ tín hiệu này sau đó lại gửi tiếp đến một mạng LAN khác.
Svth : Tr−ơng Thành Giang 65 Nh− vậy chức năng của Repeater là khuyếch đai các tín hiệu, mở rộng phạm vi tối đa cho các mạng. Sở dĩ nh− vậy là vì Repeater nhận và chuyển tiếp tín hiệu, nối hai đoạn cáp mạng ethernet ở cổng kết nối (Hình 4.1).
Svth : Tr−ơng Thành Giang 66
Repeater
Hình 4.1: Nguyên tắc làm việc của Repeater
- Repeater hoạt động khá đơn giảm, không thể lọc các tín hiệu mà chỉ nhận biết tín hiệu, khuyếch đại tín hiệu, lặp lại tín hiệu và gửi tín hiệu đó đến tất cả các cổng, trừ cổng mà tín hiệu đ< đ−ợc nhận biết. Bộ chuyển tiếp không có địa chỉ riêng và không tồn tại tr−ờng địa chỉ của bộ chuyển tiếp trong gói dữ liệu. Chính vì lẽ đó mà trên mạng có nhiều tiếng ồn thì những tiếng ồn đó cũng bị khuyếch đại theo hơn nữa nếu tín hiệu gốc bị méo thì Repeater cũng không có khả năng xử lý đ−ợc.
- Repeater không thể kết nối các mạng khác nhau về kiểu Frame dữ liệu, chỉ một số kết nối đ−ợc các Segmant cùng kiểu Frame nh−ng khác nhau cáp mạng.
Nh− vậy −u điểm chính của Repeater đó là mở rộng phạm vi của mạng, ngoài ra Repeater rẻ và đơn giản dễ sử dụng.
Tuy nhiên nếu mạng quá rộng thì thời gian trễ sẽ tăng lên, chính và thế mà việc dùng các Repeater tuân theo quy tắc 5 - 4 - 3 (nh− mạng Ethernet) nghĩa là có 5 cáp mạng đ−ợc kết nối bởi 4 Repeater và không quá 3 đoạn cáp mạng có các node.
Strong signal (Regeneratec) Weak signal
Svth : Tr−ơng Thành Giang 67
4.4 Bộ tập chung (HUB)
- Hub hay còn gọi là Concertrator (bộ tập chung) dùng để kết nối các node mạng nh− hình 4.2 sau: Hub gồm có 3 loại: * Passive Hub *Active Hub *Intelligent Hub Hình 4.2: Hub sử dụng nh− bộ tập trung mạng
* Passive Hub : Đ−ợc gọi là "thụ động" (Passive Hub) vì nó không chứa bất kỳ thành phần điện tử nào . Nghĩa là nó không có khả năng xử lý các tín hiệu giữ liệu. Mục đích duy nhất của Passive Hub là tổ hợp các tín hiệu từ một số đoạn cáp mạng các đầu nối vào Passive Hub nhận tất cả các Packer qua Hub. Do Hub không có khả năng xử lý đ−ợc các tín hiệu hay khuyếch đại tín hiệu nên khoảng cách giữa máy tính và Hub không thể lớn
Svth : Tr−ơng Thành Giang 68 hơn một nửa tối đa giữa hai máy tính trên mạng. Do chức năng hạn chế nên Passive Hub rẻ và dễ dàng lắp đặt. Và cũng chính vì thế mà chỉ những mạng nhỏ mới dùng Passive Hub. Việc lắp đặt các Hub trong mạng cũng tuân theo quy tắc 5 - 4 - 3 nh− Repeater. Các mạng ARC net th−ờng dùng Hub thụ động.
* Active Hub: Active Hub tổ hợp các linh kiện điện tử nên có thể khuếch đại và xử lý các tín hiệu truyền giữa các thiết bị của mạng. Quá trình xử lý tín hiệu đ−ợc gọi là tái sinh tín hiệu (Signal Regeneration). Quá trình tái sinh tín hiệu làm cho mạng khoẻ lên, ít bị hỏng và khoảng cách giữa các thiết bị đ−ợc tăng lên. Chính vì thế mà Active Hub giá thành cao hơn rất nhiều Passive Hub. Do chức năng của Active Hub có phần t−ơng tự nh− Repeater nên đôi khi ng−ời ta gọi là bộ phận truyền lặp đa cổng (Multiport Repeater).
* Intelligent Hub: là Active Hub nh−ng đ−ợc bổ sung thêm một số chức năng thông tin nh−:
-> Hub management (quản trị Hub): Hub hỗ trợ các giao thức quản trị mạng, cho phép Hub cá thể gửi các Packer về trạm điều khiển trung tâm của mạng. Các giao thức này còn có khả năng giúp trạm điều khiển quản lý Hub, ví dụ nh− trong tr−ờng hợp cần thiết có thể ra lệnh cho Hub "cắt" (Shut Down) các kết nối gây ra lỗi trong mạng.
-> Switching Hub: Loại Hub mới nhất đ−ợc gọi là Switching Hub, bao gồm các mạch cho phép chọn đ−ờng rất nhanh cho các tín hiệu giữa các cổng Hub. Thay vì chuyển tiếp các gói tin tới tất cả các cổng của Hub, Switching Hub chỉ chuyển tiếp tới cổng có kết nối với trạm đích của gói tin. Nhiều Switching Hub còn có khả năng chuyển mạch các gói tin theo đ−ờng nhanh nhất. Switching Hub có thể thay thế các Bridge (Thực chất là Bridge với tốc độ rất nhanh) và Router trên nhiều mạng.
Svth : Tr−ơng Thành Giang 69 Node = B Node = A LAN - Side 1 Node = B Node = B Node = A LAN - Side 2 Node = A N od e = B N od e = A
4.5 Cầu nối (Bridge)
Cũng nh− Repeater, Bridge cho phép mở rộng phạm vi của mạng kết nối hai hệ thống mạng riêng biệt thành một mạng cục bộ. Tuy nhiên Bridge hoạt động mền dẻo hơn nhiều so với Repeater. Repeater chuyển đi tất cả các gói dữ liệu nhận đ−ợc, nh−ng Bridge thì lại khác, Bridge chọn lọc và chỉ chuyển đi các tín hiệu có đích là một trạm ở mạng khác.
Bridge thực hiện đ−ợc chức năng này vì mỗi thiết bị trong mạng đều có một địa chỉ duy nhất và mỗi Pachet đều có địa chỉ đích đặt ở phần Header. Quá trình làm việc của Bridge nh− sau: (hình 4.3).
Hình 4.3; phân chia tín hiệu trong mạng LAN với Bridge