Kĩ thuật chuyển mạch kênh đã được ứng dụng rộng rãi trong các mạng viễn thông trong khoảng thời gian dài, tuy nhiên nó cũng thể hiện khá nhiều nhược điểm như tốc độ cố định, đầu cuối cần khả dụng và cùng tốc độ, tài nguyên giành riêng, ... Để khắc phục những nhược điểm này, kỹ thuật chuyển mạch gói đã ra đời.
Kỹ thuật chuyển mạch gói đóng một vai trò rất quan trọng trong các mạng truyền số liệu trước đây và ngày nay là mạng hội tụ NGN, cho phép truyền tải không chỉ dữ liệu, mà cả tiếng nói, video, v.v.
Khái niệm đặc trưng cho mạng chuyển mạch gói là kiến trúc mạng (Topology). Topology đề cập đến phương cách đấu nối các thiết bị bằng các đường thông tin. Mạng chuyển mạch gói bao gồm các thành phần cơ bản sau (hình 1 .22): trạm (station), nút mạng (node) và các đường truyền dẫn (link).
Các trạm có thể là máy tính hoặc các thiết bị đầu cuối khác, có chức năng tạo và thu số liệu. Nút mạng là một hệ thống chuyển mạch hay định tuyến, thực hiện các chức năng phân gói (nút gốc), hợp gói (nút đích), chuyển mạch, lưu tạm và chuyển tiếp các gói tin (các nút trung gian). Các liên kết đóng vai trò là đường truyền thông tin giữa các nút.
Mỗi trạm trong mạng chuyển mạch gói được đấu nối với một nút mạng. Mạng không liên quan đến nội dung thông tin được trao đổi giữa các trạm. Mục đích của nó chỉ là chuyển số liệu từ trạm này đến trạm khác (từ nguồn tới đích). Mạng chuyển mạch gói có đặc điểm là lưu lượng truyền số liệu thường có yêu cầu trao đổi tin nhanh, và do đó thời gian truyền tin rất ngắn (<1s). Với thời gian truyền tin ngắn như vậy thì
User A User B Nút CM1 Nút CM2 Nút CM4 Nút CM5 Nút CM6 Nút CM3 Hình 1.22: Mạng chuyển mạch gói
kỹ thuật chuyển mạch kênh là không thích hợp bởi vì thời gian thiết lập và giải phóng kênh có thể lâu hơn rất nhiều so với thời gian truyền tin.
Trong kỹ thuật chuyển mạch gói, các bản tin cần truyền được chia cắt thành các thành phần nhỏ gọi là gói tin. Mỗi gói lại được đưa thêm phần điều khiển để mạng có thể định tuyến gói đó đến đích theo yêu cầu. Nguyên tắc chuyển mạch là tại từng nút gói đựơc nhận, lưu tạm và chuyển tiếp tới nút tiếp theo cho đến khi đến đích cuối cùng. Các bước cần thiết để truyền thông tin đi từ nguồn đến đích như sau:
- Bước 1: Phân đoạn gói ở phía phát. - Bước 2: Định tuyến các gói.
- Bước 3: Tái hợp gói ở phía thu.
Tuỳ thuộc vào giao thức truyền thông mà có thể có nhiều mức phân chia bản tin thành các gói với chiều dài khác nhau. Ngoài những thông tin được cắt từ bản tin, gói còn được chèn thêm các phần đầu và đuôi để phục vụ cho việc định tuyến qua mạng.
Hình 1.23: Nguyên lý cắt mảnh và tạo gói 1.5 Mạng viễn thông thế hệ sau [1]
1.5.1 Định nghĩa
Mạng viển thông thế hệ sau (NGN) có nhiều tên gọi khác nhau như: - Mạng đa dịch vụ (cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau).
- Mạng hội tụ (hỗ trợ cho cả lưu lượng thoại và dữ liệu, cấu trúc mạng hội tụ). - Mạng phân phối (phân phối tính thông minh cho mọi phần tử trong mạng). - Mạng nhiều lớp (mạng được phân phối ra nhiều lớp mạng có chức năng độc lập nhưng hỗ trợ nhau thay vì một khối thống nhất như trong mạng TDM).
Cho tới hiện nay, mặc dù các tổ chức viễn thông quốc tế và cung các nhà cung cấp thiết bị viễn thông trên thế giới đều rất quan trọng và nghiên cứu về chiến lược phát triển NGN nhưng vẫn chưa có một định nghĩa cụ thể và chính xác nào cho mạng NGN. Do đó định nghĩa mạng NGN nêu ra ở đây không thể bao hàm hết mọi chi tiết về mạng thế hệ sau, nhưng nó có thể tương đối là khái niệm chung nhất khi đề cập đến NGN.
Bắt đầu từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuỷen mạch gói
Gói tin Bản tin
và công nghệ truyền dẫn băng rộng, mạch thông tin thế hệ sau (NGN) ra đời là mạng có cơ sở hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuiyển mạch gói, triển khai các dịch vụ thoại và số liệu, giữa cố định và di động.
Như vậy, có thể xem mạng thông tin thế hệ sau là sự tích hợp mạng thoại PSTN, chủ yếu dựa trên kỹ thuật TDM, với mạng chuyển mạch gói, dựa trên kĩ thuật IP/ATM. Nó có thể chuyển tải tất cả các dịch vụ vốn có của PSTN đồng thời cũng có thể nhập một dữ liệu mà còn là sự hội tụ giữa truyền dẫn quang và công ghệ gói, giữa mạng cố định và mạng di động. Vấn đề chủ đạo ở đây làm sao có thể tận dụng hết lợi thế đem đến từ quá trình hội tụ này. Một vấn đề quan trọng khác là là sự bùng nổ nhu cầu của người sử dụng cho một khối lượng lớn dịch vụ và ứng dụng phức tạp bao gồm cả đa phương tiện, phần lớn trong đó là không được trù liệu khi xây dựng các hệ thống mạng hiện nay.
Hình 1.24: Topo mạng thế hệ sau 1.5.2 Đặc điểm của NGN
- Nền tảng là hệ thống mạng mở.
- Mạng NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy, nhưng dịch vụ phải độc lập so với mạng lưới.
- Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một giao thức thống nhất. - Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng cũng ngày càng tăng, có đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu.
- Chia tách dịch vụ với điều khiển cuộc gọi.
PSTN Internet GSM GPRS 3G WLAN Mạng IP QoS Dịch vụ Internet Cổng báo hiệu Chuyển mạch mềm Cổng phương tiện Cổng mạng thường trú Cổng ứng dụng và dịch vụ Trạm di động Trạm trực tiếp
- Chia tách cuộc gọi với truyền tải.
Mục tiêu chính của chia tách là làm cho dịch vụ thực sự độc lập vơi mạng, thực hiện một cách linh hoạt và có hiệu quả việc cung cấp dịch vụ. Thuê bao có thể tự bố trí, và xác định đặc trưng dịch vụ của mình, không quan tâm đến mạng truyền tải dịch vụ và loại hình đầu cuối. Điều đó làm việc cung cấp dịch vụ và ứng dụng có tính limh hoạt cao.
Giao thức IP thực tế đã trở thành giao thức ứng dụng vạn năng và bắt đầu được sử dụng làm cơ sở cho mạng đa dịch vụ. Mặc dù hiện tại vẫn còn ở thế bất lợi so với các chuyển mạch kênh về mặt khả năng hỗ trợ lưu lựong thoại và cung cấp chất lượng dịch vụ đảm bảo choi số liệu. Tốc độ đổi mới nhanh chóng trên thế giới intẻnet, mà nó được tạo điều kiện bởi sự phát triển của các tiêu chuẩn mở sẽ sớm khắc phục những thiếu sót này.
1.5.3 Các dịch vụ chính trong mạng NGN
Hiện NGN vẫn đang trên đường triển khai trên mạng. Do vậy, chúng ta sẽ gặp rất nhiều khó khăn trong việc xác định hết tất cả các laọi hình dịch vụ mà NGN có khả năng cung cấp trong thời gian tới. Rất nhiều dịch vụ, một số đã sẵn sang, một số khác chỉ ở mức khái niệm trong giai đoạn đầu của quá trình triển khai NGN. Trong khi một số dịch vụ có thể được cung cấp từ mặt bằng sẵn có, một số khác được cung cấp từ khả năng báo hiệu, quản lý và điều khiển của NGN. Mặc dù các dịch vụ mới là động lực chính tạo ra NGN, nhưng lợi nhuận của NGN trong giai đoạn đầu vẫn do các dịch vụ truyền thống mang lại. Do đó, các dịch vụ truyền thông được trang trải trong mạng, trong khi các dịch vụ mới phục vụ cho việc phát triển sau này. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hầu hết các dịch vụ truyền thống dựa trên cơ sở truy nhập/ truyền dẫn/ định tuyến/chuyển mạch, dựa trên cơ sở khả năng kết nối/ tài nguyên và điều khiển hiên, và các dịch vụ gia tăng khác. NGN có khả năng cung cấp phạm vi rộng các loại hình dịch vụ, bao gồm:
Các dịch vụ tài nguyên chuyển dụng như: cung cấp và quản lý các bộ chuyển mã, các cầu nối hội nghị đa phương tiện đa điểm, các thư viện nhận dạng tiếng nói, …
Các dịch vụ lưu trữ và xử lý như: cung cấp và quản lý các đơn vị lưu trữ thông tin về thông báo, máy chủ tệp tin, máy chủ kết cuối, nền tảng hệ điều hành (OS platforms).
Các dịch vụ trung gian như: môi giới, bảo mật, bản quyền,…
Các dịch vụ ứng dụng cụ thể như: các ứng dụng thương mại, các ứng dụng thương mại điện tử, …
Các dịch vụ cung cấp nội dung mà nó có thể cung cấp hoặc môi giới nội dung thông tin như: đào tạo, các dịch vụ xúc tiến thông tin, …
khác, các mạng khác, các giao thức hoặc các định dạng khác như chuyển đổi EDI (Electronic Data Interchange).
Các dịch vụ quản lý, bảo dưỡng, vận hành và quản lý các dịch vụ và mạng truyền thông.
Sau đây là một số các dịch vụ mà chúng ta tin rằng nó sẽ chiếm vị trí quan trọng trong môi trường NGN, bao gồm một phạm vi rộng các dịch vụ từ thoại thông thường đến các dịch vụ tích hợp phức tạp như thực tế ảo phân tán (Distributed Virtual Reality) nhằm nhấn mạnh rằng kiến trúc dịch vụ thế hệ sau sẽ cung cấp rất nhiều loại hình dịch vụ khác nhau.
- Dịch vụ thoại (Voice Telephony).
NGN vẫn cung cấp các dịch vụ thoại khác nhau đang tồn tại như chờ cuộc gọi chuyển cuộc gọi, gọi 3 bên, các thuộc tính AIN khác nhau, Centrex, Class, …Tuy nhiên cần lưu ý là NGN không cố gắng lặp lại các dịch vụ thoại truyền thống hiện đang cung cấp dịch vụ thì vẫn đảm bảo nhưng công nghệ thì thay đổi.
Hình 1.25: Một số dịch vụ NGN điển hình
- Dịch vụ dữ liệu (Data service).
Cho phép thiết lập kết nối thời gian thực giữa các đầu cuối cùng với các đặc tả giá trị gia tăng như băng thông theo yêu cầu, tính tin cậy và phục hồi nhanh kết nối, các kết nối chuyển mạch ảo (SVC – Switched virtual Connection), và quản lý dải tần, điều khiển cuộc gọi, … Tóm lại các dịch vụ dữ liệu có khả năng thiết lập kết nối theo băng thông và chất lượng dịch vụ QoS theo yêu cầu.
Dịch vụ thoại Dịch vụ dữ liệu Dịch vụ đa phương tiện Mạng riêng ảo Tính toán mạng công cộng Bản tin hợp nhất Môi giới thông tin Tương mại điện tử Dịch vụ chuyển cuộc gọi Trò chơi tương tác Thực tế ảo phân tán Quản lý tại gia
- Dịch vụ đa phương tiện (Multimedia Service).
Cho phép nhiều người tham tương tác với nhau qua thoại, video, dữ liệu. Các dịch vụ này cho phép khách hàng vừa nói chuyện vừa hiển thị thông tin. Ngoài ra, các máy tính còn có thể cộng tác với nhau.
- Dịch vụ sử dụng mạng riêng ảo (VPN)
Thoại qua mạng riêng ảo cải thiện khả năng mạng, cho phép các tổ chức phân tán về mặt địa lý, mở rộng hơn và có thể phối hợp các mạng riêng đang tồn tại với các phần tử của mạng PSTN.
Dữ liệu VPN cung cấp thêm khả năng bảo mật và các thuộc tính khác mạng của mạng cho phép khách hành chia sẻ mạng Internet như một mạng riêng ảo, hay nói cách khác, sử dụng địa chỉ IP chia sẻ như một VPN.
- Điện toán mạng công cộng (PNC – Public Network Computing)
Cung cấp các dịch vụ điện toán dựa trên cơ sở mạng công cộng cho thương mại và các khách hàng. Ví dụ nhà cung cấp mạng công cộng có thể cung cấp khả năng lưu trữ và xử lý riêng (chẳng hạn như làm chủ một trang Web, lưu trữ/ bảo vệ/ dự phòng các tệp số liệu hay chạy một ứng dụng tính toán). Như một sự lựa chọn, các nhà cung cấp dịch vụ mạng công cộng có thể cung cấp các dịch vụ thương mại cụ thể (như hoạch định tài nguyên công ty (ERP – Enterprise Resource Planning), dự báo thời gian hóa đơn chứng thực, ..) với tất cả hoặc một phần các lưu trữ và xử lý xảy ra trên mạng. Nhà cung cấp dịch vụ có thể tính cước theo giờ, ngày, tuần, … Hay theo phí bản quyền đối với dịch vụ.
- Bản tin hợp nhất (Inified Messaging).
Hỗ trợ các dịch vụ như thoại, email, fax mail, nhắn tin qua các giao diện chung. Thông qua các giao diện này người sử dụng sẽ truy nhập (cũng như được thông báo) tất cả các loại tin nhăn trên không phụ thuộc vào hình thức truy nhập (hữu tuyến hay vô tuyến, máy tính, thiết bị dữ liệu vô tuyến). Đặc biệt kỹ thuật chuyển đổi lời nói sang tệp văn bản và ngược lại được thực hiện ở máy chủ ứng dụng cần phải được sử dụng ở dịch vụ này.
- Môi giới thông tin (Information brokering).
Bao gồm quảng cáo, tìm kiếm và cung cấp thông tin đến khách hàng tương ứng với nhà cung cấp. Ví dụ như khách hàng có thể nhận thông tin trên cơ sở các tiêu chuẩn cụ thể hay trên các cơ sở tham chiếu cá nhân,…
-Thương mại điện tử (E – Commerce).
Cho phép khách hàng mua hàng hóa dịch vụ được sử lý bằng điện tử trên mạng; có thể bao gồm cả việc xử lý tiến trình, kiểm tra thông tin thanh toán tiền, cung cấp khả năng bảo mật, … Ngân hàng tại nhà và đi chợ tại nhà nằm trong danh mục các dịch vụ này; bao gồm cả các ứng dụng thương mại, ví dụ như quản lý dây chuyền cung
cấp các ứng dụng quản lý tri thức.
Dịch vụ thượng mại điện tử còn được mở rộng sang lĩnh vực di động. Đó chính là dịch vụ thượng mại di động (M – Commerce – Mobile Commerce). Có nhiều khái niệm khác nhau về M – Commerce, nhưng ta có thể hiểu đây là dịch vụ cho phép người sử dụng tham gia vào thị trường thương mại điện tử (mua và bán) qua các thiết bị di động cầm tay. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Các dịch vụ chuyển cuộc gọi (call center service).
Một thuê bao có thể chuyển một cuộc gọi thông thường đến trung tâm phân phối cuộc gọi bằng cách kích chuột trên một trang web. Cuộc gọi có thể xác định đường đến một agent thích hợp, mà nó có thể nằm bất cứ đâu thậm chí cả ở nhà (như trung tâm cuộc gọi ảo – Vitual call center). Các cuộc gọi thoại cũng như các tin nhắn e- mail có thể được xếp hàng giống nhau đến các agent. Các agent có các truy nhập điện tử đến các khách hàng, danh mục, nguồn cung cấp và thong tin yêu cầu, có thể được truyền qua lại giữa khách hàng và agent.
- Trò chơi tương tác trên mạng (Interactive Gaming).
Cung cấp cho khách hàng một phương thức gặp nhau trực tuyến và tạo ra các trò chơi tương tác (chảng hạn như video games)
- Thực tế ảo phân tán (Distributed Virtual Reality)
Tham chiếu đến sự thay đổi được tạo ra có tính chất kỹ thuật của các sự kiện, con người, địa điểm, kinh nghiệm,… của thế giới thực, ở đó những người tham dự và các nhà cung cấp kinh nghiệm ảo là phân tán về địa lý. Các dịch vụ này là yêu cầu sự phân phối hợp rất phức tạp của các tài nguyên khác nhau.
- Quản lý tại nhà (Home Manager)
Với sự ra đời của các thiết bị mạng thông minh, các dịch vụ này có thể giám sát và điều khiển các hệ thống bảo vệ tại nhà, các hệ thống đang hoạt động, các hệ thống giải trí, và các công cụ khác tại nhà. Giả sử như chúng ta đang xem ti vi và có chuông cửa, không vấn đề gì cả, ta chỉ việc sử dụng điều khiển ti vi từ xa để xem được trên màn hình ai đang đứng trước cửa nhà mình.
Chương 2: SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH 2.1 Sơ đồ khối
Hình 2.1: Sơ đồ khối của mạch2.2 Khối Vi điều khiển 2.2 Khối Vi điều khiển
Đây là khối xử lí chính của mạch. Khối này tiếp nhận các tín hiệu từ các khối khác cũng như điều khiển hoạt động của các khối còn lại. Hiện nay trên thị trường đã có rất nhiều họ Vi điều khiển có tính năng đủ mạch để đảm nhiệm việc xử lí này: ví dụ 80C51 của Intel, 68HC11 của Motorola, PIC của Microchip, AVR của Atmel, H8 của Hitachi, ARM …Trong luận văn này tôi lựa chọn PIC16F877A. Vì các lý do sau: