Đồ án tốt nghiệp

Tìm hiểu công nghệ ADSL Tìm hiểu công nghệ ADSL 1LỜI NÓI ĐẦU
Những năm đầu của thế kỉ XXI, được coi là kỷ nguyên của công nghệ
thông tin, thông tin học có ý nghĩa đến sự thành công và phát triển của một
quốc gia.
Trong giai đoạn công nghiệp hoá - hiện đại hoá, nhu cầu tìm kiếm và trao
đổi thông tin đã làm cho mạng Internet ra đời. Các cơ quan, tổ chức đều nhận
thức được tính ưu việt của xử lý thông tin qua mạng. Kết nối mạng không thể

thiếu cho các hoạt động xã hội nói chung và công nghệ thông tin nói riêng.
Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ ADSL ra đời

nối theo kiểu Point- to- point nối mạng LAN với mạng. Nhận thức Internet là
một tập hợp của Switching Wans (backbones), LANs, Point- to- point WANs.
Mặc dù bộ giao thức TCP/IP bình thường bao gồm 5 lớp, nó chỉ định các
giao thức trên thành 3 lớp: TCP/IP duy nhất liên quan đến tầng mạng, tầng
vận chuyển và tầng ứng dụng. Điều này có nghĩa rằng TCP/IP giả thiết sự tồn
tại của WANs, LANs, và kết nối những thiết bị.
1.1 . Mạng nội bộ (LAN)
A Local area network (LAN) là một hệ thống truyền thông tin, dữ liệu
cho phép kết nối các thiết bị độc lập liên lạc với nhau trong một vùng có giới
hạn, một toà nhà, hay một khu trường.
Công nghệ mạng LAN phổ biến nhất hiện nay trên thế giới cũng như ở
Việt Nam gồm có: Ethernet LANs, Token Ring LANs, Wireless LANs và
ATM LANs. Trong phần này chúng ta tìm hiểu loại công nghệ đầu tiên, còn
công nghệ ATM LANs sẽ được tìm hiểu thêm trong ph
ần tìm hiểu công nghệ
ATM ở phần sau.
1.1.1. Công nghệ Ethernet và IEEE 802.3
1.1.1.1. Cấu trúc gói số liệu
Công nghệ Ethernet là phát minh của ba tập đoàn Xerox, DEC và Intel từ
đầu những năm 1970. Ethernet là công nghệ mạng cục bộ được tổ chức kết nối
theo dạng đường thẳng (Bus), sử dụng phương pháp điều khiển truy nhập
ngẫu nhiên CSMA/CD với tốc độ trao đổi số liệu 10 Mbps. Công nghệ
Tìm hiểu công nghệ ADSL 3
Ethernet được các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ở châu Âu và Mỹ quy chuẩn với
tên là IEEE 802.3.
Điểm khác biệt lớn nhất giưã Ethernet và IEEE 802.3 thể hiện ở một
trường trong cấu trúc gói số liệu được mô tả ở hình sau:

y
te 7 1 6 6 2 >46 4
Cấu trúc gói số liệu Ethernet
Preamble
SFD
SA FC
S
InfomationLENDA

Preamble
1010 1010 11
min: 64 B
y
te, max: 1518 b
y
te
Included in FC
S
9,6
b
y
te 7 1 6 6 2 >46 4
Cấu trúc gói số liệu IEEE 802.3
Tìm hiểu công nghệ ADSL 4
Ethernet định nghĩa trường “loại số liệu” (TYPE), cho biết số liệu trong
trường số liệu (Information Field) thuộc giao thức ở mức mạng trong khi
IEEE 802.3 định nghĩa trong trường độ dài (LEN) của gói số liệu. Trường


5

TxM
Assemble
Frame

Tìm hiểu công nghệ ADSL 6

RxM

p
rocedure
Tìm hiểu công nghệ ADSL 7 Hình 1.2. Lưu đồ điều khiển truy nhập mạng Ethernet
Quá trình phát bắt đầu bằng việc chuẩn bị gói số liệu cần phát trong bộ
nhớ đệm phát. Nếu không ở trạng thái chờ ngẫu nhiên (deferring) vì phát hiện
xung đột trước đó và kênh rỗi, quá trình phát được khởi động và kết thúc tốt
đẹp. Trường hợp có xung đột truy nhập (Collision), chuỗi bit đặc biệt JAM (
jamming sequence) được phát để thông báo trạng thái xung đột truy nhậ
p cho
các trạm khác trong mạng biết. Nếu số lần xung đột truy nhập vượt quá giới
hạn cho phép là 16 (nhờ bộ đếm xung đột truy nhập riêng), quá trình phát
được kết thúc với thông báo lỗi “Xung đột truy nhập”. Trong trường hợp
ngược lại, thời gian chờ ngẫu nhiên trước khi kiểm tra đường truyền và phát
lại, được tính theo công thức:
T
Wait
= T
slot
* T
R
với 0< T

Hình 1.3: “thick” Ethernet 10BASE-5 Hình 1.4:“Thin” Ethernet 10BASE-2
Hình 1.5: Ethernet sử dụng cáp điện thoại 10 BASE-T
Các tiêu chuẩn kết nối vật lý này cho thấy sự tiến triển của công nghệ
mạng Ethernet qua thời gian.
ES ES
ES
Max .185m Max. 500m
0.5m Max .2.5m
Max.50m
ES
Hub Hub
ES ES
ESES
Max.4 Hub
100m
Tìm hiểu công nghệ ADSL
D
B and C
Application
Presentation
Session
Transport
Netword
Data Link
Physical
Application
Presentation
Session
Transport
Netword
Data Link
Physical
Tìm hiểu công nghệ ADSL 10 Hình 1.6: Hoạt động của Ethernet /802.3
Khi một máy trạm muốn truyền tín hiệu , máy trạm sẽ kiểm tra trên mạng
để xác định xem có máy trạm khác hiện đang truyền thông.
Nếu mạng không bị bận, máy trạm sẽ thực hiện việc truyền. Trong lúc
đang gởi tín hiệu máy trạm sẽ kiểm tra mạng để đảm bảo không có máy trạm

khác nhận ra. Tất cả node khác đang truyền sẽ ngừng việc gửi frame trong thời
gian được chọn ngẫu nhiên trước khi cố gắng gửi lại. Nếu lần gởi lại cũng dẫn
đến kết quả xung đột, node đó sẽ gử
i lại và số lần gửi lại là 15 lần trước khi bỏ
hẳn việc gửi. Các đồng hồ chỉ định thời quay lui tại các máy khác nhau là khác
nhau. Nếu hai bộ định thời đủ khác nhau, một máy trạm sẽ thực hiện lần gởi
kế thành công.
1.1.1.5. Fast Ethernet
Để truyền các loại dữ liệu lớn hay phức tạp chúng ta sử dụng giao thức
Fast Ethernet (100 Mbps). Trong tầng MAC, Fast Ethernet sử dụng cùng
nguyên lý như Ethernet truyền thống (CSMA/CD) ch
ỉ có điều tốc độ đường
truyền đã được tăng lên từ 10 Mbps đến 100 Mbps. Để cho CSMA/CD làm
việc, chúng ta có hai sự lựa chọn: làm tăng độ dài cực tiểu khung kết cấu hoặc
giảm sự va chạm miền (tốc độ của ánh sáng không thể thay đổi được). Việc
tăng thêm độ dài cực tiểu của khung kết cấu kéo theo sự bổ sung ở phía trên.
Nếu dữ liệu
được gửi đi không đủ dài, thì chúng ta cần phải tăng thêm bytes.
Fast Ethernet có các tùy chọn khác: miền va chạm có được giảm bớt bởi một
hệ số của 10 ( từ 2500 m đến 250 m). Với mạng hình sao thì độ dài 250 m
được chấp nhận trong nhiều trường hợp. Trong tầng vật lý, Fast Ethernet sử
dụng những phương pháp báo hiệu và phương tiện truyền thông khác nhau để
đạt được tốc độ truyền dữ liệu 100 Mbps.
1.1.1.6. Sự thự
c thi Fast Ethernet:
Fast Ethernet có thể lựa chọn loại 2 dây (two-wire) hoặc loại 4 dây (four-
wire) trong khi thi hành. Loại 2 dây được dùng trong 100BASE-X, với mọi
cáp cặp xoắn (100BASE-TX) hoặc cáp sợi quang (100BASE-FX). Loại 4 dây
chỉ được dùng cho loại cáp cặp xoắn (100BASE-T4).
1.1.1.7. Gigabit Ethernet

ả chi tiết trong hình dưới. Sau
dây là mô tả ý nghĩa các trường:
- SD(Start Delimiter): “SD = J K 0 J K 0 0 0”- Giới hạn đầu của gói số
liệu, bao gồm các mẫu ký tự (symbols) J và K. Việc mã hoá J và K phụ
thuộc vào phương pháp điều chế tín hiệu cụ thể ở mức vật lý
(differential mancherter encoding).
SFS Included in FCS EFS
SD AC FC DA SA Information FCS ED FS

1 1 1 6 6 n
*
4 1 1 Byte
Tìm hiểu công nghệ ADSL 13
Hình 1.8.1:Cấu trúc gói số liệu IEEE 802.5
I
/G
U
/L
14 bit Ring
No.
32 bit
Host
Hình 1.8.2: Cấu trúc địa chỉ

D C
E
D

cuối trong mạng “sao chép” vào bộ nhớ
đệm thu.
Mỗi thiết bị có một địa chỉ MAC xác định và thống nhất, được gắn cố
định trong vỉ điều khiển nối mạng. Ngoài hai bit I/G và U/L dùng để phân biệt
địa chỉ riêng địa chỉ nhóm cũng như phương thức quản lý hai loại địa chỉ này,
địa chỉ Token Ring gồm có hai phần:
+ Địa chỉ phân mạng vòng (Ring Number)
+ Địa chỉ trạm (Host Number)
Địa chỉ phân mạng được sử
dụng trong phần thuật toán định tuyến theo
nguồn (Source Routing) khi kết nối nhiều mạng Token Ring ở mức điều khiển
truy nhập MAC.
Khác với gói số liệu thông thường, thẻ bài là một gói số liệu đặc bịêt, chỉ
gồm các trường giới hạn (giới hạn cuối);(trường điều khiển truy nhập).
Việc sử dụng thẻ bài để gắn quyền truy nhập mạ
ng với các mức ưu tiên
truy nhập khác nhau được mô tả chi tiết trong ví dụ sau đây.
1.1.2.2. Nguyên tắc hoạt động
Giả sử thiết bị đầu cuối A có nhu cầu phát số liệu cho thiết bị cuối C. A
chờ nhận đựơc thẻ bài có trạng thái rỗi và có độ ưu tiên truy nhập của A,
chuyển thẻ bài rỗi thành giới hạn đầu SFS và phát số liệu cần phát sau đó với
địa chỉ đ
ích là C. A phát trong thời gian quy định, còn gọi là thời gian “giữ thẻ
bài” THT (Token Holding Time ) hoặc phát cho đến khi hết số liệu cần phát.
Lưu ý rằng, độ ưu tiên truy nhập mạng và thời gian giữ thẻ bài THT đựơc thiết
lập khi thực hiện cài đặt và cấu hình thiết bị cuối kết nối vào mạng. g
s

g
1.2.1. Kết
A
A nhận t
h
T
hẻ bài rỗi

H
a chỉ đích
u
của A v
à
i
địa chỉ đí
c
k
hi nhận l
ạ
liệu trở t
h
, nghĩa là
à
i có trạng
g
diện rộn
g
nối điểm

B

h
15

u
á trình ho
ù
ng với đị
a
tục trên
m
địa chỉ ng
u
i
ệu mình
p
h
uỗi bit b
ấ
ó
i số liệu
d
à
o mạng.
1.10: kết
n

D
h
át, C chép
s

Tìm hiểu
ủ
a Token
R
ồ
n của mì
n
n
g tự như
D
a
y đổi trạn
n
g còn là
m
m
ình phát
o
point
A
ài rỗi
nhận số liệ
u
công ngh
ệ
R
ing
n
h nên D
n

át
Tìm hiểu công nghệ ADSL 16
Còn được gọi là kênh thuê riêng (leased line ) bởi vì nó thiết lập một
đường kết nối cố định cho khách hàng tới các mạng ở xa thông qua các
phương tiện của nhà cung cấp dịch vụ. Các công ty cung cấp dịch vụ dự trữ
sẵn các đường kết nối sử dụng cho mục đích riêng của khách hàng. Những
đường kết nối này phù hợp với hai phương thức truyền dữ liệu:
- Truyền bó dữ liệ
u- Datagram transmissions: Truyền dữ liệu là các frame
dữ liệu được đánh địa chỉ riêng biệt.
- Truyền dòng dữ liệu-Data-stream transmissions: Truyền một dòng dữ
liệu mà địa chỉ được kiểm tra một lần.
1.2.2. MangWAN chuyển mạch
1.2.2.1.Chuyển mạch - Circuit switching.
Chuyển mạch là một phương pháp sử dụng các chuyển mạch vật lý để
thiết lập, bảo trì và kết thúc một phiên làm việc thông qua mạng của nhà cung
c
ấp dịch vụ của một kết nối WAN.
Chuyển mạch phù hợp với hai phương thức truyền dữ liệu: Truyền bó dữ
liệu-Datagram transmissions và truyền dòng dữ liệu-Data-stream transmission.
Được sử dụng rộng rãi trong các công ty điện thoại, chuyển mạch hoạt
động gần giống một cuộc gọi điện thoại thông thường.
1.2.2.2. Chuyển mạch gói - Packet Switching.
Chuyển mạch là một phương pháp chuyể
n mạch WAN, trong đó các thiết
bị mạng chia sẻ một kết nối điểm-điểm để truyền một gói dữ liệu từ nơi gửi
đến nơi nhận thông qua mạng của nhà cung cấp dịch vụ. Các kỹ thuật ghép

X.25 ra đời vào những năm 1970. Mục đích ban đầu của nó là kết nối
các máy chủ lớn (mainframe) với các máy trạm terminal) ở xa. Ưu điểm của
X.25 so với các giải pháp mạng WAN khác là nó có cơ chế kiể
m tra lỗi tích
hợp sẵn. Chọn X.25 nếu bạn phải sử dụng đường dây tương tự hay chất lượng
đường dây không cao.
X.25 là chuẩn của ITU-T cho truyền trông qua mang WAN sử dụng kỹ
thuật chuyển mạch gói qua mạng điện thoại. Thuật ngữ X.25 cũng còn được
sử dụng cho những giao giao thức thuộc lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu để
tạo ra mạng X.25. Theo thiết kế
ban đầu, X.25 sử dụng đường dây tương tự để
Tìm hiểu công nghệ ADSL 18
tạo nên một mạng chuyển mạch gói, mặc dù mạng X.25 cũng có thể được xây
dựng trên cơ sở một mạng số. Hiện nay, giao thức X.25 là một bộ các quy tắc
xác định cách thức thiết lập và duy trì kết nối giữa các DTE và DCE trong một
mạng dữ liệu công cộng (PDN- Public Data Network ). Nó quy định các thiết
bị DTE/DCG và PSE (Packet-swiching exchange) sẽ truyền dữ liệu như thế nào.
- Bạn cần phải trả phí thuê bao khi s
ử dụng mạng X.25.
- Khi sử dụng mạng X.25 bạn có thể tạo kết nối tới PDN qua một đường
dây dành riêng.
- Mạng X.25 hoạt động ở tốc độ 64 Kbit/s (trên đường tương tự).
- Kích thước gói tin (gọi là frame) trong mạng X.25 không cố định
- Giao thức X.25 có cơ chế kiểm tra và sửa lỗi rất mạnh nên nó có thể
làm việc tương đối ổn định trên hệ thố
ng đường dây điện thoại tương tự
có chất lượng thấp.

nhiên, khi lưu lượng trên mạng thấp, bạn có thể gửi dữ liệu ở tốc độ nhanh
hơn CIR. Khi lưu lượng trên mạng cao, việc ưu tiên sẽ dành cho những khách
hàng có mức CIR cao.
1.2.2.6. ISDN (Intergrated Services Digital Network)
Một trong những mục đích của ISDN là cung cấp khả năng truy nhập
mạng WAN cho các hộ gia đình và doanh nghiệp sử dụng đường cáp đông
điện thoại. Vì lý do đó, các kế hoạch triển khai ISDN đầu tiên đã đề xuất thay
thế các đường dây tương tự đang có bằng đường dây số. Hiện nay, việc
chuyển đổi từ tương tự sang số đang diễn ra mạnh mẽ trên thế giới. ISDN cải
thiện hiệu năng vận hành so với phương pháp truy hập mạng WAN qua đường
quay số và có chi phí thấp hơn so với Frame Relay.

Tìm hiểu công nghệ ADSL 20
hình 1.13: ISDN
ISDN định ra các tiêu chuẩn cho việc sử dụng đường dây điện thoại
tương tự cho cả việc truyền dữ liệu số cũng như truyền dữ liệu tươngtự. Các
đặc điểm của ISDN là:
- Cho phép phát quảng bá nhiều kiểu dữ liệu(thoại, video, đồ họa )
- Tốc độ truyền dữ liệu và tốc độ kết nối cao hơn so v
ới kết nối quay số
truyền thống.
1.2.2.7. SONET (Synchronous Optical Network)
SONET là một chuẩn của American National Standards Institute để
truyền dữ liệu đồng bộ trên môi trường truyền là cáp sợi quang. Tương đương
với SONET về mặt quốc tế là SDH (synchronous digital hierarchy). Cùng
nhau, chúng đảm bảo các chuẩn sao cho các mạng số có thể nối với nhau trên
bình diện quốc tế và các hệ thống truyền quy ước đang tồn tại có thể nắm lấy

1.3.2. Repeater:Bộ lặp
Repeater là một thiết bị hoạt động ở mức 1 của mô hình OSI khuyếch đại
và định thời lại tín hiệu. Thiết bị này hoạt động ở mức 1(Physical). Repeater
khuyếch đại và gửi mọi tín hiệu mà nó nhận được từ một port ra tất cả các port
còn lại. Mục đích của repeater là phục hồi lại các tín hiệu trên đường truyền
mà không sửa đổi gì.
1.3.3. Hub

Hình 1.15: HUB
Tìm hiểu công nghệ ADSL 22
Là một trong những yếu tố quan trọng nhất của mạng LAN, đây là điểm
kết nối dây trung tâm của mạng, tất cả các trạm trên mạng LAN được kết nối
thông qua hub. Một hub thông thường có nhiều cổng nối với người sử dụng để
gắn máy tính và các thiêt bị ngoại vi. Mỗi cổng hỗ trợ một bộ kết nối dây xoắn
10 BASET từ mỗi trạm của m
ạng. Khi có tín hiệu Ethernet được truyền tự một
trạm tới hub, nó được lặp đi lặp lại trên khắp các cổng của hub. Các hub thông
minh có thể định dạng, kiểm tra, cho phép hoặc không cho phép bởi người

1.3.4.1. Cầu nối (bridge ):
Là một thiết bị có xử lý dùng để nối hai mạng giống nhau hoặc khác nhau
nó có thể được dùng với các mạng có giao thức khác nhau. Cầu nối hoạt động
trên tầng liên kết dữ liệu nên không như bộ tiếp sức phải phát lại tất cả những
gì nó nhận được thì cầu nố
i đọc được các gói tin của tầng liên kết dữ liệu trong
mô hình OSI và xử lý chúng trước khi quyết định có truyền đi hay không.
Khi nhận được các gói tin Bridge chọn lọc và chỉ truyền đi những gói mà
nó thấy cần thiết. Điều này làm cho Bridge trở nên có ích khi nối một vài
mạng với nhau và cho phép nó hoạt động một cách mềm dẻo.
1.3.4.2. Bộ dẫn đường (router ):
Router là một thiết bị hoạt động trên tầng mạng, nó có thể
tìm được
đường đi tốt nhất cho các gói tin qua nhiều kết nối để đi từ trạm gửi thuộc
mạng đầu đến trạm nhận thuộc mạng cuối. Router có thể được sử dụng trong
việc nối nhiều mạng với nhau và cho phép các gói tin có thể đi theo nhiều
đường khác nhau để tới đích.
Khác với Bridge hoạt động trên tầng liên kết dữ liệu nên Bridge phải xử
lý mọi gói tin trên
đường truyền thì Router có địa chỉ riêng biệt và nó chỉ tiếp
nhận và xử lý các gói tin gửi đến mà thôi. Khi một trạm muốn gửi gói tin qua
Router thì nó phải gửi gói tin với địa chỉ trực tiếp của Router ( Trong gói tin
đó phải chứa các thông tin khác về đích đến) và khi gói tin đến Router thì
Router mới xử lý và gửi tiếp.
Khi xử lý các gói tin Router phải tìm được đường đi tốt nhất trong mạng
dựa trên các thông tin no có về mạng, thông thường trên mỗi Router có một
bảng chỉ đường (Router table ) tối ưu dựa trên một thuật toán xác định trước.
1.3.4.3. Bộ chuyển mạch (switch):
Chức năng chính của switch là cùng một lúc duy trì nhiều cầu nối giữa
các thiết bị mạng bằng cách dựa vào một loại đường truyền xương sống