T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL
LỜI 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 đã
đáp ứng cho việc xử lý thông tin một cách thuận tiện nhanh chóng, chính xác và đạt
hiệu quả công việc cao.
Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp hệ Kỹ thuật viên, chúng tôi nghiên cứu
về : “Công nghệ ADSL”.
Đồ án được bố cục làm 4 chương:
Chương 1 – Công nghệ nền tảng của ADSL, trong chương này trình bày
các kiến thức cơ bản về mạng và các thiết bị mạng, đi sâu về phân loại mạng máy
tính theo phạm vi địa lý (LAN và WAN). Đặc biệt là mạng WAN, vì đó là công
nghệ nền tảng của ADSL.
Chương 2 – Tổng quan về ADSL, trong chương này trình bày các kiến thức
cơ bản, tổng thể về công nghệ ADSL.
Chương 3 – Tình hình phát triển ADSL tại Việt Nam, trong chương này
trình bày sự phát triển của ADSL cũng như những khó khăn mà các nhà cung cấp
dịch vụ ADSL gặp tại nước ta.
Chương 4 – Kết luận, trong chương này đưa ra những nhận định, đánh giá
về công nghệ ADSL và hướng phát triển của công nghệ này.
Do thời gian và kiến thức có hạn nên đồ án không tránh khỏi những thiếu
sót. Rất mong sự đóng góp ý kiến và giúp đỡ của các thầy cô, bạn bè.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn!
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL
CHƯƠNG 1
Hình 1.1: Cấu trúc gói số liệu Ethernet và IEEE 802.3
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 Preamble và
SFD gồm chuỗi bit 1010 10 phục vụ việc đồng bộ cho đơn vị điều khiển nhận. Với
hai bit cuối cùng của trường SFD là 11 “vi phạm” mẫu chuỗi bit đồng bộ, cho biết
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Preamble
SFD SA FCSInfomationTYPEDA Preamble
1010 10.10.11
min: 64 Byte, max: 1518 byte
Included in FCS
9,6 µs
byte 7 1 6 6 2 >46 4
Cấu trúc gói số liệu Ethernet
Preamble
SFD
SA FCSInfomationLENDA Preamble
1010 1010 11
min: 64 Byte, max: 1518 byte
Included in FCS
9,6
µs
byte 7 1 6 6 2 >46 4
Cấu trúc gói số liệu IEEE 802.3
T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL
khởi đầu phần tiêu đề của gói số liệu. Chuỗi byte kiểm tra FCS được tạo thành theo
mã nhị phân tuần hoàn, bao gồm trường địa chỉ đích DA, địa chỉ nguồn SA, trường
loại số liệu TYPE và trường số liệu. Khoảng cách giữa hai gói số liệu liên tiếp nhau
(Interframe Gap) được quy định là 9,6µs, cần thiết cho đơn vị điều khiển thu xử lý
NO
YES
NO
NO
YES
YES
Collision Error
Transmitt procedure
T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
RxM
Start receiving
Receiv
e
Done ?
Frame too
smal ?
Address
OK ?
FCS OK ?
Extra bit ?
LEN OK ?
CRC Error
Align Error
Diasemble
Frame
RxM done
OK
LEN Error
R
với 0< T
R
< 2 exp min [n,16]
Trong đó n là số lần xảy ra xung đột truy nhập. Bằng cách tính trên đây, thời
gian chờ để kiểm tra kênh và phát lại khi có xung truy nhập tăng theo tỷ lệ thuận
theo hàm số mũ với số lần truy nhập và như vậy, làm tăng thời gian truy nhập
mạng, đặc biệt khi lưu lượng số liệu trao đổi trong mạng lớn, tương ứng với xác
xuất xảy ra xung đột truy nhập cao. Phương pháp điều khiển truy nhập này, vì vậy,
không thích hợp với các ứng dụng thời gian thực mà ở đó đòi hỏi thời gian truy
nhập mạng xác định là yêu cầu khắt khe nhất.
Quá trình thu kết thúc với việc kiểm tra độ dài gói số liệu thu được. Nếu độ
dài gói số liệu ngắn hơn độ dài tối thiểu quy định (64 byte), nghĩa là quá trình phát
có lỗi (ví dụ xung đột truy nhập), thì gói số liệu bị loại bỏ và quá trình đồng bộ để
thu gói tiếp theo được khởi động. điều này cũng xảy ra khi địa chỉ đích không trùng
với địa chỉ nguồn của địa chỉ thu. Gói số liệu thu được chỉ được ghi vào bộ nhớ
đệm thu sau khi khẳng định các byte kiểm tra FCS đúng. Trong trường hợp ngược
lại, các thông báo lỗi thu, ví dụ: độ dài không đúng (LEN error) hoặc phạm vi giới
hạn gói dữ liệu (aligment error) hoặc lỗi CRC (CRC error), được chuyển cho phần mềm
điều khiển trao đổi dữ liệu.
1.1.1.3. Hình thức kết nối vật lý
Sau đây là tóm tắt các đặc trưng kết nối vật lý của công nghệ mạng Ethernet Website: Email : Tel (: 0918.775.368
ES ES
ES
Max .185mMax. 500m
0.5mMax .2.5m
Max.50m
(terminator) hấp thụ để ngăn chặn sự phản hồi ngược lại trên đoạn mạng.
A B C D
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 đang
truyền vào thời điểm đó. Có khả năng hai máy trạm cùng xác định mạng không bị
bận và sẽ truyền vào thời điểm xấp xỉ nhau. Nếu điều này sảy ra thì sẽ gây ra xung
đột như minh hoạ ở của hình 1.7.
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
D
B and C
Application
Presentation
Session
Transport
Netword
Data Link
Physical
Application
Presentation
Session
Transport
Netword
Data Link
Physical
T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL
Khi tất cả node đang truyền mà phát hiện ra xung đột, node truyền đi một tín
hiệu nhồi (jam signal) nhấn mạnh thêm xung đột đủ lâu dài để tất cả node khác
dùng cho loại cáp cặp xoắn (100BASE-T4).
1.1.1.7. Gigabit Ethernet
Muốn truyền tải các loại dữ liệu cao hơn 100mbps thì phải dùng giao thức
Gigabit Ethernet. Để đạt được tốc độ truyền dữ liệu này, thì lớp MAC có hai tuỳ
chọn: giữ lại giao thức CSMA/CD hoặc thả nó. Với vấn đề trước, hai sự lựa chọn,
một lần nữa, giảm bớt sự xung đột miền hoắc làm tăng thêm cực tiểu độ dài kết
cấu. Không thể chấp nhận được sự xung đột miền trong khoảng 25m.
1.1.1.8. Sự thi hành Gigabit Ethernet
Gigabit Ethernet có thể phân chia thành một trong hai loại sử dụng loại 2 dây
hoặc 4 dây. Loại 2 dây được dùng trong 1000BASE-X. Với sự phát triển của loại
sợi cáp quang học laze sóng ngắn báo hiệu (1000BASE-SX). Những sợi cáp quang
học laze sóng dài phát báo hiệu (1000BASE-LX), và phát triển thêm loại cáp xoắn
(1000BASE-CX). Loại 4 dây sử dụng các cặp cáp xoắn (1000BASE-T).
1.1.2. Công nghệ mạng Token Ring
Công nghệ mạng Token Ring dựa trên tổ chức kết nối theo dạng đường tròn,
sử dụng “thẻ bài”, một loạt gói số liệu đặc bịêt để xác định quyền truy nhập và trao
đổi số liệu trong mạng. Thực tế, các thiết bị đầu cuối được kết nối theo dạng điểm -
tới - điểm; số liệu được chuyển nối tiếp từ thiết bị cuối náy đến thiết bị cuối sau
trên đường tròn theo một chiều nhất định. Tốc độ trao đổi số liệu là 4 Mbit/s và 16
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL
Mbit/s. Token Ring được phát minh từ phòng thí nghiệm của công ty IBM ở Thuỵ
Sỹ và được quy chuẩn với tên là IEEE 802.5
1.1.2.1. Cấu trúc gói số liệu
Cấu trúc gói số liệu Token Ring đuợc mô tả 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).
T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL
+ M: Monitor Bit - Xác định chức năng điều khiển giám sát hoạt động
của mạng.
+R: Request Bit - Xác định yêu cầu thẻ bài với độ ưu tiên truy nhập
nhất định.
- FC ( Frame Control): “FC = F F Z Z Z Z Z Z” - trường điều
khiển
+ FF: Xác định loại gói số liệu; FF = 00; gói số liệu LLC; FF = 01; gói
số liệu MAC
+ Z Z: Mã lệnh đối với gói số liệu LLC.
- ED (End Delimiter): “ED = J K 1 J K 1 1 E" chỉ giới hạn cuối của gói
số liệu
+ I (Immediate Frame Bit): Bit I = 0 cho biết đây là gói số liệu cuối
cùng; bit I = 1 cho biết còn nhiều gói số liệu tiếp theo.
+ E (Error Bit): Bit E=1 cho biết thu có lỗi (Ví dụ FSC sai). Bit
Ethernet được thiết lập một thiết bị cuối bất kỳ trong mạng để thông báo kết
qủa thu sai.
- FS (Frame Status): “ FS = A C R R A C R R”: Trường trạng thái gói
số liệu
+ A (Address Recognized Bit): Bit A = 1 cho biết địa chỉ đích trùng
với địa chỉ nguồn của một thiết bi cuối cùng nào đó trong mạng.
+ C (Copied bit): bit C = 1 cho biết gói số liệu đã được một thiết bị
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)
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL
Sau khi nhận lại gói số liệu mình phát, A thay đổi trạng thái các bit sao cho
gói số liệu trở thành một chuỗi bit bất kỳ, không còn là một gói số liệu xác định
được, nghĩa là loại bỏ gói số liệu do chính mình phát ra khỏi mạng, và phát thẻ bài
có trạng thái rỗi vào mạng.
1.2. Mạng diện rộng WAN
1.2.1. Kết nối điểm - điểm:
hình 1.10: kết nối Point to point
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 liệu- 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.
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL
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 cấp 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 chuyển mạch WAN, trong đó các thiết bị
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 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 sử dụng mạng X.25.
- Khi sử dụng mạng X.25 bạn có thể tạo kết nối tới PDN qua một
đường dây dành riêng.
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL
- 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 thống đường dây điện thoại tương tự
có chất lượng thấp.
- X.25 hiện đang được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới
nơi các mạng số chưa được phổ biến và chất lượng đường dây còn thấp.
1.2.2.5. Frame Relay
Hình 1.12: Frame Relay trên mạng truyền dẫn không ổn định
Frame Relay hiệu quả hơn so với X.25 và đang dần dần thay thế chuẩn
này. Khi sử dụng Frame Relay, bạn trả phí thuê đường dây tới node gần nhất trên
mạng Frame Relay. Bạn hãy gửi dữ liệu qua đường dây của bạn và mạng Frame
Relay sẽ định tuyến nó tới node gần nhất với nơi nhận và chuyển dữ liệu xuống
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 )
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL
- Tốc độ truyền dữ liệu và tốc độ kết nối cao hơn so với 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 lợi thế của môi trường cáp sợi
quang. SONET cung cấp các chuẩn cho một số lượng lớn các tốc độ truyền cho đến
9.953 Gbit/s (tốc độ truyền thực tế khoảng 20 Gbit/s). SONET định nghĩa một tốc
độ cơ sở là 51.84 Mbit/s và một tốc độ cơ sở được biết dưới tên Ocx (Optical
Carrier levels). Trong đó OC- 192 là một tốc độ của SONET nối liền với một tốc
độ tải (payload rate) bằng 9.584640 Gbit/s, chủ yếu được sử dụng trong các môi
trường WAN.
1.3. Các thiết bị kết nối phổ biến trong mạng LAN và WAN
1.3.1. Card mạng: NIC
Card mạng - NIC là một thiết bị được cắm vào trong máy tính để cung cấp
cổng kết nối vào mạng. Card mạng được coi là thiết bị hoạt động ở lớp 2 của mô
hình OSI. Mỗi card mạng có chứa một địa chỉ duy nhất là địa chỉ MAC (Media
Access Control). Card mạng điều khiển việc kết nối của máy tính vào các phương
tiện truyền dẫn trên mạng.
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Hình 1.14: Card mạng - NIC
T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL
nhất là tổ hợp các tín hiệu từ một số đoạn cáp mạng.
- Hub chủ động (Active hub ): Hub chủ động có những linh kiện
điện tử có thể khuyếch đại và xư lý tín hiệu điện tư truyền giữa các thiết bị
của mạng. Quá trình xử lý dữ liệu được gọi là táI sinh tín hiệu, nó làm cho
tín hiệu trở nên tốt hơn, ít nhậy cảm và lỗi do vậy khoảng cách giữa các thiết
bị có thể tăng lên. Tuy nhiên những ưu điểm đó cũng kéo theo giá thành của
hub chủ động cao hơn nhiều so với hub bị động.
Về cơ bản, trong mạch Ethernet, hub hoạt động như một repeater có nhiều cổng.
1.3.4. Liên mạng (Iternetworking )
Việc kết nối các LAN riêng lẻ thành một liên mạng chung gọi là
Iternetworking. Iternetworking sử dụng 3 công cụ chính: bridge, router và switch.
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
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
T×m hiÓu c«ng nghÖ ADSL
tầng liên kết dữ liệu nên không như bộ tiếp sức phải phát lại tất cả những gì nó
nhận được thì cầu nối 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
Rate Interface): 44 Kbit/s, được cấu thành từ hai kênh B 64 Kbit/s và một kênh D
16 Kbit/s.
Ngày nay đi đôi với mạng ISDN một công nghệ mới có nhiều triển vọng với
tên gọi chung là xDSL, x biểu thị cho các kỹ thuật khác nhau. Mục đích của kỹ
thuật này là cung cấp cho khách hàng các loại hình dịch vụ chất lượng cao và băng
tần rộng.
Các kỹ thuật được phân biệt dựa vào tốc độ và chế độ truyền dẫn. Kỹ thuật
này có thể cung cấp nhiều dịch vụ đặc thù truyền không đối xứng qua modem, điển
hình loại này là ADSL và VDSL và truyền đối xứng có tốc độ truyền hai hướng nh-
ư nhau như HDSL và SDSL. Riêng với kỹ thuật VDSL (Very High Speed DSL) có
thể truyền đối xứng với tốc độ rất cao.
Các đặc trưng chính của họ công nghệ xDSL hiện tại được mô tả trong bảng
2.1
Kỹ thuật Tốc độ dữ liệu Số đôi dây
sử dụng
Giới hạn
khoảng cách
Ứng dụng
56 Kbit/s 56Kbit/s
downlink
Không giới
hạn
Email, truy nhập LAN từ
xa.
Analog
modem
28,8 hoặc 33,6
Kbit/s uplink
Truy nhập Internet,
intranet