Luận văn tổng quan mạng wan

Luận văn tổng quan mạng Wan

GVHD:Ths Lê Đình Kha

Lời Giới Thiệu
Ngày nay, cùng với sự phát triển của xã hội, mạng lưới viễn thông truyền tin
ngày càng thể hiện rõ vai trò quan trọng của nó. Nhất là đối với các doanh nghiệp vừa
và lớn. Khi các doanh nghiệp phát triển thì việc liên kết các chi nhánh của các doanh
nghiệp là một điều tất yếu và quan trọng. Nói cách khác, các doanh nghiệp sẽ cần sử
dụng mô hình mạng diện rộng WAN, đó là việc sử dụng đường truyền thuê bao riêng
(Leased Line)
Nhiều doanh nghiệp hiện nay hay than phiền Internet ADSL chưa đáp ứng được
nhu cầu ngày càng cao của công ty mình. Đặc biệt đối với những doanh nghiệp lớn, có
nhu cầu truyền dữ liệu với dung lượng lớn cho đối tác, khách hàng, thì internet ADSL
bộc lộ rõ nhiều nhược điểm! Chính vì thế, yêu cầu có một đường truyền riêng với tốc
độ cao đang là đòi hỏi bức thiết của nhiều doanh nghiệp.
Việc sử dụng kênh thuê riêng cho doanh nghiệp (Leased Line Internet) chính là
một trong những giải pháp hiệu quả, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về tốc độ, dung
lượng và đường truyền của các doanh nghiệp và là một xu hướng đang được các doanh
nghiệp Việt nam hướng tới. Ưu điểm của dịch vụ này là tối đa hóa tốc độ kết nối với
tốc độ “upload” và “download” ngang bằng nhau tại mọi thời điểm. Chất lượng đường
truyền có băng thông ổn định lên tới 99.9% (đến cửa ngỏ quốc tế) và đảm bảo kết nối
24/7. Dịch vụ này thực sự thích hợp với các doanh nghiệp có hệ thống điều hành điện
tử và các cơ quan, tổ chức lớn.
Mục đích của đề tài:
•

Tìm hiểu nguyên lý hoạt động chung của mạng Wan.

•

Tìm hiểu một số thiết bị được sử dụng trong mạng Wan, tiêu biểu là thiết

bị của hãng Telindus.
•

Đưa ra mô hình thực tế cho nhu cầu tại Việt Nam hiện nay(đường truyền

Leased Line).
•

Triển khai mô hình trên thiết bị, các tín hiệu chạy trên các luồng E1 và

SHDSL, sử dụng công nghệ ghép kênh phân chia theo thời gian TDM.
SVTH: Trương Thế Linh; Trần Anh Tuấn

1


Luận văn tổng quan mạng Wan

GVHD:Ths Lê Đình Kha

Tóm Tắt Luận Văn
 Chương 1: Giới thiệu chung về mạng Wan
 Chương 2:
 Giới thiệu mô hình OSI
 Một số công nghệ kết nối dung cho mạng Wan
 Các loại mạng chuyển mạch
 Một số thiết bị sử trong mạng Wan
 Chương 3: Chương trọng tâm của luận văn nói đến đường truyền

Leased Line
 Nói về đường truyền Leased Line
 Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian
 Các đường truyền E1, SHDSL
 Chương 4:
 Giới thiệu các thiết bị để triển khai mô hình thực tế về đường
truyền Leased Line
 Thực hiện việc cấu hình thực tế trên thiết bị để mô phỏng việc kết
nối văn phòng hai công ty bằng đường truyền thuê bao riêng
 Kết luận
 Hướng phát triển đề tài

SVTH: Trương Thế Linh; Trần Anh Tuấn

2


Luận văn tổng quan mạng Wan

GVHD:Ths Lê Đình Kha

Chương I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN MẠNG WAN

Hình 1
Giới thiệu:
Wide Area Networks – WAN, là mạng được thiết lập để liên
kết các máy tính của hai hay nhiều khu vực khác nhau, ở khoảng
cách xa về mặt địa lý, như giữa các quận trong một thành phố, hay
giữa các thành phố hay các miền trong nước. Đặc tính này chỉ có tính
chất ước lệ, nó càng trở nên khó xác định với việc phát triển mạnh

của các công nghệ truyền dẫn không phụ thuộc vào khoảng cách.
Tuy nhiên việc kết nối với khoảng cách địa lý xa buộc WAN phụ thuộc
vào nhiều yếu tố như: giải thông và chi phí cho giải thông, chủ quản
của mạng, đường đi của thông tin trên mạng.
WAN có thể kết nối thành mạng riêng của một tổ chức, hay có
thể phải kết nối qua nhiều hạ tầng mạng công cộng và của các công
ty viễn thông khác nhau.WAN có thể dùng đường truyền có giải
thông thay đổi trong khoảng rất lớn từ 56Kbps đến T1 với 1.544
Mbps hay E1 với 2.048 Mbps,....và đến Giga bít-Gbps là các đường
trục nối các quốc gia hay châu lục. Ở đây bps (Bit Per Second) là một
đơn vị trong truyền thông tương đương với 1 bit được truyền trong
một giây, ví dụ như tốc độ đường truyền là 1 Mbps tức là có thể
truyền tối đa 1 Megabit trong 1 giây trên đường truyền đó).
Do sự phức tạp trong việc xây dựng, quản lý, duy trì các
đường truyền dẫn nên khi xây dựng mạng diện rộng WAN người ta
SVTH: Trương Thế Linh; Trần Anh Tuấn

3


Luận văn tổng quan mạng Wan

GVHD:Ths Lê Đình Kha

thường sử dụng các đường truyền được thuê từ hạ tầng viễn thông
công cộng, và từ các công ty viễn thông hay các nhà cung cấp dịch
vụ truyền số liệu. Tùy theo cấu trúc của mạng những đường truyền
đó thuộc cơ quan quản lý khác nhau như các nhà cung cấp đường
truyền nội hạt, liên tỉnh, liên quốc gia, chẳng hạn ở Việt Nam là công
ty Viễn thông liên tỉnh – VTN, công ty viễn thông quốc tế - VTI . Các

đường truyền đó phải tuân thủ các quy định của chính phủ các khu
vực có đường dây đi qua như: tốc độ, việc mã hóa.
Với WAN đường đi của thông tin có thể rất phức tạp do việc sử
dụng các dịch vụ truyền dữ liệu khác nhau, của các nhà cung cấp
dịch vụ khác nhau. Trong quá trình hoạt động các điểm nút có thể
thay đổi đường đi của các thông tin khi phát hiện ra có trục trặc trên
đường truyền hay khi phát hiện có quá nhiều thông tin cần truyền
giữa hai điểm nút nào đó. Trên WAN thông tin có thể có các con
đường đi khác nhau, điều đó cho phép có thể sử dụng tối đa các
năng lực của đường truyền và nâng cao điều kiện an toàn trong
truyền dữ liệu.
Phần lớn các WAN hiện nay được phát triển cho việc truyền
đồng thời trên đường truyền nhiều dạng thông tin khác nhau như:
video, tiếng nói, dữ liệu...nhằm làm giảm chi phí dịch vụ. Các công
nghệ kết nối WAN thường liên quan đến 3 tầng đầu của mô hình OSI
7 tầng. Đó là tầng vật lý liên quan đến các chuẩn giao tiếp WAN,
tầng data link liên quan đến các giao thức truyền thông của WAN, và
một số giao thức WAN liên quan đến tầng mạng.

SVTH: Trương Thế Linh; Trần Anh Tuấn

4


Luận văn tổng quan mạng Wan

GVHD:Ths Lê Đình Kha

Chương II: MỘT SỐ CÔNG NGHỆ KẾT NỐI
CƠ BẢN DÙNG CHO WAN

1.

Mô hình OSI:

1.1. Giới thiệu mô hình OSI: (Open Systems Interconnection Reference
Model):
Tạm dịch là Mô hình tham chiếu kết nối các hệ thống mở - là một thiết kế dựa
vào nguyên lý tầng cấp, lý giải một cách trừu tượng kỹ thuật kết nối truyền thông giữa
các máy vi tính và thiết kế giao thức mạng giữa chúng. Mô hình này được phát triển
thành một phần trong kế hoạch Kết nối các hệ thống mở (Open Systems
Interconnection) do ISO và IUT-T khởi xướng. Nó còn được gọi là Mô hình bảy tầng
của OSI.

SVTH: Trương Thế Linh; Trần Anh Tuấn

5


Luận văn tổng quan mạng Wan

GVHD:Ths Lê Đình Kha

Hình 2
Mô hình OSI phân chia chức năng của một giao thức ra thành một chuỗi các
tầng cấp. Mỗi một tầng cấp có một đặc tính là nó chỉ sử dụng chức năng của tầng dưới
nó, đồng thời chỉ cho phép tầng trên sử dụng các chức năng của mình. Một hệ thống
cài đặt các giao thức bao gồm một chuỗi các tầng nói trên được gọi là "chồng giao
thức" (protocol stack). Chồng giao thức có thể được cài đặt trên phần cứng, hoặc phần
mềm, hoặc là tổ hợp của cả hai. Thông thường thì chỉ có những tầng thấp hơn là được
cài đặt trong phần cứng, còn những tầng khác được cài đặt trong phần mềm.

Trong mô hình OSI có bảy lớp, mỗi lớp mô tả một phần chức năng độc lập. Sự
tách lớp của mô hình này mang lại những lợi ích sau:
- Chia hoạt động thông tin mạng thành những phần nhỏ hơn, đơn giản hơn giúp
chúng ta dễ khảo sát và tìm hiểu hơn.
- Chuẩn hóa các thành phần mạng để cho phép phát triển mạng từ nhiều nhà
cung cấp sản phẩm.
- Ngăn chặn được tình trạng sự thay đổi của một lớp làm ảnh hưởng đến các lớp
khác, như vậy giúp mỗi lớp có thể phát triển độc lập và nhanh chóng hơn.
1.2. Chức năng các lớp mô hình tham chiếu OSI :
- Application Layer ( Lớp ứng dụng ) : Đưa dữ liệu đến người sử dụng.
- Presentation Layer (lớp trình bày): thoả thuận khuôn dạng trao đổi dữ liệu.
- Session Layer (lớp phiên): cho phép người dùng thiết lập các kết nối.
- Transport Layer (lớp vận chuyển): đảm bảo truyền thông giữa hai hệ thống.
- Network Layer (lớp mạng): định hướng dữ liệu truyền trong môi trường liên
mạng.
- Data link Layer (lớp liên kết dữ liệu): xác định việc truy xuất đến các thiết bị.
- Physical Layer (lớp vật lý): chuyển đổi dữ liệu thành các bit và truyền đi.

SVTH: Trương Thế Linh; Trần Anh Tuấn

6


Luận văn tổng quan mạng Wan

GVHD:Ths Lê Đình Kha

Hình 3

SVTH: Trương Thế Linh; Trần Anh Tuấn

7


Luận văn tổng quan mạng Wan

2.

GVHD:Ths Lê Đình Kha

Các loại mạng chạy trên nền Wan :

- Có nhiều cách phân loại mạng diện rộng, theo phương pháp truyền thông tin
thì có thể chia thành 3 loại mạng như sau:
+Mạng chuyển mạch (Circuit Swiching Network)
+Mạng thuê bao (Leased lines Network)
+Mạng chuyển gói tin (Packet Switching Network)
2.1. Mạng chuyển mạch: (Circuit Swiching Network)
Mạng chuyển mạch thực hiện việc liên kết giữa hai điểm nút
qua một đường nối tạm thời hay giành riêng giữa điểm nút này và
điểm nút kia. Đường nối này được thiết lập trong mạng thể hiện dưới
dạng cuộc gọi thông qua các thiết bị chuyển mạch.
Một ví dụ của mạng chuyển mạch là hoạt động của mạng điện
thoại, các thuê bao khi biết số của nhau có thể gọi cho nhau và có
một đường nối vật lý tạm thời được thiết lập giữa hai thuê bao. Với
mô hình này mọi nút mạng có thể kết nối với bất kỳ một nút khác.
Thông qua những đường nối và các thiết bị chuyên dùng người ta có
thể tao ra một liên kết tạm thời từ nơi gửi tới nơi nhận, kết nối này
duy trì trong suốt phiên làm việc và được giải phóng ngay sau khi
phiên làm việc kết thúc. Để thực hiện một phiên làm việc cần có các

thủ tục đầy đủ cho việc thiết lập liên kết trong đó có việc thông báo
cho mạng biết địa chỉ của nút gửi và nút nhận. Hiện nay có 2 loại
mạng chuyển mạch là chuyển mạch tương tự (analog) và chuyển
mạch số (digital).

SVTH: Trương Thế Linh; Trần Anh Tuấn

8


Luận văn tổng quan mạng Wan

GVHD:Ths Lê Đình Kha

Hình 4

SVTH: Trương Thế Linh; Trần Anh Tuấn

9


Luận văn tổng quan mạng Wan

GVHD:Ths Lê Đình Kha

2.2. Chuyển mạch tương tự (Analog):
Việc chuyển dữ liệu qua mạng chuyển mạch tương tự được thực
hiện qua mạng điện thoại. Các trạm trên mạng sử dụng một thiết bị
có tên là modem
("MODulator" and "DEModulator"), thiết bị này sẽ chuyển các

tín hiệu số từ máy
tính sang tín hiệu tương tự có thể truyền dữ liệu đi trên các
kênh điện thoại và ngược lại biến tín hiệu dạng tương tự thành tín
hiệu số.
Một minh họa kết nối dùng mạng chuyển mạch là kết nối qua
mạng điện thoại
PSTN, hay còn gọi là kết nối quay số (dial-up).

Hình 5 :Mô hình kết nối WAN dùng mạng chuyển mạch
tương tự

2.2.1.

Kết nối PSTN

• Thiết bị:Dùng modem tương tự loại truyền không đồng bộ,
hay truyền đồng bộ, để kết nối thiết bị mạng vào mạng điện thoại
công cộng.
• Phương thức kết nối:
Dùng kết nối PPP từ máy trạm hay từ thiết bị định tuyến qua
modem, qua mạng điện thoại công cộng.
• Kết nối đơn tuyến- dùng 1 đường điện thoại.

Hình 6:Mô hình kết nối dùng một đường điện thoại
- Các hạn chế khi dùng kết nối PSTN:
SVTH: Trương Thế Linh; Trần Anh Tuấn

10

Luận văn tổng quan mạng Wan

GVHD:Ths Lê Đình Kha

Các kết nối tương tự (analog) thực hiện trên mạng điện thoại
công cộng và cước được tính theo phút. Đây là hình thức kết nối phổ
biến nhất do tính đơn giản và tiện lợi của nó. Tuy nhiên chi phí cho
nó tương đối cao cho các giao dịch liên tỉnh và chất lượng đường
truyền không đảm bảo tính ổn định thấp, giải thông thấp, tối đa
56Kbps cho 1 đường. Hình thức kết nối này chỉ phù hợp cho các chi
nhánh nối tới Trung tâm mạng trong cùng một thành phố, đòi hỏi
băng thông thấp và cho các người dùng di động, và cho các kết nối
dùng không quá 4 giờ/ngày.
• Kết nối bó(multilink – đa tuyến)- dùng nhiều đường điện thoại.

Hình 7:Mô hình kết nối dùng nhiều đường điện thoại
Kết nối bó nhằm tăng dung lượng của đường truyền theo yêu
cầu của dịch vụ (dial on demand)
2.3. Mạng chuyển mạch số (Digital):

Hình 8: Mô hình kết nối Wan dùng chuyển mạch số

2.3.1.

Kết nối ISDN:

• Giới thiệu:

SVTH: Trương Thế Linh; Trần Anh Tuấn

11


Luận văn tổng quan mạng Wan

GVHD:Ths Lê Đình Kha

Dịch vụ số ISDN - Intergrated Services Digital Network: ISDN là
một loại mạng viễn thông số tích hợp đa dịch vụ cho phép sử dụng
cùng một lúc nhiều dịch vụ trên cùng một đường dây điện thoại
thông thường. Với cơ sở điện thoại cố định hạ tầng hiện có, ISDN là
giải pháp cho phép truyền dẫn thoại, dữ liệu và hình ảnh tốc độ cao.
Người dùng cùng một lúc có thể truy cập WAN và gọi điện thoại, fax
mà chỉ cần một đường dây điện thoại duy nhất, thay vì 3 đường nếu
dùng theo kiểu thông thường. Kết nối ISDN có tốc độ và chất lượng
cao hơn hẳn dịch vụ kết nối theo kiểu quay số qua mạng điện thoại
thường (PSTN). Tốc độ truy cập mạng WAN có thể lên đến 128 Kbps
nếu sử dụng đường ISDN 2 kênh (2B+D) và tương đương 2.048 Mbps
nếu sử dụng ISDN 30 kênh (30B+D).
• Các thiết bị dùng cho kết nối ISDN
- ISDN Adapter: Kết nối với máy tính thông qua các giao tiếp
PCI, RS-232, USB, PCMCIA và cho phép máy tính kết nối với mạng
WAN thông qua mạng đa dịch vụ tích hợp ISDN với tốc độ 128Kbps
ổn định đa dịch vụ và cao hơn hẳn so với các kết nối tương tự truyền
thống mà tốc độ tối đa lý thuyết là 56Kbps.
- ISDN Router: Thiết bị này cho phép kết nối LAN vào WAN
cho một số lượng không giới hạn người dùng. Thông qua giao tiếp
ISDN BRI, thiết bị này còn có thể đóng vai trò như một bộ chuyển đổi
địa chỉ mạng ( Network Address Translation) hoặc một máy chủ truy
nhập từ xa. Khả năng thiết lập kết nối LAN-to-LAN qua dịch vụ ISDN

cho phép nối mạng giữa Văn phòng chính và Chi nhánh hết sức
thuận tiện. Cổng kết nối Ethernet tốc độ 10/100Mbps cho phép kết
nối dễ dàng với mạng LAN. Các tính năng Quay số theo yêu cầu
(Dial-on-Demand) và Dải thông theo yêu cầu (BandwidthonDemand) tự động tối ưu hoá các kết nối theo yêu cầu của người dùng
trên mạng.
• Các đặc tính của ISDN:
ISDN được chia làm hai loại kênh khác nhau:

SVTH: Trương Thế Linh; Trần Anh Tuấn

12


Luận văn tổng quan mạng Wan

GVHD:Ths Lê Đình Kha

Kênh dữ liệu (Data Channel), tên kỹ thuật là B channel, hoạt
động ở tốc độ 64 Kbps.
Kênh kiểm soát (Control Channel), tên kỹ thuật là D Channel,
hoạt động ở 16 Kbps (Basic rate) và 64 Kbps (Primary rate)
Dữ liệu của người dùng sẽ được truyền trên các B channel, và
dữ liệu tín hiệu (signaling data) được truyền qua D channel. Bất kể
một kết nối ISDN có bao nhiêu B channel, nó chỉ có duy nhất một D
channel. Đường ISDN truyền thống có hai tốc độ cơ bản là residential
basic rate và commercial primary rate. Một vài công ty điện thoại
không có đường truyền và thiết bị đầu cuối thích hợp cho dịch vụ tốc
độ cơ bản nên họ cung cấp một tốc độ cơ bản cố định, có giá trị
trong khoảng từ 64 Kbps đến 56 Kbps. Những biến thể này hoạt động
như một B channel riêng biệt. Basic rate ISDN hoạt động với hai B

channel 64 Kbps và một D channel 16 Kbps qua đường điện thoại
thông thường, cung cấp băng thông dữ liệu là 128 Kbps. Tốc độ cơ
bản được cung cấp phổ biến ở hầu hết các vùng ở Mỹ và châu Ấu, với
giá gần bằng với điện thoại thường ở một số vùng. (ở Đức, đường
ISDN hoạt động với tốc độ cơ bản, với hai B channel 64 Kbps và một
D channel 16 Kbps). Primary rate hoạt động với hai mươi ba B
channel 64 Kbps và một D channel 64 Kbps qua một đường T1, cung
cấp băng thông 1472 Kbps.Primary rate đưa ra đường truyền quay số
tốc độ cao, cần thiết cho các tổ chức lớn.
Đôi khi ISDN adaptor bị gọi là "ISDN modem" vì nó có chức
năng quay số và trả lời cuộc gọi trên đường dây digital, như modem
thực hiện trên đường dây analog. Tuy nhiên, ISDN adaptor không
phải

là

modem

vì

không

thực

hiện

chức

năng

modulation/demodulation và việc chuyển đổi tín hiệu giữa digital và
analog (digital/analog conversion).
• Đánh giá khi dùng kết nối ISDN
ISDN gồm hai kiểu BRI và PRI, đều đắt hơn điện thoại thông
thường

SVTH: Trương Thế Linh; Trần Anh Tuấn

13


Luận văn tổng quan mạng Wan

GVHD:Ths Lê Đình Kha

nhưng băng thông cao hơn. Hiện tại tốc độ cao nhất có thể
cung cấp tại Việt
Nam là 128 Kbps. Đây là hình thức kết nối mạng liên tỉnh tương
đối rẻ so
với các loại khác. Tuy nhiên nó đòi hỏi tổng đài điện thoại phải
hỗ trợ kết
nối ISDN (Cần phải khảo sát trước).
•

Hiện nay người ta có các đường truyền thuê bao

như sau :
Leased Line được phân làm hai lớp chính là Tx (theo chuẩn của
Mỹ và Canada) và Ex (theo chuẩn của châu Ấu, Nam Mỹ và Mehicô),
x là mã số chỉ băng thông (bandwidth) của kết nối.

Thông số kỹ thuật của các đường truyền Tx và Ex được liệt kê
trong bảng dưới.
Loại kênh Thông lượng Ghép kênh
•

T0 56 Kbps 1 đường thoại

•

T1 1.544 Mbps 24 đường T0

•

T2 6.312 Mbps 4 đường T1

•

T3 44.736 Mbps 28 đường T1

•

T4 274.176 Mbps 168 đường T1

•

T0/E0 là tương đương với một kênh truyền thoại đơn lẻ, T0

hoạt động ở tốc độ 56 Kbps và E0 hoạt động ở tốc độ 64 Kbps. Sở dĩ
có sự khác biệt về tốc độ là vì các hệ thống viễn thông ở Bắc Mỹ
dùng giao thức truyền tín hiệu cũ hơn, đảm bảo tạo ra chế độ sử

dụng luân phiên 8 bit. Các máy biến đổi cảm ứng điện từ (Magnetic
inductance transformer) trên công tắc chuyển mạch điện thoại
(phone switch) cũ sẽ không khóa cứng (block) các công tắc chuyển
mạch luân phiên (alternating switch) hiện nay. Còn chuẩn của châu
Ấu sử dụng 8 bit để truyền tải thông tin do hệ thống chuyển mạch ở
đây không dùng máy biến đổi cảm ứng. T0 và E0 tạo nền tảng cho
các dịch vụ truyền số liệu tốc độ cao hơn vì các đường điện thoại tầm
xa (Telephone trunk line) - đều có thể truyền cuộc thoại được số hóa
SVTH: Trương Thế Linh; Trần Anh Tuấn

14


Luận văn tổng quan mạng Wan

GVHD:Ths Lê Đình Kha

(digitized voice conversation). Tất cả các công ty điện thoại đều tối
ưu hóa đường truyền của họ cho dịch vụ truyền thoại (voice service).
Bên cạnh việc phân chia trực tiếp các mức độ khác nhau của dịch vụ
E/T, có nhiều đường truyền cung cấp dịch vụ phân chia nhỏ hơn, cho
phép người dùng đặt thuê một số lượng bất kỳ các kênh (channel) T0
trong một đường truyền T1 (tất nhiên số channel T0 đặt thuê phải
nhỏ hơn hoặc bằng số channel T0 có trong một đường T1), hoặc đặt
thuê các channel T1 trong một đường truyền T3 (số channel T1 đặt
thuê phải nhỏ hơn hoặc bằng số channel T0 có trong một đường T3).
Ví dụ nếu người dùng chỉ cần (hoặc chỉ đủ tiền để trả) một đường
truyền khoảng 336 Kbps, họ có thể thuê 6 channel T0 của một đường
truyền T1. Trong điều kiện đó, CSU/DSU (Channel Service Unit/Digital
Service Unit) của người dùng phải có khả năng hỗ trợ các kênh phân

chia (fractional channel). Khi đó công ty điện thoại sẽ tính tiền một
phần của đường truyền T1 cho việc phân chia một phần thông lượng
đường truyền mà người dùng sử dụng. Điều này thường được gọi là
committed information rate. Các đường leased line được gắn vào
cổng tuần tự (serial port) của máy tính hoặc router thông qua một
CSU/DSU.
2.4. Mạng chuyển gói: (Packet Switching Network):

Hình 9:Mô hình kết nối WAN dùng chuyển mạch gói
Mạng chuyển mạch gói hoạt động theo nguyên tắc sau : Khi
một trạm trên mạng cần gửi dữ liệu nó cần phải đóng dữ liệu thành
từng gói tin, các gói tin đó được đi trên mạng từ nút này tới nút khác
tới khi đến được đích. Do việc sử dụng kỹ thuật trên nên khi một
SVTH: Trương Thế Linh; Trần Anh Tuấn

15


Luận văn tổng quan mạng Wan

GVHD:Ths Lê Đình Kha

trạm không gửi tin thì mọi tài nguyên của mạng sẽ dành cho các
trạm khác, do vậy mạng tiết kiệm được các tài nguyên và có thể sử
dụng chúng một cách tốt nhất.
Người ta chia các phương thức chuyển mạch gói ra làm 2
phương thức:
− Phương thức chuyển mạch gói theo sơ đồ rời rạc.
− Phương thức chuyển mạch gói theo đường đi xác định.
Với phương thức chuyển mạch gói theo sơ đồ rời rạc các gói tin

được chuyển đi trên mạng một cách độc lập, mỗi gói tin đều có
mang địa chỉ nơi gửi và nơi nhận. Mổi nút trong mạng khi tiếp nhận
gói tin sẽ quyết định xem đường đi của gói tin phụ thuộc vào thuật
toán tìm đường tại nút và những thông tin về mạng mà nút đó có.
Việc truyền theo phương thức này cho ta sự mềm dẻo nhất định do
đường đi với mỗi gói tin trở nên mềm dẻo tuy nhiên điều này yêu cầu
một số lượng tính toán rất lớn tại mỗi nút nên hiện nay phần lớn các
mạng chuyển sang dùng phương chuyển mạch gói theo đường đi xác
định.

Hình 10 :Phương thức chuyển mạch gói theo đường đi
xác định:
Trước khi truyền dữ liệu một đưòng đi (hay còn gọi là đường đi
ảo) được thiết lập giữa trạm gửi và trạm nhận thông qua các nút của
mạng. Đường đi trên mang số hiệu phân biệt với các đường đi khác,
sau đó các gói tin được gửi đi theo đường đã thiết lập để tới đích, các
gói tin mang số hiệu của đường ảo để có thể được nhận biết khi qua
SVTH: Trương Thế Linh; Trần Anh Tuấn

16


Luận văn tổng quan mạng Wan

GVHD:Ths Lê Đình Kha

các nút. Điều này khiến cho việc tính toán đường đi cho phiên liên
lạc chỉ cần thực hiện một lần.

Hình 11 :Ví dụ phương thức đường đi xác định

3. Phương pháp ghép kênh và chuyển mạch Wan:
Hai phương thức này tương ứng với mạng thuê bao tuần tự và
mạng thuê bao kỹ thuật số. Trong thời gian hiện nay mạng thuê bao
kỹ thuật số sử dụng kỹ thuật ghép kênh theo thời gian với đường
truyền T đang được sử dụng ngày một rộng rãi và dần dần thay thế
mạng thuê bao tuần tự.

Hình 12 :Mô hình ghép kênh
3.1. Phương thức ghép kênh theo tần số
Để sử dụng phương thức ghép kênh theo tần số giữa các nút
của mạng được liên kết bởi đường truyền băng tần rộng. Băng tần
SVTH: Trương Thế Linh; Trần Anh Tuấn

17


Luận văn tổng quan mạng Wan

GVHD:Ths Lê Đình Kha

này được chia thành nhiều kênh con được phân biệt bởi tần số khác
nhau. Khi truyền dữ liệu, mỗi kênh truyền từ người sử dụng đến nút
sẽ được chuyển thành một kênh con với tần số xác định và được
truyền thông qua bộ ghép kênh đến nút cuối và tại đây nó được tách
ra thành kênh riêng biệt để truyền tới người nhận. Theo các chuẩn
của CCITT có các phương thức ghép kênh cho phép ghép 12, 60, 300
kênh đơn. Người ta có thể dùng đường thuê bao tuần tự (Analog) nối
giữa máy của người sử dụng tới nút mạng thuê bao gần nhất. Khi
máy của người sử dụng gửi dữ liệu thì kênh dữ liệu được ghép với các
kênh khác và truyền trên đưòng truyền tới nút đích và được phân ra

thành kênh riêng biệt trước khi gửi tới máy của người sử dụng.
Đường nối giữa máy trạm của người sử dụng tới nút mạng thuê bao
cũng giống như mạng chuyển mạch tuần tự sử dụng đường dây điện
thoại với các kỹ thuật chuyển đổi tín hiệu như V22, V22 bis, V32, V32
bis, các kỹ thuật nén V42 bis, MNP class 5.
3.2. Phương thức ghép kênh theo thời gian
Khác với phương thức ghép kênh theo tần số, phương thức
ghép kênh theo thời gian chia một chu kỳ thời gian hoạt động của
đường truyền trục thành nhiều khoảng nhỏ và mỗi kênh tuyền dữ
liệu được một khoảng (gọi là các khe thời gian_TS_time slot ) Sau khi ghép
kênh lại thành một kênh chung dữ liệu được truyền đi tương tự như
phương thức ghép kênh theo tần số.Người ta dùng đường thuê bao là
đường truyền kỹ thuật số nối giữa máy của người sử dụng tới nút
mạng thuê bao gần nhất.
Hệ thống mang tín hiệu T-carrier được dùng ở Bắc mỹ từ 1962,
dùng chế độ phân chia thời gian (Time Division Multiplexing - TDM)
để cung cấp tín hiệu thoại qua các đường truyền số. Nó được thiết kế
hoạt động trên hệ thống cáp đồng, các đường này cũng được dùng
dể truyền số liệu hay các tín hiệu video. Tại mỗi đầu cuối trước khi
nối vào thiết bị của khách hàng, phải sử dụng một thiết bị đầu cuối là
CSU/DSU(Channel Service Unit/Data Service Unit - CSU/DSU) để mã
hoá dữ liệu truyền. Thông thường thiết bị của khách hàng là các bộ
SVTH: Trương Thế Linh; Trần Anh Tuấn

18


Luận văn tổng quan mạng Wan

GVHD:Ths Lê Đình Kha

chuyển kênh(multiplexer) hay một cầu(LAN bridge) dùng cho việc
chuyển mạch với T-carrier. Nó có thể mang tín hiệu giọng nói dưới
dạng mã số, khi đó băng thông sử dụng là 64 Kbps, giá trị này được
xác định theo định luật Nyquist và điều biến theo mã xung Pulse
Code Modulation - PCM.
Định luật Nyquist :
"Một tín hiệu không chứa bất kỳ thành phần tần số nào lớn hơn hay bằng
một giá trị fm có thể biểu diễn chính xác bằng tập các giá trị của nó với chu
kỳ lấy mẫu T = 1/2fm"
Tần số lấy mẫu phải thoả mãn điều kiện fs ≥ 2fm trong đó fm là thành phần tần
số lớn nhất có trong tín hiệu. Tần số giới hạn này được gọi là tần số Nyquist và khoảng
(-fs/2,fs/2) gọi là khoảng Nyquist. Trong thực tế , tín hiệu trước khi lấy mẫu sẽ bị giới
hạn bằng một mạch lọc để tần số tín hiệu nằm trong khoảng Nyquist. Ví dụ như tín
hiệu âm thanh thường nằm trong khoảng (300, 3400) Hz nên người ta sẽ đưa tí hiệu
qua mạch lọc thông thấp để loại các thành phần tần số bậc cao và thực hiện lấy mẫu ở
tần số tối thiểu là 6,8 KHz.
3.3. Chuyển mạch WAN:
Phương pháp chuyển mạch WAN là qua nhà cung cấp dịch vụ
viễn thông thiết lập và duy trì mạch dùng riêng cho mỗi phiên truyền
thông. Một minh hoạ cho chuyển mạch WAN là mạng chuyển mạch
số đa dịch vụ ISDN(Integrated Services Digital Network).
Thiết bị chuyển mạch WAN(WAN switch) là thiết bị nhiều cổng
liên mạng (multiport internetworking device) dùng trong các mạng
viễn thông như Frame Relay, X.25, và SMDS, nó hoạt động ở tầng
data link. Chẳng hạn chuyển mạch WAN đa dịch vụ B-STDX của
Lucent sử dụng công nghệ Fram Relay, IP và các dịch vụ ATM. Hay bộ
chuyển mạch DSLAM dùng trong công nghệ ADSL, G.SHDSL.

SVTH: Trương Thế Linh; Trần Anh Tuấn

19


Luận văn tổng quan mạng Wan

GVHD:Ths Lê Đình Kha

Hình 13: Bộ chuyển mạch WAN

SVTH: Trương Thế Linh; Trần Anh Tuấn

20


Luận văn tổng quan mạng Wan

GVHD:Ths Lê Đình Kha

Lý do dùng chuyển mạch WAN
Chuyển mạch WAN được dùng để cùng một lúc duy trì nhiều
cầu nối giữa các thiết bị mạng, do vậy tức thời tạo được loại đường
truyền xương sống (backbone) nội tại tốc độ cao theo yêu cầu.
Chuyển mạch WAN có nhiều cổng, mỗi cổng có thể hỗ trợ một tuyến
thuê bao riêng với tốc độ theo yêu cầu.
Kỹ thuật truyền dẩn SDH, PDH:

4.

Trước hết ta cần hiểu đúng thế nào là đồng bộ, không đồng bộ và cận đồng bộ.

Trong tập các tín hiệu đồng bộ, việc chuyển tiếp số liệu trong tín hiệu xảy ra ở chính
xác cùng một tốc độ. Tuy nhiên vẫn có sự lệch pha giữa những lần chuyển giao của hai
tín hiệu, và sự lệch pha này nằm trong giới hạn cho phép. Sự lệch pha này có thể do
suy hao, trễ thời gian hay jitter trong mạng truyền dẫn. Trong mạng đồng bộ, tất cả các
đồng hồ đều tham chiếu đến một đồng hồ chuẩn cơ sở PRC.
4.1. Truyền dẫn cận đồng bộ PDH

4.1.1.

Khái niệm truyền dẫn cận đồng bộ (PDH)

Vì các luồng 2Mbit/s được tạo ra từ các thiết bị ghép kênh khác nhau, nên tốc
độ bit có khác nhau một chút. Do đó, trước khi ghép các luồng này thành một luồng
tốc độ cao hơn phải hiệu chỉnh cho tốc độ bit của chúng bằng nhau, tức là phải chèn
thêm các bit giả. Mặc dù tốc độ các luồng đầu vào là như nhau, nhưng phía thu không
thể nhận biết được vị trí của các luồng đầu vào trong luồng đầu ra. Kiểu ghép kênh
như vậy gọi là cận đồng bộ (PlesioSynchronous).

4.1.2.
•

Nhược điểm của PDH
Việc tách/xen các luồng 2Mbit/s phức tạp làm giảm độ tin cậy cũng như

chất lượng của hệ thống.
•

Khả năng giám sát và quản lý mạng kém. Do trong các khung tín hiệu

PDH không đủ các byte nghiệp vụ để cung cấp thông tin cho điều khiển, quản lý, giám

sát và bảo dưỡng hệ thống.
•

Tốc độ bit của PDH không cao (tốc độ bit cao nhất được chuẩn hoá là

140Mbit/s trên mạng viễn thông quốc tế) không thể đáp ứng cho nhu cầu phát triển các
dịch vụ băng rộng hiện tại và trong tương lai.

SVTH: Trương Thế Linh; Trần Anh Tuấn

21


Luận văn tổng quan mạng Wan

•

GVHD:Ths Lê Đình Kha

Thiết bị PDH cồng kềnh, các thiết bị ghép kênh và thiết bị đầu cuối

thường độc lập nhau.
•

Trên mạng viễn thông tồn tại 2 tiêu chuẩn phân cấp khác nhau: chuẩn

Châu Âu và Châu Mỹ, gây khó khăn và phức tạp khi nâng cấp, mở rộng và kết nối các
mạng với nhau.
•

Các mặt hạn chế trên của PDH sẽ được khắc phục khi sử dụng phân cấp

truyền dẫn đồng bộ SDH.
4.2. Truyền dẫn đồng bộ SDH:
•

Để hiểu đúng khái niệm về SDH, trước hết ta cần hiểu đúng thế nào là

đồng bộ, không đồng bộ và cận đồng bộ. Trong tập các tín hiệu đồng bộ, việc chuyển
tiếp số liệu trong tín hiệu xảy ra ở chính xác cùng một tốc độ. Tuy nhiên vẫn có sự lệch
pha giữa những lần chuyển giao của hai tín hiệu, và sự lệch pha này nằm trong giới
hạn cho phép. Sự lệch pha này có thể do suy hao, trễ thời gian hay jitter trong mạng
truyền dẫn. Trong mạng đồng bộ, tất cả các đồng hồ đều tham chiếu đến một đồng hồ
chuẩn cơ sở PRC. Độ chính xác của PRC là 10-12 - 10-11 và được lấy từ đồng hồ nguyên
tử Cesium.
•

Hai tín hiệu số là cận đồng bộ nếu sự chuyển tiếp xảy ra gần như ở cùng

tốc độ, và bất kỳ sự thay đổi nào cũng được cưỡng bức trong một giới hạn nhỏ. Ví dụ
nếu có hai mạng tương tác với nhau, xung đồng hồ của chúng có thể lấy từ hai PRC
khác nhau. Mặc dù các PRC này vô cùng chính xác, nhưng vẫn có sự khác nhau giữa
hai loại. Điều này gọi là sự sai khác cận đồng bộ.
•

Trong trường hợp mạng không đồng bộ, sự chuyển giao tín hiệu không

nhất thiết phải xảy ra ở cùng tốc độ. Trong trường hợp này, không đồng bộ có nghĩa là
sai khác giữa hai đồng hồ lớn hơn sai khác cận đồng bộ. Ví dụ, nếu hai đồng hồ lấy từ
dao động thạch anh tự do, chúng được gọi là không đồng bộ. Phân cấp số cận đồng bộ

SDH và mạng quang đồng bộ SONET chỉ một tập hợp các tốc độ truyền dẫn bằng cáp
sợi quang có thể truyền tải tín hiệu số với dung lượng khác nhau.
•

Người ta chấp nhận rộng rãi rằng một phương thức ghép kênh mới có thể

được đồng bộ và không chỉ dựa trên việc chèn bit, gọi là PDH, mà còn dựa trên việc
chèn byte, là các cấu trúc ghép kênh từ 64kbit/s đến tốc độ cơ sở 1,544kbit/s
(1,5Mbit/s) và 2,048kbit/s (2Mbit/s).

SVTH: Trương Thế Linh; Trần Anh Tuấn

22


Luận văn tổng quan mạng Wan

•

GVHD:Ths Lê Đình Kha

SDH được định nghĩa bởi Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI),

được sử dụng ở rất nhiều nước trên thế giới. Nhật Bản và Bắc Mỹ cũng xây dựng các
tiêu chuẩn về SDH riêng. SONET do Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ phát triển và
được ứng dụng ở Bắc Mỹ.
4.3. Các tiêu chuẩn SDH:
•

Tiêu chuẩn mới xuất hiện lần đầu tiên là SONET do công ty Bellcore

(Mỹ) đưa ra, được chỉnh sửa nhiều lần trước khi trở thành tiêu chẩn SDH quốc tế. Cả
SDH và SONET được giới thiệu rộng rãi giữa những năm 1988 và 1992. SDH được
định nghĩa bởi Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI), được sử dụng ở rất nhiều
nước trên thế giới. Nhật Bản và Bắc Mỹ cũng xây dựng các tiêu chuẩn về SDH riêng.
SONET do Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ phát triển và được ứng dụng ở Bắc Mỹ.
•

Bảng dưới đây thể hiện các tốc độ tiêu chuẩn của SDH và SONET.

Mặc dù SONET và SDH được đưa ra ban đầu cho truyền dẫn cáp quang, nhưng các hệ
thống SDH hiện tại vẫn tương thích cao với cả SDH và SONET.
4.4. Tại sao cần đồng bộ hóa

4.4.1.

Đồng bộ và không đồng bộ

Nói chung, hệ thống truyền dẫn là không đồng bộ, do mỗi thiết bị trong mạng
đều sử dụng đồng hồ riêng của nó. Trong truyền dẫn số, xung đồng hồ là một thông số
rất quan trọng. Xung đồng hồ có nghĩa là sử dụng một chuỗi các xung lặp đi lặp lại để
giữ cho tốc độ bit của dữ liệu không đổi và chỉ ra vị trí các bit 1 và 0 trong luồng dữ
liệu. Ghép kênh không đồng bộ trải qua nhiều giai đoạn. Các tín hiệu không đồng bộ,
ví dụ DS-1 ghép với nhau, cộng với các bit thêm vào, gọi là bit chèn để bù cho sự sai
khác của mỗi luồng riêng lẻ, và kết hợp với các bit khác (bit khung) để tạo ra một
luồng DS-2. Các bit chèn lại được sử dụng theo cách đó để tạo ra các DS-3 và cao hơn
nữa. Chúng ta không thể truy nhập tới các luồng không đồng bộ tốc độ cao mà không
sử dụng các bộ tách kênh. Trong hệ thống đồng bộ SONET/SDH, tần số trung bình của
các đồng hồ trong hệ thống là giống nhau (đồng bộ) hoặc gần giống nhau (cận đồng
bộ). Mỗi đồng hồ có thể truy ngược đến nguồn đồng hồ độ chính xác cao. Do đó, các

luồng STS-1 dễ dàng ghép với nhau thành các luồng tốc độ cao hơn mà không cần bit
chèn. Vì thế, ta có thể truy nhập ngay đến tốc độ STS-1 cũng như các tốc độ cao hơn
STS-N.

4.4.2.

Phân cấp đồng bộ hóa.

SVTH: Trương Thế Linh; Trần Anh Tuấn

23


Luận văn tổng quan mạng Wan

GVHD:Ths Lê Đình Kha

Các tổng đài số thường được dùng trong mạng số phân cấp đồng bộ hóa. Mạng
được tổ chức theo quan hệ chủ-tớ (master-slave) với đồng hồ của các node cao hơn
cung cấp tín hiệu đồng hồ cho các node thấp hơn.Tất cả các node có thể truy ngược
đến nguồn đồng hồ chuẩn. Nguồn đồng hồ chuẩn PRC có độ chính xác là 1x10-11 theo
khuyến nghị G.811 của ITU-T. Các nguồn đồng hồ có độ chính xác thấp hơn là SSU
(nguồn đồng hồ phụ) và SEC (thiết bị cấp xung đồng bộ) theo khuyến nghị của ITU-T.

Hình 14: Các cấp đồng hồ đồng bộ trong hệ thống SDH
Trong mô hình thực tế mà chúng ta đang nghiên cứu, trọng tâm của vấn đề là
nói đến mạng Leased Line chạy trên nền TDM.
5.

Các công nghệ xDSL:

5.1. Giới thiệu
Ngày nay, nhu cầu của khách hành về các dịch vụ băng rộng đang tăng
nhanh. Khách hàng là các doanh nghiệp thường yêu cầu các dịch vụ băng thông rộng
tương tác như: truy nhập Internet tốc độ cao, hội nghị truyền hình, video theo yêu cầu.
Còn những khách hàng thông thường thì yêu cầu các dịch vụ tương tác như phim theo
yêu cầu, truyền hình số... Những nhu cầu đó đã thúc đẩy các công ty viễn thông nhanh
chóng triển khai các giải pháp phân phối dịch vụ băng rộng tới khách hàng một
cách hiệu quả nhất. Vấn đề khó khăn nằm trên những Kilomet cuối tới thuê bao sử
dụng, các đôi dây đồng đã được sử dụng từ xưa tới nay để cung cấp các dịch vụ PSTN
cho khách hàng trên khắp thế giới. Mạng truy nhập PSTN chỉ cung cấp một băng tần
thoại hạn hẹp 0,3-> 3,4KHz với tốc độ truyến số liệu tối đa là 56Kbps nên không đáp
ứng được việc truyền tải các khối dữ liệu lớn có nội dung phong phú kèm hình ảnh
sống động. Để giải quyết vấn đề này nhiều kỹ thuật truy nhập băng rộng đã được đưa
ra xem xét:
SVTH: Trương Thế Linh; Trần Anh Tuấn

24


Luận văn tổng quan mạng Wan

GVHD:Ths Lê Đình Kha

Hình 15: Mô hình mạng tổng quát họ xDSL.
Kỹ thuật truy nhập mạch vòng cáp đồng hay được gọi là kỹ thuật đường
dây thuê bao số (DSL: Digital Subcriber Line) đã xuất hiện từ đầu những năm 1980.
Thực ra đây là một họ các công nghệ thường được gọi là các công nghệ xDSL, chữ x
thể hiện cho các công nghệ DSL khác nhau như: ADSL, HDSL, VDSL, SDSL...Đây là
các kỹ thuật truy nhập điểm tới điểm, nối giữa thuê bao và tổng đài trung tâm cho phép

truyền tải nhiều dạng thông tin như: âm thanh, hình ảnh qua đôi dây đồng truyền
thống. Giải pháp của xDSL là sử dụng dải tần lớn hơn phía trên dải tần mà dịch vụ
thoại sử dụng vì vậy băng thông truyền dẫn cao hơn. Tại đó, người ta sử dụng các
phương pháp mã hóa khác nhau để có thể truyền được tốc độ dữ liệu lên rất cao. Tốc
độ của đường dây xDSL tuỳ thuộc thiết bị sử dụng, khoảng cách từ tổng đài đến thuê
bao, chất lượng tuyến cáp, tốc độ mã hoá...Thông thường kỹ thuật này cho phép hầu
hết khách hàng truyền từ tốc độ 128Kbps tới 1,5Mbps. Với kỹ thuật mới nhất VDSL
cho phép truyền số liệu với tốc độ lên tới 52Mbps theo hướng từ tổng đài đến các thuê
bao.
Điểm nổi bật của kỹ thuật xDSL là tận dụng được cơ sở hạ tầng cáp đồng phổ
biến trên thế giới nên nó đã mau chóng chuyển từ giai đoạn thử nghiệm sang thị
trường thương mại rộng lớn đáp ứng nhu cầu phân phối các dịch vụ băng rộng tới
người sử dụng. Điển hình là ở Mỹ, thị trường DSL lớn nhất hiện nay, vào cuối năm
2000 có gần 200 triệu đường dây truy nhập cố định được lắp đặt. Trong đó có 50% tức
gần 100 triệu đường dây cung cấp dịch vụ DSL và người ta ước tính con số này sẽ tăng
lên 70% (khoảng 140 triệu đường dây) vào năm 2004. Một trong các lý do phát triển
nhảy vọt của thị trường DSL ở Mỹ là sự kiện sửa đổi điều lệ hoạt động viễn thông của
quốc hội Mỹ vào năm 1996 cho phép các công ty viễn thông cạch tranh CLEC sử dụng
SVTH: Trương Thế Linh; Trần Anh Tuấn

25