Đề tài Công nghệ truy nhập isdn

Trường Đại Học Điện Lực Khoa Điện Tử Viễn Thông CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP ISDN MÔN HỌC: MẠNG TRUY NHẬP Giảng viên hướng dẫn: TS. Lê Anh Ngọc Nhóm Sinh Viên Thực Hiện: Nhóm số 6 Lớp : D5DTVT1 Công Nghệ Truy Nhập ISDN- Nhóm Số 6 Page 1 LỜI MỞ ĐẦU Các mạng truyền thông hiện nay sử dụng hai kỹ thuật chuyển mạch chính là kỹ thuật chuyển mạch gói (packet-switching) và kỹ thuật chuyển mạch kênh (circuit- switching). Các mạng chuyển mạch kênh vốn được xây dựng để truyền thoại (ví dụ như mạng điện thoại), còn các mạng chuyển mạch gói vốn để truyền dữ liệu tương tác. Tuy nhiên trong thực tế có nhiều ứng dụng đòi hỏi mạng phải có khả năng đồng thời truyền được nhiều dạng thông tin khác nhau như tiếng nói, hình ảnh, dữ liệu, fax, thông tin điều khiển từ xa. Một mạng có khả năng đáp ứng các yêu cầu đa dạng như vậy được đặt tên là “Mạng tích hợp dịch vụ số” (Intergrated Services Digital Network – ISDN). CCITT đã định nghĩa ISDN như một mạng hoàn toàn số hóa có khả năng cung cấp một phạm vi rộng rãi các dịch vụ thoại và phi thoại truy nhập bởi một tập hữu hạn các giao diện người sử dụng. Vậy nên, dưới sự hướng dẫn của giảng viên- T.s Lê Anh Ngọc, trong bài báo cáo dưới đây chúng em xin được trình bày những tìm hiểu của mình về công nghệ truy nhập ISDN. Mặc dù đã cố gắng nhưng bài báo cáo không thể tránh khỏi những sai sót,chúng em rất mong nhận được sự đánh giá và góp ý từ thầy giáo cùng các bạn để bài báo cáo được hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Hà nội ngày 11 tháng 9 năm 2013 Các thành viên nhóm 6 Công Nghệ Truy Nhập ISDN- Nhóm Số 6 Page 2 Mục Lục Lời nói đầu.................................................................................................................1 Mục Lục.....................................................................................................................2 Bảng phụ lục những từ viết tắt dùng trong bài báo cáo...................................................................3 I – Lý thuyết chung..........................................................................................................................4 I.1 – Mạng chuyển mạch kênh (Circuit-Switching Network)..........................................................4 I.2 – Tổng quan ISDN:.....................................................................................................................4 I.2.1 – Giới thiệu..............................................................................................................................4 I.2.1 – Lịch sử phát triển..................................................................................................................5 I.2.3 – Nguyên lý ISDN...................................................................................................................6 I.2.4 – Mục tiêu................................................................................................................................7 I.2.5 – Ứng dụng..............................................................................................................................8 I.2.6 – Các dịch vụ ISDN.................................................................................................................9 I.3 – Kỹ thuật ISDN.........................................................................................................................9 I.3.1 – Các kênh...............................................................................................................................9 I.3.2 – Các giao diện......................................................................................................................10 I.3.3 – Các nhóm chức năng và điểm tham chiếu..........................................................................11 I.3.4 – Truy nhập của ISDN...........................................................................................................13 I.3.5 – Một số thuật ngữ cơ bản.....................................................................................................15 I.3.6 – So sánh Dial-up và ISDN..........................................................................................15 II – Minh họa.................................................................................................................................16 III – Ưu, nhược điểm, nhận định và đánh giá................................................................................22 III.1 – Ưu, nhược điểm..................................................................................................................22 III.2 – Đánh giá..............................................................................................................................24 Tài liệu tham khảo....................................................................................................................25 Công Nghệ Truy Nhập ISDN- Nhóm Số 6 Page 3 Phụ lục những từ viết tắt dùng trong bài báo cáo. 1. ISDN: Intergrated Services Digital Network) 2. TA: Terminal Adapter 3. TE: Termination Equipment 4. NT: Network Termination 5. R: rate 6. S: system, 7. T: terminal 8. U: user 9. PRA : Primary Rate Access 10.BRA : Basic Rate Access 11.B-ISDN: Broadband ISDN 12.LAN: Local Area Network Local Area Network 13.ITU-T: International Telecommunication Union – Telecommunication Standardization Sector Công Nghệ Truy Nhập ISDN- Nhóm Số 6 Page 4 I – LÝ THUYẾT CHUNG: I.1 – Mạng chuyển mạch kênh (Circuit-Switching Network): Để thực hiện được việc liên kết giữa hai điểm nút, một đường nối giữa điểm nút này và điểm nút kia được thiết lập trong mạng thể hiện dưới dạng cuộc gọi thông qua các thiết bị chuyển mạch. Circuit Switching thực hiện sự kết nối giữa người gửi và người nhận bằng một đường truyền vật lý trong suốt quá trình giao tiếp. 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. Trước khi hai trạm có thể truyền dữ liệu, một kênh dành riêng phải được thiết lập giữa hai trạm. Trạm gửi yêu cầu một liên kết tới trạm nhận, sau khi trạm nhận gửi tín hiệu báo nó sẵn sàng để nhận dữ liệu, dữ liệu sẽ được gửi từ trạm nguồn đến trạm đích, sau đó trạm đích gửi tín hiệu báo nhận trở lại cho trạm nguồn. Khi kết thúc quá trình giao tiếp trạm nguồn gửi tín hiệu tới trạm đích báo kết thúc quá trình giao tiếp để trạm đích giải phóng liên kết và đồng thời trạm nguồn cũng tự giải phóng liên kết. I.2 – Tổng quan ISDN: I.2.1 – Giới thiệu: Các mạng truyền thông hiện nay sử dụng hai kỹ thuật chuyển mạch chính là kỹ thuật chuyển mạch gói (packet-switching) và kỹ thuật chuyển mạch kênh (circuit- switching). Các mạng chuyển mạch kênh vốn được xây dựng để truyền thoại (ví dụ như mạng điện thoại), còn các mạng chuyển mạch gói vốn đề truyền dữ liệu tương tác. Tuy nhiên trong thực tế có nhiều ứng dụng đòi hỏi mạng phải có khả năng đồng thời truyền được nhiều dạng thông tin khác nhau như tiếng nói, hình ảnh, dữ liệu, fax, thông tin Công Nghệ Truy Nhập ISDN- Nhóm Số 6 Page 5 điều khiển từ xa Tập hợp các dịch vụ để truyền các loại thông tin khác nhau đó lại phải được phân tán đến tận văn phòng hoặc nhà riêng của người sử dụng. Khả năng đó sẽ phá vỡ tính độc quyền truyền thông của các hãng hoặc tổ chức chính phủ. Mỗi nhà sẽ có thể được gắn một hộp liên kết đặt ở mút một đường truyền dữ liệu cao tốc nối với mạng điện thoại số, điện thoại truyền hình, hoặc một giá trị gia tăng khác. Một mạng có khả năng đáp ứng các yêu cầu đa dạng như vậy được đặt tên là “Mạng tích hợp dịch vụ số” (Intergrated Services Digital Network – ISDN). CCITT đã định nghĩa ISDN như một mạng hoàn toàn số hóa có khả năng cung cấp một phạm vi rộng rãi các dịch vụ thoại và phi thoại truy nhập bởi một tập hữu hạn các giao diện người sử dụng. Như vậy, ở dạng đơn giản nhất thì ISDN đơn thuần là sự nâng cấp đường điện thoại nội hạt cho phép truyền cả tiếng nói và số liệu trên cùng một đôi dây. Còn ở dạng mong muốn thì ISDN là một mạng có thể cung cấp thuận tiện cho người sử dụng vô số các dịch vụ viễn thông đa phương tiện, bao gồm tiếng nói, số liệu, âm thanh nổi, hình ảnh, truyền hình nhờ các hệ thống chuyển mạch số hiện đại. Trên thực tế, ISDN không phải là một cuộc cách mạng về công nghệ thông tin, bởi vì các thiết bị truyền dẫn chuyển mạch số đã được các công ty ở Mỹ và các nước phát triển từ gần 30 năm qua. Và một mạng số hóa cung cấp nhiều dịch vù là phù hợp với sự phát triển của viễn thông ngày nay. I.2.2 – Lịch sử phát triển: Sự phát triển của ISDN dựa vào các khái niệm của mạng điện thoại IDN và thêm các chức i số liệu để cung cấp cho các dịch vụ hiện tại và tương lai. Sự quá độ từ mạng hiện thời lên ISDN có thể kéo dài đến vài thập niên. Trong thời gian quá độ này phải thực hiện phối hợp giữa dịch vụ ISDN và dịch vụ trên các mạng khác. Công Nghệ Truy Nhập ISDN- Nhóm Số 6 Page 6 Trong sự quá độ lên ISDN kết nối số giữa 2 điểm được thực hiện qua các thiết bị truyền dẫn và chuyển mạch trên mạng hiện có. Trong thời gian đầu của việc phát triển ISDN một vài sự thực hiện người sử dụng mạng : - Một vài hình thức quá độ đã được CCITT ( ) khuyến nghị, - Các hình thức quá độ khác tùy theo từng quốc gia mà có thể tuân theo một phần hay toàn bộ các khuyến nghị loạt I (I-Series) của CCITT (ITU-T). Sau này ISDN dải rộng có thể có các kết nối chuyển mạch với tốc độ dữ liệu cao hoặc thấp hơn 64 kbit/s. I.2.3 – Nguyên lý ISDN: Cung cấp thật nhiều ứng dụng thoại và phi thoại trong cùng một mạng và xây dựng – mạng đa dịch vụ bằng một số giới hạn các kết nối. ISDN cung cấp nhiều ứng dụng khác nhau bao gồm các kết nối, chuyển mạch và không chuyển mạch. Các kết nối chuyển mạch của ISDN bao gồm chuyển mạch thực, chuyển mạch gói và sự kết hợp của chúng. Các dịch vụ mới phải tương hợp với các kết nối số chuyển mạch 64kbit/s. ISDN phải chứa sự thông minh để cung cấp cho các dịch vụ, bảo dưỡng và các chức năng quản lý mạng. Tuy nhiên sự thông minh này có thể không đủ cho một vài dịch vụ mới và cần được tăng cường từ mạng hoặc từ sự thông minh thích ứng trong các thiết bị đầu cuối của người sử dụng. Sử dụng cấu trúc kiến trúc phân lớp làm đặc trưng của truy xuất ISDN. Truy xuất của nh trạng ISDN của từng quốc gia. Công Nghệ Truy Nhập ISDN- Nhóm Số 6 Page 7 Cần thấy rằng ISDN được sử dụng với nhiều cấu hình khác nhau tùy theo hiện trạng mạng viễn thông của từng quốc gia. Hình I.2.3: Liên kết các thiết bị đầu cuối của ISDN trên 1 kênh truyền. I.2.4 – : 1) Tiêu chuẩn hóa (Standardization): :  có khả năng truy xuất toàn cầu.  giảm chi phí thiết bị do sự cạnh tranh của nhiều nhà sản xuất.  dùng cấu trúc phân lớp nên dễ thay thế, nâng cấp thiết bị. 2) Tính trong suốt (Transparency):  Trong suốt là dịch vụ được cung cấp độc lập và không tác động đến dữ liệu được truyền của người sử dụng.  Tính trong suốt cho phép người sử dụng phát triển các nghi thức và các ứng dụng mà không chịu tác động của ISDN, người sử dụng có thể dùng kỹ thuật mật mã . 3) Tách biệt các chức năng có thể cạnh tranh. Công Nghệ Truy Nhập ISDN- Nhóm Số 6 Page 8 4) Cung cấp các dịch vụ thuê hẳn (leased services) và chuyển mạch (switched services). 5) Khung cước phí phụ thuộc giá thành (cost-related tariffs): và độc lập với kiểu dữ liệu đang được truyền dẫn. 6) Chuyển đổi dần dần (smooth migration) sang ISDN:  Giao diện ISDN phải được xây dựng từ các giao diện hiện có và phải thiết kế các giao thức giữa ISDN và các mạng hiện thời.  Phải có các thiết bị thích ứng để cho phép các thiết bị đầu cuối có trước ISDN có .  Phải có các nghi thức giao thức cho phép định tuyến dữ liệu xuyên qua mạng hỗn hợp ISDN/phi ISDN.  Phải có các bộ biến đổi nghi thức cho phép phối hợp giữa các dịch vụ ISDN và các dịch vụ tương ứng trong các mạng phi ISDN. 7) Phải có khả năng dung nạp hỗn hợp ( ) PABX và LAN. I.2.5 - Ứng dụng: Các ứng dụng trên mạng ISDN thì được phát triển vô cùng đa dạng và phong phú, dưới đây là một số loại hình ứng của mạng ISDN :  Điện thoại: ISDN có khả năng hỗ trợ cho điện thoại thông thường, ngoài ra còn hỗ trợ cho điện thoại có chất lượng thoại cao hơn gọi là điện thoại 7kHz.  Fax.  Truyền hình hội nghị và điện thoại thấy hình.  Âm thanh chất lượng cao.  Truyền dữ liệu và Internet.  Cảnh báo và giám sát từ xa. Công Nghệ Truy Nhập ISDN- Nhóm Số 6 Page 9  Kết hợp các dịch vụ: Đào tạo từ xa, làm việc từ xa (mô hình văn phòng tại gia), y tế từ xa, di động I.2.6 – Các dịch vụ ISDN: Mạng ISDN cung cấp hai loại hình dịch vụ chính: 1 : Dịch vụ mạng: Dịch vụ mạng định nghĩa cách mà người dùng và mạng tương tác qua lại nhằm mục đích quản lý các kết nối. Người dùng có thể sử dụng các dịch vụ mạng để yêu cầu mạng thực hiện các chức năng như thiết lập và xóa cuộc gọi, chuyển giao cuộc gọi đến người dùng khác và một số các chức năng khác. Chức năng này được xem như báo hiệu. 2: Dịch vụ chuyển tải (Bearer): Dịch vụ chuyển tải cung cấp kết nối giữa các người dùng qua mạng I.3 – Kỹ thuật ISDN: I.3.1 – Các kênh: Kênh được định nghĩa là đường truyền dẫn thông tin giữa người sử dụng và mạng, hay kênh thuê bao. Trong ISDN , kênh thuê bao chỉ truyền các tín hiệu số và được chia làm 2 loại: Kênh D và Kênh B Kênh D: Thường dùng để truyền các thông báo giữa người sử dụng và mạng. Vì khối lượng trao đổi các thông báo báo hiệu có thể không sử dụng hết độ rộng băng tần dùng cho kênh nên có thể dùng kênh D để truyền các gói tin của người sử dụng. Kênh D hoạt động với tốc độ 16Kb/s hoặc 64Kb/s, phụ thuộc giao diện của người sử dụng là BRI hay PRI. Công Nghệ Truy Nhập ISDN- Nhóm Số 6 Page 10 Kênh B: Dùng để truyền tín hiệu tiếng nói, âm thanh, hình ảnh, số liệu, video... Có thể dùng trong chuyển mạch kênh hay chuyển mạch gói. Kênh B luôn hoạt động ở tốc độ 64Kb/s . Ngoài ra còn có Kênh H, là tổ hợp của các kênh B, dùng để truyền tin với tốc độ cao hơn nhiều lần. I.3.2 – Các giao diện ISDN: Mục tiêu của ISDN là cung cấp tất cả các dịch vụ trên một giao diện truy nhập vào mạng duy nhất, không phụ thuộc vào loại thiết bị hay dịch vụ. Các tiêu chuẩn ISDN sử dụng hiện nay định nghĩa hai loại giao diện là:  Giao diện tốc độ cơ bản (BRI – Basic Rule Interface)  Giao diện tốc độ cơ sở (PRI – Primary Rule Interface Công Nghệ Truy Nhập ISDN- Nhóm Số 6 Page 11 Giao diện BRI có cấu trúc kênh 2B+D: trong đó kênh D luôn hoạt động ở tốc độ ổn định là 16Kbps. BRI thường dùng để cung cấp lối vào giữa thiết bị người sử dụng và tổng đài ISDN trung tâm. Tốc độ dữ liệu người dùng đối với BRI là 144Kbps (2*64Kbps+16Kbps), mặc dù thông báo báo hiệu bổ sung yêu cầu BRI hoạt động ở tốc độ tổng cộng là 192Kbps Giao diện PRI có 2 cấu trúc kênh:  23B+D dùng cho Bắc Mỹ  30B+D dùng cho Tây Âu Trong cả hai trường hợp đó kênh D đều hoạt động ở tốc độ 64Kbps. PRI chứa nhiều kênh, cho phép cung cấp lối vào cho nhiều loại thiết bị của người dùng. I.3.3 – Các nhóm chức năng và các điểm tham chiếu: Để đặc tả các giao diện truy nhập ISDN của người dùng, các tiêu chuẩn của ISDN đưa vào 2 khái niệm: - Các nhóm chức năng (Functional Groups) - Các điểm tham chiếu (References Points) Công Nghệ Truy Nhập ISDN- Nhóm Số 6 Page 12 Nhóm chức năng là một tập hợp các chức năng nhất định được thực hiện bởi các phần tử vật lý của thiết bị của người dùng, còn các điểm tham chiếu là khái niệm dùng để phân tách các nhóm chức năng khác nhau. Hình I3.3: Các nhóm chức năng và các điểm tham chiếu. Trong hình vẽ trên, Native ISDN (TE1) là nhóm chức năng đầu cuối tương hợp với các chuẩn ISDN, Non-native ISDN (TE2) là nhóm chức năng đầu cuối không tương hợp với các chuẩn ISDN.  NT1 là nhóm chức năng đầu cuối mạng loại 1 có chức năng giám sát đặc tính chất lượng đường truyền, định thời, truyền đạt công suất và ghép các kênh B và D  NT2 là nhóm chức năng đầu cuối mạng loại 2, có chức năng chuyển mạch , ghép kênh và tập trung, Công Nghệ Truy Nhập ISDN- Nhóm Số 6 Page 13  Terminal Adaptor (TA) là bộ thích nghi đầu cuối cho phép một thiết bị không tương thích ISDN có thể liên lạc với mạng.  Một phần tử thiết bị vật lý có thể đảm nhiệm của một hoặc nhiều nhóm chức năng ở trên như một tổng đài (PBX) có thể thực hiện các chức năng NT1 và NT2 Các điểm tham chiếu (R, S, T, U) xác định giao diện giữa các nhóm chức năng khác nhau như hình vẽ: - U: Định nghĩa kết nối giữa NT1 và ISDN Switch nhà cung cấp - T: Định nghĩa kết nối giữa NT2 và NT1 - R: Định nghĩa kết nối giữa TE2 và TA - S : Định nghĩa kết nối giữa TA/TE1 và NT2 I.3.4 – Truy nhập của ISDN : Mạng ISDN cung cấp cho thuê bao các loại dịch vụ khác nhau bằng sử dụng kết nối cơ bản hoặc kết nối ghép kênh sơ cấp.  Truy nhập tốc độ cơ bản: Một kết nối cơ bản, còn gọi là truy nhập tốc độ cơ bản BRA (Basic Rate Access), cung cấp 2 kênh B. Mỗi kênh có thể truyền số liệu ở tốc độ 64Kbps. Hai kênh này có thể sử dụng hoàn toàn độc lập với nhau. Để hệ thống kết nối thuê bao hoạt động với mạng không bị lỗi, truy nhập tốc độ cơ bản BRA còn có kênh báo hiệu D với tốc độ 16Kbps. Như vậy truy nhập tốc độ cơ bản BRA được sử dụng. 2B+D = 2x64+16 = 144kbps.  Truy nhập tốc độ sơ cấp: Trường hợp các thuê bao cần truyền với tốc độ cao, các kênh cơ bản trên có thể được ghép lại bằng phương pháp ghép kênh theo thời gian TDM. Phương thức này được gọi là truy nhập tốc độ sơ cấp PRA (Primary Rate Access). Công Nghệ Truy Nhập ISDN- Nhóm Số 6 Page 14 Theo tiêu chuẩn Châu Âu, PRA có thể gồm 30 kênh B độc lập với nhau trên đường dây (line). Việc giám sát giữa các thiết bị đầu cuối TL và tổng đài thực hiện qua kênh báo hiệu riêng, kênh D. Do yêu cầu báo hiệu co dung lượng cao hơn nên kênh báo hiệu D có tốc độ 64Kbps. Như vậy một PRA có thể gồm 30B+D. Đối với tiêu chuẩn Bắc Mỹ, một PRA gồm 23B+D. Do đó tốc độ truyền dẫn của giao diện là 2048kbps (đối với tiêu chuẩn Châu Âu) hoặc 1544kbps (với tiêu chuẩn Bắc Mỹ) thông qua việc cộng thêm một số bit khung. Truy nhập PRA được sử dụng như phương tiện truy nhập cho thiết bị kết cuối TA 2Mbps. Hình dưới là một thí dụ kết nối trạm gốc BTS của mạng thông tin di động GSM với tổng đài ISDN: Hình I.3.4: Kết nối trạm gốc BTS của mạng thông tin di động GSM với tổng đài ISDN. Trong hình này, những đôi dây đồng nối giữa NT và khối LE, hình thànhg giao diện U, có thể truyền đi xấp xỉ 2Mbps theo hai hướng. Để kết luận, mạng ISDN đã mang lại lợi ích cho các thuê bao là tất cả các dịch vụ đều được truy nhập chỉ qua một máy điện thoại. Chỉ một đôi dây điện thoại là đủ truyền dẫn thoại, fax, truyền số liệu Một giao thức đặc biệt bảo đảm để mọi cuộc gọi từ ngoài vào đều được chuyển giao cho từng loại thiết bị bằng cách sử dụng dịch vụ “số đa thuê bao”. Công Nghệ Truy Nhập ISDN- Nhóm Số 6 Page 15 Tuy nhiên, các dịch vụ video (như hội nghị truyền hình), truyền số liệu với tốc cao cần có băng tần rộng hơn. Để thỏa mãn các dịch vụ này, chúng ta cần phát triển mạng B- ISDN băng rộng với các phương tiện truyền dẫn cáp đồng trục và cáp quang. I.3.5 – Một số thuật ngữ cơ bản:  Bandwidth - Băng thông: Lượng dữ liệu có thể được truyền đi trên một kết nối mạng trong một đơn vị thời gian.  B channel - Kênh B: Vận chuyển tiếng nói và dữ liệu ở tốc độ 64K bit/s. Với thiết bị và dịch vụ thích hợp, chúng có thể kết hợp lại để cho tốc độ nằm trong khoảng 128K bit/s (BRI) và 1,5M bit/s (PRI)  D channel - Kênh D: Cung cấp thông tin về tín hiệu (chẳng hạn dịch vụ hay đặc trưng chọn lọc) cho thiết bị chuyển mạch ở văn phòng chính. Nó làm việc ở 16K bit/s (BRI) hay 64K bit/s (PRI).  Basic Rate Interface (BRI): Dịch vụ chủ yếu nhắm đến người dùng từ xa, văn phòng chi nhánh và doanh nghiệp nhỏ, bao gồm hai kênh B và một kênh D, có tốc độ đến 128K bit/s. Hoạt động trên đôi dây đồng xoắn.  Primary Rate Interface (PRI): Dịch vụ nhắm đến những công ty có quy mô trung bình đến lớn, bao gồm 23 kênh B và 1 kênh D và có tốc độ lên đến 1,5M bit/s. PRI và BRI liên tác được với nhau. I.3.6 – So sánh Dial-up và ISDN: Giữa cô