CHƯƠNG 2: NGHIÊN CứU XÂY DựNG MạNG WAN-ISDN
2.1. Công nghệ mạng diện rộng
2.1.2. Kết nối mạng diện rộng dùng đ−ờng ISDN
Trong trường hợp cần các kết nối thường xuyên, các kết nối WAN cố định, kết nối điểm-điểm đ−ợc sử dụng để kết nối hai bên phía mạng. Tuy nhiên, các kết nối cố định đó có thể bị lỗi, để khắc phục người ta luôn mắc dự phòng một đường dial-up có thể là đ−ờng điện thoại thông th−ờng hoặc đ−ờng ISDN. Đ−ờng kết nối này sẽ đ−ợc sử dụng khi đ−ờng leased line bị lỗi hoặc dịch vụ mạng đang đ−ợc khắc phục. Còn trong trường hợp hai bên mạng mà chỉ cần đến kết nối WAN không th−ờng xuyên, sử dụng các đ−ờng dial-up sẽ rẻ hơn sử dụng một đ−ờng leased line hoặc đ−ờng chuyển mạch gói. Bởi vậy, các kết nối theo kiểu dial-up vẫn là một kiểu kết nối khá phổ biến. Trong những năm gần đây, đ−ờng thuê bao ISDN cũng là một lựa chọn làm đ−ờng dự phòng cho kết nối mạng WAN, hay WAN-ISDN. ISDN là một mạng số tích hợp dịch vụ, nó cho phép có tốc độ đường truyền nhanh hơn các
đường tương tự, đồng thời cung cấp các dịch vụ bổ sung mới.
Mạng ISDN đã trở nên khá phổ biến và quen thuộc với những người làm về viễn thông. Đặc biệt trong những năm tr−ớc đây, tại Khoa Điện tử viễn thông-tr−ờng
ĐH Công nghệ đã có một số đề tài khoa học nghiên cứu và triển khai về mạng ISDN. Và hiện tại hệ thống viễn thông đang đ−ợc xây dựng trong phòng thí nghiệm Hệ thống viễn thông vẫn đang đ−ợc xây dựng trên nền cơ sở vật chất của mạng ISDN. Phần này của luận văn sẽ trình bày sơ qua về một số những khái niệm cơ bản nhất về mạng ISDN, trên cơ sở đó xây dựng mạng WAN-ISDN.
ISDN cung cấp các dịch vụ WAN có tốc độ lên tới 64kbps. Trước ISDN, phần lớn các dịch vụ số vẫn sử dụng các đ−ờng t−ơng tự, những đ−ờng đ−ợc sử dụng cho thoại thông th−ờng. Khi ch−a có ISDN, trên các đ−ờng kết nối sử dụng các modem và các đường điện thoại tốc độ dữ liệu không thể vượt quá 9600bps.
Một lý do chính để sử dụng các kết nối kiểu dial, bao gồm cả ISDN, là có thể gửi và nhận dữ liệu chỉ trong một khoảng thời gian ngắn. Các bộ định tuyến thường xuyên sử dụng ISDN để tạo ra một kết nối dự phòng khi đường leased line hoặc Frame Relay bị lỗi. Mặc dù kết nối truy cập kiểu leased line hoặc Frame Relay có thể rất hiếm khi bị hỏng, còn nếu khi bị hỏng, một phía mạng ở xa có thể hoàn toàn bị ngắt khỏi mạng. Phụ thuộc vào mục đích khi sử dụng mạng, ISDN có thể đ−ợc sử dụng để dial vào phía mạng chính.
Hình 2.3 biểu diễn một số kiểu kết nối khi sử dụng đ−ờng ISDN.
Hình 2.3: Một số kiểu kết nối mạng khi sử dụng ISDN
Trong mạng ISDN phân biệt hai loại giao diện chính: Basic Rate Interface BRI và Primary Rate Interface PRI. Cả hai kiểu giao diện BRI và PRI cung cấp nhiều kênh bearer số (kênh B) và dữ liệu có thể đ−ợc gửi trên kênh này. Vì cả hai kiểu giao diện BRI và PRI đều là hợp kênh của các kênh B, nên trên cùng một
đ−ờng BRI hoặc PRI có thể có các mạch dial số tới nhiều phía mạng, hoặc hợp kênh các mạch đó lại tới cùng một bộ định tuyến từ xa để tăng độ rộng băng.
Các kênh B đ−ợc sử dụng để truyền dữ liệu đ−ợc gọi là các kênh Bearer. Các kênh B hoạt động với tốc độ lên tới 64kbps, tuy nhiên tốc độ có thể thấp hơn phụ thuộc vào phía nhà cung cấp dịch vụ.
Báo hiệu trong mạng ISDN sử dụng kênh D để truyền các thông tin báo hiệu.
Khi một bộ định tuyến tạo ra một cuộc gọi trên một kênh B tới một thiết bị khác, nó sẽ gửi số điện thoại cần kết nối vào một bản tin và gửi qua kênh D. Thiết bị chuyển mạch tại trung tâm nhận đ−ợc bản tin và thiết lập một mạch kết nối. Việc báo hiệu
ISDN
Home Office
ISDN Frame Relay
ISDN
một cuộc gọi mới qua kênh D hiệu quả nh− việc lựa chọn số điện thoại và quay số
để tạo ra một cuộc gọi thoại thông thường.
Các kết nối kiểu BRI th−ờng chỉ tới kết nối 2B+D, có nghĩa là có hai kênh B và một kênh D. Còn PRI xây dựng dựa trên khung T1 chỉ tới kết nối 23B+D, và PRI dựa trên khung E1 chỉ tới kết nối 30B+D.
Một giao thức quan trọng của ISDN đó là LAPD, đ−ợc định nghĩa trong Q.921, sử dụng nh− là giao thức ở lớp liên kết dữ liệu gửi qua kênh D. Về bản chất, một bộ định tuyến với một giao diện ISDN cần gửi và nhận các bản tin báo hiệu tới và từ một chuyển mạch ISDN nội bộ trên một kết nối đã đ−ợc thiết lập. LAPD cung cấp một giao thức liên kết dữ liệu cho phép phân phát các bản tin qua kênh D tới chuyển mạch nội bộ. Cần chú ý rằng LAPD không định nghĩa các bản tin báo hiệu, nó chỉ cung cấp một giao thức liên kết dữ liệu để gửi các bản tin báo hiệu mà thôi.
Các bản tin đ−ợc định nghĩa trong giao thức Q.931 có chức năng thiết lập và tear-down một cuộc gọi. Bởi vậy, chuyển mạch nội bộ có thể nhận một thiết lập cuộc gọi theo Q.931 từ một bộ định tuyến qua kênh D đ−ợc điều khiển theo LAPD, và nó tác động trở lại bản tin Q.931 bằng cách thiết lập một mạch qua mạng công cộng, nh− biểu diễn trên hình 2.4.
Hình 2.4: Thiết lập cuộc gọi Q.931
Giữa chuyển mạch nội bộ và bộ định tuyến, các bản tin ISDN Q.931 đ−ợc sử dụng với chức năng báo hiệu. Hệ thống báo hiệu số 7 đ−ợc sử dụng giữa hai chuyển mạch.
Kênh D đ−ợc duy trì trong suốt thời gian liên lạc, do đó các bản tin báo hiệu
đ−ợc trao đổi một cách liên tục. Báo hiệu trong mạng ISDN là báo hiệu ngoài băng vì các tín hiệu báo hiệu đ−ợc gửi ở ngoài kênh đ−ợc sử dụng cho dữ liệu.
Call Setup Flows (SS7)
Call Setup Flows (SS7) Call Setup
Flows (SS7)
BRI BRI
BRI
BRI PPP
LAPD LAPD
LAPD LAPD
Một chuyển mạch ISDN thường đòi hỏi một số nhận dạng thiết bị đang kết nối tới nó. Các chuyển mạch sử dụng một giá trị gọi là SPID (service profile identifier) để thực hiện quyền xác thực. Tóm lại, trước bất kỳ một bản tin thiết lập cuộc gọi Q.931 nào đ−ợc chấp nhận, chuyển mạch sẽ hỏi các giá trị SPID đã đ−ợc thiết lập. Nếu giá trị đó phù hợp với giá trị đã đ−ợc thiết lập trong chuyển mạch, thì
quá trình thiết lập cuộc gọi mới đ−ợc chấp nhận.
Ngoài ra, khi nói đến mạng ISDN chúng ta còn cần phải quan tâm tới các thuật ngữ nhóm chức năng và điểm tham chiếu. ISDN sử dụng thuật ngữ nhóm chức năng để chỉ tới một tập hợp các chức năng mà phần cứng và phần mềm phải thực hiện. ITU đã đ−a ra định nghĩa một cách rõ ràng các giao diện giữa các thiết bị, mỗi một thiết bị có nhiệm vụ thực hiện một chức năng. Do đó, ISDN sử dụng thuật ngữ
điểm tham chiếu để chỉ tới giao diện giữa hai nhóm chức năng.
Hình 2.5 biểu diễn các nhóm chức năng và các điểm tham chiếu của ISDN
Hình 2.5: Các nhóm chức năng và điểm tham chiếu của ISDN Bảng 2.1: Các điểm tham chiếu chuẩn
Điểm tham chiếu Kết nối giữa các thiết bị
R TE2 và TA
S TE1 hoặc TA và NT2
T NT2 và NT1
U NT1 và nhà cung cấp
S/T TE1 hoặc TA, kết nối tới một NT1, khi không có NT2. Kết nối từ một TE hoặc TA tới thiết bị kết hợp cả NT1/NT2.
Giao diện ISDN
Giao diện ISDN
Giao diện nối tiếp
Giao diện nối tiếp
A
B
C
D
R
S T
S/T S/T
U
U
U
U
Telco
NT1
NT1
NT1 TA
NT2
Một vấn đề cần quan tâm nữa khi nói đến mạng ISDN là cách mã hoá tín hiệu khi truyền trên đ−ờng vật lý. Đối với bất kỳ tiêu chuẩn kỹ thuật nào ở lớp 1, mã
đường định nghĩa mức năng lượng nào được gửi trên đường truyền là 1 và khi nào là 0. ISDN PRI ở Bắc Mỹ đ−ợc xây dựng dựa trên các mạch số T1. Các mạch T1 sử dụng hai lưu đồ mã hoá khác nhau – AMI (Alternate Mark Inversion) và B8ZS (Binary 8 with Zero Substitution). Sẽ thiết lập một trong hai loại mã hoá trên cho một PRI; Đối với các mạch PRI ở Châu âu, úc và các vùng khác lại sử dụng E1, chỉ lựa chọn mã đ−ờng là HDB3 (High-Density Bipolar 3).
Các đ−ờng PRI gửi và nhận một chuỗi liên tiếp các bit. Bởi vậy cách mà một giao diện PRI biết đ−ợc các bit nào là bit của kênh D, hoặc kênh B thứ nhất, hoặc thứ 2, hoặc thứ 3, và cứ nh− vậy? đó là việc đóng khung – framing. Framing, tại lớp vật lý của ISDN, sẽ định nghĩa cách mà một thiết bị có thể quyết định xem bit nào là của kênh nào. Khi mã hoá đúng, định dạng khung PRI đ−ợc dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật của T1 hoặc E1. Lựa chọn định dạng khung kiểu T1 định nghĩa 24 kênh 64kbps khác nhau, cộng thêm với kênh giám sát có tốc độ 8kbps, cung cấp một tốc
độ tổng là 1.544Mbps. Với E1, định dạng khung định nghĩa 32 kênh 64kbps, và tốc
độ tổng cộng là 2.048Mbps.
Ngay khi biết đ−ợc định dang khung, PRI có thể gán một số kênh nh− là kênh B và một kênh là kênh D. Đối với PRI là T1, 23 kênh đầu tiên là kênh B, và kênh cuối cùng là kênh D, cung cấp cấu trúc 23B+D. Với giao diện PRI dựa trên các mạch E1, kênh D là kênh thứ 15. Các kênh đ−ợc đánh số từ 0 đến 31. Kênh 31 không sử dụng đ−ợc vì nó đ−ợc dùng cho phần tiêu đề định dạng khung. Các kênh còn lại từ 0 đến 14 và từ 16 đến 30 là các kênh B, do đó cấu trúc kênh là 30B+D.
Hiện nay trên tổng đài PBX-ISDN Hicom 150E OfficeCom và OfficePro tại bộ môn Hệ thống viễn thông đ−ợc trang bị các card cung cấp giao diện 30B+D.
Hiện nay mạng ISDN đã đ−ợc xây dựng hoàn thiện, trên hệ thống này sinh viên đã
có thể thử nghiệm một loạt các dịch vụ bổ sung của ISDN. Và hệ thống ISDN này là nền cơ bản để xây dựng một mạng WN-ISDN.