Thuật ngữ Viễn Thông (télécommunication) được ghép từ từ communication
(liên lạc) với prefix tele (có nghĩa là xa). Edouard ESTAUNIE chính là người đưa
ra thuật ngữ telecommunication vào năm 1904. Thời bấy giờ từ
telecommunication dùng để chỉ telegraph và telephone.
Thuật ngữ viễn thông được dùng để chỉ tập hợp các thiết bị, giao thức để truyền
thông tin từ nơi này đến nơi khác. Các thành phần chính của một hệ thống viễn
thông bao gồm:
- Một máy phát ở nguồn. Máy phát sẽ lấy thông tin và chuyển đổi nó thành tín
hiệu để có thể truyền được.
- Tín hiệu sẽ được truyền trên một kênh truyền (channel/medium).
- Một máy thu ở đích đến để thu nhận tín hiệu truyền từ nguồn và chuyển đổi tín
hiệu thành thông tin.
Viễn thông sơ khai nhất có thể kể đến việc liên lạc bằng cách đốt lửa cho bốc
khói lên để báo động giặc đến. Hoặc dùng tiếng kèn, trống, chuông để báo hiệu
những mối nguy hiểm đang đến gần. Ví dụ 1 hệ thống viễn thông hiện đại quen
thuộc là điện thoại cố định. Lúc đấy máy thu và phát là cái điện thoại, thông tin
là tiếng nói, môi trường truyền là dây cáp. Bất cứ một hệ thống viễn thông nào
cũng bao gồm các thành phần kể trên, và nhiệm vụ của viễn thông là làm thế nào
để truyền thông tin nhanh, chính xác, chất lượng cao, bảo mật tốt.
Do đó có thể nói viễn thông sẽ bao gồm tất cả các lĩnh vực nhằm góp phần vào
việc thực hiện và cải tiến quá trình truyền thông.
Trong viễn thông "thông tin" có nhiều dạng khác nhau, tiếng nói, hình ảnh, video.
Mỗi thông tin có các thuộc tính khác nhau. Thông tin có thể tồn tại dưới 2 dạng:
analog hoặc digital. Trước khi truyền đi, thông tin này sẽ phải được mã hóa, nén,
điều chế, v.v. như sơ đồ dưới đây.
+Tất cả các xử lý thông tin trước khi đưa vào encoder và sau khi đưa ra ngoài
decoder chẳng hạn nén, giảm kích thước thông tin, watermaking, xóa nhiễu, tái
chế, phục hồi...được gọi chung là xử lý tín hiệu (Signal Processing). Phần này
bao gồm nhiều lĩnh vực trong đó có:
- Image and video processing
- Speech, audio processing
- Sources separation
- Analogue Signal processing (filters, A/D)
- Computer vision
+Còn tất cả các giao thức diễn ra trong dây chuyền truyền thông tin như điều
chế(modulation), encoder, mã hóa, vv thì được gọi chung là Lý thuyết thông tin và
truyền thông kỹ thuật số (information theory & digital communication). Phần này
bao gồm nhiều lĩnh vực trong đó có:
- Information theory (Information, Entropy, Source coding, channel model, channel
capacity …)
- Line coding (RZ,NRZ, Manchester …)
- Modulation (BPSK,QPSK, M-PSK, M-QAM, FSK, GSK, OFDM, PCM…)
- Error Control Coding (CRC, Block Code, Convolution code, Turbo Code …)
- Diversity (OFDM, Spreading, ST Code, Spatial Multiplexing )
- Channel (Channel Modeling…)
- Synchronization and Channel Estimation
- Combination, Detection, Equalizer.
- Multiple access techniques (OFDMA, CDMA, SDMA, TDMA, FHSS…)
+ Bên cạnh đó, vấn đề truyền sóng radio trên các môi trường khác nhau (dây dẫn,
không dây,...) có thể được tập gom chung vào phần điện tử RF, truyền sóng,
angten ( RF propagation, antenna). Phần này bao gồm nhiều lĩnh vực trong đó có:
- Antenna and propagation (MIMO, FDTD, smart antenna)
- RF component (amplifier, mixer, filter, ADC, DAC …)
+Một phần quan trọng trong quá trình truyền thông tin, đó là kênh truyền
(medium). Thông tin có thể truyền qua cáp đồng, cáp quang, sat-te-lite, và qua môi
trường không dây. Mỗi một môi trường truyền có các đặc tính khác nhau, nên các
thiết bị và công nghệ cũng sẽ khác nhau. Thông thường, một thông tin sẽ được
truyền qua nhiều môi trường khác nhau, nối kết giữa hai thực thể giao tiếp, được
gọi chung là mạng (network). Ví dụ đơn giản là tối nối kết từ PC tới AP wifi
bằng không dây (wireless). AP wifi lại nối kết phía sau modem ADSL đến
SDLAM (cáp ADSL). DSLAM sẽ nối kết vào mạng lõi core bằng cáp quang
chẳng hạn. Ở đâu bên kia, người đối thoại với tôi nối kết vào mạng lõi thông
qua mạng di động UMTS chẳng hạn. Hình dưới đây là một ví dụ về mạng viễn
thông.
Nhìn về kiến trúc mạng, ta có thể dễ dàng phân biệt 2 mạng: mạng kết nối
(access network) và mạng lõi (core network/ transport network). Sự phân chia này
khá rõ ràng trong mô hình mạng tế bào. Trong diễn đàn hiện tại chúng tôi tạm
chia mạng viễn thông ra thành 3 loại:
+Công nghệ mạng IP và mạng lõi. Phần này bao gồm các giao thức Internet,
Ethernet, ATM... Lĩnh vực này khá rộng, chúng ta có thể kể đến các topics sau:
-P2P networks (bittorent, skype, freenet )
-VoIP (Skype, SIP, H323, MEGACO)
-Monitoring, Measurement and prediction (traffic measurement, bandwidth
prediction, equivalent capacity )
-QoS in IP networks (DiffServ, IntServ,RSVP, MPLS)
-Control and Policy based Management networks (COPS, SLA, PBM, Token
bucket, admission control, TCP/UDP )
-IP Mobility and routing management (Mobile IP, Mobike, IKEv2, IPv4-IPv6
translation, Hawaii)
-Core network (ATM, MPLS, Ethernet, VPN)
+ công nghệ mạng di động. Phần này tập trung vào các công nghệ mạng di
động như
- Mobile networks (2G, 2.5G, 3G, 3GPP LTE, 3GPP2 UMB, satellite )
- WLAN (802.11) and wireless mesh networks
- WIMAX , WiBro (802.16)
- Wireless Personal Area Network (WPAN): Bluetooth (802.15.1), Zigbee
(802.15.4), UWB (802.15.3)
- Next Generation networks (B3G, 4G, 802.20)
- Adhoc and Sensor networks
+ Và Truyền thông cáp quang (fiber optic). Phần này bao gồm các lĩnh vực liên
quan đến truyền thông qua cáp quang học như: SDH/SONET, WDM, FTTH,...
Cáp quang ngày nay không chỉ dừng lại như là một công nghệ truyền dữ liệu ở
mạng lõi, mà còn được dùng như một mạng access đến tận từng nhà (building).
+Trong viễn thông vấn đề bảo mật ngày càng trở nên quan trọng và thiết yếu.
Bảo mật có thể chia thành 2 mảng chính, đó là bảo mật cho mạng (network
security) và (mã hóa) Cryptology. Trong diễn đàn này chúng tôi dành riêng một
chuyên mục để nói về các vấn đề này. Bảo mật có thể được phân nhỏ ra thành
các topics sau:
-Foundation of Crypto: One-way Function, One-way Trapdoor Permutation,
Pseudo-random Permutation, Assumptions in Crypto (Factoring, Logarith Discret,
…)…
-Public-Key Crypto: PK-Encryption, Signature, Key-Exchange, Authentication,
Identification, Zero-Knowledge, …
- Secret-Key Crypto: Block cipher, Stream Cipher, Hash Function, MAC,...
- New Trends in Cryptography: Provable Security, Quantum Cyrptography,
- Internet security:SSL/TLS, IPsec, VPN, Radius/Diameter,...
- Security for wireless networks: WEP, 802.11i, GSM/GPRS/UMTS security,EAP...
Trên đây là một cách tiếp cận để phân chia các lĩnh vực trong ngành viễn thông.
Song, thực tế giữa các lĩnh vực không có một ranh giới rõ ràng, bởi một điều đơn
giản là chúng nối kết với nhau trong cùng một hệ thống. Rất mong nhận được
sự góp ý của các bạn nếu có chổ nào sơ xuất.
Sơ đồ 2 Thịnh trình bày thật ra là sơ đồ của "Hệ thống thông tin", các khối trong
sơ đồ đa số thể hiện chức năng của của physical layer trong 1 hệ thống Viễ
Thông. Làm thế nào để tạo ra các gói thông tin truyền đi từ dữ liệu gốc, và thông
tin được quản lý thế nào, các gói tin truyền thế nào...? Tất cả các vấn đề này sẽ
được phân chia và giải quyết ở các layer cao hơn physical layer.
Có nhiều mô hình phân chia các lớp (layer) trong hệ thống viễn thông tùy vào ứng
dụng cụ thể. Mô hình cơ bản nhất (đầy đủ nhất = dư thừa nhất) là mô hình OSI
7 layer cho "hệ thống VT" nói chung, trong mạng Internet người ta có mô hình
phù hợp hơn cho môi trường truyền thông dựa trên gói IP (IP packet) (5 layer thì
phải).
Tại sao phải phân chia thành nhiều layer như vậy? Thứ nhất là để công việc
trong 1 hệ thống có thể được quản lý dễ dàng và được phát triển 1 cách tương
đối độc lập nhau, thứ 2 là để chuẩn hóa phần nào nền công nghiệp viễn thông
trên toàn thế giới.
Nói về sự phân lớp (layering) trong mạng viễn thông.
Rõ ràng, thông tin trao đổi giữa 2 người dùng A và B (trên hình 3) sẽ phải được
truyền qua nhiều thực thể mạng (network element/entity). Bạn có thể nhận ra
rằng, những gì tôi đề cập ở trên hình 2 về truyền thông chỉ có thể áp dụng được
cho trường hợp liên lạc trực tiếp (ví dụ giữa trạm phát sóng và người dùng, hoặc
2 người kết nối bluetooth, hồng ngoại). Và do đó có thể xem "truyền thông số"
và "truyền sóng radio" là thuộc lớp vật lý (physical layer).
Trong trường hợp hai người A và B trao đổi thông tin với nhau thông qua các thực
thể mạng khác, rõ ràng chúng ta cần phải thiết lập các luật lệ (rules), các định
dạng (format) để quản lý/điều hành các giao tiếp trung gian này. Tất cả các luật,
định dạng, v.v..được gọi chung là giao thức (protocol). Tất cả các tương tác, phối
hợp giữa các thực thể sẽ được quy định thông qua các giao thức. Nói một cách
trừu tượng, vai trò quan trọng của một giao thức là nhằm mô tả, quy định các
semantics của một thông điệp (message) và ý nghĩa của các bit thông tin chứa
trong thông điệp đó. Giao thức cũng quy định những điều (actions) mà một thực
thể phải thực hiện khi nhận được một thông điệp nhất định. Ví dụ một router
nhận được một gói thông tin IP, thì nhiệm vụ của nó là tìm địa chỉ IP đích đến và
tiếp tục forward gói thông tin đấy đến router lân cận nó hoặc đến người nhận.
Các dịch vụ, chức năng của một mạng viễn thông sẽ được thực hiện thông qua
các giao thức. Một mạng mà cung cấp nhiều dịch vụ, thì đòi hỏi cũng phải có
nhiều giao thức. Các giao thức này có thể độc lập với nhau, hoặc phụ thuộc lẫn
nhau. Sự phụ thuộc được thể hiện ở việc một action trong 1 giao thức này là đi
thực hiện một giao thức khác. Sự phụ thuộc đó được gọi là phân lớp (layering).
Các giao thức ở lớp dưới sẽ cung cấp dich vụ mà sẽ được sử dụng bởi các giao
thức ở lớp trên nó trong qua trình thực hiện của các giao thức ở lớp phía trên. Khi
lớp ở trên sử dụng dịch vụ của lớp ở dưới, nó chỉ cần biết để sử dụng dịch vụ ở
dưới nó cần cung cấp thông tin gì và cuối cùng nó sẽ cho ra kết quả gì. Lớp ở
trên không cần phải biết lớp dưới được xây dựng/thiết kế như thế nào cả. Điều
đó cho phép các lớp ở dưới thay đổi mà không làm ảnh hưởng đến các lớp ở trên.
Đấy là một lợi điểm quan trong của việc phân lớp. Bên cạnh lợi điểm nói trên,
còn hai lợi điểm nổi bật khác. Quan trọng nhất đó là việc chia lớp cho phép chia
nhỏ bài toán phức tạp trong viễn thông ra thành nhiều phần nhỏ để dễ giải quyết
và quản lý. Một lợi điểm nữa là các lớp ở trên có thể cùng tận dụng dịch vụ cung
cấp bởi lớp ở dưới.
Trích:
Mô hình cơ bản nhất (đầy đủ nhất = dư thừa nhất) là mô hình OSI 7 layer cho
"hệ thống VT" nói chung, trong mạng Internet người ta có mô hình phù hợp hơn
cho môi trường truyếen thông dực trên gói IP (IP packet) (5 layer thì phải).
7 lớp mà IOS đã đưa ra đó là: (từ thấp đến cao) Physical, data link, network,
transport, session, presentation và application.
7. Application layer: là tập hợp tất cả các ứng dụng chạy trên thiết bị đầu cuối.
Nên nhớ rằng Internet không phải là một ứng dụng. Các ứng dụng quen thuộc
như: browser, server, email, real-time audio, http, ftp,..
6. Presentation: Mục đích của lớp này là chuyển đổi thông tin từ các loại
application khác nhau sang một dạng chuẩn. Đôi khi presentation chứa chức năng
mã hóa thông tin.
5. Session layer: Trong hệ thống mà không có một kết nối full-duplex, thì session
sẽ quản lý 2 nối kết khác nhau để cung cấp bidirectional service (đối với các ứng
dụng).
4. Transport: Cung cấp dịch vụ vận chuyển gói thông tin đầu cuối (end-to-end)
giữa 2 người dùng. Nó có thể đảm bảo thông tin được truyền đến tận người
nhận, có thể truyền lại gói thông tin nếu thông tin bị thất lạc trên đường truyền,
có thể tập hợp thông tin từ nhiều ứng dụng khác nhau vào một kết nối. Nói đến
transport thì phải kể đến TCP và UDP.
3. Network layer (còn gọi là IP layer). Nhiệm vụ của Network layer là cắt thông
tin thành nhiều đoạn phù hợp với yêu cầu của link layer. Dĩ nhiên ở chiều ngược
lại thì nó sẽ nối kết các đoạn thông tin thuộc cùng một gói lại với nhau khi nhận
được chúng từ link layer. Một một thực thể sẽ có một địa chỉ mạng (network-
layer address). Dựa vào địa chỉ này mà thông tin được truyền đi qua mạng, qua
nhiều trung gian khác nhau.
2. Data link: Các thiết bị mạng đều có một địa chỉ data link (MAC @). Điều này
giúp nối kết 2 thực thể trong cùng một local area network (LAN). Một nhiệm vụ
quan trọng của data link là phân chia quyền sử dụng (access) medium giữa nhiều
người dùng khác nhau. (TDMA, CDMA....).
1. Physical layer: Như đã nói ở trên, nhiệm vụ của nó là chuyển thông tin (dưới
dạng bit) giữa hai thực thể nối kết với nhau bằng 1 đường truyền vật lý
(physical link).
Nhìn ở một gốc độ nào thì sự phân lớp này nhằm để phân loại các giao thức
dùng trong viễn thông. Tuy nhiên sự phân lớp ấy đang ngày càng bị xâm chiếm
(violate) bởi các giao thức cross-layer. Một hạn chế của việc phân lớp này là
thông tin ở lớp dưới bị chê giấu đối với lớp trên (information hidden). Ngày nay,
ngày càng có nhiều giao thức đi sâu vào sử dụng các thông tin dùng trong nhiều
lớp khác nhau để tối ưu hoạt động của nó. Ví dụ trong qua trình scheduling (phân
chia xem thông tin nào gửi trước, thông tin nào gửi sau) ở data link layer, nếu nó
biết được thông tin về độ ưu tiên của từng người dùng, loại ứng dụng, v.v. thì
scheduling có thể sẽ ưu tiên gửi thông tin của người có độ ưu tiên cao, hoặc
người dùng dịch vụ real-time để giảm độ trễ (delay).
Bên cạnh đó cũng phải kể đến khuynh hướng thêm và bớt các lớp vào trong
model này. Từ đấy mới xuất hiện các khái niệm L2.5, L3.5. Người ta cho một
layer mới vào giữa L2 và L3, nên gọi nó là L2.5. Chẳng hạn hình dưới đây.
Hoặc dưới đây là một ví dụ về protocol stack trong UMTS kết nối với WLAN
(còn được biết đến với tên gọi là UMA). Thật khó để phân ra đâu là 7 lớp mà
chúng ta nói đến ở trên.
(chú ý là ở phía trên của lớp IP trên cùng sẽ có các lớp
application/RTP/UDP(TCP) mà chúng không được thể hiện hết ở đây.)
Điều đó để cho thấy rằng việc phân chia theo lớp không phải là dễ dàng và
không hẳn là một cách để phân chia các lĩnh vực trong viễn thông.
Trong một số mạng kết nối không dây (wireless access network): mạng di động,
wifi, blutooth... Do môi trường truyền không dây thay đổi rất phức tạp, việc quản
lý tài nguyên và truy cập vào kênh truyền khó khăn, dữ liệu truyền đi có thể
không được nhận một cách tốt nhất, xác suất lỗi là lớn, nên data link layer vẫn
thường được chia thành 2 layer nhỏ hơn (sub layer) là MAC (medium acess
control) layer và LLC (logical link control).
MAC layer quản lý việc truy cập vào môi trường truyền (wireless) và phân bổ tài
nguyên là các kênh truyền vật lý (physical channel) cho các thiết bị. LLC quản lý
việc phát hiện lỗi và quyết định cách thức thông báo (ACK) và đề nghị (request)
truyền lại dữ liệu.
Trong mạng wireless acess network, công việc của các layer trong mô hình 7 lớp
OSI: presentation, sesison, transport là đơn giản hoặc không tồn tại, do đó các
layer này được thu gọn vào application layer. Như vậy mạng truy cập không dây
chỉ còn tồn tại 5 layer quan trọng: physical, MAC, LLC, Network và application
layers.
nguồn từ vntelecom.org của thành viên nvqthinh
Copyright by webtailieu.net