Nhà cung cấp dịch vụ mạng WAN là người chịu trách nhiệm về mạng WAN và cung cấp Cáp nối chặng cuối (local loop) tới Điểm ranh giới (Demarc) (xem Internet thật là đơn giản số 2/2004). Cáp nối chặng cuối thường là dây cáp đồng, cùng một loại dây sử dụng cho dịch vụ điện thoại.

Thiết lập đường dây điện thoại

Nhiều hộ gia đình và doanh nghiệp hiện nay sử dụng cáp 4 dây gồm 2 cặp dây xoắn đồng: cặp thứ nhất sử dụng cho điện thoại và cặp thứ hai làm dự phòng. Điều này cho phép các doanh nghiệp mới có thể sẵn sàng kết nối mạng WAN mà không cần phải lắp đặt thêm hệ thống đường dây mới. Một đường tín hiệu tương tự sử dụng hai dây đồng và một đường tín hiệu số có thể sử dụng hai dây hay cả 4 dây đồng của Cáp nối chặng cuối tuỳ thuộc vào loại hình kết nối mạng WAN. Các công ty điện thoại cần phải sửa đổi bộ chuyển mạch đường truyền (line switching) ở Văn phòng trung tâm để có thể truyền tín hiệu số trên Cáp nối chặng cuối.

Dây dẫn đồng được phân loại theo băng thông. Băng thông, đến lượt nó, lại quyết định lượng dữ liệu bạn có thể gửi và tín hiệu truyền là tương tự hay tín hiệu số. Dưới đây chúng ta sẽ nghiên cứu về hai phương pháp phân loại băng thông trên cáp đồng.

Plain Old Telephone Service (POTS)

Hệ thống điện thoại tương tự chỉ gửi một tín hiệu tương tự trên mỗi cặp dây: mỗi tín hiệu riêng biệt này được coi là một kênh. Sử dụng POTS và modem để gửi tín hiệu tương tự cung cấp cho bạn một kênh 64Kbit/s, trong đó chỉ 56Kbit/s băng thông dành cho truyền dữ liệu. Modem và đường dây điện thoại truyền thống khá phù hợp cho mục đích sử dụng Internet để gửi thư điện tử và một số công việc thông thường khác. Tuy nhiên, nếu bạn cần gửi và nhận một khối lượng dữ liệu lớn thì sẽ mất khá nhiều thời gian.

Dịch vụ POTS có những đặc điểm sau đây:

- Các đường dây hiện thời chỉ sử dụng hai cặp dây xoắn
- Tín hiệu trên Cáp nối chặng cuối là tín hiệu tương tự.
- Cần tới modem để chuyển tín hiệu số thành tín hiệu tương tự
- Tốc độ hiệu quả của đường dây bị giới hạn ở ngưỡng 56 Kbit/s


Hình 1: Kết nội mạng WAN qua đường điện thoại

T-Carries

Lớp vật lý của nhiều hệ thống mạng WAN ở Mỹ dựa trên công nghệ T-Carrier do công ty Bell/AT&T phát triển. Các đường dây T-1 sử dụng cả 4 dây đồng: một cặp để gửi và một cặp để nhận dữ liệu. Chúng không sử dụng đường dây vật lý bổ sung (additional wire) mà thiết lập các kênh ảo (virtual channel). Cáp sợi quang và các loại đường truyền khác sử dụng cho Cáp nối chặng cuối cho phép tốc độ truyền dữ liệu đạt cao hơn.

Công nghệ T-carries có các đặc điểm sau đây:

- Sử dụng hai cặp cáp dây xoắn đồng
- Sử dụng tín hiệu số
- Hỗ trợ nhiều kênh 64 Kbit/s trên một dây

Các đường dây T-carrier được phân loại dựa trên số kênh mà nó có thể hỗ trợ

+ T1 (24 kênh, sử dụng ở Mỹ)
+ E1 (31 kênh, sử dụng ở châu Âu)

Các đường T-carrier cũng được phân theo loại dữ liệu sẽ được truyền tải trên đường dây (ví dụ dữ liệu thuần tuý, âm thanh số hoá, hình ảnh số hoá...). Hơn nữa, người sử dụng có thể đăng ký một phần dịch vụ của đường T1 và sử dụng một một số trong số các kênh sẵn có của nó.

Lưu ý: Các loại đường T-carrier được phân ra nhằm mục đích miêu tả băng thông, đây không [/i]phải là các giao thức mạng WAN. Ví dụ, ISDN là một dịch vụ mạng WAN sử dụng phương pháp truyền tín hiệu số qua 4 dây. Băng thông của ISDN phụ thuộc vào bao nhiêu dung lượng của đường T1 được sử dụng.

Basic Rate ISDN (BRI)

Basic Rate ISDN gồm 2 kênh 64Kbit/s (gọi là các kênh B) và một kênh 16 Kbit/s (gọi là kênh D). Vì vậy nó còn được gọi là 2B+D. Các kênh B truyền tải dữ liệu, âm thanh và hình ảnh số hoá. Kênh D là kênh dịch vụ sử dụng cho cả dữ liệu và thông tin điều khiển. ISDN BRI rất hợp lý cho các hộ gia đình và doanh nghiệp nhỏ cần tốc độ truyền dữ liệu cao hơn so với modem truyền thống.

Hình 2: BRI

Dưới đây là 2 trường hợp sử dụng ISDN BRI điển hình nhất:

- Một kênh B được dùng cho thoại, kênh kia được dùng cho dữ liệu
- Cả hai kênh được dùng cho truyền dữ liệu với tốc độ tổng cộng là 128 Kbit/s

Lưu ý: Băng thông tổng cộng của ISDN BRI là 144 Kbit/s (2 kênh B và 1 kênh D) trong khi [/i]tốc độ truyền dữ liệu tổng cộng là 128 Kbit/s (dữ liệu chỉ được gửi qua 2 kênh B)

Primary Rate ISDN(PRI)

Tại Mỹ, Primary Rate ISDN sử dụng toàn bộ đường T1, hỗ trợ 23 kênh B 64 Kbit/s và một kênh D 64 Kbit/s, vì vậy nó được gọi là 23B+D. ISDN PRI sử dụng trong các doanh nghiệp yêu cầu kết nối tốc độ cao, thường xuyên bật.

Tại châu Âu, Primary Rate thường được gọi là 30B+D bởi vì nó sử dụng toàn bộ đường E-1 để hỗ trợ 30 kênh B và 1 kênh D1.

Ngoài đường truyền, bạn cần phần cứng để kết nối tới mạng WAN và định dạng chính xác tín hiệu cho loại hình kết nối bạn sử dụng. Ví dụ, phần cứng có thể là những modem chuyển tín hiệu số sang tín hiệu tương tự. Bạn sẽ sử dụng một hoặc hai loại thiết bị phần cứng dưới đây cho các mạng số hoàn toàn.

Hình 3: PRI

Multiplexer (Bộ dồn kênh)

Như hình vẽ dưới đây, bộ dồn kênh hoạt động tại hai đầu của đường truyền. Tại đầu gửi tín hiệu, bộ dồn kênh là thiết bị kết hợp tín hiệu từ hai hay nhiều thiết bị khác để truyền trên một đường truyền. Tại đầu nhận, một bộ dồn kênh với chức năng giải kênh sẽ tách tín hiệu kết hợp thành tín hiệu riêng rẽ như ban đầu. Nhiều bộ định tuyến trên mạng WAN có tích hợp sẵn các bộ dồn kênh.

Hình 4: Multiplexer

Bộ dồn kênh thống kê (Statistical multiplexer): Sử dụng các kênh ảo riêng biệt trên cùng một đường truyền vật lý để gửi đồng thời những tín hiệu khác nhau. (các tín hiệu được chuyển cùng một lúc trên đường truyền)

Bộ dồn kênh phân chia theo thời gian (Time-division multiplexer): Gửi các gói dữ liệu của các tín hiệu khác nhau ở những khoảng thời gian khác nhau. Thay vì chia đường truyền vật lý thành các kênh, nó cho phép các dòng dữ liệu sử dụng đường truyền ở những “khe” thời gian xác định (các tín hiệu lần lượt được sử dụng đường truyền trong những khoảng thời gian ngắn).

CSU/DSU (Chanel Service Unit/Data Service Unit)

Đây là thiết bị kết nối các mạng với đường truyền tốc độ cao như T-1. Thiết bị này định dạng các dòng dữ liệu thành các khuôn dạng khung (framing) và xác định mã đường truyền cho các đường truyền số. Một số CSU/DSU còn là các bộ dồn kênh, hoặc được tích hợp sẵn trong các bộ định tuyến. Bạn cũng có thể nghe nói về CSU/DSU là một dạng modem số nhưng điều này không hoàn toàn chính xác. Modem chuyển dữ liệu từ dạng tương tự sang dạng số và ngược lại trong khi đó CSU/DSU chỉ định dạng lại các dữ liệu từ dạng số đã có.

Hình 5: CSU/DSU

- CSU nhận tín hiệu và truyền tín hiệu nhận được tới đường dây mạng WAN, phản xạ tín hiệu trả lời khi các công ty điện thoại cần kiểm tra thiết bị và ngăn nhiễu điện từ.

- DSU tương tự như một modem giữa DTE và CSU. Nó chuyển các khung dữ liệu từ định dạng sử dụng trong mạng LAN thành định dạng sử dụng trên đường T-1 và ngược lại. Nó còn quản lý đường dây, lỗi phân chia thời gian và tái tạo tín hiệu.

Các giao thức giao diện

Có các loại giao thức “giao diện” khác nhau cho kết nối mạng WAN. “Giao diện”, trong ngữ cảnh này, liên quan tới định dạng của các khung tầng vật lý hoặc các phương pháp xác lập tín hiệu bit (định dạng các xung điện từ).

Các giao thức nối tiếp đồng bộ (Synchronous Serial Protocols)

Các giao thức nối tiếp đồng bộ sử dụng tín hiệu đồng hồ chính xác giữa DCE và DTE để truyền dữ liệu theo thời gian. Trong truyền thông đồng bộ, một số lượng lớn khung dữ liệu được gửi đi khi đồng hồ đồng bộ và tốc độ truyền dữ liệu được xác lập từ trước. Đây là phương pháp truyền thông sử dụng băng thông rất hiệu quả.

Hình 6: Truyền đồng bộ

Các giao thức truyền tín hiệu đồng bộ bao gồm:

- V.35
- RS -232 (EAI/TIA)
- X.21
- RS-449
- RS-530

Mặc dù mỗi giao thức “giao diện” sử dụng một loại bộ kết nối riêng, phần lớn các bộ kết nối có thể được sử dụng cho nhiều giao diện khác nhau. Thông thường, loại phần cứng bạn có sẽ quyết định bộ kết nối nào được sử dụng. Trong thực tế, hãy kiểm tra số đầu cắm trong bộ kết nối để chắc chắn nó phù hợp với cổng nối tiếp của thiết bị. Những loại bộ kết nối phổ biến gồm (các số thể hiện số chân cắm trong bộ kết nối):

- DB60
- DB25
- DB15
- DB9

Các giao thức không đồng bộ (Asynchronous Protocol)

Các giao thức truyền không đồng bộ sẽ đưa thêm các bít bắt đầu (start bit) và bit kết thúc (stop bit) vào mỗi gói tin để truyền thin, thay vì bắt buộc thiết bị gửi và thiết bị nhận sử dụng thoả thuận trước về nhịp đồng hồ. Truyền tín hiệu không đồng bộ thường được sử dụng giữa 2 modem. Tuy nhiên, đây là phương pháp truyền có phụ phí vì các bit phụ thêm sẽ làm chậm tốc độ truyền dữ liệu.

Hình 7: Truyền đồng bộ

Các giao thức không đồng bộ được sử dụng để thiết lập chuẩn cho truyền thông của các modem tương tự. Một modem bạn mua về có thể hỗ trợ một hoặc nhiều chuẩn truyền thông không đồng bộ khác nhau. Các giao thức truyền thông không đồng bộ bao gồm:

- V.92
- V.45
- V.35
- V.34
- V.32, V.32 bis, V.32 turbo
- V.22

Truyền tín hiệu không đồng bộ sử dụng đường dây điện thoại và jack cắm chuẩn. Các bộ kết nối có thể là:

- RJ-11 (2dây)
- RJ-45 (4 dây)
- RJ-48

Các phương pháp đóng gói dữ liệu trong mạng WAN

Các giao thức lớp vật lý của mạng WAN sẽ xác định phần cứng và phương pháp truyền tín hiệu bit. Các giao thức thuộc lớp liên kết dữ liệu sẽ kiểm soát những chức năng dưới đây:

- Kiểm tra và sửa lỗi
- Thiết lập liên kết
- Tổ chức các trường (field) của khung dữ liệu
- Điều khiển luồng điểm tới điểm (point-to-point flow control)

Các giao thức lớp liên kết vật lý còn xác định phương pháp đóng gói dữ liệu hoặc định dạng của khung dữ liệu. Phương pháp đóng gói dữ liệu trong mạng WAN thường được gọi là HDLC (high-level data link control - điều khiển liên kết dữ liệu mức cao). Thuật ngữ này vừa là tên chung cho các giao thức Liên kết Dữ liệu vừa là tên của một giao thức trong bộ giao thức và dịch vụ mạng WAN. Tuỳ thuộc vào dịch vụ mạng WAN và phương pháp kết nối, bạn có thể sử dụng một trong những phương pháp đóng gói dữ liệu sau đây:

- Cisco HDLC cho kết nối đồng bộ, điểm tới điểm với các bộ định tuyến Cisco khác.
- LAPB cho mạng X.25
- LAPD, sử dụng kết hợp với các giao thức khác cho các kênh B trong mạng ISDN.
- Cisco/IETF cho các mạng Frame Relay

Hình 8: Các phương pháp đóng gói dữ liệu trong mạng WAN

Hình bên cho chúng ta thấy những phương pháp đóng gói dữ liệu thông thường nhất và cách thức sử dụng cho các loại kết nối mạng WAN điển hình. Như có thể thấy trong hình vẽ, PPP là phương pháp linh hoạt có thể sử dụng cho nhiều loại kết nối mạng WAN . Nói chung, sử dụng phương pháp nào sẽ phụ thuộc vào loại của dịch vụ mạng WAN, chẳng hạn Frame Relay hay ISDN, và cả phương pháp đóng gói dữ liệu của nhà cung cấp dịch vụ mạng.