CHƯƠng giới thiệU

MỤC LỤC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 1.GIỚI THIỆU

1.1.Giới thiệu

Trong kỹ thuật điều khiển từ xa, môi trường truyền dẫn có thể là dây dẫn điện hay không khí với tín hiệu truyền có thể là tín hiệu điện hồng ngoại hay sóng vô tuyền....Đặc biệt, kỹ thuật hồng ngoại hay vô tuyến được khai thác triệt để trong việc chế tạo các thiết bị đầu xa. Tuy nhiên kỹ thuật điều khiển dùng tia hồng ngoại và vô tuyến bị hạn chế về khoảng cách và băng thông. Để khắc phục nhược điểm trên có thể sử dùng phương pháp khác là điều khiển từ xa qua mạng ethernet, Internet hoặc LAN. Ý tưởng của nó là sử dụng mạng có sẵn để truyền tín hiệu điều khiển, nhờ đó mà vấn đề khoảng cách được khắc phục.

Như ta đã biết, ngày nay mạng lưới Internet-Ethernet đã phát triển và phổ biến khắp nơi trên thế giới. Có thể xem sự bùng nổ của Internet ngày nay cũng giống như sự bùng nổ của tivi vào những năm 40-50 của thế kỉ trước. Chính điều này càng làm cho Internet ngự trị trong mọi ngóc ngách của cuộc sống, và do đó việc điều khiển từ xa qua mạng trở nên dễ dàng, thuận tiện hơn và là một nhu cầu tất yếu của cuộc sống hiện đại ngày nay.

Điều khiển từ xa qua mạng có 2 ưu điểm nổi bậc:

• 
  Thứ nhất chúng ta có thể sử dụng mạng Internet có sẵn.
  
• 
  Thứ hai có thể sử dụng nhiều nơi và có nhiều ứng dụng mà con người không thể tiếp cận một cách trực tiếp được.
  

1.2.Phương án thực hiện

Thiết kế gồm 2 phần chính:

• 
  Phần thứ nhất: là phần giao tiếp người dùng tại máy đầu xa để điều khiển thiết bị. Trong đề tài, phần này được thiết kế là một software sẽ được cài đặt trên máy tính đầu xa (remote host) để tạo giao diện cho người dùng, truyền các lệnh điều khiển qua mạng tới thiết bị và nhận các khung dữ liệu báo trạng thái từ thiết bị đến người dùng. Phần mềm này được viết bằng ngôn ngữ Visual Basic trên môi trường hệ điều hành Window, hỗ trợ lập trình mạng và giao diện đẹp. Phần thiết kế software sẽ được nói kỹ ở các chương sau.
  
• 
  Phần thứ hai: là Thiết bị giao tiếp mạng và điều khiển. Để giao tiếp được mạng Ethernet. Thiết bị được thiết kế gồm 1 chip Ethernet controller dùng để tạo khung Ethernet, truy xuất mạng, điều khiển thiết bị giao tiếp với chip vật lý giao tiếp mạng (ở đây ta sử dụng IC ENC28J60 của Microchip hỗ trợ chuẩn IEEE 802.3).
  

CHƯƠNG 2.LÝ THUYẾT MẠNg ETHERNET

2.1.Tổng quan về Ethernet

Nguồn gốc của Ethernet được phát triển từ những thí nghiệm đối với cáp đồng trục được thực hiện ở tốc độ 3 Mbps và sử dụng nghi thức CSMA/CD (carrier sense multiple access collision detect) cho mạng LAN vào năm 1970 bởi tập đoàn Xerox. Sự thành công của đề án này đã sớm gây sự chú ý và đã dẫn đến sự phát triển của Ethernet 10 Mps bởi ba tập đoàn: Digital Equipment, Intel, Xerox.

Thành ngữ Ethernet có nguồn gốc với mạng LAN ( Local-Area Network) và việc sử dụng chuẩn IEEE 802.3. Chuẩn này được biết với nghi thức CSMA/CD. Có ba tốc độ được được dùng cho mạng Ethernet với đường truyền là cáp đồng trục, cáp đôi hay sợi quang.

• 
  10Mbps—10 base-T Ethernet.
  
• 
  100Mbps— Ethernet tốc độ cao (Fast Ethernet).
  
• 
  1000Mbps—Gigabit Ethernet.
  

Ethernet 10-Gigabit đã phát triển và được đưa ra cùng chuẩn IEEE 802.3ae cuối 2001 và đầu 2002. Nó cũng tương thích với chuẩn IEEE 802.3.

Ethernet được tạo ra phần lớn từ kỹ thuật mạng LAN (hiện tại đang được sử dụng cho gần 85% cho mạng LAN để nối PC và các máy trạm-workstations). Bởi vì ghi thức của nó có một số đặc điểm sau:

• 
  Dễ dàng sử dụng, thực hiện, quản lý và bảo trì.
  
• 
  Cho phép thực hiện mạng tốc độ thấp.
  
• 
  Cung cấp rất đa dạng mô hình mạng (topology).
  
• 
  Bảo mật thành công việc kết nối chung.
  

2.2.Mô hình tham chiếu OSI

Một hình OSI (Open Systems Interconnection) là một mô hình cho phép hai hệ thống khác nhau bất kì thông tin với nhau bất chấp cấu trúc bên dưới. Mục đích của mô hình OSI là mở rộng thông tin giữa hai hệ thống khác nhau mà không cần thay đổi logic phần cứng và phần mền bên dưới của mỗi hệ thống. Mô hình OSI không phải là một nghi thức, nó chỉ là một mô hình để hiểu và thiết kế kiến trúc mạng cho linh động, vững chắc và liên thông.

Mô hình OSI là cấu trúc phân lớp để thiết kế các hệ thống mạng cho phép thông tin qua tất cả các loại hệ thống máy tính. Nó bao gồm 7 lớp riêng biệt nhưng có mối liên quan với nhau, mỗi lớp định nghĩa một phân đoạn xử lý khi chuyển dịch thông tin qua mạng. Hình sau mô tả mô hình 7 lớp của OSI.

Hình 2 1 mô hình OSI 7 lớp

Quá trình xử lý tại lớp 7, kế tiếp chuyển tứ lớp này sang lớp khác theo thứ tự. Tại mỗi lớp (ngoại trừ lớp 7 và lớp 1), header của lớp tương ứng sẽ được cộng vào đơn vị dữ liệu trước khi chuyển xuống cho lớp dưới kế tiếp. Khi đơn vị dữ liệu được định dạng đi qua lớp vật lý, nó đổi thành tín hiệu điện từ và vận chuyển dọc theo liên kết vật lý.

Khi đạt đến đích, tín hiệu đi vào lớp 1 và được đổi ngược thành bit. Các đơn vị dữ liệu kế tiếp được chuyển lên qua các lớp OSI. Khi mỗi khối dữ liệu tới lớp kế cao hơn, các đầu và đuôi được gắn lúc trước sẽ được loại bỏ tại các lớp tương ứng. Khi nó đến lớp 7 thì thông điệp trở thành dạng thích hợp cho ứng dụng.

2.2.1.Lớp vật lý (Physical Layer)

Chức năng lớp vật lý là truyền một dòng bit trên một môi trường vật lý. Nó liên quan đến các qui định vế điện và cơ của giao tiếp và môi trường truyền. Nó cũng định nghĩa các thủ tục và các chức năng mà các thiết bị vật lý và các giaor tiếp phải thực thi.

2.2.2.Lớp liên kết dữ liệu (Data Link Layer)

Lớp này có nhiệm vụ chia nhỏ dữ liệu đưa xuống từ lớp mạng thành các frame dữ liệu (một frame thường dài từ vài trăm byte đến hàng ngàn byte) để truyền đi và tổ chức nhận sao cho đúng thứ tự các frame. Lớp này cũng cung cấp khả năng truyền không lỗi trên đường truyền vật lý cho các lớp cao hơn. Vấn đề đặt ra ở đây là phải xác định cơ chế để xác nhận 1 frame có truyền thành công hay không ? (Acknowledge frame) và xử lý nhiễu (truyền lại).

Lớp liên kết dữ liệu liên quan đến sự truyền, kiểm tra lỗi và điều khiển luồng dữ liệu. Chức năng chính của lớp liên kết dữ liệu họat động như một lưới chắn bảo vệ cho các lớp cao hơn, điều khiển quá trình truyền và nhận. Kiểm tra lỗi và điều khiển lớp vật lý như là chức năng chính để đảm bảo các lớp trên nhận dữ liệu từ lớp mạng không có lỗi. Chuẩn IEEE 802 chia lớp lien kết dữ liệu thành hai lớp con là: Logical Link Control (LLC) và Media Access Control (MAC).

Lớp con Logical Link Control (LLC) có nhiệm vụ bảo vệ lớp trên từ bất cứ phương pháp truy cập cụ thể nào hoặc truy cập đường truyền cụ thể nào. Các lớp trên không lo lắng về cách kết nối của chúng tới mạng Ethernet bởi vì LLC điều khiển giao diện này.

Lớp con Media Acess Control (MAC) có nhiệm vụ cho một vài họat động. Trên đường truyền lớp con MAC có trách nhiệm trong việc nhận dữ liệu từ lớp lớp con Logical Link Control và đóng các gói sẵn sàng cho việc truyền. Lớp MAC xác định các kênh đường truyền rảnh. Nếu đường truyền rảnh MAC sẽ truyền dữ liệu trên cáp và luôn giám sát trạng thái của lớp vật lý cho việc báo hiệu có xung đột. Nếu có xung đột, MAC cũng điều khiển quá trình thu hồi dữ liệu và truyền lại. MAC giải quyết tranh chấp cho môi trường dung chung. Nó bao gồm các quy định đồng bộ, cờ và kiểm soát lỗi cần thiết để truyền thông tin từ vị trí này đến vị trí khác, cũng như các địa chỉ vật lý của trạm nhận. Các nghi thức MAC được dung cụ thể với từng LAN (Ethernet, Token ring, Token bus).

2.2.3.Lớp mạng (Network Layer)

Điều khiển hoạt động của các subnet, tức là tìm đường cho một packet đi từ nguồn đến đích (truyền dữ liệu giữa 2 máy bất kì trong mạng).

Vấn đề lớn nhất của lớp này là tìm đường (Routing), giải quyết xung đột (Collsision Detect), giải quyết vấn đề địa chỉ (Addressing), vấn đề tính chi phí (Accounting).

Lớp mạng đảm nhận dữ liệu từ lớp giao vận và thêm các thông tin phù hợp cho gói và cung cấp đường truyền phù hợp cũng như những mức kiểm tra lỗi. Dữ liệu được định dạng cho phù hợp với đường truyền.

2.2.4.Lớp giao vận (Transport Layer)

Chức năng cơ bản của lớp này là chia nhỏ gói dữ liệu được đưa từ lớp bên trên xuống thành những đơn vị nhỏ hơn để truyền qua mạng với sự đảm bảo là dữ liệu sẽ tới nơi một cách chính xác (kiểm tra số sepuence, error detection – phát hiện lỗi, flow control – điều khiển luồng). Lớp này cung cấp cho các lớp bên trên phương tiện truyền các message độc lập với các lớp bên dưới (end to end – hai hệ thống thực sự kết nối với nhau).

Lớp giao vận đảm bảo sự tối ưu cho việc truyền dữ liệu từ nguồn đến đích bằng cách điều khiển luồng dữ liệu của mạng và thực hiện sự yêu cầu đảm bảo dịch vụ cho lớp phiên. Lớp giao vận xác định kích cở của gói dựa trên số lượng dữ liệu được gởi và kích thướt gói lớn nhất cho phép truyền trên đường truyền. Nếu dữ liệu gởi lớn hớn gói có kích thướt tối đa, nó sẽ thực hiện chia dữ liệu thành các thích thướt phù hợp một cách tuần tự. Nó đồng thời thêm các thông tin như điều khiển lỗi để phù hợp với tỉ lệ dữ liệu của một gói.

Khi nhận dữ liệu từ lớp mạng, lớp giao vận sẽ đảm bảo rằng dữ liệu nhận được đúng thứ tự và kiểm tra lặp và mất khung.

2.2.5.Lớp phiên (Session Layer)

Cung cấp những phương tiện cho phép 2 thực thể của lớp ứng dụng có thể tổ chức và đồng bộ cuộc đối thoại và quản lý sự trao đổi thiông tin giữa chúng (các dịch vụ để các quá trình có thể trao đổi với nhau, tạo và kết thúc kết nối giữa các quá trình trên các máy khác nhau). Lớp phiên liên quan đến sự giao tiếp giữa hai thiết bị viễn thông. Lớp này tạo ra những qui luật cho việc khởi động và kết thúc giao tiếp giữa hai thiết bị, cũng như sự phục hồi lỗi. Nếu có lỗi và sự giao tiếp lỗi được phát hiện, lớp phiên sẽ truyền lại dữ liệu để hoàn thành quá trình giao tiếp. Lớp phiên yêu cầu một sự phục vụ tốt từ lớp giao vận để không yêu cầu truyền lại, hoặc truyền hai hướng, yêu cầu nhiều sự giám sát (monitoring) và hồi tiếp (feedback).

2.2.6.Lớp trình bày (Presentation Layer)

Lớp này biểu diễn những thông tin được truyền (được hiểu là cú pháp và ngữ nghĩa). Nó đồng nhất các thông tin giữa các hệ thống với nhau. Lớp trình bày giải quyết các vấn đề liên quan đến thông dịch dữ liệu và thay đổi mã giữa các thiết bị, mà chúng định dạng dữ liệu khác nhau. Ngoài ra, lớp này cũng điều khiển sự thông dịch sự khác nhau giữa các thiết bị và các tập tin định dạng (file formats), cũng như cung cấp dịch vụ thao tác trên dữ liệu như nén và mã hóa (compression & cryptography).

2.2.7.Lớp ứng dụng (Application Layer)

Đưa các ứng dụng thiết thực cho người sử dụng, ứng với mỗi ứng dụng có một nghi thức khác nhau. Lớp ứng dụng là lớp giao tiếp giữa người dùng và mạng. Lớp này ảnh hưởng trực tiếp đến những chương trình ứng dụng dành cho người sử dụng (user application programs) để cung cấp cách thức truy cập mạng. Lớp ứng dụng thường liên quan với các ứng dụng như: FTP (truyền nhận file), Telnet (giải quyết sự khác nhau phần cứng cũng như phần lõi giữa các terminal), e-mail (truyền nhận mail), file sharing…

tải về 186.59 Kb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn: