Đồ án Công nghệ ghép kênh Frame relay – Nguyên lý TCP/IP

đặt trên tàu bay) hoặc cố định (đặt trên đất liền). Các bộ định tuyến chọn đường đi hợp lý qua một loạt các tiểu mạng ATN mà nó hiện có giữa bất kỳ hai hệ thống đầu cuối. Tiến trình chọn đường đi này sử dụng các thông số địa chỉ mức mạng, chất lượng dịch vụ và an toàn thông tin do hệ thống đầu cuối ban đầu cung cấp. Như vậy hệ thống đầu cuối nơi bắt đầu liên lạc không cần biết cấu hình cụ thể, sự hiện có hoặc tiểu mạng cụ thể nào. Để quản lý ở môi trường đa tổ chức, đa quốc gia, mạng ATN sẽ có một cấu trúc quản lý mạng, nó cho phép các bộ định tuyến hoạt động trên cơ sở tại chỗ rất lớn. Trong bối cảnh này, các bộ định tuyến sẽ có khả năng thực hiện nhiệm vụ đường liên lạc trên cơ sở về khai thác, chính xác và cần xem xét mức độ an toàn thông tin trong các cơ sở dữ liệu quản lý tại chỗ. Tóm lại, mạng ATN được thiết kế để trao đổi dữ liệu giữa những người sử dụng đầu cuối, không phục thuộc vào giao thức và cơ chế địa chỉ bên trong của bất cứ mỗi một tiểu mạng con nào tham gia mạng ATN. Để đạt được mục tiêu này, tất cả các tiểu mạng tham gia phải được kết nối thông qua các bộ định tuyến đặt giữa các mạng tuân thủ các tiêu chuẩn và quy ước chung về kết nối mạng. Chiến lược này sẽ cho phép các nhà sử dụng ATN giao tiếp không phụ thuộc vào mạng. Hệ thống vệ tinh thông tin lưu động hàng không. Đây là một yếu tố mới quan trọng hàng đầu trong hệ thống thông tin hàng không tương lai. Hệ thống này sử dụng các vệ tinh địa tĩnh để truyền tin, do đó sẽ cung cấp khả năng bao phủ toàn cầu và cả hai phương thức yêu cầu truyền thoại và dữ liêụ chất lượng cao giữa máy bay và mặt đất. Cấu hình liên lạc vệ tinh gồm ba thành phần chính: Trạm vệ tinh mặt đất (GES)/với tiêu chuẩn trạm A/B/C/D. Trạm vệ tinh trên máy bay (AES) với 4 loại từ 1 đến 4. Vệ tinh địa tĩnh SAT (Vệ tinh không gian). Hiện các trạm vệ tinh địa tĩnh INMARSAT đang sử dụng cho liên lạc đối không. Băng tần sử dụng giữa các trạm vệ tinh mạt đất và vệ tinh không gian là băng C (4/6 GHz); giữa các trạm vệ tinh máy bay-vệ tinh không gian là băng L (1.5/1.6 GHz). Liên lạc đối không bằng vệ tinh yêu cầu phải có 4 kênh: bởi vì mỗi kênh chỉ truyền thông tin theo một chiều duy nhất, do liên lạc hai chiều đồng thời cho một chức năng phải sử dụng hai kênh, trong trường hợp vừa liên lạc dữ liệu và thoại đòi hỏi phải có 4 kênh. Bốn loại kênh cơ bản như sau: Kênh P: Sử dụng cho liên lạc dữ liệu, kiểm soát và phát tín hiệu báo gọi chiều từ mặt đất lên máy bay. Kênh R: Sử dụng cho liên lạc dữ liệu phát tín hiệu báo gọi chiều từ máy bay xuống mặt đất. Kênh C: Sử dụng cho liên lạc thoại hoặc dữ liệu song công, một cho chiều lên và một cho chiều xuống. Kênh T (Kênh đa truy nhập phân thời gian): Sử dụng cho liên lạc dữ liệu thời lượng dài (điện văn dài) chiều từ máy bay xuống mặt đất. Các ưu điểm chính của hệ thống thông tin vệ tinh là: Tầm phủ sóng lớn. Dung lượng thông tin lớn. Độ tin cậy cao. Chất lượng cao. Mềm dẻo, linh hoạt. Đa dịch vụ. Đường truyền VHF. Sóng VHF đối không trên băng tần 118-137 MHz được quy định cho hàng không, sẽ duy trì việc sử dụng tại nhiều vùng lục địa và các khu vục trung cận (tiếp cận). Tuy nhiên việc sử dụng phương thức truyền dữ liệu bằng VHF ngày càng được sử dụng nhiều hơn so với thoại và dần trở nên phương thức chính bởi ưu điểm của nó là tăng khả năng liên lạc do đó giảm tắc nghẽn liên lạc trên VHF. Thoại cũng chuyển sang dạng kỹ thuật số để đảm bảo chất lượng cao. Trước mắt sử dụng truyền dữ liệu theo phương thức định hướng kí tự (tiêu chuẩn ARINCE622) sau đó chuyển sang định hướng bit tức là hoà mạng ATN. Các tổ hợp thu phát VHF trong tương lai sẽ được thiết kế đảm bảo vừa sử dụng được cho truyền dữ liệu và khi cần sẽ chuyển sang liên lạc thoại trên tần số khác. Rada giám sát thứ cấp Mode S (Secondary Surveillance Radar Mode S): Ngoài việc sử dụng nó cho việc giám sát, Mode S của Rada giám sát thứ cấp cho phép kết nối truyền dữ liệu 2 chiều không/địa cho dịch vụ ATS tại những vùng có mật độ bay cao trên dãy tần số 1545-1555 MHz và từ 1646,5-1656,5 MHz. Chú ý: Sóng HF (High Frequency): Băng tần số 2,8-22 MHz, có thể vẫn còn cần dùng cho khoảng thời gian ban đầu để phục vụ việc truyền tin trên các vùng cực của địa cầu, tại đó các vệ tinh địa tĩnh chưa phủ sóng tới. Liên kết truyền dữ liệu dạng gói dùng sóng HF sẽ phát triển trong tương lai cho dịch vụ ATC. Các nguyên tắc truyển đổi Các quốc gia cần sử dụng hệ thống đường truyền dữ liệu càng sớm càng tốt ngay sau có các hệ thống này. Lợi ích của hệ thống đường truyền dữ liệu mới sẽ trở nên rõ ràng hơn khi ta đưa chúng vào sử dụng sớm. Chuyển tiếp sang hệ thống thông tin vệ tinh lưu động (AMSS) cần được thực hiện trước tiên ở vùng trời trên biển và vùng trời trên đất liền có mật độ bay thấp. Các vùng trời trên biển và các vùng trời xa xôi trên đất liền nơi hiện không có liên lạc không/địa thì liên lạc bằng vệ tinh thông tin lưu động hàng không (AMSS) có thể đem lại lợi ích đáng kể. ở một số vùng trời trên biển có mật độ bay cao; liên lạc bằng HF thường xảy ra hiện tượng tắc nghẽn, ở những khu vực này việc sớm đưa AMSS vào sử dụng phục vụ việc bao cáo vị trí và thông tin liên lạc ATC hai chiều sẽ giải toả được việc tắc nghẽn hệ thống thông tin liên lạc HF. Các Quốc gia hoặc khu vực cần phối hợp để đảm bảo rằng việc đưa vào sử dụng thông tin AMSS cho ATC phải được thực hiện gần như đồng thời ở các vùng thông báo bay kế cận (FIR) , nơi có những luồng bay lớn đi qua. Việc này cho phép chuyển giao một cách trôi chảy giữa các ranh giới vùng FIR. Trong qua trình chuyển tiếp, sau khi AMSS được đưa vào sử dụng, vẫn phải duy trì mức toàn vẹn , độ tin cậy và khả năng săn sàng hiện nay của liên lạc HF. Thông tin liên lạc HF sẽ trở thành một hệ thống dự phòng cho AMSS và là phương tiện liên lạc cho người sử dụng không được trang bị AMSS. Ngoài ra, triển vọng sử dụng cuối cùng của AMSS sẽ không ngăn cản các quốc gia tiếp tục sử dụng các dịch vụ liên lạc HF mới được tăng cường để đáp ứng nhu cầu thông tin ATC trong giai đoạn ngắn hạn. Trong một số trường hợp những nơi cần loại bỏ dịch vụ thông tin HF và thay thế Bằng AMSS , thì cần phải loại bỏ từ từ. Cần thiết lập mạng thông tin giữa các phương tiện ATC trong một quốc gia và giữa các phương tiện ATC của các quốc gia kế cận nếu như chưa có các mạng này. Cần nối mạng thông tin dữ liệu giữa các phương tiện ATC để trợ gúp các phương thức tự động hoá và hoặc trợ giúp đối với việc gia tăng lưu lượng hoạt động bay cùng với việc cải thiện hệ thống ATN. Cần kết nối mạng ATN phần đất đối đất để thay thế mạng AFTN khi đã tự động hoá hoàn toàn hoặc khi ứng dụng phương thức truyền định hướng bít. ATN cần được thực hiện theo từng giai đoạn. Đối với thông tin dữ liệu đất-đất, hiện có hai mức chuyển tiếp sang ATN; một là kết nối hoạt động mạng trên đất liền dựa trên tiêu chuẩn khuyến cáo thực hành mạng Internet ATN và hai là dịch vụ thông tin đất-đất trên mạng ATN. Nối mạng trên mặt đất được sử dụng cho các dịch vụ thông tin không/địa như giám sát tự động phụ thuộc (ADS), liên lạc dữ liệu trực tiếp giữa người lái và kiểm soát viên không lưu (CPDLC), dịch vụ thông báo bay (FIS) cũng như các dịch vụ thông tin liên lạc trên mặt đất. Giai đoạn đầu của ATN đạt được bằng việc nâng cấp khả năng nối mạng mặt đất bằng cách triển khai các yếu tố then chốt của ATN, chẳng hạn như các bộ định tuyến của ATN đất-đất và bằng cách cung cấp các dịch vụ chuyển tiếp điện văn đất-đất, bằng cách triển khai các yếu tố chuyển tiếp chính như các cổng AFTN/AMHS với mục tiêu chuyển sang dịch vụ xử lý điện văn ATS (AMHS). Giai đoạn thứ hai của ATN đạt được bằng cách thực hiện các bộ định tuyến ATN không/địa và các giao thức tuân thủ tiêu chuẩn khuyến cáo thực hành liên quan, nó còn yêu cầu tính hiệu lực cũng như bằng cách thực hiện các dịch vụ thông tin dữ liệu không điạ trên mạng ATN. Để tạo thuận lợi chuyển tiếp sang ATN, nếu thực hiện các bộ xử lý điện văn ứng dụng mới và các hệ thống đường truyền dữ liệu thì nên ứng dụng giao thức truyền dữ liệu code và byte độc lập. Để dễ dàng hoà mạng được với nhau các hệ thống mới này phải tương thích với cấu trúc giao thức mức cao và mạng Internet của ATN. Trong quá trình chuyển tiếp cần đưa các ứng dụng lập mã dữ liệu vào các mẫu điện văn truyền ký tự để trao đổi trên các mạng truyền dẫn định hướng ký tự. Kết luận Với việc triển khai hệ thống thông tin mới sẽ mang lại: Khả năng sử dụng thông tin dữ liệu cao, đảm bảo chất lượng thông tin cao, dịch vụ đa dạng và đồng bộ hoá toàn bộ, mang lại sự thay đổi toàn diện, sâu sắc cho hoạt động hàng không. Thông tin được truyền thống nhất trên một mạng viễn thông hàng không ATN, kết hợp chặt chẽ thông tin toàn bộ ngành Hàng không đảm bảo quản lý thống nhất với tính mềm dẻo, linh hoạt nhất. Để đảm bảo thông tin liên lạc được hiệu quả và tin cậy, mạng ATN sử dụng ba môi trường truyền tin : hệ thống AMSS, VHF và Radar mode S. Nhờ đó nó đảm bảo chuyển tải cả hai dạng thông tin gồm dữ liệu tốc độ thấp hay cao và thoại với chất lượng cao và chính xác, có thể lựa chọn phù hợp với từng khu vực, từng quốc gia và đảm bảo sự chuyển tiếp thuận tiện nhất từ hệ thống cũ sang hệ thống mới. 3. Hệ thống CNS/ATM mới. Hội nghị không vận lần thứ ba ICAO vùng ASIA/PACIFIC khuyến nghị các nước đẩy mạnh việc áp dụng dẫn đường đường dài để đáp ứng các tính chất và khả năng dẫn đường theo yêu cầu (RNP) của ICAO. Hệ thống dẫn đường vệ tinh toàn cầu (GNSS) phủ sóng dẫn đường trên toàn vùng ASIA/PACIFIC. Các hệ thống MLS, ILS và cả GNSS sẽ được sử dụng để tiếp cận và hạ cánh theo kế hoạch chiến lược của ICAO. Các thiết bị phù trợ dẫn đường hiện nay NDB, VOR, DME sẽ bị thay thế và loại bỏ dần. 3.1 Cấu hình chung của dẫn đường trong tương lai. Để thực hiện dẫn đường bằng vệ tinh cần có chung một cấu hình chính như sau: Có một hay nhiều hệ thống vệ tinh phục vụ cho ciệc xác định vị trí của bất kỳ phương tiện nào trên toàn cầu (GNSS) theo không gian ba hoặc 4 chiều (gồm kinh độ, vĩ độ, độ cao tương đối hay tuyệt đối và véc tơ vận tốc di chuyển). Máy thu các thông tin cần thiết để xác định được vị trí toạ độ. Máy thu này có thể thu được tín hiệu của một hay nhiều hệ thống vệ tinh khác nhau đồng thời và có thể đặt ở trên phương tiện nào cần xác định vị trí. Bằng các đươngf truyền số liệu chư VHF datalink, hệ thống thông tin vệ tinh di đọng AMSS, radar mode S hay thông tin vệ tinh địa tĩnh thông thường hiện có như INMARSAT kết hợp với hệ thống giám sát tự động phụ thuộc ADS thể hiện vị trí của mình lên màn hình hệt như màn hình radar để biết toàn bộ quang cảnh hoạt động bay. Đối với vùng tại sân để tăng cao độ chính xác của việc dẫn đường bằng vệ tinh người ta sử dụng kiểu tham chiêú để hiệu chiỉnh đúng các thông số dẫn đường của máy bay, đó là hệ thống DGNSS. Đồng thời tại điểm thu quan sát được bao nhiêu vệ tinh và tình trạng kỹ thuật của chúng. GNSS và ưu điểm của việc dẫn đường bằng vệ tinh sử dụng GNSS. Công nghệ dẫn đường bằng vệ tinh có các ưu điểm như sau: Không bị hạn chế bởi tầm nhìn thẳng. Mọi lúc, mọi nơi, mọi thời tiết. Có nhiều cấp độ chính xác khác nhau phụ thuộc vào phần cứng và mềm. Sử dụng rất đơn giản. Kinh tế hơn là xây dựng và khai thác bảo trì các thiết bị mặt đất. Khai thác không vận có hiệu quả hơn do giảm phân cách tối thiểu nhất là ở những khu vực có mật độ đường bay đang ở mức bão hoà và tạo ra khả năng hoạch định đường bay theo yêu cầu. Các tham số cơ bản của GNSS thế hệ thứ II so với thế hệ thứ I: Độ chính xác cao hơn từ 2á5 m. Hai tần số để giảm nhiễu do các tầng điện ly gây ra, đạt độ ổn định cao hơn. Giải tần 35MHz, có một tham số băng L1 1575,42 MHz và có cả các kênh thông tin liên lạc và dẫn đường. Độ cao quỹ đạo 10000 á 15000 km. Số vệ tinh từ 30á40 vệ tinh để có thể cùng bắt được 10 vệ tinh. 3.1.2 Hệ thống định vị toàn cầu (GPS). GPS là hệ thống dẫn đường không gian trong mọi thời tiết được thiét kế đầu tiên cho bộ quốc phòng Mỹ. Phát triển từ năm 1973 và bắt đầu được sử dụng vào năm 1974 cho phép xác định vị trí và tọa độ cũng như tốc độ chính xác theo thời gian của các phương tiện trên toàn cầu. Hệ thống bao gồm 3 phần chính: Phần kiểm soát với hàng loạt thiết bị đặt trên mặt đất để theo dõi vệ tinh và cập nhật các thông tin gồm trạm chủ, 5 trạm theo dõi và 3 ăng ten mặt đất. Phần không gian cung cấp phủ sóng toàn cầu nhờ thu tín hiệu từ 4 đến 8 vệ tinh bao quát quan sát liên tục trên quỹ đạo tầng điện ly. Phần người sử dụng: Bao gồm một số lượng không hạn chế máy thu thu các tín hiệu từ vệ tinh, tính toán vị trí và các thông tin dẫn đường khác một cách liên tục. 3.2 Hệ thống giám sát mới. Đứng trước nhu cầu đòi hỏi về công tác điều hành và kiểm soát không lưu, cùng với sự phát triển khoa học kỹ thuật công nghệ trên toàn thế giới, tổ chức Hàng không Quốc tế ICAO đã thành lập uỷ ban FANS CNS/ATM đưa ra những khái niệm và chương trình phát triển chung trên toàn thế giới, trong đó có phần liên quan đến công tác giám sát. Giám sát là một công cụ cơ bản trong việc giám định, duy trì phân cách an toàn, quản lý có hiệu quả vùng điều hành và trợ giúp người lái về công tác dẫn đường trong khi bay. Đồng thời có thể thông báo cho người lái những khả năng có thể xẩy ra trên không gây mất an toàn như : thông báo khả năng va chạm trên không giữa các máy bay. Để thực hiện tốt những việc trên đây, người ta đưa ra 3 công cụ chủ yếu trong công tác giám sát tương lai là : Hệ thống tránh va chạm trên máy bay (Airborne Collision Avoidance System-ACAS). Hệ thống giám sát tự động phụ thuộc (Automatic Dependent Surveillance-ADS). Radar giám sát thứ cấp Mode “S” (Secondary Surveillance Radar Mode S-SSR-Mode S). 3.2.1 Hệ thống tránh va chạm trên máy bay (ACAS). Đây là một hệ thống cung cấp dịch vụ báo động cho tổ lái trong quá trình hoạt động bay. Hệ thống này chỉ phụ thuộc vào những thiết bị lắp đặt trên máy bay và hoàn toàn không phụ thuộc vào các thiết bị mặt đất. Trên các máy bay được lắp đặt các hệ thống hỏi đáp Radar SSR và những hệ thống máy tính dùng để phân tích tình huống. Thiết bị ACAS phát ra những xung hỏi SSR tới các bộ hỏi đáp ở vùng lân cận sau đó sẽ nhận được các tín hiệu trả lời. Với sự tổng hợp và phân tích của hệ thống máy tính trên máy bay có thể chỉ ra được vị trí của các máy bay xung quanh và đưa ra các thông tin cần thiết với mục đích khuyến cáo tổ lái đảm bảo cho việc bay an toàn. Khi tầu bay hoạt động trong vùng có khả năng dẫn đến nguy hiểm thì thiết bị ACAS sẽ đưa ra hai loại thông báo mang tính khuyến cáo : Khuyến cáo giải pháp đó là chỉ ra hoạt động cần thiết như tăng độ giãn cách đối với tầu bay có thể gây ra sự va chạm. Thông báo thứ hai là khuyến cáo về đường bay, đó là chỉ ra hướng bay cần thiết để tránh va chạm. Với hệ thống ACAS khi hoạt động bay trên không có tăng lên thì cảnh báo cho tổ lái giúp cho họ tránh được những va chạm. Như vậy có thể nói dịch vụ báo động đã được nâng lên một tầm cao mới. 3.2.2 Hệ thống giám sát tự động phụ thuộc (ADS). Dịch vụ giám trong tương lai chỉ được thông qua một hệ thống rất đặc trưng đó là hệ thống giám sát tự động phụ thuộc (ADS). Mục đích của hệ thống ADS là sự giám sát tự động hoạt động bay của các máy bay được trang bị các thiêt bị cần thiết thông qua các phương tiện thông tin liên lạc được quy định trước. Đối với hệ thống không lưu, dich vụ ADS được thể hiện thông qua các hệ thống như sau : Chức năng ADS của thiết bị trên máy bay-tạo ra các số liệu trên không đối với dịch vụ giám sát kiểm soát không lưu. Đường truyền số liệu không địa-phát những số liệu từ tầu bay tới các trung tâm điều hành bay. Hệ thống xử lý số liệu bay dưới mặt đất (FDPS)-tập hợp và xử lý các thông tin thu được và hiển thị lên màn hình cho kiểm soát viên không lưu. Như vậy để thực hiện dịch vụ giám sát trong tương lai, đỏi hỏi đồng thời cả thiết bị trên máy bay và thiết bị dưới mặt đất. Chính vì vậy mà hệ thống giám sát này có tên là hệ thống giám sát tự động phụ thuộc. Một hệ thống ADS được thể hiện một cách khái quát như hình vẽ nó bao gồm : Thiết bị trên máy bay : + Radar Transponder mode A, C, S. + Airborne VHF datalink. + Airborne satetelite datalink. Các tuyến truyền số liệu : Radar mode S, VHF, vệ tinh. Thiết bị mặt đất : + Radar thứ cấp đơn xung mode S. + Thu phát VHF truyền số liệu. + Máy thu phát vệ tinh. + Trung tâm xử lý số liệu bay. Hoạt động của hệ thống : Mọi thông tin cần thiết liên quan đến tầu bay như vị trí, độ cao, ký hiệu, số hiệu, nhiên liệu, áp suất, nhiệt độ… được truyền xuống mặt đất thông qua các tuyến truyền thông khác nhau theo các tiêu chuẩn quy định trước. Trung tâm xử lý số liệu kết hợp với các thiết bị khác tổng hợp và xử lý các số liệu thu được và thông báo lên màn hình hình ảnh hoạt động bay trong vùng kiểm soát với các số liệu cụ thể và cần thiết phục vụ cho công tác điều hành bay. Với các trang thiết bị cần thiết như đã nêu ở trên, công việc giám sát sẽ thực hiện một cách chắc chắn và đầy đủ trong khu vực được phân công, đồng thời với sự thông báo khả năng va trạm của máy bay đã giúp cho kiểm soát viên điều hành bay tầu bay được an toàn hơn. Nếu có các đường truyền số liệu liên kết được các trung tâm điều hành bay thì việc chuyển giao máy bay từ vùng kiểm soát này sang vùng kiểm soát khác sẽ được thực hiện một cách tự động và dễ dàng. Việc xây dựng hệ thống ADS không nhất thiết phải loại bỏ các thiết bị giám sát đã có như hệ thống Radar. Thực chất công tác giám sát trong tương lai là nâng cấp chất lượng giám sát hiện tại do sự hạn chế tầm phủ của các Radar. Radar giám sát mode S. Trên cơ sở hệ thống Radar thứ cấp hiện đang sử dụng, không thay đổi về tần số làm việc, không thay đổi băng tần tuyến lên và tuyến xuống, không thay đổi nguyên lý làm việc của hệ thống Radar thứ cấp hiện tại, chỉ cần bổ xung các thiết bị cần thiết tại các trạm mặt đất và bộ hỏi đáp trên tầu bay ta có thể thực hiện được việc truyền số liệu thông qua hệ thống Radar. Như vậy thiết bị hỏi đáp trên máy bay ngoài việc sử dụng các mode A, C còn sử dụng thêm cả modeS. 3.3 Quản lý không lưu mới. Cả ba bộ phận CNS đều dựa vào máy tính và công nghệ vệ tinh. Thông tin sẽ thực hiện qua đường truyền số liệu hoặc thoại, cả hai đều sử dụng công nghệ vệ tịnh để chuyển tiếp. Dẫn đường sễ thực hiện hoàn toàn bằng các thông tin vị trí do vệ tinh cung cấp. Mặc dầu radar giám sát vẫn tiếp tục được sử dụng, phần lớn các khu vực hiện nay không có tầm phủ radar mà phần lớn địa cầu sẽ được cung cấp bởi ADS. ADS là chức năng máy bay tự động truyền thông qua đường truyền số liệu, các thông số của các hệ thống dẫn đường trên máy bay. Những thông số này được hiện trên màn hình cho kiểm soát viên sử dụng, giống như màn hình radar nhưng tất nhiên không phải màn hình radar. ATM bao gồm các dịch vụ không lưu ATS, quản lý luồng không lưu (AFTM) và quản lý vùng trời (AMS). Các dịch vụ không lưu ATS là chức năng truyền thống. AFTM đảm nhận việc tổ chức luồng không lưu để cho kiểm soát không lưu có thể điều hành một cách an toàn và hiệu quả, tránh quá tải và tắc nghẽn giờ cao điểm. ASM có thể được hiểu là “sử dụng vùng trời một cách linh động” thông qua việc cho phép sắp xếp lại vùng trời mà không cần xem xét ranh giới FIR hoặc các vùng đặc biệt. Tóm lại ATM chính là việc con người sử dụng hệ thống trang thiết bị và các phương thức, qui chế quản lý không lưu một cách An toàn, điều hoà và hiệu quả đảm bảo đường bay hoạt động theo một đường bay tối ưu. 3.3.1 Sự cần thiết phải chuyển đổi sang hệ thống ATM mới. Theo dự báo vào năm 2010 hoạt động bay trong và quá cảnh qua vùng FIR Hà Nội và FIR Hồ Chí Minh trên biển đông ước tính tăng 8% hàng năm. Hiện tại ở Việt Nam chưa xuất hiện vấn đề tắc nghẽn về các hoạt động bay trong 2 vùng thông báo bay và tất cả các sân bay. Hệ thống quản lý không lưu ở Việt Nam vừa được trang bị những tổ hợp radar giám sát hiện đại với trung tâm xử lý tín hiệu radar và số liệu bay, các trạm VHF tầm xa và các mạng trực thoại ATS-DS với việc sử dụng đường truyền vệ tinh trước mắt đã đáp ứng được các yêu cầu về hoạt động bay, đảm bảo điều hành kiểm soát các chuyến bay An toàn hiệu quả. Tuy nhiên vấn đề tắc nghẽn vẫn có tiềm năng xảy ra và để vượt qua yếu điểm của hệ thống hiện tại, không bị tụt hậu và đủ sức cạnh tranh trong việc cung cấp dịch vụ với các nước khác trong khu vực, hệ thống quản lý không lưu ở Việt Nam phải luôn được nâng cấp, phù hợp với kế hoạch chuyển tiếp vầ thực hiện hệ thống CNS/ATM của ICAO cho toàn cầu và khu vực. Việc chuyển đổi là xu thế tất yếu để phù hợp với khu vực. Quá trình chuyển đổi của hê thống CNS/ATM Việt Nam sẽ phải được tiến hành phù hợp trên cơ sở xem xét đến các đặc điểm riêng biệt của mình để đảm bảo các hoạt động bay được tiến hành an toàn, điều hoà và có hiệu quả cho nhà khai thác và cho cả nhà cung cấp dịch vụ, nhất là phải tính đến chi phí/hiệu quả của hệ thống hiện tại đang sử dụng. 3.3.2 Mục đích của hệ thống ATM mới. Đảm bảo cung cấp các phương thức thống nhất và an toàn trên phạm vi toàn cầu Cải thiện độ an toàn cao hơn hệ thống hiện tại Tạo khả năng linh hoạt và hiệu quả cao nhất trong việc sử dụng vùng trời cho nhà sử dụng, kể cả nhu cầu khai thác và kinh tế cũng như khả năng của các hệ thống trên mặt đất. Tạo điều kiện cho môi trường không gian năng động nhằm cho phép các nhà khai thác thực hiện được các quỹ đạo bay linh hoạt mong muốn với các hạn chế tối thiểu. Có khả năng thích ứng về chức năng trao đổi dữ liệu giữa các thành phần mặt đất và trên tàu bay nhằm đẳm bảo hiệu quả trên phạm vi toàn cầu. Cho phép sử dụng chung vùng trời giữa các loại nhà sử dụng và vùng trời cần phải được tổ chức càng linh hoạt càng tốt với việc xem xét các mức độ trang bị khác nhau trên tàu bay. Các thành phần của toàn bộ hệ thống ATM phải được thiết kế để cùng làm việc có hiệu quả và đảm bảo tính đồng nhất, liên tục cho nhà sử dụng từ trước đến sau chuyến bay. Người lái và kiểm soát viên không lưu cần phải tham gia vào quá trình kiểm soát không lưu và các hệ thống tự động cần phải tập trung vào yếu tố con người Có khả năng làm việc với các mật độ bay khác nhau, các loại tàu bay khác nhau, các loại trang thiết bị điện tử phức tạp trên tàu bay vv... ổn định với trường hợp mất điện, khẩn cấp, sai số trong dự báo. 3.3.3 Môi trường ATM trong tương lai. Quản lý không phận (ASM) được xác định đóng vai trò tiểu hệ thống ATM đầu tiên. Tổ chức và sử dụng vùng trời sẽ được phân chia các không vực một cách năng động hơn giữa các bên dân sự và quân sự. Việc sử dụng các thiết bị tự động hoá nhằm tối ưu việc chia phân khu dựa vào sức chứa của từng phân khu sẽ cải thiện năng suất lao động của KSVKL. AMS sẽ cho phép sử dụng không phận hiệu quả và cho phép tăng khả năng của không phận. Giám sát ADS sẽ tạo điều kiện cho kiểm soát viên không lưu can thiệp vào tất cả các không phận và tăng một cách đáng kể độ an toàn và tính hiệu quả của ATS. Đường truyền số liệu cho phép người sử dụng nhận thông báo tự động ATS, huấn luyện ATS nhanh chóng và chuẩn xác. Hệ thống ATS thông qua RDP, ARTS và FDP cho phép ngăn ngừa va chạm giữa các máy bay, các máy bay với chướng ngại vật và duy trì một luồng không lưu điều hoà. Nhờ vào hệ thống CNS mới việc giám sát tại sân và theo dõi tàu bay, cảnh báo thâm nhập đường băng và nhận dạng xe cộ có chất lượng cao, cho nên độ an toàn và khả năng lưu thông của sân bay cũng được tăng cường. Việc triển khai các phương thức cất cánh bằng thiết bị tiêu chuẩn (SID) và đến bằng thiết bị tiêu chuẩn (STAR) để quản lý khu vực trung cận và tiếp cận cộng với việc sử dụng MLS hoặc GNSS hiệu quả hơn sẽ cải thiện khả năng của sân bay và giảm các vấn đề liên quan đến tiếng ồn của khu vực quanh sân bay. Quản lý chiến thuật sẽ sử dụng nhiều đến tự động hoá giúp cho người lái và kiểm soát viên không lưu trong mức độ cần thiết để họ có thể thực hiện chức năng quản lý và kiếm soát của mình. Các máy bay không có trang bị các máy tính quản lý chuyến bay có khả năng thương thuyết tự động với hệ thống ATM có thể liên lạc với các hệ thống mặt đất thông qua các kênh liên lạc thoại hoặc số liệu. 3.3.4 Mô hình hệ thống mới. Ba tiểu hệ thống của ATM trong tương lai gồm có: ATS, ASM, ATFM. Quản lý vùng trời. Khi thiết kế cấu trúc vùng trời tương lai, ranh giới và sự phân chia vùng trời không được cản trở việc sử dụng có hiệu quả các kỹ thuật phát hiện và chống va chạm cũng như việc khai thác các thiết bị điện tử tiên tiến của các tàu bay hiện đại. Việc chia khu trong các vùng trời nhằm tạo ra một cấu trúc vùng trời tối ưu, kết hợp với việc sử dụng các phương pháp thích hợp khác để tăng cường khả năng hệ thống ATM. Đảm bảo thông tin liên lạc một cách có hiệu quả giữa các cơ quan kiểm soát không lưu nhằm nâng cao khả năng phối hợp giữa dân sự/quân sự một cách kịp thời. Kết hợp các dịch vụ thông báo bay với các dịch vụ hiện có bên ngoài vùng trời có kiểm soát. Nếu cần thiết các hệ thống đường bay cố định sử dụng RNAV chỉ nên áp dụng trong vùng trời có mật độ bay cao. Các hệ thống đường bay này phải được thiết kế và công bố cho phép các tàu bay được phân cách an toàn mà vẫn cho phép lựa chọn các vệt đường bay thương mại. Nên sử dụng các vùng trời có khả năng dẫn đường khu vực thay đổi (Random RNAV) nhằm cho phép tàu bay có thể bay trên các quỹ đạo mong muốn. Dịch vụ không lưu (ATS) Khi cần tăng cường tính điều hoà và hiệu quả cần phải duy trì việc thực hiện và ứng dụng kỹ thuật tự động và các kỹ thuật hiện đại khác để cải thiện môi trường làm việc của kiểm soát viên. Cải thiện các hệ thống thông tin, dẫn đường, giám sát và các chức năng tự động hiện đại hỗ trợ việc thực hiện cải thiện hệ thống dẫn đường hàng không. Tăng cường vùng trời nhưng không làm quá tải công việc của kiểm soát viên không lưu. Nên đưa vào sử dụng các thiết bị tự động hoá như dự báo va chạm và tư vấn đưa ra giải pháp tránh va chạm để trợ giúp KSVKL. Độ chính xác của các hệ thống này cần được đảm bảo. Lợi ích an toàn sẽ được đảm bảo khi tăng cường việc sử dụng tự động hoá. Các thiết bị tự động hoá có thể cải thiện độ chính xác dữ liệu và giảm sự can thiệp của KSVKL đối với trường hợp va chạm, cho phép duy trì việc KSVKL biết được toàn cảnh hoạt động bay. Hệ thống ATM sẽ cho phép chuyển giao trách nhiệm của một số chức năng khác nhau từ các hệ thống mặt đất lên các hệ thống trên tàu bay trong các tình huống cụ thể. Xu thế này có thể tiếp tục dựa trên sự tiến bộ của các thiết bị trong buồng lái, tuy nhiên các hệ thống trên mặt đất phải duy trì được khả năng bao quát tất cả các tình huống được yêu cầu. Việc áp dụng đường truyền dữ liệu phải nhằm mục đích giảm khối lượng thông tin liên lạc và cải thiện việc cung cấp dữ liệu bay bằng việc cung cấp dữ liệu điều khiển hệ thống bay (FMS) cho hệ thống ATC trên mặt đất. Thiết lập hệ thống thông tin liên lạc giữa các phương tiện ATM trong một quốc gia và các phương tiện ATM tại các quốc gia kế cận, nếu các mạng này hiện chưa có. Hợp tác với các FIRs kế cận để tiến hành xây dựng các phương thức khai thác nhằm thực hiện các hệ thống mới như ADS trong vùng trời thuộc quyền kiểm soát của mình. Tất cả các tiêu chuẩn về tự động hoá đối với các hệ thống ATC tương lai phải đảm bảo sự liên kết chức năng giữa các hệ thống quản lý luồng không lưu và các hệ thống kiểm soát không lưu. III. Một số thiết bị kĩ thuật chính trong hàng không dân dụng Việt Nam 1 Máy thu phát VHF Exicom 9000. Thiết bị dược đặt tại trung tâm điều hành thông báo bay (ACC) Nội Bài. Thiết bị này dùng để thu phát tín hiệu thoại điều biên và số liệu dải hẹp. Exicom 9000 được dùng trong hệ thống thông tin lưu động hàng không (AMC) thực hiện công tác quản lý, chỉ huy điều hành thông báo bay và các hoạt động trong sân bay. Exicom 9000 gồm bộ phát loại 9100 và được ghép với bộ thu loại 9150, băng tần hoạt động tự điều chỉnh từ 118-137 MHz. Nó được thiết kế cho từng khoảng kênh 25 KHz và do đó có 760 kênh đơn trong khoảng 118-137 MHz. Các bộ chuyển tần và các thông số cài đặt được thay đổi qua một bảng điều khiển phía trước. Thiết bị có tính modul hoá cao, các modul có thể tháo rời để thay thế và sửa chữa. Exicom 9000 có các thiết bị kiểm tra bên trong để hỗ trợ phân tích và phát hiện hỏng hóc, mạch điện tự động chuyển sang chế độ dự phòng nguồn cung cấp khi nguồn chính có sự cố, có vòng hồi tiếp ở bộ phát để tối thiểu hoá nhiễu điều biến và cho phép lựa chọn công suất ra ở bất kì một mức nào từ 10Walts-50 Walts, có mạch VOGAD ở bộ thu để duy trì mức tín hiệu âm tần không đổi cho dù độ sâu điều biến của sóng mang thu được biến đổi lớn. 2. Trạm rada Alenia-Marconi tại Nội Bài. Trạm rada Alenia-Marconi đặt tại Nội Bài nằm trong hệ thống giám sát. Trạm rada bao gồm : trạm rada giám sát thứ cấp; trạm rada giám sát sơ cấp đơn xung; hệ thống anten; hệ thống xử lý tín hiệu và hệ thống điều khiển, bảo trì radar. Toàn bộ hệ thống đã được đưa vào sử dụng, có độ tin cậy và ổn định cao. Trạm radar được thiết kế với các kỹ thuật hiện đại nhằm đạt được những chỉ tiêu tối ưu nhất. 3. Thiết bị DM2G-1000 Đây là thiết bị dùng trong tuyến thông tin vi ba số Nội BàI-Gia Lâm. Thiết bị vi ba số có nhiệm vụ thu tín hiệu số trên đường truyền và chuyển đổi thành tín hiệu analog và ngược lại nó chuyển tín hiệu thoại (analog) thành số và phát đi. phần 3 Công nghệ ghép kênh Frame relay-Nguyên lý TCP/IP 1. Mô hình tcp/ip: TCP/IP thực chất là một họ giao thức cùng làm việc với nhau để cung cấp phương tiện truyền thông liên mạng. Hinh 5 Hình 5 So sánh kiến trúc ISO và TCP/IP 1.1. Giao thức mạng IP - Internet Protocol Internet Protocol (IP) là giao thức đầu tiên của mô hình OSI, nó cũng là một phần của TCP/IP. Mặc dù trong giao thức IP có từ Internet, nhưng nó không chỉ được sử dụng trên mạng Internet mà nó còn được sử dụng ở các mạng chuyên dụng khác mà không liên quan gì đến Internet. IP định nghĩa một giao thức, mà không kết nối. IP là giao thức kiểu không kết nối (connectionless) có nghĩa là không cần có giai đoạn thiết lập trước khi truyền dữ liệu. Đơn vị dữ liệu dùng trong IP được gọi là Datagram. IP là sự lựa chọn rất tốt cho bất cứ mạng nào kết nối thông tin theo kiểu máy tới máy. Mặc dù nó phải cạnh tranh với các giao thức khác như IPX của mạng Novell NetWare trên các mạng cục bộ vừa và nhỏ sử dụng NetWare như là hệ điều hành trên máy PC. Nhiệm vụ chính của IP là đánh địa chỉ các gói dữ liệu của thông tin giữa các máy tính và quản lý các quá trình xử lý các gói dữ liệu này. Giao thức IP có một định nghĩa hình thức về cách bố trí các gói dữ liệu và khuôn dạng của phần header chứa các thông tin về các gói giữ liệu đó. IP đảm nhiệm việc định đường truyền để xác định gói dữ liệu phải đi đến đâu và có khả năng điều chỉnh đường truyền trong trường hợp gặp trục trặc. Một mục đích quan trọng nữa của IP là làm việc với việc phân phối không tin cậy gói dữ liệu. Sự không tin cậy trong trường hợp này có nghĩa là việc phân phối gói dữ liệu không được đảm bảo, có thể là do trễ trên đường truyền, mất đường truyền, bị sai hỏng trong quá trình phân chia hoặc lắp giáp lại các bảng thông báo. Nếu IP chức năng điều khiển truyền dữ liệu đáng tin cậy, thì không thể nào đảm bảo được gói dữ liệu đến nơi nhận một cách chính xác. IP không checksum toàn bộ gói dữ liệu mà chỉ checksum thông tin ở phần header. Giao thức IP cho phép một gói dữ liệu có kích thước tối đa là 65.535 byte, kích thước này là quá lớn để các mạng có thể xử lý được, do đó phải có quá trình phân mảnh các gói dữ liệu để truyền nếu cần thiết và lắp ráp lại thông tin tại trạm đích. Khi gói dữ liệu đầu tiên được phân mảnh và gửi đi đến trạm đích, một bộ đếm thời gian được khởi động ở lớp IP máy thu. Nếu bộ đếm thời gian này đã đạt đến giá trị định trước mà vẫn chưa nhận hết các gói dữ liệu cần thiết thì tất cả các gói dữ liệu đã nhận sẽ bị huỷ bỏ toàn bộ. Nhờ những thông tin trong phần header của IP mà máy nhận có thể nhận biết được thứ tự của các gói dữ liệu được xắp xếp ra sao. Một hậu quả của quá trình phân mảnh thông tin là các gói dữ liệu được phân mảnh đến chậm hơn một thông báo không bị phân mảnh, vì vậy phần lớn các ứng dụng thường tránh kỹ thuật phân mảnh nếu có thể. 1.1.1. Cấu trúc Header của IP Datagram IP được so sánh là phần cứng của mạng như là Ethernet, bởi về cơ bản nó cùng dựa trên sự đóng gói thông tin. Khi Ethernet nhận IP lắp giáp gói dữ liệu (bao gồm cả phần header), nó đặt phần header ở phía trước để tạo khung. Quá trình như vậy gọi là encapsulation (có nghĩa là thông tin được đưa vào phần đầu, đôi lúc đưa vào phần cuối của dữ liệu). Một trong những vấn đề khác nhau cơ bản giữa các phần header của IP và Ethernet là phần header của Ethernet bao gồm cả địa chỉ vật lý của máy đích, trong khi đó phần header của IP chỉ bao gồm địa chỉ IP. Sự chuyển đổi giữa 2 địa chỉ này được thực hiện bởi sự phân tích địa chỉ giao thức. IP sử dụng Datagram làm đơn vị di chuyển. Tất cả các giao thức và dịch vụ trong họ giao thức TCP/IP đều phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, tức là độ dài phần header là 32 bit. Trong một số hệ điều hành thường sử dụng độ dài của 1 word là 32 bit. Nhưng trong một số máy tính mini trong các hệ thống lớn sử dụng 1word bằng 64 bit. Khuôn dạng của IP header được chỉ trong hình 6 0 8 16 24 VER IHL type of service Total Length Identification Flags Fragment Offset Time to Live Protocol Header Checksum Source Address Destination Addess Options + Padding Data (max: 65.535 bytes) hình 6: Khuôn dạng của IP diagram ý nghĩa các tham số: VER (Version Number): 4 bit, chỉ version hiện hành của IP đang được sử dụng. Version 4 được sử dụng rộng rãi nhất, mặc dù có một vài hệ thống hiện đang thử nghiệm version 6. Đối với mạng Internet và hầu hết các mạng LAN vẫn chưa sử dụng IP version 6. IHL (Header Length): 4 bit, chỉ độ dài phần đầu header của gói dữ liệu datagram, tính bằng đợn vị từ bit word (work = 32bit). Độ dài tối thiểu của phần header là 5 từ (20 byte), độ dài tối đa của phần header là 6 từ (24 byte). Type of Service: 8 bit, chỉ đặc tả các tham số về dịch vụ, có dạng cụ thể như sau (hình 7) 0 1 2 3 4 5 6 7 Precedence D T R Reserved hình 7 Trong đó: Precedence: 3 bit, chỉ thị về quyền ưu tiên gửi Datagram: 111 - Network Control (cao nhất) 011 - Flash 110 - Internetwork Control 010 - Immediate 101 - CRICTIC/ECP 001 - Priority 100 - Flas Override 000 - Routine (thấp nhất) D (Delay): 1 bit, chỉ độ trễ yêu cầu: Nếu D = 0 độ trễ bình thường. D = 1 độ trễ thấp. T (Throughtput): 1 bit, chỉ thông lượng yêu cầu: Nếu T = 0 thông lượng bình thường. T = 0 thông lượng cao. R (Reliability): 1 bit, chỉ độ tin cậy yêu cầu: Nếu R = 0 độ tin cậy bình thường. R = 1 độ tin cậy cao. Total Length (Datagram Length): 16 bit chỉ độ dài toàn bộ Datagram (tính theo đơn vị byte). Identification: 16 bit cùng với các tham số khác (như Source Address và Destination Address) tham số này dùng để định danh duy nhất cho một Datagram trong khoảng thời gian nó vẫn còn trên liên mạng (nếu một Datagram bị phân đoạn, thì mỗi đoạn đó có cùng một số nhận dạng). Flags: 3 bit, liên quan đến sự phân đoạn (fragment) các Datagram, có dạng cụ thể (hình 8) 0 1 2 0 DF MF hình 8 Trong đó Bit 0: (Reserved) chưa sử dụng, luôn lấy giá trị 0. Bit 1: nếu DF = 0 có thể phân mảnh. DF = 1 khôngthể phân mảnh. Bit 2: nếu MF = 0 đoạn cuối. MF = 1 còn nữa. Fragment Offset: 13 bit, chỉ vị trí của đoạn (fragment) ở trong Datagram, tính theo đơn vị 64 bit, có nghĩa là mỗi đoạn (trừ đoạn cuối) phải chứa một vùng dữ liệu có độ dài là bội số của 64 bit. Time To Live: 8 bit, qui định thời gian tồn tại (tính bằng giây) của Datagram trong liên mạng để tránh tình trạng một Datagram bị quẩn trên mạng. Thời gian này được cho bởi trạm gửi và được giảm đi (thường qui ước là 1 đơn vị) khi Datagram đi qua mỗi Router của liên mạng. Protocol (Transport Protocol): 8 bit, chỉ ra giao thức tầng trên kế tiếp nó là gì TCP; UDP hoặc ARP… mà được cài đặt trên IP. Header Checksum: 16 bit, mã kiểm soát lỗi 16 bit theo phương pháp CRC (Cyclic Redundancy Code), chỉ cho vùng header. Source Address: 32 bit, địa chỉ của trạm nguồn. Destination Address: 32 bit, địa chỉ của trạm đích. Options: độ dài thay đổi, khai báo các options do người gửi yêu cầu. Bảng 1 các khai báo do người gửi yêu cầu Lớp tùy chọn Số tùy chọn Mô tả 0 0 Đánh dấu kết thúc của danh sách tuỳ chọn 0 1 Không tuỳ chọn (được sử dụng cho Padding) 0 2 An toàn tuỳ chọn (chỉ sử dụng trong quân sự) 0 3 Nguồn định tuyến không rõ ràng 0 7 Khởi động nghi định tuyến (tăng phạm vi) 0 9 Nguồn định tuyến chính xác 2 4 Thời gian đánh dấu hoạt động (tăng phạm vi) Padding: độ dài thay đổi, là vùng đệm, được dùng để đảm bảo cho phần header luôn kết thúc ở một mốc 32 bit. Data: độ dài thay đổi, là vùng dữ liệu, có độ dài là bội số của 8 bit, và tối đa là 65535 byte. 1.1.2. Sơ đồ địa chỉ IP 32 bit Sơ đồ địa chỉ hoá để định danh các trạm (host) trong liên mạng được gọi là địa chỉ IP 32 bit (32 bit IP address). Mỗi địa chỉ IP có độ dài 32 bit được tách thành 4 vùng (mỗi vùng một byte), có thể được biểu diễn dưới dạng thập phân, bát phân, thập lục phân hoặc nhi phân. Cách viết phổ biến nhất là dùng ký pháp thập phân có dấu chấm (Dotted decimal notation) để tách các vùng. Mục đích của địa chỉ IP là để định danh duy nhất cho một host bất kỳ trên liên mạng. Do tổ chức và độ lớn của các mạng con (subnet) của liên mạng có thể khác nhau, người ta chia các địa chỉ IP thành 5 lớp, ký hiệu là A, B, C, D, E, với cấu trúc được chỉ ra trong hình 9 0 7 8 15 16 23 24 31 Lớp A 0 Netid Hostid Lớp B 1 0 netid Hostid Lớp C 1 1 0 netid hostid Lớp D 1 1 1 0 multicast address Lớp E 1 1 1 1 0 reserved for future use hình 9 : Cấu trúc của các lớp địa chỉ IP Trong đó: Netid: Network Identifitier. Hostid: Host Identifier. Lớp A cho phép định danh tới 126 mạng, với tối đa 16 triệu host trên mỗi mạng, lớp này được dùng cho các mạng có số trạm cực lớn. Lớp B cho phép định danh tới 16384 mạng, với tối đa 65534 host trên mỗi mạng. Lớp C cho phép định danh tới 2 triệu mạng, với tối đa 254 host trên mỗi mạng. Lớp này được dùng cho các mạng có ít trạm. Lớp D dùng để gửi IP Datagram tới một nhóm các host trên một mạng. Lớp E dự phòng để dùng cho tương lai. Nếu một lớp địa chỉ nào đó có hostid = 0, thì nó được dùng để hướng tới mạng định danh bởi vùng netid. Ngược lại, nếu một địa chỉ có vùng hostid gồm toàn số 1, thì nó được dùng để hướng tới tất cả các host nối vào mạng netid, và nếu vùng netid cũng gồm toàn số 1 thì nó hướng tới tất cả các host trong liên mạng. Ví dụ về cách đánh địa chỉ IP với 3 lớp A, B, C: Lớp A 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Lớp B 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 Lớp C 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 Khi đó: lớp A có địa chỉ IP là 2 . 10 . 0 . 0 với netid = 2, hostid = 10 . 0 .0 lớp B có địa chỉ IP là 128 . 3 . 1 . 7 với netid = 128 . 3, hostid = 1 . 7 lớp C có địa chỉ IP là 192 . 132 . 64 . 10 với netid = 192 . 132 . 64, hostid = 10 1.1.3. Địa chỉ mạng con (IP Subnetting) Các lớp địa chỉ của IP không phải hoàn toàn phù hợp với yêu cầu thực tế, địa chỉ lớp B chẳng hạn, mỗi một địa chỉ mạng có thể cấp cho 65534 máy chủ, Thực tế có mạng nhỏ chỉ có vài chục máy chủ thì sẽ lãng phí rất nhiều địa chỉ. Để khắc phục vấn đề này và tận dụng tối đa địa chỉ, bắt đầu từ năm 1985 ngời ta nghĩ đến địa chỉ mạng con. Người ta đưa vào địa chỉ IP thêm một vùng gọi là Subnetid được lấy từ hostid để định danh cho các mạng con (Subnet). Việc đưa thêm vùng Subnetid được minh hoạ bởi hình 10 0 8 16 24 Lớp A Netid Subnetid Hostid Lớp B Netid Subnetid Hostid Lớp C Netid Subnetid Hostid hình 10: Bổ sung vùng subnetid Chú ý: Các địa chỉ IP được dùng để định danh các host và mạng ở tầng mạng của mô hình OSI, và chúng không phải là địa chỉ vật lý (hay địa chỉ MAC) của các trạm đó trên một mạng cục bộ (Ethernet, Token Ring, …). Đối với mạng cục bộ hai trạm chỉ có thể liên lạc được với nhau khi chúng biết được địa chỉ vật lý của nhau. Do vậy phải thực hiện ánh xạ giữa các địa chỉ IP 32 bit và địa chỉ vật lý 48 bit của một trạm. Để thực hiện được điều này, phải dùng giao thức ARP (Address Resolution Protocol) để chuyển đổi từ địa chỉ IP sang địa chỉ vật lý (nếu cần thiết) và dùng giao thức RARP (Reverse Address Resolution Protocol) để chuyển đổi từ địa chỉ vật lý sang địa chỉ IP. Cả hai giao thức ARP và RARP đều không phải là bộ phận của IP. Nó được dùng đến khi IP cần. 1.2. Giao thức TCP (Transmission Control Protocol ) TCP là một giao thức kiểu “có liên kết” (connection - oriented), nghĩa là cần phải thiết lập liên kết (logic) giữa một cặp thực thể TCP trước khi chúng trao đổi dữ liệu với nhau. Đơn vị dữ liệu sử dụng trong TCP được gọi là segment (đoạn dữ liệu) có khuôn dạng như hình 11 Source Port Destination Port Sequence Number Acknowlegment Number Data offset Reserved URG A CK P SH R ST S YN FI N Window Checksum Urgent Poiter Options Padding TCP data Hình 11: Khuôn dạng của TCP Segment Trong đó: Source port: 16 bit, là số hiệu cổng của trạm nguồn, dùng để định danh cho người sử dụng TCP cục bộ (thường ứng dụng chương trình ở lớp phía trên). Destination port: 16 bit, là số hiệu cổng của trạm đích, dùng để định danh cho người sử dụng TCP của máy từ xa. Sequence number: 32 bit, là số hiệu chỉ dẫn cho vị trí của khối trong toàn bộ thông báo. Số hiệu này cũng được sử dụng giữa hai TCP bổ xung để cung cấp chữ đầu tiên của thông báo để gửi đi theo thứ tự. Acknowledgment number: 32 bit, là số hiệu chỉ dẫn của segment tiếp theo mà trạm nguồn đang chờ để nhận. Data offset: 4 bit, là số lượng của 32 bit từ trong TCP header. Tham số này được sử dụng để chỉ ra vị trí bắt đầu của vùng dữ liệu. Reserved: 6 bit, dành để dùng trong tương lai. Các bit này phải được thiết lập giá trị 0. Urg flag: nếu bit này có giá trị 1 thì vùng con trỏ khẩn (Urgent pointer) có hiệu lực. ACK flag: nếu bit này có giá trị 1 thì vùng báo nhận có hiệu lực. PSH flag: nếu bit này có giá trị 1 thì có chức năng push. RST flag: nếu bit này có giá trị 1 thì khởi động lại liên kết. SYN flag: nếu bit này có giá trị 1 thì đồng bộ hoá các số hiệu tuần tự. Cờ này được sử dụng khi liên kết được thiết lập. FIN flag: nếu bit này có giá trị 1 thì bên gửi không còn dữ liệu để gửi nữa. Window: 16 bit, cấp phát credit để kiểm soát luồng dữ liệu. Đây là số lượng các khối dữ liệu đã thu được ở bên máy nhận. Checksum: 16 bit, mã kiểm soát lỗi theo phương pháp CRC cho toàn bộ segment (bao gồm cả phần header và phần dữ liệu). Urgent pointer: 16 bit, được sử dụng nếu cờ khẩn được thiết lập. Con trỏ này trỏ tới số hiệu tuần tự của byte đi theo sau dữ liệu khẩn, cho phép bên nhận biết được độ dài của dữ liệu khẩn. Option: độ dài thay đổi, tưong tự như phần tuỳ chọn của IP header. Nó khai báo các Option của TCP, trong đó có độ dài tối đa của vùng TCP data trong một segment. Có ba tuỳ chọn hiện tại được định nghĩa cho TCP: 0: kết thúc danh sách tuỳ chọn. 1: không hoạt động. 2: kích thước segment tối đa. Padding: độ dài thay đổi, phần chèn thêm vào header để bảo đảm phần header luôn kết thúc ở một mốc 32 bit. Phần thêm này được thiết lập giá trị 0. TCP data: có độ dài thay đổi, chứa dữ liệu của tầng trên, có độ dài tối đa ngầm định là 536 byte. Giá trị này có thể điều chỉnh bằng cách khai báo trong vùng option. Một tiến trình ứng dụng trong một host truy nhập vào các dịch vụ của TCP cung cấp thông qua một số hiệu cổng (port number). Các số hiệu cổng có thể thay đổi, nhưng việc thay đổi đó rất khó khăn. Hầu hết các hệ thống duy trì một file chứa các số hiệu cổng và dịch vụ tương ứng của chúng. Điển hình, các số hiệu cổng ở trên 255 được sử dụng cho riêng máy cục bộ, các số hiệu cổng dưới 255 được sử dụng thường xuyên cho các tiến trình. Một cổng kết hợp với một địa chỉ IP tạo thành một socket duy nhất trong liên mạng. Dịch vụ TCP được cung cấp nhờ một liên kết logic giữa một cặp socket. Mỗi socket có thể tham gia nhiều liên kết với các socket ở xa khác nhau. Trước khi truyền dữ liệu giữa hai trạm cần phải thiết lập một liên kết TCP giữa chúng và khi không còn nhu cầu truyền dữ liệu thì liên kết đó sẽ được giải phóng. Cũng giống như ở các giao thức khác, các thực thể trên tầng trên sử dụng TCP thông qua các hàm dịch vụ nguyên thuỷ (service primitives). Bảng 2.5 danh sách các hàm nguyên thủy của TCP. Trong đó tách riêng các hàm yêu cầu và hàm trả lời. Bốn liên kết đầu tiên trong bảng 2.5 dùng để thiết lập liên kết mới. Mỗi liên kết có thể được mở theo một trong hai cách: chủ động (active) hoặc bị động (passive). Với phương thức passive, một người sử dụng yêu cầu TCP “nghe” một yêu cầu liên kết gửi đến từ một cổng (port) đã chỉ ra. Trong Passive Open primitive có khai báo mức ưu tiên mong muốn tối thiểu và phạm vi các mức an toàn có thể chấp nhận được. Passive Open có thể là không đặc tả (unspecified) hoặc đặc tả đầy đủ (full specified). Trong trường hợp đầu, người sử dụng đặc tả một socket cụ thể từ đó mình muốn nhận một liên kết. Liên kết sẽ được thiết lập nếu có một Active Open tương hợp được thực hiện từ socket ở xa đó. Trong trường hợp sau, người sử dụng khai báo sự sẵn sàng thiết lập một liên kết với người yêu cầu bất kỳ. Với phương thức active, người sử dụng yêu cầu TCP thử mở một liên kết với một socket ở xa đã chỉ ra, với mức ưu tiên và an toàn cho trước. Liên kết sẽ được thiết lập nếu có một Passive Open tương hợp được thực hiện từ socket ở xa đó hoặc nếu chính socket đó đã gửi đi một Active Open tương hợp. Yêu cầu về sự tương hợp được chỉ rõ trong bảng 2. Hai Open primitives là tương hợp và nếu các mức ưu tiên là khác nhau thì mức ưu tiên cao hơn sẽ được dùng cho liên kết. Bảng 2: các yêu cầu tương hợp của Open primitives Primitives Yêu cầu tương hợp Active Open và Active Open Địa chỉ đích trong mỗi primitive tham chiếu đến các socket khác nhau. Các tham số về an toàn (security) là giống nhau Active Open và Fully Sepcified Passive Open Địa chỉ đích trong mỗi primitive tham chiếu đến các socket khác nhau. Tham số security trong Active Open là nằm trong phạm vi của tham số security-range của Passive Open Active Open vàUnspecified Passive Open Tham số security trong Active Open là ở trong phạm vi của tham số security-range của Passive Open Người sử dụng gửi đi một yêu cầu mở liên kết sẽ được nhận hai primitive trả lời từ TCP. Đầu tiên là Open ID primitive được TCP trả lời ngay lập tức để gán một tên liên kết cục bộ (local connection name) cho liên kết được yêu cầu. Tên ngắn này về sau sẽ được dùng để tham chiếu tới liên kết đó. Trong trường hợp Active Open, nếu TPC không thể thiết lập được liên kết yêu cầu thì nó phải thông báo sự thất bại bằng cách dùng một Open Failure primitive. Ngược lại, Open Success primitive được dùng để thông báo liên kết đã được thiết lập thành công cho cả hai trường hợp Active Open hoặc Passive Open. Sau khi một liên kết đã được mở, việc truyền dữ liệu trên liên kết đó có thể được thực hiện. Người sử dụng gửi số liệu bằng Sen primitive. Dữ liệu được gửi xuống TCP theo các khối (block). Khi nhận được một khối dữ liệu, TCP sẽ lưu trữ nó trong bộ đệm gửi (send buffer). Nếu cờ PUSH được dựng thì toàn bộ dữ liệu trong bộ đệm gửi, kể cả khối dữ liệu mới đến, sẽ được gửi đi ngay bằng một hoặc nhiều segment liên tiếp. Ngược lại nếu cờ PUSH không được dựng thì dữ liệu được giữ lại trong bộ đệm gửi và sẽ được gửi đi khi có cơ hội thích hợp (chẳng hạn chờ thêm dữ liệu nữa để có thể gửi đi các segment lớn hơn, hiệu quả hơn). ở trạm đích, dữ liệu đến sẽ được TCP lưu trong bộ đệm nhận (deliver buffer) gắn với mỗi liên kết. Nếu dữ liệu đến được đánh dấu với một cờ PUSH thì toàn bộ dữ liệu trong bộ đệm (kể cả các dữ liệu được lưu từ trước) sẽ được chuyển lên cho người sử dụng đích bằng một Deliver primitive. Còn nếu dữ liệu đến không được đánh dấu với cờ PUSH thì TCP chờ đến khi thích hợp mới chuyển dữ liệu đi, với mục tiêu tăng hiêu quả của hệ thống. Nói chung việc nhận và giao dữ liệu cho người sử dụng đích của TCP phụ thuộc vào cài đặt cụ thể. Trường hợp cần chuyển gấp dữ liệu cho người sử dụng thì có thể dùng cờ URGENT và đánh dấu dữ liệu bằng bit URG để báo cho người sử dụng đích là cần phải xử lý khẩn cấp dữ liệu đó. Ngoài ra, Allocate primitive được người sử dụng TCP dùng để yêu cầu tăng thêm độ dài mà người nhận có thể nhận. Việc giải phóng (đóng) một liên kết được thực hiện theo một trong hai cách: dùng Close primitive hoặc dùng Abort primitive. Close primitive yêu cầu đóng liên kết một cách bình thường, có nghĩa là việc truyền dữ liệu trên liên kết đó đã hoàn tất. Khi nhận được một Close primitive, TCP sẽ có các hành động sau: TCP sở tại (ở bên phát đi Close) sẽ truyền đi tất cả các dữ liệu còn trong bộ đệm gửi và báo cho TCP ở xa rằng nó đang đóng liên kết: TCP ở xa sẽ chuyển giao tất cả các dữ liệu nhận được cho người sử dụng đích và thông báo về yêu cầu đóng liên kết bằng cách dùng một Close primitive. Người sử dụng ở xa có thể gửi nốt dữ liệu, sau đó gửi đi một Close primitive. TCP ở xa truyền nốt tất cả các dữ liệu còn lưu và báo cho TCP kia biết rằng nó đã sẵn sàng để kết thúc liên kết. TCP sở tại giao nốt dữ liệu cho người sử dụng của mình và sau đó gửi lên một Terminate primitive. Nó cũng báo cho TCP ở xa biết rằng nó đã kết thúc liên kết. TCP ở xa gửi một Terminate primitive lên cho người sử dụng của nó. Lưu ý rằng khi một người sử dụng TCP đã gửi đi một Close primitive thì nó vẫn phải tiếp tục nhận dữ liệu đến trên liên kết đó cho đến khi TCP đã báo cho phía bên kia biết về việc đóng liên kết và đã chuyển giao hết tất cả dữ liệu cho người sử dụng của mình. Người sử dụng có thể đóng một liên kết một cách bất thường bằng cách dùng Abort primitive. Người sử dụng sẽ không chấp nhận dữ liệu qua liên kết đó nữa, do vậy dữ liệu có thể bị mất khi đang được truyền đi. TCP sở tại báo cho TCP ở xa biết rằng liên kết đã bị huỷ bỏ và TCP sở xa thông báo cho người sử dụng của mình bằng một Terminate primitive. Bản thân TCP cũng có thể đóng bất thường một liên kết (do không thể duy trì được liên kết nữa) bằng cách gửi một Terminate primitive. Status primitive cho phép người sử dụng yêu cầu cho biết trạng thái của một liên kết cụ thể. TCP cung cấp thông tin cho người sử dụng nhờ một Status Response primitive.