Tài liệu KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH GÓI docx

IP Internet Protocol Giao thức mạng Internet MPLS Multi Protocol Label Switch Chuyển mạch mạch nhãn đa giao thức.PAM Pulse Amplitude Modulation Điều biên xung PCM Pulse Code Modulation Đ

Kỹ thuật chuyển mạch

MỤC LỤC MỤC LỤC I DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT IV DANH MỤC HÌNH ẢNH V

CHƯƠNG 1 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH 1

1.1GIỚI THIỆU VỀ CHUYỂN MẠCH 1 1.2M ỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1 1.2.1Định nghĩa chuyển mạch 1

1.2.2Hệ thống chuyển mạch 2

1.2.3Phân loại chuyển mạch 2

1.2.3.1Chuyển mạch gói 2

1.2.3.2Chuyển mạch kênh 2

1.2.3.3Chuyển mạch bản tin 3

1.2.3.4Chuyển mạch tế bào 3

1.2.4Kỹ thuật lưu lượng 3

1.2.5Báo hiệu 4

1.2.6Mạng tích hợp dịch vụ số băng rộng B-ISDN 4

1.3T ỔNG ĐÀI ĐIỆN TỬ SPC 4 2.1 Khái niệm tổng đài SPC 4

2.2Sơ đồ khối và chức năng các khối 5

1.3.2.1 Sơ đồ khối của tổng đài SPC 5

1.3.2.2 Chức năng của các khối 5

1.4C HUYỂN MẠCH KÊNH (C IRCUIT S WITCHING ) 9 2.1Khái niệm chuyển mạch kênh 9

2.2Đặc điểm 10

2.3Nguyên tắc trường chuyển kênh 10

1.4.3.1 Nguyên tắc chung 10

1.4.3.2 Nguyên tắc trường chuyển mạch không gian 10

1.4.3.3 Nguyên tắc trường chuyển mạch thời gian 11

1.4.3.4 Nguyên tắc trường chuyển mạch ghép hợp 13

1.4.4 Ứng dụng 16

CHƯƠNG II 16

KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH GÓI 16

Kỹ thuật chuyển mạch

2.3.1 Mô hình OSI 19

2.2.2 Nguyên tắc cơ bản của chuyển mạch gói 21

2.2.2.1 Khái quát chung 21

2.2.2.2 Chuyển mạch gói (datagram) 21

2.2.2.3 Chuyển mạch kênh ảo 22

2.4 S Ự CỐ VÀ CÁCH KHẮC PHỤC 23 2.4.1 Quá trình phát tin cơ bản 23

2.4.2 Các lỗi 24

2.4.2.1 Gói tin bị mất 24

2.4.2.2 Nhân đôi gói tin 24

2.5 ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CHUYỂN MẠCH GÓI 25 2.5.1 Ưu điểm 25

2.5Nhược điểm của chuyển mạch gói 25

2.6 SO SÁNH CHUYỂN MẠCH KÊNH VÀ CHUYỂN MẠCH GÓI 26 CHƯƠNG III 28

KỸ THUẬT ĐỊNH TUYẾN TRONG CHUYÊN MẠCH GÓI 28

3.1 K HÁI NIỆM VỀ ĐỊNH TUYẾN 28 3.2 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỊNH TUYẾN: 29 3.3 PHÂN LOẠI ĐỊNH TUYẾN 29 3.3.1 Định tuyến lan tràn gói 30

3.3.1.1 Nguyên tắc 30

3.3.1.2 Ưu nhược điểm 30

3.3.2 Định tuyến ngẫu nhiên 30

3.3.2.1 Nguyên tắc 30

3.3.2.2 Ưu nhược điểm 31

3.3.3 Định tuyến không thích nghi 31

3.3.3.1 Nguyên tắc 31

3.3.3.2 Ưu nhược điểm 31

3.3.4 Định tuyến thích nghi 32

3.3.4.1 Nguyên tắc 32

3.3.4.2 Ưu nhược điểm 32

3.4 MỘT SỐ GIẢI THUẬT TÌM ĐƯỜNG NGẮN NHẤT THÔNG DỤNG 32 3.4.1 Giải thuật Dijkstra 32

3.4.2 Giải thuật Bellman-Ford 33

CHƯƠNG IV 34

CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ 34

Kỹ thuật chuyển mạch

4.5 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CHUYỂN MẠCH GÓI SO VỚI CHUYỂN MẠCH KÊNH 38

KẾT LUẬN 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền tài không đồng bộ

IP Internet Protocol Giao thức mạng Internet

MPLS Multi Protocol Label Switch Chuyển mạch mạch nhãn đa giao thức.PAM Pulse Amplitude Modulation Điều biên xung

PCM Pulse Code Modulation Điều xung mã

OSI Open System Interconnection Kết nối hệt thống mở

ISO International Organization for Tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế

Standardization

TE Traffic Engineering Kỹ thuật lừu lượng

PSTN Public Switched Telephone Mạng chuyển mạch điện thoại công

B-ISDN Broadband Intergrated Service Mạng số tích hợp đa dịch vụ

Digital Netwwork

SPC Stored Program Contron Tổng đài điện tử số

TDM Time Division Multiplexxing Ghép kênh theo thời gian

CRC Cyclic Redundancy Check Trường kiểm soát lỗi

ITU-T International Telecommunication Chuẩn hóa viễn thông trong liên minh

Union-Telecommunication viễn thông quốc tế

VC Virtual Circuit Chuyển mạch kênh ảo

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

NP Network Performance Hiệu năng mạng

MTU Maximum Transmission Unit Đơn vị truyền lớn nhất

DANH MỤC HÌNH ẢNH

HÌNH 1.1 KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH (SWITCHING ENGINEERING) 2

HÌNH 1.2 CHUYỂN MẠCH GÓI 2

HÌNH 1.3 CHUYỂN MẠCH KÊNH 3

HÌNH 1.4 CHUYỂN MẠCH BẢN TIN 3

HÌNH 1.5 SƠ ĐỒ KHỐI CƠ BẢN CỦA TỔNG ĐÀI SPC 5

HÌNH1.6 CẤU TRÚC CỦA ĐKTT 6

HÌNH 1.7 CHUYỂN MẠCH KÊNH 9

HÌNH 1.8 NGUYÊN TẮC CHUNG TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH 10

HÌNH 1.9 CHUYỂN MẠCH KHÔNG GIAN 11

HÌNH 1.10 CẤU TẠO CHUYỂN MẠCH THỜI GIAN 12

HÌNH 1.11 NGUYÊN LÝ CHUYỂN MẠCH THỜI GIAN ĐIỀU KHIỂN ĐẦU RA 12

HÌNH 1.12 SƠ ĐỒ KHỐI TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH T-S-T ĐƠN GIẢN 14

HÌNH 1.13 MÔ TẢ TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH CÓ 4 PCM VÀO, 4 PCM RA .14

HÌNH 1.14.MÔ TẢ QUÁ TRÌNH CHUYỂN MẠCH QUA TST 16

17

HÌNH 2.1 NGUYÊN LÝ PHÂN ĐOẠN VÀ TẠO GÓI 17

HÌNH 2.2 MẠNG CHUYỂN MẠCH GÓI 18

HÌNH 2.3 MÔ HÌNH OSI 7 LỚP 19

HÌNH 2.4 CHUYỂN MẠCH DATAGRAM VÀ CHUYỂN MẠCH KÊNH ẢO 21

HÌNH 2.5 MẠCH KHÔNG TẠI CẦU NỐI DATAGRAM 22

HÌNH 2.6 CẦU MẠCH ẢO (VC) 22

HÌNH 2.7 SỰ HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA MẠNG CHUYÊN MẠCH GÓI: VẬN CHUYÊN 3 GÓI THUÊ BAO A ĐẾN THUÊ BAO B 23

HÌNH 2.8 MẠNG CHUYỂN MẠCH GÓI CÓ NODE CHUYỂN MẠCH BỊ HỎNG LÀM MẤT GÓI TIN 24

HÌNH 2.9 MẠNG CHUYỂN MẠCH GÓI CÓ ĐƯỜNG DÂY BỊ HỎNG: HIỆN TƯỢNG NHÂN ĐÔI GÓI 25

HÌNH 3.1: ĐỊNH TUYẾN TRONG CHUYỂN MẠCH GÓI 28 HÌNH 4.1: LIÊN HỆ GIỮA QOS VÀ NP 35 HÌNH 4.2: MÔ HÌNH THAM KHẢO CHO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ END-TO- END 36

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH

1.1 Giới thiệu về chuyển mạch

Kỹ thuật chuyển mạch là một lĩnh vực tìm hiểu, nghiên cứu các phương thứcchuyển mạch, định hướng thông tin từ nguồn tin đến đích nhận tin một cách chính xác,hiệu quả, nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ cao, tạo cơ sở tổ chức mạng viễn thônglinh hoạt, đa năng và tạo nhiều tiện ích cho người sử dụng

Trong quá trình lịch sử phát triển của lĩnh vực kỹ thuật truyền và chuyển mạch cácdạng thông tin điện nhiều công nghệ chuyển mạch đã được áp dụng như các thế hệchuyển mạch nhân công, các loại tổng đài chuyển mạch hệ cơ điện, các tổng đài chuẩnđiện tử, các tổng đài điện tử với các loại phần tử chuyển mạch khác nhau như ma trậnchuyển mạch tương tự, các chuyển mạch số và trong tương lai là chuyển mạch quang

… Các nguyên lý chuyển mạch khác nhau cũng lần lượt thay thế nhau và kết hợp vớinhau trong các trung tâm chuyển mạch của các mạng viễn thông như nguyên lý phânkênh không gian, nguyên lý chuyển mạch thời gian tương tự (chuyển mạch PAM),chuyển mạch số đối với các tín hiệu điều chế xung mã ghép kênh đồng bộ (chuyểnmạch PCM), chuyển mạch đối với các thông tin số dạng gói Kỹ thuật chuyển mạchthường kết hợp với các lĩnh vực kỹ thuật công nghệ khác trong một cấu trúc thiết bịhoặc hệ thống các thiết bị hoàn chỉnh như kỹ thuật điều khiển, kỹ thuật xử lý các quátrình ngẫu nhiên, kỹ thuật điện-điện tử và chế tạo linh kiện, kỹ thuật truyền dẫn, báohiệu và xử lý báo hiệu Nhìn chung, mỗi trung tâm chuyển mạch là một hệ thốnghoàn chỉnh, rất phức tạp và là sự kết hợp của nhiều lĩnh vực kỹ thuật mà trong đó kỹthuật chuyển mạch là nền tảng

1.2 Một số khái niệm cơ bản

1.2.1 Định nghĩa chuyển mạch

Chuyển mạch là một quá trình thực hiện đấu nối và chuyển thông tin cho người

sử dụng thong qua hạ tầng mạng viễn thông Nói cách khác, chuyển mạch trong mạngviễn thông bao gồm chức năng định tuyến cho thông tin và chức năng chuyển tiếpthông tin

Như vậy, theo khía cạnh thông thường khái niệm chuyển mạch gắn liền với lớpmạng và lớp liên kết dữ liệu trong mô hình OSI của Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO

Hình 1.1 Kỹ thuật chuyển mạch (Switching Engineering)

1.2.2 Hệ thống chuyển mạch

Quá trình chuyển mạch được thực hiện tại các nút mạng, trong chuyển mạchkênh các nút mạng thường gọi là hệ thống chuyển mạch (tổng đài), trong mạng chuyểnmạch gói thường gọi là thiết bị định tuyến (bộ định tuyến) Trong một số mạng đặtbiệt, phần tử thực hiện nhiệm vụ chuyển mạch có thể vừa đóng vai trò thiết bị đầu cuốivừa đóng vai trò chuyển mạch và chuyển tiếp thông tin

1.2.3 Phân loại chuyển mạch

Các hệ thống chuyển mạch cấu thành mạng chuyển mạch, ta có hai dạng chuyểnmạch cơ bản: Chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói Dưới góc độ truyền và xử lýthông tin, chuyển mạch có thể phân thành bốn kiểu: Chuyển mạch kênh, chuyển mạchbản tin, chuyển mạch gói và chuyển mạch tế bào

1.2.3.1 Chuyển mạch gói

Kỹ thuật chuyển mạch gói dựa trên nguyên tắc chuyển thông tin qua mạng dướidạng gói tin Gói tin là thực thể truyền thông hoàn chỉnh gồm hai phần: Tiêu đề mangcác thông tin điều khiển của mạng hoặc của người sử dụng và tải tin là dữ liệu củathông tin cần chuyển qua mạng

Hình 1.2 Chuyển mạch gói 1.2.3.2 Chuyển mạch kênh

Là loại chuyển mạch phục vụ sự trao dổi thông tin bằng cách cấp kênh dẫn trựctiếp cho hai đối tượng sử dụng.

Các loại chuyển mạch trên đã không đáp ứng được yêu cầu băng thông và thờigian thực của một số dịch vụ nên chuyển mạch tế bào ra đời

Thay vì chia bản tin thành các gói như chuyển mạch gói, thì chuyển mạch tế bàochia bản tin thành các tế bào (cell) có kích thước nhỏ và cố định

1.2.4 Kỹ thuật lưu lượng

Kỹ thuật lừu lượng TE (Traffic Engineering) được coi là một trong những vấn đềquan trọng nhất trong khung làm việc của hạ tầng mạng viễn thông

Mục đích của kỹ thuật lừu lượng là để cải thiện hiệu năng và độ tin cậy các hoạtđộng của mạng bằng các giải pháp tối ưu nguồn tài nguyên mạng và lưu lượng mạngcũng như của người sử dụng Hay nói cách khác, kỹ thuật lưu lượng được nhìn nhậnnhư một công cụ sử dụng để tối ưu tài nguyên sử dụng của mạng bằng phương pháp

kỹ thuật để định hướng các luồng lưu lượng phù hợp với các tham số ràng buộc tĩnh

hoặc động Các tham số này bao gồm tham số mạng và tham số yêu cầu của người sửdụng.

Mục tiêu của kỹ thuật lưu lượng là hướng tới cân bằng và tối ưu các điều kiệncủa tải và tài nguyên mạng thông qua các thuật toán và giải pháp kỹ thuật

1.2.5 Báo hiệu

Báo hiệu sử dụng các tín hiệu để điều khiển truyền thông, trogn mạng viễn thôngbáo hiệu là sự thay đổi thông tin liên quan tới điều khiển, thiết lập các kết nối và thựchiện quản lý mạng Các hệ thống báo hiệu có thể phân loại theo đặc tính và nguyêntắc hoạt động gồm: Báo hiệu trong băng và báo hiệu ngoài băng, báo hiệu đường vàbáo hiệu thanh ghi, báo hiệu kênh liên kết và báo hiệu kênh chung, báo hiệu bắtbuộc,vv…Các thông tin báo hiệu được truyền dưới dạng tín hiệu điện hoặc bản tin.Các hệ thống báo hiệu trong mạng chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN (PublicSwitched Telephone Netwwork) được đánh số từ No1-No7

1.2.6 Mạng tích hợp dịch vụ số băng rộng B-ISDN

Cung cấp các cuộc nối thông qua chuyển mạch, các cuộc nối cố định(Permanent) hoặc bán cố định (Semi – Permanent), các cuộc nối từ điểm tới điểm từđiểm tới đa điểm và cung cấp các dịch vụ yêu cầu, các dịch vụ dành trước hoặc cácdịch vụ yêu cầu cố định Cuộc nối trong B-ISDN phục vụ cho cả các dịch vụ chuyểnmạch kênh, chuyển mạch gói theo kiểu đa phương tiện (Multimedia), đơn phương tiện(Monomedia), theo hướng liên kết (Connection - Oriented) hoặc phí liên kết(Connectionless) và theo cấu hình đơn hướng hoặc đa hướng

1.3 Tổng đài điện tử SPC

2.1 Khái niệm tổng đài SPC

Tổng đài điện tử SPC (Stored Program Contron) là tổng đài điện tử mà các họatđộng của nó dựa trên nguyên lý điều khiển theo chương trình ghi sẵn

Các chức năng điều khiển việc thiết lập, duy và giải phóng kết nối cũng nhưnhững công việc liên quan đều khai thác quản lý và bảo dưỡng đều theo một chươngtrình được lập và lưu trữ sẵn tại bộ nhớ của hệ thống điều khiển của tổng đài Hệ thốngđiều khiển tổng đài được ví như một máy tính năng lực và thông minh Những chươngtrình điều khiển và các số liệu cần xử lý được lưu trữ tại các bộ nhớ thích hợp, bộ nhớthích hợp, bộ nhớ trong hay bộ nhớ ngoài Các chương trình này do nhà chế tạo lập

sẵn, đặc trưng cho mỗi loại tổng đài, nên nó ảnh hưởng lớn đến chỉ tiêu kinh tế và kỹthuật của tổng đài.

Do tổng đài hoạt động theo chương trình nên các chương trình điều khiển cầnphải đảm bảo các yêu cầu:

Chương trình phải đảm bảo tất cả các chức năng điều khiển cần thiết

Chương trình phải tuân thủ về thời gian thực

Chương trình phải có độ an toàn cao trong quá trình thực hiện các thao tácquản lý bảo dưỡng

Chương trình phải mở rộng được khi cần có sự thảy đổi cần thiết

Chương trình phải được thực tế hóa, dễ sử dụng

2.2 Sơ đồ khối và chức năng các khối

1.3.2.1 Sơ đồ khối của tổng đài SPC

Hình 1.5 Sơ đồ khối cơ bản của tổng đài SPC.

1.3.2.2 Chức năng của các khối

 Khối kết cuối

Khối mạch kết cuối làm chức năng kết cuối cho các đường dây thuê bao (analog vàdigital), các đường dây trung kế (Analog và digital) cũng như cho các thiết bị nghiệp

vụ Nó gồm các khối cơ bản dưới đây:

Khối kết cuối đường dây thuê bao (SLTU): khối này làm nhiệm vụ truy cập tớicác đường dây thuê bao, giao tiếp với các phần ghép kênh tín hiệu số của thiết bị kếtcuối Một đơn vị điều khiển đường dây thuê bao thường phụ trách một nhóm đường

dây thuê bao nhất định tùy thuộc loại tổng đài

Khối kết cuối đường dây trung kế (TTU): làm nhiệm vụ kết cuối các tuyến trung

kế, giao tiếp với các thiết bị truyền dẫn thích hợp phục vụ đấu nối thông tin liên đài Các khối cơ bản khác: ngoài 2 khối kết cuối cơ bản như trên, khối kết cuối cònbao gồm:

+ Khối ghép kênh (MUX) để ghép các tín hiệu thoại của từng kênh ở dạng sốthành luồng số

+ Khối kết cuối đường truyền số để tạo giao diện phù hợp giữa khối chuyểnmạch tập trung thuê bao với các luồng số sơ cấp

+ Khối chuyển mạch tập trung thuê bao để chuyển mạch nội bộ các thuê baotrong một đơn vị kết cuối khi khẩn cấp Khi bình thường nó làm chức năng tập trungluồng số về phía chuyển mạch nhóm

+ Khối thiết bị nghiệp vụ bao gồm: Thiết bị tạo các loại âm hiệu (Tone), thiết

bị thu DTMF từ thuê bao tới, thiết bị âm thông báo nghiệp vụ hoặc các film tiếng ghisẵn

 Khối chuyển mạch

Ở tổng đài điện tử, trường chuyển mạch có thể là chuyển mạch không gian,chuyểnmạch thời gian hay chuyển mạch ghép hợp Nó có chức năng thiết lập,duy trì,giảiphóng tuyến nối cho các cuộc gọi, truyền dẫn tiếng nói và các tín hiệu khác cho thuêbao,trung kế.v.v

 Điều khiển trung tâm

Mạch xử lý trung tâm và các bộ nhớ như hình 1.6

Hình1.6 Cấu trúc của ĐKTT

Bộ xử lý trung tâm: Là bộ xử có tốc độ cao,công suất lớn, làm nhiệm vụ điều

khiển các thiết bị chuyển mạch, thiết bị ngoại vi trên cơ sở các chương trình đã đượcghi sẵn trong các bộ nhớ chương trình, nhớ số liệu và nhớ phiên dịch của nó

Bộ nhớ chương trình: Ghi tất cả các chương trình hệ thống và các chương trình

ứng dụng để phục vụ cho các chương trình xử lý gọi

Bộ nhớ số liệu: Ghi tạm thời các số liệu cần thiết phục vụ cho quá trình xử lý

gọi như các chữ số địa chỉ, trạng thái bận - rỗi của các đường dây thuê bao , trung kếv.v

Bộ nhớ phiên dịch: Chứa các thông tin về đặc diểm ,quyền hạn, dịch vụ của

thuê bao,số liệu các đường trung kế, các bảng mã lập tuyến, các thông tin về tính cướcv.v Bộ nhớ số liệu là bộ nhớ tạm thời , bộ nhớ chương trình là bộ nhớ cố định vàphiên dịch là bộ nhớ bán cố định

 Thiết bị ngoại vi chuyển mạch

Thiết bị ngoại vi chuyển mạch làm nhiệm vụ đệm (hay giao tiếp) về mặt tốc độ xử

lý và công suất giữa mạch xử lý trung tâm có tốc độ điều khiển cao nhưng công suất ranhỏ với các thiết bị tải có tốc độ chậm và tiêu thụ công suất lớn Nó gồm các bộ phậnsau:

Thiết bị dò thử đường dây:

Nhiệm vụ của thiết bị này là phát hiện và thông báo cho bộ xử lý trung tâm cácbiến cố mang tính tín hiệu của các đường dây thuê bao, trung kế Các trạng thái tínhiệu ở các đường dây thuê bao và đường trục đưa tới thường là khác nhau Đối với cáctính hiệu chọn số thì cần phải dò thử ở tốc độ 10ms/lần, nhưng với các trường hợp nhưnhấc tổ hợp, đặt tổ hợp thì có thể kéo dài vài trăm ms Như vậy để dò thử trạng tháimạch dây thì bộ dò thử làm việc cứ sau khoảng 300ms/lần cho mỗi mạch và thườngmỗi lần dò thử tiến hành cho 8, 16 hay 32 mạch đồng thời

Thiết bị điều khiển đấu nối:

Làm nhiệm vụ điều khiển thiết lập hoặc giải phóng các cuộc gọi Nó nhận tínhhiệu điều khiển từ bộ xử lý trung tâm, mà các tín hiệu này là kết quả của một quá trình

xử lý Quá trình xử lý gồm: xử lý các chương trình, xử lý gọi trên cơ sở các số liệu về

hồ sơ thuê bao và các thông tin địa chỉ Ở các tổng đài điện tử số, thiết bị điều khiểnđấu nối làm nhiệm vụ điều khiển ghi và đọc các mẫu tín hiệu (hay các bít) qua bộchuyển mạch thời gian phù hợp với địa chỉ tuyến PCM và khe thời gian vào - ra Đồngthời nó cũng điều khiển các tiếp điểm chuyển mạch của thiết bị chuyển mạch khônggian số Các tiếp điểm này được duy trì đóng cho một cuộc gọi nào đó theo chu kỳtương ứng với khe thời gian dành cho nó Còn những khoảng thời gian khác được duytrì đóng các tiếp điểm này cho các cuộc gọi khác

Thiết bị phối hợp tín hiệu:

Tín hiệu này nhằm đệm về mặt tín hiệu giữa tải có tốc độ chậm, công suất nhỏvới mạch điều khiển trung tâm có công suất lớn, tốc độ cao Nó cung cấp các tín hiệuđường dây như: Đóng mở các rơle cấp chuông cho thuê bao, kiểm tra đo thử trung kếtương tự v.v dưới sự khống chế của điều khiển trung tâm.

 Hệ thống BUS

Hệ thống BUS trong tổng đài làm nhiệm vụ truyền dẫn địa chỉ, số liệu, các lệnhđiều khiển từ bộ điều khiển trung tâm tới các thiết bị khác Nó là một tập hợp các dâydẫn từ bộ điều khiển để truyền dẫn tín hiệu qua BUS thông qua bộ xử lý tung tâm Nó

có thể ở dạng trực tiếp hoặc ghép kênh (Mux)

 Hệ thống báo hiệu

Trong mạng điện thọai còn tồn tại nhiều loại tổng đài khác nhau mà mỗi loại tổngđài có hệ báo hiệu riêng, do vậy muốn hòa mạng thì tổng đài điện tử phải có thiết bịphối hợp báo hiệu để phù hợp với hệ thống báo hiệu hiện có

Báo hiệu dạng một chiều, địa chỉ thập phân: Ở dạng này, các thông tin trao đổidạng khống chế dòng một chiều, các xung số có tốc độ trong một chuỗi xung địa chỉlà:1-10 xung Tổng đài điện tử cần phải có thiết bị thu nhận dạng báo hiệu này

Báo hiệu dạng đa tần: Ở dạng này, trên các hướng báo hiệu đều sử dụng tổ hợptín hiệu mã đa tần để thông báo trạng thái và các con số Tổng đài điện tử cần có thiết

bị phối hợp với các dạng tín hiệu đa tần khác nhau của các hệ thống tín hiệu

• Trong các tổng đài điện tử sử dụng hai phương thức báo hiệu:

Các tín hiệu được truyền dẫn chung trên kênh tiếng nói hoặc kênh báo hiệu gắnliền với kênh tiếng nói được gọi là tín hiệu báo hiệu kênh riêng, tín hiệu này riêng biệtcho mỗi kênh truyền dẫn

Các tín hiệu báo hiệu truyền dẫn chung cho mọi cuộc gọi trên một kênh tín hiệu

để chỉ thị cho tổng đài các dạng xử lý cho tất cả các cuộc gọi ở tổng đài và vào - ra,gọi là báo hiệu kênh chung Ở các hệ thống báo hiệu kênh chung, thiết bị được chuyênmôn hóa, hệ thống có tốc độ xử lý và truyền dẫn tín hiệu cao, do vậy mà lượng thôngtin qua hệ thống lớn, ngoài việc truyền thông tin cho việc xử lý gọi hệ thống này còntruyền dẩn cả các thông tin điều hành mạng lưới

 Ngoại vi trao đổi Người - Máy

Mặc dù làm việc hoàn toàn tự động theo các chương trình ghi sẵn theo sự điềukhiển của thiết bị điều khiển trung tâm, hệ thống tổng đài điện tử vẫn cần có sự canthiệp của điều hành viên thông qua các thiết bị ngoại vi trao đổi Người - Máy Các

thiết bị này thường là màn hình ,bàn phím, máy in,chuột,máy quét.v.v Chúng đượcdùng vào nhiều mục đích như :

Thay đổi hoặc đưa vào các dịch vụ thuê bao, thay đổi các qui trình tạo tuyếnhoặc thay đổi các chương trình vận hành v.v

Thiết bị trao đổi Người - Máy còn phối hợp với thiết bị điều khiển trung tâmnhằm thực hiện các công việc đo thử thường xuyên cho các mạch thuê bao, trung kế.Các kết quả đo thử được đưa ra màn hình và in ra ở máy in

Thực hiện chức năng điều hành các thiết bị nhớ trên băng tư hoặc đĩa từ Các sốliệu về tải, tính cước được tổng đài đưa ra thông qua các thiết bị ngoại vi này và ghilại trên băng từ, đĩa từ Ngoài ra khi cần thay đổi phần mềm ứng dụng thì các chươngtrình phần mềm cần được thay đổi trước khi đưa vào bộ nhớ chính và chúng đã đượcghi trước vào đĩa từ hay băng từ

Thực hiện chức năng cảnh báo, nhận các thông tin cảnh báo và đưa vào cáclệnh xử lý sai sót, hỏng hóc thông thường mà hệ thống tự động không thể tự động xử

lý được

1.4 Chuyển mạch kênh (Circuit Switching)

2.1 Khái niệm chuyển mạch kênh

Chuyển mạch kênh được hiểu là kỹ thuật chuyển mạch đảm bảo việc thiết lập cácđường truyền dẫn dành riêng cho việc truyền tin của một quá trình thông tin giữa haihay nhiều thuê bao khác nhau

Chuyển mạch kênh được ứng dụng cho việc liên lạc một cách tức thời mà ở đóquá trình chuyển mạch được thực hiện một cách không tạo cảm giác về sự chậm trễ(tính thời gian thực)

Chuyển mạch kênh tín hiệu số là quá trình kết nối, trao đổi thông tin các khe thờigian giữa một số đoạn của tuyến truyền dẫn TDM số

Hình 1.7 Chuyển mạch kênh

Xử lý thông tin (cuộc gọi….) tiến hành qua ba giai đoạn:

- Thiết lập đường dẫn dựa vào nhu cầu trao đổi thông tin

- Duy trì kênh dẫn trong suốt thời gian trao đổi thông tin

- Giải phóng kênh dẫn khi đối tượng sử dụng hết nhu cầu trao đổi thôngtin

2.2 Đặc điểm

- Thực hiện trao đổi thông tin giữa các user trên trục thời gian thực

- Các user làm chủ kênh dẫn trong suốt quá trình trao đỏi

- Hiệu xuất thấp

- Yêu cầu độ chính xác thông tin cao

- Nội dung trao đổi mang thông tin địa chỉ

- Khi lưu lượng tăng đến ngưỡng nào đó thì các sự trao đổi thông tin mới có thể

bị khóa, mạng từ chối mọi yêu cầu kết nối mới đến khi có thể

2.3 Nguyên tắc trường chuyển kênh

1.4.3.1 Nguyên tắc chung

Trước khi đi vào thiết bị chuyển mạch số, tín hiệu của các thuê bao được chuyển từdạng tưong tự thành dạng tín hiệu số và được ghép vào các tuyến PCM Công việcnày được tiến hành ở thiết bị tập trung thuê bao (TTTB)

Hình 1.8 Nguyên tắc chung trường chuyển mạch kênh 1.4.3.2 Nguyên tắc trường chuyển mạch không gian

Hình 1.9 Chuyển mạch không gian

- Trường chuyển mạch không gian cho phép chuyển mạch từ TSj của PCM đầuvào tới TSj (các TS cùng chỉ số) của một PCM khác ở đầu ra

- Để làm được điều đó, ở các cột nhớ điều khiển người ta chia ra các ô nhớ Mỗi

ô nhớ gắn liền với một khe thời gian đầu vào Số thứ tự của nó được đánh số từ 00 đến

31 nếu các tuyến PCM đầu vào là loại 32 khe thời gian

- Mỗi tiếp điểm chuyển mạch hàng cột được địa chỉ hóa bởi một địa chỉ nhị phân.Địa chỉ này được ghi ở bộ nhớ điều khiển

- Khi một tiếp điểm nào đó thao tác thì nó chỉ duy trì mở cổng trong một koảngthời gian bằng một khe thời gian Các địa chỉ nhịi phân có kích thước từ mã địa chỉ xbit sao cho 2x=n với n là số tiếp điểm trong cột, chính là số các PCM vào

- Để chuyển mạch cho một khe thời gian nào đó của PCM đầu vào đến chính khethời gian đó nhưng của PCM khác ở đầu ra, thì ô nhớ có thứ tự cùng khe thời gian đó được bộ điều khiển trung tâm lấy ra và ghi địa chỉ của tiếp điểm chuyển mạch là giao điểm của hàng và cột chứa khe thời gian đó

1.4.3.3 Nguyên tắc trường chuyển mạch thời gian

 Cấu tạo

- Bộ nhớ tiếng nói dùng để ghi tất cả các bít tin của 1 khe thời gian nào đó củaPCM và đọc các tin đó vào 1 khe thời gian cần thiết cho PCM

- Bộ nhớ điều khiển là điều khiển quá trình ghi đọc các thông tin ô nhớ

- Để hoàn thành được các nhiệm vụ trên thì mỗi bộ nhớ phỉa có số khe thời giancủa mỗi tuyến PCM

PCM ra

Hình 1.10 Cấu tạo chuyển mạch thời gian

 Nguyên lý

Trường chuyển mạch thời gian tín hiệu số thực hiện quá trình chuyển đổi nộidung thông tin từ 1 khe thời gian này sang khe thời gian khác, với mục đích gây trễcho tín hiệu Quá trình gây trễ tín hiệu được thực hiện theo nguyên tắc trao đổi khethời gian nội TSI Trường chuyển mạch thời gian T có hai điều khiển: Điều khiển đầuvào thực hiện quá trình ghi thông tin có điều khiển và đọc ra tuần tự Điều khiển đầu rathực hiện ghi thông tin tuần tự và đọc ra điều khiển

Chuyển mạch thời gian điều khiển đầu ra: Chuyển đổi nội dung thông tin từ TS4 sang TS6.

Hình 1.11 Nguyên lý chuyển mạch thời gian điều khiển đầu ra

+ Khối bộ nhớ tiếng nói là thiết bị ghi nhớ truy xuất ngẫu nhiên RAM (số lượngngăn nhớ: n, dung lượng ngăn nhớ: 8 bít) Như vậy bộ nhớ điều khiển lưu toàn bộthông tin trong một khung tín hiệu PCM Để đảm bảo tốc độ luồng thông tin quatrường chuyển mạch, tốc độ ghi đọc của bộ nhớ tiếng nói phải gấp 2 lần tốc độ luồngtrên tuyến PCM đầu vào hoặc đầu ra

+ Theo nguyên tắc ghi vào tuần tự, tổ hợp mã nằm trong các khe thời gian được ghilần lượt và tuần tự vào bộ nhớ tiếng nói như: TS0 ghi nội dung thông tin vào ô nhớ 00,TS4 ghi nội dung thông tin vào ô nhớ 04…v.v đến TS31 ghi vào ô nhớ 31 Kết thúcquá trình ghi Đếm lần lượt đồng bộ với các PCM đầu vào PCM đầu ra Nội dung các

ô nhớ trong bộ nhớ tiếng nói sẽ được đọc vào khe thời gian của PCM đầu ra, được xácđịnh bởi bộ điều khiển thông tin thông qua bộ nhớ điều khiển Khi đọc đến ô nhớ 06

trong bộ điều khiển thì ô nhớ cũng quét số 06 Quét ô nhớ 06 phát hiện địa chỉ ô nhớ

04 thông qua Bus địa chỉ đọc thông tin và đưa địa chỉ số 04 ra ô nhớ 06 Rồi đọc địachỉ trong ô nhớ 06 đưa ra khe thời gian số 06 (TS6) Kết thúc quá trình đọc

+ Như vậy tại thời điểm xuất hiện khe thời gian TS6, toàn bộ nội dung thông tincủa TS4 được chuyển qua trường chuyển mạch Qúa trình chuyển mạch được lặp lạitheo chu kỳ 125 để hình thành nên kênh thông tin qua trường chuyển mạch

Chuyển mạch thời gian điều khiển đầu vào:Chuyển đổi nội dung thông tin từ TS4 sang TS6

+ Trường chuyển mạch hoạt động theo kiểu ghi vào có điều khiển và đọc ra tuần tựthì

TS4 ghi nội dung thông tin vào ô nhớ 06, tại ngăn nhớ số 04 của bộ nhớ điều khiển sẽlưu thông tin địa chỉ TS6

=>Trường chuyển mạch thời gian T mang tính không gian nếu xét trên khía cạnh

vị trí không tin dữ liệu trong các ngăn nhớ của Bộ nhớ điều khiển Chuyển mạch Tluôn gây trễ tín hiệu và độ trễ lớn không vượt quá một khung PCM

1.4.3.4 Nguyên tắc trường chuyển mạch ghép hợp

 Khái niệm về chuyển mạch ghép

Trong các tổng đài số, trường chuyển mạch gồm có hai loại được sử dụng làchuyển mạch không gian và chuyển mạch thời gian Khi sử dụng trường chuyển mạchkhông gian thì cần phải có một số lượng tiếp điểm khá lớn Nếu dùng thuần tuýchuyển mạch không gian thì dù cho các tiếp điểm không đắt nhưng rất kồng kềnh, việcđấu nối tạo tuyến rất khó, phức tạp và tốn rất nhiều chi phí, và trong quá trình khaithác sẽ gây tổn thất nội bộ Ngược lại, nếu dùng chuyển mạch thời gian thuần túy thìkhối lượng các ô nhớ quá lớn, phức tạp cho quá trình điều khiển

Chuyển mạch không gian trong trường hợp cấu trúc nhiều đốt sẽ gây tổn thất,còn chuyển mạch thời gian thì không gây tổn thất Vì vậy thông thường ở các TĐĐT

số để giảm tổn thất chung, và nhất là ở các tầng ra thì thường dùng chuyển mạch thờigian, kết hợp với chuyển mạch không gian tạo thành TCM ghép: TST Có những tổngđài dùng TSST, những tổng đài bình thường dùng ST, v.v

Ngày nay khi công nghệ chế tạo bộ nhớ và các mạch xử lý đã và đang đạt tớiđỉnh cao của sự tiến bộ, giá thành các linh kiện và kích thước của chúng đã giảm đáng

Sơ đồ khối đơn giản trường chuyển mạch kết hợp T-S-T được mô tả như hình1.12

Hình 1.12 Sơ đồ khối trường chuyển mạch T-S-T đơn giản

Cấu trúc chức năng của khối TST được mô tả ở hình 1.13

Hình 1.13 Mô tả trường chuyển mạch có 4 PCM vào, 4 PCM ra.

Khối chuyển mạch không gian sử dụng ma trận 4x4, phần chuyển mạch thờigian đầu vào có 4 chuyển mạch thời gian IT0-IT3, còn đầu ra sử dụng OT0-OT3.Trong trường chuyển mạch loại này thường sử dụng các khe thời gian của các tuyếnPCM trung gian Số lượng khe thời gian của các tuyến PCM trung gian bằng sồ lượng

khe thời gian của các tuyến PCM vào Như vậy từ các ITi nối tới “S“ và từ “S“ tới OTiđều bằng các tuyến PCM trung gian.

Giả sử thuê bao chủ gọi được phân phối khe thời gian TS4 của PCMiO, và thuêbao bị gọi được phân phối cho khe thời gian TS6 của PCMi3 Trong quá trình chuyểnmạch qua các bộ chuyển mạch thời gian để chuyển tiếp tới bộ chuyển mạch khônggian và ngược lại thường dùng các khe thời gian trung gian

Giả sử : TS10 làm khe thời gian trung gian cho hướng từ chủ gọi đến bị gọi TS11 làm khe thời gian trung gian cho hướng từ bị gọi đến chủ gọi

• Quá trình chuyển mạch được thực hiện như sau:

+ Từ khe thời gian TS4 thuộc PCMio qua IT0 nó được chỉ đến khe thời gianTS10 của PCM trung gian 0 Qua chuyển mạch không gian, PCM “0“ được nối tớiPCM “3”, nhưng tại đầu vào OT3 vẫn giữ nguyên tin tại TS10 Khi qua chuyển mạchthời gian OT3 tin ở TS10 được chuyển tới khe thời gian TS6 của tuyến PCMo3 đượcđưa tới phía thu của khối TTTB về thuê bao bị gọi

+ Để đấu nối tuyến truyền tiếng nói của thuê bao bị gọi tới thuê bao chủ gọi thìcần thiết phải chuyển khe thời gian TS6 của tuyến PCMi3 dành cho thuê bao bị gọi tớikhe thời gian TS4 của PCMo “0” dành cho thuê bao chủ gọi Quá trình đầu nối trướchết thực hiện qua IT3 tới khe thời gian trung gian TS11 của PCM trung gian thứ 3, quachuyển mạch không gian nó được chuyển tới đầu vào của PCM trung gian 0 (OT0)nhưng vẫn là TS11 Qua OT0 nó được chuyển tin vào TS4 của PCMo “0“, và mẫutiếng nói tại đây được thuê bao chủ gọi tiếp nhận

Hình 1.14 mô tả chi tiết một cuộc đấu nối liên lạc qua trường TST giữa thuêbao chủ gọi dùng TSS/PCMi0, khe thời gian trung gian TS10 với thuê bao bị gọi dùngTS7/ PCMi3, khe thời gian trung gian TS12 trong mạch

IT: làm việc theo nguyên lý chuyển mạch đầu ra

OT: làm việc theo nguyên lý chuyển mạch đầu vào

Hình 1.14.Mô tả quá trình chuyển mạch qua TST.

Nếu hướng A-B chọn khe thời gian trung gian là i, thì hướng B-A chọn khe thờigian trung gian là đối xứng (n/2) + i

1.4.4 Ứng dụng

Chuyển mạch kênh được ứng dụng trong thông tin thoại và truyền số liệu băng hẹp

CHƯƠNG II

KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH GÓI

2.1 Giới thiệu về kỹ thuật chuyển mạch gói

Kĩ thuật chuyển mạch gói ngày nay đã trở thành một kĩ thuật rất có tiềm năng

và quan trọng trong lĩnh vực Viễn thông bởi vì nó cho phép các nguồn tài nguyên viễnthông sử dụng một cách hiệu quả nhất Chuyển mạch gói có thể thích ứng với rất nhiềukiểu loại dịch vụ và yêu cầu của người sử dụng Trên thế giới ngày nay, mạng chuyểnmạch gói cũng đang được phát triển rất mạnh mẽ và sử dụng chủ yếu cho các dịch vụtruyền thông số liệu giữa các máy tính Tuy vậy chuyển mạch gói cũng đang thể hiệnhiệu quả và tính hấp dẫn của nó cho các dịch vụ viễn thông khác như điện thoại, Video

và các dịch vụ băng rộng khác

Hình 2.1 Nguyên lý phân đoạn và tạo gói

Nguyên lý của chuyển mạch gói là dựa trên khả năng của các máy tính tốc độ cao

và các cách thức để tác động vào bản tin cần truyền sao cho có thể phân đoạn các cuộcgọi, các bản tin hoặc các giao dịch (Transaction) thành các thành phần nhỏ gọi là

“Gói” tin Tuỳ thuộc vào việc thực hiện và hình thức của thông tin mà có thể có nhiềumức phân chia Ví dụ một cách thực hiện phổ biến được áp dụng của chuyển mạch góihiện nay là bản tin của Người sử dụng được chia thành các Segment (đoạn) và sau đócác Segment lại được chia tiếp thành các gói (Packet) có kích thước chuẩn hoá CácSegment sau khi được chia từ Bản tin của người sử dụng sẽ được xử lý chuẩn hoá tiếpbằng cách dán “Đầu” (Leader) và “Đuôi” (Trailer), như vậy chúng chứa ba trường sốliệu là: Đầu chứa địa chỉ đích cùng các thông tin điều khiển mà mạng yêu cầu ví dụnhư số thứ tự của Segment #, mã kênh Logic để tách các thông tin người sử dụng đãghép kênh, đánh dấu Segment đầu tiên và Segment cuối cùng của bản tin và nhiềuthông tin khác liên quan tới chức năng quản lý và điều khiển từ “Đầu cuối-tới-Đầucuối”

Đối với các gói tin truyền qua mạng chuyển mạch gói còn phải chứa các mẫu tạokhung để đánh dấu điểm đầu và điểm cuối của mỗi gói Tiêu đề (Header) của góitương tự như Đầu của Segment, ngoài ra nó còn có thêm các thông tin mà mạng yêucầu để điều khiển sự truyền tải cuả các gói qua mạng, ví dụ như thông tin cần bổ sungvào tiêu đề của gói là địa chỉ nguồn, địa chỉ đích, số thứ tự của gói và các khối số liệuđiều khiển để chống vòng lặp, quản lý QoS, suy hao, lặp gói v.v

Trường kiểm soát lỗi CRC cho phép hệ thống chuyển mạch gói phát hiện sai lỗixảy ra trong gói nếu có, nhờ đó đảm bảo yêu cầu rất cao về độ chính xác truyền tin

Transaction / Message có độ dài L

Đầu Trường tin CRC Trường tin có độ dài tới M

bit (M>=N)

Tiêu đề Tải tin (Tới Nbit) CRC

Segment#1 Segment#2 … Segment#n

Bản tin

Segment

Gói

Tổng số tin chứa trong các trường số liệu Đầu của Segment và Tiêu đề của Gói

là rất quan trọng Thông thường các trường số liệu này có khoảng từ 64 đến 256 bittrong tổng số N khoảng 1000 bit

Hình 2.2 Mạng chuyển mạch gói

Các gói tin sẽ được chuyển qua mạng chuyển mạch gói từ nút chuyển mạch nàytới nút chuyển mạch khác trên cơ sở “Lưu đệm và phát chuyển tiếp“, nghĩa là mỗi nútchuyển mạch sau khi thu một gói sẽ tạm thời lưu giữ một bản sao của gói vào bộ nhớđệm cho tới khi cơ hội phát chuyển tiếp gói tới nút tiếp theo hay thiết bị đầu cuối củangười sử dụng được đảm bảo chắc chắn Bởi vì mọi quá trình thông tin được cắt nhỏthành các gói giống nhau nên các bản tin dù dài hay ngắn đều có thể chuyển qua mạngvới sự ảnh hưởng lẫn nhau ít nhất và nhờ sự chuyển tải các gói qua mạng được thựchiện trong thời gian thực nên chuyển mạch có thể đáp ứng được yêu cầu hoạt độngmột cách nhanh chóng kể cả khi có sự thay đổi mẫu lưu lượng hoặc khi có sự cố ở mộtthành phần khác của mạng

Hình 2.2 Minh hoạ nguyên tắc hoạt động của mạng chuyển mạch gói Các bảntin của người sử dụng từ thiết bị đầu cuối phát A sẽ không được gửi đi một cách tức thì

và trọn vẹn qua mạng tới thiết bị đầu cuối thu B như trong mạng chuyển mạch bản tin,

mà sẽ được cắt và tạo thành các gói chuẩn ở nút chuyển mạch gói nguồn PSWS Mỗigói sẽ được phát vào mạng một cách riêng rẽ độc lập và chúng sẽ dịch chuyển về nútchuyển mạch gói đích PSWĐ theo một đường dẫn khả dụng tốt nhất tại bất kỳ thờiđiểm nào, đồng thời mỗi gói sẽ được kiểm tra giám sát lỗi trên dọc đường đi

2.2 Định nghĩa chuyển mạch gói

Là một loại kỹ thuật gửi dữ liệu từ máy tính nguồn đến máy tính đích qua mạngdùng một loại giao thức thỏa mãn 3 điều kiện sau: