Transmission and switching

4.2 Traffic Intensity Defines The Size Of Switches And The Capacity Of Transmission Links4.2.1 Traffic Studies  Một trong những bước quan trọng nhất của việc thiết kế hệ thống viễn thôn

TRANSMISSION AND SWITCHING:

Danh sách sinh viên thực hiện

4.1 Transmission And Switching Defined

 Theo IEEE định nghĩa :

 Truyền dẫn là sự lan truyền của tín hiệu ,tin nhắn hoặc hình

thức khác của trí thông minh bằng bất kỳ phương tiện như cáp quang ,dây dẫn …

 Chuyển mạch :là lựa chọn con đường đến đích sao cho tín hiệu truyền đến đích bằng cách đóng ngắt của switches trong

khoảng không gian hoăc khoảng thời gian hoặc kết hợp cả

hai.

 Tổ chức liên minh viễn thông quốc tế ITU- T định nghĩa chuyển mạch như sau:

“Chuyển mạch là sự thiết lập của một kết nối cụ thể từ một lối vào đến một lối ra mong muốn trong một tập hợp các lối vào và ra cho đến khi nào đạt được yêu cầu truyền tải thông tin”

4.2 Traffic Intensity Defines The Size Of Switches And The Capacity Of Transmission Links

4.2.1 Traffic Studies

 Một trong những bước quan trọng nhất của việc thiết kế hệ thống

viễn thông là tính được số trung kế cần yêu cầu cho một tuyến đường hoặc kết nối giữa các tổng đài.Chúng ta gọi chúng là

dimensioning(sự định kích thước ) của đường đi.

Traffic định nghĩa bằng hai hằng số :

 Calling rate : số lần một con đường hoặc đường traffic được sử

dụng trên một đơn vị thời gian, hoặc đúng hơn, "cường độ cuộc gọi trên một con đường traffic trong giờ cao điểm.

 Holding time: khoảng thời gian trung bình của sự chiếm

chổ của một hay nhiều đường của cuộc gọi

 A traffic path: là một kênh,khe thời gian ,băng tần

,đường ,chuyển mạch trung kế

 Carried traffic: là dung lượng của đường truyền thục sư

mang bởi chuyển mạch.

 Offered traffic: là dung lượng của đường truyền đề xuất

cho chuyển mạch.

 Khi nói tới kích thước của một tổng đài điện thoại và

đường truyền dẫn,chúng ta sẽ làm việc với mức độ traffic

ở giờ cao điểm và phải hoạt động tốt ở giờ cao điểm.

 Để khảo sát kích thước của đường traffic hoặc kích thước một tổng đài điện thoại Chúng ta phải biết về mật độ traffic thể hiện ở những lúc hoạt động nhiều nhất.Đó là cuối tuần

và sự thay đổi hằng ngày Đường đi là ngẫu nhiên trong tự nhiên Sau đây là biểu đồ thể hiện mật độ traffic hằng

 Trong đó C là số cuộc gọi đi trong một giờ.

 T là trung bình của holding time A không có thứ nguyên bởi vì chúng ta đang nhân số cuộc goi trên giờ với số giờ trên cuộc gọi.

 Ta có trung bình thời gian giữ cuộc gọi là 2.5 phút và tốc độ gọi trong thời gian giờ cao điểm là phổ biến là 237.dòng lưu lượng (A)là 237*2.5 hoặc 592.5 call- minutes(Cm)hoặc 593.5/60 hoặc 9087 call-hours(Ch).

 Thông thường thì đơn vị của cường độ lưu lượng là

erlang

 Erlang là một đơn vi không có thứ nguyên Một erlang thể hiện sự chiểm lĩnh của một đường trong một

giờ Xét một nhóm đường đi thì mật độ dòng trong

erlang là số giây gọi trên giây hoặc là số giờ gọi trên giờ.

 Mỹ thì người ta dùng unit call(UC)

4.2.1.2 Blockage, Lost Calls, and Grade of Service

 Giả sử một tổng đài điện thoại có 5000 thuê bao và có không dưới 10% đồng thời sử dụng dich vụ Do đó tổng đài điện thoai chỉ có thể đáp úng được khoảng 500 cuộc kết nối Giả sử như có 501 người cùng tham gia gọi điện tại cùng một thời điểm thì sẽ có một số cuộc gọi không thể thực hiện được do đó một số cuộc gọi sẽ bị bận Cuộc goi từ thuê bao 501 bị giới hạn gọi là loss call hay block call.Người thực hiện gọi là blockage Xác xuất va chạm blockage là một thông

số rất quan trọng trong hệ thống traffic của viễn thông.

 Grade of service (loại dich vụ) biểu diễn xác xuất xuất hiện của blockage trong giờ cao điểm và được biểu diễn thống nhất bởi p.Thường thì loại dich vụ p=0.01 Nghĩa là trung bình thì trong 100 cuộc gọi thì có 1 cuộc sẽ

bị blocked trong giờ cao điểm.

Grade of servive = number of loss calls/number of offered calls

 Trung bình của grade of service có thể đươc tính bằng cách cộng grade of service cung cấp bởi từng nhóm các trung kế hoặc kích cỡ của từng mạch riêng và cường độ traffic.

 Xác suất này phụ thuộc vào một số yếu tố quan trọng nhất trong đó là :

(1) phân phối thời gian và thời gian cung cấp traffic

(2) số lượng các nguồn lưu lượng truy cập hạn chế hoặc cao (vô hạn)

(3) sự cho phép của một nhóm của trung kế trong một nhóm các nguồn lưu lượng truy cập (đầy đủ hoặc bị hạn chế)

(4) Cách thức xử lý cuộc gọi bị mất.

4.2.1.2.1 Availability (độ khả dụng)

Switches thì được đánh giá thông qua : inlets và outlets

Khi switch full availability thì tất cả các inlets đều có thể truy vấn đến outlets

Khi hệ thống chuyển mạch tham chiếu với một outlets thì gọi là limited availability

Xem hình 4.2b sách trang 59

 Dĩ nhiên là full availability thì mong muốn hơn là limit avaibility nhưng nó thi mắc hơn trong các hệ thống

chuyển mạch lớn Do đó full availability không chỉ tìm thấy ở hệ thống chuyển mạch nhỏ mà con tìm thấy trong các chuyển mạch số của các thế hệ mới bây giờ.

 Grading là một phương pháp cải tiến khả năng điều

chỉnh lưu lượng cho một cấu hình limit availability

.graging là một hệ thống kết nối một nhóm các chuyển mạch làm cho các chuyển mạch tải được đông bộ hơn.

4.2.1.2.2 ‘‘Handling’’ of Lost Calls

Có 3 phương pháp để quản lý hay định lương các cuộc gọi thất bại:

 1 lost calls help (LCH)

 2.Lost calls cleared (LCC)

 3.Lost calls delayed (LCD)

1 lost calls help (LCH)

 Là cách thức xử lý cuộc gọi thất bại bằng cách :

Khi người gọi lần đầu tiên nghe thấy tín hiệu bị tắc nghẽn thì tổng đài sẽ cho phép cuộc gọi đó được giữ trong một

khoảng thời gian chờ để được kết nối.

2.Lost calls cleared (LCC)

Giả định rằng người dùng sẽ gác máy và đợi trong một khoảng thời gian trước khi reattempting Nếu người dùng nghe được tín hiệu bị nghẽn trong lần thử gọi đầu tiên.

3.Lost calls delayed (LCD): khi người dùng gọi nó sẽ tự động xếp vào hàng đợi Và khi hệ thống hoạt động nó sẽ quay số lại Nó được thực hiện trên tất cả các chuyển

mạch số hiện đại.Do đó switches được xem là một máy tính cơ sở giống như một bộ não hoạt động để điều khiển các chức năng kiểm soát và được gọi là thiết bị chuyển mạch điều khiển chương trình lưu trữ (SPC)

4.2.1.2.3 Infinite and Finite Traffic Sources

 Chúng ta có thể giả định rằng các dòng lưu lượng hoặc là vô hạn hay hữu hạn

 Đối với trường hợp lưu lượng truy cập nguồn vô tận khả năng đến cuộc gọi liên tục và không phụ thuộc vào trạng thái bận của hệ thống Nó cũng có nghĩa là vô hạn số cuộc gọi đến,

mỗi một thời gian nắm giữ vô hạn nhỏ

 Một ví dụ của nguồn lưu lượng hữu hạn truy cập là khi số

lượng của nguồn cung cấp lưu lượng truy cập đến một nhóm trung kế tương đối nhỏ so với số lượng mạch

4.2.1.2.4 Probability-Distribution Curves

 Các cuộc gọi đi trong một vùng trong thực tế là ngẫu nhiên Chúng ta thấy rằng nguồn gốc cúa các cuộc gọi đi hoặc cuộc gọi tới trong một tổng đài thì hợp thành một họ đường cong phân phối xác xuất được biểu diễn theo một phân phối Poisson Và phân phối Poisson là cơ sở trong lý thuyết lưu lượng.

 Hầu hết các đường cong phân phối xác xuất là hai tham số đường cong.Chúng được mô tả bằng hai thông số là:mean(số trung bình) và variance( phương sai)

 Mean :là một điểm trên Probability-Distribution Curves ở đó số sự kiện(cuộc gọi đến hay cuộc gọi đi) sảy ra bên phải bằng số sự kiện sảy ra bên trái mean thì tương tự với trung bình.

 Tham số thứ hai được sử dụng để mô tả một đường cong phân phối xác suất là phân tán, cho chúng ta biết làm thế nào các giá trị hoặc là mật độ phân tán về trung tâm hoặc trung bình của đường cong.Độ lệch tiêu chuận là một biện pháp phân tán:

4.2.2 Discussion of the Erlang and Poisson Traffic Formulas

Khi kích thước một con đường, chúng ta muốn đánh giá sự tối ưu của mạch để phục vụ các tuyến đường Có một số công thức được đưa ra để xác định số lượng các mạch dựa vào tải lưu lượng truy cập trong giờ cao điểm

Có 4 chỉ tiêu được thảo luận sẽ giúp chúng ta đánh giá phương

trình traffic được dùng cho từng hoàn cảnh riêng lẽ

1. call arrivals and holding-time distributions,

2. number of traffic sources

3. availability (full or limited)

4. handling of lost calls

 Phương trình thất thoát Erlang B thì được dùng rộng rãi

ở Mỹ Loss ở đây có nghĩa là xác suất xuất hiện blockage tại swich do sự quá tải hoặc ATB(all trunk busy)

 Phương trình thể hiện Grade of service hoặc xác suất tìm một kênh bi bận

 Hai chỉ tiêu khác trong phương trình Erlang B là offered traffic (lưu lượng cuộc gọi) và số đường trung kế hoặc dịch vụ kênh được dùng

 Phương trình được cho bởi :

+Lưu lượng xuất phát từ số hàng không giới hạn

+ số cuộc gọi thất bại thì được lọc bởi thời gian giữ bằng 0(thời gian chuyển mạch)

+ full availability đầu ra

4.2.3 Waiting Systems(Queueing)

 Hệ thống PSTN ở bắc Mỹ bắt đầu hoàn toàn dùng số từ năm 2000 Gần đây tất cả hệ thống chuyển mạch đều hoạt động trên quy tắc hàng đợi với rất nhiều hệ thống chờ

cuộc gọi bởi vì cuộc gọi đến thì đặt trong hàng đợi và chờ cho tới khi dịch vụ cung cấp trở lại

 Điều kiện thời gian phục vụ là thời gian một cuộc gọi tính

từ khi cuộc gọi tới trong hàng đợi đến khi dich vụ được cung cấp bởi chuyển mạch

Waiting Systems dựa trên tham số của lưu lượng đề

nghị ,kích thước của hàng đợi và thông số grade of service

và sẽ tính được số mạch phục vụ hay trung kế yêu cầu

Phương pháp thực hiện bởi chuyển mạch là một cuộc gọi đạng đợi thì được chọn để cung cấp dịch vụ từ bộ lưu trữ của cuộc gọi đợi gọi là quy tắc hàng đợi Thường quy tắc phổ biến nhất là vào trước thì được cung cấp trước câc cuộc gói chờ lâu trong hàng đợi thì được cung cấp trước

4.2.4 Dimensioning and Efficiency

 Theo định nghĩa, nếu kích thước của một tuyến đường hoặc ước tính số lượng yêu cầu phục vụ kênh, số lượng trung kế (hoặc kênh phục vụ) bằng tải erlang,chúng ta

sẽ đạt được 100% hiệu quả Tất cả các tuyến đường sẽ được bận rộn với các cuộc gọi tất cả các thời gian hoặc ít nhất là cho toàn bộ giờ cao điểm Điều này thậm chí

sẽ không cho phép thời gian thiết lập cuộc gọi (tức là, làm chokết nối) hoặc thời gian xử lý chuyển đổi Trong thực tế, nếu chúng ta có kích thước của tuyến đường hoặc thiết bị chuyển mạch theo cách này, sẽ có nhiều khách hàng không hài lòng.

 Vậy muốn kích thước của tuyến đường có được hiệu quả cao mà vẫn giư được

khách hàng thì chúng ta phải có những phương pháp :

.

4.2.4.1 Alternative Routing

 Một phương pháp nâng cao công suất là sử dung định tuyến cho đường đi Giả sử chúng ta có 3 vùng phục vụ X,Y,Z được phục vụ bởi 3 chuyển mạch (tổng đài ) được minh họa ở hình:

Chúng ta có grade of service là 0.005 và yêu cầu là 48 trung

kế để mang 34.25 erlang của lưu lượng trong suốt giờ cao điểm giữa X và Y Giả sủ ta giảm số trung kế giữa X và Y

mà vẫn giữ mật độ lưu lượng của 34.25 erlang Chúng ta có thể tăng công suất và giảm giá của grade of service Với sự điều chỉnh của chuyển mạch X chúng ta có thể giới hạn lưu lượng đường đi qua X để tránh sự ứ đọng trên đường truyền X-Y thông qua chuyển mạch tại Z.Sau đó Z sẽ là tạo một đường đến giữa

 Z-Y.Thực chất định tuyến đường đi là một dạng đơn giản

.Sự ứ đọng chỉ xảy ra trong một khoành thời gian ngắn ở giờ cao điểm Sự thay đổi là những điểm không xuất hiện đồng thời với những điểm của mật độ lưu lượng trên đường Z-

Y.Hơn nữa sự gia tăng tải trên đường X-Y-Z sẽ là rất nhỏ

.Khái niệm lưu lượng đỉnh là phần thứ hai khi tràn

4.2.4.2 Efficiency Versus Circuit Group Size

 Ví dụ, tất cả các trung kế (mạch) chuyển từ X đến Y trong hình 4.4 làm cho một

nhóm mạch không phân biệt kích thước Nhóm này mạch không nên nhầm lẫn

với "nhóm" được sử dụng trong truyền tải kỹ thuật của hệ thống nhà cung cấp dịch vụ Nếu chúng ta giả định tải đầy đủ, chúng ta thấy rằng hiệu quả cải thiện với kích

thướcnhóm mạch

Từ bảng 4.1 cho một lớp dịch vụ của 1 trong 100, 5 erlangs giao thông yêu cầu một nhóm

với 11 trung kế, tỷ lệ hơn 2:1 của trung kế để erlangs, và

20 erlangs đòi hỏi phải có 30thân,

một tỷ lệ 3:2 Nếu chúng ta mở rộng này đến 100 erlangs, 120 trung được yêu cầu, một

tỷ lệ 06:05 Hình 4.6 cho thấy hiệu quả cải thiện với kích thước nhóm.

4.3 Giới Thiệu Về Chuyển Mạch (Switch)

4.3.1 Yêu cầu của SWITCH cơ bản

4.3.1 Yêu cầu của SWITCH cơ bản

1 Có khả năng kết nối bất kỳ cuộc gọi đến tại một đầu vào

với một trong vô số các đầu ra

2 Nó không chỉ có khả năng thiết lập và duy trì một kết nối

vật lý giữa người gọi và người nhận trong suốt thời gian gọi, mà còn phải ngắt được kết nối sau khi chấm dứt cuộc gọi

3 Có khả năng ngăn chặn các cuộc gọi mới xâm nhập vào

mạch đã được sử dụng

4.3.2 Concentration and Expansion

► Nếu có thể ta nên làm một mạng cho mỗi đường thuê bao (1 vòng lặp) Thì sẽ không bao giờ xãy ra tắc nghẽn

 Vì vậy, khi bất cứ một thuê bao nào muốn gọi đến một thuê bao ở xa, sẽ có một mạng cơ sở có sẵn cho cuộc gọi

đó

 Tuy nhiên: điều này dẫn đến kinh phí cao cho việc xây dựng hệ thống,vì số đường dây lớn

► Theo nghiên cứu: Thói quen gọi điện thoại của các thuê bao trong giờ cao điểm có 30% số đường dây thuê bao cho các khách hàng doanh nghiệp và khoảng 10% cho khách hàng dân cư

► Như vậy, một tổng đài khu vực phục vụ có thể có 10.000

cuộc gọi, và chỉ cần 1.000 trung kế Và đây là Concentration

► Xem như 1.000 đường truyền này đến tổng đài nó sẽ được

mở rộng ra đến 10.000 thuê bao Điều này là Expansion.

 Hình ảnh minh họa cho Concentration và

Expansion

4.3.3 Chức năng của local Switch

► Như chúng ta đã đề cập ở trên, local Switch dùng để kết nối 2 thuê bao bất kỳ với nhau trong cùng một khu vực

► Ngoài ra, incoming trunk phải có khả năng kết nối

với các đường thuê bao bất kỳ ở ngõ ra của trung kế

► Chức năng Switch được điều khiển từ xa bởi các

thuê bao điện thoại, bởi một thuê bao nội bộ hoặc

đường dài Những lệnh từ xa này được gửi tới Switch (tổng đài) bằng cách “off-hook,” “on-hook”, và thông tin quay số

 Tám chức năng cơ bản mà phải được thực hiện bởi một Switch thông thường

1 Kết nối chuyển tiếp.

2 Điều khiển.

3 Truyền tính hiệu chuông.

4 Tiếp nhận con số được quay.

5 Thông báo nhận

6 Thông báo truyền.

7 Kiểm tra lỗi.

8 Giám sát.

► Được minh họa trong một manual exchange hình 4.7

► Concentration là tỷ số các giắc cắm của thuê bao gọi

đến so với số vị trí đầu dây

► Expansion là số lượng các vị trí đầu dây so với các

giắc cắm của thuê bao nhận

► Terminating and originating jacks có thể hoán đổi

cho nhau Các thuê bao nhận tại thời điểm này có thể trở thành thuê bao gọi tại một thời điểm khác theo thời gian

4.3.4 Introductory Switching Concepts

► Tìm hiểu Swich theo cách khác chúng có nhiều ngõ vào và ngõ ra

Hình 4.8, trong đó cho thấy 3 cách gọi khác nhau của một local Switch:

1 Một cuộc gọi bắt nguồn từ một thuê bao kết nối và trao đổi với một thuê bao khác trong cùng tổng đài(tuyến A-B-C-D-E).

2 Một cuộc gọi bắt nguồn từ một thuê bao trong tổng đài này kết nối và trao đổi với một thuê trong một tổng đài khác(tuyến A-B-F).

3 Một cuộc gọi bắt nguồn từ một thuê bao của một tổng đài khác kết nối và trao đổi một thuê trong tổng đài yêu cầu khác (G-D-E).

► Concentration cuộc gọi được diễn ra trong B và Expansion

cuộc gọi tới D Hình 4,9 cho thấy các khái niệm về

Distribution Distribution chuyển đổi các kết nối dịch vụ

bằng cách chuyển mạch từ bộ ghép kênh sang bộ phân kênh