Bài giảng Truyền số liệu 6 docx

Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 1Chương 6A: Chuyển mạch kênh  Truyền dữ liệu giữa hai điểm, thường phải dùng nhiều nút trung gian  Các nút trung gian không quan tâm đến dữ liệu, chỉ

08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004 Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 1

Chương 6A: Chuyển mạch kênh

 Truyền dữ liệu giữa hai điểm,

thường phải dùng nhiều nút trung

gian

 Các nút trung gian không quan

tâm đến dữ liệu, chỉ dịch chuyển

 Dữ liệu đi từ nguồn đến đích phải

qua một đường đi nào đó

 Hai kỹ thuật chuyển mạch

chuyển mạch kênh

Chuyển mạch gói

Chuyển mạch kênh

 Trao đổi thông tin diễn ra

theo 3 bước

 Thiết lập kênh truyền tin

Vd A muốn nối với E, đề nghị

4 4 đề nghị 5, 5 đề nghị 6, 6

đề nghị E, sau đó liên kết được hình thành

Kết nối giữa các nút có thể là các kênh ảo (dồn trong 1 kênh vật lý)

 Truyền tin

Truyền dữ liệu (số/tương tự)

 Giải phóng kênh truyền tin

Một trong hai trạm đề nghị giải phóng kênh

Gửi các tín hiệu đến cho các

trạm trung gian

08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004 Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 3

Ví dụ: Mạng điện thoại công cộng

 Trong suốt: sau khi thiết lập kết

nối, coi như đã có một kênh

truyền vật lý

 Blocking: nếu các kênh đều

bận: không thiết lập kết nối

 Non Blocking: bất cứ lúc nào cũng có thể thiết lập kênh

08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004 Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 5

Kỹ thuật chuyển mạch vị trí

 Sử dụng một lưới dạng ma trận

 dòng tương ứng với các đầu vào

 Cột tương ứng với các đầu ra

 Giao điểm của dòng và cột là các công

tắc (cơ, điện tử, bán dẫn)

 Nhược điểm

 Số giao điểm lớn

 Giao điểm được sử dụng ít

 Giao điểm hỏng: không kết nối được

 Có thể chia thành nhiều tầng

 Giảm số giao điểm

 Tồn tại nhiều đường giữa hai trạm,

tăng độ tin cậy

Kỹ thuật chuyển mạch kênh thời gian

 Nguyên tắc

 Một kênh truyền tốc độ cao, song

công tách thành nhiều kênh nhỏ

theo TDM

 Một số các thiết bị nối vào các kênh

bằng các công tắc (bán dẫn)

 Trong khe thời gian của mỗi kênh,

sẽ có hai công tắc được đóng, một

cho nguồn, một cho đích

 Nguồn và đích sử dụng khe thời

gian để truyền tin (1 đơn vị dữ liệu, 1

bít)

 Thời gian truyền tin< khe thời gian

 Ví dụ 6 khe thời gian 5 µ s, độ trễ

0,01 µ s

08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004 Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 7

Tín hiệu điều khiển

 Trao đổi thông tin với thuê bao (chuông, quay số, tín

hiệu bận,…)

 Chuyển địa chỉ nút đến các nút chuyển mạch

 Thông báo thất bại thiết lập kênh

 Thông báo kết thúc kênh

 Truyền thông tin về thời gian sử dụng

 Truyền thông tin về các đường truyền

 Truyền thông tin về sự cố

 Truyền thông tin điều khiển các thiết bị đặc biệt

 Các loại tín hiệu điều khiển

 Kiểm soát: thông tin về trạng thái của thiêt bị

 Địa chỉ

Ví dụ:

 gọi điện cùng 1 tổng đài

 Một ĐT được nhấc Tổng đài được thông báo và phát tín

hiệu dial tone báo sẵn sàng

 Quay số: Số ĐT được chuyển đến tổng đài

 Nếu ĐT gọi đến ko bận, gửi tín hiệu chuông đến

 Nếu ko gửi tín hiệu bận đến ĐT gọi đi

 Nếu ko nối được với ĐT gọi đến, gửi thông báo cho người

gọi

 ĐT gọi đến được nhấc, tổng đài được thông báo

 Thông tin về ĐT nhấc truyền qua tổng đài đến ĐT gọi

 Nếu không cùng tổng đài

 Tổng đài căn cứ vào số ĐT, gửi số ĐT đến 1 tổng đài trung

gian

 tổng đài trung gian chọn tổng đai tiếp theo

 Gửi số ĐT cho tổng đài người nghe

 Tín hiệu nhấc máy gửi ngược lại tổng đài người gọi

08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004 Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 9

Tín hiệu điều khiển-điện thoại

Truyền tín hiệu điều khiển

 Giữa thuê bao-tổng đài

 Dùng kênh truyền riêng

 Kênh truyền đi cùng

 Kênh truyền riêng

 Mạng tín hiệu điều khiển

– Trung tâm điều khiển

08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004 Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 11

Chương 6B: Kỹ thuật chuyển mạch gói

 Nguyên tắc chuyển mạch gói

 Chọn đường

 Kiểm soát tắc nghẽn

 Phân mảnh

Nguyên tắc chuyển mạch gói

 Kết nối máy tính/mạng: phần lớn thời gian không có

dữ liệu trao đổi

 Tốc độ trao đổi của các trạm khác nhau

 Chuyển mạch kênh không còn thích hợp

 Chuyển mạch gói

 Thông tin chia thành nhiều gói tin

 Gói tin+thông tin điều khiển được chuyển tiếp từ nguồn đến đích qua các nút trung gian

 Tại các nút trung gian, các gói tin được nhận, lưu trữ,

chuyển đến nút tiếp theo

 Ưu điểm

 Sử dụng hiệu quả đường truyền

 Hai trạm nguồn đích không nhất thiết có cùng tốc độ gửi và

nhận tin

08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004 Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 13

Kỹ thuật chuyển mạch gói

 Nguồn

 chia thông tin thành các gói tin

 Bổ sung thông tin điều khiển

 Chuyển các gói tin này qua

 Chuyển mạch kênh ảo

Thiết lập kênh ảo

Chọn đường khi thiết lập kênh ảo

 Chuyển mạch gói

Chọn đường cho từng gói tin

Không thiết lập kết nối

 Chuyển mạch kênh ảo

 Nhanh (không phải chọn đường)

 Tin cậy (kiểm tra lỗi) ở

các nút trung gian, đảm bảo thứ tự các gói tin

 Chuyển mạch gói

 Không cần thiết lập kênh

 Mềm dẻo (các gói tin có

thể chọn đường khác nhau)

 Thứ lỗi (khi có sự cố,

chọn đường khác)

Độ lớn của gói tin

08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004 Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 15

So sánh các kỹ thuật chuyển mạch

Mạch trong và mạch ngoài

08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004 Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 17

 Tính toán đường đi :

 các giải thuật tính giá nhỏ nhất, tìm đường đi tối ưu

trên đồ thị

 Giá có thể là độ trễ, số nút trung gian, …

Giải thuật Flooding

 Chuyển gói tin nhận được ra tất cả các cổng còn lại

 Số lượng khổng lồ các bản sao của một gói tin

 Quảng bá chọn lọc các gói tin

 Dùng cho các mạng không tin cậy, đòi hỏi tốc

độ cao, tải nhẹ

08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004 Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 19

Chọn đường bằng vector khoảng cách

 số gói tin trong hàng đợi

 Mỗi bộ chọn đường biết

rõ khoảng cách tới các nút/ bộ chọn đường lân cận

 Sau một khoảng thời

gian xác định, các bộ chọn đường

 trao đổi lẫn nhau các bảng chọn đường

Chọn đường bằng vector khoảng cách-02

08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004 Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 21

Chọn đường bằng vector khoảng cách-03

Chọn đường bằng trạng thái liên kết

 Tìm hiểu các nút xung quanh (địa chỉ mạng)

 Thực hiện khi khởi động, gửi một gói tin HELLO cho các nút lân cận

 Đo độ trễ đến các nút xung quanh

 Sau những khoảng thời gian xác định gửi gói tin ECHO

 Đóng gói thông tin thu được thành gói tin

 Kiểm tra xem gói tin có mới không (Số TT+ nút nguồn)

 Nếu mới-> truyền ra tất cả các lân cận

 Nếu không: hủy bỏ

 Tính toán đường đi ngắn nhất đến các nút khác

 Dùng giải thuật tối ưu thông thường

08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004 Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 23

Chọn đường bằng trạng thái liên kết-01

Chọn đường phân cấp

 Các bộ chọn đường tham gia mạng được chia thành

các vùng

 Từ một bộ chọn đường nằm trong một vùng, để đi đến

các bộ chọn đường thuộc một vùng khác, dùng chung một trạm trung gian tiếp theo

 Trong các bảng chọn đường, các dòng liên quan đến

một vùng được thay bằng một dòng duy nhất

 Như vậy kích thước các bảng chọn đường sẽ giảm

bớt, nhưng có khả năng đường đi được chọn không phải là tối ưu

08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004 Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 25

Chọn đường phân cấp

Chọn đường cho máy di động-01

08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004 Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 27

Chọn đường cho máy di động-02

Kiểm soát tắc nghẽn

 Tắc nghẽn:

 số lượng gói tin trong mạng

vượt quá mức cho phép

 Các bộ chọn đường mất các

gói tin, các nút nguồn gửi lại

các gói tin

 Số lượng gói tin trong mạng

ngày càng tăng, nhưng không

có gói tin nào đến nơi

 Phân biệt kiểm soát tắc

nghẽn và kiểm soát luồng dữ

liệu

 Kiểm soát tắc nghẽn: tất cả các

thao tác, cố găng đảm bảo

mạng có một thông lượng cho

trước

 Kiểm soát luồng dữ liệu: liên

quan đến 1 liên kết, đảm bảo

để nút gửi hoạt động nhanh

không làm quá tải nút nhận

08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004 Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 29

Nguyên tắc chung

 Tắc nghẽn xảy ra khi yêu cầu truyền tin vượt quá khả năng của mạng

 Có hai cách giải quyết

 Bổ sung tài nguyên mạng

 Giảm nhu cầu truyền tin

Quản lí tắc nghẽn: Chuyển mạch kênh ảo

Loại các nút trung gian bị tắc nghẽn ra khỏi CSDL

Thiết lập đường đi trên cơ sở các thông tin mới, chỉ sử dụng các nút không bị

tắc nghẽn

 Hoặc

Lưu trữ toàn bộ các thông tin về trạng thái của các bộ chọn đường bao gồm

 Bộ đệm rỗi

 Thông lượng, độ trễ của các liên kết tại mỗi nút trung gian

Dựa trên các thông tin trên, chọn ra một đường đi theo yêu cầu

Nói chung, luôn luôn có tình trạng lãng phí đường truyền

08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004 Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 31

Quản lí tắc nghẽn: Chuyển mạch kênh ảo

 Loại các nút trung gian bị tắc nghẽn ra khỏi CSDL

 Thiết lập đường đi trên cơ sở các thông tin mới, chỉ

 Dựa trên các thông tin trên, thỏa thuận chọn ra một

đường đi theo yêu cầu

 Nói chung, luôn luôn có tình trạng lãng phí đường

truyền

Quản lí tắc nghẽn: Chuyển mạch gói

 Nguyên tắc: cung cấp thông tin cho trạm nguồn để giảm bớt tải

– Bit cảnh báo trong phần báo nhận

– Gói tin riêng rẽ

 Có thể báo trực tiếp

Nút nguồn sẽ thực hiện các thao tác giảm thông lượng truyền dữ liệu

Chỉ khi nào nhận được một gói tin không trong trạng thái cảnh báo, nút

nguồn mới tăng dần dần thông lượng

 Có thể báo gián tiếp

Nút đích báo cho nút kề nút đích giảm thông lượng Khi đó bộ đệm của nút

kề tăng lên -> báo cho nút kề cho đến nút nguồn

08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004 Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 33

Quản lí tắc nghẽn-mạng chuyển mạch gói

Phân mảnh

 Vì sao phải phân mảnh

 Thông tin đi qua nhiều mạng với giao thức tầng

1, 2 khác nhau

 Các giao thức này hỗ trợ kích thước thông tin (gói tin, phân đoạn) khác nhau

08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004 Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 35

Phân mảnh trong suốt

 với mỗi một mạng có kích thước gói tin nhỏ

 Các gói tin đi ra luôn luôn đi qua một nút

 Khi đi vào mạng, các gói tin được phân mảnh

 Khi ra khỏi mạng, các gói tin được kết hợp lại với

nhau thành gói tin ban đầu

 Phân mảnh thực hiện bằng 1 bít bổ sung đánh dấu

phân mảnh cuối cùng

 Đánh giá

 Chọn đường không mềm dẻo

 nếu đường đi qua nhiều mạng có kích thước gói tin

khác nhau phân mảnh và hợp nhiều lần

Phân mảnh không trong suốt

 Mỗi khi đi vào một mạng có kích thước nhỏ

 Phân mảnh gói tin

 Chuyển các phân mảnh như những gói tin độc lập

 Hợp các gói tin tại đích

 Cần đánh số các gói tin nguyên bản

 Đánh số các thông tin chứa trong từng phân mảnh

 Đánh số thông thường-> vấn đề khi gửi lại

08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004 Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 37

Phân mảnh

Không phân mảnh

 Dùng các gói tin nhỏ nhất có thể đi qua tất cả các mạng