ĐIỆN tử VIỄN THÔNG c2 1 mạng chuyển mạch kênh w stallings khotailieu

Chuyển mạch kênh - Ứng dụng Giai đoạn tạo kết nối tốn thời gian  Một khi kết nối đã được tạo, quá trình truyền dữ liệu là “trong suốt”  Được phát triển để dùng trong các ứng dụng truy

CHƯƠNG 2

MẠNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

(Circuit Switching

Network)

Mạng chuyển mạch

 Mạng chuyển mạch

 Truyền dẫn khoảng cách xa thông thường được thực hiện

trên một mạng các node chuyển mạch

 Các nodes không quan tâm đến nội dung dữ liệu được truyền

 Thiết bị đầu cuối là các trạm

 Computer, terminal, phone, etc.

 Tập hợp các node và các kết nối tạo thành một mạng truyền thông

 Dữ liệu được truyền đi bằng cách chuyển từ node này sang node khác

Mạng chuyển kênh

Chuyển mạch kênh - Ứng dụng

 Giai đoạn tạo kết nối tốn thời gian

 Một khi kết nối đã được tạo, quá trình truyền dữ liệu

là “trong suốt”

 Được phát triển để dùng trong các ứng dụng truyền dẫn thoại (phone)

 Không hiệu quả

 Khả năng của kênh được dành riêng trong suốt thời gian kết nối

 Nếu không có dữ liệu để truyền, khả năng truyền bị lãng phí

Chuyển mạch kênh - Ứng dụng

 Ứng dụng về tiếng nói

 Mạng điện thoại công cộng (Public Telephone Network)

 Cung cấp kết nối hai chiều cho việc trao đổi tín hiệu tiếng nói giữa các máy trong mạng điện thoại.

 Cuộc gọi có thể được thiết lập giữa bất kỳ hai thuê bao trong phạm vi quốc gia hay quốc tế.

 PBX (Private Branch Exchange)

 Cung cấp khả năng trao đổi điện thoại giữa các máy trong cùng công ty hay tổ chức (buildings, clusters, )

 Cung cấp khả năng kết nối đến mạng điện thoại công cộng.

 Mạng kết nối riêng (Private Wire Area Network)

 Cung cấp khả kết nối giữa các sites khác nhau.

 Thông thường dùng để kết nối các PBX thuộc cùng một công ty hay tổ chức lại với nhau.

 Ứng dụng về dữ liệu

 Chuyển mạch dữ liệu: cung cấp khả năng kết nối các máy tính và trạm đầu cuối ở một site cục bộ vào mạng điện thoại.

Mạng chuyển mạch kênh công cộng

 Thuê bao

 Thiết bị kết nối vào mạng

 Kết nối cục bộ (Local Loop)

 Kết nối thuê bao (Subscriber loop)

 Kết nối với mạng

 Bộ trao đổi chuyển mạch

 Trung tâm chuyển mạch

 End office – hỗ trợ các thuê bao

 Trung kế

 Nhánh kết nối giữa các bộ trao đổi chuyển mạch

 Phân/hợp kênh

Kết nối mạch

Bộ chuyển mạch kênh

 Chuyển mạch số

 Cung cấp đường truyền

“trong suốt” giữa các thiết bị

 Được dùng trong các hệ thống thoại

 Thời gian cuộc gọi ngắn

Chuyển mạch không gian

 Được phát triển cho môi trường tương tự

 Đường kết nối riêng biệt một cách vật lý

 Chuyển mạch ma trận điểm kết nối (crossbar matrix)

 Số điểm kết nối tỉ lệ với bình phương số trạm

 Việc mất các điểm kết nối dẫn tới việc không có khả năng kết nối qua điểm đó

 Hiệu suất sử dụng của các điểm kết nối kém

 Khi tất cả các trạm được kết nối, chỉ có vài điểm kết nối được dùng

 Non-blocking

Chuyển mạch không gian 1 tầng

Chuyển mạch không gian đa tầng

 Giảm số điểm kết nối

 Gia tăng hiệu suất sử dụng

 Nhiều đường kết nối qua mạng giữa 2 trạm

 Độ tin cậy gia tăng

 Điều khiển phức tạp

 Trì hoãn khi tín hiệu truyền qua chuyển mạch gia tăng tỷ lệ với số tầng của chuyển mạch

 Có khả năng blocking

 Dùng vùng đệm ở đầu vào (input buffer), đầu ra (output

buffer) hay ở bên trong chuyển mạch (internal buffer)

Bộ chuyển mạch 3 tầng

Chuyển mạch thời gian

 Chia nhỏ các dòng dữ liệu tốc độ thấp để dùng

chung một đường truyền số liệu tốc độ cao

 Các gói nhỏ được điều khiển bởi một bộ điều khiển logic để truyền từ input đến output

 Các loại chuyển mạch theo thời gian

 Time-division Multiplexing BUS (TDM BUS)

 Time Slot Interchange (TSI)

 Time-multiplexed Switching

Time–Division Multiplexing Bus

 Một trong những dạng chuyển mạch theo thời gian đơn giản nhất

 Dựa trên nguyên lý của TDM đồng bộ

 Tất cả các đường truyền (I/O) được nối vào một Bus chung

 Thời gian trên Bus được chia thành các time slots

 Một kết nối được thiết lập giữa hai đường truyền (I/O) bằng cách gán cố định một time slot

 Kích thước của chuyển mạch bị giới hạn bởi tốc độ

dữ liệu trên Bus

 Phương pháp này thường được sử dụng trong các chuyển mạch kích thước vừa và nhỏ

Time Slot Interchange

 Tất cả các đường (I/O) được nối đến một bộ phân hợp kênh

(MUX/DEMUX) dùng kỹ thuật bất đồng bộ theo thời gian

 Một kết nối được thiết lập bằng cách hoán chuyển các time slot

 Để trách blocking, cấu hình tối thiểu là 3 tầng

 Cấu hình thông thường

 TST

Time–Multiplexed Switching

Tìm đường

 Chức năng

 Xác định kết nối từ thuê bao gọi đến thuê bao được gọi qua

một loạt các chuyển mạch và trung kế

 Các yêu cầu đặt ra trong vấn đề tìm đường

 Độ tin cậy

 Hiệu quả

 Khả năng chịu đựng lỗi (khả năng co giãn)

 Các phương pháp tìm đường

 Trực tiếp (Direct Routing)

 Đường đi giữa bất kỳ hai thuê bao nào là cố định và đã được thiết lập từ trước

 Mạng điện thoại công cộng

 Phân cấp (Alternate Hierachical Routing)

 Các chuyển mạch được kết nối theo cấu trúc phân cấp.

 Các trung kế (trunk) được kết nối thêm vào để cung cấp các đường

đi thay thế, khả năng cân bằng tải và chịu đựng lỗi của hệ thống

Tìm đường động

 Đường đi thiết lập giữa hai thuê bao thay đổi tùy theo khả năng tải và băng thông của đường truyền tại thời điểm thiết lập kết nối

Alternate routing

 Các đường có thể giữa 2

trạm (end office) được

liệt kê trước

 Bộ chuyển mạch nguồn

chọn lựa các đường

thích hợp

 Các đường được liệt kê

theo thứ tự ưu tiên

 Ưu tiên kết nối trực tiếp

Các đường khác nhau có

Adaptive routing

 Cho phép các bộ chuyển mạch phản ứng lại với tình hình lưu thông trên mạng

 Chi phí lớn hơn cho việc quản trị

 Các bộ chuyển mạch phải trao đổi thông tin để biết tình

 Mỗi bộ chuyển mạch A cập nhật các thông tin sau cho bộ

điều khiển trung tâm

 Số trung kế rảnh để đi đến các điểm lân cận A

 Hiệu suất sử dụng CPU của A

 Đo lưu lượng từ A đến B (không thể nối trực tiếp)

 Bộ chuyển mạch trung tâm sẽ cho biết đường đi “tốt” khi

các đường nối trực tiếp không còn khả năng

Điều khiển tín hiệu

 Cấu trúc địa chỉ cũng hỗ trợ trong vấn đề tìm đường, nhất là trong các phương pháp tìm đường phân cấp.

 Thông tin cuộc gọi

 Được truyền đến người gọi để cung cấp thông tin về sự thiết lập kết nối (tone)

Tín hiệu điều khiển

Giai đoạn điều khiển tín hiệu

 Giữa thuê bao (subscriber) và mạng (network)

 Phụ thuộc thiết bị thuê bao và bộ chuyển mạch

 Bên trong nội bộ mạng (internal network)

 Quản lý các cuộc gọi của thuê bao và mạng

 Phức tạp hơn

 Thông thường các kỹ thuật điều khiển tín hiệu khác nhau được dùng ở hai giai đoạn này, vì vậy chuyển mạch cục bộ mà thuê bao kết nối vào phải cung cấp

cơ chế ánh xạ giữa cơ chế điều khiển tín hiệu từ thuê bao vào network và cơ chế điều khiển tín hiệu bên trong network

Kỹ thuật điều khiển tín hiệu

 Inchannel Signaling

 Dùng chung kênh truyền cho tín hiệu điều khiển và cuộc gọi

? không đòi hỏi thêm phương tiện truyền dẫn

 Inband

 Các tín hiệu điều khiển có cùng tần số với tín hiệu thoại

 Có thể truyền đi bất cứ đâu mà tín hiệu thoại đi đến

 Không thể thiết lập cuộc gọi trên đường truyền thoại hỏng/có lỗi

 Out-of-band

 Tín hiệu thoại không dùng đủ băng thông 4kHz

 Băng thông hẹp dư thừa được dùng cho tín hiệu điều khiển

 Có thể được truyền ngay cả khi không có tín hiệu thoại

 Cần thêm thiết bị

 Tốc độ tín hiệu điều khiển chậm (băng thông nhỏ)

 Nhược điểm

 Tốc độ truyền hạn chế

 Trì hoãn giữa khi quay số và khi kết nối

 Khắc phục bằng cách sử dụng common channel signaling

Kỹ thuật điều khiển tín hiệu

 Các tín hiệu điều khiển truyền trên kênh truyền độc lập với kênh truyền thoại

 Một kênh tín hiệu điều khiển chung cho một số kênh thuê bao

 Giảm đáng kể thời gian thiếp lập kết nối, độ tin cậy cao hơn các cơ chế khác

 Associated Mode

 Kênh tín hiệu chung đi kèm với đường trung kế liên kết các bộ chuyển mạch

 Disassociated Mode

Cấu hình "common – channel"

Common vs In Channel Signaling

Common vs In Channel Signaling

Đọc thêm

2003, chapter 10