Bài giảng Kỹ thuật chuyển mạch - Phần 2: Kỹ thuật chuyển mạch kênh

Bài giảng cung cấp cho người học các kiến thức: Kỹ thuật chuyển mạch kênh. Hi vọng đây sẽ là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên đang theo học môn dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu.

Kỹ thuật chuyển mạch kênh

Chương 2

Là quá trình thi t l p m t tuy n n i gi a m t đ u  ế ậ ộ ế ố ữ ộ ầ

vào và m t đ u ra (c a nút m ng) theo yêu c u giúp  ộ ầ ủ ạ ầ

cho  vi c  trao  đ i  thông  tin  trong  m t  kho ng  th i  ệ ổ ộ ả ờ

gian nh t đ nh. ấ ị

DÞch vô  thuª bao

- Tho¹i -Sè liÖu

- H×nh ¶nh

DÞch vô  thuª bao

- Tho¹i -Sè liÖu

- H×nh ¶nh

DÞch vô thuª bao

- tho¹i -sè liÖu

- Hình ảnh

DÞch vô thuª bao

- tho¹i -sè liÖu

- Hình ảnh

Chuy n m ch s   ể ạ ố

& 

I.1 §Þnh nghÜa (tt)

Thiết  lập  đường  truyền  dẫn  từ  nguồn thông tin đến đích theo một  cấu  trúc  cố  định  hoặc  biến  động  thông  qua  các  mạng  và  các  trung  tâm.

Mục đích của chuyển mạch

­ ChuyÓn m¹ch kªnh.

­ ChuyÓn m¹ch tin.

­ ChuyÓn m¹ch gãi.

Packet Switching

I.2 chuyÓn m¹ch kªnh  

(Circuit Swithching)

  La  loai chuyên mach phuc vu s  trao đôi thông tin  ̀ ̣ ̉ ̣ ̣ ̣ ự ̉

bă ng  ca ch  câ p  kênh  dâ n  tr c  tiê p  cho  hai  đô i  ̀ ́ ́ ̃ ự ́ ́

tượng s  dung.ử ̣  



   Trong  su t  quá ố

trình  trao  đ i  thông ổ

ViÖc  thiÕt  lËp  chuyÓn  m¹ch  kªnh  th«ng qua 3 giai ®o¹n :

 ThiÕt lËp kªnh dÉn 

 Duy tr× kªnh dÉn (truyÒn d÷ liÖu) 

 Gi¶i phãng kªnh dÉn 

I.2.1  Kh¸i niÖm (tt)

Giai đoạn Thiết lập kênh dẫn

  Trước  khi  dữ  liệu  được  truyền  đi,  một  kênh dẫn điểm tới điểm s ẽ được thiết lập. 

 Tổ ng đài phát hiện yêu cầu của đối tư ợng  và  xác  định  đường  truyền  dẫn  đến 

đối tượng kia. 

I.2.1  Khái niệm (tt)

  Thực  hiện  s ự  trao  đổ i  thông  tin  giữa  hai  đối  tượng  bằng  kênh  dẫn  trên  cấu  trúc  thời gian thực.

  Đối  tượng  s ử  dụng  làm  chủ  kênh  dẫn  trong  s uốt  quá  trình  trao  đổ i  tin.  Điều  này làm giảm hiệu s uất của kênh dẫn.

  Là  loại  chuyển  mạch  phục  vụ  s ự  trao 

đổ i  giữa  các  bản  tin  (như  điện  tín,  thư 

điện tử, file của máy tính…) giữa các  đối  tượng với nhau.

 Chuyển  mạch  tin không cần thiết lập  một  đường  dẫn  dành  riêng  giữa  hai  trạm 

I.3 chuyển mạch tin  

 Tại mỗi trung tâm chuyển mạch, bản tin  tuân  theo  phương  pháp  “tích  luỹ  trung  gian” (tạm lưu vào bộ nhớ, xử lý rồi truyền 

s ang  trung  tâm  khác  nếu  trung  tâm  đó  rỗi)

 Thời gian trễ gồm : thời gian nhận bản  tin,  thời  gian  s ắp  hàng  chờ  và  thời  gian 

xử lý bản tin. 

I.3.1  Khái niệm (tt)

I.3.1  Kh¸i niÖm (tt)

 Thời gian trễ lớn, do đó không có s ự liên 

hệ theo thời gian thực.

  Đối  tượng  s ử  dụng  không  làm  chủ  kênh  dẫn  trong  s uốt  quá  trình  trao  đổ i  thông  tin.

 Yêu cầu độ chính xác cao.

 Nội dung bản tin c ó mang địa chỉ.

 Tốc độ truyền bản tin không phụ thuộc  vào đối  tượng s ử dụng. 

 Hiệu s uất cao do kênh dẫn có thể dùng  chung  cho  nhiều  đối  tượng  s ử  dụng  khác  nhau.

 Được áp dụng cho truyền 

I.3.2  đặc điểm (tt)

  Khi  lưu  lượng  trong  mạng  chuyển  mạch  tin  cao,  nó  vẫn  chấp  nhận  các  yêu  cầu  kết nối mới nhưng thời gian truyền dẫn có  thể dài, độ trễ lớn.

ợc cắt ra thành từng gói nhỏ. Mỗi gói được  gắn  cho  một  tiêu  đề  (header)  chứa  địa  chỉ và các thông tin điều khiển khác.

địa chỉ 

đích địa chỉ nguồn s ố gói Trường s ố liệu kiểm traTrường 

I.4.1  Khái niệm (tt)

   Thông  tin  c n  trao  đ i  đ ầ ổ ượ c 

đóng  thành  các  gói  tin  và  đ ượ c 

truy n  trên  các  kênh  o  (không  c   ề ả ố

đ nh)  ho c  truy n  tr c  ti p  trên  ị ặ ề ự ế

đ ườ ng truy n ề

I.4.1  Kh¸i niÖm (tt)

  Các  gói  được  gởi  đi  trên  mạng  theo  nguyên  tắc  tích  lũy  trung  gian  giống  như chuyển mạch tin. 

  Tại  trung  tâm  nhận  tin,  các  gói  được  hợp  thành  một  bản  tin  và  được  s ắp  xếp  lại để đưa tới thiết bị nhận s ố liệu.

I.4.1  Khái niệm (tt)

I.4.1  Kh¸i niÖm (tt)

  Độ  trễ  trung  bình  của  các  tuyến  truyền  dẫn  phụ  thuộc  vào  tải  trong  mạng.

  Thời  gian  trễ  liên  quan 

tới  việc  tích  lũy  trung 

gian  của  mạng  chuyển 

mạch  gói  rất  nhỏ  s o  với 

chuyển mạch tin. 

I.4.2  đặc điểm (tt)

ii.  chuyÓn m¹ch kªnh

Tïy thuéc vµo s ù ph¸t triÓn cña lÞch s ö chuyÓn  m¹ch còng nh­ c¸ch thøc, tÝn hiÖu mµ ta cã thÓ  ph©n lo¹i nh­ s au

Là loại chuyển mạch có các đầu ra, đầu vào đư

ợc  bố  trí  theo  không  gian.  Chuy ển  mạch  được  thực hiện bằng cách đóng mở các cổ ng điện tử  hay  các điểm tiếp xúc. Chuyển mạch này có các  loại s au:

 Chuyển mạch cơ kiểu chuyển động truyền

  Chuyển mạch cơ kiểu đóng mở

Lµ lo¹i chuyÓn m¹ch mµ th«ng tin cña c¸c  cuéc gäi ®­îc ghÐp víi nhau trªn c¬ s ë thêi  gian hay tÇn s è trªn ®­êng truyÒn.

Ph©n lo¹i : 2 lo¹i

 ChuyÓn m¹ch ph©n chia theo tÇn s è (FDM)

  ChuyÓn m¹ch ph©n chia theo thêi gian (TDM)

  Là  loại  chuyển  mạch  ghép  hoạt  động  trên cơ s ở dồn kênh theo thời gian và điều  chế xung m∙.

II.2.1 định nghĩa

  Trong  hệ  thống  tổ ng  đài,  chúng  ta  gặp  phải  một  s ố  thuật  ngữ  về  chuyển  mạch  như  :  chuyển  mạch,  mạng  chuyển 

Chuyển  mạch  :  Mô  tả  một  nguyên  tố  chuyển  mạch  đơn giản.

Trường  chuyển  mạch  :  Mô  tả  s ự  hợp  thành  của  một nhóm các chuyển mạch.

Trung  tâm  chuyển  mạch  (tổ ng  đài)  :  chứa  trư ờng chuyển mạch.

Một  mạng  chuyển  mạch  :  gồm  các  trung  tâm  (nodes ) chuyển mạch, các thiết bị đầu cuối và 

II.2.1 định nghĩa (tt)

  Hệ  thống  chuyển  mạch  s ố  là  một  hệ  thống mà tín hiệu được chuyển mạch dưới  dạng  s ố.  Tín  hiệu  ở  đây  có  thể  là  tiếng  nói hoặc s ố liệu. 

  Một  trường  chuyển  mạch  s ố  cung  cấp 

s ự  kết  nối  giữa  các  kênh  trong  các  luồng  PCM.

 Để kết nối bất kỳ 2 thuê bao nào cũng 

II.2.1 định nghĩa (tt)

+ ChuyÓn m¹ch kh«ng gian

II.2.2 CHUYÓN M¹CH pcm

a) định nghĩa

TSi

• Chuyển mạch T dùng bộ trễ

• Chuyển mạch T dùng bộ nhớ đệm

Giả  s ử  trong  khung  có  R  khe  thời  gian,  trong  đó  cần  trao  đổ i  thông  tin  giữa  2  khe thời gian TSi và TSj. Ta cho TSi qua (jư i) bộ trễ thì ở đầu ra TSj s ẽ có mặt ở khe  thời  gian  TSi.  Và  mẫu  TSj  qua  Rư(jưi)  bộ  trễ s ẽ có mặt ở khe thời gian TSi. Như v ậy  việc trao đổ i thông tin đ∙ được thực hiện.

b.1) Chuyển mạch T dùng bộ trễ (tt)

§iÒu khiÓn tuÇn tù

®iÒu khiÓn ngÉu nhiªn

mà trong đó, việc đọc ra hay ghi vào các 

địa chỉ liên tiếp của bộ nhớ BM một cách  tuần  tự  tương  ứng  với  thứ  tự  ngõ  vào  của  các khe thời gian.

Trong điều khiển tuần tự, một bộ đếm  khe  thời  gian  được  s ử  dụng  để  xác  định 

địa  chỉ  của  BM.  Bộ  đếm  này  s ẽ  được  tuần  tự  tăng  lên  1  s au  thời  gian  của  một 

c.1) Điều khiển tuần tự

c.1) §iÒu khiÓn tuÇn tù (tt)

 Điều khiển ngẫu nhiên là phương pháp điều  khiển  mà  trong  đó  các  địa  chỉ  trong  BM  không tương ứng với thứ tự của các khe thời gian 

mà  chúng  được  phân  nhiệm  từ  trước  theo  việc  ghi  vào  và  đọc  ra  dưới  s ự  điều  khiển  của  bộ  nhớ CM.

c.2) Điều khiển ngẫu nhiên

  Các  ô  nhớ  của  CM  chứa  địa  chỉ  ô  nhớ  của 

BM s ẽ tiến hành quá trình ghi/đọc

  Các  ô  nhớ  của  CM  s ẽ  được  đọc  ra  một  cách 

c.2) §iÒu khiÓn ngÉu nhiªn (tt)

ghi tuần tự ư đọc ngẫu nhiên

ghi ngẫu nhiên ư đọc tuần tự

d.1) ghi tuần tự ư đọc ngẫu nhiên

  Bộ  nhớ  điều  khiển  CM  điều  khiển việc đọc ra của BM bằng cách cung c ấp các địa chỉ của các ô nhớ của BM

d.1) ghi tuần tự ư đọc ngẫu nhiên (tt)

Như  vậy,  việc  ghi  và  đọc  trên  bộ  nhớ  BM thực hiện theo 2 chu trình s au :

Giả s ử cần trao đổ i nội dung giữa 2  khe  thời  gian  TSi  và  TSj  bằng  kiểu  chuyển mạch ghi tuần tự ư đọc ngẫu  nhiên, thì quá trình s ẽ được thực hiện  như s au:

d.1) ghi tuần tự ư đọc ngẫu nhiên (tt)

d.1) ghi tuần tự ư đọc ngẫu nhiên (tt)

d.1) ghi tuần tự ư đọc ngẫu nhiên (tt)

d.1) ghi tuần tự ư đọc ngẫu nhiên (tt)

d.2) ghi ngẫu nhiên ư đọc tuần tự

ô nhớ của BM trong chu trình ghi

  Bộ  đếm  khe  thời  gian  cung  cấp  địa chỉ  cho  việc  đọc  thông  tin  ra  khỏi  bộ nhớ BM

d.2) ghi ngẫu nhiên ư đọc tuần tự (tt)

Giả s ử cần trao đổ i nội dung giữa 2  khe  thời  gian  TSi  và  TSj  bằng  kiểu  chuyển  mạch  ghi  ngẫu  nhiên  ư  đọc  tuần  tự,  thì  quá  trình  s ẽ  được  thực  hiện như s au:

d.2) ghi ngẫu nhiên ư đọc tuần tự (tt)

d.2) ghi ngẫu nhiên ư đọc tuần tự (tt)

d.2) ghi ngẫu nhiên ư đọc tuần tự (tt)

d.2) ghi ngẫu nhiên ư đọc tuần tự (tt)

 Tồn tại thời gian trễ nhưng nhỏ hơn thời gian  của 1 khung của tuyến PCM.

  Dung  lượng  bị  giới  hạn  bởi  thời  gian  ghi  đọc 

bộ nhớ.

  Bất  kỳ  đầu  vào  nào  cũng  có  khả  năng  chuyển mạch đến đầu ra mong muốn.

 Chỉ thích hợp với tổ ng đài nhỏ.

kh«ng gian (s )

mạch thực hiện việc trao đổ i thông tin cùng  một  khe  thời  gian  nhưng  ở  hai  tuyến  PCM  khác nhau.

xa lộ PCM nhập (X1, X2…Xn) và nhiều xa lộ  PCM  xuất  (Y1,  Y2…Ym)  được  kết  nối  bằng 

ma  trận  điểm  nối  chéo  n  hàng  và  m  cột. 

Điểm nối chéo thường là cổ ng AND.

X1 X2 X3 Xn

Nguyªn  lý  lµm  viÖc  cña  chuyÓn  m¹ch  kh«ng  gian  s è    dùa  trªn  c¬  s ë  chuyÓn  m¹ch  kh«ng  gian dïng thanh chÐo

b) nguyªn lý

Sơ  đồ  chuyển  mạch  không  gian  tiếp  thông  hoàn toàn

Nguyên lý tiếp thông hoàn toàn

Chỉ có một s ố đầu vào nào đó thì mới có khả 

Nguyên lý tiếp thông không hoàn toàn

  Ma  trận  n*m  điểm  thông  được  đặt  ở giao điểm ngõ vào, ngõ ra

  Mỗi  CM  có  R  ô  nhớ  (s ố  khe  thời  gian trong  1  khung  mang  địa  chỉ  điểm thông trên cột

  Dùng  thêm  một  địa  chỉ  0  để  biểu 

c) phương pháp thực hiện (tt)

Biết các thông tin trên các đường  PCM đầu vào và thông tin trong  các bộ nhớ CM của chuyển mạch  không  gian  s ố  như  hình  vẽ.  Xác 

định  thông  tin  trong  các  đường  PCM đầu ra?

d) các chế độ điều khiển

d) các chế độ điều khiển (tt)

hệ  thống  tổ ng  đài  có  dung  lượng  lớn.  Chuyển  mạch  S  dùng  độc  lập  là  không  có  hiệu quả, bởi vì nó chỉ thực hiện được s ự  trao đổ i giữa các tuyến khác nhau có cùng  khe thời gian, điều này không có tính thực  tế.

mạch  T  và  S  để  tạo  nên  các  trường  chuyển  mạch có dung lượng lớn.

m¹ch

a) chuyÓn m¹ch ghÐp ts

  Các  khe  thời  gian  ngõ  vào  được  lưu  lại trong các chuyển mạch thời gian T

 Đến khe thời gian tương ứng, nội dung trong các ô nhớ trong các bộ nhớ BM được 

a) chuyển mạch ghép ts  (tt)

a) chuyÓn m¹ch ghÐp ts  (tt)

a) chuyÓn m¹ch ghÐp ts  (tt)

a) chuyÓn m¹ch ghÐp ts  (tt)

a) chuyÓn m¹ch ghÐp ts  (tt)

a) chuyÓn m¹ch ghÐp ts  (tt)

a) chuyÓn m¹ch ghÐp ts  (tt)

b) chuyÓn m¹ch ghÐp s ts

b) chuyÓn m¹ch ghÐp s ts

b) chuyÓn m¹ch ghÐp ts t

b) chuyÓn m¹ch ghÐp ts t (tt)

ví d  c a chuy n m ch th i gian) ụ ủ ể ạ ờ

3.  Trình  bày  v   chuy n  m ch  không  gian?  (g m  có:  đ nh  ề ể ạ ồ ị nghĩa,  nguyên  lý,  đ c  đi m  và  phân  tích  m t  ví  d   c a  ặ ể ộ ụ ủ chuy n m ch không gian) ể ạ