Tài liệu Chương 5: Mạng chuyển mạch(Circuit switching) doc

 Node mạng: thiết bị cung cấp chức năng chuyển mạch  Các node có thể chỉ kết nối với các node khác hoặc kết nối với các trạm và các node khác  Kết nối từ node này đến node khác thông

Trang 1

Chương 5: Mạng chuyển mạch mạch (Circuit switching

Bùi Văn Hiếu

bvhieu@cse.hcmut.edu.vn

Trang 2

Nội dung

 Giới thiệu mạng chuyển mạch mạch

 Điều khiển tín hiệu

 Hệ thống điều khiển tín hiệu SS7

Trang 3

Bộ môn Kỹ thuật máy tính Trang

Nội dung

Trang 4

Mạng chuyển mạch

 Truyền dẫn khoảng cách xa thường truyền

qua một mạng các node trung gian (node

chuyển mạch)

 Các node không quan tâm đến nội dung dữ

liệu được truyền

 Chức năng của các node là cung cấp khả

năng chuyển mạch

 Dữ liệu được truyền node này sang node

khác cho đến khi đến đích

Trang 5

Một số khái niệm

 Trạm (station): thiết bị đầu cuối muốn giao

tiếp (máy tính, điện thoại )

 Node mạng: thiết bị cung cấp chức năng

chuyển mạch

 Các node có thể chỉ kết nối với các node khác

hoặc kết nối với các trạm và các node khác

 Kết nối từ node này đến node khác thông thường được dồn kênh (FDM hoặc TDM)

 Giữa hai node có thể không có kết nối trực tiếp

nhưng luôn có ít nhất hai đường kết nối (tăng độ tin cậy)

Trang 6

Personal computer

Personal computer Server

Trang 7

Mạng chuyển mạch mạch

 Là mạng chuyển mạch

 Có một đường truyền dành riêng cho hai

trạm

 Kênh truyền được dành riêng chứ không phải

đường vật lý được dành riêng

Trang 8

Quá trình giao tiếp

Trang 9

Ứng dụng

 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

Trang 11

Thành phần mạng điện thoại công cộng

 Thuê bao (subscriber)

 Thiết bị kết nối vào mạng (vd: điện thoại)

 Kết nối cục bộ (local loop, subscriber loop)

 Đường kết nối giữa thuê bao và mạng

 Bộ trao đổi (exchange)

 Bộ chuyển mạch kết nối trực tiếp với thuê bao gọi

là end office

 Trung kế (trunk)

 Đường kết nối giữa các bộ trao đổi

Trang 12

Ví dụ

End Office

Subscriber Loop

Connecting Trunk Connecting Trunk Intercity Trunk

Long-distance office

End Office

Digital PBX

Figure 10.2 Example Connection Over a Public Circuit-Switching Network

Trang 13

End office

Intermediate exchange

Trang 14

Phần tử chuyển mạch

 Chuyển mạch số (digital

switching)

 Cung cấp đường truyền “trong

suốt” giữa hai đường bất kì

 Giao tiếp mạng (network

Trang 15

Trang 16

Chuyển mạch không gian

 Được phát triển cho môi trường tương tự

 Đường kết nối riêng biệt một cách vật lý

 Phân loại

 Chuyển mạch không gian đa tầng

Trang 17

Chuyển mạch không gian một tầng

N inputs

M outputs

N inputs/outputs

N>M: concentration N=M: distribution N<M: expansion

Crossbar matrix

Triangular switch

Trang 18

Chuyển mạch không gian một tầng

 Nhận xét

 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

Trang 19

Bộ chuyển mạch 3 tầng

Trang 20

Chuyển mạch không gian đa tầng

 Gia tăng hiệu suất sử dụng

 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

Trang 21

Chuyển mạch thời gian

 Các loại chuyển mạch theo thời gian

 Time-division Multiplexing BUS (TDM BUS)

 Time Slot Interchange (TSI)

Trang 22

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

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

Trang 23

Time–Division Multiplexing Bus

… 1

frame

Synchronous Time Division Multiplexing

Trang 24

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 trong frame

 Thường được dùng làm phần tử chuyển

mạch cơ bản (building block) trong các cơ

chế chuyển mạch theo thời gian đa tầng

Ia J

TSI

Trang 25

Nội dung

signalling)

Trang 26

Điều khiển tín hiệu là gì?

 Điều khiển tín hiệu là các phương tiện

 Mạng dùng chúng để quản lý

 Các cuộc gọi được tạo, duy trì và kết thúc

Trang 27

Chức năng

 Âm báo cho thuê bao: tín hiệu quay số, tín hiệu

báo bận

 Truyền số cần gọi cho trung tâm chuyển mạch

 Truyền thông tin giữa các chuyển mạch thông tin

về cuộc gọi: được thiết lập, không được thiết lập, kết thúc

 Tín hiệu làm điện thoại rung chuông

 Truyền thông tin cho tín cước

 Truyền thông tin tình trạng của thuê bao, chuyển

mạch

 Truyền thông tin để xác định và cô lập hệ thống bị hỏng

Trang 28

Ví dụ

Trang 29

Phân loại chức năng

 Giám sát (Supervisory)

thiết lập cuộc gọi, kết thúc cuộc gọi, ).

 Giám sát thông tin liên quan đến trạng thái của các cuộc

gọi (cuộc gọi không thành công, cuộc gọi kết thúc, tín hiệu rung chuông)

 Địa chỉ (Address)

thoại, mã vùng, mã quốc gia,…

 Thông tin cuộc gọi

của cuộc gọi

 Quản trị mạng

 Dùng để duy trì hoạt động, phát hiện lỗi

Trang 30

Vị trí của điều khiển tín hiệu

 Điều khiển tín hiệu giữa thuê bao và mạng

 Điều khiển tín hiệu bên trong mạng

Trang 31

Kỹ thuật điều khiển tín hiệu

 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

 Dựa trên đặc điểm tín hiệu thoại không dùng hết băng thông 4kHz cấp cho nó

 Phần băng thông hẹp riêng biệt được dùng cho tín hiệu điều khiển

 Có thể được truyền tín hiệu điều khiển liên tục

 Cần thêm thiết bị để xử lý

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

Trang 32

Kỹ thuật điều khiển tín hiệu

 Common Channel Signaling

 Các tín hiệu điều khiển được truyền trên kênh

truyền độc lập với kênh truyền thoại

 Một kênh tín hiệu điều khiển chung cho một số

kênh thuê bao

Trang 33

Common vs In Channel Signaling

Trang 34

Cấu hình "common – channel"

Trang 35

Nội dung

Trang 36

Hệ thống điều khiển tín hiệu số 7

 Signaling System Number 7 (SS7)

 Cơ chế kênh tín hiệu điều khiển chung

 Được thiết kế chuyên biệt cho ISDN

 Được tối ưu cho mạng các kênh truyền số

Trang 37

Các phần tử

 Điểm điều khiển tín hiệu (Signaling point –

SP)

 Bất kỳ điểm nào trong mạng có khả năng xử lý

các thông báo điều khiển của SS7

 Thuê bao, trung tâm điều khiển mạng

 Điểm trao đổi tín hiệu (Signal transfer point – STP)

 Là một SP có khả năng tìm đường cho các thông báo điều khiển

 Một node chỉ thực hiện chuyển mạch hoặc thể

gồm cả xử lý các thông báo

Trang 38

Bộ môn Kỹ thuật máy tính

Khoa Khoa học và Kỹ thuật Máy tính

LE User

STP = Signaling transfer point

LE User

STP = Signaling transfer point

SP = Signaling point

TC = Transit center

LE = Local Exchange

Trang 39

Yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc

 Khả năng của STP

 Số liên kết điều khiển có khả năng xử lý

 Thời gian truyền thông báo

 Khả năng truyền thông tin (throughput capacity)

 Hiệu suất mạng

 Số lượng SP

 Thời gian trễ điều khiển tín hiệu

 Khả năng và độ tin cậy

 Khả năng của mạng trong việc cung cấp các dịch

vụ khi các STP bị hư/không sẵn sàng

Tiêu đề	Mạng chuyển mạch (Circuit switching)
Tác giả	Bùi Văn Hiếu
Trường học	Khoa Khoa học và Kỹ thuật Máy tính, Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM
Chuyên ngành	Kỹ thuật Máy tính
Thể loại	Chương
Thành phố	TP.HCM

Định dạng
Số trang	39
Dung lượng	813,96 KB