Kỹ thuật chuyển mạch - Học viện kỹ thuật quân sự pps

học viện kỹ thuật quân sự
bộ môn thông tin - khoa vô tuyến điện tử




mai văn quý, nguyễn hữu kiên, nguyễn văn giáo










kỹ thuật chuyển mạch
(Dùng cho chuyên ngành điện tử viễn thông)

l-u hành nội bộ

hà nội 2003


mục lục
Trang

Mục lục 1

l
ời nói đầu
6

c
h-ơng
1. Các thành phần của mạng viễn thông 8

1.1 Khái quát chung
8

1.1.1 Khái quát về thông tin viễn thông

8

1.1.2 Các thành phần của mạng viễn thông.
9

1.1.3 Tổ chức mạng viễn thông
15

1.1.4 Các thành phần thiết yếu khác của mạng viễn thông.
17

1.2.Chuyển mạch kênh, chuyển mạch tin, chuyển mạch gói.
19

1.2.1 Khái niệm về chuyển mạch kênh (Circuit Switching).
19

1.2.2 Khái niệm về chuyển mạch bản tin (Message Switching).
20

1.2.3 Khái niệm và chuyển mạch gói.
20

1.2.4 Khái niệm về công nghệ
atm
(Công nghệ chuyển giao
không đồng bộ

a
synchronous Transfer Mode)
21

1.2.5 l
ĩnh vực ứng dụng của các ph-ơng thức chuyển mạch
24

1.3. Khái quát về tổng đài điều khiển theo ch-ơng trình ghi sẵn SPC

(Stored Program Control)

25

1.3.1 Sự phát triển của công nghệ chuyển mạch và ph-ơng thức
điều khiển.

25

1.3.2 Tổng quan về tổng đài điều khiển theo ch-ơng trình l-u trữ
SPC
28

1.3.3 Sơ đồ khối tổng quát của tổng đài SPC
31

1.3.4 Sơ đồ khối tổng quát của tổng đài số SPC (DSSDigital
Switching Systems)
34

Ch-ơng 2. Chuyển mạch kênh (Circuit switching) 39

2.1.Phân loại chuyển mạch kênh

39

2.2 Chuyển mạch không gian t-ơng tự
41

2.2.1 Khái quát về chuyển mạch không gian t-ơng tự

41

2.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ chuyển mạch không
gian cơ bản
42

2.2.3 Xây dựng các tr-ờng chuyển mạch không gian t-ơng tự trên
cơ sở bộ chuyển mạch cơ bản
46



2.3. Điều chế biên độ xung (PAM-Pulse Amplitude Modulation) và
chuyển mạch thời gian đối với tín hiệu rời rạc
57

2.3.1 Nguyên lý điều biên xung và -u thế phân kênh theo thời
gian

57

2.3.2 Chuyển mạch PAM 4 dây dùng trung kế âm tần
59

2.3.3 Chuyển mạch PAM 4 dây không dùng trung kế âm tần
63

2.3.4 So sánh nguyên lý chuyển mạch PAM 4 dây dùng trung kế
âm tần và nguyên lý chuyển mạch PAM 4 dây không dùng
trung kế âm tần

65

2.3.5 Chuyển mạch PAM 2 dây
66

2.4. Khái quát chung về công nghệ PCM và kỹ thuật chuyển mạch số

68

2.4.1 Những lợi thế cơ bản của sự kết hợp giữa truyền dẫn số và
chuyển mạch số

68

2.4.2 Khái quát về công nghệ PCM, chức năng của CODEC
71

2.4.3 Tuyến PCM cơ sở và tổ chức các tuyến bậc cao trong các
tổng đài số
74

2.4.4 Khái niệm chuyển mạch PCM
75

2.5. Các bộ chuyển mạch thời gian số cơ bản
79

2.5.1 Khái quát về chức năng của các bộ chuyển mạch thời gian
số
79

2.5.2 Bộ chuyển mạch thời gian số kiểu ghi tuần tự-đọc ngẫu
nhiên
80

2.5.3 Bộ chuyển mạch thời gian số kiểu ghi ngẫu nhiên-đọc tuần
tự
85

2.5.4 Bộ chuyển mạch thời gian số kiểu cả ghi và đọc đều ngẫu
nhiên
87

2.5.5 Khả năng áp dụng của các bộ chuyển mạch thời gian số.
90

2.6. Các bộ chuyển mạch không gian số cơ bản
91

2.6.1 Khái quát về chức năng của các bộ chuyển mạch không gian số

91

2.6.2 Bộ chuyển mạch không gian số điều khiển theo đầu ra

93

2.6.3 Bộ chuyển mạch không gian số điều khiển theo đầu vào

95

2.6.4 Các đặc điểm chung của bộ chuyển mạch không gian số

97

2.6.5 Dạng đặc biệt của chuyển mạch không gian số

97

2.7. Các cấu trúc tr-ờng chuyển mạch số
100



2.7.1 Cấu trúc một bộ chuyển mạch thời gian (Cấu trúc T)
101

2.7.2 Cấu trúc chuyển mạch hai tầng (Cấu trúc T-S, S-T)
103

2.7.3 Cấu trúc chuyển mạch ba tầng (Cấu trúc T-S-T, S-T-S)
109

2.7.4 Cấu trúc chuyển mạch T-S-S-T
117

2.8. Điều khiển chuyển mạch số.
120

2.8.1 Hoạt động chuyển mạch khi phục vụ một cuộc gọi.

120

2.8.2 Điều khiển khối chuyển mạch
121

c
h-ơng
3. Tổ chức các phân hệ trong tổng đài SPC

128

3.1 Phân hệ ứng dụng (Application Subsystem)
128

3.1.1 Kết cuối các đ-ờng thuê bao.
128

a. Tổng quan về kết cuối các đ-ờng thuê bao.
128

b. Kết cuối các đ-ờng thuê bao t-ơng tự (Analog line)
129

c. Kết cuối thuê bao số
135

d. Tổ chức các kết cuối thuê bao
137

3.1.2 Kết cuối trung kế

140

a. Khái quát chung
140

b. Kết cuối trung kế t-ơng tự ATTU
141

c. Kết cuối các đ-ờng trung kế số DTI
142

d. Tổ chức nhóm kết cuối trung kế
144

3.1.3 Các bộ tập trung thuê bao xa RLU và chuyển mạch thuê bao
xa RSU
146

3.2 Phân hệ chuyển mạch nhóm
150

3.2.1 Cấu tạo chuyển mạch nhóm
150

3.2.2 Kết cuối tại phân hệ chuyển mạch.
151

3.2.3 Các thiết bị quan trọng khác của phân hệ chuyển mạch
153

3.3 Hệ thống điều khiển
154

3.3.1 Khái quát chung
154

3.3.2 Tổ chức hệ thống xử lý điều khiển của một tổng đài
156

3.3.3 Phần mềm tổng đài
162

3.4 Phân hệ báo hiệu SiGS
166

3.4.1 Khái quát chung
166

3.4.2 Tiến trình thực hiện một cuộc gọi
169



3.4.3 Cấu trúc một số thiết bị báo hiệu
173

3.5 Phân hệ ngoại vi điều khiển PCS
178

3.5.1 Khái quát chung

178

3.5.2 Cấu trúc của một số thiết bị ngoại vi điều khiển
179

Ch-ơng 4
: tổng quan về hệ thống báo hiệu 183

4.1. Khái quát
183

4.2 Báo hiệu đ-ờng dây thuê bao
183

4.3 Báo hiệu liên tổng đài
184

4.3.1 Báo hiệu kênh liên kết (Channel Associated Signalling) 186

4.3.2 Báo hiệu kênh chung (Common Channel Signalling) 187

4.4. Các chức năng của báo hiệu
188

4.4.1 Chức năng giám sát 188

4.4.2 Chức năng tìm chọn 189

4.4.3 Chức năng vận hành và quản lý mạng 189

Ch-ơng 5
: Hệ thống báo hiệu mã R2

190

5.1 Khái quát 190

5.2 Ph-ơng thức truyền tín hiệu của báo hiệu R2 190

5.3. Phân loại báo hiệu của R2 191

5.3.1 Báo hiệu đ-ờng dây 191

5.3.2 Báo hiệu thanh ghi 195

5.3.3 Các ph-ơng pháp truyền tín hiệu báo hiệu thanh ghi 201

Ch-ơng 6
: Hệ thống báo hiệu kênh chung số 7

204

6.1 Khái quát 204

6.2
Các khái niệm cơ bản
204

6.2.1
Điểm báo hiệu SP (Signalling Point)

204

6.2.2 Điểm truyền báo hiệu STP (Signalling Transfer Point)
205

6.2.3 Liên kết báo hiệu SL (Signalling Link) và chùm liên kết báo
hiệu (Link Set)

205

6.2.4 Các ph-ơng thức báo hiệu (Signalling Mode)

206

6.2.5 Tuyến báo hiệu (Signalling Route) và chùm tuyến báo hiệu
(Signalling Route Set)

206



(Signalling Route Set)
6.2.6 Mã điểm báo hiệu SPC (Signalling Point Code)
207

6.3 Cấu trúc của hệ thống báo hiệu số 7
208

6.3.1 Mô hình chuẩn hệ thống mở OSI
208

6.3.2 Cấu trúc phân lớp của hệ thống báo hiệu số 7
209

6.3.3 Các khối chức năng của hệ thống báo hiệu số 7
211

1. Phần chuyển giao bản tin MTP (Message Transfer Part)
211

2. Phần ng-ời sử dụng điện thoại TUP (Telephone User Part)
225

3. Phần ng-ời sử dụng mạng số liên kết đa dịch vụ (ISDN
User Part)
231

4. Phần điều khiển kết nối báo hiệu SCCP
235

5. Phần ứng dụng khả năng giao dịch TCAP
241

ch-ơng 7: cơ sở lý thuyết xử lý cuộc gọi và ph-ơng
pháp tính toán thiết bị mạng viễn thông.

248

7.1 Mục tiêu của lý thuyết xử lý cuộc gọi
248

7.2 Tải và c-ờng độ tải
248

7.3 Dòng các báo gọi và thời gian chiếm
251

7.4 Các hệ thống phục vụ cuộc gọi
259

7.5 Các ph-ơng pháp tính toán số thiết bị phục vụ
263

7.6 Tính toán số thiết bị phục vụ làm việc với tổn thất hiển nhiên
không gọi lặp.
265

7.7 Tính số thiết bị phục vụ hoạt động với tổn thất hiển nhiên và với
các báo gọi lặp lại
282

7.8 Tính toán số thiết bị phục vụ làm việc với các tổn thất hình thức

285

7.9 Độ sử dụng trung bình các kênh (đ-ờng) của các chùm
289

7.10 Phục vụ nhiều pha
292

Tài liệu tham khảo
297




lời giới thiệu
Kỹ thuật chuyển mạch là một lĩnh vực tìm hiểu, nghiên cứu các ph-ơng
thức chuyển mạch, định h-ớng thông tin từ nguồn tin đến đích nhận tin một cách
chính xác, hiệu quả, nhằm đảm bảo chất l-ợng dịch vụ cao, tạo cơ sở tổ chức
mạng viễn thông linh hoạt, đa năng và tạo nhiều tiện ích cho ng-ời sử dụng.
Trong quá trình lịch sử phát triển của lĩnh vực kỹ thuật truyền và chuyển
mạch các dạng thông tin điện nhiều công nghệ chuyển mạch đã đ-ợc áp dụng
nh- các thế hệ chuyển mạch nhân công, các loại tổng đài chuyển mạch hệ cơ
điện, các tổng đài chuẩn điện tử, các tổng đài điện tử với các loại phần tử chuyển
mạch khác nhau nh- ma trận chuyển mạch t-ơng tự, các chuyển mạch số
. Các
nguyên lý chuyển mạch khác nhau cũng lần l-ợt thay thế nhau và kết hợp với
nhau trong các trung tâm chuyển mạch của các mạng viễn thông nh- nguyên lý
phân kênh không gian, nguyên lý chuyển mạch thời gian t-ơng tự (chuyển mạch
PAM), chuyển mạch số đối với các tín hiệu điều chế xung mã ghép kênh đồng bộ
(chuyển mạch PCM), chuyển mạch đối với các thông tin số dạng gói

Kỹ thuật chuyển mạch th-ờng kết hợp với các lĩnh vực kỹ thuật công nghệ
khác trong một cấu trúc thiết bị hoặc hệ thống các thiết bị hoàn chỉnh nh- kỹ
thuật điều khiển, kỹ thuật xử lý các quá trình ngẫu nhiên, kỹ thuật điện-điện tử
và chế tạo linh kiện, kỹ thuật truyền dẫn, báo hiệu và xử lý báo hiệu
. Nhìn
chung, mỗi trung tâm chuyển mạch là một hệ thống hoàn chỉnh, rất phức tạp và là

sự kết hợp của nhiều lĩnh vực kỹ thuật mà trong đó kỹ thuật chuyển mạch là nền
tảng.
Mặc dù trong các mạng viễn thông hiện nay phổ biến sử dụng các tổng đài
chuyển mạch số điều khiển theo ch-ơng trình ghi sẵn, nh-ng trong tài liệu này
vẫn đề cập đến các nguyên lý chuyển mạch khác nh- các chuyển mạch không
gian t-ơng tự, chuyển mạch PAM, hoặc một số cơ chế chuyển mạch số liệu khác
với mục đích cung cấp các kiến thức cơ bản về kỹ thuật chuyển mạch, tạo khả
năng ứng dụng các kỹ thuật chuyển mạch này không chỉ trong lĩnh vực viễn
thông mà còn trong các ứng dụng mang tính đặc thù khác nh- lĩnh vực điều khiển
hoặc trong các hệ thống công nghệ chuyên dụng. Một lý do khác cần nghiên cứu,
tìm hiểu các kỹ thuật chuyển mạch tr-ớc đây đó là tính luân phiên của các công
nghệ này. Ví dụ trong các chuyển mạch tốc độ cao có xu h-ớng áp dụng các phần
tử chuyển mạch không gian đơn giản nhất với điều khiển phân tán để có đ-ợc tốc
độ chuyển mạch cao.
Tài liệu này gồm 2 tập.


Nội dung của tập 1 đ-ợc chia thành 5 ch-ơng. Ch-ơng 1: Các thành phần
của mạng viễn thông- Giới thiệu khái quát các thành phần của mạng viễn thông,
vị trí, chức năng của từng thành phần; Các ph-ơng thức chuyển mạch và điều
khiển chuyển mạch; Sơ đồ khối tổng quát của tổng đài SPC. Ch-ơng 2: Chuyển
mạch kênh- Giới thiệu các công nghệ chuyển mạch kênh; Nguyên lý chuyển
mạch không gian t-ơng tự; Cấu trúc chuyển mạch không gian một khâu và nhiều
khâu; Nguyên lý điều chế biên độ xung và chuyển mạch PAM; Các sơ đồ chuyển
mạch PAM cơ bản 4 dây và 2 dây; Khái quát chung về công nghệ PCM và
chuyển mạch số; Nguyên lý phân kênh thời gian; Các bộ chuyển mạch thời gian
số và chuyển mạch không gian số cơ bản; Các cấu trúc chuyển mạch T, TS, ST ,
TST, STS, TSST; Ph-ơng pháp điều khiển các chuyển mạch số. Ch-ơng 3: Tổ
chức các phân hệ trong tổng đài SPC- đề cập đến cấu trúc của các phân hệ ứng
dụng, phân hệ chuyển mạch, phân hệ xử lý điều khiển, phân hệ ngoại vi điều

khiển, phân hệ báo hiệu. Ch-ơng 4- Tổng quan về báo hiệu và các hệ thống báo
hiệu: Giới thiệu về các khái niệm báo hiệu thuê bao, báo hiệu trung kế, các hệ
thống báo hiệu kênh kết hợp và báo hiệu kênh chung. Ch-ơng 5- Giới thiệu hệ
thống báo hiệu R2 . Ch-ơng 6- Giới thiệu hệ thống báo hiệu số 7 . Ch-ơng 7: Lý
thuyết xử lý cuộc gọi và ph-ơng pháp tính toán thiết bị mạng viễn thông- Đ-a ra
các khái niệm về xử lý cuộc gọi, tải và c-ờng độ tải, các khái niệm về ph-ơng
thức phục vụ với tổn thất hiển nhiên, phục vụ theo hàng đợi và các ph-ơng pháp
tính toán thiết bị theo từng ph-ơng thức phục vụ và xử lý cuộc gọi.
Tập 2 của tài liệu này tập trung vào các kỹ thuật chuyển mạch thông tin số
liệu trong đó tập trung vào các ph-ơng thức chuyển mạch thông tin dạng gói nh-
thủ tục X25, Frame Relay, SMDS và ATM. Nội dung sẽ đ-ợc giới thiệu khái quát
ở đầu tập 2.
Trong tài liệu này có thể còn những sai sót, rất mong nhận đ-ợc ý kiến
đóng góp của bạn đọc.











Ch-ơng 1
Các thành phần của mạng viễn thông
1.1 Khái quát chung
1.1.1 Khái quát về thông tin viễn thông
Trao đổi thông tin là một nhu cầu thiết yếu trong đời sống hàng ngày. Khi

các mối quan hệ kinh tế - xã hội càng phát triển thì nhu cầu đó ngày càng tăng
cao. Các thông tin đ-ợc trao đổi rất đa dạng về hình thức nh- thoại, văn bản, số
liệu, hình ảnh và rất phong phú về cách thức trao đổi; chúng có thể đ-ợc trao đổi
trực tiếp qua giao tiếp, đối thoại và cũng có thể đ-ợc thực hiện một cách gián tiếp
qua th- từ, điện thoại, điện tín
. Thông tin viễn thông trên nghĩa rộng có thể
hiểu là hình thức trao đổi thông tin từ xa, bao gồm cả b-u chính, điện tín và điện
báo
và cả các hình thức thông tin đại chúng quảng bá. Tuy nhiên, từ tr-ớc tới
nay khái niệm về thông tin viễn thông không bao hàm các hình thức trao đổi
thông tin phi điện tín (không dùng tín hiệu điện), đồng thời lại gắn liền với hình
thức trao đổi thông tin qua một mạng nào đó. Do đó, thông tin viễn thông đ-ợc
hiểu là hình thức trao đổi thông tin từ xa, mà trong đó tin tức cần truyền đ-ợc
biến đổi thành tín hiệu điện ở đầu phát và đ-ợc truyền qua các thiết bị của mạng
viễn thông (bao gồm các thiết bị đầu cuối, các tuyến truyền dẫn, các trung tâm
chuyển mạch); ở đầu thu tín hiệu nhận đ-ợc sẽ đ-ợc chuyển đổi ng-ợc lại thành
tin tức cho ng-ời sử dụng. Nói cách khác truyền tin qua mạng viễn thông là hình
thức truyền thông tin từ nơi này tới nơi khác bằng cách sử dụng tín hiệu điện,
điện từ, quang điện thông qua các thiết bị mạng.








Thiết bị
đầu cuối

Tín hiệu
điện

Thiết bị
đầu cuối

Tín hiệu
điện

Tin tức

Tin tức

Mạng
viễn thông

Hình 1.1 :
Nguyên lý truyền tin qua mạng viễn t
hông



1.1.2 C
ác thành phần của mạng viễn thông
.
a. Thiết bị đầu cuối.
Tin tức cần truyền, nh- tiếng nói, văn bản, số liệu, hình ảnh, phải đ-ợc
biến đổi thành dạng tín hiệu điện phù hợp để có thể truyền qua mạng viễn thông.
Các biến đổi đó đ-ợc thực hiện bởi thiết bị phát đặt tại đầu phát (nơi truyền tin).
Sau khi truyền qua mạng, tín hiệu đ-ợc thu tại nơi nhận, nó phải đ-ợc biến đổi trở

lại từ dạng tín hiệu điện thành dạng tin tức ban đầu hoặc dạng tin tức khác nh-ng
có thể hiểu đ-ợc cho ng-ời sử dụng. Phép biến đổi này đ-ợc thực hiện bởi thiết bị
thu tại đầu cuối nhận tin. Nh- vậy, có thể có các thiết bị đầu của mạng (đặt tại nơi
phát) và các thiết bị cuối của mạng (đặt tại nơi thu). Tuy nhiên, tại các điểm trao
đổi thông tin th-ờng có nhu cầu thông tin hai chiều, nghĩa là vừa có khả năng
truyền thông tin đi vừa có khả năng nhận thông tin về. Vì vậy, tại các điểm này
th-ờng sử dụng loại thiết bị vừa thực hiện đ-ợc chức năng phát lại vừa thực hiện
đ-ợc chức năng thu, hay vừa là thiết bị đầu của mạng vừa là thiết bị cuối của
mạng. Để thống nhất, các thiết bị thực hiện chức năng truyền thông tin vào mạng
viễn thông hoặc thiết bị nhận thông tin từ mạng hoặc loại thiết bị thực hiện cả hai
chức năng trên đều có tên gọi chung là
thiết bị đầu cuối viễn thông. Từ đó, thiết
bị đầu cuối của mạng viễn thông có thể đ-ợc hiểu đó là thiết bị giao tiếp giữa
ng-ời sử dụng với mạng mà nhờ thiết bị này ng-ời sử dụng có thể truyền tin tức
qua mạng tới ng-ời sử dụng khác của mạng và nhận các tin tức của các ng-ời sử
dụng khác gửi tới. Những điều trên đây mới chỉ đề cập tới khía cạnh biến đổi tín
tức; ngoài chức năng chính này các thiết bị đầu cuối còn tham gia vào quá trình
thiết lập, duy trì và giải toả tuyến truyền tin từ nó tới các thiết bị đầu cuối khác
khi tham gia các cuộc liên lạc qua mạng. Các chức năng loại này bao gồm thông
báo cho mạng khi có nhu cầu gọi đi, gửi thông tin chọn địa chỉ, nhận các tín hiệu
thông báo về tình trạng của mạng hoặc tình trạng của thiết bị đầu cuối cần liên
lạc. Chúng có tên chung là
báo hiệu thuê bao. Mỗi thiết bị đầu cuối th-ờng đ-ợc
nối với mạng bằng một đôi dây đ-ợc gọi là đ-ờng dây thuê bao. T-ơng ứng mỗi
đ-ờng dây thuê bao sẽ là một mạch điện bên trong một thiết bị nào đó của mạng.
Mạch điện đó đ-ợc gọi là mạch điện giao tiếp đ-ờng dây thuê bao
SLIC
(Subscribers Line Interface Circuit). Mạch điện này cho phép thiết bị đầu cuối
của ng-ời sử dụng, qua đôi dây dẫn (đ-ờng dây thuê bao), giao tiếp đ-ợc với các
thiết bị bên trong mạng .

Hình 1.2 :
Chức năng các thiết bị đầu cuối
Nh- vậy thiết bị đầu cuối, đôi dây thuê bao và mạch điện giao tiếp đôi dây
thuê bao trong mạng cho phép mỗi ng-ời sử dụng có quan hệ thuê bao với mạng.
Ng-ời sử dụng với t- cách là thuê bao của mạng có thể thực hiện các thao tác
điều khiển tiến trình tiến hành cuộc liên lạc qua mạng và trao đổi tin tức với các
thuê bao khác qua mạng.

b. Trung tâm chuyển mạch
Qui mô của một mạng có thể từ rất đơn giản đến cực kỳ phức tạp. Có thể
lấy mạng điện thoại làm ví dụ điển hình. Với bản chất ứng dụng tự nhiên của
mình và với các loại hình dịch vụ ngày càng phong phú, mạng điện thoại mang ý
nghĩa tổng quát của mạng viễn thông và là một đối t-ợng nghiên cứu chủ yếu
trong lĩnh vực viễn thông.
Một mạng điện thoại đơn giản có thể chỉ bao gồm các cặp máy điện thoại

đấu nối trực tiếp với nhau qua một đôi dây nh- hình 1.3
Theo ph-ơng thức này, để phục vụ liên lạc giữa mỗi cặp điểm cần đặt một
cặp máy điện thoại và nối chúng bằng một đôi dây. Nh- vậy, nếu có n điểm cần
liên lạc chéo hoàn toàn với nhau thì tại mỗi điểm cần có (n-1) máy thoại để nối
tới các điểm còn lại, do đó tổng số máy điện thoại phải dùng là n(n-1) máy, t-ơng
ứng cần n(n-1)/2 đôi dây để nối chúng thành từng cặp.
Thiết bị
đầu cuối

Thiết bị
đầu cuối

SLIC

SLIC

Thiết bị
đầu cuối

SLIC

Báo hiệu

Tin tức

Mạng

Hình 1.3 :
Mạng điện thoại tổ chức theo kiểu đấu nối trực tiếp từng cặp
Ph-ơng thức tổ chức mạng kiểu này chỉ có một -u điểm duy nhất đó là
đảm bảo sự độc lập giữa các cuộc liên lạc. Ví dụ : Khi A liên lạc với B thì tại A
dùng máy số 1, độc lập hoàn toàn với mạng liên lạc giữa A với các điểm còn lại
hoặc giữa các điểm còn lại với nhau. Từ đó tạo khả năng tổ chức mạng rất linh
hoạt, dễ dàng thêm bớt các mối liên lạc, dễ triển khai thu hồi .
Tuy nhiên ph-ơng thức này có rất nhiều nh-ợc điểm nh-:
- Phức tạp trong sử dụng: ta hình dung trên bàn làm việc của giám đốc có
tới 4, 5 máy điện thoại để liên lạc tới từng phân x-ởng. Khi đó muốn làm việc
với một phân x-ởng cụ thể thì cần chọn đúng máy điện thoại nối tới phân x-ởng
đó, hoặc có khi tín hiệu gọi tới từ một phân x-ởng thì phải nghe, phải quan sát để
xác định cuộc gọi đó đang báo trên máy nào. Rất khó hình dung nếu số điểm liên
lạc lên tới hàng trăm, hàng ngàn, thậm chí lên tới hàng triệu thuê bao, không rõ
khi đó ng-ời sử dụng sẽ xoay sở ra sao với n
1 chiếc máy điện thoại trên bàn
làm việc của mình.
- Hiệu quả sử dụng thiết bị đầu cuối và đ-ờng dây thấp do mỗi thiết bị đầu
cuối và đôi dây t-ơng ứng chỉ dùng để liên lạc với một đối tác duy nhất nên
chúng rất ít đ-ợc dùng đến.
- Phức tạp và tốn kém trong mở rộng mạng. Giả sử mạng hiện hành có n

điểm có khả năng nối chéo hoàn toàn, nếu thêm điểm thứ n + 1 thì cần bổ xung
2n thiết bị đầu cuối và n đôi dây để nối giữa điểm mới bổ xung với n điểm ban
đầu.
Một ph-ơng án khả dĩ khác là tại mỗi điểm cần liên lạc chỉ cần đặt một
thiết bị đầu cuối và một bộ chuyển mạch đ-ờng dây riêng. Khi cần nối tới một












A

B

C

D



điểm cụ thể nào đó thì ng-ời sử dụng chỉ việc dùng chuyển mạch riêng để chọn
đ-ờng dây nối tới điểm đó nh- mô tả trên hình 1. 4

Hình 1.4 :
Ph-ơng án dùng chuyển mạch đ-ờng dây riêng
Theo cách này đã tạo thuận lợi cho ng-ời sử dụng và giảm đ-ợc số thiết bị
đầu cuối. Tuy nhiên, số đôi dây nối chéo giữa các điểm vẫn không giảm, bên
cạnh đó, mỗi khi thay đổi số vị trí sẽ kéo theo tổ chức lại các đôi dây và thay đổi
dung l-ợng của chuyển mạch riêng tại mỗi thuê bao.
Mặc dù vậy, ph-ơng án tổ chức mạng theo cách này cũng tạo ra định
h-ớng cho sự ra đời của ph-ơng án tổ chức mạng mới mà nó đ-ợc sử dụng cho tới
ngày nay, đó là, tập trung toàn bộ các chuyển mạch riêng đó vào một thiết bị
dùng chung gọi là trung tâm chuyển mạch hay còn gọi là tổng đài. Khi đó tại mỗi
vị trí ng-ời sử dụng sẽ chỉ còn lại một thiết bị đầu cuối. Thiết bị đầu cuối này
đ-ợc nối với tổng đài chỉ bằng một đôi dây gọi là đ-ờng dây thuê bao. Các bộ
chuyển mạch riêng mà tr-ớc đây đặt tại từng vị trí ng-ời sử dụng thì nay đ-ợc tập
trung cả vào trong tổng đài. Chức năng của tổng đài là tạo ra tuyến nối giữa các
đ-ờng dây của hai thuê bao khi chúng cần liên lạc với nhau. Nghĩa là, khi thuê
bao A cần liên lạc với thuê bao B thì tổng đài sẽ sử dụng thiết bị chuyển mạch

bên trong nó để nối mạch điện đ-ờng dây thuê bao A đến mạch điện đ-ờng dây





A

B

C

D

E



thuê bao B, duy trì tuyến nối đó khi hai thuê bao đó liên lạc (trao đổi thông tin)
với nhau, giải phóng tuyến nối đó khi các thuê bao này kết thúc cuộc liên lạc.
Nh- vậy, chức năng chính của các trung tâm chuyển mạch (tổng đài) là tạo tuyến
truyền thông tin từ thuê bao này tới thuê bao khác khi chúng cần liên lạc với
nhau. Để thực hiện đ-ợc chức năng này cần trang bị các thiết bị chuyển mạch phù
hợp trong tổng đài và phải có khả năng trao đổi thông tin điều khiển giữa các
thiết bị đầu cuối và thiết bị điều khiển chuyển mạch của tổng đài. Đến đây ta có
thể hình dung rằng, tổng đài là thiết bị dùng chung cho các thuê bao, các thiết bị
đầu cuối của các thuê bao đ-ợc nối tới tổng đài bằng các đ-ờng dây thuê bao; bên
trong tổng đài sẽ có các mạch điện giao tiếp đ-ờng dây thuê bao t-ơng ứng với
từng đ-ờng dây thuê bao; thiết bị chuyển mạch dùng để kết nối các đ-ờng dây
thuê bao, và có phần điều khiển để điều khiển các kết nối đó.

Trung tâm chuyển mạch (tổng đài) là thiết bị mạng dùng để tạo ra tuyến
thông tin giữa các thiết bị đầu cuối của cùng tổng đài với nhau (cuộc gọi nội hạt),
hoặc giữa thiết bị đầu cuối của tổng đài này với thiết bị đầu cuối của tổng đài
khác qua đ-ờng trung kế (cuộc gọi liên tổng đài, cuộc gọi đ-ờng dài), hoặc giữa
các trung kế với nhau (cuộc gọi quá giang).















Hình 1. 5 :
Ph-ơng thức liên lạc qua tổng đài


SLIC

SLIC

SLIC

SLIC



SLIC

SLIC

SLIC


ThiếT Bị
chuyển mạch

điều khiển
chuyển mạch

Tổng đài

Đ-ờng dây
thuê bao
TIC

Đ-ờng dây
trung kế


Các nhóm chức năng của Trung tâm chuyển mạch bao gồm:
- Nhóm chức năng chuyển mạch : Tạo tuyến nối, duy trì, giải phóng tuyến
nối đối với từng cuộc gọi.

- Nhóm chức năng báo hiệu : Cung cấp và xử lý các báo hiệu thuê bao và
báo hiệu trung kế để phục vụ chức năng chuyển mạch.
Ngoài ra các trung tâm chuyển mạch còn thực hiện các nhóm chức năng
mạng quan trọng khác nh- tổ chức, quản lý mạng (vai trò node mạng, quản lý
trạng thái của các đầu cuối và tuyến truyền dẫn), cung cấp giao tiếp và các dịch
vụ thuê bao, phối hợp truyền dẫn( tổ chức ngân hàng kênh, dạng, mức tín hiệu )
biến đổi và tổ chức thông tin bên trong trung tâm chuyển mạch
Trong tổ chức mạng thì các trung tâm chuyển mạch là các node mạng, có
thể dùng để phục vụ kết nối giữa các thuê bao với nhau (chuyển mạch nội hạt)
hoặc giữa node này với node khác (chuyển mạch kết nối, chuyển tiếp, đ-ờng dài,
trung tâm cửa quốc tế).
c. Các tuyến truyền dẫn
Phạm vi phục vụ của một tổng đài th-ờng bị giới hạn về dung l-ợng và về
phân bố địa lý. Thông th-ờng, dân c- tập trung thành các khu vực. Do đó tại
trung tâm của từng vùng dân c- ng-ời ta đặt một tổng đài có dung l-ợng phù hợp
để phục vụ nhu cầu liên lạc của dân c- trong vùng. Giữa các tổng đài này có thể
có các đ-ờng trung kế trực tiếp, các tuyến truyền dẫn tới các tổng đài của các
vùng lân cận để phục vụ các cuộc lạc giữa thuê bao của tổng đài này với thuê bao
của tổng đài khác. Nhìn chung, các tuyến truyền dẫn th-ờng đ-ợc lắp đặt giữa
các tổng đài mà l-u l-ợng thông tin cần trao đổi lớn hoặc giữa các trung tâm
thông tin. Đó là các tuyến thông tin nhiều kênh, trên đó có sử dụng kỹ thuật ghép
kênh và các giải pháp kỹ thuật cho việc truyền tín hiệu đi xa. Nhờ việc áp dụng
các kỹ thuật đó mà có thể tổ chức mạng viễn thông toàn cầu.
Trong thành phần mạng viễn thông các tuyến truyền dẫn nối các trung tâm
chuyển mạch với nhau, cho phép các cuộc gọi có thể tiến hành qua nhiều node
mạng. Vì vậy, chức năng chính của chúng là tạo ra liên kết mạng giữa các trung
tâm chuyển mạch. Mạng viễn thông th-ờng đ-ợc tổ chức theo kiểu phân cấp,
phân vùng. Tín hiệu qua các thiết bị truyền dẫn đ-ợc biến đổi, đ-ợc tổ chức ghép
tách kênh, đ-ợc tái tạo và khuếch đại bù năng l-ợng sau từng chặng để truyền
đ-ợc đi xa, và nhờ đó có thể tổ chức mạng lớn (mạng toàn cầu).

1.1.3 Tổ chức mạng viễn thông
a. Mạng hợp nối
Nh- đã trình bày ở phần trên , mỗi tổng đài cục bộ phục vụ các thuê bao
trong một vùng. Các vùng này không có ranh giới rõ ràng, chúng có thể đan xen
nhau. Giữa các tổng đài cục bộ có thể là các trung kế trực tiếp hoặc các tuyến
truyền dẫn. Tuy nhiên, nếu sử dụng các trung kế và các tuyến truyền dẫn trực tiếp
để tạo ra mạng nối chéo giữa các tổng đài cục bộ thì cấu trúc mạng sẽ rất phức
tạp. Cũng t-ơng tự nh- việc dùng đài nội hạt để giảm các đ-ờng dây trực tiếp
giữa các thuê bao, ở đây cũng có thể dùng tổng đài kết nối trung gian giữa các
tổng đài nội hạt để giảm các trung kế và các tuyến truyền dẫn trực tiếp. Nh- vậy
các trung kế trực tiếp và các tuyến truyền dẫn trực tiếp chỉ đ-ợc đặt giữa các tổng
đài nội hạt gần kề nhau và chỉ phục vụ phần nào l-u l-ợng thông tin giữa chúng,
phần còn lại chủ yếu đ-ợc phục vụ qua tổng đài hợp nối trung gian nh- hình 1.6.

Hình 1. 6 :
Tổ chức mạng kiểu hợp nối

Đ-ờng dây
thuê bao


Đ-ờng dây
thuê bao

Tổng đài
hợp nối
Tổng đài
hợp nối
Tổng đài
hợp nối

Đ-ờng dây
thuê bao

Đ-ờng dây
thuê bao


Đ-ờng dây

thuê bao

Vùng 1

Vùng 2

Vùng 3

Ghi

chú


Tổng đài nội hạt

Trung kế trực tiếp

Trung kế hợp nối

Tuyến truyền dẫn


Trong ph-ơng pháp tổ chức mạng kiểu này các tổng đài hợp nối đóng vai
trò nh- tổng đài của các tổng đài, chúng thực hiện chức năng kết nối giữa các
tổng đài trong từng vùng với nhau và giữa vùng này với vùng khác, từ đó cho
phép giảm các trung kế trực tiếp, mở rộng phạm vi dịch vụ cho các thuê bao và
tạo điều kiện tổ chức mạng linh hoạt hơn.

b.Mạng phân cấp
Khi xây dựng mạng quốc gia cần hoạch định các cấp chuyển mạch. Nếu

mạng không đ-ợc phân cấp thì việc phục vụ các cuộc gọi đ-ờng dài sẽ gặp khó
khăn do tuyến đ-ờng dài không đ-ợc hoạch định tr-ớc, cuộc nối sẽ phải qua
nhiều tổng đài, thời gian thiết lập lâu, giá thành cao, sử dụng các thiết bị kém
hiệu quả, chất l-ợng phục vụ thấp Mạng phân cấp cho phép khắc phục đ-ợc các
nh-ợc điểm đề cập trên đây làm cho các cuộc gọi đ-ờng dài đ-ợc tiến hành
nhanh chóng, thuận tiện và chất l-ợng cao. Việc phân cấp đi đôi với việc hoạch
định chiến l-ợc định tuyến cho các loại cuộc gọi giữa hai thuê bao bất kỳ. Các
cuộc gọi đ-ờng dài đ-ợc định tuyến theo các tiêu chuẩn tối -u. Mô hình mạng
phân cấp đ-ợc mô tả trên hình 1.7. Nhìn chung việc xử lý định tuyến đ-ợc thực
hiện trên cơ sở phân tích h-ớng cuộc gọi và trạng thái của các đ-ờng liên kết giữa
các trung tâm chuyển mạch. Khi phát sinh một cuộc gọi thì h-ớng trực tiếp sẽ
đ-ợc chọn tr-ớc tiên. Nếu h-ớng trực tiếp không có khả năng phục vụ thì cuộc
gọi sẽ đ-ợc tiến hành trên một trong các h-ớng thay thế qua trung tâm chuyển
mạch cấp cao hơn.













Trung tâm quốc tế
Trung tâm liên tỉnh

Trung tâm vùng
Tổng đài nội hạt
H-ớng
trực tiếp

H-ớng
thay thế

Hình 1.7 :
Mô hình tổ chứ
c mạng kiểu phân cấp




1.1.4 Các thành phần thiết yếu khác của mạng viễn thông.
a. Hệ thống báo hiệu
Để các thành phần chính trong mạng viễn thông nh- các thiết bị đầu cuối,
các trung tâm chuyển mạch, các tuyến truyền dẫn hoạt động phối hợp nhịp nhàng
với nhau thì giữa chúng cần có những thông tin điều khiển. Các thông tin điều
khiển dùng để trao đổi giữa các thành phần chính trong mạng phục vụ cho các
quá trình thiết lập, duy trì, giải toả cuộc gọi đ-ợc gọi chung là báo hiệu.
Để hiểu đ-ợc vai trò của báo hiệu ta xem xét quá trình thực hiện cuộc gọi
giữa một thuê bao của tổng đài A với một thuê bao của tổng đài B. Hình1.8 thể
hiện những tín hiệu báo hiệu đ-ợc trao đổi giữa các thuê bao với các tổng đài và
giữa các tổng đài với nhau trong các quá trình thiết lập, duy trì và giải phóng kết
nối.

Hình 1. 8 :
Quá trình tiến hành cuộc gọi qua tổng đài
Quá trình thực hiện một cuộc gọi trên thực tế có thể xảy ra nhiều khả năng
khác nhau tuỳ thuộc vào đó là cuộc gọi nội hạt hay đ-ờng dài, cuộc gọi đ-ợc thực
hiện trọn vẹn hay bị kết thúc giữa chừng, nguyên nhân cuộc gọi không thành
công, mà từ đó sẽ có các loại tín hiệu báo hiệu khác nhau đ-ợc trao đổi giữa các

Tổng đài

A

Tổng đài

B
Đ-ờng dây
thuê bao

Đ-ờng dây
thuê bao

Trung kế

Nhấc tổ hợp

Tín hiệu "Mời chọn số"

Chọn các chữ số địa chỉ

Yêu cầu chiếm trung kế

Chấp nhận chiếm
Yêu cầu gửi các thông tin địa chỉ
Các chữ số địa c
hỉ

Tín hiệu chuông

Tín hiệu "Hồi âm chuông"

Trả lời

Tín hiệu nhấc tổ hợp
Trao đổi thông tin

Kết thúc cuộc gọi

Yêu cầu giải toả cuộc gọi

Chấp nhận giải toả

Kết thúc

Báo hiệu đ-ờng dây
thuê bao bị gọi

Báo hiệu liên tổng đài

Báo hiệu đ-ờng dây
thuê bao gọi


thành phần trong mạng . Các tín hiệu báo hiệu có thể chia thành báo hiệu thuê
bao (bao gồm báo hiệu đ-ờng thuê bao gọi, báo hiệu đ-ờng thuê bao bị gọi) và
báo hiệu trung kế (hay báo hiệu liên tổng đài) tuỳ thuộc vào từng tín hiệu báo
hiệu đó đ-ợc sử dụng trên cung đoạn nào của mạng. Về các đơn vị tín hiệu báo
hiệu cụ thể và ý nghĩa của chúng sẽ đ-ợc đề cập trong ch-ơng riêng của tài liệu
này.
b. Hệ thống quản lý, điều hành và bảo d-ỡng
Các thế hệ tổng đài cơ điện tr-ớc đây cũng đã bắt đầu hình thành cơ sở
quản lý và bảo d-ỡng, tuy nhiên chỉ tập trung vào công việc tính c-ớc đơn giản và
cảnh báo lỗi thô sơ. Các thế hệ tổng đài hiện đại điều khiển theo ch-ơng trình ghi
sẵn (SPC-
Stored Program Control) cho phép l-u trữ ch-ơng trình điều hành hoạt
động của tổng đài, cơ sở dữ liệu thuê bao và dữ liệu trung kế, các ch-ơng trình
quản lý mạng và chọn tuyến tối -u, các ch-ơng trình chuẩn đoán hỏng hóc cho
phép quản lý tập trung các tổng đài trong phạm vi nào đó và thực hiện các quy
trình bảo hành, bảo d-ỡng từ xa.

c. Đồng bộ mạng
Các trung tâm chuyển mạch hiện nay hầu hết là các tổng đài chuyển mạch
số, do đó yêu cầu sự đồng bộ chặt chẽ giữa các tổng đài. Đồng bộ có ý nghĩa hết
sức quan trọng, mang tính sống còn của mạng số hoá, nó ảnh h-ởng trực tiếp đến
chất l-ợng phục vụ QoS của hệ thống. Ngày càng nhiều loại hình thông tin đ-ợc
kết hợp với nhau đ-ợc phục vụ qua mạng viễn thông, có những loại hình thông tin
rất nhạy cảm với hiện t-ợng tr-ợt và lặp, ví dụ nh- thông tin số liệu, vì vậy sai sót
nhỏ trong đồng bộ sẽ dẫn tới tr-ợt và lặp thông tin, ảnh h-ởng tới chất l-ợng phục
vụ và có thể gây gián đoạn liên lạc bởi vậy cần áp dụng các giải pháp kỹ thuật để
đảm bảo đồng bộ mạng thông tin số. Chi tiết về vấn đề này sẽ đ-ợc đề cập các
ch-ơng sau.


1.2 Chuyển mạch kênh, chuyển mạch tin, chuyển mạch
gói.
1.2.1 Khái niệm về chuyển mạch kênh (Circuit Switching).
Chuyển mạch kênh đ-ợc hiểu là một ph-ơng thức chuyển mạch mà khi
phục vụ mỗi cuộc gọi giữa một cặp thiết bị đầu cuối nào đó thì kênh truyền giữa
các mạch điện giao tiếp của hai thiết bị đầu cuối đó đ-ợc thiết lập và dành riêng
cho việc trao đổi thông tin giữa hai thuê bao này. Các cuộc gọi đồng thời giữa các
cặp thuê bao khác nhau đ-ợc tiến hành trên các kênh truyền khác nhau, độc lập
nhau.
Kênh truyền này có thể đ-ợc hiểu là tập hợp các đoạn mạch do các thiết bị
chuyển mạch và các kênh đ-ợc phân phối trên các tuyến truyền dẫn tạo ra một
tuyến truyền tín hiệu nối tiếp nhau từ mạch điện của thuê bao chủ gọi tới mạch
điện của thuê bao bị gọi.
Đặc điểm của chuyển mạch kênh là :
- Thiết lập kênh truyền rồi mới truyền thông tin trên kênh đã đ-ợc thiết lập.
- Hệ thống chuyển mạch không kiểm soát thông tin trên kênh đã thiết lập.
- Thông tin không bị trễ hoặc bị trễ không đáng kể và không gây ra rung pha

(Trễ đều cho mọi thành phần tín hiệu của mỗi cuộc gọi) do đó phù hợp với
dịch vụ thời gian thực.
Mô hình của ph-ơng thức chuyển mạch kênh đ-ợc chỉ ra trên hình 1.9










Hình 1.9 :
Mô hình chuyển mạch kênh
Các thiết bị chuyển mạch kênh có thể là các bộ chuyển mạch không gian
(S-Switch) truyền tín hiệu liên tục, các bộ chuyển mạch thời gian (T-Switch) cho






TS1
TS2
TS4

TS5

TS1

TS2

TS4

TS5

S
-
Switch

S
-
Switch

T
-
Switch

T
-
Switch



tín hiệu
pam
hoặc là các bộ chuyển mạch số cho tín hiệu PCM hay chỉ đơn giản
là các bộ nối dây.
1.2.2 Khái niệm về chuyển mạch bản tin (Message Switching).

Trong thực tế không có mạng chuyển mạch chuyên dụng cho chuyển
mạch bản tin nh-ng chúng ta vẫn th-ờng nhận đ-ợc các thông tin d-ới dạng bản
tin. Có thể hình dung nguyên lý chuyển mạch bản tin nh- sau: Tin tức cần truyền
là bản tin sẽ đ-ợc gửi đến node gốc kèm theo địa chỉ nguồn và địa chỉ đích. Node
gốc l-u bản tin trong bộ nhớ của nó, lập kế hoạch chọn tuyến tới đích và gửi yêu
cầu tới node kế tiếp theo kế hoạch chọn tuyến, khi node kế tiếp sẵn sàng tiếp
nhận bản tin thì hai node tiến hành trao đổi bản tin cho nhau, cứ nh- vậy bản tin
sẽ đ-ợc truyền tới đích. Cũng có thể truyền bản tin theo các thuật truyền khác
nhau, miễn sao bản tin tới đ-ợc đích.












Hình 1.10 :
Mô hình mạng chuyển mạch bản tin
Đặc điểm của ph-ơng thức chuyển mạch bản tin:
- Bản tin có kích không xác định vì vậy phải có bộ nhớ đủ lớn tại các node
để tiếp nhận và l-u trữ bản tin.
- Thời gian truyền tải tin lớn, dễ gây tắc nghẽn.
- Trễ bản tin trong các node và trong mạng không xác định.
-
á

p dụng các biện pháp phát hiện và sửa lỗi.
1.2.3 Khái niệm và chuyển mạch gói.
Bản tin đ-ợc chia thành các gói và đ-ợc truyền cùng các tiếp đầu và tiếp
a

b

c

d

e

f

g

h

i

dte

dte



cuối của gói, các tiếp đầu và tiếp cuối đó là các tr-ờng điều khiển để h-ớng dẫn
các node của mạng đ-a các gói tới đích, kiểm soát lỗi và điều khiển l-u l-ợng.
Một bản tin có thể gồm nhiều gói, chúng có thể đ-ợc truyền tới đích theo ph-ơng

thức h-ớng liên kết (Connection-oriented) hoặc theo ph-ơng thức phi kết nối
(Connectionless). Nh- thế các gói của một bản tin có thể đ-ợc truyền theo cùng
một tuyến qua các nút mạng hoặc cũng có thể đ-ợc truyền trên các tuyến khác
nhau. Thêm vào đó, trong quá trình truyền các gói có thể có lỗi, một vài gói phải
truyền lại và do đó các gói có thể đến đích không theo thứ tự, các thiết bị mạng và
thiết bị đầu cuối phải có khả năng kiểm soát và sắp xếp lại các gói để khôi phục
lại bản tin tại đầu cuối thu.
Đặc điểm của ph-ơng thức chuyển mạch gói:
- Giảm đ-ợc trễ tại các node và trong mạng
- Xử lý lỗi và sửa lỗi hoặc truyền lại gói nhanh hơn so với chuyển mạch
bản tin do đó giảm đ-ợc l-ợng thông tin cần truyền lại, giảm tắc nghẽn
và tăng tốc độ truyền tin cũng nh- khả năng phục vụ của mạng.
- Có thể định tuyến cho từng gói hoặc cho tất cả các gói của cuộc gọi
theo các thủ tục khác nhau.











Hình 1.11
Mô hình nguyên lý chuyển mạch gói
1.2.4 Khái niệm về công nghệ atm (Công nghệ chuyển giao không
đồng bộ
asynchronous Transfer Mode)

atm là công nghệ bao gồm cả khía cạnh truyền dẫn và khía cạnh chuyển
mạch, đây cũng là dạng chuyển mạch gói đặc biệt. Về khía cạnh truyền dẫn có
a

b

c

d

e

f

g

h

i

dte

dte



thể coi
atm
nh- một ph-ơng thức ghép kênh không đồng bộ (còn gọi là ghép
kênh thống kê), nghĩa là đ-ờng truyền đ-ợc phân chia một cách linh hoạt cho các

tế bào từ các nguồn tin khác nhau, không cần tuân theo một trật tự nghiêm ngặt.
Các tế bào giống nh- các gói tin đặc biệt có kích th-ớc cố định (53byte) để đạt
đ-ợc hiệu quả truyền dẫn và chuyển mạch cao, giảm trễ trong mạng và tránh tắc
nghẽn. Các tr-ờng thủ tục trong mỗi tế bào đ-ợc tối thiểu hoá, đơn giản thao tác
xử lý tế bào tại các node mạng, nh- thế sẽ tăng đ-ợc tốc độ chuyển mạch đáp ứng
đ-ợc các dịch vụ tốc độ cao. Về chuyển mạch áp dụng ph-ơng thức chuyển mạch
địa chỉ thể hiện trong nhận dạng kênh ảo (VCI) và nhận dạng đ-ờng ảo (VPI) từ
đó đơn giản hoá chức năng chuyển mạch, nâng cao khả năng chuyển mạch, kết
hợp báo hiệu kênh chung tạo khả năng sử dụng VCI, VPI linh động, dễ dàng tổ
chức mạng toàn cầu.
a. Chế độ truyền đồng bộ và chế độ truyền không đồng bộ









Trên hình 1.12a minh hoạ nguyên lý ghép kênh thời gian đồng bộ
(Synchronous Time Division Multiplexing) hay còn gọi là ph-ơng thức truyền
đồng bộ (Synchronous Transfer Mode). Các kênh đ-ợc tổ chức thành khung và
đ-ợc sắp xếp theo thứ tự một cách chặt chẽ. Việc xác định thông tin của từng
kênh để phục vụ cho việc phân phối chúng cũng nh- thực hiện các thao tác
chuyển mạch phải bắt đầu bằng việc xác định đồng bộ đa khung, đồng bộ khung
(Frame). Mất hoặc thu sai đồng bộ khung cũng làm mất thông tin của các kênh.
Do băng thông đ-ợc phân phối đều cho các kênh nên những kênh không có thông
tin để truyền cũng chiếm khe thời gian dành cho nó và các kênh khác có nhu cầu
truyền tin không thể tận dụng đ-ợc. Ưu điểm cơ bản của ph-ơng thức này là tốc

độ truyền ổn định do vậy rất phù hợp với các dịch vụ có tốc độ bít cố định và các
dịch vụ yêu cầu trễ không đổi cho các dịch vụ nhạy cảm với thời gian thực nh-
Framin
g

Framing

Channel
1
Channel
2


Channel
n
Framin
g

Framing

Channel
1
Channel
2


Channel
n
Framin
g

Framing

Channel
1
Channel
2


Channel
n
Framin
g

Framing

Channel
1
Time Slot
Periodic Frame

H

Channel
1
H

Channel
1
H

Unused
Channel

H

Channel
5
H

Channel
3
H

Channel
7
H

Channel
1
H

Cha
nnel
5
H

Channel
5
H

Channel
4
H

Channel
7
Occupied
Time Slot

Idle
Time Slot
a. Chế độ truyền đồng bộ STM

b. Chế độ truyền không đồng bộ ATM

Hình1.12 Minh hoạ các chế độ ghép kênh đồng bộ và không đồng bộ


tín hiệu thoại hoặc hình ảnh.
Trên hình 1.12b minh hoạ nguyên lý ghép kênh thời gian không đồng bộ
ATDM (Asynchronous Time Division Multiplexing) hay còn gọi là ph-ơng thức
chuyển giao không đồng bộ ATM(Asynchronous Transfer Mode). Băng thông
đ-ợc phân phát cho các kênh theo nhu cầu (ghép kênh thống kê - Statistical
Multiplexing) và không cần tuân theo một thứ tự chặt chẽ nh- trong ph-ơng thức
truyền đồng bộ. Thông tin của từng kênh đ-ợc truyền cùng với phần tiếp đầu H
(Header-Overhead) của nó tạo thành các gói. Phần Header chứa các thông tin
điều khiển giúp cho các thiết bị mạng xác định đ-ợc thông tin của từng kênh để
thực hiện các thao tác định tuyến, chuyển mạch và sắp xếp lại bản tin. Nhờ có
phần Header nên việc ghép và tách kênh đ-ợc tiến hành rất thuận tiện, băng

thông đ-ợc phân phối một cách linh hoạt cho các kênh. Cũng nhờ phần Header
mà có thể áp dụng cơ cấu chuyển mạch t-ơng đối đơn giản, đó là nguyên lý
chuyển mạch địa chỉ (Address Switching) hay còn gọi là chuyển mạch nhãn
(Label Switching) mà chúng ta sẽ điểm qua d-ới đây.
















Int@ Out@

Port
a m 1
b n *


Int@ Out@

Port

c o 2



Port1

Port1

b

a



c


Int@ Out@

Port
M a 1
n b 2


Int@ Out@

Port
o e 2

Port1

Port1

m

n


o


Int@ Out@

Port
d p 2
e 0 1


Int@ Out@

Port
c o 2



Port1

Port1

e

d



c


Int@ Out@

Port
o c 2
n b 1
n b 2

Int@ Out@

Port
o c 2
p d 1


Port1

Port1

n

o



p


o


a


b


e


b

c



c


d

b


Hình 1.13
Nguyên lý chuyển mạch địa chỉ



b. Chuyển mạch địa chỉ (Address Switching)
Trên hình 1.13 minh hoạ nguyên lý chuyển mạch địa chỉ. Mỗi bộ chuyển
mạch có 2 đầu vào và 2 cổng ra. Trên mỗi đầu vào có một bảng định tuyến dùng
để định tuyến cho các gói dữ liệu. Mỗi gói dữ liệu đ-ợc gán một nhãn định tuyến
(nh- các chỉ số nhận dạng trong header). Nhãn đó sẽ đ-ợc so sánh với các nhãn
của cột In@. Bộ chuyển mạch sẽ chuyển đổi nhãn đó thành nhãn đầu ra t-ơng
ứng nh- trong cột Out@ và đ-ợc chuyển ra cổng đầu ra định tr-ớc bởi cột Port.
Nh- vậy các gói sẽ lần l-ợt qua các bộ chuyển mạch để đi từ một đầu vào nào đó
tới đầu ra của Node chuyển mạch. Các bảng định tuyến sẽ thay đổi mỗi khi bắt
đầu hoặc kết thúc một cuộc liên lạc nào đó d-ới sự hỗ trợ của hệ thống báo hiệu.
Nh- thế thao tác của bộ chuyển mạch bao gồm xử lý nhãn đầu vào, phiên dịch
thành nhãn đầu ra và h-ớng gói tới cổng ra cần thiết. Ví dụ gói đầu vào có nhãn
A sẽ đ-ợc chuyển thành nhãn M và chuyển ra cổng vật lý Port1. Tại mỗi cổng ra
vật lý có bộ nhớ đệm để tạm thời l-u trữ các gói khi có nhiều gói cùng đ-ợc định
h-ớng đến một cổng ra vật lý. Bộ nhớ đệm này làm việc theo nguyên lý FIFO
(Vào tr-ớc, ra tr-ớc - First In First Out).
1.2.5 lĩnh vực ứng dụng của các ph-ơng thức chuyển mạch
Các thông tin có nguồn gốc khác nhau th-ờng đ-ợc thể hiện bằng các
dạng tín hiệu khác nhau. Ví dụ thông tin thoại hoặc truyền hình th-ờng là dòng
thông tin liên tục đ-ợc thể hiện bằng chuỗi tín hiệu số tốc độ bit không đổi
(CBR-Constant Bit Rate), trong khi thông tin máy tính, số liệu

lại th-ờng mang
tính gián đoạn và d-ới dạng tín hiệu số có tốc độ bít thay đổi (VBR-Variable Bit
Rate) và vì thế mỗi loại thông tin thích ứng với một công nghệ truyền dẫn và
chuyển mạch. Những thông tin có tốc độ bit không đổi và nhạy cảm với trễ
th-ờng chọn hình thức truyền đồng bộ và chuyển mạch kênh. Truyền dẫn kiểu
đồng bộ đáp ứng tốc độ truyền không đổi và trễ truyền dẫn là nh- nhau cho tất cả
các tổ hợp tín hiệu của cùng một cuộc gọi. Chuyển mạch kênh thiết lập kênh
dành riêng cho mỗi cuộc gọi tr-ớc khi truyền thông tin của cuộc gọi đó và đảm
bảo tất cả các tổ hợp tín hiệu của cùng một cuộc gọi sẽ đ-ợc truyền theo cùng
một tuyến đã đ-ợc thiết lập dành riêng đó và vì thế không làm thay đổi thứ tự của
các tổ hợp tín hiệu đó, đồng thời do đ-ợc truyền theo cùng một tuyến nên các tổ
hợp tín hiệu này sẽ có cùng độ trễ nh- nhau làm cho tín hiệu sau khôi phục không
bị méo pha, đáp ứng đ-ợc các dịch vụ nhạy cảm với trễ. Đối với loại thông tin
đ-ợc tổ chức thành các gói hoặc các tế bào cho phép sử dụng ph-ơng thức ghép
kênh thống kê để nâng cao hiệu quả sử dụng các thiết bị mạng, đồng thời áp dụng
nguyên lý chuyển mạch địa chỉ để đơn giản hoá các thiết bị chuyển mạch đồng