ISDN và băng thông rộng với Frame Relay và ATM - Phần 1 Giới thiệu - Chương 4 pdf

Chơng 4
Mạng truyền dẫn

Trong chơng này cho cách nhìn tổng quan về các loại mạng truyền dẫn
đợc phát triển cho mạng thành phố và mạng diện rộng. Chơng này bắt đầu với
cái nhìn chung về các thành phần dự định sử dụng . Chuyển mạch kênh và chuyển
mạch gói là thành phần hết sức cần thiết trong mạng. Phần còn lại của chơng này
, ngay sau phần 4.2 cung cấp chi tiết hơn cơ sở của hai chuyển mạch này

4.1 Kỹ thuật chuyển mạch

Truyền dữ liệu từ nguồn tới đích trong các mạng nội hạt đợc thực hiện
bằng cách truyền qua các node chuyển mạch tức thời. Những node này không
quan tâm đến nội dung của dữ liệu, chúng chỉ đơng thuần cung cấp việc chuyển
mạch để truyền dữ liệu từ node này đến node khác cho đến khi tới đích. Hình 4.1
minh hoạ một mạng đơn giản nhất . Những thiết bị đầu cuối mà ta mong muốn
liên lạc gọi là trạm ( station ). Các trạm có thể là các máy tính, các thiết bị đầu
cuối ( terminal ), các điện thoại, hoặc các thiết bị viễn thông khác. Các thiết bị
chuyển mạch đợc gọi là các node. Mỗi trạm nối với 1 node, tập hợp các
node đợc gọi là mạng truyền thông.



Hình 4.1 Mạng chuyển mạch đơn giản nhất

Hình 4.2 miêu tả một phổ của các kỹ thuật chuyển mạch có thể truyền
thông tin qua mạng. Hai loại chuyển mạch ở mỗi đầu là các kỹ thuật chuyển
mạch truyền thống : chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói ; các kĩ thuật còn lại

vừa mới đợc áp dụng . Nói chung các kỹ thuật về phía trái cung cấp việc truyền

thông với sự thay đổi nhỏ hoặc không thay đổi về tốc độ và với yêu cầu xử lý tối
thiểu trên các trạm nối tới. Trong khi các kỹ thuật về bên phải cung cấp tính
mềm dẻo cao để điều khiển tốc độ bit thay đổi và việc giao vận (traffic) không
thể đoán trớc khi độ phức tạp trong việc xử lý đang tăng.

Một phần lớn trong chơng này cung cấp chi tiết về 2 loại kỹ thuật chuyển
mạch thông thờng: chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. Các kỹ thuật chuyển
mạch tiên tiến sẽ đợc bàn tới sau và đợc xem qua trong phần cuối chơng.



Hình 4.2 Các loại kĩ thuật chuyển mạch

2 Chuyển mạch kênh (circuit switching)

Kỹ thuật chuyển mạch kênh là kỹ thuật trội hơn trong cả 2 lĩnh vực âm
thanh và truyền dữ liệu ngày nay và tiếp tục đợc sử dụng trong kỷ nguyên của
ISDN. Truyền thông qua chuyển mạch kênh dùng 1 đờng liên lạc đã đợc dành
riền cho giữa 2 trạm. Đờng này gồm chuỗi các liên kết giữa các node qua mạng.
Trong mỗi liên kết vật lý, 1 kênh đợc dành cho việc kết nối. Một ví dụ điển hình
của chuyển mạch kênh là mạng điên thoại công cộng .

Truyền dẫn thông tin qua chuyển mạch kênh tiến hành 3 giai đoạn mà nó
có thể giải thích qua hình 4.1
a) Thiết lập mạch : Trớc khi bất kỳ 1 tín hiệu nào đợc gửi đi, mạch điện
giữa 2 trạm tại 2 đầu phải đợc thiết lập. Ví dụ : trạm A gửi yêu cầu
tới node 4 đòi liên kết tới E. Đờng dây giữa A và node 4 đã tồn tại sao
cho kết nối luôn sẵn sàng. Node 4 phải tìm nhánh tiếp theo để tới node 6.
Dựa trên thông tin định tuyến (routing) , việc xem xét khả năng và có thể
cả giá mà liên kết tới node 5, chỉ định một kênh rỗi ( dùng FDM hoặc

TDM ) và trên liên kết đó gửi yêu cầu liên lạc tới E. Tiếp nh vậy mà
thiết lập liên kết từ A qua 4 và 5 . Do có một số trạm cũng đợc nối tới 4 ,
nó phải thiết lập các đơng nội bộ từ các trạm này tới các trạm khác , duy
trì cách sử lí tơng tự. Trạm 5 nối tới trạm 6 và thiết lập 1 kênh vững chắc
từ node 4 . Node 6 đã hoàn toàn nối tới trạm E . Khi hoàn hiẹn kết nối ,
một phép kiểm tra xem E bận hay chấp nhận viện kết nối này.

b) Truyền thông tin: Thông tin bây giờ có thể truyền / nhận từ A đến E, đó
có thể là tín hiệu tiếng nói tơng tự, tiếng nói đợc số hoá, hay dữ liệu nhị
phân ; phụ thuộc vào loại mạng. Với mạng số tích hợp số thì việc sử dụng
truyền số với cả tiếng nói và dữ liệu là phơng pháp nổi trội. Con đờng
thiết lập qua : Liên kết A-4 ; đi qua bên trong chuyển mạch 4 , kênh từ 4-5
, ; đi qua bên trong chuyển mạch 5, kênh từ 5-6 ; ; đi qua bên trong chuyển
mạch 6, liên kết 6-E . Thông thờng chế độ truyền dẫn là song công, tín
hiệu có thể đợc truyền cả 2 chiều đồng thời.
c) Ngắt mạch (disconnect) Sau một khi truyền dữ liệu, kết nối sẽ bị huỷ, có
thể là một trong 2 trạm. Tín hiệu phải đợc truyền đi tới node 4, 5, rồi 6 để
giải phóng tài nguyên.

Chú ý rằng đơng kết nối đợc thiết kế trớc khi dữ liệu bắt đầu đợc
truyền đi. Do đó, dung lợng kênh phảI đợc dự trữ giữa từng cặp node trên đờng
dẫn và mỗi một node phảI cần có sẵn dung lợng chuyển mạch nội tạI để sử lí kết
nối cần thiết. Các chuyển mạch cần phải có độ thông minh để tạo ra các phân bổ
này và tạo ra một tuyến qua mạng.

Chuyển mạch kênh cũng có thể không hiệu quả. Dung lợng kênh đợc chỉ
định trong lúc kết nối, ngay cả khi không có dữ liệu truyền. Với kết nối tiếng nói,
sự việc sử dụng có thể cao nhng không tới 100%. Với một kết nối giữa thiết bị
đầu cuối tới máy tính, khả năng có thể là bị hệ thống bị bỏ phí gần nh trong
suốt lúc kết nối. Về việc thực hiện, có khoảng thời gian trễ khi thiết lập kết nối.

Tuy nhiên, khi mạch đợc thiết lập, mạng sẽ trong suốt đối với ngời dùng. Thông
tin đợc truyền ở tốc độ dữ liệu cố định, không trễ trừ thời gian truyền. Trễ ở mỗi
nút là không đáng kể.

Chuyển mạch kênh đợc phát triển để điều khiển trao đổi tiếng nói , nhng
bây giờ đ
ợc sử dụng cho cả dữ liệu . Ví dụ gần gũi nhất của mạng chuyển mạch
kênh cho mạng điện thoại công cộng. Đây là mạng quốc gia đợc kết nối với
quốc tế. Lúc thiết kế ban đầu chỉ ứng dụng cho các thuê bao tơng tự . Các dữ
liệu số đợc truyền qua modem . Một ứng dụng điển hình khác của chuyển mạch
kênh là tổng đài cá nhân ( PBX - Private Branch Exchange ) đợc sử dụng để nói
các điện thoại trong một cơ quan hay một toà nhà. Chuyển mạch kênh cũng đợc
sử dụng trong các mạng cá nhân, nh là mạng đợc xây dựng bởi các đoàn thể
hoặc giữa các tổ chức lớn qua một loạt các trạm. Mỗi một trạm nh vậy chứa các
hệ thống PBX mà tại mỗi một trạm , chúng đợc kết nối vói nhau thông qua đờng
thuê riêng ( leaseline )

Một mạng viễn thông công cộng có thể đợc miêu tả bằng cách sử dụng 4
phần tử kiến trúc cơ bản :
Thuê bao : Đó là các thiết bị nối tới mạng, Trong hầu hết các trờng hợp , các
thiết bị thuê bao nối tới mạng viễn thông công cộng là các máy điện thoại.
Nhng hiện nay tỷ lệ truyền dữ liệu ngày càng tăng dần qua các năm.

Đờng thuê bao : Đơng liên kết giữa thuê bao và mạng. Nó cũng còn đợc
gọi là vòng thuê bao hay vòng nội hạt. Hỗu hết các đờng thuê bao là các cặp
cáp xoắn đôi . Độ dài của đờng thuê bao nói chung nằm trong dải một vài km
tới 10 Km
Tổng đài : Đấy là trung tâm chuyển mạch ở trong mạng. Một trung tâm
chuyển mạch nối trực tiếp với đờng thuê bao gọi là trạm đầu cuối ( end-office)
Nói chung một trạm đầu cuối cho phép nối tới hàng nghìn thuê bao trong khu

vực . Có tới 19.000 trạm đầu cuối tại Mỹ . Rõ ràng là giữa các trạm đầu cuối
phải nối nới nhau một cách trực tiếp điều này đòi hỏi có tới 2x10
8
các đờng
liên kết nh vậy. Vởy tốt nhất là sử dụng các trạm trung gian ( office ).
Trung kế : Đờng liên kết giứa các tổng đài . Trung kế mang rất nhiều mạch
tần số thoại do vậy phải sử dụng kĩ thuật hoặc FDM hoặc TDM đồng bộ .
Thủa ban chúng đợc coi nh các hệ thống truyền dẫn

Công nghệ chuyển mạch kênh bị chi phối bởi các ứng dụng của truyền dẫn
thoại. Một trong các yêu cầu cơ bản là truyền dẫn thoại phải thực sự không đợc
trễ . Tốc độ truyền dẫn phải đợc duy trì sao cho không đổi bởi vì máy phát và
máy thu có cùng một tốc độ tín hiệu. Các yêu cầu này là cần thiết cho phép mọi
ngời trao đổi cuộc trò chuyện. Hơn nữa , chất lợng của tín hiệu thu phải đủ tốt
, dễ hiểu

Hình 4.3 Một ví dụ kết nối qua mạng chuyển mạch kênh công cộng

Chuyển mạch kênh đợc ứng dụng rộng rãi và có vị trí u thế bởi vì nó nó rất
phù hợp để truyền tín hiệu tiếng nói tơng tự. Trong thế giới của sự số hoá thì sự
kếm hiệu quả của nó ngày càng bộc lộ. Tuy nhiên , loại bỏ tính kém hiệu quả thì
chuyển mạch kênh vẫn còn có vị trí trong cả 2 mạng địa phơng lẫn mạng diện
rộng. Một trong những mặt mạnh của nó là sự trong suốt. Mỗi một khi một kênh

đợc thiết lập , nó gióng nh sự nối trực tiếp gia 2 trạm đầu cuối ; không một
mạng logic nào đợc cần

4.3 Định tuyến cho mạng kênh

Trong mạng chuyển mạch kênh rộng lớn, nhiều mạch kết nối sẽ đòi hỏi 1

con đờng đi qua nhiều hơn 1 chuyển mạch. Khi có một cuộc gọi , mạng phải xác
dịnh 1 tuyến đi qua một vài chuyển mạch và trung kế. Có 2 yêu cầu chính để
định tuyến trong kiến trúc của mạng: Hiệu quả và dự phòng (resilience ) .

Trớc hết nó phải đợc thiết kế với số lợng tối thiểu các chuyển mạch và
trung kế trong mạng và có khả năng tải hợp lí . Yêu cầ về tải thông thờng
đợc thể hiện bằng khái niệm lu lợng tải giờ cao điểm ( busy-houre
traffic load ) nó bằng tải trung bình trong suốt giờ cao điểm nhất trong các
ngày . Cần phải sử lý để giảm tải này , mặt khác ta lại muốn có 1 số lợng
thiết bị tối thiểu .
Thêm nữa , mặc dù mạng có thể có đủ tải cho giờ cao điểm , nhng có thể là
có khi tạm thời 1 lúc nào đó lu lợng đỉnh vợt quá tải max của mạng. Các
tổng đài và trung kế sẽ không làm việc và tạm thời không hoạt động , chẳng
hạn nh trong cơn bão lớn. Ta muốn rằng mạng phải có dự phòng để luôn
cung cấp các dịch vụ hợp lí trong các trờng hợp xấu nh vậy.

Yếu tố thiết kế căn bản quyết định bản chất của việc phải đánh đổi giữa hiệu
quả và tính dự phòng chính là chiến lợc định tuyến . Thông thờng chức năng
dịnh tuyến trong mạng viễn thông công cộng khá là đơn giản. Về cơ bản , các
tổng đài đợc tổ chức thành cấu trúc hình cây hay là phân cấp. Một đờng dẫn
đợc xây dựng bằng cách bắt đàu tại thuê bao gọi đi , đi theo cây đó tới
node
chung đầu tiên, và sau đó đi xuôi theo cây tới thuê bao đợc gọi. Để bổ xung tuyến
dự phòng nào đó vào trong mạng , ngời ta phải thêm vào các trung kế bổ
xung cắt ngang cấu trúc cây để nối các tổng đài có cờng độ lu lợng cao giữa
chúng với nhau. Đây là một phơng pháp tĩnh . Việc thêm vào các trung kế
high-usage sẽ cung cấp sự d thừa và dung lợng bổ xung. Nhng việc này vẫn
còn có các hạn chế trong việc nâng cao hiệu suất và độ dự phòng . Vì sơ đồ
định tuyến này không thể đáp ứng đợc các điều kiện thay đổi nên mạng phải
cần đợc thiết kế để thoả mãn một số yêu cầu cao thông thờng. Ví dụ nh :

Các giờ cao điểm của lu lợng tại các vùng tại đông và tây , nam và bắc là
khác nhau , không trùng khớp nhau và đặt ra các yêu cầu khác nhau đối với hệ
thống. Rất khó phân tích tác động của các biến này , chúng dẫn tới việc làm
cho hệ thống trở nên cồng kềnh và do vậy kém hiệu quả. Về tính dự phòng , câu
trúc phân cấp cố định với các trung kế bổ xung có thể phản ứng rất kém đói với
các hỏng hóc . Thông thờng , trong các thiết kế nh vậy thì kết quả của hỏng
hóc sẽ là nghễn tắc nội hạt lớn tại điểm gần nơi xảy ra hỏng hóc.


Để đối phó với nhu cầu ngày càng tăng về các mạng viễn thông công cộng,
thờng tất cả các nhà cung cấp sẽ rời bỏ phơng pháp phân cấp tĩnh và dùng
phơng pháp phân cấp động. Phơng pháp định tuyến động là các quyết định
định tuyến bị chi phối bởi các đIều kiện traffic hiện tạI, Thông thờng các
node chuyển mạch kênh có một mối quan hệ thân thiết với nhau hơn là một mối
quan hệ phân cấp. Tât cả các nde đều có khả năng thực hiện các chức năng nh
nhau. Trong một kiến trúc nh vậy, việc định tuyến vừa phức tạp hơn , nhng linh
hoạt hơn. Nó phức tạp hơn vì kiến trúc này không cho ngay một đờng dẫn tự
nhiên hay là một bộ các đờng dẫn dựa trên cấu trúc phân cấp. Nhng linh hoạt
hơn vì sẽ có nhiều tuyến khác nhau hơn.

Ví dụ ta xét một dạng định tuyến trong các mạng chuyển mạch kênh , trong
các mạng chuyển mạch kênh đợc gọi là định tuyến dự trữ ( alternate routing ) .
Điểm căn bản của các kiểu định tuyến dự trữ là các tuyến khả dĩ sẽ đợc sử
dụng giữa hai đầu mà đợc xác định trớc . Trách nhiệm của chuyển mạch
nguồn là lựa chọn tuyến phù hợp cho từng cuộc gọi . Mỗi một chuyển mạch
đợc cho 1 tập hợp các tuyến đã định trớc đối với từng đích theo thứ tự a
thích. Nếu chỉ có một kết nối trung kế trực tiếp giữa hai tổng đài , thì đây
luôn là lựa chọn u thích. Nếu không chỉ có trung kế này thì lựa chọn thứ 2 sẽ
đợc thử và cứ nh vậy tiếp tục Chu trình định tuyến ( là chu trình trong đó
các tuyến trong một tập hợp đợc thử ) phản ánh một sự phân tích dựa trên

các kiểu lu thông đã có trớc đây và đợc thiết kế để tối u hoá việc sử dụng các
nguồn mạng

Nếu chỉ có 1 chuỗi định tuyến đ
ợc lập cho mỗi cặp nguồn-đích , kiểu này
gọi là kiểu định tuyến dự trữ cố định. Thông thờng hơn , ngời ta thờng sử
dụng kiểu định tuyến dự trữ động. Trong đó, một tập hợp các tuyến đã định
khác sẽ đợc sử dụng cho từng giai đoạn thời gian khác nhau, để tận dụng các
mẫu lu lợng khác nhau ở các múi thời gian khác nhau và tại các thời điểm
khác nhau trong một ngày. Nh vậy, quyết dịnh định tuyến dựa trên cả trạng thái
lu lợng hiện tại ( Tuyến sẽ bị loại nếu bận ) và các mẫu lu lợng đã có trớc
đáy. Nó sẽ xác định chu trình các tuyến đợc cân nhắc.

Trên hình 4.4 là một ví dụ đơn giản, Tổng đài gốc X có 4 tuyến khả dĩ tới
tổng đài đích Y . Tuyến trực tiếp ( a ) sẽ luôn luôn đợc thử đầu tiên. Nếu
trung kế này không đợc ( bân , không hoạt động ), thì các tuyến khác sẽ đợc
thử theo một thứ tự cụ thể , phụ thuộc vào khoảng thời gian. Ví dụ : vào các
buổi sáng ngày thờng thì tuyến ( b ) sẽ đợc thử tiếp theo ( thứ 2 )

Một kiểu định tuyến dự trữ động đợc sử dụng để cung cấp dịch vụ điện thoại
nội hạt và khu vực [BEO90] ; nó thờng đợc nhắc tới nh là cách định tuyến
đa dự trữ ( MAR). Phơng pháp này cũng đợc AT&T sử dụng trong mạng
đờng dàI của nó [ASH90] và đợc gọi là định tuýen không phân cấp động
[DNHR].


4.4 Báo hiệu điều khiển cho mạng chuyển mạch kênh (circuit switching)

Trong mạng chuyển mạch kênh , báo hiệu điều khiển là phơng tiện để
quản trị mạng ; đợc sử dụng để thiết lâp , duy trì và huỷ bỏ cuôc gọi . Cả hai

quản trị cuộc gọi và quản trị mạng đều cần các thông tin đợc trao đổi giữa thuê
bao và chuyển mạch, giữa các chuyển mạch và giữa chuyển mạch và mạng. Với
mạng viễn thông công cộng rộng lớn một kiểu báo hiệu điều khiển tơng quan
phức hợp là cần thiết. Trong mục này , chúng ta xẽ xem các chức năng của báo
hiệu điều khiển rồi thì xem xét cơ sở của mạng ISDN , báo hiệu kênh chung.



Hình 4.4 Các tuyến dự trữ từ trạm đầu cuối X đến trạm đầu cuối Y

Bảng định tuyến

Time period First route Second route Third route Fourth route
Morning
a b c d
Afternoon
a d b c
Evening
a d c b
Weekend
a c b d

Chức năng báo hiệu

Các báo hiệu điều khiển là cần thiết để vận hành mạng chuyển mạch kênh
và bao gồm tất cả các khia cạnh của mạng , bao gồm cả các dịch vụ mạng có thể
thấy đợc tới thuê bao và các bộ cơ khí bên trong. Mạnh ngày càng trở nên phức
tạp hơn và số các chức năng đợc thực hiện bởi báo hiệu ngày càng tăng . Các
chức năng đợc liệt kê sau đây là vô cùng quan trọng :

Thông báo có thể nghe đợc cho thuê bao , bao gồm âm quay số , âm rung
chuông, tín hiệu báo bân v.v

Truyền số đựơc quay của thuê bao bị gọi tới tổng đài mà tại đó nó sé cố gắng
hoàn thiện kết nối
Truyền các thông tin giữa các chuyển mạch để chỉ ra rằng 1 cuộc gọi có thể
không đợc hoàn tất
Truyền các thông tin giữa các chuyển mạch để chỉ ra rằng 1 cuộc gọi đã đợc
chấm dứt và đơng dẫn có thể bị tháo bỏ
Một tín hiệu làm rung chuông điện thoại
Truyền thông tin đợc sử dụng cho tính cớc
Truyền các thông tin cung cấp các trạng thái của thiết bị hoặc đơng trung kế
trong mạng. Thông tin này có thể đợc dùng vào mục dích định tuyến và bảo
dỡng mạng
Truyền các thông tin đợc sử dụng trong việc chuẩn đoán, cách li các sai hỏng
của mạng
Điều khiển các thiết bị đặc biệt nh là các thiết bị liên lạc vệ tinh

Hãy xem xét một ví dụ điển hình kết nối liên tiếp từ một đờng này tới đờng
khác qua cùng 1 tổng đài :

1) Để tiến hành cuộc gọi , cả 2 máy điện thoại phải đợc hạ ống nghe ( on
hook ) . Cuộc gọi bắt đầu khi thuê bao gọi nhấc ống nghe ( off hook ) để nó
tự động báo hiệu đến tổng đài
2) Tổng đài đáp lại bằng 1 âm mời quay số , báo hiệu rằng thuê bao có thể
đợc quay số.
3) Ngời gọi quay số , đó là số của thuê bao bị gọi ; địa chỉ đích nối tới tổng
đài
4) Nếu thuê bao bị gọi không bận, tổng đài sẽ cảnh báo thuê bao bị gọi bằng
cách gửi 1 tín hiệu rung chuông làm chuông điện thoại của thuê bao bị gọi

sẽ rung
5) Một tín hiệu phản hồi tới thuê bao goi bởi tổng đài :
Nếu thuê bao bị gọi không bận, tổng đài sẽ chuyển các tín hiệu âm báo
chờ thới thuê bao gọi trong khi gởi tín hiệu rung chuông yêu cầu nhấc
ống nghe thới thuê bao bị gọi
Nếu thuê bao bị gọi bân, tổng đài sẽ chuyển các tín hiệu báo bận tới thuê
bao gọi
Nếu cuộc gọi không có thể thực hiện đợc qua tổng đài tổng đài sẽ gửi
một tín hiệu reoder tới thuê bao goi
6) Thuê bao bị gọi chấp nhận cuộc gọi bằng cách nhấc ống nghe , đó chính là
báo hiệu chuyển tới tổng đài
7) Tổng đài ngắt tín hiệu chuông , thiết lập đờng kết nối qua chuyển mạch
8) Kết nối bị huỷ bỏ nếu 1 hay cả 2 thuê bao hạ ống nghe

Khi thuê bao bị gọi nối tới tổng đài khác vói tổng đài của thuê bao gọi thì
các chức năng báo hiệu trung kế giữa các tổng đài là cần thiết :


9) Tổng đài gốc chiếm đờng trung kế , gửi tín hiệu chiếm đờng trên đờng
trung kế , yêu cầu thanh ghi số ở đầu xa kia sao cho địa chỉ có thể đợc
truyền dẫn
10) Tổng đài đầu cuối gửi một tín hiệu sẵn sàng để xác nhận tín hiệu chiếm
đờng , thông báo thanh ghi đã sẵn sàng
11) Tổng đài gốc gửi các địa chỉ số tới tổng đài bên

Bảng 4.1 Các chức năng báo hiệu

Giám sát

Báo hiệu giám sát nhằm thiết lập cuộc gọi, nó đợc sử dụng để khởi động 1 yêu

cầu cuộc gọi, duy trì hoặc tháo bỏ kết nối đã đợc thiết lập , khởi động hoạc tháo bỏ khi
nạp lại , gọi lại ngời gọi tại kết nối đã đợc thiết lập, cảnh báo thuê bao và khởi động
khi cuọc gọi . Nó bao gồm cả sự nhận biết trạng thái bân hay rỗi trên đờng thuê bao và
đờng trung kế nội, truyền các thông tin này tới thuê bao gọi và hệ thống tổng đài. Các
báo hiệu này bao gồm cả hai chứ năng điều khiển và trạng thái:

Điều khiển : Báo hiệu điều khiển đợc sử dụng để điều khiển sự sử dụng cuộc gọi.
Tổng đài và trung kế đợc ấn định vào kết nối nhờ báo hiệu điều khiển. Cuộc gọi ,
môĩi khi chiếm , sẽ giữ đờng trong suốt cuộc gọi và chỉ tháo bỏ khi cuộc gọi
chấm dứt.
Trạng thái : Báo hiệu điều khiển cũng cha đựng thông tin các trạng thái của
cuộc gọi hoặc cố gắng gọi . Các thông tin này đợc gửi ngợc lại từ mạng tới tổng
đài của thuê bao

Địa chỉ

Báo hiệu địa chỉ để nhận dạng các thành viên trong cuộc gọi. Nó chứa số của
thuê bao gọi hoăch bị gọi cũng nh mả truy cập trung kế PBX , mã vùng, mã quốc gia
Nó bao hàm việc truyền các số của số điện thoại thuê bao bị gọi từ thuê bao gọi tới hệ
thống tổng đài hoặc từ tổng đài này tới tổng đài kia. Báo hiệu địa chỉ bao gồm cả báo
hiệu trạm liên quan và tuyến liên quan

Trạm liên quan :
Báo hiệu địa chỉ nguồn từ thue bao gọi . Từ máy điẹn thoại , tín
hiệu đợc phát ra các chuỗi xung liên tiếp ( Pulse) hoặc chuỗi các 2 tần số âm
thanh (Tone ) . Đối với thuê bao số , một tín hiẹu điều khiển số có thể đợc dùng
Tuyến liên quan : Nếu một cuộc gọi sử dụng nhiều hơn 1 tổng đài thì cần thiết
báo hiệu giữa các tổng đài. Nó bao gồm báo hiệu địa chỉ mà nó cung cấp các
chức năng tuyến và các báo hiệu giám sát.

Thông tin về cuộc goi

Báo hiệu thông tin về cuộc gọi đợc truyền tới một ngời gọi để cung cấp các
thông tin tới các ngời gọi và các thao tác có liên quan đến việc thiết lập một kết nối qua

mạng điện thạo. Một loạt các âm thanh đợc sử dụng vào các mục đích đó. Các báo hiệu
này có thể đợc liệt kê để cảnh báo và sử lí

Cảnh báo : Báo hiệu cảnh báo đợc cấp tới một thuê bao nhời cha có cuộc gọi,
đấy là báo hiệu rung chuông để yêu cầu thuê bao bị gọi nhấc ống nghe.
Xử lí : Báo hiệu sử lí cuộc gọi để chỉ ra trạng thái của cuộc gọi của thuê bao đang
gọi

Quản trị mạng


Báo hiệu quản trị mạng bao gồm tất cả các báo hiệu liên quan đến các thao tác
đang tiến hành và quản trị mạng. Chúng bao gồm các báo hiệu gây ra các điều khiển
đợc exerted và các báo hiệu cung cấp trạng thái

Điều khiển
: Báo hiệu điều khiển mạng đợc sử dụng để điều khiển các tiến trình
sử lí tuyến ( vi dụ nh thay đổi một tuyến đợc đặt trớc của một tổng đài ) và
sửa đổi các đặc trng vận hành của mạng để đáp ứng với sự quá tải và các điều
kiện lỗi
Trạng thái
: Báo hiệu trạng thái mạng đợc sử dụng bởi tổng đài để cung cấp các
thông tin về trạng thái tới trung tâm quản trị mạng và các tổng đài khác . Các
thông tin này bao gồm cờng độ lu lợng , các điều kiện gây sai lỗi , các sai
hỏng khác

Các ví dụ này cho một vài ý tởng của các chức năng mà chúng đợc thực
hiện khi dùng báo hiệu. Một vài ý tởng khác nêu ra trong bảng 4.1 . Các chức
năng này đợc thực hiện bởi các báo hiệu có thể đợc phân thành nhóm nh :
Giám sát , Địa chỉ Thông tin về cuộc gọi và Quản trị mạng. Hình 4.5 dựa trên hình
trong [FREE94] , chỉ nguồn gốc và các đích của báo hiệu

Danh từ giám sát nói chung đợc dùng thực hiện chức năng điều khiển co
đặc tính nhị phân ( đúng/sai , on/off ) , nh là các yêu cầu dịch vụ , trả lời cảnh báo
hoặc quay về trạng thái đợi. Chúng có quan hệ với tính sẵn sàng của thuê bao bị
gọi và cần thiết mạng gốc , Báo hiệu giám sát đợc sử dụng để xác định liệu
một nguồn đã có thể , nếu thế chiếm nó . Chúng cũng đợc sử dụng để thông báo
trạng thái của nguồn đợc yêu cầu

Báo hiệu địa chỉ nhận dạng thuê bao . Khi khởi động, một tín hiệu địa chỉ
đợc phát ra bởi thuê bao gọi khi quay số điẹn thoại. Địa chỉ thu đợc có thể đợc
truyền qua mạng để giúp cho các chức nang tuyến định vị và rung chuong điện
thoại của thuê bao bị gọi

Danh từ thông tin về cuộc goi cho các báo hiệu này cung cấp các thông tin
tới thuê bao về trạng thái của cuộc gọi. Điều này trái ngợc lại với các báo hiệu
nội bộ giữa các tổng đài đợc sử dụng khi thiết lập hoặc ngắt cuộc gọi. Các báo
hiệu nội bộ là các bản tin tơng tự hoặc là số còn các báo hiệu thông tin về cuộc

gọi là những âm thanh có thể nghe thấy đực bởi cả ngời gọi lẫn bị gọi hoặc là các
vận hành theo quy tắc của máy điện thoại

Báo hiệu giám sát , địa chỉ và thông tin về cuộc gọi là các đòi hỏi trực tiếp
để thiét lập và chấm dữt cuộc gọi . Ngợc lại báo hiệu quản trị mạng đợc sử
dung để bảo dỡng , tìm sai hỏng và các vận hành quá tải của mạng, Các báo hiệu

nh vậy có thể ở dạng các bản tin ví nh liệt kê các tuyến đợc xắp đặt trớc để
gửi tới các trạm nhằm nâng cấp bảng định tuyến .


Hình 4.5 Báo hiệu điều khiển qua mạng chuyển mạch kênh

Báo hiệu nội hạt

Báo hiệu cần đợc xem xét theo 2 khia cạnh sau đây : (1) Báo hiệu giữa
thuê bao và mạng và (2) báo hiệu giữa các mạng. Nói chung các báo hiệu (1) và
(2) là khác nhau theo các nội dung của chúng

Báo hiệu giữa một điện thoại hay một thuê bao với tổng đài đợc xác định
bởi đặc tính của thiết bị thuê bao và sự cần thiết của ngờ sử dụng. Các báo hiệu
giữa các tổng dài thực chất là giữa máy tính máy tính . Các báo hiệu nội bộ dính
líu không chỉ với sự quản trị mạng của thuê bao mà còn sự quản trị của chính mạng

. Vì thế các báo hiệu nội bộ nhiều lệnh hơn, nhiều đáp ứng và nhiều các tham số
cần thiết để khởi tạo

Do có 2 kĩ thuật báo hiệu khác nhau đợc sử dụng, tổng đài nội hạt mà nó
cho phép các thuê bao đấu nối vào phải đợc cung cấp các báo hiệu thuê bao
ít phức tạp và các báo hiệu giữa các tổng đài mà nó chứa đựng nhiều sự phức tạp
hơn . Trong phần II chúng ta sẽ xem xét báo hiệu đó dới cái tên Q.931 cho báo
hiệu thuê bao và SS7 cho báo hiệu giữa các tổng đài.

Báo hiệu kênh chung

Báo hiệu trong mạng chuyển mạch kênh có tại per-trunk và kênh kết hợp.
Với báo hiệu trong kênh, một kênh đợc sử dụng để mang cuộc gọi đồng thời

mang cả báo hiệu cuộc gọi có liên quan. Báo hiệu nh vậy bắt đầu từ thuê bao gọi
và theo dọc đờng của chính cuộc gọi đó . Đây là điều hay , do không cần một
đơng truyền nào cần thiết thêm vào cho báo hiệu . Các phơng tiện để truyền
thoại đợc chia sẻ để truyền báo hiệu.

Có 2 dạng báo hiệu đợc sử dụng : Trong băng và ngoài băng.

Báo hiệu trong băng sử dụng không chỉ cùng đờng vật lí của cuộc gọi mà
còn sử dụng cùng một dải tần số của tín hiệu thoại để mang tín hiệu điều
khiển có liên quan đến. Kiểu báo hiệu này có một vài u điểm : Do tín
hiệu điều khiển có cùng đặc tính sóng điện từ với tín hiệu tiếng nói do vậy
nó có thể đi bất cứ nơi đâu mà tín hiệu thoại đi tới. Vì không có sự giới hạn
sự sử dụng tín hiệu trong băng tại bất cứ nơi đâu trong mạng , kể cả nơi có
bộ chuyển đổi ADC , DAC . Thêm nữa, nó có khả năng thiết lập cuộc gọi trên
đờng tiếng có thiếu khuyết do tín hiệu điều khiển đợc sử dụng để thiết lập
đờng
Báo hiệu ngòai băng có u điểm là không sử dụng toàn bộ băng thông 4KHz
mà nó tách ra 1 băng thông hẹp trong đó để sử dụng gửi các tín hiệu điều
khiển. Ưu điểm chính của nó là gửi đến những nơi mà tín hiệu thoại không
đến đợc. Vì thế nó cho phép liên tục giám sát và điều khiển cuộc gọi. Tuy
nhiên kiểu báo hiệu ngoài băng cần mạch điện phụ để cho phép báo hiệu
trong băng.

Tốc độ truyền thông tin đợc giới hạn bởi báo hiệu trong băng . Với báo
hiệu trong băng chỉ đợc truyền khi không có tín hiệu thoại còn báo hiệu ngoài
băng thì đợc phép. Do sự hạn chế nh vậy thật khó có thể điều tiét cho phù hợp
tuy nhiên các u điểm đó của báo hiệu là rất cần thiết

Một nhợc điểm khác của báo hiệu trong băng là thời gian trễ khi thiết lập cuộc
gọi. Yêu cầu giảm thời gian trễ là một trong các yếu tố quan trọng hiện nay khi sử

dụng mạng. Ví dụ : máy tính điều khiển cuộc gọi . sử lĩ cuộc gọi ( transaction )

sử dụng các bản tin ngắn tơng đối ; vì thế , thời gian thiết lập cuộc gọi có mặt một
cách đáng kể trong tổng số thời gian cuọc gọi

Csr hai vấn đề này có thể đợc giải quyết nhờ báo hiệu kênh chung , trong đó
báo hiệu đợc mang qua một kênh hoàn toàn độc lập với kênh thoaị ( Bảng 4.2 ) .
Một đờng có thể mang các tín hiệu cho một số các kênh thoại với vô số các chức
năng, vì thế kênh điều khiển chung là để cho các kênh thuê bao này

Nguyên tắc của báo hiệu kênh chung đợc minh hoạ và đối ngợc với báo hiệu
kênh kết hợp trong hình 4.6. Nh có thể thấy, con đờng dành cho báo hiệu kênh
chung đợc tách một cách vật lý ra khỏi đờng thoại thuê bao. Kênh chung có
thể đợc cấu hình với băng thông cần thiết để mang các báo hiệu với một loạt
các chức năng. Vì thế cả hai giao thức báo hiệu và kiến trúc mạng phức tạp hơn
báo hiệu kênh kết hợp.

Tuy nhiên do giá thành các phần cứng của máy tính ngày càng hạ do vậy báo
hiệu kênh chung ngày càng đợc sử dụng rộng rãi. Các bản tin báo hiệu đợc
chuyển qua giữa các chuyển mạch hay giữa các chuỷên mạch và trung tâm quản
trị mạng. Vì thế thành phần báo hiệu của mạng với hiệu quả là mạng máy tính
phân bố chuyển tải các bản tin ngắn

Bảng 4.2 Kĩ thuật báo hiệu cho mạng chuyển mạch kênh


Miêu tả Chú giải
Kênh kết hợp
Trong băng

Ngoài băng

Báo hiệu cùng một dải thông
tần số đợc sử dụng bởi tín
hiệu thoại



Tín hiệu thoại đợc sử dụng
cùng đờng truyền với tín
hiệu thoại , nhng khác băng
tần số


Kĩ thuật đơn giản nhất và rất cần
thiết cho báp hiệu thông tin về
cuộc gọi và đợc sử dụng cho các
báo hiệu khác , thờng tại tất cả
các đờng daay thuê bao

Cho phép liên tục giám sát trong
suốt thời gian kết nối
Kênh chung

Báo hiệu truyền trên kênh báo
hiệu đợc giành để điều khiển

các báo hiệu và chung cho các
kênh thoại

Giảm thời gian setup cuộc gọi so
với phơng pháp trên. Nó cũng
tơng thích hơn với các chức năng
cần thiết





Hình 4.6 Báo hiệu kênh kết hợp và kênh chung

Có hai kiểu thao tác trong báo hiệu kênh chung ( Hình 4.7 )

Mode kết hợp : Đơng báo hiệu đi dọc theo , bên cạnh đờng trung kế thoại
để phục vụ các điểm đầu cuối, Báo hiệu sẽ di đờng khác với đờng tín hiệu
thoại , tại tổng dài , nó đợc định tuyến trực tiếp tới bộ sử lí báo hiệu.
Mode không kết hợp : Tại mode này , mạng đợc gia tăng thêm bởi các node (
máy trạm ) đợc gọi là điẻm chuyển tiếp báo hiệu. Nh vậy 2 mạng sẽ tách
rời nhau . Sk liên kết giữa 2 hại này tại các cửa điều khiển thực hiện tại các
tổng đài ( switch nodes ) mà đó đang phục vụ cho các cuộc gọi thuê bao.
Trong mode không kết hợp, ngời quản trị mạng cũng sử dễ dàng vận hành
hơn bởi vì các kênh điều khiển có thể cho một cách linh hoạt hơn. Mạng
ISDN sử dụng báo hiệu theo mode không kết hợp

Với báo hiệu kênh kết hợp . báo hiệu từ tổng đài gốc đợc sử lí và đợc
chuyển tới kênh ra . tại đầu thu nhận, báo hiệu lại đợc chuyển nhận từ kênh thoại
vào bộ sử lí điều khiển ; còn báo hiệu kênh chung báo hiệu đợc truyền trực tiếp

từ bộ sử lí điều khiển này tới bộ sử lí điều khiển kia không ràng buộc gì với tín
hiệu thoại. Đây là một thủ tục đơn giản và ít sai sót khi tình cờ hay cố ý làm
nhiễu loạn các tín hiệu giữa thuê bao và điều khiển. Đây là động cơ chính chp báo
hiệu kênh chung. Một động cơ khác nữa là thời gian setup cuộc gọi giảm. Hãy
xem một chuỗi các cuộc gọi đợc setup bằng kênh kết hợp qua nhiều hơn 1 chuyển
mạch. Một báo hiệu điều khiển sẽ phải đợc gửi tới tổng đài bên cạnh theo ý
định trớc. Tại mỗi một tổng đài báo hiệu không có thể đợc truyền qua tổng đài
tới tuyến tiếp theo chừng nào một mạch kết hợp chađợc thiết lập qua tổng đài
đó. Còn với báo hiệu kênh chung , các thông tin điều khiển có thể che lấp sự sử lí
thiết lập mạch






Hinh 4.7 Các mode của báo hiệu kênh chung

Với báo hiệu không kết hợp còn có nhiều u điểm nổi trội : Một hay
nhiều điểm điều khiển có thể đợc thiết lập . Tất cả các thông tin điều khiển có
thể đợc định tuyến tới trung tâm điều khiển mạng mà tại đó các yêu cầu đợc
sử lí , các tín hiệu dã đợc sử lí đợc gửi tới các tổng đài để thiết lập tuyến cho
thuê bao. Theo cách này các yêu cầu có thể đợc sử lí với tính toàn cục hơn của
điều kiện mạng

Tất nhiên , báo hiệu kênh chung có các nhợc điểm của nó, trớc tiên là
thao tác và vận hành phc tạp hơn tuy nhiên do giá thành phần cứng ngày càng
hạ và sự mở rộng không ngừng của mạng viễn thông số dẫn đén báo hiệu kênh
chung ngày càng phát triển

Mọi thảo luận tại phần này dành chủ yếu về báo hiệu kênh chung trong
mạng ( để điều khiển tổng đài ). Nhng dù cho một mạng hoàn toàn đợc điều
khiển bởi báo hiệu kênh chung thì báo hiệu kênh kết hợp vẫn cần thiết , ít nhất
là để thông báo với thuê bao. Ví dụ nh tín hiệu quay số , rung chuông phải là
tại kênh kết hợp để tới đợc thuê bao. Nói chung , thuê bao không truy cập
tới báo hiệu kênh chung , tuy nhiên chúng ta sẽ thấy tại phần II thì điều này cha
hoàn toàn đúng


4.5 Chuyển mạch gói

Mạng viễn thông chuyển mạch kênh ban đầu để dành cho thọai, chủ yếu
các cuộc gọi trên mạng này là tiếng nói. Đặc tính mấu chốt của chuyển mạch kênh
là mọi phần tử trong mạng chỉ để phục sụ tốt nhất cho cuộc gọi . Do kết nối
thoại, mạch điện sử dụng có tỷ lệ cao bởi vì toàn bộ thời gian , bên này hay bên
kia nói chuyện. Tuy nhiên, khi mạng chuyển mạch kênh bắt đầu đợc sử dụng để
truyền dữ liệu thì xuất hiện hai vấn đề :

Trong mạng để truyền dữ liệu ( vi dụ client/server ) , rất nhiều thời gian rỗi do
vậy chuyển mạch kênh kém hiệu quả
Trong mạng chuyển mạch kênh , liên kết để truyền dữ liệu với tốc độ không
đổi , vì thế cả hai thiết bị nối vào phải có tốc độ thu và phát nh nhau . Điều
này hạn chế các tiện ích của mạng khi liên kết một loạt các máy tính host với
các thiết bị đầu cuối

Để hiểu đợc cách giải quyết vấn đề của mạng chuyển mạch gói , chúng ta hãy
xem xết cách vận hành của mạng chuyển mạch gói. Dữ liệuđợc truyền thành
từng gói ngắn , một bản tin đợc giới hạn trên với độ dài gói khoảng 1000 byte .
Nếu bản tin khi gửi dài hơn , nó sẽ đợc bẻ ra thành một chuỗi các gói ( hình 4.8 )
Mỗi một gói chứa 1 phần ( hay là tất cả cho bản tin ngắn ) dữ liệu của ngời sử

dụng cộng với các thông tin điều khiển. Các thông tin điều khiển , đợc tối thiểu ,
chứa các thông tin mà mạng yêu cầu để có thể định tuyến đợc cho các gói tin đi
qua mạng và đa nó tới đích. Tại mỗi trạm trên tuyến , gói tin đợc nhận , nhớ
lại rồi thì chuyển tiếp tới trạm tiếp theo.




Hình 4.8 Sử dụng gói tin

Chúng ta hãy quay lại hình 4.1 thấy rằng đây là mạng chuyển mạch gói đơn
giản nhất. Giả sử một gói đi từ trạm A tới trạm E , gói tin chứa các thông tin
điều khiển để chỉ rằng nó đang đi tới trạm E . Gói tin đợc gửi từ trạm A tới
node 4 . Node 4 lu trữ gói tin xác định tuyến tiếp theo ( giả sử node 5 ) và xắp
hàng để di ra tới tuyến nối 4 + 5 . Khi đờng nối có thể , gói tin đợc truyền

tới node 5 và cứ nh vậy tới node 6 và cuối cùng tới trạm E . Điều này có u
điểm hơn so với chuyển mạch kênh .

Hiệu suất sử dụng đờng lớn hơn bởi vì mỗi đờng truyền tin giữa các node có
thể đợc chia sẻ cho các gói tin . Các gói tín đợc xắp hàng và truyền với tốc
độ rất nhanh có thể có trên đờng truyền. Ngợc lại , với chuyển mạch kênh
thời gian trên đờng truyền giữa các node đợc định xứ trớc khi dùng TDM
đồng bộ . Nhiều khi đờng truyền có thể rỗi tại 1 kênh do lúc đó kênh này
không đợc sử dụng.
Mạng chuyển mạch gói có thể thay đổi tôc độ truyền dữ liệu. Hai trạm với 2
tôc độ truyền dẫn khác nhau vẫn có thể trao đổi dữ liệu cho nhau bởi vì mỗi
một kết nối tới trạm của chúng đều chấp nhận tôcd độ dữ liệu
Khi lu lợng trên mạng chuyển mạch kênh qua nặng , một vài cuộc gọi có thể
bị nghẹt ; mạng sẽ từ chối nhận thêm các cuộc gọi yêu cầu thêm cho đến khi

tải trên mạng giảm xuống. Trong mạng chuyển mạch gói thì các gói tin vẫn
đợc chấp nhận nhng thời gian trễ truyền tăng lên.
Bậc u tiên có thể đợc sử dụng. Vì thế , một node có 1 số các gói xắp hàng
chờ để truyền , gói đợc truyền trớc tiên là gói có bậc u tiên cao nhất. Các
gói này vì thế sẽ có độ trễ thấp hơn các gói có bậc u tien thấp hơn

Thao tác nội bộ

Một trạm có một bản tin có kích thớc lớn hơn kích th
ớc gói tin tối đa
muốn truyền qua mạng chuyển mạch gói. Vì thế nó phải bẻ gói tin ra thành các
mảnh và gửi các gói này theo thờ gian tới mạng . Một câu hỏi đặt ra là mạng sẽ
chuyển các chuỗi gói tin này nh thế nào trên tuyến để qua chúng tới đích. Có hai
cách đợc sử dụng ở trên mạng : Báo dữ liệu và mạch ảo
Trong kiểu báo dữ liệu , mỗi một gói đợc đối xử một cách độc lập, không có
tham chiếu tới gói tin có trớc đó. Chúng ta xem lại ví dụ trên : Giả sử
tram A trong hình 4.1 có 3 gói tin muốn truyền tới E . Nó sẽ truyền theo
thứ tự các gói tin 1-2-3 tới trạm 4 . Với mỗi một gói , trạm 4 phải xác định
1 tuyến . Trạm 4 sẽ chuyển các gói tin này hoặc là tới node 5 hoặc là node 7 .
Trong trơng hợp trạm 4 xác định rằng sự xắp hàng tới tram 5 là ngắn hơn
tới trạm 7 do vậy gói xắp hàng đợc chuyển tới trạm 5 . Cũng nh vậy cho
gói thứ 2 , nhng đến gói thứ 3 , trạm 4 phát hiện ra rằng sự xắp hàng đến
trạn 7 là ngắn hơn đến tram 5 và do vậy gói thứ 3 sẽ đi đến trạm 7 . Do
vậy các gói tuy có cùng một địa chỉ đích nhng không đi cùng trên 1 tuyến.
Gói 3 sẽ gặp gói 2 tại tram 6 để từ đó chúng đợc chuyển tới trạm E theo
thứ tự với thứ tự khi chúng đợc gửi. Trạm E có trách nhiệm xắp xếp lại
thứ tự cuả các gói tin. Tuy nhiên có khả năng 1 gói tin bị hỏng , mất trên
đờng đi, ví dụ nh có một node bị hỏng 1 lúc nào đó , tất cả các gói đang
xắp hàng tại đó bị mất , điều này ví dụ xảy ra trong ví dụ của ta , trạm 6
không có cách nào biết đợc gói tin nào trong thứ tự bị mất . Một lần nữa ,

trạm E phát hiện ra sự mất của gói tin để tìm cách lấy lại chúng.

Trong kiểu mạch ảo : một tuyến dự định ttrớc đợc thiết lập trớc khi bất kì
gói tin nào đợc truyền. Ví dụ trạm A có nhiều gói tin muốn truyền tới trạm
E . Trớc hết nó gửi các gói tin điều khiển đặc biệt đợc gọi là gói yêu cầu
cuộc gọi ( Call Request ) tới trạm 4 yêu cầu kết nối logic tới E . Node 4 sẽ
quyết định tuyến yêu cầu vả chuyển gói theo thứ tự tới trạm 5 . Trạm 5
quyêt định tuýến và chuyển các gói tới 6 và cuối cùng gói Call Request đợc
chuyển tới E . Nếu E đã sẵn sàng chấp nhậ kết nối, nó gửi gói tin Chấp
nhận cuộc gọi ( Call Accept ) tới trạm 6 . Gói nayg lại chuyển qua trạm 5 rồi
trạm 4 tới A . Trạm A và E bây giờ bắt đầu có thể trao đổi dữ liệu qua
tuyến vừa đợc thiết lập. Bởi vì tuyến luôn là cố định trong suốt thời gian kết
nối logic một cách tơng tự nh mạch ( kênh ) trong mạng chuyển mạch
kênh và đợc gọi là mạch ảo. Vì thế các gói dữ liệu từ trạm A hớng tới
trạm E qua node 4, 5, 6 và ngợc lại các gói truyền từ trạm E tới trạm A
qua node 6, 5, 4. Cuối cùng một trạm ngắt kết nối bằng gói tin yêu cầu xoá
( Clear Request ) . tại bất cứ lúc nào , mỗi một trạm luôn có nhiều mạch ảo
nối với nhauvà có thể có các mạch ảo nối tới nhiều hơn 1 tram.

Đặc tính chính của kĩ thuật mạch ảo là 1 tuyến giã các trạm phải đợc khởi
tạo trớc truyền dữ liệu. Nhng tuyến này không phải là đờng dành riêng nh
chuyển mạch kênh . Một gói chừng nào còn lu lại tại mỗi một trạm , cắp hàng
chờ phát đi tới đờng truyền. Ngợc lại với gói tin báo dữ liệu , với mạch ảo , các
trạm không cần định tuyến cho mỗi một gói mà chỉ làm ( định tuyến ) một lần cho
tất cả các gói tin.

Để 2 trạm có thể trao đổi dữ liệu trong 1 thời gian khá dài đây chắc chắn là 1

u điểm của mạch ảo . Trớc hết mạng có thể cung cấp các dịch vụ liên quan đến
mạch ảo , bao gồm cả xắp hàng , điều khiển lỗi . Sắp hàng là do tất cả các gói tin

có cùng 1 tuyến , chúng ra đi theo thứ tự . Điều khiển lỗi là dịch vụ đợc giả
định rằng không chỉ có các gói đi đến đúng thứ tự mà . Lấy ví dụ một gói truyền
từ trạm 4 đến trạm 6 mất hoặc lỗi khi đến trạm 6 . Trạm 6 có thể yêu cầu trạm
4 truyền lại gói tín từ trạm 4 . Một u điẻm khác là các gói tin đợc truyền trong
mạng với ttóc độ nhanh hơn do không cần phải định tuyến cho mỗi một gói tín tại
mỗi một trạm

Một u điểm của báo dữ liệu là không phải khởi tạo đờng truyền cuộc gọi . Vì
thế nếu một trạm mong muốn gửi chỉ một hoặc một vài gói tin thì chuyển bởi báo
dữ liệu sẽ nhanh hơn. Một u điểm khác nữa là do nó thô sơ nên cũng linh hoạt
hơn. Lấy ví dụ : Nếu tắc ngãn một phần trên mạng , các bản tín báo dữ liệu sẽ
định tuyến theo đờng khác , tránh tắc ngẽn . Nhng với mạch ảo , do tuyến đợc
thiết lập trớc vì thế khó khăn cho mạng để giải quyết tắc nghẽn. Ưu điểm thứ 3
của báo dữ liệu là có độ tin cậy. Với mạch ảo , khi một trạm bị hỏng , kênh đi qua
trạm đó sẽ bị mất nhng với báo dữ liệu , các gói có thể tìm các tuyến thay thế ,
bỏ qua node đó.


Hầu hết các mạng chuyển mạch gói hiện hành đều sử dụng mạch ảo cho các
vận hành nội bộ của chúng. Tại một mức độ nào đó , điều này phản ánh động cơ
thúc đẩy xây dựng một mạng có những dịch vụ tin cậy nh mạng chuyển mạch
kênh. Tuy nhiên một vài mạng chuyển mạch gói cá nhân sử dụng vân hành báo
dữ liệu. Theo cách nhìn của ngời sử dụng, cũng khó có thể đánh giá sự sử dụng
của mạch ảo hay báo dữ liệu

Kích thớc gói tin

Có một mối quan hệ giữa kích thớc gói tin và thời gian truyền nh đã chỉ
ra trong hình 4.9. trong ví dụ này giả sử rằng có một mạch ảo từ trạm X qua
node a và b tới trạm Y . Bản tin đợc gửi có kích thớc là 40 byte , mỗi gói

chứa 3 byte thông tin điều khiển, nó đợc đặt tại đầu của gói tin và đợc gọi là
phần tiêu đề ( heaer ) . Nh vậy toàn bộ mỗi bản tin có kích thớc là 43 byte ( 3
byte header và 40 byte data ) Gói đầu tiên đợc gửi từ X tới trạm a ( hình 4.9a)
Khi toàn bộ gói đợc nhận nó có thể đợc truyền tiếp từ tram a tới trạm b rồi
tới trạm Y. Bỏ qua thời gian chuyển mạch tổng số thời gian truyền là 129 byte-
thời gian ( 43 x 3 )

Giả sử rằng chúng ta bẻ bản tin ra thành 2 gói , mỗi gói chứa 20 byte và tất
nhiên phải 3 byte tiêu đề cho mỗi gói chứa các thông tin điều khiển cho các gói
này. Trong trờng hợp này , 1 node có thể bát đầu truyền gói đầu tín dầu tiên đến
từ trạm X ngay khi có thể không cần chờ gói thứ 2 đén do thơì gian truyền và
nhận của 1 trạm có thể đè lấp nhau . Tổng số thời gian truyền toàn bộ bản tin là
92 byte-thời gian . Bằng cách bẻ bản tin ra thành 5 gói , mỗi gói 8 byte + 3
byte tiêu đề thì sẽ tiết kiệm thời gian đợc hơn nữa , tổng số thời gian cần truyền
cho bản tin từ X đến Y chỉ còn 77 byte-thời gian. Tuy nhiên nếu chúng ta bẻ
nhỏ hơn nữa bản tin thành các gói bé hơn thì sử lý các gói tin tăng lên chứ
không phải là giảm đi , tổng thời gian truyền sẽ lớn nh minh hoạ trong hình 4.9d.
Điều này do mỗi gói tin phải chứa một số cố định các tiêu đề , nhiều gói có
nghĩa là nhiều các tiêu đề . Mặc dù tại ví dụ đã không nêu ra quá trình sử lí và
xắp hàng do trễ tại các node . Sự trễ này sẽ càng lớn khi càng có nhiều gói cùng
thuộc bản tin . Do vậy thiết kế chuyển mạch gói phải đợ xem xét tới các yếu tố
để xác định kích thớc gói tối
u

4.6 X25

Có lẽ là để hiểu rõ nhất và giao thức chuẩn đợc sử dụng rộng rãi nhất là
X25 . Giao thức chuẩn chỉ giao diện giữa một hệ thống host và một mạng chuển
mạch gói. Chuẩn này đợc sử dụng hoàn toàn toàn diện ( universally ) cho giao
diện tới chuyển mạch gói và đợc sử dụng trong tổng đài gói ISDN. Các cuộc gọi

chuẩn đợc phân ra thành 3 mức của giao thức

Lớp Vật lí

Lớp liên kết
Lớp gói



Hình 4.9 Hiệu ứng thời gian truyền theo kích thớc gói

3 lớp này phù hợp với 3 lớp thấp nhất trong mô hình OSI ( xem chú giải
B ) Lớp Vật lý có quan hệ với các giao diện Vật lý giữa các trạm ( máy tính ,
thiết bị đầu cuối ) và sự liên kết giữa các trạm đó trong node chuyển mạch gói.
Chuẩn X21 thờng đợc sử dụng trong mức vật lý của X25, nhng trong nhiều
trơng hợp , một chuẩn khác , nh là EIA-232 cũng đợc tính đến. Lới liên kết
đảm bảo cho việc truyền dữ liệu có độ tin cậy qua lớp vật lí bằng cách truyền

truyền dữ liệu một cách tuần tự , từng khung một ( frame ) . Lớp liên kết chuẩn
đựơc gọi là LAPB ( Link Access Protocol-Balance ) . LAPB là một tập hợp con
của giao thức điều khiển liên kết dữ liệu rất nổi tiếng - HDLC ( High-level data
link control ) . LAPB rất giống với giao thức mới đay LAPD mà nó sẽ đợc
miêu tả trong chơng 8 . Lớp gói cung cấp các dịch vụ mạch ảo và đợc miêu tả
trong phần sau đây.



Hình 4.10 Dữ liệu ngời dùng và Giao thức điều khiển thông tin X25

Hình 4.10 minh hoạ mối quan hệ giữa các mức ( lớp ) của X25 . Dữ liệu

ngời dùng đợc đa xuống lớp 3 của X25 và đợc gắn vào các thông tin điều
khiển gọi là các tiêu đề ( header ) tạo thành gói. Toàn bộ gói đợc đa xuống lớp
dới mà tại đó , các thông tin điều khiển gắn vào phần trớc và phần sau của gói
tin tạo thành khung LAPB. Thông tin điều khiển trong khung là cần thiết cho các
vận hành của giao thức LAPB

Trớc khi kiểm tra chi tiết các lớp gói của X25, chúng ta sẽ phải phân biệt
rõ các khái niệm vận hành bên trong và dịc vụ bổ xung

Vận hành bên trong và dịch vụ bên ngoài

Một trong các đặc tính quan trọng của mạng chuyển mạch gói là hoặc nó sử
dụng báo dữ liệu , hoặc sử dụng mạch ảo. Thực sự là , có 2 chiều của đặc tính này
nh đợc minh hoạ trong hình 4.11 và 4.12. tại giao diện giữa một trạm và
một node mạng, một mạng có thể cung cấp hoặc kết nối có liên kết định hớng (
connection-oriented ) hoặc kết nối không liên kết ( connectionless ) . Với một
dịch vụ kết nối có liên kết định hớng , một trạm thực hiện 1 yêu cầu cuộc gọi ,
khởi tạo 1 kết nối logic tới một trạm khác . Tất cả các gói hiện đang xem xét tới
mạng đợc nhận dạng là thuộc về 1 đặc tính kết nối logíc và đợc đánh số tuần
tự . Một kết nối logic này thờng dợc coi là 1 mạch ảo , dịch vị kết nối định
hớng đợc coi là dịch vụ mạch ảo bên ngoài . Đáng tiếc , dich vị bên ngoài này
đợc phân biệt từ khái niệm vận hành mạch ảo bên trong. Với các dịch vụ
không liên kết , mạng chỉ đồng ý với các gói đợc chỉ huy ( điều khiển ) một cách
độc lập và có thể không phân phát chúng theo 1 thứ tự hoặc một độ tin cậy . Đây

là kiểu dịch vụ mà đôi khi còn đợc gọi là dịch vụ báo dữ liệu bên ngoài . Điều
này là sự phân biệt với khái niệm vận hành báo dữ liệu bên trong . Bên trong ,
mạng có thể cấu trúc nên 1 tuyến cố định giữa 2 đầu cuối ( mạch ảo ) hoặc là
không cố định ( báo dữ liệu ). Thiết kế bên trong và bên ngoài giải quyết không
cần phải đồng thời :

Hình 4.11 Vân hành mạch ảo và báo dữ liệu ngoài


Mạch ảo bên ngoài , mạch ảo bên trong : Khi ngời sử dụng yêu cầu mạch ảo,
một tuyến qua mạng sẽ đợc xây dựng , tất cả các gói lần lợt đi dọc theo cùng
một tuyến

Mạch ảo bên ngoài, báo dữ liệu bên trong : Mạng giữ cho mỗi một gói độc lập .
Vì thế các gói khác nhau cho cùng một mạch ảo bên ngoài có thể chiếm các
tuyến khác nhau. Tuy nhiên, mạng lu các gói tại node đích , nếu cần thiết,
sao cho chúng đợc phân phát đến trạm đích theo một thứ tự hợp lí .

Báo dữ liệu bên ngoài , báo dữ liệu bên trong : Mỗi một gói đợc c sử một
cách độc lập từ cả hai của ngời sử dụng và tại các điểm của mạng

Báo dữ liệu bên ngoài , mạch ảo bên trong : Tổ hợp này ít dùng vì chịu gánh
nặng về giá cả để chi phí cho 1 mạch ảo mà chảng có lợi lộc gì





Hình 4.11 Mạch ảo bên ngoài và vận hành báo dữ liệu

Câu hỏi đa ra lựa chọn : mạc ảo hay là báo dữ liệu, cả hai bên trong và

bên ngoài . Điều này phụ thuộc vào các mục tiêu thiết kế riêng cho mạng truyền
dânc và hệ số giá cả có tính thuyết phục . Chúng ta đã da ra một vài chú giải khái
niệm các giá trị liên quan sự chống đối giữa vận hành báo dữ liệu bên trong và
vận hành mach ảo. Chi tiết cụ thể dịch vụ bên ngoaì , chúng ta có thể có các quan
sát tiếp theo. Dich vụ báo dữ liệu , đợc khớp ( gép ) với vận hành báo dữ liệu bên
trong cho hiệu suất sử dụng mạng : không cần setup cuộc gọi , không cần giữ các
gói trong khi các gói có lỗi , đợc phát lại. Tiêu chí sau này đợc sử dụng trong
một vài ứng dụng có tíng thời gian thực ( VoiIP ). Dịch vụ mạch ảo có thể cung
cấp trình tự end-to-end và điều khiển lỗi . Dich vụ này thu hút để trợ giúp các
ứng dụng liên kết định hớng nh là truyền files , điều khiển đầu cuối truy cập từ
xa. Trên thực tế , các dịch vụ mạch ảo nói chung là nhiều hơn các dịch vụ báo
dữ liệu và sẽ còn đợc giữ cho các mạng chuyển mạch gói , liên quan ISDN Độ
tin cậy và sự thuận tiện của các dich vụ liên kết định hớng đã đợc nhìn thấy hấp
dẫn nhiều hơn các dịch vụ báo dữ liệu




Hình 4.12 Mạch ảo bên trong và Vận hành báo dữ liệu

Mức gói X25

Với mức gói X25, dữ liệu đợc truyền theo từng gói qua mạch ảo bên
ngoài . Có rất nhiều loại gói đợc sử dung ( Bảng 4.3 ), nhng tất cả đều sử dụng
cùng một khuôn dạng cơ bản theo các loại gói ( Hình 4.13 ) . Thiết bị của ngời
sử dụng đợc gọi là thiết bị đầu cuối dữ liệu ( DTE Data terminal Equipment )
và để nối tới node mạng chuyển mạch gói , DTE đợc gắn với thiết bị mạch đầu
cuối dữ liệu ( DCE Data Circuit-terminal Equipment )

Dịch vụ mạch ảo của X25 cho phép 2 loại mạch ảo : Mạch ảo và mạch ảo

vĩnh viễn . Mạch ảo là một sự thiết lập động mạch ảo , khi dùng một cuộc gọi
khởi tạo và thủ tục xoá cuộc gọi , đợc giải thích tiếp theo . Một mạch ảo vĩnh
viễn là một sự vĩnh viễn mạch ảo mạng chấp mhận. Dữ liệu truyền qua nh với
cuộc gọi ảo nhng không yêu cầu khởi tạo và xoá tuyến

a) Cuộc gọi ảo :


Hình 4.14 chỉ ra trình tự điển hình của các sự kiện trong cuộc gọi ảo. Phần
phía tay trái của hình vẽ chỉ ra các gói đợc trao đổi giữa ngời sử dụng A và

một node chuyển mạch gói gắn với nó. Phần phía tay phải chỉ ra các gói đợc
trao đổi giữa ngời sử dụng B và node của nó. Tuyến của các gói là không thể
nhìn thấy với ngời sử dụng .

Bảng 4.7 Các kiểu gói X25 và các tham số

Kiểu gói Dịch vụ Tham số
DTE/DCE DCE/DTE VC PVC
Call Request


Call Accept


Clear Request



Clear Confirm

Incoming Call


Call Connected


Clear Indication



Clear Confirm
X


X


X



x

Địa chỉ DTE gọi và bị gọi,
tiện ích và dữ liệu ngời
dùng gọi
Địa chỉ DTE gọi và bị gọi,
tiện ích và dữ liệu ngời
dùng gọi
Gây xoá, mã chuẩn đoán,

Địa chỉ DTE gọi và bị gọi,
tiện ích và dữ liệu ngời
dùng xoá
Địa chỉ DTE gọi và bị gọi,
tiện ích
Dữ liệu và Ngắt

Data
Interrupt
Interrupt Confirm
Data
Interrupt
Interrupt Confirm
X
X
X
X
X
X
-
Ngắt dữ liệu ngời dùng
-
Điều khiển luồng và Reset

RR
RNR
REJ
Reset Request
Reset Confirm
RR

RNR
-
Reset Indication
Reset Confirm
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
P(R)
P(R)
P(R)
Gây Reset , mã chuẩn đoán
-
Restart

Restart Request
Restart Confirm
Restart Indication
Restart Confirm
X
X
X
X
Gây Reset , mã chuẩn đoán

-
Diagnostic

Diagnostic x x
Gây Reset , mã chuẩn đoán

Trình tự của các sự kiện đợc tiến hành nh sau :

1. Yêu cầu thiết lập một mạch ảo với B thực hiện bằng cách gửi một
gói yêu cầu cuộc gọi Call Request tới DCE của A . Gói sẽ chứa
địa chỉ nguồn và địa chỉ đích cũng nh là số mạch ảo đợc sử dụng
để thiết lập nên mạch ảo mới. Tất cả sự vận chuyển đến và đi sẽ
đợc nhận dạng bởi số mạch ảo này
2. Tuyến mạng mới cho cuộc gọi này đợc yêu cầu thiết lập tới DCE
của B