Bài giảng Truyền số liệu 6 docx

08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 1
Chương 6A: Chuyển mạch kênh

Truyền dữ liệu giữa hai điểm,
thường phải dùng nhiều nút trung
gian

Các nút trung gian không quan
tâm đến dữ liệu, chỉ dịch chuyển
dữ liệu giữa các nút

Các nút trung gian gọi là nút
chuyển mạch, có các chức năng
chuyển mạch hướng dữ liệu đến
đích cuối cùng

Các nút nối với nhau bằng một số
các liên kết vật lý.

Một tập hợp các nút nối với nhau
gọi là một mạng

Dữ liệu đi từ nguồn đến đích phải
qua một đường đi nào đó

Hai kỹ thuật chuyển mạch

chuyển mạch kênh

Chuyển mạch gói
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 2

Chuyển mạch kênh

Trao đổi thông tin diễn ra
theo 3 bước

Thiết lập kênh truyền tin

Vd A muốn nối với E, đề nghị
4. 4 đề nghị 5, 5 đề nghị 6, 6
đề nghị E, sau đó liên kết
được hình thành.

Kết nối giữa các nút có thể là
các kênh ảo (dồn trong 1 kênh
vật lý)

Truyền tin

Truyền dữ liệu (số/tương tự)

Giải phóng kênh truyền tin

Một trong hai trạm đề nghị giải
phóng kênh

Gửi các tín hiệu đến cho các
trạm trung gian
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 3
Ví dụ: Mạng điện thoại công cộng


Hệ thống

Thuê bao: thiết bị nối vào mạng

Mạch cục bộ: mạch nối giữa
thuê bao và tổng đài

Tổng đài: các bộ chuyển mạch

Đường truyền: liên kết giữa
các tổng đài, tách thành nhiều
kênh

Đánh giá

Thời gian thiết lập kênh lớn

Lãng phí đường truyền

Độ trễ nhỏ

Trong suốt: sau khi thiết lập kết
nối, coi như đã có một kênh
truyền vật lý
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 4
Chuyển mạch

Thiết bị chuyển mạch

Giao diện mạng


Bộ chuyển mạch số

Bộ điều khiển

Thiết lập kết nối

Duy trì kết nối

Giải phóng kết nối

Tính chất

Blocking: nếu các kênh đều
bận: không thiết lập kết nối

Non Blocking: bất cứ lúc nào
cũng có thể thiết lập kênh
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 5
Kỹ thuật chuyển mạch vị trí

Sử dụng một lưới dạng ma trận

dòng tương ứng với các đầu vào

Cột tương ứng với các đầu ra

Giao điểm của dòng và cột là các công
tắc (cơ, điện tử, bán dẫn)


Nhược điểm

Số giao điểm lớn

Giao điểm được sử dụng ít

Giao điểm hỏng: không kết nối được

Có thể chia thành nhiều tầng

Giảm số giao điểm

Tồn tại nhiều đường giữa hai trạm,
tăng độ tin cậy
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 6
Kỹ thuật chuyển mạch kênh thời gian

Nguyên tắc

Một kênh truyền tốc độ cao, song
công tách thành nhiều kênh nhỏ
theo TDM

Một số các thiết bị nối vào các kênh
bằng các công tắc (bán dẫn)

Trong khe thời gian của mỗi kênh,
sẽ có hai công tắc được đóng, một
cho nguồn, một cho đích


Nguồn và đích sử dụng khe thời
gian để truyền tin (1 đơn vị dữ liệu, 1
bít)

Thời gian truyền tin< khe thời gian

Ví dụ 6 khe thời gian 5µ s, độ trễ
0,01 µ s
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 7
Tín hiệu điều khiển

Trao đổi thông tin với thuê bao (chuông, quay số, tín
hiệu bận,…)

Chuyển địa chỉ nút đến các nút chuyển mạch

Thông báo thất bại thiết lập kênh

Thông báo kết thúc kênh

Truyền thông tin về thời gian sử dụng

Truyền thông tin về các đường truyền

Truyền thông tin về sự cố

Truyền thông tin điều khiển các thiết bị đặc biệt

Các loại tín hiệu điều khiển


Kiểm soát: thông tin về trạng thái của thiêt bị

Địa chỉ
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 8
Ví dụ:

gọi điện cùng 1 tổng đài

Một ĐT được nhấc. Tổng đài được thông báo và phát tín
hiệu dial tone báo sẵn sàng

Quay số: Số ĐT được chuyển đến tổng đài

Nếu ĐT gọi đến ko bận, gửi tín hiệu chuông đến

Nếu ko gửi tín hiệu bận đến ĐT gọi đi

Nếu ko nối được với ĐT gọi đến, gửi thông báo cho người
gọi

ĐT gọi đến được nhấc, tổng đài được thông báo

Thông tin về ĐT nhấc truyền qua tổng đài đến ĐT gọi

Nếu không cùng tổng đài

Tổng đài căn cứ vào số ĐT, gửi số ĐT đến 1 tổng đài trung
gian

tổng đài trung gian chọn tổng đai tiếp theo


Gửi số ĐT cho tổng đài người nghe

Tín hiệu nhấc máy gửi ngược lại tổng đài người gọi
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 9
Tín hiệu điều khiển-điện thoại
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 10
Truyền tín hiệu điều khiển

Giữa thuê bao-tổng đài

Phụ thuộc dịch vụ

Tổng đài-tổng đài

Dùng chung đường
truyền

Dùng chung giải thông

Dùng giải thông hẹp

Dùng kênh truyền riêng

Kênh truyền đi cùng

Kênh truyền riêng

Mạng tín hiệu điều khiển
–

Trung tâm điều khiển
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 11
Chương 6B: Kỹ thuật chuyển mạch gói

Nguyên tắc chuyển mạch gói

Chọn đường

Kiểm soát tắc nghẽn

Phân mảnh
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 12
Nguyên tắc chuyển mạch gói

Kết nối máy tính/mạng: phần lớn thời gian không có
dữ liệu trao đổi

Tốc độ trao đổi của các trạm khác nhau

Chuyển mạch kênh không còn thích hợp

Chuyển mạch gói

Thông tin chia thành nhiều gói tin

Gói tin+thông tin điều khiển được chuyển tiếp từ nguồn đến
đích qua các nút trung gian

Tại các nút trung gian, các gói tin được nhận, lưu trữ,
chuyển đến nút tiếp theo


Ưu điểm

Sử dụng hiệu quả đường truyền

Hai trạm nguồn đích không nhất thiết có cùng tốc độ gửi và
nhận tin
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 13
Kỹ thuật chuyển mạch gói

Nguồn

chia thông tin thành các gói tin

Bổ sung thông tin điều khiển

Chuyển các gói tin này qua
mạng

Mạng

Quản lí chuỗi các gói tin

Chuyển tiếp đến đích

Hai kỹ thuật chính

Chuyển mạch kênh ảo

Thiết lập kênh ảo


Chọn đường khi thiết lập kênh
ảo

Chuyển mạch gói

Chọn đường cho từng gói tin

Không thiết lập kết nối

Chuyển mạch kênh ảo

Nhanh (không phải chọn
đường)

Tin cậy (kiểm tra lỗi) ở
các nút trung gian, đảm
bảo thứ tự các gói tin

Chuyển mạch gói

Không cần thiết lập kênh

Mềm dẻo (các gói tin có
thể chọn đường khác
nhau)

Thứ lỗi (khi có sự cố,
chọn đường khác)
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 14

Độ lớn của gói tin

Gói tin càng nhỏ

Thời gian nhận càng nhỏ

Thời gian chuyển tiếp nhỏ

Độ trễ nhỏ

Hiệu suất sử dụng đường
truyền nhỏ

ATM:

độ lớn gói tin cực nhỏ (53
bytes),

truyền dữ liệu cực nhanh,

hiệu suất sử dụng 45/53
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 15
So sánh các kỹ thuật chuyển mạch
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 16
Mạch trong và mạch ngoài
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 17
Chọn đường

Ra quyết định chọn đường :


Tập trung

phân tán

Cập nhật thông tin :

Thích nghi

không thích nghi

Tính toán đường đi :

các giải thuật tính giá nhỏ nhất, tìm đường đi tối ưu
trên đồ thị

Giá có thể là độ trễ, số nút trung gian, …
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 18
Giải thuật Flooding

Chuyển gói tin nhận được ra tất cả các cổng
còn lại

Số lượng khổng lồ các bản sao của một gói tin

Giải quyết

các gói tin chỉ chuyển qua một số nút nhất định
(đếm số nút đi qua)

Các gói tin chỉ đi qua mỗi nút một lần (ghi lại các

nút đã đi qua)

Quảng bá chọn lọc các gói tin

Dùng cho các mạng không tin cậy, đòi hỏi tốc
độ cao, tải nhẹ
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 19
Chọn đường bằng vector khoảng cách

Mỗi bộ chọn đường có
một bảng chọn đường

Số thứ tự nút

Giá xấp xỉ để đi đến nút
đó

Độ đo ở đây có thể là

số nút trung gian

độ trễ truyền tin

số gói tin trong hàng đợi

Mỗi bộ chọn đường biết
rõ khoảng cách tới các
nút/ bộ chọn đường lân
cận


Sau một khoảng thời
gian xác định, các bộ
chọn đường

trao đổi lẫn nhau các
bảng chọn đường

Xác định độ trễ

Tính lại bảng chọn đường

Theo bảng chọn đường của
các nút lân cận

Lấy giá trị nhỏ nhất cho mỗi
dòng
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 20
Chọn đường bằng vector khoảng cách-02
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 21
Chọn đường bằng vector khoảng cách-03
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 22
Chọn đường bằng trạng thái liên kết

Tìm hiểu các nút xung quanh (địa chỉ mạng)

Thực hiện khi khởi động, gửi một gói tin HELLO cho các nút lân cận

Đo độ trễ đến các nút xung quanh

Sau những khoảng thời gian xác định gửi gói tin ECHO


Đóng gói thông tin thu được thành gói tin

Nút gửi

Số TT

Tuổi

Danh sách các lân cận+độ trễ

Gửi gói tin đi cho tất cả các nút khác

Nhận gói tin

Kiểm tra xem gói tin có mới không (Số TT+ nút nguồn)

Nếu mới-> truyền ra tất cả các lân cận

Nếu không: hủy bỏ

Tính toán đường đi ngắn nhất đến các nút khác

Dùng giải thuật tối ưu thông thường
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 23
Chọn đường bằng trạng thái liên kết-01
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 24
Chọn đường phân cấp

Các bộ chọn đường tham gia mạng được chia thành

các vùng

Từ một bộ chọn đường nằm trong một vùng, để đi đến
các bộ chọn đường thuộc một vùng khác, dùng chung
một trạm trung gian tiếp theo

Trong các bảng chọn đường, các dòng liên quan đến
một vùng được thay bằng một dòng duy nhất

Như vậy kích thước các bảng chọn đường sẽ giảm
bớt, nhưng có khả năng đường đi được chọn không
phải là tối ưu
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Chương 6: Kỹ thuật chuyển mạch 25
Chọn đường phân cấp