tổng quan kỹ thuật chuyển mạch

Kỹ Thuật Chuyển Mạch
Định nghĩa chuyển mạch
Là một quá trình thực hiện đấu nối và chuyển thông tin cho người sử dụng qua hạ tầng mạng viễn
thông. Nói cách khác CM trong mạng viễn thông bao gồm chức năng định tuyến cho thông tin và
chức năng chuyển tiếp thông tin.
Như vậy theo khía cạnh thông thường nó gắn liền với lớp mạng (lớp 3) và lớp liên kết dữ liệu
(lớp 2) trong mô hình OSI (Open System Interconnection).
Quá trình chuyển mạch được thực hiện ở các nút mạng, trong mạng chuyển mạch kênh các nút
mạng thường gọi là các HTCM (Tổng đài), trong mạng chuyển mạch gói thường gọi là Thiết bị
định tuyến (Bộ định tuyến).
Trong một số mạng đặc biệt phần tử thực hiện nhiệm vụ chuyển mạch có thể vừa đóng vai trò
TBĐC (thiết bị đầu cuối) vừa đóng vai trò CM và chuyển tiếp thông tin.
Tại sao phải chuyển mạch ?
Nếu chỉ có 2 thiết bị kết nối với nhau thì chúng ta không cần chuyển mạch, điều này có thể thấy
trong "điện thoại đồ chơi" (chỉ có 2 thiết bị nối với nhau bằng 1 dây dẫn) hay theo kiểu nguyên
thủy thì dùng "điện thoại ống bơ" (thiết bị đầu cuối là các ống bơ hoặc tương đương, nối nhau
bằng dây chỉ ^^). Đấy là với các trường hợp nối nhau chỉ có một đường kết nối và 2 thuê bao mà
không có chung đụng gì.
Phân loại
Có 2 loại mạng chuyển mạch cơ bản: Mạng CM kênh và Mạng CM gói.
Tuy nhiên dưới góc độ truyền và xử lý thông tin, CM còn có thể phân thành 4 kiểu: CM
kênh; CM bản tin; CM gói và CM tế bào (xem trong chuyển mạch gói) trong đó chuyển mạch
bản tin, gói và tế bào đều thuộc loại chuyển mạch gói nếu phân làm 2 loại cơ bản
Chuyển Mạch Kênh
- Định Nghĩa :
Chuyển mạch kênh, hay ngắn gọn hơn chuyển mạch, là một kỹ thuật nối- chuyển truyền thống
được dùng rộng rãi để kiến tạo các mạng điện thoại. Kỹ thuật này hoàn tất một đường liên lạc
thông tin cố định từ nguồn đến đích. Kế đến, thông tin (thường là dạng tín hiệu âm thanh) sẽ
được chuyển trong đường nối. Sau khi hoàn tất, hay khi có lệnh huỷ bỏ thì đường nối này sẽ bị
cắt.
Các nút trong mạng kiểu này còn được gọi là trung tâm nối-chuyển hay trung tâm chuyển

mạch (switching center).
- Phương Thức Hoạt Động Cơ Bản:
• Mạng chuyển mạch có thể bao gồm nhiều nút (hay trạm nối dây). Mỗi nút và mỗi đầu
cuối đều được địa chỉ hoá.
• Nguồn gửi thông tin sẽ yêu cầu nối mạng tới một địa chỉ đích.
• Các nút mạng sẽ tự động tìm ra các nút trung gian để nối thành một mạch dẫn từ nguồn
tới đích một cách liên tục theo thuật toán đã định sẵn (quá trình này sẽ lâu hơn nếu hai máy
nguồn và máy đích cách nhau qua nhiều nút trung gian hơn). Trường hợp một trong các nút
trung gian không thể hoàn tất việc nối mạch thì tín hiệu bận (busy) có thể được chuyển về từ
nút đó.
Trong thực tế, mỗi nút đều có sẵn một bảng ghi nhận các địa chỉ và các nút tương ứng gọi
là bảng chuyển tiếp (forwarding table). Bảng này được cập nhật mỗi khi có thêm nút mới
hay địa chỉ mới. Do đó, các nút chỉ việc yêu cầu nối dây với đường ra thích hợp dựa vào bảng
này mỗi khi có lệnh thiết lập đường nối từ ngõ vào tới một địa chỉ bất kì.
• Nếu máy đích chấp thuận, và việc nối mạch với máy đích hoàn tất thì tín hiệu thông mạch
(hay tính hiệu chấp thuận) sẽ được trả về. Ngược lại tín hiệu hết thời lượng (timeout) sẽ được
gửi về máy chủ.
• Máy chủ bắt đầu trao đổi thông tin hay huỷ bỏ việc trao đổi. Các nút mạng cũng sẽ tự huỷ
bỏ đường nối, giải phóng các nút cho các yêu cầu nối-chuyển khác.
-Đặc Điểm:
• Độ tin cậy rất cao: một khi đường nối đã hoàn tất thì sự thất thoát tín hiệu gần như không
đáng kể.
• Băng thông cố định. Đối với kiểu nối này thì vận tốc chuyển thông tin là một hằng số và
chỉ phụ thuộc vào đặc tính vật lý cũng như các thông số cài đặt của các thiết bị.
• Có thể dùng kỹ thuật này vào những nơi cần vận tốc chuyển dữ liệu cao hoặc nơi nào cần
truy nhập dữ liệu với thời gian thực (realtime data access).
• Tuy nhiên, các vận chuyển này sẽ lấy nhiều tài nguyên và chúng được cấp cho một đường
nối dây cho tới khi dùng xong hay có lệnh huỷ. Nói cách khác, các đường nối dữ liệu nếu
trong thời gian mở đường nối mà gặp phải các nút đều đang bận dùng cho đường nối truớc đó
thì buộc phải đợi cho tới khi các nút này được giải phóng.

Chuyển Mạch Gói
- Định Nghĩa :
Nối chuyển gói, hay đơn giản hơn chuyển gói, (Anh ngữ: packet switching), có nơi còn gọi
là nối chuyển khung hay chuyển khung, là một loại kĩ thuật gửi dữ liệu từ máy tính nguồn tới
nơi nhận (máy tính đích) qua mạng dùng một loại giao thức thoả mãn 3 điều kiện sau:
• Dữ liệu cần vận chuyển được chia nhỏ ra thành các gói (hay khung) có kích thước (size)
và định dạng (format) xác định.
• Mỗi gói như vậy sẽ được chuyển riêng rẽ và có thể đến nơi nhận bằng các đường truyền
(route) khác nhau. Như vậy, chúng có thể dịch chuyển trong cùng thời điểm.
• Khi toàn bộ các gói dữ liệu đã đến nơi nhận thì chúng sẽ được hợp lại thành dữ liệu ban
đầu.
Mỗi gói dữ liệu có kích thước được định nghĩa từ trước (đối với giao thức TCP/IP thì kích thước
tối đa của nó là 1500 bytes) và thường bao gồm 3 phần:
• Phần mào đầu (header): chứa địa chỉ máy gửi, địa chỉ máy nhận và các thông tin về loại
giao thức sử dụng và số thứ tự của gói.
• Phần tải dữ liệu (data hay payload): là một trong những đoạn dữ liệu gốc đã được cắt nhỏ.
• Phần đuôi (trailer): bao gồm tín hiệu kết thúc gói và thông tin sửa lỗi dữ liệu (data
correction).
Kĩ thuật này rất hiệu quả để vận chuyển dữ liệu trong các mạng phức tạp bao gồm rất nhiều hệ
thống máy tính nối với nhau.
-Đặc Điểm:
1. Không cần phải hoàn tất một mạch liên tục nối từ máy gửi đến máy nhận (xem thêm về kĩ
thuật chuyển mạch được dùng trong các đường dây điện thoại). Thay vào đó là các đường
truyền dữ liệu giữa các bộ chuyển mạch (switcher) sẽ được thiết lập một cách tạm thời
từng cặp một để làm trung gian vận chuyển (hay trung chuyển) các gói từ máy nguồn cho
đến khi tới được địa chỉ máy nhận.
2. Các đoạn mạch nối trung chuyển cũng không cần phải thiết lập từ trước mà chỉ cho đến
khi có gói cần vận chuyển thì mới thành hình.
3. Trong trường hợp tắt nghẽn hay sự cố, các gói dữ liệu có thể trung chuyển bằng con
đường thông qua các máy tính trung gian khác.

4. Dữ liệu vận chuyển bằng các gói sẽ tiết kiệm thời gian hơn là việc gửi trọn vẹn một dữ
liệu cỡ lớn vì trong trường hợp dữ liệu thất lạc (hay hư hại) thì máy nguồn chỉ việc gửi lại
đúng gói đã bị mất (hay bị hư) thay vì phải gửi lại toàn bộ dữ liệu gốc.
5. Trong mạng phức tạp thì việc vận chuyển sẽ không cần (và cũng không thể) biết trước
được các gói dữ liệu sẽ được chuyển theo ngõ nào.
6. Kỹ thuật này cho phép nối gần như với số lượng bất kì các máy tính. Thực tế, nó chỉ bị
giới hạn bởi khả năng cho phép của giao thức cũng như khả năng nối vào mạng của các
bộ chuyển mạch với các máy.
7. Vì có thể được gửi đi qua các đường trung chuyển khác nhau nên thời gian vận chuyển
của mỗi gói từ máy nguồn đến máy đích có thể hoàn toàn khác nhau. Và thứ tự các gói
đến được máy đích cũng có thể không theo thứ tự như khi gửi đi.