BÁO CÁO THỰC TẬP-KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH TRONG MẠNG DIỆN RỘNG

BIÊN SOẠN: NGUYỄN DUY NHẬT VIỄN














KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH
TRONG MẠNG DIỆN RỘNG

Đà nẵng, 2006.
1

1
1
2
3

2 3 2
2
3 2
3
1
3
1
A
B E
D
F

C
Request
138.43

Mapping 0:54
Request
138.43

Mapping
0:81

1

4

2

3

153.43.0.0
138.43.0.0
Destination I/P Port I/P Label O/P Label O/P Port
138.43 3 0:81 1 1
ILM
Destination I/P Port I/P Label
138.43 3 0:54
ILM
Trang 3

TỰA

Cuốn sách này ñược biên soạn ñể phục vụ cho các sinh viên chuyên ngành ðiện
tử, Viễn thông và Công nghệ thông tin. Nội dung cuốn sách xoay quanh các kỹ thuật
chuyển mạch và cơ chế bên trong mạng diện rộng WAN (wide area network) mà ñược
phát triển ñể hỗ trợ các ứng dụng truyền thông thoại, video, dữ liệu và multimedia qua
các mạng ñường dài. Cấu trúc của sách như sau:
• Chương 1: Tổng quan. Cung cấp các khái niệm tổng quan, lịch sử phát
triển và giới thiệu các phương thức chuyển mạch trong mạng viễn thông.
• Chương 2: Chuyển mạch kênh. Giới thiệu mạng chuyển mạch và trình
bày các ñặc trưng chính trong mạng chuyển mạch kênh.
• Chương 3: Chuyển mạch gói. Giới thiệu về nguyên lý chuyển mạch gói,
các hoạt ñộng bên trong mạng, các nội dung chuyển mạch ảo và datagram,
các kỹ thuật chính của ñịnh tuyến và ñiều khiển tắc nghẽn và giao thức
X.25 là giao tiếp chuẩn giữa thiết bị ñầu cuối và mạng chuyển mạch gói.
• Chương 4: ISDN. Trình bày nguyên lý cơ bản, các mục tiêu và các dịch
vụ, các kênh và giao tiếp của ISDN, truy cập người sử dụng và các giao
thức trong ISDN.
• Chương 5: Frame relay. Giới thiệu về frame relay, kiến trúc giao thức,
ñiều khiển cuộc gọi, truyền dữ liệu và ñiều khiển tắc nghẽn bên trong
frame relay.
• Chương 6: ATM. Thảo luận về sơ ñồ ATM, tế bào, các nội dung quan
trọng của lớp thích ứng ATM AAL (ATM Adaptation Layer) và ñiều
khiển lưu lượng và ñiều khiển tắc nghẽn của ATM.
• Chương 7: Internet. Chương này trình bày khái niệm về Internet, mô
hình, ñịnh tuyến, các giao thức ñịnh tuyến và các kiểu truy cập Internet.
• Chương 8: MPLS. Trình bày các khái niệm tổng quan về MPLS, sau ñó
là các cấu trúc dữ liệu, giao thức phân phối nhãn và các cơ chế kỹ thuật
lưu lượng trong MPLS.
Trong ñó, các chương 2, 3, 4, 5 và 6 ñược biên soạn chủ yếu từ cuốn sách Data
and Computer Communication của William Stallings, các chương còn lại dựa trên

những tài liệu tham khảo khác. Ngoài ra, cũng do ảnh hưởng bởi tài liệu của W.Stallings,
nên cuối mỗi chương, luôn có mục giới thiệu tài liệu và các website tham khảo bổ ích cho
bạn ñọc.
Trong quá trình biên soạn, không tránh khỏi những thiếu sót, mong sự phản hồi từ
phía ñộc giả. Xin chân thành cảm ơn!
NGUYỄN DUY NHẬT VIỄN
Trang 4

MỤC LỤC

1. TỔNG QUAN 10
1. TỔNG QUAN 10
Khái niệm 10
Dịch vụ viễn thông 11
Các dịch vụ viễn thông cho người sử dụng: 12
Các yêu cầu mạng và thiết bị 12
Mạng viễn thông 12
Chuyển mạch 13
2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN 14
Các hệ thống chuyển mạch nhân công 14
Các hệ thống chuyển mạch ñiện tử 15
Các hệ thống số và ñiều khiển máy tính 15
Các node chuyển mạch cho thông tin dữ liệu 16
Các node cho N-ISDN 17
Các node cho B-ISDN 18
Chuyển mạch quang 18
3. CÁC PHƯƠNG THỨC CHUYỂN MẠCH 18
Chuyển mạch kênh 18
Chuyển mạch tin 18
Chuyển mạch gói 19

Chuyển mạch khung 20
Chuyển mạch tế bào 21
Chuyển mạch nhãn ña giao thức 22
Chuyển mạch quang 22
4. GIỚI THIỆU TÀI LIỆU THAM KHẢO 23
Các trang web: 23

2. CHUYỂN MẠCH KÊNH 24
1. MẠNG CHUYỂN MẠCH 24
2. CÁC MẠNG CHUYỂN MẠCH KÊNH 25
3. NỘI DUNG CHUYỂN MẠCH 28
Chuyển mạch phân chia không gian (Space Division Switching) 28
Chuyển mạch phân chia theo thời gian (Time Division Switching) 31
4.ðỊNH TUYẾN CHO CÁC MẠNG CHUYỂN MẠCH KÊNH 33
ðịnh tuyến luân phiên: 34
ðịnh tuyến thích nghi 35
5. BÁO HIỆU 37
Các chức năng báo hiệu 37
Vùng báo hiệu 39
Báo hiệu kênh chung 39
6. GIỚI THIỆU TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

3. CHUYỂN MẠCH GÓI 44
1. NGUYÊN LÝ CHUYỂN MẠCH GÓI 44
Kỹ thuật chuyển mạch 46
Trang 5
Kích thước gói 48
So sánh chuyển mạch kênh với chuyển mạch gói 48
Thực hiện 48
Các ñặc trưng khác 49

Hoạt ñộng bên trong và bên ngoài 50
Các loại thiết kê bên trong và bên ngoài: 52
2. ðỊNH TUYẾN 53
Các ñặc trưng: 53
Tiêu chí thực hiện 54
Thời ñiểm và nơi quyết ñịnh 54
Nguồn thông tin mạng và thời gian cập nhật 55
Các chiến lược ñịnh tuyến 56
ðịnh tuyến cố ñịnh (fixed) 56
ðịnh tuyến lan tràn (flooding) 57
ðịnh tuyến ngẫu nhiên (random) 58
ðịnh tuyến thích nghi 59
Các thuật toán chi phí tối thiểu 61
Thuật toán Dijkstra 61
Giải thuật Bellman-Ford 62
Ví dụ cho cả hai thuật toán Dijkstra và Bellman-Ford 62
So sánh 63
3. ðIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG 64
Phạm vi và mức ñiều khiển lưu lượng 65
ðiều khiển luồng 65
ðiều khiển luồng dừng và chờ 66
ðiều khiển luồng cửa sổ trượt 67
ðiều khiển tắc nghẽn 69
Kiểm soát khóa chết (deadlock) 72
Nguyên nhân khóa chết 73
Phương án kiểm soát khóa chết: 74
4. X.25 74
Dịch vụ kênh ảo 75
Dạng gói 77
Ghép kênh 79

ðiều khiển luồng và ñiều khiển lỗi 80
Chuỗi gói 80
5. GIỚI THIỆU TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

4. INTEGRATED SERVICE DIGITAL NETWORK 82
1. TỔNG QUAN VỀ ISDN 82
Nguyên lý cơ sở của ISDN 82
Giao tiếp người sử dụng 84
Mục tiêu 85
Kiến trúc 85
Các tiêu chuẩn 86
Series I.100 – Các nội dung tổng quan 86
Series I.200 – Khả năng phục vụ 87
Series I.300 – Các khía cạnh mạng 87
Series I.400 – Các giao tiếp người sử dụng – mạng 87
Series I.500 – Các giao tiếp liên mạng 87
Trang 6
Series I.600 – Nguyên lý vận hành 87
2. CÁC KÊNH ISDN 87
3. TRUY CẬP NGƯỜI SỬ DỤNG 90
4. CÁC GIAO THỨC ISDN 92
Kiến trúc giao thức ISDN 92
Các nối kết ISDN 93
Các cuộc gọi chuyển mạch kênh 93
Các nối kết bán vĩnh viễn 93
Các cuộc gọi chuyển mạch gói qua kênh B 94
Các cuộc gọi chuyển mạch gói qua kênh D 96
Báo hiệu kênh chung ở giao tiếp người sử dụng và mạng ISDN 96
LAPD 99
Các dịch vụ LAPD 100

Giao thức LAPD 100
Cờ 101
ðịa chỉ 101
ðiều khiển 102
Thông tin 102
Dãy kiểm tra khung 102
Lớp vật lý 102
5. GIỚI THIỆU TÀI LIỆU THAM KHẢO 103
Giới thiệu các trang web: 103

5. FRAME RELAY 104
1. NẾN TẢNG 104
2. KIẾN TRÚC GIAO THỨC FRAME RELAY 106
Mặt phẳng ñiều khiển 106
Mặt phẳng người sử dụng 107
So sánh với X.25 108
3. ðIỀU KHIỂN CUỘC GỌI FRAME RELAY 110
Nối kết FRAME RELAY 111
Nối kết truy cập 112
4. TRUYỀN DỮ LIỆU NGƯỜI SỬ DỤNG 113
5. CHỨC NĂNG MẠNG 115
6. ðIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN 116
Các phương pháp ñiều khiển tắc nghẽn cho frame relay 116
Quản lý tốc ñộ lưu lượng 118
Tránh nghẽn với báo hiệu tường minh 121
Giải phóng nghẽn với báo hiệu ngầm ñịnh. 123
7. GIỚI THIỆU TÀI LIỆU THAM KHẢO 123
Các trang web: 124

6. ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE 125

1. KIẾN TRÚC GIAO THỨC 125
2. CÁC NỐI KẾT LOGIC ATM 126
Sử dụng nối kết kênh ảo 128
Các ñặc trưng ñường ảo/kênh ảo 129
Báo hiệu 130
3. CÁC TẾ BÀO ATM 130
Trang 7
Dạng header 131
ðiều khiển lỗi header 132
4. TRUYỀN CÁC TẾ BÀO ATM 134
Lớp vật lý cơ sở tế bào 134
Lớp vật lý trên cơ sở SDH 136
5. LỚP THÍCH ỨNG ATM 137
Các dịch vụ AAL 137
Các giao thức AAL 138
6. ðIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG VÀ ðIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN 142
Các khuyến nghị ñiều khiển lưu lượng và nghẽn cho ATM 142
Biến ñổi trễ tế bào 143
Phân bố mạng với sự thay ñổi trễ tế bào 144
Sự thay ñổi trễ tế bào tại UNI 145
Cơ chế ñiều khiển lưu lượng và tắc nghẽn 146
ðiều khiển lưu lượng 147
Quản lý tài nguyên mạng 147
ðiều khiển chấp nhận nối kết 149
ðiều khiển tham số sử dụng 150
ðiều khiển ñộ ưu tiên 151
Quản lý tài nguyên nhanh 152
ðiều khiển tắc nghẽn 152
Hủy tế bào có chọn lọc 152
Chỉ thị ñiều khiển tắc nghẽn tường minh hướng ñi 152

7. GIỚI THIỆU TÀI LIỆU THAM KHẢO 152
Giới thiệu các trang web: 153

7. INTERNET PROTOCOL 154
1. KHÁI NIỆM VỀ INTERNET 154
Nguồn gốc 154
Khái niệm 155
2. MÔ HÌNH TCP/IP 155
Khuông dạng gói tin Ipv4: 158
ðịa chỉ IPv4 159
Mạng con 160
IPv6 (IPng) 161
TCP (Transmission Control Protocol 163
) 163
UDP (User Datagram Protocol) 164
3. CÁC PHƯƠNG THỨC TRUY CẬP INTERNET 164
Truy cập Dial-up 165
ISDN 169
Truy cập băng rộng 170
Các mạng truyền hình cáp 172
Truy cập không dây 173
Truy cập cáp sợi 174
Các nối kết riêng và các mạng diện rộng WAN 174
4. ðỊNH TUYẾN 175
Khái niệm 175
Hoạt ñộng ñịnh tuyến của Router 175
Tìm ñường - Các giải thuật tìm ñường 175
Trang 8
Chuyển gói tin theo lộ trình ñã chọn 177
Các giải thuật tìm ñường 177

Tìm ñường tĩnh và ñộng 178
ðường ñơn và ña ñường 179
Ngang hàng và có thứ bậc 179
Máy trạm thông minh và Router thông minh 179
Intradomain và Interdomain 179
Trạng thái liên kết và vector ñộ dài 179
Các metric ñịnh tuyến 180
So sánh các giao thức ñịnh tuyến 181
5. MỘT SỐ GIAO THỨC ðỊNH TUYẾN 182
Các loại giao thức ñịnh tuyến 182
ðịnh tuyến vector khoảng cách: 182
ðịnh tuyến trạng thái liên kết: 183
ðịnh tuyến lai ghép 184
Một số giao thức dùng trong hoạt ñộng ñịnh tuyến: 184
RIP (Router Information Protocol): 186
IGRP (Interior Gateway Routing Protocol): 186
OSPF (Open Shortest Path First): 186
EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol): 187
6. GIỚI THIỆU TÀI LIỆU THAM KHẢO 187

8. MULTIPROTOCOL LABEL SWITCHING 189
1. TỔNG QUAN VỀ MPLS 189
2. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG MPLS 190
Các thành phần và các cơ chế LDP: 191
Router chuyển mạch nhãn 192
Router nhãn biên 192
ðường dẫn chuyển mạch nhãn 192
Các lớp chuyển tiếp tương ñương FEC 193
Nhãn 193
Không gian nhãn 194

Stack nhãn 195
Các ñóng gói nhãn 195
ðường hầm 195
Các LSR ngược dòng (upstream) và xuôi dòng (downstream) 196
3. CÁC CẤU TRÚC DỮ LIỆU 196
Mục chuyển tiếp nhãn chặng tiếp theo 196
FEC to NHLFE (FTN) 197
Ánh xạ nhãn ñưa ñến 197
Chuyển ñổi nhãn 197
3. GIAO THỨC PHÂN PHỐI NHÃN 198
Các ñịnh danh LDP và các ñịa chỉ chặng tiếp theo 198
Phát hiện LDP: 198
Phiên và thiết lập LDP 199
Duy trì các Hello lân cận 201
Duy trì các phiên LDP 201
Các thông ñiệp LDP 201
Các kiểu công bố nhãn 202
Các kiểu ñiều khiển LSP 203
Trang 9
Các kiểu duy trì nhãn 204
ðịnh tuyến 205
5. CÁC CƠ CHẾ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG CỦA MPLS 208
TE-RSVP 209
CR-LDP 209
So sánh giữa hai kỹ thuật lưu lượng sử dụng trong MPLS 210
Thiết lập và duy trì CR-LDP 211
Thiết lập một CR-LSP ñể hỗ trợ các ứng dụng nhạy cảm suy hao 213
Thiết lập CR-LSR ñể hỗ trợ các ứng dụng không nhạy với suy hao 213
6. GIỚI THIỆU TÀI LIỆU THAM KHẢO 213

TÀI LIỆU THAM KHẢO 214
KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH TRONG MẠNG DIỆN RỘNG
Trang 10






1. TỔNG QUAN
Trong mạng viễn thông, với kiến trúc phức tạp, bài toán ñược ñặt ra là làm thế nào
ñể chuyển thông tin ñến ñích một cách an toàn, hiệu quả và nhanh chóng, ñồng thời thỏa
mãn nhu cầu dịch vụ của người sử dụng. ðể giải quyết ñiều này, các kỹ thuật chuyển
mạch lần lượt ra ñời, áp dụng cho các mạng và các dịch vụ từ ñơn giản ñến cực kỳ phức
tạp, ñó chính là nội dung trong tài liệu này. Trong chương này, người ñọc sẽ ñược cung
cấp kiến thức tổng quan và lịch sử phát triển các phương thức chuyển mạch trong mạng
viễn thông.

1. TỔNG QUAN
Khái niệm
Trước tiên, chúng ta sẽ xét khái niệm về truyền thông, viễn thông rồi sau ñó là
những khái niệm về dịch vụ viễn thông, mạng viễn thông và chuyển mạch.
Truyền thông (Communication) là tất cả sự trao ñổi, vận chuyển thông tin bằng
hình thức này hoặc hình thức khác.
Ví dụ: Bạn ñang ñọc tài liệu này, tờ báo ñã ñọc sáng nay, chuyến tàu chở bạn ñi từ
Tp Hồ Chí Minh ñến Thủ ñô Hà nội, bạn ñang lấy thông tin từ Internet, bạn ñang xem
tivi, bạn ñang gọi ñiện …
Viễn thông là 3 ví dụ sau, vậy, viễn thông (Telecommunication) là sự truyền
thông qua khoảng cách ñịa lý.
Từ một thành phố A, bạn muốn trao ñổi thông tin với một người ở thành phố B thì

có các hình thức như trong Hình 1-1.
Nếu bạn sử dụng ñiện thoại, tức là bạn sử dụng dịch vụ viễn thông, “tele” có nghĩa
là từ xa, biểu thị một sự bắc cầu cho một khoảng cách ñịa lý, nghĩa là “sự trao ñổi thông
tin từ xa”.
Viễn thông là một trong những lĩnh vực ñược ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống
hiện ñại, các công nghệ mới liên tục phát triển và luôn tìm ñược ứng dụng trong các thiết
bị, hệ thống kỹ thuật trong mạng viễn thông.



Hình 1-1 Sự trao ñổi thông tin giữa hai thành phố.
Vật mang dịch vụ: Là các trang thiết bị ñược sử dụng ñể hỗ trợ cho dịch vụ ñó. Ví
dụ, cáp ñiện thoại, máy ñiện thoại, tổng ñài… là những vật mang cho dịch vụ thoại. Tuy
Chương 1.

. OVERVIEW
Trang 11
nhiên, không phải vật mang cho dịch vụ nào thì chỉ có thể mang cho chính dịch vụ ñó mà
còn có thể mang các dịch vụ khác, ví dụ cáp ñiện thoại có thể mang ñược các dịch vụ như
thoại, internet, facsimile.

Hình 1-2 Vật mang của dịch vụ thoại.
Dịch vụ viễn thông
Trên quan ñiểm ñiều hành mạng, dịch vụ viễn thông gồm:
• Dịch vụ cơ sở: Là các dịch vụ cơ bản ñược cung cấp bởi mạng viễn thông.
• Dịch vụ giá trị gia tăng: Là các dịch vụ mở rộng của dịch vụ cơ sở, khi
người sử dụng dùng dịch vụ này sẽ phải nộp một mức phí cụ thể. Ví dụ
theo dõi tỷ giá thị trường qua một số ñiện thoại nào ñó, dịch vụ hướng dẫn,
chuyển ñổi ngôn ngữ.
• Dịch vụ bổ sung phân bố: Là các dịch vụ ñược xây dựng trên dịch vụ

viễn thông cơ sở. Ví dụ chuyển tiếp cuộc gọi vô ñiều kiện, chờ cuộc gọi,
dịch vụ báo thức.
• Dịch vụ bổ sung tập trung (dịch vụ mạng thông minh IN): IN
(Interligent Network) ñược thực hiện trong một mạng cung cấp ñịnh vị tập
trung thông minh, cho phép ñiều khiển ñịnh tuyến, tính cước linh hoạt. Ví
dụ ñiện thoại trả tiền trước, ñiện thoại bình chọn…
Một số dịch vụ có sự kết hợp của dịch vụ mạng thông minh với dịch vụ giá trị gia
tăng.


Hình 1-3 Dịch vụ viễn thông.
KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH TRONG MẠNG DIỆN RỘNG
Trang 12
Các dịch vụ viễn thông cho người sử dụng:
Các dạng chính của dịch vụ viễn thông là:
• Thoại.
• Số liệu.
• Video.
• Mutimedia.
Các dạng trên còn ñược chia thành bốn nhóm khác nhau dựa vào cách thức của
dịch vụ ñược ñiều khiển với cảm nhận của người sử dụng.


Hình 1-4 Các nhóm dịch vụ viễn thông theo cảm nhận của người sử dụng.
• Dịch vụ tương tác: bao gồm các dịch vụ cho phép truyền thông tin theo
hai hướng.
• Dịch vụ nhắn tin: bao gồm các dịch vụ dựa trên cơ sở lưu trữ thông tin
mà có thể nghe hoặc ñọc ñược bởi người nhận. Hộp thư thoại là một trong
những dịch vụ nhắn tin.
• Dịch vụ tìm kiếm (retrieval): là các dịch vụ ñược cung cấp ñể truy cập

thông tin ñược lưu trữ trong cơ sở dữ liệu. Các cơ quan, doanh nghiệp
cung cấp dịch vụ “thoại” cho khách hàng của mình truy cập thông tin
“sống” qua một số ñiện thoại. Giá cả thị trường, tỷ giá trao ñổi, quảng
cáo…là những dịch vụ của dịch vụ thu nhận.
• Dịch vụ phân bố: Có hai dạng dịch vụ phân bố, ñó là thông tin một chiều
ñến một người nhận hoặc thông tin 1 chiều ñến nhiều người nhận.
Các yêu cầu mạng và thiết bị
Thoại, dữ liệu và video yêu cầu khác nhau về mạng và các thiết bị của nó. Thông
tin quan trọng trong các yêu cầu là:
• Băng thông.
• Tỷ lệ lỗi bit.
• ðộ trễ.
Mạng viễn thông
Mạng viễn thông là tất cả các trang thiết bị kỹ thuật ñược sử dụng ñể trao ñổi
thông tin giữa các ñối tượng sử dụng trong mạng.
Các thành phần mạng viễn thông:
Chương 1.

. OVERVIEW
Trang 13
• Thiết bị ñầu cuối: Chuyển ñổi tín hiệu thân thuộc với con người thành tín
hiệu ñược chuyển tải trong mạng tuỳ thuộc lại hình dịch vụ.
• Node chuyển mạch: Cung cấp nối kết cho các ñối tượng theo yêu cầu, thực
hiện các chức năng:
o Xử lý thông tin: xử lý, cung cấp thông tin.
o Chuyển mạch.
• Phương tiện truyền dẫn: Liên kết hai thành phần trên. tuỳ thuộc môi
trường, ñịa hình sử dụng hệ thống truyền dẫn thích hợp như cáp ñồng, vi
ba, vệ tinh, quang…
• Phần mềm: Hỗ trợ các thành phần trên hoạt ñộng có hiệu quả.

Hình 1-5 Các thành phần mạng viễn thông.
Chuyển mạch
ITU-T ñịnh nghĩa chuyển mạch như sau: “Chuyển mạch là sự thiết lập nối kết
theo yêu cầu ñể truyền thông tin từ ngõ vào yêu cầu ñến ngõ ra ñược yêu cầu trong một
tập ngõ vào và ngõ ra”.
Mục ñích của chuyển mạch là thiết lập ñường truyền thông tin qua mạng theo cấu
trúc cố ñịnh hoặc biến ñộng. Trong mạng viễn thông, tùy theo cách thức thiết lập nối kết
mà ta có các phương thức chuyển mạch khác nhau.


Hình 1-6 Chuyển mạch và mạng viễn thông.
Thiết bị
ñ
ầu cuối

Thiết bị
ñ
ầu cuối

Node

chuyển
m
ạch

Phương
tiện
truyền
d
ẫn

Phần
m
ềm

KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH TRONG MẠNG DIỆN RỘNG
Trang 14
Ngày nay, “thông tin” không chỉ biểu thị tiếng nói mà có thể nghe ñược bởi người
nhận ñiện thoại mà nó còn bao hàm tất cả các dạng thông tin của dịch vụ viễn thông.
Trước ñây, chuyển mạch có nghĩa là một người ñiều hành nối kết cho hai thuê bao
nói chuyện với nhau còn bây giờ thì thiết bị chuyển mạch phải có khả năng ñiều khiển
nhiều hơn trước bao gồm tính ña dạng và chất lượng của thông tin mà chuyển mạch phục
vụ. Ngoài ra, chuyển mạch còn có những thông tin nằm ngoài thông tin của dịch vụ người
sử dụng. Ví dụ thông tin ñược sử dụng bởi mạng gọi là thông tin báo hiệu cũng ñược
chuyển mạch.
Các kỹ thuật chuyển mạch ñược phát triển trong những năm gần ñây, từ ban ñầu,
chúng ta ñã có chuyển mạch kênh, rất phù hợp với các dịch vụ thời gian thực. Về sau, các
thuê bao yêu cầu chất lượng tốt hơn, băng thông lớn hơn, tận dụng dung lượng truyền dẫn
tốt hơn nên các kỹ thuật khác ñược ra ñời.

2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN

Các hệ thống chuyển mạch nhân công
Trước ñây, các hệ thống chuyển mạch ñược xây dựng bởi các thiết bị chuyển
mạch hoạt ñộng nhân công. Hệ thống chuyển mạch ñầu tiên ñược thiết lập ở New Haven,
Mỹ, năm 1878. ðiện thoại viên nhận cuộc gọi và chuyển mạch chúng ñến thuê bao bị gọi
bằng tay. ðiện thoại viên thiết lập một kênh dẫn giữa hai thuê bao, do ñó gọi là chuyển
mạch kênh. Khi cuộc gọi kết thúc, ñiện thoại viên sẽ giải phóng nối kết. Chúng ta có thể
gọi ñiện thoại viên là một hệ thống ñiều khiển.


Hình 1-7 Chuyển mạch nhân công.
Chuyển mạch nhân công này có nhược ñiểm là thời gian nối kết cuộc gọi khá lâu,
hiệu quả chuyển mạch kém.
Các hệ thống chuyển mạch ñiện tử
Hệ thống chuyển mạch xoay
Các năm sau ñó, các hệ thống chuyển mạch nhân công ñược thay thế bởi các hệ
thống chuyển mạch ñiện tử. Các hệ thống này cung cấp lưu lượng lớn hơn với chi phí
thấp hơn, chuẩn bị cho sự bùng nổ của mạng viễn thông trong những năm tiếp theo. Các
hệ thống mới còn có khả năng phân bố lưu lượng, ñịnh tuyến tốt hơn qua mạng truyền
dẫn, làm giảm dung lượng cáp.
Chương 1.

. OVERVIEW
Trang 15
Năm 1889, Almon B. Strowger, Kansas City, USA xây dựng hệ thống tổng ñài tự
ñộng ñầu tiên, ñây là hệ thống tổng ñài từng bước. Tổng ñài này có các chuyển mạch
xoay và các chuyển mạch này sẽ ñược xử lý theo từng chữ số ñịa chỉ nhận ñược.
Sau ñó là sự phát triển của hệ thống tổng ñài thanh ghi, các chữ số ñược xử lý
trong thanh ghi, không xử lý trực tiếp) nên thích hợp với dung lượng tổng ñài lớn hơn. Ưu
ñiểm của ñiều khiển thanh ghi là khả năng chọn ñường dẫn thay thế, vì vậy, mạng truyền
dẫn có thể ñược sử dụng một cách hiệu quả hơn.

Các hệ thống này sử dụng các chuyển mạch cơ kiểu xoay và ñộng truyền, sau ñó
ñược thay thế bằng chuyển mạch thanh chéo (1937) cho dung lượng cao hơn, với thời
gian chuyển mạch nhanh hơn, chính xác hơn.
Hệ thống chuyển mạch thanh chéo
Năm 1937, hệ thống chuyển mạch thanh chéo ra ñời. Chuyển mạch thanh chéo
chuyển thao tác “xoay” thành thao tác “ấn” nên có những ưu ñiểm sau:
• Thời gian chuyển mạch nhanh, ít lỗi, ñơn giản.
• Là cơ sở phát triển các hệ thống chuyển mạch sau này.
Các hệ thống số và ñiều khiển máy tính
Năm 1960, tổng ñài ñiều khiển số ñầu tiên ñược xây dựng ở Mỹ ở Châu Âu là
năm 1968.
Hệ tổng ñài này còn ñược gọi là tổng ñài ñiều khiển bằng chương trình ghi sẵn
SPC (Stored Program Control).
Kỹ thuật truyền dẫn và chuyển mạch phát triển liên tục, làm cho giá thành thiết bị
giảm xuống rõ rệt. FDM ñược ñề xuất cho truyền dẫn thông tin ñường dài, kỹ thuật này
ñược phát minh khoảng năm 1910 nhưng mãi ñến năm 1950 mới ñược ứng dụng, ở thời
ñiểm này, 1000 kênh có thể ñược truyền trong cùng một cáp ñồng trục.


Hình 1-8 Tổng ñài SPC.
Ghép kênh số dựa trên tín hiệu PCM ñược giới thiệu khoảng 1970 làm cho mạng
truyền dẫn trở nên rẻ hơn với cùng chất lượng truyền dẫn. Giá thành ñược giảm hơn nữa
khi các chuyển mạch nhóm số ñược kết hợp với các hệ thống truyền dẫn số. Lúc này, các
hệ thống này bị hạn chế bởi các bộ chuyển ñổi tương tự-số ñắt tiền. Sau ñó, các hệ thống
ñiều khiển là các hệ thống máy tính, vậy các tổng ñài bây giờ hoàn toàn là thiết bị số.
Tổng ñài số ñầu tiên ñiều khiển bằng máy tính ñược ñưa vào sử dụng vào năm 1960 ở
Mỹ, các tổng ñài số ở châu Âu ñược hoạt ñộng vào năm 1968.
KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH TRONG MẠNG DIỆN RỘNG
Trang 16
Các node chuyển mạch cho thông tin dữ liệu

Việc sử dụng máy tính trong văn phòng, công sở cũng như trong gia ñình, cá nhân
ñã trở nên phổ biến. Nhu cầu sử dụng và trao ñổi thông tin dữ liệu phát triển mạnh, dẫn
ñến sự phân biệt giữa mạng chuyển mạch kênh và dữ liệu. Lúc này, ngoài mạng chuyển
mạch kênh ñang tồn tại, một mạng chuyển mạch gói cũng ñược triển khai song song,
phục vụ cho sự trao ñổi thông tin dữ liệu giữa các máy tính. Phương thức chuyển mạch cơ
bản là chuyển mạch gói, các bản tin của người sử dụng ñược chia thành các gói nhỏ rồi
chuyển ñi, khi ñến ñích sẽ ñược sắp xếp lại thành bản tin như ban ñầu. Ưu ñiểm nổi trội
của chuyển mạch gói chính là khả năng dùng chung ñường truyền dẫn.


Hình 1-9 Chuyển mạch dữ liệu.

Các node cho N-ISDN


Hình 1-10 Các node chuyển mạch ISDN.
Người sử dụng cần có một mạng có thể cung cấp cho họ ñược nhiều dạng dịch vụ
khác nhau (thoại lẫn dữ liệu) trong khi ñó, nhà cung cấp dịch vụ cũng muốn có một cơ sở
hạ tầng chung cho các loại hình dịch vụ, giảm chi phí phần cứng, giảm chi phí bảo dưỡng,
ñiều hành… Từ ñây bắt ñầu hình thành khái niệm mạng hội tụ, hội tụ về thiết bị, hội tụ về
công nghệ, hội tụ về dịch vụ, hội tụ về giá cả…
Phát triển cho các mạng tích hợp dịch vụ, N-ISDN có thể ñược xem là sự kết hợp
giữa tổng ñài ñiện thoại với chuyển mạch dữ liệu.
Các node cho B-ISDN
Các hệ thống chuyển mạch trước chỉ ñáp ứng ñược một trong hai ñiều kiện: băng
thông, thời gian thực. Trong khi ñó, nhu cầu về những ứng dụng multimedia ngày càng
cao, vừa yêu cầu về băng thông rộng, ñộ trễ bé, ñộ thay ñổi trễ bé. Lúc này, B-ISDN ñược
Chương 1.

. OVERVIEW

Trang 17
ñề xuất ñể cung cấp các dịch vụ yêu cầu băng thông và thời gian thực. Có nhiều giải pháp
ñang ñược tiêu chuẩn hoá (ATM, MPLS).

Hình 1-11 Nhu cầu băng thông.


Chuyển mạch quang

Hình 1-12 Sự phát triển của các hệ thống chuyển mạch.
Khó khăn của chuyển mạch ñó là băng thông bị hạn chế. Ngày nay, chúng ta có
nhu cầu trao ñổi thông tin với tốc ñộ bit rất cao (hàng Gbps) trên hệ thống truyền dẫn
quang, tuy nhiên, trong thiết bị chuyển mạch thì chúng ta phải chuyển ñổi qua tín hiệu
ñiện mà ở ñó thì tốc ñộ bit là khá thấp.
KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH TRONG MẠNG DIỆN RỘNG
Trang 18
Sau ñó, sử dụng chuyển mạch quang với ñiều khiển chuyển mạch ñiện tử là một
bước quá ñộ ñể tiến tới một hệ thống chuyển mạch toàn quang.

3. CÁC PHƯƠNG THỨC CHUYỂN MẠCH
Chuyển mạch kênh
Là loại chuyển mạch phục vụ sự trao ñổi thông tin bằng cách cấp kênh dẫn trực
tiếp giữa các ñối tượng sử dụng.


Hình 1-13 Chuyển mạch kênh.
Xử lý cuộc gọi tiến hành qua 3 giai ñoạn:
• Thiết lập ñường dẫn dựa vào như cầu trao ñổi thông tin.
• Duy trì kênh dẫn trong suốt thời gian trao ñổi thông tin.
• Giải phóng kênh dẫn khi ñối tượng sử dụng hết nhu cầu trao ñổi.

ðặc ñiểm:
• Thực hiện trao ñổi thông tin giữa các user trên trục thời gian thực.
• Các user làm chủ kênh dẫn tỏng suốt qúa trình trao ñổi.
• Hiệu suất thấp.
• Yêu cầu ñộ chính xác thông tin không cao.
• Nội dung trao ñổi không mang thông tin ñịa chỉ.
• Phù hợp với dịch vụ thoại.
• Khi lưu lượng tăng ñến ngưỡng nào ñó thì cuộc gọi mới có thể bị khoá,
mạng từ chối mọi yêu cầu kết nối mới ñến khi có thể.
Chuyển mạch tin
Là loại chuyển mạch phục vụ sự trao ñổi thông tin giữa các bản tin như ñiện tín,
thư ñiện tử, file…
Thiết bị ñầu cuối gởi ñến node chuyển mạch bản tin mang thông tin ñịa chỉ ñích.
Tại ñây, bản tin ñược thu nhận, xử lý (chọn ñường) rồi sắp hàng chờ truyền ñi.
Phương pháp này gọi là store and forward.
Trong phương pháp store and forward này, luôn có trễ khi chuyển gói tới ñích.
Thời gian trễ tại một node:
Chương 1.

. OVERVIEW
Trang 19
t
delay
=t
nhận
+t
xử lý
+t
sắp hàng
.

Hình 1-14 Chuyển mạch tin.
ðặc ñiểm:
• Không có mối liên hệ thời gian thực giữa các user.
• Kênh dẫn không dành riêng cho các user (dùng chung ñường truyền).
• Hiệu suất cao.
• Yêu cầu ñộ chính xác.
• Nội dung có ñịa chỉ.
• Áp dụng cho số liệu.
• Vẫn chấp nhận cuộc gọi mới trong khi lưu lượng mạng ñang cao.
Chuyển mạch gói

Hình 1-15 Chuyển mạch gói.
Trong các mạng chuyển mạch gói, thông tin ñược truyền cho các gói với kích
thước khác nhau. Vậy, nhiệm vụ của các nodes là phân bố các gói ñến nơi thu. Mỗi nodes
ñọc trường ñịa chỉ của mỗi gói và ñịnh tuyến gói ñến tuyến thích hợp.
ðịa chỉ
Bản tin
người sử
dụng
Thiết bị
ñầu cuối
Thiết bị
ñầu cuối
Node chuyển
mạch
ðịa chỉ
Bản tin
người sử
dụng
Thiết bị
ñầu cuối
Thiết bị
ñầu cuối
Node chuy
ển
mạch
Gói
KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH TRONG MẠNG DIỆN RỘNG
Trang 20
Mỗi gói ñi qua các node ñược tiến hành theo phương pháp store and forward như
chuyển mạch tin.

Tại ñầu thu tiến hành sắp xếp các gói trở lại.
ðặc ñiểm:
• Trao ñổi thông tin không theo thời gian thực nhưng nhanh hơn chuyển
mạch tin.
• ðối tượng sử dụng không làm chủ kênh dẫn.
• Hiệu suất cao.
• Thích hợp truyền số liệu.
• Việc kiểm tra lỗi từng chặng là ñảm bảo gói truyền không lỗi nhưng lại
làm giảm tốc ñộ truyền gói qua mạng.
• Băng thông thấp, tốc ñộ thấp.
• Phù hợp với mạng truyền dẫn chất lượng thấp.
• Trong các gói luôn có trường kiểm tra ñể ñảm bảo gói truyền không lỗi
qua từng chặng.
Chuyển mạch khung


Hình 1-16 Chuyển mạch gói và chuyển mạch khung trong cùng một mạng
Chương 1.

. OVERVIEW
Trang 21
Frame Relay là kỹ thuật chuyển mạch ñược phát triển với ý tưởng kết hợp của
chia xẻ băng thông giống như chuyển mạch gói nhưng với tốc ñộ cao hơn và ñộ trễ ít hơn
như trong chuyển mạch kênh.
Tốc ñộ của frame relay cao hơn là nhờ vào phương thức ñiều khiển ñơn giản,
không chú tâm ñến việc ñiều khiển lỗi.
Nhờ vào ñiều này, lưu lượng ñược ñiều khiển nhanh hơn, Frame Relay chuyển
tiếp qua node nhanh hơn chuyển mạch gói khoảng 2ms. Một sự lý giải khác của tốc ñộ
cao của Frame Relay là chuyển mạch ñược bố trí rộng hơn trong mỗi nodes.
Mạng Frame Relay có thể ñược xây dựng theo nhiều cách, thông thường là nối kết

vĩnh viễn gọi là kênh ảo vĩnh viễn (PVC Permanent Virtual Circuit). Các kênh ảo chuyển
mạch (SVC Switched Virtual Circuit) công cộng có thể ñược nối chung trong tương lai.
Frame Relay còn có thể thực hiện một mạng chuyển mạch gói riêng.
ðặc ñiểm:
• Hạn chế chức năng kiểm tra lỗi và ñiều khiển luồng.
• Tốc ñộ truyền dẫn ñược cải thiện ñáng kể so với chuyển mạch gói.
• Hoạt ñộng chủ yếu ở lớp 2, với mục ñích lớn nhất là tạo mạng riêng ảo
VPN (Virtual Private Network) cho khách hàng.
• Băng thông không cố ñịnh cho user mà ñược phân phối một cách linh hoạt.
• Phức tạp do tốc ñộ bit thay ñổi.
•
Khả năng ñến 40Mbps so với 2Mbps của chuyển mạch gói.

Chuyển mạch tế bào
Khi yêu cầu băng thông và thời gian thực của một số dịch vụ ñược nâng cao thì
các loại chuyển mạch kể trên không ñáp ứng ñược. ðể giải quyết vấn ñề này có nhiều giải
pháp ñược ñề xuất. Một trong những giải pháp nổi trội, ñó là chuyển mạch tế bào.
Chuyển mạch tế bào thì chia bản tin thành các tế bào (cell) có kích thước nhỏ và
cố ñịnh. Các tế bào này ñược ñịnh tuyến nguồn và như vậy, khi nó ñi qua các node trong
mạng thì chỉ tiến hành tra bảng rồi chuyển tiếp. ðường dẫn từ nguồn ñến ñích ñã ñược
xác ñịnh bởi node chuyển mạch ñầu vào. Việc xác ñịnh ñường dẫn này có thể dựa trên
một số tham số yêu cầu của khách hàng.


Hình 1-17 Cơ sở chuyển mạch ATM
Trong một chuyển mạch ATM, các tế bào ñược chuyển từ một kênh logic ngõ vào
ñến một hoặc nhiều kênh logic ngõ ra. Một kênh logic ñược chỉ thị bằng sự kết hợp của
hai ñịnh danh:
• Số tuyến vật lý.
KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH TRONG MẠNG DIỆN RỘNG

Trang 22
• ðịnh danh kênh - ñịnh danh ñường dẫn ảo (VPI) và ñịnh danh kênh ảo
(VCI) trên một tuyến vật lý.
Chuyển mạch các tế bào qua một node ATM yêu cầu sự kết hợp chặt chẽ giữa các
ñịnh danh của các kênh logic ngõ vào và ngõ ra.
Trong mạng ATM, các ñịnh danh của các kênh logic tương ứng với các khe thời
gian. ðịnh danh kết hợp hai giá trị vào trong header của tế bào, ñó là trường VPI và VCI
ñể xác ñịnh một kênh logic.
Ưu ñiểm:
• Xử lý nhanh.
• Chuyển tiếp nhanh.
• Tốc ñộ ñạt ñến 600Mbps.
• Khả năng phục vụ các dịch vụ tốc ñộ bit thay ñổi và cố ñịnh.
• Tính thời gian thực hướng ñến chuyển mạch kênh.
Chuyển mạch nhãn ña giao thức

Internet ñang phát triển rất mạnh và là ñiều không thể thiếu trong cuộc sống hiện
tại. Từ ñó, các dịch vụ mới ña số ñều áp dụng trên IP (Internet Protocol). Tuy nhiên,
Internet ñang gặp trở ngại về thời gian thực và băng thông, khó khăn trong việc ñảm bảo
QoS cho người sử dụng. Giải pháp IP over ATM ñược ñề xuất nhưng cũng gặp khó khăn
trong kỹ thuật.
Chuyển mạch nhãn ña giao thức MPLS (Multiple Protocol Label Switching) ñơn
giản hoá việc chuyển tiếp cho các router bên trong. Cũng như ATM, chuyển mạch nhãn
ña giao thức có sử dụng ñịnh tuyến nguồn, các router biên thực hiện ñịnh tuyến và các
router trung tâm chỉ thực hiện chuyển mạch, ñồng thời có khả năng kết hợp với mọi giao
thức lớp mạng hiện nay cũng như các giao thức lớp thấp hơn. Ưu ñiểm của MPLS:
• Tốc ñộ như ATM.
• Giá thành rẻ.
• ðơn giản.
Chuyển mạch quang

Chuyển mạch kênh lẫn chuyển mạch gói ñều ñã ñược sử dụng trong các mạng
thông tin quang. Do ñịnh nghĩa trước cấu hình chuyển mạch trong chuyển mạch kênh nên
ñiều khiển chuyển mạch có thể ñược ñơn giản hóa và không cần thiết phải xử lý theo thời
gian thực. Do ñó, chuyển mạch kênh là sự lựa chọn hàng ñầu trong truyền thông quang,
trong ñó, các tốc ñộ truyền dẫn là rất cao.
Mặt khác, trong chuyển mạch gói, khi các tốc ñộ truyền dẫn càng cao thì thời gian
gói ñến càng ngắn. Như vậy, yêu cầu thay ñổi trong cấu hình chuyển mạch càng trở nên
khó khăn. Ví dụ, khi chuyển mạch lớn thì tốc ñộ chuyển mạch sẽ bị giới hạn bởi dung
lượng bus nội.
Khi xét chuyển mạch photon, bộ ñệm gói trong chuyển mạch gói lại nảy sinh một
vấn ñề nữa. Bởi vì các photon không thể ñược “lưu” như các electron (nghĩa là photon
không có khối lượng tĩnh) nên khó khăn trong việc ñệm các photon nhiều hơn là cho qua
các ñường dây trễ. Như vậy, nhiều thiết kế chuyển mạch gói mà sử dụng bộ ñệm ñể giảm
xác suất nghẽn là không thể dễ dàng triển khai trong chuyển mạch photon.
Chương 1.

. OVERVIEW
Trang 23

Hình 1-18 Chuyển mạch photon WDM 4x4.
Xét chuyển mạch photon ghép kênh phân chia bước sóng WDM (wavelength
division multiplexing) sử dụng bộ ghép nối sao (star coupler) như Hình 1-18. Một bộ
ghép nối sao là một thiết bị quang nhiều cổng mà ghép một số tín hiệu ngõ vào, trộn
chúng một cách ñồng nhất và phân bố chúng ñến tất cả các ñầu ra. Trong kiến trúc này,
bộ lọc quang ñược sử dụng ñể chọn lọc một trong các tín hiệu ngõ vào có bước sóng λ
i
.
Trong phương thức này, tín hiệu ñược chuyển mạch theo bước sóng của nó. Nếu
ta muốn tăng kích thước chuyển mạch thì ta chỉ tăng số kênh bước sóng. Bởi vì bộ lọc
ngõ ra có thể chọn bất kỳ ngõ vào nên chuyển mạch WDM này không xảy ra nghẽn nội

và gần giống như chuyển mạch thanh chéo.
Hai nhược ñiểm chính là suy hao công suất khi kích thước chuyển mạch tăng và
cần các nguồn sáng và các bộ lọc có khả năng thay ñổi.

4. GIỚI THIỆU TÀI LIỆU THAM KHẢO
• [JOHN79] John Bellamy. Digital Telephony. John Wiley and Sons, 1979.
• [MAX96] Max Ming Kang Liu. Principles and applicaions of optical
communications. McGraw-Hill Companies, Inc., 1996
Các trang web:
•
•

•

•



KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH TRONG MẠNG DIỆN RỘNG
Trang 24





2. CHUYỂN MẠCH KÊNH
Từ khi phát minh ra máy ñiện thoại, chuyển mạch kênh trở thành một kỹ thuật nổi
trội trong việc truyền thông thoại và nó vẫn còn rất hữu hiệu trong kỷ nguyên mạng số
tích hợp hiện nay. Chương này trước hết giới thiệu mạng chuyển mạch và sau ñó trình
bày các ñặc trưng chính trong mạng chuyển mạch kênh.

1. MẠNG CHUYỂN MẠCH
ðể truyền dữ liệu ñến một nơi nào ñó, thì thông tin phải ñược truyền từ nguồn ñến
ñích qua mạng với các node chuyển mạch trung gian, việc thiết kế các mạng chuyển mạch
như vậy thường ñược sử dụng trong các mạng LAN hoặc MAN. Các node chuyển mạch
không quan tâm ñến nội dung của dữ liệu, mà mục ñích của chúng là cung cấp một
phương tiện chuyển mạch mà chuyển dữ liệu từ node này sang node khác cho ñến khi tới
ñích. Hình 2-1 mô tả một mạng chuyển mạch ñơn giản. Các thiết bị ñầu cuối muốn truyền
thông ñược xét như các trạm. Các trạm có thể là các máy tính, các thiết bị ñầu cuối hoặc
các ñiện thoại hoặc các thiết bị truyền thông khác. Ta sẽ xét các thiết bị chuyển mạch với
mục ñích cung cấp khả năng truyền thông như các node nối với các tuyến truyền dẫn theo
một ñồ hình nhất ñịnh. Mỗi trạm cùng với các node và tổng hợp các node ñược xem như
là một mạng chuyển mạch.















Hình 2-1 Ví dụ một mạng đơn giản
1

2

3

6

5

4

A
G
B
C
D
E
Trạm ñầu
cuối
Node chuyển
mạch
Tuyến
truyền dẫn
Chương 2.

. CIRCUIT SWITCHING
Trang 25
Dạng thức của các mạng này ñược trình bày trong chương này và các chương tiếp
theo gọi là các mạng truyền thông chuyển mạch. Dữ liệu ñưa vào mạng từ một trạm ñầu
cuối ñược nối ñến ñích bởi các chuyển mạch từ node này ñến node khác. Ví dụ như trong

Hình 2-1, dữ liệu từ trạm A ñến trạm D bằng cách gởi ñến node 1 rồi có thể ñến node 3
rồi node 4 ñể ñến trạm D. Ta thấy rằng:
1. Có những node chỉ nối với node khác, ví dụ node 5, nhiệm vụ của
chúng là chuyển mạch quá giang (chuyển mạch bên trong trong mạng) cho dữliệu.
Các node khác có một hoặc nhiều trạm ñược nối với chúng, ngoài chức năng
chuyển mạch của chúng còn thu nhận và phát ñi dữ liệu ñến các trạm ñược nối.
2. Các tuyến nối giữa node này với node khác thường ñược ghép
kênh, sử dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số FDM hoặc ghép kênh
phân chia theo thời gian TDM.
3. Thông thường, mạng không ñược nối kết hoàn toàn, nghĩa là không
thực hiện việc nối trực tiếp từng ñôi một giữa các node với nhau. Tuy nhiên,
chúng thường có nhiều hơn một ñường dẫn có thể qua mạng, ñiều này tăng cường
ñộ tin cậy của mạng.
Hai kỹ thuật khác nhau ñược sử dụng trong các mạng diện rộng là chuyển mạch
kênh và chuyển mạch gói. Hai kỹ thuật này khác nhau về cách thức chuyển mạch thông
tin từ tuyến này ñến tuyến khác từ nguồn ñến ñích. Chương này, chúng ta sẽ nói ñến
chuyển mạch kênh, chương tiếp theo là chuyển mạch gói và các chương sau nữa sẽ bàn
ñến các phương thức phát triển khác của chuyển mạch gói như Frame Relay, ATM…

2. CÁC MẠNG CHUYỂN MẠCH KÊNH
Việc truyền thông qua mạng chuyển mạch kênh ngụ ý một sự ấn ñịnh ñường dẫn
thông tin giữa hai trạm ñầu cuối. ðường dẫn này liên quan ñến một chuỗi các tuyến liên
tục giữa các node khác nhau. Trên mỗi tuyến vật lý, các kênh logic ñược ấn ñịnh cho một
nối kết. Việc truyền thông qua mạng chuyển mạch kênh bao gồm 3 giai ñọan:
1. Thiết lập kênh dẫn: Trước khi tín hiệu có thể ñược truyền, kênh dẫn từ ñầu
cuối ñến ñầu cuối phải ñược thiết lập. Ví dụ trong Hình 2-1, trạm A gởi
yêu cầu ñến node 1 ñể yêu cầu một nối kết ñến trạm D. Lúc này, giữa A và
1 ñược dành riêng một ñường dẫn, node 1 tìm ñến node cuối là node 4, là
node nối với trạm D, dựa vào thông tin ñịnh tuyến với các tham số như chi
phí, ñộ dài lộ trình…, node 1 sẽ chọn ñường dẫn ñến node 3 ñể phân bố

một kênh rỗi (sử dụng ghép kênh phân chia theo tần số FDM hoặc ghép
kênh phân chia theo thời gian TDM) trên tuyến ñể gởi thông ñiệp yêu cầu
ñến trạm D. Như vậy, ñường dẫn dành riêng phải ñược thiết lập từ A qua 1
ñến 3, và node 3 sẽ ấn ñịnh một kênh ñến node 4, node 4 nối với trạm D
tạo thành một nối kết. Nối kết hoàn thành với một sự kiểm tra trạng thái
của trạm D là bận hay sẵn sàng cho việc trao ñổi.
2. Truyền dữ liệu: Thông tin bây giờ có thể ñược truyền từ A qua mạng ñến
D. Dữ liệu có thể là tương tự hoặc số tùy theo môi trường mạng. Khi các
vật mang là các mạng số tích hợp thì việc sử dụng truyền dẫn số cho các
dịch vụ thoại cũng như dữ liệu là ưu ñiểm. ðường dẫn giữa A với 1 gọi là
tuyến, ñường dẫn giữa 1 ñến 3, 3 ñến 4 gọi là kênh và từ 4 ñến D gọi là
tuyến. Trong trường hợp tổng quan thì các nối kết ñều là song công.
KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH TRONG MẠNG DIỆN RỘNG
Trang 26
3. Giải phóng kênh dẫn: Sau giai ñọan truyền dữ liệu, nối kết ñược kết thúc
bởi một trong hai trạm ñầu cuối, tín hiệu ñược truyền trên ñường dẫn ñể
giải phóng bố những tài nguyên ñã ñược ấn ñịnh.
Chú ý rằng ñường dẫn phải ñược thiết lập trước khi truyền dữ liệu. Như vậy, dung
lượng kênh phải ñược dự trữ giữa các cặp node của ñường dẫn và mỗi node phải có khả
năng chuyển mạch chuyển tiếp ñể xử lý nối kết yêu cầu. Chuyển mạch phải có tính thông
minh ñể phân bố và sắp xếp ñường dẫn qua mạng.
Chuyển mạch kênh có ñộ hiệu quả kém, dung lượng kênh ñược phân bố trong suốt
thời gian hoạt ñộng của nối kết, thậm chí là khi không có dữ liệu ñược tryền. Với một nối
kết cho thoại, ñộ sử dụng có thể rất cao nhưng vẫn không thể ñạt ñược 100%. Với nối kết
ñến máy tính, dung lượng có thể rỗi trong hầu hết thời gian kết nối, với sự phân bố dung
lượng như trên là không hiệu quả. Trong khi hoạt ñộng, có những khoảng thời gian trễ
trong việc truyền báo hiệu ñể thiết lập nối kết, nhưng ñến khi nối kết ñã ñược thiết lập thì
mạng là trong suốt ñối với người sử dụng. Thông tin ñược truyền ởtốc ñộ cố ñịnh và
không trễ hơn ñộ trễn truyền dân qua các tuyến, trễ tại các node là không ñáng kể.
Chuyển mạch kênh ñược phát triển ñể kiểm soát lưu lượng thoại, nhưng ñến thời

ñiểm bây giờ, chúng còn ñược sử dụng ñể truyền dữ liệu. Ví dụ thông dụng của chuyển
mạch kênh ñó là mạng chuyển mạch thoại công cộng (Hình 2-2), là sự chọn lựa của các
mạng quốc gia nối với các dịch vụ quốc tế. Mặc dù mong muốn cơ bản là thực hiện cho
các thuê bao dịch vụ thoại tương tự, nhưng mạng còn kiểm soát nhiều lưu lượng dữ liệu
qua modem và lấn dần sang mạng số. Ứng dụng phổ dụng của chuyển mạch kênh là các
tổng ñài nhánh riêng PBX (Private Branch Exchange), PBX ñược sử dụng ñể nối kếtcác
máy ñiện thoại ở trong một tòa nhà hay một công sở. Chuyển mạch kênh còn ñược sử
dụng trong các mạng riêng, nối các chi nhánh hoặc các tổ chức lại với nhau, chúng
thường gồm các hệ thống PBX tại mỗi nơi và ñược nối với nhau bởi các ñường thuê kênh
riêng (leased line) qua một hoặc nhiều nhàcung cấp dịch vụ như AT&T. Ví dụ cuối cùng
về ứng dụng của chuyển mạch kênh ñó là chuyển mạch dữ liệu. Chuyển mạch dữ liệu
tương tự như PBX nhưng ñược thiết kế ñể nối kết các thiết bị xử lý dữ liệu số với nhau
như các thiết bị kết cuối hay các máy tính.


Hình 2-2 Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng
Mạng viễn thông công cộng có thể ñược mô tả với bốn thành phần mạng như sau:
• Các thuê bao: Là các thiết bị ñược gắn với mạng, các thuê bao thường là
các máy ñiện thoại tương tự nhưng tỷ lệ phần trăm sẽ tăng theo từng năm
sang các thuê bao dữ liệu số.
• Mạch vòng nội hạt (local loop): Là tuyến nối giữa thuê bao và mạng,
chúng còn ñược gọi là mạch vòng thuê bao. Các mạch vòng nội hạt thường
sử dụng cáp xoắn ñồng trục, ñộ dài khoảng vài km ñến vài chục km.