TÌM HIỂU VÀ TRUYỂN KHAI HỆ THÔNG MẠNG VIỄN THÔNG ĐƠN VỊ THỰC TẬP TỐT NGHIỆPCÔNG TY TNHH. DỊCH VỤ BẢO VỆ THANH NIÊN XUNGPHONG TP.HỒ CHÍ MINH

I

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNTT GIA ĐỊNH
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGÀNH MẠNG MÁY TÍNH

BÁO CÁO
THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VÀ
TRUYỂN KHAI HỆ THÔNG
MẠNG VIỄN THÔNG
ĐƠN VỊ THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
CÔNG TY TNHH. DỊCH VỤ BẢO VỆ THANH NIÊN XUNG
PHONG TP.HỒ CHÍ MINH
Giáo viên hướng dẫn: NCS. NGUYỄN KIM QUỐC
Sinh viên thực hiện:

TRẦN TRỌNG TÂM

MSSV: 1031101507 Lớp: 04ĐHMTS Khóa 2010-2014

Ngày ………tháng ……năm


II

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng …… năm ……
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNTT GIA ĐỊNH
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGÀNH MẠNG MÁY TÍNH

BÁO CÁO
THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VÀ TRIỂN
KHAI HỆ THÔNG MẠNG
VIỄN THÔNG
ĐƠN VỊ THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
CÔNG TY TNHH. DỊCH VỤ BẢO VỆ THANH NIÊN XUNG
PHONG TP.HỒ CHÍ MINH

Giáo viên hướng dẫn: NCS. NGUYỄN KIM QUỐC
Sinh viên thực hiện: TRẦN TRỌNG TÂM
MSSV: 1031101507 Lớp: 04ĐHMTS Khóa: 2010-2014


III

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
1. Ý thức kỷ luật và thái độ của SV trong thời gian thực hiện KLTN:
NHẬN XÉT CỦA ĐƠN VỊ THỰC TẬP
...................................................................................................................

...................................................................................................................
.................................................................................................................... .
...................................................................................................................

...................................................................................................................
...................................................................................................................
2. Mục tiêu nghiên cứu và kết cấu của KLTN:
...................................................................................................................
------------------------------------------------------------------------------------------...................................................................................................................
.................................................................................................................... .
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
3. Khả năng vận dụng lý thuyết vào phân tích, đánh giá thực trạng
...................................................................................................................
và giải quyết vấn đề:
...................................................................................................................
………………………………………………………………………………
...................................................................................................................
………………………………………………………………………………
...................................................................................................................
………………………………………………………………………………
...................................................................................................................
………………………………………………………………………………
...................................................................................................................
4. Trình bày KLTN:
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
.................................................................................................................... .
...................................................................................................................
.................................................................................................................... .
...................................................................................................................
5. Đánh giá chung KLTN:

...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
………………, ngày ……… tháng ……… năm …………
...................................................................................................................
Giáo viên hướng dẫn
...................................................................................................................
(Ký tên)
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
........……….ngày…….tháng……..năm
Xác nhận của đơn vị


IV

LỜI CẢM ƠN
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................

...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng …… năm …… (Italic, size 14)
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................


V


VI

MỤC LỤC


VII

DANH SÁCH HÌNH VẼ

VIII

DANH SÁCH BẢNG, LƯU ĐỔ
Bảng 1:..................................................................................................................................5
Bảng 2:................................................................................................................................24
Bảng 3: Khuyến nghị của ITU-T về trễ kết nối...................................................................30
Bảng 4: Mô tả các chức năng của ISDN.............................................................................44
Bảng 5: Các thuộc tính của dịch vụ mạng trong ISDN.......................................................49
Bảng 6: Mô tả các dịch vụ xa của ISDN.............................................................................50


IX

DANH SÁCH VIẾT TẮT
ANSI

American national standards

Viện tiêu chuẩn quốc gia

CAS
CCS
CCITT

Channel Associated Signaling
Common channel signaling
International Telegraph and Telephone

Hoa Kì

Báo hiệu kênh liên kết
Báo hiệu kênh chung
Ủy ban tư vấn về điện thoại

DTMF
ITU

Consultative Committee
Dual Tone Multi Frequency
International Telecommunication Union

và điện báo quốc tế
Quay đa tầng kép trung
Liên minh viễn thông quốc

ITU-R

International Telecommunication Union–

tế
Quốc tế -vô tuyến

ITU-T

sector
International Telecommunication Union

Liên minh viễn thông

PSTN

– Telecommunication
Public Switching Telephone Network

quốctế-chuẩn hóa viễn thông
Là mạng chuyển mạch thoại

Signalling System No7
Voice Frequency
Full Duplex
Time Division Multiplexing

công cộng
Mạng báo hiệu số 7
Tần số thoại
Hoạt động song công
Ghép kênh phân chia theo

Integrated Service Digital Network
Public Switching Data Network

thời gian
Là mạng số tích hợp dịch vụ
Là mạng chuyển mạch số

Global System for Mobile Telecom

liệu công cộng
Là mạng cung cấp dịch vụ

SS7
VF
FDX
TDM

ISDN
PSDN
GSM

thoại


1

LỜI MỞ ĐẦU
Công nghệ viễn thông phát triển rất nhanh, chúng ta sẽ không có cái nhìn tổng
thể nếu chỉ quan tâm tới công nghệ mới, tiêu chuẩn mới, thiết bị mới, và sẽ không
hiểu tại sao công nghệ viễn thông lại phát triển như vậy, trong lĩnh vực kỹ
thuật ngày nay thì lĩnh vực điện tử đóng vai trò vô cùng quan trọng trong thời đại
công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, nói đến lĩnh vực điện tử thì chúng ta không
thể không nhắc đến ngành kỹ thuật điện tử viễn thông. Đó là chiếc chìa khoá vàng
mở ra một kỷ nguyên mới, nhờ nó ta có thể thu thập nhiều thông tin từ mọi nơi trên
hành tinh để phục vụ cuộc sống, tuy chỉ mới thâm nhập vào nước ta gần đây nhưng
công nghệ điện tử đã phát triển rất nhanh và ngày càng giữ vai trò quan trọng trong
nền công nghiệp hoá nước nhà, hệ thống viễn thông, dịch vụ khách hàng, thông tin
di động, nhắn tin càng phát triển với tính hiện đại và tự động hóa ngày càng cao.
Với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghệ điện tử, thì việc điều khiển
các thiết bị điện tự động ngày càng nhiều, chúng ta cần sử dụng các chip điều khiển
để lập trình chúng hoạt động theo ý muốn, hiện nay, do nhu cầu trao đổi thông tin
của người dân là vô cùng lớn nên mạng điện thoại ngày càng được mở rộng không

chỉ dừng lại ở việc liên lạc thông tin mà còn thêm nhiều tính năng và dịch vụ khác.
Nội dung đề tài: Đề tài nghiên cứu được chia làm 3 chương:
Chương 1: Tìm hiểu hệ thống mạng thoại
• Chương này trình bày hệ thống mạng thoại .
Chương 2: Mạng điện thoại công cộng (PSTN) và mạng số tích hợp
đa dịch vụ (ISDN)
• Chương này trình bày về kiến trúc và hoạt động của mạng PSTN
(Public Switching Telephone Network) và ISDN (Integrated Service
Digital Network).
Chương 3: Dùng phần mềm OMNET++ mô phỏng hệ thống mạng
thoại
• Chương này giới thiệu phần mềm OMNET và mô phỏng mạng hệ
thống mạng thoại (mô phỏng PSTN).


2

Chương 1.TỐNG QUAN MẠNG VIỄN THÔNG
1.1 Giới thiệu và lịch sử phát triển
1.1.1 Giới thiệu
Mạng viễn thông là phương tiện truyền đưa thông tin từ đầu phát tới đầu thu.
Mạng có nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ cho khách hàng. Mạng viễn thông thoại
bao gồm các thành phần chính: Thiết bị chuyển mạch, thiết bị truyền dẫn, môi
trường truyền và thiết bị đầu cuối. Các mạng viễn thông hiện tại có đặc điểm chung
là tồn tại một cách riêng lẻ, ứng với mỗi loại dịch vụ thông tin lại có ít nhất một
loại mạng viễn thông riêng biệt để phục vụ dịch vụ đó.

1.1.2 Lịch sử phát triển
Tuy nhiên có thể nói, khái niệm viễn thông được chính thức sử dụng khi cha đẻ
của máy điện báo Samuel Finley Breese Morse sau bao ngày đêm nghiên cứu vất

vả, ông đã sáng chế chiếc máy điện báo đầu tiên, bức điện báo đầu tiên dùng mã
Morse được truyền đi trên trái đất từ Nhà Quốc Hội Mỹ tới Baltimore cách đó
64 km đã đánh dấu kỷ nguyên mới của viễn thông. Trong bức thông điệp đầu tiên
này Morse đã viết "Thượng Đế sáng tạo nên những kỳ tích".
Nói đến lịch sử của Viễn thông, không thể không nhắc đến Alexader Graham
Bell, ông là người đầu tiên sáng chế ra điện thoại. Để tưởng nhớ ông, ngày 7 tháng
8 năm 1922 mọi máy điện thoại trên nước Mỹ đều ngừng hoạt động để tưởng nhớ
và bày tỏ lòng biết ơn nhà khoa học xuất sắc A.G Bell (1847 - 1922).
Trên quy mô xã hội, nếu điện tín (1884), điện thoại (1876), radio (1895) và vô
tuyến truyền hình (1925) đã làm thay đổi cách giao tiếp trong quan hệ con người thì
sự xuất hiện của vệ tinh viễn thông (1960), sợi quang học (1977), công nghệ không
dây đã làm nên một hệ thần kinh thông minh nhạy bén trên trái đất, có thể nói lĩnh
vực viễn thông đã làm thay đổi bộ mặt, tính cách của trái đất, đã hiện thực hóa khả
năng liên kết của mỗi người, của mỗi quốc gia, gắn kết mọi người với nhau nhờ


3

một mạng lưới viễn thông vô hình và hữu hình trên khắp trái đất và vũ trụ, sự hội tụ
trong lĩnh vực viễn thông cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu sử dụng và
truyền dữ liệu của con người cũng tăng lên theo hàm số mũ, ngành viễn thông đóng
góp vai trò lớn lao trong việc vận chuyển đưa tri thức của loài người đến mỗi
người, thúc đẩy quá trình sáng tạo đưa thông tin khắp nơi về các ngành lĩnh vực
khoa học, các thông tin giải trí cũng như thời sự khác.
Viễn thông đem lại sự hội tụ, hay sự thống nhất về các loại hình dịch
vụ truyền dữ liệu dịch vụ như thoại, video (truyền hình quảng bá và truyền hình
theo yêu cầu), và dữ liệu Internet băng rộng thúc đẩy ngành công nghệ thông
tin phát triển lên một mức cao hơn với đa dạng các loại hình dịch vụ và chi phí rẻ
hơn. Mạng viễn thông giúp người sử dụng có thể gọi điện thoại qua mạng Internet,
có thể xem hình ảnh của bạn bè trên khắp thế giới, có thể chia sẻ nguồn dữ liệu, có

thể thực hiện những giao dịch mua bán tới mọi nơi trên thế giới một cách đơn giản,
viễn thông ngày càng tạo nên một thế giới gần hơn hội tụ cho tất cả mọi người.

1.2 Nguyên lý
1.2.1 Báo hiệu (Signaling)
Tín hiệu cuộc gọi, ở mức độ cơ bản, là rất cần thiết cho hệ thống mạng điện
thoại. Nó đòi hỏi khả năng tự nhận biết có một yêu cầu dịch vụ hay một ngắt kết
nối. Tín hiệu cuộc gọi còn cung cấp các báo cáo về tiến độ thực hiện dịch vụ cho
bên khởi xướng. Một cách tổng quát, tín hiệu cuộc gọi được chia thành ba nhóm
chính như sau:
• Supervisory signaling: tín hiệu giám sát.
• Address signaling: tín hiệu thông báo địa chỉ.
• Informational signaling: tín hiệu mang thông tin.
Quá trình thiết lập cuộc gọi có thể chia thành ba bước cơ bản như sau:
• Local Signaling phía người gọi: Người gọi nhấc máy, mạng được đóng
mạch, người gọi bắt đầu quay số. Tín hiệu quay số được gửi lên tổng đài chuyển
tiếp đến đầu nhận. Các tổng đài tự thiết lập các kết nối phục vụ cho cuộc gọi thông
qua các trunk.


4

• Network Signaling: Các tổng đài nội bộ chuyển tín hiệu chạy trên truck để
đến với máy đích cần gọi. Một tin nhắn thiết lập kết nối (Setup Message) được sử
dụng để thiết lập các kết nối giữa các tổng đài nội bộ.
• Local Signaling phía người nhận: Nhận được tín hiệu báo có cuộc gọi đến.
Người dùng nhấc máy, nó gửi một tín hiệu báo mạch đã sẵn sàng trò chuyện lên
đường Local Loop để báo cho máy gọi biết.
Tín hiệu giám sát (Supervisory Signaling): Tín hiệu cho biết trạng thái hoạt
động của điện thoại.

Có ba trạng thái cơ bản sau:
• On Hook: Khi điện thoại gác máy xuống
• Off Hook: Khi người dùng nhấc máy lên, chuẩn bị quay số gọi đi.
• Ringing: Khi người dùng ở trạng thái Off Hook và có người khác gọi đến,
điện thoại của người dùng nhận cuộc gọi đổ chuông báo có cuộc gọi đến.
Tín hiệu địa chỉ (Address Signaling): Dưới đây là hai cái điện thoại. Với điện
thoại thứ nhất, để quay số bạn chỉ cần bấm số, với cái thứ hai bạn phải quay vòng
trục. Khi bạn quay số như vậy, tín hiệu quay số đó được gọi là Address Signaling.

Hình 1-1: Điện thoại
Có hai cách khác nhau để biểu diễn cho tín hiệu quay số:
• Dual-tone multifrequency (DTMF): Dùng tần số để biểu diễn cho mỗi số.
Với cách này, mỗi nút bấm sẽ được đại diện bởi hai dãy tần số khác nhau, một tần
số cao và một tần số thấp. Khi bạn bấm một phím số, sự kết hợp giữa hai giai điệu
tần số thông báo cho công ty điện thoại biết bạn gọi đi số nào.
• Pulse: Sử dụng xung. Với cách báo hiệu này, mỗi số sẽ được đại diện bởi
một xung dài ngắn khác nhau. Cách này áp dụng cho điện thoại có vòng quay (xưa


5

rồi). Khi bạn quay số 9 có xung sẽ dài hơn quay số 1, lúc đó tổng đài sẽ biết bạn
cần quay số mấy.
Tín hiệu mang thông tin (Information Signaling): Sự kết hợp giữa các âm báo sẽ
biết trạng thái của cuộc gọi đang thực hiện. Mỗi tần số và các mẫu tương ứng với
trạng thái khác nhau của cuộc gọi. Dưới đây là bảng biểu thị sự kết hợp đó, và
những trạng thái cơ bản:
Bảng 1:
Tone

Frequency (Hz)

On time (sec)

Off time (sec)

Dial

350 + 440

Continuous

Continuous

Busy

480 + 620

0.5

0.5

Ringback, line

440 + 480

2

4

Congestion

480 + 620

0.2

0.3

Reorder

480 + 620

0.3

0.2

Receiver off hook

1400 + 2060 + 2450 + 0.1

0.1

2600
No such number

200 to 400

Continuous

Continuous

• Dial tone: Cho biết điện thoại sẵn sàng thực hiện cuộc gọi và nhận cuộc gọi.
• Busy: Điện thoại trong trạng thái bận.
• Ringback: Cho biết tổng đài đang cố gắng thực hiện cuộc gọi.
• Congestion: Mạng bị tắt nghẽn.
• Reorder tone: Cho biết tất cả các đường mạng nội bộ đang bận, không thể
nhận cuộc gọi vào. Cái này giống như bạn gọi đến tổng đài tư vấn dịch vụ, có âm
báo lại rằng “tất cả các tổng đài viên đang bận”.
• Receiver off hook: Thông báo điện thoại đã ở trạng thái Off Hook thời gian
dài mà không thực hiện cuộc gọi đi.
• No such number: Tình trạng người dùng gọi một số điện thoại không tồn tại.


6

1.2.2 Chuyển mạch Kênh
Chuyển mạch kênh, hay ngắn gọn hơn chuyển mạch, là một kỹ thuật truyền
thông 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.
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.


7

• 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.

1.2.3 Ba giai đoạn thiết lập kết nối
Thiết lập kết nối, chuyển thông tin, ngắt kết nối.

1.2.4 Điều khiển kết nối bằng máy tính
Một máy tính điều khiển kết nối ở chuyển mạch tổng đài
Các máy tính trao đổi các bản tin báo hiệu:
• Điều phối thiết lập các kết nối điện thoại.
• Thực hiện các dịch vụ mới như caller ID, voice mail, . . .
• Để cho phép di động (mobility) và chuyển vùng (roaming) trong mạng
cellular.
“Intelligence” bên trong mạng.
Cần một mạng báo hiệu riêng.

1.2.5 Số hóa mạng điện thoại
Tín hiệu thoại số PCM (Pulse Code Modulation): PCM (Pulse Code Modulation)
điều xung mã là một cách biến đổi thoại Analog sang Digital để truyền dẫn, hiện
nay có 2 chuẩn PCM là PCM-30 của Châu Âu và PCM-24 của Bắc Mỹ và Nhật
Bản (riêng các chip PCM Nhật cung cấp port lựa chọn sử dụng PCM 24, hay
PCM30 đều được). Tín hiệu thoại có phổ tập trung cao nhất từ 300Hx dến 3400 Hz,
băng thông thoại là 3,1 KHz. Để tránh nhiễu và xen kênh lẫn nhau thì ITU-T chuẩn
hóa đã lấy trong lên 4 KHz. Do đó tần số lấy mẫu của thoại theo khuyến nghị ITUT sẽ là 8 KHz. Điều đó cũng dễ hiểu vì tần số cao nhất của thoại là 3,4 KHz được
quy tròn thành 4 KHz để tránh các yếu tố tác động, như vậy theo Nysquyt thì tần số
lấy mẫu phải lớn hơn hay bằng tần số cực đại, vậy tần số lấy mẫu là fs = 8 KHz.
Ghép kênh phân chia theo thời gian (Time Division Multiplexing) cho tín hiệu
thoại số:


8

• Phân chia thời gian được sử dụng chủ yếu cho các kỹ thuật số tín hiệu,
nhưng có thể được áp dụng trong tương tự ghép kênh trong đó hai hoặc nhiều tín
hiệu hoặc dòng bit được chuyển giao đồng thời xuất hiện như tiểu kênh trong một
kênh truyền thông, nhưng có thể chất lần lượt trên kênh. Miền thời gian được chia

thành nhiều tái phát các khe thời gian có độ dài cố định, một cho mỗi phụ
kênh. Một byte mẫu hoặc khối dữ liệu của phụ kênh 1 được truyền trong khoảng
thời gian 1, phụ kênh 2 trong khoảng thời gian 2, … Một TDM khung bao gồm một
khe thời gian mỗi phụ kênh cộng với một kênh đồng bộ hóa và đôi khi kênh sửa lỗi
trước khi đồng bộ hóa. Sau khi người cuối cùng phụ kênh, sửa lỗi, và đồng bộ hóa,
chu kỳ lại bắt đầu với một khung mới, bắt đầu với hai mẫu, byte hoặc dữ liệu từ
khối phụ kênh 1 …
• Ở châu Âu và sau đó là rất nhiều nơi trên thế giới, sơ đồ TDM chuẩn được
áp dụng để ghép kênh 64 kbit/s, cùng với hai kênh thông tin điều khiển kết hợp tạo
thành một kênh có tốc độ 2,048 kbit/s, do nhu cầu sử dụng điện thoại tăng lên, lưu
lượng trên mạng tăng, kênh chuẩn tốc độ 2 Mbit/s không đủ đáp ứng cho lưu lượng
tải trên mạng trung kế, đê tránh không phải sử dụng quá nhiều kết nối 2 Mbit/s thì
cần tạo ra một mức ghép kênh cao hơn.
Chuyển mạch Số: Chuyển mạch các tín hiệu TDM không cần chuyển sang tín
hiệu tương tự.
Điện thoại di động Số.
Truyền dẫn số qua cáp quang.

1.2.6 Các thành phần của hệ thống mạng thoại
Truyền dẫn và chuyển mạch số: Thoại số; Time Division Multiplexing.
Chuyển mạch kênh:
• Tín hiệu người dùng để thiết lập và ngắt kết nối.
• Chọn tuyến trong quá trình thiết lập kết nối.
• Kết nối End-to-end qua mạng.
• Báo hiệu điều phối thiết lập kết nối.
Mạng phân cấp: Hệ đánh số thập phân, cấu trúc phân cấp; đơn giản hóa định
tuyến; tính khả mở (scalability) cao.


9

Mạng báo hiệu: mạng báo hiệu thông minh bên trong mạng.

1.2.7 Các loại mạng viễn thông trong hệ thống mạng thoại
PSTN (Public Switching Telephone Network): Là mạng chuyển mạch thoại công
cộng. PSTN phục vụ thoại và bao gồm hai loại tổng đài: Tổng đài nội hạt (cấp 5),
và tổng đài phần đệm (tổng đài quá giang nội hạt, cấp 4), tổng đài phần đệm được
nối vào các tổng đài Toll để giảm mức phân cấp. Phương pháp nâng cấp các phần
đệm là bổ sung cho mỗi nút một ATM core, các ATM core sẽ cung cấp dịch vụ
băng rộng cho thuê bao, đồng thời hợp nhất các mạng số liệu hiện nay vào mạng
chung ISDN, các tổng đài cấp 4 và cấp 5 là các tổng đài loại lớn, các tổng đài này
có kiến trúc tập trung, cấu trúc phần mềm và phần cứng độc quyền.
ISDN (Integrated Service Digital Network): Là mạng số tích hợp dịch vụ, ISDN
cung cấp nhiều loại ứng dụng thoại và phi thoại trong cùng một mạng và xây dựng
giao tiếp người sử dụng – mạng đa dịch vụ bằng một số giới hạn các kết nối ISDN
cung cấp nhiều ứng dụng khác nhau bao gồm các kết nối chuyển mạch và không
chuyển mạch, các kết nối chuyển mạch của ISDN bao gồm nhiều chuyển mạch
thực, chuyển mạch gói và sự kết hợp của chúng, sử dụng kiến trúc phân lớp làm
đặc trưng của truy xuất ISDN, truy xuất của người sử dụng đến nguồn ISDN có thể
khác nhau tùy thuộc vào dịch vụ yêu cầu và tình trạng ISDN của từng quốc gia.
PSDN (Public Switching Data Network): Là mạng chuyển mạch số liệu công
cộng, PSDN chủ yếu cung cấp các dịch vụ số liệu, Mạng PSDN bao gồm các PoP
(Point of Presence) và các thiết bị truy nhập từ xa.
Mạng di động GSM (Global System for Mobile Telecom): Là mạng cung cấp
dịch vụ thoại tương tự như PSTN nhưng qua đường truy nhập vô tuyến, mạng này
chuyển mạch dựa trên công nghệ ghép kênh phân thời gian và công nghệ ghép
kênh phân tần số.


10

Chương 2.MẠNG THOẠI CÔNG CỘNG VÀ MẠNG SỐ TÍCH
HỢP ĐA DỊCH VỤ
2.1 Mạng điện thoại công cộng (PSTN)
2.1.1 Giới thiệu về mạng PSTN (Public Switching Telephone Network)
2.1.1.1 Giới thiệu
Các điện thoại đầu tiên không có mạng nhưng đã được sử dụng tư nhân, nối với
nhau theo từng cặp. Người dùng muốn nói chuyện với những người khác nhau đã
làm nhiều điện thoại cần thiết cho mục đích này. Một người sử dụng muốn nói
chuyện với những người khác họ huýt sáo vào máy phát cho đến khi bên kia nghe
thấy.
Chẳng bao lâu, chuông đã được bổ sung cho tín hiệu, điện thoại lợi dụng
nguyên tắc trao đổi đã được sử dụng trong các mạng điện báo. Mỗi điện thoại được
nối với một tổng đài điện thoại nội hạt, và trao đổi được chuyển cùng với nhánh
chính. Mạng được kết nối với nhau một cách có thứ bậc cho đến khi họ kéo dài
thành phố, quốc gia, châu lục và đại dương. Đây là sự khởi đầu của PSTN, mặc dù
thời hạn đã được biết trong nhiều thập kỷ.
Tự động hóa được giới thiệu xung quay số giữa điện thoại và trao đổi, sau đó là
trao đổi, tiếp theo địa chỉ phức tạp hơn bao gồm cả tín hiệu tần số, mà đỉnh cao
trong mạng SS7 là giao lưu kết nối nhiều nhất vào cuối thế kỷ 20.
Sự tăng trưởng của các mạng PSTN có nghĩa là các kỹ thuật lưu thông cần thiết
được triển khai để cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) đảm bảo cho người sử dụng.
Công việc của A.K. Erlang thành lập các cơ sở toán học của phương pháp cần thiết
để xác định các yêu cầu năng lực và cấu hình của thiết bị và số lượng nhân viên cần
thiết để cung cấp một mức độ cụ thể của dịch vụ.
Trong những năm 1970 ngành công nghiệp viễn thông đã bắt đầu thực hiện
mạng chuyển mạch gói dịch vụ dữ liệu sử dụng giao thức X.25 được vận chuyển
qua nhiều thiết bị đầu cuối, thiết bị như đã được sử dụng trong các mạng PSTN.
Trong những năm 1980 ngành công nghiệp bắt đầu lập kế hoạch cho các dịch
vụ kỹ thuật số giả định họ sẽ thực hiện theo nhiều mô hình tương tự như dịch vụ

thoại, và hình thành một tầm nhìn của thiết bị đầu cuối chuyển mạch dịch vụ, được


11

gọi là băng thông rộng tích hợp các dịch vụ mạng kỹ thuật số (B-ISDN). Tầm nhìn
B-ISDN đã bị vượt qua bởi những công nghệ đột phá của Internet.
Hôm nay, chỉ có các bộ phận lâu đời nhất của mạng điện thoại vẫn sử dụng
công nghệ analog cho bất cứ điều gì khác hơn là vòng dặm cuối cùng cho người
dùng cuối, và trong những năm gần đây các dịch vụ kỹ thuật số ngày càng được
nhân rộng ra cho người dùng cuối sử dụng các dịch vụ như ISDN, FTTx và hệ
thống cáp modem.
Có một số mạng điện thoại tư nhân lớn mà không liên kết với các mạng PSTN,
thường là cho các mục đích quân sự. Ngoài ra còn có mạng lưới tư nhân do các
công ty lớn được liên kết với PSTN chỉ thông qua các cổng hạn chế, giống như một
trao đổi chi nhánh lớn của tư nhân.
2.1.1.2 Đặc điểm của mạng PSTN
Truy nhập analog 300-3400Hz, kết nối song công chuyển mạch kênh, băng
thông chuyển mạch 64kb/s hoặc 300-3400Hz đối với chuyển mạch analog, không
có khả năng di động hoặc di động rất hạn chế, có nhiều chức năng tương đồng với
mạng N-ISDN.
2.1.1.3 Thiết bị cơ bản của mạng PSTN
Telephone - điện thoại cố định:

Hình 2-2: Điện thoại cố định
• Là một thiết bị đầu cuối Analog, hoạt động song công FDX (Full Duplex),
thiết bị này tạo ra hai kênh tiếng nói ngược chiều nhau vừa là máy thu vừa là máy
phát không cần qua một quá trình chuyển đổi nào.
• Sử dụng hệ thống báo hiệu chuẩn gọi là báo hiệu thuê bao Analog giống như
modem, fax, cardphone.

• Truy cập vào mạng qua đường dây (mạch vòng thuê bao).
Fax:


12

Hình 2-3: Máy FAX
• Trao đổi văn bản tĩnh và hình ảnh tĩnh trên một trang giấy.
• Đối với PSTN hiện nay người ta sử dụng máy fax G3 đã được thiết kế phù
hợp với đường dây điện thoại Analog. Ngoài Fax G3 còn có Fax G4 cho ISDN và
máy fax thế hệ cũ G1, G2.
• Dùng công nghệ xử lý tính hiệu số từ đó chuyển từ hình ảnh trên văn bản
nên số nhờ một thiết bị quét ảnh (scanner), tín hiệu số mang hình ảnh của bản gốc
(origin) để chuyển qua một kết nối của mạng PSTN máy thu, ở đó có bộ phận in để
in hình ảnh trên một trang giấy (copy).
• Là một thiết bị bán song công do đó thông tin một chiều.
• Máy fax G3 có modem đặt trong máy (buildin) để chuyển từ tín hiệu số sang
VF (Voice Frequency). Ở hướng ngược: chuyển đổi ngược lại, từ VF sang Digital.
2.1.1.4 Cấu trúc mạng thoại PSTN
Sử dụng cấu trúc phân cấp trong các mạng điện thoại có thể làm đơn giản công
tác quản lý mạng và đơn giản trong thiết kế chuyển mạch, xu hướng hiện nay là
giảm cấp trong phân cấp mạng và cung cấp thêm nhiều tuyến thay thế.
Các kiến trúc mạng PSTN đã có tiến triển trong những năm qua để hỗ trợ số
lượng ngày càng tăng của các thuê bao, các cuộc gọi, kết nối với các nước khác,
quay số trực tiếp và như vậy. Khái niệm ban đầu là các trao đổi qua điện thoại được
sắp xếp thành hệ thống phân cấp, do đó nếu một cuộc gọi có thể không được xử lý
trong một cụm địa phương, nó được chuyển cho một cấp cao lên cho trở đi định
tuyến. Điều này làm giảm số lượng các kết nối cần thiết giữa các nhà khai thác thân
cây trên một khoảng cách dài và cũng có thể giữ địa phương lưu thông riêng biệt.
Như mô tả ở trên, trao đổi điện thoại tự động nhất hiện nay sử dụng kỹ thuật số

chuyển đổi hơn là chuyển đổi cơ học hoặc tương tự. Các trung kế kết nối các tổng
đài dùng kỹ thuật số gọi là mạch hay kênh. Tuy nhiên hai dây mạch tương tự vẫn
còn được sử dụng để kết nối những dặm cuối cùng từ trao đổi với các điện thoại
trong nhà (cũng được gọi là vòng lặp địa phương). Để thực hiện một cuộc gọi điện


13

thoại thông thường từ một bên mời cho một bên được gọi là, tín hiệu âm thanh
analog được số hóa với tốc độ 8 mẫu kHz bằng cách sử dụng 8-bit điều chế xung
mã (PCM), cuộc gọi này sau đó truyền từ đầu đến cuối khác thông qua trao đổi qua
điện thoại. Các cuộc gọi được chuyển sang sử dụng một cuộc gọi thiết lập giao thức
(thường ISUP) giữa các tổng đài điện thoại theo một chiến lược định tuyến tổng
thể. Cuộc gọi được thực hiện qua mạng PSTN sử dụng kênh 64 kbit / s, ban đầu
được thiết kế bởi Bell Labs. Các tên được đặt cho kênh này là tín hiệu số 0 (DS0).
Các mạch DS0 là độ chi tiết cơ bản của chuyển mạch trong một tổng đài điện thoại.
DS0 A còn được gọi là khe thời gian một vì DS0s được tổng hợp trong thời gian bộ
phận thiết bị (TDM) ghép kênh để hình thành các liên kết cao năng lực giao tiếp
cao hơn.

2.1.2 Mạng và kĩ thuật PSTN (Public Switching Telephone Network)
2.1.2.1 Kiến trúc mạng PSTN (Public Switching Telephone Network)
Để cung cấp dịch vụ thoại cho người sử dụng, mạng PSTN phải gồm 4 thành
phần cơ bản:
•
•
•
•

Thuê bao đầu cuối (The subscriber Terminal)

Vòng nội bộ (Local loops )
Tổng đài (Exchange)
Trung kế hay Mạch liên đài (Trunks)

Hình 2-4: Cấu trúc mạng PSTN
Thuê bao đầu cuối: ở dạng đơn giản nhất, thuê bao đầu cuối là một chiếc điện
thoại thông thường với bàn phím để quay số. Có 2 loại quay số: (a) quay xung; và
(b) quay đa tầng âm kép (DTMF), trong quay số bằng xung, với mỗi số một chuỗi
xung sẽ được gởi đến switch, trong quay đa tầng âm kép, với mỗi số được quay sẽ
gởi đi một sự kết hợp giữa 2 sóng sin tương ứng.


14

(a) Quay xung (Pulse dialing): trong quay xung, khi một số được quay, một
chuỗi xung tương ứng sẽ được gởi đi. Khi người dùng quay số 1, 1 xung sẽ được
gởi đến tổng đài, khi số 2 được quay, 2 xung sẽ được gởi đi, và cũng như thế, khi số
0 được quay, sẽ có 10 xung được gởi đi. Tổng đài sử dụng một bộ đếm xung để
nhận ra con số. Tuy nhiên xung dễ bị méo trên đường truyền do suy hao nên khả
năng nhận biết được chính xác xung không còn cao. Rất nhiều bộ chuyển mạch và
điện thoại cũ chỉ hỗ trợ quay xung, tuy nhiên quay xung vẫn dần trở nên lỗi thời.
(b) Quay đa tầng âm kép (DTMF dialing): DTMF viết tắt của Dual Tone Multi
Frequency. Quay đa tầng kép được biết đến như quay âm (tone dialing) hay quay số
nhanh (speed dialing). Khi một số được quay, một tín hiệu bao gồm sự kết hợp của
2 tần số tương ứng được gởi đi. Giá trị của sự kết hợp này được biểu diễn ở hình 24. Khi số 1 được quay, một tín hiệu từ sự kết hợp giữa 2 tần số 697Hz và 1209Hz
được bởi đi từ thiết bị đầu cuối đến tổng đài. Một con chip nhận diện DTMF được
sử dụng tại tổng đài để giải mã con số nhận được. Độ chính xác của DTMF cao hơn
và do đó ngày càng chiếm ưu thế. Hầu hết các điện thoại ngày nay đều hỗ trợ
DTMF.

Hình 2-5: DTMF digit
Vòng nội bộ: Vòng nội bộ là tuyến chuyên dụng nối giữa thuê bao và bộ chuyển
mạch của mạng, còn được gọi là vòng thuê bao, hầu hết các kết nối vòng nội bộ sử
dụng cáp xoắn đôi. Chiều dài các vòng nội bộ từ vài km tới vài chục km. Hiện nay,
loại hình kết nối cục bộ vô tuyến sử dụng sóng radio (wireless local loops – WLLs)
đang ngày càng phát triển nhờ các ưu điểm như: cài đặt nhanh, chi phí bảo trì thấp,


15

tiết kiệm sức người và của cải cho việc đào đất để lắp mạng, trong tương lai, cáp
quang sẽ được sử dụng nhằm hỗ trợ một tốc độ truyền cao hơn.
Tổng đài (chuyển mạch): Trong PSTN, hệ thống chuyển mạch được tổ chức
phân tầng, gồm 4 tầng như hình 2-5, ở tầng thấp nhất, bộ chuyển mạch được gọi là
tổng đài cuối (End offices) hay tổng đài cục bộ (Local exchanges), ở phía trên là
những tổng đài trung chuyển (tổng đài cấp 4), tổng đài chính (cấp 3), tổng đài cấp
2, và tổng đài khu vực (cấp 1).

Hình 2-6: Cấu trúc phân tầng của hệ thống chuyển mạch.
Trung kế (mạch liên đài): Hai thiết bị chuyển mạch được kết nối với nhau thông
qua đường trục. Những đường trục có các loại hình khác nhau:
• Đường trục hai chân tương tự, cái mà được sử dụng để kết nối thiết bị
chuyển mạch nhỏ.
• Đường trục bốn chân, cái mà cũng được dùng để kết nối thiết bị chuyển
mạch nhỏ.
• Sóng mang T1 mang đường trục kỹ thuật số. Mỗi Sóng mang T1 mang 24
kênh thoại. Tại châu Âu, các tiêu chuẩn tương đương được gọi là đường trục E1,
mỗi đường trục E1 hỗ trợ 30 kênh thoại.
Nói chung, các thiết bị chuyển mạch được kết nối thông qua T1, dữ liệu tương
ứng với 24 kênh thoại thì ghép để tạo thành T1. Đối với mỗi 125 micro giây, dòng

bit từ mỗi kênh thoại bao gồm 8 bit trong đó có 7 bit là dữ liệu và một bit là kiểm
soát thông tin. Do đó, với mỗi kênh thoại, dữ liệu tổng gồm 7 x 8000 =56000 bps
của giọng nói và 1 × 8000 bps = 8000 bps cho thông tin điều khiển. Các thiết bị
chuyển mạch nhỏ được nối liền bằng cách sử dụng đường trục hai chân hay bốn


16

chân tương tự hoặc luồng kỹ thuật số T1, T1 hỗ trợ 24 kênh thoại bằng cách sử
dụng phương pháp kĩ thuật thời gian phân chia (TDM).
Trong thị xã, thành phố lớn, vì giao thông cao, sóng mang T1 sẽ không đủ,
trong trường hợp này, các sóng mang T2, T3, T4 được sử dụng. Đường trục công
suất cao hơn thu được bằng việc ghép các luồng T1, các tiêu chuẩn cấp bậc kỹ thuật
số này được thể hiện trong hình 11.8, bốn sóng mang T1 được ghép để có được
sóng mang T2, bảy sóng mang T2 được ghép để có được sóng mang T3, sáu sóng
mang T3 được ghép để có được sóng mang T4.
2.1.2.2 Các giao thức chính
Báo hiệu kênh kết hợp CAS: Là phương thức báo hiệu mà mỗi kênh cuộc gọi lại
tồn tại một kênh báo hiệu dành riêng cho kênh cuộc gọi đó, các thông tin báo hiệu
chứa các Code điều khiển cuộc gọi, các Code được truyền trong kênh dành riêng
cho báo hiệu trên cùng một tuyến kết hợp với tuyến của kênh cuộc gọi.
Các loại hệ thống báo hiệu kênh kết hơp đã được sử dụng là:
• Hệ thống báo hiệu xung thâm nhập, hay đơn tần 1VC.
• Hệ thống báo hiệu hai tần số 2 VC, hay chính là hệ thống (CCITT số 4).
•Hệ thống báo hiệu xung đa tần MFP (hay chính là hệ thống CCITT số 5,
R1).

• Hệ thống báo hiệu đa tần (CCITT, R2)

Các vấn đề gặp phải đối với CAS: Hiệu suất báo hiệu không cao do 1 cuộc gọi

chiếm 2 kênh (kênh cho thoại và kênh cho báo hiệu), khi đó kênh báo hiệu này tồn
tại trong suốt thời gian cuộc gọi dù cuộc gọi có truyền tin hay không (thông thường
các thông tin báo hiệu lại chỉ được truyền trước khi và sau khi kết thúc cuộc gọi).
Dẫn đến sự lãng phí không thuận tiện nhất là cho các cuộc gọi chiếm nhiều thời
gian như các cuộc gọi truyền dữ liệu…Vì sử dụng mã để báo hiệu nên số lượng các
thông tin báo hiệu rất ít do đó hạn chế các khả năng điều khiển, thông tin báo hiệu
cho các dịch vụ giá trị gia tăng qua mạng
Kênh báo hiệu được truyền kết hợp cùng tuyến với kênh cuộc gọi, do vậy khả
năng tìm kiếm và định tuyến kém cho các đầu cuối không cố định, đồng thời làm
tăng lưu lượng mạng báo hiệu trong quá trình tìm kiếm thuê bao di động, do đó hạn
chế khả năng ứng ngày càng cao của các dịch vụ giá trị gia tăng …