Giáo trình kỹ thuật chuyển mạch

TỔNG QUAN
(Overview)

2004

1


Nội dung
!
!
!

Tổng quan.
Lịch sử phát triển.
Phương thức chuyển mạch.

Switching Engineering

Page 2


Tổng quan
!
!
!
!
!

Khái niệm.
Các dịch vụ viễn thông.

Các loại dịch vụ viễn thông.
Mạng viễn thông.
Chuyển mạch.

Switching Engineering

Page 3


Khái niệm
!

!

!

!

Truyền thông (Communication) là tất cả sự trao đổI, vận chuyển
thơng tin bằng hình thức này hoặc hính thức khác.
Ví dụ: Bạn đang đọc tài liệu này, tờ báo đã đọc sáng nay, chuyến
tàu chở bạn đi từ Tp Hồ Chí Minh đến Thủ đơ Hà nội, bạn đang
lấy thông tin từ Internet, bạn đang xem tivi, bạn đang gọi điện …
Viễn thơng là 3 ví dụ sau, vậy, viễn thông (Telecommunication) là
sự truyền thông qua khoảng cách địa lý.
Tele có nghĩa là từ xa, biểu thị một sự bắt cầu qua khoảng cách
địa lý, viễn thông là sự trao đổi thơng tin từ xa.

Hình 1-1 Sự trao đổi thông tin giữa hai thành phố
Switching Engineering

Page 4


Khái niệm
!

Vật mang dịch vụ: Là cc trang thiết bị được sử dụng để hỗ trợ cho
dịch vụ đó.

Hình 1-2 Vật mang dịch vụ điện thoại

Switching Engineering

Page 5


Các dịch vụ viễn thơng

Hình 1-3 Các dịch vụ viễn thông
Switching Engineering

Page 6


Các loại dịch vụ viễn thông
!
!
!

!

!

!

Trên quan điểm điều hành mạng, dịch vụ viễn thông gồm:
Dịch vụ cơ sở: Là các dịch vụ cơ bản được 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 điện thoại nào đó, dịch vụ hướng
dẫn, chuyển đổi ngôn ngữ.
Dịch vụ bổ sung phân bố: Là các dịch vụ được xây dựng trên dịch vụ viễn
thông cơ sở. Ví dụ chuyển tiếp cuộc gọi vơ điều kiện, chờ cuộc gọi, dịch
vụ báo thức.
Dịch vụ bổ sung tập trung (dịch vụ mạng thông minh IN): IN (Interligent
Network) được thực hiện trong một mạng cung cấp định vị tập trung
thơng minh, cho phép điều khiển định tuyến, tính cước linh hoạt. Ví dụ
điện thoại trả tiền trước, điện thoại bình chọn…
Một số dịch vụ có sự kết hợp của dịch vụ mạng thông minh với dịch vụ
giá trị gia tăng
Switching Engineering

Page 7


Mạng viễn thông
!

!

!

!

Mạng viễn thông là tất cả các trang thiết bị kỹ thuật được sử dụng để
trao đổi thông tin giữa các đối tượng sử dụng trong mạng.
Các thành phần mạng viễn thơng:
Thiết bị đầu cuối: Chuyển đổi tín hiệu thân thuộc với con người thành tín
hiệu được chuyển tải trong mạng tuỳ thuộc lại hình dịch vụ.
Node chuyển mạch: Cung cấp nối kết cho các đối tượng theo yêu cầu,
thực hiện các chức năng:
!
!

!

!

Xử lý thông tin: xử lý, cung cấp thông tin.
Chuyển mạch.

Phương tiện truyền dẫn: Liên kết hai thành phần trên. tuỳ thuộc mơi
trường, địa hình sử dụng hệ thống truyền dẫn thích hợp như cáp đồng, vi
ba, vệ tinh, quang…
Phần mềm: Hỗ trợ các thành phần trên hoạt động có hiệu quả.

Switching Engineering

Page 8

Mạng viễn thơng
Phương
tiện
truyền
dẫn
Thiết bị
đầu cuối

Thiết bị
đầu cuối
Phần
mềm

Node
chuyển
mạch

Hình 1-4 Các thành phần của mạng viễn thông

Switching Engineering

Page 9


Chuyển mạch
!

!

Chuyển mạch là sự thiết lập
nối kết theo yêu cầu để
truyền thông tin từ ngõ vào
yêu cầu đến ngõ ra được
yêu cầu trong một tập ngõ
vào và ngõ ra (ITU-T).
Mục đích:Thiết lập đường
truyền thơng tin qua mạng
theo cấu trúc cố định hoặc
biến động.

Hình 1-5 Chuyển mạch
Switching Engineering

Page 10


Lịch sử phát triển
!
!
!
!
!
!
!

Các hệ thống nhân công.
Các hệ thống chuyển mạch điện tử.
Các hệ thống số và điều khiển máy tính.
Các node chuyển mạch cho thơng tin dữ liệu.

Các node chuyển mạch cho N-ISDN.
Các node chuyển mạch cho B-ISDN.
Chuyển mạch quang.

Switching Engineering

Page 11


Các hệ thống nhân công
!

1878, hệ thống chuyển mạch đầu tiên được xây dựng ở
NewHaven, Mỹ. Điện thoại viên đóng vai trị chuyển mạch.

Hình 1-6 Chuyển mạch nhân cơng
Switching Engineering

Page 12


Các hệ thống chuyển mạch
điện tử
!
!

!

Hệ thống chuyển mạch xoay
Năm 1889, Almon B. Strowger, Kansas City, USA xây dựng hệ

thống tổng đài tự động đầu tiên, đấy là hệ thống tổng đài từng
bước.
Sau đó là sự phát triển của hệ thống tổng đài thanh ghi, các chữ
số được xử lý trong thanh ghi, không xử lý trực tiếp.
!

!
!
!
!

Phù hợp với các tổng đài dung lượng lớn, khả năng chọn đường dẫn
thay thế.

Hệ thống chuyển mạch thanh chéo
Năm 1937, hệ thống chuyển mạch thanh chéo ra đời.
Thời gian chuyển mạch nhanh, ít lỗi, đơn giản.
Là cơ sở phát triển các hệ thống chuyển mạch sau này.
Switching Engineering

Page 13


Các hệ thống số và điều khiển
máy tính
!
!
!

Năm 1960, tổng đài điều khiển số đầu tiên được xây dựng ở Mỹ.

1968 ở Châu Âu.
Hệ tổng đài này còn được gọi là tổng đài điều khiển bằng chương
trình ghi sẵn SPC (Stored Program Control).

Hình 1-7 Tổng đài SPC
Switching Engineering

Page 14


Các node chuyển mạch cho
thông tin dữ liệu
!

!

Lý do: Nhu cầu sử dụng thông tin dữ liệu phát triển mạnh, dẫn
đến sự phân biệt giữa mạng chuyển mạch kênh và dự liệu.
Chuyển mạch gói và Frame Relay.

Hình 1-8 Chuyển mạch dữ liệu
Switching Engineering

Page 15


Các node cho N-ISDN
!

Phát triển cho các mạng tích hợp dịch vụ, N-ISDN có thể được

xem là sự kết hợp tổng đài điện thoại với chuyển mạch dữ liệu.

Hình 1-9 ISDN
Switching Engineering

Page 16


Các node cho B-ISDN
!

!

!

Các hệ thống chuyển mạch
trước chỉ đáp ứng được
một trong hai điều kiện:
băng thông, thời gian
thực.
B-ISDN cung cấp các dịch
vụ yêu cầu băng thông và
thời gian thực.
Đang được tiêu chuẩn hố
(ATM, MPLS).
Hình 1-10 Nhu cầu băng thơng rộng
Switching Engineering

Page 17

Chuyển mạch quang
!

!

Phục vụ cho sự
trao đổi thông tin
tốc độ cao (hàng
Gbits/s).
Hướng tới mạng
toàn quang
(chuyển mạch điện
tử - điều khiển điện
tử " chuyển mạch
quang-điều khiển
điện tử " chuyển
mạch quang-điều
khiển quang).

Hình 1-11 Sự phát triển các hệ thống chuyển mạch
Switching Engineering

Page 18


Phương thức chuyển mạch
!
!
!

!
!
!

Chuyển
Chuyển
Chuyển
Chuyển
Chuyển
Chuyển

mạch
mạch
mạch
mạch
mạch
mạch

kênh.
tin.
gói.
khung.
tế bào.
nhãn đa giao thức.

Switching Engineering

Page 19

Chuyển mạch kênh
!

!

Là loại chuyển mạch phục vụ sự trao đổi thông tin bằng cách cấp
kênh dẫn trực tiếp giữa các đối tượng sử dụng.
Xử lý cuộc gọi tiến hành qua 3 giai đoạn:
!
!
!

Thiết lập đường dẫn dựa vào như cầu trao đổi thơng tin.
Duy trì kênh dẫn trong suốt thời gian trao đổi thơng tin.
Giải phóng kênh dẫn khi đối tượng sử dụng hết nhu cầu trao đổi.

Hình 1-12 Chuyển mạch kênh
Switching Engineering

Page 20


Chuyển mạch kênh
!
!
!
!
!
!
!

!

Đặc điểm:
Thực hiện trao đổi thông tin giữa các user trên trục thời gian thực.
Các user làm chủ kênh dẫn tỏng suốt ứua trình trao đổi.
Hiệu suất thấp.
Yêu cầu độ chính xác thơng tin khơng cao.
Nội dung trao đổi không mang thông tin địa chỉ.
Phù hợp với dịch vụ thoại.
Khi lưu lượng tăng đến ngưỡng nào đó thì cuộc gọi mới có thể bị
khố, mạng từ chối mọi yêu cầu kết nối mới đến khi có thể.

Switching Engineering

Page 21


Chuyển mạch tin
!

!

!

Là loại chuyển mạch phục vụ sự trao đổi thơng tin giữa các bản
tin như điện tín, thư điện tử, file…
Thiết bị đầu cuối gởi đến node chuyển mạch bản tin mang thơng
tin địa chỉ đích.
Tại đây, bản tin được thu nhận, xử lý (chọn đường) rồi sắp hàng
chờ truyền đi. Phương pháp này gọi là store and forward.

địa chỉ

Hình 1-13 Chuyển mạch tin
Switching Engineering

Page 22


Chuyển mạch tin
!

Thời gian trễ:
Td=tnhận+txử lý+tsắp hàng.

!
!
!

!
!
!
!
!

Đặc điểm:
Khơng có mối liên hệ thời gian thực giữa các user.
Kênh dẫn không dành riêng cho các user (dùng chung đường
truyền).
Hiệu suất cao.
Yêu cầu độ chính xác.

Nội dung có địa chỉ.
Áp dụng cho số liệu.
Vẫn chấp nhận cuộc gọi mới trong khi lưu lượng mạng đang cao.
Switching Engineering

Page 23


Chuyển mạch gói
!

!

!

Bản tin được chia thành các gói với chiều dài xác định, mỗi gói có
phần header mang thơng tin địa chỉ và thứ tự gói.
Mỗi gói đi qua các node được tiến hành theo phương pháp store
and forward như chuyển mạch tin.
Tại đầu thu tiến hành sáp xếp các gói trở lại.

Trong các
gói ln có
trường
kiểm
tra để đảm
bảo gói truyền
khơng lỗi qua
từng chặng.

!

header

Hình 1-14 Chuyển mạch gói
Switching Engineering

Page 24


Chuyển mạch gói
!
!

!
!
!
!

!
!

Đặc điểm:
Trao đổi thơng tin khơng theo thời gian thực nhưng nhanh hơn
chuyển mạch tin.
Đối tượng sử dụng khơng làm chủ kênh dẫn.
Hiệu suất cao.
Thích hợp truyền số liệu.
Việc kiểm tra lỗi từng chặng là đảm bảo gói truyền khơng lỗi
nhưng lại làm giảm tốc độ truyền gói qua mạng.

Băng thông thấp, tốc độ thấp.
Phù hợp với mạng truyền dẫn chất lượng thấp.

Switching Engineering

Page 25