SLIDE CHUYỂN MẠCH

1
SWITCHING ENGINEERING



M.Eng Nhat Vien Nguyen Duy
2
Chương 1: TỔNG QUAN
(Overview)
Switching Engineering
Page 3
Nội dung

Tổng quan.
Lịch sử phát triển.
Phương thức chuyển mạch.
Switching Engineering
Page 4
Tổng quan

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

Switching Engineering
Page 5
Khái niệm
Truyền thông (Communication) là tất cả sự trao đổi, vận chuyển thông tin bằng hình thức này hoặc hình 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 đô Hà nội, bạn đang lấy thông tin từ Internet, bạn đang xem tivi, bạn đang gọi điện …
Viễn thông 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 thông tin từ xa.
Hình 1-1 Sự trao đổi thông tin giữa hai thành phố
Switching Engineering
Page 6
Khái niệm
Vật mang dịch vụ: Là các 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 7
Các dịch vụ viễn thông
Hình 1-3 Các dịch vụ viễn thông
Switching Engineering
Page 8
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 vô điều kiện, chờ cuộc gọi, dịch vụ báo thức.
Dịch vụ bổ sung tập trung (dịch vụ mạng thông minh IN): IN (Inteligent Network) được thực hiện trong một mạng tách rời dịch vụ với phương tiện chuyển mạch, cung cấp định vị tập trung thông 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 9
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 thông:
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 môi 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 10
Mạng viễn thông
Hình 1-4 Các thành phần của mạng viễn thông
Switching Engineering
Page 11
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 thông tin qua mạng theo cấu trúc cố định hoặc biến động.
Hình 1-5 Chuyển mạch
Switching Engineering
Page 12
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 thông tin dữ liệu.
Các node chuyển mạch cho N-ISDN.
Các node chuyển mạch cho B-ISDN.
Chuyển mạch quang.
Switching Engineering
Page 13
Các hệ thống nhân công
1878, hệ thống chuyển mạch đầu tiên được xây dựng ở NewHaven, Mỹ. Điện thoại viên đóng vai trò chuyển mạch.
Hình 1-6 Chuyển mạch nhân công
Switching Engineering
Page 14
Các hệ thống nhân công
Nhược điểm của hệ thống nhân công:
Chậm
Hiệu suất thấp
Ex
Ex
Ex
Ex


Yêu cầu một hệ thống tổng đài tự động là cấp thiết.
Nhưng hệ thống tự động đầu tiên được ra đời như thế nào?
Switching Engineering
Page 15
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, đây 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.
Switching Engineering
Page 16
Các hệ thống chuyển mạch điện tử
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.
in
out
Switching Engineering
Page 17
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 18
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 dữ liệu.
Chuyển mạch gói và Frame Relay.
Hình 1-8 Chuyển mạch dữ liệu
Switching Engineering
Page 19
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 20
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 hoá (ATM, MPLS).
Hình 1-10 Nhu cầu băng thông rộng
Switching Engineering
Page 21
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 22
Phương thức chuyển mạch

Chuyển mạch kênh.
Chuyển mạch tin.
Chuyển mạch gói.
Chuyển mạch khung.
Chuyển mạch tế bào.
Chuyển mạch nhãn đa giao thức.
Switching Engineering
Page 23
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 nhu cầu trao đổi thông tin.
Duy trì kênh dẫn trong suốt thời gian trao đổi thông tin.
Giải phóng kênh dẫn khi đối tượng sử dụng hết nhu cầu trao đổi.
Hình 1-12 Chuyển mạch kênh
Switching Engineering
Page 24
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 trong suốt quá trình trao đổi.
Hiệu suất thấp.
Yêu cầu độ chính xác thông tin không 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 khoá, mạng từ chối mọi yêu cầu kết nối mới đến khi có thể.
Switching Engineering
Page 25
Chuyển mạch tin
Là loại chuyển mạch phục vụ sự trao đổi thông tin giữa các bản tin như điện tín, thư điện tử, file…
Thiết bị đầu cuối gởi đến node chuyển mạch bản tin mang thông 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.

Switching Engineering
Page 26
Chuyển mạch tin
Thời gian trễ:
Td=tnhận+txử lý+tsắp hàng.
Đặc điểm:
Không 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 27
Chuyển mạch gói
Bản tin được chia thành các gói với chiều dài xác định, mỗi gói có phần header mang thông 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 sắp xếp các gói trở lại.
Trong các gói luôn có trường kiểm tra để đảm bảo gói truyền không lỗi qua từng chặng.
Switching Engineering
Page 28
Chuyển mạch gói
Đặc điểm:
Trao đổi thông tin không theo thời gian thực nhưng nhanh hơn chuyển mạch tin.
Đối tượng sử dụng không làm chủ kênh dẫn.
Hiệu suất cao.
Thích hợp truyền số liệu.
Việc kiểm tra lỗi từng chặng là đảm bảo gói truyền không 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 29
Chuyển mạch khung
Chuyển mạch khung về cơ bản dựa trên chuyển mạch gói, nhưng bản tin được chia thành các khung có kích thước xác định.
Hạn chế chức năng kiểm tra lỗi và điều khiển luồng.
Tốc độ truyền dẫn được cải thiện đáng kể so với chuyển mạch gói.
Hoạt động chủ yếu ở lớp 2, với mục đích lớn nhất là tạo mạng riêng ảo VPN (Virtual Private Network) cho khách hàng.
Băng thông không cố định cho user mà được phân phối một cách linh hoạt.
Phức tạp do tốc độ bit thay đổi.
Khả năng đến 40Mbps so với 2Mbps của chuyển mạch gói.
Switching Engineering
Page 30
Chuyển mạch tế bào
Các loại chuyển mạch kể trên không đáp ứng được yêu cầu băng thông và thời gian thực của một số dịch vụ.
Chuyển mạch tế bào thì chia bản tin thành các tế bào (cell) có kích thước nhỏ và cố định.
Xử lý nhanh.
Chuyển tiếp nhanh.
Tốc độ đạt đến 600Mbps.
Khả năng phục vụ các dịch vụ tốc độ bit thay đổi và cố định.
Tính thời gian thực hướng đến chuyển mạch kênh.
Switching Engineering
Page 31
Chuyển mạch nhãn đa giao thức
Internet đang phát triển rất mạnh và là điều không thể thiếu trong cuộc sống hiện tại.
Các dịch vụ mới đa số đều áp dụng trên IP (Internet Protocol).
Nhưng Internet gặp trở ngại về thời gian thực và băng thông.
Giải pháp IP over ATM được đề xuất nhưng cũng gặp khó khăn trong kỹ thuật.
Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (Multiple Protocol Label Switching) đơn giản hoá việc chuyển tiếp cho các router bên trong.
Tốc độ như ATM.
Giá thành rẻ.
Đơn giản.