Tìm Hiểu Kỹ Thuật Chuyển Mạch Gói kèm file thuyết trình

Bên cạnh những ưu điểm về chấtlượng dịch vụ tốt, vùng dịch vụ rộng lớn trên khắp mọi lãnh thổ,… thì mạng PSTN cũngbộc lộ nhiều hạn chế như số lượng các dịch vụ hạn chế, sử dụng tài nguyê

LỜI NÓI ĐẦUCông nghệ thông tin đóng vai trò ngày càng quan trọng trong tất cả các lĩnh vực củađời sống, đặc biệt là trong việc truyền thông tin Ngày nay, cùng với sự triển của côngnghệ thông tin nói chung, Internet ra đời thực sự là một cuộc cách mạng vĩ đại Internet

đã làm biến đổi một phần thế giới Sự phát triển của Internet tạo ra sự gần gũi giữa cácmiền vùng, các nước khác nhau về mặt khoa học công nghệ cũng như nhu cầu thông tin

xã hội

Đã từ lâu, mạng chuyển mạch kênh ghép phân kênh theo thời gian PSTN đã có mộtvai trò vô cùng quan trọng với sự phát triển của xã hội Bên cạnh những ưu điểm về chấtlượng dịch vụ tốt, vùng dịch vụ rộng lớn trên khắp mọi lãnh thổ,… thì mạng PSTN cũngbộc lộ nhiều hạn chế như số lượng các dịch vụ hạn chế, sử dụng tài nguyên đường truyềnkhông tối ưu, giá thành cao.Trên cơ sở đó, mạng VoIP ra đời và ngày càng đáp ứng tốthơn các yêu cầu đặt ra như chất lượng dịch vụ, giá thành, số lượng tích hợp các dịch vụthoại lẫn phi thoại

Xu hướng kết hợp giữa thoại (Voice) và dữ liệu (data) trên cũng một mạng hợpnhất (NGN : mạng viễn thông thế hệ mới) sẽ tạo ra những sản phẩm mới trong lĩnh vựcviễn thông mới

Chính vì thế Voice over Internet Protocol (VoIP) là một công nghệ cho phép truyềnthoại sử dụng giao thức mạng IP, trên cơ sở hạ tầng sẵn có của mạng Internet VoIP làmột trong những công nghệ viễn thông đang được quan tâm nhất hiện nay không chỉ đốivới các nhà khai thác, các nhà sản xuất mà còn cả với người sử dụng dịch vụ VoIP có thểvừa thực hiện cuộc gọi thoại như trên mạng điện thoại kênh truyền thống (PSTN) đồngthời truyền dữ liệu trên cơ sở mạng truyền dữ liệu Như vậy, nó đã tận dụng được sứcmạnh và sự phát triển vượt bậc của mạng IP vốn chỉ được sử dụng để truyền dữ liệuthông thường

Đứng trước sự phát triển nhanh chóng của các hệ thống VoIP, việc nghiên cứu vàtìm hiểu về công nghệ là một vấn đề quan trọng Vì thế em lựa chọn đề tài “ Mạng VoIPtrong chuyển mạch mềm “

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KĨ THUẬT CHUYỂN MẠCH

1.1 Lịch sử phát triển

• Năm 1876 Alecxand Graham Bell đã sáng chế ra máy điện thoại Sáng chế này mở

ra kỷ nguyên phát triển mạnh mẽ của ngành viễn thông nói chung của kỹ thuậtchuyển mạch nói riêng

• Năm 1877 máy điện thoại tại nhà riêng đầu tiên được đưa vào sử dụng

• Năm 1878 tổng đài nhân công được đưa vào sử dụng tại New Haven (Mỹ).ví dụnhư P193M; P194M;P198M…

• Năm 1881 Cuộc gọi điện thoại đường dài đầu tiên được thực hiện

• Năm 1889 Hai anh em nhà Strowger sáng chế ra Tổng đài tự động kiểu nhảy nấc.(Như YATC-49; XY; A52C…) Hệ thống EMD do công ty Siemens của Đức chếtạo cũng thuộc loại này

• Do đại chiến thế giới lần II bùng nổ sự cố gắng tạo ra các tổng đài kiểu mới bị tạmthời đình chỉ Sau chiến tranh hãng Ericsson của Thuỵ Điển đã chế tạo ra các tổngđài tự động kiểu ngang dọc Các loại tổng đài thuộc loại này như: ATZ65;ATCK100/2000…

• Năm 1960 thử nghiệm trường chuyển mạch điện tử đầu tiên

• Năm 1963 Sáng chế máy điện thoại ấn phím và Tổng đài chuẩn điện tử

• Năm 1965 Tổng đài điện tử SPC (Stored Program Control) thương mại có dunglượng lớn ESS số 1 được thương mại hoá thành công ở Mỹ do vậy đã mở ra một

kỷ nguyên mới cho các hệ tổng đài điện tử

• Năm 1970 Tổng đài điện tử số đầu tiên E10A (Pháp)

• Năm 1976 Tổng đài điện tử số hoàn toàn đầu tiên DMS100 (Ca-na-đa)

• Năm 1977 sáng chế Internet, cáp sợi quang và Thông tin di động

• Năm 1988 sáng chế ATM (Asynchronous Transfer Mode); B-ISDN (Broadband Integrated Service Digital Network) mở đầu cho NGN (Next Generation Netwok)

• Năm 1996 chuyển mạch IP (Internet Protocol)

• Năm 1997 chuyển mạch mềm (Softswitch).

• Năm 2001 các hãng bắt đầu ứng dụng VoIP

• Năm 2002 Bắt đầu ứng dụng các dịch vụ NGN

• Ngày nay IMS (IP Mutimedia Subsystem) đang được nghiên cứu ứng dụng

1.2 Khái quát về kĩ thuật chuyển mạch

- Viễn thông là một phần của khái niệm thông tin - một dạng thức chuyển giao thôngtin.Mạng viễn thông (telecommunications network) được coi là hạ tầng cơ sở của xã hội

sử dụng kỹ thuật điện, điện tử và các công nghệ khác để chuyển giao thông tin Mạngviễn thông gồm tập hợp các nút mạng, các đường truyền dẫn kết nối giữa hai hay nhiềuđiểm xác định và các thiết bị đầu cuối để thực hiện trao đổi thông tin giữa người sử dụng.Một cách khái quát chúng ta có thể coi tất cả các trang thiết bị, phương tiện được sử dụng

để cung cấp dịch vụ viễn thông tạo thành mạngviễn thông Thiết bị đầu cuối là các trangthiết bị của người sử dụng để giao tiếp với mạng cung cấp dịch vụ Thiết bị chuyển mạch

là các nút của mạng viễn thông có chức năng thiết lập và giải phóng đường truyền thônggiữa các các thiết bị đầu cuối Thiết bị truyền dẫn được sử dụng để nối các thiết bị đầucuối hay giữa các nút với nhau để thực hiện truyền các tín hiệu một cách nhanh chóng vàchính xác Cùng tham gia xây dựng mạng viễn thông có các nhà cung cấp thiết bị, khaithác thiết bị và các nhà cung cấp dịch vụ, v v

Các kỹ thuật chuyển mạch mới trong mạng tốc độ cao được trình bày trong các chươngcuối là sự kết hợp giữa các giải pháp công nghệ và giải pháp kỹ thuật, nhằm thể hiện môhình tổng thể của các công nghệ tiên tiến đang ứng dụng và triển khai trên mạng viễnthông hiện nay

1.3 Khái niệm

Là một quá trình thực hiện đấu nối và chuyển thông tin cho người sử dụng qua hạ tầngmạng viễn thông Nói cách khác CM trong mạng viễn thông bao gồm chức năng địnhtuyến cho thông tin và chức năng chuyển tiếp thông tin Như vậy theo khía cạnh thôngthường nó gắn liền với lớp mạng (lớp 3) và lớp liên kết dữ liệu (lớp 2) trong mô hình OSI(Open System Interconnection) Quá trình chuyển mạch được thực hiện ở các nút mạng,trong mạng chuyển mạch kênh các nút mạng thường gọi là các HTCM (Tổng đài), trongmạng chuyển mạch gói thường gọi là Thiết bị định tuyến (Bộ định tuyến) Trong một sốmạng đặc biệt phần tử thực hiện nhiệm vụ chuyển mạch có thể vừa đóng vai trò TBĐC(thiết bị đầu cuối) vừa đóng vai trò CM và chuyển tiếp thông tin

1.4 Hệ thống chuyển mạch

Hệ thống chuyển mạch là quá trình chuyển mạch được thực hiện tại các nút chuyểnmạch, trong mạng chuyển mạch kênh thường gọi là hệ thống chuyển mạch (tổng đài)trong mạng chuyển mạch gói thường được gọi là thiết bị định tuyến (bộ định tuyến)

• Phân loại chuyển mạch

Xét về mặt công nghệ, chuyển mạch chia thành hai loại cơ bản: chuyển mạch kênh

và chuyển mạch gói Mặt khác, chuyển mạch còn được chia thành các kiểu: chuyển mạchkênh, chuyển mạch gói, chuyển mạch mềm, chuyển mạch bản tin và chuyển mạch ATM,chuyển mạch IP

1.4.1 Chuyển mạch kênh

Kỹ thuật chuyển mạch kênh dựa trên nguyên tắc thiết lập kênh nối dành riêng chocác cuộc nối để phục vụ cho quá trình truyền tin qua mạng Kỹ thuật chuyển mạch kênhđóng vai trò quan trọng trong các hệ thống mạng viễn thông kể từ mạng chuyển mạchđiện thoại công cộng truyền thống PSTN đến các mạng quang hiện đại

Hình 1.1 Chuyển mạch kênh

kĩ thuật chuyển mạch kênh là :hai trạm muốn trao đổi thông tin với nhau ,thì giữa chúng

sẽ được thiết lập một “ kênh” (circuit) cố định, kênh kết nối này được duy trì

Đặc điểm nổi bật của

và dành riêng cho hai trạm cho tới khi cuộc truyền tin kết thúc Thông tin cuộc gọi làtrong suốt Quá trình thiết lập cuộc gọi tiến hành gồm 3 giai đoạn:

- Giai đoạn thiết lập kêt nối: Thực chất quá trình này là liên kết các tuyến giữa các trạmtrên mạng thành một tuyến (kênh) duy nhất dành riêng cho cuộc gọi Kênh này đối vớiPSTN là 64kb/s (do bộ mã hóa PCM có tốc độ lấy mẫu tiếng nói 8kb/s và được mã hóa 8bit)

- Giai đoạn truyền tin: Thông tin cuộc gọi là trong suốt Sự trong suốt thể hiện qua haiyếu tố: thông tin không bị thay đổi khi truyền qua mạng và độ trễ nhỏ

- Giai đoạn giải phóng (huỷ bỏ) kết nối: Sau khi cuộc gọi kết thúc, kênh sẽ được giảiphóng để phục vụ cho các cuộc gọi khác

1.4.2 Chuyển mạch gói

Kỹ thuật chuyển mạch gói dựa trên nguyên tắc chuyển thông tin qua mạng dướidạng gói Gói tin là thực thể truyền thông hoàn chỉnh gồm hai phần : Tiêu đề mang cácthông tin điều khiển của mạng hoặc của người sử dụng và tải tin là dữ liệu thực cầnchuyền qua mạng Quá trình truyền thông tin qua mạng chuyển mạch gói có thể khôngcần xác lập đường dành riêng và các mạng chuyển mạch gói được coi là mạng chia sẻ tàinguyên.Các gói tin sẽ được chuyển giao từ các nút mạng này tới nút mạng khác trongmạng chia sẻ tài nguyên Các gói tin sẽ chuyển đệm và chuyển tiếp, nên mạng chuyểnmạch gói còn được coi là mạng chuyển giao trong mạng chuyển mạch kênh được coi làmạng trong suốt đối với dữ liêu người sử dụng

Trong chuyển mạch gói mỗi bản tin được chia thành các gói tin (packet), có khuôndạng được quy định trước Trong mỗi gói cũng có chứa thông tin điều khiển: địa chỉ trạmnguồn, địa chỉ trạm đích và số thứ tự của gói tin,… Các thông tin điều khiển được tốithiểu, chứa các thông tin mà mạng yêu cầu để có thể định tuyến được cho các gói tin quamạng và đưa nó tới đích Tại mỗi node trên tuyến gói tin được nhận, nhớ và sau đó thìchuyển tiếp cho tới trạm đích Vì kỹ thuật chuyển mạch gói trong quá trình truyền tin cóthể được định tuyến động để truyền tin Điều khó khăn nhất đối với chuyển mạch gói làviệc tập hợp các gói tin để tạo bản tin ban đầu; đặc biệt là khi các gói tin được truyềntheo nhiều con đường khác nhau tới trạm đích Chính vì lý do trên mà các gói tin cần phảiđược đánh dấu số thứ tự, điều này có tác dụng, chống lặp, sửa sai và có thể truyền lại khihiên tượng mất gói xảy ra

Hình 1.2 Chuyển mạch gói

Các ưu điểm của chuyển mạch gói

- Mềm dẻo và hiệu suất truyền tin cao: Hiệu suất sử dụng đường truyền rất cao vì trongchuyển mạch gói không có khái niệm kênh cố định và dành riêng, mỗi đường truyền giữacác node có thể được các trạm cùng chia sẻ cho để truyền tin, các gói tin sắp hàng vàtruyền theo tốc độ rất nhanh trên đường truyền

- Khả năng tryền ưu tiên: Chuyển mạch gói còn có thể sắp thứ tự cho các gói để có thểtruyền đi theo mức độ ưu tiên Trong chuyển mạch gói số cuộc gọi bị từ chối ít hơnnhưng phải chấp nhận một nhược điểm thời gian trễ sẽ tăng lên

- Khả năng cung cấp nhiều dịch vụ thoại và phi thoại

- Thích nghi tốt nếu như có lỗi xảy ra: Đặc tính này có được là nhờ khả năng định tuyếnđộng của mạng

Bên cạnh những ưu điểm thì mạng chuyển mạch gói cũng bộc lộ những nhược điểm như:-Trễ đường truyền lớn: Do đi qua mỗi trạm, dữ liệu được lưu trữ, xử lý trước khi đượctruyền đi

- Độ tin cậy của mạng gói không cao, dễ xảy ra tắc nghẽn, lỗi mất bản tin

- Tính đa đường có thể gây là lặp bản tin, loop làm tăng lưu lượng mạng không cần thiết

- Tính bảo mật trên đường truyền chung là không cao

1.4.3 Chuyển mạch mềm

Chuyển mạch mềm (Softswitch) là khái niệm tương đối mới, xuất hiện lần đầu tiênvào khoảng năm 1995 Hiện nay khái niệm chuyển mạch đang gây nhiều tranh cãi, và cónhiều khái niệm khác nhau, tùy thuộc vào từng hãng viễn thông

ISC là tổ chức đại diện cho các nhà đứng đầu công nghệ, các nhà sản xuất thiết bịviễn thông, ITU và IETF ISC định nghĩa chuyển mạch mềm là tập hợp các công nghệcho phép các dịch vụ viễn thông thế hệ mới dựa trên các tiêu chuẩn mở Đây là điểmkhác so với mô hình truyền thống

Thực chất của khái niệm chuyển mạch mềm chính là phần mềm thực hiện chức năng

xử lý cuộc gọi trong hệ thống chuyển mạch có khả năng chuyển tải nhiều loại thông tinvới các giao thức khác nhau (chức năng xử lý cuộc gọi bao gồm định tuyến cuộc gọi vàquản lý, xác định và thực thi các đặc tính cuộc gọi)

Như vậy chuyển mạch mềm là :

- Công nghệ chuyển mạch các cuộc gọi trên nền công nghệ gói (như VoIP)

- Phần mềm hệ thống chạy trên máy chủ có kiến trúc mở (Sun, Intel…)

• Bộ nhớ đệm các nút rất có khả năng là không đủ dung lượng

• Thời gian truyền tải bản tin giữa các nút có thể rất lớn, nếu giả sử nhiều máy giả sử kếtnối từ A đến B buộc phải đi qua nút C mà trong lúc đó đang truyền tải file cực lớn của 1máy từ A thì các máy khác đợi xong file đó rồi mới đến lượt mình (Nếu thời gian truyềnfile đó chỉ cỡ 1 tiếng thôi thì cũng đã sốt ruột lắm rồi) Nói chung là dễ gây tắc nghẽn

• Lỗi 1 phát thì truyền lại từ đầu

• Nếu dữ liệu dạng stream ví dụ phát sóng trực tiếp truyền hình, chắc phải hết chương trìnhngười ta mới đóng gói lại thành 1 file để gửi đi.

Và người ta đã nghĩ ra là chia nhỏ gói tin đấy ra để truyền và giải quyết được tất cả các vấn đề ở trên:

• Gói tin nhỏ nên không cần bộ đệm lớn quá

• Các gói tin từ nhiều nguồn có thể xen kẽ, như trường hợp ở trên cùng đi qua nút C nhưngkhông nhất thiết phải chờ máy 1 truyền hết file rồi mới đến lượt mình mà chỉ cần hết góitin là các máy khác có thể đến lượt rồi, tốc độ truyền được chia sẻ, công bằng hơn

• Lỗi thì truyền lại gói lỗi thôi

• Dữ liệu dạng stream thì ví dụ 1 mili giây ghi vào 1 gói tin rồi truyền ngay, không cần đợilâu

- Ở chuyển mạch gói với giao thức X25 thì các gói tin có phần mào đầu khá phức tạp ;kich thước gói khá lớn và ko chuẩn hóa độ dài gói tin ==> dẫn đến xử lý khó khăn , kíchthước lớn lên độ trễ lớn nên xử lý chậm

+ Ở ATM tạo ra các tế bào ATM có kích thước chuẩn gồm 53 bytes trong đó 5 buyetsmào đầu và 48 bueyt tải tin

- ATM cắt các bản tin cần phát thành các tế bào ATM có kich thước nhỏ và bằng nhau –gẵn nhẵn mào đầu cho các tế bào sao cho có thể định hướng chúng tới đích mong muốn

- Do các tế bào có kích thước bằng nhau và chạy qua 1 kênh ảo cố định nên trễ giữa các

tế bào là giống nhau , và các tế bào đến đích theo trình tự lần lượt ko có sự khác biệt vèthời gian trễ ==> ATM có thể hỗ trợ cho các dịch vụ truyền số liệu thời gian thực nhưthoại hay video ;

- Một điểm đặc biệt của chuyển mạch ATM hơn hẳn chuyển mạch gói đó là dữ liệu đầuvào là các dữ liệu có tốc độ khác nhau : 64 kbit/s ; 2 Mbit/s hay 34 Mbit/s chúng đềuđược cắt nhỏ với kích thước bằng nhau và ghép chung vào mạch

- Tốc độ có thể đạt được 622Mbit/s

- Sử dụng cả pp ghép TDM thông kê

- ATM có khả năng nhóm 1 vài kenh ảo thành một đường ảo nhằm giúp cho việc địnhtuyến dễ dàng hơn

- Định tuyến trong ATM khác so với IP ở mọt số điểm như :

+ ATM là công nghệ chuyển mạch hướng kết nối , tức là kết nối từ điểm đầu đến điểmcuối phải được thiết lập trước khi thông tin được truyền

+ ATM yêu cầu kết nối phải dược thực hien thông qua báo hiệu , à một diem khác nữa làATM ko thực hiện định tuyến tại các nút trung gian

+ Thông lượng của tổng đài ATM thường lớn hơn thông lượng của bộ định tuyến IP truyền thông

CHƯƠNG 2: KỈ THUẬT CHUYỂN MẠCH GÓI

Trong sự phát triển của hạ tầng viễn thông, chuyển mạch gói trở nên rất quantrọng trong hệ thống truyền thông khi các dịch vụ số liệu tăng và vượt số lượng dịch vụthoại Phần này sẽ trình bày các đặc điểm quan trọng trong kỹ thuật chuyển mạch góigồm: cơ sở kỹ thuật chuyển mạch gói, các nguyên tắc, cấu trúc hoạt động của các hệthống chuyển mạch gói, trường chuyển mạch gói Với mục tiêu hướng tới các giải pháp

kỹ thuật chuyển mạch và định tuyến,hướng tiếp cận trong chương này sẽ xoay quanh môhình kết nối mở OSI và giới thiệu cụ thể các cấu trúc trường chuyển mạch gói cùng vớiphương pháp luận nghiên cứu các vấn đề này

2.1 kĩ thuật chuyển mạch gói

Kỹ thuật chuyển mạch gói dựa trên nguyên tắc chuyển thông tin qua mạng dướidạng gói Gói tin là thực thể truyền thông hoàn chỉnh gồm hai phần: Tiêu đề mang cácthông tin điều khiển của mạng hoặc của người sử dụng và tải tin là dữ liệu thực cầnchuyển qua mạng Quá trình chuyển thông tin qua mạng chuyển mạch gói có thể khôngcần xác lập đường dành riêng và các mạng chuyển mạch gói được coi là mạng chia sẻ tàinguyên Các gói tin sẽ được chuyển giao từ các nút mạng này tới nút mạng khác trongmạng chuyển mạch gói theo nguyên tắc lưu đệm và chuyển tiếp, nên mạng chuyển mạch

gói còn được coi là mạng chuyển giao trong khi mạng chuyển mạch kênh được coi làmạng trong suốt đối với dữ liệu người sử dụng

2.1.1 mô hình kết nối hệ thống mở

Trong khoảng giữa những năm 70, công nghiệp máy tính bắt đầu phát triển rấtmạnh, và nhu cầu kết nối thông tin qua mạng tăng lên rất nhanh Các hệ thống máy tínhcần trao đổi thông tin qua rất nhiều hình thái khác nhau của mạng Hệ thống mở ra đờinhằm tiêu chuẩn hoá cho tất cả các đấu nối gọi là mô hình kết nối hệ thống mở OSI

Mục tiêu của mô hình OSI (Open System Interconnection) là đảm bảo rằng bất kỳmột xử lý ứng dụng nào đều không ảnh hưởng tới trạng thái nguyên thuỷ của dịch vụ,hoặc các xử lý ứng dụng có thể giao tiếp trực tiếp với các hệ thống máy tính khác trêncùng lớp (nếu các hệ thống cùng được hỗ trợ theo tiêu chuẩn của mô hình OSI) Mô hìnhOSI cung cấp một khung làm việc tiêu chuẩn cho các hệ thống Cấu trúc phân lớp được

sử dụng trong mô hình và có 7 lớp, có thể phân loại thành 2 vùng chính

1 lớp ứng dụng

Cung cấp các dịch vụ truyền thông của người sử dụng với các dạng thức số liệu, báo hiệu điều khiển và các đáp ứng của các thiết bị đầu cuối, các hệ thống giao thức điều khiển các ứng dụng thông qua các phần tử dịch vụ ứng dụng, quản lý truyền thông giữa các

4 lớp truyền tải

Lớp truyền tải cung cấp các dịch vụ truyền tải dữ liệu từ đầu cuối tới đầu cuối,cung cấp khả năng truyền tải có độ tin cậy giữa các thiết bị đầu cuối mà không liên quantrực tiếp tới phần cứng mạng truyền thông Đáp ứng các yêu cầu của lớp phiên qua chấtlượng dịch vụ, kích thước đơn vị dữ liệu, điều khiển luồng và các yêu cầu sửa lỗi

5 lớp mạng

Lớp mạng cung cấp chức năng định tuyến, thiết lập và quản lý các kết nối trongmạng, các giao thức lớp mạng cung cấp thông tin về cấu hình logic của mạng, địa chỉ vàánh xạ các kết nối tới các thiết bị vật lý trong mạng

6 lớp lien kết dư liệu

Lớp liên kết dữ liệu hoạt động trên các liên kết dữ liệu hoặc một phần mạng củakết nối, lớp liên kết dữ liệu cung cấp các chức năng liên quan tới hệ thống truyền dẫn nhưđồng bộ, điều khiển luồng dữ liệu, phát hiện và sửa lỗi truyền dẫn và ghép hợp các kênhlogic trên đường dẫn vật lý.

7 lớp vật lí

Lớp vật lý cung cấp môi trường truyền dẫn, tín hiệu đồng hồ và cách thức truyềnbit trên phương tiện truyền dẫn Các chuẩn của lớp vật lý cung cấp các đặc tính vànguyên tắc giao tiếp cơ, điện, sóng tới phương tiện truyền thông

2.1.2 nguyên tắc cơ bản của chuyển mạch gói

Đặc tính hướng kết nối yêu cầu các giai đoạn kết nối phân biệt gồm: thiết lập kếtnối, truyền thông tin và giải phóng kết nối Một kiểu kết nối khác đối ngược với kiểuhướng kết nối là kiểu phi kết nối Phi kết nối cho phép các thực thể thông tin được truyềnđộc lập với các đặc tính kết nối được thể hiện trong các tiêu đề thực thể thông tin Cácgiai đoạn kết nối như trong chuyển mạch kênh không còn tồn tại mà thay vào đó làphương pháp chuyển theo một giai đoạn duy nhất gồm cả ba giai đoạn

Sự khác biệt giữa chuyển mạch bản tin và chuyển mạch gói nằm tại quá trình xử lý bảntin, chuyển mạch gói thực hiện việc phân đoạn bản tin thành các thực thể phù hợp vớiđường truyền và cấu hình mạng, các gói có thể có kích thước thay đổi hoặc cố định,phương pháp chuyển mạch với các gói có kích thước cố định được gọi là chuyển mạch tếbào (cell) Như vậy, một bản tin người dùng có thể phân thành nhiều gói Sau quá trìnhchuyển mạch các gói sẽ được tái hợp để hoàn nguyên lại thông tin của người sử dụng

2.2 Các kiến trúc của trường chuyển mạch gói

2.2.1.Kỹ thuật chuyển mạch gói

dựa trên nguyên tắc chuyển thông tin qua mạng dưới dạng gói Gói tin là thực thểtruyền thông hoàn chỉnh gồm hai phần: Tiêu đề mang các thông tin điều khiển của mạnghoặc của người sử dụng và tải tin là dữ liệu thực cần chuyển qua mạng Quá trình chuyểnthông tin qua mạng chuyển mạch gói có thể không cần xác lập đường dành riêng và cácmạng chuyển mạch gói được coi là mạng chia sẻ tài nguyên Các gói tin sẽ được chuyểngiao từ các nút mạng này tới nút mạng khác trong mạng chuyển mạch gói theo nguyên

tắc lưu đệm và chuyển tiếp, nên mạng chuyển mạch gói còn được coi là mạng chuyểngiao trong khi mạng chuyển mạch kênh được coi là mạng trong suốt đối với dữ liệungười sử dụng Trên hướng tiếp cận tương đối đơn giản từ khía cạnh dịch vụ cung cấp,các dịch vụ được cung cấp trên mạng viễn thông chia thành dịch vụ thoại và dịch vụ phithoại, trong đó đại diện cho dịch vụ phi thoại là dịch vụ số liệu Chúng ta hiểu rằng, sốhoá và gói hoá thoại là hai vấn đề hoàn toàn khác nhau, trong mạng chuyển mạch điệnthoại công cộng PSTN hiện nay tín hiệu thoại đã được số hoá, và kỹ thuật chuyển mạchtruyền thống được áp dụng là kỹ thuật chuyển mạch kênh Dữ liệu thoại chỉ được gọi là

đã gói hoá nếu những gói này được chuyển tải trên mạng chuyển mạch gói Trong mụcnày chúng ta sẽ xem xét những vấn đề kỹ thuật cơ bản được ứng dụng trong hệ thốngchuyển mạch: Kỹ thuật chuyển mạch kênh và kỹ thuật chuyển mạch gói Mạng điện thoạicông cộng (PSTN) được phát triển trên mạng chuyển mạch kênh để cung cấp các dịch vụthoại truyền thống Các mạng dữ liệu như các mạng cục bộ LAN (Local Area Network),mạng Internet là mạng chuyển mạch gói rất thích hợp để trao đổi dữ liệu Trong Bảng 3.1

ta thấy sự khác biệt giữa các dịch vụ thoại (chuyển mạch kênh) và dịch vụ dữ liệu(chuyển mạch gói)

2.2.2 Tổng quan về kiến trúc trường chuyển mạch gói

Như phần trên đã trình bày các thế hệ bộ định tuyến không sử dụng trường chuyểnmạch trong mặt bằng chuyển tiếp gặp rất nhiều trở ngại khi xử lý tốc độ cao bởi các giớihạn của bộ xử lý về mặt tốc độ, kiến trúc không phân tán chức năng và được coi như làmột kiểu chuyển mạch phân chia thời gian Nên hầu hết các bộ định tuyến tốc độ caohiện nay đều sử dụng trường chuyển mạch không gian

Các trường chuyển mạch gói có khả năng lưu đệm và chuyển tiếp các gói tin có độdài thay đổi hoặc cố định, nên chiến lược sử dụng bộ đệm phải phù hợp với kiến trúc củatrường chuyển mạch, các bộ đệm có thể được bố trí tại đầu vào, đầu ra hoặc trung tâmtrường chuyển mạch

nh : phân loại trường chuyển mạch gói

• Chuyển mạch phân chia thời gian: Cấu trúc chuyển mạch phân chia theo thời gian

TDS được nhìn nhận như một cấu trúcn truyền thông đơn chia sẻ tài nguyên cho các góitin vào/ra hệ thống Thành phần chia sẻ tài nguyên này có thể là Bus, mạch vòng Ringhoặc bộ nhớ Nhược điểm lớn nhất của kỹ thuật này là giới hạn dung lượng của cấu trúctruyền thông nội Tuy nhiên, các cấu trúc này có thể dễ dàng mở rộng để hỗ trợ cho cácđiều hành kết nối đa hướng hoặc multicast Một số bộ định tuyến IP vẫn sử dụng kiếntrúc này và thuộc về các thế hệ đầu và thế hệ hai của bộ định tuyến

Trong chuyển mạch chia sẻ phương tiện, các gói tin tại cổng vào được ghép kênhtheo thời gian và chuyển trên phương tiện (bus hoặc mạch vòng ring) Độ thông qua củaphương tiện chia sẻ này quyết định năng lực của toàn bộ chuyển mạch.ệ đầu và thế hệhai của bộ định tuyến

• Chuyển mạch chia sẻ bộ nhớ: Căn cứ vào tiêu đề của gói tin, các gói tin sẽ được

chuyển tới đầu ra tương ứng Địa chỉ để cung cấp cho các gói tin ghi vào và đọc ra đượcđiều khiển bởi module điều khiển theo các thông tin trong tiêu đề gói tin

• Chuyển mạch phân chia không gian :Trong chuyển mạch: không gian các đường dẫn

được thiết lập đồng thời giữa các cổng đầu vào và các cổng đầu ra, hoạt động cùng một tốc độ số liệu như tại đầu vào và đầu ra Hơn nữa, ở đây không cần bộ điều khiển tập trung mà được phân bố trong toàn bộ trường chuyển mạch Theo lý thuyết, dung lượng