KĨ THUẬT CHUYỂN MẠCH 1

H K THU T CHUY N M CH đ L H K THU T CHUY N M CH L K thu t chuy n m ch m t nh ng k thu t n n t ng m ng truy n thông S phát tri n c a k thu t chuy n m ch g n li n v i s phát tri n c a h t ng m ng đáp ng yêu c u nh n th c v khía c nh k thu t chuy n m ch c a l p i h c t xa, nhóm tác gi th c hi n biên so n gi ng “C s k thu t chuy n m ch 1” d a khung đ c ng c a H c vi n Công ngh B u vi n thông ban hành V i cách th c ti p c n t v n đ mang tính c s ti n t i gi i pháp k thu t gi i pháp công ngh , nhóm biên so n th c hi n b c c n i dung gi ng thành ch ng Các ch ng cung c p cho ng i h c nh ng ki n th c c b n l nh v c chuy n m ch g m c ch ho t đ ng k thu t u n h th ng chuy n m ch, gi i pháp k thu t chuy n m ch, gi i pháp công ngh c b n m ng vi n thông m ng máy tính Tiêu đ c a ch ng nh sau: Ch ng Gi i thi u chung v k thu t chuy n m ch; Ch ng K thu t chuy n m ch kênh; Ch ng K thu t chuy n m ch gói; Ch ng K thu t chuy n m ch tiên ti n; Các v n đ c s toán liên quan t i l nh v c chuy n m ch, s phát tri n c a k thu t m ng v trí ch c n ng c ng nh t m quan tr ng c a k thu t chuy n m ch đ c trình bày ch ng Ch ng khía c nh m u ch t nh t k thu t chuy n m ch kênh bao g m d ng tín hi u chuy n m ch, c u trúc ma tr n chuy n m ch nguyên lý c b n c a k thu t chuy n m ch kênh Các nhìn nh n v h th ng chuy n m ch gói ph ng di n phân l p theo mô hình OSI, ki n trúc ph n c ng c s k thu t chuy n m ch gói, đ nh n báo hi u c a h th ng chuy n m ch gói đ c trình bày ch ng Ch ng đ c p t i gi i pháp k thu t gi i pháp công ngh chuy n m ch tiên ti n ch y u hi n c s c a m ng IP ATM, m ng th h k ti p, công ngh chuy n m ch m m ng d ng m ng vi n thông giai đo n h i t hi n Trong trình th c hi n gi ng nhóm tác gi nh n đ c r t nhi u s giúp đ góp ý chân thành t gi ng viên c a b môn Chuy n m ch, khoa Vi n thông 1, H c vi n công ngh b u vi n thông Nhóm biên so n chân thành c m n mong mu n ti p t c nh n đ c s góp ý c a th y cô giáo đ c gi Trong trình biên so n tài li u ch c khó tránh kh i m t s sai sót, nhóm tác gi r t mong nh n đ c s quan tâm góp ý c a đ c gi Các ý ki n góp ý qua mail xin đ c g i v : Hoangtrongminh@yahoo.com; Thanhtraptit@yahoo.com Ch ng m đ u c a tài li u k thu t chuy n m ch I nh m gi i thi u cho h c viên t ng quan v ki n trúc m ng vi n thông, xu h ng phát tri n công ngh m ng vi n thông Các khái ni m c s mô hình toán đ a c s c a v n đ s đ c đ a ph n sau c a gi ng Xu h ng phát tri n công ngh m ng hi n đ i đ c gi i thi u ch ng nh m giúp h c viên nhìn nh n khái quát nh ng h ng ti p c n m i l nh v c k thu t chuy n m ch Vi n thông m t ph n c a khái ni m thông tin - m t d ng th c chuy n giao thông tin M ng vi n thông (telecommunications network) đ c coi h t ng c s c a xã h i s d ng k thu t n, n t công ngh khác đ chuy n giao thông tin M ng vi n thông g m t p h p nút m ng, đ ng truy n d n k t n i gi a hai hay nhi u m xác đ nh thi t b đ u cu i đ th c hi n trao đ i thông tin gi a ng i s d ng M t cách khái quát có th coi t t c trang thi t b , ph ng ti n đ c s d ng đ cung c p d ch v vi n thông t o thành m ng vi n thông Thi t b đ u cu i trang thi t b c a ng i s d ng đ giao ti p v i m ng cung c p d ch v Thi t b chuy n m ch nút c a m ng vi n thông có ch c n ng thi t l p gi i phóng đ ng truy n thông gi a các thi t b đ u cu i Thi t b truy n d n đ c s d ng đ n i thi t b đ u cu i hay gi a nút v i đ th c hi n truy n tín hi u m t cách nhanh chóng xác Cùng tham gia xây d ng m ng vi n thông có nhà cung c p thi t b , khai thác thi t b nhà cung c p d ch v , v v Cùng v i s phát tri n c a công ngh tiên ti n xu h ng h i t m ng truy n thông gi a m ng c đ nh, m ng di đ ng m ng internet sang m ng th h k ti p NGN (Next Generation Network) H t ng m ng vi n thông thay đ i không ng ng nh m đáp ng yêu c u ngày cao c a ng i s d ng, s tác đ ng liên quan nh h ng t i r t nhi u l nh v c y u t khoa h c công ngh khoa h c k thu t, bao g m k thu t chuy n m ch Cu n tài li u “k thu t chuy n m ch” ti p c n t v n đ c b n m u ch t nh t l nh v c chuy n m ch t i xu h ng gi i pháp chuy n m ch tiên ti n nh m giúp ng i đ c nh n th c khía c nh k thu t liên quan t i l nh v c Trong ph n đ u tiên c a tài li u s gi i thi u khái ni m c s liên quan t i l nh v c chuy n m ch, sau k thu t nguyên t c ho t đ ng c a m ng chuy n m ch kênh chuy n m ch gói v i v n đ liên quan nh đ nh n, đánh s ch t l ng d ch v Các k thu t chuy n m ch m i m ng t c đ cao đ c trình bày ch ng cu i s k t h p gi a gi i pháp công ngh gi i pháp k thu t, nh m th hi n mô hình t ng th c a công ngh tiên ti n ng d ng tri n khai m ng vi n thông hi n M (i) nh ngh a chuy n m ch Chuy n m ch m t trình th c hi n đ u n i chuy n thông tin cho ng i s d ng thông qua h t ng m ng vi n thông Nói cách khác, chuy n m ch m ng vi n thông bao g m ch c n ng đ nh n cho thông tin ch c n ng chuy n ti p thông tin Nh v y, theo khía c nh thông th ng khái ni m chuy n m ch g n li n v i l p m ng l p liên k t d li u mô hình OSI c a T ch c tiêu chu n qu c t ISO (ii) H th ng chuy n m ch Quá trình chuy n m ch đ c th c hi n t i nút chuy n m ch, m ng chuy n m ch kênh th ng g i h th ng chuy n m ch (t ng đài) m ng chuy n m ch gói th ng đ c g i thi t b đ nh n (b đ nh n) (iii) Phân lo i chuy n m ch Xét v m t công ngh , chuy n m ch chia thành hai lo i c b n: chuy n m ch kênh chuy n m ch gói M t khác, chuy n m ch đ c chia thành b n ki u: chuy n m ch kênh, chuy n m ch b n tin, chuy n m ch gói chuy n m ch t bào Các khái ni m c s v công ngh chuy n m ch đ c th hi n hình 1.1 (a,b,c) d i M ng chuy n m ch kênh thi t l p m ch (kênh) ch đ nh riêng cho k t n i tr c trình truy n thông th c hi n Nh v y, trình chuy n m ch đ c chia thành giai đo n phân bi t: thi t l p, truy n gi i phóng thi t l p, gi i phóng u n k t n i (cu c g i) m ng chuy n m ch kênh s d ng k thu t báo hi u đ th c hi n i ng c v i m ng chuy n m ch kênh m ng chuy n m ch gói, chia l u l ng d li u thành gói truy n m ng chia s Các giai đo n thi t l p, truy n gi i phóng s đ c th c hi n đ ng th i m t kho ng th i gian th ng đ c quy t đ nh b i tiêu đ gói tin a, Chuy n m ch kênh; hai dòng thông tin hai m ch khác b, Chuy n m ch gói; n đ ng đ c l p m ng chia s tài nguyên c, Chuy n m ch gói kênh o; gói tin kênh o Hình 1.1: Các ki u m ng chuy n m ch c b n (iv) K thu t l u l ng TE K thu t l u l ng TE (Traffic Engineering) đ c coi m t nh ng v n đ quan tr ng nh t khung làm vi c c a h t ng m ng vi n thông M c đích c a k thu t l u l ng đ c i thi n hi u n ng đ tin c y c a ho t đ ng c a m ng t i u ngu n tài nguyên l u l ng Nói cách khác, TE công c s d ng đ t i u tài nguyên s d ng c a m ng b ng ph ng pháp k thu t đ đ nh h ng lu ng l u l ng phù h p v i tham s ràng bu c t nh ho c đ ng M c tiêu c b n c a k thu t l u l ng cân b ng t i u u n c a t i tài nguyên m ng thông qua thu t toán gi i pháp k thu t (v) Báo hi u m ng vi n thông Báo hi u s d ng tín hi u đ u n truy n thông, m ng vi n thông báo hi u s trao đ i thông tin liên quan t i u n , thi t l p k t n i th c hi n qu n lý m ng Các h th ng báo hi u có th phân lo i theo đ c tính nguyên t c ho t đ ng g m: Báo hi u b ng báo hi u b ng, báo hi u đ ng báo hi u ghi, báo hi u kênh liên k t báo hi u kênh chung, báo hi u b t bu c, v v Các thông tin báo hi u đ c truy n d i d ng tín hi u n ho c b n tin Các h th ng báo hi u m ng chuy n m ch n tho i công c ng PSTN (Public Switched Telephone Network) đ c đánh s t No1-No7 (vi)M ng tích h p d ch v s b ng r ng B-ISDN Cung c p cu c n i thông qua chuy n m ch, cu c n i c đ nh (Permanent) ho c bán c đ nh (Semi-Permanent), cu c n i t m t i m t i m ho c t m t i đa m cung c p d ch v yêu c u, d ch v dành tr c ho c d ch v yêu c u c đ nh Cu c n i B-ISDN ph c v cho c d ch v chuy n m ch kênh, chuy n m ch gói theo ki u đa ph ng ti n (Multimedia), đ n ph ng ti n (Monomedia), theo ki u h ng liên k t (ConnectionOriented) ho c phi liên k t (Connectionless) theo c u hình đ n h ng ho c đa h ng Lý thuy t l u l ng đ c đ nh ngh a nh ng d ng c a lý thuy t xác su t đ gi i quy t v n đ n liên quan t i k ho ch, đánh giá hi u n ng, u hành b o d ng h th ng vi n thông Nói m t cách t ng quát h n, lý thuy t l u l ng đ c nhìn nh n nh quy t c l p k ho ch m ng, n i công c (x lý ng u nhiên, hàng đ i mô ph ng s ) đ c đ a t nghiên c u ho t đ ng m ng Nhi m v c b n c a lý thuy t l u l ng s d ng mô hình toán đ a m i quan h gi a c p đ d ch v GoS (Grade of Service) kh n ng c a h th ng thông qua công c mô hình hoá mô ph ng cho h th ng th c t [1] L u l ng k thu t chuy n m ch đ c mô t qua s ki n đ n c a th c th r i r c (yêu c u chi m kênh, gói, t bào, v.v ), có th mô hình hoá b i ti n trình m Có hai d ng ∞ ti n trình m ti n trình đ m ti n trình gi a hai s ki n đ n Ti n trình đ m {N(t)}t=0 m t chu i giá tr nguyên d ng th i gian liên t c, v i N(t)= max{n:Tn ≤ t} s s ki n đ n ∞ th i gian (0:t] Ti n trình gi a hai s ki n đ n m t chu i s th c ng u nhiên {An}n=1 v i An= Tn – Tn-1 th i gian gi a hai s ki n đ n th n n-1 L u l ng đ c g i l u l ng t h p gói đ n theo t ng nhóm đ c tr ng cho ∞ nhóm l u l ng, k thu t l u l ng s d ng ti n trình đ n theo nhóm {Bn}n=1 Bn s đ n v nhóm Ti n trình t i làm vi c đ ∞ c mô t qua chu i {Wn}n=1 v i Wn l ng t i ph c v c a h th ng t i s ki n đ n th n B ng 1.1 d i ch m t s ng d ng c b n m ng truy n thông đ mô hình l u l ng v i hàm phân b c b n Th i gian t Telnet Hàm loga Th i gian t Hàm Pareto Kích th ng tác phiên Hàm loga ng tác phiên Hàm m Hàm loga Th i gian t H ng s Kích th ng tác gói ng tác khung c khung Th i gian yêu c u t Kích th C đ nh c gói Th i gian t c nh Hàm m Th i gian phiên Kích th WWW Kích th c Th i gian t Video VBR ng tác gói c gói Th i gian t Tho i CBR Hàm m Th i gian phiên Kích th FPT ng tác phiên c mô t qua c gói C đ nh Phân b Gamma ng tác Hàm m Phân b Pareto B ng 1.1: M t s mô hình hàm phân b cho ng d ng c b n Phân b Erlang m t phân b xác su t liên t c có giá tr d ng cho t t c s th c l n h n zero đ c đ a b i hai tham s : s c k (s t nhiên;Int) tham s t l λ (s th c; real) Khi tham s k =1 phân b Erlang tr thành phân b m Phân b Erlang tr ng h p đ c bi t c a phân b Gamma tham s k s t nhiên, phân b gamma k s th c Hàm m t đ xác su t c a phân b Erlang đ c ch hình 1.2 d i Hình 1.2: Hàm m t đ xác su t c a phân b Erlang f ( x; k, λ ) = λ k xk −1e− λ k (k − 1)! N u s d ng tham s ngh ch đ o = / − v i x>0 ta có: x xk −1e θ f ( x; k, θ ) = k θ (k − 1)! v i x>0 Erlang đ n v đo l u l ng ng d ng r t nhi u k thu t chuy n m ch L u l ng đo b ng Erlang đ tính toán c p đ d ch v GoS ch t l ng d ch v QoS (Quality of Service) GoS đ c coi khía c nh v m t k thu t c a ch t l ng d ch v QoS Hai công th c tính Erlang đ c s d ng r ng rãi k thu t l u l ng đ tính GoS công th c Erlang B công th c Erlang C, có công th c nh Erlang B m r ng Engset Erlang B cho phép tính toán xác su t yêu c u m t ngu n tài nguyên s b t ch i lý thi u tài nguyên Mô hình l u l ng Erlang B th ng đ c s d ng đ tính toán toán thi t k n n i k thu t chuy n m ch kênh, công th c Erlang B (1.1) th hi n xác su t m t ngu n tài nguyên s b t ch i Công th c t ng quát đ c ch d i đây: AN P = NN ! x A ∑ x = x! (1.1) Trong đó: N: s tài nguyên h th ng A: L u l ng đo b ng Erlang P: Xác su t b t ch i đo l M c đ chi m d ng n n i ho c thi t b k thu t chuy n m ch kênh th ng b ng t c đ đ n cu c g i th i gian chi m gi th hi n qua công th c: A= λs ng đ c (1.2) Trong đó: A l u l ng tính b ng Erlang, λ t c đ đ n c a cu c g i, s th i gian chi m gi trung bình Thông th ng, giá tr λ s giá tr trung bình b i th c t cu c g i đ n th i gian chi m gi ng u nhiên, kho ng th i gian gi a cu c g i đ n phân b th i gian có th đ c xác đ nh qua ph ng pháp th ng kê, c s nh m xây d ng m u mô hình l u l ng (B ng tham chi u l u l ng) M t cách ti p c n khác c ng th ng đ c s d ng d a ph ng trình tr ng thái cu c g i nh m tính kh n ng t c ngh n c a thi t b Erlang C cho phép tính toán th i gian đ i yêu c u tài nguyên tr ng h p tài nguyên h n ch Mô hình l u l ng Erlang C s d ng r t nhi u k thu t chuy n m ch gói g n v i c ch hàng đ i khác nhau, ví d (M/M/1) P (> 0) = AN A N −1 Ax A + N !(1 − )∑ N x = x! (1.3) N Trong đó: N: S tài nguyên h th ng A: S l u l ng yêu c u P: Xác su t đ i t i th i m kh i t o t>0 Quá trình Markov m t trình mang tính ng u nhiên (stochastic process) th ng s d ng đ mô t h th ng không nh v i đ c tính nh sau: tr ng thái ck t i th i m k m t giá tr t p h u h n V i gi thi t r ng trình ch di n t th i m đ n th i m N r ng tr ng thái đ u tiên cu i bi t, chu i tr ng thái s đ c bi u di n b i m t vect h u h n C = (c0, ,cN) N u P(ck | c0,c1, ,c(k ứ 1)) bi u di n xác su t (kh n ng x y ra) c a tr ng thái ck t i th i m k tr i qua m i tr ng thái cho đ n th i m k ứ Gi s trình ck ch ph thu c vào tr ng thái tr c ck ứ đ c l p v i m i tr ng thái tr c khác Quá trình đ c g i trình Markov b c (first-order Markov process) Có ngh a xác su t đ tr ng thái ck x y t i th i m k, bi t tr c m i tr ng thái cho đ n th i m k ứ ch ph thu c vào tr ng thái tr c, ví d : tr ng thái ckứ1 c a th i m k ứ Khi ta có công th c sau: P (ck | c0 , c1 , , ck −1 ) = P (ck | ck −1 ) Nói tóm l i, m t h có thu c tính Markov đ (1.4) c nhìn nh n trình Markov (b c 1) Nh v y, v i trình Markov b c n, xác su t tr ng thái đ P (ck | c0 , c1 , , ck −1 ) = P (ck | ck − n , , ck −1 ) c th hi n qua công th c d i đây: (1.5) N u xác su t chuy n tr ng thái x y có giá tr nguyên (0, 1, ,n,,) chu i Markov r i r c đ i ng c v i chu i Markov liên t c (i) Chu i markov r i r c Chu i Markov th i gian r i r c bao g m m t t p h p tr ng thái xác su t chuy n đ i gi a chúng t i nh ng kho ng th i gian r i r c V i yêu c u xác su t chuy n đ i gi a tr ng thái m t hàm ch ph thu c vào tr ng thái S chuy n đ i không c n xu t hi n t i nh ng kho ng th i gian xác đ nh mà ch tuân theo m t quy lu t th i gian P01=a P11=1-b P00=1-a P10=b Hình 1.3: Chuy n ti p hai tr ng thái chu i Markov r i r c N u không gian tr ng thái h u h n, phân b xác su t chuy n tr ng thái có th đ c bi u di n d i d ng ma tr n có tên g i ma tr n chuy n đ i tr ng thái Ma tr n chuy n đ i tr ng thái P đ c c u thành t ph n t (i,j) th hi n qua công th c pij = P(ck+1=j⏐ck=i), n u chu i markov chu i markov th i gian thu n nh t ma tr n chuy n đ i tr ng thái P ch ph thu c vào k K thu t chu i Markov th i gian r i r c áp d ng cho s đ tr ng thái tu ý, mà s đ liên k t đ i t ng khác v i m t s u ki n Nêú m t s tr ng thái không th chuy n đ n tr ng thái khác ti n trình m c l i, b i chu i đ c rút g n thành hay nhi u h n chu i riêng l Vi c t ng s l ng tr ng thái s mô t h th ng xác h n nh ng c ng làm t ng đ ph c t p tính toán (ii) Chu i Markov th i gian liên t c Xét m t h th ng đa ng i s d ng k t n i t i m t b đ nh n hay truy nh p thi t b chuy n m ch M t ki u mô hình cho lo i h th ng xem s ki n x y t i kho ng th i gian r t nh Khi gia s th i gian ti n t i 0, giá tr g n mô hình cho th i gian liên t c Tuy nhiên, bây gi ph i s d ng phép tính vi phân toán h c thay cho nh ng phép nhân xác su t đ n gi n đ c s d ng đ phân tích chu i Markov th i gian r i r c Xét h th ng có s tr ng thái có th x y j=0,1,2, n Tr c h t, ta xác đ nh xác su t chuy n đ i tr ng thái t tr ng thái i sang tr ng thái j v i th i gian t h th ng tr ng thái i theo công th c: q ij (t , t + Δt ) = q ij Δt (1.6) Tham s qij xác su t mà h th ng chuy n t tr ng thái i sang tr ng thái j kho ng th i gian vô nh ∆t t qij nh t c đ chuy n đ i tr ng thái Ta quy v tr ng h p chung t c đ chuy n đ i c a chúng nh n giá tr khác ph thu c vào tr ng thái c a h th ng nh m t ti n trình MMPP (Markov modulate Poisson Process) Do đ c tính c a h th ng Markov ch ph thu c vào kho ng th i gian t ng so v i tr c (∆t), v y k t qu v i t t c giá tr c a th i gian t Bây gi , đ nh ngh a tr ng thái h th ng b i giá tr ng u nhiên x(t)=j v i m t đ xác su t cho d i : Π j (t ) = Pr[ x(t ) = j ] Chúng ta có th đ a xác su t h th ng tr ng thái đ c ch hình 1.4): tr ng thái j t i th i gian t nh sau (xác su t chuy n Π j (t + Δt ) = ∑ Π j (t )qij Δt + Π j (t )[1 − ∑ qij Δt ] i≠ j (1.7) k≠ j Trong đó, ph n đ u c a v ph i ph ng trình 1.7 xác su t mà h th ng tr ng thái khác chuy n v tr ng thái j kho ng th i gian ∆t Ph n sau c a v ph i xác su t mà h th ng v n tr ng thái j su t th i gian ∆t 137 c B B B B B B B B B ng 1.1 ng 2.1 ng 2.2 ng 3.1 ng 3.2 ng 3.3 ng 4.1 ng 4.2 ng 4.3 M t s mô hình hàm phân b cho ng d ng c b n Bit F c u trúc đa khung 24 C u trúc TS0 c a đa khung PCM30 s d ng CRC-4 So sánh m t s đ c m c a d ch v tho i d li u Tóm t t ch c n ng l p mô hình OSI Các giao th c đ nh n tiêu chí so sánh Phân lo i d ch v l p t ng thích ATM Các d ch v đ c PNNI h tr Các l p d ch v l u l ng 24 25 40 42 65 85 102 109 138 Roger L Freeman , Telecommunication System Engineering, John Wiley & Sons, 2004 Richard A Thompson, Telephone Switching Systems, ARTECH house, inc, 2000 D ng V n Thành, Hoàng Tr ng Minh, T ng đài n t s , gi ng, H c vi n công ngh b u vi n thông, 1999 H.Jonathan Chao, Broadband packet switching technologies, John Wiley &son inc, 2002 Christopher Y.Metz, IP switching – Protocols and Archirtectures, Mc Graw Hill,1999 Lê H u L p, Hoàng Tr ng Minh, “Công ngh chuy n m ch IP”, gi ng, Trung tâm đào t o 1, H c vi n CNBC vi n thông, 2001 Pred Halsall, Data communication computer networks and Open Systems, Addison Weysley, 1996 Thomas M Chen, Stephen S Liu, Atm Switching Systems, Artech House Telecommunications Library, 1995 Kun I.Park, “ QoS in packet Network”, Springer + Business Media Inc, 2005 10 Nguy n Thanh Trà, “Báo hi u đ m b o ch t l ng d ch v MPLS”, lu n v n cao h c TVT, H c vi n CNBC vi n thông, 2006 11 D ng H ng S n, Hoàng Tr ng Minh, Hoàng c H i, “ K thu t n tho i qua IP Internet”, NXB Lao đ ng, 2002 12 Ts Nguy n Ph m Anh D ng, “ ng d ng IP giao th c báo hi u 3G IMS”, gi ng; H c vi n Công ngh B u Vi n thông, 2006 (M t s báo, tin t c t ng h p t : http://www.itu.int/ITU-T/, www.ietf.org, www.vnpt.com.vn, www.wikipedia.com, www.itpapers.com, v v) 139 T 3G 3GPP AAA AAL ADM ADSL AF A-F AMG API AS AS ASG ATCA ATM AuC BAN BGCF BGP BICC B-ISDN CA CAP CBR CCF CLP COPS CoS CQ CR-LDP CS CS (ATM) CS (IMS) CSCF CSPF DG DSL DSLAM DTL Thirth Generation Thirth Generation Partnership Project Authentification, Authorization, Accounting ATM Adaptation Layer Add/Drop Multiplexing Asymetric Digital Subscriber Line Address Filter Acounting Function Access Media Gateway Application Programable Interface Autonomous System Application Server Access Signalling Gateway Advanced Telecom Computing Architecture Asynchorous Transfer Mode Authentification Centre Broadband Access Node Border Gateway Control Function Border Gateway Protocol Bearer Independent Call Control Broadband Intergrated Service Digital Network Call Agent CAMEL Application Part Constraint Bit Rate Charging Collector Function Cell Loss Priority Common Open Policy Service Class of Service Class-based Queuing Constraint-Based Routing-label Distribution Protocol Call Server Convergence Sevice Circuit Switched Call Session Control Function Constraint Shorted Path First DataGram Digital Subscriber Line Digital Subcriber Line Acess Multiplexer Designated Transit List Th h th D án cho đ i tác m ng th h Nh n th c, c p phép, tính c c L p t ng thích d ch v B ghép tách lu ng ng dây thuê bao s không đ i x ng B l c đ a ch Ch c n ng tính c c C ng ph ng ti n truy nh p Giao di n l p trình ng d ng H th ng t tr Server ng d ng C ng báo hi u truy nh p Ki n trúc máy tính vi n thông tiên ti n Ph ng th c truy n t i không đ ng b Trung tâm nh n th c Nút truy nh p b ng r ng Ch c n ng u n c ng đ ng biên Giao th c c ng đ ng biên i u n cuôc g i đ c l p kênh mang M ng s tích h p d ch v b ng r ng Agent cu c g i Ph n ng d ng Carmel T c đ bit ràng bu c Ch c n ng t p h p thông tin c c u tiên t n th t t bào D ch v sách m chung L p d ch v Hàng đ i theo yêu c u Giao th c phân b nhãn đ nh n ràng bu c Máy ch cu c g i H i t d ch v Chuy n m ch kênh Ch c n ng u n phiên cu c g i nh n ràng bu c tìm đ ng ng n nh t D li u đ ng dây thuê bao s B ghép kênh truy nh p DSL Danh sách đ ng đ nh s n iii DTMF DVA EGP FEC FIB FIFO FLC FR FTP GFC GMPLS GPRS GSM HDB3 HDLC HLR HOL HSS HTTP IAD ICMP IFMP IGP IM CN IMS IMS-CS IM-SSF IN IOT IP IPCP I-PNNI IPX ISC ISDN IS-IS ISP ISR ISUP ITU-T IW-F LAN LDP Dual Tone Multi Frequency Distance Vector Algorithm Exterior Gateway Protocol Forward Equivelent Class Forward Information Base First In First Out Fible Line Concentrator Frame Relay File Transfer Protocol General Flow Control Generalized MultiProtocol Label Switch General Packet Radio Service Global System for Mobile Communication High-Density Bipolar High level Data Link Control protocol Home Location Registor Head Of Line Home Subscriber Server Hyper Text Transfer Protocol Integrated Access Device Internet Control Message Protocol Ipsilon Flow Management Protocol Interior Gateway Protocol IMS- Core Network IP Multimedia Subsystem IMS- Circuit Switching IMS- Service Switching Function Inteligent Network Interoperability Testing Internet Protocol IP Control Point Intergated PNNI Internetwork Packet Exchange IMS Service Control Integrated Service Digital Network Intermediate System to Intermediate System Internet Service Provider IP Switching Router ISDN User Part International Telecommunication Union sector T InternetWorking Function Local Area Network Label Distribution Protocol a t n âm kép Thu t toán vect kho ng cách Giao th c đ nh n mi n L p chuy n ti p t ng đ ng C s thông tin chuy n ti p Vào tr c tr c B t p trung quang Chuy n ti p khung Giao th c truy n file i u n lu ng chung MPLS suy r ng D ch v vô n gói chung H th ng toàn c u cho thông tin di đ ng Mã l ng c c m t đ cao Giao th c u n đ ng d li u m c cao B đ ng ký nhà Ngh n đ u dòng Server thuê bao nhà Giao th c chuy n giao siêu v n b n Thi t b truy nh p tích h p Giao th c b n tin u n Internet Giao th c qu n tr luông c a Ipsilon Giao th c đ nh n mi n IMS- m ng lõi Phân h đa ph ng ti n IP IMS- chuy n m ch kênh Ch c n ng chuy n m ch d ch v IMS M ng thông minh Ki m tra liên u hành Giao th c Internet i m u n IP PNNI tích h p Giao th c trao đ i gói liên m ng i u n d ch v IMS M ng s đa d ch v tích h p Giao th c đ nh n liên m ng Nhà cung c p d ch v Internet B đ nh n chuy n m ch IP Ph n ng i dùng ISDN Hi p h i tiêu chu n vi n thông qu c t Ch c n ng k t n i liên m ng M ng n i h t Giao th c phân ph i nhãn iv LER LGN LOC LSA LSP LSR M3UA MAP MG MGC MGCP MHA MIRA MMAS MMCS MMG MMPP MNO MoS MPLS MPOA Label Edge Router Logical Group Node LOcal Controler Link State Algorithm Label Switched Path Label Switching Router MTP3 User Adaptation Layer Mobile Application Part Media Gateway Media Gateway Controler Media Gateway Control Protocol Min Hop Algorithm Min Interference Routing Algorithm Multi Media Application Server Multi Media Call Server Mobile Media Gateway Markov Modulete Poisson Process Mobile Network Operator Mean of Service MultiProtocol Label Switch MultiProtocol over ATM MRFC Media Resource Function Control MRFP MSF MTU NGN NHC NHRP NHS OMA OSA OSPF OXC PAM PAR PCM P-CSCF PDF PDU PG PGL PLMN Media Resource Function Processor MultiService Forum Maximum Transfer Unit Next Generation Network Next Hop Client Next Hop Resolution Protocol Next Hop Server Open Mobile Alliance Open Service Architecture Open Shortest Path First Optical Cross-Connect Pulse Amplitude Modulation PNNI Augmented Routing Pulse Code Modulation Proxy- CSCF Policy Decicion Function Protocol Data Unit Peer Group Peer Group Leader Public Land Mobile Network B đ nh n biên (LSR biên) Nút đ i di n nhóm logic B u n n i b Thu t toán tr ng thái đ ng ng chuy n m ch nhãn B đ nh n chuy n m ch nhãn L p t ng thích ng i dùng MTP3 Ph n ng d ng di đ ng C ng ph ng ti n i u n c ng ph ng ti n Giao th c u n c ng ph ng ti n Thu t toán b c nh y t i thi u Thu t toán đ nh n nhi u t i thi u Server ng d ng đa ph ng ti n Server g i đa ph ng ti n C ng ph ng ti n cho m ng di đ ng Ti n trình Poisson mô ph ng Markov Nhà u hành m ng di đ ng Thang m đánh giá trung bình Chuy n m ch nhãn đa giao th c a giao th c qua ATM i u n ch c n ng tài nguyên đa ph ng ti n B x lý ch c n ng tài nguyên đa ph ng ti n Di n đàn đa d ch v n v truy n b n tin l n nh t M ng th h k ti p Tr m b c k ti p Giao th c gi i b c k ti p Tr m ch b c k ti p Liên minh d ch v di đ ng m Ki n trúc d ch v m Giao th c đ ng ng n nh t tr c tiên B đ u n i chéo quang i u biên xung nh n PNNI m r ng i u xung mã CSCF đ i di n Ch c n ng quy t đ nh sách n v d li u giao th c Nhóm ngang hàng Tr ng nhóm nhóm c p M ng di đ ng m t đ t v PM PNNI PPP PQ PSTN PT PTSE PTSP QoS RANAP RAS R-F RIP RMG RSVP RSVP-TE Physic Medium Private Network to Network Interface Point to Point Protocol Priority Queuing Public Switched Telephone Network Payload Type PNNI Topology State Element PNNI Topology State Packet Quality of Service Radio Access Network Application Part Registration Admistion and Status Protocol Routing Function Routed Information Protocol Remote Media Gateway Resource Reservation Protocol RSVP – Traffic Engineering RTCP RTP SAP SAR SCP SCIM SCS S-CSCF SCTP SDH SDS SG SIGTRAN SIN SIP SMTP SNMP SPC SSF SPVC SUA SVC Realtime Transport Protocol Realtime Transport Protocol Service Access Point Segmentation Reassembly Sublayer System Control Point Service Capability Interaction Management Service Capability Server Serviced-CSCF Stream Control Transport Protocol Synchronous Digital Hierarchy Space Division Switching Signalling Gateway Signalling Transport Ship - in - the - Night Session Initiation Protocol Simple Message Transfer Protocol Simple Network Management Protocol Stored Program Control Service Switching Function Soft Permanent Virtual Chanel SCCP User Adaptation layer Switched Virtual Chanel SWPA TC TCP TDM Shortest Widest Path Algorithm Transmision Convergence Transport Control Protocol Time Division Multiplexing Môi tr ng v t lý Giao di n m ng - m ng riêng Giao th c m t i m Hàng đ i u tiên M ng chuy n m ch n tho i công c ng Ki u t i tin Ph n t tr ng thái c u hình PNNI Gói tin tr ng thái c u hình PNNI Ch t l ng d ch v Ph n ng d ng m ng truy nh p vô n Giao th c tr ng thái, qu n lý đ ng ký Ch c n ng đ nh n Giao th c thông tin đ nh n C ng ph ng ti n xa Giao th c dành tr c tài nguyên RSVP cho k thu t l u l ng Giao th c truy n t i u n th i gian th c Giao th c truy n t i th i gian th c i m truy nh p d ch v Phân l p c t m nh t o gói i m u n h th ng Qu n tr t ng tác kh n ng d ch v Server kh n ng ph c v CSCF ph c v Giao th c truy n t i u n lu ng Phân c p s đ ng b Chuy n m ch phân chia không gian C ng báo hi u Giao th c truy n t i báo hi u Con thy n đêm Giao th c kh i t o phiên Giao th c truy n th đ n gi n Giao th c qu n tr m ng đ n gi n i u n theo ch ng trình ghi s n Ch c n ng chuy n m ch d ch v Kênh o c đ nh m m L p t ng thích ng i dùng SCCP Kênh o chuy n m ch Thu t toán tìm đ ng r ng nh t ng n nh t H i t truy n d n Giao th c u n truy n t i Ghép kênh theo th i gian vi TDS TE TL TLV TMG TOS TTL TUA UA UDP UE UMTS UNI VBR VC VCC VCI VoIP VPI WAP WCDMA R4 WDM WFQ WLAN Time Division Switching Traffic Engineering Total Length Type/ Length/ Value Trunk Media Gateway Type Of Service Time to Live TCAP User Adaptation Layer Common Signalling User Adaptation Layer User Datagram Protocol User Equipment Universal Mobile Telecommunication System User-Network Interface Variable Bit Rate Virtual Chanel Virtual Chanel Connection Virtual Chanel Identifier Voice over IP Virtual Path Indentifier Wireless Application Protocol Wireless Code Division Multiple Access Release Wavelength Division Multiplexing Weighted Fair Queuing Wireless LAN WSPA Widest Shortest Path Algorithm Chuy n m ch phân chia th i gian K thu t l u l ng T ng đ dài Các tham s ki u/đ dài/giá tr C ng ph ng ti n trung k Ki u ph c v Th i gian s ng L p t ng thích ng i dùng TCAP L p t ng thích ng i dùng báo hi u CCS Giao th c d li u ng i dùng Thi t b ng i dùng H th ng vi n thông di đ ng toàn c u Giao di n ng i dùng - m ng T c đ bit thay đ i Kênh o K t n i kênh o Nh n d ng kênh o Tho i qua IP Nh n d ng lu ng o Giao th c ng d ng không dây a truy nh p phân chia theo mã phiên b n Ghép kênh phân chia theo b c sóng Hàng đ i cân b ng tr ng s M ng n i h t không dây Thu t toán tìm đ ng ng n nh t r ng nh t vii Roger L Freeman , Telecommunication System Engineering, John Wiley & Sons, 2004 Richard A Thompson, Telephone Switching Systems, ARTECH house, inc, 2000 D ng V n Thành, Hoàng Tr ng Minh, T ng đài n t s , gi ng, H c vi n công ngh b u vi n thông, 1999 H.Jonathan Chao, Broadband packet switching technologies, John Wiley &son inc, 2002 Christopher Y.Metz, IP switching – Protocols and Archirtectures, Mc Graw Hill,1999 Lê H u L p, Hoàng Tr ng Minh, “Công ngh chuy n m ch IP”, gi ng, Trung tâm đào t o 1, H c vi n CNBC vi n thông, 2001 Pred Halsall, Data communication computer networks and Open Systems, Addison Weysley, 1996 Thomas M Chen, Stephen S Liu, Atm Switching Systems, Artech House Telecommunications Library, 1995 Kun I.Park, “ QoS in packet Network”, Springer + Business Media Inc, 2005 10 Nguy n Thanh Trà, “Báo hi u đ m b o ch t l ng d ch v MPLS”, lu n v n cao h c TVT, H c vi n CNBC vi n thông, 2006 11 D ng H ng S n, Hoàng Tr ng Minh, Hoàng c H i, “ K thu t n tho i qua IP Internet”, NXB Lao đ ng, 2002 12 Ts Nguy n Ph m Anh D ng, “ ng d ng IP giao th c báo hi u 3G IMS”, gi ng; H c vi n Công ngh B u Vi n thông, 2006 (M t s báo, tin t c t ng h p t : http://www.itu.int/ITU-T/, www.ietf.org, www.vnpt.com.vn, www.wikipedia.com, www.itpapers.com, v v) 137 M đ M i iii viii L CH NG 1: GI I THI U CHUNG V K THU T CHUY N M CH 1.3.1 Chuy n m ch m m h ng ti p c n máy ch cu c g i CS 1.3.2 H ng ti p c n phân h đa ph ng ti n IP (IMS) 2 12 14 16 17 NG 2: K THU T CHUY N M CH KÊNH s 2.1.1 K thu t u ch xung mã PCM 2.1.2 C u trúc khung tín hi u PCM 2.1.3 Trao đ i khe th i gian n i TSI ng chuy 2.2.1 Tr ng chuy n m ch không gian s 2.2.2 Tr ng chuy n m ch th i gian s 2.2.3 Tr ng chuy n m ch ghép TST nh 2.3.1 K ho ch đánh s m ng PSTN 2.3.2 Các ph ng pháp đ nh n m ng chuy n m ch kênh ng chuy 19 19 23 26 27 27 29 30 34 34 35 37 NG 3: K THU T CHUY N M CH GÓI s 3.1.1 Mô hình k t n i h th ng m OSI 3.1.2 Nguyên t c c b n c a chuy n m ch gói ng chuy 3.2.1 T ng quan v ki n trúc tr ng chuy n m ch gói 3.2.2 Các tr ng chuy n m ch m ng Banyan 3.2.3 Các chi n l c s d ng b đ m tr ng chuy n m ch nh 3.3.1 Các thu t toán tìm đ ng ng n nh t 3.3.2 Các giao th c đ nh n n i mi n liên mi n 40 41 43 46 48 53 56 62 63 64 1.2.1 M t s khái ni m c s 1.2.2 Các mô hình toán h c c a l u l 1.2.3 Lý thuy t hàng đ i CH CH ng i 3.3.3 nh n h tr ch t l ng d ch v QoS NG 4: K THU T CHUY N M CH TIÊN TI N công ngh 4.1.1 T ng quan v IP/ATM 4.1.2 Công ngh chuy n m ch IP 4.1.3 Công ngh chuy n m ch MPLS/GMPLS 67 72 CH 4.2.1 Mô hình phân l p ATM 4.2.2 Nguyên lý chuy n m ch ATM nh đ 4.3.1 nh n PNNI 4.3.2 Các gi i pháp chuy n m ch đ nh n IP/ATM 4.3.3 K thu t đ nh n đ m b o QoS MPLS 4.4.1 T ng quan v k thu t l u l ng 4.4.2 i u n qu n lý truy nh p 4.4.3 i u n ch ng t c ngh n MPLS 4.4.4 i u n l u l ng đa l p 4.5.1 Báo hi u đ m b o ch t l ng d ch v 4.5.2 nh n chuy n ti p đ m b o QoS 4.5.3 Các gi i pháp th c ti n 4.6.1 M ng th h k ti p NGN 4.6.2 Mô hình phân c p chuy n m ch NGN 4.6.3 Mô hình ki n trúc chuy n m ch m m 4.6.4 Các ng d ng c a chuy n m ch m m TÀI LI U THAM KH O 75 75 79 81 83 83 86 90 90 95 105 108 108 109 111 111 112 112 113 114 115 115 118 120 124 133 ii Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 1.9 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 Hình 2.11 Hình 2.12 Hình 2.13 Hình 2.14 Hình 2.15 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Các ki u m ng chuy n m ch c b n Hàm m t đ xác su t c a phân b Erlang Chuy n ti p hai tr ng thái chu i Markov r i r c S chuy n đ i tr ng thái chu i Markov th i gian liên t c L u đ chuy n tr ng thái cu c g i Hàm phân b m t đ xác su t c a phân b Poisson Th i gian tr ph thu c vào t c đ đ n t c đ ph c v c a hàng đ i Xu h ng h i t công ngh m ng công c ng Các thi t b chuy n m ch mô hình m ng công c ng n hình M t h th ng PCM n hình Các b c bi n đ i nguyên lý PCM c n nén l ng t theo lu t A C u trúc đa khung PCM 24 C u trúc khung đa khung PCM 30 Nguyên lý trao đ i khe th i gian n i TSI Nguyên lý chuy n m ch không gian S Nguyên lý chuy n m ch th i gian T Ma tr n k t n i t ng chuy n m ch Tr ng chuy n m ch ghép TST Ph ng pháp ch n kênh r i theo m t n ch n kênh nh n luân phiên C u trúc phân h chuy n m ch t ng đài NEAX-61∑ S đ c u trúc c a CCX Ma tr n chuy n m ch phân chia th i gian c a SMX Mô hình phân l p OSI RM Các ph ng pháp chuy n m ch c b n óng gói d li u theo mô hình OSI Chuy n m ch Datagram chuy n m ch kênh o Ki n trúc b đ nh n th h đ u tiên Ki n trúc b đ nh n th h th hai Ki n trúc b đ nh n th h th ba Phân lo i tr ng chuy n m ch gói C u trúc tr ng chuy n m ch chia s ph ng ti n Ki n trúc tr ng chuy n m ch chia s b nh Ki n trúc ma tr n chuy n m ch Crossbar 9 11 14 15 16 20 20 22 23 24 26 27 29 31 33 34 35 37 38 39 41 44 44 45 46 47 47 48 49 50 51 iii Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.16 Hình 3.17 Hình 3.18 Hình 3.19 Hình 3.20 Hình 3.21 Hình 3.22 Hình 3.23 Hình 4.1 Hình 4.2 Hình 4.3 Hình 4.4 Hình 4.5 Hình 4.6 Hình 4.7 Hình 4.8 Hình 4.9 Hình 4.10 Hình 4.11 Hình 4.12 Hình 4.13 Hình 4.14 Hình 4.15 Hình 4.16 Hình 4.17 Hình 4.18 Hình 4.19 Hình 4.20 Hình 4.21 Hình 4.22 Hình 4.23 Hình 4.24 Hình 4.25 Hình 4.26 Hình 4.27 Chuy n m ch không gian ki u k t n i đ y đ Các tr ng chuy n m ch h Banyan Ki n trúc tr ng chuy n m ch đa đ ng Ví d v m ng Banyan (8x8) Hi n t ng ngh n n i chuy n m ch Banyan M ng phân lô k t n i ki u Banyan Tr ng chuy n m ch b trí đ m đ u vào L u đ x lý giai đo n ch ng tranh ch p Tr ng chuy n m ch đ m đ u Tr ng chuy n m ch đ m trung tâm Các khía c nh c a ch t l ng d ch v Mô hình h th ng kênh trung k Mô hình tham chi u TCP/IP v i OSI C u trúc tiêu đ gói tin IP ATM Thi t b chuy n m ch IP Mô hình k t n i theo chuy n m ch IP Mô hình tham chi u c a ATM-BISDN OSI Chuy n m ch VP VC Nguyên lý chuy n m ch ATM Mô hình phân c p đ nh n PNNI Mô hình chuy n m ch IP u n lu ng Giao th c gi i b c k ti p Chuy n m ch IP u n topo nh n PNNI m r ng Proxy-PAR PNNI tích h p Nguyên lý đ nh n d a u ki n ràng bu c Thi t l p CR-LSP dùng RSVP m r ng V trí c a LDP ch ng giao th c c a MPLS S p x p l u l ng t i LER m ng MPLS Mô hình m ng đa l p Mô hình phân l p m ng NGN c a ITU-T Các ph n t c b n m ng NGN Mô hình tham chi u th c th ch c n ng NGN K t n i MGC v i thành ph n khác c a NGN Các ch c n ng c a c ng u n đa ph ng ti n MGC ng d ng làm c ng báo hi u SS7 c a chuy n m ch m m ng d ng làm t ng đài Tandem K t n i ph n t m ng VoIP 51 52 52 54 55 55 57 59 60 61 72 73 79 81 83 84 88 91 92 96 100 101 102 104 105 107 110 111 112 114 115 117 123 125 127 128 129 130 131 iv Hình 4.28 Hình 4.29 Ch c n ng c b n c a Gateway H.323 Ki n trúc k t n i liên m ng IMS-CS 132 136 v c B B B B B B B B B ng 1.1 ng 2.1 ng 2.2 ng 3.1 ng 3.2 ng 3.3 ng 4.1 ng 4.2 ng 4.3 M t s mô hình hàm phân b cho ng d ng c b n Bit F c u trúc đa khung 24 C u trúc TS0 c a đa khung PCM30 s d ng CRC-4 So sánh m t s đ c m c a d ch v tho i d li u Tóm t t ch c n ng l p mô hình OSI Các giao th c đ nh n tiêu chí so sánh Phân lo i d ch v l p t ng thích ATM Các d ch v đ c PNNI h tr Các l p d ch v l u l ng 24 25 40 42 65 85 102 109 vi