Kỹ thuật truyền số liệu

Chương I THÔNG TIN SỰ TRAO ĐỔI THÔNG TIN 1.1 Sự phát triển yêu cầu 1.1.1 Sự phát triển Trong năm gần đây, hệ thống máy tính đạt thành tựu to lớn, đặc biệt lónh vực truyền số liệu Trong vòng 10 năm qua, công nghệ vi xử lý dung lượng nhớ máy PC phát triển hàng trăm lần, tốc độ truyền mạng diện rộng (WAN) tăng hàng chục lần mạng LAN (với tồn mạng FDDI) đạt thành mỹ mãn Hình 1.1 Sự phát triển công nghệ tốc độ truyền Hình 1.1 1.2 cho ta phát triển công nghệ tốc độ truyền 1.1.1.1 Mạng cục (LAN): Hơn 90% mạng LAN dựa chuẩn đònh nghóa Ethernet/ IEEE 802-3 năm 1982 Token Ring/ IEEE năm 1985 với tốc độ truyền đạt 10 16 (hoặc 4) Mbps Chỉ riêng mặt số lượng người sử dụng mạng có bò giảm Chỉ vài năm số lượng người sử dụng mạng Ethernet từ 300 giảm xuống khoảng 30-40 có xu hướng đứng lại Cuối năm 80, tiêu chuẩn LAN thiết lập: mạng FDDI (Fibre Distributed Digital Interface), sở đồ hình vòng sợi quang với tốc độ truyền 100Mbps Hình 1.2 Sự phát triển tốc độ truyền Tuy nhiên FDDI không dễ dàng thiết lập phần tử phần cứng giá thành đắt Hơn với băng thông 100 Mbps thường sử dụng cho phần ứng dụng mạng Như chưa đủ thật cho ứng dụng đa phương tiện (Băng thông tối thiểu 1node mạng đa phương tiện 10 Mbps cho phép mạng tối đa 10 thuê bao đồng thời dùng) Chuẩn IEEE 802.12 LAN (Fast Ethernet, Fast Token Ring) đưa vào sử dụng từ năm 1994, cho phép mạng Ethernet Token Ring truyền với tốc độ 100 Mbps 1.1.1.2 Truyền liệu cự ly xa (WAN): Trong WAN không giống LAN, tốc độ truyền không ngừng tăng theo thời gian Mười năm trước, bắt đầu với đường nối Datex-P có tốc độ 2,4Kbp; 4,8Kbps Ngày với mạng chuyển mạch gói cung cấp cho ta tốc độ truyền 64Kbps 2Mbps Hình 1.3 Sự phát triển tốc độ truyền liệu mạng diện rộng Những năm cuối thập niên 80 bắt đầu truyền phân phối tín hiệu liên tục (analog) tín hiệu số sở rộng hơn: ISND (Intergrated Service Digital Network) Một đường sở ISDN cho băng thông 64*2Kbps có nghóa 128Kbps (2 kênh rộng 64Kbps dùng cho kênh 128Kbps) Ở phân kênh (multiplexer) sơ cấp S2M liên kết 30 kênh sử dụng, số kênh băng rộng người sử dụng liên kết thành kênh liệu chung (Hyper-ISND) Hình 1.4 Cuộc cách mạng truyền liệu xa Như đường dây S2M chia thành kênh liệu có 896Kbps cho kênh theo kênh có đường nối tiếng nói với đường có 64Kbps Ở giai đoạn bắt đầu chuẩn hóa ISDN, đường truyền có 64Kbps thích hợp, suốt thời gian dài chuẩn hóa vấn đề trở nên phức tạp thấy rõ làm việc sở băng thông 64Kbps không đáp ứng yêu cầu điều khiển ngày phát triển hệ thống liên lạc Do bước phát triển hệ thống truyền băng rộng Những hệ thống với băng thông 2Mbps biết đến như: hệ thống chuyển tiếp frame (Frame Relay), hệ thống mạng cho thành phố lớn (MAN: metropolital area network), mạng B-ISDN/ATM, kênh cáp quang (F) (Frame Relay, MAN: metropolital area network, B-ISDN/ATM, Fiber Channel…) Năm 1988 CCITT chọn ATM (Asynchronnous Tranfer Mode) phương pháp truyền cho mạng B-ISDN Sự phát triển ATM B-ISDN qua năm đạt nhiều hứa hẹn truyền thông, trở thành dạng để truyền thông tin thời gian tới 1.1.2 Băng thông thông tin liên lạc ngày nay: Hàng chục năm, trình ứng dụng liệu chủ yếu giữ dạng thông tin ký tự, đến đầu năm 90, khả ứng dụng đa phương tiện đưa vào hệ thống máy tính Thông tin dạnh hình ảnh, văn bản, video âm thanh, tiếng nói, tài liệu (cơ sở liệu cho đa phương tiện) Thêm vào công nghệ thông tin dùng vào thông tin liên lạc (như video hội nghò) Mạng phải đáp ứng yêu cầu 1.1.2.1 Truyền tiếng nói: Nếu truyền tiếng nói giới hạn băng tần 4KHz phù hợp với băng thông đường điện thoại (vì tiếng nói có tần số 200 – 3800Hz) Khi đổi sang tín hiệu số (PCM) băng thông yêu cầu truyền với dung lượng 64Kbps Phù hợp với đònh luật lấy mẫu (fs > 2fmax) với fmax = 4000 Hz cần có 4000 * = 8000 lần lấy mẫu giây Ta dùng mã PCM với n=8 ta có 256 giá trò biểu diễn Kết dòng bit cần truyền 8000 * bit = 64Kbps 1.1.2.2 Truyền ký tự: Trong hệ thống máy vi tính, hình biểu diễn 40 dòng dòng có 80 ký tự Mỗi ký tự mã hóa với bits Như toàn hình có 25,6Kbits liệu Để truyền liệu qua đường nối 9,6Kbps cần có 2,6 giây Tuy nhiên trường hợp đặc biệt cần truyền toàn hình Nếu liệu phần hình tốc độ cần 2,4Kbps đến 4,8Kbps đủ 1.1.2.3 Liên mạng LANs: Ứng dụng thông tin liên mạng năm qua tăng đáng kể, yêu cầu băng thông truyền để nối mạng LAN lớn Sự đo đạt đường nối liên mạng cho thấy tải mạng lúc cao điểm 25 lần lớn so với thời điểm bình thường có tải thấp Trong nhiều trường hợp, tỉ lệ phần trăm tổng lưu thông cần thiết đường nối liên mạng 10% có nghóa băng thông yêu cầu truyền khoảng 1-10Mbps, (nó phụ thuộc vào đồ hình mạng: Ethernet, Token Ring FDDI) đủ cho đường nối liên mạng 1.1.2.4 Yêu cầu băng thông cho dòch vụ đa phương tiện: Yêu cầu băng thông cho ứng dụng đa phương tiện ngày thay đổi khoảng 10Mbps đến 900Mbps (HDTV- High Definition Television - video) Ở việc sử dụng trình nén tối ưu hóa đóùng vai trò quan trọng Ví dụ: để truyền tín hiệu video ta thu nhỏ để truyền phần thay đổi ảnh mà Hình 1.5a Hình 1.5b Thông tin liên lạc mạng LAN; sơ lược lưu thông Thông tin phục vụ Video Băng thông Loại ứng dụng Mbps Đen trắng - 10 Mpbs Màu 10 - 100 Mpbs HDTV (CAD) 1.1.2.4.1 Truyền thông tin video: Trên hình có khoảng triệu phần tử (điểm) với điểm thường dùng bytes (24 bit) để biểu thò (trong trường hợp ảnh màu) Điều có nghóa cần truyền 24Mbit Dùng đường nối 64Kbps phải truyền phút Nếu dùng đường nối có tốc độ 155Mbps tốn 0,15 giây Hình 1.6 Sự phát hình băng thông 1.1.2.4.2 Truyền video: Theo qui ước với hình 500 dòng truyền với băng thông 10 đến 90 Mbps, phụ thuộc vào giải thuật nén thông tin HDTV với hình 1000-1200 dòng yêu cầu 90 – 900Mbps Bảng sau cho ta quan hệ băng thông yêu cầu mục đích sử dụng Thông tin phục vụ Băng thông Loại ứng dụng Video Mbps - Hình ảnh: taking header cửa sổ Đa phương tiện hội nghò - 10 Mpbs - Hình ảnh cửa sổ nhỏ, ảnh chất lượng cao 10 - 100 Mpbs Trong tương lai đònh băng thông truyền yêu cầu mức độ thời gian thực (real time) Hình vẽ 1-7 cho ta tốc độ truyền liệu cho hình ảnh động biến đổi lớn Hình 1.7 Tốc độ truyền theo tỉ lệ thay đổi hình 1.3 Những nhóm sử dụng mới: Sự kết hợp môi trường thông tin đại với trình số hóa tạo nhóm người sử dụng cho trình liệu tạo yêu cầu cho thông tin liệu Trong lónh vực đào tạo kinh doanh làm tăng sử dụng thông tin đa phương tiện máy tính Ví dụ: "Tele-teamwork" cho số người sử dụng nối mạng với đồng thời làm việc văn thông qua terminal họ trao đổi vấn đề Điều dẫn đến yêu cầu giá thành hội nghò lưu lại thời gian thông qua Đó suy nghó ốt để tham dự mà không cần rời khỏi bàn In từ xa, chữa bệnh từ xa fax màu chất lượng cao dạng khác Hình 1.8 Những nhóm ứng dụng thông tin liệu 1.2 Thông tin - Mã hóa thông tin Tất thông tin dạng ký hiệu Ý nghóa xác ký hiệu phần túy thỏa ước (quy ước) phận phát phận thu Mọi trường hợp thực tế, thiết bò đưa vào truyền tức có liên hệ với thiết bò khác; mặt khác thông báo trước hết cần thiết có tác động "vật lý" (ngay thực phần mềm) Người ta đưa vào bảng tương ứng để đònh nghóa ý nghóa ký hiệu (symbol) gọi mã Trong trường hợp quan tâm, thông tin phát nhận qua thiết bò đầu cuối xử lý liệu ETTD (Equipement Terminal de Traitement de Données) ta gọi thiết bò đầu cuối (terminal), máy tính terminal thông minh, terminal phần cuối mà chức xử lý Trong thiết bò đầu cuối xử lý liệu, chia chúng làm hai phần thực chức khác nhau: máy xử lý (thông thường nguồn phận thu liệu) kiểm tra liên lạc (tổ hợp phận thực chức liên lạc) Phần đặc biệt thực bảo vệ chống sai số tạo ký tự phục vụ cho phép đối thoại hai thiết bò đầu cuối Những thiết bò kiểm tra liên lạc có phận lọc (làm thông tin) Nguyên lý terminal biết Thiết bò đầu cuối mạch liệu (ETCD) thiết bò có nhiệm vụ đáp ứng tín hiệu điện cung cấp từ thiết bò đầu cuối để truyền Chức thông thường thực cách điều chế giải điều chế sóng mang hệ thống truyền có điều chế Người ta dùng thiết bò modem (modulation et demodulation) Thiết bò đầu cuối mạch liệu (ETCD) có chức thiết lập giải phóng mạch Hình 1.9 Mạch truyền liệu từ A - B Hình 1.9 cho ta liên hệ tổng quát mạch truyền số liệu từ terminal A (nguồn) đến terminal B (bộ thu) Sự truyền thực qua đường dây dẫn, sóng VTD, Viba, vệ tinh Trong trao đổi thông tin A B, điều quan trọng ký hiệu đọc dòch thông qua mạch điện tử biểu với logic trạng thái, gọi nhò phân Thông tin giữ phần tử mang có trạng thái: băng bìa đục lỗ biểu trạng thái có hay không có, phần tử nhớ mạch dao động trạng thái Thông thường ta biểu diễn phần tử trạng thái cột gọi bit (một cột nhò phân) Như để truyền thông tin từ A sang B ta truyền phần tử nhò phân nhờ kỹ thuật mã 1.2.1 Mã bảng chữ Người ta đònh nghóa: mã luật để nhận biết thông tin cần phải biểu diễn với dạng tồn nhò phân Mỗi thông tin tương ứng với dạng nhò phân, (nếu tất cấu hình (dạng) mà mã cung cấp không sử dụng hết người ta gọi mã dư Sự mã hóa thao tác để thực tương thích • Nếu người ta bắt buộc phải chuyển từ loại mã sang loại mã khác cho thông tin đó, người ta gọi thao tác là: chuyển mã Thường người ta không muốn làm việc phải làm trường hợp phải chuyển phần tử mang (ví dụ từ băng đục lỗ sang băng từ, từ đóa lên bìa ) • Độ dài mã phụ thuộc vào giá trò số cột nhò phân ký tự mà ta muốn biểu diễn Ta biết với hai phần tử nhò phân ta nhận tổ hợp (00, 01, 10, 11) ứng với mã có ký hiệu Tổng quát có n cột nhò phân ta biểu diễn n ký hiệu • • Để biểu diễn cho mã có N ký hiệu ta cần có n bit cho: n-1 < N £ 2n Hầu hết mã dùng có giá trò n khoảng đến Những thông tin cần truyền mã hóa thực tế tập hợp phần tử mà ta gọi ký tự (hay tổ hợp phần tử) Nó gồm có: • chữ số hệ đếm 10 • chữ bảng chữ (nếu dùng chữ in chữ thường ta có 52) • số ký hiệu thao tác cần thực (+, *, ?, / $ ) • tập hợp ký tự điều khiển • Tập hợp ký tự cần biểu diễn: { C1, Ci, .CN } tạo thành bảng chữ • Sự biểu diễn nhò phân ký tự (d 1i dni) Ỵ {0,1} ký tự Ci gọi từ mã Tập từ mã gọi bảng mã 1.2.2 Nguyên tắc mã hóa Có nhiều cách để đònh nghóa mã, tổ hợp n bit thành ký tự liệu nguyên tắc hoàn toàn khác Người ta tạo cho quy luật đơn giản dựa theo tiêu chuẩn sau: • Mã cần phải tận dụng khả n cột Có nghóa n không nên lớn so với giá trò N có • Sự biểu diễn cần đạt biểu diễn số hệ thập phân đơn giản, dễ nhận biết xử lý toán học • Sự biểu diễn chữ cần phải thuận tiện để ta làm phép xếp • Mã sử dụng cần phải suốt Mặc dù mã đònh nghóa cho phép ta dùng nhóm n bit để biểu diễn ký tự, người ta mong muốn khác sử dụng phần, nhận biết phần để sử dụng phương pháp dấu phẩy động, chương trình dùng ngôn ngữ máy v.v • Người ta mong muốn mã bảo vệ thông tin bước truyền cho phép bảo vệ sửa sai 1.2.3 Mã Baudot mã BCD Chúng ta xét số ví dụ với mã thường sử dụng Chúng ta tìm sách chuyên môn nhiều phát triển giới thiệu nhiều loại mã tồn máy Ở ta giới thiệu số loại mã thường hay gặp mà Mã Baudot Mã Baudot gọi mã telegraphique có cột mã Alphabet quốc tế n o2 gọi mã no2 CCITT biểu diễn bảng 1.1 Mã dùng cho mạng Telex Với mã có cột (5 bit) cho phép ta có = 32 tổ hợp Nếu dùng để biểu diễn chữ số (26 chữ cái, 10 số) không đủ Vì người ta dùng ký tự để thay đổi sang trạng thái: chữ số Sau ký tự "chữ" tất mã biểu diễn chữ sau ký tự "số" mã biểu diễn số Như với cột biểu diễn ta có 30 x = 60 tổ hợp Bảng 1.1 cho ta luật mã Quy luật chủ yếu mã xây dựng sở tần số xuất ký tự mà không theo nguyên tắc Do không theo thứ tự tăng giảm giá trò cột nhò phân không thuận tiện sử dụng Chữ Số Mã Chữ Số Mã A - 1 0 23 W 1 0 B ? 0 1 24 X / 1 1 C : 1 25 Y 1 D v 0 26 X + 0 E 0 0 27 Trở lại 0 F é 1 28 Sang dòng 0 G Ï% 1 29 Chữ 1 1 H H 0 1 30 Số 1 1 I 1 0 31 Khoảng trắng 0 0 10 J Chuông 1 32 Không sử dụng 0 0 11 K ( 1 1 12 L ) 0 13 M 0 1 14 N , 0 1 15 O 0 1 16 P 0 1 17 Q 1 1 18 R 1 19 S " 1 0 20 T 0 0 21 U 1 0 22 V = 1 1 Bảng 1.1 Bảng mã Baudot Mã BCD (Decimal Codé Binaire) Như ta thấy trên, mã Baudot sử dụng cột để biểu diễn, không đủ tổ hợp nên người ta phải dùng ký tự để thay đổi chữ số Trong truyền thay đổi chữ số không nhiều hiệu truyền tốt hơn, dù nhược điểm nói Người ta dùng cột (6 bit) để biểu diễn mã BCD mã Trong mã BCD người ta dùng cột để biểu diễn mã cột để kiểm tra Dựa vào hệ thống mã, tất ký tự có cột đương nhiên có số chẳn lẻ cột có giá trò "1" theo quy đònh ta tìm sai mã Tất ký tự mã có dạng sau: Bit kiểm tra Vò trí vùng C B Vò trí số A Giữa 26 = 64 tổ hợp được, người ta dùng 10 giá trò đầu để biểu diễn 10 số theo quy luật tự nhiên, điều có nghóa dùng cột A B Bảng 1.3 cho ta toàn 64 tổ hợp mã; bit C dễ dàng tính (thường gọi bit chẳn lẻ) Ví dụ: với qui ước kiểm tra chẵn c = với ký tự b ® 000110: Số bit ký tự ® chẳn c = với ký tự A ® 110001: Số bit ký tự ® lẻ Mã sử dụng nhiều máy tính hệ thứ Ký tự Mã Ký tự Mã 000000 Blanc 010000 000001 / 010001 000010 S 010010 000011 T 010011 000100 U 010100 000101 V 010101 000110 W 010110 000111 X 010111 001000 Y 011000 001001 Z 011001 Espace 001010 ‘ 011010 = 001011 ¹ 011011 Apostrophe 001100 ( 011100 > 001101 - 011101 Ư 001110 / 011110 Annulation 011111 - 100000 + 110000 J 100001 A 110001 K 100010 B 110010 L 100011 C 110011 M 100100 D 110100 N 100101 E 110101 O 100110 F 110110 P 100111 G 110111 Q 101000 H 111000 R 101001 I 111001 ! 101010 ? 111010 S 101011 111011 * 101100 ) 111100 ] 101101 [ 111101 ; 101110 < 111110 D 101111 ¹ 111111 Bảng 1.2 Mã BCD 1.2.4 Mã ASCII (mã no5 CCITT) Sự không đầy đủ loại mã cột làm cho người ta nghó đến loại mã giàu biểu diễn ký tự cần thiết như: ký tự điều khiển chữ lớn, chữ nhỏ chẳng hạn Năm 1963, phương án đưa từ Mỹ người ta nhận biết với tên ASCII (American Standard Code for Information Interchange) Tổ chức tiêu chuẩn giới chấp nhận loại mã cho phép sử dụng rộng rãi gọi mã no5 CCITT Mã ASCII sử dụng cột (7 bit) biểu diễn 128 ký tự Tất nhiên gồm thêm cột để kiểm tra chẳn lẻ Bảng 1.3 cho ta tổ hợp mã ASCII Người ta dùng cột để mã hóa ký tự điều khiển Ý nghóa ký tự điều khiển ta làm quen sau 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 0 0 NUL (TC7)DLE SP àƒ P ` p 0 1 (TC1)SOH DC1 ! A Q a q 0 (TC2)STX DC2 "„ B R b r 0 1 (TC3)ETX DC3 £‚ C S c s 0 (TC4)EOT DC4 $‚ D T d t 1 (TC5)ENQ (TC8)NAK % E U e u 1 (TC6)ACK (TC9)SYN & F V f v 1 BEL (TC10)ETB '„ G W g w 0 FE0(BS) CAN ( H X h x 0 FE1 (HT) EM ) I Y i y 1 10 FE2(LF) SUB * : J Z j z 1 11 FE3(VT) ESC + ; K °ƒ k éƒ 1 0 12 FE4(FF) IS4(FS) , < L çƒ l ùƒ 1 13 FE5(CR) IS3(GS) - = M §ƒ m èƒ 1 14 SO IS2(RS) > N ^„ n – 1 1 15 SI IS1(US) / ? O - o DEL Bảng 1.3 Mã CCITT n05 1.2.5 Mã EBCDIC Một loại mã khác thường dùng mã EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) Nó mã có cột, cột kiểm tra (như bảng 1.4) 10 11 12 13 14 15 thúc qua phân kênh theo thống kê (STDM) dùng TDM phát triển lưu thông đưa đến đường truyền thông qua khối phục vụ kênh CSU (channel service unit) thiết bò khác khối dòch vụ liệu DSU (data service unit), CSU DSU tổ hợp Mục đích CSU biến đổi tín hiệu phận sử dụng thành tín hiệu chấp nhận cho đường nối số ngược lại phận thu CSU thực clock phát lại tín hiệu kênh Nó thực chức giống điều kiện đường dây Sự quán băng thông kênh tín hiệu, chia lại tín hiệu, hoàn lại dòng xung nhò phân kiểm tra vòng ngược, bao gồm truyền tín hiệu thử DSU thiết bò mạng phần tử mang Băng thông đường dây chia thành tốc độ T1 thay đổi Ví dụ: hệ thống video sử dụng băng 768Kbit/s, STDM phân kênh với tốc độ thay đổi 56Kbit/s sử dụng cho thao tác CAD/CAM có băng thông 128Kbit/s • 4.7.3 Các lớp T1 E1: Trong tương quan với mô hình OSI, lớp T1,E1 có lớp Lớp vật lý (hình 4.12) Lớp đònh nghóa kết nối, tín hiệu thỏa ước, dạng frame điều có lớp vật lý Hình 4.12 Các lớp T1 E1 • 4.7.4 T1/E1 PDUs: Frame T1 (hoặc PDU OSI) bao gồm 24 khe bit bit đồng (frame bit) hình 4-13 Để giải mã dòng liệu đến, thu phải cho phép kết hợp lần lấy mẫu với kênh TDM xác Tối thiểu điểm bắt đầu kết thúc frame phải đánh dấu lại Chức bit đồng (frame bit) cung cấp phát họa Bit đồng bit thứ 193 frame (xem chương 2, phần PCM hệ thống điện thoại) Nó phần thông tin người sử dụng mà bit cộng thêm frame hệ thống cấp Hình 4.13 Các frame T1 E1 Ứng dụng phụ thuộc vào loại T1 tuổi công nghệ Một số băng dùng kênh T1 dùng 8bit khe cho tín hiệu kiểm tra Một số tín hiệu cần kiểm tra như: nhấc máy, bỏ máy xuống, chuông, báo bận, đảo ngược nguồn v.v… Suốt thời gian phát triển thiết bò T1, nhà thiết kế nhận thấy rằng, 8bit không cần cho tín hiệu Các thiết bò sau gọi DS, sử dụng 8bit lần 12 frame để cung cấp thông tin tín hiệu Bit thò nhỏ frame viết liền với bit tín hiệu Ý tưởng gọi bit cướp (robbing bit) bit frame bò cướp riêng cho 12 gọi bit A B Để truyền liệu, 8bit không tin cậy nên nhiều hãng chọn bit để chẩn đoán tín hiệu liệu Kết hệ thống T1 hệ thống có liên quan dùng tốc độ 56Kbit/s (8000khe/s * 7bit = 56.000bit/s) thay tốc độ 64Kbit/s (8.000khe/s * 8bit = 64.000bit/s) Tốc độ 2,048Mbit/s tương tự tính T1 cho E1, sử dụng thời gian cho frame 125m s Tuy nhiên, frame E1 chia thành 31 khe TDM E1 dùng 8bit tín hiệu kiểm tra (như hình 413) 4.7.5 Kết luận: • Những hệ thống T1/E1 phục vụ tốt cho công nghiệp Tuy nhiên bò hạn chế quản lý thao tác cung cấp cung úng kiểm tra đầu cuối cho dòch vụ cho trước Trước kia, băng thông sử dụng (phần control header) cho quản lý mạng không khuyến khích tranh chấp dung lượng truyền bò hạn chế tiện ích với phù hợp lưu thông phần đầu (overheader) Ngày nay, ý tưởng thònh hành sử dụng dung lượng cao sợi quang xử lý, cho phép thành lập số băng thông (large control headers) để cung ứng nhiều dòch vụ quản lý mạng Những kỹ thuật cũ dùng mạch phân kênh bất tiện Dù có cấu trúc không đồng (mỗi máy chạy với clock riêng thay dùng clock chung tất máy mạng) Sự khác thời gian máy thích hợp cho việc chèn bit dòng lưu thông (bit stuffing) Những bit không chèn dòng lưu thông giải phân kênh từ tốc độ cao đến tốc độ thấp Thay lưu thông phải giải phân kênh hoàn toàn phân kênh chuyển mạch để tạo tải sử dụng thâm nhập cho trình sau Cũng cần phải cẩn thận đánh giá công nghệ đưa sử dụng 30 năm trước T1/E1 đánh dấu bước tiến trình công nghiệp hóa thông tin liên lạc, sản phẩm công nghiệp, tồn mà phải bò thay Sonet/SDH, T1/E1 sử dụng thời gian dài Chương V KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH Trong phần trước, khảo sát truyền trực tiếp liệu thiết bò đầu cuối Thông thường đường nối điểm – điểm Trong chương khảo sát truyền liệu thiết bò đầu cuối thông qua mạng, cấu trúc mạng cách truyền mạng Mạng truyền số liệu phân loại sau: Mạng chuyển mạch: Mạng chuyển mạch mạch điện Mạng chuyển mạch gói Mạng chuyển mạch thông báo Mạng vô tuyến: Mạng radio gói Mạng vệ tinh Mạng cục Trong phần cung cấp cách nhìn khái quát mạng truyền số liệu Hai loại thường chia mạng chuyển mạch mạng phát sóng Trước tiên, ta xem kỹ loại chuyển mạch: chuyển mạch mạch điện, chuyển mạch thông báo chuyển mạch gói Sau ta khảo sát phần mạng phát sóng 5.1 Kỹ thuật mạng liên lạc: • 5.1.1 Mạng liên lạc: • Trong dạng đơn giản nhất, việc truyền số liệu thực hai thiết bò đầu cuối Hai thiết bò đầu cuối nối dạng điểm - điểm qua môi trường dẫn Thường gọi mạng có hai thiết bò đầu cuối nối điểm - điểm với Số thuê bao mạng nhiều, yêu cầu đường nối thuê bao tăng Hình vẽ cho ta số đường dây nối thuê bao tăng nhanh số thuê bao Hình 5.1 Nối thuê bao Số đường dây cho N thuê bao tăng theo quy luật: số thuê bao N thỉ số đường dây là: N(N-1)/2 Ta cần N(N-1)/2 đường dây chiều toàn phần thuê bao cần (N-1) cửa vào Như làm cho giá thành tăng ta khả thực đường dây nối Để thực việc liên lạc thuê bao người ta tạo mạng liên lạc với nút (node) Các thuê bao nối đến nút (như hình vẽ) Hình 5.2a Mạng tổng quát Các thuê bao là: máy tính, terminal, điện thoại thiết bò thông tin liên lạc Các thuê bao nối vào mạng thông qua Node Số lượng Node mạng tùy thuộc độ lớn mạng Như thuê bao cần cổng I/0 Cơ sở để phân loại mạng công nghệ kỹ thuật dùng để tạo mạng Ví dụ mạng tổng quát cho hình 6.2b Mạng gồm có nodes thuê bao Một mạng bao gồm Node, Node nối với nhau, số liệu truyền từ người gửi đến người nhận theo đường thông qua mạng Các Node nối với theo hướng truyền Số liệu từ thuê bao đònh đường từ Node sang Node khác Hình 5.2b Mạng tổng quát Ví dụ: số liệu từ A đến F Trước tiên từ A đưa vào tìm đường qua đến qua đến Người ta phân biệt mạng chuyển mạch thành chuyển mạch mạch điện, chuyển mạch thông báo chuyển mạch gói tùy theo cách chuyển liệu từ Node sang Node khác Ta khảo sát loại mạng chuyển mạch trước Nó bao gồm: • Chuyển mạch mạch điện • Chuyển mạch thông báo • Chuyển mạch gói • 5.1.2 Chuyển mạch mạch điện: Liên lạc thông qua chuyển mạch mạch điện đặc trưng việc cung cấp đường nối cố đònh thuê bao Nó đường nối vật lý hay kênh thông tin Ví dụ điển hình mạng điện thoại Sự liên lạc thông qua chuyển mạch mạch điện gồm có pha: xác lập mạch, truyền số liệu giải phóng mạch a Xác lập mạch: Trước truyền số liệu từ đầu đến đầu Đường truyền mạng cần xác lập Ví dụ: Thuê bao A cần truyền số liệu cho E Nó yêu cầu Node nối mạch đến E Đường nối từ A đến thực tế có Node cần tìm nhánh để tạo đường đến Dựa vào thông tin tìm đường cho phép thông số khác Node chọn đường đến có nhiều thuê bao nối đến cần phải xác lập đường bên từ nhiều thuê bao đến nhiều Node khác Node tạo cho ta đường từ đến đường từ đến xác lập Node hoàn thành công việc nối với E, trước hoàn tất cần phải kiểm tra xem E có bò bận hay không b Truyền liệu: Thông tin bắt đầu truyền từ A sang E Dữ liệu dạng số dạng Anolog Thông tin theo đường A đến 4, qua điểm nối mạch bên đến 5, qua điểm nối mạch bên đến 6, qua điểm nối mạch bên đến E Thông thường nối mạch cho phép hai chiều toàn phần liệu truyền chiều c Giải phóng mạch: Sau hoàn thành truyền Có tín hiệu báo A E, báo cho 4, 5, giải phóng nối mạch Đường nối từ A đến E không Chú ý rằng: lộ trình đường nối thiết lập trước truyền liệu Như dung lượng kênh cần phải dự trữ cho cặp thuê bao Node phải có lượng chuyển mạch tương ứng bên để bảo đảm yêu cầu nối mạch Trong chuyển mạch, số lượng kênh nối phải bảo đảm suốt trình yêu cầu nối cho dù có hay số liệu qua, mạng truyền tiếng nói xử dụng không nhiều Tuy nhiên đường nối thuê bao nối liệu truyền đường cố đònh, thơì gian giữ lại Node • 5.1.3 Chuyển mạch thông báo: Chuyển mạch mạch điện kỹ thuật ứng dụng thời gian dài dễ dàng xử dụng trường hợp liệu truyền có dạng dùng tương đối liên tục tiếng nói hệ thống điện thoại, tín hiệu cảm ứng hay tín hiệu điều khiển từ xa Tuy nhiên chuyển mạch mạch điện nhược điểm sau: • Hai thuê bao cần phải hoạt động thời gian truyền • Những nguồn cung cấp phải ổn đònh cung cấp qua mạng thuê bao Hiện điện báo, thư điện tử, files máy tính gọi thông báo, truyền qua mạng trao đổi liệu số trao đổi chiều thuê bao Một loại chuyển mạch để phục vụ trao đổi thông tin gọi chuyển mạch thông báo Với chuyển mạch thông báo không tồn thiết lập cung cấp lộ trình cố đònh thuê bao Một thuê bao muốn truyền thông báo, gán đòa người nhận vào thông báo Thông báo chuyển qua mạng từ Node qua Node khác Ở Node thông báo nhận, tạm giữ truyền sang Node khác Trong mạng chuyển mạch mạch điện, Node chuyển mạch điện tử hay khí Trong chuyển mạch thông báo thông thường máy tính giữ thông báo nhớ đệm Thời gian trễ Node bao gồm thời gian nhận thông báo vào Node thơì gian hàng chờ đến lượt để chuyển đến Node khác Trở lại hình vẽ cho, thông báo cần truyền từ A đến E Thuê bao A gán đòa E vào thông báo gửi vào Node Node gửi thông báo tìm nhánh (ví dụ 5) hàng thông báo để chờ truyền đường nối 4-5 Khi đường nối cho phép, thông báo gửi sang đưa đến E Hệ thống chuyển mạch thông báo hệ thống giữ gủi tiếp thông báo Những ưu điểm hệ thống chuyển mạch so với hệ thống chuyển mạch mạch điện là: • Do thông báo tạm thời giữ điểm đường đi, cao điểm lưu thông giảm không cần theo thời gian thực Đường dây sử dụng hiệu • Không cần đồng thời ổn đònh cho bên phát thu, mạng tạm giử thông báo phận thu chưa sẵn sàng • Trong mạng chuyển mạch mạch điện, số gọi bò khóa, mạng không nối mạch thuê bao yêu cầu (do mạch sử dụng hết) mạng rảnh, mạng thông báo thông báo chấp nhận • Trong hệ chuyển mạch thông báo, thông báo đồng thời gửi đến nhiều thuê bao nhận, chép thông báo để gửi đến người nhận cần thiết, điều không dễ thực mạng chuyển mạch mạch điện • Trong mạng chuyển mạch thông báo, thiết lập ưu tiên cho thông báo Có nghóa Node nhiều thông báo xếp hàng, thông báo ưu tiên trước, thời gian chậm • Có thể kiểm tra sai quản lý trình mạng thông báo Thông báo đánh số chép để xử dụng lại trường hợp bò sai qua mạng • Mạng thông báo không quan tâm đến tốc độ truyền thuê bao Hai thuê bao có tốc độ khác làm việc với thuê bao nối đến Node không nối trực tiếp với Mạng thông báo đổi dạng mã từ mã sang mã khác • Thông báo truyền sang terminal không xử lý giữ lại mạng truyền cho terminal khác Các chức mạng thông báo tổng kết sau: • Hệ thống nhận thông báo từ terminal máy tính • Khi nhận thông báo phân tích phần đầu thông báo để biết đòa nơi nhận • Hệ thống phân tích độ ưu tiên thông báo phần đầu, thông báo khẩn gửi đến người nhận mà không cần xếp hàng • Nó phân tích phần đầu thò thông tin thông báo, số trình thông báo thống kê • Hệ thống tìm lỗi truyền yêu cầu truyền lại thông báo sai • Hệ thống tìm thông báo sai format với khả tối đa, loại format sai dạng sau: • Đòa không đúng: đòa thông báo máy • Đòa nhiều: số cột đòa nhiều số cột cho phép • Format không • Số ưu tiên không • Số đếm ký tự không • Hệ thống giữ tất thông báo gửi đến bảo vệ không cho nguyên nhân phụ làm hư • Lấy thông báo từ chỗ lưu trữ gửi theo đòa cần thiết Một thông báo gửi đến nhiều đòa không làm hỏng thông báo lưu trữ • Trong lấy thông báo nhớ để chuyển sang terminal, yêu cầu hệ thống thay đổi số đặc trưng thông báo giử nguyên đặc trưng • Hệ thống giữ thông báo vài vài ngày • Hệ thống lưu giữ thông báo thành thông báo cố đònh cách lưu lại băng từ • Thông báo gửi đến người nhận terminal tạm thời không làm việc hệ thống giữ lại bên trong, tìm đường để truyền termimal làm việc đồng thời truyền đến terminal cần thiết • Thông báo bò chặn lại lý khác Ví dụ như: cần gửi thông báo cho người họ di chuyển chổ để lại thò máy tính, cần phải chặn lại để gửi đến chổ theo ưu tiên, có thông báo khẩn độ ưu tiên cao • • Hệ thống nhận biết trạng thái đường dây terminal Nó lập trình để tìm thao tác sai terminal, ghi lại tồn nhiễu đường dây ghi lại thao tác đường dây bò đứt Hệ thống bảo quản số records phát sai • Trong hệ thống hoàn chỉnh thông báo cấp số thứ tự thao tác gửi nó, máy tính kiểm tra số thứ tự cho lại số thứ tự thông báo gửi Khi thông báo đánh số, hệ thống tìm thông báo bò Điều quan trọng trường hợp máy tính hư hỏng chuyển hệ thống duplex • Khi tạm dừng giờ, hệ thống gửi thông báo đến terminal cho số thứ tự thông báo cuối nhận cho terminal Các terminal biết hệ thống tạm dừng • Hệ thống cho ta số thống kê lưu thông qua • Có thể lập trình để tính gửi user • Có thể thông báo toàn hoạt động như: trạng thái thống kê sai, số lượng thông báo hàng, đếm thông báo gửi v.v… 5.1.4 Chuyển mạch gói Kỹ thuật chuyển mạch: Chuyển mạch gói (PS) gần giống chuyển mạch thông báo Chỗ khác độ dài khối liệu đưa vào mạng hạn chế thành gói Độ dài điển hình gói từ 1000 hàng chục ngàn bit Từ điểm mà nhìn, ta thấy thông báo cắt thành phần nhỏ gửi thời điểm Ta thấy chuyển mạch thông báo (MS) chuyển mạch ngói (PS) có khác Trong PS thông báo chia thành gói nhỏ Một điểm khác gói file Gói bao gồm liệu với đòa thông số cần thiết Hình vẽ cho ta ví dụ mạng chuyển mạch gói Mạng gồm Node đánh số thứ tự trạm A,B, … E,F Hình 5.3 Ví dụ mạng chuyển mạch gói Ta dùng mạng để chuyển gói từ trạm sang trạm khác Ví dụ ta cần truyền thông báo từ A sang E Trạm A truyền thông báo đến „ , tạm giữ thời gian ngắn truyền đến … ø truyền đến † gửi đến E Vấn đề đặt là: Trạm A cần gửi thông báo mà độ dài lớn giá trò cực đại gói Nó ngắt thông báo thành gói chuyển đến Node cần thiết Như vậy: mạng nhận dòng gói nào? Có cách sử dụng: Datagram Virtual circuit Trong cách DATAGRAM (DG): Các gói độc lập giống chuyển mạch thông báo, thông báo độc lập Ví dụ từ A cần truyền thông báo gồm gói sang E, gửi gói: 1-1 1-2 1-3 sang „ Với gói NODE cần phải đònh đường cho Gói 1-1 đưa vào NODE hàng để sang … (gần sang ‡ ) Giống cho gói 1-2 Nhưng với gói 1-3 NODE tìm thấy đường hàng sang ‡ ngắn sang … Như gói có đòa người nhận không đường Hơn nữa, gói 1-3 đến † sớm gói 1-2 nguồn gốc khác mà đến E Cách truyền vậy, gói độc lập đường không giống gọi DATAGRAM (DG) Mạch ảo (VIRTUAL CIRCUIT) Trong mạch ảo (VC) nối logic mạch thiết lập trước truyền gói Ví dụ A có hay nhiều thông báo cần truyền đến E Trước tiên truyền Call Request đến „ để yêu cầu nối mạch đến E NODE đònh yêu cầu tất qua … , có nghóa yêu cầu qua † Call Request gửi đến E Nếu E chuẩn bò sẵn sàng nối mạch, E gửi Call Accept đến † từ † qua … , qua „ đến A Trạm A E truyền liệu qua đường nối logic thiết lập Mỗi gói gồm nhận dạng VC liệu Mỗi NODE với đường đònh biết cần phải truyền gói trực tiếp đến đâu, không cần phải tìm đường Như liệu A truyền đến E qua NODE „ , … , † liệu từ E truyền đến A qua † , … , „ Dó nhiên, hai trạm chấm dứt kết nối cách truyền gói: Clear Request Cùng thời gian, trạm có nhiều VC đến trạm khác có nhiều VC đến nhiều trạm khác Như vậy, tính chất VC đường nối logic trạm thiết lập trước truyền liệu Chú ý nghóa có đường cụ thể chuyển mạch điện tử Gói giữ NODE hàng để đưa đường nối Chỗ khác với DATAGRAM VC, NODE không cần tìm đường cho gói Nó cần làm lần cho lần nối Nếu trạm muốn trao đổi liệu thời gian chu kỳ, dùng loại VC tốt Một VC đơn giản cho phép thực số dòch vụ, kiểm tra sai, kiểm tra dòng thông tin, liên tiếp gói Chúng ta nói tất VC cho ta đầy đủ dòch vụ DATAGRAM có ưu điểm sau: • Sự thiết lập pha gọi tránh nhau, có nghóa trạm muốn gửi hay nhiều gói Datagram cung cấp nhanh • Nó linh động hơn: ví dụ bò nghẽn phần mạng Datagram lại tìm đường từ điểm nghẽn • Sự cung cấp DG tự nhiên tin tưởng với việc xử dụng VC, Node bò hư tất VC qua Node bỏ Còn với DG Node hư gói tìm đường khác Độ lớn gói Một thiết kế quan trọng độ lớn gói xử dụng mạng Nó có tương quan độ lớn gói thời gian truyền Như hình vẽ cho ta thấy Thông tin cần truyền từ X qua a, b đến Y qua VC Thông báo cần truyền gồm 30 bytes gói cần bytes kiểm tra, đặt đầu gói thường gọi header Nếu nguyên gói thông báo truyền (gồm 33 bytes) trước tiên truyền từ X ® a Khi nhận truyền từ a sang b sau b nhận truyền sang Y Tổng thời gian truyền 99 bytes Bây ta thử ngắt thông báo thành gói, gói gồm 15 bytes đương nhiên gói cần bytes header Trong trường hợp NODE a bắt đầu chuyển gói thứ sau nhận từ X không cần chờ đến nhận gói thứ Ta thấy thời gian giảm xuống 72 thời gian nhận bytes Khi ta chia thông báo thành gói NODE trực tiếp chuyển gói sau nhận Thời gian tổng cộng 63 bytes Hình 5.4 Hiệu độ lớn gói truyền Tuy nhiên trình sử dụng nhiều gói mà gói cần có header tổng thời gian nhỏ 5.2 Chuyển mạch mạch điện • 5.2.1 Mạng Node: • Hình 5.5 Mạng Node Một mạng chuyển mạch mạch điện Node gồm có nhiều thuê bao nối đến thiết bò chuyển mạch trung tâm Bộ chuyển mạch mạch điện cung cấp cho ta đường nối thuê bao muốn liên lạc với Mạng Node có cấu hình vẽ 5.5 • Bộ phận chuyển mạch phần mạng, theo thời gian phát triển chuyển mạch số dùng rộng rãi Bộ chuyển mạch số có nhiều ưu điểm về: giá thành, công suất ( khả năng) dung lượng Vấn đề yếu tất tín hiệu biểu diễn dạng số ứng dụng kỹ thuật đồng phân đường theo thời gian • Bộ phận giao tiếp mạng phần mạch cứng để liên kết phận số từ vào như: thiết bò xử lý liệu, điện thoại số Các thiết bò dạng Analog nối vào mạng qua phận biến đổi A – D ngược lại Thiết bò trung kế để nối hệ thống bên vào mạng, có loại trung kế Analog có loại trung kế số cho đường TMD ( phân đường theo thời gian) • Bộ phận điều khiển thực thao tác chính: • Trước tiên, thiết lập nối mạch: Để thực nhiệm vụ này, trước tiên thuê bao yêu cầu, để thiết lập nối mạch, thiết bò điều khiển gửi yêu cầu xác đònh xem thuê bao yêu cầu có bò bận hay không (nếu thuê bao không bận) thiết lập đường nối thuê bao qua chuyển mạch • Kế thiết bò điều khiển cần phải giữ nối mạch Bởi chuyển mạch số ứng dụng nguyên lý phân đường theo thời gian (TDM) nên cần phải có phân tử giữ trình nối mạch Tuy nhiên, liên lạc truyền túy bit thông tin (khác với chuyển mạch gói cần phải truyền theo protocol, ví dụ: có đòa và thông số khác) • Cuối điều khiển cần phải giải phóng nối mạch yêu cầu thuê bao Bộ chuyển mạch theo hướng hai hướng Trong chuyển mạch đơn hướng tiếp điểm coi nhau: nối mạch thiết lập cho thuê bao Trong chuyển mạch hướng tiếp điểm chia làm lớp nối mạch thiết lập thuê bao lớp khác Điển hình cho loại nối mạch terminal vào cổng máy tính Trong nhiều trường hợp có terminal nối vào cổng mà Đặc tính quan trọng loại chuyển mạch mạch điện chuyển mạch có bò khóa hay không bò khóa Bộ chuyển bò khóa không cho phép thuê bao nối đường chúng dùng Một mạng bò khóa mạng có chuyển mạch bò khóa Ngược lại, mạng không bò khóa mạng cho phép tất thuê bao (từng cặp) nối với Nếu mạng dùng tiếng nói, thông thường chấp nhận bò khóa hầu hết gọi thời gian ngắn nên gọi chiếm phần thời gian Tuy nhiên với thiết bò truyền số liệu việc khó chấp nhận Ví dụ: terminal nối vào máy tính nối hàng giờ, theo thống kê cho ta thấy với gọi điện thoại thông qua PBX thường từ 120 – 180 giây Đối với truyền số liệu thông thường khoảng giây đến 15 Do hệ thống truyền số liệu yêu cầu hệ thống gần không bò khóa • 5.2.2 Chuyển mạch số: Công nghệ chuyển mạch có lòch sử lâu đời, từ cần thiết phải có cho chuyển mạch analog Với phát triển PCM kỹ thuật, tiếng nói liệu truyền qua tín hiệu số Đó sở chuyển sang công nghệ thiết kế hệ thống chuyển mạch Thay cho chậm chạp hệ thống không gian, hệ thống chuyển mạch số đại với điều khiển thông minh phân tử theo không gian thời gian Chúng ta bắt đầu với chuyển mạch theo không gian loại chuyển mạch lúc đầu phát triển cho tín hiệu analog sau dùng cho digital Sau ta xem thêm chuyển mạch theo thời gian, mà người ta thiết kế chủ yếu dùng cho chuyển mạch số, cuối ta xét ứng dụng hệ thống chuyển mạch liệu số PBXs a) Chuyển mạch theo không gian: Như tên gọi, chuyển mạch theo không gian loại chuyển mạch mà đường nối thuê bao xác đònh không gian Mỗi nối mạch yêu cầu thiết lập đường vật lý thông qua chuyển mạch để truyền tín hiệu thiết bò đầu cuối Cơ sở tạo nên khối chuyển mạch tiếp điểm khí cổng điện tử điều khiển thiết bò điều khiển Hình 5.6a cho ta ma trận tiếp điểm đơn giản với n đầu vào m đầu Các tiếp điểm bên cho phép ta nối đầu vào với đầu thông qua giao điểm chúng Nó có khác đầu vào đầu Ví dụ: đầu vào nối đến terminal đầu nối đến cổng máy tính Ma trận giao điểm thực với n > m, m = n, n < m Ma trận có n x m giao điểm, số đầu vào nối đến số đầu ra, ma trận giao điểm phân biệt đầu vào đầu Tuy nhiên ta không phân biệt đầu vào đầu ra, có nghóa n=m, ta xử dụng ma trận tiếp điểm tam giác để nối đầu cuối đến đầu cuối khác (Hình 5.6b) Và ta có n(n-1)/2 giao điểm Bộ chuyển mạch ma trận giao điểm (crosshar switch) có số hạn chế sau: Hình 5.6 Bộ chuyển mạch không gian đơn giản • Số lượng giao điểm n2, n lớn giá thành cao • Nếu tiếp điểm dẫn đến khó khăn nối thuê bao • Những giao điểm không dùng hết công suất (thường n n 2) Để hạn chế nhược điểm người ta sử dụng chuyển mạch nhiều cấp Người ta chia N đầu vào thành N/n nhóm cho n đường nhóm, n đường nhóm lập thành cấp thứ Mỗi nhóm có k đầu ra, với k đầu N/n nhóm đưa vào cấp thứ tiếp tục Hình 5.7 cho ta mạng có cấp đối xứng Số lượng đầu vào số lượng đầu (N) ta có k ma trận cấp Mỗi ma trận có N/n đầu vào N/n đầu Hình 5.7 Chuyển mạch không gian cấp Cách tổ chức có nhiều ưu điểm so với chuyển mạch đơn giản: Số tiếp điểm ma trận Có nhiều đường thông qua mạng để kết nối điểm đầu cuối Đương nhiên mạng nhiều cấp điều khiển phải phức tạp Để thiết lập đường mạng cấp cần mở cổng đơn, mạng nhiều cấp cấp cần có đường qua có cổng mở Một mạng nhiều cấp theo không gian bò khóa không bảo đảm có đường qua Hình 5.8 Mạng bò khóa chuyển mạch cấp Hình 5.8 cho ta mạng cấp với N=9, n=3 k=3 Những đường đậm cho ta đường xử dụng Đầu vào nối đến đầu 6, đầu vào nối đến đầu 1, đầu vào nối đến đầu 8, ta tìm đường nối từ đầu vào đến đầu Rõ ràng, để giãm khả bò phá ta phải tăng số lượng k (số lượng đầu từ cấp chuyển mạch thứ số lượng đầu cấp thứ hai) Số lượng k cho mạng có cấp bảo đảm không bò khóa bao nhiêu? Hình 5.9 cho ta khả Như hình vẽ 5.9 ta thấy ma trận tiếp điểm không bò khóa (hết đường), ta tìm đường để nối đầu vào đầu Đối với mạng nhiều cấp hình 6.8 điều Hình 5.9 Bộ chuyển mạch cấp không bò khóa Giả thiết ta cần nối từ A đến B, từ đầu vào n ta có n-1 đường bò chiếm, từ đầu ta có n-1 đường bò chiếm Vậy cần có 2n-2 đường bò chiếm Số đường cần thiết phải là: K= 2n-2+1= 2n-1 đường Bây ta trở lại với chuyển mạch nhiều cấp, cần tiếp điểm so với chuyển mạch đơn giản Từ hình vẽ ta có: Nx = 2Nk + k(N/n)2 mà k = 2n - Vậy: Nx = 2N(2n - 1) + (2n - 1) * (N/n)2 Đối với chuyển mạch đơn giản ta có: Nx = n2 Từ ta có bảng: b) Bộ chuyển mạch theo thời gian Trong chuyển mạch không gian người ta dùng đường nối cụ thể Trong chuyển mạch theo thời gian người ta gom đường có dòng liệu tốc độ thấp thành dòng có tốc độ cao Thông thường người ta chia chuyển mạch theo thời gian thành loại: Bộ chuyển mạch TDM bus (Time Division Multiplex) Bộ chuyển mạch TSI (Time Slot Interchange) Bộ chuyển mạch TMS (Time Multiplex Switching) Bộ chuyển mạch TDM bus (Time Division Multiplex): Như phầân multiplex trình bày, TMD kỹ thuật phân đường theo thời gian, cách chia đường truyền thành đoạn thời gian đònh Mỗi đường sử dụng khoảng thời gian cho phép Chúng ta khảo sát với TDM đồng Chúng ta tóm tắt TDM đồng sau, hình vẽ 5.10a cho: Nhiều đường (n) tín hiệu có tốc độ thấp tập hợp lại thành đường có tốc độ cao Mỗi đầu vào sử dụng đến lượt Sự xếp kênh liên tục tạo thành khung cho n kênh Mỗi kênh sử dụng dành cho bit, byte khối dài Điều quan trọng cần phải nhớ với TDM đồng bộ, thời gian xử dụng cho nguồn người nhận khung thời gian xác đònh không cần có đòa cho kênh Việc đồng đơn giản, ví dụ kênh truyền trước liệu vào buffer, multiplex xếp buffer theo thứ tự, cố đònh gửi liệu lên đường truyền, khung thời gian liệu chung Bên phận thu tách biệt kênh riêng Trên đầu dẫn đến đường truyền, multiplex xếp buffer Đầu nối I/O đường dây đến multiplex đồng không đồng Đường nối multiplex đồng tốc độ truyền tổng tốc độ đường liệu nối đến phần multiplex nói, điều đương nhiên tốc độ đường truyền phải lớn tổng tốc độ đường phải truyền số bit cho đồng Hình 5.10 Bộ chuyển mạch TDM bus Các khe thời gian frame phân phối cố đònh đường I/O, đònh trước gốc Nếu thiết bò náo liệu truyền khe thời gian bỏ trống, tốc độ thực đường truyền nhỏ khả hệ thống Hình 5.10b cho ta hình tượng đơn giản biểu thò chuyển mạch Mỗi buffer vào đường nối qua cổng kiểm tra nối đến bus digital tốc độ cao Mỗi đầu dây vào phân phối khe thời gian Trong thời gian mà cổng đường nối cho phép liệu đưa vào bus đồng thời với khe thời gian tương ứng đầu cho phép Do cho phép không cho phép cổng kiểm soát, thứ tự dây nối vào không cần phận, kỹ thuật tên đặc trưng nên ta gọi TDM bus Đương nhiên, mạch không cần thiết phía hình 6.10b ra, chuyển mạch n cặp I/O đến bus Mỗi thiết bò xử dụng đường truyền full duplex để truyền tổng khe thời gian cho nhận khe khác Chuyển mạch TDM bus ưu điểm chuyển mạch ma trận giao điểm chỗ hiệu suất xử dụng cổng Để dùng cho N đường, chuyển mạch TDM bus cần 2N cổng tiếp điểm chuyển mạch, chuyển mạch crossbar yêu cầu NƯ N tiếp điểm chuyển mạch Chuyển mạch TDM bus chấp nhận đường dây có tốc độ thay đổi, ví đường dây có tốc độ 9600bps chiếm khe thời gian frame, đường có tốc độ 19,2 khps chiếm khe thời gian frame Đương nhiên, có đường tốc độ nối vào Hình vẽ 5.11 mạch điều khiển cho chuyển mạch TDM bus Ta giả thiết thời gian truyền bus Những frame đến bus có chu kỳ 30m s có khe thời gian khe 5m s Một nhớ kiểm tra ghi nhận cổng trạng thái nối cần thiết khe thời gian (các đường) Ở ví dụ ta có trạng thái nối nhớ Chu kỳ điểu khiển nhớ 30m s Trong chu kỳ điều khiển thứ chu kỳ đầu kênh đầu vào kênh mở, theo liệu từ đưa vào thông qua bus, tương tự có trao đổi 1-3, 2-5 4-6 Hình 5.11 Điều khiển chuyển mạch TDM bus Điều khiển logic cho hệ thống mô tả cho ta thấy với kết nối cần có cổng Tất thiết bò nối đến bus lấy liệu mà liệu không cần có đòa người nhận Đó khác biệt chuyển mạch TDM bus với chuyển mạch gói Bộ chuyển mạch TSI (Time Slot Interchange) Hình 5.12 Chuyển mạch TSI Cơ sở để tạo khối có nhiều chuyển mạch phân đường thời gian chế TSI Một TSI hoạt động dòng TDM đồng khe thời gian, kênh, với cặp thay đổi bên khe tác dụng full duplex Hình 5.12a cho ta liên kết TSI với TDM thứ I J Đường nối đầu vào N thiết bò thông qua TDM đồng để tạo dòng TDM với N khe Để lưu trữ nối bên trong, khe tương ứng cho thiết bò hoán đổi theo trao đổi bên cặp khe, liệu vào khe lưu lại gửi cho kênh cần thiết frame Do TSI tạo làm chậm sinh phá hủy thứ tự khe Do kênh đònh trước khe thời gian frame, dù có hay số liệu truyền, độ lớn TSI cần phải chọn cho phù hợp với dung lượng đường TDM không theo tốc độ truyền Hình 5.12b mô tả sơ đồ khối TSI Những đường I/O multiplex demultiplex Những chức hoạt động tổng hợp theo phần Một nhớ lưu trữ liệu có độ rộng số bit cho khe thời gian dộ dài số lượng khe thời gian cho frame Dữ liệu vào từ TDM vào ghi từ xuống Ở TDM đầu frame thiết lập cách đọc từ nhớ ghi theo đòa cần thiết nhớ cho liên lạc Như hình vẽ cho, liệu kênh I J trao đổi nhau, thành lập đường nối chiều toàn phần trạm I trạm J TSI đơn giản, nhiên độ lớn phụ thuộc vào số lượng liên lạc, hạn chế tốc độ nhớ Rõ ràng rằng, tổ chức yêu cầu thông tin đọc vào đọc nhớ nhanh đến Ví dụ: Nếu ta có 24 kênh, kênh 64 kbps kênh có bit, số lượng vào 192.000 khe vào giây Dùng cho khe thời gian cần phải đọc ghi, thời gian thâm nhập nhớ 1/192.000*2 =2.6m s Hình 5.13 Thao tác lưu trữ TSI Hình 5.14 TSI với đầu vào thay đổi Chúng ta quan sát kỹ tác động lưu trữ thông tin, ta xem hàm thời gian Giả thiết hệ thống có đường vào – ra, tồn liên kết: 1-2, 3-7, 5-8 Còn lại trạm không xử dụng Hình vẽ 5.13 cho ta giá trò lưu giữ thông tin cho frame Trong thời gian khe, thời gian khe thứ liệu ghi vào đọc Trong thời gian khe thứ liệu gửi vào đọc 1… Như thấy trình ghi liệu vào nhớ chu kỳ theo thứ tự xếp, trình đọc không chu kỳ yêu cầu xử dụng đòa nhớ Hình vẽ cho frames thứ tự vào và thò truyền liệu kênh Cũng chuyển mạch TDM bus, TSI dùng cho đầu vào thay đổi tốc độ truyền Hình 5.14 phương án cho Các đường nối đầu vào đến multiplex đồng qua chọn (selector) Bộ chọn chọn đường dựa đếm khe thời gian từ xác đònh lấy mẫu cho đường vào Bộ chuyển mạch TMS (Time Multiplexed Switching): Hình 5.15a Bộ chuyển mạch số cấp Như nói TSI bò hạn chế số lượng liên kết, tùy theo độ lớn nó, với tốc độ cố đònh làm chậm lớn Để giải vấn đề người ta dùng nhiều TSI Hình 5.15b Mạng cấp STS TST Bây ta nối kênh vào TSI đơn giản khe thời gian chuyển đổi Tuy nhiên, nối kênh TSI đến kênh TSI khác ta cần số khoảng multiplex Điều đương nhiên ta không muốn chuyển tất khe thời gian Kỹ thuật gọi TMS Mạng nhiều cấp xây dựng TMS TSI Ở TMS chuyển khe thời gian dòng liệu sang dòng liệu khác, ta gọi S với TSI ta gọi T Hình 5.15a cho ta sơ đồ khối nối T S cho mạng có cấp Đây mạng bò khóa Ví dụ: kênh dòng vào chuyển đến kênh dòng kênh khác dòng vào chuyển vào kênh dòng 2, hai kết nối bò khóa Để tránh, người ta dùng mạng cấp sau: • TST • TSSST • STS • SSTSS • TSTST [...]... sai số trong khi truyền tín hiệu số Hình vẽ 2.9 cho ta ví dụ cách nhìn tổng quan vì ảnh hưởng của nhiễu đến tín hiệu truyền 2.1.4 Môi trường truyền Môi trường truyền là con đường vật lý nối giữa thiết bò phát và thiết bò thu trong hệ thống truyền dữ liệu Những đặc tính và chất lượng của dữ liệu truyền được quyết đònh bởi tính chất tín hiệu và môi trường truyền Trong trường hợp sử dụng môi trường truyền. .. đường nối dữ liệu giữa các mạng máy tính Ứng dụng cuối cùng của sóng vi ba mặt đất là để truyền dữ liệu số trong vùng nhỏ (bán kính ... cuối (modem) Trong truyền liệu người ta chia đường truyền thành loại: đường truyền nguyên lý (đường truyền chính) đường truyền thứ cấp (đường truyền phụ) Thông thường đường truyền có lưu lượng... nối liệu mạng máy tính Ứng dụng cuối sóng vi ba mặt đất để truyền liệu số vùng nhỏ (bán kính