GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH CHO CÁC THIẾT BỊ BĂNG THÔNG RỘNG

9/10/2010 Nội dung    9/10/2010 vinhtt.dce@gmail.com Giới thiệu kỹ thuật chuyển mạch Giới thiệu ATM B-ISDN dịch vụ Copyright by DCE-SOICT Các kỹ thuật chuyển mạch 9/10/2010 Chuyển mạch kênh  Trong viễn thơng có phương pháp chuyển mạch Chuyển mạch kênh (Circuit switching) Chuyển mạch tin nhắn (Message switching)  Chuyển mạch gói (Package switching)       Copyright by DCE-SOICT 9/10/2010 Chuyển mạch kênh thực việc cung cấp kênh dẫn cho user theo yêu cầu điều khiển xử lý máy tính Tín hiệu qua kênh dẫn thơng thường tín hiệu PCM ghép kênh với tốc độ cao nhằm tăng khả hệ thống Việc ghép kênh thực sở phân chia theo thời gian TDM (trước FDM) nên kênh chứa khe thời gian tương ứng Nhiệm vụ chuyển mạch chuyển đổi nội dung khe thời gian ngõ vào ngõ Copyright by DCE-SOICT 9/10/2010 9/10/2010 Chuyển mạch kênh Chuyển mạch kênh  Chuyển mạch kênh thiết lập thông qua giai đoạn  Thực trao đổi thông tin đối tượng băng kênh dẫn thời gian thực\  Đối tượng sử dụng làm chủ kênh dẫn suốt q trình trao đổi thơng tin  hiệu suất thấp  u cầu độ xác khơng cao  Nội dung trao đổi không cần địa  Được áp dụng mạng thông tin thoại Tuy nhiên lưu lượng lên cao gói bị khóa (blocked)  Thiết lập kênh dẫn: trước liệu truyển kênh dẫn point to point thiết lập  Duy trì kênh dẫn(truyền liệu): trì suốt thời gian đối tượng trao đổi thơng tin  Giải phóng kênh dẫn: kênh dẫn giải phóng có yêu cầu đối tượng sử dụng  Copyright by DCE-SOICT Đặc điểm chuyển mạch kênh 9/10/2010 Copyright by DCE-SOICT Chuyển mạch tin 9/10/2010 Chuyển mạch tin  Là loại chuyển mạch phục vụ trao đổi tin (điện tín, thư điện tử, file…) đối tượng với     Copyright by DCE-SOICT 9/10/2010 Chuyển mạch tin không cần thiết lập đường dẫn truyền riêng Bản tin ấn định lộ trình địa nơi nhận, mà trung tâm nhận dạng Tại trung tâm, tin lưu lại, xử lý truyền sang trung tâm tuyến rỗi Phương pháp gọi “store and forward” Copyright by DCE-SOICT 9/10/2010 9/10/2010 Chuyển mạch tin Chuyển mạch gói 10  Đặc điểm chuyển mạch tin          Chuyển mạch tin không tồn thiết lập cung cấp đường truyền điểm đầu cuối nên thời gian trễ lớn Đối tượng sử dụng không làm chủ kênh dẫn Yêu cầu độ xác cao Địa nơi nhận gắn vào tin chuyển lên mạng từ node sang node khác Tốc độ truyền không phụ thuộc vào đối tượng sử dụng Hiệu suất cao kênh dẫn dùng chung cho nhiều đối tượng khác Áp dụng cho truyền số liệu, chữ viết, hình ảnh Khi lưu lượng tăng cao chấp nhận yêu cầu kết nối thời gian truyền dẫn dài, độ trễ lớn Copyright by DCE-SOICT Tận dụng ưu điểmvà khắc phục nhược điểm chuyển mạch kênh chuyển mạch tin 9/10/2010 Copyright by DCE-SOICT Chuyển mạch gói 9/10/2010 Chuyển mạch gói 11 12      Mạng chuyển mạch gói hoạt động giống mạng chuyển mạch tin Nhưng gói tin cắt nhỏ thành gói Các gói gắn header (chứa địa thông tin điều khiển) Các gói gửi mạng theo nguyên tắc tích lũy trung gian giống chuyển mạch tin Tại trung tâm nhận tin, gói tin xếp lại hợp thành tin chuyển cho nơi xử lý Các trung tâm nhận tin, nhận gói xử lý tín hiệu kiểm tra lỗi Nếu có lỗi xảy phát tín hiệu u cầu gửi lại gói tin Vì phương pháp khơng có lỗi Copyright by DCE-SOICT 9/10/2010  Đặc điểm chuyển mạch gói: Là phương pháp sử dụng kết hợp tuyến truyền dẫn theo yêu cầu Mỗi gói tin truyền đường truyền dẫn tương ứng rỗi  Mức độ sử dụng tuyến tùy thuộc vào dung lượng truyền độ phức tạp điều khiển trung tâm  Độ trễ trung bình phụ thuộc vào lưu lượng mạng  Thời gian trễ liên quan đến việc lưu trữ trung gian nhỏ nhiều so vói chuyển mạch tin  Copyright by DCE-SOICT 9/10/2010 9/10/2010 Chuyển mạch gói Các kỹ thuật chuyển mạch kênh 13 14  Ưu điểm:  Độ tin cậy cao  Chất lượng cao  Kinh tế  Sử dụng cho nhiều dịch vụ khác  Copyright by DCE-SOICT   15 Copyright by DCE-SOICT 16 Chuyển mạch thời gian loại chuyển mạch phục vụ trao đổi nội dung hai khe thời gian tuyến PCM 9/10/2010 9/10/2010 Chuyển mạch T dùng trễ thời gian   Copyright by DCE-SOICT Chuyển mạch thời gian T Chuyển mạch không gian S 9/10/2010 Chuyển mạch thời gian T  Chuyển mạch kênh tạo số kỹ thuật Trên đường truyền dẫn tín hiệu, đặt đơn vị trễ có thời gian trễ thời gian khe thời gian Nhược điểm:  Hiệu  Giá thành cao  Khó thực Copyright by DCE-SOICT 9/10/2010 9/10/2010 Điều khiển Chuyển mạch T dùng nhớ đệm 17 18   BM ghi khe thời gian tuyến PCM vào ô nhớ tương ứng  CM điều khiển việc ghi (hoặc đọc) ô nhớ BM Bộ đếm khe thời gian đếm chu kỳ, với chu kỳ số khe thời gian tuyến PCM  Dung lượng BM:  Dung lượng CM:  CBM=b.R bits CCM=R.log2R bits Với b: số bit mã hoá, R: số khe thời gian khung Copyright by DCE-SOICT Điều khiển điều khiển việc đọc (hoặc ghi) vào ô nhớ nhớ BM cách liên tiếp Sử dụng đếm khe thời gian với chu kỳ đếm R, đếm tăng giá trị lên sau thời gian khe thời gian 9/10/2010 Copyright by DCE-SOICT Điều khiển ngẫu nhiên 9/10/2010 Các kiểu chuyển mạch T 19 20   Điều khiển ngẫu nhiên: điều khiển việc đọc ghi) ô nhớ cuả BM theo nhu cầu Sử dụng nhớ điều khiển CM, ô nhớ CM chứa địa đọc (hoặc ghi) ô nhớ BM Copyright by DCE-SOICT  9/10/2010 Chuyển mạch T ghi tuần tự, đọc ngẫu nhiên Copyright by DCE-SOICT 9/10/2010 9/10/2010 Các kiểu chuyển mạch T Đặc điểm chuyển mạch T 21 22  Chuyển mạch T ghi ngẫu nhiên, đọc      Copyright by DCE-SOICT Trễ (độ trễ nhỏ thời gian khung) Rẻ tiền Dung lượng bị giới hạn thời gian ghi đọc nhớ Nhược điểm: số lượng kênh bị hạn chế thời gian truy cập nhớ Hiện công nghệ RAM phát triển cấp T chuyển mạch 1024 kênh Chỉ thích hợp với tổng đài nhỏ 9/10/2010 Copyright by DCE-SOICT Chuyển mạch không gian S 9/10/2010 Phương pháp thực 23 24  Là loại chuyển mạch phục vụ trao đổi thông tin hai tuyến PCM khe thời gian    Ma trận nxm, điểm thông đặt giao điểm ngõ vào ngõ Mỗi CM có R nhớ (số khe thời gian khung) mang địa điểm thông cột Dung lượng CM: CCM=R.log2(n+1)  Copyright by DCE-SOICT 9/10/2010 Dùng thêm địa biểu thị tất điểm thông cột không nối Copyright by DCE-SOICT 9/10/2010 9/10/2010 Điều khiển theo đầu Điều khiển theo đầu vào 25 26     Xác định n ngõ vào với đầu tương ứng Sử dụng ghép kênh logic số, ghép kênh hoạt động điều khiển nhớ CM Dựa vào thông tin CM, MUX chọn ngõ vào tương ứng để ghép đầu Dung lượng tổng cộng nhớ C∑CM=m.R.log2(n+1) Copyright by DCE-SOICT     Xác định n đầu nối với đầu vào tương ứng Các DMUX hoạt động điều khiển nhớ CM Dựa vào thông tin CM DMUX chọn ngõ tương ứng để tách từ đầu vào Dung lượng tổng cộng nhớ CΣCM=n.R.log2(n+1) 9/10/2010 Copyright by DCE-SOICT Đặc điểm 9/10/2010 ATM(Asynchronous transfer mode) 27 28     Khả lớn (dung lượng lớn) Tin cậy Chọn đường thuận tiện Không sử dụng độc lập thực tế Copyright by DCE-SOICT   9/10/2010 ATM phương thức truyền không đồng bộ, kỹ thuật chuyển mạch gói chất lượng cao Có phương thức truyền tải định hướng, chuyển gói nhanh dựa ghép không đồng phân chia theo thời gian Copyright by DCE-SOICT 9/10/2010 9/10/2010 ATM ATM 29 30  ATM tồn hai thuật ngữ:  Thuật ngữ “ truyền ” bao gồm lĩnh vực truyền dẫn chuyển mạch “ dạng truyền ” ám chế độ truyền dẫn chuyển mạch thông tin mạng  Thuật ngữ “ không đồng ” giải thích cho kiểu truyền thơng, gói tin nối lặp lặp lại cách bất thường chúng tạo theo yêu cầu cụ thể mà không theo chu kỳ  Copyright by DCE-SOICT    ATM kết hợp tất lợi kỹ thuật chuyển mạch trước vào kỹ thuật truyền thơng Sử dụng gói cố định gọi tế bào ATM truyền tải hỗn hợp dịch vụ bao gồm thoại, hình ảnh, số liệu, cung cấp băng thơng theo yêu cầu ATM loại trừ “nút cổ chai” thường xảy mạng LAN WAN 9/10/2010 Copyright by DCE-SOICT Đặc tính ATM 9/10/2010 Đặc điểm ATM 31 32   ATM có hai đặc tính quan trọng là: Thứ nhất:      ATM sử dụng gói có kích thước nhỏ cố định gọi tế bào ATM (ATM cell) Các tế bào nhỏ với tốc độ truyền lớn làm cho trễ truyền biến động trễ giảm đủ nhỏ dịch vụ thời gian thực Ngồi kích thước nhỏ tạo điều kiện cho việc hợp kênh tốc độ cao dễ dàng Thứ hai:  Có khả nhóm vài kênh ảo thành đường ảo nhằm giúp cho việc định tuyến dễ dàng Copyright by DCE-SOICT 9/10/2010  ATM có đặc điểm gần giống với phương thức chuyển mạch gói Tuy nhiên có số điểm khác biệt:     Để phù hợp với việc truyền tín hiệu thời gian thực ATM phải đạt độ trễ đủ nhỏ, tức tế bào phải có độ dài ngắn gói thơng tin chuyển mạch gói Các tế bào có đoạn mào đầu nhỏ nhằm tăng hiệu sử dụng đường truyền có tốc độ cao Để đảm bảo độ trễ đủ nhỏ tế bào truyền khoảng thời gian xác định, khơng có khoảng trống tế bào Trong ATM thứ tự tế bào bên phát bên thu phải giống (đảm bảo quán thứ tự) Copyright by DCE-SOICT 9/10/2010 9/10/2010 Ưu điểm ATM Ưu điểm ATM(tiếp) 33 34       Ghép kênh không đồng (ATDM) thống kê cho kiểu lưu lượng Gán độ rộng kênh linh hoạt mềm dẻo Giảm mạng riêng Chấp nhận mạng có nhờ kết nối chúng với mạng ATM Tốc độ truy cập cao (155 Mb/s – 16 Gb/s) Tiết kiệm giá thành OA&M (Operation Administrantion and Maintenance) nhờ công nghệ cao đồng Copyright by DCE-SOICT      Bản chất ATM liên kết truyền tế bào với thông tin tạo ATM cung cấp khả ghép kênh “thống kê” với đường truyền Trong ATM tận dụng dung lượng truyền dẫn thời điểm có “hoạt động thấp” nguồn thơng tin Thay truyền tế bào “khơng có ích”, tế bào truyền khoảng thời gian này, có nguồn thơng tin khác thay Trong trường hợp có nhiều nguồn thông tin thay đổi (VBR) truyền đường truyền khả ghép kênh “thống kê” cao Tế bào ATM có kích thước cố định kết hợp với ghép kênh, giúp cho việc tổ hợp nhiều nguồn tín hiệu khác đường truyền dễ dàng, từ nhà khai thác cung cấp nhiều dịch vụ cho khách hàng đường truyền 9/10/2010 Copyright by DCE-SOICT Nhược điểm 9/10/2010 BISDN 35 36   Tốc độ truyền dẫn phụ thuộc vào thời gian tổ hợp tế bào trễ biến động tế bào Trễ biến động tế bào sinh giá trị trễ khác điểm chuyển mạch thiết bị tách/ghép kênh, dẫn đến khoảng cách tế bào bị thay đổi Trong tín hiệu thoại bị ảnh hưởng nhiều xảy trễ TrƠ cđa m¹ng Giá trị trễ tăng Copyright by DCE-SOICT BISDN is an extension of ISDN in terms of capabilities, i.e it not only has the narrowband capability of ISDN but also the broadband capability Giá trị trễ giảm 9/10/2010 Copyright by DCE-SOICT 9/10/2010 9/10/2010 B-ISDN definition B-ISDN 37 38   A service requiring transmission channels capable of supporting rates greater than the primary rate.” ITU-T Any service inquiry with a speed greater than 1.544 Mbps is defined as broadband, and any communications based on this speed are called broadband communications Copyright by DCE-SOICT   9/10/2010 B-ISDN is an extension of ISDN only in term of the name Everything is different including protocol, architecture, transmission, and switching technology The Goal of B-ISDN is to achieve complete integration of services, ranging from low-bit rate burst signals to high-bit-rate continuous realtime signals Copyright by DCE-SOICT B-ISDN 9/10/2010 Broadband service 39 40   Designed to exploit the advances in technology Provides for integration of wide range of communications facilities and the support of universal communications with the following characteristics Worldwide exchange between any two subscribers in any medium  Retrieval and sharing of information from multiple sources, in multiple media  Distribution of a wide variety of materials to home or office, on demand  Copyright by DCE-SOICT 9/10/2010 Copyright by DCE-SOICT 9/10/2010 10 9/10/2010 B-ISDN services B-ISDN services 41 42  Interactive Services    Two-way exchange of information (other than controlsignaling information) between two subscribers or between a subscriber and a service provider Referred also as broadcast services Provide a continuous flow of information, which is distributed from a central source to an unlimited number of authorized receivers connected to the network  User can access this flow of information but has no control over it  Example: High definition television (HDTV)   Distribution Services  Primarily one way transfer of information, from service provider to B-ISDN subscriber Copyright by DCE-SOICT Distribution Services Without User Presentation Control 9/10/2010 Copyright by DCE-SOICT B-ISDN services 9/10/2010 B-ISDN services 43 44  Distribution Services With User Presentation Control Distribute information from a central source to a large number of users  Information is provided as a sequence of information entities (e.g , frames) with cyclical repetition  User has the ability of individual access to the cyclical distributed information and can control start and order of presentation  Example: cable text   Copyright by DCE-SOICT 9/10/2010  Services include voice-band services such as telemetry, low-speed data, telephone, and facsimile and broadband services, such as highquality video conferencing, high-definition television (HDTV) video transmission and high speed data transmission Thus B-ISDN must adapt the characteristics of each of the different services and integrate them into a common transmission and switching platform Copyright by DCE-SOICT 9/10/2010 11 9/10/2010 B-ISDN architecture B-ISDN architecture 45 46  Function architecture Control of B-ISDN based on common-channel signaling  B-ISDN must support all the 64-kbps transmission services, both circuit switching and packet switching  In addition it should support higher-data-rate transmission services Example: high resolution video(150 Mbps), video-on-demand (600 Mbps)  At the user-network interface, higher-data-rate transmission are provided using ATM  Needs fiber subscriber loops  Copyright by DCE-SOICT 9/10/2010 Copyright by DCE-SOICT B-ISDN architecture 9/10/2010 B-ISDN architecture 47 48   Transmission Structure Three new transmission services Full-duplex 155 Mbps Asymmetrical 155 Mbps (subscriber to the network), and 622 Mbps (network to subscriber)  Full duplex 622 Mbps - for multiple video   Copyright by DCE-SOICT 9/10/2010 Protocols :  ATM used for transfer of information across the user-network interface  This implies that B-ISDN is a packet-based network ( at the interface and internal switching)  B-ISDN also supports circuit mode applications over a packet based transport mechanism Copyright by DCE-SOICT 9/10/2010 12 ...9/10/2010 Chuyển mạch kênh Chuyển mạch kênh  Chuyển mạch kênh thiết lập thông qua giai đoạn  Thực trao đổi thông tin đối tượng băng kênh dẫn thời gian thực  Đối tượng sử dụng làm chủ kênh dẫn suốt... mạch phục vụ trao đổi thông tin hai tuyến PCM khe thời gian    Ma trận nxm, điểm thông đặt giao điểm ngõ vào ngõ Mỗi CM có R ô nhớ (số khe thời gian khung) mang địa điểm thông cột Dung lượng... truyền không phụ thuộc vào đối tượng sử dụng Hiệu suất cao kênh dẫn dùng chung cho nhiều đối tượng khác Áp dụng cho truyền số liệu, chữ viết, hình ảnh Khi lưu lượng tăng cao chấp nhận yêu cầu