báo cáo về chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh. các phương thức định tuyến trong chuyển mạch kênh. ưu nhược điểm của các loại chuyển mạch trong chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. tổng quan về chuyển mạch hiện nay
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN ĐỀ TÀI CHUYỂN MẠCH GÓI VÀ CHUYỂN MẠCH KÊNH Giảng viên hướng dẫn Mạc Thị Phượng Sinh viên thực hiện: Ma Tuấn Anh Trần Thế Bảo Đỗ Tiến Dũng Phạm Trung Dũng Vũ Bá Dũng ĐTTT K14A Lớp: Thái Nguyên, tháng 10 năm 2018 Mục lục 1.Chuyển mạch gói 1.1.Khái niệm Bản tin chia thành gói với chiều dài xác dịnh, gói có phần header mang thơng tin dịa thứ tự gói Mỗi gói di qua node duợc tiến hành theo phương pháp store and forward chuyển mạch tin Tại dầu thu tiến hành sáp xếp gói trở lại Trong gói ln có trường kiểm tra để đảm bảo gói truyền khơng lỗi qua chặng Phươg thức truyền dạng gói từ node-> nốt cách độc lập or theo đường xác định trước để đến đích Thơng tin truyền dạng kết nối ảo 1.2 Cấu trúc - Node mạng NMS + Định tuyến + Đóng gói + Giải đóng gói + Chuyển tiếp gói - PT - NPT: thu nhận thơng tin khơng phải gói 1.3 Hoạt động - Đóng gói thơng tin - Tái hợp , giải gói - Định tuyến chuyển tiếp gói 1.3.1.Đóng gói thơng tin Bản tin chia làm segment , segment lại có fame bọc ngồi hình sau: Kiểm tra Fame start Header Fame Seg M dài Nend bit N L thông tin Các Segment sau chia cắt thêm trường ‘Đầu’ (Header) ‘Đuôi’ (Trailer), chúng chứa ba trường: Đầu chứa địa đích thơng tin điều khiển cần thiết để định tuyến gói tin mạng, ví như: số thứ tự Segment #, mã kênh Logic để tách thông tin khách hàng ghép kênh, đánh dấu Segment Segment cuối tin thông tin khác liên quan tới chức quản lý điều khiển từ ‘Đầu cuối - tới - Đầu cuối’ Trong tin thực mang trường liệu trường cuối trường sửa sai CRC CRC cho phép hệ thống chuyển mạch gói phát sai lỗi xảy gói có, nhờ đảm bảo yêu cầu cao độ xác truyền tin Tổng số tin chứa trường số liệu Đầu Segment Tiêu đề Gói thơng thường khoảng từ 64 đến 256 bit tổng số N khoảng 1000 bit 1.3.2.Định tuyến chuyển tiếp gói: + Định tuyến tìm đường Tiêu chí: + Nhanh + Ngắn + Thời gian trễ nhỏ + phương thức định tuyến theo tiêu chí : + Datagram + Virtual Circuit a, Datagram : - Các gói tin chuyển kiểu lưu đệm chuyển tiếp - Gói tin theo nhiều đường đến đích - Thứ tự gói đích khơng theo trật tự Nhận xét : Phù hợp để chuyển tin ngắn b,Virtual Circuit : - Thiết lập kênh, đường truyền trước send gói tin - Truyền liệu - Kênh ảo +Được sử dụng có liệu + Khi khơng có liệu nhường cho khác Nhận xét : sử dụng tốt cần truyền tin dài 1.3.3.Các phương thức định tuyến mạng gói : - Tràn lụt gói - Định tuyến ngẫu nhiên - Định tuyến theo danh mục - Định tuyến theo danh mục thích ứng a,Tràn lụt gói : - Gói tin chắn đến đích Chiếm dung lượng băng thông lớn, dẫn đến gây tắc nghẽn Hiệu suất đường truyền sử dụng thấp Thuật toán điều khiển đơn giản b,Định tuyến ngẫu nhiên: - Khả chiếm băng thông đường truyền hữu ích so với kiểu lan truyền gói - Các gói tin lan truyền qua mạng tình cờ gặp đích đến nên tiêu chí định tuyến sai - Thời gian sống gói tin ngắn, đường truyền dài dẫn đến liệu VD : thời gian sống gói tin tiếng mà đường truyền mà dài tiếng => xóa gói tin c,Định tuyến theo danh mục: - Các tuyến xác định đầu qua node mạng - Mỗi node mạng có bảng định tuyến(phải có lưu đệm, kích thước cồng kềnh) - Thuật toán chưa hẳn tối ưu d,Định tuyến theo danh mục thích ứng : - Giống định tuyến theo danh mục có thêm xác định thời gian trễ (ms) - Bảng định tuyến cập nhật phải thường xuyên(theo chu kỳ) - Thuật toán điều khiển tối ưu -> điều kiển phức tạp 1.3.4.Tái hợp , giải gói Sắp xếp lại gói đầu thu giống với đầu phát 1.4 Ưu/ Nhược điểm -Ưu điểm: • Mềm dẻo hiệu suất truyền tin cao: Hiệu suất sử dụng đường truyền cao chuyển mạch gói khơng có khái niệm kênh cố định dành riêng, đường truyền node trạm chia sẻ để truyền tin, gói tin hàng truyền nhanh • Khả truyền ưu tiên: Chuyển mạch gói xếp thứ tự cho gói để truyền theo mức độ ưu tiên Trong chuyển mạch gói số gọi bị từ chối thời gian trễ tăng lên • Có khả cung cấp nhiều dịch vụ thoại phi thoại • Thích nghi tốt có lỗi sảy ra: Nhờ khả định tuyến động mạng -Nhược điểm: • Trễ đường truyền lớn: Do qua trạm, liệu lưu trữ xử lý trước gửi • Độ tin cậy khơng cao dễ sảy tắc nghẽn, lỗi tin • Tính đường gây lặp bảng tin, loop làm tăng lưu lượng mạng khơng cần thiết • Tính bảo mật đường truyền chung không cao 2.Chuyển mạch kênh 2.1.Khái niệm - Chuyển mạch kênh (Circuit Switching) kỹ thuật chuyển mạch đảm bảo việc thiết lập đường truyền dẫn dành riêng cho việc truyền tin q trình trao đổi thơng tin hai hay nhiều thuê bao khác - Chuyển mạch kênh tín hiệu số: q trình kết nối, trao đổi thông tin khe thời gian số đoạn tuyến truyền dẫn TDM số 2.2 Đặc điểm • Độ tin cậy cao: đường nối hồn tất thất tín hiệu gần khơng đáng kể • Băng thơng cố định Đối với kiểu nối vận tốc chuyển thơng tin số phụ thuộc vào đặc tính vật lý thơng số cài đặt thiết bị • Có thể dùng kỹ thuật vào nơi cần vận tốc chuyển liệu cao nơi cần truy nhập liệu với thời gian thực (realtime data access) • Tuy nhiên, vận chuyển lấy nhiều tài nguyên chúng cấp cho đường nối dây dùng xong hay có lệnh hủy Nói cách khác, đường nối liệu thời gian mở đường nối mà gặp phải nút bận dùng cho đường nối trước buộc phải đợi nút giải phóng 2.3.Chuyển mạch không gian tương tự - Đặc điểm Thiết lập kênh truyền truyền tin Cấu trúc Luồng vào/ra tương ứng đầu vào/ra ma trận chuyển mạch Ma trận chuyển mạch: xây dựng dựa phần tử chuyển mạch diode, rơ le, tran, - Các tín hiệu điều khiển 2.4.Chuyển mạch khơng gian số(S) - Khái niệm: Chuyển mạch không gian số phương thức chuyển mạch đấu nối luồng đầu vào PCM luồng PCM đầu khe thời gian - Cấu trúc: + Luồng PCM đầu vào/ +Ma trận chuyển mạch: xây dựng dự vào phần tử logic:AND, NAND, NOR +Phần điều khiển: -Bộ đếm TS -Bộ nhớ điều khiển CM Hình 2.1 - Chức năng: + Ma trận: chức phần tử chuyển mạch đấu nối cho đầu vào/ra + Bộ nhớ điều khiển + Bộ đếm khe thời gian: đếm khe thời gian theo chu kì Hình 2.2 - Nguyên lý hoạt động: Điều khiển đầu ra: tác động đếm khe thời gian điều khiển trung tâm, tín hiệu ngăn nhớ CM ghi đọc đưa lên điều khiển phần tử logic tương ứng đóng cho tín hiệu luồng đầu vào đưa đến luồng đầu theo yêu cầu Số ngăn nhớ CM = Số TS PCM Số ô nhớ = -Đấu nối luồng, kênh không thay đổi r= +1 số nguyên số nguyên 10 Ví dụ: Trình bày q trình đấu nối A2/TS1-B3/TS1, A1/TS2 – B2/TS2, A3/TS3 – B1/TS3 qua tầng chuyển mạch S( kích thước 4x4) A1, A2, A3 luồng PCM lối vào B1, B2, B3 luồng PCM lối PCM có khe thời gian - Số luồng PCM vào/ra = - Số ngăn CM: - Số ô/ ngăn = - +A2/TS1 – B3/TS1 - Điều khiển đầu ra: ngăn CM3 ghi địa chỉ: 10 - Điều khiển đầu vào: ngăn CM2 ghi địa chỉ: 11 - +A1/TS2 – B2/TS2 - Điều khiển đầu ra: ngăn CM2 ghi địa chỉ: 01 - Điều khiển đầu vào: ngăn CM1 ghi địa chỉ: 10 - +A3/TS3 – B1/TS3 - Điều khiển đầu ra: ngăn CM1 ghi địa chỉ: 11 - Điều khiển đầu vào: ngăn CM3 ghi địa chỉ: 01 2.5.Chuyển mạch thời gian số(T): Trường chuyển mạch thời gian tín hiệu số thực q trình chuyển đổi nội dung thơng tin từ khe thời gian sang khe thời gian khác luồng PCM, dựa nguyên tắc gây trễ cho tín hiệu Để gây trễ phải có nhớ để lưu trữ thơng tin thoại khe thời gian gọi nhớ thoại SM (Speech Memory) 11 Hình 2.3 - Cấu trúc: + Bộ nhớ SM: lưu trữ khe thời gian (TS) luồng PCM + Bộ nhớ CM: lưu địa ngăn nhớ SM + Bộ đếm khe thời gian: đếm TS theo chu kỳ + VD: Luồng PCM32 + SM có + + 32 ngăn số ơ/ ngăn: CM có số ngăn=32 + số bit/ngăn = + Đếm – 31 - Nguyên lý hoạt động: + Điều khiển đầu ra; ghi tuần tự, đọc ngẫu nhiên + Điều khiển đầu vào: ghi ngẫu nhiên, đọc + Điều khiển ngẫu nhiên: ghi ngẫu nhiên đọc ngẫu nhiên 12 Hình 2.4 - Điều khiển đầu ra: Dưới tác động đếm TS điều khiển trung tâm tín hiệu SM CM ghi Bộ đếm ngăn CM SM ghi Bộ đếm đếm i ngăn i SM ghi đếm đếm j ngăn j CM ghi nội dung ngăn i Nếu i Nếu i>j tín hiệu ngăn j CM đợi đến chu kỳ sau Sau đếm đếm đến j tín hiệu đưa lên địa ngăn i SM cho tín hiệu từ Thời gian trễ: t = -> j – i j> i N + i - j j