Chương III: Kỹ thuật chuyển mạch gói.
3.1. Giới thiệu chung
Mạng trong suốt (Transparent Network)
Trong mạng trong suốt từ các phần tử chuyển mạch được dùng để tác động như một cầu nối cho cuộc nối từ đàu cuối - tới - đầu cuối, tạo thành trong mạng các chức năng cầu nối cho cuộc nối từ đầu cuối - tới - đầu cuối. Tạo thành trong mạng các chức năng như một đôi dây dẫn kết nối trực tiếp giữa
các thuê bao với nhau. Thông tin trong cuộc nối từ đầu vào này chuyển tới đầu ra kia theo thời gian thực và không có sự thay đổi về cường độ và không có sự xử lý nào xảy ra trong mạng. Ví dụ về mạng trong suốt là mạng điện thoại truyền thống POTS (Plain Old Telephone Services)
Mạng chuyển giao (Transactional Network)
Trong mạng chuyển giao thuê bao đưa tin vào mạng với hình thức của một thực thể hoàn chỉnh. Mạng đảm bảo chấp nhận thông tin và cung cấp sự tăng cường nào đó việc phân phát tin. Trong hình loại thông tin Transactional các nội dung của các tin chuyển qua mạng sẽ có. Ở đầu cuối đích, không cần sự cần thiết cho thông tin bổ sung bất kỳ nào. Ví dụ điển hình về mạng chuyển giao là mạng điện báo.
Bảng 3.1. dưới đây tổng hợp các thuộc tính quan trọng của hai mạng nêu trên. Thuộc tính hệ thống Mạng trong suốt Mạng chuyển giao Giao tiếp
Định thời
Tốc độ bít/Độ rộng băng Cấp phát nguồn tài nguyên Định tuyến
Thiết kế đầu cuối
Quét Đồng bộ Cố định (CBR) Dành riêng Cố định Tương thích Ngắt Không đồng bộ Thích ứng (ABR) Giao thức Khả tuyển Tách biệt Các đặc trưng lưu lượng dịch vụ
Có 3 nhóm lưu lượng chính được cung cấp và truyền thông trong mạng viễn thông nói chung là:
- Thông tin điện thoại, Faximile và Video tốc độ thấp.
- Thông tin số liệu, bao gồm số liệu tương tác, số liệu hỏi/đáp và cập nhật cơ sở dữ liệu
- Thông tin nhóm số liệu dung lượng lớn (Bulk Data)
Mỗi loại hình dịch vụ tương ứng với mỗi dạng lưu lượng nêu trên có những đặc trưng khác nhau và di đó có những yêu cầu riêng liên quan tới các giải pháp kỹ thuật thiết kế mạng nhằm đạt hiệu quả cao nhất, hợp lý nhất cung cấp các tính năng truyền dẫn, chuyển mạch, giảm giá thành đầu tư và vận hành khai thác & bảo dưỡng hệ thống.
Đối với lưu lượng điện thoại yêu cầu về độ trễ nhỏ và độ thông cao nhưng nó ít chịu ảnh hưởng nghiêm trọng của tỷ lệ lỗi bit truyền dẫn vì nếu như có một số bit lỗi xảy ra thì sự ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ điện thoại thường là không nhận thấy. Quan trọng đối với lưu lượng nhóm này là mật độ xuất hiện và thời gian duy trì trung bình của cuộc gọi điện thoại trong mạng. Phụ thuộc vào kiểu thuê bao (doanh nghiệp, nhà riêng,…) thời gian trong ngày/tháng/năm mà mật độ lưu lượng và thời gian duy trì trung bình của cuộc gọi điện thoại biến đổi theo. Giá trị tiêu biểu về thời gian duy trì của một cuộc gọi điện thoại là khoảng từ 3 - 7 phút còn độ dài truyền tin là 3-8.105 bits.
Đối với nhóm lưu lượng số liệu, ví dụ số liệu tương tác giữa các thiết bị đầu cuối truyền số liệu kiểu máy tính có độ dài bản tin từ 20 - 10000bit có yêu cầu độ trễ nhỏ, độ thông kênh có thể không cần cao lắm nhưng đặc biệt là yêu cầu tỷ số lỗi bit phải rất thấp vì có thể chỉ 1 bit lỗi đơn lẻ xảy ra cũng có thể làm hỏng toàn bộ quá trình thông tin.
Nhóm số liệu dung lượng lớn dùng cho việc trao đổi số liệu hay bản tin lớn (khoảng 104 đến 108 bit) ví dụ như truyền một số lượng lớn trang số liệu tới máy in ở xa, truyền file lớn từ cơ sở dữ liệu hay nạp phần mềm từ xa cho một máy tính… yêu cầu độ thông kênh khá cao bởi vì cần phải truyền thông và xử lý một khối lượng tin rất lớn. Ngoài ra nó cũng yêu cầu tỷ lệ lỗi bit thấp vì những nguyên nhân như đối với nhóm số liệu tương tác nêu trên. Tuy nhiên, về độ trễ trong trường hợp này không nhất thiết yeey cầy quan trọng như đối với hai nhóm dịch vụ trên đây.
Bảng 3.2 tổng kết các đặc trưng quan trọng nhất của nhóm lưu lượng số liệu. 5 kiểu lưu lượng thông tin Transactional khác nhau từ chuyển giao tương tác ngắn tới truyền thông Bulk Data lấn tới hàng triệu bit.
Bảng 3.2
Kiểu giao vận Độ dài bản tin danh định Trễ phân phát
Số liệu tương tác Hỏi/Đáp Cập nhật dữ liệu Truyền Bulk Data 1 Truyền Bulk Data 2
600 đến 6000 bit 600 đến 6000 bit khoảng 600 bit 104 đến 106 bit 104 đến 108 bit <1sec từ 1 đến 30 sec vài sec đến vài phút chục sec đến vài phút Chục phút đến vài giờ Từ những cơ sứ và số liệu trình bày trên đây và phân tích trên đây chúng ta thấy rõ một điều rằng sự khác biệt đặc trưng quan trọng nhất giữa các
cuộc gọi điện thoại và truyền thông số liệu là đặc tính độ dài bản tin và thời gian trễ truyền tin. Các cuộc gọi điện thoại có thời gian duy trì trung bình khoảng 1 vài phút, do vậy chúng gần như không bị ảnh hưởng nếu cần 1 vài sec (1 sec đối với cuộc gọi điện thoại ISDN và có thể tới 15sec đối với cuộc gọi thường) để thiết lập kênh ban đầu và trong quá trình thông tin điện thoại độ trễ truyền dẫn hệ thống có thể đảm bảo rất nhỏ và không đổi nhờ đó tiếng nói sẽ không bị biến dạng khi truyền tin. Các cuộc gọi truyền số liệu thì lại khác, chúng thường có thời gian duy trì rất nhỏ và có thể cho phép có dung sai lớn về độ trễ truyền dẫn qua mạng.
B 3.3. Các đặc trưng lưu lượng khác nhau
Kiểu lưu lượng Loại 1 Loại 2 Bulk Data
Thời gian duy trì Điều khiển lỗi Trễ qua mạng Độ dài bản tin Tốc độ tr.dẫn Độ khả dụng
Điện thoại, Fax vài phút không <200ms 105-107 bit 2,4-200kb/s Blocking Thời gian thực chuyển mạch kênh Hỏi/đáp vài sec đến phút Yêu cầu tự động phát lại <1 sec 600-6000bit 45b/s-100kb/s Non-Blocking Gần như Thg.thực Chuyển mạch gói một vài phút đến giờ Có thể có hoặc không Một vài phút đến vài giờ 10(6)-10(8) 48-1000kb/s C/m kênh/gói theo yêu cầu.
Hình vẽ H3.1 phác họa sự phân bố thời gian duy trì trung bình của các thuê bao trong mạng viễn thông
Hinh 7
H3.1. Phân bố thời gian duy trì trung bình
Phân tích đồ thị H3.1. chỉ rõ khoảng 25% cuộc gọi số liệu kéo dài đến 1 giây, khoảng 50% cuộc gọi kéo dài đến 5 giây và 90% cuộc gọi kéo dài đến 50 giây. Như vậy độ dài số liệu bình quân là 5 giây. Cũng từ biểu đồ H3.1, thời gian duy trì trung bình của cuộc gọi điện thoại là 5 phút thì trên 99,5% cuộc gọi thông tin số liệu có thời gian duy trì trung bình nhỏ hơn điện thoại. Như vậy kết luận rõ ràng là với thời gian duy trì rất ngắn, hầu hết các cuộc gọi truyền số liệu và data communication Transaction bao gồm cả mạng phải hoạt động thật nhanh mới đáp ứng cho kiểu cuộc gọi số liệu và do đó vào khoảng thời gian giữa thập niên 60 chuyển mạch gói ra đời đáp ứng cho yêu cầu truyền số liệu.
Bảng 3.3 dưới đây thống kê một số đặc trưng chủ yếu của chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói
Bảng 3.3 Các đặc trưng của chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói
Tính năng Chuyển mạch kênh Chuyển mạch gói
Giao thức Tính trong suốt
Hoạt động song hướng Phần cứng
Các hạn chế của hệ
Thiết lập và giải phóng kênh
Hoàn toàn trong suốt Đồng thời tồn tại và hoàn toàn song hướng Chú trọng cho đặc tính thống kê của điện thoại
Giao diện và chuyển số liệu
Hướng chuyển giao Song hướng độc lập Hướng cuộc gọi số liệu (Rất nhanh phải đáp ứng)
thống