Chương III: Kỹ thuật chuyển mạch gói.
3.2.Những nguyên tắc cơ bản về chuyển mạch gó
Như đã mô tả và phân tích kỹ trên đây, nhóm lưu lượng truyền số liệu mặc dầu bao gồm một dải rộng các đặc tính phụ thuộc vào nguồn số liệu khác nhau nhưng nói chung chúng đều được đặc trưng bởi độ dài bản tin tương đối ngắn (< 2000bit) và thường có yêu cầu tốc độ trao đổi, truyền tin rất nhanh và do đó thời gian truyền tin rất ngắn (< 1 giây). Với thời gian truyền tin ngắn như vậy thì rõ ràng kỹ thuật chuyển mạch kênh là không thích hợp bởi vì thời gian thiết lập và giải phóng kênh có thể lâu hơn rất nhiều so với thời gian truyền tin.
Quan điểm của chuyển mạch gói dựa trên khả năng của các máy tính số hiện đại tốc độ cao tác động vào bản tin cần truyền sao cho có thể chia cắt các cuộc gọi, các bản tin hoặc các transaction thành các thành phần nhỏ gọi là "gói" tin. Tùy thuộc vào việc thực hiện và hình thức của thông tin mà có thể có nhiều mức phân chia. Ví dụ một cách thực hiện phổ biến được áp dụng của chuyển mạch gói hiện nay là bản tin của người sử dụng được chia thành các Segments và sau đó các Segments lại được chia tiếp thành các gói (Packet) có kích thước chuẩn hóa. Hình vẽ H3.2 minh họa giao thức cắt gói theo nguyên tắc nêu trên.
Các segments sau khi được chia cắt từ bản tin của khách hàng sẽ được xử lý chuẩn hóa tiếp bằng cách gián "đầu" (Learder) và (Trailer), như vậy chúng chứa 3 trường số liệu là: đầu chứa địa chỉ đích cùng các thông tin điều khiển mà mạng yêu cầu. Ví dụ như số thứ tự của segments #, mã kênh logic để tách các thông tin khách hàng đã ghép kênh, đánh dấu segments đầu tiên và segments cuối cùng của bản tin và nhiều thông tin khác liên quan tới chức năng quản lý và điều khiển từ "đầu cuối - tới - đầu cuối".
Đối với các gói tin truyền qua mạng chuyển mạch gói còn phải chứa các mẫu tạo khung để đánh dấu điểm đầu và điểm cuối của mỗi gói. Tiêu đề (header) của gói tương tự như đầu của segments, ngoài ra nó còn có thêm các thông tin mà mạng chuyển mạch yêu cầu để điều khiển sự truyền tải của các gói qua mạng, ví dụ như thông tin cần bổ sung vào tiêu đề của gói là địa chỉ nguồn, địa chỉ đích, số thứ tự của gói và các khối số liệu điều khiển để chống vòng lặp, quản lý QOS, suy hao, lặp gói,…
Trường số liệu điều khiển sai lỗi CRC cho phép hệ thống chuyển mạch gói phát hiện sai lỗi xẩy ra trong gói nếu có, nhờ đó đảm bảo yêu cầu rất cao về độ chính xác truyền tin.
Tổng số tin chứa trong các trường số liệu đầu của segments và tiêu đề của gói là rất quan trọng. Thông thường các trường số liệu này có khoảng từ 64 đến 256 bit trong tổng số N khoảng 1000bit. Hình vẽ H.3 minh họa cấu trúc gói tin trong mạng chuyển mạch gói.
Các gói tin này sẽ được chuyển qua mạng chuyển mạch gói từ Node chuyển mạch này tới Node chuyển mạch khác trên cơ sở "lưu đệm và phát chuyển tiếp", nghĩa là mỗi Node chuyển mạch sau khi thu một gói sẽ tạm thời lưu giữ một bản sao của gói vào bộ nhớ đệm cho tới khi cơ hội phát chuyển tiếp gói tới Node tiếp theo hay thiết bị đầu cuối của người dùng được đảm bảo chắc chắn. Bởi vì mọi quá trình thông tin được cắt nhỏ thành các gói giống nhau nên các bản tin dù dài hay ngắn đều có thể chuyển qua mạng với sự ảnh hưởng lẫn nhau ít nhất và nhờ sự chuyển tải các gói qua mạng gần như nhau được thực hiện trong thời gian thực nên chuyển mạch có thể đáp ứng được yêu cầu hoạt động một cách nhanh chóng kể cả khi có sự thay đổi mẫu lưu lượng hoặc có sự hỏng hóc một phần hay nhiều tính năng khác của mạng.
H 3.4. Mạng chuyển mạch gói
Hình vẽ H3.4 minh họa nguyên tắc hoạt động của mạng chuyển mạch gói. Các bản tin của khách hàng từ máy chủ gọi A sẽ không được gửi đi một cách tức thì và trọn vẹn qua mạng tới máy bị gọi như trong mạng chuyển mạch bản tin, mà sẽ được cắt và tạo thành các gói chuẩn ở Node chuyển mạch gói nguồn PSWs-Mỗi gói sẽ được phát vào mạng một cách riêng rẽ độc lập và chúng sẽ dịch chuyển về Node chuyển mạch gói đích PSWĐ theo một đường dẫn khả dụng tốt nhất tại bất kỳ thời điểm nào, đồng thời mỗi gói sẽ được kiểm tra giám sát lỗi trên dọc hành trình. Tại PSWĐ các gói sẽ được tái hợp lại để tạo thành bản tin nguyên vẹn ban đầu rồi gửi tới thuê bao B. Ưu điểm đặc sắc của chuyển mạch gói là kênh truyền dẫn chỉ bị chiems dùng trong thời gian thực sự truyền gói tin, sau đó kênh sẽ trở thành rỗi và khả dụng cho một bản tin có thể được truyền một cách đồng thời và có thể theo các tuyến hoàn toàn khác nhau, nhờ đó mà chuyển mạch gói có thể sử dụng một cách triệt để hoàn toàn các tính năng truyền dẫn của hệ thống.
Nguyên tắc cơ bản của trường chuyển mạch gói được minh họa trên hình vẽ H3.5 sau đây:
Hinh 9
Số liệu đến và các gói điều khiển được phân phối vào các bộ đệm mà tại đó chúng được kiểm tra, giám sát lỗi. Sau đó chúng được tạm thời lưu trữ lại để sẵn sàng chuyển vào bus số liệu hoặc được diễn giải bởi bộ điều khiển controller để tạo ra các tác động điều khiển. Gói số liệu vào có thể được truyền vào BUS số liệu dạng nối tiếp hoặc song song và sau đó được chuyển tới bộ đệm đầu ra bởi bộ điều khiển mà nó xác nhận được địa chỉ của gói chứa trong trường tin định hướng.