Để đáp ứng một cách thích đáng nhu cầu ngày càng tǎng của việc truyền số liệu và các dịch vụ thoại mới, các dịch vụ chuyển mạch số liệu được phát triển và được thực hiện bằng cách sử dụng mạng dữ liệu chuyển mạch tuyến và mạng dữ liệu chuyển mạch gói.
A. Mạng dữ liệu chuyển mạch tuyến :
Mạng dữ liệu chuyển mạch là một phơng pháp nối các đường dây thông tin từ các bên gọi đến các bên nhận và sau đó thực hiện việc trao đổi thông tin giữa các bên với nhau. Mạng lưới điện thoại là một ví dụ điển hình. Mạng lưới điện thoại được lập ra để thực hiện việc trao đổi thông tin tiếng nói, còn mạng dữ liệu chuyển mạch tuyến được lắp đặt để trao đổi dữ liệu. Nó biểu thị các điều kiện giao tiếp của mạng và cung cấp các thiết bị đầu cuối cần thiết cho các dịch vụ truyền mã số như các thông tin dữ liệu, fax bằng số; dịch vụ telex. Với mạng lưới này, các dữ liệu có thể được truyền đi nhanh hơn, tin cậy hơn và tiết kiệm hơn là sử dụng mạng lưới điện thoại hiện có hay mạng lưới thuê bao cho các dịch vụ điện thoại số. Thời gian đòi hỏi để kết nối cũng ngắn hơn nhiều. Mạng dữ liệu chuyển mạch gói (ở đây đang nói đến là "mạng chuyển mạch gói") thiết lập đường trao đổi thông tin như trong trường hợp mạng lưới điện thoại thông thường, và sau đó trao đổi thông tin. Một khi cuộc gọi được thiết lập, một đường mạch độc lập giữa 2 người sử dụng được lập ra sao cho sử dụng mạch này như một đường dây chuyên dụng cho đến khi chấm dứt cuộc gọi. Bởi vì hệ thống chuyển mạch không liên quan trực tiếp với thông tin đang truyền qua đường dẫn, nó không gây bất cứ hạn chế nào về các kiểu thông tin, các mã thông tin và trật tự điều khiển truyền dẫn. Ngoài ra, không có sự chậm trễ trong truyền dẫn do thời gian xử lý trong hệ thống chuyển mạch. Nghĩa là, có thể nói rằng mạng chuyển mạch gói có một độ thông suốt cao trong mạng lưới. Mạng lưới điện thoại công cộng (PSTN) được dùng cho việc trao đổi thông tin tiếng nói và nó được trang bị các hệ thống chuyển mạch và truyền dẫn cần thiết. Trong bảng 2.2 có ghi các hệ thống chuyển mạch đang dùng hiện nay và đặc tính của chúng.
Phương pháp chuyển mạch Phương pháp chuyển mạch gói Phương pháp chuyển bản tin Phân bố mạch trao
đổi thông tin Cho mỗi cuộc gọi Cho mỗi packet Cho mỗi bản tin Phương pháp phân
phối mạch trao đổi thông tin
Ngay tức thì Chuyển ngay tức thì
theo luồng Ngay tức thì Thời gian trì hoãn Không đáng kể (cuộc
đàm thoại có thể thực hiện được)
Một chút (cuộc đàm
Loại thông tin trao đổi Không hạn chế Dạng gói Có thể định dạng bản tin
Tính thông suốt của
thời gian * Có Không Không
Điều khiển lỗi trong
mạng Không Có Có (đối với một ít số khác không có) Phạm vi các dịch vụ
phụ được đưa vào hoạt động
ít Trung bình Nhiều
Bảng 2.2. Các đặc tính và phân loại hệ thống chuyển mạch
* Đây là một đặc tính để duy trì quãng thời gian giữa các tín hiệu và việc chuyển chúng. Đặc tính này phải được đáp ứng trong việc truyền tín hiệu dạng sóng như tiếng nói.
Mạng chuyển mạch gói bao gồm các thiết bị đầu cuối, thiết bị mạch dữ liệu, các chuyển mạch địa phương, bộ tập trung địa phương và máy phát lại. Các nguyên tắc hoạt động của mạng lưới này được minh hoạ trong hình 2.18. Các tín hiệu số từ thuê bao đầu cuối được mẫu hoá tuỳ theo tốc độ của đồng hồ nhận được từ DCE và sau đó gửi đến đường dây thuê bao. Bộ tập trung địa phương ghép các tín hiệu này cùng với các tín hiệu được gửi đến từ các mạch thuê bao khác và sau đó truyền chúng đến hệ thống chuyển mạch. Hệ thống chuyển mạch thực hiện việc chuyển mạch những tín hiệu này và sau đó truyền chúng đến thuê bao muốn gọi theo trình tự ngược lại. Các đường dây thông tin sử dụng trong mạng chuyển mạch gói là loại 4 dây, có thể thực hiện phương pháp trao đổi thông tin đối ngẫu toàn bộ, tuy nhiên thuê bao đầu cuối kia cũng có khả nǎng thực hiện phương pháp thông tin nửa đối ngẫu.
Các dịch vụ được đưa vào hoạt động trong mạng chuyển mạch gói bao gồm các đường dây thuê bao thông thường cho các cuộc gọi đi và đến, dịch vụ chuyên dụng gọi và nhận, dịch vụ kết nối, dịch vụ gọi trực tiếp để bắt đầu các cuộc gọi mà không cần quay số, dịch vụ nhận dạng trạm đầu cuối và dịch vụ gọi tắt.
Hình 2.18. Nguyên tắc hoạt động của mạng chuyển mạch tuyến.
B. Thiết lập mạng lưới
1) Khái niệm về thiết lập mạng lưới
Mạng dữ liệu chuyển mạch tuyến như trong trong hình 2.19 bao gồm phân cấp chuyển ở mức thấp, phần từ một trạm đầu cuối đến LS (chuyển mạch địa phương) được sử dụng để thu nhập và ghép kênh các dữ liệu để chuyển mạch và một phân cấp ở mức cao để thực hiện chức nǎng chuyển mạch. Thông thường ở phân cấp mức thấp của mạng lưới điện thoại, các bộ phận tập trung địa phương chỉ được lắp đặt trong các trạm chuyển mạch có trang bị các hệ thống đài. Trái lại, ở trong mạng chuyển mạch gói các bộ tập trung địa phương mà được đặt rải rác, ở các xa hệ thống chuyển mạch, tập trung lưu lượng gọi về một nơi mà hệ thống tổng đài được lắp đặt. Tín hiệu số đã được tập trung và được ghép kênh như nói ở trên được chuyển mạch tại hệ thống chuyển mạch phân chia thời gian và sau đó chuyển tới thuê bao đầu cuối bị gọi.
Hình 2.19. Phân cấp mạng chuyển mạch
Trong phân cấp bộ tập trung địa phương, những tín hiệu cần thiết cho hệ thống chuyển mạch được chuyển đổ thành các dữ liệu dồn kênh / tách kênh từ trạm đầu cuối. Các thuê bao được nối với các hộ tập trung địa phương hoặc trực tiếp với các trạm địa phương LS. Trên tuyến truyền dẫn giữa người thuê bao và hệ thống chuyển mạch, có những mạch thuê bao, bộ phận phục hồi giữa các tổng đài và mạch đặc nhiệm. Ngoài ra bộ phận phản hồi không bao gồm trong mạch thuê bao của mạng điện thoại trong khi đối với trường hợp mạng tuyến, bộ phận phản hồi bao gồm trong bộ phận mạch thuê bao.
2. Các thiết bị mạng 1) Phương pháp Rơ- le
Phương pháp rơ - le trong phương pháp chuyển mạch tuyến được minh hoạ trong hình 2.20. Thiết bị dùng trong mạng chuyển mạch gồm những thiết bị điều khiển thuê bao, thiết bị truyền dữ liệu tốc độ cao, các bộ tập trung địa phương và một hệ thống chuyển mạch phân chia thời gian. Các thiết bị điều khiển thuê bao là các thiết bị đặt ở khu vực từ trạm đầu cuối đến bộ tập trung địa phương. Các thiết bị này bao gồm những khối dịch vụ dữ liệu, bộ dồn kênh 0, dồn kênh 1 và một khối điều khiển mạng (NCU). Bộ dồn kênh 0 chuyển các tốc độ dịch vụ khác nhau của người sử dụng sang 64 Kbps và Bộ dồn kênh 1 lại chuyển các tín hiệu của nhóm 0 từ 64 Kbps sang 1,544 Mbps trước khi truyền chúng đi. Thiết bị truyền dữ liệu tốc độ cao là một đường 1,544 Mbps để nối từ bộ tập trung địa phương đến hệ thống chuyển mạch phân chia thời gian. Nó bao gồm một thiết bị đồng bộ khung, thiết bị đồng bộ dòng tập trung, thiết bị cung cấp tín hiệu đồng hồ số, và bộ dồn kênh 1. Giữa thiết bị đồng bộ dòng tập trung của bộ tập trung địa phương và thiết bị đồng bộ khung của hệ thống chuyển mạch phân chia thời gian, thông tin và đồng bộ cần thiết cho việc nhận dạng kênh được trao đổi trong khi báo hiệu về truyền dẫn dữ liệu cao tốc. Bộ dồn kênh 1, trong trường hợp là bộ phận của thuê bao, ghép tốc độ nhóm 0 từ 64 Kbps thành nhóm sơ cấp 1,544 Mbps hoặc ngược lại. Đồng hồ đồng bộ cần để kích hoạt thiết bị này nhận được từ thiết bị cung cấp tín hiệu đồng hồ số. Bộ tập trung địa phương thu nhập những tín hiệu dữ liệu được ghép thành nhóm 0 với 64 Kbps từ những trạm đầu cuối khác nhau và ghép chúng thành nhóm sơ cấp 1,544 Mbps. Ngoài ra, nó cũng phát hiện nguồn chủ gọi và ngắt mạch theo yêu cầu của từng trạm đầu cuối.
Hình 2.20. Phương pháp rơ-le của mạng chuyển mạch tuyến
2) Hệ thống chuyển mạch phân chia thời gian
Hệ thống chuyển mạch phân chia thời gian, như đã bàn tới trước đây, bao gồm một thiết bị đường thoại phân chia thời gian, thiết bị xử lý trung tâm và thiết bị vào ra.
Thiết bị xử lý trung tâm là một thiết bị điều khiển, một trong những thiết bị quan trọng nhất của hệ thống chuyển mạch. Thiết bị vào/ra chuyển và nhận thông tin để xử lý chuyển mạch giữa các thiết bị xử lý trung tâm và kết quả của nó đến và đi từ bảo dưỡng và sửa chữa. Nó gồm một thiết bị đĩa từ, thiết bị bǎng từ, thiết bị hiển thị và máy in dòng. Thiết bị gọi phân chia thời gian là một thiết bị trong đó chuyển mạch phân chia thời gian được thực hiện, thiết lập một đường gọi bằng cách biến đổi các khe thời gian trên đường truyền ghép kênh phân chia thời gian của nhóm sơ cấp, dưới sự điều khiển của CPU.
Hình 2.21. Nguyên tắc hệ thống chuyển mạch số phân chia thời gian
Trong hình 2.21 minh hoạ hệ thống chuyển mạch số phân chia thời gian gồm các chuyển mạch thời gian và không gian. Như hình vẽ, có 2 đường vào và mỗi đường được ghép với 3 kênh, và 2 đường ra mỗi đường được ghép với 3 kênh. Đường vào/ra đã được ghép kênh được gọi là xa lộ (Đường truyền tốc độ cao - highway). Chuyển mạch thời gian thực hiện chức nǎng thay đổi trật tự thời gian của các khe thời gian trên highway, còn chuyển mạch không gian bố trí các cổng theo cách đặc biệt và thay đổi các kênh highway với nhau để kết nối. Khi định kết nối cuộc gọi X vào kênh thứ nhất của đường ra 1 với đường ra 1, thứ tự kênh của X phải thay đổi vì kênh thứ nhất của đường ra 1 đã bị A chiếm. Như vậy việc biến đổi khe thời gian được thực hiện ở chuyển mạch thời gian và do đó X của kênh thứ nhất bị chuyển sang kênh thứ 2. Sau đó, cuộc gọi X được nối vào kênh thứ 2 của đường ra 1 khi cổng phân chia thời gian G22 được mở/đóng trong pha thứ 2 của xung P2. Việc kết nối được thực hiện trên cơ sở các thủ tục trên. Trong hệ thống chuyển mạch phân chia thời gian, những tín hiệu đã được ghép kênh được chuyển mạch và được đưa đến những tuyến dồn kênh theo hướng mong muốn mà không phải qua quá trình mã hoá và giải mã.