Dưới gúc độ hệ thống, hệ thống chuyển mạch sốđược coi là hệ thống tổn thất. Vỡ vậy, vấn đề nõng cao hiệu năng chuyển mạch luụn là vấn đề hàng đầu trong thiết kế chế tạo trường chuyển mạch. Trong kỹ thuật chuyển mạch kờnh, cỏc hiện tượng tắc nghẽn được coi là yếu tốcơ bản cú tỏc động suy giảm chất lượng hệ thống và chủ yếu rơi vào cỏc hệ thống chuyển mạch sử dụng tầng (S). Tốc độ xử lý và thời gian trễ trong trường chuyển mạch (T) cũng là cỏc tham số ảnh hưởng lớn tới hiệu năng trường chuyển mạch. Tuy nhiờn, do đặc tớnh tự nhiờn của chuyển mạch, việc sử dụng cỏc chuyển mạch khụng gian (S) trong hệ thống chuyển mạch là yếu tố bắt buộc. Hơn nữa, chuyển mạch (S) chớnh là điều kiện mấu chốt để đỏp ứng được dung lượng chuyển mạch trong thực tiễn. Vỡ vậy, cỏc trường chuyển mạch thực tiễn thường được ghộp nối đa tầng và phối hợp giữa cỏc kiểu chuyển mạch (T) và (S). Mục tiờu kết nối đa tầng chuyển mạch khụng chỉ nhằm tăng dung lượng hệ thống mà cũn làm giảm bớt độ phức tạp và sốlượng thiết bịtrong trường chuyển mạch. Kết nối đa tầng trong chuyển mạch kờnh được chia thành hai kiểu nhằm đảm bảo khảnăng khụng tắc nghẽn hoàn toàn cho trường chuyển mạch: Kiểu kết nối đầy đủ và kết nối từng phần.
Nguyờn tắc ghộp nối cỏc trườngchuyển mạch 3 tầng tuõn thủ theo định lý Clos được phỏt biểu như sau:
Ma trận chuyển mạch kết nối 3 tầng khụng tắc nghẽn khi và chỉ khi số kết nối trung gian r2≥ n + m -1. Trường hợp đặc biệt khi n=m thỡ r2≥ 2n-1.
Từ cỏc tầng chuyển mạch (T) và (S) cơ bản cú thể cú nhiều kiểu ghộp cỏc tầng chuyển mạch theo cỏc mụ hỡnh như: TS, ST, STS, TST tựy theo dung lượng và kiến trỳc điều khiển hệ thống. Do sự phỏt triển rất nhanh của tốc độ xử lý mà kiến trỳc ghộp nối TST thường được sử dụng nhiều nhất trong cỏc hệ thống chuyển mạch thương mại. Do vậy, trong phần này ta xem xột cỏc nguyờn tắc hoạt động của trường chuyển mạch ghộp dựa trờn kiểu ghộp nối TST. Trờn thực tế, trường chuyển mạch ghộp TST nhằm giải quyết bài toỏn mở rộng dung lượng và sử dụng cho cỏc kết nối hai hướng trong trường chuyển mạch thực tế. Theo lý thuyết, trường chuyển mạch TST cú hệ số tập trung là 1:1 và đảm bảo khụng tắc nghẽn khi số lượng khe thời gian trờn liờn kết trung gian tuõn thủtheo định lý Clos.
Như mục 2.2.2 trờn đõy đó trỡnh bày, trường chuyển mạch thời gian T cú thể hoạt động theo hai kiểu điều khiển đầu vào (RWSR) và điều khiển đầu ra (SWRR), vỡ vậy khi ghộp 2 tầng T ta sẽ cú 4 phương ỏn ghộp nối tương ứng với cỏc kiểu điều khiển tầng chuyển mạch T1 và T2.
39
Trong vớ dụ trờn hỡnh 2.6 ta chọn chuyển mạch thời gian tầng T1 hoạt động theo nguyờn tắc SWRR và chuyển mạch thời gian tầng T2 hoạt động theo nguyờn tắc RWSR, A truyền và nhận thụng tin dữ liệu trờn TS#05, B truyền và nhận thụng tin dữ liệu trờn TS#10, khe thời gian trung gian giữa T1-S và S-T2 được chọn là TS#15, thụng tin điều khiển tại cỏc CMEM tầng T được viết tắt dưới dạng a[b] [a: chỉ sốngăn nhớ, b: nội dung ngăn nhớ].
Hỡnh 2.6: Ghộp nối trường chuyển mạch TST
Nội dung thụng tin trờn cỏc bộ nhớCMEM được trỡnh bày vắn tắt như sau:
Hướng kết nối từ AB qua SMEM1(T1) SSMEMN(T2), cỏc bộ nhớ CMEM1(T1) và CMEMN(T2) cú nội dung tương ứng 15[5] và 15[10].
Hướng kết nối từ BA qua SMEMN(T1)SSMEM1(T2), cỏc bộ nhớ CMEMN(T1) và CMEM1 (T2) cú nội dung tương ứng 15[10] và 15[5].
Từ nội dung cỏc khối điều khiển chuyển mạch (T) như trờn hỡnh vẽ, ta nhận thấy hai khối điều khiển CMEM1(T1) và CMEM1(T2) hoàn toàn giống nhau, cũng như vậy đối với CMEM N (T1) và CMEM N (T2).
Để tiết kiệm số bộ điều khiển ta cú thể sử dụng một bộ điều khiển sử dụng điều khiển chung thay vỡ hai bộ điều khiển. Vỡ trường hợp đang xột là trường hợp đặc biệt khi ta chọn khe thời gian trung gian giống nhau (TS#15), điều này sẽ khụng đỳng với
40
trường hợp tổng quỏt khi A và B cựng được kết nối tới cựng một khối chuyển mạch thời gian trong tầng T1, hiện tượng tranh chấp sẽ xảy ra khi cú hai yờu cầu đầu vào TS#05 và TS#10 cựng muốn ra đầu ra TS#15. Một giải phỏp để trỏnh trường hợp này là sử dụng kết nối thứ hai (BA) qua tuyến trung gian cú khe thời gian là TS#15 +
2
n
. Lỳc này nội dung bộ điều khiển tương ứng là: CMEM1(T1):=15[5]; CMEM1(T2):= (15+ 2 n )[5]; CMEMN(T1):= (15+ 2 n )[10]; CMEMN (T2):= 15[10].
Khi sử dụng một bộ nhớ đối ngẫu như trờn hỡnh 2.6 (A*) ta hoàn toàn cú thể điều khiển được hai bộ điều khiển CMEM tại hai tầng chuyển mạch bằng một khối điều khiển.
Trường hợp sử dụng một bộ nhớdựng chung như trờn hỡnh 2.6 (B*) khi ta chọn chuyển mạch tầng T1 hoạt động theo nguyờn tắc RWSR và chuyển mạch tầng T2 hoạt động theo nguyờn tắc SWRR.
Vấn đề chọn khe thời gian trung gian trong trường chuyển mạch TST để điều khiển kết nối giữa cỏc tầng T và S là một khõu quan trọng trong quỏ trỡnh xử lý chuyển mạch. Phương phỏp tỡm kiếm khe thời gian trung gian rỗi được thực hiện một cỏch đơn giản qua việc xử lý tỡm kiếm cỏc cặp bit (bận/ rỗi) tại đầu ra tầng T1 và đầu vào tầng T2. Phương phỏp được đề xuất để tỡm kiếm cỏc cặp bit rỗi tại hai đầu là phương phỏp tỡm kiếm kiểu mặt nạ chọn kờnh. Cỏc bit trong thanh ghi chỉ thị trạng thỏi và thanh ghi mặt nạ thể hiện rừ sự bận/rỗi của cỏc kờnh thụng qua bản đồ nhớ ỏnh xạ trạng thỏi. Ba thuật toỏn thường được sử dụng trong cỏch thức di chuyển mặt nạ gồm: Ngẫu nhiờn – liờn tiếp, cốđịnh- liờn tiếp và phương phỏp thử lặp.
(i) Phương phỏp ngẫu nhiờn - liờn tiếp: phương phỏp này dựa trờn nguyờn tắc tỡm kiếm ngẫu nhiờn một khe thời gian rỗi, nếu khe thời gian đầu tiờn chọn ngẫu nhiờn khụng thoả món yờu cầu, hệ thống dịch chuyển liờn tiếp trong toàn dải nhằm tỡm khe thời gian thoả món yờu cầu. Phương phỏp này tạo ra hiệu ứng chiếm dụng cục bộ từ cỏc điểm xỏc lập ngẫu nhiờn, thời gian tỡm kiếm sẽ kộo dài khi sốlượng kờnh bị chiếm tăng lờn.
(ii) Phương phỏp cố định – liờn tiếp: Phương phỏp này chỉ định khe thời gian đầu tiờn sau đú tỡm liờn tiếp trờn toàn dải. Hiệu ứng trải dài cỏc kờnh bị chiếm dụng bắt đầu từ kờnh được chọn và xỏc suất chọn kờnh trong phương phỏp này khụng giống nhau.
(iii) Phương phỏp thử lặp: Phương phỏp này dựa trờn đặc tớnh của lưu lượng yờu cầu và sự chiếm dụng ngẫu nhiờn của cỏc khe thời gian. Quỏ trỡnh thử lặp dựa trờn
41
theo khoảng thời gian chiếm dụng khe thời gian. Phương phỏp này đặc biệt hiệu quả nếu mụ hỡnh lưu lượng đầu vào được xỏc định.