Công nghệ chuyển mạch số
Cho đến nay có nhiều kỹ thuật chuyển mạch được áp dụng trong thực tế tuỳ thuộc vào loại hình dịch vụ theo yêu cầu. Chuyển mạch kênh được định nghĩa là kỹ thuật chuyển mạch đảm bảo việc thiết lập các đuờng truyền dẫn dành riêng cho việc truyền tin giữa hai hay nhiều thuê bao khác nhau. Chuyển mạch kênh được ứng dụng cho việc liên lạc một cách tức thời mà ở đó quá trình chuyển mạch được đưa ra một cách không có cảm giác về sự chậm trễ (tính thời gian thực) và độ trễ......
TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HSSV
c«ng nghÖ chuyÓn m¹ch sè
Më ®Çu
Tõ nh÷ng n¨m 60 trë l¹i ®©y, m¹ng viÔn th«ng cã nh÷ng bíc nh¶y vät
®¸ng kÓ vÒ mÆt c«ng nghÖ ®Æc biÖt lµ trong m«i tr êng sè. Cïng víi nh÷ng
thay ®æi c¨n b¶n cña m¹ng viÔn th«ng, m¹ng ®iÖn tho¹i c«ng céng, m¹ng
truyÒn sè liÖu ngµy cµng ®îc hoµn thiÖn vµ kh¶ n¨ng phôc vô víi tèc ®é cao,
chÊt lîng dÞch vô hoµn h¶o. Néi dung nghiªn cøu cña ®Ò tµi xoay quanh hai
vÊn ®Ò mang tÝnh nÒn t¶ng cña m¹ng ®ã lµ c«ng nghÖ chuyÓn m¹ch kªnh vµ
c«ng nghÖ chuyÓn m¹ch gãi. Do h¹n chÕ vÒ thêi gian, tr×nh ®é còng nh giíi h¹n
cña ®Ò tµi, cho nªn phÇn c«ng nghÖ chuyÓn m¹ch sè kh«ng thÓ bao qu¸t hÕt
c¶ Frame Relay còng nh chuyÓn m¹ch ATM.
1. C«ng nghÖ chuyÓn m¹ch kªnh
Cho ®Õn nay cã nhiÒu kü thuËt chuyÓn m¹ch ®îc ¸p dông trong thùc tÕ
tuú thuéc vµo lo¹i h×nh dÞch vô theo yªu cÇu. ChuyÓn m¹ch kªnh ®îc ®Þnh
nghÜa lµ kü thuËt chuyÓn m¹ch ®¶m b¶o viÖc thiÕt lËp c¸c ®uêng truyÒn
dÉn dµnh riªng cho viÖc truyÒn tin gi÷a hai hay nhiÒu thuª bao kh¸c nhau.
ChuyÓn m¹ch kªnh ®îc øng dông cho viÖc liªn l¹c mét c¸ch tøc thêi mµ ë ®ã qu¸
tr×nh chuyÓn m¹ch ®îc ®a ra mét c¸ch kh«ng cã c¶m gi¸c vÒ sù chËm trÔ
(tÝnh thêi gian thùc) vµ ®é trÔ biÕn thiªn gi÷a n¬i thu vµ n¬i ph©n phèi tin
hay ë bÊt kú phÇn nµo cña hÖ thèng truyÒn tin. M¹ng ®iÖn tho¹i c«ng céng lµ
mét øng dông cña chuyÓn m¹ch kªnh trªn thùc tÕ.
Häc viÖn c«ng nghÖ BCVT 161
TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HSSV
ChuyÓn m¹ch kªnh tÝn hiÖu hiÖu sè lµ qu¸ tr×nh kÕt nèi, trao ®æi c¸c
khe thêi gian gi÷a mét sè ®o¹n cña tuyÕn truyÒn dÉn TDM sè.
1.1 C¬ chÕ chuyÓn m¹ch thêi gian (T).
1.2 C¬ chÕ chuyÓn m¹ch kh«ng gian (S).
§Ò tµi cßn ®Ò cËp ®Õn mét topo m¹ng chuyÓn m¹ch ghÐp gi÷a T vµ S
cã tÝnh u viÖt h¬n h¼n lµ topo T-S-T song híng ®èi pha. M¹ng T-S-T song híng
®èi pha cã u ®iÓm lµ tèc ®é truy nhËp cao, tiÕt kiÖm ®îc sè lîng c¸c bé nhí
®iÒu khiÓn do c¸ch ph©n vïng nhí “®èi pha”.
Mét yªu cÇu thùc tÕ ®Æt ra cña m¹ng chuyÓn m¹ch kªnh lµ ph¶i ®¶m
b¶o phôc vô ®Êu nèi c¸c cuéc gäi vµ ®¶m b¶o duy tr× æn ®Þnh trong thêi gian
®µm tho¹i. §Ó ®¶m b¶o yªu cÇu nµy mét yÕu tè quan träng lµ cÇn n¾m ®îc
c¸c thêi ®iÓm nµo sè cuéc gäi xuÊt hiÖn nhiÒu nhÊt - lý thuyÕt l u lîng nh»m
gi¶i quyÕt s¬ bé vÊn ®Ò nµy. Tõ c¸c c«ng thøc tÝnh to¸n d¬n vÞ lu lîng Erlang-
Sè c¸c cuéc gäi x¶y ra ®ång thêi trong mét ®¬n vÞ thêi gian-vµ mÉu l u lîng
quan tr¾c cña cïng mét vïng ®Þa lý cho thÊy quy luËt thay ®æi l u lîng trong
c¸c ph¹m vi xÐt cô thÓ. Tõ ®ã ®a ra c¸c kÕt luËn ®Ó cã thÓ kh¾c phôc h¹n chÕ
c¸c tr êng hîp t¾c nghÏn trong c¸c giê cao ®iÓm.
2. C«ng nghÖ chuyÓn m¹ch gãi.
C«ng nghÖ chuyÓn m¹ch gãi ra ®êi tõ thËp kØ 60 ®· kh¼ng ®Þnh vÞ trÝ
quan träng cña nã trong x· héi hiÖn ®¹i.Trªn nÒn t¶ng c«ng nghÖ chuyÓn m¹ch
gãi, c¸c c«ng nghÖ chuyÓn m¹ch tiªn tiÕn kh¸c nh Frame Relay(thùc chÊt lµ
Node chuyÓn m¹ch Node chuyÓn m¹ch
chuyÓn m¹ch gãi nhanh), chuyÓn m¹ch ATM ngµy cµng hoµn thiÖn.
H µng ®îi H µng ®îi
H µng ®îi
®Çu vµo H µng®îi ®Çu r a
User ®Çu vµo
®Çu r a User
1
Bé Bé a
User
2 xö xö User
. lÝ b
. lÝ
.
. . .
.
User .
Häc viÖn c«ng nghÖ BCVT 162
N
User
k
TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HSSV
Trong phÇn II cña ®Ò tµi c«ng nghÖ chuyÓn m¹ch sè, nhãm sinh viªn
chóng em ®Ò cËp ®Õn ph¬ng thøc chuyÓn m¹ch gãi, m¹ng chuyÓn m¹ch gãi
còng nh nh÷ng tham sè ®Ó ®¸nh gi¸ m¹ng. M¹ng chuyÓn m¹ch gãi, nãi mét c¸ch
tæng qu¸t, bao gåm c¸c ®êng truyÒn dÉn vµ c¸c node m¹ng. Tuy nhiªn nãi mét
c¸ch ®¬n gi¶n nh thÕ nhng nh÷ng g× thùc sù x¶y ra t¹i node m¹ng hay trªn ®-
êng truyÒn l¹i lµ vÊn ®Ò rÊt khã kh¨n vµ phøc t¹p. Xö lý ®êng truyÒn sÏ thuéc
lÜnh vùc kh¸c. VÊn ®Ò quan t©m cña chóng em trong phÇn nµy sÏ lµ c«ng
viÖc xö lý t¹i mçi node chuyÓn m¹ch. Do ®ã ®Ò tµi sÏ ®Ò cËp ®Õn c¸c vÊn ®Ò
h×nh thµnh nªn c¸c gãi chuÈn ®Ó chuyÓn vµo m¹ng, c¸c ph¬ng thøc ®Þnh
tuyÕn t¹i tõng node m¹ng còng nh vÊn ®Ò x¸c ®Þnh c¸c tham sè chuÈn ®Ó
®¸nh gi¸ ®é tin cËy cña m¹ng. XuÊt ph¸t tõ b¶n chÊt cña chuyÓn m¹ch gãi lµ xö
lý ®Öm trong hµng ®îi ( h×nh vÏ), sau ®ã t×m ®êng truyÒn dÉn ®Ó ®Þnh
tuyÕn c¸c gãi qua m¹ng, chóng em ®a vµo phÇn øng dông lý thuyÕt hµng ®îi
khi nghiªn cøu m¹ng chuyÓn m¹ch gãi.
Häc viÖn c«ng nghÖ BCVT 163
TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HSSV
Nh vËy néi dung cña phÇn II sÏ bao gåm:
2.1 Nguyªn lý c¾t m¶nh vµ t¹o gãi
2.2 §Þnh tuyÕn trong m¹ng chuyÓn m¹ch gãi
2.3 øng dông lý thuyÕt hµng ®îi vµo m¹ng chuyÓn m¹ch gãi
Nguyªn lý c¾t m¶nh vµ t¹o gãi
ChiÒu dµi gãi L (bit s)
Segment L eader Th«ng t in M (bit s) §iÒu
khiÓn lçi
Packe H eader Th«ng t in N (bit s )
CRC
St ar t End
fr aming fr aming
C¸c ph ¬ng thøc ®Þnh tuyÕn
• §Þnh tuyÕn trµn lôt gãi
• §Þnh tuyÕn ngÉu nhiªn
• §Þnh tuyÕn theo danh b¹
• §Þnh tuyÕn theo danh b¹ thÝch øng
Trong phÇn nµy chóng em ®Ò cËp rÊt chi tiÕt vµ ®a ra nh÷ng u ®iÓm
còng nh nhîc ®iÓm cña tõng ph¬ng thøc ®Þnh tuyÕn. Tõ dã cã thÓ so s¸nh ®Ó
quyÕt ®Þnh sö dông phong thøc nµo hiÖu qu¶ nhÊt vµ phï hîp nhÊt.
Häc viÖn c«ng nghÖ BCVT 164
TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HSSV
øng dông lý thuyÕt hµng ®îi vµo m¹ng chuyÓn m¹ch gãi
ë phÇn nµy sö dông lý thuyÕt x¸c suÊt cho c¸c gãi ®Õn ph©n bè ngÉu
nhiªn theo qu¸ tr×nh Poisson ®Ó tõ ®ã x¸c ®Þnh c¸c tham sè ®¸nh gi¸ m¹ng :
• X¸c suÊt t¾c nghÏn trªn ®êng truyÒn nèi tíi node m¹ng ®ang xÐt
• §é lu tho¸t cña hµng ®îi
• §é dµi hµng ®îi cho phÐp (®Ó kh«ng x¶y ra t¾c nghÏn trong hµng
®îi )
• TrÔ
TrÔ lµ tham sè c¬ b¶n nhÊt x¸c ®Þnh nªn tÝnh chÊt vµ ®é tin cËy cña
m¹ng. §Ó x¸c ®Þnh ®îc tÊt c¶ c¸c tham sè trªn, b¾t nguån tõ c¸c gãi ®Õn t¹i
hµng ®îi ph©n bè ngÉu nhiªn theo qu¸ tr×nh ®Õn Poisson.
XÐt m« h×nh hµng ®îi ®¬n gi¶n nhÊt M/M/1
M/M/1:
• M: Ph©n bè sù kiÖn ®Õn theo qu¸ tr×nh Poisson
• M:Ph©n bè phôc vô theo luËt luü thõa
• 1: hµng ®îi cã 1 server ®Ó xö lý víi nguyªn lý phôc vô FIFO
Sù kiÖn ®Õn ser ver
Bé ®Öm
Poison
λ (hµng ®îi)
µ
Hµng ®îi M/M/1
C¸c gãi ®Õn t¹i thêi ®iÓm ngÉu nhiªn víi tèc ®é λ vµ tèc ®é xö lý cña
server µ
Häc viÖn c«ng nghÖ BCVT 165
TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HSSV
Ta tÝnh to¸n ®îc x¸c suÊt tr¹ng th¸i cña hµng ®îi (tr¹ng th¸i ë ®îc hiÓu lµ sè gãi
trong hµng ®îi, kÓ c¶ mét gãi trong server ®ang xö lý ).
• X¸c suÊt tr¹ng th¸i ®èi víi hµng ®îi kh«ng x¸c ®Þnh
Pn = ρ n (1- ) ρ = λ/µ < 1
X¸c suÊt tr¹ng th¸i cña hµng ®îi x¸c ®Þnh víi chiÒu dµi N :
(1 − ρ ) ρ n
Pn = ρ bÊt k×
1 − ρ N +1
§é lu tho¸t :
γ = λ (1 - PB ) = µ (1 - Po)
1− ρ
Trong ®ã : Po= 1 − ρ N +1
(1 − ρ ) ρ n
Vµ PB = PN = . lµ x¸c suÊt t¾c nghÏn
1 − ρ N +1
§é dµi hµng ®îi (sè ®¬n vÞ yªu cÇu trung b×nh trong hÖ thèng)
ρ λ
E(n) = 1 − ρ = λ − µ
Thêi gian ®îi trung b×nh ë hµng chê :
1
E(w) = E(n) + µ
Thêi gian ®îi trung b×nh ë hÖ thèng (trÔ cña hÖ thèng)
E(T) = E(w)+1/µ = 1/µ-λ
C¸c model hµng ®îi kh¸c:
Më réng hÖ thèng hµng ®îi M/M/1 ta cã c¸c lo¹i hµng ®îi
- M/M/2 : µ
λ µ 1= 2 µ
µ
Häc viÖn c«ng nghÖ BCVT 166
TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HSSV
Hµng ®îi M/M/2
- M/M/∞:
- Lµ lo¹i hµng ®îi lóc nµo còng cã s½n server phôc vô
- c¸c gãi kh«ng ph¶i chê phôc vô : sè lîng server b»ng sè lîng gãi
P(n)=µ n =nµ
- Hµng ®îi M/D/1:
Lµ hµng ®îi víi thêi gian phôc vô kh«ng ®æi
- Hµng ®îi u tiªn
Cã hai lo¹i hµng ®îi u tiªn:
- Nonpreemptive: Customer cã u tiªn trªn cao h¬n sÏ chuyÓn lªn tr íc
customer cã møc u tiªn thÊp vµ kh«ng ng¾t ho¹t ®éng cña customer møc thÊp
®ang phôc vô .
- Preemptive: Ho¹t ®éng cña Customer møc thÊp sÏ bÞ ng¾t vµ chØ ®îc
phôc vô l¹i sau khi tÊt c¶ c¸c customer u tiªn møc cao ®· ®îc phôc vô.
VÝ dô: Tr êng hîp c¸c gãi ®iÒu khiÓn ng¾n vµ c¸c gãi sè liÖu dµi.
KÕt luËn
HiÖn nay, m¹ng ®iÖn tho¹i c«ng céng sö dông rÊt h÷u Ých dùa trªn ph-
¬ng thøc chuyÓn m¹ch kªnh còng nh truyÒn sè liÖu cña m¹ng chuyÓn m¹ch gãi
®ang ho¹t ®éng rÊt hiÖu qu¶. B¸o c¸o nµy sÏ lµ tµi liÖu tham kh¶o thªm cho c¸c
sinh viªn quan t©m ®Õn c¸c ph¬ng thøc vµ m¹ng chuyÓn m¹ch. §Ó hiÓu s©u xa
vÒ chuyÓn m¹ch ATM - c«ng nghÖ chuyÓn m¹ch tiªn tiÕn hiÖn nay, th× b¸o
c¸o nµy còng ®ãng gãp mét phÇn khi ®a ra b¶n chÊt cña chuyÓn m¹ch kªnh vµ
chuyÓn m¹ch gãi - nÒn t¶ng cña chuyÓn m¹ch ATM.
Häc viÖn c«ng nghÖ BCVT 167
TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HSSV
Tµi liÖu tham kh¶o
1. SPC Digital Telephone Exchange(F.J Redmill & A.R Valdar)
2. Brief Description of Switching &Transmission System(ITU)
3. Basic Concepts of Teletraffic Theory (Mr H.Leijon. ITU)
4. © 1999, Luiz A. Dasilra
5. Fundamental Concepts (from TETRAPRO, edited by MR. H. Leijon. ITU)
6. Packet Switching (Roy D. Rosner)
7. C¬ së kü thuËt chuyÓn m¹ch (Dong V¨n Thµnh)
8. Kü thuËt vi xö lý (V¨n ThÕ Vinh)
9. Kü thuËt vµ m¹ng chuyÓn m¹ch gãi (TrÇn ThÞ H¶o TT§TBCVTI 1996)
Häc viÖn c«ng nghÖ BCVT 168
