Đề tài Thiết lập mạng lưới

chương 9: 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. 2.5.4 Mạng dữ liệu chuyển mạch gói A. Lịch sử phát triển Công nghệ chuyển mạch gói do lực lượng không quân Mỹ sáng tạo dựa theo đề nghị của Paul Baran nǎm 1961 để đáp ứng nhu cầu lập một hệ thống truyền thông có độ tin cậy cao. Không quân Mỹ đã khởi đầu việc nghiên cứu công nghệ này nhằm có được hệ thống truyền tin cậy có thể chống lại sự tấn công bất ngờ của kẻ địch. Kết quả của cuộc nghiên cứu như sau:  (1) Mạng truyền tin phân tán  (2) Dữ liệu lưu trữ trong các khối (gói)  (3) Cần phải có chuyển mạch lưu trữ Cǎn cứ vào những kết quả nghiên cứu này, Bộ Quốc phòng Mỹ đã ký một hợp đồng phát triển với công ty BBN (Bolt Beranek and Newman) và trong nǎm 1969, công ty này đã sáng chế thành công mạng ARPA (Các công trình nghiên cứu tiên tiến). Để truyền tin, mạng ARPA gắn với hệ thống chuyển mạch IMP (bộ xử lý thông báo giao tiếp) và nối với các trung tâm máy tính lớn của Đại học Illinois, U.S.C., và các nơi khác qua một mạng 50 Kbps nối giữa các hệ thống chuyển mạch. Trên cơ sở thành công của mạng PRPA và công nghệ chuyển mạch gói, nhiều nước đã khởi xướng nghiên cứu về mạng dữ liệu chuyển mạch gói và dựa trên kiến nghị chuẩn X.25 cần cho việc tiêu chuẩn hoá việc giao tiếp giữa mạng chuyển mạch gói công cộng và trạm đầu cuối của ITU - T, phát triển thành công và đưa vào sử dụng các dịch vụ khoảng nǎm 1975. Những ví dụ điển hình là TYMENET của Hoa Kỳ, GTE TELENET dịch vụ thương mại của mạng ARPA, DATAPAC của Canada, TRANSPAC của Pháp, PSS của Anh, DATEX-P của Đức, DDX-P của Nhật, và DACOMNET của Hàn Quốc. 2) Những nguyên tắc: Mạng dữ liệu chuyển mạch gói chỉ sử dụng những ưu điểm của chuyển mạch tuyến và mạng dữ liệu chuyển thông báo; dữ liệu truyền dẫn được chia thành các đơn vị truyền dẫn có kích thước nhất định gọi là gói (128 bytes hoặc 256 bytes) trước khi đưa vào mạng chuyển mạch gói (từ đây gọi là "mạng gói"). Mạng gói chuyển mạch các đơn vị gói và rồi chuyển tới trạm đầu cuối nhận gói. Những nguyên tắc này được minh hoạ trong hình 2.22. Dữ liệu do người sử dụng gửi đi được chia thành những đơn vị gói và sau đó chuyển theo trình tự và mạng gói. Do đó, thông tin ngắn được đưa vào một gói, trong khi thông tin dài chỉ được gửi đi sau khi bị chia thành nhiều gói. Trong mỗi gói có địa chỉ của trạm đầu cuối gọi là ID của trạm. Các gói chuyển đi từ trạm chủ gọi được tạm thời giữ trong hệ thống chuyển mạch gói. Hệ thống chuyển mạch gói, dựa theo địa chỉ của trạm đầu cuối ghi trong gói nhận, lựa chọn con đường tốt nhất tới địa chỉ đã cho và rồi chuyển nó vào hệ thống chuyển mạch tiếp theo. Hệ thống chuyển mạch ở địa chỉ đến nhận lấy và phân phối cho các trạm đầu cuối tương ứng và như vậy truyền toàn bộ thông tin của một gói. Các thủ tục (Protocol) truyền tin như lập đường truyền dẫn, xoá bỏ những lỗi trong truyền dẫn và gói lại những thông báo truyền dẫn được thực hiện khi trao đổi dữ liệu giữa trạm đầu cuối và hệ thống chuyển mạch và giữa các hệ thống chuyển mạch với nhau. Các trạm đầu cuối để trao đổi gói lại được phân loại thành trạm đầu cuối chế độ gói và trạm đầu cuối chế độ không gói tuỳ theo chế độ trao đổi thông tin, nghĩa là có dùng các thủ tục hay không. Khác với các mạng truyền dẫn thông suốt như điện thoại hiện nay hay các mạng chuyển mạch, chế độ chuyển mạch gói trì hoãn việc truyền dẫn vì nó thực hiện truyền dẫn lưu trữ trong mạch và hoạt động dựa theo các thủ tục truyền tin. Tuy nhiên, do những lý do trên, những trạm đầu cuối chạy theo những tốc độ khác nhau và các mã sử dụng có thể trao đổi với nhau để có thể cung cấp nhiều dịch vụ hơn, có khả nǎng mở rộng và chất lượng truyền tin cao. Ngoài ra, nó khác với các mạng điện thoại hiện có là hệ thống ghi hoá đơn của nó có thể tính cước các cuộc gọi theo tỷ lệ khối lượng thông tin được truyền dẫn. Hình 2.22. Nguyên tắc chuyển mạch gói 3) Đặc điểm Đây là một mạng truyền tin rất tin cậy có thể chọn đường bình thường khác bằng đơn vị gói để có thể gọi thay thế ngay cả khi hệ thống chuyển mạch và mạch của mạng gói có lỗi vì đã có địa chỉ của đối tác trong gói được truyền đi. (1) Độ tin cậy cao Đây là một mạng truyền tin rất tin cậy có thể chọn đường bình thường khác bằng đơn vị gói, có thể gọi thay thế ngay cả khi hệ thống chuyển mạch và mạch của mạng gói có lỗi vì đã có địa chỉ của đối tác trong gói được truyền đi. (2) Chất lượng cao Vì chuyển mạch gói hoạt động theo chế độ truyền dẫn số biểu hiện bằng 0 và 1, chất lượng truyền dẫn của nó là tuyệt hảo. Nó cũng có thể thực hiện truyền dẫn chất lượng cao bằng cách kiểm tra xem có lỗi không trong khi truyền dẫn gói giữa các hệ thống chuyển mạch và giữa thuê bao với mạng. (3) Kinh tế Hệ thống chuyển mạch gói dùng các đường truyền tin tốc độ cao để nối với các hệ thống chuyển mạch nằm trong mạng nhằm ghép kênh các gói của các thuê bao khác nhau để tǎng tính kinh tế và hiệu quả truyền dẫn của các đường truyền dẫn. (4) Tiến trình chuyển mạch Do hệ thống chuyển mạch gói, để chuyển mạch, phải sử dụng chế độ chuyển mạch lưu trữ để đưa dữ liệu vào bộ nhớ trong hệ thống chuyển mạch bằng đơn vị gói, những tiến trình này có thể thực hiện dễ dàng trong hệ thống chuyển mạch và có thể phát triển một phạm vi dịch vụ rộng lớn. Ngoài ra, hệ thống này có thể thay đổi tốc độ truyền tin của từng thuê bao, chuyển đổi mã thuê bao và thủ tục truyền và nhận theo trình tự điều khiển truyền dẫn thuê bao. Nghĩa là, hệ thống này cho phép thuê bao đǎng ký ở những dạng hệ thống chuyển mạch khác nhau hoạt động với các tốc độ và chế độ thủ tục khác nhau để liên lạc với nhau. (5) Các dịch vụ bổ sung Hệ thống chuyển mạch gói có thể cung cấp những dịch vụ bổ sung như trao đổi thông báo, thư điện tử và dịch vụ khép kín khi các gói được lưu trữ trong hệ thống chuyển mạch. Hơn nữa, một dịch vụ lựa chọn nhanh chóng đưa dữ liệu vào các gói yêu cầu cuộc thoại của thuê bao chủ gọi, quay số tắt và các dịch vụ thay thế tiếp viên có thể được thực hiện.