Bài giảng Chuyển mạch - Nguyễn Duy Nhất Viễn

154 trang ngocly 1580

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Chuyển mạch - Nguyễn Duy Nhất Viễn", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_chuyen_mach_nguyen_duy_nhat_vien.pdf

Nội dung text: Bài giảng Chuyển mạch - Nguyễn Duy Nhất Viễn

TỔNG QUAN (Overview) 1
Nội dung ! Tổng quan. ! Lịch sử phát triển. ! Phương thức chuyển mạch. Switching Engineering Page 2
Tổng quan ! Khái niệm. ! Các dịch vụ viễn thông. ! Các loại dịch vụ viễn thông. ! Mạng viễn thông. ! Chuyển mạch. Switching Engineering Page 3
Khái niệm ! Truyền thông (Communication) là tất cả sự trao đổI, vận chuyển thông tin bằng hình thức này hoặc hính thức khác. ! Ví dụ: Bạn đang đọc tài liệu này, tờ báo đã đọc sáng nay, chuyến tàu chở bạn đi từ Tp Hồ Chí Minh đến Thủ đô Hà nội, bạn đang lấy thông tin từ Internet, bạn đang xem tivi, bạn đang gọi điện ! Viễn thông là 3 ví dụ sau, vậy, viễn thông (Telecommunication) là sự truyền thông qua khoảng cách địa lý. ! Tele có nghĩa là từ xa, biểu thị một sự bắt cầu qua khoảng cách địa lý, viễn thông là sự trao đổi thông tin từ xa. Hình 1-1 Sự trao đổi thông tin giữa hai thành phố Switching Engineering Page 4
Khái niệm ! Vật mang dịch vụ: Là cc trang thiết bị được sử dụng để hỗ trợ cho dịch vụ đó. Hình 1-2 Vật mang dịch vụ điện thoại Switching Engineering Page 5
Các dịch vụ viễn thông Hình 1-3 Các dịch vụ viễn thông Switching Engineering Page 6
Các loại dịch vụ viễn thông ! Trên quan điểm điều hành mạng, dịch vụ viễn thông gồm: ! Dịch vụ cơ sở: Là các dịch vụ cơ bản được cung cấp bởi mạng viễn thông. ! Dịch vụ giá trị gia tăng: Là các dịch vụ mở rộng của dịch vụ cơ sở, khi người sử dụng dùng dịch vụ này sẽ phải nộp một mức phí cụ thể. Ví dụ theo dõi tỷ giá thị trường qua một số điện thoại nào đó, dịch vụ hướng dẫn, chuyển đổi ngôn ngữ. ! Dịch vụ bổ sung phân bố: Là các dịch vụ được xây dựng trên dịch vụ viễn thông cơ sở. Ví dụ chuyển tiếp cuộc gọi vô điều kiện, chờ cuộc gọi, dịch vụ báo thức. ! Dịch vụ bổ sung tập trung (dịch vụ mạng thông minh IN): IN (Interligent Network) được thực hiện trong một mạng cung cấp định vị tập trung thông minh, cho phép điều khiển định tuyến, tính cước linh hoạt. Ví dụ điện thoại trả tiền trước, điện thoại bình chọn ! Một số dịch vụ có sự kết hợp của dịch vụ mạng thông minh với dịch vụ giá trị gia tăng Switching Engineering Page 7
Mạng viễn thông ! Mạng viễn thông là tất cả các trang thiết bị kỹ thuật được sử dụng để trao đổi thông tin giữa các đối tượng sử dụng trong mạng. ! Các thành phần mạng viễn thông: ! Thiết bị đầu cuối: Chuyển đổi tín hiệu thân thuộc với con người thành tín hiệu được chuyển tải trong mạng tuỳ thuộc lại hình dịch vụ. ! Node chuyển mạch: Cung cấp nối kết cho các đối tượng theo yêu cầu, thực hiện các chức năng: ! Xử lý thông tin: xử lý, cung cấp thông tin. ! Chuyển mạch. ! Phương tiện truyền dẫn: Liên kết hai thành phần trên. tuỳ thuộc môi trường, địa hình sử dụng hệ thống truyền dẫn thích hợp như cáp đồng, vi ba, vệ tinh, quang ! Phần mềm: Hỗ trợ các thành phần trên hoạt động có hiệu quả. Switching Engineering Page 8
Mạng viễn thông Phương tiện truyền dẫn Thiết bị đầu cuối Thiết bị đầu cuối Node Phần chuyển mềm mạch Hình 1-4 Các thành phần của mạng viễn thông Switching Engineering Page 9
Chuyển mạch ! Chuyển mạch là sự thiết lập nối kết theo yêu cầu để truyền thông tin từ ngõ vào yêu cầu đến ngõ ra được yêu cầu trong một tập ngõ vào và ngõ ra (ITU-T). ! Mục đích:Thiết lập đường truyền thông tin qua mạng theo cấu trúc cố định hoặc biến động. Hình 1-5 Chuyển mạch Switching Engineering Page 10
Lịch sử phát triển ! Các hệ thống nhân công. ! Các hệ thống chuyển mạch điện tử. ! Các hệ thống số và điều khiển máy tính. ! Các node chuyển mạch cho thông tin dữ liệu. ! Các node chuyển mạch cho N-ISDN. ! Các node chuyển mạch cho B-ISDN. ! Chuyển mạch quang. Switching Engineering Page 11
Các hệ thống nhân công ! 1878, hệ thống chuyển mạch đầu tiên được xây dựng ở NewHaven, Mỹ. Điện thoại viên đóng vai trò chuyển mạch. Hình 1-6 Chuyển mạch nhân công Switching Engineering Page 12
Các hệ thống chuyển mạch điện tử ! Hệ thống chuyển mạch xoay ! Năm 1889, Almon B. Strowger, Kansas City, USA xây dựng hệ thống tổng đài tự động đầu tiên, đấy là hệ thống tổng đài từng bước. ! Sau đó là sự phát triển của hệ thống tổng đài thanh ghi, các chữ số được xử lý trong thanh ghi, không xử lý trực tiếp. ! Phù hợp với các tổng đài dung lượng lớn, khả năng chọn đường dẫn thay thế. ! Hệ thống chuyển mạch thanh chéo ! Năm 1937, hệ thống chuyển mạch thanh chéo ra đời. ! Thời gian chuyển mạch nhanh, ít lỗi, đơn giản. ! Là cơ sở phát triển các hệ thống chuyển mạch sau này. Switching Engineering Page 13
Các hệ thống số và điều khiển máy tính ! Năm 1960, tổng đài điều khiển số đầu tiên được xây dựng ở Mỹ. ! 1968 ở Châu Âu. ! Hệ tổng đài này còn được gọi là tổng đài điều khiển bằng chương trình ghi sẵn SPC (Stored Program Control). Hình 1-7 Tổng đài SPC Switching Engineering Page 14
Các node chuyển mạch cho thông tin dữ liệu ! Lý do: Nhu cầu sử dụng thông tin dữ liệu phát triển mạnh, dẫn đến sự phân biệt giữa mạng chuyển mạch kênh và dự liệu. ! Chuyển mạch gói và Frame Relay. Hình 1-8 Chuyển mạch dữ liệu Switching Engineering Page 15
Các node cho N-ISDN ! Phát triển cho các mạng tích hợp dịch vụ, N-ISDN có thể được xem là sự kết hợp tổng đài điện thoại với chuyển mạch dữ liệu. Hình 1-9 ISDN Switching Engineering Page 16
Các node cho B-ISDN ! Các hệ thống chuyển mạch trước chỉ đáp ứng được một trong hai điều kiện: băng thông, thời gian thực. ! B-ISDN cung cấp các dịch vụ yêu cầu băng thông và thời gian thực. ! Đang được tiêu chuẩn hoá (ATM, MPLS). Hình 1-10 Nhu cầu băng thông rộng Switching Engineering Page 17
Chuyển mạch quang ! Phục vụ cho sự trao đổi thông tin tốc độ cao (hàng Gbits/s). ! Hướng tới mạng toàn quang (chuyển mạch điện tử - điều khiển điện tử " chuyển mạch quang-điều khiển điện tử " chuyển mạch quang-điều khiển quang). Hình 1-11 Sự phát triển các hệ thống chuyển mạch Switching Engineering Page 18
Phương thức chuyển mạch ! Chuyển mạch kênh. ! Chuyển mạch tin. ! Chuyển mạch gói. ! Chuyển mạch khung. ! Chuyển mạch tế bào. ! Chuyển mạch nhãn đa giao thức. Switching Engineering Page 19
Chuyển mạch kênh ! Là loại chuyển mạch phục vụ sự trao đổi thông tin bằng cách cấp kênh dẫn trực tiếp giữa các đối tượng sử dụng. ! Xử lý cuộc gọi tiến hành qua 3 giai đoạn: ! Thiết lập đường dẫn dựa vào như cầu trao đổi thông tin. ! Duy trì kênh dẫn trong suốt thời gian trao đổi thông tin. ! Giải phóng kênh dẫn khi đối tượng sử dụng hết nhu cầu trao đổi. Hình 1-12 Chuyển mạch kênh Switching Engineering Page 20
Chuyển mạch kênh ! Đặc điểm: ! Thực hiện trao đổi thông tin giữa các user trên trục thời gian thực. ! Các user làm chủ kênh dẫn tỏng suốt ứua trình trao đổi. ! Hiệu suất thấp. ! Yêu cầu độ chính xác thông tin không cao. ! Nội dung trao đổi không mang thông tin địa chỉ. ! Phù hợp với dịch vụ thoại. ! Khi lưu lượng tăng đến ngưỡng nào đó thì cuộc gọi mới có thể bị khoá, mạng từ chối mọi yêu cầu kết nối mới đến khi có thể. Switching Engineering Page 21
Chuyển mạch tin ! Là loại chuyển mạch phục vụ sự trao đổi thông tin giữa các bản tin như điện tín, thư điện tử, file ! Thiết bị đầu cuối gởi đến node chuyển mạch bản tin mang thông tin địa chỉ đích. ! Tại đây, bản tin được thu nhận, xử lý (chọn đường) rồi sắp hàng chờ truyền đi. Phương pháp này gọi là store and forward. địa chỉ Hình 1-13 Chuyển mạch tin Switching Engineering Page 22
Chuyển mạch tin ! Thời gian trễ: Td=tnhận+txử lý+tsắp hàng. ! Đặc điểm: ! Không có mối liên hệ thời gian thực giữa các user. ! Kênh dẫn không dành riêng cho các user (dùng chung đường truyền). ! Hiệu suất cao. ! Yêu cầu độ chính xác. ! Nội dung có địa chỉ. ! Áp dụng cho số liệu. ! Vẫn chấp nhận cuộc gọi mới trong khi lưu lượng mạng đang cao. Switching Engineering Page 23
Chuyển mạch gói ! Bản tin được chia thành các gói với chiều dài xác định, mỗi gói có phần header mang thông tin địa chỉ và thứ tự gói. ! Mỗi gói đi qua các node được tiến hành theo phương pháp store and forward như chuyển mạch tin. ! Tại đầu thu tiến hành sáp xếp các gói trở lại. header ! Trong các gói luôn có trường kiểm tra để đảm bảo gói truyền không lỗi qua từng chặng. Hình 1-14 Chuyển mạch gói Switching Engineering Page 24
Chuyển mạch gói ! Đặc điểm: ! Trao đổi thông tin không theo thời gian thực nhưng nhanh hơn chuyển mạch tin. ! Đối tượng sử dụng không làm chủ kênh dẫn. ! Hiệu suất cao. ! Thích hợp truyền số liệu. ! Việc kiểm tra lỗi từng chặng là đảm bảo gói truyền không lỗi nhưng lại làm giảm tốc độ truyền gói qua mạng. ! Băng thông thấp, tốc độ thấp. ! Phù hợp với mạng truyền dẫn chất lượng thấp. Switching Engineering Page 25
Chuyển mạch khung ! Chuyển mạch khung về cơ bản dựa trên chuyển mạch gói, nhưng bản tin được chia thành các khung có kích thước xác định. ! Hạn chế chức năng kiểm tra lỗi và điều khiển luồng. ! Tốc độ truyền dẫn được cải thiện đáng kể so với chuyển mạch gói. ! Hoạt động chủ yếu ở lớp 2, với mục đích lớn nhất là tạo mạng riêng ảo VPN (Virtual Private Network) cho khách hàng. ! Băng thông không cố định cho user mà được phân phối một cách linh hoạt. ! Phức tạp do tốc độ bit thay đổi. ! Khả năng đến 40Mbps so với 2Mbps của chuyển mạch gói. Switching Engineering Page 26
Chuyển mạch tế bào ! Các loại chuyển mạch kể trên không đáp ứng được yêu cầu băng thông và thời gian thực của một số dịch vụ. ! Chuyển mạch tế bào thì chia bản tin thành các tế bào (cell) có kích thước nhỏ và cố định. ! Xử lý nhanh. ! Chuyển tiếp nhanh. ! Tốc độ đạt đến 600Mbps. ! Khả năng phục vụ các dịch vụ tốc độ bit thay đổi và cố định. ! Tính thời gian thực hướng đến chuyển mạch kênh. Switching Engineering Page 27
Chuyển mạch nhãn đa giao thức ! Internet đang phát triển rất mạnh và là điều không thể thiếu trong cuộc sống hiện tại. ! Các dịch vụ mới đa số đều áp dụng trên IP (Internet Protocol). ! Nhưng Internet gặp trở ngại về thời gian thực và băng thông. ! Giải pháp IP over ATM được đề xuất nhưng cũng gặp khó khăn trong kỹ thuật. ! Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (Multiple Protocol Label Switching) đơn giản hoá việc chuyển tiếp cho các router bên trong. ! Tốc độ như ATM. ! Giá thành rẻ. ! Đơn giản. Switching Engineering Page 28
NGUYÊN LÝ CHUYỂN MẠCH KÊNH (Principle of Circuit Switching) 1
Nội dung ! Giới thiệu. ! Chuyển mạch thời gian T. ! Chuyển mạch không gian. ! Ghép các cấp chuyển mạch. Switching Engineering Page 2
Giới thiệu ! Chuyển mạch kênh thực hiện việc cung cấp kênh dẫn cho user theo yêu cầu dưới sự điều khiển của các bộ xử lý hoặc máy tính. ! Tín hiệu đi qua kênh dẫn thông thường là tín hiệu PCM được ghép kênh với tốc độ cao nhằm tăng khả năng của hệ thống. ! Việc ghép kênh được thực hiện trên cơ sở phân chia theo thời gian TDM (trược đay là FDM) nên mỗi kênh được chứa trong khe thời gian tương ứng. ! Nhiệm vụ chuyển mạch là chuyển đổi nội dung giữa các khe thời gian ngõ vào và ngõ ra. Hình 2-1 Chuyển mạch T và chuyển mạch S Switching Engineering Page 3
Chuyển mạch thời gian T ! Chuyển mạch thời gian là loại chuyển mạch phục vụ sự trao đổi nội dung giữa hai khe thời gian trên cùng một tuyến PCM. Hình 2-2 Chuyển mạch T Switching Engineering Page 4
Phương pháp thực hiện 1 khung = R khe thời gian ! Thực hiện chuyển Ngõ vào t mạch T dùng bộ trễ: Ngõ ra TSi t ! Trên đường truyền dẫn của tín hiệu, đặt các Ngõ vào t đơn vị trễ có thời gian Ngõ ra TSj t trễ băng thời gian của một khe thời gian. ! Nhược điểm: Ngõ vào i j-i bộ trễ Ngõ ra i ! Hiệu quả kém. Ngõ vào j ! Giá thành cao. Ngõ ra j ! Khó thực hiện. R-(j-i) bộ trễ Hình 2-3 Thực hiện bằng các bộ trễ Switching Engineering Page 5
Phương pháp thực hiện ! Thực hiện chuyển mạch T dùng bộ nhớ đêm: ! BM ghi các khe thời gian của tuyến PCM vào các ô nhớ tương ứng. CM điều khiển việc ghi (hoặc đọc) ô nhớ của BM. Bộ đếm khe thời gian là bộ đếm chu kỳ, với chu kỳ bằng số khe thời gian trên tuyến PCM. ! Dung lượng BM: Buffer Memory ! CBM=b.R bits. Write (BM) Read ! Dung lượng CM: ! CCM=R.log2R bits. ! Với b: số bit mã hoá, Control Memory Time Slot Counter R: số khe thời gian trong (CM) một khung. Hình 2-4 Chuyển mạch T dùng bộ nhớ đệm Switching Engineering Page 6
Điều khiển tuần tự ! Điều khiển tuần tự điều khiển việc đọc (hoặc ghi) TSR TS1 1 vào các ô nhớ của bộ nhớ BM một cách liên tiếp. ! Sử dụng bộ đếm khe R thời gian với chu kỳ BM đếm R, bộ đếm này sẽ Time Slot Counter tuần tự tăng giá trị lên một sau thời gian của Hình 2-5 Điều khiển tuần tự một khe thời gian. Switching Engineering Page 7
Điều khiển ngẫn nhiên ! Điều khiển ngẫu nhiên điều khiển việc đọc TSR TS1 1 (hoặc ghi) các ô nhớ cuả BM theo nhu cầu. ! Sử dụng bộ nhớ điều khiển CM, ô nhớ CM R chứa địa chỉ đọc (hoặc BM ghi) của ô nhớ của BM. Control Memory Hình 2-5 Điều khiển ngẫu nhiên Switching Engineering Page 8
Các kiểu chuyển mạch T ! Chuyển mạch T ghi tuần tự, đọc ngẫu nhiên TSR TS1 1 TSR TS1 R BM Time Slot Counter Control Memory Hình 2-6 Chuyển mạch T ghi tuần tự, đọc ngẫu nhiên Switching Engineering Page 9
Các kiểu chuyển mạch T ! Chuyển mạch T ghi ngẫu nhiên, đọc tuần tự TSR TS1 1 TSR TS1 R BM Control Memory Time Slot Counter Hình 2-7 Chuyển mạch T ghi ngẫu nhiên, đọc tuần tự Switching Engineering Page 10
Đặc điểm chuyển mạch T ! Trễ (độ trễ nhỏ hơn thời gian 1 khung). ! Rẻ tiền. ! Dung lượng bị giới hạn bởi thời gian ghi đọc bộ nhớ. ! Chỉ thích hợp với tổng đài nhỏ. Switching Engineering Page 11
Chuyển mạch không gian S ! Là loại chuyển mạch phục vụ sự trao đổi thông tin giữa hai tuyến PCM trong cùng khe thời gian. Cross point in out Hình 2-9 Chuyển mạch không gian S Switching Engineering Page 12
Phương pháp thực hiện 1 2 3 M ! Ma trận nxm, điểm thông được đặt ở giao 1 điểm ngõ vào và ngõ 2 ra. 3 ! Mỗi CM có R ô nhớ (số khe thời gian trong một khung) mang địa chỉ điểm thông trên cột. N ! Dung lượng CM: ! CCM=R.log2(n+1). 1 1 1 1 ! Dùng thêm 1 địa chỉ biểu thị tất cả điểm thông trên cột đều R R R R CM CM CM CM không nối. 1 2 3 M Hình 2-10 Ma trận chuyển mạch S Switching Engineering Page 13
Điều khiển theo đầu ra ! Xác định 1 trong n ngõ vào nối với đầu ra tương ứng. 1 2 ! Sử dụng các bộ ghép kênh logic số, bộ ghép kênh này hoạt động dưới sự điều khiểnn của các bộ nhớ CM. MUX MUX MUX ! Dựa vào thông tin trong CM, các bộ MUX chọn ngõ vào CM1 CM2 CMM tương ứng để ghép ở đầu ra. 1 2 ! Dung lượng tổng cộng của m các bộ nhớ: Hình 2-11 Điều khiển theo đầu ra ! CΣCM=m.R.log2(n+1). Switching Engineering Page 14
Điều khiển theo đầu vào ! Xác định 1 trong n ngõ ra nối với đầu vào tương ứng. 1 ! Sử dụng các bộ tách kênh 2 logic số, bộ tách kênh này hoạt động dưới sự điều khiển của các bộ nhớ CM. n DMUX DMUX DMUX ! Dựa vào thông tin trong CM, các bộ DEMUX chọn ngõ ra CM1 CM2 CMN tưng ứng để tách từ đầu vào. 1 2 ! Dung lượng tổng cộng của các bộ nhớ: m Hình 2-12 Điều khiển theo đầu vào ! CΣCM=n.R.log2(n+1). Switching Engineering Page 15
Đặc điểm ! Khả năng lớn (dung lượng lớn). ! Tin cậy. ! Chọn đường thuận tiện. ! Không sử dụng độc lập trong thực tế. Switching Engineering Page 16
Ghép các cấp chuyển mạch ! Chuyển mạch TS. ! Chuyển mạch STS. ! Chuyển mạch TST. Switching Engineering Page 17
Chuyển mạch TS PCM1 PCM2 PCMm TS6 PCM1 TS6 BM1 TS 3 CMT1 #6 PCM2 BM2 CMT 2 PCMn BMn #1 CMT n CMS1 6 CMS2 CMSm Hình 2-13 Chuyển mạch ghép TS Switching Engineering Page 18
Chuyển mạch STS 1 i j r 1 i j r 1 i j r 1 i j r M M D D S S S S T T Hình 2-14 Chuyển mạch STS Switching Engineering Page 19
Chuyển mạch TST 1 M T Module 1 S S D R T Module S 1 Module N R Hình 2-15 Chuyển mạch TST Switching Engineering Page 20
Mạng số tích hợp dịch vụ ISDN (Integrated Service Digital Network) 1
Tổng quan ! Khái niệm. ! Các kênh trong ISDN. ! Các giao diện và các điểm tham chiếu của ISDN. ! Chuyển mạch và điều khiển. ! Kết cuối ISDN. ! Các dịch vụ trong ISDN. Switching Engineering Page 2
Khái niệm ! Mạng chuyển mạch kênh được thiết kế với mục đích truyền thoại. ! Mạng chuyển mạch gói phục vụ việc truyền dữ liệu. ! Thực tế, có nhiều yêu cầu một mạng phục vụ việc truyền cho nhiều hình thức thông tin khác nhau như tiếng nói, hình ảnh, dữ liệu, fax, thông tin điều khiển từ xa ! ISDN (Integrated Service Digital Netwrok): ! Mạng số hoá hoàn toàn. ! Khả năng cung cấp các dịch vụ: ! Thoại, ! Số liệu, ! Hình ảnh, ! Âm thanh Switching Engineering Page 3
Khái niệm Điều Âm khiển số thanh nổi Điện Truyền thoại ISDNISDN hình hội số nghị Telex số Dữ Fax liệu Video số số Hình 4-1 Mạng số liên kết dịch vụ Switching Engineering Page 4
Các kênh trong ISDN !Kênh là đường dẫn mà thông tin chảy qua đó. !- Kênh D: Phục vụ cho việc truyền các thông điệp báo hiệu giữa người sử dụng và mạng, ngoài ra kênh D còn có khả năng sử dụng để truyền số liệu kiểu gói. Tốc độ hoạt động của kênh D là 16kbps hoặc 64kbps tuỳ thuộc giao diện lối vào người sử dụng. !- Kênh B: Truyền tín hiệu thoại, audio, số liệu, video , nói chung phục vụ co việc truyền lưu lượng cho người sử dụng. Tốc độ kênh B là 64kbps, kênh B còn có thể áp dụng cho chuyển mạch kênh lẫn chuyển mạch gói. !- Kênh H: Phục vụ cho việc truyền lưu lượng ở tốc độ cao. Kênh H bao gồm: Kênh H0 có tốc độ bằng 6B, tức là 384kbps thường sử dụng trong dịch vụ truyền hình hội nghị, Kênh H1 tuỳ thuộc và chuẩn châu Âu hay Mỹ mà có H1=30B, với tốc độ dữ liệu là 1.920kbps (E1) và H1=24B với tốc độ dữ liệu là 1.472kbps (T1). Kênh H2 được sử dụng trong ISDN băng rộng với H21=32.768Mbps và H22 = 43 đến 45Mbps. H4 có tốc độ từ 132 đến 138.240Mbps. Switching Engineering Page 5
Các giao diện và các điểm tham chiếu của ISDN ! Các giao diện vào ISDN. ! Các nhóm chức năng và các điểm tham chiếu ISDN. Switching Engineering Page 6
Các giao diện vào ISDN ! BRI: BasicRate Interface ! Giao diện tốc độ cơ bản. BRI bao gồm 2 kênh B và 1 kênh D16 với tốc độ 16kbps, vậy tốc độ sử dụng của BRI là 144kbps và tốc độ tổng là 192kbps. ! Thường được sử dụng để cung cấp lỗi vào giữa thiết bị người sử dụng và tổng đài ISDN trung tâm. ! PRI: Primary rate Interface ! Giao diện tốc độ chính, tuỳ theo tiêu chuẩn Bắc Mỹ hay Châu Âu mà ta có giao diện PRI gồm 23B+D64 với tốc độ tổng là 1,544Mbps và tốc độ dữ liệu là 1,536Mbps hoặc 30B+D64 với tốc độ tổng 2,048Mbps và tốc độ dữ liệu là 1,984Mbps. ! PRI cung cấp lối vào cho mạng cho một số thiết bị của khách hàng hoặc PBX hoặc một máy tính chủ. Switching Engineering Page 7
Các nhóm chức năng và các điểm tham chiếu ISDN ! Nhóm chức năng là một tập hợp các chức năng nhất định được thực hiện bởi các phần tử vật lý của thiết bị người sử dụng. ! Điểm tham chiếu là khái niệm để phân tách các nhóm chức năng khác nhau. • ET (Exchange Terminal) tương hợp các hệ thống chuyển mạch của tổng đài (thuộc tổng đài). • LE (Local Exchange) tổng đài ISDN. • TE1 (Terminal Equipment 1) thiết bị đầu cuối ISDN. • TE2 (Terminal Equipment 2) thiết bị đầu cuối phi ISDN. TE1 NT2 NT1 LE ET STUV TE2 TA RS Hình 4-2 Các nhóm chức năng và các điểm tham chiếu Switching Engineering Page 8
Các nhóm chức năng và các điểm tham chiếu ISDN ! NT1 (Network Termination 1) đầu cuối đường dây thuê bao, lầ đầu cuối đường dây giữa khách hàng với tổng đài nội hạt LE. Nhiệm vụ của NT1 là giám sát đặc tính chất lượng đường dây, định thời, truyền đạt công suất, ghép các kênh B và D. ! NT2 (Network Termination 2) cung cấp chuyển mạch cho khách hàng, ghép kênh, tập trung. ! TA (Terminal Adaptor) tương hợp đầu cuối cho các thiết bị phi ISDN, phối hợp giữa TE2 và NT2. ! Như vậy, ISDN có 4 điểm tham chiếu từ tổng đài đến thuê bao và 1 điểm tham chiếu từ tổng đài đến tổng đài khác. Mỗi điểm tham chiếu xác định việc sử dụng các giao thức khác nhau. ! Điểm R: TE2-TA có thể sử dụng chuẩn RS232C hoặc V.35, điểm S: TE1-NT2, điểm T: NT2-NT1, điểm U: NT1-LE và điểm V: LE-ET Switching Engineering Page 9
Chuyển mạch và điều khiển ! Giới thiệu. ! Yêu cầu cơ bản. ! Điều khiển chuyển mạch. Switching Engineering Page 10
Giới thiệu ! ISDN và PSTN thường kết hợp ở dạng mạng kép để sử dụng cùng nguồn tài nguyên. ! Khi cả ISDN lẫn PSTN sử dụng chuyển mạch kênh 64kbps thì hai mạng có thể chia xẻ chuyển mạch tập trung thuê bao cũng như chuyển mạch nhóm. Hình 4-3 Dùng chung ISDN với PSTN Switching Engineering Page 11
Yêu cầu cơ bản Hình 4-2 Tổng đài nội hạt trong ISDN Switching Engineering Page 12
Yêu cầu cơ bản ! Từ sơ đồ khối, ta thấy rằng một tổng đài PSTN/ISDN khác với tổng đài PSTN ở những điểm sau: ! Truy cập thuê bao số được bổ sung. ! Điều khiển phức tạp hơn vì liên quan đến một số vật mang lớn của ISDN, ví dụ tốc độ của truyền dẫn là nx64kbps. ! Dữ liệu thuê bao phức tạp hơn do tính đa dạng của TE. ! Phải có khả năng nối với các tổng đài khác như ISDN, PSTN, PSPDN, Internet. ! Điều khiển gói với lưu lượng trên kênh B hoặc D cho X.25. Switching Engineering Page 13
Điều khiển chuyển mạch ! Các tham số truyền tin: • Kiểu truyền dẫn. • Dung lượng truyền (audio, thoại). • Tốc độ truyền. • Giao thức báo hiệu. • Dịch vụ xa với giao thức cấp cao hơn. • Số thuê bao bị gọi. • Loại thuê bao bị gọi. ! Các tham số này là một phần trong các tham số trong thông điệp báo hiệu SETUP được trao đổi với tổng đài. Switching Engineering Page 14
Điều khiển chuyển mạch ! Phân tích Hình 4-5 Phân tích cơ bản việc thiết lập cuộc gọi cho thuê bao ISDN Switching Engineering Page 15
Điều khiển chuyển mạch ! Phân tích dịch vụ ! Cuộc gọi cho thuê bao ISDN được tiến hành bằng việc gởi thông điệp SETUP. Nội dung của thông điệp này xác định dịch vụ mà đầu cuối sử dụng. ! Nối kết được điều khiển tuỳ theo dạng dịch vụ được cung cấp. ! Nếu yêu cầu của thuê bao là một dịch vụ bổ sung trong ISDN (ví dụ gọi chuyển tiếp vô điều kiện) thì phân tích dịch vụ sẽ xác nhận yêu cầu này. ! Phần mềm liên quan sẽ được kích hoạt và cung cấp tham số logic điều khiển cuộc gọi trong khoảng thời gian rất ngắn. ! Dịch vụ xa hay dung lượng truyền yêu cầu một kiểu phân tích dịch vụ khác. Mục đích kiểm tra mạng có thể cung cấp dịch vụ được yêu cầu hay không và nếu được thì phải thoả mãn. ! Cung cấp thông tin kiểm tra phù hợp cho tổng đài của thuê bao bị gọi. Switching Engineering Page 16
Điều khiển chuyển mạch ! Phân tích số ! Khi phân tích dịch vụ kết thúc, phân tích số có thể bắt đầu, phân tích số của thuê bao bị gọi và có thể phân tích cả số của thuê bao chủ gọi để cung cấp thông tin tính cước. Hình 4-6 Phân tích cuộc gọi tại thời điểm khởi xướng nối kết ISDN Switching Engineering Page 17
Điều khiển chuyển mạch ! Phân tích đường truyền ! Đường dẫn ngõ ra phải được chọn để nối kết cuộc gọi tới tổng đài khác. Thông thường qua một vài router trong mạng. ! Mục đích tìm đường dẫn ngõ ra thích hợp đến địa chỉ đích. ! Phân tích cước ! Tuỳ thuộc vào loại hình dịch vụ, tham số ngõ vào thường là: ! Dịch vụ thuê bao sử dụng và kết quả sử dụng. ! Nguồn gốc cuộc gọi (thuê bao khởi xướng). ! Các dịch vụ được kết hợp với cuộc gọi. ! Các thiết bị tổng hợp được nối (ví dụ bộ xử lý gói). Switching Engineering Page 18
Điều khiển chuyển mạch Hình 4-7 Ví dụ phân tích đường truyền qua nhiều LE và STP khác nhau Switching Engineering Page 19
Kết cuối ISDN ! Giao tiếp thuê bao ISDN. ! Kiểm soát kênh D. ! Kết cuối mạng. ! Thiết bị đầu cuối. ! Thiết bị của thuê bao. Switching Engineering Page 20
Giao tiếp thuê bao ISDN. · Thuê bao tương tự PSTN được nối với mạch giao tiếp đường dây tương tự trong tổng đài PSTN. · Tập trung thuê bao xa hoặc “thuê bao mở rộng” được nối với mạch giao tiếp theo chuẩn V5.1. · BRA được nối với giao tiếp đường dây số 2B+D. · PRA được nối với đường dây số 30B+D. ! Trong trường hợp chỉ có thuê bao tương tự của PSTN thì chuyển mạch thời gian sẽ tập trung lưu lượng vào chuyển mạch nhóm nhưng khi có các thuê bao ISDN thì chuyển mạch thời gian phải chia xẻ lưu lượng cho các kênh ISDN. ! Giao tiếp V5.1 cho tốc độ truy cập 2.048Mbps với cấu trúc khung gồm 32 khe thời gian cho lưu lượng, báo hiệu, điều khiển và đồng bộ. Switching Engineering Page 21
Giao tiếp thuê bao ISDN. Hình 4-8 Truy cập vào tổng đài ISDN/PSTN Switching Engineering Page 22
Kiểm soát kênh D Hình 4-9 Định tuyến kênh D Switching Engineering Page 23
Kiểm soát kênh D ! Nhiệm vụ chính của kênh D trong ISDN là thực hiện báo hiệu giữa các đầu cuối của thuê bao với tổng đài ISDN. Chúng còn có thể mang lưu lượng kiểu gói giữa thuê bao và mạng dữ liệu chuyển mạch gói (PSDN). Vậy, tổng đài phải có khả năng kiểm soát nó theo hai cách: ! Khi kênh D được sử dụng để báo hiệu thì hệ thổng điều khiển sẽ sử dụng thông tin của nó cho việc điều khiển chuyển mạch. ! Khi kênh D được sử dụng cho dữ liệu chuyển mạch gói thì thông tin được trao đổi với bộ kiểm soát gói. ! Thiết bị báo hiệu của tổng đài ISDN tiến hành hai quá trình để đảm bảo thông tin báo hiệu lẫn dữ liệu gói có thể được tải trên kênh D. Switching Engineering Page 24
Kết cuối mạng ! NT (Network Termination) được sử dụng để nối thiết bị ISDN với mạng công cộng. NT1 và NT2 có chức năng khác nhau. ! NT1 kiểm soát thông tin ở lớp 1, NT2 kiểm soát thông tin ở lớp 2 và 3 trong mô hình OSI. Hình 4-10 Kết cuối mạng truy cập LE ISDN Switching Engineering Page 25
Thiết bị đầu cuối ! Đơn vị kết cuối được thiết lập tại thuê bao gọi là thiết bị đầu cuối TE (Terminal Equipment). Hai dạng kết cuối: ! TE1: thiết bị được xây dựng trên giao tiếp ISDN. ! TE2: thiết bị được xây dựng trên giao tiếp khác (ví dụ như V24 hoặc X.21) Hình 4-11 Thiết bị đầu cuối nối với ISDN Switching Engineering Page 26
Thiết bị của thuê bao ! Tương hợp đầu cuối (TA): ! TA (Terminal Adapter) được sử dụng để nối với các thiết bị phi ISDN vào ISDN. ! Ví dụ: ! Tương hợp với PC. ! Tương hợp với kết cuối dữ liệu X.25. ! Tương hợp với kết cuối dữ liệu X.21. ! Tương hợp với điện thoại tương tự. ! Tương hợp với Fax tương tự. ! Switching Engineering Page 27
Thiết bị của thuê bao Hình 4-12 Nối các thiết bị phi ISDN vào ISDN qua TA ! Tổng đài nội bộ: ! PABX có thể nối với ISDN qua PRA hoặc BRA tuỳ thuộc tốc độ truy cập, thông thường là PRA. Switching Engineering Page 28
Thiết bị của thuê bao ! Video-telephony. ! Video-conferencing (H320). ! Destop conferencing system (H320). ! Fax nhóm 4 (fax số). ! Bộ ghép kênh đảo. ! Hình 4-14 Bộ ghép kênh đảo 384kbps. Switching Engineering Page 29
Các dịch vụ trong ISDN ! Vật mang dịch vụ: ! Cung cấp 3 kiểu vật mang dịch vụ: 3.1kHz âm thanh, 64kbps thoại và 64 kbps dữ liệu. ! Dịch vụ xa: ! Điện thoại 3.1kHz. ! Điện thoại 7kHz. ! Fax nhóm 2/3. ! Fax nhóm 4. ! Videotex. ! Teletex. ! Điện thoại thấy hình. ! Truyền hình hội nghị. Switching Engineering Page 30
Các dịch vụ trong ISDN ! Điện thoại: ! ISDN có khả năng hỗ trợ cho điệ thoại thông thường, ngoài ra, còn hỗ trợ cho điện thoại có chất lượng thoại cao hơn gọi là điện thoại 7Khz. ! Fax: ! Fax nhóm 4 được thiết kế đặc biệt cho ISDN, loại này sử dụng tốc độ 64kbps ứng với tốc độ kênh B. ! Fax nhóm 3 được nối với ISDN qua bộ tương hợp để thích hợp tốc độ 64kbps. Tốc độ của fax nhóm 3 đạt thường là 9600bps hoặc 14400bps. Fax nhóm 4 có thể được trao đổi với fax nhóm 3, lúc này, tốc độ tương hợp của fax nhóm 3 sẽ được sử dụng. ! Truyền hình hội nghị và điện thoại thấy hình: ! Sử dụng với 1 kênh B hoặc 2, 6, 30 kênh B để truyền hình ảnh và âm thanh với chất lượng từ thấp đến cao. Thường sử dụng các chuẩn nén. Switching Engineering Page 31
Các dịch vụ trong ISDN ! Âm thanh chất lượng cao: ! Âm thanh chất lượng cao có thể được truyền qua BRA, trong quá trình mã hoá, âm thanh chất lượng gần như CD được nén và truyền qua mạng, sau đó, giải nén thì tín hiệu ngõ ra gần như tín hiệu gốc ban đầu. ! Truyền dữ liệu và Internet: ! Khả năng truyền lên đến 2Mbps. ! Cảnh báo và giám sát từ xa: ! Cho phép dịch vụ cảnh báo và giám sát từ xa qua mạng với chi phí thấp và chất lượng cao, bao gồm âm thanh, hình ảnh. ! Kết hợp các dịch vụ: ! Đào tạo từ xa, làm việc từ xa (mô hình văn phòng tại gia), y tế từ xa, di động Switching Engineering Page 32
CHUYỂN MẠCH GÓI NHANH (Fast Packet Switching) 1
Nội dung ! Tổng quan. ! Frame Relay. ! ATM. Switching Engineering Page 2
Tổng quan ! Sự bùng nổ thông tin cùng với sự phát triển của xã hội " Yêu cầu các dịch vụ thời gian thực và đa môi trường. ! Nhiều phương án được đề xuất để xây dựng cơ sở hạ tầng thông tin viễn thông để phát triển. ! Xu thế chung là dựa trên các mạng thông tin băng rộng tích hợp IBCN (Integrated Broadband Communication Network). ! Quá trình tiến tới IBCN theo 3 con đường chính: ! Thoại - ISDN - BISDN – IBCN. ! Data – FR – ATM – IBCN. ! IP – MPLS – IBCN. ! Mạng X.25 hoạt động với thông lượng 64kbps, không đáp ứng được nhu cầu sử dụng dịch vụ đa môi trường. Switching Engineering Page 3
Tổng quan ! Kỹ thuật chuyển mạch gói nhanh FPS tăng tốc độ chuyển mạch tại nút mạng, hai kỹ thuật cơ bản: Frame Relay và Cell Relay. ! FR : đơn vị dữ liệu kích thước thay đổi - khung (frame). Tốc độ >64kbps nhưng <34Mbps. Đáp ứng nhu cầu thuê kênh riêng và mạng riêng ảo. ! CR : đơn vị dữ liệu kích thước cố định - tế bào (cell). Tốc độ hàng trăm Mbps. Đáp ứng nhu cầu multimedia và realtime. Tốc độ bit cố định Tốc độ bit thay đổi ISDN (H.261, px64kbps/channel Circuit Multirate Circuit Cell Relay Frame Relay Packet Switching Switching ATM Switching Hình 5-1 Các kỹ thuật chuyển mạch Switching Engineering Page 4
FRAME RELAY ! Giới thiệu ! Cấu hình chung mạng Frame Relay. ! Hoạt động. ! Cấu trúc khung Frame Relay. ! Frame Relay và mô hình OSI. ! Giao diện quản lý nội hạt LMI. Switching Engineering Page 5
Giới thiệu ! X.25: ! Kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng để đảm bảo việc truyền tin không lỗi. ! Chuyển mạch ở lớp 2, định tuyến, ghép kênh logic ở lớp 3. ! Nhược điểm: tăng độ phức tạp, tốc độ thấp. ! Frame Relay: ! ITU-T (CCITT) đề xuất và cũng được ANSI (Mỹ) công nhận năm 1984. ! Mục tiêu: ! Tạo giao diện chuẩn để kết nối thiết bị giữa user và network. ! Chức năng ghép kênh, định tuyến đều thực hiện ở lớp 2, đơn giản hoá chức năng định tuyến cho các frame. ! " Thông lượng cao hơn X.25. ! Giảm thiểu 1 số chức năng ở lớp 2 như điều khiển luồng, kiểm soát lỗi nhằm giảm độ trễ trong mạng. Switching Engineering Page 6
Giới thiệu ! Kiểm soát lỗi trong truyền số liệu ACK NAK Point-to-point End-to-End Hình 5-2 Kiểm soát lỗi Point-to-point End-to-End Khi user gởi gói tin vào mạng thì Mạng thực hiện chuyển gói tin đến mạng sẽ trao đổi thông tin kiểm đích nhưng nếu có lỗi thì đầu cuối soát lỗi qua từng chặng để đảm yêu cầu truyền lại. bảo gói tin truyền đến đích là không có lỗi. Độ trễ truyền dẫn lớn. Độ trễ truyền dẫn bé. Switching Engineering Page 7
Giới thiệu ! Thông lượng là dung lượng thật sự có thể truyền được tối đa của một kênh trong một đơn vị thời gian. ! FR kết hợp các ưu điểm của việc dùng chung thiết bị của X.25 và thông lượng cao của TDM. Bảng 5-1 So sánh TDM, X.25, Frame-relay Công nghệ Tốc độ Độ trễ Thông lượng STDM X.25 Thay đổi Lớn thấp Có TDM Cố định Rất nhỏ Cao Không Frame-Relay Thay đổi Nhỏ Cao Có STDM (Statistic Time Division Multiplexing): Ghép kênh thống kê theo thời gian Switching Engineering Page 8
Giới thiệu ! Ưu điểm của Frame-Relay: ! Thời gian thực hiện nhanh. ! Băng thông rộng: từ 2Mbps đến 34Mbps. ! Tận dụng tối đa hiệu suất băng thông, khi lượng thông tin cần truyền lớn thì FR có thể phân phối băng thông lớn cho user, trong trường hợp bình thường thì chỉ phân phối 1 lượng băng thông nhỏ, 64kbps đến 256kbps là đủ. ! Dùng chung giao diện. ! Tiết kiệm giá thành trong mạng diện rộng Switching Engineering Page 9
Cấu hình chung mạng FR !Các thành phần mạng Frame Relay: ! Thiết bị FRAD có thể là các LAN bridge, LAN Router v.v ! Thiết bị FRND có thể là các tổng đài chuyển mạch khung (Frame) hay tổng đài chuyển mạch tế bào. ! Đường kết nối giữa các thiết bị là giao diện chung cho FRAD và FRND, giao thức người dùng và mạng hay gọi F.R UNI (Frame Relay User Network Interface). Hình 5-3 Mạng Frame Relay Switching Engineering Page 10
Hoạt động ! Khi người sử dụng gửi một Frame mang thông tin địa chỉ đích và thông tin người sử dụng, mạng sẽ dùng thông tin này để định tuyến trên mạng. ! Việc định tuyến được thực hiện bởi FRND và định khung FR theo giao thức LAP-D hoặc LAP-F (Link Access Protocol D hay F). ! Công nghệ Frame Relay cho phép người sử dụng dùng tốc độ cao hơn mức họ đng ký trong một khoảng thời gian nhất định, có nghĩa là Frame Relay không cố định bng thông (Bandwith) cho từng cuộc gọi một mà phân phối bandwith một cách linh hoạt điều mà X25 và thuê kênh riêng không có. ! Ví dụ: hợp đồng sử dụng với tốc độ 64 kbps, nhưng khi chuyển một lượng thông tin lớn, Frame Relay cho phép truyền chúng ở tốc độ cao hơn. Hiện tượng này được gọi là "bùng nổ" - Bursting. Switching Engineering Page 11
Hoạt động ! Truyền Frame: ! Để đảm bảo việc truyền các frame đúng địa chỉ, chính xác, nhanh, đủ, FR sử dụng các trường sau: ! 1, DLCI (Data Link Connection Identifier) Trên nối kết vật lý có thể có rất nhiều các nối kết ảo, mỗi một nối kết ảo có định danh riêng để tránh bị lẫn, được gọi tắt là DLCI. ! 2, CIR ( Committed Information Rate ) Đây là tốc độ khách hàng thoả thuận với nhà cung cấp dịch vụ và mạng lưới phải cam kết thường xuyên đạt được tốc độ này. ! 3, CBIR ( Committed Burst Information Rate ) Khi có lượng tin truyền quá lớn, FR vẫn cho phép khách hàng truyền quá tốc độ cam kết CIR tại tốc độ CBIR trong một khoảng thời gian (Tc) rất ngắn vài ba giây một đợt, điều này tuỳ thuộc vào độ "nghẽn" của mạng cũng như CIR. ! 4, DE bit ( Discard Eligibility Bit ) Bit này được lập khi truyền vượt qua CIR và những frame có DE=1 thì sẽ ưu tiên loại khi nghẽn. Lúc đó đầu cuối phải phát lại Switching Engineering Page 12
Hoạt động ! Kiểm soát nghẽn: ! FECN và BECN (Forward Explicit Congestion Notification và Backward Explicit Congestion Notification) Hình 5-4 FECN và BECN Switching Engineering Page 13
Hoạt động ! Kiểm soát nghẽn: ! LMI (Local Management Interface) ! Thông báo trạng thái (bổ sung, giải phóng, hiệu chỉnh kênh ảo ) cho thiết bị đầu cuối, điều khiển và giám sát giao tiếp và trạng thái thuê bao (hoạt động giữa FRAD và FRND). Hình 5-5 Giao tiếp quản lý nội hạt Switching Engineering Page 14
Cấu trúc khung của FR F A I FCS F Hình 5-6 Cấu trúc khung của Frame Relay ! Flag: ! Khởi đầu và k thúc một khung. ! Giá trị 01111110 (7EH). ! Khi thông tin giống cờ (>5 bit 1 liên tiếp) thì chèn thêm bit 0 vào vị trí bit 1 thứ sáu. Switching Engineering Page 15
Cấu trúc khung của FR ! Address: ! Gồm 2 hoặc nhiều hơn 2 bytes. ! Bit EA: Extended Address. Được sử dụng để mở rộng trường địa chỉ (3 bytes). Bình thường, EA1=0, EA2=1. Khi mở rộng 3 bytes thì EA1=0, EA2=0, EA3=1. DLCI (6bits) C/R EA1 DLCI (4bits) FECN BECN DE EA2 DLCI (6bits) C/R EA1 DLCI (4bits) FECN BECN DE EA2 DLCI (7 bits) EA3 Hình 5-7 Trường địa chỉ 2 bytes và 3 bytes Switching Engineering Page 16
Cấu trúc khung của FR ! Bit C/R: Command/Respond (lệnh/đáp ứng). ! Bit này tương tự như thủ tục X25 dùng để hỏi và đáp, nhưng mạng Frame Relay không dùng mà chỉ dành cho các thiết bị đầu cuối (FRAD) sử dụng mỗi khi cần trao đổi thông tin cho nhau, Bit C/R do FRAD đặt giá trị và được giữ nguyên khi truyền qua mạng. ! DLCI: Định danh nối kết ảo, ! Trong trường hợp mở rộng trừờng địa chỉ thì DLCI định danh tối đa 217 địa chỉ, còn bình thường thì định danh cho 1024 địa chỉ. ! Tương tự, DLCI có thể mở rộng thành 4 bytes địa chỉ khi ta thêm 1 byte địa chỉ nữa với EA1=0, EA2=0, EA3=0, EA4=1. ! Bit DE: Discard Bit. ! Đánh dấu các frame được chuyển với tốc độ vượt CIR, những frame này có thể bị loại bỏ nếu mạng nghẽn. Bình thường DE=0. Switching Engineering Page 17
Cấu trúc khung của FR Tc Discard Quá mức Be Có thể được Khách hàng Bc đăng ký (CIR) Frame1 Frame2 Frame3 Frame4 DE=0 DE=1 DE=2 Discard Hình 5-8 Minh hoạ bit DE (bỏ) Bc: (Committed Burst Size): Là số lượng dữ liệu data tối đa mạng lưới chấp nhận truyền đi trong các khoảng thời gian Tc . Tc: (Committed Rate Measurement Interval): Tc = Bc/CIR là khoảng thời gian mà FRAD cho phép gửi Bc và thậm chí cả Be. Be: (Exess Burst Size): Là số lượng dữ liệu data tối đa mà mạng không đảm bảo truyền tốt nhưng vẫn truyền thử xem. Switching Engineering Page 18
Cấu trúc khung của FR ! Các bit FECN và BECN Bảng 5-2 FECN và BECN Hướng đi FECN BECN Ghi chú A đến B 0 0 Không nghẽn 1 B đến A 0 0 Không nghẽn A đến B 1 0 Nghẽn 2 B đến A 0 1 Không nghẽn A đến B 0 1 Không nghẽn 3 B đến A 1 0 Nghẽn A đến B 1 1 Nghẽn 4 B đến A 1 1 Nghẽn Switching Engineering Page 19
Cấu trúc khung của FR ! Trường thông tin I: ! Độ dài thay đổi. LAP-F độ dài 4096 tương ứng ISDN, đối với ứng dụng phi ISDN thì độ dài là 8196 hoặc hơn nữa. ! Gồm thông tin dữ liệu của người dùng (Application Data hay User Data ) và thông tin về giao thức từng lớp sử dụng PCI (Protocol Control Information) để thông báo cho lớp tương ứng của bên nhận biết. Information User Data PCI layer1 PCI layer2 PCI layer3 PCI: Protocol Control Information Hình 5-9 Trường thông tin Switching Engineering Page 20
Cấu trúc khung của FR ! Hai bytes FCS: ! Kiểm tra CRC cho khung. 16 12 5 ! Đa thức x +x +x +1 (CCITT). ! Bao hàm thứ tự frame, được FRAD sử dụng để kiểm tra, nếu phát hiện lỗi thì sẽ huỷ khung đó và báo cho FRAD phát phát lại. Hình 5-10 Kiểm tra lỗi các khung gởi đi bằng FCS Switching Engineering Page 21
Frame Relay và mô hình OSI Hình 5-11 FR và mô hình OSI ! Level 1. Lớp vật lý - physical layer. ! Lớp 1 của Frame relay cũng định nghĩa giao diện vật lý, điện lý dùng chung giữa FRAD và FRND, Frame relay dùng ở tốc độ cao nên vẫn hay dùng giao diện V35. Switching Engineering Page 22
Frame Relay và mô hình OSI ! Level 2. Lớp tuyến - Link Layer. ! Lớp này định nghĩa thể lệ và thủ tục tuyến nối, được coi như LAP (Link Access Protocol). Frame Relay hiện tại đang dùng 2 loại LAP là: · LAP-D. Là giao thức cơ bản của lớp 2 của ISDN - D channel , nó cũng được dùng cho Frame relay để chuyển tải thông tin theo tiêu chuẩn CCITT I.441/Q821. · LAP-F. Giao thức của Frame relay cải tiến từ LAP-D do tiêu chuẩn Q922 định nghĩa và được sử dụng nhiều hơn (Cấu trúc khung nêu ở trên theo LAP-F). ! Lớp 2 của Frame Relay chia thành 2 lớp chức nng là Core Funtion và Upper Function, chức nng của lớp 2 cũng đảm bảo thủ tục kết nối LAP-F: Core function: Kiểm soát để các Frame không bị đúp hay mất, kiểm tra độ dài của một khung, phân tích lỗi truyền dẫn qua FCS, điều khiển nghẽn qua FENC/BECN. Upper function: Điều khiển DLCI (Data Link Connection Identification) định nghĩa đường nối Logic giữa FRAD và FRND. Switching Engineering Page 23
Giao diện quản lý nội hạt LMI ! LMI (Local Management Interface) được sử dụng để điều khiển kết nối giữa user và mạng, thực hiện các nhiệm vụ sau: ! Đảm bảo nối kết giữa user và mạng luôn hoạt động. ! Thông báo sự thay đổi PVC. ! Phân phối bản tin về trạng thái và tính hiệu dụng của các kênh. ! LMI hoạt động như một thủ tục thăm dò giữa user và mạng. Bản tin thăm dò và bản tin xác nhận được truyền ở những khoảng thời gian xác định. Song song với nó là bản tin trạng thái cũng được truyền theo chu kỳ hoặc những khi có sự thay đổi trạng thái thì bản tin trạng thái cũng được gởi đi. ! LMI sử dụng DLCI 0 hoặc 1023 để chuyển các bản tin, nghĩa là LMI được xem như một kênh báo hiệu song song với kênh dữ liệu. Switching Engineering Page 24
Asynchronous Transfer Mode ! Giới thiệu. ! Đặc điểm. ! Tế bào ATM. ! Cấu trúc phân lớp mạng ATM trong mô hình tham chiếu giao thức B-ISDN. Switching Engineering Page 25
Giới thiệu ! Mục tiêu: Cung cấp một mạng ghép kênh và chuyển mạch tốc độ cao, độ trễ nhỏ, đáp ứng cho các dịch vụ đa phương tiện, thời gian thực. ! Sử dụng ghép kênh theo thời gian không đồng bộ ATDM (Asynchronous Time Division Multiplexer), trong đó, các bản tin được phân thành từng gói có kích thước cố định gọi là tế bào (cell). ! Các cell được gán cho một định danh của đường truyền (địa chỉ trong header của cell) và bất kể là dịch vụ nào thì các cell cũng có cùng kích thước và bao gồm header và payload. ! Mỗi cell được truyền đến đích theo địa chỉ của cell. Header Payload Hình 5-12 Cell ATM. Switching Engineering Page 26
Đặc điểm ! Các cell có độ dài cố định và kích thước bé nên trễ nhỏ và xử lý đơn giản hơn. ! Sử dụng thiết bị truyền dẫn số tốc độ cao với khả năng kiểm soát lỗi, cho phép các bản tin ở mức tuyến đơn giản hơn. ! Sử dụng ATDM bằng việc ghép các luồng tín hiệu vào các khối có kích thước cố định gọi là cell ATM. ! Cho phép sử dụng băng thông động, nghĩa là nếu có nhiều kênh cần gởi dữ liệu thì lượng băng thông sử dụng lớn, ít kênh gởi thì lượng băng thông sử dụng nhỏ còn toàn bộ băng thông còn lại có thể được dùng cho các kênh khác muốn kết nối vào mạng. ! Không kiểm soát luồng hay sửa lỗi ở mức tuyến mà kiểm soát luồng được thực hiện trên cơ sở đầu cuối đến đầu cuối và phụ thuộc vào từng ứng dụng. Switching Engineering Page 27
Tế bào ATM ! Tế bào ATM gồm 2 phần: ! Phần header: 5bytes mang thông tin về mạng và có sự khác bit gữa giao diện người dùng-mạng (UNI User Network Interface) và giao diện mạng-mạng (NNI Network Network Interface). ! Phần payload 48 bytes mang thông tin của người dùng được truyền tải qua mạng mà không bị xử lý. 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 1 GFC VPI VPI 2 2 VPI VCI VPI VCI 3 3 VCI VCI 4 4 VCI PT CLP VCI PT CLP 5 5 HEC HEC Header UNI Header NNI Hình 5-13 Cấu trúc header của tế bào ATM Switching Engineering Page 28
Tế bào ATM ! Trường điều khiển luồng chung GFC (Generic Flow Control) gồm 4 bits, 2 bits dùng để điều khiển và 2 bits dùng cho tham số. GFC chỉ áp dụng đối với giao diện UNI, được sử dụng cho các kết nối điểm tới điểm và điểm tới nhiều điểm. ! Trường định tuyến VPI (Virtual Path Identifier), VCI (Virtual Circuit Identifier): Đối với giao diện UNI có 24 bits (8 bits VPI và 16 bits VCI) còn đối với giao diện NNI có 28 bits (12 bits VPI và 16 bits VCI). ! VCI gọi là định danh kênh ảo, mỗi giá trị VCI chỉ có ý nghĩa tại từng tuyến từ nút đến nút của mạng, khi sự trao đổi thông tin kết thúc thì các giá trị VCI được giải phóng để dùng cho các kết nối khác. ! VPI là định danh đường ảo, được sử dụng giống VCI để thiết lập kết nối VP cho một số kết nối kênh ảo. ! Tổ hợp VCI và VPI tạo thành một tổ hợp duy nhất cho mỗi nối kết. Switching Engineering Page 29
Tế bào ATM !Kiểu tải trọng PT (Payload Type) có 3 bits được sử dụng để phân biệt các tế bào được truyền qua một kênh ảo cũng như phân biệt thông tin của mạng hay thông tin của người dùng. !Độ ưu tiên mất tế bào CLP (Cell Loss Priority) gồm 1 bit, được sử dụng để loại bỏ tế bào có CLP =1 khi mạng đang ở trình trạng tắc nghẽn. !Trường điều khiển lỗi tiêu đề HEC (Header Error Check) gồm 8 bits, HEC tạo ra phép tính CRC ở 4 byte đầu trong tiêu đề để phát hiện và sửa sai. Phần này chỉ sửa sai phần tiêu đề của tế bào chứ không sửa phần tải trọng. Switching Engineering Page 30
Tế bào ATM Tế bào A Tế bào A Tế bào UA Tế bào UA Lớp ATM SAP Lớp Vật lý Tế bào V Tế bào I Tế bào IV SAP: Service Access Point Tế bào I Hình 5-14 Các kiểu tế bào ATM Switching Engineering Page 31
Tế bào ATM !Tế bào rỗi I (Idle cell): Được sử dụng ở lớp vật lý để thích ứng tốc độ tế bào ATM với tốc độ truyền dẫn bằng cách sử dụng tiêu đề đã được định nghĩa trước. !Tế bào có hiệu lực V(Valid cell) là tế bào có HEC hợp lệ, không lỗi. !Tế bào không hiệu lực IV(Invalid cell) là tế bào có HEC bị sai, chúng sẽ bị loại ở lớp vật lý. !Tế bào được gán A(Assigned cell) mang thông tin có hiệu lực cho dịch vụ ở các lớp cao hơn có tiêu đề đúng. Chúng được tạo ra ở lớp ATM với tiêu đề thích hợp để thực hiện chức năng định hướng. !Tế bào không được gán UA(Unassigned cell) chứa thông tin không hiệu lực hoặc chứa tiêu đề được định nghĩa trước. Thông thường dùng cho các chức năng OAM, báo hiệu. Switching Engineering Page 32
Cấu trúc phân lớp ATM trong mô hình tham chiếu B-ISDN ! Mô hình tham chiếu giao thức B-ISDN. ! Lớp vật lý. ! Lớp ATM. ! Lớp thích ứng ATM (AAL). Switching Engineering Page 33
Mô hình tham chiếu giao thức B-ISDN. ! B-ISDN dựa trên cơ sở ISDN, trong đó bổ sung thêm các thành phần để thành B-ISDN PRM (Protocol Reference Mode). Mặt phẳng quản lý Qu ả n lým User Plane Control Plane Qu Các lớp cao hơn Các lớp cao hơn ả ặ n lýl t ph Lớp thích ứng ATM (AAL) ả ớ ng p Lớp ATM Lớp vật lý Hình 5-15 Mô hình tham chiếu giao thức B-ISDN Switching Engineering Page 34
Mô hình tham chiếu giao thức B-ISDN ! Mặt phẳng quản lý thực hiện các chức năng liên quan đến quản lý các giao thức B-ISDN, mặt phẳng quản lý được chia thành hai lớp con: !Quản lý mặt phẳng (Plane Management) thực hiện tất cả các chức năng liên quan đến toàn bộ hệ thống từ đầu cuối đến đầu cuối. Nhiệm vụ phối hợp làm việc giữa các mặt phẳng khác nhau. !Quản lý lớp (Layer Management ) chia thành các lớp khác nhau thực hiện các chức năng quản lý liên quan đến tài nguyên và thông số ở các thực thể, mỗi lớp quản lý lớp xử lý dòng thông tin OAM tương ứng. ! Mặt phẳng điều khiển: Có cấu trúc phân lớp, nhiệm vụ kết nối kênh dẫn, xử lý cuộc gọi và các chức năng báo hiệu liên quan tới việc thiết lập, duy trì, giám sát và giải phóng nối kết. ! Mặt phẳng người dùng: Truyền thông tin của người sử dụng, bao gồm các cơ chế liên quan đến điều khiển luồng, điều khiển tắc nghẽn, chống lỗi. Switching Engineering Page 35
Lớp vật lý ! Gồm hai phân lớp: ! Phân lớp PM (Physical Medium Sublayer): ! Thu thập và tổ chức tế bào ATM được chuyển xuống từ lớp ATM và truyền đến đường truyền vật lý và ngược lại. ! Cung cấp thông tin liên quan đến môi trường vật lý, và các thông tin định thời bit. ! Phân lớp TC (Convergence Transmission Sublayer): ! Thực hiện các chức năng bổ sung, lấy các tế bào trống (tế bào được truyền khi không có các tế bào nào truyền đi). ! Định dạng khung. ! Chuyển đổi luồng tế bào ATM thành luồng mã hoá bít dữ liệu. Switching Engineering Page 36
Lớp vật lý ! Thực hiện các chức năng: ! Chức năng môi trường vật lý (sợi quang, phát/nhận quang, bộ nối ). ! Chức năng thông tin đồng bộ bit (cần thiết khi chuyển đổi tín hiệu truyền dẫn). ! Chức năng tạo và định dạng khung (đối với các trường hợp truyền dẫn phi ATM như SDH, G.702). ! Chức năng thích ứng khung truyền (thích ứng với mô trường truyền dẫn phi ATM). ! Chức năng xác định biên của tế bào (xác định tế bào trong dòng các tế bào). ! Chức năng tạo và xác định HEC (tạo và kiểm tra HEC trong header ATM). ! Chức năng phân định tốc độ tế bào (ghép thêm các tế bào rỗi để thích ứng tốc độ). Switching Engineering Page 37
Lớp ATM ! Thực hiện các chức năng: ! Chức nng ghép và tách tế bào: ghép các tế bào ATM với các luồng ảo và kênh ảo khác nhau để tạo nên dòng tế bào tổng hợp, hoặc ngược lại. Trong khi đó, các tế bào ghép không nhất thiết phải là dòng tín hiệu liên tục. ! Chức nng chuyển đổi tế bào VPI/VCI: yêu cầu đối với tổng đài ATM hay các nút nối chéo ATM. Nó ghép các giá trị mới vào các giá trị trong trường VPI/VCI. ! Chức nng tạo ra và định danh header của tế bào: dùng cho điểm xác định lớp ATM để tạo ra hoặc định danh 4 byte đầu của header của tế bào ATM. Nó ghép các thông tin nhận được từ lớp bậc cao đến các trường tương ứng để tạo ra header của tế bào và thực hiện quá trình ngược lại để định danh header. Ngoài ra nó dịch tín hiệu định danh điểm truy nhập dịch vụ SAPI thành tín hiệu VPI và VCI. ! Chức nng điều khiển dòng chung: điều khiển việc truy nhập và dòng thông tin trong UNI. Trong trường hợp này, thông tin điều khiển dòng được chuyển vào các tế bào chỉ định và không chỉ định. Switching Engineering Page 38
Lớp thích ứng ATM !AAL (ATM Adaptation Layer) giải quyết mọi công việc được cung cấp bởi lớp ATM với các dịch vụ khách hàng yêu cầu. !CCITT định nghĩa 4 lớp như sau: ! ! Dịch vụ lớp A: Dùng cho điện thoại voice, audio và video, yêu cầu tốc độ bit không đổi. ! Dịch vụ lớp B: Các dịch vụ video, audio có tốc độ bit thay đổi có thể dùng cho truyền hình hội nghị khi tốc độ bit phụ thuộc vào tính động của hiện trường. ! Dịch vụ lớp C+D: Các dịch vụ này có tốc độ bit thay đổi nhưng không yêu cầu thời gian thực giữa nguồn và đích. Switching Engineering Page 39
Lớp thích ứng AAL Bảng 5-3 Phân loại lớp thích ứng ATM Thuộc tính Lớp A Lớp B Lớp C Lớp D Tốc độ bit CBR VBR VBR VBR Chế độ kết Nối kết có Nối kết có Nối kết có Không nối kết nối hướng hướng hướng Quan hệ Yêu cầu thời Yêu cầu thời Không yêu Không yêu thời gian gian thực gian thực cầu thời gian cầu thời gian thực thực Kiểu dịch vụ AAL-1 AAL-2 AAL-3/4&5 AAL-3/4&5 AAL Ứng dụng Chuyển mạch Chuyển mạch Chuyển mạch LAN, IP, kênh gói khung SMDS Nx64 voice Voice+Video Switching Engineering Page 40
Lớp thích ứng AAL Bảng 5-4 Các chức năng đại diện Loại Chức nng đại diện AAL Chuyển SDU của cùng một tốc độ bit theo cùng một tốc độ AAL-1 Chuyển thông tin thời gian giữa phát và thu Chỉ thị việc xác nhận lỗi Chuyển SDU theo tốc độ thay đổi AAL-2 Chuyển thông tin thời gian giữa phát và thu Chỉ thị việc xác nhận lỗi hoặc không phát hiện lỗi AAL- Cung cấp dịch vụ loại C và D từ AAL-SAP đến ATM-SAPs 3/4 Chuyển nhờ phương thức kết nối hoặc không kết nối Đơn giản hoá chức nng AAL-3/4 AAL-5 Truyền tốc độ cao Switching Engineering Page 41
NGUYÊN LÝ CHUYỂN MẠCH GÓI (Principle of Packed Switching) 1
Nội dung ! Khái niệm chung. ! Mạng chuyển mạch gói X.25. ! Internet. Switching Engineering Page 2
Khái niệm chung ! Cơ sở. ! Cấu trúc cơ bản. ! Kênh logic. Switching Engineering Page 3
Cơ sở !Dữ liệu được chia thành nhiều gói nhỏ có chiều dài thay đổi, mỗi gói được gán thêm địa chỉ cùng những thông tin điều khiển cần thiết. !Các gói khi đi vào trong một node được lưu vào trong bộ đệm cho đến khi được xử lý, sau đó xếp hàng trong hàng đợi chờ đến lúc có thể được truyền trên tuyến tiếp theo. !Việc lưu trữ gói tại mỗi node gây nên trễ nhưng đảm bảo việc truyền dẫn không lỗi và phương pháp truyền như vậy gọi là phương thức tích luỹ trung gian (store and forward). Hình 3-1 Mạng chuyển mạch gói Switching Engineering Page 4 Cơ ở
Cấu trúc cơ bản ! DTE: Data Tterminal Equipment. ! DCE: Data Circuit Terminal Equitment. ! PSE: Packet Switching Exchange. ! MMC: Network Management Center. Hình 3-2 Các thành phần cơ bản của chuyển mạch gói Switching Engineering Page 5
Kênh logic !Kênh nối đã được thiết lập là kênh logic với các loại sau tuỳ thuộc vào các hình thái dịch vụ. ! Kênh ảo (VC: Virtual Circuit) !Nối kết logic của kênh truyền được thiết lập trước khi truyền các gói gọi là kênh ảo VC. Kênh ảo VC gần giống như chuyển mạch kênh và kênh ảo sẽ được giải phóng khi kết thúc quá trình chuyển tin. !Cùng một thời gian thì một PSE có thể có nhiều VC đến một PSE khác. ! Kênh ảo vĩnh viễn PVC (Permanent Virtual Circuit) !PVC là phương thức thiết lập kênh ảo cố định giữa hai thuê bao cho dù có truyền dữ liệu hay không. !PVC có thể được xem như việc thuê kênh riêng, trong kiểu này thì kênh dẫn được thiết lập một lần ở thời điểm khởi tạo và sẽ được giải phóng khi hết nhu cấu sử dụng dịch vụ (hợp đồng). Switching Engineering Page 6
Kênh logic Call Reqest Call Accepted Hình 3-3 Kênh ảo Switching Engineering Page 7
Kênh logic ! DG Datagram ! Không như kênh ảo, phương pháp này không cần thiết lập kênh logic cho các user.Các gói được đối xử một cách độc lập. PSE sẽ dựa vào địa chỉ đích mà định tuyến tới đích thích hợp của gói. Như vậy, khả năng các gói của cùng một bản tin sẽ đi bằng nhiều đường khác nhau. ! Kiểu này thích hợp đối với các bản tin ngắn, với các bản tin dài thì phải mất nhiều lần định tuyến, thời gian truyền trung bình của một bản tin là lớn và không hiệu quả. ! Chọn nhanh (Fast Selection) ! Là sự kết hợp giữa VC là DG để tận dụng các ưu điểm của hai hình thái dịch vụ này. ! Gói đầu tiên là DG, nếu bản tin gồm nhiều gói thì nó thiết lập kênh logic để các gói sau là VC. Switching Engineering Page 8
Mạng chuyển mạch gói X.25 ! Giới thiệu. ! Đặc điểm. ! Tổ chức phân lớp của X.25. ! Báo hiệu trong X.25. Switching Engineering Page 9
Giới thiệu ! X.25 ITU-T là giao thức truyền đồng bộ qua giao tiếp DTE và DCE. ! Nhiệm vụ của mạng là chuyển các gói đến đích đúng thứ tự và đúng địa chỉ. ! Để đảm bảo không lỗi trong gói nhận được ở đích, X.25 tiến hành phát hiện và hiệu chỉnh lỗi. DCE DCE " PublicPublic Data Data " DTE DTE NetworkNetwork X.25 X.25 Hình 3-4 Mạng X.25. Switching Engineering Page 10
Đặc điểm ! Phù hợp trong môi trường truyền dẫn chất lượng kém. ! Băng thông hạn chế, tốc độ chuẩn của X.25 là 64kbps, tuy nhiên, ngày nay có một số mạng X.25 có băng thông đến 2Mbps. Bảng 3-1 Các đặc điểm cơ bản của mạng X.25 Kiểu truyền Gói Dạng dịch vụ Dữ liệu Băng thông tối đa 2Mbps Kênh logic VC, PVC Báo hiệu UNI X.25 Báo hiệu NNI X.75 Khả năng di động X.25 trong mạng di động Internet Có hỗ trợ Switching Engineering Page 11
Tổ chức phân lớp của X.25 ! X.25 tương ứng với 3 lớp thấp nhất của mô hình OSI. ! Lớp 1: Lớp tuyến vật lý, DTE và DCE, sử dụng X.21 và X.21bis. ! Lớp 2: Lớp tuyến dữ liệu, đảm bảo việc truyền dẫn không lỗi. ! Lớp 3: Lớp mạng, đánh địa chỉ và đóng gói thông điệp. Hình 3-5 Phân lớp X.25 Switching Engineering Page 12
Tổ chức phân lớp của X.25 ! Bản tin được thiết bị đầu cuối phân thành các gói có chiều dài và thông tin địa chỉ. ! Các gói được đóng lại thành các khung, với các thông tin bổ trợ cho việc truyền dẫn không lỗi. ! Các khung được truyền trên môi trường truyền dẫn Hình 3-6 Kênh logic trong X.25. Switching Engineering Page 13
Tổ chức phân lớp của X.25 ! Lớp 1- Lớp vật lý: ! Định nghĩa các vấn đề như báo hiệu điện, các kiểu của các bộ đấu chuyển. ! Giao thức X.21 dùng cho nối kết số, X.21bis dùng cho tương tự. ! Lớp 2 - Lớp tuyến dữ liệu: ! Cung cấp đường thông tin có điều khiển, đảm bảo không lỗi khi vận chuyển gói từ lớp 3. Tạo điều kiện cho lớp cao hơn cũng như lớp thấp hơn để điều khiển luồng. 8 16 8 or 16 8 8 Hình 3-7 Cấu trúc khung X.25 Switching Engineering Page 14
Tổ chức phân lớp của X.25 ! Các loại khung: Thiết lập tuyến, DTE DCE DISC được phát Phát theo chu kỳ. Thu DISC DISC Tuyến được khởi Phát UA động bằng UA. Thu UA Nếu sau UA là Phát SABM Thu SABM SABM thì chuyển sang giai đoạn Phát UA chuyển tin và gởi lại Thu UA bằng đáp ứng UA. Trạng thái chuyển tin Yêu cầu giải phóng Phát DISC bằng DISC và đáp Thu DISC ứng bằng UA. Phát UA Thu UA Hình 3-8 Ví dụ chuyển khung Switching Engineering Page 15
Tổ chức phân lớp của X.25 !Các loại khung (tt): • Khung I: Khung tin, đây là một khung lệnh, dùng để chuyển tin cho giao thức cấp cao hơn. Khung này có chứa số thứ tự khung. !• Khung S: Khung giám sát, là khung lệnh hoặc khung đáp ứng, liên quan đến việc điều khiển luồng trong khung tin và khắc phục lỗi truyến do hỏng khung. Bao gồm các khung sau: RR (sẵn sàng thu), RNR (chưa sẵn sàng thu), REJ (không chấp nhận). Các khung này đều chứa số thứ tự khung và sử dụng trường này để điều khiển cho khung tin. !• Khung U: Khung không đánh số, dùng để khởi tạo định tuyến và báo cáo các phạm vi giao thức. Bao gồm: SABM (thiết lập phương thức cân bằng không đồng bộ - khung lệnh, DISC (giải toả tuyến nối) – khung lệnh, DM (phương thức không đấu nối) – khung đáp ứng, UA (xác nhận không đánh số) – khung đáp ứng, FRMR (không chấp nhận khung) – khung đáp ứng. Switching Engineering Page 16
Tổ chức phân lớp của X.25 ! Lớp 3- Lớp mạng: Thực hiện các chức năng sau: ! • Điều khiển PVC. ! • Điều khiển VC với kiểu đánh địa chỉ điểm tới điểm. ! • Định nghĩa các dạng gói khác nhau cho quá trình điều khiển dữ liệu (thiết lập, giải phóng). ! • Ghép các kênh logic vào kênh vật lý. ! • Điều khiển luồng và điều khển lỗi cho các kênh logic dựa vào số thứ tự các gói. ! • Trao đổi thông tin về kích thước gói của hai DTE. Switching Engineering Page 17
Tổ chức phân lớp của X.25 ! Gói lớp 3: GFI+LCGN LCN PTI Thông tin header Hình 3-10 Khuông dạng gói lớp 3 Phần header bao gồm 3 byte: ! GFI (General Format Identifier) định danh khuông dạng chung, chỉ thị dạng thức chung cho phần thông tin. ! LCGN (Logic Channel Group Number) địa chỉ nhóm kênh logic, gồm 4 bits cùng với LCN (Logic Channel Number) địa chỉ kênh logic tạo thành VCI (PCI). ! PTI (Packet Type Identifier) định danh kiểu gói. Phần thông tin có kích thước thay đổi, chứa thông tin của dữ liệu hoặc báo hiệu. Switching Engineering Page 18
Tổ chức phân lớp của X.25 ! Các kiểu gói thông dụng: ! • Các gói thiết lập và giải phóng cuộc gọi: ! o Call Request. ! o Call Accepted. ! o Clear Request. ! • Các gói số liệu: ! o Data Packet. ! • Các gói ngắt: ! o Interrupt Request/ Interrupt Confirmation. ! • Các gói tái lập: ! o Restart Request/ Restart Confirmation. ! • Các gói điều khiển luồng: ! o Check (kiểm tra). ! o RR (sẵn sàng). ! o RNR (chưa sẵn sàng, bận). ! o REJ (không chấp nhận, phát lại). Switching Engineering Page 19
Báo hiệu trong X.25. ! Xét 2 thuê bao A và B được nối với nhau qua các PSE trong mạng chuyển mạch X.25. ! Đường dẫn được chọn cho tất cả các gói từ DTEA đến PSE1, qua PSE2 đến DTE3 như hình vẽ. Hình 3-11 Thuê bao A và B nối với nhau qua các PSE trong mạng Switching Engineering Page 20
Báo hiệu trong X.25. Hình 3-12 Báo hiệu giữa hai thuê bao Switching Engineering Page 21
Internet ! Nguồn gốc và khái niệm. ! Các giao thức của Internet. ! Khuông dạng gói tin TCP/IP. ! Địa chỉ IP. ! Chức năng TCP/IP. Switching Engineering Page 22
Nguồn gốc và khái niệm Năm 1969, ARPANET ra đời, gồm 4 trạm kết nối với nhau với giao thức điều khiển mạng NCP (Network Control Protocol). Với những hạn chế của NCP nên thập kỷ 70, TCP/IP được phát triển thay NPC trong ARPANET. Đến năm 1990, Internet thật sự ra đời và được IETF(Internet Engineering TaskForce) chuẩn hoá và phát triển một cách mạnh mẽ trong những năm gần đây. Internet bao gồm nhiều mạng cục bộ LAN (Local Area Network), mạng khu vực đô thị MAN (Metropolitian Area Network) và mạng diện rộng WAN(Wide AreaNetwork) nối với nhau bởi một backbone. Các LAN, MAN và WAN có thể là mạng của các trường đại học, đoàn thể, doanh nghiệp, nhà cung cấp dịch vụ vùng, quốc gia Backbone Internet bao gồm một số nước và các nhà cung cấp dịch vụ Internet ISP (Internet Service Provider) toàn cầu như AT&T WorldNet, Global Crossing, Sprint và UUNet. Switching Engineering Page 23
Nguồn gốc và khái niệm !Một mạng của ISP bao gồm các điểm hiện diện POP (Points of Presence) và các tuyến liên nối giữa các POP. !AR (Access Router) nối với các khách hàng truy cập từ xa !BR (Border Router) nối với các ISP khác. !HR (Hosting Router) và các Web Server (ví dụ Yahoo), các router trung tâm CR (Core Router) để nối với các POP khác. CR chuyển lưu lượng đến các CR khác cho đến POP đích. !Cấu trúc các POP thường đối xứng và được nối vòng ring để tăng độ tin cậy. Hình 3-13 Phần tiêu biểu của ISP Switching Engineering Page 24
Các giao thức của Internet Hình 3-14 Các giao thức TCP/IP UDP: User Datagram Protocol. SNMP: Simple Network Management Protocol. ARP: Address Resolution Protocol. ICMP: Internet Control Message Protocol. FTP: File Transfer Protocol. NFS: Network File Server. SMTP: Simple Mail Transfer Protocol. RPC: Remote Procedure Call. TFTP: Trivial FTP. RIP: Routing Information Protocol. BGP: Border Gateway Protocol. OSPF: Open Short Path First. RTP: Real Time Protocol. DSN: Domain Name System. Switching Engineering Page 25
Các giao thức của Internet ! TCP và UDP cung cấp khả năng cho máy chủ phân biệt giữa các ứng dụng qua số cổng của nó. ! TCP cung cấp các ứng dụng tin cậy, phân bố liên tục của dữ liệu, ngoài ra, nó còn cung cấp khả năng điều khiển luồng thích hợp, phân đoạn, kết hợp và ưu tiên cho các luồng dữ liệu. ! UDP chỉ cung cấp khả năng datagram không xác nhận, giao thức không kết nối, phù hợp với các ứng dụng RTP. ! Ứng dụng FTP cung cấp việc đăng nhập, thao tác thư mục, chuyển file một cách an toàn. ! TELNET cung cấp khả năng đăng nhập đầu cuối từ xa. ! SNMP hỗ trợ thiết bị cấu hình, phục hồi dữ liệu và cảnh báo. Switching Engineering Page 26
Các giao thức của Internet ! TFTP cung cấp phiên bản đơn giản của FTP để sử dụng tài nguyên ít hơn. ! RPC cho phép các thủ tục chạy trên máy tính giao tiếp với các máy tính. ! NFS phân phối và cung cấp tập tin dùng chung trong môi trường mạng. ! Các router gởi các thông điệp điều khiển và thông báo đến các router khác sử dụng ICMP. ICMP còn cung cấp một chức năng mà user có thể gởi lệnh “ping” để kiểm tra nối kết đến một địa chỉ IP khác. ! ARP nối trực tiếp với lớp tuyến dữ liệu để ánh xạ địa chỉ vật lý đến địa chỉ IP. ! Các giao thức định tuyến trao đổi bảng định tuyến và thông tin cấu hình với các router khác trong mạng. Switching Engineering Page 27
Khuông dạng gói tin TCP/IP Hình 3-15 Khuông dạng datagram IP. !Ver: 4 bits, chỉ phiên bản hiện tại của IP được cài đặt. !IHL: Internet Header Length 4 bits, chỉ độ dài phần đầu của datagram được tính theo đơn vị từ một từ =32bit. Độ dài tối thiểu là 5 từ. !TOS: Type of Service 8 bits, đặc tả về tham số dịch vụ, quyền ưu tiên, độ trễ, thông luợng và độ tin cậy. Switching Engineering Page 28
Khuông dạng gói tin TCP/IP !Total Length: 16 bits, chỉ độ dài toàn bộ datagram kể cả phần header tính theo byte. !Indentification: 16 bits, cũng với các tham số khác như Source Address và Destination Address, tham số này được dùng để định danh duy nhất cho một datagram trong khoảng thời gian nó vẫn còn trên mạng. !Fragmentation Flag: Gồm 3 bits, như sau: - - Nếu DF=1 nghĩa là datagram không bị phân mảnh. - - Nếu DF=0, cho thấy rằng router hoặc host có thể phân mảnh datagram IP. Nếu MF=1 nghĩa là bên thu có nhiều phân mảnh đưa đến. - Nếu MF=0 nghĩa là đây là phân mảnh cuối cùng. Switching Engineering Page 29
Khuông dạng gói tin TCP/IP ! Fragment Offset: 13 bits, chỉ vị trí các đoạn phân mảnh trong datagram, tính theo đơn vị 64 bits. ! Time to Live: 8 bits, quy định thời gian tồn tại của datagram trong Internet để tránh tình trạng một datagram tồn tại quá lâu trên mạng. ! Protocol: 8 bits, chỉ giao thức tầng kế tiếp sẽ nhận vùng dữ liệu ở trạm đích. ! Header Checksum: 16 bits, mã kiểm tra lỗi 16 bits theo phương pháp CRC, chỉ kiểm tra cho vùng header. ! Options: Độ dài thay đổi, khai báo các tuỳ chọn do người gởi yêu cầu. ! Padding: Độ dài thay đổi, vùng đệm, được dùng để đảm bảo cho phần headerluôn kết thúc ở mức 32 bits. ! Data: Độ dài thay đổi, vùng dữ liệu, có độ dài là bội số của 8 bits, tối đa là 65536 bits. Switching Engineering Page 30
Địa chỉ IP !Địa chỉ IP có độ dài 32 bits được phân thành 4 vùng (mỗi vùng 1 byte), có thể biểu diễn ở dạng thập phân, thập lục phân, bát phân hoặc nhị phân. Cách viết phổ biến: thập phân, phân cách giữa các vùng bằng dấu chấm, ví dụ : 203.169.0.1. !Mục đích của địa chỉ IP: Định danh duy nhất cho một host bất kỳ trên hoạt động liên mạng. Hình 3-16 Địa chỉ IP Switching Engineering Page 31
Địa chỉ IP !Các bits đầu dùng để định danh lớp địa chỉ. !Lớp A: Định danh 126 mạng với tối đa 16 triệu host trong mỗi mạng. Được dùng cho các mạng có số host lớn. !Lớp B: Định danh 16384 mạng với tối đa 65534 host trên mạng. !Lớp C: Định danh tới 2 triệu mạng với tối đa 254 host trên mạng. !Lớp D: Dùng để gởi IP datagram multicast. !Lớp E: Dự phòng. !Địa chỉ lớp A được sử dụng bởi các đại diện chính phủ Mỹ và các công ty lớn từ đầu. Địa chỉ lớp B đã được dùng nhiều, địa chỉ lớp C cho phép trong thời gian ngắn nhưng quá ít host. !Subnet Mask: Mặt nạ mặt con được sử dụng để xác định phân nào của địa chỉ là NetID và phần nào là của HostID. Ví dụ lớp A là 255.0.0.0, lớp B là 255.255.0.0 và lớp C là 255.255.255.0. !Router sẽ dùng subnetmask để xác định địa chỉ host và địa chỉ mạng. Switching Engineering Page 32
Chức năng của TCP/IP ! IP cung cấp dịch vụ phân phối datagram không nối kết cho lớp vận chuyển. IP không cung cấp tính phân phối tin cậy từ đầu cuối đến đầu cuối, điều khiển luồng, điều khiển lỗi hoặc truyền lại mà dựa vào các chức năng này của TCP. ! Chức năng chính của IP là các giao thức định tuyến, cung cấp phương tiện cho các thiết bị phát hiện topo của mạng cũng như phát hiện sự thay đổi trạng thái của node, tuyến và của các host. ! Khi bị sự cố, IP chuyển các gói vòng qua các đường dẫn khác mà không xử lý lỗi. ! IP không tập trung vào việc dự trữ băng thông, nó chỉ tìm ra các đường dẫn có thể được sử dụng. Hầu hết các thuật toán định tuyến sẽ tối thiểu hoá chi phí lộ trình. Switching Engineering Page 33