Chương 1 : Giới thiệu chung về kĩ thuật chuyển mạch

1.1  Các khái niệm cơ bản

Các nút chuyển mạch cho N-ISDN

-         Phát triển cho các mạng tích hợp dịch vụ

-         Là sự kết hợp giữa tổng đài điện thoại và chuyển mạch dữ liệu

.  Các nút chuyển mạch cho mạch B-ISDN ( broadcast )

Các hệ thống chuyển mạch trước đây chỉ đáp ứng được 1 trong 2 điều kiện : - Băng thông và Thời gian thực

-         B-ÍSDN cung cấp cả - băng thông và thời gian thực

-         Đang phát triển theo hướng ATM hoặc MDIS .

Chuyển mạch quang

-         Phục vụ cho trao đổi thông tin tốc độ cao ( Gb/s)

-         Hướng phát triển chuyến sang mạng toàn quang ( tổng đài sẽ được chuyển mạch quang .

1.2  CÁC PHƯƠNG THỨC CHUYỂN MẠCH

a) Chuyển mạch kênh

- Là loại chuyển mạch phục vụ sự trao đổi thông tin bằng cách cấp các kênh dẫn trực tiếp giữa các đối tượng sử dụng .

- Xử lý thông tin cuộc gọi phải tiến hành qua 3 giai đoạn 

+ Thiết lập đường truyền dựa vào nhu cầu tro đổi thông tin .

+ Duy trì kênh trong quá trình trao đổi thông tin .

+ Giải phóng kênh khi mà người sử dụng hết nhu cầu .

A

* Đặc điểm

+  Thực hiện trao đổi thông tin giữa các người sử dụng trên trục thời gian thực .

+ Người sử dụng làm chủ kênh truyền trong suốt quá trình trao đổi  thông tin .

+ Hiệu suất thấp , yêu cầu chính xác không cao .

+ Nội dung thông tin trao đổi không mang địa chỉ .

+ Phù hợp với thoại .

+ Khi lưu lượng tăng đến ngưỡng nào đó thì cuộc gọi bị khóa .

b) CHUYỂN MẠCH BẢN TIN

- Phục vụ trao đổi thông tin giữa các bản tin như điện tín , điện tử , fax ...

- Thiết bị đầu cuối sẽ gửi đến nút chuyển mạch , bản tin mang thông tin đến địa chỉ đích .

-  Bản tin sẽ được thu nhận xử lý ( chọn đường ) xếp hàng chờ & truyền đi . phương pháp này người ta gọi là store and forward .

* Đặc điểm

- Thời gian trễ : Td= t nhận + txử  lý + txếp hàng .

- Không có mối liên hệ thời gian thực giữa các user .

- Kênh dẫn ko dành riêng cho người sử dụng ,hiệu suất cao

- Yêu cầu độ chính xác cao .

- Áp dụng để truyền số liệu

- Vẫn chấp nhận cuộc gọi khi lưu lượng đang cao .

c) CHUYỂN MẠCH GÓI

- Bản tin được chia thành các gói với chiều dài xác định , mỗi gói sẽ có phần tiêu đề mang thông tin , địa chỉ , thứ tự gói .

- Mỗi gói đi qua chuyển mạch thực hiện phương pháp store and forward giống như chuyển mạch bản tin .

- Tại đầu thu sẽ tiến hành sắp xếp các gói lại với nhau .

- Trong các gói luôn có kiểm tra để đảm bảo gói truyền không có lỗi qua từng chặng .

* Đặc điểm

- Trao đổi thông tin không theo thời gian thực nhưng nhanh hơn chuyển mạch bản tin .

- Đối tượng sử dụng cũng không làm chủ kênh truyền .

- Hiệu suất cao , thích hợp truyền số liệu .

 - Việc kiểm tra lỗi từng chặng đảm bảo gói tin sẽ không bị lối nhưng làm giảm tốc độ truyền của gói qua mạng .

- Băng thông thấp  , tốc độ thấp phù hợp với mạng chất lượng truyền dẫn thấp .

d) CHUYỂN MẠCH KHUNG

- Cơ bản giống 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 được cải thiện đáng kể , lên đến 40 mb/s so với 2mb/s của chuyển mạch gói .

e)CHUYỂN MACH TẾ BÀO

- Các loại tế bào trên không đáp ứng được yêu cầu vè băng thông và realtime

- Chuyển mạch tế bào chia bản tin thành các tế bào có kích thước nhỏ và cố định .( 53 byte = 48 byte thông tin + 5 byte tiêu đề .

- Xử lý nhanh , chuyển tiếp nhanh .

- Tốc độ đạt 600 mb/s

- Có tính thời gian thực ., gần với chuyển mạch kênh .

f) CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC .

- Do sự phát triển mạnh của internet .

- Các dịch vụ dựa trên giao thức IP nhưng internet gặp trở ngại về thời gian và băng thông .

- Giúp IP over ATM được đề xuất nhưng gặp khó khăn trong kỹ thuật .

- Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS sẽ làm đơn giản hóa việc chuyển tiếp cho các router bên trong như ATM

- Giá thành rẻ , đơn giản .

CHƯƠNG 3 : KỸ THUẬT PCM & GHÉP KÊNH THEO THỜI GIAN

I ) Kỹ thuật ghép kênh theo thời gian

1. Giới thiệu về ghép kênh

2. Hệ thống ghép kênh TDM

- Một hệ thống TDM có 1 đường truyền tốc độ cao dùng chung được chia sẻ cho1 số kênh , mỗi kênh sẽ chiếm đường truyền cao tốc này trong 1 khoảng thời gian theo định kỳ gọi là khe thời gian .

- Kỹ thuật ghép kênh này yêu cầu mỗi tín hiệu phải được chuyển thành các mẫu tuần tự . Sau đó được chia vào và mang đi trong các khe thời gian thích hợp . Việc chuyển đổi dạng tín hiệu hình sin liên tục sang 2 chuỗi tuần tự các mẫu rời rạc được thực hiện bởi 1 hệ thống lẫy mẫu .

2.1 Hệ thống lấy mẫu

Xung định thời

Sơ đồ hệ thống ghép kênh TDM

- Lấy mẫu bao gồm : - Lọc thông thấp , tiền lấy mẫu .

                                 - Lấy mẫu

                                 - Lọc thông phục hồi .

- Quá trình này được áp dụng vào mỗi kênh hợp thành qua 1 hệ thống TDM , các yêu cầu của mỗi dạng tín hiệu vào , được lấy từ 1 chuỗi xung định thời các xung này sẽ được chuyển đi các mẫu của tín hiệu vào .

- Các mẫu tồn tại dưới dạng 1 tập các xung với mức điện áp bằng với giá trị ( - ) hoặc (+) của dạng sóng tín hiệu vào ngay thời điểm có xung định thời .

- Nhờ lý thuyết lấy mẫu lyquist cho phép hệ thống lẫy mẫu tích hợp được thiết kế cho tín hiệu vào nhất định .

Phát biểu : Bất kỳ 1 dạng tín hiệu nào cũng đều có thể được lấy mẫu và sau đó được khôi phục lại , tốc độ lấy mẫu   ≥ 2 lần thành phần tần số lớn nhất có trong tín hiệu lấy mẫu .

- Nếu gọi fh là thành phần tần số lơn nhất của tín hiệu thì fs ≥2fh . Giá trị tối thiểu fs=2fh .gọi là tốc độ nyquist hoặc tần số nyquist .

- Lấy mẫu : lấy mẫu dưới tốc độ nyquist sẽ gây nên hiện tượng sai lệch trong dạng sóng được khôi phục  gọi là aliasing ( chồng phổ ) .

- Aliasing là thuật ngữ chỉ sự chồng lấn giữa các biên tần kề nhau trong quá trình lấy mẫu.

- Hoạt động tạo ra 1 chuỗi các xung có cường độ bằng hoặc tỉ lệ với các giá trị lấy mẫu tương ứng thì được xem như điều chế biên độ PAM ( Pulse Amplitute ) .

2.2 Ghép kênh phân thời .

- Một dạng sóng tín hiệu được lấy mẫu theo tốc độ nyquist hay cao hơn , khoảng thời gian các xung tượng trưng cho các mẫu một cách tùy ý . Do đó có thể lấy mẫu từ nhiều sóng tín hiệu khác nhau , có thể chèn cùng với nhau trên cùng 1 đường truyền .

- Điều này có thể được khắc phục bằng cách cung cấp cho tập hợp các mẫu từ mỗi kênh trong các khoảng thời gian khac nhau nhưng phải trùng với tốc độ lấy mẫu .

- Theo hình vẽ thí các mẫu xung PAM  chồng lấn từ 3 kênh thì được phép dùng chung 1 đường truyền . Đây chính là ghép kênh theo thời gian .

- Mỗi kênh được giới hạn băng tần bằng 1 bộ lọc thông thấp sau  đó được lấy mẫu bởi tập hợp các xung lấy mẫu thích hợp P1 ; P2 ; P3 .Các xung lấy mẫu có cùng biên độ và tốc độ .

- Các xung này sẽ được xếp xen kẽ trong mối quan hệ thời gian  và tại đầu thu một tập xung nhận P1;P2;P3 cũng phải được sử dụng để tách các mẫu từ đường truyền và đưa về các kênh thành phần .

=> Ví dụ trên cũng cho thấy ý tưởng 1 khung TDM . 1 khung thì chứa đựng 1 số các khe thời gian . Mỗi khe chứa 1 mẫu từ 1 kênh tương ứng .Cũng trong ví dụ này thì số lượng khung trong đơn vị lấy mẫu , khoảng thời gian của khung = nghịch đảo tốc độ lấy mẫu . Do đó độc lập với số kênh được ghép . Tuy nhiên số kênh mà lớn thì bề rộng mỗi khe lại càng giảm .

CHƯƠNG 4 : TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH SỐ

I ) Trường chuyển mạch thời gian số .

1. .KN

- Trường chuyển mạch thời gian số là 1 trường chuyển mạch có khả năng thay đổi được về mặt không gian ( vị trí địa lý ) , khe thời gian , từ vị trí này sang vị trí khác ( từ đường PCM này sang đường PCM khác ) mà không làm thay đổi thời điểm xuất hiện của tín hiệu số đó ( chỉ số TS không thay đổi ) .

2. Cấu trúc và nguyên tắc hoạt động

- Trường chuyển mạch S là một ma trận , các mạch logic AND gồm m hàng , n cột  ( m có thể bằng n  ) . Với mỗi hàng , cột là các chỉ số đường PCM  đầu vào , đầu ra . Các mạch logic AND chịu sự điều khiển  của 1 bộ nhớ CMI  tương ứng với mỗi cột .