Bài giảng Truyền thông thông tin - Chương VI: Mạng truyền thông

62 trang phuongnguyen 2260

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Truyền thông thông tin - Chương VI: Mạng truyền thông", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_truyen_thong_thong_tin_chuong_vi_mang_truyen_thong.ppt

Nội dung text: Bài giảng Truyền thông thông tin - Chương VI: Mạng truyền thông

CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Mạng chuyển mạch kênh  Sự cần thiết của chuyển mạch kênh  Chuyển mạch kênh phân chia theo thời gian  Chuyển mạch kênh phân chia theo không gian  Chuyển mạch kênh tổng hợp  Mạng chuyển mạch kênh Updated 05/2008 Copyright © 2008, Korea-Vietnam Friendship IT College 3
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Sự cần thiết của chuyển mạch kênh  Vấn đề:  Số lượng thiết bị truyền thông tăng lên.  Nhu cầu truyền thông thông tin giữa các thiết bị này cũng tăng lên. Giải pháp Sử dụng kết nối dạng điểm – điểm hoặc điểm – đa điểm Updated 05/2008 Copyright © 2008, Korea-Vietnam Friendship IT College 4
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Sự cần thiết của chuyển mạch kênh Giải pháp Sử dụng thiết bị kết nối trung tâm  Hạn chế  Số lượng kết nối lớn, lãng phí  Ví dụ:  Số lượng thiết bị N  Số lượng kết nối: Nx(N-1)/2 Updated 05/2008 Copyright © 2008, Korea-Vietnam Friendship IT College 5
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Sự cần thiết của chuyển mạch kênh  Giải pháp: tối ưu  Sử dụng thiết bị chuyển mạch chung đặt giữa các kết nối  Tạo các kết nối tạm thời giữa 2 hoặc nhiều thiết bị  Khi việc truyền thông kết thúc, giải phóng kết nối tạm thời. Updated 05/2008 Copyright © 2008, Korea-Vietnam Friendship IT College 6
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Chuyển mạch kênh theo thời gian  Chuyển mạch kênh phân chia theo thời gian (TDS: Time – Division Switch)  Sử dụng phương pháp ghép kênh TDM để thực hiện chuyển mạch  Có hai phương pháp được sử dụng phổ biến:  Chuyển mạch theo khe thời gian (TSI – Time slot interchange)  Sử dụng bus dữ liệu (TDM bus.) Updated 05/2008 Copyright © 2008, Korea-Vietnam Friendship IT College 7
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Chuyển mạch kênh theo thời gian  Khi có thiết bị TSI chèn vào, nó thực hiện việc sắp xếp có thứ tự các khe thời gian để tạo thành các kết nối như mong muốn.  Ví dụ: một hệ thống gồm 4 đường vào và 4 đường ra, mỗi đầu vào ta có các đầu ra tương ứng qua hệ thống:  1 - 3;  2 - 4;  3 - 1;  4 - 2. Updated 05/2008 Copyright © 2008, Korea-Vietnam Friendship IT College 9
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Chuyển mạch kênh theo thời gian  TSI sử dụng các vùng nhớ RAM, kích thước vùng nhớ tương đương với các khe thời gian đơn. Các vùng nhớ này có chức năng nhận các tín hiệu đầu vào từ các khe thời gian. Đầu ra, dưới sự điều khiển đồng bộ các khe thời gian sẽ nhận được các dữ liệu như mong muốn. Updated 05/2008 Copyright © 2008, Korea-Vietnam Friendship IT College 10
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Chuyển mạch kênh theo thời gian TDM bus Các đường đầu vào và ra được kết nối vào một bus tốc độ cao qua các cổng đầu vào và ra (các chuyển mạch). Khối điều khiển thực hiện việc đóng và mở cổng phù hợp. Hình 6.5. TDM bus Updated 05/2008 Copyright © 2008, Korea-Vietnam Friendship IT College 11
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Chuyển mạch kênh theo không gian Chuyển mạch không gian gồm ma trận các điểm đấu chéo (crossbar point) có cấu trúc mạng lưới (grid) Các kết nối đóng mở được điều khiển bởi các vi chuyển mạch (ở các trasistor điện tử). Hình 6.6. Chuyển mạch không gian Updated 05/2008 Copyright © 2008, Korea-Vietnam Friendship IT College 12
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Chuyển mạch kênh kết hợp Là chuyển mạch tổng hợp cả chuyển mạch không gian và chuyển mạch theo thời gian. Ví dụ: TST (Time-Space- Time); TSST (Time-Space-Space- Time); Hình 6.7. Chuyển mạch kết hợp TST Updated 05/2008 Copyright © 2008, Korea-Vietnam Friendship IT College 13
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG 6.2. Mạng chuyển mạch kênh  Mạng điện thoại công cộng (PSTN):  Có cấu trúc phân cấp: theo bốn mức.  Chuyển mạch cổng quốc tế.  Chuyển mạch quá giang quốc gia/nội hạt.  Chuyển mạch nội hạt. Updated 05/2008 Copyright © 2008, Korea-Vietnam Friendship IT College 14
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Mạng điện thoại công cộng (PSTN) Thuê bao (RSU - Remote Subcriber Unit) S/W S/W Hình 6.9. Thuê bao điện thoại Updated 05/2008 Copyright © 2008, Korea-Vietnam Friendship IT College 16
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Mạng điện thoại công cộng (PSTN) Thuê bao (RSU - Remote Subcriber Unit) Mạch vòng nội hạt (Local loop): Cáp đôi dây xoắn được sử dụng để kết nối các thuê bao đến chuyển mạch gần nhất của nhà cung cấp dịch vụ.  Mỗi thuê bao được ấn định bởi một nhóm các con số, trong đó có những dãy số đầu tiên nhận diện cho mỗi local loop. Updated 05/2008 Copyright © 2008, Korea-Vietnam Friendship IT College 17
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Mạng điện thoại công cộng (PSTN) Thuê bao (RSU - Remote Subcriber Unit)  Thiết bị chuyển mạch RSU:  Là các chuyển mạch kênh (tương tự hoặc số).  Một số thiết bị sử dụng tại Việt Nam. Updated 05/2008 Copyright © 2008, Korea-Vietnam Friendship IT College 18
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Mạng điện thoại công cộng (PSTN) Thuê bao  Trung kế  Trung kế là phương tiện truyền dẫn;  Truyền thông giữa các trung tâm cung cấp dịch vụ;  Một trung kế có thể chứa đến hàng trăm hay hàng nghìn kết nối thông qua các kỹ thuật ghép kênh;  Phương tiện truyền dẫn: sử dụng viba, cáp sợi quang và vệ tinh. Updated 05/2008 Copyright © 2008, Korea-Vietnam Friendship IT College 20
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Mạng điện thoại công cộng (PSTN) thuê bao  Trung kế (tt): Hình 6.10. Trung kế giữa các hệ thống chuyển mạch Updated 05/2008 Copyright © 2008, Korea-Vietnam Friendship IT College 21
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Mạng điện thoại công cộng (PSTN) Chuyển mạch nội hạt (Local S/W) Chuyển mạch nội hạt được thiết lập trong phạm vi hành chính rộng, phụ thuộc vào quy hoạch viễn thông của mỗi quốc gia khác nhau. Mỗi đơn vị hành chính có số lượng các đơn vị chuyển mạch nội hạt khác nhau, phụ thuộc vào phạm vi địa lý, khả năng thuê bao. Updated 05/2008 Copyright © 2008, Korea-Vietnam Friendship IT College 22
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Mạng điện thoại công cộng (PSTN) 6.2.3. Chuyển mạch quá giang (1/3) Để giảm số lượng trung kế kết nối trực tiếp giữa các hệ thống chuyển mạch nội hạt, người ta đặt một một hệ thống chuyển mạch ở giữa làm nhiệm vụ chuyển tiếp các cuộc gọi liên vùng nội hạt trong một địa phận hành chính được gọi là chuyển mạch quá giang. Updated 05/2008 HìnhCopyright 6.11. © 2008,Chuyển Korea-Vietnam mạch Friendship quá IT giang College 24
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Mạng điện thoại công cộng (PSTN) 6.2.3. Chuyển mạch quá giang (2/3) Chuyển mạch quá giang nội hạt (Local Tandem SW): Chuyển tiếp các cuộc gọi liên vùng nội hạt trong một địa giới hành chính tỉnh/thành. Chuyển mạch quá giang quốc gia (National Transit SW): Chuyển tiếp các cuộc gọi từ các chuyển mạch nội hạt khác địa giới hành chính tỉnh/thành phố. Sử dụng các đường trung kế bằng cáp sợi quang, viba, vệ tinh được ghép kênh với dung lượng lớn. Updated 05/2008 Copyright © 2008, Korea-Vietnam Friendship IT College 25
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Mạng điện thoại công cộng (PSTN) 6.2.4. Chuyển mạch cổng quốc tế (1/3) Chuyển mạch cổng quốc tế(International Gateway SW ): Chuyển tiếp các cuộc gọi trong nước đi quốc tế và ngược lại.  Sử dụng các trung kế bằng cáp sợi quang, vệ tinh được ghép kênh với dung lượng lớn.  Các giao tiếp chuyển mạch luồng 2Mbps Updated 05/2008 Copyright © 2008, Korea-Vietnam Friendship IT College 27
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Mạng điện thoại công cộng (PSTN) 6.2.4. Chuyển mạch cổng quốc tế (2/3) Hình 6.12. Cấu hình kết nối GW quốc tế và quá giang quốc gia Updated 05/2008 Copyright © 2008, Korea-Vietnam Friendship IT College 28
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Tổng kết Sự cần thiết của chuyển mạch kênh Chuyển mạch kênh phân chia theo thời gian TSI TDM bus Chuyển mạch kênh phân chia theo không gian Chuyển mạch kênh tổng hợp TST, TSST, Mạng chuyển mạch kênh PSTN: cấu trúc, thuê bao, trung kế, chuyển mạch nội hạt, chuyển mạch quá giang, chuyển mạch cổng quốc tế, Updated 05/2008 Copyright © 2008, Korea-Vietnam Friendship IT College 30
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG 6.3. Chuyển mạch gói  Khái niệm  Dữ liệu được phân thành các gói có kích thước nhất định và chuyển đi trên mạng.  So với chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói có ưu điểm là chia sẽ đường truyền dữ liệu và hình thành kênh dữ liệu thông qua các đoạn đường truyền dữ liệu khác nhau mà không cần thiết lập kênh truyền vật lý.
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG 6.3. Chuyển mạch gói  Hai cách tiếp cận:  Theo kênh ảo: sử dụng trong lớp data link.  Theo datagram (gói dữ liệu): thường sử dụng cho lớp mạng
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Chuyển mạch gói theo kênh ảo  Các bộ chuyển mạch (Switch) thực hiện việc truyền dữ liệu từ nguồn đến đích.  Nguồn/đích: máy tính, router, các thiết bị nối đến các mạng khác  Nguồn phát dữ liệu và đích nhận được gán một địa chỉ duy nhất trên toàn mạng.
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Chuyển mạch gói theo kênh ảo  VCI (số nhận dạng kênh ảo)  Dùng cho mục đích truyền dữ liệu, chỉ có tác dụng trong các bộ chuyển mạch dữ liệu  Được dùng trong khung dữ liệu giữa 2 bộ chuyển mạch
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Chuyển mạch gói theo kênh ảo  Tạo kênh ảo  Thiết lập, chuyển dữ liệu và kết thúc (teardown).  Để chuyển một frame từ nguồn đến đích, tất cả các chuyển mạch cần có bảng chỉ mục. Bảng này có cấu tạo đơn giản, gồm 04 cột, có nghĩa chuyển mạch đợi đủ 04 thành phần thông tin cho mỗi kênh ảo để thiết lập nó.
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Chuyển mạch gói theo kênh ảo  Tạo kênh ảo  Dữ liệu được chuyển bằng cách sử dụng bảng chỉ mục
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Chuyển mạch gói theo kênh ảo  Các loại kênh ảo  Kênh ảo cố định (PVC):  Kênh ảo chuyển mạch (SVC): kết nối tạm thời và giải phóng khi việc truyền thông kết thúc
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Chuyển mạch gói theo Datagram  Trong cách tiếp cận này, mỗi gói dữ liệu được xử lý độc lập với các gói khác.
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Chuyển mạch gói theo Datagram  Đặc điểm  Các datagram đến đích có thể không đạt được như thứ tự ban đầu. Trong hầu hết các giao thức, là trách nhiệm của lớp trên đó phải sắp xếp lại các datagram trước khi đưa chúng vào port đích.  Việc định tuyến và phân phối các gói phụ thuộc vào địa chỉ nguồn và đích đã chứa trên chính các gói đó.  Thiết bị switch hoặc router phải có bảng định tuyến để có thể quyết định tuyến truyền dữ liệu dựa trên địa chỉ nguồn và đích.
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Mạng chuyển mạch gói  Mạng Frame Relay  Mạng ATM
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Mạng Frame Relay  Mạng Frame Relay cung cấp cả PVC và SVC
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Mạng Frame Relay  Frame relay được thiết kế cho mạng diện rộng với các đặc trưng sau Frame Relay hoạt động ở tốc độ cao (1,544Mbps đến 44,376Mbps). Frame Relay chỉ hoạt động ở lớp vật lý và lớp data link. Phù hợp với các mạng đường trục để cung cấp các dịch vụ. Frame Relay cho phép đột biến tốc độ truyền dữ liệu. Frame Relay cho phép kích thước khung 9000 byte, điều đó phù hợp với tất cả các kích thước các khung mạng cục bộ. Frame Relay có chi phí thấp hơn so với các mạng WAN truyền thống khác.
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Mạng ATM  Vấn đề  Ghép kênh với các khung dữ liệu có kích thước khác nhau.  Frame A phải đợi cho đến khi toàn bộ Frame X đi qua, sau đó mới được truyền. Kích thước của frame X càng lớn thì sẽ tạo ra một khoảng thời gian trễ không mong muốn càng lớn cho frame A.
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Mạng ATM  Giải pháp  Sử dụng các tế bào (cell) để chứa và truyền dữ liệu. Mỗi một tế bào là một đơn vị dữ liệu có kích thước cố định (53 byte).  Mạng tế bào (Cell Network) là mạng sử dụng tế bào làm đơn vị cơ sở để chuyển mạch dữ liệu.  Các frame có kích thước khác nhau sẽ được phân chia thành nhiều đơn vị dữ liệu nhỏ có kích thước như nhau và được nạp vào các tế bào. Các tế bào này sau đó được ghép kênh với các tế bào khác và định tuyến thông qua mạng tế bào.
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Mạng ATM  Công nghệ ATM (Ghép kênh không đồng bộ phân chia theo thời gian)  ATM sử dụng kỷ thuật ghép kênh A-TDM, đây là lý do nó được gọi là kiểu chuyển giao không đồng bộ - ghép kênh các tế bào vào từ các kênh khác nhau.  Sử dụng các khe có kích thước cố định (kích thước của tế bào). Các bộ ghép kênh ATM điền vào khe với một tế bào từ bất kỳ kênh vào nào. Nếu khe rỗng thì có nghĩa là kênh truyền đó không có dữ liệu nạp vào tế bào cần truyền.
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Mạng ATM  Endpoint: điểm đầu cuối  UNI: user – to – network interface)  NNI: network – to – network interface).  Switch: Bộ chuyển mạch
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Mạng thông tin di động và vệ tinh  Mạng thông tin di động  Mạng thông tin vệ tinh
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Mạng thông tin di động Trạm di động (MS – Mobile Station) Trạm gốc (Base Station) BTS BSC Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động (MSC- Mobile Services Switching Center) Các khối chức năng khác Bộ ghi định vị thường trú (HLR-Home Location Register)  Bộ ghi định vị tạm trú (VLR- Vistor Location Register) Quản lý thuê bao và trung tâm nhận thực AUC (Authentication Center) Updated 05/2008 Copyright © 2008, Korea-Vietnam Friendship IT College 49
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Mạng thông tin vệ tinh  Phân loại vệ tinh theo tầm hoạt động  Vệ tinh địa tĩnh (GEO): nằm trên mặt phẳng xích đạo  Vệ tinh tầm trung (MEO): độ cao 5000-15000km  Vệ tinh tầm thấp (LEO): độ cao 300-1500km, quay quanh TĐ 90phút đến 2h
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Mạng thông tin vệ tinh  Băng tần hoạt động Downlink: kênh truyền xuống Uplink: kênh truyền lên
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Mạng thông tin vệ tinh  VINASAT-1 (GEO)  Dimensions: 3.8 x 1.9 x 1.9 m  Solar panels: 14.7 m  Dry mass 1,140 kg  Payload power: 1,4 kW  Transmission capacity  8 C band transponders,  12 Ku band transponders  Orbit Position  132° East  Ground station  Vietnam (VTI): Que Duong (primary), Binh Duong (standby)  Expected lifetime : 22 years.
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Tổng kết  Chuyển mạch gói  khái niệm, cách tiếp cận (kênh ảo, datagram)  Kênh ảo  Địa chỉ, VCI, Bảng chỉ mục, PVC, SVC  Thiết lập kênh ảo thông qua bảng chỉ mục  Datagram  Gói dữ liệu, địa chỉ nguồn/đích, bảng định tuyến  Mạng chuyển mạch gói  Frame Relay: sử dụng kênh ảo PVC, SVC  ATM: sử dụng tế bào ATM (dạng datagram)
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG  Thông tin di động  Cấu trúc mạng  MS/BTS/BSC/MSC .  Thông tin vệ tinh  Quĩ đạo  Tầm hoạt động: GEO, MEO, LEO  Băng tần: L, S, C, Ku, Ka
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG Ôn tập  Cho các phát biểu sau: A.Thiết bị chuyển mạch kênh có nhiệm vụ tạo các kết nối tạm thời giữa 2 hoặc nhiều thiết bị có nhu cầu truyền thông với nhau. B.Thiết bị chuyển mạch kênh có nhiệm vụ tạo các kênh ảo giữa 2 hoặc nhiều thiết bị có nhu cầu truyền thông với nhau. C.Thiết bị chuyển mạch kênh có nhiệm vụ tạo các kênh dữ liệu cố định giữa 2 hoặc nhiều thiết bị có nhu cầu truyền thông với nhau. D.Không có phát biểu nào đúng.
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG  Nếu không sử dụng thiết bị chuyển mạch kênh, với N thiết bị có nhu cầu kết nối với nhau thì số lượng kết nối sẽ là: A.N B.2N+1 C.Nx(N+1)/2 D.N/2  Chuyển mạch kênh sử dụng các kỹ thuật phân chia tài nguyên nào sau đây để tạo thành các kênh truyền dữ liệu trên hệ thống? A.Thời gian và không gian B.Băng thông và tần số C.Thời gian và băng thông D.Không gian và tần số
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG  Trong chuyển mạch kênh phân chia theo thời gian, người ta sử dụng để ghép kênh dữ liệu  Kênh thời gian  Khe thời gian  Khe dữ liệu  Tế bào thời gian  Chuyển mạch kênh phân chia theo không gian có cấu trúc gì ?  Cấu trúc tế bào  Cấu trúc điều khiển  Cấu trúc kênh không gian  Cấu trúc mạng lưới
CHƯƠNG VI. MẠNG TRUYỀN THÔNG  Các loại chuyển mạch kênh sau, chuyển mạch nào là chuyển mạch kênh tổng hợp  TST  TSST  STTS  Tất cả đều đúng  Mạng điện thoại công cộng (PSTN) có cấu trúc gì?  Ngang hàng  Thuê bao  Phân cấp  Điều khiển