Đề tài Chuyển mạch kênh

5/18/2014 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG Đề tài : SVTH: 1. Thái Tân Xuyên 2. Lê Minh Đức 3. Nguyễn Thị Hồng Thư 4. Âu Ngọc Đức 5. Nguyễn Thanh Hải 6. Nguyễn Ngô Luân 7. Nguyễn Thành Duy GVHD : NGÔ ĐẮC THUẦN 5/18/2014 2 5/18/2014 3 NỘI DUNG THUYẾT TRÌNH 1.TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH 2.KIẾN TRÚC CHUYỂN MẠCH 3.ĐỊNH TUYẾN 4.GIỚI THIỆU NGẮN GỌN VỀ TỔNG ĐÀI NEAX – 61 SIGMA 5/18/2014 4 Giới thiệu tổng quan Mạng viễn thông + 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. Node chuyển mạch: Cung cấp nối kết cho các đối tượng theo yêu cầu với chức năng xử lí thông tin và làm nhiệm vụ chuyển mạch. Phương tiện truyền dẫn: liên kết 2 thành phần trên. Phần mềm: hỗ trợ các thành phần trên hoạt động có hiệu quả. 5/18/2014 5 Giới thiệu tổng quan 5/18/2014 6 Giới thiệu tổng quan Khái niệm chuyển mạch + Là quá trình thực hiện đấu nối và chuyển thông tin cho người sử dụng thông qua hạ tầng mạng viễn thông. + Bao gồm chức năng định tuyến thông tin và chuyển tiếp thông tin. + Gắn liền với lớp mạng và lớp liên kết dữ liệu trong mô hình OSI. 5/18/2014 7 Giới thiệu tổng quan Lịch sử phát triển + 1878, hệ thống chuyển mạch đầu tiên được xây dựng ở NewHaven, Mỹ. Điện thoại viên đóng vai trò chuyển mạch 5/18/2014 8 + 1889, Almon B. Strowger, Kansas City, USA xây dựng hệ thống tổng đài đầu tiên. + 1937, hệ thống chuyển mạch thanh chéo ra đời. Với ưu điểm đơn giản, thời gian chuyển mạch nhanh,ít lỗi, là cơ sở phát triển các hệ thống chuyển mạch sau này. +1960, tổng đài điều khiển số đầu tiên được xây dựng ở Mỹ, 1968 ở Châu Âu. +Hệ tổng đài này được gọi lả tổng đài điều khiển bằng chương trình ghi sẵn SPC ( Stored Program Control). Lịch sử phát triển 5/18/2014 9 Giới thiệu tổng quan Các phương thức chuyển mạch Chia thành 2 loại cơ bản: Chuyển mạch kênh (Circuit Switching). Chuyển mạch gói (Packet Switching). 5/18/2014 10 Giới thiệu tổng quan Chuyển mạch kênh (Circuit Switching) + Khái niệm: Circuit Switching là khái niệm cơ bản được sử dụng trong hệ thống viễn thông trong hơn 100 năm qua. Là nền móng của Public Switching Telephone Network (PSTN). truyền dữ liệu theo kiểu circuit switching +Khi một cuộc gọi được tạo ra, sẽ có hai liên kết riêng biệt liên tục giữa hai điểm theo hai hướng khác nhau. 5/18/2014 11 Giới thiệu tổng quan Chuyển mạch kênh (Circuit Switching) + Được phát triển trong các ứng dụng truyền dẫn thoại. + Xử lí cuộc gọi tiến hành qua 3 giai đoạn: • Tạo kết nối, thiết lập đường dẫn. • Duy trì kênh dẫn trong suốt thời gian trao đổi thông tin. • Giải phóng kênh dẫn. 5/18/2014 12 Giới thiệu tổng quan Chuyển mạch kênh (Circuit Switching) Đặc điểm: + Thực hiện trao đổi thông tin giữa các user trên trục thời gian thực. + Các user làm chủ kênh dẫn trong suốt quá trình trao đổi. + Nội dung trao đổi không mang thông tin địa chỉ. + Nếu không có dữ liệu để truyền khả năng truyền bị lãng phí. 5/18/2014 13 Giới thiệu tổng quan Chuyển mạch gói (Packet Switching) + Khái niệm: là kiểu truyền dữ liệu trong internet. Dữ liệu sẽ được chia nhỏ ra, nén lại sau đó đóng gói và gửi đi. + Cách thức truyền dữ liệu: 5/18/2014 14 Giới thiệu tổng quan 5/18/2014 15 Giới thiệu tổng quan Chuyển mạch gói (Packet Switching ) + Mỗi gói đi qua các node được tiến hành theo phương pháp store and forward. + Các gói có thể đi các đường khác nhau va đến đích không theo thứ tự. + Tại đầu thu tiến hành sắp xếp các gói lại. + Trong các gói luôn có trường kiểm tra để bảo đảm gói truyền không lỗi qua từng chặng. Ngoài 2 loại cơ bản trên còn có chuyển mạch tin, chuyển mạch khung,chuyển mạch tế bào… 5/18/2014 16 Điều chế PCM Ý tưởng : PCM là phương pháp chuyển đổi thông dụng nhất tín hiệu từ analog sang digital để có thể truyền qua một hệ thống truyền dẫn số Quá trình gồm 3 bước : Lấy mẫu Lượng tử hóa Mã hóa 5/18/2014 17 Hệ thống PCM Tất cả các hệ thống PCM đều là 4 dây(2 dây truyền , 2 dây nhận). 2 hệ thống PCM được sử dụng trên thế giới là : Hệ thống 24 kênh của Bắc Mỹ, Nhật Bản. Hệ thống 30 kênh của châu Âu và nhiều khu vực khác. 5/18/2014 18 Mã hóa đường dây. Mã nhị phân được tạo ra do bộ PCM không thích hợp để truyền trên dây do đó cần có mã hóa đường dây trong quá trình truyền tín hiệu. Mã hóa đường dây phổ biến :  AMI, B8ZS, HDB3.  Manchester, different Manchester. 5/18/2014 19 Mã hóa đường dây  AMI(Alternate_Mark_Inversion) 0 = điện thế mức thấp. +_1 = điện thế mức cao.  B8ZS:  HDB3: 5/18/2014 20 Mã hóa đường dây  Manchester 0 = chuyển từ cao xuống thấp 1 = chuyển từ thấp lên cao.  Different Manchester 0 = chuyển mức. 1 = không chuyển mức. 5/18/2014 21 Chuyển mạch kênh Chuyển mạch TChuyển mạch S 5/18/2014 22 Chuyển mạch không gian S  Bao gồm một ma trận không gian với các switch điện tử tại các nút ma trận.  Có 2 loại chuyển mạch không gian S : Chuyển mạch không phân chia thời gian. Chuyển mạch có phân chia thời gian 5/18/2014 23 Chuyển mạch S không phân chia thời gian. • Mỗi crosspoint là một điểm kết nối giữa ngõ vào và ngõ ra. • Nhược điểm: không thể đáp ứng với số lượng thuê bao nhiều. 5/18/2014 24 Chuyển mạch S theo khe thời gian. • Các hàng của ma trận: nối với hệ thống PCM. • Các cột: nối với bộ nhớ kết nối CM. CM P C M 5/18/2014 25 Chuyển mạch S Điều khiển theo cột Điều khiển theo hàng 5/18/2014 26 Chuyển mạch thời gian T • Vận chuyển nội dung trong khe thời gian này đến một khe thời gian khác, không nhất thiết phải trùng chỉ số=> cần có thời gian trễ. 5/18/2014 27 Chuyển mạch T 5/18/2014 28 Áp dụng thực tế Chuyển mạch S có khả năng bị tắc nghẽn cực kỳ cao. Chuyển mạch T giảm được khả năng tắc nghẽn so với chuyển mạch S nhưng cũng không thể đáp ứng nổi cho số lượng thuê bao nhiều. Do đó trong thực tế người ta không dùng đơn lẻ từng chuyển mạch S hay T mà kết hợp cả các kiểu chuyển mạch này : S-T,T-S, S-T-S,T-S-T,…. 5/18/2014 29 Chuyển mạch S-T 5/18/2014 30 Chuyển mạch T-S 5/18/2014 31 Mặc dù các chuyển mạch T-S và S-T đã làm tăng dung lượng đáng kể so với các chuyển mạch T và S đứng một mình nhưng cũng chỉ có thể áp dụng cho các khối chuyển mạch từ nhỏ ->trung bình. Trong các chuyển mạch lớn phải dùng ba tầng S-T-S hoặc T-S-T 5/18/2014 32 Định tuyến Định tuyến (Routing) là quá trình lựa chọn đường đi, chỉ ra hướng của dữ liệu từ nguồn (source) của chúng đến đích (destination) thông qua các node trung gian. Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN là hệ thống, quá trình định tuyến cho cuộc gọi trong mạng dựa trên địa chỉ đích, các hệ thống nút mạng thực hiện quá trình định tuyến thông qua địa chỉ và các phương pháp báo hiệu 5/18/2014 33 Nhắc lại một vài khái niệm 1)Thuê bao (subscriber): thiết bị kết nối vào mạng 2)Kết nối cục bộ (local loop, subcriber loop): Đường kết nối giữa thuê bao và mạng 3)Bộ trao đổi (Exchange): trung tâm chuyển mạch 4)Trung kế (trunk): đường kết nối giữa các bộ trao đổi 5/18/2014 34 Kế hoạch đánh số trong mạng PSTN Theo tiêu chuẩn ITU-TE.164 thì độ dài các con số không vượt quá 15digits được phân cấp thành mã quốc gia, mã vùng, mã tổng đài và số thuê bao + 84 613 861 519 Mã quốc gia Cho biết số viễn thông là đầy đủ Mã vùng Mã tổng đài Số thuê bao 5/18/2014 35 Các phương pháp định tuyến trong mạng chuyển mạch kênh Định tuyến Cố định Luân phiên Cố định Động 5/18/2014 36 Định tuyến cố định  Thường được sử dụng trong các kết nối trực tiếp hoặc trong các mạng cấp thấp Trong phương pháp này, các hướng kết nối đều đã được ngầm định Định tuyến cố định bị hạn chế khi xảy ra sự cố và không linh hoạt lựa chọn tuyến, dẫn tới khả năng tắc nghẽn cao khi lưu lượng không ổn định 5/18/2014 37 Định tuyến luân phiên cố định A T B Định tuyến luân phiên cố định có thể được miêu tả như hình bên. Trong đó lưu lượng giữa hai tuyến A và B được thực hiện qua 2 tuyến; tuyến trực tiếp A—B và tuyến tràn A—T—B . 5/18/2014 38 Định tuyến luân phiên động Trong định tuyến luân phiên tự động, nếu một cuộc gọi thành công trong một tuyến đã cho thì việc chọn mạch sẽ được lưu lại. Trái lại, nếu cuộc gọi không thành công thì sẽ thực hiện lựa chọn khác 5/18/2014 39 A B T D C Trong trường hợp xuất hiện cuộc gọi giữa hai nút, trung tâm quản lý mạng sẽ xác định được trạng thái các kênh trên các hướng và điều khiển để chiếm một kênh rỗi. Đây là nguyên tắc định tuyến động theo trạng thái trung kế 5/18/2014 40 Ngoài ra số lượng các kênh cung cấp cho các tuyến còn có thể thay đồi một cách tự động tùy theo nhu cầu sử dụng ở từng thời điểm. Đó là việc định tuyến luân phiên động theo thời gian Lưu lượng cao vào ban ngày Lưu lượng cao vào buổi tối 5/18/2014 41 5/18/2014 42 TỔNG ĐÀI ĐIỆN TỬ SỐ NEAX – 61 SIGMA ALCATEL 1000E10STAEX - VK SIMENS EWSD 5/18/2014 43 TỔNG ĐÀI NEAX – 61 SIGMA Tổng đài neax – 61 sigma có thể đáp ứng các yêu cầu đa năng cho các mạng viễn thông :  Nâng cấp nhanh và tiếp nhận được nhiều dịch vụ  Tính linh hoạt, thích nghi cao để triển khai môi trường đa phương tiện truyền thông  Tốc độ xử lí cao, băng thông rộng làm cho việc xử lí dữ liệu thuận tiện và nhanh chóng  Quản lý, vận hành và bảo dưỡng đạt hiệu quả cao 5/18/2014 44 Cấu hình phần cứng của hệ thống 5/18/2014 45 1.Phân hệ ứng dụng : Các module đường dây thuê bao Các module trung kế Các module giao diện truyền dẫn số Các module giao diện truyền dẫn quang Các module xử lí báo hiệu và trung kế dịch vụ ( mức 1 và 2 ) liên kết các thuê bao và các hệ thống tổng đài bên ngoài 5/18/2014 46 2.Phân hệ chuyển mạch: là một mạng phân chia theo thời gian của cấu hình T-S-T hoặc T-T T-S-T: gồm 2 tầng chuyển mạch thời gian ( T ) và 1 tầng chuyển mạch không gian ( S ) T-T: gồm 2 tầng chuyển mạch thời gian ( T ) 5/18/2014 47 3.Phân hệ bộ xử lý: có 4 bộ xử lý Bộ xử lý điều hành và bảo dưỡng OMP: thực hiện việc điều hành và bảo dưỡng hệ thống Bộ xử lý cuộc gọi CLP: điều khiển và giám sát phân hệ chuyển mạch, phân hệ ứng dụng và xử lí cuộc gọi Bộ xử lý báo hiệu kênh chung CSP: xử lí mức 3 của hệ thống báo hiệu số 7 Bộ xử lý quản lí tài nguyên RMP: định tuyến trung kế thuê bao 5/18/2014 48 4.Phân hệ điều hành và bảo dưỡng Gồm có thiết bị đo thử đường dây, các thiết bị vào ra cho dự phòng dữ liệu và các đầu cuối để điều hành, giám sát và bảo dưỡng hệ thống Phân hệ này do OMP điều khiển 5/18/2014 49 Các chức năng của hệ thống 1.Các hệ thống báo hiệu : có 2 loại Hệ thống báo hiệu kênh liên kết ( CAS) Hệ thống báo hiệu kênh chung ( CCS) 5/18/2014 50 Các chức năng của hệ thống Hệ Thống CAS Báo Hiệu Thuê Bao Báo Hiệu Liên Đài 5/18/2014 51 Hệ Thống CCS Các chức năng của hệ thống 5/18/2014 52 Các chức năng của hệ thống 2.Các xử lí báo hiệu cước : Thu thập thông tin cuộc gọi Lưu dữ liệu cước Chuyển giao thời gian thực cho dữ liệu cước 5/18/2014 53 Các chức năng của hệ thống 3.Tính cước : Khi cuộc gọi kết thúc, hệ thống chuyển mạch lưu giữ kết quả dữ liệu cước trên OMP Cách tính cước : có 2 cách AMA METER 5/18/2014 54 Xử lí cuộc gọi 1.Cuộc gọi nội đài : Các đường dây thuê bao analog bằng cách sử dụng báo hiệu đường dây thuê bao Các đường dây thuê bao số bằng cách sử dụng báo hiệu đường dây thuê bao Exchange 1 User A User B 5/18/2014 55 Xử lí cuộc gọi 2.Cuộc gọi quá giang : sử dụng SS7 Truyền đi và nhận về các tín hiệu báo hiệu số 7 giữa tổng đài trước đó và tổng đài sau đó Thiết lập đường thoại giữa tổng đài trước đó và tổng đài sau đó Exchange 1 Exchange 2 User A User B 5/18/2014 56 Tài liệu tham khảo Kỹ thuật chuyển mạch- học viện bưu chính viễn thông tp.hcm Tổng đài điện tử số - ks nguyễn thị thu thủy Digital telephony Bách khoa toàn thư wikipedia 5/18/2014 57 Cảm ơn thầy và các bạn đã lắng nghe Demo matlab