M inhHT
PTIT
[Pick the date]
Bài giảng
Cơ sở kỹ thuật
chuyển mạch
Biên soạn: Hoàng Trọng Minh, Nguyễn Thanh Trà
Hà nội: 2009
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1
LỜI NÓI ĐẦU
Kỹ thuật chuyển mạch là một trong những kỹ thuật mấu chốt nhất trong các
mạng truyền thông. Sự phát triển mạnh mẽ của hạ tầng truyền thông trong một số năm
gần đây đã tạo ra các cuộc cách mạng về khoa học công nghệ và kỹ thuật chuyển
mạch là một phần của sự phát triển đó. Mục tiêu của cuốn bài giảng là cung cấp cho
sinh viên chuyên ngành Viễn thông các kiến thức nền tảng của lĩnh vực chuyển mạch,
hệ thống hóa kiến thức cho sinh viên tiếp cận các giải pháp kỹ thuật và công nghệ
chuyển mạch mới một cách tốt nhất. Từ đó làm nền tảng cho các môn học tiếp theo.
Nội dung chính của các chương gồm:
Chương thứ nhất đưa ra các khái niệm và lý thuyết nền tảng của lĩnh vực
chuyển mạch, một số bài toán và mô hình ứng dụng trong kỹ thuật chuyển mạch được
trình bày vắn tắt là cơ sở phát triển và tính toán cho một số vấn đề sẽ đề cập trong các
chương tiếp theo.
Chương thứ hai tóm tắt các vấn đề cốt lõi của kỹ thuật chuyển mạch kênh bao
gồm các nguyên lý chuyển mạch cơ bản, các hình thái kết nối trường chuyển mạch và
điều khiển kết nối thông tin qua trường chuyển mạch.
Chương thứ ba tiếp cận kỹ thuật chuyển mạch gói từ các vấn đề cơ bản như
nguyên tắc, phương pháp xử lý gói tin trong mạng và trong trường chuyển mạch tới
các vấn đề phức tạp như các kỹ thuật định tuyến, các giao thức định tuyến và báo hiệu
đảm bảo chất lượng dịch vụ. Chương này còn đưa ra một số vấn đề mở và xu hướng
phát triển của kỹ thuật chuyển mạch gói.
Chương thứ tư tập trung vào giải pháp công nghệ chuyển mạch tiên tiến bao
gồm các giải pháp công nghệ mạng cố định như công nghệ MPLS, GMPLS và vấn đề
định tuyến của các công nghệ này. Mạng không dây với tương lai được ứng dụng rộng
rãi cũng được tóm tắt trong chương này với những kiến thức về định tuyến. Tiếp cận
chuyển mạch mềm với một số mô hình ứng dụng cũng được đưa ra trong chương cuối
nhằm giúp Sinh viên tiếp cận tới các giải pháp công nghệ thực tiễn trên mạng viễn
thông.
Kỹ thuật chuyển mạch là một lĩnh vực rộng và liên quan tới rất nhiều lĩnh vực
khác trong môi trường mạng truyền thông. Vì vậy, nhóm biên soạn rất mong muốn có
được sự góp ý chân thành của đồng nghiệp và người đọc.
Hà nội, ngày 25 tháng 12 năm 2009
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2
Mục lục
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................. 1
Mục lục ....................................................................................................................... 2
CHƯƠNG 1:
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH ...................................... 10
1.1 NHẬP MÔN KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH ............................................. 10
1.1.1 Giới thiệu chung ........................................................................................ 10
1.1.2 Một số khái niệm cơ sở .............................................................................. 11
1.1.3 Các mô hình toán học ứng dụng trong lĩnh vực chuyển mạch .................... 14
1.1.4 Các lý thuyết liên quan .............................................................................. 18
1.2 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH .............. 22
1.2.1 Lịch sử và xu hướng phát triển công nghệ mạng ......................................... 22
1.2.2 Chuyển mạch mềm và hướng tiếp cận máy chủ cuộc gọi CS. ..................... 25
1.2.3 Hướng tiếp cận phân hệ đa phương tiện IP (IMS) ....................................... 26
1.3 CÁC TỔ CHỨC TIÊU CHUẨN ................................................................... 27
1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG ................................................................................. 30
CHƯƠNG 2:
KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH KÊNH ..................................................................... 31
2.1 CƠ SỞ KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH KÊNH ........................................... 31
2.2 KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH ....................................... 34
2.2.1 Trường chuyển mạch không gian số ........................................................... 34
2.2.2 Trường chuyển mạch thời gian số ............................................................... 36
2.2.3 Trường chuyển mạch ghép TST ................................................................. 38
2.3 ĐỊNH TUYẾN TRONG CHUYỂN MẠCH KÊNH ...................................... 41
2.3.1 Phân loại các kỹ thuật định tuyến ............................................................... 41
2.3.2 Phương pháp đánh số trong mạng PSTN ................................................... 44
2.3.3 Mạng báo hiệu PSTN ................................................................................ 46
2.3.4 Xử lý định tuyến cuộc gọi trong node mạng chuyển mạch kênh ................. 47
2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG ................................................................................ 48
CHƯƠNG 3:
KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH GÓI ......................................................................... 49
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
3
3.1. CƠ SỞ KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH GÓI............................................... 49
3.1.1 Mô hình kết nối hệ thống mở OSI ............................................................. 50
3.1.2 Nguyên tắc cơ bản của chuyển mạch gói ................................................... 51
3.2 KIẾN TRÚC CỦA BỘ ĐỊNH TUYẾN ........................................................ 53
3.2.1 Các chức năng cơ bản của bộ định tuyến ................................................... 53
3.2.2 Tiến trình chuyển tiếp gói tin ...................................................................... 54
3.2.3 Các thuật toán tìm kiếm thông tin trong bảng định tuyến ........................... 56
3.3. KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH GÓI ......................................... 62
3.3.1 Phân loại kiến trúc trường chuyển mạch gói ............................................ 62
3.3.2 Chuyển mạch phân chia thời gian .............................................................. 62
3.3.3 Chuyển mạch phân chia không gian .......................................................... 65
3.4 CÁC KIỂU BỐ TRÍ HÀNG ĐỢI ................................................................ 70
3.4.1 Các kiểu kiểu bố trí hàng đợi cơ bản .......................................................... 70
3.4.2 Các phương pháp xử lý hàng đợi ................................................................ 77
3.4.3 Mạng hàng đợi ........................................................................................... 78
3.5. KỸ THUẬT ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH GÓI ........ 82
3.5.1. Các thuật toán tìm đường ngắn nhất........................................................... 84
3.5.2. Các giao thức định tuyến điển hình. ........................................................... 87
3.5.3 Một số giải pháp cải thiện hiệu năng kỹ thuật định tuyến .......................... 92
3.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG ................................................................................. 96
CHƯƠNG 4:
CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH TIÊN TIẾN .......................................................... 97
4.1. GIỚI THIỆU CHUNG ................................................................................. 97
4.1.1 Mô hình hội tụ công nghệ mạng ................................................................ 97
4.1.2 Các giải pháp ghép hợp công nghệ ............................................................ 98
4.1.3 Công nghệ MPLS/GMPLS ......................................................................... 99
4.2 KỸ THUẬT ĐỊNH TUYẾN TRONG MPLS/GMPLS ............................... 103
4.2.1 Giao thức định tuyến và phân phối nhãn ................................................... 103
4.2.2 Kỹ thuật định tuyến hỗ trợ chất lượng dịch vụ trong MPLS/GMPLS ........ 106
4.3 ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG KHÔNG DÂY ......................................... 110
4.3.1 Phân loại các giao thức định tuyến............................................................ 110
4.3.2 Kỹ thuật định tuyến xuyên lớp .................................................................. 113
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
4
4.4 GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM ........................................................ 114
4.4.1 Mô hình kiến trúc chuyển mạch mềm ....................................................... 115
4.4.2 Các giao thức điều khiển của chuyển mạch mềm ...................................... 117
4.4.3 Các ứng dụng của chuyển mạch mềm ..................................................... 123
4.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG .............................................................................. 130
Tài liệu tham khảo. ............................................................................................ 132
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt