Bài giảng Truyền số liệu - Chuyển mạch kênh

Chương 6A: Chuyển mạch kênh Truyền dữ liệu giữa hai điểm, thường phải dùng nhiều nút trung gian Các nút trung gian không quan tâm đến dữ liệu, chỉ dịch chuyển dữ liệu giữa các nút Các nút trung gian gọi là nút chuyển mạch, có các chức năng chuyển mạch hướng dữ liệu đến đích cuối cùng Các nút nối với nhau bằng một số các liên kết vật lý. Một tập hợp các nút nối với nhau gọi là một mạng Dữ liệu đi từ nguồn đến đích phải qua một đường đi nào đó Hai kỹ thuật chuyển mạch chuyển mạch kênh Chuyển mạch gói Chuyển mạch kênh Trao đổi thông tin diễn ra theo 3 bước Thiết lập kênh truyền tin Vd A muốn nối với E, đề nghị 4. 4 đề nghị 5, 5 đề nghị 6, 6 đề nghị E, sau đó liên kết được hình thành. Kết nối giữa các nút có thể là các kênh ảo (dồn trong 1 kênh vật lý) Truyền tin Truyền dữ liệu (số/tương tự) Giải phóng kênh truyền tin Một trong hai trạm đề nghị giải phóng kênh Gửi các tín hiệu đến cho các trạm trung gian Ví dụ: Mạng điện thoại công cộng Hệ thống Thuê bao: thiết bị nối vào mạng Mạch cục bộ: mạch nối giữa thuê bao và tổng đài Tổng đài: các bộ chuyển mạch Đường truyền: liên kết giữa các tổng đài, tách thành nhiều kênh Đánh giá Thời gian thiết lập kênh lớn Lãng phí đường truyền Độ trễ nhỏ Trong suốt: sau khi thiết lập kết nối, coi như đã có một kênh truyền vật lý Chuyển mạch Thiết bị chuyển mạch Giao diện mạng Bộ chuyển mạch số Bộ điều khiển Thiết lập kết nối Duy trì kết nối Giải phóng kết nối Tính chất Blocking: nếu các kênh đều bận: không thiết lập kết nối Non Blocking: bất cứ lúc nào cũng có thể thiết lập kênh Kỹ thuật chuyển mạch vị trí Sử dụng một lưới dạng ma trận dòng tương ứng với các đầu vào Cột tương ứng với các đầu ra Giao điểm của dòng và cột là các công tắc (cơ, điện tử, bán dẫn) Nhược điểm Số giao điểm lớn Giao điểm được sử dụng ít Giao điểm hỏng: không kết nối được Có thể chia thành nhiều tầng Giảm số giao điểm Tồn tại nhiều đường giữa hai trạm, tăng độ tin cậy Kỹ thuật chuyển mạch kênh thời gian Nguyên tắc Một kênh truyền tốc độ cao, song công tách thành nhiều kênh nhỏ theo TDM Một số các thiết bị nối vào các kênh bằng các công tắc (bán dẫn) Trong khe thời gian của mỗi kênh, sẽ có hai công tắc được đóng, một cho nguồn, một cho đích Nguồn và đích sử dụng khe thời gian để truyền tin (1 đơn vị dữ liệu, 1 bít) Thời gian truyền tin truyền ra tất cả các lân cận Nếu không: hủy bỏ Tính toán đường đi ngắn nhất đến các nút khác Dùng giải thuật tối ưu thông thường Chọn đường bằng trạng thái liên kết-01 Chọn đường phân cấp Các bộ chọn đường tham gia mạng được chia thành các vùng Từ một bộ chọn đường nằm trong một vùng, để đi đến các bộ chọn đường thuộc một vùng khác, dùng chung một trạm trung gian tiếp theo Trong các bảng chọn đường, các dòng liên quan đến một vùng được thay bằng một dòng duy nhất Như vậy kích thước các bảng chọn đường sẽ giảm bớt, nhưng có khả năng đường đi được chọn không phải là tối ưu Chọn đường phân cấp Chọn đường cho máy di động-01 Chọn đường cho máy di động-02 Kiểm soát tắc nghẽn Tắc nghẽn: số lượng gói tin trong mạng vượt quá mức cho phép. Các bộ chọn đường mất các gói tin, các nút nguồn gửi lại các gói tin Số lượng gói tin trong mạng ngày càng tăng, nhưng không có gói tin nào đến nơi Phân biệt kiểm soát tắc nghẽn và kiểm soát luồng dữ liệu Kiểm soát tắc nghẽn: tất cả các thao tác, cố găng đảm bảo mạng có một thông lượng cho trước Kiểm soát luồng dữ liệu: liên quan đến 1 liên kết, đảm bảo để nút gửi hoạt động nhanh không làm quá tải nút nhận hoạt động chậm Kiểm soát tắc nghẽn Phòng chống tắc nghẽn Quyết định khi nào chấp nhận truyền tin Khi nào cần hủy bỏ một gói tin Lập lịch truyền tin Giải quyết tắc nghẽn Phát hiện nơi bị tắc Chuyển thông tin đến trạm ra quyết định điều chỉnh hệ thống để giải quyết tắc nghẽn Nguyên tắc chung Tắc nghẽn xảy ra khi yêu cầu truyền tin vượt quá khả năng của mạng Có hai cách giải quyết Bổ sung tài nguyên mạng Giảm nhu cầu truyền tin Quản lí tắc nghẽn: Chuyển mạch kênh ảo Loại các nút trung gian bị tắc nghẽn ra khỏi CSDL Thiết lập đường đi trên cơ sở các thông tin mới, chỉ sử dụng các nút không bị tắc nghẽn Hoặc Lưu trữ toàn bộ các thông tin về trạng thái của các bộ chọn đường bao gồm Bộ đệm rỗi Thông lượng, độ trễ của các liên kết tại mỗi nút trung gian Dựa trên các thông tin trên, chọn ra một đường đi theo yêu cầu Nói chung, luôn luôn có tình trạng lãng phí đường truyền Quản lí tắc nghẽn: Chuyển mạch kênh ảo Loại các nút trung gian bị tắc nghẽn ra khỏi CSDL Thiết lập đường đi trên cơ sở các thông tin mới, chỉ sử dụng các nút không bị tắc nghẽn Hoặc Lưu trữ toàn bộ các thông tin về trạng thái của các bộ chọn đường bao gồm Bộ đệm rỗi Thông lượng, độ trễ của các liên kết tại mỗi nút trung gian Dựa trên các thông tin trên, thỏa thuận chọn ra một đường đi theo yêu cầu Nói chung, luôn luôn có tình trạng lãng phí đường truyền Quản lí tắc nghẽn: Chuyển mạch gói Nguyên tắc: cung cấp thông tin cho trạm nguồn để giảm bớt tải Thực hiện Các nút trung gian theo dõi trạng thái của nút và các liên kết: bộ đệm trống, mức độ sử dụng các liên kết Trong trường hợp quá tải, thay đổi một số thông tin điều khiển trong gói tin Tại nút đích, khi nhận được một gói tin trong trạng thái cảnh báo: báo lại cho nút nguồn, sử dụng Bit cảnh báo trong phần báo nhận Gói tin riêng rẽ Có thể báo trực tiếp Nút nguồn sẽ thực hiện các thao tác giảm thông lượng truyền dữ liệu Chỉ khi nào nhận được một gói tin không trong trạng thái cảnh báo, nút nguồn mới tăng dần dần thông lượng Có thể báo gián tiếp Nút đích báo cho nút kề nút đích giảm thông lượng. Khi đó bộ đệm của nút kề tăng lên -> báo cho nút kề .... cho đến nút nguồn Quản lí tắc nghẽn-mạng chuyển mạch gói Phân mảnh Vì sao phải phân mảnh Thông tin đi qua nhiều mạng với giao thức tầng 1, 2 khác nhau Các giao thức này hỗ trợ kích thước thông tin (gói tin, phân đoạn) khác nhau Phân mảnh trong suốt với mỗi một mạng có kích thước gói tin nhỏ Các gói tin đi ra luôn luôn đi qua một nút Khi đi vào mạng, các gói tin được phân mảnh Khi ra khỏi mạng, các gói tin được kết hợp lại với nhau thành gói tin ban đầu Phân mảnh thực hiện bằng 1 bít bổ sung đánh dấu phân mảnh cuối cùng Đánh giá Chọn đường không mềm dẻo nếu đường đi qua nhiều mạng có kích thước gói tin khác nhau phân mảnh và hợp nhiều lần Phân mảnh không trong suốt Mỗi khi đi vào một mạng có kích thước nhỏ Phân mảnh gói tin Chuyển các phân mảnh như những gói tin độc lập Hợp các gói tin tại đích Cần đánh số các gói tin nguyên bản Đánh số các thông tin chứa trong từng phân mảnh Đánh số thông thường-> vấn đề khi gửi lại Ví dụ phân mảnh thành 1,2,3,4x500byte, 1 bị mất. Nguồn gửi lại ,phân mảnh thành 1,2 x1000byte Đích cho là phân mảnh 1 đến chậm 1+2+3+4 cho 2500byte Giải pháp: như IP Phân mảnh Không phân mảnh Dùng các gói tin nhỏ nhất có thể đi qua tất cả các mạng