Đề tài Tìm hiểu và so sánh các kỹ thuật chuyển mạch: chuyển mạch kênh, chuyển mạch tin, chuyển mạch gói

sóng đưa vào hoạt động trong miền bước sóng suy hao thấp của sợi quang. Chuyển mạch bước sóng giữa các kênh ghép bước sóng đang được triển khai trên một số hệ thống WDM. Tiêu thụ công suất thấp Các thiết bị chuyển mạch ứng dụng hiệu ứng điện - quang để thay đổi chiết xuất không sinh nhiệt. Đây là ưu điểm đối với hoạt động công suất thấp. Từ quan điểm hệ thống chuyển mạch toàn bộ phải kể đến công suất tiêu thụ của mạch điều khiển. Nếu dùng điều khiển quang thay cho điều khiển điện tử thì tổng công suất tiêu thụ của chuyển mạch giảm đáng kể. Ít chức năng Chuyển mạch quang có ít chức năng hơn chuyển mạch điện tử. Chuyển mạch quang có thế mạnh trong các hoạt động chuyển mạch đơn giản có tốc độ cao và khả năng thông qua lớn. Tuy nhiên chuyển mạch điện tử phải được ưu tiên hơn trong các chức năng như đọc các tín hiệu đầu đề (header), điều khiển định tuyến. Trong công nghệ quang hiện đại, thiết bị nhớ quang tốc độ cao không thể thiếu trong điều khiển định thời các xung quang sử dụng dây trễ sợi quang có cấu trúc đơn giản hơn RAM điện tử. Biểu đồ lịch sử triển của các hệ thống chuyển mạch Hình 9: Sự phát triển các hệ thống chuyển mạch PHẦN 2: PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG THỨC CHUYỂN MẠCH Chuyển mạch kênh; Chuyển mạch gói; Chuyển mạch tin; Chuyển mạch khung; Chuyển mạch tế bào (cell switching); Chuyển mạch ATM; Chuyển mạch nhãn đa giao thức. Chuyển mạch kênh (Circuit Switching) Là loại chuyển mạch phục vụ sự trao đổi thông tin bằng cách cấp kênh dẫn trực tiếp giữa các đối tượng sử dụng. Xử lý thông tin (cuộc gọi, …) tiế hành qua 3 giai đoạn: Thiết lập đường dẫn dựa vào nhu cầu trao đổi thông tin; Duy trì kênh dẫn trong suốt thời gian trao đổi thông tin; Giải phóng kênh dẫn khi đối tượng sử dụng hết nhu cầu trao đỏi thông tin. Hình 10: 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 đỏi; Hiệu xuất thấp; Yêu cầu độ chính xác thông tin cao; Nội dung trao đổi mang thông tin địa chỉ; Khi lưu lượng tăng đến ngưỡng nào đó thì các sự trao đổi thông tin mới có thể bị khóa, mạng từ chối mọi yêu cầu kết nối mới đến khi có thể. Chuyển mạch Tin (Message Switching): Là loại chuyển mạch phục vụ sự trao đổi thông tin giữa các bản tin như điện tín, thư điện tử, file; Thiết bị đầu cuối gởi đến node chuyển mạch bản tin mang thông tin địa chỉ đích; Tại đây, bản tin được thu nhận, xử lý (chọn đường) rồi sắp hàng chờ truyền đi. Phương pháp này gọi là store and forward. Hình 12: Chuyển mạch tin (Message Switching) Thời gian trễ: Td =tnhận+ txử lý +tsắp hàng. Đặc điểm: Không có mối liên hệ thời gian thực giữa các user; Kênh dẫn không dành riêng cho các user (dùng chung đườngtruyền); Hiệu suất cao; Yêu cầu độ chính xác; Nội dung có địa chỉ; Áp dụng cho số liệu; Vẫn chấp nhận cuộc gọi mới trong khi lưu lượng mạng đang cao. Chuyển mạch gói (packet switching) Là loại chuyển mạch mà ở đó các bản tin được chia thhàn nhiều gói tin khác nhau, được kết nối và truyền trên nhiều đường truyền khác nhau. Bản tin được chia thành các gói với chiều dài xác định, mỗi gói có phần header mang thông tin địa chỉ và thứ tự gói. Mỗi gói đi qua các node được tiến hành theo phương pháp store and forward như chuyển mạch tin. Tại đầu thu tiến hành sáp xếp các gói trở lại. Hình 11: Chuyển mạch gói (packet switching) Trong các gói luôn có trường kiểm tra để đảm bảo gói truyền không lỗi qua từng chặng. Đặc điểm: Trao đổi thông tin không theo thời gian thực nhưng nhanh hơn chuyển mạch tin; Đối tượng sử dụng không làm chủ kênh dẫn; Hiệu suất cao; Thích hợp truyền số liệu; Việc kiểm tra lỗi từng chặng là đảm bảo gói truyền không lỗi nhưng lại làm giảm tốc độ truyền gói qua mạng; Băng thông thấp, tốc độ thấp; Phù hợp với mạng truyền dẫn chất lượng thấp. Chuyển mạch khung (Frame Switching) Chuyển mạch khung về cơ bản dựa trên 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 truyền dẫn được cải thiện đáng kể so với chuyển mạch gói; Hoạt động chủ yếu ở lớp 2, với mục đích lớn nhất là tạo mạng riêng ảo VPN (Virtual Private Network) cho khách hàng; Băng thông không cố định cho user mà được phân phối một cách linh hoạt; Phức tạp do tốc độ bit thay đổi; Khả năng đến 40Mbps so với 2Mbps của chuyển mạch gói. Hình 13: Chuyển mạch khung (Frame Switching) Cuyển mạch tế bào (Cell Switching) Cell là một gói dữ liệu nhỏ có kích thước cô định Các loại chuyển mạch kể trên không đáp ứng được yêu cầu băng thông và thời gian thực của một số dịch vụ; Chuyển mạch tế bào thì chia bản tin thành các tế bào (cell) có kích thước nhỏ và cố định; Xử lý nhanh; Chuyển tiếp nhanh; Tốc độ đạt đến 600Mbps; Khả năng phục vụ các dịch vụ tốc độ bit thay đổi và cố định; Tính thời gian thực hướng đến chuyển mạch kênh. Chuyển mạch ATM (Asynchronuos Transser Mode - Chế độ truyền không đồng bộ) Là hệ thống chuyển mạch gói tiên tiến, có thể truyền đồng thời dữ liệu, âm thanh và hình ảnh số hoá trên cả mạng LAN và mạng WAN. Đây là một trong những phương pháp kết nối mạng WAN nhanh nhất hiện nay, tốc độ đạt từ 155 Mbit/s đến 622 Mbit/s. Trên thực tế, theo lý thuyết nó có thể hỗ trợ tốc độ cao hơn khả năng hiện thời của các phương tiện truyền dẫn hiện nay. Tuy nhiên, tốc độ cao có nghĩa là chi phí cũng cao hơn, ATM đắt hơn nhiều so với ISDN, X25 hoặc FrameRelay. Các đặc trưng của ATM bao gồm: Sử dụng gói dữ liệu (cell) nhỏ, có kích thước cố định (53 byte), dễ xử lý hơn so với các gói dữ liệu có kích thước thay đổi trong X.25 và Frame Relay.53 bytes gồm 48 byte dữ liệu và 5 byte header; Tốc độ truyền dữ liệu cao, theo lý thuyết có thể đạt 1,2 Gbit/s Chất lượng cao, độ nhiễu thấp nên gần như không cần đến việc kiểm tra lỗi Có thể sử dụng với nhiều phương tiện truyền dẫn vật lý khác nhau ( cáp đồng trục, cáp dây xoẵn, cáp sợi quang) Có thể truyền đồng thời nhiều loại dữ liệu Hai tổ chức chuẩn hóa ATM quan trọng nhất là ITU-T và ATM Forum. ITU-T nghiêng về định nghĩa UNI (user network interface) công cộng trong khi ATM forum tập trung chuẩn hóa UNI riêng. Ở Việt Nam cũng sử dụng ATM theo chuẩn của ATM Forum nhưng hiện nay chuyển sang MPLS. Chuyển mạch nhãn đa giao thức - MPLS (Multi Protocol Label Switching) MPLS là một phương thức được cải tiến cho việc chuyển tiếp các gói tin trong mạng bằng cách sử dụng các nhãn được gắn thêm vào trong các gói tin IP (IP packet). Các nhãn được chèn vào giữa header của lớp 3 và header của lớp 2 trong trường hợp sử dụng kỹ thuật dựa trên khung lớp 2. Đối với các kỹ thuật dựa trên tế bào như ATM, thì nó sẽ chứa cả trường VPI và VCI. MPLS là sự kết hợp của kỹ thuật chuyển mạch lớp 2 và kỹ thuật định tuyến lớp 3. Mục tiêu chính của MPLS là tạo ra một cấu trúc mạng mềm dẻo để cung cấp cho đặc tính mở rộng và ổn định của mạng. Điều này bao gồm kỹ thuật điều khiển lưu lượng và khả năng hoạt động của VPN và có liên quan đến Chất lượng dịch vụ (QoS) với nhiều lớp dịch vụ (Cos). Trong mạng MPLS, các gói tin vào được gán nhãn bởi một Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn ở biên (Edge Label Switched Router – Edge LSR). Các gói tin được gửi theo một đường chuyển mạch nhãn (Label Switched Path - LSP), đây là con đường mà mỗi LSR sử dụng để chuyển tiếp dựa trên các đối xử riêng biệt cho từng nhãn. Tại mỗi chặng, LSR gỡ bỏ các nhãn có sẵn và thêm vào một nhãn mới, sau đó thông báo cho chặng kế tiếp để biết để chuyển tiếp gói tin. Nhãn sẽ được gỡ bỏ tại LSR biên và gói tin sẽ tiếp tục được chuyển tiếp đến đích cần đến Internet đang phát triển rất mạnh và là điều không thể thiếu trong cuộc sống Các dịch vụ mới đa số đều áp dụng trên IP (Internet Protocol), nhưng Internet gặp trở ngại về thời gian thực và băng thnông. Giải pháp IP over ATM được đề xuất nhưng cũng gặp khó khăn trong kỹ thuật. Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (Multiple Protocol Label Switching) đơn giản hóa cho việc chuyển tiếp cho các router bên trong. Đặc điểm: Không có MPLS API, cũng không có thành phần giao thức phía host; MPLS chỉ nằm trên các router; MPLS là giao thức độc lập nên có thể hoạt động cùng với giao thức khác IP như IPX, ATM, Frame Relay,…; MPLS giúp đơn giản hoá quá trình định tuyến và làm tăng tính linh động của các tầng trung gian; Tốc độ như ATM; Giá thành rẻ; Đơn giản. PHẦN IV. PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA CHUYỂN MẠCH KÊNH, CHUYỂN MẠCH GÓI, CHUYỂN MẠCH TIN. Cơ sở kỹ thuật chuyển mạch kênh: Nguyên lý chuyển mạch kênh Chuyển mạch kênh là phương thức chuyển mạch thực hiện việc cung cấp kênh dẫn riêng cho người dùng (cặp thiết bị đầu cuối) theo yêu cầu dưới sự điều khiển của các bộ xử lý hoặc máy tính, kênh truyền giữa người dùng (cặp thiết bị đầu cuối) được thiết lập và giành riêng cho việc trao đổi thông tin giữa hai ngưiờ dùng (thuê bao) này, các hoạt động trao đổi thông tin giữa các người dùng (thuê bao) khác được tiến hhàn trên các kênh truyền khác nhau, độc lập với nhau; Kênh truyền này có thể được hiểu là tập hợp các đoạn mạch do các thiết bị chuyển mạch và các kênh được phân phối trên các tuyến truyền dẫn tạo ra một tuyến truyền tín hiệu nối tiếp nhau từ mạch điện của thuê bao chủ gọi tới mạch điện của thuê bao bị gọi; Tín hiệu đi qua kênh dẫn thông thường là tín hiệu PCM được ghép kênh với tốc độ cao nhằm tăng khả năng của hệthống; Việc ghép kênh được thực hiện trên cơ sở phân chia theo thời gian TDM (trược đay là FDM) nên mỗi kênh được chứa trong khe thời gian tương ứng; Nhiệm vụ chuyển mạch là chuyển đổi nội dung giữa các khe thời gian ngõ vào và ngõ ra. Hình 8-1: Nguyên lý hoạt động của chuyển mạch Kênh Mạng chuyển mạch có thể bao gồm nhiều nút (hay trạm nối dây). Mỗi nút và mỗi đầu cuối đều được địa chỉ hoá. Nguồn gửi thông tin sẽ yêu cầu nối mạng tới một địa chỉ đích. Các nút mạng sẽ tự động tìm ra các nút trung gian để nối thành một mạch dẫn từ nguồn tới đích một cách liên tục theo thuật toán đã định sẵn (quá trình này sẽ lâu hơn nếu hai máy nguồn và máy đích cách nhau qua nhiều nút trung gian hơn). Trường hợp một trong các nút trung gian không thể hoàn tất việc nối mạch thì tín hiệu bận (busy) có thể được chuyển về từ nút đó. Trong thực tế, mỗi nút đều có sẵn một bảng ghi nhận các địa chỉ và các nút tương ứng gọi là bảng chuyển tiếp (forwarding table). Bảng này được cập nhật mỗi khi có thêm nút mới hay địa chỉ mới. Do đó, các nút chỉ việc yêu cầu nối dây với đường ra thích hợp dựa vào bảng này mỗi khi có lệnh thiết lập đường nối từ ngõ vào tới một địa chỉ bất kì. Nếu máy đích chấp thuận, và việc nối mạch với máy đích hoàn tất thì tín hiệu thông mạch (hay tính hiệu chấp thuận) sẽ được trả về. Ngược lại tín hiệu hết thời lượng (timeout) sẽ được gửi về máy chủ. Máy chủ bắt đầu trao đổi thông tin hay huỷ bỏ việc trao đổi. Các nút mạng cũng sẽ tự huỷ bỏ đường nối, giải phóng các nút cho các yêu cầu nối-chuyển khác. Đặc điểm của chuyển mạch kênh: Độ tin cậy rất cao: một khi đường nối đã hoàn tất thì sự thất thoát tín hiệu gần như không đáng kể. Băng thông cố định. Đối với kiểu chuyển mạch này thì vận tốc chuyển thông tin là một hằng số và chỉ phụ thuộc vào đặc tính vật lý cũng như các thông số cài đặt của các thiết bị. Thiết lập kênh truyền rồi mới truyền thông tin trên kênh đã được thiết lập; Hệ thống chuyển mạch không kiểm soát thông tin trên kênh đã thiết lập; Thông tin không bị trễ hoặc bị trễ không đáng kể và không gây ra rung pha Trễ đều cho mọi thành phần tín hiệu của mỗi cuộc gọi do đó phù hợp với dịch vụ thời gian thực; Các thiết bị chuyển mạch kênh có thể là các bộ chuyển mạch không gian (S-Switch) truyền tín hiệu liên tục, các bộ chuyển mạch thời gian (T-Switch) cho tín hiệu PAM hoặc là các bộ chuyển mạch số cho tín hiệu PCM hay chỉ đơn giản là các bộ nối chuyển; Phân loại chuyển mạch kênh Tên gọi chuyển mạch kênh thể hiện ở nguyên lý hoạt động của mạng. Khi phục vụ một cuộc liên lạc giữa hai thiết bị đầu cuối nào đó thì một kênh thông tin (đơn công hoặc song công tuỳ thuộc hình thức liên lạc) hoặc một tuyến nối được thiết lập xuyên qua mạng từ mạch điện của thiết bị đầu cuối này tới mạch điện của thiết bị đầu cuối kia. Kênh thông tin hoặc tuy?n nối đ? tồn tại dành riêng cho cuộc liên lạc đó suốt từ khi bắt đầu tới khi kết thúc cuộc gọi. Các cuộc gọi được tiến hành đồng thời qua mạng phải được phục vụ trên các kênh độc lập nhau. Trong lịch sử phát triển kỹ thuật chuyển mạch một số phương thức chuyển mạch kênh đã được áp dụng trong các hệ thống tổng đài, đó là: chuyển mạch phân kênh Hình 8- 2: Phân loại chuyển mạch kênh theo không gian dùng cho tín hiệu liên tục, chuyển mạch phân kênh theo thời gian đối với tín hiệu rời rạc hoá (tín hiệu điều biên xung PAM - Pulse Amplitude Modulation), chuyển mạch số PCM (cho tín hiệu điều chế xung mã PCM -Pulse Code Modulation). Thống kê các loại chuyển mạch kênh được chỉ ra trên hình 3-2 ( Phân loại chuyển mạch kênh) Các thiết bị chuyển mạch không gian tương tự có đặc điểm là trên tuyến nối đã được thiết lập giữa hai thuê bao có thể truyền tín hiệu theo cả hai hướng, nghĩa là có thể phục vụ cuộc gọi song công trên hai dây và có thể cho qua cả tín hiệu analog và tín hiệu digital, thậm cho cả tín hiệu rời rạc PAM. Nguyên lý chuyển mạch PAM dựa trên việc phân chia các khe thời gian. Một phần tử chuyển mạch có thể phục vụ cho nhiều cuộc gọi được tiến hành đồng thời theo nguyên tắc cho tín hiệu của các cuộc gọi khác nhau qua nó trong các khe thời gian khác nhau theo từng chu kỳ. Tín hiệu qua phần tử chuyển mạch là tín hiệu đã được rời rạc hoá có chu kỳ lặp của các xung điều biên bằng với chu kỳ lặp các khe dành cho từng mạch cho tín hiệu của mỗi cuộc gọi đi qua. Tuy các chuyển mạch PAM không được áp dụng một cách rộng rãi do nhiều hạn chế của chúng, nhưng chúng cũng tạo nền tảng cho công nghệ chuyển mạch tiên tiến hơn sau này mà hiện đang được sử dụng rộng rãi đó là các chuyển mạch số PCM. Các xung điều biên của tín hiệu PAM rất mảnh (hẹp), công suất tín hiệu rất nhỏ, vì vậy trong truyền dẫn rất dễ bị tác động của các tín hiệu khác làm biến dạng, từ đó, việc khôi phục lại dạng ban đầu gặp nhiều khó khăn và kỹ thuật PCM khắc phục nhược điểm này rất hiệu quả. Trong kỹ thuật số hoá tín hiệu PCM, các xung PAM còn trải qua các công đoạn lượng tử và mã hoá. Mỗi xung điều biên được mã hoá bằng một tổ hợp các bít tương ứng và sau đó chúng được truyền dưới dạng các tổ hợp bít đó. Tại đầu thu, từ các tổ hợp bít thu được sẽ khôi phục lại dạng của tín hiệu đã được truyền đi gần đúng với tín hiệu gốc. Việc chuyển mạch tín hiệu PCM cũng được thực hiện theo nguyên lý phân khe thời gian. Có các loại bộ chuyển mạch PCM cơ bản đề là chuyển mạch thời gian số Tsw-Time switch và chuyển mạch không gian số Ssw-Space switch, chúng khác nhau về cấu tạo và tính năng. Mạng chuyển mạch của từng tổng đài được xây dựng trên cơ sở kết hợp các Tsw và Ssw theo một trong các cấu hình T, TS, ST, TST, TSST, STS; Hình 8 -3 Chuyển mạch T và chuyển mạch S Chuyển mạch thời gian T (Time Switch) Chuyển mạch thời gian là loại chuyển mạch phục vụ sự trao đổi nội dung giữa hai khe thời gian trên cùng một tuyến PCM. Hinh: 8- 4: Chuyển mạch T Hinh: 8- 5: Thực hiện bằng bộ trễ Phương pháp thực hiện: Trên đường truyền dẫn của tín hiệu, đặt các đơn vị trễ có thời gian trễ băng thời gian củamột khe thời gian. Nhược điểm: Hiệu quả kém; Giá thành cao; Khó thực hiện; Thực hiện chuyển mạch T dùng bộ nhớ đêm: BM ghi các khe thời gian của tuyến PCM vào các ô nhớ tương ứng. CM điều khiển việc ghi (hoặc đọc) ô nhớ của BM. Bộ đếm khe thời gian là bộ đếm chu kỳ, với chu kỳ bằng số khe thời gian trên tuyến PCM. Hinh: 8- 6: Chuyển mạch T dùng bộ nhớ đệm Dung lượng BM: CBM =b.R bits. Dung lượng CM: CCM =R.log2R bits. Với b: số bit mã hoá, R: số khe thời gian trong một khung. Điều khiển tuần tự Điều khiển tuần tự điều khiển việc đọc (hoặc ghi) vào các ô nhớ của bộ nhớ BM một cách liên tiếp. Sử dụng bộ đếm khe thời gian với chu kỳ đếm R, bộ đếm này sẽ tuần tự tăng giá trị lên một sau thời gian của một khe thời gian Hình: 8-7: Điều khiển tuần tự Điều khiển ngẫn nhiên Điều khiển ngẫu nhiên điều khiển việc đọc (hoặc ghi) các ô nhớ cuả BM theo nhu cầu. Sử dụng bộ nhớ điều khiển CM, ô nhớ CM chứa địa chỉ đọc (hoặc ghi) của ô nhớ của BM. Hình: 8-8: Điều khiển ngẫu nhiên Các kiểu chuyển mạch T: Chuyển mạch T ghi tuần tự, đọc ngẫu nhiên Hình: 8-9: Chuyển mạch T ghi tuần tự, đọc ngẫu nhiên Chuyển mạch T ghi ngẫu nhiên, đọc tuần tự Hình: 8-10: Chuyển mạch T ghi ngẫu nhiên, đọc tuần tự Đặc điểm chuyển mạch T Trễ (độ trễ nhỏ hơn thời gian 1 khung); Rẻ tiền; Dung lượng bị giới hạn bởi thời gian ghi đọc bộ nhớ; Chỉ thích hợp với tổng đài nhỏ. Chuyển mạch không S: Là loại chuyển mạch phục vụ sự trao đổi thông tin giữa hai tuyến PCM trong cùng khe thời gian. Hình: 8-11: Chuyển mạch không gian S Phương pháp thực hiện Ma trận nxm, điểm thông được đặt ở giao điểm ngõ vào và ngõ ra. Mỗi CM có R ô nhớ (số khe thời gian trong một khung) mang địa chỉ điểm thông trên cột. Dung lượng CM: CCM = R.log2(n+1); Dùng thêm 1 địa chỉ biểu thị tất cả điểm thông trên cột đều không nối Hình: 8-12: Ma trận chuyển mạch S Điều khiển theo đầu ra Xác định 1 trong n ngõ vào nối với đầu ra tương ứng. Sử dụng các bộ ghép kênh logic số, bộ ghép kênh này hoạt động dưới sự điều khiển của các bộ nhớ CM. Dựa vào thông tin trong CM, các bộ MUX chọn ngõ vào tương ứng để ghép ở đầu ra. Dung lượng tổng cộng của các bộ nhớ: CSCM = m.R.log2(n+1). Hình: 8-13: Điều khiển theo đầu ra Điều khiển theo đầu vào Xác định 1 trong n ngõ ra nối với đầu vào tương ứng. Sử dụng các bộ tách kênh logic số, bộ tách kênh này hoạt động dưới sự điều khiển của các bộ nhớ CM. Dựa vào thông tin trong CM, các bộ DEMUX chọn ngõ ra tưng ứng để tách từ đầu vào. Dung lượng tổng cộng của các bộ nhớ: CSCM = n.R.log2(n+1). Hình: 8-14: Điều khiển theo đầu vào Đặc điểm chuyển mạch không gian S: Khả năng lớn (dung lượng lớn); Tin cậy; Chọn đường thuận tiện; Không sử dụng độc lập trong thực tế. Ghép các cấp chuyển mạch Chuyển mạch TS: Hình: 8-15: Chuển mạch TS Chuyển mạch STS: Hình: 8-16: Chuển mạch STS Chuyển mạch TST: Hình: 8-17: Chuển mạch TST Chuyển mạch bản tin (Message Switching): Khái niệm: Trong thực tế không có mạng chuyển mạch chuyên dụng cho chuyển mạch bản tin nhưng chúng ta vẫn thường nhận được các thông tin dưới dạng bản tin. Có thể hình dung nguyên lý chuyển mạch bản tin như sau: Tin tức cần truyền là bản tin sẽ được gửi đến node gốc kèm theo địa chỉ nguồn và địa chỉ đích. Node gốc lưu bản tin trong bộ nhớ của nó, lập kế hoạch chọn tuyền tới đích và gửi yêu cầu tới node kế tiếp theo kể hoạch chọn tuyến, khi node kế tiếp sẵn sàng tiếp nhận bản tin thì hai node tiến hành trao đổi bản tin cho nhau, cứ như vậy bản tin sẽ được truyền tới đích. Cũng có thể truyền bản tin theo các thuật truyền khác nhau, miễn sao bản tin tới được đích. Hình: 8-18: Mô hình nguyên lý chuyển mạch bản tin Nguyên lý hoạt động: Không giống circuit switching, message switching không thiết lập liên kết dành riêng giữa hai thiết bị giao tiếp mà thay vào đó mỗi thông báo được xem như một khối độc lập bao gồm cả địa chỉ nguồn và địa chỉ đích. Mỗi thông báo sẽ được truyền qua các thiết bị trong mạng cho đến khi nó đến được địa chỉ đích, mỗi thiết bị trung gian sẽ nhận và lưu trữ thông báo cho đến khi thiết bị trung gian kế tiếp sẵn sàng để nhận thông báo sau đó nó chuyển tiếp thông báo đến thiết bị kế tiếp, chính vì lý do này mà mạng chuyển mạch thông báo còn có thể được gọi là mạng lưu và chuyển tiếp (store-and-forward network). Kỹ thuật này có thể được lập trình với các thông tin về cách chọn đường hiệu quả nhất cũng như các thông tin về các thiết bị trung gian kế tiếp, có thể được sử dụng để chuyển tiếp thông báo cho tới đích, chính vì lý do này và vì điều kiện của mạng luôn thay đổi các thông báo có thể đi tới đích theo những con đường rất khác nhau. Thiết bị được sử dụng để thực hiện việc chuyển mạch thông báo thông thường là các PC, PC phải được chuẩn bị về chỗ trống để lưu giữ các thông báo cho đến khi các thông báo này được chuyển tiếp tới các thiết bị trung gian kế tiếp. Các thông báo có thể được lưu giữ trong bộ nhớ trong hoặc bộ nhớ ngoài và số lượng thông báo được lưu giữ phụ thuộc vào mức độ lưu thông qua nút đó. Một ví dụ điển hình về kỹ thuật này là e-mail, nó được chuyển tiếp qua các nút cho đến khi tới được đích cần đến. Message switching có những ưu điểm sau: Cung cấp một sự quản lý hiệu quả hơn đối với sự lưu thông của mạng. Bằng cách gán các thứ tự ưu tiên cho các thông báo ta có thể đảm bảo các thông báo có độ ưu tiên cao hơn sẽ được lưu chuyển thay vì bị trễ do quá trình lưu thông trên mạng. Giảm sự tắc nghẽn trên mạng. Các thiết bị trung gian có thể lưu giữ các thông báo cho đến khi kênh truyền rỗi thay vì làm tăng thêm sự tắc nghẽn của mạng bằng cách cố truyền mọi thứ trong thời gian thực. Tăng hiệu quả sử dụng kênh truyền, với kỹ thuật này các thiết bị có thể dùng chung kênh truyền, điều này làm tăng hiệu suất đường truyền do có số lượng dải thông có thể sử dụng lớn hơn. Cung cấp phương thức truyền thông dị bộ xuyên thời gian (across time zone). Thông báo có thể được gửi mà không yêu cầu người nhận phải có mặt cùng lúc với quá trình gửi. Nhược điểm của kỹ thuật này là độ trễ do việc lưu trữ và chuyển tiếp thông báo là không phù hợp với các ứng dụng thời gian thực, điểm yếu thứ hai là các thiết bị trung gian có thể phải có dung lượng bộ nhớ rất lớn để có thể lưu giữ các thông báo trước khi có thể chuyển tiếp nó tới một thiết bị trung gian khác. Chuyển mạch gói (packet switching): Khái niệm chung: Bản tin được chia thành các gói và được gắn được truyền cùng các tiếp đầu và tiếp cuối của gói, các tiếp đầu và tiếp cuối đó là các trường điều khiển để hướng dẫn các node của mạng đưa các gói tới đích, kiểm soát lỗi và điều khiển lưu lượng. Một bản tin có thể gồm nhiều gói, chúng có thể được truyền tới đích theo phương thức hướng liên kết (Connection-oriented) hoặc theo phương thức phi kết nối (Connectionless). Như thế các gói của một bản tin có thể được truyền theo cùng một tuyến qua các nút mạng hoặc cũng có thể được truyền trên các tuyến khác nhau. Thêm vào đó, trong quá trình truyền các gói có thể có lỗi, một vài gói phải truyền lại và do đó các gói có thể đến đích không theo thứ tự, các thiết bị mạng và thiết bị đầu cuối phải có khả năng kiểm soát và sắp xếp lại các gói để khôi phục lại bản tin tại đầu cuối thu. Đặc điểm chung của phương thức chuyển mạch gói: Giảm được trễ tại các node và trong mạng; Xử lý lỗi và sửa lỗi hoặc truyền lại gói nhanh hơn so với chuyển mạch bản tin do đó giảm được lượng hông tin cần truyền lại, giảm tắc nghẽn và tăng tốc độ truyền tin cũng như khả năng phục vụ của mạng; Có thể định tuyến cho từng gói hoặc cho tất cả các gói của cuộc gọi theo các thủ tục khác nhau. Hình: 8-19: Mô hình chuyển mạch gói Nguên lý chuyển mạch gói Dữ liệu được chia thành nhiều gói nhỏ: Thông thường là 1000 byte Dữ liệu lớn được chia thành chuỗi các gói nhỏ để truyền Mỗi gói được gán thêm địa chỉ cùng những thông tin điều khiển cần thiết. Các gói khi đi vào trong một node được lưu vào trong bộ đệm cho đến khi được xử lý, sau đó xếp hàng trong hàng đợi chờ đến lúc có thể được truyền trên tuyến tiếp theo. Việc lưu trữ gói tại mỗi node gây nên trễ nhưng đảm bảo việc truyền dẫn không lỗi và phương pháp truyền như vậy gọi là phương thức tích luỹ trung gian (store and forward). Hình: 8-20: Mô hình nguyên lý chuyển mạch gói Cấu trúc các thành phần cơ bản của chuyển mạch gói: DTE: Data Tterminal Equipment (Dữ liệu thiết bị đầu cuối); DCE: Data Circuit Terminal Equitment (Dữ liệu mạch đầu cuối); PSE: Packet Switching Exchange ( Tổng đài chuyển mạch gói); MMC: Network Management Center (Trung tâm quản lý mạng). Trạm chia thông báo dài thành nhiều gói nhỏ: Từng gói được gởi lần lượt vào mạng; Hình: 8-21: Các thành phần cơ bản của chuyển mạch gói Kênh nối đã được thiết lập là kênh logic với các loại sau tuỳ thuộc vào các hình thái dịch vụ; Các gói dữ được xử ly theo 4 cách sau : Kênh ảo (VC: Virtual Circuit); Kênh ảo vĩnh viễn (PVC: Permanent Virtual Circuit); Gói dữ liệu (DG - Datagram); Chọn nhanh (Fast Selection). Kênh ảo (VC: Virtual Circuit): Nối kết logic của kênh truyền được thiết lập trước khi truyền các gói gọi là kênh ảo VC. Kênh ảo VC gần giống như chuyển mạch kênh và kênh ảo sẽ được giải phóng khi kết thúc quá trình chuyển tin. Cùng một thời gian thì một PSE có thể có nhiều VC đến một PSE khác. Kênh ảo vĩnh viễn PVC (Permanent Virtual Circuit): PVC là phương thức thiết lập kênh ảo cố định giữa hai thuê bao cho dù có truyền dữ liệu hay không. PVC có thể được xem như việc thuê kênh riêng, trong kiểu này thì kênh dẫn được thiết lập một lần ở thời điểm khởi tạo và sẽ được giải phóng khihết nhu cấu sử dụng dịch vụ (hợp đồng). Call Reqest (Yêu câu gọi) Call Accepted (Chấp nhận cuộc gọi) Hình: 8-22: Kênh ảo Hình: 8-23: Minh họa kênh ảo Gói dữ liệu (DG Datagram); Không như kênh ảo, phương pháp này không cần thiết lập kênh logic cho các user. Các gói được đối