Bài giảng Kỹ thuật chuyển mạch - Chương 3: Nguyên lý chuyển mạch gói

NGUYÊN LÝ

CHUYỂN MẠCH GÓI

(Principle of Packed Switching)

1

Nội dung

^!Khái niệm chung.

^!Mạng chuyển mạch gói X.25.

^!Internet.

Switching Engineering

Page 2

Khái niệm chung

^!Cơ sở.

^!Cấu trúc cơ bản.

^!Kênh logic.

Switching Engineering

Page 3

Cơ sở

!Dữ liệu được chia thành nhiều gói

nhỏ có chiều dài thay đổi, 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 3-1 Mạng chuyển mạch gói

Switching Engineering

Page 4

C

ơ ở

Cấu trúc cơ bản

! DTE:

Data

Tterminal Equipment.

! DCE: Data Circuit

Terminal Equitment.

! PSE:

Packet

Switching Exchange.

! MMC: Network

Management Center.

Hình 3-2 Các thành phần cơ bản của chuyển mạch gói

Switching Engineering

Page 5

Kênh logic

!Kênh nối đã được thiết lập là kênh logic với các loại sau tuỳ thuộc vào các

hình thái dịch vụ.

!

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 khi

hết nhu cấu sử dụng dịch vụ (hợp đồng).

Switching Engineering

Page 6

Kênh logic

Call Reqest

Call Accepted

Hình 3-3 Kênh ảo

Switching Engineering

Page 7

Kênh logic

!

DG Datagram

Không như kênh ảo, phương pháp này không cần thiết lập kênh logic

cho các user.Các gói được đối xử một cách độc lập. PSE sẽ dựa vào địa chỉ

đích mà định tuyến tới đích thích hợp của gói. Như vậy, khả năng các gói của

cùng một bản tin sẽ đi bằng nhiều đường khác nhau.

!

Kiểu này thích hợp đối với các bản tin ngắn, với các bản tin dài thì phải

mất nhiều lần định tuyến, thời gian truyền trung bình của một bản tin là lớn

và không hiệu quả.

!

Chọn nhanh (Fast Selection)

!

Là sự kết hợp giữa VC là DG để tận dụng các ưu điểm của hai hình thái

dịch vụ này.

!

Gói đầu tiên là DG, nếu bản tin gồm nhiều gói thì nó thiết lập kênh logic

để các gói sau là VC.

Switching Engineering

Page 8

Mạng chuyển mạch gói X.25

^!Giới thiệu.

^!Đặc điểm.

^!Tổ chức phân lớp của X.25.

^!Báo hiệu trong X.25.

Switching Engineering

Page 9

Giới thiệu

! X.25 ITU-T là giao thức truyền đồng bộ qua giao tiếp DTE và

DCE.

! Nhiệm vụ của mạng là chuyển các gói đến đích đúng thứ tự và

đúng địa chỉ.

! Để đảm bảo không lỗi trong gói nhận được ở đích, X.25 tiến

hành phát hiện và hiệu chỉnh lỗi.

DCE

"

Public Data

DTE

Network

X.25

Hình 3-4 Mạng X.25.

Switching Engineering

Page 10

Đặc điểm

! Phù hợp trong môi trường truyền dẫn chất lượng kém.

! Băng thông hạn chế, tốc độ chuẩn của X.25 là 64kbps, tuy

nhiên, ngày nay có một số mạng X.25 có băng thông đến 2Mbps.

Bảng 3-1 Các đặc điểm cơ bản của mạng X.25

Kiểu truyền

Gói

Dạng dịch vụ

Băng thông tối đa

Kênh logic

Dữ liệu

2Mbps

VC, PVC

Báo hiệu UNI

Báo hiệu NNI

Khả năng di động

Internet

X.25

X.75

X.25 trong mạng di động

Có hỗ trợ

Switching Engineering

Page 11

Tổ chức phân lớp của X.25

! X.25 tương ứng với 3 lớp thấp nhất của mô hình OSI.

! Lớp 1: Lớp tuyến vật lý, DTE và DCE, sử dụng X.21 và X.21bis.

! Lớp 2: Lớp tuyến dữ liệu, đảm bảo việc truyền dẫn không lỗi.

! Lớp 3: Lớp mạng, đánh địa chỉ và đóng gói thông điệp.

Hình 3-5 Phân lớp X.25

Switching Engineering

Page 12

Tổ chức phân lớp của X.25

! Bản tin được thiết bị đầu cuối phân thành các gói có chiều dài và

thông tin địa chỉ.

! Các gói được đóng lại thành các khung, với các thông tin bổ trợ

cho việc truyền dẫn không lỗi.

! Các khung được truyền trên môi trường truyền dẫn

Hình 3-6 Kênh logic trong X.25.

Switching Engineering

Page 13

Tổ chức phân lớp của X.25

!

Lớp 1- Lớp vật lý:

! Định nghĩa các vấn đề như báo hiệu điện, các kiểu của các bộ đấu

chuyển.

! Giao thức X.21 dùng cho nối kết số, X.21bis dùng cho tương tự.

!

Lớp 2 - Lớp tuyến dữ liệu:

! Cung cấp đường thông tin có điều khiển, đảm bảo không lỗi khi

vận chuyển gói từ lớp 3. Tạo điều kiện cho lớp cao hơn cũng như

lớp thấp hơn để điều khiển luồng.

8

16

8 or 16 8

8

Hình 3-7 Cấu trúc khung X.25

Switching Engineering

Page 14

Tổ chức phân lớp của X.25

! Các loại khung:

Thiết lập tuyến,

DTE

DCE

DISC được phát

theo chu kỳ.

Phát

DISC

Thu DISC

Phát UA

Tuyến được khởi

động bằng UA.

Thu UA

Thu SABM

Phát UA

Nếu sau UA là

SABM thì chuyển

Phát SABM

sang

giai

đoạn

chuyển tin và gởi lại

bằng đáp ứng UA.

Yêu cầu giải phóng

bằng DISC và đáp

ứng bằng UA.

Thu UA

Trạng thái chuyển tin

Phát DISC

Thu UA

Thu DISC

Phát UA

Hình 3-8 Ví dụ chuyển khung

Switching Engineering

Page 15

Tổ chức phân lớp của X.25

!Các loại khung (tt):

• Khung I: Khung tin, đây là một khung lệnh, dùng để chuyển tin cho giao

thức cấp cao hơn. Khung này có chứa số thứ tự khung.

^!• Khung S: Khung giám sát, là khung lệnh hoặc khung đáp ứng, liên quan

đến việc điều khiển luồng trong khung tin và khắc phục lỗi truyến do hỏng

khung. Bao gồm các khung sau: RR (sẵn sàng thu), RNR (chưa sẵn sàng

thu), REJ (không chấp nhận). Các khung này đều chứa số thứ tự khung và

sử dụng trường này để điều khiển cho khung tin.

^!• Khung U: Khung không đánh số, dùng để khởi tạo định tuyến và báo

cáo các phạm vi giao thức. Bao gồm: SABM (thiết lập phương thức cân

bằng không đồng bộ - khung lệnh, DISC (giải toả tuyến nối) – khung lệnh,

DM (phương thức không đấu nối) – khung đáp ứng, UA (xác nhận không

đánh số) – khung đáp ứng, FRMR (không chấp nhận khung) – khung đáp

ứng.

Switching Engineering

Page 16

Tổ chức phân lớp của X.25

!

Lớp 3- Lớp mạng:

Thực hiện các chức năng sau:

! •

Điều khiển PVC.

! •

Điều khiển VC với kiểu đánh địa chỉ điểm tới điểm.

! • Định nghĩa các dạng gói khác nhau cho quá trình điều khiển

dữ liệu (thiết lập, giải phóng).

! • Ghép các kênh logic vào kênh vật lý.

! • Điều khiển luồng và điều khển lỗi cho các kênh logic dựa vào

số thứ tự các gói.

! • Trao đổi thông tin về kích thước gói của hai DTE.

Switching Engineering

Page 17

Tổ chức phân lớp của X.25

! Gói lớp 3:

GFI+LCGN

LCN

PTI

Thông tin

header

Hình 3-10 Khuông dạng gói lớp 3

Phần header bao gồm 3 byte:

!

GFI (General Format Identifier) định danh khuông dạng chung, chỉ thị

dạng thức chung cho phần thông tin.

!

LCGN (Logic Channel Group Number) địa chỉ nhóm kênh logic, gồm 4

bits cùng với LCN (Logic Channel Number) địa chỉ kênh logic tạo

thành VCI (PCI).

!

PTI (Packet Type Identifier) định danh kiểu gói.

Phần thông tin có kích thước thay đổi, chứa thông tin của dữ liệu

hoặc báo hiệu.

Switching Engineering

Page 18

Tổ chức phân lớp của X.25

! Các kiểu gói thông dụng:

! •

Các gói thiết lập và giải phóng cuộc gọi:

!

o

Call Request.

Call Accepted.

Clear Request.

! •

Các gói số liệu:

!

o

Data Packet.

Các gói ngắt:

Interrupt Request/ Interrupt Confirmation.

Các gói tái lập:

Restart Request/ Restart Confirmation.

Các gói điều khiển luồng:

!

o

Check (kiểm tra).

RR (sẵn sàng).

RNR (chưa sẵn sàng, bận).

REJ (không chấp nhận, phát lại).

Switching Engineering

Page 19

Báo hiệu trong X.25.

! Xét 2 thuê bao A và B được nối với nhau qua các PSE trong mạng

chuyển mạch X.25.

! Đường dẫn được chọn cho tất cả các gói từ DTEA đến PSE1, qua

PSE2 đến DTE3 như hình vẽ.

Hình 3-11 Thuê bao A và B nối với nhau qua các PSE trong mạng

Switching Engineering

Page 20