B ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

ThS. Đỗ Văn Quyền (Chủ biên)

CN. Nguyễn Thị Ngân

GIÁO TRÌNH

KV THUẬT CHUVấN MẠCHvn TỐNG ĐM

NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2010

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm qua, ngành viễn thông đã trải qua một quá trình phát triển lâu dài với nhiều bước ngoặt cả trong phát triền công nghệ và dịch vụ. Mỗi một dịch vụ viễn thông được cung cấp đều dựa trên các kỹ thuật truyền dẫn và chuyển mạch cụ thề. Kỹ thuật chuyền mạch thường kết hợp với các lĩnh vực kỹ thuật công nghệ khác trong một cấu trúc thiết bị hoặc hệ thống các thiết bị hoàn chinh như kỹ thuậl điều khiến, kỹ thuật truyền dẫn. báo hiệu,... Nhìn chung, mỗi trung íâm chuyển mạch là một hệ thống hoàn chinh, rất phức tạp và là sự kết hợp cùa nhiều lĩnh vực kỹ thuật mà trong đó kỹ thuật chuyển mạch là nền tảng.

“Giáo trình kỹ thuật chuyến mạch và tông đài” đưọc biên soạn với mục đích giúp cho người đọc nắm bắt được các kỹ thuật chuyển mạch đã và đang được sừ dụng ờ các tổng đài trong mạng viễn thông.

Nội dung cùa giáo trình được chia làm 8 chương. Chương 1: Tông quan về mạng viễn thông. Chương 2: Khái quát hệ thống chuvển mạch số. Chương 3: Kỹ thuật chuyển mạch số. Chương 4: Hệ thống báo hiệu số 7. Chương 5: Kỹ thuật chuyền mạch gói. Chương 6: Chuyền mạch ATM. Chương 7: Chuyển mạch nhãn đa giao thức. Chương 8: Chuyền mạch mềm.

Giáo trình này được biên soạn với mục đích làm tài liệu học tập cho sinh viên ngành Điện tử viễn thông tại Khoa Côna nghệ thông tin- Đại học Thái Nguyên. Bên cạnh đó, nó cùng là một tài liệu tham khảo có ích cho những bạn đọc khác quan tâm.

3

Dù đã cố aãnc rât nhiêu khi biên soạn, nhung chắc chắn khône tránh khói nhữne thiếu sót. Chúne tôi rất mong nhận được ý kiến đóne cóp cùa các bạn đọc.

Nhữne ý kiến đóng góp xin gửi về:

Bộ món Điện tứ viên thông - Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Thái Nguyên.

Thái Nguyên, í háng 6 năm 2010 Tác già

4

MỤC LỤC

Lòi nói đầu 3

CHƯƠNG I: TỒNG QUAN VỀ MẠNG VIÊN THÔNG 11

1.1. Các mạng viễn thông truyền thống 111.1.1. Khái niệm về mạng viễn thông 111.1.2. Các đặc điểm của mạng viễn thông hiện nay 141.1.3. Sơ lược mạng viễn thông Việt Nam 171.1.4. Các công cụ hoạch định mạng 211.1.5. Hoạch định mạng 32

1.2. Mạng viễn thông thế hệ mới NGN(Next GenerationNetwork) 331.2.1. Định nghĩa 331.2.2. Đặc điểm cùa mạng NGN 341.2.3.Các công nghệ trong mạng NGN 37

CHƯƠNG II: KHÁI QUÁT HỆ THỐNG CHUYÊN MẠCH s ô 39

2.1. Phân tích một cuộc gọi. 392.1.1. Tín hiệu nhấc máy (off-hook) 402.1.2. Sự nhận dạng thuê bao gọi 402.1.3. Sự phân phối bộ nhớ và kết nối các thiết bị dùng

chung 422.1.4. Các chữ số địa chi 432.1.5. Phân tích chữ số 432.1.6. Thiết lập đường dẫn chuyển mạch 442.1.7. Dòng chuông và âm hiệu chuông 452.1.8. Tín hiệu trả lời 452.1.9. Giám sát 46

5

2.1.10. Tín hiệu xóa kết nối 46

2.2. Kỹ thuật báo hiệu 462.2.1 .Giới thiệu chung 462.2.2. Nội dung của báo hiệu 492.2.3. Phương pháp truyền dẫn báo hiệu 54

2.3. Chuyển mạch 592.3.1. Chuyển mạch phân chia theo tầng 602.3.2. Kỹ thuật chuyển mạch 63

2.4. Điều khiển tổng đài 652.4.1. Hiện thực trong các tổng đài nhân công 652.4.2. Điều khiển chung 67

2.5. Giới thiệu về tổng đài SPC (Stored Program Control) 672.5.1. Nhiệm vụ của tồng đài SPC 682.5.2. Ưu điểm cùa tổng đài SPC 692.5.3. Sơ đồ khối tổng quát của tổng đài SPC 72

CHƯƠNG III: KỶ THUẬT CHUYẾN MẠCH s ó 76

3.1. Giới thiệu chung 763.2. Chuyên mạch không gian kỹ thuật số 79

3.3. Chuyền mạch thòi gian số 84

3.4. Các cấu trúc cùa các khối chuyển mạch số dung lượng lớn 893.4.1. Giới thiệu chung 893.4.2. Khối chuyển mạch T-S-T 923.4.3. Khối chuyển mạch kênh 2 hướng 93

3.5. Điều khiển các khối chuyển mạch số 963.5.1. Sơ đồ khối và các chức năng 963.5.2. Thuật toán chọn đường rỗi 1073.5.3. Độ tin cậy và an toàn khối chuyển mạch 109

CHƯƠNG IV: HỆ THỐNG BÁO HIỆU SỐ 7 1124.1. Khái niệm chung 112

6

4.2. Cấu trúc hệ thống mạng báo hiệu số 7 1134.2.1. Các thành phần chính cùa mạng báo hiệu số 7 1134.2.2. Các kiều kiến trúc báo hiệu 1164.2.3. Các bản tin báo hiệu trong mạng báo hiệu số 7 117

4.3. Chồng giao thức báo hiệu số 7 1204.3.1. Phần truyền bản tin MTP 1224.3.2. Các chức năng người sừ dụng MTP 1254.3.3. Người sử dụng SS7 (SS7 Users) 1294.3.4. Các phần ứng dụng INAP, MAP, OMAP 131

4.4. Ví dụ về thiết lập cuộc gọi đơn giản sử dụng hệ thống báohiệu số 7 135

4.5. Xử lý báo hiệu trong tổng đài 1384.5.1. Giới thiệu 1384.5.2. Sự định tuyến trong tổng đài 1394.5.3. Các bộ thu phát báo hiệu 1434.5.4. Các bộ tạo tone và bản tin thông báo 145

CHƯƠNG V: KỸ THUẬT CHUYÊN MẠCH GÓI 150

5.1. Những khái niệm chuyển mạch gói 1505.1.1 ề Khái niệm về chuyển mạch gói (packet switching) 150

5.1.2. Mạng chuyển mạch gói PSN (Packet SwitchingNetwork) 152

5.2. Phương thức hoạt động cơ bản của mạng chuyển mạch góiPSN 1555.2.1. Khái quát 1555.2.2. Các chế độ làm việc của mạng chuyển mạch gói 1555.2.3. Nhũng sự cố và chiến luợc khắc phục 159

5.3. Đóng gói thông tin 1645.3.1. Cấu trúc gói 164

5.3.2. Phương pháp kiềm tra sai CRC (Cyclic RedundancyCheck) 167

5.3.3. Kích thước gói 169

5.4. Kỹ thuật ghép kênh trong mạng chuyển mạch gói 1715.4.1. Sơ lược về kỹ thuật STDM (Statistical Time -

Division Multiplexing) 1715.4.2. Hoạt động ghép kênh trên mạch ảo ở mạng

TYMNET 1765.5. Định tuyến trong mạng PSN 178

5.5.1. Giới thiệu 1785.5.2. Các phương pháp định tuyến cơ bản 1785.5.3. Một vài giải thuật tìm đường ngắn nhất thông dụng 188

5.6. Điều khiển luồng dữ liệu 1895.6.1. Giới thiệu 1895.6.2. Phương pháp cửa sổ dịch 189

CHƯƠNG VI: CHUYÊN MẠCH ATM 193

6.1. Giới thiệu khái quát về ATM 1936.1.1. Giới thiệu 1936.1.2. Sự ra đời của hệ thống viễn thông mới B-ISDN: 1946.1.3. Khái niệm cơ bản về ATM 1956.1.4. Tính trong suốt của hệ thống 1956.1.5. Các dịch vụ tương lai của B-ISDN trên cơ sờ ATM. 197

6.2. Cấu trúc phân lớp trong mạng ATM 1986.2.1. Cấu trúc cùa tế bào ATM: 1986.2.2. Các loại tế bào ATM: 2036.2.3. Mô hình tham chiếu B-ISDN 2046.2.4. Lớp vật lý 2086.2.5. Lớp ATM 2126.2.6. ATM adaption layer (AAL): 217

6.3. Hệ thốns chuyển mạch trong ATM 2206.3.1. Tổng Quan: 2206.3.2. Các phần tử chuyển mạch: 2226.3.3. Các mạng chuyển mạch: 229

8

6.3.4. Xử lý phần Header của tế bào trong hệ thống chuyểnmạch: 237

6.3.5. Cấu trúc nút chuyển mạch và nút nối xuyên: 239

CHƯƠNG VII: CÔNG NGHỆ CHUYẾN MẠCH MPLS 2427.1. Khái niệm cơ bản về chuyển mạch nhãn 2427.2. Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức 246

7.2.1. Các đặc điểm cơ bàn cùa công nghệ MPLS 2467.2.2. Cách thức hoạt động cùa MPLS 2487.2.3. Các thuật ngữ trong MPLS 2527.2.4. Các đặc tính hoạt động, điều hành cùa MPLS 2597.2.5. Kiến trúc ngăn xếp trong MPLS 262

CHƯƠNG VIII: CHUYÊN MẠCH MÈM 2648.1. Tổng quan về chuyển mạch mềm 265

8.1.1. Tại sao cần có công nghệ chuyển mạch mềm 2658.1.2. Sự ra đời của chuyển mạch mềm 2688.1.3. Khái niệm về chuyền mạch mềm 2718.1.4. Lợi ích của Softswitch đối với các nhà khai thác và

nguời sử dụng 2738.1.5. Thiết lập cuộc gọi trong chuyển mạch mềm 278

8.2. So sánh chuyển mạch mềm với chuyển mạch kênh. 2798.2.1. Đặc tính chuyển mạch 2798.3.2 Cấu trúc hai mạng có sự khác biệt 2828.2.3 Quá trình xử lý cuộc gọi 284

8.3. Các úng dụng chính 2898.3.1. ứng dụng làm SS7 PRI Gateway (giảm tài Internet) 2898.3.2. ứng dụng tồng đài Packet tandem 2918.3.3. ứng dụng tổng đài nội hạt 2948.3.4.VỊ tri của Softswitch trong mô hình phân lớp chức

năng cùa NGN 2968.4. Kiến trúc chuyển mạch mềm. 297

8.4.1 Mặt phẳng truyền tài. 2988.4.2. Mặt phẳng điều khiến cuộc gọi và báo hiệu 2998.4.3. Mặt phẳng dịch vụ và ứng dụng 3008.4.4. Mặt phẳng quàn lý 300

8.5. Các thành phần cùa chuyển mạch mềm. 3008.5.1. Bộ điều khiển cồng phương tiện (MGC). 3018.5.2. Cổng báo hiệu (SG) 3058.5.3. Cổng phương tiện (MG) 3058.5.4. Máy chù phương tiện (MS) 3078.5.5. Máy chủ ứng dụng/máy chù đặc tính (AS/FS) 307

8.6. Các giao thức trong chuyển mạch mềm 3098.6.1. Giao thức H.323 3118.6.2. Giao thức khời tạo phiên truyền - SIP 3158.6.3. SIGTRAN 3178.6.4. MGCP (Media Gateway Control Protocol) 3208.6.5. MEGACO 322

Tài liệu tham khảo 327

10