Bài giảng Truyền số liệu - Chương 14: Switching - Nguyễn Việt Hùng

n đích bằng nhiều đường dẫn khác nhau. 
 1
 3
 4
 2
 3
 4 1
 4
 Hình 14.17 
 Tuy nhiên phương pháp này có thể làm cho các gói đến đích không theo thứ tự, điều 
này yêu cầu lớp vận chuyển trong hầu hết các giao thức để sắp xếp lại trước khi đi đến cảng 
đích. 
 A Y
 3 2 1 I 3 1 III 2 1
 ` `
 2 1
 2 3
 B 1 X
 2 1 1 3 1 2
 ` `
 II 2 IV
 Hình 14.18 
 Kết nối liên kết mỗi cặp của nút có thể gồm nhiều kênh. Mỗi kênh này lại có thể mang 
datagram từ một hay nhiều nguồn khác nhau. Phương pháp đa hợp có thể dùng là TDM hay 
FDM. Xem hình bên trên, các thiết bị A và B gởi datagram đến các tiết bị X và Y. Một số 
đường có thể chỉ dùng một kênh trong khi đường khác thì dùng nhiều kênh. Ta thấy là kết nối 
bên dưới cùng mang hai gói từ hai nguồn trong cùng một chiều. Kết nối bên phải, thì mang 
datagram theo hai chiều. 
Biên dịch: N guyễn Việt Hùng Trang 367 
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 14: Switching 
 Virtual Circuit Approach 
 Trong hướng này thì quan hệ giữa tất cả các gói phụ thuộc vào bản tin hay session được 
dự phòng. Một đường duy nhất được chọn giữa máy phát và máy thu tại đầu mỗi session. Khi 
dữ liệu được gởi đi, tất cả các gói được truyền lần lượt theo đường di chuyển này. 
 N gày nay, truyền qua mạch ảo được thiết lập thành hai format: chuyển mạch ảo (SVC: 
switched virtual circuit) và mạch thường trực ảo (PVC: permanent virtual circuit) 
 SVC: 
 Mạch ảo dạng này tương ứng với đường dây dial-up trong mạng điện thoại. Trong 
phương pháp này thì một mạch ảo được tạo ra khi cần và chỉ tồn tại trong thời gian có còn 
trao đổi. Thí dụ trạm A muốn gởi 4 gói đến trạm X. Đầu tiên, A yêu cầu thiết lập kết nối với 
X. Khi đã kết nối xong, thì lần lượt chuyển các gói theo thứ tụ. Khi gói cuoối cùng đã được 
nhận và nếu cần thiết thì khi xác nhận xong, thì kết nối được gở bỏ và mạch ảo không tồn tại 
nữa (xem hình bên dưới). Chỉ có một đường tồn tại trong thời gian truyền, cho dủ mạng có thể 
thiết lập và sữ dụng một con đường khác khi có sự cố hay nghẽn mạch. 
 2
 1
 Hình 14.19 
 Mỗi khi trạm A cần thông tin với X thì một con đường mới được mở ra. Đường này có 
thể giống nhau trong nhiêu lần thông tin nhưng cũng có thể khác nhau tùy điều kiện của 
mạng. 
 PVC: Thì tương ứng với đường thuê (leased line) trong chuyển mạch. Trong phương 
pháp này, cũng có mạch ảo được cung cấp giữa hai user một cách liên tục. Mạch được dùng 
cho các user đặc thù, và ngoải ra thì các user khác không đươc dùng đường này, và do được 
kết nối thường trực nên không cần các bước thiết lập và kết thúc kết nối. Trong khi hai user 
SVC có thể có các đường dẫn khác nhau khi có yêu cầu kết nối, còn hai user PVC thì luôn 
chỉ dùng một đường (xem hình bên dưới). 
Biên dịch: N guyễn Việt Hùng Trang 368 
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 14: Switching 
 Y
 A
 II
 2 1 I
 `
 `
 2
 X
 B 1
 2 1 2 1
 ` III IV `
 Permanent connection for the duration of the lease
 Hình 14.20 
 Kết nối mạch chuyển và kết nối mạch ảo: Tuy có vẽ giống nhau, nhưng giữa mạch 
chuyển và mạch ảo có nhiều điểm khác nhau như sau: 
 Path versus route 
 Kết nối mạch chuyển tạo ra path giữa hai điểm. Đường dẫn vật lý này được tạo ra bằng 
cách thiết lập chuyển mạch trong thời gian gọi (dial-up line) hay thuê (leased line). Mạch ảo 
thì tạo ra route giữa hai điểm. Điều này có nghĩa là mổi switch tạo ra một entry trong bảng 
routing trong thời gian tồn tại kết nối session (SVC) hay trong thời gian thuê (PVC). Khi nào 
siwtch nhận được gói thuộc kết nối ảo, thì nó kiểm tra bảng tìm cột entry tương ứng và route 
gói này xuất theo giao diện (xem hình bên dưới). 
 Hình 14.21 
Biên dịch: N guyễn Việt Hùng Trang 369 
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 14: Switching 
 Dedicate (chỉ định) versus sharing (chia sẽ) 
 Trong kết nối mạch chuyển, kết nối này tạo ra đường dẫn (dedicated); các kết nối khác 
không thể dùng đường này. Trong kết nối mạch ảo, kết nối tạo ra route có thể đươc chia sẽ 
(sharing) bởi các kết nối khác (xem hình vẽ minh họa). 
 Hình 14.22 
 Hình 14.23 
 CHUYỂN BẢN TIN (MESSAGE SWITCHING) 
 Chuyển mạch bản tin nổi tiếng với thuật ngữ mô tả lưu trử và chuyển. Trong cơ chế 
này, một nút (thường là một máy tính đặc biệt cùng một số đĩa) nhân bản tin, lưu trữ cho đến 
khi đường dẫn thích hợp được trống, rồi chuyển bản tin đi. 
 Lưu trữ và chuyển tiếp được xem là kỹ thuật chuyển mạch do không tồn tại kết nối trực 
tiếp giữa máy phát và máy thu trong quá trình truyền. Một bản tin được chuyển đi đến nút 
nằm dọc theo đường đi rồi chuyển đường đi dọc theo nút khác cho đến nới nhận. 
 Chú ý là trong chuyển mạch bản tin, bản tin được lưu trữ và chuyển tiếp từ bộ lưu trữ 
thứ cấp (đĩa), trong khi trong chuyển mạch gói thì gói được lưu trữ và chuyển tiếp đến bộ lưu 
trữ sơ cấp (RAM). 
Biên dịch: N guyễn Việt Hùng Trang 370 
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 14: Switching 
 Store and Store and
 forward forward
 M1 M2
 ` `
 M1
 M2
 M2 M1 M1
 ` `
 Store and Store and
 forward forward
 Hình 14.24 
 Chuyển mạch bản tin rất thông dụng trong những năm 1960 và 1970. Mục tiêu đầu tiên 
là cung cấp dịch vụ chất lượng cao (delayed delivery, broacast) dùng cho các linh kiện không 
thông minh. Các linh kiện này ngày càng được thay thế, nên dạng chuyển mạch này đã dần 
biến mất (virtually). Đồng thời, thời gian trể cũng như yêu cầu môi trường lưu trữ lớn tại mỗi 
nút, làm cho phương pháp này ngày càng không thực tế trong thông tin trực tiếp. 
Biên dịch: N guyễn Việt Hùng Trang 371 
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 14: Switching 
 TỪ KHÓA VÀ CÁC Ý NIỆM 
‰ Blocking 
‰ Circuit switching 
‰ Crossbar switch Crosspoint 
‰ Datagram 
‰ Datagram approach to packet switching 
‰ Local loop 
‰ Message switching 
‰ Multistage switching 
‰ Packet 
‰ Packet-switchied network Packet switching 
‰ Path 
‰ Permanent virtua; circuit (PVC) 
‰ Point to point connection 
‰ Public Switched Telephone N etwork (PTSN ) 
‰ Route 
‰ Space-division switching 
‰ Store and forward 
‰ Switch 
‰ Switched Virtual Circuit (SVC) 
‰ TDM bus 
‰ Time-division switching 
‰ Time-slot Interchange (TSI) 
‰ Toch-tone dialing 
‰ Virtual Circuit 
‰ Virtual circuit approach to packet switching 
Biên dịch: N guyễn Việt Hùng Trang 372 
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 14: Switching 
 TÓM TẮT 
 ™ Chuyển mạch là phương pháp trong đó nhiều thiết bị thông tin được nối với nhau một 
 cách hiệu quả 
 ™ Chuyển mạch là một phần cứng trung gian hay phần mềm nhằm kết nối tạm thời các 
 thiết bị với nhau 
 ™ Có ba phương pháp chuyển mạch cơ bản: chuyển mạch, chuyển gói và chuyển bản tin. 
 ™ Trong mạch chuyển, các gói từ một thiết bị đơn di chuyển theo kết nối được chỉ định 
 để đi đến đích. Có hai phuơng pháp là: chia theo không gian và/hay phương pháp chia 
 theo thời gian. 
 ™ Trong chuyển mạch theo không gian, thì đường dẫn từ thiết bị này sang thiết bị khác 
 được chia ra theo không gian với các đường dẫn khác. 
 ™ Crossbar là chuyển mạch theo không gian thông dụng nhất, nhằm kết nối n ngõ vào 
 với m ngõ ra để tạo n x m crosspoint 
 ™ Chuyển mạch nhiều tầng có thể giảm được số crosspoint cần có, nhưng có thể tạo ta 
 blocking. 
 ™ Blocking xuất hiện khi các ngõ vào không có đường đi đến ngõ ra. 
 ™ Trong chuyển mạch theo thời gian, các ngõ vào được chia theo thời gian, dùng TDM. 
 Một đơn vị điều khiển gởi các ngõ vào đến các ngõ ra đúng. 
 ™ Phương pháp TSI (time-slot interchange) và bus TDM là hai phương pháp thường 
 dùng trong chuyển mạch theo thời gian. 
 ™ Có thể kết hợp hai phương pháp chuyển mạch theo thời gian và chuyển mạch theo 
 không gian. 
 ™ Chuyển gói thì thường hiệu quả hơn chuyển mạch trong các thông tin không thoại 
 ™ Có hai hướng chuyển gói: hướng datagram và mạch ảo 
 ™ Trong hướng datagram, mỗi gói (được gọi là datagram) được xử lý độc lập so với các 
 gói khác. 
 ™ Trong hướng mạch ảo, tất cả các gói bản tin hay session đi theo đúng một con đường. 
 Phương pháp chuyển mạch ảo được thiết lập dưới hai dạng: SVC: (switched virtual 
 circuit) mạch chuyển ảo và mạch thường trực ảo (PVC: permanent virtual circuit). 
 ™ Trong chuyển bản tin (còn được gọi là phương pháp lưu trữ và chuyển đi tiếp), tì một 
 nút nhận bản tin, lưu trữ, và gởi đi. 
 ™ Trong mạch chuyển. nhiều segment khác nhau của bản tin đi theo dedicated path, 
 trong hướng chuyển gói ảo thì các segment đi theo route được tao ra, kết nối này được 
 chia sẽ với các kết nối khác. 
Biên dịch: N guyễn Việt Hùng Trang 373 
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 14: Switching 
 BÀI LUYỆN TẬP 
* Câu hỏi ôn tập 
1. Cho biết phương pháp nào hiệu quả hơn mạch chuyển hay mạch ảo? tại sao? 
2. Thảo luận về ý niệm chuyển mạch trong vấn đề kết nối thiết bị. 
3. Ba phương pháp chuyển mạch là gì? 
4. Hai phương pháp dùng trong mạch chuyển là gì? 
5. Crosspoint là gì trong ý niệm về crossbar? 
6. Yếu tố giới hạn của chuyển mạch crossbar? 
7. Blocking ảnh hưởng như thế nào đến chuyển mạch crossbar? 
8. Blocking ảnh hưởng như thế nào đến chuyển mạch nhiều tầng? 
9. So sánh cơ chế của chuyển mạch không gian và chuyển mạch thời gian? 
10. Cho biết hai côngnghệ dùng trong chuyển mạchthời gian? 
11. So sánh giữa TSI và bus TDM? 
12. Cho biết chức năng của bộ điều khiển trong TSI và và bus TDM? 
13. Cho biết ưu điểm của chuyển mạch không gian so với chuyển mạch thời gian? 
14. Cho biết ưu điểm của chuyển mạch thời gian so với chuyển mạch không gian? 
15. Liệt kê 5 dạng office của PSTN ? 
16. Tại sao phương pháp mạch chuyển không hiệu quả trong các truyền dẫn không thoại? 
17. Cho biết khác biệt cơ bản giữa chuyển mạch và chuyển gói? 
18. Cho biết hai phương pháp chuyển gói? 
19. Một bản tin được chia ra thành 3 phần. Cho biết bản tin này được truyền như thế nào trong 
 hướng datagram của chuyển gói? 
20. Một bản tin được chia ra thành 3 phần. Cho biết bản tin này được truyền như thế nào trong 
 hướng chuyển dùng mạch ảo thường trực? 
21. Một bản tin được chia ra thành 3 phần. Cho biết bản tin này được truyền như thế nào trong 
 hướng chuyển dùng chuyển mạch ảo? 
22. Cho biết phương pháp khác thay cho chuyển gói? 
* Câu hỏi trắc nghiệm 
23. Cho biết dạng chuyển mạch dùng toàn dung lượng của kết nối dedicated: 
 a. chuyển mạch 
 b. chuyển gói datagram 
 c. chuyển gói mạch ảo 
 d. chuyển bản tin 
24. Thiết bị tạo kết nối n ngõ vào với m ngõ ra là: 
Biên dịch: N guyễn Việt Hùng Trang 374 
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 14: Switching 
 a. crosspoint 
 b. crossbar 
 c. modem 
 d. RAM 
25. Cho biết dạng chuyển mạch trong đó tất cả datagram của bản tin đi theo cùng một kênh 
 của đường dẫn: 
 a. a. chuyển mạch 
 b. chuyển gói datagram 
 c. chuyển gói mạch ảo 
 d. chuyển bản tin 
26. Có bao nhiêu crosspoint cần có trong trường hợp một tầng với 40 ngõ vào và 50 ngõ ra: 
 a. 40 
 b. 50 
 c. 90 
 d. 2000 
27. Một crossbar có 1.000 crosspoint, cho biết xác suất thời gian sử dụng là: 
 a. 100 
 b. 250 
 c. 500 
 d. 1000 
28. Để điều khiển thứ tự giao nhận các giá trị slot được lưu trữ trong RAM của TSI, ta dùng: 
 a. crossbar 
 b. crosspoint 
 c. đơn vị điều khiển 
 d. bộ thu/phát 
29. Khi dùng phương pháp chuyển mạch nào thì thời gian truyền dữ liệu bụ trễ do yếu tố lưu 
 trữ và truy xuất dữ liệu của RAM 
 a. chia theo không gian 
 b. chia theo thời gian 
 c. ảo 
 d. gói 
30. Trong phương pháp nào thì mỗi gói của bản tin không phải đi theo cùng một đường từ 
 máy phát đến máy thu 
 a. chuyển mạch 
 b. chuyển bản tin 
 c. chuyển gói theo hướng ảo 
Biên dịch: N guyễn Việt Hùng Trang 375 
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 14: Switching 
 d. chuyển gói dùng datagram 
31. Trong phương pháp nào thì mỗi gói của bản tin phải đi theo cùng một đường từ máy phát 
 đến máy thu 
 a. a. chuyển mạch 
 b. chuyển bản tin 
 c. chuyển gói theo hướng ảo 
 d. chuyển gói dùng datagram 
32. Mạch chuyển ảo tạo ra: 
 a. thiết lập kết nối 
 b. truyền dữ liệu 
 c. nhả kết nối 
 d. tất cả các phương pháp trên 
33. Mạch ảo thường trực tạo ra 
 a. thiết lập kết nối 
 b. truyền dữ liệu 
 c. nhả kết nối 
 d. tất cả các phương pháp trên 
34. Phương pháp nào thì tổ hợp các chuyển mạch crossbar thành nhiều tầng 
 a. chuyển mạch nhiều tầng 
 b. crosspoint 
 c. chuyển gói 
 d. TSI 
35. Phương pháp nào dưới đây là chuyển mạch theo thời gian: 
 a. TSI 
 b. Bus TDM 
 c. Crosspoint 
 d. a và b 
36. Trong chuyển mạch theo thời gian thì việc lưu trữ gói vào trong RAM được điều khiển 
 bởi: 
 a. bus TDM 
 b. crosspoint 
 c. crossbar 
 d. đơn vị điều khiển 
37. Mạng PSTN là dạng mạch gì: 
 a. chuyển gói 
 b. chuyển mạch 
Biên dịch: N guyễn Việt Hùng Trang 376 
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 14: Switching 
 c. chuyển bản tin 
 d. các câu trên đều sai 
Biên dịch: N guyễn Việt Hùng Trang 377 
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 14: Switching 
 BÀI TẬP 
38. Cần bao nhiêu crosspoint khi crossbar kết nối 1000 máy điện thoại trong một thành phố 
 nhỏ? 
39. Trong hình dưới đây, tìm số crosspoint cần có? 
 Hình 14.25 
40. Trong hình trên, tìm số crosspoint cần có khi dùng một chuyển mạch crossbar? 
41. Từ bài tập 39 và 40, cho biết hiệu quả đã cải thiện được khi ta dùng 3 tầng thay vì là một? 
42. Trong hình vẽ trên, cho biết tối đa bao nhiêu user có thể được kết nối cùng lúc tại ngõ 
 vào? 
43. Trong hình vẽ trên, ta có thể giảm bớt tình trạng blocking bằng cách mắc thêm tầng nữa 
 được không? 
44. Trong hình vẽ dưới đây, cho biết dạng nào có hiệu quả hơn để giải quyết blocking? chứng 
 minh ? 
 Hình 14.26 
Biên dịch: N guyễn Việt Hùng Trang 378 
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 14: Switching 
45. Cho biết công thức để tìm trong cuyển mạch crossbar 3 tầng, số crosspoint (n) theo số đường 
 vào/ra (N ), và số chuyển mạch tại tầng một và ba (K) và chuyển mạch tầng hai (L)? 
46. Trong hình sau, đến đường ra là gì nếu các đường vào nhận “A”, “B”, “C” và “D”? 
 Hình 14.27 
47. Thiết kế một folded TDM bus? 
48. Thiết kế chuyển mạch TSSST có 48 ngõ vào và 48 ngõ ra. Bộ đa hợp vào là 4 x 1; bộ đa 
 hợp ngõ ra là 1 x 4. 
49. Thiết kế chuyển mạch STS với 10 ngõ vào và 10 ngõ ra. Chuyển mạch tầng thứ nhất là 5 
 x 2 và chuyển mạch tầng cuối là 2 x 5. 
50. Cho biết chuỗi tín hiệu tần số khi user dùng các phím touch tone để gọi 864-8902? 
51. Điền vào bảng dưới đây để so sánh mạng chuyển mạch và mạng chuyển gói 
 Issue Circuit-Switched Packet-Switched 
Dedicated path 
Store and forward 
N eed for connection establishment 
Routing table 
Delay 
52. Điền vào bảng dưới đây để so sánh hướng datagram và hướng mạch ảo trong mạng 
 chuyển gói 
 Issue Datagram Virtual Circuit 
All packets follow the same route 
Table lookup 
Connection establishment 
Packet may arrive out of order 
Biên dịch: N guyễn Việt Hùng Trang 379 
Bài giảng: Truyền số liệu Chương 14: Switching 
53. Điền vào bảng dưới đây để so sánh PVC và SVC 
 Issue PVC SVC 
Connection and disconnection 
Payment 
Table lookup 
Duration of an entry in a table 
Biên dịch: N guyễn Việt Hùng Trang 380