Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG ĐIỆN THOẠI 1.1 Mạng viễn thông hiện tại [2] 1.1 Khái niệm về mạng viễn thông Mạng viễn thông là phương tiện truyền đưa thông tin từ đầu phát tới đầu thu. Mạng có nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ cho khách hàng. Mạng viễn thông bao gồm các thành phần chính: thiết bị chuyển mạch, thiết bị truyền dẫn, môi trường truyền và thiết bị đầu cuối. Thiết bị Thiết bị Môi trường Thiết bị Thiết bị chuyển mạch truyền dẫn truyền dẫn truyền dẫn chuyển mạch Hình 1.1: Các thành phần chính của mạng viễn thông - Thiết bị chuyển mạch gồm có tổng đài nội hạt và tổng đài chuyển tiếp.
Các thuê bao được nối vào tổng đài chuyển tiếp. Nhờ các thiết bị chuyển mạch mà đường truyền dẫn được dùng chung và mạng có thể được sử dụng một cách kinh tế. - Thiết bị truyền dẫn dùng để nối thiết bị đầu cuối với tổng đài. Hay giữa các tổng đài để thực hiện việc truyền đưa tín hiệu điện.
Thiết bị truyền dẫn chia làm hai loại: thiết bị truyền dẫn phía thuê bao và thiết bị truyền dẫn cáp quang. Thiết bị truyền dẫn phía thuê bao dùng môi trường truyền thường và cáp kim loại, tuy nhiên có một số trường hợp môi trường truyền là cáp quang hoặc vô tuyến. - Môi trường truyền bao gồm truyền hữu tuyến và vô tuyến, truyền hữu tuyến bao gồm cáp kim loại, cáp quang. Truyền vô tuyến bao gồm vi ba, vệ tinh.
- Thiết bị đầu cuối cho mạng thoại truyền thống gồm máy điện thoại, máy fax, máy vi tính, tổng đài nhánh riêng (PABX). Mạng viễn thông cũng có thể được định nghĩa như sau: Mạng viễn thông là một hệ thống gồm các nút chuyển mạch được nối với nhau bằng các đường truyền dẫn. Nút được phân thành nhiều cấp và kết hợp với các đường truyền tạo thành các cấp mạng khác nhau hình 1. Mạng viễn thông hiện nay được chia thành nhiều loại.
Đó là mạng mắc lưới, mạng sao, mạng tổng hợp, mạng vòng kín và mạng thang. Các loại mạng này có ưu TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 11 điểm và nhược điểm khác nhau để phù hợp với các đặc điểm của từng vùng địa lý (trung tâm, hải đảo, biên giới,…) hay vùng lưu lượng (lưu thoại cao thấp,…). GW Sub Sub Sub Sub RLE HLE HLE RLE TE TE Sub Sub Sub Sub Hình 1.2: Cấu hình mạng cơ bản TE: Transit Exchange - Tổng đài chuyển tiếp quốc gia. HLE: Host local Exchange - Tổng đài nội hạt RLE: Remote Local Exchange – Tổng đài xa (tổng đài vệ tinh).
Sub: Subscriber – Thuê bao Mạng viễn thông hiện nay được phân cấp như sau: Cấp 1 Tổng đài quốc tế Cấp 2 Tổng đài chuyển tiếp quốc gia Cấp 3 Tổng đài chuyển tiếp nội hạt Cấp 4 Tổng đài nội hạt Cấp 5 Tổng đài khu vực Hình 1.3: Cấu trúc mạng phân cấp Trong mạng hiện nay gồm 5 nút: - Nút cấp 1: trung tâm chuyển mạch chuyển tiếp quốc tế. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 12 - Nút cấp 2: trung tâm chuyển mạch chuyển tiếp đường dài. - Nút cấp 3: trung tâm chuyển mạch chuyển tiếp nội hạt. - Nút cấp 4: trung tâm chuyển mạch nội hạt.
- Nút cấp 5: trung tâm chuyển mạch từ xa.2 Các đặc điểm của mạng viễn thông hiện nay Các mạng viễn thông hiện tại có đặc điểm chung là tồn tại một cách riêng lẻ, ứng với mỗi loại dịch vụ thông tin lại có ít nhất một loại mạng viễn thông riêng biệt để thực hiện dịch vụ đó. - Mạng telex: dùng để gửi các bức điện dưới dạng kí tự đã được mã hóa bằng 5 bít. Tốc độ truyền rất thấp (từ 75 đến 300 bít/s). - Mạng điện thoại công cộng, còn gọi là mạng POTS (plain Old Telephone Service): ở đây thông tin tiếng nói được số hóa và chuyển mạch ở hệ thống chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN.
- Mạng truyền số liệu: bao gồm các mạng chuyển mạch gói để trao đổi số liệu giữa các máy tính dựa trên giao thức của X.25 về hệ thống truyền số liệu chuyển mạch kênh dựa trên giao thức X. - Các tín hiệu truyền hình có thể truyền theo ba cách: truyền bằng sóng vô tuyến, truyền qua hệ thống mạng truyền hình cáp CATV (Cable Television) bằng cáp đồng trục hoặc truyền qua hệ thống vệ tinh, hay còn gọi là truyền trực tiếp DBS (Direct Broadcast System). - Trong phạm vi cơ quan, số liệu giữa các máy tính được trao đổi thông qua mạng cục bộ LAN (Local Area Network) mà nổi tiếng nhất là mạng Ethernet, Token Bus và mạng vòng thẻ bài. Mỗi mạng được thiết kế cho các dịch vụ riêng biệt và không thể sử dụng cho các mục đích khác nhau.
Ví dụ ta không thể chuyển mạch gói X.25 vì trễ qua mạng này quá lớn. Trước khi tìm hiểu mạng viễn thông thế hệ sau NGN, chúng ta cần hiểu rõ sự phát triển của các mạng hiện tại mà tiêu biểu là: - Xét về góc độ dịch vụ thì gồm các mạng sau: mạng điện thoại cố định, mạng điện thoại di động và mạng truyền số liệu. - Xét về góc độ kĩ thuật bao gồm các mạng chuyển mạch, mạng truyền dẫn, mạng truy nhập, mạng báo hiệu và mạng đồng bộ. Tổng đài chuyển tiếp nội hạt được nối vào các tổng đài Toll để giảm mức phân cấp.
Phương pháp nâng cấp các tổng đài chuyển tiếp là bổ sung cho mỗi nút một lõi ATM. Các lõi ATM sẽ cung cấp dịch vụ băng rộng cho thuê bao, đồng thời hợp nhất các mạng số liệu hiện nay vào mạng TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 13 chung ISDN. Các tổng đài cấp 4 và cấp 5 là các tổng đài loại lớn các tổng đài này có kiến trúc tập trung, cấu trúc phần phần mềm và phần cứng độc quyền. - ISDN (Integrated Service Digital Network) là mạng số tích hợp đa dịch vụ.
ISDN cung cấp nhiều loại ứng dụng thoại và phi thoại trong cùng một mạng và xây dựng giao tiếp người sử dụng - mạng đa dịch vụ bằng một số giới các kết nối chuyển mạch và không chuyển mạch. Các kết nối chuyển mạch của ISDN cung cấp nhiều ứng dụng khác nhau bao gồm nhiều chuyển mạch thực, chuyển mạch mạch gói và sự kết hợp của chúng. Các dịch vụ mới phải tương hợp với các kết nối chuyển mạch số 64 kbit/s. ISDN phải chứa sự thông minh để cung cấp cho các dịch vụ, bảo dưỡng và các chức năng quản lý mạng, tuy nhiên tính thông minh này có thể không đủ để cho một vài dịch vụ mới và cần được tăng cường từ mạng hoặc từ sự thông minh thích ứng cho các thiết bị đầu cuối của người sử dụng.
Sử dụng kiến trúc phân lớp là đặc trưng của truy xuất ISDN. Truy xuất của người sử dụng đến ISDN có thể khác nhau tùy thuộc vào dịch vụ yêu cầu và tình trạng ISDN của từng quốc gia. Cần thấy rằng ISDN được sử dụng với nhiều cấu hình khác nhau tùy theo hiện trạng mạng viễn thông của từng quốc gia. - PSDN (Public Switching Data Network) là mạng chuyển mạch số liệu công cộng.
PSDN chủ yếu cung cấp các dịch vụ số liệu. Mạng PSDN bao gồm các PoP (Point of Presence: điểm hiện diện) và các thiết bị truy nhập từ xa. Hiện nay PSDN đang phát triển với tốc độ rất nhanh do sự bùng nổ của dịch vụ Internet và các mạng riêng ảo (Virtual Private Network). - Mạng di động GSM (Global Sytem for Mobile Telecom) là mạng cung cấp dịch vụ thoại tương tự như PSTN nhưng qua đường truy nhập vô tuyến.
Mạng này chuyển mạch dựa trên công nghệ ghép kênh phân chia thời gian và công nghệ ghép kệnh phân chia tần số. Các thành phần cơ bản của mạng này là bộ điều khiển trạm gốc, trạm chuyển tiếp gốc, đăng kí định vị thường trú, đăng kí định vị tạm trú và thuê bao di động. - Hiện nay các nhà cung cấp dịch vụ thu được lợi nhuận phần lớn từ các dịch vụ như kênh thuê riêng, chuyển tiếp khung , ATM và các dịch vụ kết nối cơ bản. Tuy nhiên xu hướng giảm lợi nhuận từ các dịch vụ này bắt buộc các nhà khai thác phải tìm dịch vụ mới dựa trên IP để đảm bảo lợi nhuân lâu dài.
VPN là một hướng đi của các nhà khai thác. Các dịch vụ dựa trên nền IP cung cấp kết nối giữa một nhóm người sử dụng qua mạng hạ tầng công cộng VPN có thể đáp ứng các nhu cầu của khách hàng bằng các kết nối dạng nhiều tới nhiều, các lớp đa dịch vụ, các dịch vụ giá thành quản lý thấp, riêng tư, tích hợp xuyên suốt cùng với các mạng Intranet/Extranet. Một nhóm người sử dụng trong mạng Intranet và Extranet có thể hoạt động thông qua mạng có định tuyến IP. Các mạng riêng ảo có chi phí vận hành thấp hơn hẳn so với mạng riêng TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 14 trên phương tiện quản lý, băng thông và dung lượng.
Hiểu một cách đơn giản, VPN là một mạng mở rộng tự quản như một sự lựa chọn cơ sở hạ tầng của mạng WAN. VPN có thể liên kết người sử dụng thuộc một nhóm kín hay giữa các nhóm khác nhau. VPN được định nghĩa bằng một chế độ quản lý. Các thuê bao VPN có thể di chuyển đến một kết nối mềm dẻo trải dài từ mạng cục bộ đến mạng hoàn chỉnh.
Tuy nhiên hiện nay mạng PSTN/ISDN vẫn đang là mạng cung cấp các dịch vụ dữ liệu.2 Tổng quan tổng đài kỹ thuật số SPC [3] Các đường trung Đơn vị tập trung thuê bao kế tương tự Đơn vị kết cuối trung Thuê bao kế tương Đơn vị kết cuối M tự Các đường trung đường dây thuê bao U Khối kế số x Khối chuyển chuyển mạch mạch tập MF MF nhóm trung thuê Sig Sig bao CAS tones CCS Bộ điều khiển Đơn vị chuyển đường dây thuê bao mạch nhóm Hệ thống điều khiển tỏng đài Tuyến số Tuyến tương tự Các đầu cuối Tuyến điều khiển điều hành Hình 1.4: Sơ đồ tổng quát của tổng đài SPC kỹ thuật số Tổng đài bao gồm hai loại đơn vị: đơn vị tập trung thuê bao và đơn vị chuyển mạch nhóm. Các đơn vị tập trung thuê bao có thể nằm ở xa hoặc ở gần đơn vị chuyển mạch nhóm, các đơn vị này chứa chuyển mạch số, mạch kết cuối đường dây, thiết bị điều khiển và báo hiệu.4 mô tả một tổng đài cục bộ chỉ với một bộ tập trung thuê bao (subscriber-concentrator unit_SCU) và một đơn vị chuyển mạch nhóm (group-switch unit_GSU), các SCU thêm vào được kết nối đến GSU tương tự. Thông thường thiết bị điều khiển trong SCU thực hiện vài chức năng điều khiển gọi, trong mối liên hệ với thiết bị điều khiển chính trong GSU. Mức độ tự động của thiết bị điều khiển trong CSU phụ thuộc vào thiết kế của tổng đài.