Giáo trình Mạng viễn thông - Chương 1: Mạng và kỹ thuật mạng viễn thông

Chương 1 MẠNG VÀ KỸ THUẬT MẠNG VIỄN THÔNG 1.1.Mạng viễn thông 1.1.1. Khái niệm Mạng viễn thông là tập hợp các trang thiết bị kỹ thuật để cung cấp dịch vụ viễn thông cho người sử dụng. 1.1.2. Các thành phần của mạng viễn thông Phần cứng bao gồm : Thiết bị đầu cuối ; Các hệ thống chuyển mạch ; Các thiết bị truyền dẫn Hình 1-1 Các bộ phận cấu thành mạng viễn thông Thiết bị đầu cuối TE: Đảm bảo giao tiếp giữa người dùng, chuyển đổi thông tin của người sử dụng sang tín hiệu điện và trao đổi các tín hiệu điều khiển mạng lưới. Thiết bị chuyển mạch : Thiết lập đường truyền dẫn giữa các thuê bao bất kỳ, với thiết bị chuyển mạch thì đường truyền được chia sẻ mạng lưới có thể sử dụng một các kinh tế, có hai loại thiết bị chuyển mạch : Tổng đài nội hạt :Dùng để kết nối trực tiếp với thuê bao. Tổng đài chuyển tiếp : Chuyển mạch lưu lượng giữa các tổng đài với nhau. Thiết bị truyền dẫn: Dùng để kết nối thuê bao tới tổng đài và để kết nối các tổng đài với nhau, đảm bảo truyền thông tin một cách chính xác. Phương thức truyền dẫn có thể là : Truyền dẫn hữu tuyến và Truyền dẫn vô tuyến 1.2.Kỹ thuật mạng viễn thông Kỹ thuật mạng viễn thông cần thiết để làm cho sự kết hợp của các dạng thiết bị có thể vận hành như một mạng lưới, kỹ thuật mạng lưới viễn thông bao gồm : Cấu hình mạng lưới, đánh số, tính cước, báo hiệu, đồng bộ mạng lưới và chất lượng liên lạc. Hình 1-2. Kỹ thuật mạng viễn thông 1.2.1. Cấu hình mạng 1.2.1.1. Tổ chức mạng lưới Tổ chức mạng lưới có nghĩa là để kết nối các tổng đài với nhau. Khi có nhiều hơn một tổng đài được nối bằng trung kế thì khi đó ta có một tổ chức mạng lưới. Các dạng cơ bản: Dạng lưới (mesh), dạng sao (star) và dạng hỗn hợp. Mạng lưới : Các tổng đài được kết nối trực tiếp với nhau thông qua tổng đài trung gian. Số lượng các đường kết nối khi có n tổng đài = 2 )1( nn . Hạn chế : Không phù hợp cho phạm vi rộng. Lưu lượng trên tổng đài nhỏlưu lượng trên mạch thấpkém hiệu quả do vậy phương pháp này chỉ thích hợp cho mạng có ít tổng đài, nằm tập trung trong vòng có phạm vị hẹp.Ưu điểm: Khi có sự cố thì nó dễ dàng khắc phục được. Mạng sao : Các tổng đài nội hạt được nối tới tổng đài chuyển tiếp như hình sao. Lưu lượng giữa các tổng đài nội hạt được tập trung bởi tổng đài chuyển tiếp. Ưu điểm : Các đường truyền dẫn sẽ được cùng một cách hiệu quả hơn. Mạng sao thích hợp với nơi yêu cầu kỹ thuật truyền dẫn cao hơn chi phí chuyển mạch , tổng đài có thể phân bố trong vùng rộng lớn. Hạn chế : Khi tổng đài chuyển tiếp bị hỏng thì cuộc gọi giữa các tổng đài nội hạt không thể thực hiện được ảnh hưởng tới một vùng rộng. Mạng hỗn hợp : Là mạng kết hợp của hai mạng trên. Đặc diểm: Khi lưu lượng giữa các tổng đài nội hạt nhỏ thì nó sẽ được kết nối thông qua tổng đài chuyển tiếp. Khi lưu lượng lớn thì các tổng đài được kết nối trực tiếp với nhau, cấu hình này cho phép khai thác các tổng đài và thiết bị hiệu quả hơn. 1.2.1.2. Phương pháp xác định cấu hình mạng Tổ chức phân cấp Khi một mạng có qui mô nhỏ thì nó thường được sắp xếp không cần cấp nào cả, khi mạng lớn lên thì tổ chức phân cấp thường được áp dụng. Phân cấp nghĩa là tổng đài nội hạt được nối kết tới tổng đài cấp trên (trung tâm cơ sở) sau đó các trung tâm cơ sở này được kết nối tới tổng đài cấp cao hơn. Hình 1-3. Tổ chức phân cấp Định tuyến: Thông thường có nhiều đường kết nối giữa hai tổng đài, việc lựa chọn đượng kết nối giữa chúng gọi là định tuyến. Trong định tuyến thì xử lý thay thế thường được thực hiện, có nghĩa là khi tuyến thứ nhất được lựa chọn mà bị chiếm thì tuyến hai được lựa chọn, còn nếu tuyến hai bị chiếm thì tuyến ba được lựa chọn,Ví dụ về tổ chức phân cấp : Hình 1-4. Ví dụ về tổ chức phân cấp 1.2.2. Đánh số Yêu cầu đánh số: Dễ nhớ và dễ sử dụng. Số thì không cần thiết thay đổi trong một thời gian dài (mang tính dự trữ), khi số lượng thuê bao tăngKhông bị thay đổi số.Định tuyến và tính cước dễ dàng, đưa ra được dịch vụ mới một cách thuận tiện. Hệ thống đánh số: Hệ thống đánh số đóng và Hệ thống đánh số mở “Đóng” nghĩa là khoanh vùng các thuê bao có sỗ các chữ số như nhau (Có nghĩa trong phạp vi hẹp, nội bộ như trong cơ quan, văn phòng,). “Mở” là kết hợp của nhiều vùng đánh số đóng, các thuê bao thuộc vùng khác nhau được thêm “tiền tố trung kế” và “mã số trung kế”. Cấu tạo số Số quốc gia : Theo khuyến nghị E163 của ITU thì tiền tố trung kế đối với các nước là số “0”, mã trung kế bao gồm một, hai, ba hay bốn chữ số. Số quốc tế: ITU-T cũng khuyến nghị nên sử dụng “0” như tiền tố quốc tế. Mã quốc gia (nước) cũng do ITU chỉ ra, bao gồm 1,2 hay 3 chữ số. Số quốc tế không quá 12 chữ số, đối với số thuê bao ISDN thì không quá 15 ký tự. 1.2.3. Báo hiệu Yêu cầu: Dung lượng thông tin đủ. Trễ truyền tín hiệu phải nhỏ. Các tín hiệu ổn định và không có lỗi. Đường truyền phải được thiết kế 1 cách kinh tế. Đảm bảo kết nối các mạng tốt thông qua việc tiêu chuẩn hoá tín hiệu. 1.2.3.1. Các dạng tín hiệu báo hiệu Hình 1-5. Các dạng tín hiệu báo hiệu 1.2.3.2.Báo hiệu giữa thuê bao và tổng đài: Tín hiệu giám sát được gửi đi bởi sự phân cực tắt hay bật của dòng 1 chiều. Tín hiệu địa chỉ được gửi bằng PB hoặc DP. 1.2.3.3.Báo hiệu giữa tổng đài và tổng đài: được phân chia thành 2 loại: CAS:Tín hiệu báo hiệu được gắn với mỗi mạch thoại, tín hiệu báo hiệu này thường được gửi và nhận trước thời điểm cuộc gọi tiến hành. CCS: Tín hiệu báo hiệu được tách ra khỏi tín hiệu thoại và được thay thế bằng các bản tin và được truyền đi trên hệ thống truyền dẫn riêng biệt. 1.2.4. Tính cước Yêu cầu: Hợp lý với người sử dụng Hệ thống giá cước đơn giản Hệ thống tính cước chấp nhận được từ góc độ chi phí dịch vụ Thiết bị tính cước đơn giản Các dạng và đặc điểm của hệ thống giá cước (1) Giá cước ngang bằng Giá cước là cố định cho hàng tháng. Đặc điểm: Đối với nhà cung cấp :Thu nhập ổn định, không cần thiết bị đo, hoá đơn đơn giản. Đối với những người sử dụng ít và nhiều(lưu lượng) không công bằng. (2)Hệ thống giá cước được đo: Dựa trên nguyên tắc tính theo lưu lượngcông bằng hơn đối với người sử dụng. Đối với nhà dich vụ thì cần có thiết bị đo, song hoá đơn phức tạp hơn. Khi không có cuộc gọi thì thu nhập của nhà cung cấp bằng 0không bù đắp được chi phí xây dựng mạng. (3) Tính toán cước cuộc gọi Dựa trên thời gian cuộc gọi tương ứng theo khoảng cách. Cước cuộc gọi = a. Tgiây thgiangoi a - Cước cuộc gọi cho T giây ứng với 1 khoảng cách nhất định. Bằng việc thay đổi giá trị a hay T ta có 2 phương pháp tính cước: Phương pháp tính cước thời gian cố định (T không đổi, a thay đổi theo khoảng cách) Phương pháp đo nhịp chu kỳ (a không đổi, T thay đổi theo khoảng cách) 1.2.5. Đồng bộ Khi xây dựng mạng, tín hiệu số của các đồng hồ phải được thống nhất một cách chính xác, đảm bảo việc truyền và nhận thông tin giữa các tổng đài. Phương pháp để đồng nhất tần số đồng hồ trong một mạng được gọi là hệ thống đồng bộ mạng lưới. Hệ thống đồng bộ mạng lưới có thể phân thành hệ thống cận đồng bộ (cận đồng bộ độc lập),Hệ thống đồng bộ chủ và tớ và hệ thống đồng bộ tương hỗ. 1.2.5.1.Hệ thống cận đồng bộ : Bộ dao động được đặt độc lập tại mỗi điểm của mạng.Hệ thống được sử dụng cho viễn thông quốc tế.Ưu điểm : Linh hoạt trong mở rộng, điều chỉnh và loại bỏ mạng lưới. Không cần mạng phân phối đồng hồ.Nhược điểm : Mỗi trạm cần một đồng hồ có độ tin cậy cao. Cần thiết một cấu hình phức tạp của các đồng hồ. Chi phí cho đồng bộ mạng cao. Hình 1-6. Hệ thống cận đồng bộ 1.2.5.2.Đồng bộ chủ-tớ (Master-Slaver): Đồng hồ có độ tin cậy cao được lắp ở trạm chủ và tín hiệu đồng hồ được phân phối qua mạng cho các trạm tớ thông qua mạng phân phối đồng hồ. Hình 1-7. Hệ thống đồng bộ chủ tớ 1.2.5.3.Đồng bộ tương hỗ: Đồng hồ biến đổi được lắp đặt tại mỗi trạm trong mạng được điều khiển 1 cách tương hỗ bởi các tín hiệu đồng hồ của các trạm khác để tạo ra 1 đông hồ thống nhất chung cho các trạm trong mạng lưới. Hình 1-8. Hệ thống đồng bộ tương hỗ 1.2.6. Chất lượng thông tin Yêu cầu : “ kết nối nhanh, đàm thoại dễ chịu, không lỗi”. Chất lượng dịch vụ được đánh giá định lượng bằng cấp của dịch vụ (kết nối nhanh), chất lượng truyền dẫn (đàm thoại dễ chịu) và chất lượng ổn định (không lỗi).