Nghiên cứu hệ thống ATM và ứng dụng ATM trong mạng cục bộ (ATM - LAN)

Tài liệu tham khảo chuyên ngành tin học Nghiên cứu hệ thống ATM và ứng dụng ATM trong mạng cục bộ (ATM - LAN)

LỜI NÓI ĐẦU

Nhu cầu về giao tiếp trao đổi thông tin đối với loài người trỏ nên không thể thiếutrong cuộc sống hàng ngày và nhu cầu ấy ngày càng tăng cùng với sự phát triển rấtcao của trí tuệ loài người Bắt đâu từ chiếc máy điện thoại, là một sự nhảy vọt lớntrong thông tin của loài người, con người dần dần tiến tới việc truyền dữ liệu chữ,truyền số liệu đi từ điểm này tới điểm khác tiếp đó là việc truyền hình ảnh làm conngười gắn bó với nhau hơn và bây giờ người ta muốn dùng tất cả các loại thông tinkhác nhau như tiếng nói, hình ảnh, số liệu trong cùng một lúc( như cầu truyền hình)truyền từ một điểm đến nhiều điểm hoặc từ một điểm đến một điểm Cứ mỗi lần nhưvậy, cùng với sự tiến bộ trong thông tin, những hệ thống thông tin cùng với sự cungcấp cho nó ngày càng lớn dần lên, nó đã và đang đặt ra những thách thức mới về mặtquản lý cho con người.

Mạng dịch vụ tổ hợp số băng hẹp N - ISDN ra đời vào đầu những năm 80 như là

một cứu cánh cho sự phát triển này Nó cho phép một mạng có thể cung cấp tất cả cácdịch vụ hiện có Tuy nhiên, sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và nhucầu trao đổi thông tin ngày càng tăng nhanhvà đa dạng hoá của xã hội đòi hỏi phảicấp bách các dịch vụ truyền ảnh bao gồm cả ảnh tĩnh và ảnh động chất lượng cao vàtruyền số liệu, truyền file tốc độ siêu cao mà chúng yêu cầu tốc độ bít tới vài trămMb/s, thậm chí tới hàng chục Gb/s Nói chung mạng ISDN băng hẹp không thể đápứng, thoả mãn được các yêu cầu bổ xung nêu trên một mạng viễn thông thống nhấtđáp ứng tất cả các loại hình dịch vụ viễn thông và xử lý tin với tốc độ yêu cầu rấtkhác nhau từ một vài Kb/s đến hàng chục Gb/s, thậm chí hàng Tb/s gọi là mạng sốliên kết đa dịch vụ băng rộng (B-ISDN) và chỉ có B- ISDN với có khả năng cung cấpdịch vụ đa phương tiện Ngày nay một số giải pháp kỹ thuật đã được đề xuất nhằmcải thiện độ thực hiện của mạng viễn thông và tiến tới thực hiện B-ISDN.

Trong số các Công nghệ thông tin khác nhau phải kể đến công nghệ quan trọng nhấtđó là phương thức truyền không đồng bộ ( Asynchronous transfer Mode - ATM).ATM có thể ứng dụng trong các môi trường khác nhau như mạng LAN, mạng WAN,mạng công cộng, mạng cáp truyền hình Do vậy ITU-T đã quyết định rằng kiểutruyền không đồng bộ ATM sẽ là phương pháp truyền cho mạng B-ISDN trong tươnglai và đã đưa ra các khuyến nghị về ATM, đặt cơ sở cho mạng ATM cũng như phầnlớn các tham số của nó

Tại Việt Nam hiện nay cùng với sự phát triển nhanh chóng của ngành Bưu chínhViễn thông, công nghệ ATM cũng đã bắt đầu được chú trọng nghiên cứu nhằm đápứng được những nhu cầu ngày càng tăng của xã hội Bản đồ án này là một phần trongquá trình nghiên cứu, tìm tòi nhằm tiến tới nhanh chóng áp dụng công nghệ mũi nhọnnày tại Việt Nam, nội dung chủ yếu là : nghiên cứu hệ thống ATM và ứng dụngATM trong mạng cục bộ (ATM-LAN).

Đề án gồm hai phần :

Phần A: Trình bày lý thuyết chung về công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM

như đặc điểm chung, các dịch vụ, các tính toán để thiết lập tham số ATM, các giaothức ở các tiếp giáp khác nhau, chuyển mạch truyền dẫn.

Phần B: Trình bày các ứng dụng của công nghệ ATM và đặc biệt là ứng dụng trong

mạng ATM-LAN Phần này tôi cố gắng trình bày trong phạm vi có thể về kiến thứcmạng ATM-LAN, ứng dụng quan trọng của ATM là mô phỏng ATM-LAN.

B-ISDN là một kỹ thuật rất mới, ATM- LAN cũng chưa được sử dụng rộng rãi docòn một số vấn đề cần giải quyết, do đó bản đồ án không tránh khỏi một số thiếu sótvà nhiều vấn đề vẫn chưa được trình bày và giải quyết Vì vật tôi rất mong được sựgóp ý và giúp đỡ của các thầy cô và các bạn.

MỤC LỤCLời nói đầu.

Phần I: Cơ sở lý thuyết chung về công nghệ chuyển tải không đồng bộ ATM.

Chương I : ATM giải pháp cho các dịch vụ viễn thông băng rộng

1.1 Giới thiệu.

1.1.1 Các đặc điểm của mạng viễn thông ngày nay 1.1.2 Sự ra đời của hệ thống viễn thông mới B- ISDN 1.2 Giới thiệu về ATM và khả năng của ATM.

1.2.1 Khái niệm cơ bản về ATM.

1.2.2 Các lĩnh vực công nghệ mới quyết định sự ra đời và phát triển của ATM

Chưong II : Xây dựng các tham số cơ bản cho B-ISDN

2.2.5 dạng truyền không đồng bộ ATM 2.3 Tính toán các tham số cơ bản cho ATM 2.3.1 Độ trễ

2.3.2 Tỷ lệ lỗi.

2.4 Xác định độ dại cho tế bào ATM.

2.4.1 Lựa chọn giữa hai giải pháp độ dài cố định hay thayđổi 2.4.2 Lựa chọn kích thước của tế bào ATM.

2.5 Tóm tắt.

3.1 Mở đầu

3.2 Đặc điểm kỹ thuật của B-ISDN

3.3 Kỹ thuật liên kết mạng trong B-ISDN

3.3.1 Mô hình sắp xếp các lớp mạng của B- ISDN

3.3.2 Một số khái niệm có liên quan đến kênh ảo và đường ảo 3.3.3 Các ứng dụng của cuộc nối kênh ảo và đường ảo.

3.4 Cấu trúc tế bào ATM.

3.4.1.Số liệu nhận dạng kênh ảo VCD và đường ảo VPI 3.4.2 Kiểu tế bào.

3.4.3 CLP

3.4.4HEC 3.4.5GFC

3.5 Nguyên lý chuyển mạch và báo hiệu trong ATM 3.5.1 Nguyên lý chuyển mạch

3.5.2 Nguyên lý báo hiệu

3.6 Cấu trúc phân lớp của mạng ATM 3.6.1Tổng quan

3.6.2 Các lớp thấp trong B- ISDN 3.6.3 Các lớp cao trong B-ISDN

3.7 Mạng của người sử dụng và các vấn đề thông tin liên mạng

3.7.1Đặc điểm giao diện UNI 3.7.2Mô hình mạng CN 3.8 Tóm tắt

4.2.6 Chuyển mạch ATM 4.2.7 Các khối dịch vụ

4.2.8 phần tử kết nối liên mạng IWU 4.3 Các chức năng truyền dẫn băng rộng

4.3.1 Tạo ra các tế bào ATM từ dong thông tin lên tục 4.3.2 Truyền dẫn tế bào ATM

4.3.3 Ghép kênh và tập trung dòng thông tin 4.3.4 Phân luồng và trung chuyển dòng tế bào 4.4 Mạng truyền dẫn SONET/SDH

4.5 Cấu trúc truyền dẫn băng rộng 4.5.1 Cấu trúc mạng địa phương 4.5.2 Câu trúc mạng trung kế

4.6 Tóm tắt

Phần B : tổng quan mô hình cấu trúc mạng băng rộng

Chương V : tổng quan về mô hình mạng ATM

5.1 Cấu trúc mạng cục bộ

5.2 Phương tiện truyền

5.3 Quan hệ giữa phương tiện truyền và cấu trúc

5.4 Các giao thức điều khiển truy nhập phương tiện truyền 5.4.1Truy nhập ngẫu nhiên CSMA/CD

5.4.2Token BUS 5.4.3Token Ring 5.5 Kiến trúc ATM - LAN 5.6 Mô phỏng ATM - LAN

6.1 Tổng quan

6.2 Kiến trúc giao thức 6.3 Mô phỏng LAN 6.3.1 Giới thiệu

6.3.2 Client và Server trên LAN mô phỏng 6.3.3 Toàn cục của mô phỏng LAN

6.3.4 Dạng khung LAN mô phỏng

CHƯƠNG I : ATM GIẢI PHÁP CHO CÁC DỊCH VỤ VIỄN THÔNG BĂNG RỘNG 1.1Giới thiệu.

1.1.1.Các đặc điểm của mạng viễn thông ngày nay.

Cho đến nay các mạng viễn thông là các mạng chuyên dụng, ứng với mỗi loại dịch vụthông tin lại có ít nhất một loại mạng viễn thông để phục vụ dịch vụ đó.

 Mạng truyền số liệu bao gồm mạng truyền mạch gói để trao đổi giữa các máy tínhdựa trên các thủ tục X25 và mạng truyền số liệu chuyển mạch kênh X21.

 Các tín hiệu truyền hình có thể truyền theo 3 cách : truyền bằng sóng vô tuyến,truyền qua hệ thống mạng truyền hình CATV ( community antenna TV) bằng cápđồng trục hoặc qua hệ thống vệ tinh, còn gọi hệ thống truyền hình trực tiếp DBS( direct broadcast system ).

 Trong phạm vi cơ quan việc truyền số liệu giữa các máy tính được thực hiện bởimạng cục bộ LAN ( local area network ) mà nổi tiếng nhất là mạng Ethernet, tokenbus và token ring

Mỗi mạng trên được thiết kế cho các dịch vụ riêng biệt và không thể sử dụng cho cácmục đích khác Ví dụ : ta không thể truyền hệ thống nói qua mạng truyển mạch góiX25 vì trễ qua mạng này quá lớn Hậu quả là hiện nay có rất nhiều loại mạng khácnhau cùng song song tồn tại Mỗi mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất,vận hành, bảo dưỡng khác nhau Như vậy mạng viễn thông hiện tại có rất nhiềunhược điểm mà quan trọng nhất là :

- Chỉ truyền được các dịch vụ độc lập tương ứng với từng loại mạng

- Thiếu mềm dẻo : sự ra đời của các thuật toán nén tiếng nói, nén ảnh và tiến bộtrong công nghệ VLSI ảnh hưởng mãnh mẽ tới tốc độ truyền tín hiệu.

Ngoài ra còn có nhiều dịch vụ truyền thông trong tương lai mà hiện nay chưa dự đoántrước được, mỗi loại dịch vụ sẽ có tốc độ truyền khác nhau Ta dễ dàng nhận thấyrằng hệ thống hiện nay rất khó thích nghi yêu cầu của các dịch vụ khác trong tươnglai.

- Kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng, vận hành cũng như việc sử dụng tài nguyên.Vì tài nguyên sẵn có trong một mạng không thể chia sẻ cho các mạng khác cùng sửdụng.

1.1.2.Sự ra đời của hệ thống viễn thông mới B- ISDN

Như đã nêu trên, yêu cầu có một mạng viễn thông duy nhất ngày càng trở nên bứcthiết, chủ yếu là do các nguyên nhân sau :

- Các yêu cầu dịch vụ băng đang tăng lên

- Các kỹ thuật xử lý tín hiệu, chuyể mạch truyền dẫn ở tốc độ cao ( khoảng vài trămMbit/s tới vài Gbit/s) đã trở thành hiện thực.

- Những tiến bộ về khả năng xử lý ảnh và số liệu

- Sự phát triển của mạng ứng dụng phền mềm trong lĩch vực tin học và viễn thông.- Sự cần thiết phải tổ hợp các dịch vụ phụ thuộc lẫn nhau ở chuyển mạch kênh vàchuyển mạch gói vào một mạng băng rộng duy nhất So với các mạng khác, dịch vụtổ hợp và mạng tổ hợp có nhiều ưu điểm về mặt kinh tế, phát triển, thực hiện vậnhành và bảo dưỡng.

- Sự cần thiết phải thoả mãn tính mền dẻo cho các yêu cầu về phía người sử dụng,cũng như người quản trị mạng ( về mặt tốc độ truyền, chất lượng dịch vụ ).

- Khuyến nghị ITU -T121 đưa ra tổng quan về khả năng của B-ISDN như sau : B-ISDN cung cấp các cuộc nối thông qua chuyển mạch các cuộc nối cố định( parmanent ) hoặc bán cố định ( Semi – parmanent ), các cuộc nối từ điểm tới điểm,hoặc từ điểm tới nhiều điểm và cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu cố định Cuộc nốitrong B- ISDN phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói theokiểu đa phương tiện( Multimedia ), đơn phương tiện ( monomedia) theo kiểu hướngliên kết ( connectionless) và theo cấu hình đơn hướng hoặc đa hướng B- ISDN làmột mạch thông minh có khả năng cung cấp các dịch vụ cải tiến, cung cấp các cungcụ bảo dưỡng và vận hành (OAM), điều khiển và quản lý mạch rất hiệu quả.

1.2 Giới thiệu về ATM và khả năng của ATM.

1.2.1 Khái niệm cơ bản về ATM.

B-ISDN theo ITU-T dựa trên cơ sở truyền không đồng bộ ATM Như vậy ATM sẽ lànền tảng của B- ISDN trong tương lai.

Hình 1.1 Cấu trúc khung thời gian trong ATMKênh

Kênhn Khe thời gian

Kkung thời gian 125

Hình 1.1 : Cấu trúc khung thời gian trong STM

Kênh1 Kênh không sử dụng

Phần tiêu đề của tế bào ATM

Phần thông tin của người sử dụng Hình 1.2 : cấu trúc luồng thông tin trong ATM

Trong kiểu truyền không đồng bộ, thuật ngữ “ truyền “ bao gồm cả lĩnh vực truyềndẫn và chuyển mạch, do đó “ dạng truyền “ ám chỉ cả chế độ truyền dẫn và chuyểnmạch thông tin trong mạng.

Thuật ngữ “ không đồng bộ” giải thích cho một kiểu truyền trong đó các gói trongcùng một cuộc nối có thể lặp lại một cách bất thường như lúc chúng đựoc tạo ra theoyêu cầu cụ thể mà không theo chu kỳ.

Để minh hoạ, hình 1.1 và 1.2 biểu diễn sự khác nhau giữa dạng truyền đồng bộ vàdạng truyền không đồng bộ Trong dạng truyền đồng bộ STM ( Synchronous transfermode ), các phần tử số liệu tương ứng với kênh đã cho được nhận biết bởi vị trí củanó trong khung truyền ( Hình 1 ) trong khi ở ATM các gói thuộc về một cuộc nối lạitương ứng với các kênh ảo cụ thể và có thể xuất hiện tại bất kỳ vị trí nào ( Hình 2).ATM còn có hai đặc điểm quan trọng

 Thứ nhất : ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định gọi là các tế bàoATM ( ATM cell), các tế bào nhỏ cùng với tốc độ truyền lớn sẽ là cho trễ truyền vàbiến động trễ ( delay jitter) giảm đủ nhỏ đối với dịch vụ thời gian thực, ngoài ra kíchthước nhỏ cũng sẽ tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao được dễ dàng hơn. Thứ hai : còn có một đặc điểm rất quan trọng là khả năng nhóm một vài kênh ảo (Virtual path)

1.2.2.Các lĩnh vực công nghệ mới quyết định sự ra đời và phát triển của ATM.

Có hai yếu tố ảnh hưởng tới ATM đó là :

- Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ bán dẫn cũng như công nghệ quang điệntử.

- Sự phát triển các ý tưởng mới và khái niệm hệ thống

1.2.2.2 Các ý tưởng mới về khái niệm hệ thống.

Các quan điểm mới vê hệ thống đựoc phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây,đó là hệ thống phải có độ mên dẻo thích hợp, độ rộng băng của hệ thống tuỳ thuộc

cào yuê cầu của từng dịch vụ cụ thể, các dịch vụ thời gian thực đựoc truyền theophương pháp truyền mạng gói

Các ý tưởng này phải thoả mãn hai chức năng chính của mạng đó là :

- Tính trong suốt về mặt nội dung ( Semantic transparency ) Tính trong suốt về nộidung là chức năng đảm bảo việc truyền đúng từ đàu phát tới đầu thu ( tức là sự chínhxác về mặt nội dung )

Điều khiển lỗi đầy đủ

Đầu cuôi

Nút chuyển mạch Điều khiển lỗi đầy đủ

( từ đầu cuối đến đầu cuối)

Điều khiẻn lỗi có giứa hạn

Điều khiẻn lỗi có giứa hạn

Hình 1.4 : Điều khiển lỗi có giới hạn ở mạng chuyển tiếp khung.

Hình 1.5 : chuyển mạch tế bào trong mạng ATM với các chức năng tối thiểu.Chức năng Chuyển mạch gói Chuyển tiếp khung ATM

-Bảng 1.1 : Các chức năng thực hiện ở nút mạng của X25 chuyển tiếp khung ATM.Đối với B- ISDN ý tưởng này còn được mở rộng hơn nữa, các chức năng điều khiểnlỗi không còn được cung cấp ở các nút chuyển mạch trong mạng nữa mà trongtrường hợp cần thiết, sẽ được cung cấp bởi các thiết bị đầu cuối Như vậy các chứcnăng điều khiển trong mạng được giảm từ điều khiển lỗi đầy đủ ( full error control ) ởmạng chuyển gói X 25 xuống còn cực kỳ tối thiểu ở mạng ATM, do đó các nút ởATM có độ phức tạp tối thiểu và vì thế có tốc độ truyền rất cao, có thể lên tới 600Mbit/s ( Hình 1.5) Bảng 1.1 trình bày các chức năng được thực hiện ở tại nút mạngchuyển mạch gói thế hệ cũ và mạng chuyển mạch gói thế hệ mới ( phương phápchuyển tiếp khung) của mạng ATM Rõ ràng nút mạng ATM hầu như không phải xửlý thông tin điều khiển nào trong khi đó nút mạng của hệ thống chuyển gói thế hệ cũphải xử lý rất nhiều thông tin.

- Độ trong suốt về mặt thời gian ( time transferency).

Các dịch vụ thời gian thực yêu cầu dòng bit có trễ rất ngắn khi được truyền từ đầuphát tới đầu thu Có thể phân biệt hai loại trễ : trễ do chuyển mạch và trễ do truyền từđiểm đầu tới điểm cuối.

Nút chuyển mạch Điều khiển lỗi đầy đủ

( từ đầu cuối đến đầu cuối)

Hệ thống chuyển mạch gói và chuyển tiếp khung rất khó khăn khi thực hiện cácdịch vụ thời gian thực vì độ trễ cao Do độ phức tạp của nút chuyển mạch, chúng chỉcó thể hoạt động ở tốc độ vừa và thấp Mạng ATM chỉ cần các chức năng tối thiểu ởnút chuyển mạch , do đó nó cho phép truyền số liệu với tốc độ rất cao, trễ trên mạngvà các biến động giảm xuống còn vài trăm s , do đó quan hệ thời gian được đảmbảo như trong trường hợp chuyển mạch kênh.

1.3.Tóm tắt.

Chương này đã trình bày các đặc điểm của các mạng viễn thông hiện hữu cũngnhư các hạn chế của chúng và nhu cầu dịch vụ băng rộngđang tăng lên Từ đó vấn đềđặt ra là phải có một mạng tổ hợp băng rộng duy nhất ( B-ISDN) thay thế tất cả cácmạng viễn thông nói trên Chính trên cơ sở này mà ATM hình thành và phát triển Sựphát triển của kỹ thuật ATM là kết quả trực tiếp của các ý tưởng mới về khái niệm hệthống được hỗ trợ bởi các thành tựu to lớn trong công nghệ bán dẫn và công nghệquang điện tử ATM có khả năng đáp ứng được một loạt các dịch vụ băng rộng khácnhau, kể cả trong lĩnh vực gia đình cũng như trong thương mại.

Chương II : các tham số và đặc điểm cơ bản của B-ISDN.

2.1 các tham số của hệ thống

Sau đây sẽ trình bày một số tham số của các dịch vụ trong mạng băng rộng sau đósẽ trình bày tới các tham số và tính toán về lỗi cũng như trễ trong mạng Các tham sốnày rất quan trọng vì có thể dựa vào đó để đánh giá chất lượng mạng.

2.1.2 Tốc độ tự nhiên, tốc độ trung bình, tốc độ bit cực đại và tốc độ truyền dịchvụ của mạng.

Mạng băng rộng tương lai cần được truyền một số lượng lớn các dịch vụ, từ các dịchvụ tốc độ thấp như : đo lường từ xa, báo động từ xa, tiếng nói, fax, tới các dịch vụ tốcđộ trng bình như : âm nhạc, điện thoại truyền hình, truyền số liệu tốc độ cao hoặc cácdịch vụ có tốc độ rất cao như : HDTV, thư viện vidio Các dịch vụ này có tốc độ từvài bit/s tới vài trăm Mbit/s, thời gian truyền từ vìa giây tới vài giờ ( Hình 2.1).

Hình 2.1 Đặc điểm tốc độ thời gian truyền của các dịch vụ băng rộng.

Có thể biểu diễn tốc độ bit tự nhiên của dịch vụ bằng hàm S(t), hàm này kéo dàitrong thời gian truyền thông tin T Có hai giá trị quan trọng là : tốc độ bit cực đại( the peak natural bit rate ) và tốc độ trung bình E(S(t)) được tính trong khoangr thờigian T Quãng thời gian T cùng với hai giá trị E(S(t)) và S là các tham số quan trọngcủa dịch vụ.

Ta có công thức :

S = max[s(t)] E[s(t)]= 1/T 

Tỷ lệ giữa E và S được gọi là đại lượng B ( Bustinss) B đặc trưng cho sự thay đổicủa tốc độ dòng bit theo thời gian Để minh hoạ cho 2 đại lượng E và S được thểhiện trên hình 2.2.

B = S/ E[s(t)]

S(t) (bit/s)

S E[s(t)]

0 t(s) T

Hình 2.2 : Đồ thị minh hoạ đại lượng S, S(t) và E.

Rõ ràng tốc độ bit tự nhiên S(t) đối với mỗi phiên liênlạc, nhưng S và E(St)) nhưnhau đối với mỗi loại dịch vụ, bảng 2.1 trình bày một số giá trị E và B của vài loạidịch vụ.

Truyền số liệu 1,5-130 10

Điện thoại truyền hình/ hội nghị truyền hình 1,5-130 5

Bảng 2.1 : Các đặc điểm tham số E và B của một số dịch vụ.

Sau đây ta xét mối liên hệ giữa tốc độ truyền và tốc độ bit cực đại ( hay tốc độtruyền tự nhiên của dịch vụ ) và ảnh hưởng của nó đến chất lượng truyền.

Từ hình 2.3 nhận thấy rằng, nếu tốc độ truyền nhỏ hơn tốc độ bit cực đại S thì chấtlượng bịgiảm xuống do một số bit sẽ phải cắt bỏ để đảm bảo tốc độ bit tự nhiên củadịch vụ phù hợp với tốc độ truyền.

Tốc độ (bit/s) Phần bị giảm chất lượng truyền

Tốc độ ruyền tren mạng

Tốc độ truyền tự nhiên của dịch vụ 0 t(s)

Hình 2.3 : Chất lượng giảm do tốc độ truyền nhỏ hơn tốc độ bit cực đại

Mặt khác, nếu tốc độ truyền luôn lớn hơn hoặc bằng tốc độ bit cực đại của dịch vụ thìcác thông tin vô nghĩa sẽ được sử dụng để điền đầy vào khoảng chênh lệch giữa tốcđộ bit tự nhiên và tốc độ truyền, do đó sẽ tiêu phí độ rộng băng truyền Điều này đượcminh hoạ trên hình 2.4.

Tốc độ

(bit/s) tiêu phí độ rộng băng truyền

Tốc độ truyền trên mạng

Tốc độ bit tự nhiên của dịch vụ 0 t(s)

Hình 2.4 : Tiêu phí độ rộng băng truyền do tốc độ truyền lớn hơn tốc độ bit cực đạiQua hai thí dụ trên, có thể kết luận rằng cần phải lựa chọn tốc độ truyền thích hợp tuỳtheo yêu cầu dịch vụ.

2.1.2 Các tham số đặc trưng cho chất lượng mạng.

Như đã trình bày ở 1.2.2.2 để truyền thông tin một cách tin cậy, mạng phải đảm bảohai chỉ tiêu :

- Trong suốt về mặt nội dung.- Trong suốt về mặt thời gian.

2.1.2.1 : Các tham số liên quan đến tính trong suốt về mặt nội dung.

Tính trong suốt về mặt nội dung đảm boả cho mạng khả năng truyền thông tin mộtcáh chính xác từ nguồn tới đích với số lỗi cho phép Truyền thực tế có 3 loại lỗi :- Lỗi đơn vị số liệu dư ( residual error data unit rate) : là các lỗi không thể khôiphục được.

- Lỗi số liệu bị phân phối nhầm (misdelivered data unit rate) : là lỗi khi số liệu bịtruyền tới các đích sai.

- Lỗi số liệu không được truyền đi ( not delivered data unit rate) : là lỗi khi số liệukhông được truyền tới địa chỉ cho trước.

Như vậy các loại lỗi trên đặc trưng cho tính thông suốt về mặt nội dung và gây ra mộttỷ lệ lỗi tr nào đó, chúng có thể được định nghĩa bởi các tham số sau :

- Tỷ lệ lỗi bit : Được đặc trưng bằng tham số tỷ lệ bit lỗi BER ( bit error rate) :BER = Tổng số bit lỗi / Tổng số các bit được gửi đi

Các bit lỗi có thể xảy ra riêng biệt ( lỗi đơn) hay xảy ra liên tục thành nhóm.

- Tỷ lệ lỗi gói : trong các mạng hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển mạng gói,một nhóm các lỗi có thể xẩy ra do một nhóm thông tin bị mất hoặc bị định đườngnhầm ( misrouted).

Tỷ lệ gói được đặc trưng bằng tham số tỷ lệ lỗi gói PER ( packet error rate ) :PER =Số gói bị lỗi/Tổng số gói được gửi

Trong thực tế, lỗi gói thường xảy ra do hai nguyên nhân : các gói bị mất do địnhđường sai hoặc do tắc nghẽn ; được đặc trưng bằng tỷ lệ mất gói PLR (packet lossrate ) :

PLR = Tổng số gói bị mất / Tổng số gói được gửi

Các gói tới các đích không mong muốn nhưng các đích này lại chấp nhận chúng nhưcác gói đúng Đại lượng đặc trưng cho trường hợp này được gọi là tỷ lệ chèn gói PIR(packet insertion rate ) :

PIR = Tổng số gói chèn vào đích nhầm/tổng số các gói được gửi đi

Trong mạng các lỗi có thể xuất hiện ở phần truyền dẫn tại các bộ tập trung kênh hoặctại nút chuyển mạch.

2.1.2.2 : Các tham số liên quan đến tính trong suốt về mặt thời gian.

Độ trong suốt về mặt thời gian đảm bảo độ trễ đủ nhỏ cho các dịch vụ thông tin trênmạng, đặc biệt là các dịch vụ thời gian thực Trong suốt về mặt thời gian được đặctrưng bởi hai tham số là trễ D và biến động trễ J ( delay jitter).

Nói chung đội trễ D giữa đầu thu và đầu phát giữa các tế bào ATM có thể khác nhauđược biểu thị bằng độ trễ cực đại DM và độ trễ cực tiểu Dm Sự khác nhau giữa DMvà Dm dẫn tới biến động trễ : J =DM-Dm.

Chú ý : biến động trễ là độ trễ không đồng đều của các thông tin tới cùng một điểmcuối tại các thời điểm khác nhau Nó dẫn tới việc khôi phục tiến hiệu không chínhxác trong các dịch vụ yêu cầu thời gian thực.

Theo ITU-T, nếu trễ giữa hai đầu cuối lớn hơn 25msthì phải lắp thêm các bộ khửtiếng vang Tuy vậy trễ trong mạng phần lớn có giá trị xấp xỉ một giá trị trung bìnhDo nào đó, xác suất xảy ra trễ khác xa giá trị Do này rất nhỏ.

Xác suất trễ 1

trễ D0

Hình 2.5 : Hàm mật độ trễ của các dịch vụ truyền trên mạng Tham số trễ D lại chia thành hai loại gồm :

- Trễ truyền : Dt- Trễ xử lý : Dp.

Lúc đó D được tính : D = Dt + Dp

Trễ Dt xảy ra tại các nút chuyển mạch và được cấu tạo vật lý của mỗi nút cũng nhưphương pháp xử lý thông tin cuả chúng Theo ITU-T độ trễ trung bình trong chuyểnmạch số phải nhỏ hơn 450 s Trong ATM, giá trị này còn bé hơn do tốc độ xử lý đãtưng lên đáng kể.

Bảng 2.2 : Thể hiện tỷ lệ lỗi và trễ cho phép của các loại dịch vụ khác nhau

Truyền số liệu 10-7 10-6 10-6 1000msTruyền hình quảng bá 10-6 10-8 10-8 1000msÂm thanh chất lượng cao 10-5 10-7 10-7 1000ms

Xử lý điều khiển từ xa 10-3 10-3 10-3 1000msBảng 2.2 : Tỷ lệ lỗi và trễ chấp nhận được đối với từng dịch vụ của mạng ATM.

2.2 lựa chọn kiểu truyền chuyển B-ISDN.

Như đã trình bày trong 1.2.1 ITU-T chọn kiểu truyền không đồng bộ là dạngtruyền cho B-ISDN truyền tương lai ; nguyên nhân để lựa chọn ATM như nền tảngcủaB-ISDN ( đã giới thiệu sơ qua ở 1.1) sẽ rõ ràng hơn sau khi ta xem một hệ thốngthông tin khác nhau.

2.2.1 Chuyển mạch kênh.

Phương pháp chuyển mạch này đã được sử dụng từ lâu trong mạng điện thoại,nhày nay nó vẫn được sử dụng trong N- ISDN Chuyển mạch kênh sử dụng phươngpháp ghép kênh theo thời gian DTM ( time division multiplexing) Chuyển mạchkênh rất thiều phần mềm dẻo do các thông tin phải truyền theo một tấn số cố định dẫntới giới hạn về mặt tốc độ và không thích hợp cho việc truyền các dịch vụ băng rộngcó đặc điểm khác nhau.

2.2.2 chuyển mạch kênh đa tốc độ.

Để khắc phục sự thiếu mền dẻo của chế độ truyền đơn tốc độ trong chuyển mạchkênh, người ta đưa ra hệ thống chuyển mạch kênh đa tốc độ MRCS ( Multirate circuitswitching ) Các đường nối trong MRCS được chia thành n kênh cơ bản gồm cáckhung thời gian với các khe thời gian có độ dài khác nhau, mọi cuộc liên lạc có thểđược xây dựng từ n kênh này hệ thống chuyển mạch MRCS rất phức tạp do mỗikênh cơ sở của một đường nối phải giữa đồng bộ với các kênh khác Do đó ITU-Tcũng không coi MRCS là giải pháp cho mạng băng rộng.

2.2.3 chuyển mạch kênh tốc độ cao.

Các tài nguyên trong hệ thống chuyển mạch kênh tốc độ cao FCS ( Fast circuitsuitching) chỉ được cung cấp khi thông tin được gửi đi và khi gửi xong thông tin tàinguyên được giải phóng trở lại Sự cung cấp này được thiết lập mỗi lần gửi như trongtrường hợp chuyển mạch gói, nhưng dưới sự điều khiển của tín hiệu báo hiệu liên kếtnhanh ( fast associated signalling) chư không nằm tiêu đề như trong chuyển mạchgói.

Sự kết hợp giữa FCS và MRCS được gọi là hệ thống chuyển mạch nhanh đa tốc độMRFCS ( Multirate fast circuit switching ) Tuy vậy nó cũng còn một vài nhượcđiểm, đặc biệt là phức tạp khi thiết kế và điều khiển một hệ thống như vậy, vì ở đâyyêu cầu khả năng thiết lập và huỷ bỏ cuộc nối trong một khoảng thời gian rất ngắn.FCS và MRCS cũng không được lựa chọn làm giải pháp cho mạch băng rộng.

2.2.4 chuyển mạch gói.

Để đảm bảo chất lượng truyền chấp nhận được từ đầu cuối tới đầu cuối, cần có độphức tạp của X25 nhằm xử lý lỗi và điều khiển luồng giữa các đường liên kết ( Linkby link) Mặt khác những gói có độ dài khác nhau yêu cầu quản lý bộ đệm rất phứctạp do đó tốc độ hoạt động không cao.

Trong X25 lớp hai sử dụng truy nhập đường liên kết bằng LAPB( balalced linkaccess procedure ) LAPB được sử dụng để thực hiện các chức năng như nhận biếtgiới hạn khung ; chèn tách các bit chống lỗi, truyền lại các khung bị mất bằng thủ tụcARQ ( automatic repeat request) điều khiển luồng.

Các hệ chuyển mạch gói sau này được cải tiến thành hai hệ thống thành chuyểnmạch khung ( Frame switching) và chuyển tiếp khung (Frame relaying).

Trong chuyển tiếp khung việc truyền lại các khung số liệu bị lỗi chỉ được truyềntừ đầu cuối tới đầu cuối ( giữa các thiết bị đầu cuối người sử dụng) Tại nút mạng chỉcó chức năng phát hiện lỗi để huỷ bỏ các khung vì không cần thiết phải truyền cáckhung này, ngoài ra cũng không có chức năng điều khiển luồng hoặc phân kênh hợpkênh Trong chuyển mạch khung, các chức năng phát hiện lỗi và điều khiển luồngvẫn còn giữa lại ở nút mạch do đó việc truyền lại khung và điều khiển luồng bằngcửa sổ trượt vẫn được thực hiện trên cơ sở các liên kết.

Hai hệ thống chuyển mạch khung và chuyển tiếp khung có rất nhiều ưu điểm, tuyvậy chúng vẫn không có khả năng thực hiện các dịch vụ thời gian thực do trế lớp.’

2.2.5.Dạng truyền không đồng bộ.

Sau khi xem xét rất nhiều hệ thống khác nhau, cuối cùng ITU-T quyết định lấyATM là mạng phục vụ cho các dịch vụ băng rộng bởi vì ATM thoả mãn được cácyêu cầu đặt ra, các ưu điểm của nó là :

- Mềm dẻo và phù hợp với các dịch vụ trong tương lai.- Có hiệu quả trong việc sử dụng tài nguyên.

- Chỉ sử dụng một mạng duy nhất cho tất cả các dịch vụ.

ATM còn có các tên gọi khác như ATD( asynchronous time division ), IBCN( intergrated broadband commulication network).

2.3 Tính toán các tham số cơ bản cho ATM.

Như đã đề cập ở trên các tham số ở ATM đều được tính toán dựa trên cơ sở haiyêu chính là độ trong suốt về mặt thời gian đặc trưng bởi độ trễ và độ trong suốt vềmặt nội dung, đặc trưng bởi tỷ lệ lỗi.

2.3.1 Độ trễ.

Trễ khi truyền thông qua mạng ATM được quyết định bởi các phần khác nhau củamạng, mỗi phần đóng góp vào trễ tổng của mạng Hình 2.7 trình bày trễ qua các khâukhá nhau của mạng.

TD1 TD2 TD3 TD4

PD FD1+QD1

KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 18

Chuyển mạchATM

Chuyển nạch Mạng

đòng Bộ

(a) Trễ trong mạng ATM thuần tuý

Hình 2.7 : các loại trễ khác nhau trong mạng ATM.

Trong mạng ATM thuần tuý, thông tin được đóng gói thành các tế bào và khôiphục thành các trạng thái đầu ở nơi nhận tin Các tế bào được sử dụng khắp mọi nơitrên mạng Ngựoc lại trong mạng kết hợp một phần của mạng hoạt động với tế bàophần khác hoạt động, với các khung thời gian Các loại trễ bao gồm :

- Trễ truyền ( TD) phụ thuộc vào khoảng cách điểm đầu và điểm cuối thông thườngcó giá trị từ 4-5 s /km.

- Trễ tạo gói : ( PD) xảy ra khi các thông tin được đóng gói vào các tế bào.

- Trễ chuyển mạch cố định : (FD) xảy ra khi một tế bào ATM đi qua chuyển mạch,nó có giá trị cố định.’

- Trễ hàng đợi (QD) trễ này có giá trị thay đổi xảy ra tại các hàng đợi trong hệthống chuyển mạch.

- Trễ tháo gói : (DD) xảy ra tại đầu thu của mạng ATM và tại gianh giới giữa mạngATM và mạng đồng bộ trong trường hợp kết hợp.

Như vậy ta có thể tính toán trễ tổng cộng như sau :- Trong mạng thuần tuý ATM :

D1=TDi +FDj + maxqQDj + PD

Tốc độ 150 Mbit/s 600 Mb/sKích thước tế bào

2.3.2 Tỷ lệ lỗi.

Cũng như các hệ thống khác các lỗi xảy ra trong ATM là do sự không hoàn hảocủa hệ thống chuyển dẫn hoặc của hệ thống chuyển mạch.

2.3.2.1 Sự mất tế bào do lỗi ở phần tiêu đề.

Lỗi truyền sẽ dẫn tới sự thay đổi không mong muốn các thông tin truyền Nếu lỗixảy ra ở phần số liệu của tế bào thì cả tế bào vẫn được truyền tới điểm cuối do ATMkhông có bất cứ một cơ chế chống lỗi nào khi truyền từ kiên kết tới liên kết Nếu lỗixảy ra ở phần tiêu đề thì chuyển mạch ATM sẽ không dịch nhầm phần tiêu đề này vàsau đó tế bào có thể bị định đường sai điều này xảy ra khi phần tiêu đề mang giá trịcủa một đường nối khác Nếu phần tiêu đề mang một giá trị không tồn tại thì tế bàodẽ bị huỷ bỏ Trong cả hai trường hợp đều có thể xảy ra lỗi nhân (multiplicationerror) do chỉ cần một bit trong phần tiêu đề cũng dẫn tới cả tế bào Tỷ lỗi được gọi làB.

2.3.2.2 Sự mất tế bào do tràn hàng đợi.

Do kích thước thích hợp của các hàng đợi trong mạng sự mất tế bào do tràn hàngđợi giảm xuống tơí giá trị chấp nhận được ,giá trị này khoảng 10-8 Việc tính toánkích thước hàng đợi được giảm nhẹ rất nhiều bởi tính chất hướng liên kết (connection- oriented))của ATM vì nó tạo khả năng đẻ mạng cho phép hoặc từ chối một cuộc nốinhỏ hơn hoặc lớn hơn tải con lại trong hàng đợi

2.4:Xác đinh độ dài cho tế bào ATM

Sau khi tính toán các tham số trễ và tỷ lệ nỗi ,ta đi đến tính toán kích thước của tếbào ATM ,cụ thể là lựa chọn các giải pháp :độ dài ttế bào là cố định hay thay đổi rasao để cho trễ ,tỷ lệ nỗi cũng như độ phức tạp khi thực hiện là tối thiểu

2.4.1Lựa chọn giưă 2giải pháp độ dài cố định hoặc thay đổi.2.4.1.1: Về mặt hiệu xuất băng truyền

Có hai quan điểm khác nhau về độ dài gói ,độ dài cố định hoặc thay đổi Nhiềunhân tố khác nhau ảnh hưởng tới ưu điểm và nhược điểm của cả hai giải pháp nhưngcác

yếu tố quan trọng nhất cần phải xem xét khi lựa chọn là hiệu quả của băng truyền dẫnmức độ phức tạp của chuyển mạch và trễ Ta có công thức chung để tính hiệu suấtbăng truyền :

 =Số byte thông tin /(Số byte thông tin + Số byte tiêu đề)

 Độ dài gói cố định :Trong trường hợp độ dài ATM cố định, hiệu suất băng truyềnđược tính theo công thức O:

 = X/[(int (X/L))(L+H)]trong đó :

L : Kích thước truyền số liệu của gói tính bằng byte.H : Kích thước phần tiêu đề.

X : Tổng số byte thông tin hữu ích được truyền.Int(Z) : Phần nguyên của Z.

Như vậy hiệu suất sẽ tối ưu khi toàn bộ thông tin được truyền đi chia hết cho kíchthước trường thông tin.

Lúc đó, giá trị hiệu suất băng truyền sẽ là :

Fopt =L/(L+H)

Người ta nhận thấy rằng hiệu suất phụ thuộc rất nhiều vào các byte thông tin hữu íchđựơc truyền đi, số byte thông tin hữu ích dài thì hiệu suất tối ưu càng dễ đạt được Do luồng thông tin trong ATM gồm : tiếng nói, tín hiệu video, số liệu tốc độ caolên hiệu suất gần đạt được giá trị tối ưu, kể cả khi sử dụng tế bào có độ dài cố định. Gói có độ dài thay đổi :

- Đối với gói có độ dài thay đổi các thông tin bổ xung và phần tiêu đề bao gồm các“ cờ “ để nhận biết giới hạn gói một vài bit được trèn thêm để nhận biết các “ cờ “chính xác Ngoài ra còn phải cộng thêm vào phần đầu khung phần báo hiệu độ dàigói, lúc đó hiệu suất là :

 = X/ (X+H+hv)

Trong đó : hv là phần thông tin bắt buộc phải bổ xung thêm để báo hiệu độ dài góithay đổi của gói ATM Hiệu suất truyền của gói có độ dài thay đổi rất cao, với cácgói có độ dài lớn hiệu suất này đạt gần tới 100%.

Kết luận :

Xét về mặt hiệu suất truyền nói chung gói có độ dài thay đểi tốt hơn là gói có độdài cố định Tuy nhiên khi xem xét trong từng trường hợp cụ thể, ưu thế này lại rất

hạn chế do luồng thông tin của mạch băng rộng sẽ bao gồm sự kết hợp của tiếng nói,tín hiệu video và số liệu đều là những tín hiệu có dòng bit liên tục./

2.4.1.2 Về mặt tốc độ chuyển mạch và độ phức tạp.

Độ phức tạp của việc thực hiện chuyển mạch đối với gói có độ dài cố định haythay đổi phụ thuộc vào các chức năng của chúng cũng như các yuê cầu kỹ thuậttương ứng với các chức năng này Hai nhân tố quan trọng nhất là tốc độ hoạt động vàyêu cầu vềkích thước bộ nhớ hàng đợi.

 tốc độ hoạt động :

Phụ thuộc vào các chức năng cần phải thực hiện và thời gian thực các chức năng đó - Xử lý phần tiêu đề : đối với các gói có độ dài cố định khoảng thời gian để xử lýphần tiêu đề là cố định.

Trong trường hợp gói có độ dài thay đổi, thời gian xử lý là không cố định và phụthuộc vào độ dài gói.

- Quản lý bộ nhớ của hàng đợi : trong trường hợp kích thước gói cố định, hệ thốngquản lý bộ nhớ có thể đưa ra các khối nhớ với kích thước cố định tương ứng với kíchthước của tế bào ATM hoạt động này hết sức đơn giản như trong trường hợp quản lýbộ nhớ tự do Trong trường hợp gói có độ dài thay đổi, hệ thống quản lý bộ nhớ phảicó khả năng đưa ra các khối bộ nhớ có kích thước khác nhau sao cho các hoạt độngnhư tìm các đoạn thông tin , tìm đoạn đầu tiên, được tiến hành ở tốc độ cao Việcquản lý bộ nhớ tự do cũng trỏ lên phức tạp hơn.

 yêu cầu về kích thước hàng đợi :

trong trường hợp độ dài gói cố định, yêu cầu về kích thước hàng đợi cũng phải cànglớn Trong trường hợp gói có độ dài thay đổi, tính toán kích thước hàng đợi phức tạphơn nhiều và sẽ phụ thuộc vào độ dài gói đơn giản nhất là những kích thước hàngđợi tương ứng với gói có độ dài lớn nhất, lúc đó kích thước hàng đợi sẽ lớn hơn rấtnhiều so với trường hợp gói có kích thước cố định Việc tính toán kích thước hàngđợi một cách tối ưu trong trường hợp này sẽ hết sức khó khăn.

Kết luận : sau khi đối chiếu với yêu cầu về tốc độ hoạt động và kích thước bộ nhớ

hàng đợi, giải pháp gói có kích thước cố định là hợp lý nhất đối với các dịch vụ băngrộng của ATM.

2.4.2 lựa chọn kích thước của tế bào ATM.

Sau khi đã quyết định sử dụng gói có độ dài cố định vấn đề đặt ra là chọn tế bàocó kích thước bao nhiêu kích thước củ tế bào sẽ ảnh hưởng tới các chỉ tiêu sau :- Hiệu suất băng truyền.

- Trễ ( trễ tạo gói,trễ hàng đợi, trễ tháo gói, trễ chuyển mạch, trễ truyền dẫn )- Độ phức tạp khi thực hiện.

2.4.2.1.Hiệu suất băng truyền.

Hiệu suất băng truyền được quyết định bởi tỷ lệ giữa kích thước phần tiêu đề vàkích thước truyền dữ liệu càng dài thì hiệu quả càng cao ( xem 2.4.1.1.).

Trễ(s) (%) Hiệu suất băng truyền 4 (H=4)

2 100 4 90  4 (H=5) 80 8 70 16 60 8 16 32 64 128

Hình 2.9 : HIệu suất truyền và trễ toạ gói đối với các trường dữ liệu có độ dài khácnhau.

Trễ hàng đợi bị ảnh hưởng bởi tỷ lệ giữa độ lớn của trường dữ liệu L và độ lớnphần tiêu đề Hình 2.9 thể hiện sự phụ thuộc của trễ hàng đợi và tỷ lệ L/H Ta nhậnthấy rằng trễ bé nhất khi L/H có giá trị từ 8 - 16 tướng ứng với kích thước của tế bàotừ 32 + 4 byte tới 64 + 4 byte

Trễ tháo gói được quyết định bởi biến động trễ là nguyên nhân của trễ tổng củamột vài hàng đợi Trễ tháo gói cũng bị ảnh hưởng bởi độ dài của tế bào.

Trễ hàng đợi (s)

280 32+4 64+4 128+4 240

200 160

120 80 40

L/H 0 8 10 16 20 30 32 60 Trong đó : Hiệu suất tải

0.85 0.80 0.75 0.70 0.65

Hình 2.10 : Trễ hàng đợi phụ thuộc vào tỷ lệ L/H với các hiệu suất tải khác nhau Trễ toàn mạng theo khuyến nghị Q161 của ITU-T cần phải được giới hạn sao chogiá trị của nó nhỏ hơn 25ms Nếu tổng trễ lớn hơn giá trị này thì cần phải lắp thêmbộ khử tiếng vọng Theo kết quả nghiên cứu của ITU-T độ dài tế bào có ảnh hưởngtrực tiếp tới trễ :

- Đối với các tế bào có độ dài tương đối ngắn ( 32 byte hoặc nhỏ hơn) thì trễ tổngrất nhỏ.

- đối với các gói có độ dài trung bình ở khoảng giữa 32- 64 byte, phần lớn cáctrường hợp ta không cần bộ khử tiếng vọng.

16 1600

32 M 8000

Kích thước tế bào 16 32 64 128 256 (byte)

Trong đó:

P : thời gian xử lý một tế bào (s).

Thí dụ trên hình 2.11, đối với tế bào 16 byte, ta chỉ cần 8000 bit hàng đợi nhưng thờigian xử lý phải nhở hơn 1 s đối với tế bào 256 byte ta cần hơn 64000 bit cho mộthàng đời nhưng thời gian xử lý cho phép hơn 15 .

Tuy vậy, tốc độ không phải là vấn đề quan trọng nhất bởi vì công nghệ hiện naycho phép xử lý rất nhiều thông tin trong khoảng thời gian 1s

, như vậy vấn đề chính là giới hạn bộ nhớ.

2.4.2.4 Kết luận.

Các giá trị độ dài ở kích thước giữa 32 - 64 byte được ưa chuộng hơn cả Sự lựachọn này phụ thuộc vào ba thông số chính đã đề cập ở trên Cuối cùng ITU-T đã đạtđược một thoả hiệp sử dụng tế bào có trường số liệu 48 byte và 5 byte trường tiêu đề.

2.5 tóm tắt.

Trong chương II, ta đã xem xét các tham số quan trọng của mạng ATM đó là cáctham số liên quan đến lỗi và trễ Từ các tham số này cũng như các yêu cầu về dịch vụcụ thể người ta đã xem xét và lựa chọn các tham số truyền trong mạng ATM như độdài hàng đợi, tốc độ xử lý, kích thước tế bào ATM Cuối cùng ITU-T chọn giải pháptế bào ATM kích thước cố định có độ dài 53 byte, trong đó trường số liệu dài 48 byte,phần tiêu đề dài 5 byte.

Chương III: kỹ thuật mạng ATM.3.1 Mở đầu.

Sau khi xét các tham số quan trọng của mạng ATM ở chương II, chương III sẽ tiếptục đề cập tới các kỹ thuật của ATM và các chức năng của từng lớp ở đây còn đềcập đến cấu trúc của tế bào ATM, nguyên tắc chuyển mạch báo hiệu, chức năng vậnhành giám sát bảo dưỡng OAM trong mạng ATM.

3.2 Đặc điểm kỹ thuật của B-ISDN.

Báo hiệu người sử dụng tới người sử dụng ( hoặc từ người sử dụng tới mạng )

LFC ( local function capability) các chức năng được cung cấp bởi nút chuyển mạchcủa bộ.

TE ( terminal equipment ) thiết bị đầu cuối.Hình 3.1 Các khả năng của B-ISDN

Các đặc điểm chính của hệ thống B-ISDN được ITU-T đưa ra trong khuyến nghịI.327, theo đó các khả năng về báo hiệu, truyền dẫn của B-ISDN bao gồm :

Các dịch vụbăngrông

Các dịch vụ cho ISDN có tóc độ64 Kbps

N-Chức năng báo hiệu

Giữa các nút mạng

LFC TE hoặc bộ cung cấpdịchvụ

- Khả năng cung cấp các dịch vụ băng rộng.

- Khả năng cung cấp các dịch vụ cho N-ISDN với tốc độ cơ sở là 64 Kbit/s.- Cung cấp các thủ tục báo hiệu từ người sử dụng tới mạng.

- Cung cấp các thủ tục báo hiệu từ người sử dụng tới người sử dụng

Như đã phân tích phần tử số liệu được dùng trong ATM là các tế bào ATM chúngcó độ dài cố định là 53 byte Tính toàn vẹn của chuỗi tế bào được đảm bảo khi truyềnqua mạng ATM nói cách khác các tế bào thuộc về cùng một kênh ảo luôn đượctruyền theo một thứ tự nhất định ATM sử dụng kỹ thuật hướng liên kết Một cuộcnối ở lớp ATM bao gồm một hoặc nhiều liên kết, mỗi liên kết được gán một số liệunhận dạng không đổi trong suốt cuộc nối Tuy vậy, ATM cũng cung cấp thủ tục chocác dịch vụ truyền số liệu không liên kết.

Các thông tin báo hiệu của một cuộc nối sử dụng một kênh truyền khác với kênhtruyền thông tin của cuộc nối đó, tức là nó sử dụng một số liệu nhận dạng khác vìvậy báo hiệu trong ATM là báo hiệu ngoài băng.

3.3 kỹ thuật liên kết mạng trong B-ISDN.

3.3.1 mô hình sắp xếp các lớp mạng của B-ISDN.

Hình 3.2 : Cấu trúc phân lớp mạng của ATM.

3.3.1.1 Lớp vật lý.

Trong kỹ thuật liên kết mạng, lớp vật lý bao gồm 3 mức :

- Mức đường truyền dẫn : mức đường truyền dẫn liên kết các phần tử có chức nănglắp ghép hoặc báo thông tin hữu ích trong hệ thống truyền dẫn, thông tin hữu íchcùng với các thông tin điều khiển tạo ra một khung truyền dẫn hoàn chỉnh.

- Mức nhóm, tách số : các phần tử mạng có nhiệm vụ nhóm hoặc tách dòng bit liêntục được móc nối với nhau ở mức này ( nhòm hoặc tách các khung truyền dẫnthành một dòng truyền).

- Mức phát : là một phần tử của mức nhóm/ tách số, nó có nhiệm vụ truyền tín hiệugiữa điểm kề nhau.

B- ISDN

Các chức năng lớp cao

Mạng truyềnATM

Các chức năngTruyền dẫn lớpATM

Các chức năng truyền dẫn vật lý

Mức kênh ảo VC

Mức đường ảo VP

Mức đường truyền dẫn Mức nhóm tách số Mức phát

VP

VC VC VC VC VC VC VP

Hình 3.3 Mối quan hệ giữa đường ảo, kênh ảo và đường truyền dẫn.

3.3.2 Một số khái niệm liên quan tới đường ảo, kênh ảo.

3.3.2.1 Đường ảo VP và kênh ảo VC.

Như đã trình bày 3.3.1.2

3.3.2.2 Liên kết kênh ảo và liên kết đường ảo.

Theo ITU-T “ liên kết kênh ảo là sự truyền đơn hướng các tế bào ATM giữa điểmmà tại đó các giá trị VCI được gán vào tế bào và điểm mà các giá trị đó bị thay đổihoặc bị xoá “.

“ Liên kết đường ảo là liên kết giữa hai điểm mà tại đó giá trị VPI được gán thay đổichuyển xoá “.

3.3.2.3 Cuộc nối kênh ảo VCC và cuộc nối kênh ảo VPC.

Cuộc nối kênh ảo

Cuộc nối kênh ảo VCC là tập hợp của một số liên kết kênh ảo Theo định nghĩa củaITU-T : “ VCC là sự móc nối của các liên kết kênh ảo giữa hai điểm truy nhập vàolớp tương thích ATM “.

Thực chất VCC là một đường nối logic giữa hai điểm dùng để truyền các tế bàoATM Thông qua VCC, thứ tự truyền các tế bào ATM sẽ được bảo toàn Có 4

Đường truyễn dẫn

phương pháp được sử dụng để thiết lập một quốc nối kênh ảo tại giao diện giữa ngườisử dụng và mạng :

+ Việc thiết lập và giải phóng đối với các cuộc nối được thực hiện thông qua cáckênh dành sẵn mà không cần các thủ tục báo hiệu Phương pháp này được áp dụngcho các cuộc nối cố định và bán cố định.

+ Qua các thủ tục báo hiệu trao đổi : phương pháp này sử dụng kênh báo hiệu traođổi ảo để thiết lập hoặc giải phóng các kênh báo hiệu aỏ thông thường.

Cuộc nối kết kênh ảo Liên kết kênh ảo Khối kênh ảo

(OAMF5)

Cuộc nối đường ảo Liên kết đườngảo

Khối đườngảo (OAMF4)

Đường truyền dẫn Mức đường

truyền dãn (OAMF3)

Nhóm /tách số Mức nhóm

tách số (OAMF2)

Mức phát (OAMF1)

Đầu cuối của từng lớp Điểm liên kết của cac lớp

Hình 3.4 : trình bày mối liên hệ giữa các lớp mạng ATM qua cuộc nối đường ảo,cuộc nối kênh ảo

+ Qua thủ tục báo hiệu giữa người sử dụng và mạng, các VCC báo hiệu được sử dụngđể thiết lập hoặc giải phóng các cuộc nối kênh ảo từ đầu cuối tới đầu cuối.

+ Qua thủ tục báo hiệu từ người sử dụng tới người sử dụng : Nếu một VPC đã tồn tạigiữa các giao diện VNI của hai người sử dụng thì một VCC nào đó trong VPC nàycó thể được thiết lập hoặc giải phóng thông qua VCC báo hiệu giữa hai người sửdụng này.

- Cuộc nối đường ảo :

Cuộc nối đường ảo VPC là sự móc nối liên kết của một số đường ảo VPC là sự liênkết hợp logic của các VCC Trong một VPC, mỗi liên kết kênh ảo đều có một số liệuVCI riêng, tuy vậy những VC thuộc về các VP khác nhau có thể có các VCI giốngnhau Mỗi VC được nhận dạng (duy nhất) thông qua tổ hợp hai giá trị VPI và VCI.Có hai phương pháp được sử dụng để thiết lập cuộc nối đường ảo.

+ Thiết lập VPC không cần đến thủ tục báo hiệu Việc thiết lập hoặc giải phóng mộtVPC được thực hiện qua kênh dành sẵn ( trên cơ sở thuê bao).

+ Thiết lập VPC được điều khiển bởi người sử dụng hoặc mạng Các giá trị VPI đượccung cấp bởi thiết bị của người sử dụng hoặc các điểm cung cấp dịch vụ trong mạng.

3.3.3 các ứng dụng của các cuộc nối kênh ảo, đường ảo.

Các VPC và VCC được sử dụng giữa :- Người sử dụng và người sử dụng.- Người sử dụng và mạng.

VPC liên kết những người sử dụng cung cấp cho họ những “ ống truyền dẫn”, tổchức các VC sẽ phụ thuộc vào ống này những VPC giữa người sử dụng và mạngđược sử dụng để kết hợp những luồng thông tin từ người sử dụng tới các phần tử củamạng như chuyển mạch địa phương VPC giữa mạng và mạng được sử dụng để tổ

chức luồng thông tin của người sử dụng theo các sơ đồ định tuyến có sẵn cho việcchuyển mạch các tuyến hay thông tin quản lý mạng.

3.4 Cấu trúc tế bào ATM.

Như đã biết đặc điểm của ATM là hướng liên kết Do đó khác với mạng chuyểnmạng gói, địa chỉ nguồn và đích, số thứ tự gói ( để sắp xếp lại thứ tự các gói) làkhông cần thiết trong ATM Hơn nữa do chất lượng của đường truyền rất tốt nên cáccơ chế chống lỗi trên cơ sở từ liên kết tới liên kết cũng được bỏ qua ( xem 1.2.2.2.).Ngoài ra ATM cũng không cung cấp các cơ chế điều khiển luồng giữa các nút mạngdo cơ cấu điều khiển cuộc gọi của nó Vì vậy chức năng cơ bản còn lại của phần tiêuđề truyền tế bào ATM là nhận dạng cuộc nối ảo.

Phần tế bào của tiêu đề có hai dạng : một dạng là các tế bào được truyền trên giaodiện giữa người sử dụng và mạng UNI, dạng còn lại là dạng các tế bào được truyềngiữa các nút chuyển mạch ( giữa NNI) Hình 3.5 và 3.6 thể hiện cấu trúc ATM ởgiao diện NNI và UNI.

3.4.1 Số liệu nhận dạng kênh ảo VCI và đường ảo VPI.

Do kênh truyền ATM có thể truyền với tốc độ từ vài Kbit/s tới vài trăm Mbit/s tạimột thời điểm nào đó, do đó VCI được dùng để nhận dạng các kênh được truyềnđồng thời trên đường truyền dẫn Thông thường trên một đường truyền có hàng ngànkênh như vậy vì thế VCI có độ dài 16 bit ( tướng ứng với 65535 kênh)

8 7 6 5 4 3 2 1 8 7 6 5 4 3 2 1 1 1

2 2 Byte

3 3 4 4 5 5

Do mạng ATM có đặc điểm hướng liên kết nên mỗi cuộc nối được gắn một sốliệu nhận dạng VCI tại thời điểm thiết lập Mỗi giá trị VCI chỉ có giá trị tại từng liênkết từ nút tới nút của mạng Khi cuộc nối kết thúc VCI còn có ưu điểm trong việc sửdụng trong các cuộc nối đa dịch vụ Thí dụ trong dịch vụ điện thoại, truyền hình, âmthanh và hình ảnh sẽ được truyền trên hai kênh có VCI riêng biệt, do đó ta có thể bổxung hoặc huỷ bỏ một dịch vụ trong khi đang thực hiện một dịch vụ khác.

VCI VCIVCI

VCI PT CLPHEC

Phần dữ liệu(48 byte)

GFC VPI VPI VCI

VCI PT CLP

Phần dữ liệu (48byte)Hình 3.5: Cấu trúc tế bào

Tại giao diện NNI

Hình 3.6: Cấu trúc tế bào Tại giao diện UNI

VPI được sử dụng để thiết lập cuộc nối đường ảo cho một số các kênh ảo VCC VPIcho phép đơn giản hoá các thủ tục chọn tuyến cũng như quản lý nó có độ dài 8 bithoặc 12 bit tuỳ thuộc tế bào ATM đang được truyền qua giao diện UNI hay NNI Tổ hợp của VCI và VPI tạo thành một giá trị duy nhất cho mỗi cuộc nối Tuỳthuộc vào vị trí đối với hai điểm cuối của cuộc nối mà nút chuyển mạch ATM sẽ địnhđường dựa trên gía trị của VPI và VCI hay chỉ dựa trên gí trị VPI Tuy vậy cần lưu ýrằng VCI và VPI chỉ có ý nghĩa trên từng chặng liên kết của cuộc nối Chúng được sửdụng để chọn đường trên các chặng này được dễ dàng hơn Do số VPI và VCI quánhỏ nên chúng không thể được sử dụng như một số liệu nhận dạng toàn cục vì khảnăng xảy ra hai cuộc nối được sử dụng ngẫu nhiên cùng một số VPI và VCI là sẽ rấtcao Để khắc phục người ta cho VCI và VPI là duy nhất trên mỗi đoạn liên kết Trêntừng đoạn liên kết này, hai nút chuyển mạch sử dụng VPI và VCI như số hiệu nhậndạng cuộc nối trên mỗi đoạn đó Khi đã qua nút chuyển mạch, VPI và VCI nhận cácgiá trị mới phù hợp với đoạn tiếp theo.

3.4.2 Kiểu tế bào.

PT là một trường gồm ba bit có nhiệm vụ phân biệt các kiểu tế bào khác nhau như :tế bào mang thông tin của người sử dụng, tế bào mang các thông tin về người giámsát, vận hành, bảo dưỡng Nếu bit đầu PT có giá trị thì đây là tế bào của người sửdụng Trong loại tế bào này bít số 2 báo hiệu tắc nghẽn trong mạng và bit 3 có chứcnăng báo hiệu cho lớp tương thích ATM AAL ( sẽ được trình bày ở 3.6.3) Nếu bitđầu của PT có giá trị bằng 1 thì đây là tế bào mang thông tin quản lý mạng Hình 3.7và bảng 3.1 trình bày cấu trúc trường PT.

111 Dành sẵn cho các chức năng sau này

Ngoài ra còn có hai kiểu tế bào đặc biệt là tế bào không xác định và tế bào trống.Tế bào không xác định và tế bào trống đều có đặc điểm chung là chúng không mangthông tin người sử dụng Tuy vậy tế bào trống chỉ tồn tại ở mức vật lý còn tế bào

0 0/1 0/1

không xác định tồn tại cả ở cả mức ATM lẫn mức vật lý ( xem 3.6.1) Tế bào khôngxác định được gửi đi không có thông tin hữu ích dành sẵn trên đầu phát.

3.4.3 CLP.

CLP là trường dùng để phan loại các trường nối khác nhau theo mức độ ưu tiên khitài nguyên trong mm không còn là tối ưu nữa Thí dụ trong trường hợp quá tải, chỉcó các cuộc nối với mức ưu tiên thấp oà bị mất thông tin Có hai loại ưu tiên khácnhau là : ưu tiên về mặt nội dung và ưu tiên về mặt thời gian Trong chế độ ưu tiênvề mặt nội dung, các tế bào có độ ưu tiên cao hơn sẽ có xác suất mất gói ít hơn, còntrong chế độ ưu tiên về mặt thời gian, vài tế bào có thể có độ trễ trong mạng dài hơncác tế bào khác.

Các mức ưu tiên có thể được ấn định trên cơ sở cuộc nối ( qua mỗi VCI hoặcVPI)hoặc trên ccơ sở mỗi tế bào trong trường hợp thứ nhất các tế bào thuộc về mộtkênh ảo hoặc đường ảo sẽ có một mức ưu tiên xác định Trong trường hợp thứ hai,mỗi tế bào thuộc về một kênh ảo hoặc đường ảo sẽ có các mức ưu tiên khác nhau.CLP có độ dài một bit Giá trị bit này có thể được xác lập bởi khách hàng hoặc nhàcung cấp dịch vụ dùng cho mục đích điều khiển tắc nghẽn Các tế bào trong đó CLP=0 có mức ưu tiên cao và CLP = 1 có mức ưu tiên thấp hơn các tế bào có

CLP =1 sẽ bị loại bỏ khi xảy ra tắc nghẽn trong mạng.

3.4.4 Trường hợp điều khiển lỗi tiêu đề HEC.

Tám bit cuối cùng trong phần tiêu đề của tế bào là dùng cho trường điều khiển lôĩtiêu đề HEC chứa mã dư vòng CRC Mã này tính toán cho 5 bit tiêu đề Đa thức sinhở đây được dùng là đa thức : x8 + x2 + x + 1 Đa thức này có thể sửa toàn bộcác lỗi đơn và phát hiện ra phần lớn các lỗi nhóm Sửa lỗi HEC là cần thiết bởi vì tếbào trong khi truyền trên mạng nếu giá trị VPI/VCI của nó sai dẫn đến được truyềnđi sai đĩa chỉ Ngoài ra như trong SONET, HEC còn được dùng để phát hiện ra biêngiới giữa từng tế bào Thực ra cũng có hai cách xử lý với HEC Cách thứ nhất : nếuphát hiện sai, tế bào sẽ bị loại bỏ Cách thứ hai : là sửa lại bit bị lỗi Thực ra thì việcdùng cách thứ nhất hoặc cách thứ hai phụ thuộc vào đường truyền Nếu đường truyềnlà cáp quang thì cách thứ nhất có thể áp dụng thì sẽ không quá nhiều hoặc chỉ một bitlỗi Nhưng đối với đường truyền cáp xoắn thông thường thì dùng cách thứ nhất có thểkhông mang lại kết quả tốt vì nhiễu có thể tác động đến một nhóm các bit Do phầntiêu đề bị thay đổi theo từng chặng ( thay đổi VPI/VCI) nên CRC cần kiểm tra vàtính toán lại với môĩ chặng Đa thức sinh có thể sửa toàn bộ các lỗi đơn và phát hiệnra phần lớn các lỗi nhóm.

3.4.5 GFC.

Ơ giao diện giữa người sử dụng và mạng UNI, phần tiêu đề có vài giao diện khácbiệt so với giao diện NNI Sự khác nhau căn bản nhất là trường VPI bị rút ngắn lạicòn 12 bit ( so với 16 bit ở giao diện NNI) thay vào chỗ 4 bit của VPI là trường điềukhiển luồng chung GFC ( hình 3.6).

Chức năng của GFC được nêu ra truyền khuyến nghị I-150 của ITU-T Cơ chế củaGFC cho phép điều khiển luồng các cuộc nối ATM ở giao diện LNI Nó được sử

dụng để làm giảm tình trạng quá tải trong thời gian ngắn có thể xảy ra trong mạngcủa người sử dụng Cơ chế GFC còn dùng cho cả các cuộc nối từ điểm tới điểm và từđiểm tới nhiều điểm.

Khi kết hợp mạng ATM với các mạng khác như DQDB (Distributed queue DualBus), SMDS( Switched Multi- megabit Data Service); GFC đưa ra 4 bit nhằm báohiệu cho các mạng này, làm thế nào để hợp kênh các tế bào của các cuộc nối khácnhau Mỗi mạng đều có một thủ tục truy nhập riêng, do đó hầu như mỗi mạng đềuphải có một logic điều khiển tương ứng để hoặc GFC thành dạng các thủ tục truynhập của riêng nó Do đó trong trường hợp này, GFC thực chất là một bộ các giá trịchuẩn để định nghĩa các mức độ ưu tiên của ATM đối với các quy luật truy nhập vàocác mạng khác nhau.

Việc buộc phải sử dụng trường điều khiển luồng chung GFC là một nhược điểmcơ bản của ATM, đó là tảoa sự khác nhau giữa các tế bào tại giao diện UNI và NNI,vì vậy các thủ tục của ATM không phải là thủ tục đồng nhất Trong mạng sử dụngcác thủ tục đồng nhất, các thiết bị viễn thông có thể được lắp đặt vào bất kỳ một nơinào trong mạng Trong khi đó trong ATM, ta phải chú ý xem thiết bị được lắp đặt cóthích hợp với giao diện đã cho hay không.

3.5 Nguyên lý chuyển mạch và báo hiệu trong ATM.

3.5.1 Nguyên lý chuyển mạch

Hình 3.8 : Cuộc nối kênh ảo thông qua nút chuyển mạch và bộ nối xuyên.

Trong mối trường ATM, việc chuyển mạch các tế bào được thực hiện trên cơ sởcác giá trị VPI và VCI Như đã nói, các giá trị VPI, VCI nói chung chỉ có hiệu lựctrên một đường liên kết Khi tế bào tới nút chuyển mạch, gía trị của VPI hoặc cảVPI và VCI được thay đổi cho phù hợp với liên kết tiếp theo Việc chuyển mạch chỉthực hiện trên giá trị VPI được gọi chuyển mạch VP, nút nối xuyên hoặc bộ tập trung.Nếu thiết bị chuyển mạch thay đổi cả hai giá trị VPI và VCI ( các giá trị VPI và VCIthay đổi ở đầu ra) thì nó được gọi là chuyển mạch VC hoặc chuyển mạch ATM.

a2,y1

Trong đó :

- D1,D2 : Bộ nối xuyên

- T : Chuyển mạch ATM - A,B : Thiết bị đầu cuối

Hình 3.8 Minh hoạ cuộc nối kênh ảo VCC thông thường T là nút chuyển mạch nơimà giá trị VPI và VCI bị thay đổi A và B là hai thiết bị đầu cuối; D1 và D2 là cácbộ nối xuyên, nơi chỉ thay đổi giá trị VPI ; ai, xn lần lượt là các giá trị VCI, VPItương ứng.

Hình 3.9 : Sơ đồ giải thích nguyên lý chuyển mạch VP

Hình 3.10 giải thích nguyên tắc chuyển mạch VC.

3.5.2 Nguyên lý báo hiệu 3.5.2.1 Tổng quan :

B-ISDN sử dụng nguyên tắc báo hiệu ngoài băng giống như của N-ISND.Trong B-ISDN, kênh ảo VC là phương tiện logic để tách các kênh boáhiệu ra khỏi kênh người sử dụng Người sử dụng có thể có các thực thểbáo hiệu khác nhau được nối với hệ thống điều khiển quản lý cuộc gọi củamạng thông qua các VC riêng rẽ.

3.5.2.2 Các yêu cầu báo hiệu trong B-ISDN

Báo hiệu của B-ISDN phải cung cấp và hỗ trợ cho các dịch vụ có tốc độ 64kbit/scủa N-ISDN cũng như các dịch vụ băng rộng, như vậy có ngghĩa là báo hiệu của B-ISDN phải bao gồm các chức năng báo hiệu đã có của N-ISDN theo khuyến nghị Q-931 của ITU-T, ngoài ra cần phải có các chức năng báo hiệu mới.

Các chức năng báo hiệu mới của ATM có nhiệm vụ:

Thiết lập (hoặc thiết lập lại ) các tham số về lưu lượng của cuộc nối

Đối với các cuộc gọi đa truyền thông (multi-media) một vài đường nối cần phải thiếtlập giữa hai điểm để cùng một lúc truyền tiếng nói , hình ảnh và số liệu Lúc này báohiệu ATM cần phải có khả năng giải phóng một hoặc vài đường nối trong cuộc gọiđồng thời bổ sung các đường nối mới Các chức năng được thực hiện ở chuyển mạchđiạ phương của các đầu cuối tham gia vào cuộc gọi đó chứ không phải các nútchuyển mạch trung gian Trong dịch vụ thông tin hội nghị, một vài cuộc gọi nhiềuđường (multi-connection) cần phải thiết lập giữa vài điểm Lúc này báo hiệu cónhiệm vụ thiết lập và giải phóng một cuộc gọi hội nghị cũng như bổ sung hoặc loạibỏ một thành viên nào đó.

Ngoài ra trong ATM, các cuộc nối không đối xứng rất quan trọng ( thí dụ nhưtruyền chương trình TV) do đó báo hiệu trong ATM cũng cần hỗ trợ cho các cuộc nốinày.

Chỳ ý: Cuộc nối khụng đối xứng là cuộc nối chỉ truyền số liệu theo mộtchiềuhoặc truyền tốc độ thấp ở một chiều và tốc độ cao trong chiều ngược lại.

3.5.2.3.Bỏo hiệu trờn kờnh ảo SVC (signaling virtual channel )

Cỏc thụng điệp bỏo hiệu trong ATM được truyền trờn kờnh ảo bỏo hiệu SVC,kờnh SVC là cỏc kờnh ảo cú nhiệm vụ truyền cỏc thụng tin về bỏo hiệu Cỏc loại kờnhSVC khỏc nhau được thể hiện trờn bảng 3.2

Hỡnh 3.2: Cỏc kờnh bỏo hiệu trờn giao diện giữa người sử dụng và mạng UNI

Kờnh bỏo hiệu trao đổi2 hướng1 kờnhSVC truyền thụng chungĐơn

hướng 1 kờnhSVC truyền thụng cú lựa chọnĐơn

Kênh báo hiệu từ điểm tới điểm (point to point SVC) Kênh báo hiệu điểm tớiđiểm đợc dùng để thiết lập điều khiển và giải phóng các cuộc nối kênh ảo VCC củangời sử dụng Nó là kênh báo hiệu hai hớng.

Kênh báo hiệu truyền thông (broadcast SVC-BSVC) BSVC là kênh báo hiệu đơnhớng (từ mạng tới ngời sử dụng), nó đợc dùng để gửi các thông điệp báo hiệu cho tấtcả các điểm cuối nh trong trờng hợp SVC truyền thông chung (General BroadcastSVC) hoặc cho một số điểm cuối đợc định trớc trong trờng hợp truyền thông có lựachọn (Selective Broadcast SVC) Ở truyền thụng cú lựa chọn, tớn hiệu bỏo hiệu đượcgửi tới tất cả cỏc đầu cuối cú cựng một loại dịch vụ.

Trong cấu hỡnh bỏo hiệu cho cỏc cuộc nối từ điểm tới điểm, mạng sử dụng mộtkờnh bỏo hiệu ảo được thiết lập từ trước (bởi MSVC) Trong cấu hỡnh truy cập bỏohiệu từ điểm tới nhiều điểm, một kờnh bỏo hiệu trao đổi được xử lý để quản lý cỏcSVC Kờnh bỏo hiệu trao đổi khụng được sử dụng trong trường hợp bỏo hiệu giữa cỏcnỳt mạng Trong trường hợp một vớ dụ liờn kết giữa hai nỳt mạng cú chứa một sốkờnh ảo bỏo hiệu SVC thỡ cỏc giỏ trị VCI bổ sung cho bỏo hiệu trờn VP này sẽ đượcthiết lập từ trước (pre – established)

3.6.Cấu trỳc phõn lớp của mạng ATM

3.6.1 Mụ hỡnh tham chiếu thủ tục B-ISDN:

Cấu trỳc phõn lớp logic được sử dụng trong ATM đựa trờn mụ hỡnh tham chiếuliờn kết cỏc hệ thống mở OSI Mụ hỡnh ATM sử dụng khỏi niệm cỏc lớp và cỏc mặtphẳng riờng rẽ cho từng chức năng riờng biệt như chức năng dành cho người sử dụng,chức năng điều khiển quản lý mạng Khỏi niệm này được gọi là mụ hỡnh tham chiếuthủ tục B-ISDN (B-ISDN protocol refrence model hay B-ISDN- PRM).

B-ISDN- PRM có cấu trúc phân lớp từ trên xuống, bao gồm các chức năngtruyền dẫn, chuyển mạch, các thủ tục báo hiệu và điều khiển, các ứng dụng và dịchvụ Mô hình tham chiếu thủ tục B-ISDN bao gồm 3 mặt phẳng được trình bày nhưtrên hình 3.11, các mặt phẳng đó là: mặt phẳng quản lý, mặt phẳng của người sử dụngvà mặt phẳng điều khiển (hay báo hiệu)

Mặt phẳng quản lý: Bao gồm 2 chức năng chính là chức năng quản lý lớp (layermanagement) và chức năng quản lý mặt phẳng (plane management) tất cả các chứcnăng liên quan tới toàn bộ hệ thống (từ đầu cuối tới đầu cuối) đều nằm ở mặt phẳngquản lý Nhiệm vụ của nó là tạo sự phối hợp làm việc giữa những mặt phẳng khácnhau Trong khi chức năng quản lý mặt phẳng không có cấu trúc phân lớp thì chứcnăng quản lý lớp lại đưọc chia thành các lớp khác nhau nhằm thực hiện các chứcnăng quản lý có liên quan tới các tài nguyên và thông số nằm ở các thực thể có thủtục (như báo hiệu chẳng hạn) Đối với mỗi lớp, quản lý lớp xử lý dòng thông tinOAM tương ứng, sẽ được trình bày trong 3.8.2

Mặt phẳng người sử dụng: Nhiệm vụ của mặt phẳng này là để truyền thông tincủa người sử dụng từ điểm A tới điểm B trên mạng Tất cả các cơ chế có liên quannhư điều khiển luồng, điều khiển tắc nghẽn, chống lỗi đều thực hiện ở mặt phẳng này,nó cũng có cấu trúc phân lớp, mỗi lớp thực hiện một chức năng riêng biệt liên quanđến việc cung cấp dịch vụ cho người sử dụng.

Mặt phẳng điều khiển (hoặc báo hiệu): Mặt phẳng điều khiển cũng có cấu trúclớp Mặt phẳng này có nhiệm vụ thực hiện các chức năng điều khiển đường nối(connection control) và cuộc gọi (call control) Chúng thực hiện các chức năng báohiệu có liên quan tới việc thiết lập, giám sát và giải phóng đường nối hoặc cuộc gọi.

3.6.2: Cấu trúc chức năng của ATM

Cấu trúc tham chiếu chức năng của ATM chỉ ra các chức năng được thực hiệnbởi mạng của mỗi lớp cụ thể trên B-ISDN- PRM Bảng 3.3 trình bày các chức năngđó:

Các lớp cao hơn

Chèn một vài tế bào bổ sung vào CS – PDU

Điều khiển luồng, gửi các thông điệp trả lời hoặc yêucầu truyền lại các tế bào lỗi

Điều khiển luồng chính

Tạo ra hoặc tách phần tiêu đề của tế bàoĐọc và thay đổi phần tiêu đề tế bào

Thực hiện phân kênh/hợp kênh các tế bào

Lớpvật lý

Lớpconhội tụtruyền

Thêm vào hoặc lấy ra các tế bào trốngTạo và kiểm tra mã HEC

Nhận biết giới hạn tế bào

Biến đổi dòng tế bào thành các khung phù hợp với hệthống truyền dẫn

Phát/khôi phục các khung truyền dẫnLớp

conđườngtruyềnvật lý

Đồng bộ bitThu phát số liệu

Bảng 3.3: Chức năng các lớp của B-ISDNỞ đây:

AAL là lớp tương thích ATMPDU: đơn vị số liệu thủ tụcCS: Lớp con hội tụ truyền dẫnSAR: Lớp con tạo và tháo tế bào

3.6.2 Các lớp thấp trong B-ISDN3.6.2.1 Chức năng lớp vật lý:

Lớp vật lý được chia thành hai lớp con đường truyền vật lý và lớp con hội tụtruyền

3.6.2.1.1 Lớp con đường truyền vật lý là lớp thấp nhất, các chức năng của nó hoàn

toàn phụ thuộc vào môi trường vật lý cụ thể Lớp này cung cấp các khả năng truyềndẫn bit, noá cũng làm nhiệm vụ mã hoá đường truyền và nếu cần thiết thực hiện biếnđổi quang điện Lớp con PM còn có nhiệm vụ đồng bộ bit Trong chế độ hoạt độngbình thường, các bit đồng bộ trên đường truyền thường dựa vào các bit đồng bộ thuđược qua giao diện, tuy vậy hệ thống cũng có thể sử dụng hệ thống đồng bộ riêng củamình Mạng B-ISDN trong tương lai sẽ chủ yếu sử dụng các đường truyền dẫn là cápquang, kể cả mạng trung kế và mạng truy nhập ATM.