Nghiên cứu hệ thốngATM và ứng dụng ATM trong mạng cục bọ (ATM - LAN)

Luận văn : Nghiên cứu hệ thốngATM và ứng dụng ATM trong mạng cục bọ (ATM - LAN)

Lời nói đầu

Nhu cầu về giao tiếp trao đổi thông tin đối với loài ngời 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 ngời Bắt đâu từ chiếc máy điện thoại, là một sự nhảy vọt lớn trongthông tin của loài ngời, con ngời dần dần tiến tới việc truyền dữ liệu chữ, truyền sốliệu đi từ điểm này tới điểm khác tiếp đó là việc truyền hình ảnh làm con ngời gắn bóvới nhau hơn và bây giờ ngời ta muốn dùng tất cả các loại thông tin khác nhau nhtiếng nói, hình ảnh, số liệu trong cùng một lúc( nh cầu truyền hình) truyền từ một

điểm đến nhiều điểm hoặc từ một điểm đến một điểm Cứ mỗi lần nh vậy, cùng với sựtiến bộ trong thông tin, những hệ thống thông tin cùng với sự cung cấp cho nó ngàycàng lớn dần lên, nó đã và đang đặt ra những thách thức mới về mặt quản lý cho conngời

Mạng dịch vụ tổ hợp số băng hẹp N - ISDN ra đời vào đầu những năm 80 nh 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 lợng 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 đợc các yêu cầu bổ xung nêu trên một mạng viễn thông thống nhất

đáp ứng tất cả các loại hình dịch vụ viễn thông và xử lý tin với tốc độ yêu cầu rất khácnhau từ một vài Kb/s đến hàng chục Gb/s, thậm chí hàng Tb/s gọi là mạng số liên kết

đa dịch vụ băng rộng (B-ISDN) và chỉ có B- ISDN với có khả năng cung cấp dịch vụ

đa phơng tiện Ngày nay một số giải pháp kỹ thuật đã đợc đề xuất nhằm cải thiện độthực 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 nhất

đó là phơng thức truyền không đồng bộ ( Asynchronous transfer Mode - ATM) ATM

có thể ứng dụng trong các môi trờng khác nhau nh mạng LAN, mạng WAN, mạngcông cộng, mạng cáp truyền hình Do vậy ITU-T đã quyết định rằng kiểu truyềnkhông đồng bộ ATM sẽ là phơng pháp truyền cho mạng B-ISDN trong tơng lai và đã

đa ra các khuyến nghị về ATM, đặt cơ sở cho mạng ATM cũng nh phần lớn các tham

số của nó

Tại Việt Nam hiện nay cùng với sự phát triển nhanh chóng của ngành Bu chính Viễnthông, công nghệ ATM cũng đã bắt đầu đợc chú trọng nghiên cứu nhằm đáp ứng đợcnhững nhu cầu ngày càng tăng của xã hội Bản đồ án này là một phần trong quá trìnhnghiên cứu, tìm tòi nhằm tiến tới nhanh chóng áp dụng công nghệ mũi nhọn này tạiViệt Nam, nội dung chủ yếu là : nghiên cứu hệ thống ATM và ứng dụng ATM trongmạng 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 nh

đặc điểm chung, các dịch vụ, các tính toán để thiết lập tham số ATM, các giao thức ởcác 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 cha đợc sử dụng rộng rãi do cònmột số vấn đề cần giải quyết, do đó bản đồ án không tránh khỏi một số thiếu sót vànhiều vấn đề vẫn cha đợc trình bày và giải quyết Vì vật tôi rất mong đợc sự góp ý vàgiúp đỡ của các thầy cô và các bạn

Sau cùng tôi xin phép đợc bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới cô giáo hớng dẫn TrầnNgọc Thọ cũng nh các thầy cô giáo và bạn bè đã nhiệt tình giúp đỡ tôi hoàn thành bản

đề án này

Hà nội, ngày tháng năm 2001

Nguyễn Xuân Ba

Mục lục

Lời nói đầu.

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

Chơng 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

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

2.1 Các tham số của hệ thống

2.1.1.Tốc độ bit tự nhiên, tốc độ bit trung bình, tốc độ bit cực

đại và tốc đọ truyền dịch vụ của mạng

2.1.2 Các tham số đặc trng cho chất lợng mạng

2.2 Lựa chọn kiểu truyền cho B-ISDN

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 thớc của tế bào ATM

2.5 Tóm tắt

Chơng III : kỹ thuật mạng ATM

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 đờng ảo

3.3.3 Các ứng dụng của cuộc nối kênh ảo và đờng ảo

3.4 Cấu trúc tế bào ATM

3.4.1.Số liệu nhận dạng kênh ảo VCD và đờng ảo VPI

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 ngời sử dụng và các vấn đề thông tin liên

mạng

3.7.1§Æc ®iÓm giao diÖn UNI

4.3.1 T¹o ra c¸c tÕ bµo ATM tõ dong th«ng tin lªn tôc

4.3.2 TruyÒn dÉn tÕ bµo ATM

5.3 Quan hÖ gi÷a ph¬ng tiÖn truyÒn vµ cÊu tróc

5.4 C¸c giao thøc ®iÒu khiÓn truy nhËp ph¬ng tiÖn truyÒn

5.4.1Truy nhËp ngÉu nhiªn CSMA/CD

6.3.2 Client vµ Server trªn LAN m« pháng

6.3.3 Toµn côc cña m« pháng LAN

6.3.4 D¹ng khung LAN m« pháng

Chơng 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

Ví dụ ;

 mạng telex : dùng để gửi các bức điện dới dạng ký tự đã đợc mã 5 bit ( mãBaudot) Tốc độ truyền rất thấp ( từ 75 đến 300 bit/s )

 Mạng điện thoại công cộng : còn gọi là mạng POTS ( plain old telephone service ),

ở đây thông tin tiếng nói đợc số hoá và chuyển mạch qua hệ thống mạch điện thoạicông cộng PSTN ( Public switched telephone network )

 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 cáp

đồng 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 đợc thực hiện bởimạng cục bộ LAN ( local area network ) mà nổi tiếng nhất là mạng Ethernet, tokenbus và token ring

Mỗi mạng trên đợc 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 phơng pháp thiết kế, sản xuất, vậnhành, bảo dỡng khác nhau Nh vậy mạng viễn thông hiện tại có rất nhiều nhợc điểm

mà quan trọng nhất là :

- Chỉ truyền đợc các dịch vụ độc lập tơng 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 hởng mãnh mẽ tới tốc độ truyền tín hiệu

Ngoài ra còn có nhiều dịch vụ truyền thông trong tơng lai mà hiện nay cha dự đoán

tr-ớc đợc, mỗi loại dịch vụ sẽ có tốc độ truyền khác nhau Ta dễ dàng nhận thấy rằng hệthống hiện nay rất khó thích nghi yêu cầu của các dịch vụ khác trong tơng lai

- Kém hiệu quả trong việc bảo dỡng, vận hành cũng nh việc sử dụng tài nguyên Vìtài 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

Nh 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 vụ

tổ hợp và mạng tổ hợp có nhiều u điểm về mặt kinh tế, phát triển, thực hiện vận hành

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 phơng tiện( Multimedia ), đơn phơng tiện ( monomedia) theo kiểu hớng liênkết ( connectionless) và theo cấu hình đơn hớng hoặc đa hớng B- ISDN là một mạchthông minh có khả năng cung cấp các dịch vụ cải tiến, cung cấp các cung cụ bảo d -ỡng 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 Nh vậy ATM sẽ lànền tảng của B- ISDN trong tơng lai

Hình 1.1 Cấu trúc khung thời gian trong ATM

Kênh 1

Kênh 2

Kênh n

Kênh 1

Kênh 2

Kênh n

Khe thời gian

Kkung thời gian 125

Hình 1.1 : Cấu trúc khung thời gian trong STM

Phần tiêu đề của tế bào ATM

Phần thông tin của ngời 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 thờng nh 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 tơng ứng với kênh đã cho đợc nhận biết bởi vị trí của nótrong khung truyền ( Hình 1 ) trong khi ở ATM các gói thuộc về một cuộc nối lại tơngứng 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 thớc 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 kíchthớc nhỏ cũng sẽ tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao đợc 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 hởng tới ATM đó là :

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

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

âm

1.2.2.2 Các ý tởng 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 thuộccào yuê cầu của từng dịch vụ cụ thể, các dịch vụ thời gian thực đựoc truyền theo ph-

ơng pháp truyền mạng gói

Các ý tởng 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 )

Hình 1.3 : Điều khiển lỗi đầy đủ trên mọi liên kết của mạng

Chuyển mạch gói

Trong các mạng chuyển gói khi mới ra đời, chất lợng truyền số liệu còn thấp, do đó

để đảm bảo chất lợng truyền chấp nhận đợc, ngời ta phải thực hiện chức năng điềukhiển lỗi trên mọi liên kết ( link by link ) Việc điều khiển lỗi nay đợc thực hiện bởicác thủ tục HDL ( Hight level Data Link control) bao gồm các chức năng : giới hạnkhung ( frame delimiting ), đảm bảo truyền bit chính xác, kiểm tra lỗi ( kiểm tra mã

d vòng CRC - Cyclic Redundancy Check ), sửa lỗi bằng các thủ tục truyền lại Hình1.3 trình bày thủ tục điều khiển lỗi đầy đủ của mạng chuyển mạch gói thông qua môhình liên kết các hệ thống mở OSI Ta thấy rằng quá trình điều khiển đợc thực hiệntrên lớp 2 Ơ đây quá trình điều khiển lỗi đợc thực hiện trên mọi liên kết thông quanút chuyển mạch, do đó nút chuyển mạch phải xử lý rất nhiều thông tin làm ảnh hỏngtới độ xử lý và độ tin cậy của hệ thống

1

21

321

Điều khiển lỗi đầy đủ

Nút chuyển mạch Điều khiển lỗi đầy đủ ( từ đầu cuối đến đầu cuối)

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 tởng này còn đợc mở rộng hơn nữa, các chức năng điều khiển lỗikhông còn đợc cung cấp ở các nút chuyển mạch trong mạng nữa mà trong trờng hợpcần thiết, sẽ đợc cung cấp bởi các thiết bị đầu cuối Nh vậy các chức năng điều khiểntrong mạng đợc giảm từ điều khiển lỗi đầy đủ ( full error control ) ở mạng chuyển gói

X 25 xuống còn cực kỳ tối thiểu ở mạng ATM, do đó các nút ở ATM có độ phức tạptối thiểu và vì thế có tốc độ truyền rất cao, có thể lên tới 600 Mbit/s ( Hình 1.5) Bảng1.1 trình bày các chức năng đợc thực hiện ở tại nút mạng chuyển mạch gói thế hệ cũ

và mạng chuyển mạch gói thế hệ mới ( phơng pháp chuyển tiếp khung) của mạngATM Rõ ràng nút mạng ATM hầu nh không phải xử lý thông tin điều khiển nàotrong khi đó nút mạng của hệ thống chuyển gói thế hệ cũ phải xử lý rất nhiều thôngtin

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

1b2

1a

1b1a

1b1a

21b1a

Nút chuyển mạch Điều khiển lỗi đầy đủ ( từ đầu cuối đến đầu cuối)

Các dịch vụ thời gian thực yêu cầu dòng bit có trễ rất ngắn khi đợc truyền từ đầu pháttới đầu thu Có thể phân biệt hai loại trễ : trễ do chuyển mạch và trễ do truyền từ điểm

đầu tới điểm 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 chỉ

có 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 mạng

và các biến động giảm xuống còn vài trăm s , do đó quan hệ thời gian đợc đảm bảo

nh trong trờng hợp chuyển mạch kênh

đợc hỗ trợ bởi các thành tựu to lớn trong công nghệ bán dẫn và công nghệ quang điện

tử ATM có khả năng đáp ứng đợc một loạt các dịch vụ băng rộng khác nhau, kể cảtrong lĩnh vực gia đình cũng nh trong thơng mại

Chơng 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 đó

sẽ trình bày tới các tham số và tính toán về lỗi cũng nh trễ trong mạng Các tham sốnày rất quan trọng vì có thể dựa vào đó để đánh giá chất lợng mạng

2.1.2 Tốc độ tự nhiên, tốc độ trung bình, tốc độ bit cực đại và tốc độ truyền dịch

vụ của mạng.

Mạng băng rộng tơng lai cần đợc truyền một số lợng lớn các dịch vụ, từ các dịch vụtốc độ thấp nh : đo lờng từ xa, báo động từ xa, tiếng nói, fax, tới các dịch vụ tốc độtrng bình nh : âm nhạc, điện thoại truyền hình, truyền số liệu tốc độ cao hoặc các dịch

vụ có tốc độ rất cao nh : HDTV, th viện vidio Các dịch vụ này có tốc độ từ vài bit/stới 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)) đợc 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

0 ) (

Tỷ lệ giữa E và S đợc gọi là đại lợng B ( Bustinss) B đặc trng cho sự thay đổi của tốc

độ dòng bit theo thời gian Để minh hoạ cho 2 đại lợng E và S đợc thể hiện trên hình2.2

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

Rõ ràng tốc độ bit tự nhiên S(t) đối với mỗi phiên liênlạc, nhng S và E(St)) nh nhau

đối với mỗi loại dịch vụ, bảng 2.1 trình bày một số giá trị E và B của vài loại dịch vụ

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 hởng của nó đến chất lợng truyền

Từ hình 2.3 nhận thấy rằng, nếu tốc độ truyền nhỏ hơn tốc độ bit cực đại S thì chấtlợng 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 lợng truyền

Tốc độ ruyền tren mạng

Tốc độ truyền tự nhiên của dịch vụ

0 t(s)

Hình 2.3 : Chất lợng 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 đợc sử dụng để điền đầy vào khoảng chênh lệch giữa tốc độbit tự nhiên và tốc độ truyền, do đó sẽ tiêu phí độ rộng băng truyền Điều này đợcminh hoạ trên hình 2.4

Tốc độ

(bit/s) tiêu phí độ rộng băng truyền

2.1.2 Các tham số đặc trng cho chất lợng mạng.

Nh 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 d ( residual error data unit rate) : là các lỗi không thể khôi phục

Nh vậy các loại lỗi trên đặc trng cho tính thông suốt về mặt nội dung và gây ra một tỷ

lệ lỗi tr nào đó, chúng có thể đợc định nghĩa bởi các tham số sau :

- Tỷ lệ lỗi bit : Đợc đặc trng bằng tham số tỷ lệ bit lỗi BER ( bit error rate) :

BER = Tổng số bit lỗi / Tổng số các bit đợc 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 đ ờngnhầm ( misrouted)

Tỷ lệ gói đợc đặc trng bằng tham số tỷ lệ lỗi gói PER ( packet error rate ) :

PER =Số gói bị lỗi/Tổng số gói đợc gửi

Trong thực tế, lỗi gói thờng xảy ra do hai nguyên nhân : các gói bị mất do định đờngsai hoặc do tắc nghẽn ; đợc đặc trng bằng tỷ lệ mất gói PLR (packet loss rate ) :

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

Các gói tới các đích không mong muốn nhng các đích này lại chấp nhận chúng nh cácgói đúng Đại lợng đặc trng cho trờng hợp này đợc gọi là tỷ lệ chèn gói PIR (packetinsertion rate ) :

PIR = Tổng số gói chèn vào đích nhầm/tổng số các gói đợc 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 đợc đặc trngbởi 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 nhau

đợc biểu thị bằng độ trễ cực đại DM và độ trễ cực tiểu Dm Sự khác nhau giữa DM và

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 chính xáctrong 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 bình

Do 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 đợc tính : D = Dt + Dp

Trễ Dt xảy ra tại các nút chuyển mạch và đợc cấu tạo vật lý của mỗi nút cũng nh

ph-ơng 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 đãtng 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 1000ms

Âm thanh chất lợng 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 đợc đối với từng dịch vụ của mạng ATM

2.2 lựa chọn kiểu truyền chuyển B-ISDN.

Nh đã trình bày trong 1.2.1 ITU-T chọn kiểu truyền không đồng bộ là dạng truyềncho B-ISDN truyền tơng lai ; nguyên nhân để lựa chọn ATM nh nền tảng củaB-ISDN

( đã giới thiệu sơ qua ở 1.1) sẽ rõ ràng hơn sau khi ta xem một hệ thống thông tinkhác nhau.

2.2.1 Chuyển mạch kênh.

Phơng pháp chuyển mạch này đã đợc sử dụng từ lâu trong mạng điện thoại, nhàynay nó vẫn đợc sử dụng trong N- ISDN Chuyển mạch kênh sử dụng phơng pháp ghépkênh theo thời gian DTM ( time division multiplexing) Chuyển mạch kênh rất thiềuphần mềm dẻo do các thông tin phải truyền theo một tấn số cố định dẫn tới giới hạn

về mặt tốc độ và không thích hợp cho việc truyền các dịch vụ băng rộng có đặc điểmkhác 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, ngời ta đa ra hệ thống chuyển mạch kênh đa tốc độ MRCS ( Multirate circuitswitching ) Các đờng nối trong MRCS đợc chia thành n kênh cơ bản gồm các khungthời gian với các khe thời gian có độ dài khác nhau, mọi cuộc liên lạc có thể đ ợc xâydựng từ n kênh này hệ thống chuyển mạch MRCS rất phức tạp do mỗi kênh cơ sở củamột đờng nối phải giữa đồng bộ với các kênh khác Do đó ITU-T cũng không coiMRCS 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 đợc cung cấp khi thông tin đợc gửi đi và khi gửi xong thông tin tàinguyên đợc giải phóng trở lại Sự cung cấp này đợc thiết lập mỗi lần gửi nh trong tr-ờng hợp chuyển mạch gói, nhng dới sự điều khiển của tín hiệu báo hiệu liên kếtnhanh ( fast associated signalling) ch không nằm tiêu đề nh trong chuyển mạch gói

Sự kết hợp giữa FCS và MRCS đợc gọi là hệ thống chuyển mạch nhanh đa tốc độMRFCS ( Multirate fast circuit switching ) Tuy vậy nó cũng còn một vài nhợc điểm,

đặc biệt là phức tạp khi thiết kế và điều khiển một hệ thống nh vậy, vì ở đây yêu cầukhả năng thiết lập và huỷ bỏ cuộc nối trong một khoảng thời gian rất ngắn FCS vàMRCS cũng không đợc lựa chọn làm giải pháp cho mạch băng rộng

2.2.4 chuyển mạch gói.

Để đảm bảo chất lợng truyền chấp nhận đợc từ đầu cuối tới đầu cuối, cần có độphức tạp của X25 nhằm xử lý lỗi và điều khiển luồng giữa các đờng liên kết ( Link bylink) Mặt khác những gói có độ dài khác nhau yêu cầu quản lý bộ đệm rất phức tạp

do đó tốc độ hoạt động không cao

Trong X25 lớp hai sử dụng truy nhập đờng liên kết bằng LAPB( balalced linkaccess procedure ) LAPB đợc sử dụng để thực hiện các chức năng nh nhận biết giớihạn 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 đợc 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 đợc truyền từ

đầu cuối tới đầu cuối ( giữa các thiết bị đầu cuối ngời sử dụng) Tại nút mạng chỉ cóchức năng phát hiện lỗi để huỷ bỏ các khung vì không cần thiết phải truyền các khungnày, ngoài ra cũng không có chức năng điều khiển luồng hoặc phân kênh hợp kênh.Trong chuyển mạch khung, các chức năng phát hiện lỗi và điều khiển luồng vẫn còngiữa lại ở nút mạch do đó việc truyền lại khung và điều khiển luồng bằng cửa sổ trợtvẫn đợc thực hiện trên cơ sở các liên kết

Hai hệ thống chuyển mạch khung và chuyển tiếp khung có rất nhiều u 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 đ ợc các yêucầu đặt ra, các u điểm của nó là :

- Mềm dẻo và phù hợp với các dịch vụ trong tơng 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 nh ATD( asynchronous time division ), IBCN( intergrated broadband commulication network)

2.3 Tính toán các tham số cơ bản cho ATM.

Nh đã đề cập ở trên các tham số ở ATM đều đợc tính toán dựa trên cơ sở hai yêuchính là độ trong suốt về mặt thời gian đặc trng bởi độ trễ và độ trong suốt về mặt nộidung, đặc trng bởi tỷ lệ lỗi

2.3.1 Độ trễ.

Trễ khi truyền thông qua mạng ATM đợc 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

-PD : Trễ tạo gói -TD: trễ truyền

-FD : Trễ chuyển mạch -QD: Trễ hàng đợi -DD: Trễ tháo gói

Hình b:

-FD: trễ của mạng đồng bộ

Hình 2.7 : các loại trễ khác nhau trong mạng ATM

Trong mạng ATM thuần tuý, thông tin đợc đóng gói thành các tế bào và khôi phụcthành các trạng thái đầu ở nơi nhận tin Các tế bào đợc sử dụng khắp mọi nơi trênmạng Ngựoc lại trong mạng kết hợp một phần của mạng hoạt động với tế bào phầnkhác 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 thờng cógiá trị từ 4-5 s /km

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

- Trễ chuyển mạch cố định : (FD) xảy ra khi một tế bào ATM đi qua chuyển mạch,

Mạng

nạch ATMFD

2

DD

Chuyển mạchAT M

Chuyển nạch ATMFD

2

DD

Mạng đòng Bộ

- Trong mạng thuần tuý ATM :

Cũng nh các hệ thống khác các lỗi xảy ra trong ATM là do sự không hoàn hảo của

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 đợc 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 đờng sai điều này xảy ra khi phần tiêu đề mang giá trịcủa một đờng nối khác Nếu phần tiêu đề mang một giá trị không tồn tại thì tế bào dẽ

bị huỷ bỏ Trong cả hai trờng hợp đều có thể xảy ra lỗi nhân (multiplication error) dochỉ cần một bit trong phần tiêu đề cũng dẫn tới cả tế bào Tỷ lỗi đợc gọi là B

2.3.2.2 Sự mất tế bào do tràn hàng đợi.

Do kích thớc thích hợp của các hàng đợi trong mạng sự mất tế bào do tràn hàng

đợi giảm xuống tơí giá trị chấp nhận đợc ,giá trị này khoảng 10-8 Việc tính toán kíchthớc hàng đợi đợc giảm nhẹ rất nhiều bởi tính chất hớng 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 thớc 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 nh độ phức tạp khi thực hiện là tối thiểu

2.4.1Lựa chọn giă 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 hởng tới u điểm và nhợc điểm của cả hai giải pháp nhng cácyếu 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 trờng hợp độ dài ATM cố định, hiệu suất băng truyền

X : Tổng số byte thông tin hữu ích đợc truyền

Int(Z) : Phần nguyên của Z

Nh vậy hiệu suất sẽ tối u khi toàn bộ thông tin đợc truyền đi chia hết cho kích thớc ờng thông tin

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

Fopt =L/(L+H)Ngời ta nhận thấy rằng hiệu suất phụ thuộc rất nhiều vào các byte thông tin hữu ích

đựơc truyền đi, số byte thông tin hữu ích dài thì hiệu suất tối u càng dễ đạt đợc

Do luồng thông tin trong ATM gồm : tiếng nói, tín hiệu video, số liệu tốc độ caolên hiệu suất gần đạt đợc giá trị tối u, 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 đợc 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 :

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 nh các yuê cầu kỹ thuật tơngứng với các chức năng này Hai nhân tố quan trọng nhất là tốc độ hoạt động và yêucầu vềkích thớc 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 trờng hợp gói có độ dài thay đổi, thời gian xử lý là không cố định và phụ thuộcvào độ dài gói

- Quản lý bộ nhớ của hàng đợi : trong trờng hợp kích thớc gói cố định, hệ thốngquản lý bộ nhớ có thể đa ra các khối nhớ với kích thớc cố định tơng ứng với kích thớccủa tế bào ATM hoạt động này hết sức đơn giản nh trong trờng hợp quản lý bộ nhớ tự

do Trong trờng hợp gói có độ dài thay đổi, hệ thống quản lý bộ nhớ phải có khả năng

đa ra các khối bộ nhớ có kích thớc khác nhau sao cho các hoạt động nh tìm các đoạnthông tin , tìm đoạn đầu tiên, đợc tiến hành ở tốc độ cao Việc quản lý bộ nhớ tự docũng trỏ lên phức tạp hơn

 yêu cầu về kích thớc hàng đợi :

trong trờng hợp độ dài gói cố định, yêu cầu về kích thớc hàng đợi cũng phải càng lớn.Trong trờng hợp gói có độ dài thay đổi, tính toán kích thớc hàng đợi phức tạp hơnnhiều và sẽ phụ thuộc vào độ dài gói đơn giản nhất là những kích thớc hàng đợi tơngứng với gói có độ dài lớn nhất, lúc đó kích thớc hàng đợi sẽ lớn hơn rất nhiều so vớitrờng hợp gói có kích thớc cố định Việc tính toán kích thớc hàng đợi một cách tối utrong trờng hợp này sẽ hết sức khó khăn

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

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

2.4.2 lựa chọn kích thớc của tế bào ATM.

Sau khi đã quyết định sử dụng gói có độ dài cố định vấn đề đặt ra là chọn tế bào

có kích thớc bao nhiêu kích thớc củ tế bào sẽ ảnh hởng 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 đợc quyết định bởi tỷ lệ giữa kích thớc phần tiêu đề và kíchthớc 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 trờng dữ liệu có độ dài khác nhau Trễ hàng đợi bị ảnh hởng bởi tỷ lệ giữa độ lớn của trờng dữ liệu L và độ lớn phần tiêu đề Hình 2.9 thể hiện sự phụ thuộc của trễ hàng đợi và tỷ lệ L/H Ta nhận thấy rằng trễ bé nhất khi L/H có giá trị từ 8 - 16 tớng ứng với kích thớc của tế bào từ 32 + 4 byte tới 64 + 4 byte Trễ tháo gói đợc quyết định bởi biến động trễ là nguyên nhân của trễ tổng của một vài hàng đợi Trễ tháo gói cũng bị ảnh hởng 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 đợc giới hạn sao cho giá trị của nó nhỏ hơn 25ms Nếu tổng trễ lớn hơn giá trị này thì cần phải lắp thêm bộ khử tiếng vọng Theo kết quả nghiên cứu của ITU-T độ dài tế bào có ảnh hởng trực tiếp tới trễ :

- Đối với các tế bào có độ dài tơng đối ngắn ( 32 byte hoặc nhỏ hơn) thì trễ tổng rất nhỏ

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

2.4.2.3 Độ phức tạp khi thực hiện.

- Độ phức tạp của hệ thống phụ thuộc vào hai thông số cơ bản đó là tốc độ xử lý và dung lợng bộ nhớ cần thiết

P M

2 P 6400

4 3200

8

16 1600

32 M 8000

Kích thớc tế bào 16 32 64 128 256 (byte) Trong đó: P : thời gian xử lý một tế bào (s) M: kích thớc bộ nhớ (bit) Hình 2.11 : Sự phụ thuộc của kích thớc tế bào tới thời gian xử lý và kích thớc bộ nhớ Để giới hạn tỷ lệ mất tế bào, ta cần cung cấp một hàng đợi có kích thớc đủ lớn Vì vậy kích thớc tế bào càng lớn thì kích thớc hàng đợi cũng phải càng lớn Mặt khác khi có một gói tới nút chuyển mạch thì phần tiêu đề của nó cũng cần phải đợc xử lý ngay trong khoảng thời gian một tế bào, do đó kích thớc tế bào càng lớn thì việc thời gian dành cho việc thực hiện càng nhiều và tốc độ yêu cầu càng thấp Thí dụ trên hình 2.11, đối với tế bào 16 byte, ta chỉ cần 8000 bit hàng đợi nhng thời gian xử lý phải nhở hơn 1 s đối với tế bào 256 byte ta cần hơn 64000 bit cho một hàng đời nhng 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 nay cho phép xử lý rất nhiều thông tin trong khoảng thời gian 1s

, nh vậy vấn đề chính là giới hạn bộ nhớ

2.4.2.4 Kết luận.

Các giá trị độ dài ở kích thớc giữa 32 - 64 byte đợc a chuộng hơn cả Sự lựa chọn này phụ thuộc vào ba thông số chính đã đề cập ở trên Cuối cùng ITU-T đã đạt đợc một thoả hiệp sử dụng tế bào có trờng số liệu 48 byte và 5 byte trờng tiêu đề

2.5 tóm tắt.

Trong chơng II, ta đã xem xét các tham số quan trọng của mạng ATM đó là các tham số liên quan đến lỗi và trễ Từ các tham số này cũng nh các yêu cầu về dịch vụ

cụ thể ngời ta đã xem xét và lựa chọn các tham số truyền trong mạng ATM nh độ dài hàng đợi, tốc độ xử lý, kích thớc tế bào ATM Cuối cùng ITU-T chọn giải pháp tế bào ATM kích thớc cố định có độ dài 53 byte, trong đó trờng số liệu dài 48 byte, phần tiêu đề dài 5 byte

Chơng III: kỹ thuật mạng ATM.

3.1 Mở đầu.

Sau khi xét các tham số quan trọng của mạng ATM ở chơng II, chơng III sẽ tiếp tục

đề cập tới các kỹ thuật của ATM và các chức năng của từng lớp ở đây còn đề cập

đến cấu trúc của tế bào ATM, nguyên tắc chuyển mạch báo hiệu, chức năng vận hànhgiám sát bảo dỡng OAM trong mạng ATM

3.2 Đặc điểm kỹ thuật của B-ISDN.

Báo hiệu ngời sử dụng tới ngời sử dụng

( hoặc từ ngời sử dụng tới mạng )

LFC ( local function capability) các chức năng đợc cung cấp bởi nút chuyển mạch củabộ

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 đợc ITU-T đa ra trong khuyến nghị I.327,theo đó các khả năng về báo hiệu, truyền dẫn của B-ISDN bao gồm :

- 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 ngời sử dụng tới mạng

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

Nh đã phân tích phần tử số liệu đợc dùng trong ATM là các tế bào ATM chúng có

độ dài cố định là 53 byte Tính toàn vẹn của chuỗi tế bào đợc đảm bảo khi truyền qua

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

mạng ATM nói cách khác các tế bào thuộc về cùng một kênh ảo luôn đợc truyềntheo một thứ tự nhất định ATM sử dụng kỹ thuật hớng liên kết Một cuộc nối ở lớpATM bao gồm một hoặc nhiều liên kết, mỗi liên kết đợc gán một số liệu nhận dạngkhông đổi trong suốt cuộc nối Tuy vậy, ATM cũng cung cấp thủ tục cho các dịch vụtruyền 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 vì vậybáo 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 đờng truyền dẫn : mức đờng truyền dẫn liên kết các phần tử có chức năng lắpghép hoặc báo thông tin hữu ích trong hệ thống truyền dẫn, thông tin hữu ích cùngvới 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 đợc móc nối với nhau ở mức này ( nhòm hoặc tách các khung truyền dẫn thànhmột 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 năng Truyền dẫn lớpATM

Các chức năng truyền dẫn vật lý

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

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

3.3.2.1 Đờng ảo VP và kênh ảo VC.

Nh đã trình bày 3.3.1.2

3.3.2.2 Liên kết kênh ảo và liên kết đờng ảo.

Theo ITU-T “ liên kết kênh ảo là sự truyền đơn hớng các tế bào ATM giữa điểm màtại đó các giá trị VCI đợc gán vào tế bào và điểm mà các giá trị đó bị thay đổi hoặc bịxoá “

“ Liên kết đờng ảo là liên kết giữa hai điểm mà tại đó giá trị VPI đợc 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 vào lớptơng thích ATM “

Thực chất VCC là một đờng nối logic giữa hai điểm dùng để truyền các tế bào ATM.Thông qua VCC, thứ tự truyền các tế bào ATM sẽ đợc bảo toàn Có 4 phơng pháp đ-

ợc sử dụng để thiết lập một quốc nối kênh ảo tại giao diện giữa ngời sử dụng vàmạng :

+ Việc thiết lập và giải phóng đối với các cuộc nối đợc thực hiện thông qua các kênhdành sẵn mà không cần các thủ tục báo hiệu Phơng pháp này đợc áp dụng cho cáccuộc nối cố định và bán cố định

+ Qua các thủ tục báo hiệu trao đổi : phơng pháp này sử dụng kênh báo hiệu trao đổi

ảo để thiết lập hoặc giải phóng các kênh báo hiệu aỏ thông thờng

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 đ ờng ảo, cuộcnối kênh ảo

+ Qua thủ tục báo hiệu giữa ngời sử dụng và mạng, các VCC báo hiệu đợc sử dụng đểthiết lập hoặc giải phóng các cuộc nối kênh ảo từ đầu cuối tới đầu cuối

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

- Cuộc nối đờng ảo :

Cuộc nối đờng ảo VPC là sự móc nối liên kết của một số đờng ảo VPC là sự liên kếthợp 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 đợc nhận dạng (duy nhất) thông qua tổ hợp hai giá trị VPI và VCI Cóhai phơng pháp đợc sử dụng để thiết lập cuộc nối đờng ảo

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

+ Thiết lập VPC đợc điều khiển bởi ngời sử dụng hoặc mạng Các giá trị VPI đợccung cấp bởi thiết bị của ngời sử dụng hoặc các điểm cung cấp dịch vụ trong mạng

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

VPC liên kết những ngời sử dụng cung cấp cho họ những “ ống truyền dẫn”, tổchức các VC sẽ phụ thuộc vào ống này những VPC giữa ngời sử dụng và mạng đợc

sử dụng để kết hợp những luồng thông tin từ ngời sử dụng tới các phần tử của mạng

nh chuyển mạch địa phơng VPC giữa mạng và mạng đợc sử dụng để tổ chức luồngthông tin của ngời sử dụng theo các sơ đồ định tuyến có sẵn cho việc chuyển mạchcác tuyến hay thông tin quản lý mạng

3.4 Cấu trúc tế bào ATM.

Nh đã biết đặc điểm của ATM là hớng liên kết Do đó khác với mạng chuyển mạnggói, địa chỉ nguồn và đích, số thứ tự gói ( để sắp xếp lại thứ tự các gói) là không cầnthiết trong ATM Hơn nữa do chất lợng của đờng truyền rất tốt nên các cơ chế chốnglỗi trên cơ sở từ liên kết tới liên kết cũng đợc bỏ qua ( xem 1.2.2.2.) Ngoài ra ATMcũng không cung cấp các cơ chế điều khiển luồng giữa các nút mạng do cơ cấu điềukhiển cuộc gọi của nó Vì vậy chức năng cơ bản còn lại của phần tiêu đề truyền tế bàoATM là nhận dạng cuộc nối ảo

Phần tế bào của tiêu đề có hai dạng : một dạng là các tế bào đợc truyền trên giao diệngiữa ngời sử dụng và mạng UNI, dạng còn lại là dạng các tế bào đợc truyền giữa cácnút chuyển mạch ( giữa NNI) Hình 3.5 và 3.6 thể hiện cấu trúc ATM ở giao diệnNNI và UNI

3.4.1 Số liệu nhận dạng kênh ảo VCI và đờng 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 đợc dùng để nhận dạng các kênh đợc truyền đồngthời trên đờng truyền dẫn Thông thờng trên một đờng truyền có hàng ngàn kênh nhvậy vì thế VCI có độ dài 16 bit ( tớng ứng với 65535 kênh)

và hình ảnh sẽ đợc truyền trên hai kênh có VCI riêng biệt, do đó ta có thể bổ xunghoặc huỷ bỏ một dịch vụ trong khi đang thực hiện một dịch vụ khác

VPI đợc sử dụng để thiết lập cuộc nối đờng ảo cho một số các kênh ảo VCC VPIcho phép đơn giản hoá các thủ tục chọn tuyến cũng nh quản lý nó có độ dài 8 bit hoặc

12 bit tuỳ thuộc tế bào ATM đang đợc 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 định

đờng dựa trên gía trị của VPI và VCI hay chỉ dựa trên gí trị VPI Tuy vậy cần lu ýrằng VCI và VPI chỉ có ý nghĩa trên từng chặng liên kết của cuộc nối Chúng đợc sửdụng để chọn đờng trên các chặng này đợc dễ dàng hơn Do số VPI và VCI quá nhỏnên chúng không thể đợc sử dụng nh một số liệu nhận dạng toàn cục vì khả năng xảy

VPI VCI VCI

VCI VCI PT CLP

HECPhần dữ liệu(48 byte)

GFC VPI VPI VCI

VCI VCI PT CLP

HECPhần 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

ra hai cuộc nối đợc sử dụng ngẫu nhiên cùng một số VPI và VCI là sẽ rất cao Đểkhắc phục ngời ta cho VCI và VPI là duy nhất trên mỗi đoạn liên kết Trên từng

đoạn liên kết này, hai nút chuyển mạch sử dụng VPI và VCI nh số hiệu nhận dạngcuộc nối trên mỗi đoạn đó Khi đã qua nút chuyển mạch, VPI và VCI nhận các giá trịmới phù hợp với đoạn tiếp theo

3.4.2 Kiểu tế bào.

PT là một trờng gồm ba bit có nhiệm vụ phân biệt các kiểu tế bào khác nhau nh : tếbào mang thông tin của ngời sử dụng, tế bào mang các thông tin về ngời giám sát, vậnhành, bảo dỡng Nếu bit đầu PT có giá trị thì đây là tế bào của ngời sử dụng Trongloại tế bào này bít số 2 báo hiệu tắc nghẽn trong mạng và bit 3 có chức năng báo hiệucho lớp tơng thích ATM AAL ( sẽ đợc trình bày ở 3.6.3) Nếu bit đầu của PT có giátrị bằng 1 thì đây là tế bào mang thông tin quản lý mạng Hình 3.7 và bảng 3.1 trìnhbày cấu trúc trờng PT

Hình 3.7 : các cấu trúc trờng PT trong tế báo mang thông tin của ngời sử dụng

Bảng 3.1 : Cấu trúc trờng PT trong tế bào mang thông tin OAM

100 Tế bào OAM lớp F5 liên quan tới liên kết

101 Tế bào OAM lớp F5 liên quan tới đầu cuối

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 ngời sử dụng Tuy vậy tế bào trống chỉ tồn tại ở mức vật lý còn tế bào khôngxác định tồn tại cả ở cả mức ATM lẫn mức vật lý ( xem 3.6.1) Tế bào không xác

định đợc gửi đi không có thông tin hữu ích dành sẵn trên đầu phát

3.4.3 CLP.

CLP là trờng dùng để phan loại các trờng nối khác nhau theo mức độ u tiên khi tàinguyên trong mm không còn là tối u nữa Thí dụ trong trờng hợp quá tải, chỉ có cáccuộc nối với mức u tiên thấp oà bị mất thông tin Có hai loại u tiên khác nhau là : utiên về mặt nội dung và u tiên về mặt thời gian Trong chế độ u tiên về mặt nội dung,các tế bào có độ u tiên cao hơn sẽ có xác suất mất gói ít hơn, còn trong chế độ u tiên

về mặt thời gian, vài tế bào có thể có độ trễ trong mạng dài hơn các tế bào khác

Các mức u tiên có thể đợc ấn định trên cơ sở cuộc nối ( qua mỗi VCI hoặcVPI)hoặc trên ccơ sở mỗi tế bào trong trờng hợp thứ nhất các tế bào thuộc về mộtkênh ảo hoặc đờng ảo sẽ có một mức u tiên xác định Trong trờng hợp thứ hai, mỗi

tế bào thuộc về một kênh ảo hoặc đờng ảo sẽ có các mức u tiên khác nhau

CLP có độ dài một bit Giá trị bit này có thể đợc 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 u tiên cao và CLP = 1 có mức u tiên thấp hơn các tế bào có

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

3.4.4 Trờng hợp điều khiển lỗi tiêu đề HEC.

Tám bit cuối cùng trong phần tiêu đề của tế bào là dùng cho trờng điều khiển lôĩ

0 0/1 0/1

đây đợc dùng là đa thức : x8 + x2 + x + 1 Đa thức này có thể sửa toàn bộ cáclỗi đơn và phát hiện ra phần lớn các lỗi nhóm Sửa lỗi HEC là cần thiết bởi vì tế bàotrong khi truyền trên mạng nếu giá trị VPI/VCI của nó sai dẫn đến đợc truyền đi sai

đĩa chỉ Ngoài ra nh trong SONET, HEC còn đợc dùng để phát hiện ra biên giới giữatừng tế bào Thực ra cũng có hai cách xử lý với HEC Cách thứ nhất : nếu phát hiệnsai, tế bào sẽ bị loại bỏ Cách thứ hai : là sửa lại bit bị lỗi Thực ra thì việc dùng cáchthứ nhất hoặc cách thứ hai phụ thuộc vào đờng truyền Nếu đờng truyền là cáp quangthì cách thứ nhất có thể áp dụng thì sẽ không quá nhiều hoặc chỉ một bit lỗi Nhng đốivới đờng truyền cáp xoắn thông thờng thì dùng cách thứ nhất có thể không mang lạikết quả tốt vì nhiễu có thể tác động đến một nhóm các bit Do phần tiêu đề bị thay

đổi theo từng chặng ( thay đổi VPI/VCI) nên CRC cần kiểm tra và tính toán lại vớimôĩ chặng Đa thức sinh có thể sửa toàn bộ các lỗi đơn và phát hiện ra phần lớn cáclỗi nhóm

để làm giảm tình trạng quá tải trong thời gian ngắn có thể xảy ra trong mạng của ngời

sử dụng Cơ chế GFC còn dùng cho cả các cuộc nối từ điểm tới điểm và từ điểm tớinhiều điểm

Khi kết hợp mạng ATM với các mạng khác nh DQDB (Distributed queue DualBus), SMDS( Switched Multi- megabit Data Service); GFC đa ra 4 bit nhằm báo hiệucho các mạng này, làm thế nào để hợp kênh các tế bào của các cuộc nối khác nhau.Mỗi mạng đều có một thủ tục truy nhập riêng, do đó hầu nh mỗi mạng đều phải cómột logic điều khiển tơng ứng để hoặc GFC thành dạng các thủ tục truy nhập củariêng nó Do đó trong trờng hợp này, GFC thực chất là một bộ các giá trị chuẩn để

định nghĩa các mức độ u tiên của ATM đối với các quy luật truy nhập vào các mạngkhác nhau

Việc buộc phải sử dụng trờng điều khiển luồng chung GFC là một nhợc điểm cơbản của ATM, đó là tảoa sự khác nhau giữa các tế bào tại giao diện UNI và NNI, vìvậy các thủ tục của ATM không phải là thủ tục đồng nhất Trong mạng sử dụng cácthủ tục đồng nhất, các thiết bị viễn thông có thể đợc lắp đặt vào bất kỳ một nơi nàotrong mạng Trong khi đó trong ATM, ta phải chú ý xem thiết bị đ ợc lắp đặt có thíchhợp 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 trờng ATM, việc chuyển mạch các tế bào đợc thực hiện trên cơ sở cácgiá trị VPI và VCI Nh đã nói, các giá trị VPI, VCI nói chung chỉ có hiệu lực trênmột đờng liên kết Khi tế bào tới nút chuyển mạch, gía trị của VPI hoặc cả VPI vàVCI đợc thay đổi cho phù hợp với liên kết tiếp theo Việc chuyển mạch chỉ thực hiệntrên giá trị VPI đợc 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 VCI thay đổi ở

đầu ra) thì nó đợc gọi là chuyển mạch VC hoặc chuyển mạch ATM

- A,B : Thiết bị đầu cuối

Hình 3.8 Minh hoạ cuộc nối kênh ảo VCC thông thờng T là nút chuyển mạch nơi màgiá trị VPI và VCI bị thay đổi A và B là hai thiết bị đầu cuối; D1 và D2 là các bộnối xuyên, nơi chỉ thay đổi giá trị VPI ; ai, xn lần lợt là các giá trị VCI, VPI tơng 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

3.5.2.2 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 nh các dịch vụ băng rộng, nh 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 lu lợng của cuộc nối

Đối với các cuộc gọi đa truyền thông (multi-media) một vài đờng 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 đờng nối trong cuộc gọi

đồng thời bổ sung các đờng nối mới Các chức năng đợc thực hiện ở chuyển mạch điạphơng của các đầu cuối tham gia vào cuộc gọi đó chứ không phải các nút chuyểnmạch trung gian Trong dịch vụ thông tin hội nghị, một vài cuộc gọi nhiều đờng(multi-connection) cần phải thiết lập giữa vài điểm Lúc này báo hiệu có nhiệm vụthiết lập và giải phóng một cuộc gọi hội nghị cũng nh bổ sung hoặc loại bỏ một thànhviên nào đó

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

Chú ý: Cuộc nối không đối xứng là cuộc nối chỉ truyền số liệu theo mộtchiềuhoặc truyền tốc độ thấp ở một chiều và tốc độ cao trong chiều ngợc lại

3.5.2.3.Báo hiệu trên kênh ảo SVC (signaling virtual channel )

Các thông điệp báo hiệu trong ATM đợc truyền trên kênh ảo báo hiệu SVC, kênhSVC là các kênh ảo có nhiệm vụ truyền các thông tin về báo hiệu Các loại kênh SVCkhác nhau đợc thể hiện trên bảng 3.2

Hình 3.2: Các kênh báo hiệu trên giao diện giữa ngời sử dụng và mạng UNI

Kênh báo hiệu trao đổi (Meta - signalling SVC-MSVC) trên mỗi giao diện UNI

có một kênh MSVC MSVC cố định và đợc truyền theo hai hớng Nó là một kiểu kênhquản lý giao diện đợc sử dụng để thiết lập, kiểm tra và giải phóng các kênh SVC từ

điểm tới nhiều điểm và các SVC truyền thông có lựa chọn

Kênh báo hiệu từ điểm tới điểm (point to point SVC) Kênh báo hiệu điểm tới

điểm 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 thông có lựa chọn, tín hiệu báo hiệu đợcgửi tới tất cả các đầu cuối có cùng một loại dịch vụ

Trong cấu hình báo hiệu cho các cuộc nối từ điểm tới điểm, mạng sử dụng mộtkênh báo hiệu ảo đợc thiết lập từ trớc (bởi MSVC) Trong cấu hình truy cập báo hiệu

từ điểm tới nhiều điểm, một kênh báo hiệu trao đổi đợc xử lý để quản lý các SVC.Kênh báo hiệu trao đổi không đợc sử dụng trong trờng hợp báo hiệu giữa các nútmạng Trong trờng hợp một ví dụ liên kết giữa hai nút mạng có chứa một số kênh ảobáo hiệu SVC thì các giá trị VCI bổ sung cho báo hiệu trên VP này sẽ đ ợc thiết lập từtrớc (pre – established)

3.6.Cấu trúc phân lớp của mạng ATM

3.6.1 Mô hình tham chiếu thủ tục B-ISDN:

Cấu trúc phân lớp logic đợc sử dụng trong ATM đựa trên mô hình tham chiếu liênkết các hệ thống mở OSI Mô hình ATM sử dụng khái niệm các lớp và các mặt phẳngriêng rẽ cho từng chức năng riêng biệt nh chức năng dành cho ngời sử dụng, chứcnăng điều khiển quản lý mạng Khái niệm này đợc gọi là mô hình tham chiếu thủ tụcB-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 dịch

vụ Mô hình tham chiếu thủ tục B-ISDN bao gồm 3 mặt phẳng đợc trình bày nh trênhình 3.11, các mặt phẳng đó là: mặt phẳng quản lý, mặt phẳng của ngời sử dụng vàmặt 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 đọc chia thành các lớp khác nhau nhằm thực hiện các chức năngquản lý có liên quan tới các tài nguyên và thông số nằm ở các thực thể có thủ tục (nhbáo hiệu chẳng hạn) Đối với mỗi lớp, quản lý lớp xử lý dòng thông tin OAM tơngứng, sẽ đợc trình bày trong 3.8.2

Mặt phẳng ngời sử dụng: Nhiệm vụ của mặt phẳng này là để truyền thông tin củangời sử dụng từ điểm A tới điểm B trên mạng Tất cả các cơ chế có liên quan nh điềukhiển 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 quan đến việccung cấp dịch vụ cho ngời 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 đờng 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 đờng 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 đợc thực hiện bởimạng của mỗi lớp cụ thể trên B-ISDN- PRM Bảng 3.3 trình bày các chức năng đó:

L Cung cấp một vài chức năng AAL trong phần tiêu đềCS – PDU

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

SAR Tạo các tế bào từ CS-PDU, khôi phục các CS-PDU từtế bào

Tạo ra trờng kiểu đoạn nh BOM, COM, EOM, SSMKiểm tra mã d vòng CRC của trờng dữ liệu của tế bàoTạo ra 2 byte tiêu đề và 2 byte cuối của SAR-PDUATM

Điều khiển luồng chínhTạo ra hoặc tách phần tiêu đề của tế bào

Đọc và thay đổi phần tiêu đề tế bàoThực hiện phân kênh/hợp kênh các tế bào

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

Nhận biết giới hạn tế bàoBiến đổi dòng tế bào thành các khung phù hợp với hệthống truyền dẫn

Phát/khôi phục các khung truyền dẫnLớp

con ờngtruyềnvật lý

đ-Đồng bộ bitThu phát số liệu

Bảng 3.3: Chức năng các lớp của B-ISDN

ở đây:

AAL là lớp tơng thích ATM

PDU: đơn vị số liệu thủ tục

CS: Lớp con hội tụ truyền dẫn

SAR: Lớp con tạo và tháo tế bào

3.6.2 Các lớp thấp trong B-ISDN

3.6.2.1 Chức năng lớp vật lý:

Lớp vật lý đợc chia thành hai lớp con đờng truyền vật lý và lớp con hội tụ truyền

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

toàn phụ thuộc vào môi trờng vật lý cụ thể Lớp này cung cấp các khả năng truyềndẫn bit, noá cũng làm nhiệm vụ mã hoá đờng truyền và nếu cần thiết thực hiện biến

đổi quang điện Lớp con PM còn có nhiệm vụ đồng bộ bit Trong chế độ hoạt độngbình thờng, các bit đồng bộ trên đờng truyền thờng dựa vào các bit đồng bộ thu đợcqua giao diện, tuy vậy hệ thống cũng có thể sử dụng hệ thống đồng bộ riêng củamình Mạng B-ISDN trong tơng lai sẽ chủ yếu sử dụng các đờng truyền dẫn là cápquang, kể cả mạng trung kế và mạng truy nhập ATM

Các tế bào của ngời sử dụng, các tế bào báo hiệu và OAM (trừ tế bào OAM ở lớpvật lý) có tốc độ là 149,760 Mb/s trong trờng hợp giao diện 155,520 Mb/s Đối vớigiao diện 622,080 Mbit/s, tốc độ thực tế của dòng thông tin hữu ích là 599,040 Mb/s(bằng 4 lần 149,760 Mb/s )

3.6.2.1.2 Lớp con hội tụ truyền (transmission convergence – TC)

Lớp con hội tụ truyền là lớp con thứ hai thuộc về lớp vật lý Nó có 5 chức năngsau:

- Khi thêm vào hoặc lấy ra các tế bào trống (call rate decoupling) Khi không có các

tế bào chứa thông tin hữu ích, tế bào không xác định hoặc tế bào OAM ở mức vật

lý thì các tế bào trống sẽ đợc truyền trên các đờng truyền để cho tốc độ dòng các

tế bào phù hợp với tốc độ truyền dẫn cho trớccủa đờng truyền Mỗi octec của tếbào trống trong phần trờng thông tin sẽ là 01101010, cấu trúc của phần tiêu đề của

tế bào trống đợc thể hiện trong bảng 3.4

octet1 octet 2 octet3 octet 4 octet 5

0000000 00000000 00000000 00000001 Mã HEC

Bảng 3.4: Cấu trúc phần tiêu đề của tế bào trống

- Tạo và kiểm tra mã HEC: ở đầu phát, mã HEC đợc xác định bởi 4 octet đầu trongphần tiêu đề của tế bào ATM, kết quả tính toán đợc đa vào octet thứ 5 Giá trịHEC là phàn d cho phép chia môđun 2 của tích 4 octet đầu tiên nhân X8 với đathức sinh X8 + X2 +X +1 Đa thức sinh trên có khả năng sửa các lỗi bit đơn và pháthiện lỗi chùm ở tiêu đề của tế bào 2 khả năng này đợc sử dụng ở đầu thu theo giản

đồ trạng thái đợc mô tả ở hình 3.12 Bình thờng đầu thu đợc đặt ở chế độ sửa sai.Khi phát hiện ra một lỗi đơn trong tiêu đề của tế bào ATM thì lỗi này sẽ đ ợc sửa.Nếu xuất hiện lỗi nhóm thì cả tế bào sẽ bị huỷ Trong cả hai trờng hợp, sau khi tìm

ra đợc lỗi đơn hoặc lỗi chùm, hệ thống tự động chuyển qua chế độ phát hiện lỗi ởtrạng thái này, khi có lỗi đơn hoặc lỗi chùm xuất hiện thì tế bào sẽ bị huỷ Hệthống duy trì ở chế độ phát hiện lỗi cho tới khi không tiếp tục phát hiện ra tế bàolỗi nữa, lúc đó nó sẽ tự động quay trở lại chế độ sửa sai

phát hiện ra lỗi (gói bị huỷ)

Phát hiện ra lỗi nhóm

(gói lỗi bị phá huỷ)

Không phát hiện thấy lỗi

phát hiện ra lỗi đơn(sửa sai)

không có lỗi

- Nhận biết giới hạn tế bào (cell delimition): chức năng này cho phép bên thu nhậnbiết giới hạn của một tế bào Sự nhận biết này dựa trên cơ sở sự tơng quan của cácbit tiêu đề và mã HEC tơng ứng Trong cơ chế nhận biết giới hạn tế bào, đầu tiêntrạng thái HUNT thực hiện việc kiểm tra từng bit của tiêu đề tế bào vừa nhận đợc,nếu luật mã hoá HEC đợc tuân thủ, có nghĩa là tế bào không bị lỗi thì hệ thốnghiểu rằng phần tiêu đề đã đợc nhận dạng đúng và chuyển sang trạng tháiPRESYNCH ở Presynch hệ thống thực hiện kiểm tra liên tục mã HEC củacác tế bào liên tiếp Nếu ở lần liên tiếp mã HEC đợc nhận biết là đúng thì hệ thốngchuyển sang trạng thái SYNCH, nếu không nó trở lại trạng thái HUNT Từ trạngthái SYNCH, hệ thống lại quay về HUNT nếu tìm ra  lần liên tiếp mã HEC sai(xem hình 3 vấn đề đặt ra là làm sao nhận biết đợc điểm bắt đầu của tế bào)

Hình 3.13: Cơ chế nhận biết giới hạn khung