tiểu luận về ATM

Trang 1

Chương I Giới thiệu tổng quan về ATM

I Giới thiệu về ATM 03

I.1 Nguyên lý cơ bản của ATM 04

I.2 Cấu trúc luồng thông tin trong ATM 06

I.3 Đặc điểm của ATM 06

I.4 Mô hình giao thức chuẩn của ATM 07

I.5 Lớp tương thích ATM 09

I.5.1 Giao thức lớp AAL 09

I.5.2 Giao thức lớp AAL 5 10

I.6 Cấu trúc phần đầu tế bào 12

II Các loại lỗi tế bào 18

II.1 Mất tế bào do lỗi phần tiêu đề 18

II.2 Mất tế bào do tràn hàng đợi 20

Chương II Điều khiển lỗi tiêu đề 1 Một số chức năng của trường HEC 21

2 Điều khiển lỗi 21

II.1 Điều khiển lỗi mào đầu 21

II.2 Phân tách tế bào và tạo tín hiệu giả ngẫu nhiên 23

3 Thuật toán điều khiển lỗi 24

Chương 3 Tính toán hai bước của mã độ dư tuần hoàn CRC-32 cho ATM I Giới thiệu 29

II Tổng quan 29

III Hoàn cảnh hiện tại 30

IV Đơn giản hoá phép tính 31

Trang 2

IV.1 Đơn giản M(x) 31

IV.2 Phép chia cuối cùng 32

V Tổng kết phương pháp 34

VI Chương trình mô phỏng 35

Chương 1

Trang 3

Giới thiệu tổng quan về ATM

I Giới thiệu về ATM

ATM là chữ viết tắt của kiểu truyền tải không đồng bộ (Asynchronous Transfer Mode) Nghiên cứu đầu tiên về ATM và các kỹ thuật có liên quan đã được 2 trung tâm của CNET và AT&T công bố năm 1983 Trong năm 1984, trung tâm nghiên cứu của Alcatel Bell đã bắt đầu phát triển các khái niệm ATM.ATM có các đặc tính cơ bản giống chuyển mạch gói vì ATM là phương thức truyền tin trong đó thông tin được chia thành các gói có chiều dài nhỏ không thay đổi gọi là các tế bào tin Tế bào tin được truyền độc lập và sẽ được sắp xếp lại thứ tự ở đầu thu ATM không đồng bộ bởi lý do sự xuất hiện liên tục các tế bào ở trên các kênh không phụ thuộc chu kỳ ITU đã chọn công nghệ ATM như công nghệ chuyển mạch hoặc kiểu chuyển tải cho B- ISDN, nền tảng của mọi thông tin băng rộng ATM được coi là công nghệ của thế kỷ 21 và người ta đang trông đợi tính phổ dụng của nó như công nghệ PCM đang sử dụng hiện nay

Từ không đồng bộ được sử dụng bởi vì ATM cho phép hoạt động không đồng bộ giữa phía phát và phía thu Sự không đồng bộ này có thể xử lý dễ dàng bằng việc chèn hay tách các tế bào không phâm nhiệm (tế nào rỗng) Đó là các gói không mang thông tin Một trong nhiều đặc tính đặc biệt của ATM là nó có khả năng bảo đảm vận chuyển tin cậy bất kỳ một loại dịch vụ nào mà không cần quan tâm đến tốc độ (tốc độ không đổi hay tốc độ thay đổi ), yêu cầu chất lượng hoặc đặc tính bùng nổ tự nhiên của lưu lượng

ATM có thể được cho môi trường mạng Ngoài ra, các tế bào ATM có độ dài đồng nhất do vậy việc định tuyến, chèn, tách, hay ghép các tế bào nhanh hơn mà không cần quan tâm đến thông tin được mang trong tế bào ATM Vì vậy, cuối cùng ITU-T quyết định chọn phương thức truyền ATM làm mạng phục vụ cho các dịch vụ trong mạng băng rộng Thật vậy mạng ATM có những ưu điểm sau:

 Giảm giá thành vận hành, khai thác và quản lý Giảm chi phí vì sử dụng ghép thống kê

 Điều khiển được nhiều loại lưu thông khác nhau như: Dữ Liệu, Tiếng Nói, Hình ảnh, Video, Đáp ứng cho mọi nhu cầu của người dùng khác nhau

Trang 4

 Khả năng sử dụng đường truyền hiệu qủa: Cho phép truyền các ứng dụng hình ảnh, dữ liệu, có tốc độ cố định, hoặc biến đổi theo thời gian hoặc ngắt quãng.

 Dùng kỹ thuật chuyển mạch bằng phần cứng: Với chiều dài tế bào cố định là

53 Bytes, ATM cho phép việc xử lý chuyển mạch bằng các phần cứng có tốc độ rất nhanh, giảm thiểu thời gian chuyển mạch và tăng đáng kể tốc độ truyền

 Cho khả năng thiết lập các nhóm kênh ảo: Nhóm kênh ảo được định nghĩa bằng chỉ số nhận dạng ảo (VPI/VCI), Do vậy có thể tạo mới, thay đổi lưu lượng hoặc lộ trình bằng cách điều khiển việc gán các nhãn địa chỉ tại các nút chuyển mạch Khả năng này cho phép việc quản lý và điều hành mạng năng động

 Đặc tính truyền dẫn mềm dẻo: Cho phép hầu như không giới hạn về tốc độ của mỗi kênh cũng như số lượng các kênh vì mỗi kênh thông tin được thiết lập bằng chuỗi các tế bào ATM, số lượng các tế bào được truyền đi trong một đơn vị thời gian là tự do, số lượng kênh trên một đường truyền phụ thuộc vào số các nhận dạng logic nên tốc độ mỗi kênh thông tin luôn đạt đến mức tối đa có thể được ATM có thể đáp ứng dễ dàng các dịch vụ có tốc độ khác nhau và các dịch vụ trong tương lai

 Có khả năng cung cấp băng thông theo yêu cầu: ATM là kỹ thuật hiệu qủa cho việc xây dựng mạng: Người sử dụng có thể kết nối với mạng bằng cách dùng những bộ thích ứng hỗ trợ băng thông tùy theo yêu cầu riêng của người sử dụng đó

I.1 Nguyên lý cơ bản của ATM.

Trong mục này chúng ta sẽ tìm hiểu nguyên lí ATM: phân đoạn và tái hợp Một cách quản trị tốt các luồng thông tin lớn là cắt các thông tin thành các gói có độ dài bằng nhau còn gọi là các tế bào có gán tiêu để để gói có thể được định tuyến tới đích của nó Các tiêu đề trong ATM có rất ít chức năng do vậy chúng có thể được chuyển qua mạng mà hầu như không phải xử lý Hình 1.2 chỉ ra lưu lượng với các tốc độ khác nhau 64 Kbps, 2Mbps, 34Mbps được cắt thành các gói bằng nhau- tế bào các tế bào từ các nguồn khác nhau được đưa vào miệng ống truyền dẫn số để trộn theo cách sao cho truyền dẫn tối ưu nhất

Tối ưu hoá ở đay được thực hiện bằng kỹ thuật ghép kênh thống kê trong một mạng ATM, vài nguồn và tổ hợp được ghép lại với nhau trên một đường

Trang 5

Hình 1.1 biểu diễn sự so sánh giữa ghép TDM truyền thống và ghép thống

kê Từ hình vẽ này ta thấy, trong TDM băng thông bị lãng phí vì việch gán băng thông cố định, còn trong ATM không có hiện tượng này vì sử dụng ghép thống

kê Để thực hiện được ghép thống kê, mọi lưu lượng ngay cả lưu lượng thoại cũng phải được tạo gói để tạo ra lưu lượng có tốc độ truyền thay đổi VBR

Trang 5

Các tế bào

Các tế bào (Cell)

Hình 1.1 Nguyên lý ATM

Các tế bào trống

Lớp AAL Lớp bậc cao Lớp bậc cao

Trang 6

Chuyển mạch ATM không phân biệt kiểu lưu lượng mang trong gói mà nó chỉ cần biết cổng đầu vào nơi các tế bào đi vào và cổng đích nơi các tế bào đi

ra Người ta cũng nghiên cứu để đưa ra một quyết định về kích thước các tế bào Dựa vào các yếu tố chính:

 Hiệu quả truyền dẫn: tế bào kích thước càng lớn thì độ trễ càng lớn, tế bào kích thước càng nhỏ thì tỷ lệ đề mục đối với thông tin càng cao

 Độ trễ: tế bào bị trễ bởi nhiều nguyên nhân, nguyên nhân gây trễ khác nhau như: trễ truyền dẫn, trễ do chờ, do Jitter, do việc tạo gói và hợp gói

 Độ phức tạp khi thực hiện

Ngoài ra còn nhiều yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến việc chọn kích thước tế bào và tháng 6- 1990 tại Geneva, ITU- T đã quyết định chọn kích thước tế bào và thêm 5 bit thông tin tiêu đề (header) Do vậy tế bào ATM gồm 53 byte

I.2 Cấu trúc luồng thông tin trong atm:

Hình 1.2 Cấu trúc luồng thông tin ATMLuồng thông tin trong ATM bao gồm một dãy liên tiếp các tế bào ATM Một tải tin, nếu quá lớn có thể được chia nhỏ ra thành nhiều phần và được đóng vào thành từng tế bào Mỗi tế bào gồm hai phần:

 Phần dữ liệu bao gồm 48 bytes

 Phần tiêu đề header gồm 5 bytes

I.3 Đặc điểm của ATM

 ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định gọi là các tế bào ATM với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền giảm đủ nhỏ đối với các

Trang 6

Lớp AAL Lớp bậc cao Lớp bậc cao

Trang 7

dịch vụ thời gian thực, ngoài ra kích thước nhỏ cũng tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao được dễ dàng.

 ATM còn có một đặc điểm rất quan trọng là khả năng nhóm một vài kênh ảo thành một đường ảo nhằm giúp cho việc định tuyến được dễ dàng

I.4 Mô hình giao thức chuẩn

Hình 1.3 Mô hình giao thức chuẩn của ATM

ATM có mô hình giao thức chuẩn dựa theo mô hình tham chiếu OSI 7 lớp

Mô hình sử dụng khái niệm các mảng để thể hiện các nhóm yêu cầu cần đề cập tới bao gồm mảng khách hàng, mảng điều khiển và mảng quản lý

• Mảng khách hàng có chức năng truyền tải thông tin khách hàng như điều khiển dòng tin, sửa lỗi

• Mảng điều khiển có chức năng về điều khiển cuộc gọi và điều khiển kết nối gồm các thủ tục như: báo hiệu, điều khiển lưu lượng, định tuyếnẶ

• Mảng quản lý có chức năng về giám sát, quản lý mạng

Trong mô hình giao thức chuẩn, mảng khách hàng và mảng điều khiển được cấu trúc thành các lớp với các thuộc tính hoàn toàn độc lập như sau:

• Lớp vật lý: là lớp dưới cùng bao gồm các chức năng chủ yếu liên quan việc truyền tải thông tin dưới dạng bit được mã hoá

• Lớp ATM: gồm các chức năng liên quan đến việc xử lý tế bào như: cấu trúc tế bào, chuyển mạch/định tuyến, ghép kênh/phân kênhẶ

• Lớp tương thích ATM (AAL): gồm các chức năng liên quan đến thông tin dịch vụ cần truyền tải phụ thuộc vào yêu cầu của lớp bậc cao, đồng thời thực hiện việc liên kết lớp AAL với lớp bậc cao

Mảng quản lý

Trang 8

• Lớp bậc cao: bao gồm các chức năng không có ở các lớp phía dưới, về nguyên tắc có thể là bất cứ một chức năng gì khác, chủ yếu liên quan đến các dịch vụ khách hàng.

Bang 1.1̉Cac ch c n ng trong mô hinh giao th c ATM.́ ư ă ̀ ư

Lớp tương thích ATM (AAL)

Lớp phụ CS (đồng qui)

Lớp phụ SAR (phân tách và tổ

hợp)

Miêu tả thuộc tính dịch vụ Phân tách và tổ hợp tế bào

Tạo/ tách mào đầu tế bào Thông dịch giá trị VPI?VCIGhép và tách tế bào

Lớp vật lý

Lớp phụ TC (đồng qui truyền dẫn)

Lớp phụ PM (môi trường vật lý)

Thích ứng tốc độ tế bào Tạo/ xác nhận mào đầu tế bào

Mô tả tế bào Tương thích khung truyền dẫn Tạo / tái tạo khung truyền dẫn Tái tạo xung nhịp

Môi trường vật lý

Mảng quản lý được phân chia thành hai phần là quản lý mảng và quản lý lớp

• Quản lý mảng thực hiện các chức năng quản lý toàn hệ thống và phối hợp các mảng với nhau bằng cách can thiệp vào giữa các mảng

• Quản lý lớp thực hiện các chức năng liên quan đến nguồn thông tin và các tham số thực thể giao thức tại mỗi lớp

Chú ý: Trong phạm vi bài tiểu luận này chỉ đề cập đến ứng dụng mã CRC trong hai phần: Sửa lỗi phần mào đầu tế bào (trường HEC) và CRC 32 trong AAL 5

Do vậy chỉ tập trung mô tả cấu trúc hai phần trên và ứng dụng CRC trong đó

Trang 9

I.5 Lớp tương thích ATM (AAL).

I.5.1 Giao thức lớp AAL.

Lớp ALL nhận thông tin dịch vụ từ các lớp bậc cao phía trên thông qua các đơn vị dữ liệu dịch vụ khách hàng (U-SDU), sau đó chia nhỏ các thông tin này thành các đơn vị dữ liệu giao diện (IDU) để phù hợp với cấu trúc của tế bào ATM và chuyển chung xuống lớp ATM ở phía phát, và thực hiện quá trình ngược lại ở phía thu Tại lớp ATM, luồng thông tin có thể bị lỗi do các lỗi truyền dẫn, do bị ảnh hưởng của trễ hoặc do xảy ra tắc nghẽn trong mạng Những yếu tố này là nguyên nhân gây ra việc mất hoặc chuyển nhầm tế bào, ảnh hưởng đến chất lượng truyền tải của các ứng dụng Các giao thức lơp AAL nhằm hạn chế ảnh hưởng của các yếu tố trên Lớp AAL có thể rỗng nếu lớp ATM đã đáp ứng được các yêu cầu của một dịch vụ viễn thông cụ thể nào đó.Trong trường hợp lớp ATM đã đáp ứng được các yêu cầu của một dịch vụ viễn thông cụ thể nào đó thì các chức năng lớp AAL là rỗng Khi đó, trường thông tin 48 byte của tế bào ATM chứa hoàn toàn là thông tin dịch vụ

Các dịch vụ băng rộng trong hệ thống đa dịch vụ băng rộng B-ISDN là rất đa dạng về tốc độ, cấu trúc dữ liệu, phương thức kết nối Do các chức năng lớp AAL có tính chất phụ thuộc vào dịch vụ, nghĩa là phụ thuộc vào các yêu cầu của lớp bậc cao, nên lớp AAL sử dụng nhiều loại giao thức nhằm thoả mãn nhu cầu về các loại hình dich vụ khác nhau Vì vậy các giao thức lớp AAL được phân loại dựa trên cở phân loại các dịch vụ viễn thông Các dịch vụ viễn thông được phân loại dựa trên ba tham số sau:

• Quan hệ về nhịp thời gian giữa nguồn thông tin và dích nhận thông tin

• Tốc độ truyền

• Phương thức kết nối

Dựa trên cơ sở ba tham số kể trên,các dịch vụ viễn thông được phân ra làm bốn loại, ký hiệu từ A đến D như sau:

• Loại A: dịch vụ có tốc độ bit không đổi (CBR) với đồng bộ đầu cuối - đầu cuối, định hướng kết nối

• Loại B: dịch vụ có tốc độ bit thay đổi (VBR), đồng bộ đầu cuối - đầu cuối, định hướng kết nối

• Loại C: dịch vụ có tốc độ bit thay đổi, không cần đồng bộ đầu cuối - đầu cuối, định hướng kết nối

Trang 10

• Loại D: dịch vụ tốc độ bit thay đổi, không cần đồng bộ đầu cuối - đầu cuối, không định hướng kết nối.

Bảng 1.2 Phân loại dịch vụ lớp AAL

Quan hệ thời

gian giữa đích

và nguồn

kết nối

AAL3/4Tương ứng với các dịch vụ viễn thông ở trên, giao thức lớp AAL được phân loại như sau:

• AAL1 : cho dịch vụ loại A

• AAL2: cho dịch vụ loại B

• AAL3/4: cho dịch loại C và D

• AAL5 : cho dịch vụ loại D

(Trong phạm vi bài tiều luận này chỉ xét ứng dụng của CRC trong giao thức lớp AAL 5)

I.5.2 Giao thức lớp AAL 5

AAL5 được thiết kế cho các dịch vụ có một số tính năng giống AAL3/4 như cung cấp cùng loại dịch vụ và có nhiều chức năng giống nhau, nhưng có cấu trúc đơn giản hơn và đòi hỏi ít số liệu hơn Sự cần thiết của chức năng AAL5 được nảy sinh do các quá trình tiếp theo các giao thức AAL3/4, do sự phức tạp đáng kể của thông tin giữa các dữ liệu dịch vụ hướng kết nối và không hướng kết nối AAL5 được dùng cho lưu lượng dịch vụ loại D (dịch vụ không hương kết nối, tốc độ thay đổi, nhạy cảm với thời gian); tuy nhiên AAL5 chỉ cung cấp phương thức truyền tải dịch vụ thông báo message mà không có phương thức truyền dòng thông tin streaming; do không có trường MID trong SAR-PDU nên AAL5 không có khả năng ghép các kết nối logic khác nhau của AAL lên một kết nối ảo VCC của lớp ATM Phân lớp hội tụ CS của AAL5 được chia làm hai

Trang 11

phần là phần chung CPCS và phần đặc tính dich vụ SSCS Việc hỗ trợ cho dich vụ không hương kết nối được đảm bảo ở phần đặc tính dich vụ SSCS, chẳng hạn giao thức SSCF cho báo hiệu lớp AAL5 trong mảng điều khiển Chức năng chính của phần chung CPCS bao gồm:

• Đảm bảo thứ tự của các đơn vị dữ liệu giao thức CPCS-PDU

• Cung cấp chỉ thị khách hàng – khách hàng CPCS

• Phát hiện và sửa lỗi dữ liệu CPCS-PDU

• Chức năng loại bỏ

Chức năng đệm

Hình 1.4 Cấu trúc dữ liệu của AAL5

Mục đích sử dụng cho mạng ATM điểm nối điểm nên AAL5 có cấu trúc khác hẳn AAL3/4 Khối đơn vị dữ liệu giao thức CPCS-PDU chỉ bao gồm trường tải tin và phần kết thúc được cấu trúc như sau:

• Trường tải tin của CPCS-PDU chứa dữ liệu dịch vụ nhận từ khối đơn vị dữ liệu dịch vụ AAL-SDU, và được chèn thêm vào trường đệm PAD có độ dài từ 0 đến 47 byte để sao cho kích thước của CPCS-PDU bằng bội số kích thước trường thông tin của tế bào ATM (48 byte)

• Phần kết thúc của CPCS-PDU có chiều dài 8 byte bao gồm:

- Trường chỉ thị CPCS giữa khách hàng – khách hàng CPCS-UU (1 byte) dùng để truyền tải thông tin thông suốt giữa các khách hàng đầu cuối qua mạng ATM

- Chức năng của trường chỉ thị phần chung CPI (1 byte) đang được tiếp tục nghiên cứu, chức năng duy nhất hiện nay của nó là đồng chỉnh phần kết thúc của CPCS-PDU để đạt được kích thước 64 bit

- Trường chỉ thị độ dài LI (2 byte) chỉ ra độ dài tính theo byte của dữ liệu dịch vụ khách hàng (không bao gồm trường PAD) có trong trường tải tin của CPCS-PDU LI có độ dài 16 bit nên độ dài cực đậi của dữ liệu dịch vụ khách hàng có thể chứa trong CPCS-PDU là 216 – 1 = 65.535 byte

- Mã vòng dư CRC (4 byte) để kiểm tra lỗi cho toàn bộ CPCS-PDU, có đa thức sinh CRC-32 là:

Trang 12

G(x)= x32+ x26+ x23+ x22+ x16+ x12+ x11+ x10+ x7+ x5+ x4+ x2+ x + 1Khác với AAL3/4, ở AAL5 toàn bộ 48 byte của SAR-PDU đều là dữ liệu được phân mảnh từ đơn vị dữ liệu CS-PDU, do đó chức năng của SAR trong AAL5 rất hạn chế và thông tin giao thức SAR được cung cấp bằng việc sử dụng

1 bit nằm trong mào đầu tế bào ATM Điều này có nghĩa là không có khả năng đấu ghép và điều khiển lỗi ở SAR Do vậy AAL5 sắp xếp 48 byte từ CS-PDU vào trường thông tin củ tế bào ATM mà không cộng thêm phần đầu đề và phần kết thúc vào SAR-PDU Phần bổ sung duy nhất đối với SAR-PDU được lớp ATM thực hiện bằng cách cung cấp chức năng chỉ ra điểm cuối của CS-PDU, có nghĩa là chỉ ra SAR-PDU cuối cùng của một CS-PDU nhờ vào việc sử dụng trường kiểu tải trong PT trong mào đầu của tế bào ATM Lớp ATM sử dụng tham số chỉ thị khách hàng- khách hàng (AUU) trong trường PT có giá trị bằng

0 trong tất cả các tế bào trừ tế bào cuối cùng của một CS-PDU Giá trị khác 0 của chỉ thị AUU trong trường PT của tế bào cuối cùng trong chuỗi tế bào chỉ ra cho AAL5 cần bắt đầu tổ hợp lại CS-PDU Điều này cho phép việc tố hợp dữ liệu trong AAL5 đơn giản hơn và sử dụng băng tần trong ATM hiệu quả hơn

I.6 Cấu trúc phần đầu tế bào ATM.

Ta biết rằng, đặc điểm của ATM là hướng liên kết Do đó khác với mạng chuyển mạch gói, địa chỉ nguồn và đích, số thứ tự gói là không cần thiết trong ATM Hơn thế, do chất lượng của đường truyền rất tốt nên các cơ chế chống lỗi trên cơ sở từ liên kết tới liên kết cũng được bỏ qua Ngoài ra ATM cũng không cung cấp các cơ chế điều khiển luồng giữa các nút mạng do cơ cấu điều khiển cuộc gọi của nó Vì vậy chức năng cơ bản còn lại của phần tiêu đề trong tế bào ATM là nhận dạng cuộc nối ảo

Như đã xem xét để lựa chọn tế bào ATM thì tế bào ATM là tế bào cố định, có 53 Bytes: 5 Bytes tiêu đề và 48 Bytes dữ liệu

ATM cell có cấu trúc giống nhau cho bất kỳ loại dịch vụ nào

Hình 1.5 Cấu trúc tế bào ATM

Trang 13

Header: 5 Octet (5 bytes) Thông tin chứa trong Header giúp cho việc tìm đường của các ATM cell qua mạng Do mạng ATM hoạt động theo cách kết nối có hướng nên các cell chỉ có thể luân chuyển qua các vùng mà các kết nối tồn tại Lưu ý: Các cell Header không dùng để khởi tạo bắt tay trong các kết nối.Payload: 48 Octet(48 bytes) Chứa dữ liệu của người sử dụng, và các tín hiệu điều khiển tương ứng Sau khi phát xong các cell, bên phần thu sẽ tổ chức lại các luồng dữ liệu, gói dữ liệu cho giống như ban đầu.

Phần tiêu đề của tế bào ATM có hai dạng: Một dạng là các tế bào được truyền trên giao diện giữa người sử dụng và mạng UNI, dạng còn lại là các tế bào được truyền giữa các nút chuyển mạch NNI

Hình vẽ cấu trúc tế bào ATM tại hai giao diện:

Cấu trúc tế bào ATM tại giao diện UNI

Cấu trúc tế bào ATM tại giao diện NNI

GFC Điều khiển luồng chungVPI nhận dạng đường ảoVCI Nhận dạng kênh ảo

PT trường tải trọngCLP Bits ưu tiên tổn thất tế bàoHEC Điều khiển lỗi tiêu đề

UNI Giao diện người sử dụng-mạngHình vẽ sau cũng thể hiện rất rõ hai loại giao diện này

Trang 14

Sau đây ta đi xét chức năng các trường của chúng

a 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 tại một thời điểm nào đó, do đó VCI được dùng để nhận dạng các kênh được truyền đồng thời trên đường truyền dẫn Thông thường trên một kênh được truyền đồng thời trên đường truyền dẫn Thông thường trên một đường truyền có hàng ngàn kênh như vậy, vì thế VCI có độ dài 16 bit (Tương ứng với 65535 kênh)

Trang 15

Do mạng ATM có đặc điểm hướng liên kết nên mỗi cuộc nối được gán một số hiệu nhận dạng VCI tại thời điểm thiết lập Mỗi giá trị VCI chỉ có ý nghĩa tại từng liên kết từ nút tới nút của mạng Khi cuộc nối kết thúc, VCI được giải phóng để dùng cho cuộc nối khác Ngoài ra VCI còn có ưu điểm trong việc sử dụng cho các cuộc nối đa dịch vụ như dịch vụ điện thoại truyền hình, âm thanh và hình ảnh sẽ được truyền trên hai kênh có VCI riêng biệt, do đó ta có thể bổ sung hoặc hủy bỏ một dịch vụ trong khi đang thực hiện một dịch vụ khác.

VPI được sử dụng để thiết lập cuộc nối đường ảo cho một số cuộc nối kênh ảo VCC VPI cho phép đơn giản hóa các thủ tục chọn tuyến cũng như quản lý, nó có độ dài 8 bit hoặc 12 bit tùy thuộc tế bào ATM đang được truyền qua giao diện UNI hay NNI

Tổ hợp cả VCI và VPI tạo thành một giá trị duy nhất cho mỗi cuộc nối Tùy thuộc vào vị trí đối với hai điểm cuối mà nút chuyển mạch ATM sẽ định đường dựa trên giá trị của VPI và VCI hay chỉ dựa trên giá trị VPI Tuy vậy cần lưu ý rằng VCI và VPI chỉ có ý nghĩa trên từng chặng liên kết của cuộc nối Chúng đuợc sử dụng để việc chọn đường trên các chặng này được dễ dàng hơn

Do số VPI và VCI quá nhỏ nên chúng không thể đuợc sử dụng như một số hiệu nhận dạng toàn cục vì khả năng xảy ra hai cuộc nối sử dụng ngẫu nhiên cùng một số VPI và VCI là rất cao Để khắc phục, người 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 như số hiệu nhận dạng cho mỗi cuộc nối trên đoạn đó Khi đã

Trang 16

qua nút chuyển mạch, VPI và VCI nhận các giá trị mới phù hợp với đoạn tiếp theo.

b Trường kiểu tế bào PT (Payload Type):

PT là một trường gồm 3 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 giám sát, vận hành, bảo dưỡng (OAM)

Cấu trúc trường PT trong tế bào mang thông tin OAM

Dạng bit Chức năng

000 Tế bào dữ liệu của người dùng, không tắc nghẽn, kiểu SDU=0

001 Tế bào dữ liệu của người dùng, không tắc nghẽn, kiểu SDU=1

010 Tế bào dữ liệu của người dùng, có tắc nghẽn, kiểu SDU=0

011 Tế bào dữ liệu của người dùng, có tắc nghẽn, kiểu SDU=1

100 Tế bào OAM lớp F5 liên quan tới liên kết

101 Tế bào OAM lớp F5 liên quan tới đầu cuối

110 Tế bào quản lý tài nguyên ABR

111 Dành cho việc sử dụng trong tương lai

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 mang thông tin của người sử dụng Tuy vậy tế bào trống chỉ tồn tại ở mức vật lý còn tế bào không xác định tồn tại cả ở mức ATM lẫn mức vật lý Tế bào không xác định được gửi khi không có thông tin hữu ích dành sẵn trên đầu phát

c Trường chỉ mức ưu tiên mất tế bào CLP (Cell Loss Priority):

CLP là trường dùng để phân loại các cuộc nối khác nhau theo mức độ ưu tiên khi các tài nguyên trong mạng không còn là tối ưu nữa Thí dụ trong trường hợp quá tải, chỉ có các cuộc nối có mực độ ưu tiên thấp là bị mất thông tin Có hai loại ưu tiên khác nhau là ưu tiên về mặt nội dung và ưu tiên về mặt thời gian Trong chế độ ưu tiên về mặt thời gian, vài tế bào có thể có độ trễ trong mạng dài hơn các tế bào khác Trong chế độ ưu tiên về mặt nội dung, các tế bào có độ ưu tiên cao hơn sẽ có xác suất mất gói ít hơn Các mức ưu tiên có thể được ấn định trên cơ sở cuộc nối (qua mỗi VCI hoặc VPI) hoặc trên cơ sở mỗi tế bào Trong trường hợp thứ nhất, tất cả các tế bào thuộc về một kênh 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

d Trường tiêu đề HEC (Header Error Control):

Trang 17

Trường điều khiển lỗi tiêu đề HEC chứa mã dư vòng CRC (Cyclic Redundancy Check) Mã này tính toán cho 5 bytes tiêu đề Do phần tiêu đề bị thay đổi sau từng chặng nên CRC cần được kiểm tra và tính toán lại với mỗi chặng.

Đa thức sinh được dùng ở đây là đa thức:

Đa thức này có thể sửa toàn bộ các lỗi đơn và phát hiện ra phần lớn các lỗi nhóm Chi tiết của phần sửa lỗi ta sẽ xét trong phần sau

e Trường điều khiển luồng chung GFC (Gecneric Flow Control):

ở giao diện giữa người sử dụng và mạng UNI, phần tiêu đề có vài khác biệt

so với giao diện NNI Sự khác nhau căn bản nhất là trường VPI bị rút ngắn lại còn 8 bits (so với 12 bits ở giao diện NNI), thay vào chỗ 4 bits của VPI là trường điều khiển luồng chung GFC Cơ chế của GFC cho phép điều khiển luồng các cuộc nối ATM ở giao diện UNI Nó được sử dụng để làm giảm tình trạng quá tải trong thời gian ngắn có thể xảy ra trong mạng của người sử dụng

Cơ chế GFC dùng cho cả các cuộc nối từ điểm tới điểm và từ điểm tới nhiều điểm

Khi kết hợp mạng ATM với các mạng khác như DQDB (dictributed Queue Dual Bus), SMDS (Swiched Multi-megabit Data Service), GFC đưa ra 4 bit nhằm báo hiệu cho các mạng này làm thế nào để hợp kênh các tế bào của các cuộc nối khác nhau Mỗi mạng đều có một logic điều khiển tương ứng dùng GFC cho các giao thức truy nhập của riêng các mạng này Do đó trong trường hợp này, GFC thực chất là một bộ các giá trị chuẩn để định nghĩa mức độ ưu tiên của ATM đối với các quy luật truy nhập vào các mạng khác nhau

Việc buộc phải sử dụng trường điều khiển luồng chung GFC là một nhược điểm cơ bản của ATM, nó tạo ra sự khác nhau giữa các tế bào tại giao diện UNI và NNI do các giao thức trong ATM không phải là giao thức đồng nhất Trong mạng sử dụng các giao thức đồng nhất, các thiết bị viễn thông có thể được lắp đặt vào bất kỳ một nơi nào trong mạng Trong khi đó trong ATM, ta phải chú ý xem thiết bị được lắp đặt có thích hợp với giao diện đã cho hay không

Sau đây là bảng các giá trị mặc định của tiêu đề tế bào ATM tại giao diện UNI:

Octet 1 Octet 2 Octet 3 Octet 4 Octet 5

Tế bào lớp vật lý pppp000 0000000 0000000 0000pp1 Mã HEC Tế bào không xác định gggg000 0000000 0000000 0000xx0 Mã HEC

Trang 18

Báo hiệu trao đổi ggggyyy yyyy000 0000000 00010a00 Mã HEC Báo hiệu truyền thông chung ggggyyy yyyy000 0000000 00100aa0 Mã HEC Báo hiệu từ điểm tới điểm ggggzzzz zzzz0000 0000000 00110a0a Mã HEC Tế bào OAM mức F4 liên quan

tới liên kết ggggzzzz zzzz0000 0000000 01000a0a Mã HECQuản lý tài nguyên ggggzzzz zzzzvvvv vvvvvvv vvvv110a Mã HEC Dành cho các chức năng sau này ggggzzzz zzzzvvvv vvvvvvv vvvv111a Mã HEC

Trong đó:

a: bit sử dụng cho các chức năng của lớp ATM

g: bit sử dụng trong giao thức của GFC

p: bit sử dụng cho lớp vật lý

v: bit biểu thị giá trị VCI bất kỳ khác 0

x: bit mang giá trị bất kỳ

y: bit biểu thị một giá trị VPI bất kỳ Nếu VPI = 0, giá trịVCI được sử dụng cho kênh ảo báo hiệu từ người sử dụng tới nút chuyển mạch địa phương.z: bit biểu thị giá trị VPI bất kỳ

Để phân biệt các tế bào được sử dụng ở lớp ATM với những tế bào của lớp vật lý và các tế bào không xác định, người ta sử dụng các giá trị tiêu đề mặc định Quá trình xử lý tế bào được tiến hành dựa trên các giá trị này

II Các loại lỗi tế bào.

Cũng như các hệ thống khác, dù hoàn thiện đến đâu cũng phải có một tỷ lệ lỗi nhất định nào đó Các lỗi xảy ra trong mạng ATM là do sự không hoàn hảo của hệ thống truyền dẫn hoặc của hệ thống chuyển mạch

II.1 Mất tế bào do lỗi phần tiêu đề.

Lỗi truyền sẽ dẫn tới sự thay đổi không mong muốn các thông tin được truyền tại bên thu Nếu lỗi xảy ra ở phần số liệu của tế bào thì cả tế bào vẫn được truyền tới điểm cuối do ATM không có bất cứ một cơ chế chống lỗi nào khi truyền từ liên kết tới liên kết (Link - By - Link) Nếu lỗi xảy ra ở phần tiêu đề thì chuyển mạch ATM sẽ thông dịch nhầm phần tiêu đề mang giá trị của một đường nối khác Nếu phần tiêu đề mang một giá trị không tồn tại thì tế bào sẽ bị loại bỏ Trong cả hai trường hợp đều xảy ra lỗi nhân đó chỉ cần 1 bit lỗi trong phần tiêu đề cũng dẫn tới lỗi cả tế bào Tỷ lệ lỗi bit được gọi là Bit Error Rate

Trang 19

Trong trường hợp xuất hiện lỗi nhóm (Burst Error), thông tin trong phần số liệu hay phần tiêu đề đều sai, do đó bất cứ một lỗi nào trong phần tiêu đề đều trực tiếp dẫn tới lỗi nhân

Trong trường hợp xảy ra lỗi đơn trong phần tiêu đề dẫn tới mất tế bào, lỗi nhân sẽ được tính toán như sau:

Giả sử phần tiêu đề của tế bào ATM dài h bit, phần dữ liệu dài i bit Nếu các tế bào có độ dài trung bình là H, với H = h + i Và giả sử rằng chuyển mạch ATM sử dụng tất cả các bit của tiêu đề để xác định đích nhận tin Hệ thống truyền lúc đó sẽ tạo ra lỗi cả ở phần tiêu đề và phần dữ liệu

• Xác suất xảy ra một lỗi ở phần tiêu đề là:

i h

h

+

• Xác suất xảy ra lỗi ở trường dữ liệu:

B i h

i

+

Giả sử chuyển mạch ATM nhận các bit truyền với tỷ lệ lỗi là B và không gây ra thêm một lỗi nào trong trường dữ liệu, lúc đó tỷ lệ lỗi tổng được tính bằng tỷ lệ lỗi của hệ thống truyền dẫn gay ra trong trường dữ liệu cùng với tỷ lệ lỗi gay ra do định đường nhầm Nếu một hệ thống chuyển mạch thông dịch một tiêu đề bị lỗi thì có ba khả năng xảy ra:

Nếu các lỗi ở phần tiêu đề không được phát hiện cũng như sửa chữa thì sẽ dẫn tới định đường nhầm Trong trường hợp xấu nhất, việc định đường nhầm sẽ đưa i bit thông tin tới đích không hợp lệ, cùng lúc đó cũng có i bit không tới được đích đúng của nó Do đó có (2 x i) bit sai, dẫn tới tỷ lệ lỗi bit B1 là:

B i h

h i B i h

i i B i h

+ +

=

Hiệu ứng nhân lỗi M1 = B1 / B là:

i h

h M

+

= 1

1 2

Nếu lỗi phần tiêu đề được phát hiện nhưng không được sửa thì i bit sẽ không tới được đầu thu vì lúc này tế bào lỗi sẽ bị hủy bỏ, ta có tỷ lệ lỗi bit B2 như sau:

B i h

h i B i h

i i B i h

+ +

=

Hiệu ứng nhân lỗi M2:

Trang 20

i h

h M

+

= 1

i B i h

h

B3 0

+

= +

+ +

=

Hiệu ứng nhân lỗi M3:

i h

M

+

= 1

1

3

Ta nhận thấy rằng M3 nhỏ hơn M2 và M1 do đó không có lỗi nhân trong trường hợp sử dụng cơ chế sửa lỗi đay đủ Tuy vậy lúc này cần phải sử dụng mã sửa lỗi trước FEC (forward Error Correction), nó yêu cầu phần tiêu đề rất lớn và khó thực hiện Do đó để đơn giản thường sử dụng phương pháp chống lỗi có giới hạn Ta biết rằng phần lớn các lỗi truyền dẫn là lỗi đơn hoặc lỗi nhóm trong đó các lỗi đơn thường được sửa chữa một cách đơn giản bằng các loại mã vòng Lỗi nhóm rất khó sửa đồng thời nó yêu cầu phần tiêu đề dài hơn, mặt khác lỗi nhóm cũng làm sai lạc phần trường dữ liệu, do đó sửa lỗi tiêu đề không có hiệu quả trong trường hợp này Bởi vậy giải pháp chỉ sửa lỗi đơn cũng đã giải quyết được phần lớn các vấn đề đặt ra Tuy vậy khi có lỗi nhóm xảy ra, phần đầu khung sẽ bị làm sai lạc thêm khi áp dụng các thủ tục sửa lỗi đơn, lúc đó các chức năng sửa lỗi sẽ có tác dụng ngược lại Vì vậy người ta đưa ra cơ chế phát hiện lỗi và sửa lỗi tự thích ứng trong đó các thủ tục sửa lỗi đơn là một phần của cơ chế này

II.2 Mất tế bào do tràn hàng đợi.

Với một kích thước thích hợp của các hàng đợi trong mạng, sự mất tế bào

do tràn hàng đợi được giảm xuống tới giá trị chấp nhận được, giá trị này khoảng 10-8 Việc tính toán kích thước hàng đợi được giảm nhẹ rất nhiều bởi tính chất hướng liên kết của ATM vì nó tạo khả năng để mạng cho phép hoặc từ chối một cuộc nối mới nếu tải của cuộc nối nhỏ hơn hoặc lớn hơn tải còn lại trong hàng đợi

Định dạng
Số trang	41
Dung lượng	435,08 KB