Hỗ trợ ơn tập [ĐỀ CƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐẠI HỌC] Các đặc điểm mạng viễn thông ngày GIỚI THIỆU 1.1 Các đặc điểm mạng viễn thông ngày Hiệ n nay, mạng viễn thông có đặc điểm chung tồn cách riêng rẽ, ứng với loạ i dịch vụ thông tin lại có loại mạng viễn thơng riêng biệt để phục vụ dịch vụ Thí dụ: • Mạng Telex: dùng để gửi điện dạng ký tự mã hoá mã bit (mã Baudot) Tốc độ truyền thấp (từ 75 tới 300 bit/s) • Mạng điện thoại cơng cộng, gọi mạng POST (Plain Old Telephone Service): thơng tin tiếng nói số hố chuyển mạch hệ thống chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN (Public Swiched Telephone Network) • Mạng truyền số liệu: bao gồm mạng chuyển mạch gói để trao đổi số liệu máy tính dựa giao thức X.25 hệ thống truyền số liệu chuyển mạch kênh dựa giao thức X.21 • Các tín hiệu truyền hình truyền theo ba cách: truyền sóng vơ tuyến, truyền qua hệ thống mạng truyền hình CATV (Community Antenna TV) cáp đồng trục truyền qua hệ thống vệ tinh, gọi hệ thống truyền qua hệ thống vệ tinh, gọi hệ thống truyền hình trực tiếp DBS (Direct Broadcast System) • Trong phạm vi quan, số liệu máy tính trao đổi thơng qua mạng cục LAN (Local Area Network) mà tiếng mạng Ethernet, Token Bus Token Ring Mỗi mạng thiết kế cho dịch vụ riêng biệt sử dụng cho mục đích khác Thí dụ, ta khơng thể truyền tiếng nói qua mạng chuyển mạch gói X.25 trễ qua mạng q lớn Hậu có nhiề u loại mạng khác song song tồn Mỗi mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vậ n hành, bảo dưỡ ng khác Như hệ thống mạng viễn thơng có nhiều nhược điểm mà quan trọng là: • Chỉ truyền dịch vụ độc lập tương ứng với mạng • Thiếu mềm dẻo: Sự đời thuật toán nén tiếng nói, nén ảnh tiến cơng nghệ VLSI ảnh hưởng mạnh mẽ tới tốc độ truyền tín hiệu Ngồi cịn có nhiều dịch vụ truyền thơng tương lai mà chưa dự đốn trước được, loại dịch vụ có tốc độ truyền khác Ta dễ dàng nhận thấy hệ thống khó thích nghi với u cầu dịch vụ khác tương lai Hỗ trợ ơn tập • [ĐỀ CƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐẠI HỌC] Kém hiệu việc bảo dưỡng, vận hành việc sử dụng tài nguyên Tài nguyên sẵn có mạng chia sẻ cho mạng sử dụng 1.2 Sự đời hệ thống viễn thông - B-ISDN Như nêu trên, u cầu có mạng viễn thơng ngày trở nên thiết, chủ yếu nguyên nhân sau: Hỗ trợ ôn tập [ĐỀ CƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐẠI HỌC] • Các u cầu dịch vụ băng rộng tăng lên • Các kỹ thuật xử lý tín hiệu, chuyển mạch, truyền dẫn tốc độ cao (cỡ khoảng vài trăm Mbit/s tới vài Gbit/s) trở thành thực • Tiến khả xử lý ảnh số liệu • Sự phát triển ứng dụng phần mềm lĩnh vực tin học viễn thơng • Sự cần thiết phải tổ hợp dịch vụ phụ thuộc lẫn chuyển mạch kênh chuyển mạch gói vào mạng băng rộng So với mạng khác, dịch vụ tổ hợp mạng tổ hợp có nhiều ưu điểm mặt kinh tế, phát triển, thực hiện, vận hành bảo dưỡng • Sự cần thiết phải thoả mãn tính mềm dẻo cho yêu cầu phía người sử dụng người quản trị mạng (về mặt tốc độ truyền, chất lượng dịch vụ v.v.) Khuyến nghị ITU-T I.121 đưa tổng quan khả B-ISDN sau: Mạng tổ hợp dịch vụ số băng rộng (Broadband Integrated Services Digital Network - B-ISDN) cung cấp nối thông qua chuyển mạch, nối cố định (Permanent) bán cố định (Semi-Permanent), nối từ điểm tới điểm tới điểm từ điểm tới nhiều điểm cung cấp dịch vụ yêu cầu, dịch vụ dành trước dịch vụ yêu cầu cố định Cuộc nối B-ISDN phục vụ cho dịch vụ chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói theo kiểu đa phương tiện (Multimedia), đơn phương tiện (Monomedia), theo kiểu hướng liên kết (Connection-Oriented) không liên kết (Connectionless) theo cấu hình đơn hướng đa hướng B-ISDN mạng thơng minh có khả cung cấp dịch vụ c ải tiến, cung cấp công cụ bảo dưỡng vận hành (OAM), điều khiển quản lý mạng hiệu KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ATM 2.1 Định nghĩa đặc điểm ATM B-ISDN theo ITU-T dựa sở kiểu truyền không đồng ATM (Asynchronous Transfer Mode) Như ATM tảng B-ISDN tương lai Trong kiểu truyền không đồng bộ, thuậ t ngữ "truyền" bao gồm c ả lĩnh vực truyền dẫn chuyển mạch, "dạng truyền" ám chế độ truyền dẫn chuyển mạch thông tin mạng Thuậ t ngữ "khơng đồng bộ" giải thích cho kiểu truyền gói mộ t nối có th ể lặp lại cách bất bình thường lúc chúng tạo theo yêu cầu cụ thể mà không theo chu kỳ Hỗ trợ ơn tập [ĐỀ CƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐẠI HỌC] Để minh họa, hình 1.1 1.2 biểu diễn khác dạng truyền đồng dạng truyền không đồng Trong dạng truyền đồng STM (Synchronous Transfer Mode), phần tử số liệu tương ứng với kênh cho nhận biết vị trí khung Hỗ trợ ơn tập [ĐỀ CƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐẠI HỌC] truyền (hình 1.1) ATM, gói thuộc nối lại tương ứng với kênh ảo cụ thể xuất vị trí (hình 1.2) ATM cịn có hai đặc điểm quan trọng: Thứ nhất, ATM sử dụng gói có kích thước nhỏ cố định gọi tế bào ATM (ATM Cell), tế bào nhỏ với tốc độ truyền lớn làm cho trễ truyền biến động trễ (Delay Jitter) giảm đủ nhỏ dịch vụ thời gian thực, ngồi kích thước nhỏ tạo điều kiện cho việc hợp kênh tốc độ cao dễ dàng Thứ hai, ATM cịn có đặc điểm quan trọng khả nhóm vài kênh ảo (Virtual Channel) thành đường ảo (Virtual Path), nhằm giúp cho việc định tuyến dễ dàng 2.2 Các lĩnh vực công nghệ định đời phát triển ATM Có hai yếu tố ảnh hưởng tới ATM, là: • • Sự phát triển nhanh chóng cơng nghệ bán dẫn công nghệ quang điện tử Sự phát triển ý tưởng khái niệm hệ thống 2.2.1 Các tiến mặt công nghệ Công nghệ bán dẫn: Công nghệ CMOS cơng nghệ rấ t có triển vọng độ tích hợp lớn, tốc độ cao (cỡ vài trăm Mbit/s tới vài Gbit/s), độ rộng băng truyền lớn, kích thước nhỏ, độ mềm dẻ o học cao, tránh nhiễu trường điện tử, xác suất truyền lỗi thấp khơng có nhiễu xun âm 2.2.2 Các ý tưởng khái niệm hệ thống Các quan điểm hệ thống phát triển mạnh mẽ nhữ ng năm gần đây, đ ó hệ thống phải có độ mềm dẻ o thích hợp, độ r ộng băng hệ thống phải tuỳ thuộ c vào yêu cầu dịch vụ cụ thể, dịch vụ thời gian thực truyền theo phương pháp chuyển mạch gói Hỗ trợ ơn tập [ĐỀ CƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐẠI HỌC] Các ý tưởng phải thoả mãn hai chức mạng là: Tính suốt mặt nội dung:(Semantic Transparency): Tính suốt mặt nội dung chức đảm bảo việc truyền bit từ đầu phát tới đầu thu (tức xác mặt nội dung) Khi đời, mạng chuyển mạch gói, chất lượng truyền số li ệu cịn kém, để đảm bảo chất lượng truyền chấp nhận được, ngườ i ta ph ải thực chức điều khiển lỗi liên kế t (Link).Việc điều khiển lỗi thực giao thức HDLC (High-Level Data Link Control) bao gồm chức nă ng: giớ i hạ n khung (Frame Delimiting), đảm bảo truyền bit xác, kiểm tra lỗi (kiểm tra mã dư vòng CRCCyclic Redundancy Check), sửa lỗi thủ tụ c truyền lạ i Hình 1.3 trình bày thủ tục điều khiển lỗ i đầy đủ c mạng chuyển mạch gói thơng qua mơ hình liên k ết hệ thống mở OSI Ta thấy trình điều khiển lỗi thực liên kết (Link-by-Link) thông qua nút chuyể n mạch, nút chuyển mạch phải xử lý loạt thủ tục phức tạp khác làm ảnh hưởng đến tốc độ xử lý chung hệ thống Sau chất lượ ng hệ thống truyền dẫn chuyển mạch tăng lên nên tỷ lệ lỗi mạng giảm Với mạ ng chất lượng cao vậy, người ta cầ n thực số chức thủ tụ c HDLC c giới hạn khung, ch ức truyền bit xác, kiểm tra lỗi sở từ liên kết tới liên kết (Link-by-Link) Như có chức cung cấp nút chuyển mạch mạng chức nă ng khác sửa lỗi thực sở từ đầu cuối tớ i đầu cuối (End-to- End) Bằng cách ng ườ i ta giảm khối lượng thông tin mà nút chuyển mạch cầ n sử lý, nhờ mà tốc độ xử lý củ a nút tăng lên Như lớp mơ hình OSI chia thành hai lớ p con, lớp 2a chuyên cung cấp chức c lớ p 2, lớp 2b cung c ấp chức n ăng bổ sung Các hệ th ống ứng dụng nguyên lý gọi chuyển tiếp khung (frame relay) Các nguyên lý trình bày hình 1.4 Đối với B-ISDN ý tưởng mở rộng nữa, chức điều khiển lỗi khơng cịn cung cấp nút chuyển mạch mạng mà trường hợp cần thiết, cung cấp thiết bị đầu cuối Như chức thực mạng giảm từ điều khiển lỗi đầy đủ (Full error Control) mạng chuyển mạch gói X.25 xuống cịn tối thiểu mạng ATM, nút ATM có độ phức tạp tối thiểu có tốc độ truyền cao, lên tới 600 Mbit/s (hình 1.5) Bảng 1.1 trình bày chức thực nút mạng ATM so với mạng chuyển mạch gói chuyển tiếp khung Hỗ trợ ơn tập [ĐỀ CƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐẠI HỌC] Bảng 1.1: Các chức thực nút mạng X.25, chuyển tiếp khung, ATM Chức Chuyển mạch gói Chuyển tiếp khung ATM Truyền lại gói x - - Giới hạn khung x x - Kiểm tra lỗi x x - Rõ ràng nút mạng ATM xử lý thông tin điều khiển nút chuyển mạch X.25 chuyển tiếp khung phải thực loạt thủ tục phức tạp khác Tính suốt mặt thời gian: (Time Transparency) Các dịch vụ thời gian thực u cầu dịng bit có trễ rấ t ngắn truyền từ đầu phát tới đầu thu, tức chúng yêu cầu tính xác mặt thời gian Có thể phân biệt hai loại trễ: trễ chuyển mạch trễ từ điểm đầu tới điểm cuối Hệ thống chuyển mạch gói chuyển tiếp khung khó khăn thực dịch vụ thời gian thực độ trễ cao Do độ phức tạp nút chuyể n mạch, chúng hoạt động tốc độ vừa th ấp Mạng ATM, mặt khác, cần chức tối thiểu nút chuyển mạch, cho phép truyền số liệu tốc độ cao, trễ mạng biến động trễ giảm xuống vài tră m micro giây, quan hệ thời gian đảm bảo trường hợp chuyển mạch kênh CÁC DỊCH VỤ TƯƠNG LAI CỦA B-ISDN TRÊN CƠ SỞ ATM 3.1 Các dịch vụ phục vụ cho th bao gia đình Hỗ trợ ơn tập [ĐỀ CƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐẠI HỌC] Các dịch vụ quan tr ọng cho thuê bao gia đình dịch vụ truyền hình (TV) bao gồm dịch vụ truyền hình cáp CATV, truyền hình số chuẩn SDTV(Standard Digital TV) hay tương lai dịch vụ truyền hình độ phân giải cao HDTV (High Definition TV) Tuy Hỗ trợ ôn tập [ĐỀ CƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐẠI HỌC] người ta cịn phải giả i vấn đề tính tương thích tín hiệu video nói cho chương trình SDTV xem hình HDTV ngược lại Tất c ả tín hiệu video nói cung cấp nhiều cách khác Dễ thực phươ ng pháp mơ CATV đ ó loạt chương trình TV đưa tới thuê bao theo đườ ng nối bán cố định Một phương pháp khác kênh TV truy nhậ p theo kiểu chuyển mạch, nghĩa khách hàng chọn chươ ng trình mong muố n theo kênh thông tin xác định Xa nữa, ngườ i sử dụ ng gọi tới thư viện video sau chọn lấy kênh từ nhiều kênh truyền hình sẵn có Một ứng d ụng quan trọng dịch vụ điện thoại truyền hình hình ảnh chất lượng cao truyền tốc độ từ tới Mbit/s với giá thành phải Ngồi cịn loạt ứng dụng thú vị khác mua hàng nhà (VideoShopping), dạy học nhà (Home-Education), dịch vụ thông tin quảng cáo v.v 3.2 Các dịch vụ phục vụ lĩnh vực kinh doanh, giao dịch Các thuê bao phạm vi cơng s ở, văn phịng có đặc điểm hoàn toàn khác so với thuê bao gia đình Điểm chung hai lĩnh vực điện thoại truyền hình Tuy dịch vụ phải mở rộng để tiến tới điện thoại hội nghị truyền hình, cho người sử dụng dùng dịch vụ điện thoại truyền hình để liên lạc vài điểm lúc Có thể dự đoán nhiều d ịch vụ B-ISDN cho mạng LAN đư a vào ứng dụ ng tương lai Các hệ thống ATM-LAN nối với tạo khả truy nhập hệ sở liệu phân tán với tốc độ r ất cao, đ iều quan trọng khả PC tăng lên không ngừng mặt tố c độ xử lý khả lưu trữ thông tin, có ngày nhiều phần mềm ứng dụng chạy máy khác môi tr ường li ệu phân tán Ngồi cịn phải kể đến dịch vụ khác như: truyền ảnh y tế chất lượng cao để phục vụ cho việc chữa bệnh từ xa, giáo dục phân tán, truyền thông đa phương tiện, thư tín điện tử Trong lĩnh vực sản xuất, ứng dụng điều khiển/giám sát t xa, phân phối thơng tin hình ảnh sả n xuất/xử lý tới công nhân nhà máy Bảng 1.2 tóm tắt dịch vụ băng rộng tốc độ tương ứng chúng Bảng 2: Đặc điểm dịch vụ băng rộng Dịch vụ Tốc độ (Mbit/s) Truyền số liệu (hướng liên kết) 1,5 -130 Truyền số liệu (không liên kết) 1,5 -130 Truyền văn bản, tài liệu 1,5 - 45 Điện thoại truyền hình / Hội nghị truyền hình 1,5 -130 TV 30 - 130 Hỗ trợ ôn tập [ĐỀ CƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐẠI HỌC] Truyền hình phân giải cao 130 TĨM TẮT Chương trình bày đặc điểm mạng viễn thông hữu mặt hạn chế cuả chúng nhu cầu dịch vụ băng rộng tăng lên Từ đặt vấn đề phải có mạng tổ hợp băng rộng ( B-ISDN) thay tất mạng viễn thơng nói trên, sở mà ATM hình thành phát triển Sự phát triển kỹ thuật ATM kết trực tiếp ý tưởng khái niệm hệ thống hỗ trợ thành tựu to lớn công nghệ bán dẫn cơng nghệ quang điện tử ATM có khả đáp ứng loạt dịch vụ băng rộng khác nhau, kể lĩnh vực gia đình thương mại