Lời nói đầu 10 15 20 25 30 Hiện tất nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đời nhằm mục đích thơng mại tức thu lợi nhuận từ dịch vụ viễn thông Do vấn đề cạnh tranh để tồn phát triển vấn đề sống doanh nghiệp Một giải pháp để nâng cao khả cạnh tranh giảm chi phí đầu vào tăng chất lợng dịch vụ Trong bối cảnh mà công ty viễn thông đời ngày nhiều công ty lớn nh VMS cần phải thay nhanh chóng thay đổi công nghệ để giảm chi phí đầu vào tăng khả cạnh tranh doanh nghiệp Nếu nh ta giảm đợc chi phí đầu vào tăng đợc khả cạnh tranh doanh nghiệp Sự đời VoIP Vietell phơng thức cạnh tranh nh để nhằn giảm giá thành dịch vụ tăng khả cạnh tranh doanh nghiêp Với tiềm vốn công nghệ VMS hoàn toàn có khả cho đời công nghệ hoàn hảo công nghệ VoIP VietTell Đó VoATM mà so với VoIP có khả vợt trội nh là: Chất lợng thoại tốt Tận dụng băng thông cách mềm dẻo dẫn đến tăng đợc hiệu sử dụng băng thông Công nghệ ATM đời giải đợc vấn đề Thay nhợc điểm phơng pháp chuyển mạch kênh truyền thống cấp khe thời gian cho kênh thoại cố định công nghệ ATM dựa khả ghép kênh thống kê cho phép cấp phát băng tần ngời sử dụng cần đến Khả giúp cho nhà khai thác dịch vụ mạng có khả phục vụ đợc nhiều ngời sử dụng Trong khuôn khổ hạn hẹp đề tài, trình bày hết khía cạnh liên quan đến công nghệ ATM GPRS Đề tài trình bày khía cạnh liên quan đến việc triển khai ứng dụng công nghệ nói 35 40 45 chơng i: Nghiên cứu cấu trúc mạng dựa sở hệ thống chuyển mạch gói atm 50 55 Nguyên lý sở ATM 1.1 Mục tiêu ATM Định nghĩa: Chế độ truyền dị ( ATM) công nghệ ghép kênh chuyển mạch theo tế bào đợc thiết kế cho mục đích chung ATM dị tế bào không đợc phát định kỳ nh khe thời gian dành cho số liệu chế độ truyền đồng ( STM) Nghiên cứu triển khai công nghệ ATM GPRS mạng MOBIFONE 60 65 70 75 ATM đợc áp dụng cho nhiều loại hình dịch vụ, ví dụ diễn đàn ATM, công nghệ ATM đợc áp dụng cho LAN công nghệ mạng t nhân ATM xử lý lu lợng kết nối theo kiểu nối thông cách trực tiếp thông qua lớp thích ứng, lu lợng không nối thông cách sử dụng lớp thích ứng Nối thông ảo ATM công tác tốc độ bit không đổi tốc độ bit thay đổi Mỗi tế bào ATM đợc gửi vào mạng chứa thông tin địa cho phép thiết lập kết nối ảo từ nơi phát đến nơi nhận Sau tế bào đợc truyền lần lợt kết nối ảo ATM tạo điều kiện tốt cho việc tiêu chuẩn hoá cấu trúc mạng định nghĩa phơng pháp ghép kênh chuyển mạch với SONET/STM làm tảng cho việc truyền dẫn tốc độ rát cao ATM cung cấp nhiều chế độ chất lợng dịch vụ ( QoS) để đáp ứng yêu cầu khác độ trễ khả tỉn thÊt B»ng c¸ch sư dơng c¸c kÕt nèi chun mạch ảo ( SVC) ATM cung cấp dịch vụ theo yêu cầu chế độ băng rộng ( Bandwith on Demand) thâm nhập kiểu LAN đến độ rộng băng có sẵn Kết luận: Viễn cảnh ATM toàn mạng đợc xây dựng cách sử dụng mạng ATM lớp ứng dụng nó, khả cung cấp dịch vụ nhắn tin nh: + TiÕng nãi + Sè liÖu gãi + Video + Hình ảnh 80 1.2 Tế bào ATM truyền dẫn Đơn vị sơ cấp ATM tế bào 85 90 1.2.1 Tế bào ATM: Tiêu chuẩn ATM định nghĩa tế bào có độ dài cố định 53 byte 05 byte đầu đề 48 byte tải trọng Các bit bên tế bào đợc truyền đờng truyền dẫn theo trình tự từ trái sang phải Các tế bào đợc xếp đờng truyền dÉn vËt lý PDH/SDH: DS1, DS3 hay SONET cđa B¾c Mü, E1, E3 vµ E4 hay STM cđa ETSI - 95 - 100 105 110 Toàn thông tin đợc ghép kênh, chuyển mạch mạng ATM tế bào có độ dài cố định Đầu đề tế bào xác định nơi nhận, kiểu tế bào mức u tiên Nhận dạng đờng dẫn ảo ( VPI) Nhận dạng kênh ảo ( VCI) xác định nơi nhận Trờng điều khiển lu lợng chung ( GFC) cho phép máy ghép kênh điều khiển tốc độ thiết bị đâù cuối ATM Kiểu tải trọng ( PT) thị tế bµo chøa sè liƯu cđa ngêi sư dơng, sè liƯu báo hiệu hay thông tin bảo dỡng Ưu tiên tổn thất tế bào ( CLP) thị mức u tiên tơng đối tế bào Trong khoảng thời gian ứ nghẽn tế bào có mức u tiên thấp bị loại trớc tế bào có mức u tiên cao Kiểm tra lỗi đầu đề ( HEC) thực kiểm tra sửa lỗi phần đầu đề Trờng tải trọng đợc truyền qua mạng nguyên vẹn không đợc kiểm tra sửa lỗi ATM giao thức lớp cao để kiểm tra sửa lỗi cho phần Kich thớc cố định tế bào cho phép đơn giản việc thực chuyển mạch ghép kênh ATM tốc độ cao Khi sử dụng ATM, gói dài không gây trễ gói nhỏ chúng đợc cắt mảnh thµnh nhiỊu gãi nhá Nhê vËy, ATM cã thĨ trun tải lu lợng tóc độ bit cố định ( CBR) cho tiếng nói video với lu lợng tốc độ thay đổi ( VBR) lu lợng có gói dài mạng Page of 14 Nghiên cứu triển khai công nghệ ATM GPRS mạng MOBIFONE 115 120 1.3 Nguyên lý hoạt động Tài liệu trình bày thí dụ phân đoạn lu lợng ngời sử dụng thành tế bào, chuyển mạch qua mạng xử lý phÇn ngêi sư dơng phÝa sau 1.3.1 ThÝ dơ ATM đơn giản Máy công tác có card giao tiếp ATM để cắt mảnh luồng số liệu thành đoạn 48 byte Sau tế bào ATM đợc đánh địa VPI, VCI điền vào trờng lại đầu đề để đợc 05 byte Kết nhận đợc tế bào 53 byte từ nguồn: tiếng, video, số liệu văn Vì tế bào đợc tạo từ nguồn độc lập nên xảy tranh chấp khe thời gian cho tế bào card giao tiếp với máy công tác Nhằm tránh điều này,ba kiẻu thông tin đợc ấn định nối thông kênh ảo: VCI=1 cho sè liƯu tiÕng, VCI=2 cho tiÕng, VCI=3 cho video vµ VPI=0 chung cho ba Đây ví dụ đơn giản, thực tế thờng gặp nhiều giá trị VCI VPI 125 130 135 Hình 1: Thông tin đa phơng tiện sử dụng ATM 1.3.2 Ví dụ chuyển mạch ATM Page of 14 Nghiên cứu triển khai công nghệ ATM GPRS mạng MOBIFONE 140 Minh hoạ chuyển mạch ATM đợc cho hình Kªn h1 145 150 Kª nh Kª nh Kª nh n-1 Kªn h1 Kª nh n Kª nh Kª nh Kªn h n1 Kªn hn 125 micro s Kªnh1 Kªnh5 Kªnh1 Kªnh7 Kªnh5 Kªnh1 155 160 - 165 - 170 175 180 - H×nh 2: Thí dụ chế độ truyền dị ATM Nguồn video đợc đa vào chức đóng gói, đợc gán địa nơi nhận D: VPI/VCI Luồng bit liên tục đợc chia thành tế bào có độ dài cố định bao gồm đầu đề tải trọng phần tô đậm Tốc độ luồng video lớn tốc độ luồng bit liên tục DS3 có địa lôgic nơi nhận A máy tính tốc độ cao đóng gói trực tiếp có địa B Các nguồn nói đợc ghép kênh theo thời gian đờng truyền E3 hay SDH Chức chuyển mạch ATM phiên dịch địa lôgic thành địa vật lý tơng ứng với cửa chuyển mạch địa lôgic VPI/VCI Đầu đề chuyển mạch bổ sung đợc gắn vào đầu tế bào vào Tại hình 5.a có kết nối điểm tới điểm E3 có địa A, địa đợc phiên dịch vào cổng C cho cổng vật lý Nguồn video có địa D đợc dịch vào địa E dành cho cổng Nguồn máy tính có địa B đợc dịch vào F dành cho cổng Chuyển mạch ATM sử dụng trờng địa nơi nhận vật lý để chuyển tế bào ATM đến cửa vật lý tơng ứng đờng truyền dẫn liên kết với ®Êu nèi tèc ®é bit kh«ng ®ỉi ( CBR) ( ví dụ video E3) sau loại bỏ địa lôgic đa đến nơi nhận thông tin qua chức lập chuỗi 1.4 Chọn kích thớc tải trọng Hội nghị ATM có nhiều bàn luận kích cỡ tế bào tiêu chuẩn ATM, vấn đề chọn t¶i träng 32 byte hay 64 byte KÝch thíc 48 byte dung hoà hai quan điểm Việc chọn đầu đề byte cân nhắc byte Tại hình miêu tả cân nhắc kích thớc tế bào, hiệu suất thời gian trễ cắt mảnh Page of 14 Nghiên cứu triển khai công nghệ ATM GPRS mạng MOBIFONE 185 Hình 3: Cấu trúc tế bào ATM 190 195 1.5 Nguyên lý kết nối mạng ATM 200 Tồn khái niệm ATM: Đờng truyền dẫn, Đờng dẫn ảo ( VP), Kênh ảo ( VC) Ba khái niệm tạo nên khối kiến trúc sở ATM Hình 4: Quan hệ VC, VP đờng dẫn truyền dẫn 210 - 215 - Mét ®êng trun dÉn chøa mét hay nhiỊu ®êng dẫn ảo đờng dẫn ảo lại chứa hay nhiều kênh ảo Nh vậy, nhiều kênh ảo đợc đặt vào đờng dẫn ảo Chuyển mạch đợc thực mức đờng truyền dẫn, đờng dẫn ảo, kênh ảo Các mức u tiên hay việc chọn VCC thay đổi nh mức u tiên VP ATM Hoàn toàn lập cấu hình VCC bổ xung cho mức u tiên cao Khả chuyển mạch đến tận kênh ảo giống nh hoạt động tổng đài t nhân hay tổng đài nhánh công cộng ( PBX) hay chuyển mạch điện thoại mạng điện thoại chuyển mạch PBX, chuyển mạch kênh nhóm trung kế ( đờng dẫn).Minh hoạvề chuyển mạch VP VC đợc xem dới đây: 220 Page of 14 10 Nghiên cứu triển khai công nghệ ATM GPRS mạng MOBIFONE 225 Chuuyển mạch VP Hình 4: Chuyển mạch(VC switch) nối chéo(cross conect) 230 235 - 240 Các thiết bị thực kết nối VC đợc gọi chuyển mạch VC giống nh chuyển mạch điện thoại Các mạng truyền dẫn sử dụng máy nối chéo, thờng chuyển mạch phân chia theo không gian Các thiết bị đấu nối VP thờng đợc gọi máy đấu chéo VP tơng tự nh mạng truyền dẫn Không phải chuyển mạch tế bào giới hạn đến chuyển mạch VC, nh máy nối chéo giới hạn đến chuyển mạch VP Các kết nối đờng dẫn ảo ( VPC) kết nối kênh ảo ( VCC) lớp ATM, ngời sử dụng đợc lựa chọn VPC hay VCC với định nghĩa nh sau: - 245 250 Các kết nối đờng dẫn ảo ( VPC): đợc chuyển mạch sở giá trị nhận dạng đờng dẫn ¶o ( VPI) Ngêi sư dơng VPC cã thĨ Ên định VCC suốt VPI chúng theo tuyến Các kết nối kênh ảo ( VCC): đợc chuyển mạch sở kết hợp giá trị VPI nhận dạng kênh ảo Cả VPI VCI đợc sử dụng để định tuyến tế bào qua mạng Các giá trị VPI VCI phải cho đờng truyền dẫn ( TP) Nh TP hai thiết bị mạng ( thí dụ hai tổng đài ATM) sử dụng VPI VCI cách độc lập Mỗi tổng đài đặt VPI VCI vào lên VPI VCI hinh6: 255 Page of 14 Nghiªn cøu triển khai công nghệ ATM GPRS mạng MOBIFONE 260 265 Trên đờng truyền dẫn có nhiều đờng trun dÉn ¶o ë giao tiÕp ngêi sư dơng ATM ( ATM UNI), thiết bị đầu vào chuyển mạch cung cấp kênh video đờng dẫn ảo ( VPI 1) kênh ảo ( VCI 6) Sau đó, kênh ảo đợc định tuyến từ chuyển mạch đến chuyển mạch đờng dẫn kênh khác ( VPI 16 VCI 8) Nh VPI VCI đợc gắn cho đờng truyền mạng Sau cùng, chuyển mạch phiên dịch VPI 16 vào VPI VCI VCI 16 thành VCI VCI Chú ý VPI VCI nơi nhận phải giống nh VPI VCI nơi phát Chuỗi phiên dịch VPI/VCI qua chuyển mạch đợc xem nh địa mạng thực ngoại suy mô hình lớp OSI Các dịch vụ mà ATM cung cấp tơng lai 270 275 280 Mạng viễn thông phát triển đến mạng thông tin băng rộng liên kết cho phép phục vụ tất dịch vụ mà khách hàng yêu cầu từ tốc độ bit vài kbit/s đến vài trăm Mbit/s cao Công nghệ ATM giải pháp tốt cho mạng nh Các dịch vụ mà mạng ATM đem lại dịch vụ mạng viễn thông băng rộng liên kết, bao gồm tất dịch vụ sau: Tiếng thoại thông thờng nh mạng điện thoại Âm chất lợng cao ( gièng nh trun HIFI hiƯn t¹i) FAX Điện thoại có hình ( Videofone) Truyền hình hội nghị ( Tele-conferencing) Truyền hình quảng bá với chất lợng tiêu chuẩn độ phân giải cao ( HDTV) 285 Page of 14 Nghiªn cøu triĨn khai công nghệ ATM GPRS mạng MOBIFONE 290 295 Hình 6: Một số mô hình kết nối mạng ATM Tóm lại, công nghệ ATM cho phép liên kết tất dịch vụ vào mạng tiền đề để phát triển mạng truyền thông đa phơng tiện Một số dịch vụ băng rộng mà có ATM đáp ứng tốt Đề tài không sâu trình bày nội dung mà hoá tốc độ bít thay đổi mô hình truyền hình phân lớp, chủ yếu phân tích đối víi øng dơng ATM trun sè liƯu 2.1 øng dụng công nghệ ATM cho truyền số liệu 300 Mạng ATM có ảnh hởng lớn lên mạng truyền số liệu Các mạng máy tính thờng gặp bao gồm: LAN ( Local Area Network: Mạng cục bộ): có độ dài vào khoảng 100 m cho phép đấu nối máy tính nhà CAN ( Campus Area Network: Mạng vùng nhỏ hay khuôn viên): có độ dài khoảng 1.0 Km cho phép dấu nối máy tính nhiều nhà khuôn viên MAN ( Metropolitan Area Network: Mạng trung tâm dân c): có độ dài vào khoảng 10 Km để đấu nối máy tính khuôn viên ( campus) vïng trung t©m d©n c WAN ( Wireless Area Network: Mạng vùng rộng): có có độ dài vào khoảng 100 Km đến 1000 Km để đấu nối máy tính mét quèc gia GAN ( Global Area Network : Mạng toàn cầu): có độ dài từ 1000 Km đến 10.000 Km đấu nối máy tính quốc gia Các mạng LAN có tốc độ từ vài Kbit/s đến Mbit/s triển khai tốc độ Gbit/s Công nghệ ATM đợc áp dụng cho ba phần tử sau mạng máy tính: 305 310 315 320 - Tổng đài hay vụ trung tâm ( CO: Central Office) có thông lợng lớn Gbit/s Thiết bị nơi khách hàng ( CPE: Customer Premises Equipment) Chuyển mạch Campus ( CA) có thông lợng thấp Gbit/s 325 15 Page of 14 Nghiªn cøu triĨn khai công nghệ ATM GPRS mạng MOBIFONE 330 335 340 Hình : Một ví dụ mạng CAMPUS VOD Ngoài ra, công nghệ ATM đợc sử dụng cho trung tâm ( HUB), định tuyến ( ROUTER) cầu ( BRIDGE) Hình cho thấy vai trò chuyển mạch CO chuyển mạch CPE hay CAMPUS Bắt đầu từ nơi khách hàng, bọ định tuyến ATM hay trung tâm ATM cho phép khách hàng ( C: Client) cung cấp dịch vụ ( S: Server) liên lạc với mạng ảo Chuyển mạch ATM nội hạt kết nối định tuyến vào dờng trục Các máy công tác ( WS) Server cã thĨ kÕt nèi trùc tiÕp víi chun m¹ch ATM nội hạt để tạo nên nhóm công tác có khả thực cao Các tổng đài t ATM ( PBX: Private Branch Exchange) đợc đấu nối để thâm nhập đến dịch vụ số liệu tiếng 345 350 355 Các chuyển mạch vụ trung tâm Các chuyển mạch vụ trung tâm trụ cột mạng ATM, th ờng đòi hỏi lu lợng lớn Gbit/s Thờng chuyển mạch vụ trung tâm chứa tất giao tiếp ATM ( UNI: Giao tiÕp nót ngêi sư dơng) C¸c chun mạch ATM-CO thiết lập gọi cho chuyển mạch CPE giống nh chuyển mạch CO thiết lập gọi cho PBX Các chuyển mạch ATM Campus Các chuyển mạch nhỏ chuyển mạch CO, có thông lợng thấp 5Gbit/s nhng chúng cung cấp nhiều giao tiếp chuyển mạch CO nh: LAN ( thÝ dơ: Ethernet vµ Token Ring), MAN ( thÝ dơ: FDDI vµ DQDB), SNA, X25 vµ tiÕng Một số chuyển mạch đảm bảo chuyển đổi giao thức, mô LAN kết nối mạng ảo 360 365 ATM HUB HUB thiết bị trung tâm để kết nối trạm mạng LAN theo cấu hình topo dạng đôi dây xoắn ( đôi dây cho phát đôi dây cho thu) Hình cho thấy chức tập trung đờng dây, phân đoạn quản lý mạng mà HUB thực Nhiều đôi dây xoắn Ethernet Token Ring ( số trờng hợp FDDI) Page of 14 Nghiên cứu triển khai công nghệ ATM GPRS mạng MOBIFONE 370 tơng lai đôi dây xoắn ATM đến máy công tác, đợc đấu nối đến HUB Thực tế, HUB cho phép nhà quản lý ấn định tiềm mạng cho ngời sử dụng ( chẳng hạn đoạn Ethernet) HUB thờng đợc áp dụng dạng phân cấp để tập trung thâm nhập nhiều ngời sử dụng đến tiềm dùng chung nh đến Server hay Router ( h×nh 7) 375 380 385 H×nh 7: CÊu HUB,SWITCH,ROUTER 395 trúc mạng sử dụng 400 Các HUB bậc cao thờng đợc chọn cấu trúc trụ cột xây dựng sở ATM đảm bảo tốc độ truy nhập cao đến tài nguyên nh: Router hay chuyển mạch Nếu Page of 14