Mo phong lan tren cong nghe atm 1 201900

Lời nói đầu Ngày Công nghệ Viễn Thông có bớc phát triển mạnh mẽ, đà mang lại cho ngời ứng dụng nhiều lĩnh vực nh : kinh tế, xà hội, văn hoá, giáo dục, y học. Rất nhiều quốc gia giới tập trung đầu t vào lĩnh vực Công nghiệp phát triển dịch vụ Viễn thông ®Ĩ thóc ®Èy ph¸t triĨn kinh tÕ cịng nh khái bị tụt hậu thời đại kinh tế tri thức Các nớc nh Mỹ, Nhật, Pháp, Anh đà có kế hoạch từ năm đầu thập kỷ 90 việc xây dựng xa lộ thông tin cao tốc quốc gia với kinh phí đầu t lên đến hàng trăm tỷ Đôla Hiện mạng viễn thông Việt Nam nhiều nớc giới hầu hết mạng chuyên môn hoá nh mạng điện thoại công cộng (PSTN) chủ yếu phục vụ cho dịch vụ điện thoại, dịch vụ phi thoại khác nh truyền số liệu hầu nh đáp ứng cho việc truyền số liệu tốc độ thấp trung bình Mạng Truyền số liệu sử dụng để truyền số liệu, tín hiệu âm hình ảnh tốc độ cao sử dụng mạng chuyên dụng Sự phát triển dịch vụ viễn thông dẫn đến cần phải xây dựng mạng chung tích hợp tất dịch vụ nêu dịch vụ phát triển có tơng lai gọi mạng thông tin liên kết băng rộng IBCN (Intergrated Broadband Communicatión Network) hay gọi mạng ISDN băng rộng (sau gọi B-ISDN) Yêu cầu xây dựng mạng viễn thông đáp ứng đợc dịch vụ đa phơng tiện nhờ phát triển nhanh chóng công nghệ thông tin đà dẫn đến việc sử dụng loại mạng sử dụng công nghệ truyền tải không đồng ATM Do ATM công nghệ nên có điều kiện để thực hành báo cáo em dừng lại phần nghiên cứu lý thuyết chắn nhiều thiếu sót Em mong nhận đợc góp ý ủng hộ thầy, cô giáo bạn ngành Sau em xin trân trọng cảm ơn ban chủ nhiệm khoa ĐT-VT đà tạo điều kiện giúp đỡ em đặc biệt em xin trân trọng cảm ơn thầy giáo PGS Vũ Quý Điềm đà tận tình hớng dẫn giúp đỡ em hoàn thành báo cáo thực tập tốt nghiệp Phần 1: Công nghệ ATM Đặc điểm Mạng Viễn Thông 1.1 Khái niệm mạng viễn thông Mạng viễn thông hệ thống bao gồm thiết bị viễn thông, tuyến truyền dẫn thiết bị phụ trợ khác Mỗi phận, thiết bị thực chức khác tổng hợp chúng lại tạo nên chức chung hệ thống Chức chung đảm bảo thông tin nhu cầu thực dịch vụ viễn thông ngời sử dụng Các dịch vụ viễn thông bao gồm: Dịch vụ thoại, dịch vụ truyền số liệu, dịch vụ truyền hình. Mạng viễn thông đợc cấu thành từ: Thiết bị cấu thành mạng viễn thông kĩ thuật mạng viễn thông 1.1.1 Thiết bị cấu thành mạng viễn thông bao gồm Thiết bị đầu cuối, thiết bị chuyển mạch, thiết bị truyền dẫn Thiết bị đầu cuối thiết bị giao tiếp mạng ngời sử dụng, bao gồm máy điện thoại, máy tính cá nhân.Thiết bị đầu cuối thực nhiệm vụ chuyển đổi thông tin sang tín hiệu điện trao đổi tín hiệu điều khiển ngời sử dụng với mạng Thiết bị chuyển mạch thiết bị dùng để thiết lập đờng truyền thiết bị đầu cuối với Thiết bị chuyển mạch đợc phân thành tổng đài nội hạt cung cấp trực tiếp thuê bao tổng đài chuyển tiếp mà đợc sử dụng nh điểm chuyển mạch cho lu lợng tổng đài khác Thiết bị truyền dẫn thiết bị sử dụng để nối thiết bị đầu cuối với tổng đài truyền tín hiệu điện nhanh chóng xác Thiết bị truyền dẫn bao gồm thiết bị truyền dẫn thuê bao mà nối thiết bị đầu cuối với tổng đài nội hạt, thiết bị truyền dẫn chuyển tiếp mà chúng kết nối tổng đài 1.1.2 Kĩ thuật mạng viễn thông Là kĩ thuật cần thiết để làm cho kết hợp thiết bị cấu thành mạng vận hành đợc nh mạng lới Kĩ thuật bao gồm cấu hình mạng lới, đánh số, báo hiệu, tính cớc, đồng mạng, chất lợng thông tin 1.2 Các đặc điểm mạng viễn thông Ngày nay, mạng viễn thông có đặc điểm chung tồn tại, hoạt động cách riêng rẽ, ứng với loại hình dịch vụ thông tin có mạng viễn thông riêng biệt để phục vụ cho thân dịch vụ thông tin Cụ thể nh sau: 1.2.1 Mạng Telex Dùng để gửi điện dới dạng ký tự đà đợc mà hoá bit (mà baudot) Mạng sử dụng thiết bị đầu cuối số liệu, áp dụng kỹ thuật chuyển mạch kênh để truyền tin, tin tức dới dạng text với tốc độ chậm (75bit/s 300bit/s) nội dung tin tin tức bị hạn chế Mạng Telex không truyền đợc tín hiệu thoại, hình ảnh 1.2.2 Mạng điện thoại Là loại hình phổ biến nay, có số lợng thuê bao lớn nhất, với mạng lới đờng dây phủ rộng toàn giới Mạng dùng để truyền tín hiệu thoại thực dịch vụ thoại mà không truyền đợc tín hiệu hình ảnh, liệu Mạng điện thoại sử dụng kỹ thuật chuyển mạch kênh thông qua thiết bị trung tâm tổng đài 1.2.3 Mạng truyền số liệu Sử dụng kỹ thuật chuyển mạch gói để trao đổi số liệu máy tính dựa giao thøc cđa X.25 vµ hƯ thèng trun sè liƯu chun mạch kênh dựa giao thức X.21 1.2.4 Mạng truyền hình Thực theo phơng thức truyền hình sóng vô tuyến, truyền hình qua hệ thống mạng truyền hình CATV (Community Antenna Television) truyền hình qua vƯ tinh hay trùc tiÕp DBC (Dierect Broadcast System) M¹ng truyền hình truyền đợc tín hiệu âm thanh, hình ảnh, liệu nhng thu phát chiều theo chơng trình định 1.2.5 Mạng máy tính Sử dụng kỹ thuật chuyển mạch gói để truyền liệu máy tính cá nhân thực dịch vụ mạng máy tính Mạng máy tính đợc xây dựng mạng cục đến mạng diện rộng, mạng toàn cầu Tất mạng viễn thông song song tồn với nhau, mạng đợc thiÕt kÕ theo mét cÊu tróc riªng sư dơng nhiỊu loại thiết bị khác có nguyên tắc vận hành khai th¸c kh¸c sư dơng c¸c hƯ thèng trun dẫn độc lập tồn số hạn chế sau: Chỉ cung cấp đợc dịch vụ độc lập tơng ứng với loại mạng khó khăn cho ngời sử dụng muốn thực nhiều dịch vụ đồng thời Tồn hệ thống truyền dẫn khác sÏ l·ng phÝ cho m¹ng vỊ chi phÝ trun dÉn mà không đạt hiệu công tác quản lý mạng Mỗi mạng sử dụng thiết bị trung tâm riêng (tổng đài riêng, máy chủ riêng.) mà ngời sử dụng cần truy nhập tài nguyên chung mạng khác Khi mạng đợc kết nối với sử dụng chung thiết bị phần cứng, chơng trình phần mềm, kho sở liệu dùng chung Nếu mạng hoạt động độc lập với khó khăn cho việc bảo dỡng, vận hành mạng nh chia sẻ tài nguyên cho ngời sử dụng mạng Không đáp ứng đợc yêu cầu ngời sử dụng 1.3 Những yêu cầu đặt mạng viễn thông Từ đặc điểm trên, yêu cầu có mạng viễn thông ngày trở nên cấp thiết hơn, chủ yếu do: Các yêu cầu dịch vụ băng rộng tăng lên Các kỹ thuật xử lý tín hiệu, chuyển mạch, truyền dẫn tốc độ cao (vài trăm Mbit/s tới vài Gbit/s) đà trở thành thực Tiến khả xử lý ảnh số liệu Sự phát triển ứng dụng phần mềm lĩnh vực tin học viễn thông Sự cần thiết phải tổ hợp dịch vụ phụ thuộc lẫn chuyển mạch kênh chuyển mạch gói vào mạng băng rộng có nhiều u điểm mặt kinh tế phát triển, vận hành bảo dỡng Sự cần thiết phải thoả mÃn tính mềm dẻo cho yêu cầu phía ngời sử dụng nh ngời quản trị mạng (về mặt tốc độ truyền, chất lợng dịch vụ.) ngời sử dụng cần truyền nhiều loại tín hiệu (tín hiệu thoại, tín hiệu số liệu, tín hiệu liệu, tín hiệu hình ảnh) đờng truyền Ngời sử dụng cần thực dịch vụ gia tăng, dịch vụ băng rộng với tốc độ truyền thông cao Các hệ thống truyền dẫn số tốc độ cao băng rộng đà xuất nh viba số, hệ thống truyền dẫn cáp quang, hệ thống thông tin vệ tinh Sự phát triển công nghệ thông tin đà ngày áp dụng vào mạng viễn thông nh cài đặt chơng trình lập sẵn cho tổng đài, nh chuyển giao dịch vụ tới ngời sử dụng, chơng trình đIều khiển cho việc kết nối liên lạc, quản lý mạng viễn thông Từ lý trên, việc kết hợp mạng viễn thông lại thành mạng tổng thể để đáp ứng yêu cầu ngời sử dụng hoàn toàn khả thi Giới thiệu chung công nghệ ATM Công nghệ ATM công nghệ phát triển Hiện ATM đà đợc nhiều nớc phát triển giới đà đa vào sử dụng Công nghệ ATM đà đợc tổ chức ITU-T công nhận công nghệ chuyển mạch truyền dẫn cho B-ISDN Chính nên mạng B-ISDN dựa sở phơng thức truyền không đồng ATM mạng tổ hợp đa dịch vụ băng rộng B-ISDN lúc phục vụ đợc dịch vụ khác dải thông, tốc độ, độ trễ, thời gian phục vụ Bài viết Tổng quan ATM lần lợt xem vấn đề công nghệ truyền tải không đồng ATM bao gồm: phơng thức truyền tải ATM, nguyên lý kết nối mạng ATM, nguyên lý báo hiệu ATM, cấu trúc giao thức ATM 2.1 Định nghĩa phơng thức truyền tải không đồng ATM ATM phơng thức truyền tải không đồng mà thông tin xuất đầu vào hệ thống truyền thông đợc truyền cách không đồng Tại phía đầu vào ATM sử dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian không đồng bộ, luồng thông tin đợc nạp vào đệm, sau đợc cắt nhỏ ghép thành tế bào có kích thớc cố định luồng tế bào đợc truyền tải qua mạng theo hình Tế bào bao gåm trêng th«ng tin mang th«ng tin cđa ngn tín hiệu tới trờng mào đầu mang thông tin mạng Tại phía đầu tế bào đợc kết hợp lại thành luồng thông tin ban đầu nhờ thông tin trờng mào đầu K2 K5 K3 K2 K3 K4 K3 K5 Phần tiêu đề tế bào ATM Phần thông tin ngời sử dụng Kênh không sử dụng Hình Cấu trúc luồng tế bào công nghệ ATM Khái niệm không đồng nói đến tính chất gói nối lặp lại bất thờng chu kỳ Về nguyên lý ATM gần giống với nguyên lý chuyển mạch gói nhiên có số đặc điểm khác biệt là: Các tế bào đợc truyền cách liên tục khoảng thời gian định giai đoạn ghép tín hiệu, tế bào từ nguồn thông tin khác đợc gửi ngay, nh nguồn tín hiệu tới tế bào loại không đợc gán đợc gửi Các tế bào nh mào đầu có kích thớc nhỏ gói hệ thống chuyển mạch gói nhiều để đảm bảo giá trị trễ thích hợp đồng thời tận dụng đợc tốc độ cao đờng truyền Trờng thông tin đợc truyền tải thông suốt qua mạng không bị xử lý trình vận chuyển (ví dụ điều khiển lỗi nh chuyển mạch gói) Thứ tự tế bào bên thu đợc đảm bảo giống nh bên phát 2.2 So sánh với cấu trúc khung thời gian STM Trong phơng thức truyền tải đồng STM, phần tử số liệu tơng ứng với kênh đà cho đợc nhận biết vị trí cđa nã khung trun K1 K2 K3 … Kn K1 K2 K3 … Kn Khe thêi gian H×nh tróc Khung thêi gian 125 s Khung thêi gian 125 s CÊu khung thêi gian STM 2.3 TÕ bµo ATM Đơn vị sở ATM tế bào Các tiêu chuẩn ATM định nghĩa tế bào có độ dài cố định gồm 53 byte có byte mào đầu 48 byte tải tin, đợc mô tả hình hình Các bit tế bào đợc truyền đờng truyền dẫn theo trình tự từ trái qua phải Có loại tÕ bµo ATM: VPI VPI VCI VCI VCI PT HEC CLP Phần liệu (48 octet) Hình Cấu trúc tế bào ATM giao diện NNI GFC VPI VPI VCI VCI VCI PT CLP HEC Hình Cấu ATM Phần liệu (48 octet) trúc tế bào giao diện UNI Trong đó: GFC : Điều khiển luồng chung (Generic Flow Control) VPI : Nhận dạng đờng ảo (Virtual Path Indentifier) VCI : Nhận dạng kênh ảo (Virtual Channel Indentifier) PT : Dạng thông tin tải (Payload Type) CLP : u tiên tổn thất tế bào (Cell Loss Priority) HEC : Điều khiển lỗi mào đầu (Header Error Control) Chức byte mào đầu nhận dạng tế bào nối, giá trị nhận dạng kênh ảo VCI giá trị nhận dạng đờng ảo VPI mào đầu có giá trị đoạn đờng truyền, thay đổi sau nút chuyển mạch Tóm lại trờng mào đầu tế bào xác định nơi nhận, kiểu tế bào, mức u tiên Nhận dạng đờng ảo (VPI) nhận dạng kênh ảo (VCI) xác định nơi nhận Trờng điều khiển luồng chung (GFC) cho phép thiết bị ghép kênh điều khiển tốc độ thiết bị đầu cuối ATM Kiểu thông tin tải (PT) cho biết tế bào chứa số liệu ngời sử dụng, số liệu báo hiệu hay thông tin bảo dỡng u tiên tổn thất tế bào (CLP) cho biết mức u tiên tơng đối tế bào Khi xảy tắc nghẽn, tế bào có mức u tiên thấp bị loại bỏ trớc tế bào có mức u tiên cao Do mào đầu quan trọng nên trờng điều khiển lỗi mào đầu (HEC) thực kiểm tra sửa lỗi trờng Trờng tải tin đợc truyền qua mạng nguyên vẹn, không đợc kiểm tra sửa lỗi ATM dựa giao thức lớp cao để kiểm tra sửa lỗi cho trờng Cấu trúc tế bào ATM đợc đề cập sâu phần Mô hình tham chiếu giao thức ATM 2.4 Các loại dịch vụ ATM 2.4.1 DÞch vơ CBR (Constant Bit Rate) Trong dịch vụ này, tốc độ truyền tế bào không đổi, dịch vụ thoại, video 2.4.2 Dịch vụ VBR (Variable Bit Rate) Trong dịch vụ tốc đô truyền tế bào thay đổi, dịch vụ đợc chia làm loại (dịch vụ yêu cầu thời gian thực dịch vụ không yêu cầu thời gian thực) Dịch vụ yêu cầu thời gian thực cần ý trễ lớn biến đổi trễ tốc độ đỉnh, dịch vụ không yêu cầu thời gian thực quan tâm đến trễ trung bình 2.4.3 Dịch vụ ABR (Available Bit Rate) Dịch vụ có ATM Tỷ lệ tế bào thay đổi trễ truyền không đợc chuẩn hoá Căn vào trạng thái lu lợng mạng, ATM sÏ cho phÐp ngêi sư dơng trun víi tèc độ không thấp tốc độ đà đăng ký với mạng 2.4.4 Dịch vụ UBR (Unspecified Bit Rate) Dịch vụ không quan tâm đến trạng thái tế bào, trễ hay Q 0S khác 2.5 Các thông số đặc trng cho tính mạng B-ISDN 2.5.1 Tốc độ tế bào đỉnh PCR (Peak Cell Rate) Là tốc độ đỉnh ngời sử dụng 2.5.2 Tốc độ tế bào cho phép SCR (Sustained Cell Rate) Là số tốc độ truyền trung bình đợc đo khoảng thời gian dµi 2.5.3 Tû lƯ mÊt tÕ bµo CLR (Cell Loss Ratio) Là tỷ số phần trăm tế bào bị mạng sinh tắc nghẽn lỗi hay nguyên nhân khác làm cho tế bào không đến đích đợc tổng số tế bào đợc truyền Đối với tế bào bị huỷ, ATM sử dụng cấu u tiên tế bào CLP Khi có tắc nghẽn tế bào bit CLP = phần tiêu đề có u tiên huỷ 2.5.4 TrƠ trun tÕ bµo CTD (Cell Transfer Delay) Lµ thời gian trễ tế bào từ thời điểm vào mạng đến thời điểm thoát khỏi mạng Nó bao gåm trƠ trun, trƠ xÕp hµng chê, trƠ phơc vơ 2.5.5 Mức độ biến động trễ tế bào CDV (Cell Delay Varation) Đợc đo thay đổi trễ truyền tế bào Bộ đệm lớn làm cho CDV cao Đối với dịch vụ nhạy cảm trễ nh điện thoại, vi deo cần hạn chế trễ 2.5.6 Dung sai biến động trễ tế bào CDVT (Cell Delay Variation Tolerance) CDVT thay đổi cho phép khoảng thời gian tế bào nhằm đảm bảo tốc độ tế bào đỉnh PCR 2.5.7 Dung sai chùm BT (Burst Tolerance) Đặc trng cho thay đổi cho phép khoảng thời gian tế bào nhằm đảm bảo tốc độ tế bào cho phép SCR Công nghệ ATM có kích 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 lớn chúng đợc cắt mảnh thành nhiều gói nhỏ, nhờ ATM truyền tải lu lợng tốc ®é bit cè ®Þnh (CBR) cho tiÕng hay video tèc độ thay đổi (VBR) kiểu lu lợng có gói dài mạng Nh vậy, với phơng thức truyền tải trên, khả ghép nguồn tín hiệu khác đờng truyền, tơng thích với loại tốc độ khác Nhng thấy số nhợc điểm rõ ràng ATM vấn đề trễ Sự biến thiên trễ tế bào (CDV) sinh giá trị trễ khác xuất mạng điểm chuyển mạch hay ghép kênh, dẫn đến khoảng cách tế bào thay đổi CDV gây ảnh hởng lớn tới chất lợng dịch vụ nhạy cảm trễ nh thoại hay video