TỔNG ĐÀI BĂNG RỘNG ALCATEL1000 MM E10
Tổng quan về tổng đài A1000MME10
PSTN là tổng đài truyền thống ra đời rất lâu nhưng có nhiều mặt hạn chế cả về chất lượng dịch vụ và các dịch vụ giá trị gia tăng nên không đảm bảo được các nhu cầu của khách hàng Chính vì sự hạn chế đó, các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông phải liên tục nâng cấp mạng lưới bằng mọi cách Nhiều hãng tổng đài đã đưa ra những giải pháp tối ưu của mình nhằm thu hút khách hàng và nâng cao chất lượng dịch vụ Với sự phát triển không ngừng của công nghệ viễn thông và nhu cầu ngày càng tăng đối với dịch vụ băng rộng Hãng Alcatel cũng tung ra thị trường tổng đài thế hệ mới A1000MM E10 với những thiết bị hiện đại và hội nhập với mạng thế hệ mới NGN
Hình 1.1 Tổng quan về tổng đài A1000 MM E10
Bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạnh và công nghệ truyền dẫn băng rộng, NGN là xu hướng phát triển chung cho các mạng viễn thông thế giới Nó là một mạng có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động Các hãng đã giới thiệu các mô hình cấu trúc mạng NGN và các giải pháp thực hiện khác nhau, Alcatel là một trong các hãng sản xuất thiết bị viễn thông lớn đi đầu trong phát triển và khai thác mạngNGN.
Đặc điểm của A1000MME10
A1000MME10 là tổng đài đa dịch vụ và đa phương tiện, được sử dụng trong mạng viễn thông Việt Nam từ năm 2002, hiện tại nó đang hoạt động như nút truy nhập dịch vụ của NGN.
Hệ thống chuyển mạch thế hệ mới Alcatel 1000MM E10 là giải pháp khả dụng có độ tin cậy, đảm bảo lâu dài đạt hiệu quả kinh tế cao Hệ thống có các đặc điểm cơ bản sau:
- Hệ thống được trang bị nhiều tính năng phong phú
- Khả năng truy nhập đa dịch vụ
- Một thiết bị có khả năng thực hiện tất cả các chức năng
- Cố định hoặc di động, nội hạt hoặc chuyển tiếp
- Môđun hoặc nhiều cấp bậc khác nhau về dung lượng và chức năng
- Phần cứng và phần mềm phát triển độc lập nhau.
- Tăng cường và đảm bảo chất lượng dịch vụ đối với dịch vụ thoại qua kênh hay qua gói
- Duy trì nguồn thu nhập tạo ra bởi các dịch vụ IN trên mạng PSTN/ISDN của nhà khai thác.
- Dự tính trước được các dịch vụ trong tương lai nhờ khả năng công nghệ gói được tích hợp
- Hỗ trợ việc tính cước thông qua việc tạo ra các bản ghi cước CDR cho bất kỳ một hình thức thông tin nào : kênh hay gói.
- Đảm bảo sự hoạt động tương tác giữa các mạng số liệu quốc gia và quốc tế
- Cung cấp các kết cuối mạng tích hợp dung lượng cao như SDH STM1 (VC12), dự phòng đầy đủ
- Công suất tiêu thụ ít
Thành phần cốt lõi của Alatel 1000MM E10 là ma trận chuyển mạch ATM có năng lực mạnh Nhờ cơ cấu chuyển mạch này hệ thống Alcatel 1000MM E10 dễ dàng tăng dung lượng hệ thống lên đến 16.000E1 Các trạm điều khiển xây dựng theo kiểu đa bộ sử lý trên thế mạnh của máy tính có thể quản lý tối đa trên tám triệu BHCA không có báo hiệu IN Thâm chí trong môi trường có dịch vụ 100% cuộc gọi yêu cầu
IN, hệ thống Alcatel 1000MM E10 có thể quản lý 2,5 BHCA
Có nhiệm vụ như xử lý thanh toán cuộc gọi hay quản lý cơ sở dữ liệu định tuyến. Alcatel 1000 MM E10 sử dụng môi trường UNIX cho phép người vận hành tạo chính xác các ứng dụng khi cần Để quản lý có hiệu quả trong điều kiện tăng cuộc gọi phức tạp, Alcatel phát triển vài chức năng liên quan tới cuộc gọi trong máy chủ UNIX, chúng được sử dụng để đảm bảo cho dịch vụ lớp mạng
Với khả năng xử lý dung lượng lên tới 16000 giao diện E1 (ứng với 11triệu BHCA) kích thước nhỏ, ít thành phần hơn, công suất tiêu thụ thấp Điều này sẽ làm giá thành và chi phí vận hành giảm xuống, trong khi tăng khả năng cung cấp dịch vụ với các dịch vụ mới bổ sung đáp ứng được các yêu cầu khách hàng sẽ nâng cao hiệu quả kinh tế Các giao diện mở của Alcatel 1000 MM E10 kết nối với các mạng truy nhập qua giao diện V5.2 cho phép nhà vận hành thu lợi nhuận từ thoại qua DSL và LMDS
Hình1.2 Tổng đài thế hệ mới Alcatel 1000 MM E10
KHỐI LÕI Điều khiển cuộc gọi
Ma trận chuyển mạch ATM
Cấu trúc chức năng A1000MME10
Cấu trúc chức năng tổng thể
Hình 1.3 Tổng đài đa chức năng A1000 MM E10
Các tính năng của hệ thống
- Đảm bảo cho tập dịch vụ lớp 4 và 5
- Mạng cố định : LEX, TEX, tổng đài cổng quốc tế, CENTREX.
- Điểm chuyển mạch dịch vụ cho mạng thông minh (SSP)
- Tích hợp bộ triệt tiếng vọng trên E1 hay quản lý nhóm các thiết bị
- Đảm bảo các bản ghi chi tiết cuộc gọi (CDR), truyền và lưu trữ trong trạm được xây dựng trên cơ sở UNIX, đảm bảo việc cung cấp cho các dịch vụ mạng
- Các đơn vị truy nhập thuê bao có khả năng hoạt động tự trị, có thể xử lý cuộc gọi và chuyển mạch nội bộ trong trường hợp hoàn toàn mất liên lạc với tổng đài chính
- Truy cập thuê bao đa phương tiện
PoP for Online Servic es
- Mở rộng và nâng cấp hệ thống trực tuyến
- Nạp phần mềm tập trung.
- Vận hành và bảo dưỡng cục bộ và tập trung…
Dung lượng của hệ thống chuyển mạch có thể thay đổi theo yêu cầu
- 11triệu BHCA khi không có cuộc gọi IN.
- 2,5 triệu BHCA khi 100% cuộc gọi IN.
- 992 truy nhập tốc độ sơ cấp (PRA) trên khối lõi
- 120 thông báo quảng bá đồng thời
- 256 giao diện VC12 SDH- STM1.
- 127 đơn vị truy nhập thuê bao số (CSN).
- 5120 thuê bao cho mỗi vùng hoặc mỗi CSN từ xa.
Hệ thống hỗ trợ các giao diện mạng sau :
- Giao diện quang STM1 SDH G.707, G.957, G.652 và giao diện điện G.703
- Giao diện ISDN tốc độ PRA và BRA.
- Các liên kết V5.1 , V5.2 , đến 16 E1 (G703, G704 và G.706)
- Giao diện A, Iu với GSM, UMTS.
- Các liên kết Q3, V24 không đồng bộ, J64 đồng bộ, X25 V11cho mục đích quản lý
- Giao tiếp đồng hồ đồng bộ.
Giao diện người sử dụng :
- Giao diện tương tự: Điện thoại quay đĩa , DTMF và báo hiệu V23.
- Kết nối dữ liệu bán cố định
Các giao tiếp báo hiệu:
- CCS7 ISUP national - International ISUP
Cấu trúc chức năng tổng đài Alcatel 1000 MM E10
Trong hệ thống tổng đài Alcatel 1000 MM E10 có tổ chức điều khiển OCB HC là phiên bản mới của khối điều khiển của tổng đài OCB HC được cấu trúc gồm nhiều trạm đa xử lý, nhờ vậy hệ thống có độ linh hoạt cao trong xử lý với tất cả các cấu hình dung lượng.
Hình 1.4 Cấu trúc hiện tại tổng đài A1000 MM E10
-Trong OCB HC, mạng điều khiển chuyển mạch sử dụng một ma trận chuyển mạch ATM và một số khối kết cuối ETU giao tiếp với các luồng SDH quang và điện
- Các trạm điều khiển được đổi thành các trạm điều khiển mục đích chung (SMB), các trạm điều khiển khác cũng được nâng cấp để đáp ứng những yêu cầu mới như trạm vận hành bảo dưỡng SMM, trạm tạo thời gian gốc và đồng bộ (STS 1G), trạm điều khiển kết cuối thế hệ 2 (STM 2G), các trạm phụ trợ
- Ngoài ra hệ thống còn bổ sung hai khối chức năng CDRA (ứng dụng ghi chi tiết cuộc thoại ) và DHA (ứng dụng xử lý số liệu)
- Các trạm liên lạc với nhau thông qua mạch vòng thông tin Ethernet.
- Các trạm điều khiển đều được xây dựng trên cơ sở các bộ đa sử lý phát huy năng lực PC và QUICC để tăng khả năng xử lý các trạm, việc thu thập thông tin tính cước được quản lý bởi khối chức năng CDRA và khối thu nhập hoá đơn tính cước
- Ngoài ra hệ thống còn ứng dụng khả năng của thế giới UNIX nhằm tăng cường hiệu quả và khả năng đáp ứng của hệ thống.
1.5.3 So sánh công nghệ E10 hiện tại và E10 MM
Công nghệ E10MM RCH, SMB,PCM (SMT2G)
Nguồn tiêu thụ 23 kw 13 kw 9,5 kw
Bảng 1.1 so sánh công nghệ E10 và E10 MM
Cấu trúc ngăn giá máy
Hình 1.6 Cấu trúc ngăn giá máy
Hình 1.7 ví dụ về 1 ngăn giá máy trong A1000 MM E10
Cấu trúc chức năng các trạm đa xử lý điều khiển (SM) trong tổng đài
Có 2 loại trạm đa xử lý điều khiển ( SM ) được sử dụng trong hệ thống A1000
- SM điều khiển chung ( SMB )
- SM điều khiển chuyên dụng ( SMM , SMT )
2 backplanes RCH ( 2 Branches ) branch A branch B
Hình 1.8 Cấu hình phần cứng của trạm đa điều khiển ( SM )
Trạm điều khiển SMB thông thường :
-Trạm SMB là trạm điều khiển mục đích chung, nó điều khiển các module chuyển mạch thay thế các trạm điều khiển trong hệ thống OCB283.
- Các trạm SMB đều là các trạm đa xử lý và được xây dựng trên cơ sở các bộ vi xử lý có hiệu năng cao của PC và QUICC(gấp 7 lần so với công nghệ hiện tại) các bộ vi xử lý này thay thế cho các bộ xử lý Motorola 68020 và 68030
- Các bảng mạch in gồm 12 lớp và các bảng mạch cắm hỗ trợ cho cả các bộ kết nối bằng dây.
Một trạm SMB bao gồm một số Agent (Agent là board xử lý, được xây dựng xung quanh microprocessor họ Motorola), liên lạc với nhau qua 1 Bus MMB (multiprocessor Memory bus ) của trạm Có 3 kiểu Agent là:
- Bộ ghép vào ra I/O (coupler)
- Bộ xử lý báo hiệu
Mỗi Agent bao gồm các bảng mạch và bảng cắm Applique Việc giao tiếp giữa một bảng mạch và bảng mạch cắm của nó được điều khiển thông qua bus LAB Các bảng mạch, tác nhân và bảng mạch cắm tuân theo các quy định chuẩn.
Tram SMB bao gồm có 5 loại Bus :
- Bus MMB: Là bus đồng bộ, tốc độ 320Mbps, 32 bit Thực hiện trao đổi giữa các tác nhân khác nhau trong một trạm.
- Bus LAB: Là bus ghép tốc độ lên tới 200Mbps, 32 bit Thực hiện trao đổi thông tin giữa các bảng mạch, tác nhân và bảng mạch cắm Cấu trúc của nó cho phép vài bảng mạch cắm cùng liên kết với một bảng mạch.
- Bus MLA : Là bus ghép hoạt động ở tốc độ 4*16 Mbit/s (4 GLR) Thực hiện trao đổi giữa các chức năng SAB và các tác nhân ghép báo hiệu, truyền đạt thông tin báo hiệu từ mạng chuyển mạch.
- Bus ICL: Là bus không đồng bộ, nối tiếp, tốc độ 4 Mbit/s Thực hiện trao đổi giữa các khối kết cuối ETU và trạm điều khiển
- Bus ISL: Là bus không đồng bộ, nối tiếp, tốc độ 512 Kbit/s hoặc 1 Mbit/s thực hiện trao đổi giữa phần tử điều khiển và phần tử trạm (cả ETU) để giám sát phần cứng và thiết lập lại điều khiển trong phiên của ETU
Hình 1.9 Cấu trúc chức năng trạm SMB
Các Agent được triển khai trên 3 loại bảng mạch:
*ACPWU : Như là bộ xử lý của trạm khi nối tới MMB, nó phải thực hiện chuyển đổi thông tin với các tác nhân khác của trạm SMB Nó cũng có thể được nối tới bus LAB khi phải quản lý các bảng mạch cắm Thực hiện các chức năng sau:
- Bộ xử lý điều khiển cuộc gọi.
- Bộ ghép vào ra I/O token ring.
- Bộ ghép vào ra I/O Ethernet
Phương tiện thực hiện: Gồm có bộ xử lý motorola Power 750 và 512 Mbyte RAM.
* PCMPR: Bảng mạch này có một bảng mạch con là ADSMO, chúng cùng nhau thực hiện các chức năng
- Các bộ xử lý báo hiệu đa giao thức.
- Các bảng mạch này giao tiếp với các liên kết LA( từ SAB) được ghép kênh theo Bus MLA Ngoài ra còn được nối tới bus MMB.
Phương tiện thực hiện: Gồm các bộ xử lý motorola Power 750, 512 Mbyte RAM và có 3 chức năng báo hiệu, mỗi chức năng bao gồm:
- Tám bộ xử lý số của Texas instruments DSP.
- Một bộ xử lý PQUICC.
* ACAUX: Bảng mạch này thực hiện chức năng điều khiển, quản lý các bộ ghép vào/ ra, ICL/ISL, kết nối với bus LAB.
Phương tiện thực hiện: Thực hiện 3 chức năng xử lý, mỗi chức năng được thực hiện bởi một bộ xử lý PQUICC.
Tóm lại các bảng mạch và các thành phần thực hiện các chức năng như sau:
Bộ ghép vào ra Token ring
Bộ ghép vào ra Ethernet
Bộ ghép vào/ra ISL/ICL
Bảng mạch ACAPU + Các bảng mạch cắm
Bảng mạch ACMPR + Các bảng mạch cắm
Bảng mạch ACAUX + Các bảngmạch cắm
Các bảng mạch cắm : Trong cấu trúc SMB có các bảng mạch cắm sau:
Thực hiện chức năng giao tiếp với liên kết Ethernet.
*AAAUX: Thực hiện chức năng giao tiếp với trạm cơ sở thời gian và bộ tương thích MAL và
*ATRA:Thực hiện chức năng ghép hai Token ring 16 Mbit/s.
Hình 1.10 Giao diện SMB với bên ngoài
Trạm điều khiển đa năng SMB ( trong cấu hình MM )
SMB trong cấu hình MM là tổng hợp của SMA , SMC , SMX Đối với cấu hình MM Trạm SMB gồm SMB–A1 và SMB–B1 , nếu có nhu cầu mở rộng thêm trạm thì cấu hình thêm SMB-A2 và SMB-B2
Về phuơng diện phần cứng, hệ thống được đưa vào ứng dụng một tủ chứa trạm điều khiển đa năng SMB, kích thước tủ vẫn giữ nguyên, tuỳ theo chức năng ứng dụng của trạm mà trạm được cấu trúc kép – SMBDx hay cấu trúc phân tải giữa các trạm SMBx(y) Trong tủ thiết bị SMB thì các bo mạch được tổ chức thêm phía sau để tận dụng không gian tủ cũng như tạo ra các khối tách biệt nhằm thuận tiện cho công tác bảo dưỡng khi có hư hỏng xảy ra Trạm điều khiển đa năng có thể tích hợp các khả
2 Token ring năng khác nhau trong cùng một trạm và ta có thể định nghĩa các tính năng riêng rẽ của một trạm điều khiển đa năng như sau:
SMB-C: Thực hiện chức năng của SMC
SMB-A:Thực hiện chức năng của SMA
SMB-X:Thực hiện chức năng của SMX
SMB-T: Thực hiện chức năng của SMT
Ngoài ra hệ thống mới còn hỗ trợ một chức năng SMB-G để có thể kết nối với một mạng dữ liệu máy tính riêng phục vụ các tính năng tính cước tập trung
SMB_ CAXT Điều khiển + Phụ trợ + Kết cuối + Chuyển mạch
Bảng 1.2 Tên và chức năng các trạm SMB
(*): Hoạt động dự phòng kiểu chia tải, rất hạn chế khi bị sự cố trạm.
SMB_A: Số lượng (m) không phụ thuộc vào cấu hình.
+1: Các trạm hoạt động dự phòng kiểu n+1.
PUS: có giá trị thập phân vì còn phải thực hiện một số chức năng ngoàiXLCG
Số lượng bộ xử lý cuộc gọi PUS và tải tương ứng CA/s Trạm SMB
Khi Mất dự phòng Khi còn dự phòng Kiểu trạm Số lượng
SC1(*) 0.6(42 CA/s) 1.2(84 CA/s) SMB_CAXT 2
SC2(*) 1.2(84 CA/s) 2.4(168 CA/s) SMB_CAXT 2
SC3 1.2(84 CA/s) 1.2(84 CA/s) SMB_CAXT
SC4 2.4(168 CA/s) 2.4(168 CA/s) SMB_CAXT
Bảng 1.3 Bảng cấu hình các trạm xử lý
Vai trò của trạm bảo dưỡng SMM:
- Lưu trữ số liệu hệ thống
- Giám sát và quản lý hệ thống ALCATEL 1000 E10
- Bảo vệ trạm điều khiển
- Giám sát các vòng ghép thông tin
- Xử lý thông tin Người - Máy,
Trạm bảo dưỡng được kết nối với các thiết bị thông tin sau:
- Mạch vòng thông tin (MIS): điều khiển trao đổi số liệu với các trạm điều khiển chính (SMC).
- Mạch vòng cảnh báo (MAL): thu thập cảnh báo nguồn.
SMM có thể được kết nối tới mạng quản lý viễn thông (TMN) thông qua các tuyến X25.
SMM gồm các cơ cấu sau:
- Hai trạm đa xử lý đồng nhất, mỗi trạm được trên cơ sở các hệ thống xử lý cộng thêm các bộ nhớ cơ sở của hệ thống A8300 và được kết nối tới MIS.
- Một bộ nhớ phụ được nối tới các bus giao tiếp hệ thống máy tính nhỏ, mà bộ nhớ này được truy nhập bởi hoặc là SMMA hoặc SMMB.
- Các giao tiếp bên ngoài được ấn định cho trạm hoạt động thông qua Bus đầu cuối.
Trong cấu hình kép SMM gồm 2 trạm điều khiển mà về mặt vật lý nhận dạng bởi các chữ cái SMMA và SMMB 1 trong 2 trạm là trạm hoạt động, trạm kia là trạm dự phòng.
Hình 1.11Cấu trúc tủ SMM
Trong cấu hình A1000 MM E10 nếu dùng phần mềm R25 thì SMM vẫn đảm bảo các vai trò nêu trên ( như đối với cấu hình OCB ) , còn nếu dùng phần mềm R27 thìSMM có thêm chức năng lấy cước trực tiếp qua IP
1.7.3 Trạm điều khiển trung kế SMT:
Trạm điều khiển STM 2G có cấu trúc dựa trên cấu trúc của hệ thống Alcatel
8300, tuy nhiên trạm điều khiển STM 1G thì lại có cấu trúc không giống như cấu trúc của hệ thống Alcatel 8300.
Trạm SMT đảm bảo giao diện chức năng giữa PCM và trung tâm chuyển mạch. Các PCM tới từ:
- Trung tâm chuyển mạch khác.
- Đơn vị truy nhập số thuê bao số xa(CSND).
- Bộ tập trung thuê bao xa (CSED)
Trạm SMT cho phép thực hiện chức năng điều khiển PCM (URM), chức năng này chủ yếu bao gồm:
* Theo hướng PCM tới trung tâm chuyển mạch:
Biến đổi mã HDB3 sang mã nhị phân.
Tách báo hiệu kênh riêng (CAS) từ khe 16.
Quản trị các kênh báo hiệu truyền trong TS 16.
Đấu nối chéo (cross connection) các kênh giữa PCM và đường nối ma trận LR.
* Theo hướng từ trung tâm chuyển mạch tới PCM:
Biến đổi mã nhị phân thành mã HDB3.
Chèn báo hiệu vào khe 16.
Quản trị các kênh báo hiệu mạng ở khe thời gian TS 16.
Đấu nối chéo các kênh giữa đường nối ma trận LR và PCM.
Trạm SMT được nối với:
- Các phần tử bên ngoài (CSND) bởi các đường PCM (tối đa 32).
- Ma trận chuyển mạch bởi một tập hợp 32 đường LR, hoặc 4 nhóm GLR để mang nội dung của các kênh báo hiệu kênh chung CCITT No7 và các kênh tiếng nói.
- Bộ dồn kênh thông tin MAS thực hiện trao đổi thông tin giữa SMT và các trạm điều khiển.
- Mạch vòng cảnh báo MAL. Đối với cấu hình A1000 MM E10 nếu dùng phần mềm R25 thì SMT vẫn tồn tại các đặc điểm chức năng nói trên , còn nếu dùng phần mềm R27 thì SMT có thêm giao tiếp SDH Đặc điểm Card điện thêm 16 luồng E1 , Card quang tương đương STM – 1 được
Hình 1.12 Cấu trúc của SMT
1.7.4 Trạm cơ sở thời gian và đồng bộ (STS):
Trạm cơ sở thời gian và đồng bộ (STS) có 3 chức năng:
- Cơ sở thời gian có cấu trúc bội 3, tạo đồng hồ cho tổng đài ký hiệu là BTT.
- Giao tiếp với đồng hồ bên, ký hiệu là HIS
- Giao tiếp với vòng cảnh báo.
BTT có nhiệm vụ phân phối các tín hiệu thời gian cần thiết tới các trạm điều khiển ma trận chuyển mạch của hệ thống OCB.
Hệ thống Chuyển mạch ATM ứng dụng trong tổng đài băng rộng alcatel
1.8.1 Quá trình liên lạc trong hệ thống A1000MM E10
- Hệ thống điều khiển HC có nhiều trạm thực hiện chức năng khác nhau Các trạm này liên lạc với nhau qua mạng thông tin nội bộ.
Hình 1.14 Kết nối trong hệ thống điều khiển
Mạng thông tin nội bộ là các Tokenring phải đáp ứng các yêu cầu:
- Tăng dung lượng mạng LAN để đáp ứng được sự tăng hiệu năng của các trạm SMB.
- Tạo ra một mạng LAN để kết nối với các máy chủ nội bộ với OCB cơ sở.
Cấu trúc không HC OCB
1 vòng ở 4 Mbit/s hoặc 16 Mbit/s b) Cấu trúc OCB HC3.1
Từ 2 đến 8 vòng ở tốc độ 16 Mbit/s Đồng thời phải đảm bảo tương thích với hệ thống hiện tại
Có hai kỹ thuật được sử dụng để cấu tạo nên mạng thông tin nội bộ được mô tả như hình 1.14 Công nghệ không HC: Có một vòng MIS và 1 đến 4 vòng MAS chế độ chia tải (trong tổng đài A1000 E10) Công nghệ HC3.1 sử dụng từ 2 đến 16 vòng tốc độ 16 Mbit/s hoạt động theo cấu hình dự phòng N+1, giao tiếp với các máy chủ của hệ thống OCB cơ sở bằng các bus Ethernet 10 Gbit/s Các bus Ethernet có cấu trúc kép và hoạt động ở chế độ chia tải.
1.8.2 Hệ thống chuyển mạch của tổng đài Alcatel 1000MM E10
Hệ thống chuyển mạch trong tổng đài Alcatel 1000MM E10 bao gồm hai phân hệ :
- Phân hệ chuyển mạch kênh RCX.
- Phân hệ chuyển mạch gói RCH (chuyển mạch ATM).
Hai phân hệ này đều có đặc trưng chính như sau:
- Cả hai phân hệ đều bao gồm hai nhánh giống hệt nhau
+ CXa và CXb cho RCX.
+ RCHa và RCHb cho RCH.
- Các khối trong phân hệ được module hoá do đo khi mở rộng sẽ không gặp tình trạng bị gián đoạn trong phục vụ.
- Các trạm đa xử lý như SMA, SMT, và đơn vị truy nhập thuê bao CSN đều có các đường kết nối với cả hai phân hệ Các đường kết nối này gọi là các đường LR Các đường này có tốc độ là 4Mbps (16 bit/kênh) và là các đường song hướng.
Theo sự thiết lập của hệ thống, sự phân phối tín hiệu thời gian cung cấp cho các đơn vị truy nhập và ma trận chuyển mạch trong khối chuyển mạch sẽ tuân theo một
Chức năng bảo vệ chuyển mạch
Ma trận chuyển mạch (RCX hoặc RCH) bao gồm hai nhánh giống hệt nhau và được điều khiển bằng một nhóm các trạm SMX hoặc SCH Các chức năng được cài đặt đồng thời trên cả hai nhánh, khi nhánh nào hoạt động thì nhánh đó sẽ phục vụ toàn bộ cuộc gọi.
Sự lựa chon nhánh nào hoạt động được khối lựa chọn và khuếch đại SAB quyết định Khối này là một bộ phận trong các trạm đa xử lý SMT, SMA, các đơn vị truy cập CSN, SCF, RCP, được kết nối với ma trận chuyển mạch.
Chức năng của khối SAB phía phát
- Chuyển đổi từ 8 bít sang 16 bít.
- Chèn thêm 3 bít kiểm tra.
- Giao diện với các đường đầu vào LRE (Logical PCM link).
Chức năng của khối SAB phía thu
- Giao diện với các đường đầu ra LRS (Logical PCM link).
- Lựa chọn nhánh hoạt động phục vụ cuộc gọi để xử lý các bít kiểm tra Sử dụng các bít chẵn lẻ và so sánh với các bít kiểm tra đã được chèn vào bên phía phát của cả hai nhánh ma trận chuyển mạch.
- Chuyển đổi từ 8 bít sang 16 bít.
Ba bít kiểm tra được chèn thêm phía đầu vào sẽ được thủ tục kiểm tra kết nối kiểm tra.
1.8.3 Phân hệ chuyển mạch kênh RCX
Phân hệ chuyển mạch RCX bao gồm hai nhánh (CXa và CXb), các đường liên kết phục vụ cuộc gọi được kết nối đồng thời trên cả hai nhánh Do cả hai nhánh có cấu trúc như nhau nên ở đây ta xét tới một nhánh của RCX Các thành phần trong một nhánh của RCX như sau:
- Một ma trận chuyển mạch vuông có dung lượng cực đại là 2.048 đường kết nối vào ra.
- Giao diện được sử dụng giữa các đường vào LRE và các đường ra LRS là ILR.
Ma trận chuyển mạch vuông
- Ma trận chuyển mạch vuông được cấu thành từ những module chuyển mạch thời gian có dung lượng là 64 LRE * 64 LRS Các module chuyển mạch thời gian có cấu hình n * n được đặt liền kề nhau tạo nên một ma trận vuông cung cấp cho phân hệ chuyển mạch với dung lượng lớn nhất là 2.048 LRE * 2.048 LRS (với n = 32).
- Với cách thức xếp đặt như trên, phân hệ chuyển mạch có thể mở rộng từ từ mà không gây ảnh hưởng và gặp sự gián đoạn nào trong việc đưa thêm các phần tử chuyển mạch thời gian vào hoạt động.
- Mỗi cuộc kết nối được thực hiện trên một module chuyển mạch thời gian có nghĩa là mỗi ma trận sẽ có một khoảng thời gian phục vụ duy nhất Đặc tính này được thể hiện trên các đường kết nối bán cố định n * 64 kbps Điều đó có nghĩa là theo lý thuyết, thời gian truyền trung bình trong MCX bằng thời gian truyền một khung là 125s đối với mọi cuộc gọi.
Như vậy, phân hệ chuyển mạch này là loại chuyển mạch không nghẽn và có thời gian thiết lập là rất ngắn.
Trong tổng đài Alcatel 1000 MM E10 , ma trận chuyển mạch vuông được xây dựng từ 8 module chuyển mạch đặt liền kề nhau Ta có sơ đồ cấu trúc của ma trận chuyển mạch vuông như sau:
Hình 1.16 Cấu trúc ma trận chuyển mạch vuông
Từ trên sơ đồ cấu trúc ta nhận thấy, 8 module chuyển mạch sẽ cung cấp 2.048 đường kết nối PCM, mỗi module sẽ được điều khiển bời một tram SMX Trạm SMX này sẽ điều khiển cung cấp kết nối giữa ma trận chuyển mạch và các trạm đa xử lý khác và 3 khối thời gian cơ sở.
Mỗi module sẽ được kết nối với các đường LRE và chuyển mạch các khe thời gian TS đầu vào tới các khe thời gian đầu ra của trong 256 đường LRS Điều đó có nghĩa là chức năng tìm đường là không được yêu cầu.
Giao diện ILR (LR Link Interface)
- Các đường LRE kết nối tới giao diện ILR, giao diện này sẽ cho phép truyền đi các mẫu đã được mã hoá tới ma trận vuông và nhận các mẫu từ ma trận vuông đưa tới các đường LRS.
- Giao thức ILR sẽ quản lý 3 bít kiểm tra lỗi được chèn vào ở SAB đầu vào, kích hoạt các bít kiểm tra và phân phối các tín hiệu thời gian
Khối chuyển mạch MCX (Switching matrix control)
CÔNG NGHỆ KHÔNG ĐỒNG BỘ ATM
Đặc điểm mạng viễn thông ngày nay
Một đặc điểm của mạng viễn thông ngày nay là chúng tồn tại riêng rẽ, ứng với mỗi loại dịch vụ thông tin lại có ít nhất một mạng viễn thông riêng biệt để phục vụ dịch vụ đó Mạng viễn thông ở Việt nam hiện nay bao gồm các mạng:
Mạng Telex: Dùng để gửi các bức điện dưới dạng các ký tự đã được mã hóa. Tốc độ truyền của mạng này rất thấp, từ 75 đến 300 bps.
Mạng điện thoại công cộng: thông tin tiếng nói được số hóa và chuyển mạch qua hệ thống chuyển mạch điện thoại công cộng, tốc độ truyền là 64 kbps
Mạng truyền số liệu bao gồm: mạng chuyển mạch gói để trao đổi thông tin giữa các máy tính và mạng truyền số liệu chuyển mạch kênh.
Hệ thống truyền hình quảng bá: sử dụng sóng vô tuyến hoặc truyền qua vệ tinh.
Mạng cục bộ LAN: thực hiện truyền số liệu trong phạm vi hẹp (như trong các cơ quan, trường học ), tốc độ truyền khá cao, khoảng vài trăm Mbps.
Mạng Internet: thực hiện truyền số liệu trên phạm vi toàn cầu Tốc độ từ vài trăm đến vài nghìn bps.
Hiện nay đã có thêm mạng truyền hình cáp.
Một thực tế hiện nay là mỗi mạng trên được thiết kế cho các mạng riêng biệt và không thể sử dụng lẫn cho nhau, thí dụ ta không thể truyền tiếng nói qua mạng chuyển mạch gói X25 vì trễ qua mạng này khá lớn, nên có rất nhiều loại mạnh khác nhau đồng thời tồn tại, mỗi mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, vận hành, bảo dưỡng khác nhau và do các cơ quan khác nhau quản lý Với người sử sụng, nếu muốn sử dụng loại dịch vụ nào thì phải đăng ký sử dụng loại dịch vụ đó và do việc đăng ký các dịch vụ là độc lập với nhau nên không thuận tiện cho người sử dụng Như vậy là mạng viễn thông hiện nay có khá nhiều nhược điểm, nổi bật là: chỉ truyền được một số loại dịch vụ độc lập tương ứng với từng loại mạng, thiếu tính mềm dẻo, kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng, vận hành và sử dụng tài nguyên.
Xu hướng phát triển của mạng viễn thông ngày nay
Do các tiến bộ trong công nghệ, đặc biệt là công nghệ bán dẫn và công nghệ quang điện tử.
Do nhu cầu dịch vụ ngày càng cao của người sử dụng, đặc biệt là các yêu cầu băng rộng.
Do các kỹ thuật xử lý tín hiệu, chuyển mạch, truyền dẫn ở tốc độ cao (từ hàng trăm Mbps đến hàng Gbps ) đã trở thành hiện thực.
Do những tiến bộ về khả năng xử lý, nén ảnh và số liệu.
Do sự phát triển của các ứng dụng phần mềm trong lĩnh vực tin học và viễn thông.
Do sự cần thiết phải tổ hợp các dịch vụ vào một mạng băng rộng duy nhất để dễ cho người sử dụng và cho việc quản lý khai thác.
Vì thế, yêu cầu cần phải có một mạng viễn thông duy nhất đã trở nên cấp thiết. Mạng số đa dịch vụ băng rộng ra đời đã đáp ứng được đòi hỏi đó Nền tảng của B- ISDN được trình bày dưới đây:
IN – Intelligent Network: mạng thông minh
SONET – Synchronous Opticcal NETwork: mạng cáp quang đồng bộ
ATM – Asynchronous Transfer Mode: phương thức truyền tải không đồng bộ Mạng tích hợp số đa dịch vụ băng rộng B-ISDN cần thỏa mãn các yêu cầu sau: cùng lúc phục vụ được các loại dịch vụ khác nhau về dải thông, tỷ lệ lỗi, thời gian phục vụ, độ trễ (mà nhiều dịch vụ trong tương lai không thể dự đoán trước).
Phương thức truyền dẫn đồng bộ STM khó có thể đáp ứng được các yêu cầu trên do STM cung cấp các kênh với tốc độ cố định (tốc độ cơ sở là 144 kbps và tốc độ cơ bản là 1,536 Mbps) nên nếu người sử dụng yêu cầu một cuộc nối với tốc độ khác tốc độ tiêu chuẩn thì phải chọn một trong các giải pháp sau: hoặc phải ghép kênh với các tốc độ nhỏ khác hoặc nhồi thêm bit để tăng tốc độ cuộc nối nhằm đạt tốc độ tiêu chuẩn Do vậy không thể tận dụng hết dung lượng đường truyền Hơn thế nữa, đối với các dịch vụ yêu cầu về thời gian thực thì rất khó đảm bảo yêu cầu.
Các khái niệm cơ bản về ATM
ATM là phương thức truyền tải không đồng bộ Nó sử dụng kỹ thuật ghép kênh không đồng bộ ATDM.
Thuật ngữ 'không đồng bộ' là ý chỉ chế độ truyền tải – cách thức ghép kênh. Mạng ATM có khả năng chỉ gửi số liệu liên quan tới một cuộc nối khi nó thực sự có số liệu cần truyền và không có khe thời gian gán riêng cho cuộc nối đó Điều này hoàn toàn khác với cơ chế 'đồng bộ' khi ứng với mỗi cuộc nối cần phải có một khe thời gian dành riêng xác định, vì máy thu STM không thể khôi phục các thông tin chứa trong các khe thời gian khác.
Chúng ta hãy so sánh với kỹ thuật ghép kênh đồng bộ STDM trong phương thức truyền tải đồng bộ STM để hiểu rõ về ATDM được sử dụng trong phương thức truyền ATM.
Với truyền tải đồng bộ STM, mỗi khe thời gian Tsi của một khung được gán cho một kênh liên lạc cố định trong suốt thời gian của quá trình thông tin gây lãng phí tài nguyên vì khi kênh đã gán dành cho một quá trình thông tin thì dù nó không được sử dụng tích cực đi chăng nữa (không có tin để truyền) thì cũng không thể dùng cho các quá trình thông tin khác.
Khác với kỹ thuật STM, trong kỹ thuật ATM, trước hết các thông tin được nạp vào bộ đệm, sau đó đọc ra theo một quy luật ưu tiên xác định của hệ thống ghép kênh và chèn vào khe thời gian ghép kênh Khi đó các tín hiệu vào được cắt nhỏ thành các gói tin tiêu chuẩn và sau đó được truyền qua mạng, nhờ vậy mà tín hiệu ghép kênh không cần phải thực hiện một cách đều đặn và đúng với vị trí theo khung cố định định trước như ở STM, nghĩa là nó đã trở nên không đồng bộ với đồng hồ hệ thống nữa và do đó, hiệu quả sử dụng kênh cao hơn nhiều. Ở giai đoạn ghép tín hiệu, các tế bào ở các nguồn tín hiệu khác nhau được gửi đi ngay nếu có sẵn các tế bào loại không được sử dụng Nếu không có tín hiệu đầu vào thì tế bào được gửi sẽ là loại không được gán.
ATM có thể truyền tin thời gian thực và có tốc độ truyền dẫn không đổi ATM có một số đặc điểm sau:
Để có được giá trị trễ thích hợp thì các tế bào phải có độ dài thích hợp và phải ngắn hơn độ dài các gói trong hệ thống chuyển mạch gói.
Tiêu đề phải có giá trị nhỏ nhất để tăng hiệu quả sử dụng vì đường truyền có tốc độ rất cao.
Các tế bào được truyền tại các khoảng thời gian thích hợp và không có khoảng trống giữa chúng Trong khoảng thời gian rỗi, các tế bào loại không được gán sẽ được truyền đi.
Thứ tự các tế bào bên thu được bảo đảm giống bên phát.
2.2.2 Phương pháp phân kênh theo thời gian không đồng bộ
Kỹ thuật ghép kênh theo thời gian TDM được sử dụng rộng rãi để ghép các tín hiệu đồng bộ tương tự nhau có thể được coi là ghép kênh đồng bộ với đồng hồ của hệ thống Tín hiệu dịch vụ tốc độ thấp được ghi bên trong xuất hiện tại các vị trí cố định trong khung tín hiệu như trên hình 2.2 trong khi tín hiệu ghép kênh được tạo nên trên cơ sở các khung ghép kênh được lặp lại trên cơ sở đồng hồ hệ thống Như vậy theo thời gian tín hiệu dịch vụ tốc độ thấp luôn luôn tồn tại tại điểm đồng bộ với đồng hồ hệ thống.
ATDM trước hết lưu tín hiệu dịch vụ đầu vào tại các bộ đệm và đọc ra lần lượt,tuân theo luật ưu tiên của hệ thống ghép kênh để chèn vào các khe thời gian ghép kênh Một trong các luật ưu tiên đơn giản nhất là FIFO (vào trước ra trước) Trong trường hợp đó tín hiệu dịch vụ đầu vào trở thành các tế bào ATM khi sử dụng hệ thống truyền dẫn ATM Trên hình 2.2 là một ví dụ, vì tín hiệu ATDM không xuất hiện tại các vị trí cố định, nên nó làm việc theo kiểu "không đồng bộ" không giống như trường hợp TDM Hiệu suất sử dụng kênh của phương pháp ATDM cao hơn so với TDM Vì trong khi TDM không truyền thông tin khác, thậm chí ở trạng thái rỗi - khi không có thông tin hợp lệ vì TDM chỉ định kênh cố định không phụ thuộc vào từng tín hiệu đầu vào - ATDM có thể truyền các thông tin khác trong các trạng thái rỗi vì không có sự chỉ định kênh cố định, bằng cách đó mà hiệu suất sử dụng kênh được tăng lên.
Hình 2.2 So sánh giữa TDM và ATDM
Hình 2.2 chỉ ra mối quan hệ này Trên hình này, trục tung là dung lượng kênh còn trục hoành là chỉ thời gian Các đường kẻ sọc chỉ các thông tin cần truyền tương ứng với một tế bào ATM Trong trường hợp TDM các chu kỳ rỗi của mỗi kênh bị tách riêng vì tín hiệu ghép kênh chỉ là sự kết hợp các kênh độc lập Trong khi đó đối với trường hợp ATDM hiệu suất sử dụng kênh được tăng lên do tín hiệu ghép kênh chỉ sử dụng một kênh và các chu kỳ rỗi có thể sử dụng để cung cấp các dịch vụ mới ATM là một loại hệ thống truyền dẫn thông tin dạng gói đặc biệt sử dụng kiểu ghép kênh không đồng bộ B-ISDN truyền các thông tin dịch vụ trên cơ sở một dòng liên tục các gói có kích thước khác nhau được gọi là tế bào ATM Như vậy, các thông tin dịch vụ trước hết được chia ra thành các kích cỡ đặc biệt rồi ghép thành các tế bào ATM Sau đó tín hiệu bên trong B-ISDN được tạo nên nhờ kỹ thuật ATDM để ghép các tế bào lại với nhau Trong trường hợp này, ATDM chính là kiểu ghép kênh thống kê thực hiện việc ghép các tế bào ATM với một số kênh theo kiểu ghép kênh theo thời gian Khi sử dụng kỹ thuật ATM, dung lượng kênh dịch vụ được tính trên cơ sở số các tế bào ATM.Tương ứng với nó, dung lượng thông tin được truyền đi được thể hiện bởi số các tế bào và độ tập trung thông tin được tính trên cơ sở mức độ phân bố các tế bào ATM. cầu của khách hàng, và dung lượng truyền dẫn có khả năng thay đổi mềm dẻo được tạo nên cho tất cả các loại dịch vụ bao gồm cả loại dịch vụ phi kết nối.
Hình 2.3 So sánh quan hệ của việc sử dụng kênh
ATM cũng chấp nhận loại dịch vụ kết nối trong đó kênh ảo được tạo nên để truyền các thông tin dịch vụ ID để kết nối được chỉ định khi thiết lập kênh và ID được giải phóng khi kết nối kết thúc Trình tự ATM của các tế bào ATM của kênh ảo nhất định được tạo nên bởi chức năng của lớp ATM và thông tin báo hiệu cho việc thiết lập kết nối, và được truyền đi theo các tế bào ATM khác nhau.
Như vậy, nhờ có công nghệ ATM ta có thể kết hợp các dịch vụ B-ISDN khác nhau Đó là các dịch vụ băng rộng và băng hẹp khác nhau cùng tồn tại trong mạng viễn thông trong cùng một kích cỡ tế bào ATM Các dịch vụ có tốc độ bit không đổi tạo nên các tế bào ATM được phân bố đồng nhất và các dịch vụ có tốc độ bit thay đổi được phân bố rộng hơn nhưng vẫn tạo nên cùng một loại tế bào ATM.
Tế bào ATM
Lựa chọn kích thước cho tế bào ATM là một vấn đề hết sức quan trọng và có ý nghĩa to lớn Căn cứ khoa học để lựa chọn kích thước cho tế bào ATM gồm những vấn đề quan trọng sau đây:
Cấu trúc tế bào ATM gồm hai phần quan trọng là header (tiêu đề) và payload (tải tin) Trong đó tiêu đề phải đảm bảo các chức năng quản lý mong muốn tối thiểu. Như vậy, nếu kích thước nhỏ thì tỷ lệ header/payload sẽ giảm và do vậy hiệu suất đường truyền sẽ giảm Vậy xu hướng là phải tăng kích thước tế bào.
- Nếu độ dài gói cố định nF = Int ( X / L ) X * ( L H )
L: kích thước trường số liệu của gói
H: kích thước tiêu đề của gói
X: tổng số byte có ích được truyền
Int: lấy phần nguyên nmax = L L H
Trong luồng thông tin của mạng ATM gồm rất nhiều dịch vụ nên hiệu suất gần đạt tối ưu.
- Nếu độ dài gói thay đổi nv h v
hv là phần thông tin bắt buộc phải bổ xung để báo hiệu độ dài gói ATM thay đổi. nv với gói có độ dài lớn rất cao xấp xỉ 100%
Nói chung, gói có độ dài thay đổi tốt hơn gói có độ dài cố định nhưng trong trường hợp cụ thể ưu thế này lại bị hạn chế do luồng thông tin trên mạng băng rộng bao gồm tiếng nói, tín hiệu video lại là những tín hiệu có dòng bit liên tục.
2.3.2 Tốc độ chuyển mạch và độ phức tạp của mạng Độ phức tạp của mạng phụ thuộc vào các chức năng mà chúng cần thực hiện cũng như các yêu cầu kỹ thuật kèm theo Hai yếu tố quan trọng nhất là:
Tốc độ hoạt động Để xử lý phần tiêu đề, tốc độ xử lý với gói có độ dài thay đổi lớn hơn rất nhiều so với trường hợp gói có độ dài cố định để đạt được cùng một tốc độ truyền tin Ví dụ: quản lý có thể đưa ra các khối nhớ với kích thước cố định nên nó hoạt động rất đơn giản Với gói có độ dài thay đổi, hệ thống quản lý có thể đưa ra các khối nhớ có kích thước khác nhau sao cho các hoạt động tìm kiếm các đoạn thông tin, tìm đoạn đầu được tiến hành ở tốc độ cao Điều này sẽ làm cho hệ thống phức tạp hơn.
2.3.3 Kích thước bộ nhớ hàng đợi
Với trường hợp gói cố định thì tham số này phụ thuộc vào tải và tỷ lệ mất gói, còn với gói có độ dài thay đổi thì việc tính toán hàng đợi lại phức tạp hơn rất nhiều, tùy vào độ dài gói vì kích thước hàng đợi xấp xỉ gói có độ dài lớn nhất làm việc cho tính toán để tối ưu hàng đợi là rất khó khăn.
Sau khi đã xem xét, đối chiếu các yêu cầu về tốc độ và kích thước bộ nhớ hàng đợi thì lựa chọn giải pháp gói có kích thước cố định là hợp lý nhất đối với ATM.
Theo khuyến nghị Q161 của ITU-T, trễ toàn mạng bị giới hạn ở 25 ms Nếu tổng trễ lớn hơn giới hạn trên thì phải lắp thêm bộ khử tiếng vang.
Với các tế bào có độ lớn ≤ 32bytes thì tổng trễ nhỏ
Với các tế bào có độ lớn > 64 bytes thì trễ là đáng kể Khi đó có hai giải pháp: lắp thêm bộ khử tiếng vang cho hầu hết các cuộc thoại hoặc chỉ cần điền đầy một phần của trường số liệu để giảm trễ cho các cuộc thoại (phương pháp này làm giảm hiệu suất của mạng).
Ta nhận thấy gói tin càng lớn thì thời gian dành cho xử lý lớn, xác suất tổn thất càng nhiều và QoS càng kém Với gói có độ dài trung bình từ 32 đến 64 bytes thì phần lớn trong trường hợp này không cần sử dụng bộ khử tiếng vang nếu số nút chuyển mạch, số mạng chuyển mạch ATM, mạng đồng bộ và khoảng cách truyền không quá lớn.
Căn cứ vào sự phân tích các tiêu chí quan trọng nêu trên, Mỹ và Nhật chọn kích thước tế bào ATM là 64 bytes, Châu Âu chọn 32 bytes Cân nhắc kỹ hai trường phái nêu trên, ITU-T chọn kích thước tế bào ATM là 53 bytes, trong đó 5 bytes dành cho tiêu đề, còn 48 bytes dành cho phần tải trọng.
Cấu trúc tế bào ATM
Tế bào ATM là khối truyền tin cơ bản trong phương pháp truyền tải ATM Một tế bào ATM gồm 2 phần là tiêu đề và tải trọng
Tiêu đề trong tế bào ATM là cực kỳ quan trọng dùng để định hướng các tế bào tới đúng đích yêu cầu và thực hiện các chức năng quản lý đặt ra.Tải trọng chứa thông tin người sử dụng.
ATM là phương pháp đấu nối có hướng, tức là việc truyền tải thông tin dịch vụ thực hiện bởi việc thiết lập kênh ảo Khi kênh ảo được lập, cuộc nối được gán tên và khi giải phóng cuộc nối thì kênh sẽ bị xóa.
Có hai khuôn dạng tiêu đề dùng cho 2 loại giao diện là: giao diện người dùng - mạng UNI và giao diện mạng - mạng NNI Hình vẽ dưới đây biểu diễn cấu trúc tế bào ATM tại giao diện UNI và NNI. a) Cấu trúc tế bào ATM tại giao diện UNI b) Cấu trúc tế bào ATM tại giao diện NNI
GFC: Chức năng chủ yếu của GFC là điều khiển truy nhập vật lý, do hiện còn tồn tại các phương tiện kỹ thuật khác nhau của môi trường truyền dẫn như cáp sợi quang, cáp đồng trục, đôi cáp đồng mỗi loại môi trường truyền dẫn phải có các thủ tục truy nhập khác nhau thích hợp, ngoài ra nó còn dùng để giảm sự rung pha tế bào cho các dịch vụ CBR (Constant Bit Rate) và điều khiển lưu lượng của luồng VBR (Variable Bit Rate) Như vậy, 4 bits GFC ở UNI trợ giúp người dùng trong việc điều khiển luồng lưu lượng của dịch vụ trong môi trường ATM.
VPI/VCI: ATM là phương thức truyền tải định hướng, nghĩa là trước khi số liệu được phát đi giữa hai cổng thì một kết nối logic hoặc kết nối ảo phải được thiết lập qua một kết nối đường ảo VPC và một kết nối mạch ảo VCC Thông tin định tuyến của tế bào được lưu trong các trường địa chỉ VPI và VCI này của tiêu đề Chức năng cơ bản của các trường này là nhận dạng đường truyền tới đích và bảo đảm sự định tuyến chính xác.
PT: Trường này cung cấp thông tin về loại số liệu chứa trong tế bào như số liệu người dùng, số liệu báo hiệu, số liệu bảo dưỡng Nó cũng cho biết thông tin về tế bào ATM đã bị tác động bởi tắc nghẽn lưu lượng.
CLP: Trường CLP được sử dụng để chỉ rõ liệu một tế bào có bị hủy bỏ trong quá trình tắc nghẽn mạng hay không Nếu bit của một tế bào ATM là 0 thì tế bào được ưu tiên cao hơn so với các tế bào có bit CLP được xác lập về 1 Kết quả là khi tắc nghẽn xảy ra, các bit CLP xác lập về 1 sẽ bị hủy bỏ trước một tế bào có bit CLP xác lập về 0
HEC: Chức năng chính của trường HEC là sửa các lỗi đơn giản xảy ra tại header của tế bào và phát hiện các sai lỗi nhiều bit.
Lớp Tế bào Các chức năng
Lớp ATM Tế bào được chỉ định Liên quan đến lớp bậc cao
Tế bào không được chỉ định Dịch vụ sẵn có trong lớp ATM
Lớp vật lý Tế bào rỗi Lấp chỗ trống
Tế bào ATM lớp vật lý Tế bào OAM
Bảng 2.1 Phân loại tế bào ATM
Mô hình tham chiếu giao thức
Mô hình tham chiếu giao thức PRM của mạng B-ISDN bao gồm mặt bằng quản lý, mặt bằng kiểm tra và mặt bằng người sử dụng như chỉ ra trên hình 2-5 và mặt bằng điều hành được phân chia ra thành điều hành mặt bằng và điều hành lớp.
Hình 2.5 Mô hình tham chiếu giao thức B-ISDN Điều hành mặt bằng trong mẫu tham chiếu giao thức ATM thực hiện việc điều hành chung hệ thống còn điều hành lớp thực hiện việc điều hành các tham số khách hàng và điều hành các thông tin quản lý khai thác và bảo dưỡng Ngoài ra lớp điều khiển thực hiện việc kiểm tra thông tin điều khiển và kết nối cuộc gọi và mặt bằng khách hàng kiểm soát các thông tin khách hàng Giao thức của mặt bằng điều khiển và mặt bằng khách hàng được phân loại tiếp thành lớp mức cao Lớp thích ứng ATM(AAL), lớp ATM và lớp vật lý, các chức năng của các lớp được mô tả trong bảng 5-1
Kết hợp Chức năng kết hợp
Phân định và kết hợp lại Chức năng phân chia và kết hợp lại
Lớp ATM Điều khiển lưu lượng chung Tạo và tách thông tin ghép đầu Dịch các tế bào VPI/VCI Ghép và tách tế bào
Phân chia tốc độ tế bào Tạo và xác định tín hiệu HEC Nhận dạng biên của tế bào Tạo và xác định khung truyền dẫn
Chức năng thông tin thời gian bit Chức năng tương ứng môi trường vật lý
Bảng 2.2 Chức năng của lớp mẫu tham chiếu giao thức mạng B-ISDN
Lớp AAL bao gồm phân lớp kết hợp CS tạo ra thông tin dịch vụ khách hàng lớp bậc cao chia trong khối dữ liệu giao thức PDU và phân lớp phân định và kết hợp lại với nhiệm vụ phân PDU để tạo nên phần thông tin khách hàng trong tế bào ATM. Lớp ATM có đoạn GFC để điều khiển giao thức và dòng thông tin trong UNI. Ngoài ra nó còn dịch VPI/VCI thành các điểm truy nhập dịch vụ SAP và các tế bào ghép và tách kênh Thêm vào đó, nó thực hiện việc tạo ra và xác nhận tín hiệu ghép đầu tế bào Lớp vật lý tạo nên bởi phân lớp kết hợp truyền dẫn TC và phân lớp môi trường vật lý Phân lớp TC phân định tốc độ tế bào, tạo/xác định byte kiểm tra lỗi và xác định điểm giới hạn của tế bào Ngoài ra, khi phân lớp TC được truyền đi trên cơ sở kỹ thuật SDH, nó thực hiện việc tạo và xác định khung Phân lớp vật lý cung cấp trạng thái truyền dẫn cuối cùng nhờ cáp quang hay cáp đồng trục.
Chức năng của từng mặt bằng
Mặt bằng khách hàng cung cấp chức năng điều khiển như vận chuyển các luồng thông tin khách hàng, điều khiển dòng tin, sửa lỗi, v.v Trong trường hợp này, thông tin khách hàng chỉ ra các thông tin dịch vụ trong B-ISDN khác nhau như thoại, hình ảnh, dữ liệu, đồ hoạ v.v Thông tin khách hàng có thể được truyền riêng trong mạng BISDN hay bằng các quy trình tương ứng.
Mặt bằng điều khiển cung cấp chức năng kết nối và điều khiển cuộc gọi Nói cách khác, mặt bằng điều khiển cung cấp các chức năng liên quan đến thiết lập cuộc gọi, giám sát cuộc gọi, giải phóng cuộc gọi v.v Ngoài ra nó có thể cung cấp các chức năng điều khiển để thay đổi các đặc tính của dịch vụ đối với đường kết nối đã được thực hiện.
Mặt bằng điều hành cung cấp chức năng giám sát mạng viễn thông liên quan đến thông tin khách hàng và truyền thông tin điều khiển Nó được phân loại thành chức năng điều khiển và chức năng điều khiển lớp Chức năng điều hành mặt bằng điều khiển tổng thể hệ thống bằng cách can thiệp vào giữa các mặt bằng, và chức năng điều khiển lớp cung cấp việc điều hành liên quan đến nguồn và tham số của giao thức tương ứng Ngoài ra nó còn điều khiển dòng thông tin đối với các lớp cấu thành.
Mô hình giao thức của các lớp ATM so với các tiêu chuẩn liên kết hệ thống mở (OSI) có mối quan hệ như sau:
Lớp vật lý ít nhiều tương tự lớp 1 của mô hình OSI và chủ yếu thực hiện các chức năng trên mức bit.
Lớp kết nối số liệu ATM có thể được bố trí chủ yếu tại biên dưới của lớp kết nối số liệu thuộc mô hình OSI.
Lớp thích ứng ATM thực hiện việc thích ứng các giao thức trên tế bào ATM cố định.
Lớp vật lý chịu trách nhiệm truyền tải các tế bào ATM từ điểm tới điểm Nó bao gồm việc biến đổi các khuôn dạng điện hơặc quang thích hợp và chuyển các tế bào này thành các khung truyền dẫn thích hợp.
Hình 2.6 Mô hình của giao thức ATM và mô hình OSI
Lớp vật lý được tạo nên bởi lớp con môi trường vật lý PM và lớp con hội tụ truyền dẫn
TC Và chức năng của mỗi lớp con được mô tả trên bảng dưới đây Lớp con PM cung cấp thông tin liên quan đến môi trường vật lý và các thông tin thời gian bit, lớp con TC chuyển đổi luồng tế bào ATM thành luồng mã hoá bít dữ liệu.
Lớp con vật lý Các chức năng
Lớp con môi trường vật lý
1 Cung cấp khả năng truyền dẫn bit, kể cả đồng chỉnh bit.
2 Thực hiện sự mã hóa đường dây và cả sự biến đổi điện/quang.
3 Các chức năng định thời bit (tạo ra và thu nhận các dạng sóng thích hợp cho môi trường) cũng xen vào và tách ra các thông tin định thời bit.
Lớp con hội tụ truyền dẫn
1 Tạo ra và phục hồi khung truyền dẫn
2 Thích ứng khung truyền dẫn theo cấu trúc trường tải truyền dẫn.
3 Chức năng mô tả tế bào (cho phép thiết bị thu phục hồi biên giới các tế bào nhờ sử dụng trộn và khôi phục trộn – descrambling)
5 Khử ghép tốc độ tế bào (xen các tế bào trống theo hướng truyền dẫn nhằm làm thích ứng tốc độ của ATM)
Bảng 2.3 Chức năng của các lớp con thuộc lớp vật lý
Giao diện lớp vật lý: ATM trợ giúp nhiều giao diện lớp vật lý mà chúng có thể phân chia thành 2 nhóm: các giao diện công cộng và các giao diện riêng tư.
2.5.2.1 - Các giao diện công cộng
Có 2 loại giao diện công cộng
SONET hoặc SDH là một tập các đặc tính kỹ thuật của lớp vật lý dựa trên sự phân cấp các tốc độ tín hiệu SONET là một tiêu chuẩn quốc gia của Bắc Mỹ, còn SDH là một tiêu chuẩn quốc tế dùng cho các mạng truyền dẫn số liệu đồng bộ dựa trên cáp sợi quang Phân cấp tín hiệu của SONET dựa trên một cấu trúc tín hiệu gọi là tín hiệu truyền đồng bộ STS Tín hiệu STS xác định một bộ tiêu chuẩn để quyết định các byte được phát đi trên các tuyến nối như thế nào Dưới đây là bảng các mức tín hiệu tương đương của SONET và SDH dựa trên tốc độ cơ bản 155,52 Mbit/s
Mức tín hiệu Tốc độ (Mbit/s) Tương đương SDH
STS-1/OC-1 STS-3/OC-3 STS-12/OC-12 STS-24/OC-24 STS-48/OC-48
Bảng 2.4 Các mức tín hiệu tương đương của SONET và SDH
Tín hiệu DS3 là một giao diện thường được sử dụng để cài đặt dịch vụ tốc độ cao cho khả năng kết nối diện rộng trên khắp các mạng ATM DS3 có thể được sử dụng để truyền các tế bào qua một giao diện mạng công cộng Các lớp con DS3 có cùng chức năng như SONET Trong một giao diện DS3, việc ánh xạ các tế bào ATM không đơn giản như trong SONET vì trong SONET có một khung quy định với một trường tải dành riêng Do đó, một giao thức hội tụ lớp vật lý PLCP được xác định riêng cho DS3 PLCP của DS3 bao gồm một khung thời gian 125às nằm trong một trường tải DS3 tiêu chuẩn PLCP của DS3 được hình thành bởi 12 dãy tế bào ATM Mỗi dãy được dẫn đầu bởi 4 bytes trên đầu (overhead) Còn có một phần đuôi 13 hoặc 14 nhóm
4 bit (1/2 bytes) liên quan đến mỗi PLCP của DS3 Cấu trúc PLCP của DS3 phải được sắp xếp vào hình bao trường tải DS3 bằng hình thức ‘nhồi nửa byte’ Nhồi nửa byte
Giao diện này được gọi là giao diện 4 bit đến 5 bit (4B/5B) bởi đó là cách duy nhất mà số liệu được xử lý trước để truyền dẫn qua tuyến nối Bốn bit số liệu được gửi đi theo dây dẫn như thể là 5 bit Sự biến đổi 4B/5B được sử dụng để bảo đảm đồng bô hóa nhịp đồng hồ giữa các thiết bị ATM vật lý Giao diện 4B/5B được dùng để kết nối cục bộ các mạng ATM Diễn đàn ATM quy định giao diện vật lý này cho ATM để thúc đẩy công nghệ dùng cho các giao diện FDDI (Fiber Distributed Data Interface). Giao diện 4B/5B được hoạt động tại tốc độ số liệu 100 Mbit/s
Loại giao diện Khuôn dạng khung
Cáp xoắn đôi Cáp xoắn đôi Cáp đồng trục Cáp xoắn đôi Cáp đồng trục Cáp đồng trục Sợi quang đơn mode
300 feet Tùy thuộc cáp Tùy thuộc cáp Tùy thuộc cáp Tùy thuộc cáp
Bảng 2.5 Giao diện lớp vật lý ATM
Một phần của lớp ATM này tương ứng với lớp 2 của OSI (lớp liên kết số liệu DLL) Lớp ATM chuyển tải tất cả các thông tin trong các tế bào ATM có độ dài 53 bytes Các chức năng của lớp ATM
Ưu và nhược điểm của công nghệ ATM
Khả năng truyền dẫn các dịch vụ có tốc độ khác nhau: công nghệ ATM sử dụng các tế bào nhỏ có kích thước cố định và khả năng phân bố dải thông cực kỳ linh hoạt nên trong mạng ATM, tốc độ truyền của các kênh không bị hạn chế bởi các tốc độ chuẩn như STS Tốc độ trong mạng ATM có thể thay đổi trong phạm vi rất lớn, từ tốc độ rất nhỏ như truyền số liệu đến tốc độ rất lớn như truyền hình có độ phân giải caoHDTV Hơn nữa, tốc độ dịch vụ cho phép thay đổi rất nhanh mang tính đột biến.
Khả năng truyền dẫn các dịch vụ với tốc độ cao: trong mạng ATM, việc xử lý chuyển mạch được thực hiện hoàn toàn bằng thiết bị phần cứng và không có yêu cầu điều khiển luồng, điều khiển lỗi giữa các nút chuyển mạch như ở STS nên giảm thiểu thời gian xử lý ở các nút chuyển mạch Điều này cho phép tốc độ xử lý nhanh và do đó, tốc độ mạng ATM có thể đạt rất cao.
Khả năng ghép kênh, phân kênh dễ dàng: việc ghép/ phân kênh trong mạng ATM chỉ dựa trên các chỉ số nhận dạng kênh nên các kênh với các tốc độ truyền khác nhau cũng có thể được ghép/ phân kênh dễ dàng.
Quản lý điều hành mạng dễ dàng vì việc thiết lập hay hủy bỏ các cuộc nối dựa vào các nhóm kênh ảo, đường ảo.
Khả năng sử dụng hiệu suất đường truyền: các tế bào ATM có thể gán cho các kênh một cách linh động, khi đường truyền rỗi chúng sẽ được truyền đi Vì vậy mà tăng được hiệu suất đường truyền.
Trễ nhỏ: do mạng ATM sử dụng các tế bào kích thước nhỏ và sử dụng đường truyền tốc độ cao.
Hạn chế lớn nhất của ATM liên quan đến độ biến thiên độ trễ tế bào và thời gian do tổ hợp tế bào Sự biến thiên độ trễ tế bào CDV phát sinh do các nguyên nhân trong mạng tại những điểm chuyển mạch và tại những điểm ghép kênh Điều này dẫn đến khoảng cách giữa các tế bào của cùng một nguồn bị thay đổi CDV ảnh hưởng đến QoS của những dịch vụ nhạy cảm với trễ.
Hạn chế thứ hai của ATM liên quan đến độ trễ do tổ hợp tế bào Nguyên nhân sinh ra loại trễ này là do thông tin người sử dụng gửi đến từ các nguồn sẽ được nạp vào bộ đệm cho đến khi đủ 48 bytes Thời gian phải đợi ở bộ đệm tùy thuộc vào tốc độ của luồng thông tin đi tới Những luồng thông tin có tốc độ cao sẽ được lưu tại các bộ đệm trong khoảng thời gian ngắn hơn các luồng thông tin tốc độ thấp Như vậy, tín hiệu thoại là chịu ảnh hưởng nhiều nhất của loại trễ này Với tốc độ truyền 64kbps thì thời gian để tổ hợp 48 bytes là 6m.
Truyền thông tin từng lớp
Việc truyền thông tin theo hai hướng phải được thực hiện đối với thông tin giữa hai lớp kế tiếp nhau trong mẫu tham chiếu giao thức BISDN.
2.7.1 Lớp vật lý với lớp ATM
Lớp ATM yêu cầu lớp vật lý gửi SDU (khối dữ liệu dịch vụ), sau đó lớp vật lý sẽ chi định SDU gửi từ lớp vật lý đã sẵn sàng Thông tin truyền từ lớp vật lý đến lớp ATM bao gồm bao gồm các tế bào hợp lệ không kể các tế bào trống và các tế bào OAM lớp vật lý và liên quan đến thông tin thời gian, thông tin truyền từ lớp ATM đến lớp vật lý bao gồm các tế bào được chỉ định và các tế bào không được chỉ định và các thông tin thời gian.
2.7.2 Lớp ATM với lớp thích ứng ATM
Lớp thích ứng ATM yêu cầu lớp ATM gửi ATM SDU, sau đó lớp ATM chỉ thị rằng ATM SDU gửi từ lớp ATM thích ứng ATM đã sẵn sàng Thông tin truyền giữa lớp ATM và lớp ATM thích ứng bao gồm tải ATM, SAP và các thông tin thời gian thích ứng.
Lớp vật lý và mặt bằng quản lý trao đổi thông tin liên quan đến OAM Thông tin được truyền đi từ lớp vật lý đến mặt bằng quản lý bao gồm chỉ thị tổn thất tín hiệu đầu vào, chỉ thị lỗi thu hoặc sự suy giảm khả năng xử lý lỗi Lớp con môi trường vật lý trong lớp vật lý và lớp con kết hợp truyền dẫn trao đổi luồng mã logic, đó là dòng bit và thông tin thời gian có liên quan.
Kết luận chương 2
Chương 2 đã trình bày những khái niệm cơ bản nhất để xây dựng nên mạngATM Mô hình liên kết mạng B- ISDN và các khái niệm liên quan tới chuyển mạch( VCC, VPC, VC, VP….)., cấu trúc tế bào ATM Mô hình tham chiếu ATM , ưu nhược diểm và chức năng của từng lớp trong mô hình tham chiếu này.
Sau gần 3 tháng làm đồ án dưới sự chỉ dẫn nhiệt tình của cô Nguyễn Thanh Trà, Cũng như sự động viên và ủng hộ từ phía gia đình cùng bạn bè đã giúp đỡ cho em hoàn thành đồ án này.Đây cũng chính là dịp để em có thể tự củng cố , hoàn thành và nâng cao kiến thức của mình.Theo đúng yêu cầu đề ra từ trước, đồ án chuyển mạch atm trong tổng đài A1000MM E10 sử dụng phương thúc truyền không đồng bộ ATM là phương pháp truyền cho mạng B-ISDN Nội dung báo cáo đã nêu ra được tổng quát về tổng đài A1000MM E10, các đặc điểm , cấu trúc chức năng , cấu trúc xử lý của các trạm điều khiển , và phân tích các vấn đề liên quan đến công nghệ chuyển mạch băng rộng ATM như : Cấu trúc tế bào ATM , chức năng các trường , phân loại chuyển mạch, nguyên lý chuyển mạch
Những vấn đề nêu ra trong báo cáo đã giúp em nắm bắt rõ hơn về tổng đài A1000MM E 10 sử dụng công nghệ chuyển mạch tế bào ATM Do thời gian có hạn nên nội dung đề cập trong báo cáo chuyên đè còn nhiều thiếu sót , có phần chưa tìm hiểu sâu Em rất mong cô giáo chỉ dẫn để em hiểu rõ và sâu hơn về chuyển mạch tế bào ATM trong tổng đài A1000MM E10
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới THS Nguyễn Thanh Trà đã hướng dẫn tận tình trong quá trình học tập , tìm hiểu và nghiên cứu để hoàn thành chuyên đề
