Công nghệ truyền tải không đồng bộ atm

Các đặc điểm của công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM

Định nghĩa ATM

ATM là công nghệ tiên tiến cho phép truyền tải nhanh chóng âm thanh, video và dữ liệu qua mạng riêng và công cộng bằng công nghệ chuyển tiếp tế bào Nghiên cứu về ATM bắt đầu từ những năm 1980, và tiêu chuẩn B-ISDN/ATM được ITU-T công bố lần đầu vào năm 1988, từ đó công nghệ này đã liên tục được cải tiến.

Có 2 tổ chức cùng song song nghiên cứu trao đổi lẫn nhau để đưa ra các chuẩn hoá về ATM là ITU - T và ATM Forum Những tiêu chuẩn mở của ATM được đưa ra chủ yếu bởi ATM Forum, đây là tổ chức được Cisco, NET /ADAPTIVE, Northern Telecom và Sprint lập ra năm 1991.

ATM (Asynchronous Transfer Mode) là phương thức truyền tải không đồng bộ, cho phép dữ liệu được truyền với tốc độ không nhất thiết phải tuân theo băng thông cố định Điều này có nghĩa là việc truyền dẫn chỉ diễn ra khi có dữ liệu thực sự cần gửi Tính chất "không đồng bộ" cũng thể hiện ở việc các gói thông tin có thể xuất hiện không theo chu kỳ nhất định Tại đầu vào, thông tin được nạp vào bộ đệm, sau đó được chia nhỏ thành các tế bào và được truyền tải qua mạng.

Công nghệ ATM, với khả năng ghép kênh và chuyển mạch tế bào, kết hợp những ưu điểm của chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói, mang lại độ trễ truyền dẫn không đổi và tốc độ bảo đảm, đồng thời linh hoạt và hiệu quả với lưu lượng biến thiên Những đặc điểm quan trọng của ATM giúp tối ưu hóa hiệu suất mạng.

ATM sử dụng các gói nhỏ cố định gọi là tế bào, giúp giảm trễ truyền và biến động trễ cho các dịch vụ yêu cầu thời gian thực Kích thước nhỏ và cố định của tế bào cho phép thực hiện chuyển mạch phần cứng hiệu quả hơn so với các gói có kích thước thay đổi, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho việc kết hợp kênh ở tốc độ cao.

Dịch vụ kết nối trong ATM là dịch vụ có liên kết, cho phép định tuyến các tế bào qua mạng ATM dựa trên các kết nối ảo Điều này sử dụng các nhận dạng kết nối đơn giản, giúp nhóm một vài kênh ảo thành một đường ảo, từ đó làm cho việc định tuyến trở nên dễ dàng hơn.

 Ghép kênh không đồng bộ cho phép sử dụng hiệu quả băng thông và ghép / tách dữ liệu với độ ưu tiên và kích thước khác nhau

Sự kết hợp các đặc điểm của ATM cho phép cung cấp dịch vụ đa dạng theo yêu cầu dữ liệu khác nhau Khi kết nối được thiết lập, dịch vụ yêu cầu có thể được đảm bảo với một băng thông nhất định cùng với các tham số lưu lượng phù hợp cho kết nối đó.

 Chuyển mạch ATM và chuyển mạch gói

Công nghệ ATM thực chất là sự tiến hóa của công nghệ chuyển mạch gói (Packet Switching), nhưng có hai đặc điểm chính khác biệt giữa chúng.

Chuyển mạch gói thông tin cho phép người sử dụng được chứa trong các gói có kích thước thay đổi, thường là 64 hoặc 128 bytes Trong khi đó, công nghệ ATM sử dụng các tế bào có độ dài cố định là 53 bytes.

Chuyển mạch gói sử dụng phương thức kết nối thông tin không định hướng, do đó không thể đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) Ngược lại, ATM áp dụng phương thức kết nối có hướng, giúp duy trì các trị số QoS theo yêu cầu dịch vụ.

Nguyên lý ATM

Trong phần này, chúng ta sẽ khám phá nguyên lý hoạt động của ATM Để quản lý hiệu quả các luồng thông tin lớn, ATM chia nhỏ thông tin thành các gói có kích thước đồng nhất, gọi là tế bào Điều này giúp việc quản lý thông tin trở nên dễ dàng hơn ATM không quan tâm đến nội dung hay định dạng của thông tin; nó chỉ tập trung vào việc cắt thông tin thành các gói có độ dài bằng nhau, kèm theo tiêu đề để định tuyến Các tiêu đề này đóng vai trò quan trọng trong việc định tuyến thông tin qua mạng mà không cần nhiều thao tác xử lý.

Hình 1.1 minh họa nguyên tắc hoạt động của ATM, trong đó mọi loại thông tin như dữ liệu, âm thanh, hình ảnh động và ảnh tĩnh đều được chia thành các gói nhỏ với kích thước cố định (các cell) và được truyền đi mà không cần quan tâm đến nội dung của từng gói.

Trong ATM, các luồng dữ liệu từ các dịch vụ khác nhau và dữ liệu đầu vào với tốc độ khác nhau (64 Kbps, 2 Mbps, 34 Mbps ) được cắt thành các gói đồng nhất gọi là tế bào Những tế bào này từ các nguồn khác nhau được trộn lẫn nhằm tối ưu hóa quá trình truyền dẫn, đồng thời đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của tất cả dịch vụ, bao gồm cả các dịch vụ yêu cầu thời gian thực như thoại và truyền hình hội nghị.

Khi xem xét băng thông của hai nguồn với tốc độ x bit/s và y bit/s, băng thông hiệu dụng thông thường là (x + y) bit/s Tuy nhiên, trong hệ thống ATM, băng thông hiệu dụng z sẽ nhỏ hơn (x + y) bit/s do thông tin được phân gói trong các tế bào không hợp lệ Điều này dẫn đến sự giảm sút băng thông hiệu dụng Một điểm quan trọng khác trong ATM là khả năng cấp phát băng thông động, cho phép cấp phát băng thông theo yêu cầu của thuê bao; các tế bào ATM chỉ được tạo ra khi có yêu cầu, và nếu không có yêu cầu, băng thông sẽ được giải phóng cho người dùng khác Ngoài ra, nếu không có tải trọng cần truyền, các tế bào trống sẽ được tạo ra, giúp băng thông hiệu dụng được sử dụng linh hoạt để đáp ứng các yêu cầu thay đổi.

Các khái niệm tổng quan về ATM

Trong phần này chúng ta sẽ tìm hiểu các khái niệm cơ sở có liên quan đến công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM.

1.4.1 Các loại thiết bị ATM

Mạng ATM được hình thành từ một hoặc nhiều thiết bị chuyển mạch ATM cùng với các thiết bị đầu cuối ATM Một đầu cuối ATM bao gồm giao diện tương thích với mạng ATM, ví dụ như trạm làm việc, bộ định tuyến, đơn vị dịch vụ số liệu (DSUS), chuyển mạch LAN và bộ mã hóa, giải mã video (CODECS) Tất cả các hệ thống đầu cuối này đều có giao diện ATM để kết nối với thiết bị chuyển mạch ATM, cho phép truyền tải dữ liệu qua mạng đến các thiết bị chuyển mạch khác ở đầu xa.

Hình 1.2: Các thiết bị mạng ATM.

1.4.2 Các kiểu giao diện mạng ATM

Có hai kiểu giao diện kết nối các thiết bị ATM qua các kết nối điểm - điểm: giao diện Người sử dụng - Mạng (UNI) và giao diện Mạng - Mạng (NNI), hay còn gọi là giao diện Nút - Mạng Giao diện UNI kết nối hệ thống đầu cuối ATM với chuyển mạch ATM, trong khi giao diện NNI kết nối hai chuyển mạch ATM, với cả hai phía đều là mạng.

UNI và NNI được phân chia thành các loại riêng và công cộng, tùy thuộc vào vị trí của chuyển mạch ATM và ý muốn của người thực hiện Hình 1.3 minh họa một UNI riêng kết nối đầu cuối ATM với chuyển mạch ATM riêng, trong khi UNI công cộng kết nối đầu cuối ATM hoặc chuyển mạch riêng với chuyển mạch công cộng.

NNI riêng kết nối hai chuyển mạch ATM trong cùng một mạng riêng, trong khi NNI công cộng kết nối hai chuyển mạch ATM trong mạng công cộng Thêm vào đó, giao diện truyền tải băng rộng (BICIK) kết nối hai thiết bị chuyển mạch công cộng ở hai mạng công cộng khác nhau.

Hình 1.3: Các giao diện ATM.

Bộ định tuyến với thiết bị xử lý giao diện ATM (AIP) có khả năng kết nối trực tiếp tới chuyển mạch ATM, trong khi các bộ định tuyến không trang bị giao diện ATM cần phải thông qua thiết bị dịch vụ số liệu ATM (ADSU) trước khi kết nối với chuyển mạch ATM.

1.4.3 Tế bào ATM Đơn vị cơ sở thông tin sử dụng cho ATM có độ dài cố định là 53 byte

Gói dữ liệu trong mạng ATM có kích thước 53 octet, bao gồm 5 byte cho phần tiêu đề và 48 byte cho tải trọng Kích thước nhỏ giúp giảm thời gian trễ và tăng hiệu quả chuyển mạch nhờ vào kích thước cố định Điều này rất quan trọng do tính linh động cao của mạng ATM Phần tiêu đề chủ yếu được sử dụng để định tuyến tế bào và thay đổi tại mỗi nút chuyển mạch, trong khi dữ liệu được truyền đi liên tục mà không thay đổi trong suốt quá trình truyền.

Header 5 byte (5 octet) trong mạng ATM chứa thông tin quan trọng để hỗ trợ định tuyến (routing) các cell ATM Chức năng chính của Header là đảm bảo việc kết nối thông tin có định hướng, góp phần vào hiệu quả hoạt động của mạng ATM.

(connection - oriented) nên các cell chỉ có thể luân chuyển qua các vùng mà các kết nối tồn tại.

Hình 1.4: Cấu trúc cơ bản tế bào ATM

Payload của ATM là 48 byte (48 octet), chứa thông tin hữu ích cho nhiều loại ứng dụng như thoại, tín hiệu truyền hình, dữ liệu và thông tin điều khiển để bảo vệ các ứng dụng tương ứng Sau khi thu thập đủ các tế bào thông tin phát đi, thiết bị nhận sẽ tổ chức lại luồng và gói dữ liệu để khôi phục thông tin như đã phát Lưu ý rằng ATM chỉ chịu trách nhiệm về việc truyền tải phần tải trọng, không liên quan đến phần điều khiển và bảo vệ nội dung Việc đảm bảo an toàn cho tải trọng được thực hiện tại thiết bị đầu cuối.

Tùy thuộc vào giao diện, phần Header có thể là UNI (User -Network Interface) hoặc NNI (Network-Network Interface) UNI là cấu trúc tiêu đề của các tế bào truyền giữa người sử dụng và mạng, trong khi NNI là cấu trúc tiêu đề của các tế bào truyền giữa các mạng Cấu trúc của hai loại này có sự khác biệt rõ rệt.

53 Octets ATM Cell Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

Trong giao diện UNI, cấu trúc phần tiêu đề có sự thay đổi đáng kể khi trường GFC 4 bit bị thay thế hoàn toàn bởi các bít của trường VPI Kết quả là, trường VPI có độ dài 12 bit.

Hình 1.6: Cấu trúc phần tiêu đề tại giao diện NNI.

GFC (General Flow Control) : Điều khiển luồng chung

VPI (Virtual Path Identifier) : Chỉ thị nhận dạng đường ảo

VCI (Virtual Curcuit Identifier) : Chỉ thị nhận dạng kênh ảo

PT (Payload Type) : Kiểu tải trọng

CLP (Cell Loss Prỉoity) : Ưu tiên loại bỏ Cell

HEC (Header Error Control) : Điều khiển lỗi tiêu đề

1.4.4 Lựa chọn kích thước tế bào

Người ta đã nghiên cứu để đưa ra một quyết định về kích thước của các tế bào dựa trên một số các yếu tố chính sau đây:

Khi tế bào có kích thước lớn, độ trễ trong quá trình truyền dẫn sẽ cao hơn, nhưng tỷ lệ lượng tin hữu ích lại lớn Ngược lại, với tế bào có kích thước nhỏ, độ trễ sẽ giảm nhưng lượng tin hữu ích cũng giảm theo.

Độ trễ trong hệ thống có thể xảy ra do nhiều nguyên nhân khác nhau, bao gồm trễ truyền dẫn, trễ do chê, trễ do Jitter, cũng như các vấn đề liên quan đến việc tạo gói và hợp gói dữ liệu.

- Độ phức tạp khi thực hiện.

Khi ATM Forum thảo luận về kích thước tế bào chuẩn, đã xảy ra tranh cãi về việc lựa chọn kích thước tải trọng tế bào ATM, đặc biệt là giữa các kích thước của Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật.

Khi quyết định kích thước tiêu đề cho tế bào ATM, lựa chọn 5 byte là sự cân nhắc giữa 3 byte và 8 byte Do đó, kích thước tổng thể của tế bào ATM là 53 byte.

Hình 1.7 cho thấy sự cân nhắc giữa kích thước tế bào, hiệu suất và thời gian trễ khi cắt mảnh.

Hình 1.7 Quan hệ giữa kích thước tế bào với hiệu suất và thời gian trễ cắt mảnh.

Trong khuyết nghị I 321 của ITU - T, có những định nghĩa chi tiết về các kiểu tế bào khác nhau Tế bào hợp lệ và tế bào gán được xác định là các tế bào đã được xác nhận cho các kết nối hiện có, có nhiệm vụ chuyển giao thông tin người sử dụng.

ATM và các công nghệ truyền tải khác

Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá các công nghệ truyền tải hiện có trong mạng viễn thông, đánh giá ưu nhược điểm của từng loại công nghệ và tìm hiểu về sự phát triển của công nghệ tương lai, cụ thể là công nghệ ATM.

1.5.1 Công nghệ truyền tải STM (Synchronous Transfer Mode)

Công nghệ truyền tải STM (Synchronous Transfer Mode) sử dụng cấu trúc khung để phân bổ khe thời gian cho các cuộc gọi, đảm bảo dịch vụ liên tục trong khoảng thời gian kết nối Các kênh STM được xác định bởi vị trí khe thời gian trong khung đồng bộ, cho phép truyền tải các luồng dữ liệu liên tục như thoại Tuy nhiên, STM thiếu linh hoạt trong việc xử lý dữ liệu không liên tục hoặc dữ liệu theo côm, dẫn đến việc không sử dụng hết băng thông khi nguồn không tạo ra thông tin liên tục Đây là một nhược điểm lớn của công nghệ STM.

Hình 1.10 Công nghệ truyền dẫn đồng bộ STM

Hình 1.11 Sự phân bố các kênh trong STM.

Kênh n Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

Do băng thông có độ rộng không đổi và các tốc độ kênh cố định, STM trở nên hạn chế trong việc thích ứng với sự thay đổi liên tục của nhiều loại dịch vụ dữ liệu.

1.5.2 Công nghệ truyền tải PTM

Trong công nghệ truyền tải gói PTM (Packet Transfer Mode), dữ liệu được đóng thành các gói có kích thước thay đổi, nhưng không vượt quá 1024 bytes, và được gửi đi dưới dạng chuỗi bit liên tục, chiếm toàn bộ băng thông Mỗi gói có nhãn riêng để xác định đường đi của nó, cho phép các node mạng chuyển gói đến đúng địa chỉ Quá trình này đảm bảo rằng bên nhận nhận được các gói đúng thứ tự, không bị sai hoặc lỗi.

Phương pháp PTM giúp tối ưu hóa việc sử dụng băng thông bằng cách cho phép nhiều cuộc gọi chia sẻ cùng một kênh, khác với phương pháp STM chỉ chiếm dụng cố định một đường cho mỗi cuộc gọi Tuy nhiên, nhược điểm lớn của PTM là thời gian trễ, khi gói tin tiếp theo chỉ được truyền sau khi gói trước hoàn tất Thêm vào đó, do thông tin được chia thành các gói và truyền qua các đường khác nhau, thời gian đến đích của các gói cũng sẽ khác nhau, phụ thuộc vào chất lượng đường truyền Điều này dẫn đến việc không thể đảm bảo tốc độ truyền cố định cho kết nối Ngoài ra, PTM còn chịu ảnh hưởng từ việc điều khiển lưu lượng và tắc nghẽn, những vấn đề không xảy ra trong chuyển mạch kênh.

1.5.3 ATM (Asynchronous Transfer Mode) Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

Công nghệ truyền tải ATM (Asynchronous Transfer Mode) được phát triển để khắc phục những hạn chế của STM và PTM, mang lại khả năng dồn kênh và chuyển mạch gói với độ trễ thấp và băng thông cao ATM cho phép gán động băng thông theo nhu cầu, giúp đạt được hiệu quả ổn định cho các dịch vụ mới phát triển, đồng thời vẫn duy trì chất lượng cho các dịch vụ có tốc độ bít liên tục Cấu trúc chung của ATM hỗ trợ chuyển nhanh tất cả các loại dịch vụ, đáp ứng linh hoạt các yêu cầu truyền tải.

Hình 1.12 Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM

Trong công nghệ ATM, dòng bít được chia thành các gói cố định, mỗi gói bao gồm một trường tiêu đề 5 byte và một trường thông tin người sử dụng 48 byte Khác với STM, ATM thiết lập mối quan hệ giữa các tế bào và cuộc gọi thông qua nhãn tiêu đề của tế bào Kết nối cuộc gọi được thực hiện thông qua các bảng dịch vụ số tại các chuyển mạch, liên kết các đường kết nối qua nhãn đầu vào và đầu ra Kết nối này được gọi là các mạch ảo, không phân bổ băng thông trong suốt thời gian cuộc gọi Ưu điểm của ATM là tiết kiệm băng thông nhờ vào khả năng tạo tế bào với tốc độ thay đổi Hình 1.13 minh họa công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM, cho thấy sự không trình tự của các dòng thông tin trong kênh ATM đã được dồn kênh, cho phép nguồn tạo tế bào tùy thuộc vào tốc độ dịch vụ mà không cần cố định tốc độ kênh.

Hình1.13 Sự phân bố kênh trong ATM.

Tóm tắt

Chương này trình bày các yêu cầu và cơ sở cần thiết cho sự ra đời của công nghệ truyền tải ATM, đồng thời giới thiệu các khái niệm cơ bản về ATM, nguyên lý hoạt động của nó và so sánh với các công nghệ khác Những khái niệm trọng tâm sẽ được phân tích chi tiết hơn trong chương tiếp theo.

5 Kên h 1 Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

Cấu trúc phân lớp, nhiệm vụ chức năng các lớp chính trong mô hình tham chiếu B - ISDN

B - ISDN

Theo khuyến nghị I 113 của ITU-T, băng thông rộng (Broadband) được định nghĩa là một dịch vụ hoặc hệ thống yêu cầu các kênh truyền dẫn có khả năng hỗ trợ tốc độ lớn hơn nhiều so với tốc độ cơ sở Tốc độ cơ sở này thường được hiểu là tốc độ của kênh 64 Kbps ISDN, tương ứng với tốc độ kênh thoại cơ bản.

Hình 2.1: Mạng tích hợp dịch vụ băng thông rộng B - ISDN.

B-ISDN (Broadband Integrated Digital Network) được thiết kế cho việc tích hợp của:

+ Tất cả các loại kết nối giữa với người.

Các loại dịch vụ viễn thông hiện nay bao gồm dịch vụ cơ sở như điện thoại cố định, fax, điện thoại di động và trao đổi dữ liệu, cùng với các dịch vụ gia tăng ngày càng phổ biến như điện thoại truyền hình, truyền hình hội nghị, truyền hình cáp và video theo yêu cầu.

+ Các tốc độ dữ liệu băng hẹp (narrowband) và băng rộng (broadband) cùng được kết hợp trong một mạng. Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

Sự khác biệt chính giữa mạng dịch vụ băng hẹp ISDN và mạng dịch vụ băng rộng B-ISDN tương lai nằm ở khả năng cung cấp băng thông Mạng băng rộng có tốc độ truyền dẫn từ 2 Mbps trở lên, trong khi tốc độ của ISDN thường dưới 2 Mbps.

Hình 2.2.: So sánh giữa ISDN và B - ISDN

Trong hình trên thì có các mức cung cấp dịch vụ là: tốt (+), trung bình (~), không tốt (-) và không chấp nhận được (not possible).

Truyền dẫn của các dịch vụ viễn thông yêu cầu các băng thông cho như bảng dưới đây: Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

Bảng 2.1.: Bảng yêu cầu băng thông của các dịch vụ

Các dịch vụ thông thường như thoại, dịch văn bản, fax và dữ liệu Ýt yêu cầu băng thông nhỏ dưới 64 kbps, trong khi băng thông 2 Mbps có thể hỗ trợ truyền dẫn âm thanh chất lượng cao hoặc truyền hình nén theo chuẩn MPEG Tuy nhiên, các dịch vụ có nhu cầu ngày càng tăng như truyền hình hội nghị, chương trình TV không nén, thoại truyền hình và đa phương tiện cần băng thông lớn hơn 2 Mbps Điều này cho thấy các công nghệ truyền dẫn thông thường như STM và PTM không còn phù hợp cho việc truyền dẫn và chuyển mạch trong B-ISDN, dẫn đến sự ra đời của công nghệ ATM để đáp ứng nhu cầu này.

Tiếp theo đây chúng ta sẽ tìm hiểu một cách chi tiết hơn sự liên hệ chặt chẽ của các lớp ATM trong mô hình tham chiếu B - ISDN.

Mô hình tham chiếu B - ISDN

Trong các hệ thống thông tin hiện đại, phương pháp phân cấp đóng vai trò quan trọng trong việc tổ chức các chức năng thông tin Các chức năng và mối quan hệ giữa các lớp được mô tả thông qua mô hình tham chiếu giao thức PRM (Protocol Reference Model) Mô hình tham chiếu B-ISDN thể hiện cấu trúc này một cách rõ ràng.

Hình 2.3.: Mô hình tham chiếu giao thức của B - ISDN

Mô hình tham chiếu giao thức PRM của mạng B - ISDN bao gồm 3 mặt phẳng là: mặt phẳng quản lý, mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng khách hàng.

* Mặt phẳng người sử dụng: Có chức năng truyền dẫn thông tin người sử dụng và cung cấp các chức năng như điều khiển luồng và điều khiển lỗi.

Mặt phẳng điều khiển có nhiệm vụ thiết lập, giám sát và giải phóng các kết nối ảo, đồng thời điều khiển hoạt động chính xác của chúng thông qua việc trao đổi chính xác các bản tin báo hiệu.

Điều hành mặt phẳng là quá trình cung cấp các chức năng quản lý toàn diện cho hệ thống, thông qua việc phối hợp hiệu quả giữa mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng người sử dụng.

- Điều hành lớp: cung cấp các chức năng quản lý cho các lớp bằng cách điều khiển các tham số và nguồn của chúng.

Mặt phẳng quảng lý Mặt phẳng ®iÒu khiÓn

Mặt phẳng khách Các lớp hàng cao hơn Các lớp cao hơn

Líp vËt lý TC PM

Quản lý mặt phẳn g Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

Các lớp trong mô hình tham chiếu B - ISDN

Mô hình tham chiếu B - ISDN bao gồm ba lớp cơ bản quyết định việc truyền dữ liệu qua mạng, bao gồm lớp vật lý, lớp ATM và lớp tương thích ATM (AAL), cùng với các lớp cao hơn.

Bảng 2.2.: Bảng chức năng của các lớp trong mô hình tham chiếu B- ISDN.

Líp Phân líp Các chức năng

Lớp bậc cao Các chức năng lớp bậc cao

Kết hợp Chức năng kết hợp

Phân định và kết hợp lại

Chức năng phân chia và kết hợp lại

Lơp ATM Điều khiển lưu lượng chung tạo và tách thông tin ghép đầu dịch các tế bào VPI / VCI ghép và tách tề bào

Lớp vật lý Kết hợp chuyển đổi Phân chia tốc độ tế bào

Tạo và xác định tín hiệu HEC Nhận dạng biên của tế bào

Mô trường vật lý Chức năng thông tin thời gian bít

Chức năng tương thích môi trường vật lý.

Sau đây ta sẽ tìm hiểu chi tiết các lớp dưới trong mô hình B - ISDN bao gồm: Lớp vật lý, líp ATM và lớp tương thích ATM (AAL)

Lớp vật lý

Lớp vật lý trong mạng ATM chịu trách nhiệm truyền dẫn các tế bào ATM qua phương tiện vật lý kết nối hai thiết bị ATM Lớp này được chia thành hai phân lớp nhỏ: phân lớp phụ thuộc môi trường vật lý (PMD) và phân lớp hội tụ truyền dẫn (TC).

- Phân lớp TC (Transmission Convergence) truyền dẫn lòng bít và byte không đổi qua phương tiện vật lý. Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

- Phân lớp PMD (Physical Medium Dependent) cung cấp đường truyền bít thực sự cho các tế bào ATM.

Theo mô hình OSI, luồng số liệu giữa lớp vật lý và lớp ATM bao gồm các tế bào hợp lệ, tức là những tế bào có tiêu đề không bị lỗi Việc xác minh tính hợp lệ của các tế bào này được thực hiện tại lớp hội tụ truyền dẫn TC.

Luồng tế bào ATM được bổ sung thông tin phân tách tế bào cùng với dữ liệu về khai thác và bảo dưỡng, liên quan đến OAM, nhằm cải thiện hiệu suất và quản lý mạng.

2.4.1 Phân lớp phụ thuộc môi trường vật lý - PMD (Physial medium Dependent)

Phân líp PMD cung cấp khả năng truyền bít trên các phương tiện truyền dẫn vật lý, thực hiện chức năng truyền tải bít, đồng bộ bít, mã hóa đường truyền và biến đổi quang điện Trong chế độ hoạt động bình thường, bít đồng bộ trên đường truyền thường dựa vào bít đồng bộ từ giao diện, nhưng hệ thống cũng có thể sử dụng hệ thống đồng bộ riêng Mạng ATM tương lai chủ yếu sẽ sử dụng cáp quang, bao gồm cả mạng trung kế và mạng truy nhập.

Có 3 tổ chức đã đưa ra các định nghĩa chuẩn hoá cho lớp vật lý của ATM là: ANSI, CCITT/ITU-T và ATM Forum.

Tiêu chuẩn ANSI T1.624 đã định nghĩa 3 tốc độ truyền đơn mode trong mạng cáp quang ATM SONET cho giao diện ATM UNI là:

STS-1 với tốc độ 51.84 Mbps

STS-3c với tốc dộ 155,52 Mbps

STS-12c với tốc dộ 622,08 Mbps

* Các khuyến nghị SDH của CCITT / ITU-T

Khuyến nghị I.432 định nghĩa 2 tốc độ truyền

Các khuyến nghị SDH của CCITT/ ITU – T Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

Khuyến nghị I 432 định nghĩa 2 tốc độ truyền trên SDH cho giao diện ATM như sau:

STM – 1 với tốc độ 155,52 Mbps

STM – 4 với tốc độ 622,08 Mbps

Tốc độ SDH của STM-1 và STM-4 tương đương với SONET STS-3c và STS-12c, do đó, việc hoà hợp giữa chúng trở nên đơn giản Bên cạnh đó, ITU-T cũng đã phát triển các chuẩn khác.

DSI với tốc độ 1,544 Mbps

DS2 với tốc độ 6,312 Mbps

DS1 với tốc độ 44,736 Mbps

Các giao diện của ATM Forum

ATM Foum định nghĩa các tốc độ giao diện ở lớp vật lý, bao gồm hai giao diện cho mạng công cộng là DS3 và STS-3c, đã được chuẩn hóa bởi ANSI và ITU-T Bên cạnh đó, còn có ba tốc độ giao diện dành cho mạng cục bộ, trong đó FDDI đạt tốc độ 100 Mbps.

Kênh dẫn quang với tốc độ 155,52 Mbps

Cáp xoắn bọc kim STP (Shielded Twisted Pair) với tốc độ 155,52 Mbps

2.4.2 Phân lớp Hội tụ truyền dẫn - TC (Transmission Convergence)

Phân líp TC có vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi giữa dòng tế bào ATM và dòng bít trên môi trường dẫn Chức năng chính của nó bao gồm khả năng thêm vào hoặc loại bỏ các tế bào trống, giúp tối ưu hóa hiệu suất truyền tải dữ liệu.

Khi không có tế bào chứa thông tin hữu ích hoặc tế bào OAM ở lớp vật lý, các tế bào trống sẽ được truyền để duy trì tính ổn định của hệ thống Nhiệm vụ của các tế bào trống này là được tách ra ở phía đầu cuối, với mỗi byte của tế bào trống trong trường thông tin được biểu diễn bằng chuỗi nhị phân 01101010.

Bảng 2.3.: Cấu trúc tiêu đề của tế bào trống.

Octet 1 Octet 2 Octet 3 Octet 4 Octet 5

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 Mã HEC b KiÓm tra lỗi tiêu đề - HEC (Header error Control)

HEC, với kích thước 1 byte, được sử dụng để kiểm tra 5 byte tiêu đề tế bào ATM Mã HEC không chỉ có khả năng sửa chữa lỗi đơn trong tiêu đề mà còn phát hiện nhiều lỗi nhóm bít khác nhau.

TC sẽ tạo ra HEC trong quá trình phát và sử dụng nó để kiểm tra tính chính xác của phần tiêu đề Nếu phát hiện lỗi trong phần tiêu đề, tế bào sẽ bị huỷ bỏ Phần tiêu đề có vai trò quan trọng trong việc thông báo cho lớp ATM về cách xử lý tế bào, do đó, việc thu được HEC không có lỗi là rất cần thiết Nếu không, sẽ dẫn đến việc phân phát tế bào không chính xác hoặc gây ra các chức năng không mong muốn trong lớp ATM Bên cạnh đó, việc phân tách tế bào và tạo tín hiệu giả ngẫu nhiên cũng là một yếu tố quan trọng trong quá trình này.

Việc phân tách tế bào là quá trình cho phép phát hiện gianh giới từng tế bào dựa trên trường HEC.

Hình 2.4 Sơ đồ trạng thái phân tách tế bào

Trạng thái tiÒn đồng bé

HEC đúng liên tiếp n lÇn

HEC sai liên tiếp m lÇn Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

Phương pháp phân tách tế bào được thực hiện bằng cách kiểm tra từng bít để phát hiện HEC đúng theo tiêu đề giả định Khi giá trị thỏa thuận được phát hiện và giả thiết là tiêu đề của một tế bào được nhận diện, quá trình chuyển sang trạng thái "tiền đồng bộ" Nếu danh giới byte đã được xác định trong lớp vật lý ở đầu thu trước khi phân tách tế bào, quá trình sẽ diễn ra từng byte Trong trạng thái "tiền đồng bộ", việc tách tế bào tiếp tục bằng cách kiểm tra từng tế bào để xác định giá trị HEC đúng, lặp lại cho đến khi nhận được liên tiếp n HEC đúng, lúc này sẽ chuyển sang trạng thái "đồng bộ" Nếu HEC có giá trị sai, hệ thống sẽ quay lại trạng thái "tìm kiếm" Trong trạng thái "đồng bộ", quá trình phân tách được coi là sai nếu HEC nhận sai liên tiếp m lần, dẫn đến việc quay trở lại trạng thái "tìm kiếm".

Các tham số lựa chọn cần đáp ứng tiêu chí về độ an toàn và hiệu quả của quá trình phân tách tế bào Tính hiệu quả liên quan đến m, trong khi độ an toàn phụ thuộc vào n Các thông số khách hàng được trình bày theo khuyến nghị I.432, như thể hiện trong bảng 2.4.

Bảng 2.4 Khuyến nghị của ITU về các giá trị của n, m m n

Lớp vật lý trên cơ sở SDH 7 6

Lớp vật lý trên cơ sở tế bào d Chuyển tế bào lên các hệ thống truyền dẫn

Tế bào ATM có khả năng truyền tải trên mọi hệ thống truyền dẫn, bao gồm SDH và PDH, bằng cách ghép từng byte của vùng tải trọng vào khung truyền dẫn Sự tương thích với các hệ thống truyền dẫn hiện tại là yếu tố quan trọng trong quá trình hoà hợp công nghệ ATM.

Truyền dẫn tế bào trực tiếp:

Phương pháp này cho phép truyền các tế bào ATM thông qua các phương tiện trung gian như cáp biển (coaxial cable) hoặc cáp quang (fibre cable), mà không cần yêu cầu khung truyền dẫn.

Hiện tại, phương pháp truyền dẫn tế bào trực tiếp này chủ yếu sử dụng với mạng LAN mà không áp dụng được với mạng diện rộng.

Hình 2.5.: Truyền dẫn trực tiếp tế bào trong mạng ATM.

Ghép tế bào vào hệ thống SDH

Việc truyền dẫn tế bào trong mạng SDH được minh họa qua khung tín hiệu STM-1, có cấu trúc 9 x 270 Mỗi byte trong khung STM-1 sẽ được truyền theo hàng, đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quá trình truyền tải dữ liệu.

Lớp tương thích ATM (AAL)

OAM F5 trên đoạn yyyy yyyy zzzzzzzz zzzzzzzz 100 A

OAM F5 đầu cuối - đầu cuối yyyy yyyy zzzzzzzz zzzzzzzz 101 A

Tế bào cấp phát tài nguyên yyyy yyyy zzzzzzzz zzzzzzzz 110 A x: Bất kỳ y: Bất kỳ với giá trị VPI nào z: Giá trị VCI khác 0

A: Sử dụng bởi chức năng thích hợp

C: Bít CLP được đặt bởi người sử dụng

P: Dành riêng cho lớp vật lý

Líp AAL đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra sự tương thích giữa các dịch vụ của lớp AAL và các lớp cao hơn, đồng thời cung cấp chức năng quản lý điều hành cần thiết Có năm loại AAL được định nghĩa, bao gồm AAL1, AAL2, và AAL3/4, trong đó AAL3 và AAL4 được gộp chung do sự tương đồng của chúng.

2.6.1.Các chức năng của AAL

Các chức năng của AAL bao gồm:

Phân đoạn và tái hợp dữ liệu

Xử lý mất tế bào

Khôi phục tần số phát

Khôi phục cấu trúc dữ liệu

Kiểm tra và xử lý lỗi trên thông tin điều khiển AAL

Kiểm tra và xử lý lỗi dữ liệu

Líp AAL được chia thành 2 líp con là: phân lớp hội tụ - CS (Convergence Sunbayer) và phân lớp phân đoạn và ghép - SAR Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

The Segmentation and Reassembly Sublayer (SAR) plays a crucial role in the functionality of AAL 3/4 and AAL 5 This CS layer is further divided into two components: the Common Part CS (CPCS) and the Service Specific CS (SSCS), each serving distinct purposes in data handling and service delivery.

Mô hình tông quát của lớp AAL được mô tả như ở hình 2.13 dưới đây, trong đó:

Phân líp SAR đảm nhận vai trò quan trọng trong việc tách biệt thông tin từ lớp bậc cao, giúp điều chỉnh kích thước cho phù hợp với trường thông tin của tế bào ATM Sau đó, nó sẽ tổng hợp thông tin từ trường thông tin tế bào ATM và gửi lên lớp bậc cao hơn.

Phân líp CS thực hiện các chức năng quan trọng như xử lý giá trị trễ tế bào, đồng bộ hóa đầu cuối và xử lý các tế bào bị mất hoặc nhầm địa chỉ.

CS có tính chất phụ thuộc dịch vụ và nhiều phân lớp CS có thể chung một phân lớp SAR.

CPC S Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

Hình vẽ 2.13 Mô hình tổng quát của lớp AAL

Lớp AAL sử dụng đa dạng giao thức để đáp ứng nhu cầu dịch vụ của khách hàng, với các chức năng của lớp AAL phụ thuộc vào loại dịch vụ Phân loại dịch vụ viễn thông và giao thức lớp AAL dựa trên ba tham số chính.

Quan hệ thời gian giữa nguồn thông tin và đích thông tin

Dựa trên ba tham số đã nêu, dịch vụ viễn thông được phân loại thành bốn loại A, B, C và D, tương ứng với các loại giao thức AAL như được trình bày trong bảng 2.7 dưới đây.

Bảng 2.7: Phân loại dịch vụ lớp AAL Tính chất Loại dịch vụ

Quan hệ thời gian giữa nguồn và đích

Yêu cầu Không yêu cầu

Tốc độ Cố định Biến đổi

Kiểu kết nối Có liên kết Không liên kết

Loại AAL AAL1 AAL2 AAL3/4 AAL-5

Dịch vụ A và B cần đồng bộ giữa phát và thu, vì vậy cần sử dụng các cơ chế cấp xung đồng bộ Chức năng này được thực hiện thông qua các ứng dụng hoạt động trên lớp AAL.

Loại A bao gồm các dịch vụ với tốc độ bít cố định (CBR - Constant Bit Rate), trong khi loại B, C và D cung cấp các dịch vụ với tốc độ bít thay đổi (VBR - Variable Bit Rate).

Các líp cung cấp nhiều dịch vụ đa dạng, trong đó lớp A chuyên cung cấp dịch vụ Video tốc độ cao, trong khi lớp B và C hỗ trợ các dịch vụ video và thoại với định dạng mã nén MPEG.

C cho các dịch vụ chuyển số liệu có kết nối (X.25, Frame Relay) và lớp D cho các dịch vụ Datagram (liên kết LAN - LAN)

AAL1 cung cấp dịch vụ kết nối định hướng với tốc độ bít không đổi (CBR), nhạy cảm với độ trễ và đảm bảo truyền tải trong thời gian thực Kiểu lớp AAL1 rất phù hợp cho việc truyền tín hiệu thoại và tín hiệu truyền hình không nén.

AAL2 cung cấp kết nối định hướng với tốc độ bit thay đổi (VBR) và đảm bảo yêu cầu về thời gian thực, phù hợp cho việc truyền tín hiệu truyền hình theo yêu cầu hoặc tín hiệu đa phương tiện Nguyên lý của AAL2 có thể được áp dụng trong các môi trường không phải ATM, chẳng hạn như Frame Relay và IP Hiện tại, các giao thức ghép kênh tương tự như AAL2 đang được nghiên cứu để truyền thoại với tốc độ thấp, đồng thời các chuẩn về AAL2 cũng đang trong quá trình hoàn thiện.

AAL3/4 là lớp giao thức cho phép cung cấp dịch vụ không kết nối với tốc độ bit bất kỳ (UBR) và không yêu cầu thời gian thực Hai lớp này được kết hợp do chức năng tương tự, trong đó AAL3 cung cấp kết nối định hướng và AAL4 cung cấp kết nối không liên kết Lớp AAL3/4 hỗ trợ truyền khung dữ liệu từ 1 đến 65535 octets, đồng thời cung cấp chức năng ghép kênh để truyền dữ liệu của nhiều người sử dụng qua cùng một kết nối ATM Đây là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng dịch vụ chuyển mạch số liệu tốc độ cao (SMDS).

AAL5 là một kiểu thích ứng ATM tương tự như AAL3/4, nhưng đơn giản hơn Nó cung cấp dịch vụ truyền tải với tốc độ bit thay đổi, hỗ trợ các loại kết nối định hướng và không định hướng như ABR, UBR và VBR.

Sự tương ứng giữa AAL và loại dịch vụ là không cố định Ví dụ AAL5 có thể được sử dụng cho CBR.

- Trong các ứng dụng của ATM, truyền tín hiệu thoại giữa các tổng đài trên mạng ATM là một dịch vụ quan trọng vì:

+ Mạng điện thoại đã hình thành từ lâu đời và phát triển mọi nơi trên thế giới.

+ Chưa thể cùng một lúc thay thế điện thoại truyền thống bằng máy tính. Cho đến nay khoảng 90% số thuê bao vẫn sử dụng dịch vụ thoại.

Mạng ATM có khả năng truyền tải lưu lượng tốc độ cố định (CBR) như luồng tổng đài, thoại và video băng thông cố định thông qua công nghệ giả mạch (Circuit Emulation) Giả mạch hoạt động như một kết nối giữa hai thiết bị đầu cuối CBR, giúp cải thiện hiệu suất truyền thông.

Việc truyền thoại trên ATM thông qua dịch vụ giả mạch sử dụng các chức năng của lớp AAL1, với cấu trúc tương thích của ATM loại 1 được thể hiện trong hình dưới đây.

Con trỏ Thông tin ng ời dùng AAL

Thông tin ng ời dùng AAL

SN SNP Tải trọng SAR PDU

Màu đầu ATM Tải trọng ATM - SAR PDU

5 bytes 48 bytes Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

Tóm tắt

Trong chương này, chúng ta đã giới thiệu mô hình tham chiếu B-ISDN với các lớp và mặt phẳng, đồng thời phân tích chi tiết các lớp Vật lý, ATM và AAL Lớp ATM được xác định là lớp quan trọng nhất, thực hiện hầu hết các dịch vụ chính của mạng ATM Cuối cùng, chúng ta đã đề cập đến chức năng lớp AAL1 cho truyền thoại, và nghiên cứu sâu hơn về dịch vụ này sẽ được thực hiện trong các chương tiếp theo.

Dịch vụ giả mạch - Nguyên lý và các yêu cầu kết nối dịch vụ có cấu trúc N x 64 Kb/s

Nguyên lý hoạt động dịch vụ giả mạch

3.1.1 Mô hình tham chiếu a) Có giao diện dịch vụ CBR b) Không có giao diện CBR

Hình 3.1 Mô hình tham chiếu dịch vụ giả mạch

Giao diện truy nhËp ATM

Chức n¨ng tiếp hợp dịch vụ ATM CES

Chức n¨ng tiếp hợp dịch vụ ATM CES

Giao diện dịch vụ CBR

Kênh ảo ATM tốc độ bit cố định

Giao diện truy nhËp Mạng ATM

Kênh ảo ATM tốc độ bit cố định

Chức n¨ng tiếp hợp dịch vụ ATM CES

Chức n¨ng tiếp hợp dịch vụ ATM CES Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

Mô hình tham chiếu dịch vụ giả mạch được trình bày trong Hình 3.1, với hai bộ phận thực hiện chức năng tiếp hợp dịch vụ giả mạch (CES IWF) kết nối với mạng ATM qua các giao diện theo tiêu chuẩn UNI của ATM Forum Các chức năng phối hợp dịch vụ CES tạo ra các kênh tốc độ bit không đổi, đảm bảo việc mở rộng kênh này diễn ra một cách thông suốt tới thiết bị đầu cuối Điều này có nghĩa là kết nối ATM phải giữ nguyên toàn bộ các bit, không cho phép thay thế tín hiệu tương tự khi mất tín hiệu, và việc điều khiển tiếng vọng phải được thực hiện bởi thiết bị đầu cuối hoặc trước khi vào CES IWF đối với các dịch vụ thoại và đa phương tiện.

Sử dụng AAL1 để kết nối CES nhằm tạo ra các kênh ảo với tốc độ bit cố định là một phương pháp hiệu quả, đơn giản và tổng quát cho loại ứng dụng này.

Hình 3-1b minh họa sự ghép nối tương tự như hình 3-1a nhưng không cần giao diện vật lý bên ngoài Điều này cho thấy rằng CES có khả năng cung cấp dịch vụ E1 với cấu trúc logic, ngay cả khi các dịch vụ này không sử dụng để kết nối các kênh E1 truyền thống hiện có.

3.1.2 Các yếu tố đặc trưng cho dịch vụ

Dịch vụ Dịch vô Nx64 cho phép mô phỏng một phần kênh E1 (Fractional E1) với kết nối điểm-điểm, truy cập qua giao diện 2,048 Mb/s (G.703) Giao diện E1 hỗ trợ từ 1 đến nhiều kênh, mang lại sự linh hoạt cho người dùng trong việc sử dụng băng thông.

31 khe thời gian (1N31) được truyền qua mạng ATM.

Dịch vụ Nx64 có thể được xây dựng dựa trên một phần nhỏ khả năng khe thời gian hiệu dụng trên giao diện dịch vụ, cho phép nhiều kênh giả độc lập sử dụng chung một giao diện dịch vụ Điều này cho phép nhiều thực thể AAL1 chia sẻ một giao diện dịch vụ, với mỗi thực thể AAL1 kết nối với một kênh ảo (VCC) khác nhau, tạo điều kiện thuận lợi cho chức năng giả kênh của chuyển mạch đấu nối chéo số E1/DSO.

1 Giao diện vật lý Líp ATM

Hình 3.2 Tổ chức phân lớp của chức năng tiến hợp dịch vụ có cấu trúc E1 Trong cấu trúc này:

1 Líp ATM có nhiệm vụ ghép kênh và phân kênh các kết nối kênh ảo, mỗi kết nối kênh ảo cho một thực thể AAL.

2 Mỗi thực thể AAL1 có nhiệm vụ phân chia và tổ hợp lại trên một VCC.

3 Chức năng sắp xếp dữ liệu vào khe thời gian (Timeslot mappling Function) có nhiệm vụ phân định dòng dữ liệu đầu và và đầu ra được xử lý tại lóp con SAR vào các khe thời gian cụ thể trong dịch vụ.

Hình 3.3 minh họa cấu hình đấu kết nối chéo, trong đó hai tổng đài PBX được kết nối với tổng đài chuyển mạch trung tâm qua một mạng.

Kết hợp với kênh đợc mô phỏng

Giao diện dịch vụ CBR trong đồ án tốt nghiệp kỹ thuật vòng ATM tạo ra một kênh ảo giữa PBX và tổng đài chuyển mạch trung tâm, cho phép truyền tải 10 khe thời gian Mỗi nút được trang bị một cặp CES IWF, trong khi gần tổng đài trung tâm, mỗi cặp CES IWF kết hợp hai kênh ảo, cho phép truyền tải tối đa 20 khe thời gian qua giao diện E1 kết nối giữa tổng đài trung tâm và các CES IWF của nút đó.

Mét CES IWF sẽ cung cấp một thực tế AALI, cho phép nhiều CES IWF cung cấp nhiều thực thể AALI Điều này cho phép kết nối Nx64 được ghép kênh trên một giao diện dịch vụ, với mỗi kết nối sử dụng các kênh Nx64 Kbps khác nhau của giao diện dịch vụ.

Hình 3.3 Ví dụ về kết nối chéo a Cấu trúc khung (Framing)

Dịch vô Nx64 E1 sẽ có khả năng nối các kênh theo cấu trúc khung G704. b Phân bố khe thời gian (Timeslot Assigniment).

Dịch vô Nx64 sẽ mang bất kỳ nhóm khe thời gian Nx64 Kpbs nào với N có thể từ 1 đến 31.

Mạng ATM Các liên kết ATM Liên kết EI

Hai kênh ảo, mỗi kênh ảo chứa 10 kênh 64 kbit/s Các liên kết EI Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

Các khe thời gian được phân chia cho một kênh ảo không yêu cầu liên tục, dựa trên giá trị khác nhau của MIB Việc phân bố khe thời gian không nhất thiết phải diễn ra trên cùng một kênh ảo từ đầu vào đến đầu ra, mà có thể phân bổ trên các đầu vào và đầu ra khác nhau Chức năng phối hợp CES cần đảm bảo rằng các byte được cung cấp ở đầu ra theo đúng thứ tự đã nhận từ đầu vào Dịch vụ Nx64 phải duy trì mét khung tích hợp 125µs qua một kênh ảo Ví dụ, trong một mạng dịch vụ giả mạch 2x64 Kbps, 2 bytes được gửi đi trong mét khung theo thứ tự giống như khung đầu vào.

Dịch vô Nx64 Kbps E1 yêu cầu sử dụng định thời mạch đồng bộ (synchrronous curcuit timing) được khuyến nghị theo ITUI

Với dịch vụ Nx64 E1, mét giao diện dịch vụ chức năng phối hợp IWF sẽ cung cấp tín hiệu định thời tần số 2.048 MHz tới thiết bị E1 bên ngoài.

IWF cung cấp định thời kênh đồng bộ cho thiết bị ngoài qua giao diện dịch vụ CES, nhưng cũng có thể cung cấp qua các giao diện vật lý riêng Tài liệu này không đề cập đến các giao diện định thời đó Đặc tính trượt pha (Jitter) được đo tại đầu ra của giao diện dịch vụ IWF, với giá trị cho phép ở đầu vào giao diện dịch vụ IWF đáp ứng khuyến nghị G823 cho các kênh E1.

Trôi pha cho các kênh E1 phải thoả mãn khuyến nghị G823.

Khuyến nghị G823 yêu cầu mạng có mức trôi pha trong khoảng Ýt hơn 10s trong khoảng thời gian 10000 giây (khoảng 3 giê). e Cảnh báo

Có nhiều loại cảnh báo có thể phát hiện tại điểm tiếp xúc giữa giao diện dịch vụ và IWF Trạng thái cảnh báo cho EI được định nghĩa trong G704 Trong một số tình huống, trạng thái cảnh báo được phát tại điểm IWF tiếp nhận giao diện dịch vụ (gọi là "IWF hướng xuống" - downstream) và được truyền lên tới IWF chịu trách nhiệm tái tạo dòng bit (gọi là "IWF hướng lên" - upstream).

Khi IWF phát hiện cảnh báo hướng xuống, thủ tục cần thiết sẽ được áp dụng để thông báo những cảnh báo này cho thiết bị E1 hướng lên Trong tình huống này, IWF hướng xuống vẫn phát tín hiệu các tế bào với tốc độ danh định, nhưng tải trọng E1 được thiết lập với mã chỉ định mất dịch vụ hoặc chưa sử dụng Ngoài ra, nếu IWF chứa các bit báo hiệu, IWF hướng xuống sẽ thêm các mã báo hiệu thích ứng vào luồng E1 trước khi phân chia AAL1 xảy ra.

Kỹ thuật này cho phép các trường hợp cảnh báo E1 truyền qua môi trường giả mạch mà không gây thêm các lỗi lớp ATM.

IWF sẽ phát hiện các tình trạng mất tín hiệu (LOS), tín hiệu chỉ thị cảnh báo (AIS), và các cảnh báo "vàng", bao gồm mất đồng bộ khung và mất đồng bộ đa khung Những tình trạng này sẽ được thông báo qua cơ sở thông tin quản lý (MIB).

Khi xảy ra tình trạng mất tín hiệu (LOS), mất khung hoặc mất tín hiệu chỉ thị cảnh báo (AIS), IWF sẽ phát tín hiệu thông báo trạng thái trung kế (trunk conditioning) Đồng thời, một tín hiệu chỉ thị cảnh báo xa (RAI hoặc cảnh báo "vàng") cũng sẽ được phát đi theo hướng xuống.

IWF ThiÕt bị E1 Mạng ATM

Phát trạng thái trung kế h- ớng lên

(upstream) Phát hiện AIS, LOS, OOF Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

Sự cố Phát hiện sự cố Phát cảnh báo

Các yếu của lớp AAL1

Để đảm bảo chất lượng dịch vụ, các tham số cần được tính toán sao cho phù hợp giữa giả mạch và đầu cuối Bài viết này sẽ trình bày các tham số chất lượng dịch vụ tối thiểu yêu cầu cho dịch vụ Nx64.

Trễ đầu cuối - tới - đầu cuối được xác định theo yêu cầu cụ thể của từng ứng dụng Đối với thoại, trễ này cần nhỏ hơn hoặc bằng 110ms, trong khi với video quảng bá, giá trị tối đa cho phép là 250ms.

Tỷ số lỗi bit (BER) là tỷ lệ giữa số bit lỗi và tổng số bit được truyền trong một khoảng thời gian nhất định Đối với dịch vụ Nx64 Kbps, không có yêu cầu cụ thể về tỷ số lỗi bit, chỉ cần chú ý đến số giây bị lỗi và số giây lỗi nghiêm trọng.

Chất lượng dịch vụ được đánh giá dựa trên số giây bị lỗi và số giây lỗi nghiêm trọng Các tham số chất lượng liên quan đến giây bị lỗi và giây lỗi nghiêm trọng được quy định cho E1 theo khuyến nghị G.826 Hệ thống giao diện điện cũng được xem xét trong đánh giá này.

Dịch vô Nx64 E1 sử dụng giao diện G.703 với mã đường dây HDB3 Giao diện E1 hỗ trợ cả hai loại cáp 75Ω và 120Ω Đầu nối cho dịch vụ E1 có thể là ISO8877 cho giao diện 120Ω và đầu nối 75Ω BNC cho giao diện 75Ω.

3.2 Các yêu cầu của lớp AAL1

3.2.1 Kiểu dịch vụ truyền số liệu

Dịch vô Nx64 áp dụng phương thức truyền số liệu có cấu trúc -SDT (Structured Data Transfer), được tổ chức theo các khe thời gian Mỗi khe thời gian bao gồm 8 bit trong khung thời gian 125 micro giây.

3.2.2 Vấn đề truyền tế bào

Trễ do điền dữ liệu vào tải trọng tế bào trong dịch vụ Nx64 là một vấn đề quan trọng, ảnh hưởng đến tổng thời gian cần thiết để thu thập dữ liệu Để giảm thời gian trễ này, việc gửi tế bào với dữ liệu chỉ điền một phần thay vì chờ đủ 46 hoặc 47 byte là một giải pháp hiệu quả Giảm độ trễ này không chỉ giúp tăng tốc độ tế bào mà còn cải thiện hiệu suất tổng thể của dịch vụ Chức năng tiếp hợp CES cho phép tùy chọn điền dữ liệu một phần, và số byte được gửi đi trong tế bào có thể được xác định khi thiết lập kênh ảo thông qua cấu hình PVC hoặc báo hiệu ATM UNI3.1 đối với SVC.

Dịch vô Nx64 giúp giảm trễ trong việc đóng gói tải trọng tế bào bằng cách thêm byte độn, đảm bảo tuân thủ khuyến nghị I.363.1 Kỹ thuật độn tế bào theo I.363.1 yêu cầu số byte tải trọng cố định trong mỗi tế bào, dẫn đến sự biến thiên của các byte độn dựa vào sự xuất hiện của con trỏ cấu trúc AAL1.

Khi sử dụng byte chèn trong truyền dữ liệu có cấu trúc, cần thiết phải có con trỏ cấu trúc để liên kết các byte tải trọng và byte độn Chẳng hạn, một con trỏ cấu trúc có giá trị 46 sẽ luôn chỉ tới byte đầu tiên của tế bào thứ hai trong cặp, mà không cần quan tâm đến số lượng byte chèn trong mỗi tế bào.

Các yêu cầu với đối tượng sử dụng lớp AAL1

3.3.1 Mã hoá tế bào trong khối cấu trúc AAL1

Theo khuyến nghị I.363.1 của ITU-T, AAL1 là một khối dữ liệu có kích thước cố định, được xác định bằng một số nguyên lần các byte Tính năng này được áp dụng trong dịch vụ Nx64 để truyền tải N khe thời gian DS0, được tổ chức thành các khối trước khi gửi đi.

Lớp AAL1 sẽ sắp xếp mỗi byte dữ liệu của người sử dụng vào một byte tải trọng của tế bào ATM, tương ứng với khối có kích thước 1 byte và một luồng DS0 (N=1) trong dịch vụ cơ sở.

Lớp AAL1 sử dụng cơ chế con trỏ để xác định vị trí bắt đầu của khối cấu trúc có kích thước lớn hơn 1 byte Đối với lớp con hội tụ CS thuộc AAL1, con trá cần được chèn ở vị trí ưu tiên đầu tiên trong mỗi tế bào với giá trị chuỗi đếm tuần tự chẵn (0, 2, 4, 6) khi bit CSI của phần mào đầu khối cấu trúc AAL1 có giá trị "1".

Trong quá trình thiết kế, cần chèn trá SDT vào phần tải trọng của một tế bào với số đếm tuần từ chẵn, tương ứng với mỗi tập tải trọng của 8 tế bào trong chu kỳ đếm tuần tự cấu trúc AAL1 (ví dụ: 0,1,2,3,4,5,6,7) Nếu khối lượng không có cấu trúc bắt đầu với chuỗi tuần tự, điều này sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể của hệ thống.

8 tế bào thì một con trỏ có giá trị 127 sẽ được chèn vào trong tế bào thứ 6 của chu kỳ.

Việc mã hoá tế bào trong các khối cấu trúc AAL1 phụ thuộc vào loại dịch vụ Nx64 được hỗ trợ Dịch vụ Nx64 logic có thể sử dụng bất kỳ phương pháp mã hoá nào Để mã hoá Nx64 vào trong SDT líp AAL1 mà không có các bit báo hiệu, một khối được tạo ra từ N byte, mỗi byte từ 1 trong N khe thời gian được truyền đi và được nhóm theo thứ tự Ví dụ, hình 3.5 minh hoạ cấu trúc của khối Nx64 với N=3, trong đó kích thước khối cho phương thức cơ sở Nx64 luôn là N byte.

Byte từ khe thời gian đầu tiên của khung hiện tại, byte từ khe thời gian thứ hai và byte từ khe thời gian thứ ba của khung hiện tại đều đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý và truyền tải dữ liệu.

AAL1 Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

Hình 3.5 Ví dụ vÒ dạng cấu trúc khung đơn 3x64 kbit/s

Dịch vụ cơ sở Nx64 E1 mã hoá dữ liệu trong khối cấu trúc AAL1 với kích thước N, đồng thời hỗ trợ dịch vụ Nx64 Kbps E1 với báo hiệu CAS.

Khi chọn chế độ CAS, kênh giả có thể được tạo ra với các bit báo hiệu ABCD từ đầu cuối đến đầu cuối thông qua chức năng tiếp hợp CES.

Cấu trúc AAL đặc biệt được sử dụng để truyền tải các kênh giả có tín hiệu CAS, trong đó khối AAL1 được chia thành hai phần: phần đầu mang tải trọng Nx64 và phần sau chứa các bit báo hiệu liên quan đến tải trọng tương ứng.

Trong các phương thức báo hiệu kênh kết hợp CAS, phần tải trọng của khối cấu trúc AAL1 có chiều dài của một đa khung với cấu trúc khung G.704 Đối với Nx64 E1, phần tải trọng này được gọi là cấu trúc con tải trọng (Payload Substructure), có chiều dài bằng N lần 16 byte Byte đầu tiên trong khối cấu trúc AAL1 là byte đầu tiên của N khe thời gian trong khung đầu tiên của đa khung.

Phần thứ hai của cấu trúc AAL1, được gọi là cấu trúc con báo hiệu, liên quan đến khu đa khung Đối với Nx64 El, các bít báo hiệu AAL1 là một cấu trúc con chứa thông tin liên quan đến đa khung Trong trường hợp Nx64 E1, các bít báo hiệu ABCD được tổ chức thành hai bộ (mỗi bộ gồm 4 bit ABCD) trong 1 byte, và được đặt ở cuối khối cấu trúc AAL1 Nếu N là số lẻ, byte cuối cùng chỉ chứa 4 bit báo hiệu còn lại, trong khi 4 bit còn lại sẽ mang giá trị 0.

Con trá cấu tróc AAL1 được sử dụng để chỉ ra byte đầu tiên của cấu trúc con tải trọng.

Hình 3.6 minh họa khối cấu trúc AAL1 cho các kênh Nx64 có CAS, với N=3 Điều này có nghĩa là mỗi khối AAL1 chứa tải trọng của 3 khe thời gian cùng với 3 bit bao hiệu hiện diện trong mỗi đa khung.

Việc đóng gói các bit báo hiệu cho E1 được thực hiện bằng cách sử dụng các bit từ bit 8 đến bit 5 của byte đầu tiên cho nhóm bit báo hiệu đầu tiên, và các bit từ bit 4 đến bit 1 của byte đầu tiên cho nhóm bit báo hiệu thứ hai Tương tự, 4 bit đầu từ bit 8 đến bit 3 của byte cuối cùng được sử dụng cho nhóm bit báo hiệu thứ ba Các bit từ bit 4 đến bit 1 của byte cuối cùng không được sử dụng và có giá trị 0 khi các VCC được cấu hình để chuyển đi một số lẻ lần các khe thời gian.

Hình 3.6 Ví dụ về dạng cấu trúc đa khung Nx64 kb/s E1 có CAS

Hình 3.7 dưới đây sẽ cho thấy sự xác lập giá trị các bit đối với cấu trúc con báo hiệu.

Hình 3-7 : VÝ dụ về cấu trúc báo hiệu E1

ABCD cho khe thêi gian đầu tiên

ABCD cho khe thêi gian thứ ba

ABCD cho khe thêi gian thứ hai

CÊu tróc con báo hiệu

Khung 125 s cuèi cùng của đa khung

Khung 125 s thứ hai của đa khung

Khung 125 s đầu tiên của đa khung

Byte đầu tiên của ®a khung Byte thứ hai của đa khung

Các bít báo hiệu cho khe thêi gian đầu tiên

Các bít báo hiệu cho khe thêi gian thứ ba

Các bít báo hiệu cho khe thêi gian thứ hai

Các bít không sử dụng đợc chèn bÝt 0 Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

Tham số N cho biết số khe thời gian 64Kb/s từ một đường truy nhập đơn trên kênh ảo VCC Cụ thể, với N = 1, ta có một kênh 64Kb/s; N = 6 tương ứng với 384Kb/s; N = 24 đạt 1536 Kb/s; và N = 30 đại diện cho một luồng E1 với tốc độ 1,920Mb/s.

Sau đây ta sẽ tính toán số các byte trong kích thước cấu trúc AAL1 ứng với một số giá trị của N.

Bảng 3.1 Kích thước cấu trúc AAL1 cho dịch vụ Nx64 có CAS

Giá trị của N Sè byte trong cấu trúc con tải trọng

Sè byte trong cấu trúc con báo hiệu

Sè byte trong khối cấu trúc AAL1

3.3.2 Trật tự bít trong tế bào

Các bit từ giao diện dịch vụ E1 được đóng gói vào các tế bào ATM theo trật tự nhất định Việc truyền tải các bit phụ thuộc vào trọng số của chúng, trong đó theo khuyến nghị G703, bit "1" có trọng số lớn nhất và sẽ được truyền đi trước tiên.

Hình 3-8: Trật tự bít trong tế bào E1 ATM Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

3.3.3 Vấn đề lỗi và mất tế bào

Các yêu cầu của kênh ảo ATM

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

Phần này xác định tham số lưu lượng và phạm vi biến thiên cho phép theo A6 của ITU UNI 3.1 Các yêu cầu được mô tả cần được đáp ứng trong mạng ATM, đảm bảo kết nối ATM từ đầu tới cuối, từ giao diện ATM đầu vào đến giao diện ATM đầu ra.

Hình 3.10 Cấu hình dạng chuẩn

Chất lượng dịch vụ lớp 1 cho giả mạch được sử dụng nằm trong phụ lục

3.5.1 Các tham số lưu lượng và độ biến thiên cho phép

Việc kiểm soát lưu lượng đối với các tế bào do CES IWF tạo ra và truyền qua mạng ATM là khả thi Các tế bào OAM được đưa vào sẽ phân tích nguyên nhân gây ra độ biến đổi tế bào CDV liên quan đến việc điều khiển tham số bằng UPC (Usage Parameter Control) Đồng thời, giá trị biến thiên cho phép của CDV cũng cần được tính toán để đảm bảo phù hợp với bất kỳ CDV nào có thể xuất hiện trong các thiết bị xen ghép kênh và thiết bị chuyển mạch giữa IWF và thiết bị UPC.

Trong tài liệu này, giá trị biến thiên cho phép của CDV được phân tích thông qua chức năng lựa chọn, và hiện tại vẫn chưa có tiêu chuẩn hóa cho vấn đề này.

Sau đây sẽ tính toán tốc độ tế bào cực đại PCR mà kênh ảo ATM yêu cầu. a Đối với dịch vụ cơ sở

Nếu không sử dụng tế bào điền một phần dữ liệu và N>1, tốc độ tế bào cực đại PCR cần thiết cho việc vận chuyển AAL1 của dịch vụ cơ sở Nx64 với mức CLP = 0+1 là (8000 x N/46.875) tế bào/giây, với kết quả được làm tròn lên số nguyên nhỏ nhất Trong trường hợp sử dụng tế bào điền một phần dữ liệu, PCR được tính bằng (80000xN/K) tế.

Interface ATM Interface Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật bào/giây Trong đó K là số byte dữ liệu người sử dụng AAL được điền vào trong tế bào.

Nếu không sử dụng tế bào để điền dữ liệu cho dịch vụ cơ sở Nx64Kps (với N=1), giá trị PCR cần thiết cho việc truyền tải AAL1 với mức CLP = 0+1 là (80000/47) tế bào/giây, tương ứng với số nguyên nhỏ nhất lớn hơn hoặc bằng tích này.

Nếu sử dụng tế bào điền từng phần thì PCR = (8000/K) tế bào/giây Với

K là số byte dữ liệu người sử dụng AAL được điền vào tế bào.

Phân loại dịch vụ dựa trên yêu cầu về tốc độ byte của người sử dụng, trong đó tốc độ byte được xác định bởi số byte truyền đi trong mỗi tế bào Dịch vụ E1 sử dụng phương thức báo hiệu kênh liên kết CAS.

Tốc độ tế bào cực đại (PCR) được yêu cầu, với mức CLP=0+1, đối với vận chuyển AAL1 của dịch vụ Nx64E1 có báo hiệu CAS là:

+ Trường hợp không có tế bào điền một phần là N chẵn:

+ Trường hợp không có tế bào được điền một phần là N lẻ:

+ Trường hợp tế bào điền một phần, N chẵn và K la sè byte người sử dụng ALL1 được điền vào:

PCR = [8000 x [Nx33)/32]/K} tế bào/giây

+ Trường hợp tế bào được điền một phần, N lẻ và K là số byte người sử dụng ALL1 được điền vào:

PCR = {8000x[(1+Nx33)/32]/K} tế bào/giây

Các kênh ảo cung cấp dịch vụ Nx64 E1 với báo hiệu CAS sẽ gặp hiện tượng trượt pha trong thời gian phát tế bào do tất cả các bít báo hiệu được nhóm lại ở cuối cấu trúc AAL1 Cụ thể, một IWF mang kênh Nx64 E1 với N0 có thể truyền báo hiệu CAS, trung bình phát 10.5 tế bào lệch pha trong khoảng thời gian 191.8 sec, trong đó các tế bào mang bit báo hiệu CAS được truyền đi sau khoảng 130 s Do đó, sự trượt pha trong thời gian phát tế bào cần được điều chỉnh sao cho phù hợp với bộ phận kiểm soát lưu lượng tốc độ đỉnh.

3.5.2 Kiểu tải trọng kênh ảo ATM và ưu tiên tổn thất tế bào

Trong phần mào đầu tế bào ATM, bên cạnh các trường nhận dạng đường ảo và kênh ảo, còn có các trường bit xác định ưu tiên tổn thất tế bào CLP (1 bit) và trường xác định loại tải trọng PTI (3 bit) Cụ thể, nếu giá trị ưu tiên tổn thất tế bào (CLP) ở phía phát là "0", thì phía thu sẽ không quan tâm đến giá trị này Đồng thời, việc nhận dạng loại tải trọng (PT) cũng được xác định qua các bit tương ứng.

Tất cả các tế bào chứa dữ liệu kênh giả sẽ được truyền đi cùng với từng bít xác định loại tải trọng Nếu trường bít xác định loại tải trọng có giá trị, việc này sẽ đảm bảo tính chính xác trong quá trình truyền tải thông tin.

"000" thì nó chỉ thị rằng "Tế bào mang dữ liệu người sử dụng không gặp phải tắc nghẽn, đơn vị dữ liệ dịch vụ SDU=0".

Tất cả 4 giá trị nhận dạng kiểu tải trọng trong tế bào mang dữ liệu người sử dụng (000,001,010 và 011) đều được bên thu chấp nhận.

3.5.3 Sù suy giảm chất lượng dịch vụ

Mục 3.1.2 đã xác định các đặc tính chất lượng của giao diện dịch vụ CBR Sù suy giảm chất lượng ATM được nói ở mục này. a) Trễ truyền dẫn tế bào

Trễ tổng là yếu tố quan trọng trong các ứng dụng dịch vụ giả mạch, đặc biệt là dịch vụ thoại Trễ này phát sinh từ việc kết nối các chức năng phối hợp CES với mạng ATM, và có hai tham số chính cần lưu ý Đầu tiên là trễ cực đại, xác định giá trị độ trễ tối đa chấp nhận được giữa đầu vào và đầu ra của mạng ATM Thứ hai là độ biến đổi trễ tế bào (CDV), phản ánh sự thay đổi độ trễ có thể xảy ra với bất kỳ loại tế bào nào.

Các thiết bị dịch vụ giả mạch cần có bộ đệm tái tổ hợp đủ lớn để xử lý CDV lớn nhất trên một kênh ảo, nhằm khắc phục tình trạng tràn hoặc luồng dưới mức cho phép do hiện tượng trượt hoặc tái tạo khung Tuy nhiên, việc sử dụng bộ đệm lớn hơn yêu cầu để phù hợp với CDV có thể dẫn đến độ trễ tổng quá lớn.

Tóm tắt

Chương này nghiên cứu dịch vụ giả mạch cho truyền thoại Nx64 Kbps, nhấn mạnh rằng việc sử dụng băng thông cố định dẫn đến việc băng thông không thay đổi khi lưu lượng thoại biến động Khi lưu lượng thoại thấp, băng thông vẫn được chiếm dụng, tạo ra lượng băng thông thừa Do đó, việc sử dụng băng thông một cách hiệu quả là cần thiết Cấp phát băng thông động là giải pháp để tận dụng băng thông thừa cho các dịch vụ khác có mức ưu tiên thấp hơn Chương 4 sẽ tiếp tục nghiên cứu về dịch vụ giả mạch truyền thoại với phân bố băng thông động.

NGHIÊN CỨU DỊCH VỤ GIẢ MẠCH CÓ PHÂN BỐ

Băng thông động (DBCES) cho phép truyền số liệu trong mạng ATM bằng cách phát hiện trạng thái động hoặc tĩnh của các khe thời gian TDM Khi một khe thời gian được xác định là tĩnh, nó sẽ bị loại bỏ khỏi cấu trúc ATM và băng thông sẽ được tái sử dụng cho các dịch vụ khác Phương pháp phát hiện hoạt động của khe thời gian có thể sử dụng các kỹ thuật như CAS hoặc CCS Bài viết này sẽ trình bày một số phương pháp phát hiện khe thời gian, với việc lựa chọn phương pháp cụ thể do các nhà khai thác dịch vụ quyết định Các cấu hình mạng ATM kết nối ảo cố định (PVC) không yêu cầu tín hiệu báo hiệu riêng biệt, trong khi việc truyền tải khe thời gian động sử dụng dịch vụ CES Nx64 Kbps E1 đã được nghiên cứu trong chương 3.

Các yêu cầu chức năng tiếp hợp

NGHIÊN CỨU DỊCH VỤ GIẢ MẠCH CÓ PHÂN BỐ

Băng thông động (DBCES) cho phép truyền số liệu trong mạng ATM bằng cách phát hiện trạng thái động hay tĩnh của các khe thời gian TDM Khi một khe thời gian được xác định là tĩnh, nó sẽ bị loại bỏ khỏi cấu trúc ATM và băng thông sẽ được tái sử dụng cho các dịch vụ khác Phương pháp phát hiện hoạt động của khe thời gian có thể sử dụng các kỹ thuật như CAS hoặc CCS Bài viết này sẽ trình bày một số phương pháp phát hiện hoạt động của khe thời gian, và việc lựa chọn phương pháp cụ thể sẽ do các nhà khai thác dịch vụ quyết định Đối với các cấu hình mạng ATM kết nối ảo cố định (PVC), không cần thiết phải có thông điệp hoặc phần tử báo hiệu riêng biệt Việc truyền tải khe thời gian động sử dụng dịch vụ CES Nx64 Kbps E1 đã được nghiên cứu trong chương 3.

4.1 Mô hình mạng tham chiếu

4.1.1 Mô hình mạng tham chiếu

Hướng từ TDM tới ATM

Hướng từ ATM tới TDM DSS = Kích thước cấu trúc động

ATM hoặc không phải giao

Hàng ATM có đợi ph©n b¨ng bè thông động

Mạng ATM Phẩn tử mạng ATM Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

DBU = Phân bố băng thông động

Hình 4.1 Cấu hình tham chiếu cho trung kế có phân bố băng thông động.

Hình 4.1 trình bày cấu hình tham chiếu cho ứng dụng chung liên quan đến các chỉ tiêu kỹ thuật của tài liệu Phần tử mạng ATM có thể là thực thể vật lý hoặc chức năng, cung cấp giao diện cho người sử dụng và các phần tử mạng khác Trong phần tử mạng này, bộ phận thực hiện chức năng tiếp hợp dịch vụ giả mạch (CES IWF) là đối tượng nghiên cứu chính của chương này.

Chức năng tiếp hợp ở đây thực hiện các nhiệm vụ sau:

 Thực hiện các chức năng của dịch vụ giả mạch CES có cấu trúc Nx64Kbps E1 như đã đề cập đến trong chương 3 ở trên.

 Thực hiện việc phát hiện hoạt động của các khe thời gian.

 Định kích thước cấu trúc động (DSS) của cấu trúc AAL1 mà cấu trúc này phù hợp với các khe thời gian động theo hướng từ TDM với ATM.

 Khôi phục các khe thời gian động từ cấu trúc AAL1 trong hướng từ ATM tới TDM và xếp đặt chúng trong các khe thích hợp trong luồng TDM.

 Sắp xếp các bít báo hiệu thích hợp (ví dụ các bít báo hiệu ABCD) trong mỗi khe thời gian của luồng

Chức năng hàng đợi ATM (ATM Quene) sử dụng băng thông động để xếp hàng và truyền dẫn các tế bào từ các giao diện khác nhau vào giao diện ATM chung Băng thông động (DBU) liên quan đến khả năng dưới dây, xác lập băng thông cố định cho từng bộ phận chức năng tiếp hợp dịch vụ giả mạch (CES-IWF) tương ứng với kích thước cấu trúc cực đại của tế bào Khi tất cả các khe thời gian trong CES IWF là động, toàn bộ băng thông được yêu cầu Nếu một số khe thời gian không hoạt động, IWF tự động giảm kích thước cấu trúc, dẫn đến tốc độ tế bào thấp hơn trong hàng đợi ATM Nhờ DBU, băng thông không sử dụng có thể được cấp phát cho các dịch vụ khác, tăng hiệu quả sử dụng băng thông trên các giao diện ATM mà không cần dự trữ nhiều băng thông cho các dịch vụ tốc độ bít không xác định (UBR) Tuy nhiên, để đạt được những lợi ích này, các CES IWF cần đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật cụ thể.

Các khái niệm sau đề cập đến các thuật ngữ được sử dụng trong toàn bộ chương. a Kích thước cấu trúc động DSS (Dynamic Structure sizing)

Chức năng tiếp hợp CES có khả năng điều chỉnh kích thước động của cấu trúc AAL1 dựa trên các khe thời gian động trong khung E1 Ví dụ, một khung E1 đầy đủ có thể chứa 30 khe thời gian (N = 30), tương ứng với tải trọng 480 bytes thông tin người sử dụng và 15 bytes báo hiệu (CAS) Ngược lại, một kênh E1 không đầy đủ chỉ sử dụng 4 khe thời gian 64Kbps, cho phép chứa 4 khe thời gian (N = 4) với tải trọng 64 bytes thông tin người sử dụng và 2 bytes báo hiệu (CAS) Trật tự và vị trí của các khe thời gian trong khung E1 được sắp xếp tùy thuộc vào Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật người sử dụng và được điều chỉnh thông qua mặt nạ bít.

Cấu trúc AAL1 chứa thông tin từ các khe thời gian động thực tế trong mọi trường hợp, trong khi các khe thời gian tĩnh không được phân bố vào cấu trúc này Dưới đây là hai loại cấu trúc động được mô tả chi tiết.

 Cấu trúc động loại 1: là một cấu trúc động mà có chứa một mặt nạ bít (bitmask)

 Cấu trúc động loại 2: là một cấu trúc động mà không chứa một mặt nạ bit.

Mặt nạ bít thường xuyên được truyền dẫn trong các cấu trúc có chứa con trỏ, ngoại trừ trường hợp chuyển tiếp từ tất cả các khe thời gian tĩnh sang ít nhất một khe thời gian động, khi đó có thể có cấu trúc với mặt nạ bít không có con trỏ Điều này giúp tối thiểu hóa băng thông tiêu thụ và xác định vị trí của các mặt nạ bít phía sau con trỏ Cấu trúc tĩnh có chiều dài một hoặc 4 bytes và được truyền đi khi tất cả các khe thời gian là tĩnh, bao gồm mặt nạ bít với toàn bộ các bit “0” và một bit kiểm tra chẵn lẻ có giá trị “1”, mà không có cấu trúc con tải trọng và báo hiệu.

Mặt nạ bít thể hiện trạng thái hoạt động của N khe thời gian được cung cấp, được tạo ra bởi ATM bên phát và đóng gói trong cấu trúc AAL1 ATM bên thu có khả năng tổ chức lại các khe thời gian theo đúng vị trí trong khung E.1 Khuôn dạng của mặt nạ bít bao gồm một bít kiểm tra chẵn lẻ, vấn đề này sẽ được đề cập chi tiết hơn ở phần dưới.

4.2 Các yêu cầu của chức năng tiếp hợp IWF Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

Dưới đây là những yêu cầu của chức năng tiếp hợp IWF

IWF sẽ có khả năng thực hiện các chức năng CES trên các dịch vụ giả mạch Nx64Kbps E1 có cấu trúc đã được đề cập trong chương 3.

IWF có khả năng phát hiện trạng thái hoạt động của các khe thời gian thông qua các tín hiệu CAS, CCS hoặc bất kỳ phương pháp báo hiệu nào khác, tùy thuộc vào mạng tổng đài mà nó cần kết nối.

Tổ chức các khe thời gian trong IWF

Khi cấu hình cho IWF, số lượng và thứ tự các khe thời gian trong cấu trúc cực đại phải được xác định bởi người sử dụng và cần phải đồng bộ giữa hai IWF ở các đầu cuối của kết nối ảo Ví dụ, nếu cấu trúc cực đại có 4 khe thời gian, người sử dụng có thể phân bố các khe thời gian khác nhau ở hai đầu cuối kết nối, chẳng hạn như chọn khe thời gian từ 1 đến 4 cho đầu phát (TDM sang ATM) và từ 6 đến 10 cho đầu thu (ATM sang TDM) Đây là một yếu tố quan trọng trong quá trình xử lý, vì mặt nạ bít xác định thứ tự các khe thời gian trong cấu trúc cực đại mà không chỉ ra toàn bộ vị trí của 30 khe thời gian trong khung E1.

4.3 Đặc điểm của các cấu trúc động và cấu trúc tĩnh.

Như đã nói ở trên cấu trúc động có hai loại: cấu trúc động loại 1 (có mặt nạ bít) và cấu trúc động loại 2 (không có mặt nạ bít).

Hình 4.2 minh họa hai loại cấu trúc động cho khung E1 với tín hiệu CAS, trong khi Hình 4.3 trình bày hai cấu trúc động cho khung E1 sử dụng tín hiệu CCS Đáng lưu ý rằng không có giới hạn nào đối với việc áp dụng các cấu trúc siêu khung (SF) hoặc siêu khung mở rộng (ESF) cho CES, như thể hiện trong Hình 4.2.

Cấu trúc con mặt nạ bit có từ 1 đến 4 bytes

Cấu trúc con tải trọng

(Một khung ESF hoặc hai khung SF) có từ 16 đến 480 bytes

Cấu trúc con báo hiệu

ABCD có từ 1 đến 15 bytes

Cấu trúc con tải trọng (Một khung ESF hoặc hai khung SF) có từ 16 đến 480 bytes

Cấu trúc con báo hiệu ABCD có từ 1 đến 15 bytes

Hình 4.2a: CES có báo hiệu CAS

Cấu trúc động loại 1 (có mặt nạ bit) Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM

Cấu trúc động loại 1 (có mặt nạ bit)

Hình 4.2b: CES có báo hiệu

CAS Cấu trúc động loại 2 (không Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

Các đặc điểm cấu trúc động và cấu trúc tĩnh

Cấu trúc loại 1 với mặt nạ bít được định dạng như hình 4-2a Để đảm bảo vị trí mặt nạ bít trong cấu trúc rõ ràng, phù hợp và dễ dàng tìm kiếm, các yêu cầu sau cần được đáp ứng khi IWF định dạng các cấu trúc động loại 1 có mặt nạ bít.

Hình 4.4 Mô tả vị trí bắt đầu của cấu trúc động loại 1.

Khi sử dụng cấu trúc động loại 1 bắt đầu bằng mặt nạ bít, một con trỏ cấu trúc sẽ chỉ ra danh giới của nó, trừ khi cấu trúc động đầu tiên theo sau một cấu trúc tĩnh.

Cấu trúc con mặt nạ bit có từ 1 đến 4 bytes

Cấu trúc con tải trọng

(Mét khung) có từ 1 đến 31 bytes

Cấu trúc con tải trọng

(Mét khung) có từ 1 đến 31bytes

Hình 4.3a: CES có báo hiệu

CCS Cấu trúc động loại 1 (có mặt

Hình 4.3b: CES có báo hiệu CCS

Cấu trúc động loại 2 có thể không cần một con trá, cho phép chuyển đổi từ trạng thái tĩnh sang trạng thái động với ít nhất một khe thời gian.

Yêu cầu được trình bày trong hình 4.4, trong đó con trỏ chỉ đến vị trí bắt đầu của trường mặt nạ bít, là trường đầu tiên trong cấu trúc mới.

Các con trỏ cấu trúc AAL1 sẽ được áp dụng cho tất cả các kết nối DBCES, ngay cả khi số kênh cực đại chỉ là 1 (N = 1) Theo thông số kỹ thuật của CES, trường hợp N = 1 trong chế độ dịch vụ cơ sở không sử dụng con trỏ Tuy nhiên, yêu cầu này là cần thiết cho chức năng tiếp hợp DBCES nhằm nhận diện một cấu trúc động với mặt nạ bit trong mỗi 8 tế bào, kể cả khi N = 1.

Mặt nạ bít có chiều dài từ 1 đến 4 bytes, tùy thuộc vào số khe thời gian tương ứng với cấu trúc cực đại Lưu ý rằng bít kiểm tra chẵn lẻ luôn phải nằm trong mặt nạ bít ngay sau bít biểu diễn khe thời gian có trật tự cao nhất.

Mặt nạ bít có kích thước khác nhau tùy thuộc vào số khe thời gian được định nghĩa Cụ thể, nếu số khe thời gian từ 1 đến 7, mặt nạ bít sẽ là 1 byte Khi số khe thời gian nằm trong khoảng từ 8 đến 15, mặt nạ bít sẽ là 2k bytes Đối với số khe thời gian từ 16 đến 23, mặt nạ bít sẽ là 3 bytes Cuối cùng, nếu số khe thời gian được định nghĩa từ 24 đến 31, mặt nạ bít sẽ là 4 bytes.

Số bit trong mặt nạ bít tương ứng với số khe thời gian Ên định (N) trong cấu trúc cực đại, với mỗi khe thời gian có một bit riêng, cộng thêm một bit cho kiểm tra lỗi chẵn lẻ Hình thức của mặt nạ bít sẽ được trình bày ở phần dưới Tất cả các bit không sử dụng trong mặt nạ bít sẽ có giá trị "0".

Việc phân chia các bit trong mặt nạ bit được thể hiện rõ ràng, với bít đầu tiên (LSB) chỉ ra trạng thái của khe thời gian được Ên định thứ nhất trong cấu trúc cực đại, là khe có số thứ tự thấp nhất Bít thứ hai trong mặt nạ bít phản ánh trạng thái hoạt động của khe thời gian được Ên định thứ hai, có số thứ tự lớn hơn khe thứ nhất, và quy trình này tiếp tục cho các bít tiếp theo Cuối cùng, bít có số thứ tự cao nhất trong mặt nạ bít tương ứng với khe thời gian được Ên định có số thứ tự cao nhất.

Mặt nạ bít thể hiện mối quan hệ về vị trí của các khe thời gian được xác định trong cấu trúc cực đại Yêu cầu này dựa trên thực tế là việc phân chia các khe thời gian không cần phải có đầu cuối phát và đầu cuối thu giống nhau trong một kết nối ảo.

Một bít có giá trị "1" thể hiện rằng khe thời gian tương ứng là động, trong khi bít có giá trị "0" cho biết khe thời gian đó là tĩnh Để bảo vệ lỗi cho mặt nạ bit, một bít kiểm tra chẵn lẻ được sử dụng và được đặt ở vị trí cuối cùng trong mặt nạ bit, cụ thể là bít N +1, trong đó bít N tương ứng với khe thời gian có số thứ tự lớn nhất trong cấu trúc cực đại.

Khi mặt nạ bít phát hiện lỗi, bên thu sẽ thay thế bằng mặt nạ bít hợp lệ đã nhận trước đó Lỗi trong mặt nạ bít sẽ ngăn không cho báo hiệu CAS được cập nhật trong các khe thời gian tương ứng cho đến khi bên thu nhận được mặt nạ bít có giá trị.

Hình 4.5 Khuôn dạng mặt nạ bít. b Cấu trúc con báo hiệu và cấu trúc con tải trọng

Các cấu trúc con báo hiệu và tải trọng trong dịch vụ cấu N x 64 kbps E1 được định nghĩa với các khe thời gian động Trong một số tài liệu, các khe thời gian này có thể hoàn toàn động, một phần động hoặc hoàn toàn tĩnh, nhưng khuôn dạng vẫn giống nhau Trong phạm vi xem xét, giả định rằng nếu không có khe thời gian động, phần cấu trúc con tải trọng và cấu trúc con báo hiệu sẽ trống (xem mục 4.4.4 “Tất cả các khe thời gian ở trạng thái tĩnh”).

4.3.2 Cấu trúc động loại 2 (không có mặt nạ bít)

Cấu trúc động này, như được minh họa trong hình 4-1b, khác biệt với cấu trúc động 1 (có mặt nạ bít) ở chỗ không sử dụng mặt nạ bít và không có con trỏ cấu trúc AAL1.

Loại cấu trúc này sẽ chỉ được sử dụng chỉ khi mét con trỏ cấu trúc AAL1 không được sử dụng.

Cấu trúc này có kích thước từ 1 đến 4 bytes, theo yêu cầu của mặt nạ bít trong mục 4.3.1b Tất cả các bit, ngoại trừ bit N + 1, sẽ có giá trị “0”, trong khi bit N + 1, là bit parity, sẽ có giá trị “1” nếu cấu trúc không bị lỗi N đại diện cho số khe thời gian được xác định trong kết nối ảo, như số khe thời gian động lớn nhất có thể trong kết nối này.

Loại cấu trúc này sẽ chỉ được sử dụng khi tất cả các khe thời gian được Ên định là tĩnh (không hoạt động).

Các thủ tục thiết lập DBU

Trong bài viết này, chúng ta sẽ quy ước rằng "bên phát" (transmitter) đề cập đến IWF phát tín hiệu vào mạng ATM, trong khi "bên thu" (receiver) nghĩa là IWF thu tín hiệu từ mạng ATM.

4.4.1 Cấu hình IWF Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

Mét IWF sẽ được cấu hình thông qua việc chỉ định các khe thời gian cho mỗi kết nối ảo trong cả hai hướng truyền dẫn Băng thông N x 64Kbps được nêu trong chương 3, có thể là luồng E1 đầy đủ hoặc không đầy đủ Ngoài ra, cần cấu hình các đặc điểm cụ thể cho mỗi khe thời gian để đảm bảo hoạt động hiệu quả.

 Việc xác định của các tổ hợp bít báo hiệu theo cả 2 hướng

 Các mã không sử dụng được chèn vào bên phía thu (khi khe đó không được truyền vì nó ở trạng thái tĩnh bên phía phát.

Trong kết nối song công (full duplex), cả hai hướng truyền đều sử dụng số khe thời gian giống nhau (N x 64), nhưng vị trí của các khe thời gian trong khung E1 lại khác nhau Các thủ tục tiếp theo sẽ xác định hướng truyền dẫn, trong khi các thủ tục cho hướng còn lại sẽ thực hiện chức năng tương tự.

IWF bên phát xác định trạng thái hoạt động của từng khe thời gian thông qua thông tin từ các bít báo hiệu liên quan, nhận được từ thiết bị E1 điều khiển từ xa và thiết bị E1k nội bộ.

IWF bên phát sẽ tổ chức các khe thời gian động TDM vào hai loại cấu trúc AAL1 đã đề cập Khi bắt đầu truyền dẫn từ trạng thái bất động hoặc khi số khe thời gian động thay đổi, cấu trúc động loại 1 sẽ được ưu tiên truyền dẫn Đây là tế bào đầu tiên được truyền từ trạng thái tĩnh Để đảm bảo định dạng cấu trúc phù hợp cho việc khôi phục ở bên thu, cần sử dụng chu kỳ trong cấu trúc động loại 1 có chứa con trá Theo khuyến nghị I.363-1 của ITU-T, việc truyền dẫn một cấu trúc với một con trá cho mỗi 8 tế bào phải tuân thủ các yêu cầu nhất định.

Để đáp ứng yêu cầu, số khe thời gian động từ 1 đến N (N là số khe thời gian tối đa được xác định trong mục 4.1.2b) cần được xem xét và thực hiện.

Mét con trỏ cấu trúc được truyền với mỗi 8 tế bào Cấu trúc động loại 1 có mặt nạ bít sẽ được truyền dẫn thông qua một con trỏ cấu trúc thực, không phải là con trỏ giả.

Một cấu trúc động loại 2 (không có mặt nạ bít sẽ được truyền đi.

Chó ý rằng con trỏ trong cấu trúc động loại 1 tương tự như con trỏ được mô tả trong các tiêu chuẩn ITU-T hiện tại, cho phép xác định số byte giữa nó và vị trí bắt đầu của cấu trúc tiếp theo.

CES IWF bên thu sẽ tính toán chiều dài của cấu trúc con tải trọng và cấu trúc con báo hiệu từ gía tị của mặt nạ bít tại vị trí bắt đầu của tải trọng cấu trúc động loại 1 Việc tính toán này được thực hiện bằng cách nhân số bít chỉ thị khe thời gian động N trong mặt nạ bít với 16 (cho E1) và cộng thêm N / 2 bytes cho cấu trúc con báo hiệu (trong trường hợp báo hiệu CAS) Đối với báo hiệu CCS hoặc dịch vụ cơ sở không có báo hiệu CAS, kích thước tải trọng cấu trúc luôn bằng số khe thời gian động.

Chiều dài tính toán sẽ được áp dụng cho các cấu trúc loại 2 tiếp theo, tức là các cấu trúc không có mặt nạ bít, cho đến khi nhận được cấu trúc loại 1 có mặt nạ bít.

Mặt nạ bít có thể được kiểm tra hoặc điều chỉnh chiều dài tính toán, với ví dụ cấu trúc gồm 4 khe thời gian động Giá trị mặt nạ bít chỉ ra 4 khe thời gian động, trong đó chiều dài phần tải trọng sử dụng báo hiệu là 4 x 16 = 64 bytes cho E1 Chiều dài phần cấu trúc con báo hiệu là N/2 = 2 bytes, theo chỉ tiêu về CAS trong CES Tổng chiều dài cấu trúc con tải trọng và báo hiệu là 66 bytes Tương tự, trong trường hợp báo hiệu kênh chung CCS, tổng chiều dài cấu trúc con tải trọng và báo hiệu là 4 bytes.

Bên thu sẽ xác định vị trí bắt đầu của cấu trúc con tải trọng hoặc báo hiệu, sau vị trí khởi đầu của cấu trúc động loại 1, được xác định bởi con trá M bytes Trong đó, M là số lượng bytes trong mặt nạ bít.

Quy luật này xuất phát từ thực tế rằng con trá trong cấu trúc loại 1 chỉ ra vị trí bắt đầu của toàn bộ, và vị trí này luôn bắt đầu với mặt nạ bít Trong ví dụ với 4 khe thời gian (N = 4) và M = 1, phần cấu trúc con tải trọng/báo hiệu sẽ bắt đầu sau vị trí bắt đầu của cấu trúc loại 1 mét byte.

Trong cấu trúc động loại 2, vị trí khởi đầu của cấu trúc con tải trọng hoặc báo hiệu nằm ở điểm bắt đầu của toàn bộ cấu trúc, do không có mặt nạ bít.

4.4.4 Tất cả khe thời gian ở trạng thái tĩnh

Mục này đề cập đến quá trình chuyển tiếp giữa các khe thời gian động và trạng thái tĩnh, bao gồm việc chuyển từ khe thời gian động sang tất cả các khe thời gian ở trạng thái tĩnh.

Các yêu cầu của kênh ảo ATM

Phần này sẽ xác định các tham số lưu lượng và độ biến thiên cho phép như được định nghĩa trong A.6 của tài liệu UNI 3.1

Các yêu cầu trong phần này phải được thực hiện trong mạng ATM, nơi cung cấp kết nối đầu cuối cho ATM, bao gồm giao diện đầu vào và giao diện đầu ra của ATM, như được minh họa trong hình 4.6 dưới đây.

Hình 4-6: Các hình dạng tham chiếu

Chức n¨ng tiếp hợp DBCES Mạng ATM

Giao diện dịch vụ Giao diện dịch vụ

Giao diện ATM Giao diện ATM Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

4.5.1 Tính toán tốc độ tế bào cực đại cho dịch vụ DBCES

Việc kiểm soát lưu lượng trong mạng ATM có thể được thực hiện thông qua các tế bào do chức năng tiếp hợp DBCES tạo ra Độ biến thiên cho phép của tham số CDV của UPC cần xem xét các độ trễ tế bào do việc đưa vào các tế bào thông tin điều hành và bảo trì OAM CDV cũng phản ánh độ biến thiên tế bào cho phép xảy ra trong các thiết bị xen ghép kênh và chuyển mạch giữa các bộ phận chức năng IWF và UPC Độ biến thiên cho phép của CDV được coi là yêu cầu mạng hiện tại chưa được chuẩn hóa, và các phần tiếp theo sẽ đề cập đến tốc độ tế bào cực đại (PCR) cho các loại chức năng tiếp hợp DBCES khác nhau.

Trong mọi trường hợp, khi lưu lượng OAM không vượt quá tốc độ tế bào cực đại PCR, tham số lưu lượng tế bào OAM sẽ được tính toán một cách riêng biệt.

Mục này hướng dẫn cách tính tốc độ tế bào cực đại (PCR) cho các kết nối ATM DBCES với mức CLP = 0+1, lưu ý rằng các phương pháp tính toán này cho kết quả PCR lớn nhất Tốc độ tế bào thực tế tại bất kỳ thời điểm nào phụ thuộc vào số kênh đang hoạt động trong các cấu trúc AAL1 được mã hóa Để thực hiện các tính toán, cần giả định rằng tất cả các kênh ảo do chức năng tiếp hợp DBCES cung cấp đều là động.

Trong các phép tính dưới đây, chúng tôi thừa nhận rằng một cấu trúc mặt nạ bít được gửi một lần trong mỗi 8 tế bào Tương tự, một con trỏ cấu trúc AAL1 cũng được mã hóa một lần trong mỗi 8 tế bào.

Trong các cấu trúc lớn, mặt nạ bít không được gửi đi trong mỗi 8 tế bào Chẳng hạn, với E1 có 30 kênh động, phần cấu trúc con tải trọng dài 480 bytes và phần cấu trúc con báo hiệu CAS dài 15 bytes, cùng với mặt nạ bít dài 4 bytes, tổng chiều dài cấu trúc động là 499 bytes Một con trá AAL1 được gửi một lần trong mỗi 8 tế bào, dẫn đến việc gần 10.6 tế bào được tạo ra cho cấu trúc AAL1 Mặt nạ chỉ được gửi một lần trong mỗi 10 hoặc 11 tế bào thông qua trường con trỏ của cấu trúc AAL1 Mặt nạ bít chỉ được đưa vào khi con trỏ chỉ ra vị trí bắt đầu của một khối cấu trúc mới Khi giá trị con trỏ đạt 127, điều này cho thấy không có cấu trúc AAL1 mới trong 2 tế bào tiếp theo và cũng không có cấu trúc con mặt nạ bít nào.

Các tính toán dưới đây thừa nhận rằng mặt mạ bít chỉ được áp dụng một lần cho mỗi trường con trỏ cấu trúc AAL1 liên kết với mỗi nhóm 8 tế bào Do đó, kết quả tính toán sẽ có sự chênh lệch nhỏ đối với các kích thước có cấu trúc dữ liệu lớn, đặc biệt là khi luồng E1 được cấu hình với hơn 23 kênh không có báo hiệu CAS hoặc hơn 22 kênh có báo hiệu CAS Trong trường hợp xấu nhất, sự vượt quá này chiếm khoảng 0,25% khi các con trỏ cấu trúc AAL1 được gửi đi một lần cho mỗi nhóm 8 tế bào.

Sự vượt quá sẽ gia tăng khi con trỏ cấu trúc AAL1 được gửi đi mỗi 2 hoặc 4 tế bào, và độ chính xác của cách thức dự tính càng cao thì độ phức tạp càng lớn, có thể không cần thiết cho lượng vượt quá liên quan Tuy nhiên, tùy thuộc vào nhà khai thác dịch vụ, có thể lựa chọn xác định một biểu thức tính toán để xem xét việc loại trừ lượng vượt quá này.

Dịch vụ cơ sở ở đây là nói đến dịch vụ DBCES không có báo hiệu CAS.

Trong các cấu trúc AAL1 được mã hóa, không tồn tại cấu trúc con báo hiệu, và cấu trúc tải trọng chỉ bao gồm chiều dài khung của các kênh phân chuẩn Điều này trái ngược với trường hợp cấu trúc tải trọng là một đa khung đầy đủ với phương thức báo hiệu CAS.

Các con trỏ cấu trúc AAL1 sẽ được áp dụng cho tất cả các kết nối DBCES, ngay cả khi số kênh chỉ là 1 Trong CES, trường hợp N=1 không sử dụng con trỏ trong phương thức dịch vụ cơ sở Điều này là cần thiết cho chức năng tiếp hợp DBCES, nhằm nhận diện một cấu trúc động có mặt nạ bít được truyền một lần trong mỗi 8 tế bào, kể cả khi N=1.

Nếu không sử dụng tế bào để điền một phần dữ liệu, giá trị tốc độ tế bào cực đại PCR với mức CLP = 0+1, cần thiết cho việc truyền tải AAL1 của dịch vụ cơ sở DBCES Nx64Kbps là rất quan trọng.

[(8000xN)/[46,875 - [0,125x(1+INT(N/8))]] tế bào/giây

Với INT là số nguyên từ kết quả việc chia N cho 8 Kết quả lấy là số nguyên nhỏ nhất lớn hơn hoặc bằng giá tính toán được.

Nếu như có tế bào điền một phần dữ liệu người sử dụng thì PCR được tính như sau:

[(8000xN)/[K - [0,125x(1+INT(N/8))]] tế bào/giây

Với K là số byte người sử dụng AAL1 được điền trong tế bào.

Cả hai kết quả này được thu thập thông qua việc phân loại tốc độ byte, dựa trên số lượng byte của cấu trúc tải trọng được truyền trong mỗi tế bào Đặc biệt, dịch vụ E1 với báo hiệu CAS cũng được xem xét trong quá trình này.

Giá trị PCR, với mức CLP = 0+1 được yêu cầu cho truyền dẫn AAL1 của dịch vụ DBCES E1 có báo hiệu CAS là:

1 Không có tế bào điền một phần dữ liệu người sử dụng, N chẵn:

PCR = [(8000x(Nx33/32)/[46,875 - [0,125x(1+INT(N/8))]] tế bào/giây

2 Không có tế bào điền một phần dữ liệu người sử dụng, N lẻ: Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

PC = [(8000x(1+Nx33/32)/[46,875 - [0,125x(1+INT(N/8))]]tế bào/giây

3 Có tế bào điền một phần dữ liệu người sử dụng, N chẵn, K là số byte dữ liệu người sử dụng AAL1 được điền trong tế bào:

PCR = [(8000x(Nx33/32)/[K - [0,125x(1+INT(N/8))]] tế bào/giây

4 Có tế bào điền một phần dữ liệu người sử dụng, N lẻ, K là số byte dữ liệu người sử dụng AAL1 được điền trong tế bào:

Giá trị PCR được tính bằng công thức: PCR = [(8000x(1+Nx33/32)/[K- [0,125x(1+INT(N/8))]] tế bào/giây Các giá trị này được xác định thông qua việc phân tích tốc độ byte của cấu trúc con báo hiệu và tốc độ byte dữ liệu người sử dụng, dựa trên tổng số byte của cấu trúc con báo hiệu và byte tải trọng sử dụng được truyền trong mỗi tế bào.

Tất cả các bít báo hiệu được nhóm cung nhau ở vị trí cuối của cấu trúc AAL1 dẫn đến hiện tượng trượt pha trong các kênh ảo cung cấp dịch vụ DBCES E1 có báo hiệu CAS Chẳng hạn, một IWF với kênh E1 DBCES có N0 có thể phát ra trung bình khoảng 10.5 tế bào trong 19.8ms, tiếp theo là một tế bào mang bít báo hiệu CAS sau khoảng trống 130ms Do đó, sự trượt pha trong thời gian phát tế bào cần được điều chỉnh bởi chức năng kiểm soát lưu lượng tốc độ cực đại.

4.5.2 Ưu tiên tổn thất tế bào và loại tải trọng kênh ảo ATM

Các mục 3.3 và 3.4 của tài liệu UNI 3.1 quy định rằng phần mào đầu tế bào ATM không chỉ bao gồm các trường nhận dạng đường ảo và kênh ảo, mà còn có trường 3 bít xác định loại tải trọng và trường 1 bít xác định mức độ ưu tiên tổn thất tế bào Mức độ ưu tiên tổn thất tế bào (CLP) tại bên gửi có giá trị "0", trong khi bên nhận không quan tâm đến CLP này.

Báo hiệu

Việc hỗ trợ kênh chuyển mạch ảo SVC là lựa chọn cho chức năng tiếp hợp DBCES, và các phần tiếp theo chỉ áp dụng khi có hỗ trợ SVC Mục này sẽ cụ thể hóa báo hiệu ATM UNI giữa các IWF hỗ trợ DBCES Không có sự phân bố cụ thể nào giữa báo hiệu dịch vụ Nx64 và E1 truyền thống với báo hiệu UNI 3.1 Các thủ tục điều khiển cuộc gọi/kết nối của UNI 3.1 được sử dụng, trong khi các vị trí báo hiệu DBCES không yêu cầu xác định rõ ràng trên các bản tin báo hiệu khác.

4.6.1 Các chỉ số nhận dạng với các kênh ảo có điều khiển DBCES

Tất cả các kênh ảo có điều khiển DBCES được kết nối theo dạng điểm - điểm Giống như các kênh chuyển mạch ảo SVC, việc nhận dạng các đầu cuối là cần thiết trong quá trình thiết lập cuộc nối thông qua địa chỉ ATM Các đầu cuối này có thể được nhận dạng theo một trong ba dạng đã nêu trong mục 5.1.3 của UNI 3.1 Các chỉ số nhận dạng được tích hợp vào trường thông tin mức thấp băng rộng (B-LLI) như một yếu tố thông tin (IE), coi như một dạng riêng của kênh chuyển mạch ảo DBCES đang được thiết lập.

4.6.2 Nội dung bản tin thiết lập SETUP Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

Mục 5.3.1.7 trong UNI 3.1 có liệt kê các yếu tố thông tin mặc định và tuỳ chọn trong bản tin SETING Các vị trí cụ thể DBCES nhất thiết phải gắn với các giá trị của một trường nào đó trong các yếu tố thông tin mặc định sau:

- Mô tả lưu lượng ATM

- Khả năng truyền tải băng rộng

- Tham số chất lượng dịch vụ QoS

Các yếu tố sẽ được trình bày chi tiết trong các phần tiếp theo Hai yếu tố thông tin sau đây, mặc dù có thể tùy chọn trong trường hợp tổng quát, là cần thiết cho việc báo hiệu DBCES.

- Yếu tố thông tin (thành phần thông tin) - IE các tham sè AAL

-Yếu tố thông tin mức thấp băng rộng - BLLI

Nội dung của các yếu tố thông tin trên sẽ được thảo luận trong các mục tiếp theo của phần này.

Các yếu tố thông tin trong mục 5.3.1.7 của UNI 3.1 là tùy chọn cho các kênh chuyển mạch ảo DBCES, và vị trí của chúng không nhất thiết phải liên quan đến các giá trị của các trường trong những yếu tố thông tin này Đối với các kênh chuyển mạch ảo DBCES, cần mô tả lưu lượng ATM bằng cách chỉ rõ hai trường quan trọng trong yếu tố thông tin này.

- Tốc độ tế bào cực đại hướng đi CPL = 0+1

- Tốc độ tế bào cực đại hướng về CPL = 0+1

Các giá trị của hai trường này được tính toán như trong mục. b khả năng tải tin của băng rộng

Bảng 4-1: Các giá trị trường IE trong khả năng truyền tải băng rộng đối với các kênh DBCES SVC Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

Loại lưu lượng '001' Tốc độ bít cố định

Các yêu cầu đồng bộ '01' Yêu cầu đồng bộ điểm - điểm Tính nhạy cảm mạnh '00' Không nhạy cảm

Cấu hình kết nối phía người sử dụng '00' Kết nối điểm - điểm c Tham số chất lượng dịch vụ

Bảng 4-2: Các giá trị trường IE của tham số chất lượng dịch vụ đói với kênh SVC

Líp QoS hướng đi '0000 0001' QoS líp 1

Loại QoS hướng về '0000 0001' QoS líp 1

Trường mã hoá tiêu chuẩn trong yếu tố thông tin IE được mã hoá là

Khi sử dụng mạng ATM, theo khuyến nghị của ATM Forum, giá trị "11" được áp dụng Đối với các mạng của ITU không tuân theo khuyến nghị này, giá trị mã hóa là "00" và hai trường liên quan sẽ có giá trị "0000 0000", tương ứng với QoS lớp 0 hoặc QoS không xác định.

Bảng 4-3: Các giá trị trường phần tử thông tin của các tham số của AAL đối với các kênh SVC

Loại con '0000 0010' Vận chuyển kênh

'0100 0000' Nx64 kbit/s, N>1 Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

Bội sè Là 'N' đối với Nx64 kbit/s

Kích cỡ khối truyền dẫn dữ liệu có cấu trúc

Tính bằng đơn vị byte (octet)

Chỉ áp dụng cho các tế bào được điền một phần

K là số các byte AAL - user được điền vào mỗi tế bào

Mô hình ứng dụng truyền thoại trên ATM

Xây dựng mô hình kết nối với thiết bị ATM PSAX 1250

Thiết bị PSAX 1250 đang ngày càng phổ biến và đóng vai trò quan trọng trong mạng truyền số liệu quân sự ATM của Bộ Quốc Phòng Đây là một phần không thể thiếu trong các đồ án tốt nghiệp kỹ thuật hiện nay.

Giới thiệu chung về thiết bị ATM PSAX 1250

PSAX 1250 (PacketStar Access eXchange 1250) là thiết bị tổng đài số liệu do Lucent Technology (USA) sản xuất, đóng vai trò là trung tâm trong mạng viễn thông Thiết bị này hỗ trợ các công nghệ tiên tiến như ATM, TCP/IP, VPN, VoiceIP, Frame Relay và CES, giúp tối ưu hóa việc khai thác và quản lý dữ liệu trong hệ thống.

Một số tính năng kỹ thuật chính của thiết bị

Hình 5-2: Các giao diện của PSAX 1250 Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

- Hỗ trợ các giao thức ATM trên các giao diện điện và quang E3, E1, Multi Serial, STM - 1,… (tối đa cùng lúc cho phép cắm 3 card E1, 3 card E3,

Thiết bị PSAX 1250 là tổng đài truyền số liệu băng thông rộng đa dịch vụ, hoạt động trên mạng không đồng bộ ATM Với dung lượng chuyển mạch lên tới 3,9 Gbps, thiết bị này hỗ trợ các giao diện truyền dẫn có tốc độ lên tới 155Mb/s (STM - 1).

- Các loại giao diện đa dạng và rất mềm dẻo để hỗ trợ cho truyền thoại, video, và các ứng dụng đa dịch vụ.

- Có các module dùng cho thoại, truyền hình, báo hiệu.

- Module Ethernet 10 BaseT/100 BaseT hỗ trợ các giao thức LAN, brigde.

- Có 2 module Stratum 3-4 với chức năng đồng bộ.

Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM kết hợp với các kênh ảo giúp tối ưu hóa việc sử dụng băng thông thông qua tính năng cấp phát băng thông động Thiết bị này còn có khả năng phân biệt các loại số liệu với các mức ưu tiên khác nhau, nâng cao hiệu quả truyền tải dữ liệu.

- Có thể sử dụng dịch vụ giả mạch CES tốc độ xn64kb/s ứng dụng trong các kênh riêng, ISDN.

Trong PSAX 1250 có các card và Module cần chú ý sau đây:

+ Các Module điều khiển giao diện - ICM (Interface Control Module) + Các card giao diện với thiết bị đầu cuối - IPOD (Interface Control

+ Các card giao diện ATM - XPOD (Expansion Protocol Option Device) tốc độ E1.

+ Module lựa chọn giao thức tế bào 150-CPOD (Cell Protocol Option

Thiết bị PSAX-1250 được thiết kế với giao diện độc đáo theo kiểu khe cắm, cho phép tháo lắp các module tùy chọn, mang lại sự linh hoạt cao trong việc phát triển và nâng cấp hệ thống Cấu trúc này không chỉ thuận tiện cho việc thay thế mà còn hỗ trợ tích hợp nhiều dịch vụ như thoại, truyền hình, dữ liệu và ATM Hơn nữa, khả năng thay thế các POD giúp dễ dàng tạo ra các giao diện dịch vụ đa dạng, đáp ứng nhu cầu sử dụng hiệu quả.

Hình 5-3: Sơ đồ kết nối thoại trên ATM sử dụng dịch vụ CES

Các đơn vị PSAX cung cấp dịch vụ CES, chuyển đổi lưu lượng từ các kênh TDM thành các tế bào ATM thông qua chức năng lớp tương thích AAL1.

Lưu lượng CES được xử lý theo cách khác biệt dựa trên các gói, với mỗi CES POD được trang bị bộ xử lý phân chia và tái tổ hợp (SAR) tích hợp trong thiết bị, thay vì sử dụng bộ giao thức (Protocol Accelerator) của ICM SAR nhanh chóng chuyển đổi dòng TDM thành các tế bào ATM, sau đó gửi chúng lên luồng tốc độ cao (cell highway) và trực tiếp tới CPOD để thực hiện chuyển dịch tuyến Nhờ vào việc sử dụng các chức năng lớp AAL1, lưu lượng tế bào CES luôn thuộc lớp dịch vụ CBR.

Hình 5-4: Lưu lượng CES qua thiết bị PSAX

Phương pháp chuyển đổi lưu lượng tốc độ bít không đổi từ nguồn E1 sang lưu lượng tế bào ATM được gọi là chức năng tiếp hợp (IWF) Chức năng tiếp hợp CES có cấu trúc cho phép điều kiện các kênh riêng của dòng TDM, cho phép mỗi DSo gửi dữ liệu tới điểm cuối khi được yêu cầu Các IWF có cấu trúc cũng yêu cầu khung để truyền tải thông tin báo hiệu hiệu quả.

Chức năng tiếp hợp CES cho phép cấp phát băng thông động (DBA), tự động gửi lưu lượng VBR hoặc CBR trong thời gian các kết nối CES không có lưu lượng.

Triển khai dịch vụ CES

Để thiết lập cấu hình dịch vụ cho thiết bị PSAX 1250, trước tiên cần truy cập vào hệ thống bằng máy tính cá nhân.

Xếp hàng và định tuyến các tế bào

SAR chuyÓn l u l ợng TDM sang tÕ bào CBR sử dụng AAL1 Circuit Emulation

Dự án tốt nghiệp kỹ thuật TDM Luồng tế bào ATM kết nối qua cổng giao tiếp COM của máy tính thông qua cáp, cho phép truy cập vào cổng CONSOLE của thiết bị.

Từ menu Star của Windows ta chọn Program tìm đến chương trình

1 Khởi động phần mềm Hyper Terminal sẽ xuất hiện cửa sổ Menu sau đây:

2 Gõ vào tên và Password (ngầm định) rồi Ên Enter sẽ xuất hiện Menu chính sau: Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

3 Chọn mục Equipment Configuration để cài đặt cấu hình cho thiết bị. Cấu hình cần đặt là E1/CES Chóng ta chọn card E1 nằm tại Slot cần đặt cấu hình. Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

4 Chọn cổng cần đặt cấu hình, Ên Enter để chuyển đến màn hình tiếp theo.

5 Lựa chọn các tham số chính của cổng như đồng bộ phát, dạng dữ liệu, phân kênh… (chi tiết được mô tả trong bảng 5.1) Sau đó đặt cấu hình cho các kênh ở dạng CirEm (Circuit Emlation Service) lần lượt kênh 1 đến kênh thứ

31 (có thể nhỏ hơn tuỳ thuộc vào ý định sử dụng) tương ứng với 30 kênh thoại và một kênh báo hiệu (TimeSlot 16). Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

6 Chọn dạng giao diện của kênh là Circuit Emulation bằng cách di chuyển hộp con trỏ vào dòng Interface Type và Ên Enter cho tới khi tham sè Cirouit Emulation xuất hiện.

Cuối cùng ta di chuyển con trỏ và Ên Enter lần lượt vào các nút Apply

Configuration, và Bring Interface into Service để hoàn thành việc xác nhận cầu hình cho các kênh nằm trong cổng E1/CES cần định dạng.

Bảng 5.1 dưới đây trình bày các tham số quan trọng cần chú ý khi thiết lập cấu hình thiết bị, kèm theo giải thích chi tiết Đây là một phần thiết yếu trong đồ án tốt nghiệp kỹ thuật.

Bảng 5-1: Các hộp thoại và các trường cấu hình kết nối liên quan khi thiếp lập các hình cho thiết bị

Trường/hộp thoại Kiểu Hoạt động/ Mô tả

Cấu hình thiết bị (Equiqment Configuration) Slot Read Chỉ số thứ tự của khe cắm trên mặt thiết bị

Card Type Read Chỉ loại giao diện của card (Ví dụ E1, STM-1…) Alarm Status Read Chỉ trạng thái báo cảnh của slot

Cấu hình cổng E1 (Enhanced E1 Configuration) Port Read Chỉ số thứ tự của cổng trong slot

Channel Read Chỉ số lượng kênh đã được thiết lập cấu hình

Interface In Service Read Chỉ số lượng kênh đang hoạt động

Line Status Read Chỉ trạng thái hoạt động của kênh

Cấu trúc kênh và cổng E1 (Enhanced E1 port and Channel Configuration)

Loopback Read/Write allows for feedback state configuration on a port for port testing Transmit Clock Read/Write sets the synchronization source for the port, which can be from the network, self-synchronized, or sourced from a Stratum module Data Transfer Type Read/Write specifies whether the data format is structured or unstructured, with voice signals classified as structured data.

Khi thiết lập phân kênh, bạn cần quyết định có nên bật chức năng phân kênh hay không; trong trường hợp luồng thoại TDM, hãy chọn "Enable" Đối với Time Slot, lựa chọn mặc định là CCS với 16 thời gian.

Line Coding Read Mã thường truyền, mặc định là HDB3

Xác nhận cấu hình cổng

Xoá cấu hình cài đặt trên cổng

Bring All Đưa cấu hình khai báo về trạng thái hoạt động Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

7 Quay trở về Menu chính, ta tiếp tục thiết lập cấu hình cho kết nối

8 Sau khi chọn hộp thoại Connection Configuration sẽ xuất hiện cửa sổ: Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật

9 Lựa chọn Circuit Emulation - to - ATM VCC (kết nối cổng CES với cổng ATM), xuất hiện cửa sổ tiếp theo.

10 Bổ sung thêm kết nối bằng cách chọn hộp thoại Add a Connection, sau đó thực hiện kết nối các kênh CES (kênh thoại) vừa đặt cấu hình vào các kênh ảo ATM (VC - Virtual Channel) nằm trên giao diện hướng đi lên mạng:

Các kênh ảo được thiết lập thông qua việc lựa chọn các giá trị nhận dạng kênh ảo (VCI) trong một đường ảo (VP) có giá trị Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật nhận dạng đường ảo (VPI) xác định Sau khi hoàn tất các thao tác kết nối, hãy chọn "Add This Connection" để xác lập kết nối.

Toàn bộ quá trình thiết lập cấu hình cho kết nối được mô tả chi tiết và thiết lập các theo tham số như bảng 5.2.

Bảng 5.2: Các hộp thoại và các trường cấu hình liên quan khi thiết lập cấu hình kết nối cho thiết bị hoạt động

Trường/hộp thoại Kiểu Hoạt động/Mô tả

Menu cấu trúc kết nối (connection Configuration Menu) PVC Configuration Kênh ảo cố định, áp dụng cho các dịch vụ thời gian thực

(thoại, video…) Circuit Emulation-to-

Kết nối giao diện CES với giao diện ATM thông qua các kết nối kênh ảo

Bảng kết nối giả mạch với kênh ảo ATM (Circuit Emulation-to-ATM VCC PVC Table)

Slot Real Mặc định khe cắm chứa giao diện CES Port Real Mặc định cổng giao diện CES

Channel Real Mặc định kênh CES cần kết nối

Slot Real Mặc định khe cắm chứa giao diện ATM Port Real Mặc định cổng giao diện ATM

Channel Real Mặc định kênh ATM đã định dạng kết nối VPI Real Mặc định đường ảo cho kết nối

VCI Real Mặc định kênh ảo cho kết nối

Flow Hướng kết nối, mặc định là Duplex (2 chiều)

Kết nối giả mạch với kênh ảo ATM (Circuit Emulation-to-ATM VCC PVC Connection

Slot Read/Write Chọn khe cắm chứa giao diện CES Port Read/Write Chọn cổng giao diện CES

Channel Read/Write Chọn kênh CES cần kết nối

Slot Read/Write Chọn khe cắm chứa giao diện ATM Port Read/Write Chọn cổng giao diện ATM

Chọn kênh ATM đã được định dạng để kết nối, xác lập các giá trị nhận dạng đường ảo (VPI) cho kết nối, và thiết lập các giá trị nhận dạng kênh ảo (VCI) cho kết nối là các bước quan trọng trong đồ án tốt nghiệp kỹ thuật.

Read/Write Nén thoại Không sử dụng

Read/Write Phát hiện khoảng lặng Mặc định là Auto

Read/Write Triệt tiếng vọng Không sử dụng

Flow Read Hướng kết nối, mặc định là Duplex (2 chiều) Add this Connection Thiết lập kết nối

Delete Connection Xóa kết nối

Trở về màn hình kết nối (để khai báo kết nối khác).

11 Sau khi thiết lập các kết nối xong, ta quay trở lạu Menu chính và thực hiện việc lưu lại toàn bộ quá trình khai báo bằng cách lựa chọn Save

Tóm tắt

Trong chương này, chúng ta đã hoàn thành quá trình xây dựng mô hình ứng dụng thực tế và triển khai dịch vụ thông qua việc khai báo các tham số cần thiết cho thiết bị truy nhập mạng ATM, cụ thể là PSAX 1250 Việc này không chỉ cho phép tạo ra các kênh thoại trong dịch vụ giả mạch mà còn chứng minh khả năng đáp ứng của ATM cho cả các dịch vụ thời gian thực với băng thông hẹp và các dịch vụ băng thông lớn như truyền hình trực tiếp với băng thông >= 2Mbit/s Điều này mở ra khả năng thay thế ATM cho các dịch vụ kết nối kênh truyền thống Hơn nữa, ATM cho thấy khả năng thích ứng tốt với nhiều loại dịch vụ, nhờ vào thiết bị PSAX1250 và các thiết bị dòng AC, thể hiện sự thông minh của mạng ATM Mỗi dịch vụ được gán một mức ưu tiên nhất định, với 12 mức ưu tiên từ 1-12, giúp đảm bảo rằng các dịch vụ yêu cầu thời gian trễ thấp sẽ được ưu tiên cao hơn Khi một dịch vụ được giải phóng, băng thông và mức ưu tiên của nó sẽ được phân bổ cho dịch vụ khác, cho phép mạng ATM đáp ứng nhiều loại dịch vụ với chất lượng dịch vụ QoS cao, đây là ưu điểm nổi bật của ATM so với các mạng và thiết bị truyền thông khác.