Tổng quan về mạng viễn thông

Bên cạnh đó, mỗi mạng lại yêu cầu phơngpháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dỡng khác nhau…Do đó hệ thống viễn thông hiện nay có rất nhiều nhợc điểm: Chỉ truyền đợc các dịch vụ độc lậ

Các khái niệm trong mạng viễn thông

Khái niệm mạng viễn thông

Mạng viễn thông bao gồm tất cả các thiết bị và phương thức truyền tải thông tin giữa người dùng khi thực hiện các dịch vụ liên quan Các dịch vụ viễn thông chủ yếu bao gồm truyền tín hiệu thoại, truyền dữ liệu và truyền hình.

Thiết bị cấu thành mạng

Theo quan điểm phần cứng, mạng viễn thông bao gồm các thiết bị chính như thiết bị đầu cuối, thiết bị chuyển mạch và thiết bị truyền dẫn.

Thiết bị giao tiếp giữa mạng viễn thông và người sử dụng đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi thông tin thành tín hiệu điện và ngược lại Chúng không chỉ thực hiện quá trình chuyển đổi này mà còn đảm bảo việc trao đổi các tín hiệu điều khiển giữa người dùng và mạng viễn thông diễn ra một cách hiệu quả.

Chức năng chính là thiết lập đờng truyền dẫn giữa các thiết bị đầu cuối cho một mạng viễn thông.

Chuyển mạch có thể đợc phân ra là chuyển mạch nội hạt và chuyển mạch chuyÓn tiÕp:

_ Chuyển mạch nội hạt là chuyển mạch cung cấp trực tiếp tuyến truyền dẫn tới thuê bao.

_ Chuyển mạch chuyển tiếp là chuyển mạch cung cấp truyền tuyến dẫn giữa các chuyển mạch nội hạt

Thiết bị truyền dẫn được sử dụng để truyền tải các tín hiệu mà thiết bị chuyển mạch đã thiết lập Tùy thuộc vào tính chất của phương thức truyền dẫn, có nhiều loại thiết bị tương ứng như cáp quang, cáp đồng trục, sóng vi ba và vệ tinh.

Kỹ thuật mạng viễn thông

Kỹ thuật mạng viễn thông là kỹ thuật cần thiết để kết hợp các thiết bị cấu thành mạng thành một mạng đồng nhất.

Kỹ thuật này bao gồm: Kỹ thuật cấu hình mạng lới, kỹ thuật đánh số, tính cớc, đồng bộ, báo hiệu, đảm bảo chất lợng ,liên lạc

Kỹ thuật cấu hình mạng lới đóng vai trò quan trọng trong việc tổ chức các thiết bị mạng, bao gồm quy hoạch vị trí tổng đài và vị trí thuê bao Mục tiêu chính là đảm bảo hiệu quả truyền dẫn thông tin, luồng dữ liệu, chất lượng dịch vụ và công tác quản lý mạng Các phương pháp tổ chức mạng lới có thể bao gồm mạng hình sao và mạng hình lưới, mang lại sự linh hoạt và tối ưu cho hệ thống mạng.

Kỹ thuật đánh số cho phép gán cho mỗi thuê bao một mã số riêng biệt, giúp nắm bắt đầy đủ thông tin về thuê bao, bao gồm loại dịch vụ, phương thức truyền dẫn và vị trí địa lý của thuê bao đó.

* Kỹ thuật tính cớc: xác định phơng pháp tính cớc cho các thuê bao đối với các kiểu dịch vụ viễn thông khác nhau.

Các đặc điểm của mạng viễn thông hiện nay

Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều dịch vụ viễn thông đa dạng, mỗi loại dịch vụ tương ứng với nhu cầu trao đổi thông tin của người sử dụng Mỗi dịch vụ này lại được hỗ trợ bởi ít nhất một loại mạng riêng biệt, dẫn đến sự tồn tại song song của nhiều mạng viễn thông khác nhau.

Mạng Telex là hệ thống truyền tin sử dụng mã Baudot, cho phép gửi điện tín dưới dạng các ký tự được mã hóa 5 bit Tuy nhiên, nó không hỗ trợ truyền tải thông tin thoại hay hình ảnh, cả động lẫn tĩnh Tốc độ truyền của mạng Telex khá thấp, chỉ từ 75 đến 300 bit/giây.

Mạng điện thoại công cộng: (POST – Plain Old Telephone Service).

Hệ thống chuyển mạch PSTN (Public Switch Telephone Network) là một tổng đài điện tử số với các chương trình làm việc lập trình sẵn, cho phép truyền tín hiệu thoại đã được số hóa qua cáp đồng trục hoặc cáp quang Trước khi cuộc gọi diễn ra, một kênh được thiết lập sẵn giữa hai thiết bị đầu cuối, do đó mạng điện thoại có thể được gọi là mạng chuyển mạch kênh (Circuit-Switching).

Mạng truyền số liệu là hệ thống dùng để trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị đầu cuối như máy tính, sử dụng phương pháp chuyển mạch kênh hoặc chuyển mạch gói Dữ liệu trước khi được truyền sẽ được chia thành các gói tin, và các gói này sẽ được chuyển qua các nút mạng đến trạm đích thông qua địa chỉ trong gói tin Với nhu cầu sử dụng ngày càng tăng, mạng số liệu đang phát triển mạnh mẽ.

Mỗi mạng được thiết kế cho các dịch vụ riêng biệt và không thể sử dụng cho các mục đích khác Người sử dụng cần đăng ký với nhà cung cấp dịch vụ nếu muốn sử dụng một trong các loại hình dịch vụ Để sử dụng nhiều loại hình dịch vụ cùng lúc, người dùng phải trang bị nhiều thiết bị đầu cuối, thiết bị chuyển mạch và thiết bị truyền dẫn Ngoài ra, mỗi mạng yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành và bảo dưỡng khác nhau.

Do đó hệ thống viễn thông hiện nay có rất nhiều nhợc điểm:

 Kém hiệu quả trong việc bảo dỡng, vận hành, chia sẻ tài nguyên cho các mạng khác cùng sử dụng.

 Hạn chế sự phát triển của nhiều loại hình dịch vụ mới.

Hệ thống viễn thông hiện tại đang đối mặt với nhiều nhược điểm trong khi nhu cầu của người sử dụng ngày càng tăng cao Điều này dẫn đến việc các hệ thống cũ không còn đáp ứng được, necessitating the development of a mạng mới phù hợp hơn Sự ra đời của hệ thống viễn thông mới không chỉ mang lại nhiều tiện ích hơn mà còn đáp ứng tốt hơn các yêu cầu của người sử dụng, đồng thời tương xứng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học kỹ thuật khác.

Sự ra đời của mạng băng rộng B-ISDN

Sự ra đời của ISDN

Vào đầu những năm 80, thuật ngữ ISDN (Mạng số tích hợp đa dịch vụ) bắt đầu được nhắc đến nhiều, thể hiện sự kết nối các dịch vụ viễn thông như thoại, số liệu và truyền hình qua các phương tiện truyền dẫn thông tin số như cáp quang, vi ba và vệ tinh ISDN cung cấp đường nối tín hiệu số theo kiểu điểm nối điểm giữa hai thiết bị đầu cuối, cho phép tải tất cả các loại thông tin như thoại, số liệu, đồ họa, văn bản và hình ảnh trên cùng một đường dẫn số.

ISDN, dựa trên các dịch vụ thông tin, được định nghĩa là một mạng tổng thể kết hợp giữa chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói, nhằm đáp ứng hầu hết các loại hình dịch vụ của người sử dụng Sơ đồ cấu trúc của ISDN đã được đưa ra để minh họa cho sự kết hợp này.

Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc tổng quát ISDN

Cấu trúc của ISDN bao gồm:

Các tín hiệu OA&M là một mạng quản lý mạng ISDN

Các bộ phận chuyển mạch kênh để phục vụ cho các dịch vụ sử dụng ph- ơng thức chuyển mạch kênh.

Các bộ phận chuyển mạch gói để phục vụ cho các dịch vụ sử dụng phơng thức chuyển mạch gói.

Các phơng tiện truyền thông khác:

Gateway ISDN: cổng ISDN để tăng cờng đăng ký khi cần truy nhập vào mạng.

Giao diện ISDN: là giao diện duy nhất giữa ngời dùng và mạng

Ngời ta phân chia giao diện này này ra làm hai loại:

Giao diện BRI – ISDN: đây là giao diện tốc độ cơ bản Tốc độ của giao thức này là 144Kb/s, gồm có hai kênh B và một kênh D:

 Kênh B là kênh truyền số liệu, hình ảnh, dữ liệu theo phơng thức chuyển mạch kênh hoặc chuyển mạch gói với tốc độ duy nhất 64Kb/s.

 Kênh D là kênh truyền tín hiệu báo hiệu tốc độ cơ sở Tốc độ của giao

Giao diện ISDN diện là 1544Kb/s, gồm có 24 kênh 64Kb/s Mỗi kênh hoạt động nh một kênh báo hiệu 64Kb/s hoặc chuyển mạch gói.

ISDN với hai giao diện BRI và PRI cung cấp khả năng tải phần mềm từ Internet và hỗ trợ các ứng dụng điều khiển từ xa như giáo dục và mua sắm, cũng như tổ chức hội nghị qua màn hình Tuy nhiên, tốc độ truyền dẫn của ISDN vẫn còn hạn chế, đặc biệt trong các lĩnh vực dịch vụ thời gian thực Do đó, B-ISDN đã được phát triển để khắc phục những vấn đề này.

Sự ra đời của mạng băng thông rộng B-ISDN

 Các yêu cầu dịch vụbăng rộng đang tăng lên.

 Các kỹ thuật xử lý tín hiệu, chuyển mạch, truyển dẫn ở tốc độ cao đã trở thành hiện thực từ vài trăm Mb/s đến hàng Gb/s.

 Tiến bộ về khả năng xử lý ảnh và số liệu.

 Sự phát triển các ứng dụng phần mền trong lĩnh vợc tin học và viễn thông.

Sự cần thiết phải tích hợp các dịch vụ phụ thuộc lẫn nhau vào một mạng băng thông rộng duy nhất là rất quan trọng So với các mạng khác, việc tổ hợp dịch vụ và mạng tổ hợp mang lại nhiều lợi ích về kinh tế, phát triển, thực hiện, vận hành và bảo trì.

Sự cần thiết phải đáp ứng tính linh hoạt cho các yêu cầu của người sử dụng và người quản lý mạng rất quan trọng, bao gồm tốc độ đường truyền, chất lượng dịch vụ và độ tin cậy trong trao đổi thông tin.

Cuối năm 1988, ITU đã chính thức đưa ra khuyến nghị I.21 về Mạng tổ hợp số đa dịch vụ băng rộng B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network) Mạng này cung cấp các cuộc nối thông qua chuyển mạch, bao gồm các kết nối cố định, bán cố định, từ điểm đến điểm và từ điểm đến nhiều điểm, cùng với các dịch vụ theo yêu cầu, dịch vụ dành trước và dịch vụ cố định B-ISDN hỗ trợ cả chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói, hoạt động theo kiểu đơn phương tiện hoặc đa phương tiện, với các kết nối có định hướng hoặc không có định hướng Đây cũng là một mạng thông minh, cung cấp các dịch vụ cải tiến và các công cụ bảo trì, vận hành mạng hiệu quả.

Lựa chọn phơng thức truyền tải cho mạng B

Chuyển mạch kênh

Phương pháp ghép kênh theo thời gian (TDM) đã được sử dụng lâu dài trong mạng điện thoại PSTN và hiện vẫn được áp dụng trong mạng ISDN TDM truyền thông tin qua các khe thời gian cố định trong chu kỳ 125 micro giây, tạo thành một khung thời gian Trong mạng chuyển mạch kênh, kênh truyền được thiết lập trước khi có yêu cầu cuộc gọi, dẫn đến việc thiếu tính linh hoạt Điều này khiến cho phương pháp này không phù hợp cho việc truyền tải các dịch vụ băng rộng với các đặc điểm đa dạng, do thông tin phải được truyền theo một tần số cố định.

Chuyển mạch kênh đa tốc độ

Để khắc phục sự thiếu linh hoạt của chế độ truyền đơn tốc độ trong chuyển mạch kênh, hệ thống chuyển mạch kênh đa tốc độ MRCS (Multirate Circuit Switching) đã được phát triển Trong MRCS, các đường nối được chia thành n kênh cơ bản với các khung thời gian có độ dài khác nhau, cho phép xây dựng mọi cuộc liên lạc từ n kênh này Thông thường, các kênh cơ bản cho một cuộc nối là

_ Một kênh có tốc độ là 1024 Kbit/s.

_ Tám kênh H1 có tốc độ là 2048 Kbit/s.

_ Một kênh H4 có tốc độ là 139.164 Kbit/s.

MRCS là một hệ thống phức tạp, yêu cầu các kênh cơ sở của mỗi đường nối phải đồng bộ với nhau để đảm bảo tính trong suốt về mặt thời gian Tuy nhiên, việc sử dụng tài nguyên chung của MRCS chưa hiệu quả, vì khi tất cả các kênh H1 đều bận, không thể thiết lập thêm kênh khác, mặc dù có thể kênh H4 vẫn còn rỗi.

Do vậy đây cha phải là giải pháp cho mạng băng rộng.

Chuyển mạch kênh tốc độ cao

Trong hệ thống chuyển mạch kênh tốc độ cao FCS (Fast Circuit Switching), tài nguyên chỉ được cung cấp khi có thông tin được gửi đi, và sẽ được giải phóng ngay sau khi việc gửi hoàn tất Quá trình cung cấp tài nguyên này được thiết lập mỗi khi có thông tin được truyền, tương tự như trong chuyển mạch gói, nhưng dưới sự điều khiển của tín hiệu báo hiệu liên kết nhanh (fast “associated” signalling), không phải trong khuôn khổ chuyển mạch gói.

Khi thiết lập cuộc gọi, người sử dụng yêu cầu băng thông bằng số nguyên lần độ rộng băng của kênh cơ bản Hệ thống ghi lại thông tin về chuyển mạch, độ rộng băng yêu cầu và địa chỉ đích Khi bên phát bắt đầu gửi thông tin, hệ thống sẽ báo hiệu yêu cầu chuyển mạch để phân phối tài nguyên ngay lập tức Tuy nhiên, FCS khá phức tạp và không phù hợp cho B-ISDN do khả năng thiết lập, hủy bỏ cuộc gọi và điều khiển hệ thống rất phức tạp, không đáp ứng được yêu cầu về thời gian.

Chuyển mạch gói

Phương thức truyền dữ liệu trong mạng máy tính sử dụng các gói tin để gửi thông tin qua các nút mạng Dữ liệu được chia thành các gói có độ dài khác nhau và lưu trữ trong bộ đệm Khi cần truyền, tất cả các gói tin sẽ được gửi tới nút mạng gần nhất, nơi mà việc chuyển tiếp các gói tin được thực hiện bởi các nút mạng.

Sử dụng lu đồ dữ liệu (Data Gram) cho phép các nút mạng lựa chọn đường đi cho các gói tin đến đích mà không cần tuân theo thứ tự Khi các gói tin đến trạm đích, chúng sẽ được sắp xếp lại theo chỉ số của chúng.

Mạch ảo (Virtual Circuit) là phương thức truyền dữ liệu trong đó tín hiệu yêu cầu được gửi đến nút mạng gần nhất Nút mạng sẽ xác định đường đi giữa các nút để đến trạm đích, và nếu trạm đích chấp nhận dữ liệu, nó sẽ gửi tín hiệu trả lời chấp nhận Khi đó, giữa hai nút mạng Nguồn và Đích sẽ hình thành một đường ảo duy nhất để trao đổi dữ liệu Sau khi kết thúc, liên kết này sẽ được giải phóng để có thể thiết lập liên kết mới.

Công nghệ truyền tải STM

Thực hiện việc truyền tải thông tin bằng cách phân bố các khe thời gian trong một cấu trúc tuần hoàn, được gọi là klhung, là phương pháp hiệu quả cho dịch vụ với khoảng thời gian cho mỗi cuộc nội.

CÊu tróc khung thêi gian nh sau:

H×nh 1.2 CÊu tróc khung thêi gian

Khi một khe thời gian được gán cho một kênh cụ thể, khe thời gian đó sẽ được dành riêng cho kênh đó, đảm bảo cung cấp thông tin liên tục với tốc độ ổn định.

STM không linh hoạt trong việc phân bố băng thông, điều này là cần thiết cho nhiều dịch vụ băng rộng của B-ISDN Độ rộng băng thông cố định gây ra những hạn chế, khiến nó không phù hợp với mạng B.

Công nghệ truyền tảI PTM

Công nghệ truyền tải PTM cho phép đóng gói dữ liệu thành các gói lớn với nhiều byte, kích thước gói có thể điều chỉnh theo nhu cầu truyền, nhưng không vượt quá giới hạn khoảng 4048 byte.

Xuất phát từ những hạn chế của các công nghệ truyền dẫn hiện có, ITU-T đã nghiên cứu và lựa chọn công nghệ ATM làm giải pháp truyền dẫn cho mạng băng rộng B-ISDN.

Kỹ thuật mạng B-ISDN 10 1 Nền tảng kỹ thuật mạng B

Sơ đồ cấu trúc chức năng và đặc điểm kỹ thuật của mạng B

1.2.2.1 Sơ đồ cấu trúc chức năng.

_ LCF (Local Function Câpbility): Các chức năng đợc cung cấp bởi nút chuyển mạch cục bộ.

_ TE (Terminal Equipment): Thiết bị đầu cuối.

Hình 1.3 Sơ đồ cấu trúc chức năng của B-ISDN.

1.2.2.2 Đặc điểm kỹ thuật của B-ISDN.

Các đặc điểm chính của hệ thống B-ISDN được ITU-T đưa ra trong khuyến nghị I.327, trong đó nêu rõ các khả năng về báo hiệu và truyền dẫn của B-ISDN.

+ Khả năng cung cấp các dịch vụ băng rộng.

+ Khả năng cung cấp dịch vụ cho N-ISDN với tốc độ cơ sở là 64 Kb/s. + Cung cấp các chức năng báo hiệu từ ngời sử dụng tới mạng.

+ Cung cấp các chức năng giữa các nút mạng.

+ Cung cấp các chức năng báo hiệu từ ngời sử dụng tới ngời sử dụng.

Kỹ thuật liên kết mạng trong B-ISDN

1.2.3.1 Mô hình sắp xếp các lớp mạng của B-ISDN

Các lớp mạng của B-ISDN đợc trình bày trên hình sau:

Hình 1.4 Cấu trúc phân lớp của B-ISDN.

Trong kỹ thuật liên kết mạng lớp vật lý bao gồm ba mức:

* Mức nhóm / tách số: bao gồm các phần tử có nhiệm vụ nhóm hoặc tách dòng bit liên tục.

* Mức phát: là một phần của mức nhóm tách số, nó có nhiệm vụ truyền tín hiệu giữa hai điểm kế nhau.

Lớp ATM bao gồm hai mức:

* Mức kênh ảo: là mức có chức năng truyền đơn hớng các tế bào ATM tơng ứng với một giá trị nhận dạng chung duy nhất VCI

Mức đường ảo là mức có chức năng truyền dẫn các tế bào ATM từ nhiều kênh ảo khác nhau, nhưng tất cả đều chia sẻ một giá trị nhận dạng đường ảo, được gọi là VPI.

Chơng II công nghệ atm

2.1 Giới thiệu chung về ATM.

Theo ITU-T, B-ISDN hoạt động dựa trên công nghệ truyền không đồng bộ ATM (Asynchronous Transfer Mode) Do đó, ATM được dự đoán sẽ cách mạng hóa ngành viễn thông trong tương lai.

Khái niệm về ATM

ATM là phương thức truyền không đồng bộ với kỹ thuật chuyển mạch gói chất lượng cao Nó sử dụng phương thức truyền tải định hướng và cho phép chuyển gói nhanh chóng thông qua việc ghép không đồng bộ phân chia theo thời gian.

Trong kiểu truyền không đồng bộ tồn tại hai thuật ngữ:

Thuật ngữ “truyền” bao gồm hai lĩnh vực chính là truyền dẫn và chuyển mạch Trong đó, “dạng truyền” đề cập đến cả chế độ truyền dẫn và chuyển mạch thông tin trong mạng.

Thuật ngữ “không đồng bộ” mô tả một hình thức truyền thông, trong đó các gói tin trong một cuộc kết nối có thể được gửi một cách ngẫu nhiên và không theo chu kỳ, dựa trên yêu cầu cụ thể.

ATM kết hợp những ưu điểm của kỹ thuật chuyển mạch trước đây vào một phương thức truyền thông duy nhất Bằng cách sử dụng các gói cố định gọi là tế bào, ATM có khả năng truyền tải đa dạng dịch vụ như thoại, hình ảnh và dữ liệu, đồng thời cung cấp băng thông theo yêu cầu.

“nút cổ chai” thờng xảy ra ở các mạng LAN và WAN hiện nay.

Các đặc điểm của ATM

ATM truyền tải thông tin theo phương thức không đồng bộ, nghĩa là dữ liệu được gửi từ đầu phát đến đầu thu mà không đồng bộ hóa Thông tin đầu vào được lưu trữ trong bộ nhớ đệm, sau đó được chia nhỏ thành các tế bào và truyền qua mạng Hai đặc điểm quan trọng của ATM là khả năng truyền tải dữ liệu hiệu quả và tính linh hoạt trong việc xử lý nhiều loại dữ liệu khác nhau.

ATM sử dụng các gói dữ liệu nhỏ và cố định, gọi là tế bào ATM, giúp giảm thiểu độ trễ và biến động trễ cho các dịch vụ thời gian thực Kích thước nhỏ của tế bào cũng tạo điều kiện thuận lợi cho việc hợp kênh với tốc độ cao, nâng cao hiệu quả truyền tải dữ liệu.

ATM có một đặc điểm quan trọng là nhóm một số kênh ảo thành một đường ảo, giúp đơn giản hóa quá trình định tuyến.

Phơng thức truyền tải trong ATM gần giống với phơng thức chuyển mạch gói Và nó có một số đặc điểm khác với chuyển mạch gói nh sau:

Để đảm bảo khả năng truyền tín hiệu thời gian thực, ATM cần có độ trễ thấp, nghĩa là chiều dài của các tế bào phải ngắn hơn kích thước của các gói thông tin trong chuyển mạch gói.

 Các tế bào có đoạn mào đầu nhỏ nhất nhằm tăng hiệu quả sử dụng vì các đờng truyền có tốc độ rất cao.

 Để đảm bảo độ trễ đủ nhỏ thì các tế bào đợc truyền ở những khoảng thời gian xác định, không có khoảng trống giữa các tế bào.

 Trong ATM thứ tự các tế bào ở bên phát và bên thu phải giống nhau (đảm bảo nhất quán về thứ tự).

ATM có khả năng điều khiển nhiều kiểu luồng như Voice, Audio, Video, Text và Data, cho phép ghép kênh và chuyển mạch trong một mạng chung Đặc biệt, băng thông trong mạng ATM có thể được phân bổ lại theo thời gian thực cho các kiểu luồng khác nhau, làm cho công nghệ này phù hợp với nhiều môi trường như LAN, GAN, và PSTN Chính những đặc điểm nổi bật này đã khiến ATM trở thành lựa chọn hàng đầu cho công nghệ chuyển mạch và truyền dẫn trong các dịch vụ mạng B-ISDN.

Các tính năng u việt của ATM và môi trờng ATM là:

 Ghép kênh không đồng bộ (ATDM) và thống kê cho mọi kiểu lu lợng.

 Gán độ rộng kênh rất linh hoạt và mềm dẻo.

 Chấp nhận mạng hiện có nhờ kết nối chúng với mạng ATM mới.

 Tốc độ truy cập cao (155 Mbt/s – 16 Gbt/s)

 Tiết kiệm giá thành OA&M (Operation Administrantion andMaintenance) nhờ công nghệ cao và đồng nhất.

Bản chất của ATM là kết nối các tế bào với thông tin được tạo ra, cho phép ghép kênh "thống kê" với đường truyền Nhờ đó, ATM tận dụng dung lượng truyền dẫn trong thời gian "hoạt động thấp" của nguồn thông tin, thay vì truyền các tế bào "không có ích" Khi có nhiều nguồn thông tin thay đổi (VBR) trên cùng một đường truyền, khả năng ghép kênh "thống kê" trở nên rất cao.

Tế bào ATM có kích thước cố định và sử dụng ghép kênh, cho phép tổ hợp nhiều nguồn tín hiệu khác nhau trên cùng một đường truyền Điều này giúp các nhà khai thác cung cấp đa dạng dịch vụ cho khách hàng, tối ưu hóa hiệu quả sử dụng băng thông.

Tuy nhiên ATM không phải không có nhợc điểm:

_ Thời gian tổ hợp tế bào và trễ biến động tế bào.

Trễ biến động tế bào xảy ra do các giá trị trễ khác nhau tại các điểm chuyển mạch và thiết bị tách/ghép kênh, dẫn đến sự thay đổi khoảng cách giữa các tế bào Điều này có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng tín hiệu thoại.

Trễ của mạng Giá trị trễ tăng Giá trị trễ giảm

Hình 2.1 Mô tả sự biến đổi trễ của tế bào

Cấu trúc tế bào ATM

Cấu trúc một tế bào ATM

Phần mang thông tin dịch vụ Information Section

Phần tiêu đề Header Section

Cấu trúc của một tế bào ATM có đặc điểm nổi bật là hướng liên kết, khác với chuyển mạch gói, nơi mà địa chỉ nguồn, đích và số thứ tự gói tin không cần thiết ATM không cung cấp cơ chế điều khiển luồng giữa các nút mạng, nhưng có khả năng nhóm một số kênh ảo thành một đường ảo, giúp việc định tuyến trở nên dễ dàng hơn Do đó, chức năng cơ bản của phần tiêu đề trong tế bào ATM là nhận dạng các cuộc nối ảo.

Dựa vào cấu trúc phân cấp ATM theo sơ đồ:

H×nh 2.3 CÊu tróc ph©n cÊp ATM

Tơng ứng với hai cấp giao diện trên, ngời ta đa hai dạng cấu trúc phần tiêu đề tơng ứng:

Mạng công cộng Mạng công céng

(Giao diện giữa các nút mạng)

Các trạm kết cuối sử dụng Các trạm kết cuối sử dụng Các trạm kết cuối sử dụng Các trạm kết cuối sử dụng UNI

(Giao diện mạng - khách hàng)

+ Cấu trúc phần tiêu đề giao diện giữa ngời sử dụng và mạng UNI.

+ Cấu trúc phần tiêu đề giao diện giữa các nút mạng NNI.

Hình 2.4 Cấu trúc tiêu đề tế bào ATM ý nghĩa các trờng trong phần tiêu đề.

GFC (General Flow Control) là trường điều khiển luồng chung, chỉ áp dụng cho giao diện UNI trong cấu hình Điểm - Điểm Trường này có độ dài 4 bit, với 2 bit dành cho điều khiển và 2 bit cho tham số Cơ cấu này đã được tiêu chuẩn hóa.

_ VPI (Virtual Path Identyfier) và VCI ( Virtual Channel Identyfier) là hai trờng định tuyến cho các tế bào trong quá trình chuyển mạch:

Với UNI thì có 8 bit VPI và 16 bit VCI.

Với NNI thì có 12 bit VPI và 16 bit VCI.

Hệ thống này ghi nhận sự tồn tại của luồng ảo và kênh ảo Đặc điểm chính của ATM là quá trình chuyển mạch được thực hiện dựa trên giá trị của trường định tuyến.

Nếu chuyển mạch xảy ra trên VPI thì gọi là kết nối đờng ảo

Nếu chuyển mạch xảy ra trên VPI và VCI thì gọi là kết nối kênh ảo.

PT (Payload Type) là trường tải thông tin dùng để xác định liệu tế bào chứa thông tin khách hàng hay thông tin điều khiển Nó cũng xác định quá tải của tế bào thông tin khách hàng và có mặt ở cả hai giao diện với độ dài 3 bit.

* Cấu trúc tế bào ATM tại UNI

Phần mang thông tin của ng ời sử dông 48 byte

* Cấu trúc tế bào ATM tại NNI

CLP (Cell Loss Priority) là chỉ số ưu tiên cho việc loại bỏ tế bào trong trường hợp xảy ra quá tải Khi CLP bằng 0, các tế bào sẽ có mức ưu tiên cao và không bị loại bỏ.

Nếu các tế bào có CLP = 1 thì có mức u tiên thấp

Trờng này chỉ nhận hai giá trị “0” hoặc”1” nên có độ dài 1 bit và tồn tại ở cả hai giao diện.

HEC (Heacler Error Check) là trường kiểm tra lỗi trong phần tiêu đề, có độ dài 8 bit Chức năng chính của HEC là phát hiện và sửa lỗi ghép bit đơn, đảm bảo tính chính xác của dữ liệu Quá trình này diễn ra ở lớp vật lý của mạng.

Kỹ thuật ghép kênh trong ATM

Nhược điểm chính của STM là lãng phí khả năng truyền tải của hệ thống, khiến việc xử lý đồng thời nhiều dịch vụ yêu cầu trở nên khó khăn, đặc biệt là khi các dịch vụ này có tốc độ dòng bit khác nhau.

Khảo sát sơ bộ kỹ thuật truyền tải đồng bộ STM sử dụng phương pháp ghép kênh theo thời gian đồng bộ STDM (Synchronous Time Division Multiplexing) Kỹ thuật STDM cho phép ghép kênh đồng bộ với hệ thống, yêu cầu các khung tín hiệu được sắp xếp theo thứ tự cố định và lặp lại theo chu kỳ xác định bởi đồng hồ hệ thống.

Mỗi khe thời gian Tsi trong một khung được chỉ định cho một kênh liên lạc cố định trong suốt quá trình thông tin, dẫn đến lãng phí tài nguyên Khi kênh đã được gán cho một quá trình thông tin, nó không thể được sử dụng cho các quá trình khác, ngay cả khi không có thông tin để truyền.

Hình 2.5 So sánh STDM và ATDM

Kỹ thuật ghép kênh không đồng bộ ATDM (Asynchronous Time Division Multiplexing) khác biệt với chế độ ghép kênh đồng bộ ở chỗ không cần gán khe thời gian cho từng quá trình thông tin cụ thể Thay vào đó, ATDM sử dụng bất kỳ khe thời gian nào còn trống để ghép gói tin cần truyền Điều này cho phép ATDM thực hiện kỹ thuật ghép kênh thống kê, trong đó các gói tin từ nguồn tin có thể được ghép vào nhiều khe thời gian khác nhau đồng thời Nhờ vậy, ATDM mang lại độ mềm dẻo, linh hoạt và hiệu quả cao, phù hợp với nhiều kiểu dịch vụ và tốc độ bit khác nhau.

Giải pháp kết hợp ưu điểm và khắc phục nhược điểm của kỹ thuật chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói, thông qua việc sử dụng ATDM, sẽ đáp ứng hiệu quả các yêu cầu trong B-ISDN Đây là vấn đề cốt lõi của công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM.

Thuật ngữ “truyền” trong mạng bao gồm cả truyền dẫn và chuyển mạch Mạng ATM chỉ gửi dữ liệu khi thực sự có thông tin cần truyền, không yêu cầu khe thời gian riêng cho mỗi cuộc nối Điều này khác biệt với cơ chế “đồng bộ”, nơi mỗi cuộc nối phải có khe thời gian xác định, vì máy thu STM không thể khôi phục thông tin từ các khe thời gian khác.

Nguyên lý cơ bản của ATM

Nguyên lý cơ bản của ATM là kết hợp ưu điểm của chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói, cùng với ATDM Trong công nghệ chuyển mạch gói, như trong giao thức X.25, các gói tin có tiêu đề phức tạp và kích thước lớn, không chuẩn hóa độ dài gói Điều này dẫn đến việc xử lý chuyển mạch gói trở nên khó khăn, với độ trễ lớn và tốc độ xử lý, truyền dẫn chậm, đồng thời gây khó khăn trong việc quản lý quá trình.

Để khắc phục nhược điểm của chuyển mạch gói trong ATM, người ta đã phát triển các gói tin được gọi là “tế bào ATM” Những tế bào này được chuẩn hóa về kích thước và định dạng, nhằm tối ưu hóa khả năng quản lý, nâng cao hiệu quả và đơn giản hóa tiêu đề.

Để quản lý lượng thông tin lớn hiệu quả, phương pháp chia nhỏ thành các gói tin là rất cần thiết ATM không quan tâm đến nội dung hay nguồn gốc của thông tin; nó chỉ đơn giản cắt bản tin thành các tế bào có kích thước đồng đều Mỗi tế bào ATM có kích thước 53 byte, bao gồm 5 byte cho tiêu đề và 48 byte cho trường thông tin Trường thông tin chứa dữ liệu của khách hàng, trong khi phần tiêu đề, hay còn gọi là "mào đầu", chứa thông tin mạng và định tuyến cần thiết.

Khi đi trên cùng một đường truyền, nhiều tế bào từ các nguồn tín hiệu khác nhau có thể kết hợp lại, tạo thành một luồng tế bào chung Quá trình này được thực hiện thông qua thông tin tại mào đầu của tế bào.

Tr ờng thông tin Mào ®Çu

Hình 2.6 Cấu trúc nguyên lý dạng tế bào.

Thông tin trong mạng ATM được truyền tải liên tục và không bị xử lý trong quá trình vận chuyển, đảm bảo không có sự can thiệp hay điều khiển lỗi trong chuyển mạch gói.

ATM là chế độ truyền tải gói tin không đồng, khác với chế độ chuyển mạch gói Tuy nhiên, ATM mang đặc trưng của chuyển mạch gói, đồng thời cũng sở hữu các tính năng như độ trễ thấp và tốc độ cao, nhờ vào kích thước nhỏ và tiêu đề đơn giản hơn so với chuyển mạch gói.

Cấu trúc phân lớp của mạng ATM

Theo mô hình tham chiếu liên kết hệ thống mở OSI (Open SystemInterconnection ) của tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế ISO ( International Standrd

Organization ) Mỗi hệ thống mở đều có các hệ thống con đợc sắp xếp theo thứ tù. § êng truyÒn vËt lý

Hình 2.7 Mô hình phân lớp OSI

Lớp sử dụng dịch vụ

Líp cung cấp dịch vụ

Hình 2.8 Mối quan hệ giữa các thực thể và các lớp trong OSI

Một PDU lớp N bao gồm thông tin điều khiển giao thức PCI (Protocol Control Information) của lớp N và dữ liệu từ lớp N+1, giúp điều phối việc trao đổi thông tin giữa các thực thể trong lớp N.

Hình 2.9 Các kiểu đơn vị số liệu và quan hệ giữa chúng

Lựa chọn độ dài cho tế bào

2.1.7.1 Lựa chọn độ dài cố định hoặc thay đổi.

Việc quyết định độ dài tế bào cố định hay thay đổi phụ thuộc vào việc đánh giá ưu nhược điểm của từng phương án, dựa trên các yếu tố như hiệu suất băng truyền, độ trễ, tốc độ và độ phức tạp tại nút chuyển mạch.

 Về mặt hiệu suất băng truyền.

Ta có công thức chung để tính hiệu suất băng truyền:

Số byte thông tin + Số byte tiêu đề

* Trờng hợp độ dài gói cố định:

Trong trờng hợp độ dài tế bào ATM cố định, hiệu suất băng truyền đợc tính theo công thức:

Trong đó: nF : Hiệu suất băng truyền của tế bào có độ dài cố định.

L: Kích thớc trờng số liệu của gói tính bằng byte.

H: Kích thớc phần tiêu đề tế bào.

X: Tổng số byte thông tin hữu ích đợc truyền đi.

Nh vậy hiệu suất sẽ là tối u khi toàn bộ thông tin đợc truyền đi chia hết cho kích thớc trờng thông tin:

Lúc đó giá trị hiệu suất băng truyền sẽ là:

Hiệu suất của hệ thống phụ thuộc lớn vào số lượng byte thông tin hữu ích được truyền đi Càng nhiều byte thông tin được truyền tải, khả năng đạt được hiệu suất tối ưu càng cao.

Luồng thông tin trong ATM bao gồm tiếng nói, tín hiệu video và số liệu tốc độ cao, giúp tối ưu hóa hiệu suất ngay cả khi sử dụng tế bào có độ dài cố định.

Trong trường hợp gói có độ dài thay đổi, thông tin bổ sung trong tiêu đề bao gồm các “cỡ” để nhận biết giới hạn gói, cùng với một vài bit được chèn thêm để xác định các cỡ chính xác Ngoài ra, cần phải thêm phần báo hiệu độ dài gói vào đầu khung, điều này ảnh hưởng đến hiệu suất.

Trong giao thức ATM, thông tin về độ dài gói là yếu tố bắt buộc để xác định độ dài thay đổi của gói Hiệu suất truyền tải của các gói có độ dài thay đổi rất cao, đặc biệt với các gói lớn, hiệu suất này có thể đạt gần 100%.

Tốc độ chuyển mạch và độ phức tạp của việc xử lý gói tin phụ thuộc vào chức năng cần thực hiện và các yêu cầu kỹ thuật liên quan Hai yếu tố quan trọng nhất trong quá trình này là tốc độ hoạt động và kích thước bộ nhớ cần thiết cho hàng đợi.

* Tốc độ hàng đợi: Phụ thuộc vào số lợng các chức năng cần thực hiện và thời gian thực hiện các chức năng đó.

Xử lý phần tiêu đề của gói dữ liệu có độ dài cố định yêu cầu thời gian cố định, trong khi gói có độ dài thay đổi cần thời gian xử lý không cố định, phụ thuộc vào kích thước gói Để đạt được tốc độ truyền tin tương đương với gói cố định, tốc độ xử lý phải lớn hơn nhiều, đặc biệt khi kích thước gói càng nhỏ Bảng thể hiện tốc độ xử lý cần thiết ở tốc độ 150 Mb/s cho thấy rằng tốc độ trong trường hợp gói có độ dài thay đổi yêu cầu cao hơn đáng kể so với trường hợp gói có độ dài cố định.

Quản lý bộ nhớ của hàng đợi là một yếu tố quan trọng trong hệ thống, đặc biệt khi kích thước gói cố định Trong trường hợp này, hệ thống có thể cấp phát các khối nhớ với kích thước cố định tương ứng với kích thước của tế bào ATM, giúp đơn giản hóa quá trình quản lý Tuy nhiên, khi gói có độ dài thay đổi, hệ thống cần phải có khả năng cấp phát các khối bộ nhớ với kích thước khác nhau để đảm bảo các hoạt động như tìm kiếm thông tin và tìm đoạn đầu tiên được thực hiện nhanh chóng Điều này làm cho việc quản lý bộ nhớ trở nên phức tạp hơn.

Yêu cầu về kích thước hàng đợi phụ thuộc vào độ dài gói và tải Đối với gói có độ dài cố định, tỷ lệ mất gói càng cao thì kích thước hàng đợi cần thiết càng lớn Trong trường hợp gói có độ dài thay đổi, việc tính toán kích thước hàng đợi trở nên phức tạp hơn, vì nó phụ thuộc vào độ dài gói cụ thể Để đơn giản, kích thước hàng đợi có thể được xác định dựa trên gói có độ dài lớn nhất, dẫn đến kích thước hàng đợi lớn hơn so với trường hợp gói cố định Tuy nhiên, tối ưu hóa kích thước hàng đợi trong trường hợp này là một thách thức lớn.

Sau khi phân tích yêu cầu về tốc độ hoạt động và kích thước hàng đợi, giải pháp gói có kích thước cố định được chứng minh là lựa chọn hợp lý nhất cho các dịch vụ băng rộng, đáp ứng nhu cầu về hiệu suất và tối ưu hóa tài nguyên mạng.

Kích thước gói trong ATM cần được giới hạn để tránh gây ra độ trễ trong mạng Độ trễ âm thanh sẽ tăng lên nếu kích thước gói lớn Hình minh họa một Multiplexer kết hợp các đường truyền số liệu khác nhau vào bộ chuyển mạch, trong đó kích thước gói có thể thay đổi Đầu vào phía trên là mẫu âm thanh truyền theo thời gian thực, trong khi đầu vào phía dưới là một gói số liệu dài Khi mẫu âm thanh đến sau gói số liệu, nó phải chờ cho đến khi gói dữ liệu được truyền xong mới đến lượt Nếu gói số liệu quá dài, mẫu âm thanh sẽ bị trễ đáng kể Ngược lại, việc sử dụng các tế bào nhỏ và cố định sẽ giúp giảm độ trễ xuống mức chấp nhận được.

Hình2.10 a) Gói có kích thớc nhỏ bị trễ sau gói lớn. b) Gói có kích thớc bé và cố định trong ATM đảm bảo trễ đủ nhỏ.

Trong mạng băng rộng, các ứng dụng chính bao gồm tiếng nói, tín hiệu video và dữ liệu gói Hiệu suất truyền của các gói có kích thước thay đổi nhỏ hơn nhiều so với gói có kích thước cố định về tốc độ hoạt động và độ phức tạp Tuy nhiên, khi sử dụng tế bào có kích thước thay đổi, độ dài của chúng bị hạn chế để đảm bảo độ trễ thấp Vì lý do này, vào năm 1988, ITU-T đã quyết định sử dụng tế bào ATM với kích thước cố định.

2.1.7.2 Lựa chọn kích thớc của tế bào ATM.

+ Trễ (trễ tạo gói, trễ hàng đợi, trễ tháo gói, biến động trễ…).

+ Độ phức tạp khi thực hiện.

Hiệu suất băng truyền phụ thuộc vào tỷ lệ giữa kích thước phần tiêu đề và kích thước trường dữ liệu Khi kích thước trường dữ liệu tăng lên, hiệu suất băng truyền cũng sẽ được cải thiện.

Trễ tạo gói phụ thuộc vào kích thước trường dữ liệu trong tế bào, như thể hiện trong hình minh họa Hiệu suất truyền thay đổi giữa các tế bào có độ dài khác nhau, ví dụ so sánh hai tế bào với chiều cao H=5 và H=4 Đồng thời, trễ tạo gói cũng khác nhau giữa các tốc độ truyền tiếng nói, cụ thể là 64Kb/s và 32Kb/s.

Hình 2.11 Hiệu suất truyền và trễ tạo gói đối với trờng số liệu có độ dài khác.

+ Trễ hàng đợi: Bị ảnh hởng bởi tỷ lệ giữa độ lớn của trờng số liệu L và độ lớn trờng tiêu đề H.

Mô hình giao thức chuẩn của B-ISDN

Mô hình tham chiếu chuẩn của B- ISDN

Q u ản lý m ặt p h ẳn g Đ iề u k h iể n v à b á o h iệ u S ố h iệ u C L N S S ố h iệ u C O N S V id eo T h o ại

Lớp cấu tạo và tháo tế bào (SAR) lớp t ơng thích ATM (AAL) líp con héi tô

Lớp con tạo và tháo tế bào (SAR) líp vËt lý Líp con ® êng truyÒn vËt lý (IM)

Mặt phẳng của ng ời sử dụng

- CLNS số liệu không liên kết

Hình 2.13 Mô hình tham chiếu giao thức B-ISDN.

Mô hình tham chiếu giao thức B-ISDN được cấu trúc theo dạng phân lớp từ trên xuống, bao gồm các chức năng truyền dẫn, chuyển mạch, và các giao thức báo hiệu cũng như điều khiển ứng dụng và dịch vụ Các lớp này đảm bảo việc quản lý hiệu quả các dịch vụ truyền thông trong mạng B-ISDN.

3 mặt phẳng đợc trinh bày nh trong hình vẽ đó là: Mặt phẳng quản lý mặt phẳng của ngời sử dụng và mặt phẳng điều khiển.

Mô hình này gồm 3 mặt phẳng:

 Mặt phẳng quản lý: Có 2 chức năng:

Quản lý lớp (Layer Management) và Quản lý mặt phẳng (Plane Management) đóng vai trò quan trọng trong việc phối hợp giữa các mặt phẳng khác nhau Trong khi quản lý mặt phẳng không có cấu trúc phân lớp, quản lý lớp bao gồm nhiều lớp khác nhau để thực hiện các chức năng quản lý liên quan đến tài nguyên và thông số của các thực thể có giao thức.

 Mặt phẳng ngời sử dụng:

Mạng có nhiệm vụ truyền tải thông tin từ người sử dụng từ điểm A đến điểm B Các cơ chế điều khiển luồng, điều khiển tắc nghẽn và chống lỗi đều được thực hiện tại mặt phẳng này, nơi có cấu trúc phân lớp.

Cấu trúc phân lớp của hệ thống đảm nhận chức năng điều khiển đường nối và cuộc gọi, thực hiện các nhiệm vụ báo hiệu quan trọng liên quan đến việc thiết lập, giám sát và giải phóng đường nối hoặc cuộc gọi.

- Mặt phẳng quản lý và mặt phẳng điều khiển có thể phân ra làm các lớp sau:

 Lớp bậc cao: Tơng ứng với 3 lớp trên cùng của mô hình OSI.

 Lớp vật lý: ứng với lớp 1 (lớp vật lý) trong mô hình OSI.

 Lớp ATM: có thể coi nh nằm tại lề dới của lớp 2 (lớp truyền dữ liệu) trong mô hình OSI.

 Lớp AAL: có nhiệm vụ thực hiện việc kết nối với các giao thức của lớp cao hơn.

 Theo ITU-T các lớp còn có thể chia nhỏ thành các phân lớp với các chức n¨ng nh sau:

- Lớp vật lý: tơng tự lớp 1 của mô hình OSI và chủ yếu để thực hiện các chức năng trên mức bit.

- Lớp kết nối số liệu ATM có thể đợc bố trí chủ yếu tại biên dới của lớp kết nối số liệu thuộc mô hình OSI.

- Lớp thích ứng ATM thực hiện việc thích ứng các giao thức lớp trên cho tế bào ATM cố định.

Các lớp thấp trong B- ISDN

2.2.2.1 Líp vËt lý (PL-Physical Layer).

Chịu trách nhiệm truyền tải thực tế các gói ATM từ một điểm đến một điểm khác, quá trình này bao gồm việc chuyển đổi các tín hiệu sang dạng điện hoặc quang phù hợp và nạp các tế bào này vào các khung truyền dẫn thích hợp Trong công nghệ PL, có hai giao diện cơ bản để thực hiện kết nối: Giao diện người dùng – Mạng (UNI), kết nối người sử dụng với mạng, và Giao diện Mạng – Mạng (NNI), kết nối hai nút mạng trong cùng một mạng Giao diện UNI được phân chia thành hai loại: công cộng và riêng.

In 1993, the ATM Forum established four physical layer interfaces, two operating at data rates of 44.736 Mbit/s and two at 155.52 Mbit/s Among these interfaces, SONET (Synchronous Optical Network) and SDH (Synchronous Digital Hierarchy) hold significant potential for enhancing ATM technology.

 Các chức năng của lớp vật lý: Lớp vật lý đợc phân chia thành hai lớp con:

- Lớp con 1: Môi trờng vật lý (PM-Physical Medium).

- Líp con 2: Héi tô truyÒn dÉn (TC-Transmission Convergence).

Chức năng chính của hai lớp con này nh sau:

Lớp con vật lý Các chức năng

1 Môi trờng vật lý (PM)

1 Cung cấp khả năng truyền dẫn bit, kể cả đồng chỉnh bit

2 Thực hiện sự mã hoá đờng 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 trờng) cũng xen vào và tách ra các thông tin định thời bit

1 Tạo ra và phục hồi khung truyền dẫn

2 Thích ứng khung truyền dẫn theo cấu trúc trờng tải truyÒn dÉn

3 Chức năng mô tả tế bào (cho phép thiết bị thu phục hồi

2 Hội tụ truyền dẫn (TC) biên giới các tế bào nhờ sử dụng trộn và khôi phục trộn

5 Khử ghép tốc độ tế bào (xen các tế bào trống theo hớng truyền dẫn nhằm làm thích ứng tốc độ của ATM

Một phần của lớp ATM tương ứng với lớp 2 của OSI, hay còn gọi là Lớp liên kết dữ liệu (DLL) Lớp ATM có chức năng chuyển tải tất cả các thông tin trong các tế bào ATM có độ dài cố định.

Chức năng của lớp ATM.

Chức năng tạo ra và loại bỏ phần tiêu đề tế bào bổ sung tiêu đề tế bào ATM, ngoại trừ giá trị HEC, cho trường thông tin tế bào từ AAL trong hướng phát Các giá trị VPI/VCI được xác định thông qua phần tử nhận dạng Điểm truy cập dịch vụ SAP Chức năng này cũng thực hiện việc hủy bỏ phần tiêu đề trong hướng thu, chỉ chuyển tiếp trường thông tin tế bào đến AAL.

Ghép kênh và tách kênh tế bào là chức năng quan trọng trong việc kết hợp các tế bào từ các VP và VC riêng rẽ thành một luồng tế bào hoàn chỉnh theo hướng phát Chức năng này cũng phân chia luồng tế bào thành các dòng tế bào riêng biệt tương ứng với VP hoặc VC theo hướng thu.

Thông dịch VPI và VCI là chức năng quan trọng được thực hiện tại các nút chuyển mạch ATM và các nút kết nối chéo Tại chuyển mạch VP, giá trị VPI của mỗi tế bào đến sẽ được chuyển đổi thành một giá trị VPI mới cho tế bào ra Đồng thời, tại chuyển mạch VC, các giá trị VPI và VCI cũng được dịch thành các giá trị mới, đảm bảo sự kết nối hiệu quả trong mạng.

Điều khiển luồng chung (GFC – Generic Flow Control) là chức năng quan trọng giúp quản lý luồng lượng ATM trong mạng khách hàng, xác định giao diện giữa khách hàng B-ISDN và mạng (UNI).

Các lớp cao trong B-ISDN

2.2.3.1 Lớp thích ứng ATM (AAL). Để ATM trợ giúp đợc nhiều thể loại dịch vụ, với những đặc trng lu lợng khác nhau và những yêu cầu hệ thống khác nhau, việc làm thích ứng các lớp ứng dụng khác nhau với lớp ATM là rất cần thiết Chức năng cơ bản của lớp thích ứngATM (AAL) là đóng gói các phần số liệu (tới 64Kbyte) của các giao thức lớp cao hơn thành các tế bào (48 byte) của lớp ATM Các phần số liệu này có thể là các gói dữ liệu, các mẫu âm thanh hoặc các khung video Nh vậy, AAL phải phụ thuộc dịch vụ trong việc phân chia ghép đoạn các dữ liệu thành các tế bào và từ các tế bào.

Lớp thích ứng ATM được chia thành hai lớp con chính dựa trên chức năng của nó: lớp con hội tụ và lớp con phân đoạn và tái đóng gói.

Lớp con hội tụ (CS-Convergence Sublayer) cung cấp dịch vụ AAL tại điểm truy cập dịch vụ AAL – SAP cho các lớp cao hơn, và sự hoạt động của nó phụ thuộc vào loại dịch vụ được cung cấp.

Lớp con phân đoạn và tái đóng gói (SAR - Segmentation and Reassembly) có chức năng phân đoạn và tái sắp xếp thông tin từ lớp cao hơn, đảm bảo chúng có kích thước phù hợp với yêu cầu của tế bào ATM.

Các chức năng của lớp con thích ứng ATM đợc thể hiện qua bảng sau:

1 Đóng các gói khối dữ liệu dịch vụ – ngời dùng trong một tiêu đề và phần đuôi (các dịch vụ đợc yêu cÇu).

2 Xử lý lỗi và u tiên dữ liệu

3 Nhận dạng tin báo (message) và phục hồi thời gian xung nhịp

2 Líp con ph©n đoạn và tái đóng gói

1 Thu nhận khối số liệu của giao thức hội tụ và đặt nó trong tế bào ATM

2 Thêm tiêu đề cho mỗi đoạn, chứa đựng thông tin đợc sử dụng để tái đóng gói các khúc dữ liệu tại đích.

Các loại thông tin đợc lớp thích ứng ATM (AAL) chuyển tải đợc phân chia thành 4 cấp tuỳ thuộc vào các đặc tính và các dịch vụ nh sau:

1 Nếu thông tin cần chuyển tải là độc lập hoặc phụ thuộc thời gian thì nhất thiết phải tái tạo sự phụ thuộc thời gian của tín hiệu tại đích, có nghĩa là thoại PCM 64Kbit/s.

2 Tốc độ bit biến đổi hoặc cố định.

3 Chuyển tải thông tin kiểu phi kết nối hoặc định tuyến kết nối.

Bảng thể hiện bốn cấp dịch vụ tiêu chuẩn mà AAL sử dụng:

Mối quan hệ định thời giữa nguồn và đích

Tốc độ bit Kiểu kết nối Thí dụ

Yêu cầu Không đổi Định hớng kết nèi

Video tốc độ bit không đổi

Yêu cầu Biến đổi Định hớng kết nèi

Video tốc độ bit biến đổi

Không yêu cầu Biến đổi Định hớng kết nèi

Tốc độ số liệu định híng kÕt nèi

Không yêu cầu Biến đổi Phi kết nối Chuyển tải số liệu phi kÕt nèi

Bảng phân loại dịch vụ của AAL:

Quan hệ định thời Yêu cầu Không yêu cầu

Tốc độ bit Không đổi Biến đổi

Phơng thức kết nối Định hớng kết nối Phi kết nối

Bảng các loại AAL và các chức năng của các lớp con của chúng:

AAL Các chức năng lớp con hội tụ Các chức năng phân đoạn và phục hồi Các phơng thức hoạt động

AAL1 Sửa sai lỗi bit

Chuyển thông tin định thời

(Tốc độ số liệu bit không đổi víi truyÒn dÉn phô thuéc thêi gian)

Thêm mào đầu SAP (chứa ba trêng)

- Bảo vệ số chuỗi (SNP)

- Chỉ thị lớp con hội tụ

Cũng giống nh AAL1 (Tốc độ bít biến thiên với truyền dẫn phô thuéc thêi gian)

Thêm một mào đầu SAP vào phần đuôi

Mào đầu SAR có thể:

1 Chứa hai trờng (Số chuỗi

SN và Loại thông tin) của:

- Tiếp tục tin báo (COM)

2 Chỉ thị thông tin định thời Phần đuôi SAR chứa hai trờng

1 Phần chỉ thị độ dài (LI)

2 Mã kiểm tra độ d theo chu kú (CRC)

1 Thêm mào đầu CS (chứa 3 trêng 32 bit)

Bộ chỉ thị phần chung (CPI) (8 bit)

Thẻ bắt đầu (Stag) (8 bit)

Kích cỡ phân bố bộ đệm

2 Thêm đuôi CS (chứa 3 tr- ờng (32 bit) Luồng chỉnh

Thẻ kết thúc (Etag) (8 bit) Độ dài (16 bit)

Thêm đầu và đuôi SAR

1 Mào đầu SAR (16 bit) chứa:

Loại phân đoạn (ST) (2 bit)

Số chuỗi (SN) (4 bit) Nhận dạng bội (MID) (10 bit)

2 Đuôi SAR (16 bit) chứa phần tử chỉ thị độ dài (LI)

Mã kiểm tra độ d theo chu kỳ CRC (10 bit)

1 Hoạt động an toàn: CS bị huỷ hoặc bị mất Các khối số liệu giao thức đợc phát và điều khiển luồng đợc trợ giúp.

2 Hoạt động không an toàn:

Sửa sai đợc dành cho các lớp cao hơn

AAL5 1 Thêm đuôi CS (64 bit)

Nhận dạng ngời dùng – tới – ngời dùng (UU) (8 bit)

Phần tử chỉ thị phần chung

(CPI) (8 bit) Độ dài (16 bit)

Thêm mào đầu SAR (40 bit)

Mã loại Trờng tải (PT) (3 bit)

2.2.3.3 Mô tả các lớp con của các loại AAL.

Phần mào đầu tế bào

(1 bit) Đếm thứ tù (3 bit)

Tr êng SN Tr êng SNP

Hình 2.14 Lớp con SAR (phân đoạn và đóng gói lại) của AAL1

SAR-PDU Đuôi SAR-PDU

Hình2.15 Lớp con SAR của AAL3/4

Hình 2.16 Lớp con của SAR của AAL5

Tải CPCS-PDU DAO CPCS-UU

CPCS-PDU Đuôi CPCS-PDU

Hình 2.17 Lớp con hội tụ phần chung (CPCS) của AAL5

Sơ đồ cấu hình chuẩn của B- ISDN

Mạng ATM/B-ISDN bao gồm thiết bị khách hàng, nút chuyển mạch và các chặng truyền dẫn kết nối chúng Theo khuyến nghị của CCITT I.431, mạng B-ISDN được phân loại thành các nhóm chức năng B-TE1, B-TE2, B-NT1, B-NT2, cùng với các điểm tham chiếu TB, SB, UB và R, như được minh họa trong hình vẽ.

Hình 2.18 Cấu hình giao thức chuẩn của B-ISDN

Cấu hình giao thức chuẩn B-ISDN, với cấu trúc tương tự như cấu hình ISDN, xác định các giao diện và chức năng khác nhau giữa các thực thể.

B - TE2 hoặc TE2 B - TA B - NT2 B - NT1

PC hoặc thiết bị Router Lớp AAL

Líp ATM Líp vËt lý

Mạng B-NT1 thực hiện các chức năng của các lớp bên dưới trong kết cuối đường truyền, xử lý giao diện truyền dẫn cho các kết cuối quang và điện tại địa điểm thiết bị khách hàng B-NT1 được điều khiển bởi nhà cung cấp mạng, đóng vai trò là ranh giới giữa các mạng Trong khi đó, B-NT2 thực hiện các chức năng lớp cao hơn như ghép và phân tách lưu lượng, xử lý băng tần, chuyển mạch các kết nối nội bộ, xử lý giao thức báo hiệu, quản lý dung lượng bộ đệm và xác định tài nguyên Các thiết bị đầu cuối là thiết bị khách hàng sử dụng B-ISDN.

B - TE1 là giao diện cuối cùng chuẩn B - ISDN, cho phép kết nối với tất cả các giao thức từ bậc thấp đến bậc cao, trong khi các giao diện khác vẫn chưa được ITU chuẩn hóa đầy đủ B - TE2 được sử dụng cho các giao diện kết nối với thiết bị chuẩn B - ISDN hiện có, yêu cầu thiết bị chuyển đổi (TA) để thực hiện kết nối TA thực hiện tất cả các chức năng cần thiết cho giao tiếp B - ISDN, bao gồm cả việc chuyển đổi tốc độ Điểm chuẩn R cung cấp giao diện không phải B - ISDN giữa thiết bị khách hàng và thiết bị chuyển đổi, trong khi điểm chuẩn TB phân tách thiết bị nhà cung cấp mạng với thiết bị khách hàng Điểm chuẩn SB tương ứng với giao diện của các thiết bị B - ISDN riêng biệt, giúp tách biệt thiết bị khách hàng với các chức năng truyền thông liên quan đến mạng.

Thành phần của mạng ATM

Kênh ảo

Để thiết lập kết nối giữa các đầu cuối, cần có một chuỗi liên kết từ nguồn đến đích Quyết định sử dụng từng liên kết phụ thuộc vào băng thông người dùng yêu cầu và dung lượng còn lại của các liên kết Tổ hợp chuỗi các liên kết này được gọi là kết nối kênh ảo (VCC).

Và trong từng tế bào, kênh ảo đợc nhận dạng bởi giá trị VCI, là một bộ phận của mào đầu tế bào

Tại nút chuyển mạch, bảng định tuyến cung cấp thông tin VCI cho từng tế bào khi được truyền đi, và thông tin này được cập nhật trong giai đoạn thiết lập cuộc gọi Mỗi liên kết ảo sẽ có một giá trị VCI riêng, khác nhau cho từng liên kết Điều này là cần thiết cho việc kết nối kênh hiệu quả giữa các điểm chuyển mạch VP và VC, cũng như điểm kết cuối trong mạng.

Liên kết kênh Liên kết kênh §iÓm kÕt cuèi kÕt nèi KÕt nèi ® êng

Hình 2.20 Miêu tả kết nối liên kết VC và VP

 ứng dụng của kết nối kênh ảo:

- Các ứng dụng khách hàng tới khách hàng: kết nối kênh ảo (VCC) đợc thiết lập giữa thiết bị đầu cuối khách hàng tại các đầu của kết nối

Các ứng dụng khách hàng kết nối tới mạng: VCC được thiết lập để kết nối thiết bị đầu cuối của khách hàng như một điểm nút mạng, cung cấp khả năng truy cập đến các thành phần khác nhau của mạng.

- Các ứng dụng mạng tới mạng: VCC đợc thiết lập giữa 2 điểm nút mạng.

- ứng dụng mạng – mạng của VCC bao gồm cả việc quản lý lu lợng và định tuyến mạng.

 Đặc tính chung của kết nối ảo:

Khách hàng sử dụng VCC có quyền yêu cầu chất lượng dịch vụ, được xác định qua các tham số như tỷ lệ mất tế bào và giá trị thay đổi trễ (CDV - Cell Delay Variation) của tế bào.

- VCC đợc cung cấp trên cơ sở yêu cầu trực tiếp hoặc bán cố định.

- Trong VCC, thứ tự tế bào không thay đổi Và đây là một nguyên lý cơ bản của ATM.

- Đối với từng VCC, các tham số về dung lợng sẽ đợc thoả thuận với khách hàng khi kết nối mạng đợc thiết lập.

Tại đầu vào, các tế bào từ khách hàng vào mạng sẽ được giám sát thông qua chức năng điều khiển tham số khách hàng (UPC - User Parameter Control) để đảm bảo các tham số đã thỏa thuận không bị vi phạm Nếu có vi phạm xảy ra, chức năng UPC sẽ thực hiện các biện pháp cần thiết để loại bỏ tế bào vi phạm khỏi kết nối.

Đờng ảo

VPC là một tập hợp các liên kết ảo kết nối với nhau, tạo thành một đường ảo giữa hai hoặc nhiều điểm kết cuối Điểm kết cuối VPC là nơi mà các VCI được hình thành, thông dịch hoặc loại bỏ.

Đường ảo là khái niệm chỉ các kết nối logic trực tiếp giữa các đường chuyển mạch thông qua các điểm nối chéo trung gian, thường được sử dụng bởi nhiều kênh ảo Nó tạo ra liên kết tương đương về mặt logic giữa hai nút chuyển mạch mà không cần kết nối vật lý trực tiếp Điều này giúp phân biệt cấu trúc mạng vật lý và logic, đồng thời cho phép điều chỉnh cấu trúc logic theo yêu cầu về lưu lượng.

* Việc thiết lập và giải phóng VCC tại giao diện khách hàng – mạng (UNI) Đ- ợc thực hiện theo các phơng thức:

- Không sử dụng thủ tục báo hiệu nh đối với kết nối bán cố định và cố định.

Trong B-ISDN, giao thức Meta được sử dụng để thiết lập và giải phóng các VCC cho mục đích báo hiệu Với việc có nhiều kênh báo hiệu trong B-ISDN, giao thức Meta giúp thiết lập, kiểm tra và giải phóng các kênh này một cách hiệu quả Giao thức này hoạt động trên một kênh đã được tiêu chuẩn hóa, trong đó giá trị VCC luôn bằng 1.

Các thủ tục báo hiệu khách hàng trong mạng sử dụng VCC để thiết lập và giải phóng VCC thuộc kết nối đường ảo Kết nối này được thiết lập lại giữa hai UNI, đảm bảo quá trình truyền tải dữ liệu hiệu quả và ổn định.

Giá trị gán cho VCC trong quá trình thiết lập cuộc gọi có thể được xác định từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm mạng, thiết bị đầu cuối của khách hàng, hoặc từ các thỏa thuận giữa khách hàng và mạng.

Giá trị gán cho VCI tại giao diện UNI thường độc lập với dịch vụ cung cấp cho VC, nhưng để thuận tiện trong việc trao đổi và khởi động thiết bị, các VCI thường được gán trước một giá trị chung cho tất cả các UNI Đường truyền ảo được phân biệt bằng nhận dạng đường ảo (VPI), là một phần của mào đầu tế bào Các bảng thông dịch định tuyến tại các nút chuyển mạch thực hiện việc thông dịch giá trị VPI của từng tế bào khi chúng thâm nhập vào các bộ nối chéo, tuy nhiên, thông tin các kênh ảo thuộc đường này không bị xử lý và tất cả các kênh ảo sẽ được truyền tải trên cùng một đường ảo.

VPC có khả năng truyền tải thông tin hiệu quả giữa khách hàng, từ khách hàng đến mạng, và giữa các mạng với nhau.

* Các ứng dụng của VPC:

Khách hàng có thể sử dụng một đường ảo cho nhiều ứng dụng khác nhau, miễn là các tham số như tốc độ bit và chất lượng dịch vụ của đường ảo đó được đảm bảo phù hợp.

VP a, Khách hàng – Khách hàng qua VP Mạng chỉ tham gia định tuyến và điều khiển VP, không xử lý các VC.

+ Khách hàng tới mạng: cho phép sử dụng các VPI riêng đối với các nhóm kết nối đợc dùng giữa các nhà cung cấp khác nhau.

Khách hàng Nhà cung cấp 1

PBX là một hệ thống nội bộ cho ATM, cho phép khách hàng kết nối qua mạng văn phòng, từ đó truy cập đến các nhà khai thác hoặc nhà cung cấp dịch vụ khác nhau.

+ Mạng – Mạng: Dùng để cung cấp các đờng nối riêng có dung lợng lớn giữa hai tổng đài.

Mạng – Mạng qua VP dùng để phân phối các đờng nối trực tiếp (không qua chuyển mạch VC) khi có đủ nhu cầu về dung lợng.

Hình 2.21 Các ứng dụng của VP với các vị trí kết cuối khác nhau

Chơng iii hoạt động của atm trong mạng b¨ng réng B-ISDN

3.1 Nguyên lý chuyển mạch trong ATM.

Các định nghĩa trong chuyển mạch

Chuyển mạch là một hệ thống gồm nhiều đầu vào và nhiều đầu ra, các đầu vào và các đầu ra này phải dợc liên kết với nhau.

Đơn vị cơ bản trong cấu trúc hệ thống chuyển mạch bao gồm mạng liên kết giữa đầu vào và đầu ra (InterConnection Network), bộ điều khiển đầu vào (Input Controller) và bộ điều khiển đầu ra (Out Controller).

Liên kết đầu vào và đầu ra

Hình 3.1 Phần tử chuyển mạch.

Bên cạnh đó, bộ chuyển mạch được trang bị bộ đệm nhằm ngăn chặn việc mất dữ liệu khi xảy ra xung đột nội bộ do nhiều tế bào cùng cạnh tranh cho một đầu ra.

Chuyển mạch ATM

Chuyển mạch ATM thực hiện chức năng chuyển mạch các kết nối đờng ảo (VPC-Virtual Path Connection), kết nối kênh ảo (VCC – Virtual Chanel

Connection) và dựa trên nguyên lý chung đợc mô tả nh hình 3.1

Chuyển mạch ATM mang hai đặc tính cơ bản:

 Chuyển mạch gói do tính chất từng tế bào ATM đợc truyền tải trong mạng một cách riêng biệt.

 Chuyển mạch có kết nối do các kết nối giữa hai đầu cuối phải đợc thiết lập trớc khi truyền tải tế bào.

Các nút chuyển mạch ATM truyền tải tế bào từ các tuyến nối đến (Incoming Link) tới các tuyến nối đi (Outgoing Link) dựa trên thông tin định tuyến trong phần mào đầu tế bào và dữ liệu lưu trữ tại từng nút trong quá trình thiết lập kết nối.

Trong chuyển mạch ATM, các phần tử chuyển mạch kết nối đầu vào và đầu ra tại nút chuyển mạch Quá trình chuyển mạch tế bào dựa trên các giá trị VPI và VCI được xác định ở phần đầu của tế bào ATM.

Bộ thông dịch định tuyến

Dữ liệu Dữ liệu Mào đầu

Hình 3.2 Nguyên lý chuyển mạch ATM.

ATM có đặc tính hướng liên kết với một hoặc nhiều chặng, trong đó các giá trị VPI và VCI chỉ có hiệu lực trong từng chặng Khi các tế bào đến nút chuyển mạch, giá trị VPI hoặc cả VPI và VCI sẽ được thay đổi để phù hợp với chặng tiếp theo Nếu thiết bị chuyển mạch chỉ dựa vào giá trị VPI, nó được gọi là chuyển mạch VP (VP Switch); nếu chuyển mạch thay đổi cả VPI và VCI, nó được gọi là chuyển mạch VC (VC Switch) hoặc chuyển mạch ATM (ATM Switch).

VP Switch đóng vai trò quan trọng trong việc khởi đầu và kết thúc các liên kết đường ảo, yêu cầu chuyển đổi các giá trị VPI tại đầu ra để đảm bảo các liên kết này thuộc về cùng một cuộc nối đường ảo trước đó, trong khi giá trị VCI vẫn giữ nguyên.

Hình 3.3 Nguyên lý chuyển mạch VP

Khác với chuyển mạch VP, chuyển mạch VC hoạt động như điểm cuối của các liên kết kênh ảo và liên kết đường ảo, với cả giá trị VPI và VCI đều thay đổi Do chuyển mạch VC bao gồm cả chức năng của chuyển mạch VP, nên về nguyên tắc, VC có khả năng thực hiện các chức năng tương tự như một chuyển mạch VP.

Chuyển mạch VC §iÓm cuèi

Hình 3.4 Nguyên tắc chuyển mạch VC/VP

Hai thiết bị chuyển mạch này thực hiện các chức năng chính sau:

 Đọc các VPI/VCI của tế bào ở đầu vào và thay đổi giá trị của chúng ở đầu ra.

 Truyền các tế bào ATM từ đầu vào đến đầu ra cho trớc.

Nút chuyển mạch thường được xây dựng từ nhiều phần tử chuyển mạch để đáp ứng nhu cầu dung lượng cho các nút cỡ trung bình Trong thực tế, một số ít phần tử chuyển mạch không đủ khả năng đáp ứng yêu cầu này, dẫn đến việc sử dụng cấu trúc phức tạp hơn cho nút chuyển mạch.

Các yêu cầu cơ bản đối với chuyển mạch ATM

Xử lý tốc độ cao và siêu cao với khả năng truyền tin linh hoạt, có thể đạt từ 50 Mbps đến 2,4 Gbps, và tối đa lên tới 80 Gbps trong mạng đồng trục.

- Dung lợng lớn, khả năng thực hiện tạo kênh quảng bá, nhiều đích và điểm nèi ®iÓm.

- Chất lợng truy nhập cao.

- Việc điều khiển quá trình chuyển mạch dễ dàng và đơn giản.

Ngoài ra mạng ATM còn phải thoả mãn các yêu cầu sau:

- Có khả năng duy trì trật tự của các tế bào ATM khi truyền dẫn trên mạng.

- Tổng đài phải đợc Modul hoá và có khả năng phát triển dung lợng.

Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nút chuyển mạch băng rộng ATM/B-ISDN đã ra đời, kết hợp công nghệ chuyển mạch ATM và truyền dẫn SDH Nút này tích hợp cả chức năng chuyển mạch và truyền dẫn, loại bỏ các giao diện không cần thiết, giúp tối ưu hóa quy trình Nhờ đó, nó có khả năng cung cấp các chức năng chuyển mạch, kết nối chéo và ghép kênh trong một hệ thống duy nhất Các khối này có thể được ghép lại theo nhiều cách khác nhau để thực hiện các chức năng đa dạng trong mạng.

Cấu trúc nút chuyển mạch ATM có thể chia ra làm 2 phần nh sau:

- Giao diện của nút chuyển mạch: làm cho dòng thông tin đi vào nút tơng thích với phần lõi về mặt tốc độ và dạng tế bào.

- Phần lõi là chuyển mạch không gian cung cấp khả năng chuyển mạch các cuộc nối từ điểm tới điểm và từ điểm tới nhiều điểm.

- Xử lý lu lợng đi qua nút chuyển mạch.

- Thực hiện chức năng vận hành và bảo dỡng ở nút chuyển mạch.

- Quản lý các chức năng hệ thống.

Cấu trúc của ATM/B-ISDN.

Giao diện SLU thuê bao b¨ng réng

Hình 3.5 Cấu trúc của ATM/B-ISDN.

- Mạng chuyển mạch SN – ATM (Switching Network ATM) dùng để liên kết tất cả các phần tử của hệ thống.

- Khối đơn vị truy nhập AU (Access Unit) dùng để cung cấp giao diện đến mạng ATM.

- Khối đơn vị tơng tác IWU (InterWorking Unit) dùng để cung cấp giao diện đến mạng STM hiện hành.

Khối đờng dây thuê bao SLU (Subscriber Line Unit) được sử dụng để cung cấp giao diện cho các thuê bao băng rộng, đồng thời thực hiện việc tập trung hoá luồng dữ liệu một cách linh hoạt.

Tổ hợp điều khiển bao gồm các bộ điều khiển nội bộ CRT và bộ nhớ chung cho các bộ xử lý GP, giúp phân chia các chức năng hệ thống một cách hiệu quả.

Trong sơ đồ trên gồm có:

GP : Bộ xử lý chung (General Prosessor)

ATM – SN : Mạng chuyển mạch ATM (Switching Network ATM)

AMX : Bộ ghép kênh ATM (ATM Multiplexing)

AU : Đơn vị truy nhập (Access Unit)

HT : Bộ tạo tiêu đề

SLU : Đơn vị đờng dây thuê bao (Subscriber Line Unit)

: Khối nhập tách tế bào.

 Chức năng của các khối trong nút băng rộng ATM:

Mạng chuyển mạch SN-ATM là một cấu trúc tự định tuyến toàn thông (Non-Blocking) với giao diện phối ghép tốc độ cao, kết nối tất cả các hệ thống con Nó sử dụng liên kết hệ thống nội tại giữa các phần tử điều khiển, mang lại dung lượng lớn và thời gian trễ rất nhỏ, phù hợp cho nhiều chức năng Cấu trúc linh hoạt của SN-ATM cho phép gán các kênh thông tin giữa các điểm bất kỳ trong hệ thống, đồng thời giảm thiểu khả năng tắc nghẽn.

Có nhiều phương pháp để cài đặt cấu trúc chuyển mạch ATM Đối với hệ thống vừa và nhỏ, cấu trúc chuyển mạch một tầng đơn giản là đủ Trong khi đó, các

Hình 3.6 Mạng chuyển mạch SN 2 tầng Non-Blocking.

Khối đơn vị đường dây thuê bao SLU bao gồm bộ tập trung đường dây hoặc bộ ghép kênh cho các đầu cuối thuê bao SLU nội hạt được kết nối trực tiếp tới SN, trong khi SLU đầu xa được tập trung và đưa đến khối AU Trong SLU có trường chuyển mạch SN-ATM riêng, cho phép liên kết tất cả các thuê bao nội hạt và cung cấp một số đường liên kết tới trường chuyển mạch SN-ATM chính Tổng quát, SLU bao gồm một số lượng nhỏ các modul đường dây cho thuê bao băng rộng SLMB và một phần trung tâm nhỏ.

- Sơ đồ khối của SLU có dạng nh sau:

Hình 3.7 Khối đờng dây thuê bao

AMX : Bộ ghép kênh ATM

BB-S : Các thuê bao băng rộng

NB-S : Các thuê bao băng hẹp

DB-T : Các đờng trung kế STM cửa sau

HT : Bộ chuyển đổi tiêu đề

IF : Kết nối tới trờng chuyển mạch trung tâm

SLM : Modul thuê bao băng hẹp

SLMB : Modul thuê bao băng rộng

SN : Mạng chuyển mạch ATM

- Bộ ghép kênh ATM (AMX) thực hiện việc ghép kênh đơn giản và các chức năng chuyển đổi tốc độ.

- Khối dịch vụ SU thực hiện toàn bộ chức năng xử lý tín hiệu.

Khối đấu nối thuê bao SLU đầu xa được trang bị các đường trung kế STM cửa sau để kết nối với tuyến chuyển mạch nội hạt, cho phép kết nối nội hạt đơn giản giữa các thuê bao băng hẹp và băng rộng trong cùng một nhóm Việc định tuyến các tế bào ATM trong SLU được đảm bảo nhờ bộ dịch tiêu đề (HT) được lắp đặt tại mỗi khối ngoại vi, mang lại tính linh hoạt cao trong khả năng kết nối nội bộ và tỷ lệ tập trung hóa khả biÕn.

Khối truy nhập AU chỉ thực hiện việc truyền thông tin mà không xử lý tín hiệu mạng SDH, bao gồm cả thông tin tiêu đề (Overhead) Các thông tin này chỉ được đưa vào và tách ra tại khối AU Thông tin qua khối này được gửi đến các bộ xử lý tập trung GP thông qua SN, cho phép khối AU hoạt động hoàn toàn thông suốt với tín hiệu mạng, cũng như các chức năng đo thử và điều khiển.

Khối giao tiếp tương tác IWU cung cấp các giao diện mạng STM Như hình vẽ 13 đã chỉ ra, cấu trúc của khối IWU tương tự như khối AU, với các đường trục của SDH hoàn toàn giống với khối AU.

Các dạng kết nối trong ATM

Chuyển mạch N*N là một khối gồm N đầu vào và N đầu ra, dùng để chuyển tải tế bào từ tuyến nối đến tuyến nối đi Các tuyến nối được kết nối với các phần tử chuyển mạch thông qua các cổng vào Sau khi xử lý mào đầu tế bào để xác định tuyến nối đi, tế bào sẽ được chuyển qua phần tử chuyển mạch để tiếp tục tới tuyến nối đi Giao tiếp giữa phần tử chuyển mạch và tuyến nối đi được gọi là cổng ra.

Khi nhiều tế bào cùng truy nhập cổng ra, hiện tượng tranh chấp xảy ra, dẫn đến chỉ một tế bào được xử lý và gửi ra, trong khi các tế bào còn lại sẽ bị lưu giữ tạm thời hoặc loại bỏ Trong quá trình nhớ đệm ở đầu ra, các tế bào được giữ giữa phần tử chuyển mạch và cổng ra, trong khi ở đầu vào, chúng bị chốt lại cho đến khi được gửi đi Nếu bộ nhớ đệm đầu vào theo nguyên tắc FIFO, tế bào ở đầu hàng sẽ chặn tất cả các tế bào khác đang chờ Khi xảy ra nghẽn đầu đường dây (HOL blocking), các tế bào phải chờ cho đến khi tế bào HOL được gửi đi Ngoài ra, nghẽn nội bộ cũng có thể xảy ra khi nhiều tế bào muốn sử dụng tài nguyên chung, dẫn đến chỉ một tế bào được phép sử dụng tài nguyên, trong khi các tế bào còn lại sẽ bị lưu giữ tạm thời Việc sử dụng bộ nhớ đệm để giải quyết tranh chấp có thể tạo ra độ trễ trong xử lý tế bào, ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống.

Trong mạng ATM, các ứng dụng khác nhau yêu cầu các dạng kết nối khác nhau Chẳng hạn, dịch vụ thoại có thể thực hiện giữa hai điểm cuối khách hàng, trong khi điện thoại hội nghị cho phép nhiều khách hàng cùng sử dụng đồng thời.

Nhìn chung, có 4 dạng kết nối sau:

 Kết nối điểm - điểm: là kết nối đợc thiết lập giữa hai đầu cuối, phần lớn các dịch vụ hiện nay nằm trong dạng kết nối này.

Kết nối điểm - đa điểm là hình thức kết nối trong đó luồng tín hiệu từ nút nguồn được chia sẻ đến hai hoặc nhiều điểm kết nối khác Một ví dụ điển hình cho kiểu kết nối này là việc phân phối tín hiệu video, trong đó một máy video chủ được sử dụng để phục vụ nhiều nút cuối khác nhau.

Kết nối đa điểm - điểm là hình thức kết nối trong đó tín hiệu được phát sinh từ nhiều nút khác nhau và đồng thời gửi đến một điểm cuối Ví dụ điển hình là các trung tâm thu thập dữ liệu trong ngành ngân hàng, nơi mà dữ liệu được tạo ra từ các nút ở nhiều vị trí khác nhau trong mạng và sau đó được thu thập và gửi về trung tâm.

Kết nối đa điểm - đa điểm là hình thức kết nối cho phép thông tin được khởi tạo và trao đổi đồng thời giữa một nhóm khách hàng trong cuộc hội nghị qua điện thoại Để đáp ứng yêu cầu chuyển mạch, tế bào có thể được chuyển mạch theo kiểu điểm - điểm từ một tuyến nối đến nhiều tuyến nối khác Trường hợp này thường được gọi là nhân phiên bản hoặc quảng bá.

Phân loại chuyển mạch trong ATM

Hệ thống chuyển mạch ATM được phân loại dựa trên các đặc điểm kỹ thuật của yếu tố chuyển mạch, trạng thái của khối bên trong tổng đài, vị trí của vùng đệm tế bào, và cấu trúc Topo của mạng chuyển mạch Dưới đây là một số loại chuyển mạch quan trọng.

3.1.5.1 Chuyển mạch phân chia theo thời gian:

Chuyển mạch phân chia theo thời gian sử dụng một tuyến nối đơn, cho phép tất cả các tế bào di chuyển từ các cổng vào đến các cổng ra Tuyến nối chung này có thể là bộ nhớ hoặc phương tiện chia sẻ như vòng hoặc BUS Kỹ thuật này rất phù hợp cho việc chuyển mạch với dung lượng lên đến vài Gbit/s.

Trong hệ thống này có thể phân loại chi tiết hơn thành hệ thống bộ nhớ dùng chung và hệ thống phơng tiện dùng chung.

Ph ơng tiện dùng chung

Hình 3.8 Các cơ chế chuyển mạch phân chia theo thời gian

 Hệ thống chuyển mạch phơng tiện dùng chung:

Trong cấu trúc này, các tế bào được ghép lại trong môi trường chung như BUS hoặc Ring, với tốc độ môi trường thường lớn hơn hoặc bằng tổng tốc độ các luồng tín hiệu đến Chỉ cần một bộ FIFO nhỏ để lưu trữ một số lượng ít tế bào khi truy nhập vào môi trường chung Mỗi cổng ra có địa chỉ cố định và địa chỉ này được gán cho từng tế bào trước khi gửi đến môi trường chung Địa chỉ được giải mã tại giao diện cổng ra và lọc để xác định tế bào nào được gửi đến cổng ra Các tế bào đã được đánh địa chỉ cho từng cổng ra để sao chép lại tại bộ nhớ đầu ra và gửi tới tuyến đi Cấu trúc này không xảy ra tranh chấp đầu ra vì không có hai tế bào đến cùng một lúc Tuy nhiên, tốc độ tế bào đến tại một số tuyến có thể vượt quá băng tần của tuyến nối, do đó cần sử dụng bộ nhớ đầu ra để lưu trữ tế bào.

BUS chung Bộ nhớ cổng ra 1

Hình 3.9 Nguyên lý chuyển mạch BUS.

S/P : Bộ chuyển đổi nối tiếp – song song.

P/S : Bộ chuyển đổi song song – nối tiếp.

AF : Bộ lọc theo địa chỉ – Address Filter.

FIFO : Bộ đệm vào trớc ra trớc.

Việc điều khiển hệ thống này dễ dàng hơn so với hệ thống chuyển mạch bộ nhớ dùng chung, hỗ trợ cho nhân phiên bản hay quảng bá, và hoạt động hiệu quả khi tốc độ môi trường chung đạt hoặc vượt tổng tốc độ các tuyến nối Tuy nhiên, khi số lượng và tốc độ các tuyến nối tăng, việc chế tạo môi trường chung với tốc độ cao sẽ gặp khó khăn, là một hạn chế của cấu trúc này Do đó, cấu trúc này chỉ phù hợp với số lượng cổng nhỏ, nhưng có thể được sử dụng như các thành phần trong một hệ thống chuyển mạch lớn, nơi các thành phần này được kết nối với nhau.

 Hệ thống chuyển mạch có bộ nhớ chung.

Hệ thống bộ nhớ dùng chung là một phần quan trọng trong chuyển mạch ATM, phát triển dựa trên phương pháp chuyển mạch gói và kênh Hệ thống này thực hiện phân chia thời gian đồng bộ qua các đơn vị khe thời gian Việc áp dụng phương pháp này cho phép tạo ra các thành phần chuyển mạch từ bộ nhớ hai cổng, phục vụ cho tất cả các đầu vào và cổng đầu ra.

Các tế bào đa trong bộ nhớ dùng chung được liên kết tương ứng với số lượng cổng được chỉ định trong danh sách liên kết quản lý Đồng thời, chúng được phân loại cho từng cổng đầu ra thông qua chức năng điều khiển và sau đó được đưa vào hàng đợi.

Hình 3.10 Phơng pháp bộ nhớ dùng chung

Phương pháp này cho phép N cổng đầu ra được xử lý tuần tự trong thời gian cần thiết cho một tế bào, trong khi các thành phần bộ nhớ có băng thông rộng có khả năng phát ra đồng thời N cổng ra Nếu tốc độ liên kết đầu vào/ra là V, thì tốc độ xử lý của bộ nhớ phải đạt 2.(N.V) Thực chất, bộ nhớ được xây dựng theo phương pháp chia nhỏ bit đồng thời nhằm khắc phục giới hạn về tốc độ xử lý của bộ nhớ.

Chuyển mạch có bộ nhớ chung sử dụng một khối nhớ cổng kép chung cho tất cả các cổng vào và ra, nơi các tế bào đến được ghép thành một luồng tín hiệu duy nhất và ghi vào bộ nhớ chung Bộ nhớ này được tổ chức thành các hàng logic, mỗi hàng tương ứng với một cổng ra Tế bào tại các hàng ra cũng được ghép thành một luồng tế bào chung, sau đó được đọc, tách kênh và gửi tới các tuyến đi Tuy nhiên, cấu trúc này gặp nhược điểm về thời gian truy cập bộ nhớ, ảnh hưởng đến cả luồng dữ liệu vào và ra.

Bộ nhớ có thể đợc tổ chức theo hai phơng pháp:

Tất cả bộ nhớ được sử dụng chung cho mọi cổng ra, và khi bộ nhớ đạt giới hạn, các tế bào đến sau sẽ bị loại bỏ.

Hoàn toàn chia tách là phương pháp giới hạn số lượng tế bào đợi tại mỗi cổng ra, nhằm ngăn chặn tình trạng quá tải Khi số lượng tế bào vượt quá giới hạn cho phép, các tế bào thừa sẽ bị loại bỏ, ngay cả khi bộ nhớ vẫn còn chỗ trống.

Phương pháp bộ nhớ hoàn toàn chung cho kết quả tốt hơn so với phương pháp bộ nhớ hoàn toàn chia tách, đặc biệt trong việc giảm xác suất tổn thất tế bào nhờ sử dụng hiệu quả bộ nhớ Tuy nhiên, phương pháp này gặp khó khăn khi có đột biến tại một cổng ra, làm giảm đột ngột dung lượng bộ nhớ, từ đó ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ của các cổng ra khác Hiện nay, chuyển mạch có bộ nhớ chung đã được áp dụng rộng rãi nhờ vào những ưu điểm của kỹ thuật nhân phiên bản và sự tiến bộ trong công nghệ bộ nhớ, giúp giải quyết hiệu quả các hạn chế về tốc độ truy cập bộ nhớ.

Hình 3.11 Nguyên lý chuyển mạch có bộ nhớ chung

3.1.5.2 Chuyển mạch phân chia theo không gian.

Trong cơ chế chuyển mạch phân chia theo không gian, có nhiều đường truyền giữa mỗi cổng vào và cổng ra Các đường truyền này hoạt động song song, cho phép nhiều tế bào được gửi đi đồng thời.

Hệ thống được chia thành hai loại: hệ thống một đường và hệ thống nhiều đường Khác với chuyển mạch theo thời gian, hệ thống phân chia theo không gian sử dụng các đường chuyển mạch có độ rộng băng thông tương ứng với tốc độ truyền giữa đầu cuối vào và đầu cuối ra, được thiết lập trong các khoảng thời gian thực cho mỗi tế bào Do đó, tốc độ nhớ của các phần không cần phải lớn hơn 2V, trong đó V là tốc độ thông tin đầu vào.

Trong chuyển mạch phân chia không gian, tế bào từ các cổng vào khác nhau được truyền đồng thời tới các tuyến nối, yêu cầu thiết lập đường truyền vật lý riêng cho mỗi tế bào Điều này đòi hỏi các phần tử chuyển mạch phải có sự phân chia điều khiển bên trong, giúp giảm độ phức tạp trong thiết kế Chuyển mạch phân chia không gian được tổ chức tương tự như chuyển mạch ngang dọc.

Kü thuËt truyÒn dÉn ATM trong B-ISDN

Tổng quan

Trong môi trường chuyển mạch ATM, thông tin được đóng gói thành các tế bào ATM dài 53 byte Tuy nhiên, trong mạng truyền dẫn băng rộng, không phải tất cả thông tin đều ở dạng tế bào Mạng B-ISDN cần được thiết lập để cho phép truyền tải dòng thông tin từ các hệ thống số đồng bộ bên cạnh thông tin dạng ATM Nhiệm vụ chính của mạng này là đảm bảo truyền thông tin từ nguồn đến đích với độ trễ và xác suất lỗi tối thiểu.

Chức năng của truyền dẫn

Chức năng của truyền dẫn là:

 Tạo ra các tế bào ATM từ dòng thông tin liên tục.

 Truyền các tế bào ATM và các thông tin STM (Synchronous Transfer Mode) đang tồn tại.

 Ghép/phân kênh ATM và STM hiện có.

 Chuyển mạch tế bào và các thông tin của hệ thống đồng bộ STM.

3.2.2.1 Tạo ra các tế bào ATM từ dòng thông tin liên tục.

Các thiết bị đầu cuối băng rộng thường gửi thông tin qua kênh truyền dưới dạng tế bào ATM dài 53 byte mà không cần bổ sung kỹ thuật đóng gói Khi thông tin không phải là tế bào ATM, bộ tạo tế bào sẽ cắt kênh truyền đồng bộ STM thành các mẫu nhỏ phù hợp với thông tin trong tế bào ATM, giúp thông tin dạng chuyển mạch gói cũng tương thích với kích thước của ATM Quá trình tạo tế bào ATM diễn ra tại thiết bị kết cuối trong mạng B-NT2 hoặc bất kỳ vị trí nào trong mạng băng rộng liên kết với mạng không phải ATM Ngoài ra, có thiết bị tháo tế bào ATM để tạo ra dòng thông tin ban đầu.

3.2.2.2 Truyền dẫn tế bào ATM.

Sau khi tạo ra tế bào ATM, tế bào này có thể được truyền trên nhiều hệ thống khác nhau ITU-T đã đề xuất chế độ truyền dẫn tại UNI bao gồm chế độ truyền dẫn SDH và chế độ truyền dẫn dựa trên tế bào Bên cạnh đó, còn có hệ thống truyền dẫn phân cấp số cận đồng bộ PDH.

Sử dụng các hệ thống PDH có các u điểm sau:

 Không phải đầu t các thiết bị truyền dẫn mới (sử dụng các thiết bị ghép kênh và hệ thống đờng truyền đang có).

 Mạng truyền dẫn đã có, bao phủ rộng toàn quốc.

 Bớc đầu có thể truyền tải dịch vụ ATM trên một số tuyến truyền dẫn và cung cấp dịch vụ hiện có trên các tuyến truyền dẫn khác.

Tuy nhiên, các hệ thống PDH có hạn chế sau:

* Khai thác và bảo dỡng phức tạp.

* Phải thực hiện chuyển đổi các tế bào ATM vào cấu trúc PDH.

* Độ linh hoạt trong việc sắp xếp lại cấu trúc mạng lới thấp.

Thiết bị truyền dẫn SDH đang được sử dụng phổ biến trên mạng công cộng, cho phép truyền tải thông tin ATM trên cả mạng đường trục và mạng truy cập Tuy nhiên, một trong những hạn chế lớn nhất hiện nay là khả năng triển khai SDH cho việc truyền dẫn ATM vẫn chưa được mở rộng đầy đủ.

Truyền dẫn SDH có các u điểm sau:

 Đây là công nghệ truyền dẫn đáp ứng nhu cầu phát triển trong tơng lai.

 Khi thiết bị SDH đợc lắp đặt thì không đòi hỏi thay thế thiết bị mới.

 Khai thác và bảo dỡng đơn giản.

 Độ linh hoạt trong việc sắp xếp lại cấu trúc mạng luới cao.

Việc chuyển đổi tế bào ATM sang cấu trúc SDH đã được tiêu chuẩn hóa, với giao diện lớp vật lý chuẩn được thực hiện thông qua chip IC.

3.2.2.3 Ghép kênh và tập trung dòng thông tin.

Với mục đích là để truyền dẫn trên cùng một đờng truyền chung.

Ghép SONET không loại bỏ các tế bào trống khỏi luồng thông tin đầu vào, điều này có nghĩa là bộ ghép kênh không thực hiện chức năng xử lý các “Container” SDH trong mạng tế bào ATM.

Trong bộ tập trung ATM, các tế bào trống được tách ra khỏi dòng tế bào mạng thông tin hữu ích, dẫn đến dung lượng kênh thông tin đầu ra nhỏ hơn tổng dung lượng kênh thông tin đầu vào Bộ tập trung ATM loại bỏ các tế bào trống hoặc bị lỗi và ghép các tế bào mang thông tin hữu ích vào khung STM_1.

H×nh 3.16 Bé tËp trung ATM.

3.2.2.4 Phân luồng và trung chuyển dòng tế bào (Cross Connecting of Cell).

Chức năng này được thực hiện tại nút nối xuyên, cho phép liên kết dễ dàng giữa các kênh ảo VC và đường ảo VP ở đầu vào với các VC và VP ở đầu ra tương ứng, từ đó thiết lập các VCC và VPC qua mạng.

Chuyển mạch địa ph ơng

Luồng A Luồng B Đ ờng dây thuê bao Đ ờng dây thuê bao

Hình 3.17 Phân luồng và trung chuyển bằng nút nối xuyên.

Nút nối xuyên không chỉ thực hiện chức năng quản lý, vận hành và bảo dưỡng OAM cần thiết cho lớp vật lý và lớp ATM, mà còn được sử dụng trong mạng truy cập để phân tách luồng thông tin của khách hàng Nó chuyển đổi luồng dữ liệu thành một luồng đi tới chuyển mạch địa phương, cũng như các luồng cố định đến một điểm cụ thể trong mạng Trong chuyển mạch ATM, việc thiết lập và giải phóng cuộc nối được thực hiện thông qua giao thức báo hiệu, với sự điều khiển từ mặt phẳng quản lý.

Báo hiệu trong B-ISDN

Báo hiệu Meta

Báo hiệu Meta là một khái niệm mới trong mạng ATM, hoạt động tại lớp ATM để thiết lập, duy trì và giải phóng kênh báo hiệu giữa khách hàng và tổng đài nội hạt Kênh báo hiệu Meta được nhận dạng qua giá trị nhận dạng kênh ảo VCI trong mào đầu tế bào Tất cả thông tin liên quan đến báo hiệu Meta được thể hiện thông qua một tế bào ATM.

Meta không cần thiết trong cấu hình UNI (User Network Interface) điểm - điểm Trong trường hợp này, kênh báo hiệu SVC có giá trị nhận dạng trước là SVCI=5.

Trả lời kiÓm tra Giải phóng

Gán SVC Giải phóng SVC Kiểm tra SVC

Hình 3.18 Các bản tin báo hiêu Meta.

Báo hiệu Meta đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý các kênh ảo về báo hiệu với 3 chức năng chính: thiết lập, giải phóng và kiểm tra Quy trình báo hiệu Meta bao gồm 3 giai đoạn: Gán, Kiểm tra và Giải phóng Khi thiết bị bắt đầu hoạt động, kênh báo hiệu sẽ được kích hoạt và gửi yêu cầu về kênh báo hiệu cho mạng, sau đó mạng sẽ quyết định gán kênh cho khách hàng hoặc từ chối đáp ứng dựa trên các yêu cầu và khả năng đáp ứng của mạng Trong trường hợp kênh báo hiệu đã được gán, mạng sẽ gửi các thông báo kiểm tra để xác định trạng thái kênh báo hiệu và quyết định duy trì hoặc giải phóng kênh báo hiệu này, quá trình giải phóng có thể do khách hàng hoặc mạng quyết định.

Báo hiệu ATM

Mạng ATM không chỉ sử dụng báo hiệu Meta mà còn phải thực hiện các quy trình báo hiệu tương tự như trong các mạng kết nối khác, như mạng điện thoại, để thiết lập và giải phóng kết nối Thủ tục báo hiệu này rất quan trọng để đáp ứng nhu cầu của khách hàng về tài nguyên mạng Quá trình này liên quan đến việc thoả hiệp các tham số kết nối, bao gồm kênh ảo cố định (PVC) và kênh ảo chuyển mạch (SVC), địa chỉ điểm kết cuối cuộc gọi, thoả thuận về luồng dữ liệu, các tham số chất lượng phục vụ và băng tần, cũng như các thông số dịch vụ mà lớp AAL sẽ sử dụng, đồng thời xác định giá trị VPI và VCI.

Ba tiêu chuẩn đã được nghiên cứu và đề xuất cho mạng báo hiệu ATM khách hàng/mạng Tiêu chuẩn đầu tiên là Q.93B của ITU, tương thích với Q.931 và được chuẩn hóa thành Q.2931 Tiêu chuẩn thứ hai là báo hiệu của ATM Forum, là một tổ hợp phụ của Q.93B Cuối cùng, báo hiệu B-ISUP thực chất là báo hiệu CSS7 được sử dụng trong mạng ATM.

Quá trình triển khai báo hiệu

Quá trình triển khai mạng báo hiệu trong B-ISDN được thực hiện qua nhiều giai đoạn, trong đó Giai đoạn 1 dựa trên hệ thống báo hiệu hiện tại và đạt được những kết quả nhất định.

 Xác định nhóm các bản tin của lớp 3.

 Xác định tham số của các phần tử thông tin mới và sửa đổi (nh thông tin miêu tả lu lợng ATM).

 Thông tin miêu tả các thủ tục mới để nhận dạng bản tin B-ISDN.

 Xác định các thủ tục thiết lập và giải phóng cuộc gọi.

Báo hiệu lớp 3 B-ISDN tại NNI:

 Dựa trên hệ thống báo hiệu CSS7.

Hệ thống báo hiệu B-ISDN sẽ được triển khai qua nhiều bước, kết hợp các yêu cầu báo hiệu hiện tại Sự khác biệt chính giữa báo hiệu hoàn thiện và báo hiệu giai đoạn 1 là việc tách biệt giữa cuộc gọi và kết nối Trong mô hình chuẩn, mạng điều khiển được chia thành hai phần: điều khiển cuộc gọi và điều khiển kết nối (tải tin).

Chức năng điều khiển cuộc gọi:

 Nhận dang dịch vụ viễn thông yêu cầu cung cấp.

 Giám sát việc thoả hiệp và việc chiếm giữ các kênh ảo, tài nguyên của mạng.

 Chọn giá trị trễ để thực hiện cuộc gọi tiếp theo.

 Giám sát các thủ tục điều khiển kết nối từng chặng truyền dẫn.

 Khi chấp nhận cuộc gọi, hiển thị các đặc tính dịch vụ.

 Điều khiển các dịch vụ bổ xung.

Chức năng điều khiển tải tin:

 Thiết lập kết nối (có hoặc không có sự tham gia của điều khiển cuộc gọi).

 Thoả hiệp và chiếm giữa các kênh ảo và tài nguyên mạng.

 Khi chấp nhận cuộc gọi, hiển thị kết nối đợc thiết lập.

Chính nhờ sự tách biệt giữa điều khiển cuộc gọi và điều khiển tải tin đã đem lại cho mạng những u điểm nh sau:

Không cần thiết phải có điều khiển cuộc gọi cho tất cả các nút trong mạng; các nút chuyển mạch trung gian chỉ cần quản lý tải tin.

Các dịch vụ đa phương tiện được quản lý một cách hiệu quả và linh hoạt, cho phép thiết lập thêm kết nối hoặc giải phóng mà không cần phải kết thúc toàn bộ cuộc gọi đang diễn ra.

 Có khả năng truy nhập tới các cơ sở dữ liệu mà không phải thiết lập kết nèi.

Việc thiết lập và giải phóng kết nối cuộc gọi có thể diễn ra đồng thời hoặc lần lượt, cho phép thỏa thuận chấp nhận cuộc gọi trước khi kết nối được thiết lập.

 Tích cớc cuộc gọi đợc thực hiện dễ dàng vì dựa trên cơ sở các thủ tục cuộc gọi và các tham số kết nối.

 Dễ dàng chấp nhận các dịch vụ mới.

Các tham số cơ bản của mạng

Trễ tại lớp vật lý

Jilter (rung pha) được định nghĩa là những biến đổi ngắn hạn trong tín hiệu so với vị trí lý tưởng của nó Hiện nay, trong các mạng số liệu, vấn đề Jilter đã được cải thiện đáng kể nhờ vào việc sử dụng các bộ giảm Jilter hiệu quả.

Wander (trôi pha) đề cập đến sự thay đổi về độ trễ dài của tín hiệu số so với thời điểm lý tưởng Hiện tượng này thường xảy ra do sự thay đổi trong độ trễ truyền sóng trong môi trường truyền dẫn của thiết bị.

Rung pha và trôi pha đều có thể gây ra lỗi bit tại lớp vật lý, dẫn đến các lỗi tương ứng ở các lớp trên Trễ truyền dẫn, do độ dài của kết nối, trong các hệ thống truyền dẫn cáp quang có giá trị 6às/km.

Trễ tại lớp ATM

Trễ truyền tải tế bào là một phần của trễ toàn tuyến, không bao gồm thời gian tổ hợp hoặc phân tách tế bào và trễ trong mạng thuê bao Do đó, trễ chuyển giao tế bào chủ yếu bị ảnh hưởng bởi độ dài truyền dẫn ở lớp vật lý và các trễ phát sinh từ các phần tử khác nhau trong mạng, chẳng hạn như các nút chuyển mạch.

Giá trị trễ thay đổi theo tải mạng tức thời, dẫn đến biến thiên độ trễ tế bào (CDV) và trễ vi sai giữa các thành phần trong dịch vụ đa thành phần.

Tế bào đến (bit cuối đến)

Điều khiển tải trên mạng là rất quan trọng để hạn chế ảnh hưởng của trễ chuyển giao tế bào Biến thiên độ trễ tế bào (CDV) là thành phần giao động của trễ này, chủ yếu do sự thay đổi giá trị trễ tại các nút mạng Ngoài ra, các nguyên nhân khác bao gồm thời gian chờ tại các phần tử chuyển mạch ATM, sự xếp hàng tại thiết bị truyền dẫn và thiết bị thu để đồng bộ hóa tốc độ tế bào.

Trong cấu trúc ATM, lớp AAL đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi tín hiệu từ khách hàng thành dạng tế bào ATM Chẳng hạn, tín hiệu thoại 64 kbit/s được số hóa và tổ hợp thành tế bào Quá trình này thường gây ra độ trễ, vì tế bào chỉ được gửi đi khi thông tin đã được cập nhật đầy đủ Khi trường thông tin chứa 48 byte tín hiệu thoại 64 kbit/s, độ trễ tổ hợp tế bào có thể lên đến 6 ms.

Dựa trên các tiêu chuẩn hiện có cho mạng băng hẹp, giá trị tối đa cho độ trễ tại thiết bị khách hàng ở mỗi đầu kết nối thường được xác định là 5 ms Tuy nhiên, điều này là không khả thi đối với nguồn tín hiệu 64 kbit/s trong mạng ATM.

Các tế bào ATM di chuyển đến đích mà không có sự đồng bộ, trong khi một số dịch vụ, như CBR, yêu cầu sự phối hợp về thời gian giữa đầu phát và đầu thu Tại đầu thu, thực thể giao thức AAL cần tái tạo lại cấu trúc luồng tín hiệu với tốc độ bit cố định hoặc thay đổi từ chuỗi các tế bào nhận được với độ trễ khác nhau Bộ nhớ đệm đầu thu giúp bù đắp cho các thay đổi về độ trễ, nhưng sự sai lệch nhỏ giữa tín hiệu nhịp chủ của đầu phát và đầu thu có thể dẫn đến tình trạng tràn hoặc "xả" bộ đệm Khách hàng thường không nhận thấy sự suy giảm chất lượng nếu bộ thu có khả năng điều chỉnh tốc độ xóa bộ đệm để tránh tình trạng này.

 Trễ vi sai giữa các VCC:

Sự khác biệt về độ trễ giữa hai kênh ảo VC thời gian thực tại các điểm đầu cuối khác nhau trong mạng có thể gây ra vấn đề cho các cuộc gọi đa kết nối.

 ảnh hởng của tiếng vọng:

Nguyên nhân chính gây ra tiếng vọng trong mạng điện thoại là sự mất phối hợp trở kháng tại các điểm kết cuối của dây dẫn, dẫn đến phản xạ trở lại Trong mạng băng hẹp sử dụng truyền dẫn 4 dây, mất phối hợp chỉ xảy ra tại đầu cuối khách hàng với suy hao phản xạ tối thiểu là 12dB Các thiết bị đầu cuối như máy điện thoại cũng có thể gây tiếng vọng do sự kết hợp giữa ống nói và ống nghe, tuy nhiên, suy hao của phần này thường lớn hơn 36 dB Đối với mạng kỹ thuật số, tiếng vọng do suy hao đường truyền là bằng không, và độ vang toàn tuyến của kết nối ISDN phụ thuộc vào độ nhạy của máy điện thoại và tham số của bộ mã hóa Trong trường hợp mạng ATM, tiếng vọng do không cân bằng của giao diện 2 dây ảnh hưởng xấu đến cuộc gọi đường dài, do đó cần sử dụng thiết bị điều khiển tiếng vọng Đối với các cuộc gọi gần, ảnh hưởng của tiếng vọng gần như không có, nhưng với cuộc gọi xa, việc sử dụng bộ xoá tiếng vọng là cần thiết.

Có hai giải pháp để khắc phục các vấn đề do trễ gây ra:

 Chấp nhận trễ và sử dụng các bộ chống tiếng vọng.

 áp dụng việc “chỉ lấp đầy từng phần” tế bào để giảm bớt trễ.

Cũng nh các hệ thống khác, các lỗi xảy ra trong mạng ATM là do sự không hoàn hảo của hệ thống truyền dẫn hoặc chuyển mạch.

3.4.2.1 Mất tế bào do lỗi ở mào đầu.

Lỗi truyền thông tin có thể gây ra sự thay đổi không mong muốn tại điểm thu, đặc biệt nếu lỗi xảy ra ở phần số liệu của tế bào, tế bào vẫn được truyền tới điểm thu do ATM không có chức năng chống lỗi khi truyền theo phương thức liên kết Mạng ATM sử dụng phần mào đầu của tế bào để định đường, vì vậy nếu lỗi xảy ra tại phần này, chuyển mạch ATM có thể thông dịch sai mào đầu, dẫn đến việc tế bào bị định đường sai Điều này thường xảy ra khi mào đầu mạng có giá trị của một đường nối khác hoặc khi mào đầu mạng có giá trị không tồn tại, dẫn đến việc tế bào bị hủy bỏ Trong cả hai trường hợp, lỗi nhân (Multiplication Error) có thể xảy ra, vì chỉ cần một bit lỗi trong phần tiêu đề cũng có thể gây ra lỗi cho toàn bộ tế bào.

Cần lưu ý rằng trong trường hợp xảy ra lỗi nhóm (Burst Error), thông tin trong phần số liệu và phần mào đầu đều bị sai Do đó, bất kỳ lỗi nào xảy ra tại phần mào đầu sẽ trực tiếp dẫn đến lỗi nhân.

Độ dài trung bình của tế bào ATM được ký hiệu là H, trong khi độ dài của mào đầu là h và phần dữ liệu có độ dài i Ta có công thức H = h + i Nếu nút chuyển mạch ATM sử dụng toàn bộ bit của mào đầu để xác định đích nhận tin, và hệ thống truyền gặp lỗi ở cả phần mào đầu lẫn phần dữ liệu, ta có thể xác định được nguyên nhân của lỗi.

Xác suất xảy ra một lỗi ở phần mào đầu là: i B h h *

Xác suất xảy ra lỗi ở trờng dữ liệu là: i B h i *

Với B là tỷ lệ lỗi bit.

Nếu một hệ thống chuyển mạch thông dich một mào đầu bị lỗi thì có các khả năng sau xảy ra:

Nếu lỗi ở mào đầu không được phát hiện và sửa chữa, sẽ dẫn đến định đường nhầm Trong trường hợp xấu nhất, định đường nhầm có thể đưa i bit thông tin đến đích không hợp lệ, trong khi một số i bit khác không tới được đích đúng Kết quả là sẽ có hai i bit sai, dẫn đến tỷ lệ lỗi bit B1.

Nếu lỗi trong phần mào đầu không được sửa, tín hiệu i bit sẽ không đến được đầu thu, do tế bào lỗi sẽ bị hủy bỏ Khi đó, tỷ lệ lỗi bit B2 sẽ được tính toán như sau: i B h h.

 Nếu lỗi trong phần mào đầu đợc sửa thì tất cả các thông tin đều đợc tới đích cuối cùng, tỷ lệ lỗi bit B3 sẽ là: i B h

Trong các hiệu ứng nhân lỗi, M3 nhỏ hơn M1 và M2, dẫn đến việc không có lỗi nhân khi sử dụng cơ chế sửa lỗi đầy đủ Tuy nhiên, việc sử dụng mã sửa lỗi trước FEC yêu cầu phần mào đầu lớn và khó thực hiện, do đó phương pháp chống lỗi có giới hạn thường được áp dụng Trong truyền dẫn, lỗi đơn và lỗi nhóm là phổ biến, trong đó lỗi đơn có thể được sửa chữa dễ dàng bằng mã vòng, trong khi lỗi nhóm khó sửa và yêu cầu phần mào đầu dài hơn Lỗi nhóm không chỉ làm sai lệch phần trường dữ liệu mà còn khiến việc sửa lỗi mào đầu trở nên không hiệu quả Giải pháp sửa lỗi đơn đã giải quyết được phần lớn các vấn đề, nhưng khi có lỗi nhóm xảy ra, phần đầu khung sẽ bị sai lệch thêm, làm cho các thủ tục sửa lỗi đơn trở nên phản tác dụng Do đó, cơ chế phát hiện lỗi và sửa lỗi tự thích ứng đã được phát triển, trong đó các thủ tục sửa lỗi đơn là một phần của cơ chế này.

M (Tỷ lệ lỗi nhân) i8 iQ2 i8 iQ2

16 h (Độ dài mào đầu-byte) i: Độ dài tr ờng dữ liệu

Hình 3.22 Lỗi nhân xảy ra do lỗi ở tiêu đề tronh 3 trờng hợp M 1 , M 2 , M 3 với kích thớc các trờng dữ liệu khác nhau.

Nguyên nhân chính gây ra lỗ ở lớp ATM là hiện tượng tràn bộ đệm, trong đó sự thay đổi luồng đến các bộ đệm đóng vai trò quan trọng.

ảnh hởng của trễ

 Trễ vi sai giữa các VCC:

Sự khác biệt về độ trễ giữa hai kênh ảo VC thời gian thực giữa các điểm cuối trong mạng có thể gây ra vấn đề trong các cuộc gọi đa kết nối Hiện tượng này trở nên rõ rệt khi sử dụng dịch vụ điện thoại truyền hình, đặc biệt khi có độ trễ vi sai lớn, dẫn đến sự không đồng bộ giữa chuyển động miệng của người nói và âm thanh phát ra, gây khó khăn trong giao tiếp.

 ảnh hởng của tiếng vọng:

Có hai giải pháp để khắc phục các vấn đề do trễ gây ra:

 Chấp nhận trễ và sử dụng các bộ chống tiếng vọng.

 áp dụng việc “chỉ lấp đầy từng phần” tế bào để giảm bớt trễ.

Lỗi

Cũng nh các hệ thống khác, các lỗi xảy ra trong mạng ATM là do sự không hoàn hảo của hệ thống truyền dẫn hoặc chuyển mạch.

3.4.2.1 Mất tế bào do lỗi ở mào đầu.

Lỗi truyền trong mạng ATM có thể gây ra sự thay đổi không mong muốn đối với thông tin được truyền tải Nếu lỗi xảy ra ở phần số liệu của tế bào, tế bào vẫn được truyền đến điểm thu, vì ATM không có chức năng chống lỗi khi truyền từ liên kết này sang liên kết khác Mạng ATM sử dụng phần mào đầu của tế bào để định đường, do đó, nếu lỗi xảy ra tại phần này, chuyển mạch ATM có thể hiểu nhầm mào đầu và dẫn đến việc tế bào bị định đường sai Điều này có thể xảy ra khi mào đầu mạng chứa giá trị của một đường nối khác hoặc khi mào đầu mạng có giá trị không tồn tại, dẫn đến việc tế bào bị huỷ bỏ Trong cả hai trường hợp, lỗi nhân (Multiplication Error) có thể xảy ra, vì chỉ cần một bit lỗi trong phần tiêu đề cũng đủ để gây ra lỗi cho toàn bộ tế bào.

Cần lưu ý rằng trong trường hợp xảy ra lỗi nhóm (Burst Error), thông tin trong phần số liệu và phần mào đầu sẽ bị sai Do đó, bất kỳ lỗi nào xảy ra tại phần mào đầu đều sẽ dẫn đến lỗi nhân một cách trực tiếp.

Độ dài trung bình của tế bào ATM được ký hiệu là H, trong khi độ dài của mào đầu là h và phần dữ liệu có độ dài i Ta có công thức H = h + i Nếu nút chuyển mạch ATM sử dụng toàn bộ bit của mào đầu để xác định đích nhận tin, thì trong trường hợp hệ thống truyền gặp lỗi ở cả phần mào đầu và phần dữ liệu, ta có thể xác định nguyên nhân của lỗi.

Xác suất xảy ra một lỗi ở phần mào đầu là: i B h h *

Xác suất xảy ra lỗi ở trờng dữ liệu là: i B h i *

Với B là tỷ lệ lỗi bit.

Nếu một hệ thống chuyển mạch thông dich một mào đầu bị lỗi thì có các khả năng sau xảy ra:

Nếu lỗi ở mào đầu không được phát hiện và sửa chữa, sẽ dẫn đến định đường nhầm Trong trường hợp xấu nhất, việc định đường nhầm sẽ đưa i bit thông tin đến đích không hợp lệ, trong khi đó cũng có i bit không đến được đích đúng Kết quả là có 2.i bit sai, dẫn tới tỷ lệ lỗi bit B1.

Nếu lỗi trong phần mào đầu được phát hiện nhưng không được sửa, thì bit sẽ không tới đầu thu do tế bào lỗi bị hủy bỏ Khi đó, tỷ lệ lỗi bit B2 sẽ được tính toán như sau: i B h h.

 Nếu lỗi trong phần mào đầu đợc sửa thì tất cả các thông tin đều đợc tới đích cuối cùng, tỷ lệ lỗi bit B3 sẽ là: i B h

Trong các hiệu ứng nhân lỗi, M3 nhỏ hơn M1 và M2, dẫn đến việc không có lỗi nhân khi sử dụng cơ chế sửa lỗi đầy đủ Tuy nhiên, việc sử dụng mã sửa lỗi trước FEC đòi hỏi phần mào đầu lớn và khó thực hiện, do đó thường áp dụng phương pháp chống lỗi có giới hạn Trong truyền dẫn, lỗi đơn và lỗi nhóm là phổ biến, trong đó lỗi đơn có thể được sửa chữa bằng mã vòng, trong khi lỗi nhóm khó sửa và làm sai lệch phần trường dữ liệu Giải pháp chỉ sửa lỗi đơn đã giải quyết phần lớn vấn đề, nhưng khi có lỗi nhóm, phần đầu khung có thể bị làm sai lệch thêm, khiến các thủ tục sửa lỗi đơn trở nên phản tác dụng Do đó, cơ chế phát hiện lỗi và sửa lỗi tự thích ứng đã được phát triển, trong đó các thủ tục sửa lỗi đơn là một phần quan trọng.

M (Tỷ lệ lỗi nhân) i8 iQ2 i8 iQ2

16 h (Độ dài mào đầu-byte) i: Độ dài tr ờng dữ liệu

Hình 3.22 Lỗi nhân xảy ra do lỗi ở tiêu đề tronh 3 trờng hợp M 1 , M 2 , M 3 với kích thớc các trờng dữ liệu khác nhau.

Nguyên nhân chính gây ra lỗ ở lớp ATM là hiện tượng tràn bộ đệm, do sự thay đổi lu lượng đến các bộ đệm Để giảm thiểu tình trạng tràn này, cần áp dụng các chức năng điều khiển lu lượng và quản lý tài nguyên tại lớp ATM.

Với kích thước hợp lý của các hàng đợi trong mạng, sự mất mát dữ liệu do tràn hàng đợi được giảm xuống mức chấp nhận được, thường khoảng 10%.

8 Việc tính toán kích thớc hàng đợi đợc giảm nhẹ rất nhiều bởi tính chất hớng liên kết (Connection Oriented) của ATM vì nó tạo khả năng để mạng cho phép hoặc từ chối một cuộc nối mới nếu tải của cuộc nối nhỏ hơn hoặc lớn hơn tải của tải còn lại trong hàng đợi.

Trường thông tin trong tế bào được truyền tải qua lớp ATM mà không cần điều khiển dòng, và lỗi tại lớp vật lý trong trường thông tin sẽ xuất hiện trong AAL Các loại AAL khác nhau cho phép áp dụng các phương pháp xử lý lỗi khác nhau cho các trường thông tin AAL cung cấp nhiều chức năng để xử lý lỗi, tuy nhiên không phải tất cả các chức năng này đều có trong mỗi loại AAL.

- Xử lý và bù lại tế bào bị mất hoặc bị chèn nhầm (áp dụng việc đánh số thứ tù).

- Giám sát thông tin điều khiển giao thức AAL xác định các lỗi bit.

- Giám sát trờng thông tin của khách hàng xác định các lỗi bit và có thực hiện sửa lỗi.

- Giám sát sự tuân thủ về thứ tự của khối số liệu dịch vụ SAR.

Đánh số và tính cớc

Đánh số

Để nhận diện rõ ràng các khách hàng có nhu cầu liên lạc, cần có một kế hoạch đánh số phù hợp Hiện nay, các dịch vụ viễn thông chính như PSTN (điện thoại công cộng), Texlex và PSDN đều có các kế hoạch đánh số riêng, bao gồm cả các mã nước khác nhau Một lợi thế của mạng dịch vụ tích hợp là khả năng thực hiện đánh số chung, tuy nhiên, việc này gặp khó khăn do sự phức tạp của các hệ thống đánh số hiện tại Trong giai đoạn phát triển của B-ISDN, việc phối hợp giữa các mạng hiện tại sẽ đòi hỏi việc sử dụng số thuê bao của các mạng này.

CCITT đã đề xuất kế hoạch đánh số mạng ISDN trong khuyến nghị E.164, cho phép mỗi thuê bao có tối đa 15 chữ số, thể hiện rõ ràng trên hình.

M ã nước n ớ c M ã nước v ù n g MM ã nướcã nước t h u ê b a o t h u ê b a o

Hình 3.23 Dạng số của thuê bao theo E.164.

Ký tự cuối cùng của thuê bao có thể xác định một địa chỉ cấp dưới để chọn 1 trong 8 đầu cuối nối tới BUS của ISDN, không nên nhầm lẫn với quay số trực tiếp (DDI) tới các kết nối kéo dài PBX ITU cho phép sử dụng đến 40 số (20 octet) cho các trường địa chỉ cấp dưới, mở rộng khả năng địa chỉ của mạng nhưng không thuộc kế hoạch đánh số Dịch vụ phụ trợ này có thể được sử dụng để tính cước bổ sung và đăng ký riêng.

3.5.1.2 ảnh hởng của ATM tới các kế hoạch đánh số hiện tại.

Trong mạng ATM, việc đánh số thuê bao di động cần tuân thủ các nguyên tắc tương tự như mạng ISDN băng hẹp Kế hoạch đánh số cho mạng B-ISDN sử dụng ATM phải tương thích với kế hoạch của mạng ISDN, tuy nhiên sẽ có sự khác biệt do khả năng của ATM và các dịch vụ băng rộng bổ sung.

Một số điểm đặc biệt cần phải cân nắc là:

Kế hoạch đánh số có thể giúp khách hàng phân biệt giữa các dịch vụ thông tin, cho phép họ kết hợp các dịch vụ cụ thể với số thuê bao hiện có ATM băng rộng cung cấp nhiều dịch vụ, nhưng việc đánh số riêng cho từng dịch vụ có thể gặp khó khăn trong triển khai Do đó, có thể phân chia các dịch vụ dựa trên khả năng chung, sử dụng mã số dịch vụ nằm trong mã số quốc gia hoặc tiếp đầu số cho số thuê bao B-ISDN Nhờ đó, khách hàng sẽ có một số B-ISDN duy nhất để phân biệt và một hoặc nhiều tiếp đầu số cho các dịch vụ khác nhau, đồng thời đảm bảo tính tương thích với các kế hoạch đánh số mạng khác.

Mối quan hệ giữa việc tính cước và đánh số sẽ trở nên phức tạp hơn khi khách hàng có thể dự đoán cước phí thông qua các mã quốc gia và mã vùng Đối với

Mặc dù không phải là sản phẩm của ATM, việc đánh số vẫn gặp phải những vướng mắc về quy định Trong các quốc gia có tổ chức cạnh tranh, các số thuê bao được xem như tài nguyên quốc gia và việc phân định số thường được quản lý chặt chẽ bởi cơ quan chức năng.

3.5.1.3 Phối hợp mạng và kế hoạch đánh số/địa chỉ.

Khi phối hợp các mạng giống nhau, việc áp dụng một kế hoạch đánh số phù hợp là cần thiết để đảm bảo sự thông suốt cho khách hàng Kỹ thuật này đã được sử dụng trong mạng điện thoại quốc tế theo Khuyến nghị đánh số E.164, bao gồm cả mã quốc gia Nó cũng áp dụng cho việc phối hợp giữa mạng mặt đất và di động, giúp khách hàng không nhận thấy sự khác biệt giữa số điện thoại cố định và di động trong cuộc gọi Việc thiết lập kết nối đến khách hàng đầu xa là một phần quan trọng trong quá trình điều khiển cuộc gọi, trong đó sự phối hợp đánh số đóng vai trò thiết yếu Quá trình đánh số xuyên suốt giữa các mạng khác nhau được gọi là sự phối hợp thông qua chuyển đổi điều khiển cuộc gọi.

Một kỹ thuật phối hợp khác trong thiết lập cuộc gọi yêu cầu một địa chỉ bao gồm điểm phối hợp và số thuê bao ở đầu xa Tại điểm phối hợp, thông tin điều khiển cuộc gọi được chuyển đổi sang định dạng phù hợp cho mạng tương ứng.

Kỹ thuật phối hợp bằng truy cập cổng cho phép quản lý các địa chỉ mạng một cách độc lập Mỗi mạng có phạm vi truy cập khác nhau, không cần liên quan lẫn nhau, giúp tối ưu hóa quá trình xử lý thông tin.

Kỹ thuật thích hợp nhất cho việc phối hợp với mạng ATM sẽ phụ thuộc trên cơ sở các chi tiết của mạng kia.

TÝnh cíc

Việc sử dụng ATM để cung cấp đa dạng dịch vụ qua một mạng duy nhất đã đặt ra nhiều thách thức về tính cước Các quy tắc truyền thống về tính cước, dựa trên cơ sở hạ tầng hiện tại (bao gồm cả chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói), cần được điều chỉnh để đảm bảo rằng kế hoạch tính cước phù hợp cho tất cả các loại dịch vụ.

Việc xây dựng một phương pháp tính cước hợp lý cần xem xét từ hai góc độ: khách hàng và nhà cung cấp mạng Khách hàng mong muốn nhận được dịch vụ chất lượng cao với mức giá thấp nhất, trong khi nhà cung cấp mạng lại tìm kiếm khả năng hoàn vốn nhanh chóng cho các thiết bị mới Do đó, kế hoạch tính cước cần phải đạt được sự cân bằng giữa những yêu cầu này.

ATM cung cấp khả năng tích hợp nhiều dịch vụ với yêu cầu tốc độ bit và chất lượng dịch vụ khác nhau, tạo ra thách thức cho nhà khai thác mạng Tính cước theo mức cước đồng đều “theo bit” có thể dẫn đến chi phí cao cho dịch vụ thoại 64 kbit/s, tương tự như mạng PSTN hiện tại, làm hạn chế nhu cầu cho dịch vụ tốc độ cao hơn Một giải pháp khác là áp dụng mức cước khác nhau cho các dịch vụ, giúp dịch vụ băng rộng trở nên rẻ hơn so với dịch vụ tốc độ thấp Tuy nhiên, điều này có thể khiến nhà khai thác gặp rủi ro khi khách hàng “gộp” dịch vụ bit thấp để nhận ưu đãi Cuối cùng, các nhà khai thác cần có chính sách tính cước riêng cho báo hiệu, do việc sử dụng tài nguyên mạng ATM cho mục đích này Điều này có thể ảnh hưởng đến khách hàng, đặc biệt nếu cước báo hiệu chỉ áp dụng cho dịch vụ giá trị cao, và phản ứng sẽ khác nhau tùy theo từng quốc gia.

Mạng ATM cung cấp nhiều dịch vụ với chất lượng khác nhau, do đó, kế hoạch tính cước cần xem xét khả năng hỗ trợ các yếu tố biến động và nhiều băng tần Ngoài ra, với khả năng cung cấp cuộc gọi đa phương tiện và dịch vụ quảng bá, kế hoạch tính cước cần linh hoạt để bao quát tất cả các dịch vụ này Phương pháp quản lý tài nguyên và xử lý báo hiệu cũng ảnh hưởng đến kế hoạch tính cước, vì vậy các cơ chế tính cước phải tính đến tác động của báo hiệu và các giao thức thiết lập nhanh, cho phép khách hàng điều chỉnh yêu cầu như băng tần và chất lượng dịch vụ ngay trong cuộc gọi.

Nghiên cứu cho thấy rằng các bộ đấu chéo ATM có thể được thiết lập trong mạng cục bộ (LAN) Trong trường hợp có nhiều nhà khai thác mạng trục chính, như mạng điện thoại tại Anh, khách hàng có thể yêu cầu một đường ảo để kết nối với một nhà khai thác mạng trục chính và một đường ảo khác để kết nối với mạng khác Điều này có thể dẫn đến việc cước cho các dịch vụ tương tự cung cấp trên các đường ảo trở nên khác nhau.

Một khía cạnh quan trọng của tính cước trong mạng ATM là xác định vị trí thực hiện chức năng này, có thể là dựa trên các tế bào khi chúng vào mạng hoặc khi chúng đến đích Tuy nhiên, chức năng tính cước thường được đặt tại đầu thu, vì có khả năng các tế bào bị thất lạc trong quá trình truyền tải, và chỉ những tế bào đến đích mới được tính cước.

Chiến lược tính cước ATM phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, có thể thay đổi tùy thuộc vào dịch vụ và đặc điểm của mạng ATM Mạng cần có khả năng quản lý băng tần và tính cước cho từng kết nối cuộc gọi Các phần tử tính cước được chia thành hai nhóm chính: nhóm có giá trị xác định khi kết nối được thiết lập và nhóm có giá trị thay đổi trong suốt quá trình cuộc gọi.

Các phần tử đợc xác định khi một kết nối đợc xác lập:

 Băng tần do khách hàng yêu cầu.

 Yêu cầu chất lợng dịch vụ.

 Cớc hoặc cớc phí tối thiểu của cuộc gọi hoặc thiết lập kết nối.

 Đăng ký cấp truy nhập, cấp dịch vụ hoặc u tiên.

Các phần tử thay đổi nhay trong một kết nối:

 Băng tần xác định trong mạng.

 Băng tần đợc sử dụng trong cuộc gọi hoặc kết nối.

 Mức độ sử dụng (tức là số lợng các tế bào hoặc các gói thuộc lớp cao hơn, đã đợc truyền hoặc nhận).

 Cớc phí báo hiệu từ khách hàng đến khách hàng hoặc báo hiệu trong cuộc gọi. chơng Iv Tổng quan về kiến trúc mạng B-ISDN.

Mạng băng rộng có cấu trúc phức tạp với nhiều thành phần để phục vụ cho các dịch vụ đa dạng ATM bao gồm nhiều loại thiết bị, mỗi loại phục vụ cho mục đích khác nhau Các đặc điểm chính để phân tầng mạng bao gồm lưu lượng, phân luồng thông tin, khả năng cung cấp dịch vụ và phạm vi hoạt động Do đó, khi xây dựng mạng băng rộng, người ta thường chú trọng đến thiết bị và kiến trúc mạng.

Các thiết bị sử dụng trong mạng

 Các thiết bị cuối: Là các thiết bị thông tin của ngời sử dụng, gồm: máy tính cá nhân, điện thoại, FAX, TV,….

Các thiết bị cung cấp dịch vụ cho người sử dụng là những phần tử trong mạng có chức năng cung cấp dịch vụ theo yêu cầu Chúng bao gồm các File Server trong mạng LAN hoặc LAN-ATM, cùng với bộ cung cấp các chương trình.

TV theo yêu cầu (Video Server) là hệ thống cung cấp các thư viện âm thanh và hình ảnh phục vụ cho các ứng dụng đa truyền thông Nó đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp dịch vụ cho các ứng dụng chuyển mạch gói, nâng cao trải nghiệm người dùng với nội dung đa dạng và linh hoạt.

 Các thiết bị truyền dẫn: Gồm các bộ hợp kênh (MUX), phân kênh

(DEMUX), bộ tập trung, thiết bị liên kết mạng (IWU).

 Các thiết bị chuyển mạch: Làm nhiệm vụ chuyển mạch các cuộc nối bằng việc tác động vào VCI/VPI, gồm nút nối xuyên, nút chuyển mạch.

Trong hệ thống mạng, có hai loại nút chuyển mạch chính: nút chuyển mạch kết nối trực tiếp với thuê bao, bao gồm cả UNI và NNI, và nút chuyển mạch nằm trong mạng lưới đường dài, chỉ sử dụng gián tiếp NNI.

Cấu trúc mạng B-ISDN phân tầng

Mạng của ngời sử dụng

CN là mạng dành cho người sử dụng, cho phép truy cập vào mạng công cộng, hoạt động như cầu nối giữa thiết bị của người dùng và mạng này CN đóng vai trò như thiết bị kết cuối mạng B-NT2 (Broadband Network Termination 2) và cũng có thể hoạt động như thiết bị kết cuối mạng B-NT1.

Hình3.24 Cấu hình mạng CN

Tuỳ thuộc vào môi trờng ứng dụng, số ngời sử dụng và hình dạng mạng mà ta có thể phân loại CN thành hai loại chính là:

Mạng công nghiệp trong nhà máy, kinh doanh và dịch vụ có độ phức tạp cao, phụ thuộc vào nhu cầu đặc thù của từng cơ sở, quy mô tổ chức và số lượng người sử dụng Các thành phần chính của mạng công nghiệp bao gồm MUX, bộ tập trung, tổng đài cơ quan và đặc biệt là các mạng ATM-LAN.

Mạng CN trong gia đình thường phục vụ một số lượng người dùng nhỏ, thường chỉ trong một hoặc vài gia đình Các dịch vụ của mạng này chủ yếu đáp ứng nhu cầu giải trí như truyền hình và điện thoại Do đó, mạng CN trong trường hợp này thường sử dụng các MUX hoặc bộ tập trung để quản lý và phân phối tín hiệu hiệu quả.

Thiết kế mạng CN cần dựa trên tổng dung lượng thông tin từ các nguồn như tiếng nói, số liệu và hội nghị truyền hình Việc tính toán dung lượng thông tin này là rất quan trọng trong giai đoạn thiết kế, đồng thời cần có kế hoạch dự phòng để mở rộng mạng trong tương lai.

+ Giao thức: Để truy nhập đợc vào mạng công cộng cần dùng một số giao thức thích hợp Thờng sử dụng các giao thức UNI trong trờng hợp này.

Kiến trúc mạng là yếu tố quan trọng trong thiết kế mạng, bao gồm các thiết bị mạng như bộ tập trung và ATM-LAN, cùng với hình dạng mạng như cấu trúc hình sao và cấu trúc kênh.

Các đặc điểm dịch vụ và chức năng cần được xác định rõ ràng nhằm đảm bảo tính chính xác cho giao diện và các thủ tục chuẩn liên quan Việc tính toán kỹ lưỡng các yếu tố này sẽ giúp nâng cao hiệu quả sử dụng và trải nghiệm người dùng.

Mạng truy nhập

4.3.2.1 Đặc điểm. Đây là phần mạng trung gian giữa mạng CN và đờng dài Nó bao gồm các nút chuyển mạch để thu thập luồng thông tin tới từ CN, chuyển mạch tại chỗ hoặc cung cấp các giao diện truy nhập vào mạng đờng dài Mạng này đợc chia làm hai phần:

Các nút chuyển mạch công cộng địa phương, hay còn gọi là bộ phận trung tâm (Central office - CO), có vai trò kết nối trực tiếp với thuê bao hoặc khách hàng, đảm nhiệm việc chuyển mạch các cuộc gọi tại chỗ.

Hệ thống AT (Access Tandem) cho phép kết nối các cuộc gọi liên vùng hoặc quốc tế thông qua các cổng truy nhập vào mạng đường dài, đồng thời thực hiện nhiệm vụ phân luồng thông tin đến các nút chuyển mạch khác nhau trong mạng đường dài.

4.3.2.2 Các tham số cần chú ý.

Trong mạng truy nhập, cần chú ý tới lu lợng và lựa chọn các giải pháp xây dựng đờng truy nhập trên cơ sở các tính toán về lu lợng.

Việc ước tính lưu lượng trong thiết kế mô hình mạng truy nhập là rất quan trọng, vì nó giúp đưa ra giải pháp xây dựng mạng hiệu quả dựa trên các số liệu tính toán Lưu lượng của từng dịch vụ thay đổi theo thời gian và phụ thuộc vào mục đích ứng dụng, cho gia đình hay cho giao dịch.

Mạng đờng dài

Sau khi thiết lập mạng truy nhập ATM, bước tiếp theo là kết nối chúng thành một mạng thống nhất để truyền tải các cuộc gọi liên vùng, quốc gia và quốc tế Chức năng này được thực hiện bởi mạng đường dài.

Mạng đường dài đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ tin cậy cao, không cho phép thời gian ngừng hoạt động hoặc tình trạng ùn tắc Để xử lý lượng thông tin khổng lồ luôn lưu chuyển, mạng cần có băng thông rộng.

4.3.3.2 Các yêu cầu chú ý trong mạng đờng dài.

Các giao diện mạng đường dài phải tuân thủ các tiêu chuẩn về đường truyền, bao gồm phương thức truyền quang hoặc điện và các mã đường truyền tương ứng ANSI đã đưa ra các giao diện chuẩn cho hệ thống truyền dẫn của B-ISDN.

Bảng giao diện của mạng băng rộng:

Hệ thống mạng quản lý và mạng thông minh

Tên giao diện Tốc độ truyền Kiểu tín hiệu

+ Yêu cầu về giao thức đờng truyền: Theo xu hớng hiện nay, sử dụng kỹ thuËt truyÒn SONET/SDH.

Mạng đường dài cần cung cấp nhiều dịch vụ hơn so với mạng truy nhập ATM, vì chúng kết nối với nhiều người sử dụng Điều này giúp tối ưu hóa hiệu quả kinh tế khi sử dụng mạng đường dài làm nền tảng cung cấp dịch vụ.

Trong mạng đờng dài ta cần chú ý đến các thông số sau:

Luồng dữ liệu lớn dẫn đến tốc độ truy cập cao, nhưng khi xảy ra hỏng hóc hoặc quá tải trên một đường liên kết, sẽ ảnh hưởng đến nhiều người sử dụng Do đó, trong thiết kế đường truyền, cần tính đến hệ số an toàn phù hợp để tránh quá tải Việc định đường cho các cuộc nối qua đường truyền cũng cần linh hoạt, phụ thuộc vào tình trạng và thời điểm của đường truyền.

+ Lu lợng tại nút chuyển mạch: tổng số cổng truy nhập từ mạng truy nhập ATM và tổng số cổng trung kế nối với các nút đờng dài khác.

+ Hình dạng mạng là hình sao hoặc vòng.

4.3.4 Hệ thống mạng quản lý (TMN) và Mạng thông minh (IN)

4.3.4.1 Mạng quản lý TMN (Telecommunications Management Network)

Trong các hệ thống viễn thông hiện đại, mạng quản lý được sử dụng để khai thác hiệu quả tài nguyên, phân phối và chia sẻ linh hoạt các chức năng của mạng, đồng thời hỗ trợ quá trình lắp đặt và bảo trì.

TMN là một hệ thống xử lý thông tin độc lập, hỗ trợ bởi máy tính, cho phép quản trị mạng theo dõi hoạt động của các thiết bị trong mạng thông qua các quy trình và giao diện tiêu chuẩn.

Các chức năng thực hiện bởi TMN là các chức năng giám sát, quản lý, bảo dỡng (OAM) chúng bao gồm:

Quản lý hoạt động thiết bị trong mạng là nhiệm vụ quan trọng của TMN, nơi liên tục thu thập thông tin về trạng thái thiết bị, tình trạng mạng và chất lượng dịch vụ Những thông tin này giúp đưa ra các quyết định về vận hành và bảo trì hiệu quả.

Hệ thống TMN có khả năng phát hiện và quản lý các hỏng hóc hiệu quả, nhận thông tin ngay khi sự cố xảy ra và đưa ra quyết định phù hợp để khắc phục.

Quản lý cước là quá trình tổng hợp các số liệu thống kê quan trọng, bao gồm tổng số cuộc gọi, số cuộc gọi của từng thuê bao, các địa chỉ gọi, và tổng lượng dữ liệu được truyền trên mạng trong một khoảng thời gian nhất định.

+ Các hoạt động bảo vệ hệ thống: Khi có hỏng hóc xảy ra trong hệ thống, hiệu quả của chúng sẽ đợc giảm thiểu hoặc loại trừ.

4.3.4.2 Mạng thông minh IN (Intelligent Network)

IN là một mạng độc lập trong hệ thống TMN, kết hợp với B-ISDN để cung cấp các chức năng và dịch vụ mới linh hoạt theo nhu cầu người sử dụng Để thực hiện điều này, IN yêu cầu các giao thức báo hiệu mạnh mẽ, cùng với khả năng điều khiển và quản lý dịch vụ hiệu quả Do đó, IN thực chất là sự kết hợp của mạng báo hiệu SS7 (Common Channel Signalling System no 7) với các điểm cung cấp và quản lý dịch vụ.

Điểm điều khiển dịch vụ SCP đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý các tiến trình dịch vụ thông qua các cơ sở dữ liệu liên quan Nó có khả năng kết nối với điểm quản lý dịch vụ SMP, nơi được sử dụng để quản lý và tạo ra môi trường cho các dịch vụ.

- Điểm truyền tín hiệu STP có chức năng định đờng và chuyển các thông điệp điều khiển mạng.

Tổng quan về mạng ATM trong B-ISDN:

Định dạng
Số trang	87
Dung lượng	3,5 MB