Tổng quan về mạng viễn thông

Mục lục Lời nói đầu Chơng I : Tổng quan mạng viễn thông 1.1 Đặc điểm mạng viễn thông 1.1.1 Các khái niệm mạng viễn th«ng 1.1.1.1 Khái niệm mạng viễn thông 1.1.1.2 Thiết bị cấu thành mạng 1.1.1.3 Kỹ thuật mạng viễn thông 1.1.2 Các đặc điểm mạng viƠn th«ng hiƯn .2 1.1.3 Sự đời mạng băng rộng B-ISDN .4 1.1.3.1 Sù ®êi cña ISDN 1.1.3.2 Sự đời mạng băng thông réng B-ISDN .6 1.1.4 Lùa chän phơng thức truyền tải cho mạng B 1.1.4.1.Chuyển mạch kênh 1.1.4.2.Chuyển mạch kênh ®a tèc ®é .7 1.1.4.3 Chuyển mạch kênh tốc độ cao .8 1.1.4.4 Chun m¹ch gãi 1.1.4.5 Công nghệ truyền tải STM 1.1.4.6 C«ng nghƯ trun t¶I PTM 10 1.2 Kỹ thuật mạng B-ISDN 10 1.2.1 Nền tảng kü thuËt m¹ng B 10 1.2.2 Sơ đồ cấu trúc chức đặc điểm kỹ thuật mạng B .11 1.2.2.1 Sơ đồ cấu trúc chức .11 1.2.2.2 Đặc ®iĨm kü tht cđa B-ISDN 12 1.2.3 Kỹ thuật liên kết mạng B-ISDN .12 1.2.3.1 M« hình xếp lớp mạng B-ISDN 12 1.2.3.1.1 Líp vËt lý 13 1.2.3.1.2 Líp ATM 13 Chơng ii : công nghệ atm 2.1 Giíi thiƯu chung vỊ ATM .14 2.1.1 Kh¸i niƯm vỊ ATM 14 2.1.2 Các đặc điểm ATM 14 2.1.3 CÊu tróc tÕ bµo ATM .17 2.1.4 Kü thuËt ghÐp kªnh ATM .20 2.1.5 Nguyên lý ATM 21 2.1.6 CÊu tróc ph©n líp cđa m¹ng ATM 22 2.1.7 Lựa chọn độ dài cho tế bào 24 2.1.7.1 Lùa chọn độ dài cố định hay thay đổi .24 2.1.7.2 Lùa chän kÝch thíc cho tÕ bµo 28 2.2 Mô hình giao thức chuẩn B-ISDN 31 2.2.1 Mô hình tham chiếu chuÈn cña B- ISDN .31 2.2.2 C¸c líp thÊp B- ISDN 33 2.2.2.1 Líp vËt lý 33 2.2.2.2 Líp ATM 35 2.2.3 C¸c líp cao B-ISDN .35 2.2.3.1 Líp thÝch øng ATM (AAL) 35 2.2.3.2 Các loại AAL 37 2.2.3.3 Mô tả lớp loại AAL 40 2.2.4 Sơ đồ cÊu h×nh chn cđa B- ISDN .41 2.3 Thành phần mạng ATM .42 2.3.1 Kênh ảo 43 2.3.2 Đờng ảo 44 Ch¬ng iii: hoạt động ứng dụng atm mạng băng rộng b-isdn 3.1 Nguyên lý chuyển mạch ATM 47 3.1.1 Các định nghÜa chun m¹ch .47 3.1.1.1 Chuyển mạch 47 3.1.1.2 PhÇn tư chun m¹ch 47 3.1.2 Chun m¹ch ATM 47 3.1.3 Các yêu cầu ®èi víi chun m¹ch ATM 50 3.1.4 Các dạng kết nối ATM 55 3.1.5 Phân loại chuyển m¹ch ATM 56 3.1.5.1 Chuyển mạch phân chia theo thời gian 56 3.1.5.2 Chuyển mạch phân chia theo không gian .60 3.1.5.3 Chuyển mạch quang .64 3.2 Kü thuËt truyÒn dÉn ATM B-ISDN 65 3.2.1 Tæng quan .65 3.2.2 Chức truyền dẫn 65 3.2.2.1 Tạo tế bào ATM từ dòng thông tin liên tục 65 3.2.2.2 Trun dÉn tÕ bµo ATM 66 3.2.2.3 GhÐp kªnh tập trung dòng thông tin 67 3.2.2.4 Phân luồng trung chuyển dòng thông tin 68 3.3 B¸o hiƯu B-ISDN 68 3.3.1 Các yêu cầu mạng B-ISDN .69 3.3.2 B¸o hiƯu Meta .70 3.3.3 B¸o hiƯu ATM 71 3.3.4 Quá trình triển khai b¸o hiƯu 71 3.4 Các tham số mạng 73 3.4.1 §é trÔ 74 3.4.1.1 TrƠ t¹i líp vËt lý 76 3.4.1.2 TrƠ t¹i líp ATM 77 3.4.1.3 TrƠ t¹i líp AAL 77 3.4.1.4 ¶nh hëng cđa trƠ 78 3.4.2 Lỗi 79 3.4 2.1 Mất tế bào lỗi mào ®Çu 79 3.4.2.2 Lỗi lớp ATM 82 3.4.2.3 Lỗi lớp AAL 83 3.5 Đánh số tính cớc 83 3.5.1 Đánh số 83 3.5.1.1 Kế hoạch đánh số 83 3.5.1.2 ¶nh hëng cđa ATM đến kế hoạch đánh số 84 3.5.1.3 Phối hợp mạng kế hoạch đánh số/địa 85 3.5.2 Tính cớc 86 3.5.2.1 Vấn đề đặt 86 3.5.2.2 Giải pháp tạm thời 87 3.5.2.3 Tham sè tÝnh cíc .88 ch¬ng vi : tỉng quan vỊ kiÕn tróc m¹ng b-isdn 4.1 Tæng quan 89 4.2 Các thiết bị sử dơng m¹ng 89 4.3 Cấu trúc mạng B-ISDN phân tầng 90 4.3.1 M¹ng cđa ngêi sư dơng 90 4.3.1.1 Đặc điểm 90 4.3.1.2 Các yêu cầu 91 4.3.2 M¹ng truy nhËp 91 4.3.2.1 Đặc điểm 91 4.3.2.2 Các tham số cần ý 92 4.3.3 Mạng đờng dài 92 4.3.3.1 Đặc điểm 92 4.3.3.2 Các yêu cầu cần chó ý 92 4.3.4 Hệ thống mạng quản lý mạng thông minh 93 4.3.4.1 Mạng quản lý TMN .93 4.3.4.2 Mạng thông minh IN 94 KÕt Ln…………………………………………………………………… 95 Tµi LiƯu Tham Khảo Chơng I TổNG QUAN Về MạNG viễn thông 1.1 Đặc điểm mạng viễn thông 1.1.1 Các khái niệm mạng viễn thông 1.1.1.1 Khái niệm mạng viễn thông Mạng viễn thông tập hợp tất thiết bị viễn thông phơng thức dùng để truyền thông tin ngời sử dụng thực dịch vụ tơng ứng Các dịch vụ viễn thông bao gồm dịch vụ truyền tín hiệu thoại, dịch vụ truyến số liệu, truyền hình 1.1.1.2 Thiết bị cấu thành mạng Theo quan điểm phần cứng mạng viễn thông bao gồm thiết bị cấu thành mạng thiết bị đầu cuối, thiết bị chuyển mạch thiết bị truyền dẫn Thiết bị đầu cuối Là thiết bị giao tiếp mạng viễn thông ngời sử dụng Nó có nhiệm vụ chuyển đổi thông tin sang tín hiệu điện ( bên phát) chuyển tín hiệu điện thành thông tin ban đầu ( bên nhận) Đồng thời thực trao đổi tín hiệu điều khiển ngời sử dụng mạng viễn thông Thiết bị chuyển mạch Chức thiết lập đờng truyền dẫn thiết bị đầu cuối cho mạng viễn thông Chuyển mạch đợc phân chuyển mạch nội hạt chuyển mạch chuyển tiếp: _ Chuyển mạch nội hạt chuyển mạch cung cấp trực tiếp tuyến truyền dẫn tới thuê bao _ Chuyển mạch chuyển tiếp chuyển mạch cung cấp truyền tuyến dẫn chuyển mạch nội hạt Thiết bị truyền dẫn Là thiết bị đợc sử dụng để truyền tuyến truyền dẫn mà thiết bị chuyển mạch đà thiết lập Tuỳ theo tính chất truyền dẫn mà có kiểu truyền dẫn thiết bị truyền dẫn tơng ứng Có thể cáp quang, cáp đồng trục, vi ba, vệ tinh 1.1.1.3 Kỹ thuật mạng viễn thông Kỹ thuật mạng viễn thông kỹ thuật cần thiết để kết hợp thiết bị cấu thành mạng thành mạng ®ång nhÊt Kü thuËt nµy bao gåm: Kü thuËt 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: để xác định cách tổ chức thiết bị cấu thành mạng Kỹ thuật phải kết hợp gắn với việc quy hoạch vị trí tổng đài, vị trí thuê bao cho đảm bảo hiệu truyền dẫn thông tin, lu lợng, chất lợng công tác quản lý mạng Có nhiều cách tổ chức mạng lới nh mạng hình sao, mạng hình lới * Kỹ thuật đánh số: để xác định cho thuê bao mà số riêng biệt Qua mà số ta nắm bắt đợc cách đầy đủ thông tin thuê bao nh dịch vụ thuê bao kiểu dịch vụ , truyền dẫn , vị trí đâu * Kỹ thuật tính cớc: xác định phơng pháp tính cớc cho thuê bao kiểu dịch vụ viễn thông khác Trên sở khái niệm mạng viễn thông, trải qua giai đoạn phát triển, thấy số đặc điểm bật mạng viễn thông 1.1.2 Các đặc điểm mạng viễn thông Ngày nay, giới tồn nhiều dịch vụ viễn thông, ứng với kiểu thông tin mà ngời sử dụng cần trao đổi lại có loại dịch vụ tơng ứng, ứng với loại dịch vụ lại có loại mạng riêng biệt để phục vụ cho dịch vụ Và kết tồn song song nhiều mạng dịch vụ viễn thông khác nh: Mạng Telex: Dùng để gửi điện dới dạng kí tự đợc mà hoá bit (mà Baudot) Không truyền đợc thông tin thoại, thông tin hình ảnh động tĩnh Tốc ®é truyÒn thÊp ( tõ 75 ®Õn 300 bit /s) Mạng điện thoại công cộng: (POST Plain Old Telephone Service) Nhóm thông tin tiếng nói đợc số hoá chun m¹ch ë hƯ thèng chun m¹ch PSTN(Public Switch Telephone Network) tổng đài điện tử số có chứa chơng trình làm việc lập trình sẵn.Tín hiệu truyền dẫn mạng tín hiệu thoại đà đợc số hoá Có thể truyền cáp đồng trục cáp quang Giữa hai thiết bị đầu cuối có kênh đợc thiết lập sẵn trớc có gọi Vì mạng điện thoại đợc gọi mạng chuyển mạch kênh ( Circuit Switching) Mạng truyền số liệu: dùng để trao đổi số liệu thiết bị đầu cuối máy tính Mạng sử dụng phơng pháp chuyển mạch kênh chuyển mạch gói ( Packet-Switching) Nghĩa số liệu trớc truyền dẫn mạng đợc chia thành gói tin Các gói tin đợc truyền qua nút mạng để đến đợc trạm đích thông qua địa gói tin Mạng số liệu phát triển với nhu cầu sử dụng ngày cao Mỗi mạng đợc thiết kế cho dịch vụ riêng biệt sử dụng cho mục đích khác Nếu ngời sử dụng muốn sử dụng loại hình dịch vụ họ phải đăng kí với nhà cung cấp dịch vụ Nếu muốn sử dụng lúc nhiều loại hình phải trang bị nhiều loại thiết bị đầu cuối, thiết bị chuyển mạch, thiết bị truyền dẫn Bên cạnh đó, mạng lại yêu cầu phơng pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dỡng khác Do hệ thống viễn thông có nhiều nhợc điểm: Chỉ truyền đợc dịch vụ độc lập tơng ứng mạng.Thiều mềm dẻo, linh hoạt truyền dẫn, chuyển mạch có kỹ thuật hay công nghệ Kém hiệu việc bảo dỡng, vận hành, chia sẻ tài nguyên cho mạng khác sử dụng Hạn chế phát triển nhiều loại hình dịch vụ Tóm lại, hệ thống viễn thông ngày nhiều nhợc điểm yêu cầu ngời sử dụng ngày cao Điều làm cho hệ thống viễn thông cũ không đáp ứng đợc, cần có mạng thích hợp nhằm đáp ứng nhu cầu ngời sử dụng từ lý đà tạo điều kiện cho việc đời hệ thống viễn thông với nhiều tiện ích hơn, phục vụ đợc nhiều yêu cầu ngời sử dụng nh để tơng xứng với phát triển lớn mạnh ngành khoa học kỹ thuật khác 1.1.3 Sự đời mạng băng rộng B-ISDN 1.1.3.1 Sự đời ISDN (Intergrated Services Digital Network) Vào đầu năm 80, thuật ngữ ISDN bắt đầu đợc nhắc đến nhiều Nó có nghĩa mạng số tích hợp đa dịch vụ Có thể hiểu liên kết dịch vụ viễn thông bình thờng nh thoại, số liệu, truyền hình thông qua phơng tiện truyền dẫn thông tin số nh cáp quang, vi ba vệ tinh ISDN cung cấp đờng nối tín hiệu số theo kiểu điểm nối điểm hai thiết bị đầu cuối Nó có khả tải tất kiểu thông tin nh thoại, số liệu, đồ hoạ, văn hình ảnh đờng dẫn số Dựa vào dịch vụ thông tin ISDN, ngời ta đa định nghĩa ISDN sở kỹ thuật chuyển mạch Đó kết hợp chuyển mạch kênh chuyển mạch gói để tạo thành mạng tổng thể đáp ứng hầu hết loại hình dịch vụ ngời sử dụng Ngời ta đa sơ đồ cấu trúc ISDN là: Các tín hiệu OA & M User Gate way ISDN Chuyển mạch kênh Gate way ISDN User Chuyển mạch gói Các dịch vụ khác Hình 1.1 Sơ đồ cấu tỉng qu¸t ISDN Giaotróc diƯn ISDN CÊu tróc cđa ISDN bao gồm: Các tín hiệu OA&M mạng quản lý mạng ISDN Các phận chuyển mạch kênh để phục vụ cho dịch vụ sử dụng phơng thức chuyển mạch kênh Các phận chuyển mạch gói để phục vụ cho dịch vụ sử dụng phơng thức chuyển mạch gói Các phơng tiện truyền thông khác: Gateway ISDN: cổng ISDN để tăng cờng đăng ký cần truy nhập vào mạng Giao diện ISDN: giao diện ngời dùng mạng Ngời ta phân chia giao diện này làm hai loại: Giao diện BRI ISDN: giao diện tốc độ Tốc độ giao thức 144Kb/s, gồm có hai kênh B kênh D: Kênh B kênh truyền số liệu, hình ảnh, liệu theo phơng thức chuyển mạch kênh chuyển mạch gói với tốc độ 64Kb/s Kênh D kênh truyền tín hiệu báo hiệu tốc độ sở Tốc độ giao diện 1544Kb/s, gồm có 24 kênh 64Kb/s Mỗi kênh hoạt động nh kênh báo hiệu 64Kb/s chuyển mạch gói Với hai giao diƯn BRI & PRI, ISDN cã thĨ phơc vơ ngời sử dụng tải phần mền từ Internet xuống, dùng ứng dụng điều khiển từ xa nh: giáo dục mua hàng, , dùng để tổ chức hội nghị qua hình nhng vấn đề đặt tốc độ truyền dẫn Tốc độ truyền dẫn ISDN hạn chế lĩnh vực nh dịch vụ thời gian thực Chính mà B – ISDN ®êi 1.1.3.2 Sù ®êi cđa mạng băng thông rộng B ISDN Xuất phát từ hạn chế ISDN mặt tốc độ truyền dẫn, bên cạnh có yêu cần dịch vụ chất lợng dịch vụ luôn thay đổi đòi hỏi ngày cao nên cần có mạng nên cần có mạng viễn thông chủ yếu nguyên nhân sau: Các yêu cầu dịch vụbăng rộng tăng lên Các kü tht xư lý tÝn hiƯu, chun m¹ch, trun dÉn tốc độ cao đà trở thành thực từ vài trăm Mb/s đến hàng Gb/s Tiến khả xử lý ảnh số liệu Sự phát triển ứng dụng phần mền lĩnh vợc tin học viễn thông Sự cần thiết phải tổ hợp dịch vụ phụ thuộc lẫn chuyển mạch kênh hay chuyển mạch gói vào mạng băng thông rộng So với mạng khác dịch vụ tổ hợp mạng tổ hợp có nhiều u điểm mặt kinh tế, phát triển, thực hiện, vận hành bảo dỡng Sự cần thiết phải thoả mÃn tính mềm dẻo cho yêu cầu phía ngời sử dụng nh ngời quản lý mạng(về tốc độ đờng truyền, chất lợng dịch vụ, độ tin cậy lĩnh vực trao đổi thông tin ) Cuối năm 1988, khuyễn nghị thức ITU I.21 nh sau Mạng tổ hợp số đa dịch vụ băng rộng B-ISDN (Broodband Integrated Services Digital Net Work) cung cấp nối thông qua chuyển mạch, nối cố định (pernament) bán cố định (semipernament), nối từ điểm đến điểm (point to point) từ điểm đến nhiều điểm (point to multipoint) cung cấp dịch vụ theo yêu cầu, dịch vụ dành trớc, dịch vụ cố định Cuộc nối BISDN phục vụ cho chuyển mạch kênh chuyển mạch gói theo kiểu đơn phơng tiện (Monomedia) hay đa phơng tiện (Multimedia), hớng liên kết (Connection-Oriented) không liên kết (Connectionless), theo cấu hình đơn hớng hay đa hớng Bên cạnh BISDN mạng thông minh có khả cung cấp dịch vụ cải tiến, cung cấp công cụ bảo dỡng vận hành (OAM) điều khiển quản lý mạng có hiệu 1.1.4 Lựa chọn phơng thức truyền tải cho mạng B Vì mạng B mạng cung cấp dịch vụ thời gian thực việc lựa chọn phơng thức truyền tải cho mạng B-ISDN phải đảm bảo hai yêu cầu tính suốt mặt nội dung tính st vỊ mỈt thêi gian ViƯc lùa chän sÏ dễ dàng sau ta xem xét số phơng thức chuyển mạch hành 1.1.4.1 Chuyển mạch kênh Đây phơng pháp đợc sử dụng từ lâu mạng điện thoại PSTN Ngày phơng pháp đợc sử dụng mạng ISDN Nó sử dụng phơng pháp ghép kênh theo thời gian TDM(Time Division Maltiplexing) Trong thông tin kênh đợc truyền theo chu kỳ đặn 125 Us khe thời gian cố định, tập hợp khe thời gian khoảng 125 Us tạo thành khung thời gian Kênh truyền mạng chuyển mạch kênh kênh thực đợc thiết lập trớc có yêu cầu thiết lập gọi mạng Do phơng pháp thiếu tính mềm dẻo thông tin phải truyền theo tần số cố định dẫn tới giới hạn mặt tốc độ không thích hợp cho viềc truyền dịch vụ băng rộng có đặc điểm khác 1.1.4.2 Chuyển mạch kênh đa tốc độ Để khắc phục thiếu mềm dẻo chế độ truyền đơn tốc độ chuyển mạch kênh ngời ta đa hệ thống chuyển mạch kênh đa tốc độ MRCS (Maltirate Circuit Switching) Các đờng nối MRCS đợc chia thành n kênh gồm khung thời gian có độ dài khác nhau, liên lạc đợc xây dựng từ n kênh Thông thờng kênh cho nối là: _ Một kênh có tốc độ 1024 Kbit/s _ Tám kênh H1 có tốc độ 2048 Kbit/s _ Một kênh H4 có tốc độ 139.164 Kbit/s MRCS phức tạp kênh sở đờng nối phải giữ đồng với kênh khác để đảm bảo tính suốt mặt thời gian Ngoài việc sử dụng tài nguyên chung MRCS không đạt hiệu quả: Khi kênh H1 bận thiết lập thêm kênh khác H4 rỗi Do cha phải giải pháp cho mạng băng rộng 10