Trang 1 Lời mở đầu Bản khoá luận này trình bày một cách khái quát về công nghệ truyềndẫn không đồng bộ ATM, cùng những đặc tính cơ bản và sự u việt của nó.Đây là phơng thức truyền dẫn có
Cụng ngh ATM Li m u Bản khoá luận trình bày cách khái quát công nghệ truyền dẫn không đồng ATM, đặc tính u việt Đây phơng thức truyền dẫn có khả cung cấp tất loại hình dịch vụ tơng lai đà đợc chọn làm giải pháp cho mạng viễn thông băng rộng B-ISDN Trên sở công nghệ đại đó, đề tài tiếp tục nghiên cứu tìm hiểu cấu trúc hệ thống mạng đờng trục nhằm ứng dụng vào mạng công cộng vào mạng riêng dựa sản phẩm ATM có sẵn (nh chuyển mạch ATM, định tuyến, module vạn Card giao tiếp) Cuối xây dựng: Mô hình mạng đờng trục ATM WAN phục vụ cho công tác đào tạo công nghệ Viễn thông đồng thời kết nối mạng LAN tốc độ cao cho liệu Ni dung cua khóa luận bao gy bao gồm : Chơng 1: Tổng quan công nghệ ATM Chơng 2: Nghiên cứu tìm hiểu cấu trúc hệ thống mạng đờng trục ứng dụng công nghệ ATM Chơng 3: Xây dựng mô hình mạng đờng trục ATM WAN phục vụ cho công nghệ đào tạo viễn thông Cụng ngh ATM Chơng Tổng quan công nghệ ATM 1.1 Phơng thức truyền tải ATM 1.1.1 Khái niệm băng thông rộng B-ISDN Mạng ISDN đời đà đáp ứng đợc nhiều loại hình dịch vụ khác tạo khả tổng hợp nhiều loại hình dịch vụ mạng Tuy nhiên mạng nhiều hạn chế tốc độ truyền tải vợt đợc 2Mbps nh mạng ISDN cha thể đáp ứng đợc nhu cầu khách hàng Một mạng viễn thông thống đáp ứng đợc tất loại hình dịch vụ viễn thông sử lý tin với tốc độ khác từ vài Kbps đến hàng trục Gbps, chí đến hàng Tbps Mạng thống gọi mạng số đa dịch vụ băng thông rộng B-ISDN có B-ISDN có khả cung cấp dịch vụ đa phơng tiện Yêu cầu mạng B-ISDN: Mạng B-ISDN phải có khả cung cấp loại hình dịch vụ cho khách hàng với tốc độ bít khác từ vài Kbps đến hàng chục Mbps trí đến hàng trăm Gbps Tbps Yêu cầu giải tần cao công nghệ chuyển mạch linh hoạt Mạng B-ISDN phải có khả cung cấp sẵn sàng cung cấp dịch vụ khách hàng muốn thay đổi dịch vụ nh tính dịch vụ nhà khai thác nạp thêm phần mềm cho hệ thống chuyển mạch 1.1.2 Tại gọi ATM Do hạn chế mạng ISDN băng hẹp N-ISDN, phơng thức truyền dẫn gọi phơng thức truyền dẫn không đồng (ATM) đà đợc chấp nhận nh chuyển mạch phơng thức truyền dẫn thông tin cho việc thực thi mạng B-ISDN Giống nh chuyển mạch gói, ATM mô hình sở gói mà gói đợc gọi tế bào có kích thớc cố định Bằng việc ghép kênh thống kê, tài nguyên mạng đợc sử dụng hiệu mạng chuyển mạch kênh 1.1.3 Sự tiêu chuẩn hoá ATM Cụng ngh ATM Nhóm nghiên cứu 13 ITU-T bắt đầu phát triển tiêu chuẩn cho B-ISDN từ 1985 Mục đích phát triển công nghệ mạng diện rộng dung lợng lớn cho dịch vụ băng rộng nêu tốc độ 150 Mbps cao Tuy nhiên, từ công nghệ truyền thông liệu đà giúp mở rộng phạm vi ứng dụng ATM Một vài tổ chức đà đóng góp vào tiêu chuẩn hoá ATM, nh tổ chức ITU-T, ANSI, ETSI, diễn đàn ATM 1.2 Cơ sở ATM 1.2.1 Giới thiệu ATM chữ viết tắt kiểu truyền dẫn không đồng (Asynchronous Transfer Mode) Từ không đồng đợc sử dụng ATM cho phép hoạt động không đồng phía phát phía thu: Sự không ®ång bé nµy cã thĨ xư lý dƠ dµng b»ng việc chèn hay tách tế bào không phân nhiệm (tế bào rỗng) Đó gói không mang thông tin ATM có hai đặc điểm quan trọng: Thứ nhÊt: ATM sư dơng c¸c gãi cã kÝch thíc nhá cố định gọi tế bào ATM (ATM Cell), tế bào nhỏ với tốc độ truyền lớn làm cho trễ truyền biến động trễ giảm đủ nhỏ dịch vụ thời gian thực, kích thớc nhỏ tạo điều kiện cho việc hợp kênh tốc độ cao đợc dễ dàng Thứ hai: ATM có khả nhóm vài kênh ảo (Virtual Channel) thành đờng ảo (Virtual Path), nhằm giúp cho việc định tuyến đợc dễ dàng 1.2.2 Kiến trúc mạng B-ISDN Mạng B-ISDN đợc tổ chức hợp lý theo mô hình kiến trúc lớp Mô hình đợc gọi mô hình giao thức chuẩn B-ISDN (PRM), mà lần lợt đợc tổ chức thành ba mảng: Mảng khách hàng dùng cho việc truyền dẫn thông tin khách hàng, bao gồm chế điều khiển luồng khôi phục lỗi Mảng điều khiển chịu trách nhiệm cho việc kết nối gọi chức điều khiển kết nối Mảng quản lý chịu trách nhiệm giám sát mạng Mô hình giao thức chuẩn thờng đợc miêu tả sơ đồ chiều để phản ánh mảng nh trình bày hình 1.1 Cụng ngh ATM Hình 1.1 Mô hình giao thức chuẩn B-ISDN lớp Mảng khách hàng mảng điều khiển gồm lớp: Lớp tơng thích ATM, Lớp ATM, Lớp Vật lý Lớp tơng thích ATM (AAL) lµ líp cao nhÊt cđa ba líp vµ líp vËt lý lµ líp thÊp nhÊt Líp vËt lý xác định đặc tính điện đặc tính quang, giao diện mạng, đồng thời đặt bit lên đờng dây Lớp vật lý đợc chia nhỏ thành lớp phụ: User Trạm đầu cuối A A P Packer A T H L M Y Application Chun m¹ch P A P Cells Cells H T H Y M Y Trạm đầu cuối P A A Packer H T A Y M L H×nh 1.2 Luång gãi tin tế bào User Application Lớp phụ đồng quy truyền dẫn (TC), thực chức mà không phụ thuộc vào môi trờng vật lý Lớp phụ phụ thuộc vào môi trờng vật lý (PMD), thực chức mà phụ thuộc vào môi trờng nh thời gian bit mà đờng, lớp thÊp cđa hai líp phơ M¶ng qu¶n lý bao gåm hai loại chức năng: Quản lý lớp quản lý mảng Về mặt luồng tế bào gói tin mạng, hình 1.2 trình bày cách định nghĩa giao diện 1.2.3 Tiêu đề tế bào ATM Nh đà trình bày trớc đây, tế bào có 48 octet trờng thông tin (Payload) octet phần tiêu đề, đợc biểu diễn hình 1.3 Phần tiêu đề đợc gán lớp ATM đợc tạo thành vài trờng nh hình 1.4 Cụng ngh ATM Các trờng điều khiển luồng chung, nhận dạng đờng ảo, nhận dạng kênh ảo, trờng tải thông tin, u tiên mát tế bào Octet 48 Octet Tiêu đề Trờng tải thông tin Hình 1.3 Cấu trúc tÕ bµo GPC (4 VPI (4 bit) bit) VPI (4 bit) VCI (4bit) VCI ( bit) CLP VCI (4 PT (3 bit) (1 bit) bit) HEC ( bit) Octet Octet Octet Octet Octet Hình 1.4 Tiêu đề tế bào ATM Chức đặc trng trờng nh sau: GFC: Điều khiĨn lng chung (4 bit) chØ ¸p dơng víi giao diện khách hàng-mạng (UNI) cấu hình điểm-điểm tham gia điều khiển lu lợng theo hớng khách hàng phía mạng Còn với giao diện mạng-mạng (NNI), trờng đợc sử dụng nh phần trờng VPI, làm tăng thêm dung lợng điạ VPI: Nhận dạng ®êng ¶o (8 bit) cho phÐp tíi = 256 đờng ảo Mỗi VP bao gồm kênh ảo, đờng ảo bó kênh ảo với VPI nhng khác VCI VCI: Nhận dạng kênh ¶o (16bit) cho phÐp 216 = 65.535 kªnh ¶o đờng ảo PT: Trờng tải thông tin (3bit) cho phép ATM mang tới loại tải thông tin Các loại tải tin đợc nhận dạng nhận dạng trờng tải thông tin (PTI) Bảng 1.1 chứa PTI Thùc chÊt bit cã nhiÒu ý nghÜa nhÊt (bit 3) đợc sử dụng để phân biệt tế bào liệu từ tế bào OAM, cho tế bào liệu cho tế bào OAM Đối với tế bào liệu, bit đợc sử dụng để tắc nghẽn; tắc nghẽn không xảy ngợc lại Còn bit cho tế bào khối liệu dịch vụ (SDU) type =0 cho tế bào SDU = Cơng nghệ ATM B¶ng 1.1 M· PTI M· PTI MSB first 000 001 010 011 100 101 110 111 Chú thích - Tế bào lliệu ngời sử dụng, tắc nghẽn, SDU-type = ( nghĩa bắt đầu tiếp tục thông tin SAR-SDU AAL5) - Tế bào liệu ngời sử dụng, tắc nghẽn, SDU-type = (kết thúc SAR-SDU AAL5) - Tế bào liệu ngêi sư dơng, cã t¾c nghÏn, SDUtype = - Tế bào liệu ngời sử dụng, có tắc nghẽn, SDUtype = - OAF5 tế bào kết hợp đoạn - OAF5 tế bào kết hợp đầu cuối - đầu cuối - Tế bào quản lý nguồn tài nguyên (RM) (sử dụng quản lý lu lợng) - Dành cho chức tơng lai CLP: Ưu tiên mát tế bào (bit 1) đợc sử dụng để định loại bỏ tế bào thích hợp mạng tắc nghẽn Nếu CPL = 1, tế bào bị loại bỏ, ngợc lại CPL = tế bào đợc giữ nguyên GFC (4 bit) VPI (4 bit) VPI (4 bit) VCI (4 bit) VCI (8 bit) VCI (4 bit) PT (3 bit) CLP (1 bit) HEC (8 bit) Octet Octet Octet Octet Octet (a) Mào đầu tế bào UNI GFC VPI VCI PTI CLP HEC Trêng t¶i tin (4 (8 (16 (3 (48 byte) bit) bit) bit) bit) (1 bit) (8 bit) (b) Tế bào UNI Hình 1.5 Mào đầu tế bào tế bào ATM UNI HEC: Điều khiển lỗi tiêu đề (8 bit) đợc sử dụng để sửa chữa lỗi bit khác tiêu đề HEC cho phép chuyển mạch ATM phát lỗi bị nhiều lỗi bit sửa lỗi bị lỗi bit Một tế bào giao diện khách hàng-mạng (UNI) có cấu trúc nh hình 1.5 Kết là, tế bào thuộc kênh ảo có VPI VCI giống Cụng ngh ATM Điều có nghĩa từ điểm mạng tổng thể, lớp ATM đợc nhận biết nh đợc chia thành hai mức phân cấp: mức kênh ảo (mức cao) mức đờng ảo (mức thấp) Hình 1.6 minh hoạ lớp ATM Lớp ATM Mức kênh ảo Mức đờng ảo Lớp vật lý Hình 1.6 Phân cấp líp ATM VPI (8bit) Octet VPI (4 bit) VCI (4 bit) VCI (8 bit) PT (3 CLP VCI (4 bit) (1 bit) bit) HEC (8 bit) Octet Octet Octet Octet (a) Mào đầu tế bào NNI VPI VCI PTI CLP HEC (12 bit) (16 bit) (3 bit) (1 bit) (8 bit) (b) TÕ bµo NNI Trờng tải tin (48 byte) Hình 1.7 Mào đầu tế bào tế bào ATM NNI Trờng GFC không đợc sử dụng tế bào NNI Tuy nhiên đợc sử dụng nh phần trờng VPI cho tế bào NNI, cho ta tổng số 12 bit trêng VPI (hay 212 = 4096 VPI) TÕ bµo NNI có cấu trúc nh hình 1.7 Điều làm cho số đờng ảo đợc định nghĩa mức NNI tăng từ 256 (khi có bit đợc sử dụng: 28 = 256) tới 4096 Do làm tăng số đờng ảo lên gấp 15 lần mà nhà cung cấp dịch vụ định chuyển Tb đợc gán Tb đợc gán mạch ATM 1.2.4 Phân loạiTbtếkhông bào gán Tb không gán Trong mạng ATM sử dụng tế bào, đợc thể hiƯn nh H×nh 1.8 Líp ATM SAP Líp vËt lý Tb hợp lệ Tb rỗng Tb không hợp lệ Tb rỗng Tb bị loại bỏ SAP: Điểm giao tiếp dịch vụ Tb: Tế bào Cụng ngh ATM Hình 1.8 phân loại tế bào ATM Chức loại tế bào nh sau: Tế bào rỗng: tế bào đợc lớp vật lý xen vào/tách để luồng tế bào ranh giới lớp ATM lớp vật lý có tốc độ phù hợp với tốc độ đờng truyền Tế bào hợp lệ: tế bào có mào đầu lỗi bị phát có lỗi đơn đà đợc sửa chu trình sửa lỗi HEC Tế bào không hợp lệ: tế bào có nhiều lỗi sửa đợc (bị loại bỏ lớp vật lý) Tế bào rỗng, tế bào hợp lệ tế bào không hợp lệ tồn lớp vật lý Tế bào đợc gán: tế bào mang thông tin dịch vụ, sử dụng dịch vụ lớp ATM Tế bào không gán: tế bào không đợc sử dụng, không mang thông tin dịch vụ Tế bào đợc gán tế bào không gán tế bào lớp ATM 1.3 Líp ATM 1.3.1 Giíi thiƯu Mét m¹ng ATM bao gồm tổ hợp chuyển mạch ATM đợc liên kết kết nối ATM điểm-điểm Các chuyển mạch hỗ trợ hai loại giao diện: giao diện khách hàng-mạng (UNI) giao diện mạng-mạng (NNI) UNI kết nối hệ thống đầu cuối với chuyển mạch NNI kÕt nèi hai chun m¹ch ATM thc hai hƯ thèng mạng khác Cụng ngh ATM Hình 1.9 Đờng ảo kênh ảo Từ mạng ATM mạng có hớng kết nối, mạch ảo phải đợc thiết lập tríc d÷ liƯu cã thĨ trun tõ ngn tíi đích Nh đà thảo luận trớc đây, ATM sử dụng khái niệm kênh ảo (VC) đờng ảo (VP) để thực định tuyến mạng Một VC, đợc xác định nhận dạng kênh ảo (VCI), đợc kết nối hai thực thể liên lạc ATM Nó bao gåm mét ghÐp nèi cđa mét hay nhiỊu liªn kÕt ATM Mỗi VC cung cấp chất lợng dịch vụ định Một VP, đợc xác định nhận dạng đờng ảo (VPI), nhóm nhiều kênh ảo hai điểm đầu cuối VPI VCI có ý nghĩa cục thờng đợc xác định lại chuyển mạch Hình 1.9 trình bày tơng quan liên kết vật lý VP VC Kênh ảo cố định (PVC): Đây kết nối đợc thiết lập toán tử mạng mà thích hợp với giá trị VPI/VCI đợc chơng trình hoá cho nguồn đích đà cho Vì vậy, PVC đợc thiết kế thông qua chuẩn bị phải thời gian dài Kênh ảo chuyển mạch (SVC): Một SVC đợc thiết lập cách tự động qua giao thức báo hiệu khoảng thời gian ngắn Một vài cặp VPI/VCI đợc dành riêng cho chức đặc biệt lµ: (VPI, VCI) = (0,5): Dành cho báo hiệu (VPI, VCI) = (0,16): Dành cho giao diện quản lý vùng tích hợp (VPI, VCI) = (0,17): Phục vụ mô cấu hình mạng LAN (VPI, VCI) = (0,18): Giao diện mạng-mạng cá nhân (VPI, VCI) = (0,19) (0,20): Dành riêng nhng cha đợc sử dụng 1.3.2 Chuyển mạch đờng ảo kênh ảo Một mạng ATM cung cấp dịch vụ mức đờng ảo dịch vụ mức kênh ảo hai Trong mạng mà cung cấp dịch vụ mức đờng ảo, chuyển mạch nhận tế bào với nhận dạng đờng ảo nhận dạng kênh ¶o cho tríc, nã t¹o mét b¶ng tra cøu để xác định giá trị nhận dạng đờng ảo đợc thay đổi hớng chuyển mạch hệ thống Cụng ngh ATM đầu cuối Giá trị nhận dạng kênh ảo không đợc đặt lại Loại chuyển mạch gọi chuyển mạch đờng ảo (VP Switching) Hình 1.10a Ví dụ chuyển mạch đờng ảo Hình 1.10b Ví dụ chuyển mạch kênh ảo Tơng tự, mạng nhà cung cấp dịch vụ mức kênh ảo, chuyển mạch nhận diện tế bào với nhận dạng đờng ảo nhận dạng kênh ảo cho trớc, gán giá trị nhận dạng đờng ảo kênh ảo cho tế bào trớc đa tới chuyển mạch hệ thống đầu cuối Loại chuyển mạch gọi chuyển mạch kênh ảo (VC Switch) Hình 1.10a hình 1.10b mô tả khái niệm đờng ảo kênh ảo 1.3.3 Tóm tắt Phần miêu tả hai mức phân cấp ghép kênh đợc định nghĩa cho mạng ATM: đờng ảo (VP) kênh ảo (VC) Một liên kết vật lý hỗ trợ vài đờng ảo, VP có nhận dạng đờng ảo (VPI) Tơng tự, đờng ảo thực chất bó kênh ảo, VC có nhận dạng kênh ảo (VCI) Tại chuyển mạch, VPI đợc thông dịch thành VPI Trong số chuyển mạch VCI VP đợc giữ nguyên suốt thời gian xử lý dịch VPI 1.4 Líp t¬ng thÝch ATM 10