Công nghệ atm

Công nghệ ATM Mở đầu Hiện nay, mạng viễn thông có đặc điểm chung tồn cách riêng rẽ, ứng với loại dịch vụ thông tin lại có loại mạng viễn thông riêng biệt để phục vụ dịch vụ Mỗi mạng đợc thiết kế cho dịch vụ riêng biệt sử dụng cho mục đích khác Thí dụ: ta truyền tiếng nói qua mạng chuyển mạch gói X.25 trễ qua mạng lớn Hậu có nhiều loại mạng khác song song tồn Mỗi mạng lại yêu cầu phơng pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dỡng khác Nh hệ thống mạng viễn thông có nhiều nhợc điểm mà quan trọng là: Chỉ truyền đợc dịch vụ độc lập tơng ứng với mạng Thiếu mềm dẻo: Sự đời thuật toán nén tiếng nói, nén ảnh tiến công nghệ VLSI ảnh hởng mạnh mẽ tới tốc độ trun tÝn hiƯu  KÐm hiƯu qđa viƯc b¶o dỡng, vận hành nh việc sử dụng tài nguyên Tài nguyên sẵn có mạng chia sẻ cho mạng sử dụng Chính lý nêu trên, yêu cầu có mạng viễn thông đa dịch vụ ngày trở nên thiết Có sở lý luận thực tiễn để đảm bảo cho việc nghiên cứu triển khai ứng dụng công nghệ Việt Nam Về sở lý luận: Phạm Đức Mạnh nghệ thông tin Khoa Công Công nghệ ATM Các lĩnh vực công nghệ định đời phát triển ATM là: Sự phát triển nhanh chóng công nghệ bán dẫn nh công nghệ quang điện tử Sự phát triển ý tởng khái niệm hệ thống Các quan điểm hệ thống đợc phát triển mạnh mẽ năm gần đây, hệ thống phải có độ mềm dẻo thích hợp, độ rộng băng hệ thống phải tùy thuộc vào yêu cầu dịch vụ cụ thể, dịch vụ thời gian thực đợc truyền theo phơng pháp chuyển mạch gói Các tiến mặt công nghệ Công nghệ bán dẫn: công nghệ CMOS công nghệ có triển vọng độ tích hợp lớn, tốc độ cao, độ rộng băng truyền lớn, kích thớc nhỏ, độ mềm dẻo học cao, tránh đợc nhiễu trờng điện tử, xác suất truyền lỗi thấp nhiễu xuyên âm Việc nghiên cứu công nghệ ATM phạm vi toàn cầu đà đạt tới độ chín chuẩn ITU đà đảm bảo tính thèng nhÊt viƯc triĨn khai c¸c hƯ thèng ATM Đội ngũ nhà nghiên cứu cán kỹ thuật nớc ta đà tiếp cận đợc công nghệ ATM Về mặt thực tiễn: ATM đà đợc triển khai nhiều quốc gia toàn giới chứng tỏ đợc tính u việt độ tin cậy Nhu cầu ngày tăng dịch vụ băng rộng, có tốc độ cao đáp ứng đợc dịch vụ đa phơng tiện Phạm Đức Mạnh nghệ thông tin Khoa Công Công nghệ ATM Cho đến công nghệ ATM đà đợc triển khai đa vào hoạt động Việt Nam, bớc tiến mang tính tất yếu, đánh dấu bớc phát triển ngành viễn thông nớc ta Trong khuôn khổ luận văn em muốn trình bày cách khái quát công nghệ ATM sở xây dựng mô hình mạng đờng trục ATM WAN phục vụ cho đào tạo công nghệ Viễn thông Nội dung luận văn gồm chơng: 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 Phạm Đức Mạnh nghệ thông tin Khoa Công Công nghệ 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 loại hình dịch vụ khác ngày yêu cầu tới hàng chục đến hàng trăm Mbps 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 Phạm Đức Mạnh nghệ thông tin Khoa Công Công nghệ ATM 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 viƯc thùc thi m¹ng B-ISDN Gièng nh chun m¹ch 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 ATM cung cấp chất lợng dịch vụ mà đợc thoả hiệp phần đầu phiên Nó lu trữ tài nguyên mạng (nhng không dành chúng cho phiên nào) phù hợp với chất lợng dịch vụ đợc thoả hiệp 1.1.3 Sự tiêu chuẩn hoá 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 Đầu tiên tổ chức ITU-T, ANSI, ETSI, diễn đàn ATM Tổ chức viễn thông quốc tế (ITU) tổ chức quốc tế bàn điều lệ viễn thông, tiêu chuẩn hoá, phối hợp, phát triển, số đơn vị vùng tiêu chuẩn hoá viễn thông ITU Chức ITU-T làm đơn giản phát triển tiêu chuẩn chung viễn thông Nó thực chức qua nhóm nghiên cứu mà lần lợt đợc thực nhóm làm việc Nhóm nghiên cứu 13 chịu trách nhiệm BISDN phát hành vài tài liệu có liên quan đến ATM gọi Phạm Đức Mạnh nghệ thông tin Khoa Công Công nghệ ATM khuyến cáo (cã hai bé phËn kh¸c cđa ITU: Bé phËn thông tin vô tuyến, phận phát triển viễn thông) Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ (ANSI) chịu trách nhiệm việc định nghĩa chuẩn US cho công nghiệp xử lý thông tin Nó tổ chức phi lợi nhuận, phi phủ mà đợc hỗ trợ tổ chức thơng mại, tổ chức chuyên nghiệp nh viện kĩ thuật điện điện tử (IEEE), công ty Nó làm việc thông qua uỷ ban mà chịu trách nhiệm phát triển tiêu chuẩn Uỷ ban T1 chịu trách nhiệm đa tiêu chuẩn viễn thông quốc gia ANSI thành viên US tổ chức tiêu chuẩn quốc tế, mà phát triển tiêu chuẩn truyền thông hệ thống xử lý liệu, ®¹i diƯn US cho ủ ban kü tht ®iƯn qc tế, mà tăng cờng an toàn, tơng thích, tính hoán đổi đợc tính chấp nhận đợc sản phẩm điện quốc tế Hầu hết tiêu chuẩn ANSI đợc đa để ITU-T xem xét nh khuyến cáo ITU-T Diễn đàn ATM tổ chức quốc tế đợc hình thành vào năm 1991 với mục đích làm tăng thêm việc sử dụng sản phẩm, dịch vụ ATM thông qua đặc tính vận hành đợc Nó bao gồm 700 công ty thành viên Nó có uỷ ban kỹ thuật mà làm việc với nhóm tiêu chuẩn khác nh: ITU-T, ANSI, để chọn lọc tiêu chuẩn, giải khác biệt tiêu chuẩn, giới thiệu tiêu chuẩn tồn thiếu không thích hợp 1.2 Cơ sở ATM 1.2.1 Giới thiệu ATM chữ viết tắt kiểu truyền dẫn không đồng (Asynchronous Transfer Mode) Trong kiểu truyền không đồng bộ, thuật ngữ truyền bao gồm lĩnh vực truyền dẫn chuyển Phạm Đức Mạnh nghệ thông tin Khoa Công Công nghệ ATM mạch, dạng truyền ám chế độ truyền dẫn chuyển mạch thông tin mạng Từ không đồng đợc sử dụng ATM cho phép hoạt động không đồng phía phát phía thu: Sự không đồng xử lý rễ dàng việc chèn hay tách tế bào không phân nhiệm (tế bào rỗng) Đó gói không mang thông tin ATM có hai đặc ®iĨm quan träng: Thø nhÊt: ATM sư dơng c¸c gãi có kích thớc nhỏ 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, đặc biệt chức báo hiệu cho phép cài đặt, giám sát, kết nối hay giải phóng gọi Mảng quản lý chịu trách nhiệm giám sát mạng Phạm Đức Mạnh nghệ thông tin Khoa Công Công nghệ ATM Mô hình giao thức chuẩn thờng đợc miêu tả sơ đồ chiều để phản ánh mảng nh trình bày hình 1.1 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 đảm bảo thích hợp đặc tính dịch vụ chia tất loại liệu thành khối 48 octet (gọi tải thông tin) mà đợc đa tới lớp ATM Lớp ATM nhận tải thông tin từ AAL gửi xuống sau cộng thêm octet thông tin tiêu đề để hình thành tế bào Thông tin tiêu đề đảm bảo tế bào đợc gửi theo kết nối Lớp vật 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: Trạm đầu cuối A A P Use r Packer Application A T H L M Y Cells ChuyÓn P m¹ch A P H T H Y M Y Cells Trạm đầu Pcuối A A H T A Y M L Packer Use r Application H×nh 1.2 Luång gãi tin tế bào Phạm Đức Mạnh nghệ thông tin Khoa Công Công nghệ ATM Lớp phụ đồng quy truyền dẫn (TC), thực chức mà không phụ thuộc vào môi trờng vật lý bao gồm việc tạo khôi phục lại khung truyền dẫn, đa tế bào vào rút tế bào từ khung SONET, xác định khôi phục ranh giới tế bào, xử lý lỗi mào đầu tế bào, chèn xoá rỗng tế bào Lớp phụ phụ thuộc vào môi trờng vật lý (PMD), thực chức mà phụ thuộc vào môi trờng nh thời gian bit mà đờng, líp thÊp cđa hai líp phơ M¶ng qu¶n lý bao gồm 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 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 Trường tải thông tin Hình 1.3 Cấu trúc tế bào GPC (4 bit) VPI (4 bit) Phạm Đức Mạnh nghệ thông tin VPI (4 bit) VCI (4bit) Octet Octet Khoa C«ng C«ng nghƯ ATM Octet VCI ( bit) VCI (4 bit) PT (3 bit) CLP Octet (1 bit) HEC ( bit) Octet H×nh 1.4 Tiêu đề tế bào ATM Chức đặc trng trờng nh sau: GFC: Điều khiển lng chung (4 bit) chØ ¸p dơng víi giao diƯn khách hàng-mạng (UNI) cấu hình điểm-điểm tham gia điều khiển lu lợng theo hớng khách hàng phía mạng VPI: Nhận dạng đờng ảo (8 bit) cho phép tới = 256 đờng ảo VCI: Nhận dạng kênh ảo (16bit) cho phép 16 = 65.535 kênh ảo đờng ảo PT: Trờng tải thông tin (3bit) cho phép ATM mang tới loại tải thông tin Thực chất bit có nhiều ý nghĩa (bit 3) đợc sử dụng để phân biệt tế bào liệu từ tế bào OAM, cho tế bào liệu cho tế bào OAM Bảng 1.1 M· PTI M· PTI MSB first Chó thÝch 000 - Tế bào lliệu ngời sử dụng, tắc nghẽn, SDU-type = ( nghĩa bắt đầu tiÕp tơc th«ng tin cđa SAR-SDU AAL5) 001 - Tế bào liệu ngời sử dụng, tắc nghÏn, SDU-type = (kÕt thóc cđa SAR-SDU AAL5) Phạm Đức Mạnh nghệ thông tin 10 Khoa Công