TẢI CHUYỂN MẠCH ATM

Công nghệ chuyển mạch ATM LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển công nghệ tiên tiến xu hướng hội tụ mạng truyền thông mạng cố định mạng di động internet sang mạng hệ NGN (Next Generation Network) Hạ tầng mạng thay đổi không ngừng nhằm đáp ứng nhu cầu ngày cao người sử dụng, tác động liên quan ảnh hưởng tới nhiều lĩnh vực viễn thông bao gồm kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch kỹ thuật tảng mạng truyền thông Chuyển mạch ATM Là phương thức truyền tải không đồng bộ, kết hợp chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói, phương pháp ghép TDM thống kê Tiểu luận này, chúng em nghiên cứu công nghệ chuyển mạch ATM Trong làm nhiều thiếu sót, mong cô giúp đỡ Hà Nội ,ngày 18 tháng năm 2011 Sinh viên thực hiện: DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Cấu trúc cell Hình 2.2 Cấu trúc tế bào ATM giao diện NNI Hình 2.3 Cấu trúc tế bào ATM giao diện UNI Hình 2.4 kênh ảo đường ảo Hình 2.5 Mô hình tham chiếu B.ISDN Hình 2.6 Mô hình lớp ATM so với mô hình OSI Hình 2.7 lớp vật lý Hình 2.8 Lớp ATM Hình 2.9 dạng header UNI NNI Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM Hình 2.10 VCC,VPC Hình 2.11 VP switch / VP cross connect Hình 2.13 ví dụ Hình 2.14 Phân loại lớp ATM MỤC LỤC .1 DANH MỤC HÌNH VẼ MỤC LỤC .2 Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ ATM 1.1Giới thiệu: Hiện nay, mạng viễn thông có đặc điểm chung tồn cách riêng rẽ, ứng với loại hình dịch vụ thông tin lại có loại mạng viễn thông riêng biệt để phục vụ dịch vụ như: Mạng Telex: Có thể thu phát tín tức phạm vi toàn cầu Dùng để gửi điện dạng ký tự mã hóa mã bit Tốc độ truyền thấp (từ 75bit/s đến 300 bit/s) Mặt dù tốc độ truyền thấp, chậm có chữ cái, ký hiệu truyền mạng sử dụng để truyền tin tức thuê bao doanh nghiệp nhằm mục đích truyền tin ngắn Mạng điện thoại công cộng: Còn gọi mạng POTS ( Plain Old Telephone Service), mạng xây dựng sớm Nó phát triển từ tổng đài tương tự phương thức truyền dẫn tương tự đặc biệt chuyển mạch kênh theo thời gian thực Ở mạng tiếng nói số hóa chuyển mạch hệ thống chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN (Public Switched Telephone Network) Yêu cầu độ trễ nhỏ Mạng truyền số liệu: Phần lớn mạng truyền số liệu giới mạng số liệu chuyển mạch gói, tức thông tin cắt thành gói có kích thước phù hợp phát lên đường thông rỗi thời điểm Khe hở gói loại thông tin khác sử dụng Các mạng chuyển mạch gói để trao đổi số liệu máy tính dựa giao thức X.25 hệ thống truyền số liệu chuyển mạch kênh dựa giao thức X.21 Các tín hiệu truyền hình: Có thể truyền theo cách: truyền sóng vô tuyến, truyền qua hệ thống mạng truyền hình CATV (Community Antena TV) cáp đồng trục truyền qua hệ thống vệ tinh gọi hệ thống truyền hình trực tiếp DBS (Direct Broadcast System) Trong phạm vi quan, số liệu máy tính trao đổi thông qua mạng cục LAN thường mạng: Ethernet, Token Bus, Token Ring Hậu có nhiều loại mạng khác song song tồn Mỗi mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng khác Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM Như hệ thống mạng viễn thông có nhiều nhược điểm mà quan trọng là:  Chỉ truyền dịch vụ độc lập tương ứng với mạng  Thiếu mềm dẻo: Sự đời thuật toán nén tiếng nói, nén ảnh,… tiếng công nghệ VLSI ảnh hưởng mạng mẽ tới tốc độ truyền tín hiệu  Kém hiệu việc bảo dưỡng, vận hành việc sử dụng tài nguyên Tài nguyên có mạng chia sẻ cho mạng khác sử dụng 1.2 Sự đời hệ thống viễn thông B-ISDN:  ISDN gì? ISDN (Intergated Services Digital Network – Mạng số tích hợp dịch vụ) tập giao thức nhằm kết hợp mạng điện thoại số dịch vụ truyền liệu Nói cách khác, mạng ISDN cho phép tất thông tin thoại (phone), số liệu (data) hình ảnh (video) truyền qua đường dây thuê bao (subscriber line) với tốc độ cao chất lượng tốt Mục tiêu ISDN nhằm tạo mạng diện rộng có cung cấp khả kết nối điểm-điểm môi trường số Điều thực cách tích hợp thành tất dịch vụ truyền riêng biệt mà không cần thêm kết nối hay đường dây thuê bao Mạng số tích hợp dịch vụ băng rộng B – ISDN (Broadband Integrated Services Digital NetWork): Xu hướng dịch vụ ngày tương lai gần yêu cầu dịch vụ băng rộng tăng lên Các dịch vụ phục vụ cho thuê bao gia đình: Các dịch vụ quan trọng cho thuê bao gia đình dịch vụ truyền hình cáp, truyền hình số chuẩn SDTV (Standard Digital TV) dịch vụ truyền hình độ phân giải cao HDTV (High Definition TV) Một ứng dụng quan trọng dịch vụ điện thoại truyền hình hình ảnh chất lượng cao truyền tốc độ từ tới Mbit/s Các dịch vụ phục vụ lĩnh vực kinh doanh giao dịch: Các thuê bao phạm vi công sở, văn phòng có đặc điểm hoàn toàn khác so với thuê bao gia đình Điểm chung hai lĩnh vực điện thoại truyền hình Tuy vậy, dịch vụ phải mở rộng để tiến tới điện thoại hội nghị truyền hình, cho người sử dụng dùng dịch vụ điện thoại truyền hình để liên lạc vài điểm lúc Từ cần thiết phải tổ hợp dịch vụ phụ thuộc lẫn chuyển mạch kênh chuyển mạch gói vào mạng băng rộng Cần thiết phải thỏa mãn tính mềm dẻo cho yêu cầu phía người sử dụng người quản lý mạng (về mặt tốc độ truyền, chất lượng dịch vụ, …) Vì người quản trị mạng Mạng B-ISDN đời nhằm đáp ứng điều kiện (băng rộng, bảo dưỡng, mềm dẻo, kinh tế, …) mà mạng băng hẹp N.ISDN không đáp ứng So với Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM mạng khác, dịch vụ tổ hợp mạng tổ hợp có nhiều ưu điểm kinh tế, phát triển, thực hiện, vận hành bảo dưỡng Vậy mạng tổ hợp dịch vụ số băng rộng (Broadband Integrated Services Digital Network – B-ISDN ) cung cấp nối thông qua chuyển mạch, nối cố định (Permanent) bán cố định (Semi-Permanent), nối từ điểm tới điểm từ điểm tới nhiều điểm cung cấp dịch vụ theo yêu cầu, dịch vụ dành trước dịch vụ yêu cầu cố định Cuộc nối B-ISDN phục vụ cho dịch vụ chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói theo kiểu đa phương tiện (Multimedia), đơn phương tiện (Monomedia), theo kiểu hướng liên kết (Connection – Oriented) không liên kết (Connectionless) theo cấu hình đơn hướng đa hướng BISDN mạng thông minh có khả cung cấp dịch vụ cải tiến, cung cấp công cụ bảo dưỡng vận hành (OAM), điều khiển quản lý mạng hiệu 1.3 Khái niệm ATM: Là phương thức truyền tin thông tin chia thành gói có chiều dài nhỏ không thay đổi gọi tế bào tin Tế bào tin truyền độc lập xếp lại thứ tự đầu thu ATM không đồng lý gói kết nối lập lại cách bất thường lúc chúng tạo theo yêu cầu cụ thể mà không theo chu kì ATM truyền tất dịch vụ viễn thông mà không cần quan tâm đến đặc tính chất lượng dịch vụ thỏa mãn yêu cầu: • Mềm dẻo phù hợp với dịch vụ tương lai • Có hiệu qủa việc sử dụng tài nguyên • Chỉ sử dụng mạng cho tất dịch vụ Vì vậy, cuối ITU – T định chọn phương thức truyền ATM làm mạng phục vụ cho dịch vụ mạng băng rộng Thật mạng ATM có ưu điểm sau: Điều khiển nhiều loại lưu thông khác như: Dữ liệu, tiếng nói, hình ảnh, Video, … Khả sử dụng đường truyền hiệu qủa: Cho phép truyền ứng dụng hình ảnh, liệu, có tốc độ cố định, biến đổi theo thời gian ngắt quãng Dùng kỹ thuật chuyển mạch phần cứng: Với chiều dài tế bào cố định 53 Bytes, ATM cho phép việc xử lý chuyển mạch phần cứng có tốc độ nhanh, giảm thiểu thời gian chuyển mạch tăng đáng kể tốc độ truyền Cho khả thiết lập nhóm kênh ảo: Nhóm kênh ảo định nghĩa số nhận dạng ảo (VPI/VCI), Do tạo mới, thay đổi lưu lượng lộ trình cách điều khiển việc gán nhãn địa nút chuyển mạch Khả cho phép việc quản lý điều hành mạng động Đặc tính truyền dẫn mềm dẻo: Cho phép không giới hạn tốc độ kênh số lượng kênh kênh thông tin thiết lập chuỗi tế bào ATM, số lượng tế bào truyền đơn vị thời Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM gian tự do, số lượng kênh đường truyền phụ thuộc vào số nhận dạng logic nên tốc độ kênh thông tin đạt đến mức tối đa Có khả cung cấp băng thông theo yêu cầu, ATM kỹ thuật hiệu qủa cho việc xây dựng mạng: Người sử dụng kết nối với mạng cách dùng thích ứng hỗ trợ băng thông tùy theo yêu cầu riêng người sử dụng 1.4 Tính suốt hệ thống: Để truyền thông tin cách tin cậy, mạng phải đảm bảo tiêu sau: Trong suốt mặt nội dung Trong suốt mặt thời gian  Tính suốt mặt nội dung Tính suốt mặt nội dung chức đảm bảo việc truyền xác bit từ đầu phát đến đầu thu với số lỗi cho phép Khi đời, mạng chuyển mạch gói chất lượng truyền số liệu kém, để đảm bảo chất lượng truyền chấp nhận người ta phải thực chức điều khiển lỗi liên kết Việc điều khiển lỗi thực giao thức HDLC (High Level Data Link Control) bao gồm chức năng: giới hạn khung, đảm bảo truyền bit xác, kiểm tra lỗi, Ở trình điều khiển lỗi thực liên kết thông qua nút chuyển mạch, nút chuyển mạch phải xử lý loạt thủ tục phức tạp khác làm ảnh hưởng đến tốc xử lý chung hệ thống Sau này, chất lượng hệ thống truyền dẫn chuyển mạch tăng lên nên tỷ lệ lỗi mạng giảm.Với mạng chất lượng cao người ta cần thực số chức thủ tục HDLC Bằng cách người ta giảm khối lượng thông tin mà nút chuyển mạch cần xử lý Nhờ tốc độ nút tăng lên Như lớp mô hình OSI chia thành hai lớp Lớp 2a chuyên cung cấp chức lớp 2, lớp 2b cung cấp chức bổ sung Các hệ thống ứng dụng nguyên lý gọi chuyển tiếp khung (Frame Relay)  Tính suốt mặt thời gian Các dịch vụ thời gian thực yêu cầu dòng bit có trễ ngắn truyền từ đầu phát đến đầu thu, tức chúng yêu cầu tính xác thời gian Có thể phân biệt hai loại trễ: trễ chuyển mạch trễ từ điểm đầu đến điểm cuối Đặc trưng hai tham số: trễ D biến động J Mạng ATM cần chức tối thiểu nút chuyển mạch, cho phép truyền số liệu tốc độ cao, trễ mạng biến động trễ giảm xuống, quan hệ thời gian đảm bảo trường hợp chuyển mạch kênh Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC MẠNG PHÂN LỚP ATM 2.1 Cấu trúc tế bào ATM: Ta biết rằng, đặc điểm ATM hướng liên kết Do khác với mạng chuyển mạch gói, địa nguồn đích, số thứ tự gói không cần thiết ATM Hơn thế, chất lượng đường truyền tốt nên chế chống lỗi sở từ liên kết tới liên kết bỏ qua Ngoài ATM không cung cấp chế điều khiển luồng nút mạng cấu điều khiển gọi Vì chức lại phần tiêu đề tế bào ATM nhận dạng nối ảo Như xem xét để lựa chọn tế bào ATM tế bào ATM tế bào cố định, có 53 Bytes: Bytes tiêu đề 48 Bytes liệu ATM cell có cấu trúc giống cho loại dịch vụ Hình 2.1 Cấu trúc cell - Header: Octet (5 bytes) Thông tin chứa Header giúp cho việc tìm đường ATM cell qua mạng Do mạng ATM hoạt động theo cách kết nối có hướng nên cell luân chuyển qua vùng mà kết nối tồn Lưu ý: Các cell Header không dùng để khởi tạo bắt tay kết nối - Payload: 48 Octet(48 bytes) Chứa Data người sử dụng, tín hiệu điều khiển tương ứng Sau phát xong cell, bên phần thu tổ chức lại luồng Data, gói Data cho giống ban đầu Phần tiêu đề tế bào ATM có hai dạng: Một dạng tế bào truyền giao diện người sử dụng mạng UNI, dạng lại tế bào truyền nút chuyển mạch NNI VPI VPI Bit Octet VCI VCI Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM VCI PT CLP HEC Phần liệu (48 octet) … Hình 2.2 Cấu trúc tế bào ATM giao diện NNI Bit GFC VPI Octet VPI VCI VCI VCI PT CLP HEC Phần liệu (48 octet) … Hình 2.3 Cấu trúc tế bào ATM giao diện UNI  Đặc điểm trường cấu trúc tế bào: Số hiệu nhận dạng kênh ảo VCI (Virtual Channel Identifier) đường ảo VPI (Virtual Path Identifier) Hình 2.4 kênh ảo đường ảo Do kênh truyền ATM truyền với tốc độ từ vài Kbit/s tới vài trăm Mbit/s thời điểm đó, VCI dùng để nhận dạng kênh truyền đồng thời đường truyền dẫn Thông thường kênh truyền đồng thời đường truyền dẫn Thông thường đường truyền có hàng ngàn kênh vậy, VCI có độ dài 16 bit (Tương ứng với 65535 kênh) Do mạng ATM có đặc điểm hướng liên kết nên nối gán số hiệu nhận dạng VCI thời điểm thiết lập Mỗi giá trị VCI có ý nghĩa liên kết từ nút tới nút mạng Khi nối kết thúc, VCI giải phóng để dùng cho nối khác Ngoài VCI có ưu điểm việc sử dụng cho nối đa Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM dịch vụ dịch vụ điện thoại truyền hình, âm hình ảnh truyền hai kênh có VCI riêng biệt, ta bổ sung hủy bỏ dịch vụ thực dịch vụ khác VPI sử dụng để thiết lập nối đường ảo cho số nối kênh ảo VCC VPI cho phép đơn giản hóa thủ tục chọn tuyến quản lý, có độ dài bit 12 bit tùy thuộc tế bào ATM truyền qua giao diện UNI hay NNI Tổ hợp VCI VPI tạo thành giá trị cho nối Tùy thuộc vào vị trí hai điểm cuối mà nút chuyển mạch ATM định đường dựa giá trị VPI VCI hay dựa giá trị VPI Tuy cần lưu ý VCI VPIø có ý nghĩa chặng liên kết nối Chúng đuợc sử dụng để việc chọn đường chặng dễ dàng Do số VPI VCI nhỏ nên chúng đuợc sử dụng số hiệu nhận dạng toàn cục khả xảy hai nối sử dụng ngẫu nhiên số VPI VCI cao Để khắc phục, người ta cho VCI VPI đoạn liên kết Trên đoạn liên kết này, hai nút chuyển mạch sử dụng VPI VCI số hiệu nhận dạng cho nối đoạn Khi qua nút chuyển mạch, VPI VCI nhận giá trị phù hợp với đoạn Trường kiểu tế bào PT (Payload Type): PT trường gồm bit có nhiệm vụ phân biệt kiểu tế bào khác như: tế bào mang thông tin người sử dụng, tế bào mang thông tin giám sát, vận hành, bảo dưỡng (OAM) Nếu bit đầu PT có giá trị = tế bào người sử dụng Trong tế bào người sử dụng, bit số báo hiệu tắc nghẽn mạng bit có chức báo hiệu cho lớp tương thích ATM AAL Nếu bit đầu PT chó giá trị = tế bào báo mang thông tin quản lý mạng Cấu trúc trường PT tế bào mang thông tin OAM Dạng bit Chức 100 Tế bào OAM lớp F5 liên quan tới liên kết 101 Tế bào OAM lớp F5 liên quan tới đầu cuối Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM 110 Tế bào quản lý tài nguyên 111 Dành cho việc sử dụng tương lai Trường mức ưu tiên tế bào CPL (Cell Loss Priority): CLP trường dùng để phân loại nối khác theo mức độ ưu tiên tài nguyên mạng không tối ưu Thí dụ trường hợp tải, có nối có mực độ ưu tiên thấp bị thông tin Có hai loại ưu tiên khác ưu tiên mặt nội dung ưu tiên mặt thời gian Trong chế độ ưu tiên mặt thời gian, vài tế bào có độ trễ mạng dài tế bào khác Trong chế độ ưu tiên mặt nội dung, tế bào có độ ưu tiên cao có xác suất gói Các mức ưu tiên ấn định sở nối (qua VCI VPI) sở tế bào Trong trường hợp thứ nhất, tất tế bào thuộc kênh ảo đường ảo có mức ưu tiên xác định Trong trường hợp thứ hai, tế bào thuộc kênh ảo đường ảo có mức ưu tiên khác + Nếu CLP = : Độ ưu tiên cao + Nếu CLP = 1: Độ ưu tiên thấp Trường điều khiển lỗi tiêu đề HEC (Header Error Control) Trường điều khiển lỗi tiêu đề HEC chứa mã dư vòng CRC (Cyclic Redundancy Check) Mã tính toán cho bytes tiêu đề Do phần tiêu đề bị thay đổi sau chặng nên CRC cần kiểm tra tính toán lại với chặng Đa thức sinh dùng đa thức: g(x) = x8 + x2 + x + Trường điểu khiển luồng chung GFC (Generic Flow Control) Ở giao diện người sử dụng mạng UNI, phần tiêu đề có vài khác biệt so với giao diện NNI Sự khác trường VPI bị rút ngắn lại bits (so với 12 bits giao diện NNI), thay vào chỗ bits VPI trường điều khiển luồng chung GFC Cơ chế GFC cho phép điều khiển luồng nối ATM giao diện UNI Nó sử dụng để làm giảm tình trạng tải thời gian ngắn xảy mạng người sử dụng Cơ chế GFC dùng cho nối từ điểm tới điểm từ điểm tới nhiều điểm Khi kết hợp mạng ATM với mạng khác DQDB (dictributed Queue Dual Bus), SMDS (Swiched Multi-megabit Data Service), GFC đưa bit nhằm báo hiệu cho mạng làm để hợp kênh tế bào nối khác Mỗi mạng có logic điều khiển tương ứng dùng GFC cho giao thức truy nhập riêng mạng Do trường hợp này, GFC thực chất 10 Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM giá trị chuẩn để định nghĩa mức độ ưu tiên ATM quy luật truy nhập vào mạng khác Việc buộc phải sử dụng trường điều khiển luồng chung GFC nhược điểm ATM, tạo khác tế bào giao diện UNI NNI giao thức ATM giao thức đồng Trong mạng sử dụng giao thức đồng nhất, thiết bị viễn thông lắp đặt vào nơi mạng Trong ATM, ta phải ý xem thiết bị lắp đặt có thích hợp với giao diện cho hay không 2.2 Các loại tế bào ATM: - Idle cell (Tế bào rỗi hay tế bào trống): Đường truyền dòng cell liên tục nối tiếp Nếu lớp ATM không gửi cell lớp vật lý chèn vào cell trống để có dòng cell liên tục - Valid cell (Tế bào hợp lệ): chứa giá trị hữu ích, hay cell lỗi sửa chữa - Invalid cell:cell lỗi không sửa chữa Lớp vật lý loại bỏ cell - Assigned cell: Tế bào mang thông tin dịch vụ sử dụng cho dịch vụ lớp ATM - Unassigned cell: Là tế bào không mang thông tin dịch vụ, không sử dụng 2.3 Mô hình tham chiếu B-ISDN: Cấu trúc phân lớp logic sử dụng ATM dựa mô hình tham chiếu liên kết hệ thống mở OSI Tuy mô hình ATM sử dụng khái niệm lớp mặt phẳng riêng rẽ cho chức riêng biệt chức dành cho người sử dụng, chức điều khiển, quản lý mạng Khái niệm gọi mô hình tham chiếu giao thức B.ISDN (B.ISDN Protocol Reference Model hay B.ISDN PRM) Hình 2.5 Mô hình tham chiếu B.ISDN 11 Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM B.ISDN – PRM có cấu trúc phân lớp từ xuống, bao gồm chức truyền dẫn, chuyển mạch, giao thức báo hiệu điều khiển, ứng dụng dịch vụ Như hình B.ISDN – PRM bao gốm mặt phẳng: mặt phẳng quản lý, mặt phẳng người sử dụng mặt phẳng điều khiển - User Plane: Giữ cho dòng thông tin xuyên suốt từ người sử dụng A tới người sử dụng B mạng thông qua lớp, sửa chữa lỗi truyền, giám sát dòng data - Control plane: Mặt phẳng điều khiển có cấu trúc phân lớp Nó có chức năng: thiết lập, giám sát, giải phóng đường nối gọi - Management plane: Tất chức liên quan tới toàn hệ thống (từ đầu cuối tới đấu cuối) nằm mặt phẳng quản lý Nhiệm vụ tạo phối hợp làm việc mặt phẳng khác Có chức chức quản lý lớp (Layer Management) chức quản lý mặt phẳng (Plane Management) - Layer management: Được chia thành lớp khác nhằm thực chức quản lý có liên quan tới tài nguyên thông số nằm thực thể có giao thức Có nhiệm vụ giống Meta-Signaling (thiết lập tín hiệu kết nối) hay xử lý dòng thông tin OAM (Operatrion, Administration, Maintenance) - Plane management: Phối hợp user plane control plane  Bốn lớp mô hình tham chiếu B-ISDN: Higher layer: Thực chất lớp ứng dụng: Frame relay, SMDS/CBDS ATM Adaption Layer (AAL): Có nhiệm vụ chia nhỏ dòng Data Higher Layer thành đoạn 48 Bytes, hay khôi phục lại dòng Data từ ATM cell Nhiệm vụ AAL phụ thuộc vào đặt tính yêu cầu ứng dụng ATM Layer: Nhiệm vụ truyền Data mà nhận từ AAL đến đích Physical Layer: Phụ thuộc vào phận truyền trung gian Nhiệm vụ phát bit vật lý tương thích với lớp ATM Hình 2.6 Mô hình lớp ATM so với mô hình OSI Application Presentation Upper Layer Session Transport AAL Network ATM Data Link Layer 12 Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM Physical Physical Layer Layer • Lớp ATM có chức tương tự chức lớp Data Link lớp Network mô hình OSI • Lớp ATM Adaption Layer có chức tương tự chức lớp Transport mô hình OSI • Lớp lại mô hình ATM có chức tương tự với lớp lại mô hình OSI (Session Layer, Presentation Layer, Application Layer) 2.4 Lớp vật lý Hình 2.7 lớp vật lý Lớp vật lý có hai phần : Lớp đường truyền vật lý PM (Physical Medium Sublayer): phần lớp vật lý có chức phụ thuộc hoàn toàn vào môi trường truyền dẫn vật lý cụ thể Nó có chức sau: • Phát / nhận bit • Truyền bit • Mã hóa đường dòng bit theo mã đường truyền • Chuyển đổi từ điện sang quang (nếu cần) • Đồng bit Lớp hội tụ truyền TC (Transmission Convergence Sublayer): Có chức sau: 13 Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM • Tạo kiểm tra mã HEC: Ơû đầu phát, mã HEC xác định bytes đầu phần tiêu đề tế bào ATM, kết tính toán đưa vào byte thứ Trường HEC tạo có khả phát sửa lỗi đơn dò tìm lỗi khép phần header (4 Bytes) tế bào trình truyền nhận tế bào • Thêm vào lấy tế bào trống: Khi tế bào chứa thông tin hữu ích, tế bào không xác định tế bào OAM mức vật lý tế bào trống truyền đường truyền dẫn • Nhận biết giới hạn tế bào: Chức cho phép bên thu nhận biết giới hạn tế bào Sự nhận biết dựa tương quan bit tiêu đề mã HEC tương ứng Trong chế này, trạng thái bất đồng HUNT thực việc kiểm tra bit tiêu đề tế bào vừa nhận được, luật mã hoá HEC tuân thủ, có nghĩa tế bào không bị lỗi hệ thống hiểu phần tiêu đề chuyển sang trạng thái tiền đồng PRESYNCH Ơû hệ thống kiểm tra liên tục mã HEC tế bào liên tiếp Nếu liên tiếp số lần mã HEC hệ thống chuyển sang trạng thái đồng SYNCH, không trở lại trạng thái HUNT Quá trình thực hình vẽ • Biến đổi dòng tế bào thành khung truyền dẫn (Transmission Frame Adaptation): Tại đầu phát chức có nhiệm vụ làm cho dòng tế báo tới từ lớp thích ứng với khung số liệu sử dụng hệ thống truyền dẫn Tại đầu thu, dòng tế bào khôi phục lại từ khung truyền dẫn • Phát khôi phục khung truyền dẫn: Là chức lớp TC Nó có nhiệm vụ tạo khung truyền dẫn ghép tế bào ATM vào khung Kích thước khung truyền dẫn phụ thuộc tố độ truyền Tại đầu thu, khung truyền dẫn nhận biết khôi phục lại dòng tế bào ATM Cấu trúc khung truyền khác tùy thuộc hệ thống truyền dẫn cụ thể 14 Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM Nhiệm vụ lớp vật lý nhận ATM cell từ ATM layer chuyển ATM cell từ lớp vật lý lên ATM layer 2.5 Lớp ATM Lớp ATM cung cấp tất chức cho việc vận chuyển ATM cell truyền chúng hệ thống kết nối ATM Lớp ATM gởi /nhận payload từ AAL Bên cạnh đó,nó gởi/nhận cell từ lớp vật lý Hình 2.8 Lớp ATM  Cấu trúc tế bào mã hóa: Tế bào ATM có dạng header UNI NNI UNI (User Network Interface): phần cấu hình B-ISDN Nó mô tả giao tiếp thiết bị đầu cuối B-ISDN mạng NNI (User Network Interface): phần cấu hình B-ISDN Nó mô tả giao tiếp ATM node Hình 2.9 dạng header UNI NNI  Chuyển mạch, hợp kênh phân kênh tế bào ATM: Có loại kết nối ATM: VPC (Virtual Path Connection) VCC (VirtualChannel Connection) - VPC:là vị trí điểm đầu cuối với điểm kết nối hay điểm kết nối VC - VCC: Kết nối thực thể lớp ATM 15 Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM - VCI thay đổi VCC VPI thay đổi giá trị VPC - Trong hướng truyền ATM cell từ nhiều nguồn VCC VPC multiplex thành luồng cell -Ở hướng thu, luồng ATM cell demultiplex thành cell riêng biệt cung cấp cho VCC,VPC Hình 2.10 VCC,VPC -Với kết nối, cell phải nhận dạng rõ ràng.Nghĩa ATM cross-connect (thực chuyển mạch động,ATM-cc phục vụ cho việc kết nối, kết nối ATM-cc đươc thiết lập hay hủy bỏ người quản trị),và ATM switch (cũng sử dụng chuyển mạch động kết nối ATM, thông tin user dùng cho việc khởi tạo kết nối) Các giá trị VPI VCI phải tương thích Hình 2.11 VP switch / VP cross connect - VP switch / VP cross connect: Là thiết bị dùng để chuyển đổi giá trị VPI chuyển kênh sang VPI tương ứng 16 Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM Hình 2.12 VC switch / VC cross connect - VC switch / VC cross connect: Làm thay đổi giá trị VPI VCI Ví dụ: 17 Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM Hình 2.13 ví dụ  Tạo giải nén header tế bào: -Phát: ATM layer nhận cell payload từ AAL (bao gồm tham số) Sau tạo cell header ngoại trừ trường HEC Với cell payload, cell header, ATM layer tạo ATM cell -Thu: ATM layer phân rã ATM cell thành ATM header, payload Lớp ATM kiểm tra header : cell bị relay header tạo với payload sử dụng để tạo ATM cell mới, cell nhận thiết bị đầu cuối (không relay) payload đưa lên lớp cao - AAL 2.6 Lớp thích ứng ATM (AAL) AAL phụ thuộc vào loại dịch vụ Chức phát cell Payload cấu hình lại khối data hay chuyển tiếp tín hiệu hữu ích Hay nói cách khác lớp AAL có nhiệm vụ tạo tương thích dịch vụ cung cấp lớp ATM với lớp cao AAL nhận đơn vị số liệu giao thức PDU từ Higher Layer chia nhỏ đưa chúng trường liệu (Payload) tế bào ATM - Sau AAL chuyển Payload đến ATM layer AAL gồm lớp con: • Convergence sublayer (CS) 18 Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM • Segmentation and Reassembly sublayer (SAR) - Chức AAL là: • SAR: Phân đoạn PDU cách thích hợp (48Bytes Payload) đưa vào ATM cell lấy thông tin Payload ATM cell để khôi phục PDU hoàn chỉnh • CS: Phụ thuộc vào loại dịch vụ, cung cấp dịch vụ lớp AAL cho lớp cao thông qua điểm truy nhập dịch vụ Tính phụ thuộc dịch vụ (Service dependence) AAL nguyên nhân để phân loại lớp loại dịch vụ tương ứng Hình 2.14 Phân loại lớp ATM Nhóm A: Nó phục vụ cho dịch vụ loại thường tiếng nói tín hiệu video có tốc độ không đổi Nhóm B: Nó phục vụ cho dịch vụ thường tín hiệu Audio Video có tốc độ thay đổi Nhóm C:Nó phục vụ cho dịch vụ truyền số liệu hướng liên kết báo hiệu 19 Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM Nhóm D: Được sử dụng cho dịch vụ truyền số liệu không liên kết Dựa vào cách phân loại ITU – T * Các Loại AAL:  AAL kiểu 1: Phục vụ cho dịch vụ thuộc nhóm A, thu phát SDU (Service Data Unit) lớp theo thời gian thực với tốc độ truyền không đổi Các chức ALL bao gồm: - Phân tách tạo lại (SAR) thông tin người sử dụng - Xử lý trễ truyền tạo tế bào - Xử lý lỗi chèn nhầm tế bào - Khôi phục đồng đầu thu - Phát lỗi trường thông tin điều khiển tế bào khôi phục lại cấu trúc thông tin bên nhận  AAL kiểu 2: Sử dụng cho dịch vụ có tốc độ thay đổi truyền theo thời gian thực (nhóm B) Các chức AAL chưa định nghĩa rõ ràng Tuy cho AAL phát triển từ AAL 1, có chức sau: - Trao đổi số liệu có tốc độ thay đổi lớp cao với lớp ATM - Xử lý trễ tế bào - Phân tách khôi phục lại thông tin cho người sử dụng - Xử lý loại lỗi tế bào tách tín hiệu đồng đầu thu  AAL kiểu 3/4: AAL 3/4 phát triển từ AAL (phục vụ cho dịch vụ loại C) AAL (phục vụ cho dịch vụ loại D) Ngày nay, hai kiểu AAL hợp lại thành AAL 3/4 , lớp AAL thỏa mãn dịch vụ thuộc loại C D AAL 3/4 cung cấp hai dịch vụ là: dịch vụ kiểu thông điệp (Message Mode Service) để truyền số liệu đóng thành khung dịch vụ kiểu dòng bit (Streaming Mode Service) để truyền số liệu tốc độ thấp với yêu cầu trễ nhỏ  AAL kiểu 5: Phục vụ cho dịch vụ có tốc độ thay đổi, không theo thời gian thực Cũng giống AAL 3/4, AAL sử dụng chủ yếu cho yêu cầu truyền số liệu Tuy vậy, ITU-T đưa AAL nhằm mục đích giảm độ dài phần thông tin điều khiển giao thức PCI (Protocol Control Information) AAL có chức giao thức hoạt động AAL 3/4 Điểm khác hai loại 20 Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM AAL không đưa khả phân/hợp kênh, trường MID AAL chủ yếu sử dụng cho báo hiệu mạng ATM TÀI LIỆU THAM KHẢO Kỹ thuật chuyển mạch 1; Ptit; TS Hoàng Trọng Minh, TS Nguyễn Thanh TràHà Nội_2007 http://4tech.com.vn/forums/showthread.php/577-Cac-he-thong-chuyen-mach 21 Ketnooi.com kết nối công dân điện tử [...]... nghệ chuyển mạch ATM Hình 2.13 ví dụ  Tạo và giải nén header tế bào: -Phát: ATM layer nhận cell payload từ AAL (bao gồm các tham số) Sau đó tạo cell header ngoại trừ trường HEC Với cell payload, cell header, ATM layer tạo ra ATM cell -Thu: ATM layer phân rã ATM cell thành ATM header, payload Lớp ATM kiểm tra header : nếu cell bị relay một header mới được tạo ra với payload sử dụng để tạo ra ATM cell... bào ATM vào những khung này Kích thước khung truyền dẫn phụ thuộc tố độ truyền Tại đầu thu, các khung truyền dẫn được nhận biết và khôi phục lại dòng tế bào ATM Cấu trúc các khung truyền có thể khác nhau tùy thuộc từng hệ thống truyền dẫn cụ thể 14 Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM Nhiệm vụ lớp vật lý là nhận ATM cell từ ATM layer và chuyển ATM cell từ lớp vật lý lên ATM. .. quản trị),và ATM switch (cũng sử dụng chuyển mạch động của kết nối ATM, các thông tin của user có thể dùng cho việc khởi tạo kết nối) Các giá trị VPI và VCI phải tương thích Hình 2.11 VP switch / VP cross connect - VP switch / VP cross connect: Là thiết bị dùng để chuyển đổi các giá trị của VPI và chuyển các kênh sang VPI tương ứng 16 Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM Hình... giao tiếp giữa 2 ATM node Hình 2.9 2 dạng header UNI và NNI  Chuyển mạch, hợp kênh và phân kênh tế bào ATM: Có 2 loại kết nối ATM: VPC (Virtual Path Connection) và VCC (VirtualChannel Connection) - VPC:là vị trí giữa điểm đầu cuối với điểm kết nối kế tiếp hay giữa điểm kết nối VC - VCC: Kết nối các thực thể trên lớp ATM 15 Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM - VCI có thể... từ ATM layer và chuyển ATM cell từ lớp vật lý lên ATM layer 2.5 Lớp ATM Lớp ATM cung cấp tất cả các chức năng cho việc vận chuyển các ATM cell và truyền chúng trong các hệ thống kết nối ATM Lớp ATM sẽ gởi /nhận các payload từ AAL Bên cạnh đó,nó cũng gởi/nhận các cell từ lớp vật lý Hình 2.8 Lớp ATM  Cấu trúc tế bào và mã hóa: Tế bào ATM có 2 dạng header là UNI và NNI UNI (User Network Interface): một... tương thích với lớp ATM Hình 2.6 Mô hình các lớp của ATM so với mô hình OSI Application Presentation Upper Layer Session Transport AAL Network ATM Data Link Layer 12 Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM Physical Physical Layer Layer • Lớp ATM có chức năng tương tự chức năng lớp Data Link và lớp Network trong mô hình OSI • Lớp ATM Adaption Layer có chức năng tương tự chức năng... một hướng truyền các ATM cell từ nhiều nguồn VCC và VPC được multiplex thành một luồng cell -Ở hướng thu, luồng ATM cell sẽ được demultiplex thành các cell riêng biệt cung cấp cho các VCC,VPC Hình 2.10 VCC,VPC -Với mỗi kết nối, các cell phải được nhận dạng rõ ràng.Nghĩa là trong ATM cross-connect (thực hiện bởi chuyển mạch động ,ATM- cc chỉ phục vụ cho việc kết nối, các kết nối ATM- cc có thể đươc thiết... (Payload) của tế bào ATM - Sau đó AAL chuyển các Payload đến ATM layer AAL gồm 2 lớp con: • Convergence sublayer (CS) 18 Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM • Segmentation and Reassembly sublayer (SAR) - Chức năng chính của AAL là: • SAR: Phân đoạn các PDU một cách thích hợp (48Bytes Payload) đưa vào ATM cell và lấy thông tin trong Payload của ATM cell để khôi phục các PDU hoàn...Công nghệ chuyển mạch ATM bộ các giá trị chuẩn để định nghĩa mức độ ưu tiên của ATM đối với các quy luật truy nhập vào các mạng khác nhau Việc buộc phải sử dụng trường điều khiển luồng chung GFC là một nhược điểm cơ bản của ATM, nó tạo ra sự khác nhau giữa các tế bào tại giao diện UNI và NNI do các giao thức trong ATM không phải là giao thức đồng nhất Trong mạng... thức hoạt động như AAL 3/4 Điểm khác nhau chính của hai loại này là 20 Ketnooi.com kết nối công dân điện tử Công nghệ chuyển mạch ATM AAL 5 không đưa ra khả năng phân/hợp kênh, do đó nó không có trường MID AAL 5 chủ yếu sử dụng cho báo hiệu trong mạng ATM TÀI LIỆU THAM KHẢO Kỹ thuật chuyển mạch 1; Ptit; TS Hoàng Trọng Minh, TS Nguyễn Thanh TràHà Nội_2007 http://4tech.com.vn/forums/showthread.php/577-Cac-he-thong-chuyen-mach