Điện tử viễn thông atm khotailieu

Đại Học Điện Lực CHƯƠNG I.Tổng Quát Về ATM Mở đầu Sự phát triển mạnh mẽ công nghệ thông tin nhu cầu trao đổi thông tin ngày tăng nhanh đa dạng hóa xã hội đòi hỏi hạ tầng mạng phải có thay đổi để cung cấp dịch vụ băng rộng cho khách hàng ISDN băng hẹp đáp ứng thỏa mãn yêu cầu dịch vụ khách hàng Mạng B-ISDN đời , mục đích kết hợp tín hiệu liên tục Chuyển mạch gói ATM Thành viên tìm hi ểu: Nguy ễ n Văn Thiên & Ph ạm Văn Th ọ Giáo viên: Phan Thị Thanh Ngọc thời gian thực nhóm tín hiệu liệu nhờ cách phân bố băng rộng từ nhóm dịch vụ băng hẹp giám sát từ xa thiết bị truyền số liệu điện thoại, FAX đến dịch vụ băng rộng baothe gồm điện thoại thấy hình , hội nghị truyền hình, truyền ảnh với xử lý tốc độ cao, dung [Pick date] lượng lớn, chất lượng truy cập cao, việc điều khiển trình chuyển mạch dễ dàng hơn, đơn giản, hiệu suất để điều khiển dịch vụ khác hệ thống chuyển mạch băng rộng ATM đời để đáp ứng nhu cầu Mẫu tham chiếu mơ hình B-ISDN GV PHAN THỊ THANH NGỌC Page B-ISDN mạng tổ hợp dịch vụ số băng rộng (Broadband Integrated Services Digital Network),B-ISDN có đủ khả đáp ứng dịch vụ vượt trội hẳn so với ISDN băng hẹp như: thoại,số liệu,video,…dựa ưu việt ATM đặc thù mạng viễn thông tại,ITU-T tiêu chuẩn thuộc tổ chức viễn thông quốc tế chọn giải pháp truyền tải không đồng ATM phương pháp truyền tải cho mạng ATM Vậy để hiểu rõ ATM ta lướt qua vài điểm dịch vụ số băng rộng B- ISDN a) Giao diện nút mạng B-ISDN Hình1: giao diện tổng đài tổng đài B-ISDN tới nút mạng khác Giao diện nút mạng B-ISDN với nút khác mạng thể hình trên,hệ thống tổng đài B-ISDN giao tiếp trực tiếp với truyển dẫn số tốc độ cao thiết bị ghép kênh SDH thông qua kết cuối tổng đài ET (Exchange Terminal) Điểm giao tiếp hình điểm tham khảo AB b) Giao diện truy nhập khách hàng Hình thể giao diện kết nối mạng phía khách hàng tới nút BISDN GV PHAN THỊ THANH NGỌC Page Hình 2: chức giao diện khách hàng Giới thiệu cơng nghệ chuyển mạch gói ATM  Khái niệm : ATM (Asynchronous Transfer Mode – Chế độ truyền khơng đồng bộ) kỹ thuật chuyển mạch gói chất lượng cao với phương thức truyền không đồng dựa không đồng phân chia theo thời gian  Các đặc trưng ATM bao gồm: ATM truyền theo phương thức khơng đồng bơ có nghĩa thơng tin đưa đầu vào hệ thống nạp vào bơ nhớ, sau chia nhỏ thành tế vào truyền qua mạng Với kỹ thuật ATM có đặc điểm sau: - Sử dụng gói liệu (cell) nhỏ, có kích thước cố định (53 byte) - Tốc độ truyền liệu cao,sẽ làm cho trễ đường truyền biến động trễ nhỏ so với dịch vụ thời gian thực( tốc độ truyền đạt 1,2 Gbit/s) - Chất lượng cao, độ nhiễu thấp nên gần không cần đến việc kiểm tra lỗi - Có thể sử dụng với nhiều phương tiện truyền dẫn vật lý khác ( cáp đồng trục, cáp dây xoắn, cáp sợi quang) - Có thể truyền đồng thời nhiều loại liệu  Sự ưu việt ATM - Kết hợp ghép kênh không đồng (TDMA) thống kê cho kiểu lưu lượng Gán độ rộng kênh linh hoạt mềm dẻo Tốc độ truy nhập cao Bảo vệ đầu tư mạng nhờ có kết nối chúng với mạng ATM Tiết kiệm giá thành OA&M (Operation Administrantion and Maintenance –việc điều hành hoạt động bảo trì) nhờ công nghệ cao đồng nhất… Chương II Nguyên Lý Hoạt Động Của Cơng Nghệ Chuyển Mạch Gói ATM GV PHAN THỊ THANH NGỌC Page Kiến trúc chung hệ thống chuyển mạch ATM ATM mạng kết nối định hướng ,tất tế bào ATM kết nối thực tế truyền theo đường truyền định sẵn Có sơ đồ kiến trúc chung chuyển mạch ATM Hình 3: sơ đồ kiến trúc chuyển mạch ATM Nhìn vào sơ đồ thấy hệ thống chuyển mạch ATM bao gồm ba phần là: - Giao diện chuyển mạch: gồm module điều khiển đầu vào (IC) module điều khiển đầu (OC) Trường chuyển mạch tế bào Bộ xử lý chuyển điều khiển : bao gồm hai phần điêu khiển chấp nhận quản lý chuyển mạch (SM) Hệ thống chuyển mạch ATM có chức năng: chuyển tiếp tế bào liệu người dùng từ cổng đầu vào đến cổng đầu thích hợp.Hỗ trợ chức tương ứng mặt phẳng điều khiển mặt phẳng quản lý mơ hình tham chiếu giao thức B-ISDN Các hệ thống chuyển mạch ATM có thẻ giữ vai trò cổng tế để giao tiếp với mạng khác N-ISDN, LAN…ngồi ra, chứa giao diện khác trao đổi thông tin điều khiển quản lý với mạng có mục đích đặc biệt mạng thông minh (IN) mạng quản lý thông minh (TMN) GV PHAN THỊ THANH NGỌC Page Hình 4:sơ đồ khối chức hệ thống chuyển mạch ATM Chức thành phần: - - - Mô đun điều khiển đâu vào (IM): thực chức tách luồng khỏi khing truyền dẫn xử lý chức sau tế bòa ATM Mô đun điều khiển đầu (OM) : thực phân phối tế bào đến đích tới cổng đầu vào nút chuyển mạch biên dịch tế bào Khối điều khiển chấp nhận kết nối (CAC): có chức thiết lập, giám sát giải phóng kết nối ảo CAC nhận tế bòa báo hiệu từ IM, tách lấy thông tin báo hiệu biên dịch cập nhật Cuối CAC tạo tế bào báo hiệu gửi chúng đến OM Khối quản lý hệ thống (SM) : chức quản lý bao gồm quản lý lỗi, quản lý hiệu năng, quản lý cấu hình, quản lý tính cước, quản lý bảo mật quản lý lưu lượng Để thực chức cần nhiều truyền thông bên chuyển mạch SM khối chức khác Khối điều chuyển mạch tế bào (CSF) phần trung tâm hệ thống chuyển mạch ATM, thực chức định tuyến tế bào liệu từ IM đến OM thích hợp Cấu tạo tế bào ATM Như phần tổng quát ATM nói ATM sử dụng tế bào có kích thước cố định 53byte 5byte cho mào đầu header 48 byte cho liệu ta có sơ đồ cấu tạo sau: GV PHAN THỊ THANH NGỌC Page Hình 5: cấu tạo tế bào ATM Trong đó: - VPI (Virtual Path Indentifier): nhận dạng đường ảo, dùng để phân biệt đường truyền số đường nối tới nút - VCI (Virtual Channel Indentifier): nhận dạng kênh ảo, dùng để phân biệt kênh dùng đường truyền - PT (Payload Type): phân biệt liệu dịch vụ hay người dùng mà đóng gói cell ATM gửi - HEC (Header Error Check): Dùng CRC kiểm tra lỗi bit trường header Nguyên Lý Cơ Bản Của ATM - Nguyên lý ATM kết hợp ưu điểm chuyển mạch kênh với chuyển mạch gói TDMA - ATM tạo gói tin gọi tế bào ATM, chuẩn hóa kích thước định dạng cho phù hợp nhất, dễ quản lý nhất, hiệu tiếu đề đơn giản - ATM khơng quan tâm thơng tin từ đâu đến, đơn giản ATM cắt tin cần phát thành tế bào có kích thước nhỏ nhau, gán tiêu đề cho tế bòa cho định hướng tới mục đích mong muốn, đảm bảo yêu cầu suốt trình truyền tin - Trường thơng tin khách hang phần tiêu đề gọi mào đầu mang thông tin định tuyến Lựa chọn độ dài tế bào Sử dụng gói có độ dài cố định,vấn đề đặt chọn tế bào có kích thước Kích thước tế bào ảnh hưởng tới tiêu sau: - Hiệu suất băng truyền - Trễ (trễ tạo gói, trễ hàng đợi, trễ tháo gói, biến động trễ…) - Độ phức tạp thực a) Hiệu suất băng truyền Hiệu suất băng truyền định tỷ lệ kích thước phần tiêu đề kích thước trường liệu Kích thước trường liệu lớn hiệu suất cao b) Trễ + Trễ tạo gói: Phụ thuộc vào kích thước trường liệu tế bào thể hình5 hiệu suất truyền tế bào có độ dài khác (so sánh tế bào có H=5 H=4) trễ tạo gói chúng (so sánh tốc độ truyền tiếng nói 64kb/s 32kb/s) GV PHAN THỊ THANH NGỌC Page   Hình 6: hiệu suất truyền trễ tạo gói trường số liệu có độ dài khác + Trễ hàng đợi: Bị ảnh hưởng tỷ lệ độ lớn trường số liệu Lvà độ lớn trường tiêu đề H Hình thể phụ thuộc trễ hàng đợi tỷ lệ L/H ta nhận thấy trễ bé L/H có giá trị từ ÷ 16, tương ứng với kích thước tế bào từ 32+4 byte tới 64+4 byte + Trễ tháo gói: Bị ảnh hưởng độ dài tế bào Trễ toàn mạng theo khuyến nghị Q.161 ITU-T cần phải giới hạn cho giá trị nhỏ 25 ms Theo kết nghiên cứu ITU-T, độ dài tế bào có ảnh hưởng trực tiếp tới trễ: Đối với tế bào có độ dài tương đối ngắn (32 byte nhỏ hơn) trễ tổng nhỏ, Đối với tế bào có độ dài lớn (hơn 64 byte) trễ tăng lên đáng kể, lúc có giải pháp khắc phục: Đối với gói có độ dài trung bình khoảng 32 ÷ 64 byte, phần lớn trường hợp ta không cần sử dụng khử tiếng vang số nút chuyển mạch, số lần chuyển mạng ATM mạng đồng bộ, khoảng cách truyền không lớn c) Độ phức tạp thực Độ phức tạp hệ thống phụ thuộc vào hai thơng số bản, tốc độ xử lý dung lượng nhớ cần thiết Để giới hạn tỷ lệ tế bào, ta cần phải cung cấp hàng đợi có kích thước đủ lớn Vì kích thước tế bào lớn kích thước hàng đợi phải lớn Mặt khác, có gói tới nút chuyển mạch phần tiêu đề cần phải xử lý khoảng thời gian tế bào, kích thướctế bào lớn thời gian dành cho việc thực nhiều tốc độ yêu cầu thấp Các giá trị độ dài kích thước 32 byte 64 byte sử dụng chủ yếu Sự lựa chọn phụ thuộc vào ba thơng số đề cập Cuối ITU-T lựa chọn giải pháp tế bào ATM với kích thước cố định có độ dài 53 byte, phần trường liệu 48 byte, phần tiêu đề byte Nguyên tắc định tuyến chuyển mạch ATM Có hai phương thức định tuyến sử dụng chuyển mạch ATM, nguyên tắc tự định tuyến định tuyến dùng bảng định tuyến a) Nguyên tắc tự định tuyến GV PHAN THỊ THANH NGỌC Page Theo nguyên tắc việc biên dich VPI/VCI thực đầu vào phần tử chuyển mạch sau biên dịch xong tế bào nhận thêm phần mở rộng định danh nội thể xong xử lý tế bào Quy tắc gán tiêu đề cho tế bào: VPC/VCI cũ= VPI/VCI + định danh nội Hình 6: sơ đồ tự định tuyến b) Nguyên tắc bảng định tuyến Theo nguyên tắc này, VPI/VCI tiêu đề tế bào biên dịch phần tử chuyển mạch thành tiêu để mã số cổng đầu thích hợp nhờ bảng định tuyến gắn với phần tử chuyển mạch Trong giai đoạn thiết lập nối, nội dung bảng cập nhật GV PHAN THỊ THANH NGỌC Page Hình 7: sơ đồ bảng định tuyến Hoạt động mạng chuyển mạch ATM Ta xét ví dụ ứng dụng ATM để cung cập dịch vụ cho người dùng.Thuê bao ATM nhận dịch vụ hai cách sau: Qua kênh ảo cố định nhận PVC (permanent virtual circuit) Qua kênh ảo chuyển mạch SVC ( switch virtual circuit) a) PVC: kênh ảo cố định Hình 8:PVC mạng ATM Các thành phần bao gồm: - PABX tổng đài ATM dùng riêng để hỗ trợ cho dịch vụ điện thoại Router định hướng dùng để kết nối mạng LAN qua mạng chuyển mạch GV PHAN THỊ THANH NGỌC Page - MUX thực chức ghép kênh tế bào ATM Network Operator ”người điều hành mạng” có chức hỗ trợ cho việc thiết lập/giải phóng kênh ảo cố định Việc thực PVC theo thủ tục sau tương tự kênh cho thuê: Thuê bao gọi nhà cung cấp yêu cầu kênh PVC Thuê bao đưa địa đích, tốc độ bít yêu cầu thời gian sử dụng Network Operator – điện thoại viên đưa thông tin qua thiết bị kết cuối (Terminal) để thiết lập kênh tương tự điện thoại viên bình thường Kênh nối trực thiết lập Thuê bao trả tiền theo qui định thuê kênh hay theo chi tiết gọi Như đỗi với hình thức PVC tương tự thủ tục thuê kênh truyền thống có ưu điểm sau:      b) Gần thời gian thực Độ rộng băng theo yêu cầu Khơng có thủ thiết lập gọi Nailed-up conection nghĩa ln ln có mạch nối điểm u cầu Dễ mở rộng hay giải phóng đường nối SVC kênh ảo chuyển mạch Hình 9: SVC mạng ATM GV PHAN THỊ THANH NGỌC Page 10 Đối với phương thức này, gọi thiết lập, mạch gán cho người dùng dành riêng cho người dùng Quá trình thiết lập: - Thuê bao chủ nhấc máy gọi quay số ATM-hub (trung tâm ATM) gọi hướng tới, thích ứng thơng tin báo hiệu vào tế bào ATM; kiểm tra tốc độ bít yêu cầu Các tế bào ATM báo hiệu qua mạng tới đích để thiết lập nối ATM – hub đích: tế bào tới đích, ATM hub phía đích gửi tế bào ngược lại với thông tin kênh ảo để thiết lập kênh nối Tế bào quay lại với chủ gọi, ATM-hub gán cho tế bào giá trị VCI thích hợp mạng biết định tuyến cụ thể Quá trình thiế lập xong Các yêu cầu ATM - Để phù hơp với việc truyền tín hiệu thời gian thực ATM phải đạt độ trễ đủ nhỏ dài tế bào phải ngắn độ dài gói thơng tin chuyển mạch gói - Các tế bào phải có đoạn mào đầu nhỏ làm tăng hiệu sử dụng đường truyền có tốc độ cao - Để đảm bảo độ trễ đủ nhỏ tế bào truyền khoảng thời gian xác định khơng có khoảng cách tế bòa -Trong ATM thứ tự tế bào bên phát bên thu phải giống ( đảm bảo quán thứ tự) GV PHAN THỊ THANH NGỌC Page 11 ... ưu việt ATM đặc thù mạng viễn thông tại,ITU-T tiêu chuẩn thuộc tổ chức viễn thông quốc tế chọn giải pháp truyền tải không đồng ATM phương pháp truyền tải cho mạng ATM Vậy để hiểu rõ ATM ta lướt... tâm ATM) gọi hướng tới, thích ứng thơng tin báo hiệu vào tế bào ATM; kiểm tra tốc độ bít yêu cầu Các tế bào ATM báo hiệu qua mạng tới đích để thiết lập nối ATM – hub đích: tế bào tới đích, ATM. .. Hoạt Động Của Cơng Nghệ Chuyển Mạch Gói ATM GV PHAN THỊ THANH NGỌC Page Kiến trúc chung hệ thống chuyển mạch ATM ATM mạng kết nối định hướng ,tất tế bào ATM kết nối thực tế truyền theo đường truyền