Cú hai phương thức định tuyến được sử dụng trong chuyển mạch ATM, đú là nguyờn tắc tựđịnh tuyến và định tuyến dựng bảng định tuyến.
Theo nguyờn tắc này: Việc biờn dịch VPI/VCI cần phải thực hiện tại đầu vào của cỏc phần tử chuyển mạch sau khi biờn dịch xong tế bào sẽ được thờm phần mở rộng bằng một định danh nội bộ thể hiện rằng đó xử lý tiờu đề của tế bào. Tiờu đề mới của tế bào được đặt trước nhờ nội dung của bảng biờn dịch, việc tăng thờm tiờu đề tế bào ởđõy yờu cầu tăng thờm tốc độ nội bộ của ma trận chuyển mạch. Ngay sau khi tế bào cú được định danh nội bộ, nú được định hướng theo nguyờn tắc tự định hướng. Mỗi cuộc nối từ đầu vào tới đầu ra cú một tờn nội bộ nằm trong ma trận chuyển mạch xỏc định. Trong cỏc cuộc nối đa điểm VPI/VCI được gỏn tờn nội bộ nhiều chuyển mạch do đú cú khả năng cỏc tế bào được nhõn bản và định hướng tới cỏc đớch khỏc nhau phụ thuộc vào tờn được gỏn.
• Quy tắc gỏn tiờu đề cho tế bào:
b/ Nguyờn tắc bảng định tuyến
Theo nguyờn tắc này, VPI/VCI trong tiờu đề tế bào được biờn dịch tại mỗi phần tử chuyển mạch thành một tiờu đề mới và mó số cổng đầu ra thớch hợp nhờ một bảng định tuyến gắn với phần tử chuyển mạch này. Trong giai đoạn thiết lập cuộc nối, nội dung của bảng được cập nhật.
H ỡnh 3.10 Nguyờn tắc bảng điều khiển 3.6. HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG CHUYỂN MẠCH ATM
Ta hóy xột một vớ dụ ứng dụng của ATM để cung cấp dịch vụ cho người dựng. Thuờ bao ATM cú thể nhận được dịch vụ bằng hai cỏch sau :
• Qua kờnh ảo cốđịnh PVC (Permanent virtual circuit) và
• Qua kờnh ảo chuyển mạch SVC (Switched virtual circuit) VPI / VCI cũ = VPI / VCI mới + định danh nội bộ
PVC : Kờnh ảo cốđịnh
Cỏc thành phần cơ bản bao gồm PABX là tổng đài ATM dựng riờng để hỗ trợ cho cỏc dịch vụđiện thoại. Router là bộđịnh hướng dựng để kết nối cỏc mạng LAN qua mạng chuyển mạch. MUX thực hiện chức năng ghộp kờnh cỏc tế bào ATM. Người điều hành mạng (Network Operator) cú chức năng hỗ trợ cho việc thiết lập/Giải phúng cỏc kờnh ảo cốđịnh.
H ỡnh 3.11 PVC Mạng ATM
Việc thiết lập kờnh PVC theo thủ tục sau tương tự như kờnh cho thuờ: 1. Thuờ bao gọi nhà cung cấp yờu cầu kờnh PVC
2. Thuờ bao đưa địa chỉđớch, tốc độ bit yờu cầu và thời gain sử dụng
3. “Điện thoại viờn” (Network Operator) đưa cỏc thụng tin này qua thiết bị kết cuối (Terminal) để thiết lập kờnh tương tự nhưđiện thoại viờn bỡnh thường
4. Kờnh nối được thiết lập.
5. Thuờ bao trả tiền theo qui định thuờ kờnh hay theo chi tiết cuộc gọi.
Như vậy đối với hỡnh thức PVC tương tự như thủ tục thuờ kờnh truyền thống nhưng nú cú cỏc ưu điểm sau :
• Gần như thời gian thực
• Độ rộng băng theo yờu cầu
• Khụng cú thủ tục thiết lập cuộc gọi
• Nailed-up connection nghĩa là luụn luụn cú mạch nối giữa cỏc điểm yờu cầu
• Dễ mở rộng hay giải phúng đường nối SVC : Kờnh ảo chuyển mạch
Đối với phương thức này, khi cuộc gọi thiết lập, giỏ trị mặc định hoặc theo năng lực hay gỏn tốc độ là 64 kb/s và ngay khi cuộc gọi thiết lập mạch sẽđược gỏn cho người dựng và dành riờng cho người dựng (Điện thoại thụng thường). Hỡnh vẽ dưới đõy minh hoạt hoạt động
Hỡnh 3.12 SVC mạng ATM
Thuờ bao chủ gọi nhấc mỏy và quay số, cuộc gọi hướng tới ATM-Hub (Trung tõm ATM), nú thớch ứng cỏc thụng tin bỏo hiệu vào tế bào ATM. ATM-Hub kiểm tra tốc độ bit yờu cầu, dựng cỏc thụng tin chứa trong phần tải tin của tế bào ATM. Cỏc tế bào ATM bỏo hiệu qua mạng tới đớch để thiết lập nối. Khi tế bào tới đớch, ATM Hub phớa đớch sẽ giửi cỏc tế bào ngược lại với cỏc thụng tin về kờnh ảo để thiết lập kờnh nốớ. Khi cỏc tế bào này tới chủ gọi, ATM-Hub gỏn cho cỏc tế bào giỏ trị VCI thớch hợp và mạng bõy giờ biết định tuyến cụ thể thế nào. Khi thiết lập nối xong, tin của người dựng trong tế bào chứa VPI/VCI trong tiờu đề.
Khi phỏt tế bào ATM bỏo hiệu từ chủ gọi cú chứa địa chỉđớch. Tại cỏc tổng đài ATM phỏt cỏc tế bào này theo kiểu quảng bỏ. Tới cỏc cỏc đớch chỳng được kiểm tra, nếu đỳng đớch thực sự thỡ đớch sẽ phỏt ngược lại. Trờn đường đi sẽ gỏn cỏc giỏ trị VPIi/VCIj và đưa vào phần tải tin của tế bào ATM. Tế bào nào trở về thuờ bao chủ gọi đầu tiờn chớnh là đường đi ngắn nhất.
3.7. CÁC YấU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG CHUYỂN MẠCH BĂNG RỘNG ATM
Nhưđó biết, mạng ATM hỗ trợ cho cỏc dịch vụ băng rộng. Mỗi một dịch vụ cú yờu cầu tốc độ bớt khỏc nhau ( CBR,VBR), Tớnh trong suốt(Tỉ lệ mất mỏt tế bào, lỗi bớt), và trong suốt về thời gian ( trễ, trượt thời gian). Vỡ vậy chuyển mạch ATM được thiết kếđể thoả món cỏc yờu cầu đũi hỏi.
Tốc độ bớt yờu cầu cho cỏc dịch vụ băng rộng thay đổi theo từng dịch vụ, thụng thường thay đổi từ vài kb/s tới 150 Mb/s. Tốc độ truyền dẫn tối thiểu của truyền dẫn SDH là 155Mb/s, vỡ vậy tốc độ tối thiểu của đường dõy hỗ trợ bởi chuyển mạch ATM là 155 Mb/s.
Số lượng cỏc cổng hỗ trợ bởi chuyển mạch được gọi là dung lượng đường dõy của chuyển mạch. Trong mạng cụng cụng B-ISDN, chuyển mạch ATM cú thể yờu cầu tối thiểt 1000 cổng cho cỏc đấu nối thuờ bao và trung kế. Tớch số của tốc độđường V và dung lượng
đường được gọi là độ thụng qua của một chuyển mạch (Độ thụng qua = VN). Nú rất dễ dàng để tớnh độ thụng qua của trường chuyển mạch phải lớn hơn 150 Gb/s.
Trong mạng B-ISDN một số dịch vụ yờu cầu phõn bổ, vỡ vậy trường chuyển mạch ATM phải cú được chức năng multicast và quảng bỏ.
Hiệu năng của trường chuyển mạch được đặc trưng bởi khả năng nghẽn (phong toả) đấu nối và trễ chuyển mạch. Một vài chuyển mạch cú tớnh chất khụng tắc nghẽn hoàn toàn, nú thể hiện khụng cú sự tranh chấp trong trường chuyển mạch. Với cỏc chuyển mạch cú nghẽn, kớch thước mạng và, chỉđịnh nguồn tài nguyờn là cỏc yếu tố quan trọng để trỏnh tắc nghẽn. Sự mất mỏt tế bào cũng do nguyờn nhõn tràn bộđệm. Thụng thường, cỏc giỏ trị của xỏc suất mất mỏt tế bào trong cỏc trường chuyển mạch ATM cho phộp trong khoảng 10-8-10-11. Trễ chuyển mạch ảnh hưởng tới tớnh trong suốt của thời gian và thụng thường từ 10-1000 micro giõy, với trượt thời gian khoảng vài trăm micro giõy hoặc nhỏ hơn. Dưới đõy là 3 tham số cơ bản để đỏnh giỏ hiệu năng của trường chuyển mạch ATM:
9 Khả năng thụng qua của trường chuyển mạch : Đú là lưu lượng truyền qua trường chuyển mạch, được định nghĩa như là xỏc suất một gúi tin truyền trong một khe qua trường chuyển mạch tới đầu ra. Độ thụng qua tối đa của trường chuyển mạch thường được gọi là dung lượng chuyển mạch, chỉ thị mức tải thực hiện được khi đầu vào cú mức tải cao nhất.
9 Độ trễ trung bỡnh của gúi: Số lượng thời gian trung bỡnh yờu cầu của chuyển mạch để chuyển cỏc gúi từđầu vào tới đầu ra theo yờu cầu.
9 Xỏc suất mất tế bào : Nú được định nghĩa như là xỏc suất mà cỏc gúi nhận được trong đầu vào mất trong trường chuyển mạch vỡ tràn bộđệm hoặc do tranh chấp. Một hệ thống chuyển mạch lý tưởng cần phải chuyển tất cả cỏc gúi mà khụng gõy mất mỏt với trễ truyền cú thể nhỏ nhất, với thứ tự gúi ổn định.
3.9. HỆ THỐNG CHUYỂN MẠCH BĂNG RỘNG A1000E10MM
Hiện nay, với sự phỏt triển khụng ngừng của cụng nghệ viễn thụng và nhu cầu ngày càng tăng đối với dịch vụ băng rộng, yờu cầu cỏc nhà cung cấp cỏc dịch vụ viễn thụng phải liờn tục nõng cấp mạng nhằm đảm bảo đỏp ứng được cỏc nhu cầu đú của khỏch hàng về mặt cỏc loại hỡnh dịch vụ và chất lượng dịch vụ. Mạng thế hệ mới (NGN) bắt nguồn từ sự phỏt triển của cụng nghệ thụng tin, cụng nghệ chuyển mạch và cụng nghệ truyền dẫn băng rộng, là xu hướng phỏt triển chung cho cỏc mạng viễn thụng thế giới. Cỏc hóng đó giới thiệu cỏc mụ hỡnh cấu trỳc mạng NGN và cỏc giải phỏp thực hiện khỏc nhau. Alcatel là một trong cỏc hóng sản xuất thiết bị viễn thụng lớn đi đầu trong phỏt triển và khai thỏc mạng NGN.
Hệ thống chuyển mạch thế hệ mới Alcatel 1000 MM E10 của hóng Alcatel là hệ thống chuyển mạch mới được thiết kế nhằm đỏp ứng cho cỏc nhu cầu dịch vụ phong phỳ, đa dạng, tiết kiệm chi phớ vận hành và bảo dưỡng. Alcatel 1000 MM E10 phỏt triển trờn cơ sở mạng viến thụng hiện tại đồng thời tạo nền tảng xõy dựng mạng thế hệ tiếp theo NGN. Alcatel 1000 MM E10 là giải phỏp khả dụng cú độ tin cậy, đảm bảo lõu dài, đạt hiệu quả kinh tế cao. Hiện tại hệ thống được triển khai lắp đặt tại rất nhiều cỏc bưu điện tỉnh của mạng viễn thụng Việt
- Hệ thống được trang bị nhiều tớnh năng phong phỳ. - Khả năng truy nhập đa dịch vụ.
- Ma trận chuyển mạch ATM dung lượng lớn và dự phũng đầy đủ. - Cỏc giao diện SDH tớch hợp.
- Khả năng truyền thoại qua gúi (Voice over packet-VoP). - Kớch thước nhỏ gọn hơn.
- Cụng suất tiờu thụ ớt hơn.
Thành phần cốt lừi của Alcatel 1000 MM E10 là ma trận chuyển mạch ATM cú năng lực mạnh. Nhờ cơ cấu chuyển mạch này hệ thống Alcatel 1000 MM E10 dễ dàng tăng dung lượng hệ thống lờn đến 16000 E1. Cỏc trạm điều khiển xõy dựng theo kiểu đa bộ xử lý trờn thế mạnh của mỏy tớnh cú thể quản lý tối đa trờn tỏm triệu BHCA khụng cú bỏo hiệu IN. Thậm chớ trong mụi trường cú dịch vụ 100% cuộc gọi yờu cầu IN, hệ thống Alcatel 1000 MM E10 cú thể quản lý 2,5 BHCA.
Cú nhiệm vụ như xử lý thanh toỏn cuộc gọi hay quản lý cơ sở dữ liệu định tuyến. Alcatel 1000 MM E10 sử dụng mụi trường UNIX cho phộp người vận hành tạo chớnh xỏc cỏc ứng dụng khi cần. Để quản lý cú hiệu quả trong điều kiện tăng cuộc gọi phức tạp, Alcatel phỏt triển vài chức năng liờn quan đến cuộc gọi trong mỏy chủ UNIX, chỳng được sử dụng đểđảm bảo cho dịch vụ lớp mạng.
Với khả năng xử lý dung lượng lớn lờn tới 16000 giao diện E1 (ứng với 11 triệu BHCA), kớch thước nhỏ, ớt thành phần hơn, cụng suất tiờu thụ thấp. Điều này sẽ làm giỏ thành và chi phớ vận hành giảm xuống, trong khi tăng khả năng cung cấp dịch vụ với cỏc dịch vụ mới bổ sung đỏp ứng được cỏc yờu cầu khỏch hàng sẽ nõng cao hiệu quả kinh tế. Cỏc giao diện mở của Alcatel 1000 MM E10 kết nối với cỏc mạng truy nhập qua giao diện V5.2 cho phộp nhà vận hành thu lợi nhuận từ thoại qua DSL và LMDS.
3.9.1. Hệ thống MM E10 trong mạng viễn thụng
Hệ thống MM E10 cú thể sử dụng cho tất cả cỏc ứng dụng trong mạng viễn thụng:
9 Bộđiều khiển cổng phương tiện MGC trong mạng NGN.
9 Điểm truy nhập cỏc dịch vụ di động qua hệ thống GSM và cỏc mạng UMTS.
9 Điểm truy nhập mạng truyền tải băng rộng (chức năng VoATM).
9 Điểm truy nhập cỏc dịch vụ mạng thụng minh.
9 Hệ thống chuyển mạch nội hạt, chuyển tiếp vựng, chuyển tiếp quốc gia và quốc tế.
9 MM E10 cũng cú thể cung cấp chức năng điểm chuyển tiếp bỏo hiệu (STP) trong mạng bỏo hiệu số 7.
Hỡnh 3.14: MM E10 trong mạng viễn thụng
3.9.2. Tổng quan về hệ thống Alcatel 1000 MME10 3.9.2.1 Kiến trỳc của Alcatel 1000 MM E10 3.9.2.1 Kiến trỳc của Alcatel 1000 MM E10
MM E10 được cấu trỳc theo kiến trỳc hỗ trợ nõng cấp thành cỏc hệ thống chuyển mạch dung lượng lớn.
3.9.2.1.1 Nguyờn tắc
MM E10 được cấu trỳc theo 2 nguyờn tắc cơ bản sau: - Cú kiến trỳc modular.
- Cỏc chức năng hệ thống được phõn tỏn qua cỏc module thành phần của nú.
Điểm chuyển mạch dịch vụ (SSP) Trung tõm chuyển mạch dịch vụ di động (MSC) Bộđiều khiển cổng phương tiện (MGC) Điểm chuyển tiếp bỏo hiệu (STP) Trung tõm chuyển tiếp vựng/quốc gia Trung tõm chuyển tiếp quốc tế Điểm truy nhập tới mạng truyền tải băng rộng Trung tõm chuyển mạch nội hạt
Nguyờn tắc module được ỏp dụng cho phần cứng và phần mềm hệ thống. Với kiến trỳc mudular của hệ thống, cho phộp:
- Dễ dàng thay đổi theo hiệu năng hệ thống và lượng lưu lượng xử lý.
- Tớnh tin cậy khi việc kiểm tra được thực hiện độc lập ở cỏc module phỏt triển mới.
- Độ tin cậy: nguyờn tắc dự phũng được ỏp dụng đối với mỗi kiểu thành phần hệ thống. Dự phũng đảm bảo tớnh liờn tục của dịch vụ khi một đơn vị nào đú bị lỗi.
- Dễ dàng nõng cấp. 3.9. 2.1.2 Tổ chức
MM E10 bao gồm: - Phõn hệ lừi E10.
- Phõn hệ truy nhập thuờ bao. - Phõn hệ server (cú thể cú).
Phõn hệ lừi E10 là lừi chuyển mạch. Phõn hệ này bao gồm: - Cỏc trạm điều khiển.
- Cỏc phần mềm. - Mạng thụng tin nội bộ.
Ngoài ra, cũn cú trạm đồng bộ và cơ sở thời gian (STS) cung cấp tớn hiệu định thời để xử lý số liệu số.
Cỏc trạm điều khiển (SM)
Cỏc trạm điều khiển là cỏc module phần cứng của phõn hệ lừi E10. Một trạm điều khiển là một tập cỏc bảng mạch. Cỏc bảng mạch này sẽ thực hiện cỏc chức năng của cỏc bộ xử lý và cỏc bảng mạch nhớ, được liờn kết với nhau qua bus. Mỗi SM được nối tới mạch vũng thụng tin nội bộ.
Hỡnh 3.15: Kiến trỳc của MM E10 với phõn hệ lừi E10 và phõn hệ server
Cỏc SM là cỏc phần tử phần cứng được xử lý trong suốt cỏc hoạt động vận hành và bảo dưỡng. Vỡ vậy:
- Một SM cú thểđược đưa về một trạng thỏi ( hoạt động, cỏch ly). - Một SM cú thểđược hỏi để biết trạng thỏi của nú.
- Một SM cú thểđược kiểm tra. Cỏc phần mềm (MLs)
Là cỏc module phần mềm của phõn hệ lừi E10. Một ML được hỗ trợ bởi một trạm điều khiển. Một số ML cú thể cựng cú trong cựng một trạm SM.
Phần mềm trạm điều khiển (MLSM) luụn luụn cú ở mỗi SM. Cũn cỏc ML khỏc, gọi là ML chức năng là cỏc chức năng chớnh của hệ thống (xử lý gọi, quản lý đấu nối,...).
Mạch vũng thụng tin nội bộ
Gồm cú mạng LAN trong phõn hệ lừi E10 (OCB LAN) và mạng LAN nền tảng Nectar (LSN). Cỏc trạm điều khiển chung (SMB) được trang bị coupler Ethernet, sử dụng giao thức TCP/IP thực hiện chức năng cổng giao tiếp giữa 2 mạng LAN này.
OCB LAN liờn kết cỏc SM, hỗ trợ việc trao đổi thụng tin giữa cỏc phần mềm ở cỏc SM khỏc nhau. Một ML cú thể trao đổi thụng tin với cỏc ML khỏc mà khụng cần biết ML đú ở
Cỏc server
Cỏc server là tuỳ chọn, chỳng hỗ trợ cỏc chức năng ngoài cỏc chức năng được thực hiện bởi cỏc ML.
3.9.2.2 Hai kiểu cụng nghệ
MM E10 đang được phỏt triển từng bước thành hệ thống chuyển mạch thế hệ thứ 2 với cỏc đặc tớnh như sau:
- Cỏc đơn vị trong hệ thống hoạt động trờn cụng nghệ HC (High Capacity). - Hệ thống cú thểđược trang bị cỏc server.
Ưu điểm của cụng nghệ HC: - Năng lực kết nối cao hơn. - Cụng suất xử lý mạnh hơn. - Thiết bị gọn hơn.
- Giảm số lượng bảng mạch trong cỏc SM.
- Giảm đỏng kể số lượng cỏp nối cần thiết trong mạng chuyển mạch. - Tiờu thụđiện thấp hơn.
3.9.2.2.1 MM E10 với cụng nghệ non-HC
Hỡnh 3.16: Kiến trỳc phần cứng MM E10 với cụng nghệ non-HC và cỏc giao diện MM E10 thế hệ thứ nhất với cỏc đặc tớnh cụng nghệ non-HC:
- Cỏc SM được dành riờng theo cỏc chức năng của chỳng (điều khiển, phụ trợ, kết