Một mạng chuyển mạch ATM LAN cú dung lượng lờn tới 2,5 Gb/s và cú thể được sử dụng nh một chuyển mạch đứng một mỡnh. Nú được sử dụng để kết nối cỏc mạng LAN cú sẵn, cỏc HUB, và cỏc trạm làm việc cú khả năng ... ATM. Tiờu biểu là chuyển mạch ATM LAN cú một mật độ cổng thấp. Một chuyển mạch ATM LAN trước đõy được xem xột nh một ATM chuyển mạch theo nhúm.
Mạng của người sử dụng (Customer Network-CN): là nơi cỏc thuờ bảo sử dụng để truy nhập vào mạng cụng cộng, tức là phần trung gian nối giữa cỏc thiết bị và mạng cụng cộng. Cú thể coi mạng CN bao gồm cỏc thiết bị đầu cuối, cỏc bộ tập trung, MUX/DEMUX, ATM-LAN và tổng đài cơ quan PBX.
Mạng truy nhập là mạng cụng cộng nơi phỏt ra hoặc nhận vào tất cả cỏc luồng thụng tin khỏc nhau từ /đến cỏc thuờ bao hoặc mạng khỏch hàng. Nếu khụng cú mạng truy nhập thỡ sẽ khụng cú một lưu lượng thụng tin nào được truyền trờn mạng đồng trục.
ATM-LAN cú khả năng truyền số liệu, tiếng núi, tớn hiệu video và hỡnh ảnh. Vỡ vậy trong tương lai ATM-LAN cú thể thay thế luụn tổng đài địa phương BPX. Về thực chất ATM-LAN dựa trờn một số nút chuyển mạch ATM đặt ở phớa người sử dụng và được dựng như phương truyền dẫn và chuyển mạch cỏc luồng số liệu đến từ cỏc thiết bị đầu cuối khỏc nhau, chỳng hoàn toàn sử dụng cỏc nguyờn tắc chuyển mạch tế bào của mạng ATM. Hiện tại, ATM-LAN được sử dụng chủ yếu để truyền số liệu để truyền vào tớn hiệu video giữa cỏc PC trong mạng. So với mạng LAN hiện tại, ATM/LAN cú rất nhiều ưu điểm nh: tốc độ cao, cỏc dịch vụ đa dạng tiến tới đa mụi trường, dễ dàng trong quản lý và vận hành. Trong ATM-LAN cú ba vấn đề cần xem sột, đú là:
• Tớnh kinh tế.
• Khả năng liờn kết với cỏc mạng hiện cú: cỏc mạng cũng nh thiết bị hiện cú vẫn phải sử dụng đựơc trong mụi trường ATM/LAN.
• Khả năng phỏt triển trong tương lai.
Thiết bị trong mạng bao gồm cỏc thiết bị đầu cuối ATM, File Server Vidio Server và mạng LAN thụng thường. Mạng LAN được nối vào ATM-LAN thụng qua phần tử kết nối liờn mạng IWU.
2.2 Mễ HèNH MẠNG ĐƯỜNG TRỤC ATM WAN (BACKBONE NETWORK)
ATM WAN là một mạng đường trục mà được kết nối hợp thành từ cỏc mạng ATM LAN. Một chuyển mạch ATM WAN cú dung lượng từ 2,5 Gbps đến 10 Gbps và cú mật độ cổng vào cao vừa phải.
Sau khi đó cú mạng truy nhập ATM, vấn đề mới đặt ra là làm sao nối chỳng lại thành một mạng chung. Dừ ràng khụng thể nối trực tiếp cỏc mạng truy nhập lại với nhau vỡ làm nh vậy sẽ rất phức tạp. Do đú mạng đường trục cú nhiệm vụ hoà tất cả cỏc mạng truy nhập lại thành một hệ thống thống nhất và truyền cỏc cuộc nối cấp liờn vựng, quốc gia và quốc tế. Mạng đường trục cần phải đạt được độ tin cậy rất cao, khụng cú thời gian ngừng hoặc ựn tắc, độ rộng băng chuyền lớn để xử lý một lưu lượng thụng tin rất lớn luụn luụn chuyển trờn mạng. Hỡnh 2.2 là kết cấu mạng đường trục sử dụng tổng đài IGX8400.
Hỡnh 2.2 Kết cấu mạng đường trục sử dụng tổng đài IGX 8400 Trong mạng đường trục cần chỳ ý cỏc điểm sau:
• Yờu cầu về giao diện đường truyền: cỏc giao diện của mạng đồng trục luụn tuõn theo những chuẩn về đường truyền: cỏch truyền vào quang hay điện
cũng nh cỏc mó đường truyền: ANSY đó đưa ra cỏc giao diện chuẩn nh sau cho hệ thống truyền dẫn của B/ISDN.
• Giao thức đường truyền: Xu hướng hiện nay đang thiờn về sử dụng kỹ thuật SONET/SDH.
• Yờu cầu về mặt chức năng và nghiệp vụ: so với mạng truy nhập ATM, mạng đường trục phải được cung cấp nhiều dịch vụ hơn vỡ chỳng được nối tới rất nhiều người sử dụng do đú sử dụng mạng đồng trục cung cấp dịch vụ sẽ cú hiệu quả kinh tế hơn.
• Lưu lượng đường truyền: trong mạng đồng trục do lưu lượng lớn nờn tốc độ truy nhập rất cao vỡ vậy chỉ cần xảy ra hỏng húc hoặc quỏ tải trờn một đường liờn kết cũng cú thể ảnh hưởng tới rất nhiều người sử dụng. Khi thiết kết đường truyền, ta phải tớnh đến một hệ số an toàn thớch hợp để trỏnh quỏ tải trờn đường truyền. Việc định đường cho cỏc cuộc nối qua một đường truyền phải mềm dẻo và trờn thực tế phụ thuộc vào tỡnh trạng của đường truyền và thời điểm định hướng.
Từ những yờu cầu nờu trờn thỡ vấn đề lựa chọn thiết bị cũng là một khõu hết sức quan trọng. Thiết bị phải cú khả năng đảm nhận được việc thực thi hoàn hảo, tận dụng giải tần một cỏch hiệu qủa, cỏc tớnh năng quản lý dịch vụ thụng minh, và độ tin cậy của cỏc kờnh truyền dẫn. Vỡ vậy IGX 8400 là sự lựa chọn lý tưởng duy nhất phự hợp với yờu cầu hoạt động của mạng đường trục. Với việc sử dụng IGX trờn đường trục của mạng WAN cú thể hợp nhất cỏc mạng với nhau và bổ xung thờm cỏc chức năng làm đơn giản hoỏ việc quản lý và giỳp giảm giỏ thành.
Để trả lời cho cõu hỏi là làm thế nào cú thể sử dụng lại được giải tần, IGX 8400 cấp phỏt dải tần một cỏch hiệu quả nhất trong cụng nghiệp. Chất lượng dịch vụ thụng minh và cỏc tớnh năng quản lý băng tần đảm bảo rằng tất cả cỏc ứng dụng đều cú được chất lượng dịch vụ đỳng nh chúng mong đợi. Cỏc tớnh năng của IGX cũng cho phộp mở rộng việc quản lý lưu lượng và tự động định cấu hỡnh một cỏch linh hoạt giỳp cỏc bộ định tuyến tiết kiệm thời gian và làm tăng khả năng thực hiện. Kết nối cỏc dịch vụ cụng cộng làm giảm giỏ thuờ bao mang lại hiệu quả cao cho việc liờn kết cỏc mạng WAN.
2.3. ATM CENTRAL OFFICE (ATM CO)
ATM CO: một mạng truyền thụng cụng cộng hỗ trợ một số lượng lớn kết nối người sử dụng và cỏc dịch vụ đa dạng bao gồm chuyển mạch khung và cỏc dịch vụ truyền thụng mụ phỏng. Nú cũng cú khả năng liờn kết một số lượng lớn cỏc mạng riờng lẻ. Do đú, một ATM CO cú dung lượng lớn hơn 10 Gbps với mật độ cổng rất cao.
Hỡnh 2.3 là một thớ dụ của mụ hỡnh mạng CO. Cỏc đường trung kế nối một vài CO với nhau thành một cụm.
Hỡnh 2.3 Mụ hỡnh mạng ATM Central Office (CO)
Một thớ dụ của mụ hỡnh mạng CO. Cỏc đường trung kế nối một vài CO với nhau thành một cụm.
Cấu trỳc chuyển mạch CO dựa trờn ba yếu tố chớnh:
• Tổng số cổng truy nhập: phụ thuộc vào số đường truy nhập vào. Chọn số cổng lớn hơn số đường truy nhập để đề phũng trường hợp được mở rộng.
• Tổng số cổng trung kế: phụ thuộc vào số đường trung kế kết nối tới cỏc nút khỏc. Để sử dụng nút mạng cú hiệu quả, số đườgn trung kế
bao giờ cũng phải nhỏ hơn số đường truy nhập. Thụng thường tỷ lệ này khoảng 1/10.
• Tổng lưu lượng tới nút mạng bằng tổng lưu lượng tới từ cỏc cổng. Cỏc thiết bị sử dụng trong mạng CO chủ yếu là cỏc tổng đài CBX 5000, B- STDX 9000, GX 550 của Lucent. Cỏc bộ định tuyến chuyển mạch nhón biờn xung quanh cỏc bộ định tuyến chuyển mạch trong lừi mạng. Cỏc bộ định tuyến loại này cú thể là Cisco 7200, 7500 MPLS LSC (dựng trong chuyển mạch nhón đa giao thức), cỏc bộ định tuyến chuyển mạch hệ 1200, hoặc cỏc bộ định tuyến khoảng giữa (3600 và 4700 của Cisco) cú thể được sử dụng trong cỏc ứng dụng cần giải thụng nhỏ hơn. Ngoài ra cũn cú thiết bị khụng hỗ trợ MPLS là MGX 8220.
2.4. MẫT SỐ THIẾT BỊ Cể THỂ LÙA CHỌN CHO Mễ HèNH TRONG TƯƠNG LAI
Trong tương lai, ý định của Cisco là hỗ trợ chuyển mạch nhón đa giao thức MPLS trong hầu hết cỏc chuyển mạch ATM. Do đú, đa số cỏc bộ định tuyến chuyển mạch nhón ATM (ATM LSR) sẽ trở thành cú són trong tương lai. Bờn cạnh đú cỏc bộ định tuyến chuyển mạch ATM truyền thống nào cũng cú thể được sử dụng trong một mạng MPLS Cisco nếu đường hầm được sử dụng. Cỏc bộ định tuyến chuyển mạch nhón khụng dựa trờn cỏc chuyển mạch ATM. Cỏc LSR khỏc cỏc chuyển mạch ATM cú thể được sử dụng, cụ thể là cỏc bộ định tuyến sau đõy cú thể sử dụng như cỏc LSR.
• Cỏc bộ định tuyến hệ Cisco 3600 và 4700 (chỉ ỏp dụng cho cỏc ứng dụng băng hẹp).
• Cỏc bộ định tuyến hẹ Cisco 7500 và 7200.
• Cỏc bộ định tuyến chuyển mạch Gbit hệ Cisco 12000.
Việc sử dụng cỏc bộ định tuyến này. MPLS cú thể được hỗ trợ trờn mọi kiểu liờn kết: ATM, gói qua SONET, Ethernet … Cỏc LSR dựa trờn bộ định tuyến khụng hỗ trợ kết nối mạch ảo ATM.
Khả năng của bộ định tuyến 4500 hoặc 7200 vận hành chức năng biờn MPLS thỡ gần giống với dung lượng IP truyền thống của nú sử dụng bộ chuyển tiếp gia tăng Cisco (CEF). Vớ dụ, một bộ định tuyến 7200 với một bộ xử lý NFE 200 cú thể
hỗ trợ tối đa 200 Mbps của lưu lượng biờn MPLS, với cỏc gúi IP cú kớch cỡ thụng thường.
Cỏc bộ truy cập truyền thống MFX 8220 và BPX 8650 với PoP LSR biờn cú thể được bổ xung cho cỏc LRS biờn và một LRS ATM. Một vớ dụ của kiểu Pop sử dụng ngăn truy cập MGX 8220, Cisco 7200 hoặc cỏc LRS biờn 7500, Cisco PBX8650. Điều này được chỉ ra trong hỡnh 2.4. Lưu lượng IP từ cỏc bộ tập trung truy cập được mang trong cỏc PVC ATM tới LRS biờn. Những LRS biờn này cú thể được mang trong cỏc PBX 8650 mà làm việc nh một ATM, đú là một chuyển mạch IP + ATM.
Cisco 6400 và cỏc LRS biờn MGX 8850 tớch hợp cỏc chức năng bao gồm: Một bộ tập trung truy cập đa dịch vụ với nhiều kiểu đường dõy truy cập Frame Relay và ATM. Khả năng truy cập voice và cỏc đường truy cập khỏc sẽ được bổ xung trong tương lai. Cỏc kiểu thiết bị LRS là một module xử lý định tuyến (RPM) trong trường hợp là MGX 8850, hoặc là module xử lý định tuyến nút (NRP) nếu dựng Cisco 6400.
Một vớ dụ về việc thiết kế kết hợp chuyển mạch nhón đa giao thức (MPLS) cú sử dụng cỏc thiết bị nờu trờn được minh hoạ trờn hỡnh 2.5. Đõy là một mạng thực hiện ở Austrolia. Sở dĩ mạng này được lựa chọn là vỡ nú cú đủ cơ sở tạo ra một vớ dụ thực tế phự hợp. Cỏc Pop LRS biờn dựa trờn BPX 8600 được sử dụng ở Syney và Mellboune cú dải thụng kết nối lớn nhất và số đường kết nối nhiều nhất trong vớ dụ này. Một MGX 8800 được sử dụng ở Brisnane, Adelaide và Perth là cỏc trung tõm nhỏ hơn được phục vụ tương ứng bởi cỏc PoP trờn cơ sở cỏc bộ định tuyến.
Chương 3
Xõy dựng mụ hỡnh mạng đường trục ATM WAN phục vụ cho đào tạo cụng nghệ viễn thụng
Trờn cơ sở cụng nghệ ATM trỡnh bày ở phần tổng quan và mạng đường trục ATM WAN đó nghiờn cứu ở chương 2 cựng với mạng truy nhập (mạng LAN) đó được xõy dựng ở trường ĐHQGHN. Chỳng ta xõy dựng: Mụ hỡnh mạng đường trụcATM WAN phục vụ cho cụng tỏc đào tạo cụng nghệ viễn thụng hỗ trợ kết nối mạng LAN cú tốc độ cao cho dữ liệu. Cỏc thiết bị ngoại biờn cú khả năng ATM (cỏc Router, PC, trạm làm việc) hay cỏc bộ ghộp kờnh dịch vụ ATM với khả năng định tuyến được kết nối tới mạng đường trục. Ngoài ra thiết bị truyền thụng cỏ nhõn (CPE) cũng được kết nối tới cỏc hệ thống chuyển mạch ATM đường trục.
Mạng được thiết kế phải đỏp ứng cỏc yờu cầu cơ bản sau:
Mạng cú cấu trỳc tuõn theo mụ hỡnh kết nối hệ thống mở, đỏp ứng cỏc yờu cầu trong tương lai như kết hợp giữa chuyển mạch ATM với định tuyến IP, chuyển mạch nhón đa giao thức MPLS, cỏc dịch vụ mạng riờng ảo dựa trờn cụng nghệ IP, kỹ thuật lưu lượng và định tuyến chớnh xỏc IP. Đường dõy thuờ bao đa dịch vụ, truy nhập Internet tốc độ cao đường trung kết nối với xa lộ thụng tin tương thớch cụng nghiệp phõn cấp số đồng bộ SDH.
Mạng phải phự hợp với hệ thống Viễn thụng đó xõy dựng về mạng truy nhập tại bộ mụn. Sơ đồ cấu trỳc của mạng này được trỡnh bày trờn hỡnh 3.1a.
Mạng cho phộp ta kết nối với cỏc đường truyền dẫn quang ứng dụng cụng nghệ SDH cú tốc độ tương ứng với STM-1 hoặc cú thể là STM-4.
Đảm bảo sự thực thi cao, và chất lượng dịch vụ tốt cho tất cả ứng dụng của hệ thống viễn thụng số hiện đại.
Chiểu theo cỏc yờu cầu đú chỳng tụi dự định thiết kế mụ hỡnh mạng đường trục ứng dụng cụng nghệ ATM theo sơ đồ kết nối hệ thống.
Hỡnh 3.1b Sơ đồ tổng thể hệ thống viễn thụng MPLS/ATM/IP tại bộ mụn Viễn thụng Khoa Cụng Nghệ
Tuy nhiờn do thiếu kinh phớ nờn dự ỏn khụng thể triển khai ngay một lỳc mà phải chia làm nhiều giai đoạn. Giai đoạn 1 mới chỉ xõy dựng hệ thống với một nút mạng cho phộp kết nối cỏc tổng đài của mạng LAN nh cho trờn hỡnh 3.1c.
Hỡnh 3.1c Hệ thống viễn thụng ATM tại bộ mụn giai đoạn 1
Từ mụ hỡnh nờu trờn hỡnh 3.1c chúng ta sẽ trỡnh bày và phõn tớch cỏc yờu cầu chung đối với cỏc thành phần tham gia vào mạng ATM bao gồm chủ yếu là cỏc thiết bị chuyển mạch, cỏc thiết bị định tuyến Rounter, cỏc Module giao diện, Module chung, và ngoài ra là cỏc thiết bị đầu cuối ATM. Đõy là cỏc yờu cầu cụ thể cho cỏc dự ỏn triển khai xõy dựng hệ thống viễn thụng này.
Mạng ATM được triển khai bao gồm hạ tầng cơ sở, thiết bị chuyển mạch ATM của Cisco (cụ thể là IGX 8410), bộ tập trung Catalyst LAN Swich (3550-24- PWR) cỏc Rounter (Cisco 2650, Diva LAN/1830/ISDN Modem) và cỏc hệ thống chuyển mạch LAN (là cỏc tổng đài hiện cú tại bộ mụn như Hicom 150E Office Pro, Hicom 150E Office Com, Nitsuko ...) kết nối cỏc phõn đoạn LAN hiện tại và khả năng PC và cỏc trạm làm việc được kết nối trực tiếp.
3.1 VAI TRề CỦA THIẾT BỊ MẠNG
Khi đó núi đến cơ sở hạ tầng vật lý của mạng đường trục dựng cụng nghệ ATM, trước tiờn hóy xem xột cỏc chức năng và mục đớch sử dụng của cỏc thiết bị được giới thiệu ở phần trờn nh một phần của mạng tổng thể. Hệ thống chuyển mạch ATM là thành phần quan trọng nhất, phức tạp nhất trong bất cứ một mạng ATM nào. Nú cú chức năng kết nối kờnh truyền dẫn và định hướng (Routing) lưu lượng qua mạng. Quỏ trỡnh điều khiển kết nối phải xử lý nhiều thụng tin phức tạp, đa dạng và biến động, ngoài ra số lượng đối tượng điều khiển (đường dõy thuờ bao, trung
kế, trường chuyển mạch, mỏy thu phỏt DTMF ...) lại rất lớn và đa dạng, do vậy phần tử chuyển mạch là hệ thống xử lý tin vĩ đại, hoàn hảo và vụ cựng phức tạp nờn phải đạt được độ tinh xảo nhất định khụng chỉ với phần cứng mà cũn với cả phần mềm của nú.
Như đó trỡnh bày ở chương 2, hệ thống chuyển mạch mà chỳng ta lựa chọn cho mạng đường trục ATM WAN (Backbone) ở đõy là thiết bị chuyển mạch WAN Switch IGX 8400 của Cisco, nú cú chức năng chuyển mạch ATM, kết hợp chuyển mạch ATM với định tuyến IP. Chi tiết về thiết bị này chỳng ta sẽ trỡnh bày ở mục 3.2.
Trong hệ thống nờu trờn cũn sử dụng Module Rounter vạn năng được đặt ngay trờn bản mạch của IGX 8400. Chức năng và đặc tớnh kỹ thuật của nú sẽ được thảo luận ở mục 3.4.
Cỏc hệ thống chuyển mạch LAN kết nối cỏc LAN hiện tại với đường trục ATM tại lớp 2. Thụng thường giao diện ATM cho chuyển mạch LAN cú tốc độ 155 Mbps OC3 hay STM1, 100 Mbps TAXI hay 34/45 Mbps (E3/DS3), cung cấp khả năng AAL5.
3.2 WAN SWITCH IGX 8400 CỦA CISCO