CHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ ATM. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IP TRÊN NỀN
4.4 Các dịch vụ ATM
4.4.4 Các lớp dịch vụ ATM
ATM là phương thức kết nối định hướng cho phép người sử dụng xác định tài nguyên cần thiết trên mỗi kết nối động (SVC). Có 5 lớp dịch vụ được định nghĩa cho ATM. Thông số chất lượng dịch vụ được tóm tắt trong Bảng 1.
Bảng 4.1: Các thông số QoS của các lớp dịch vụ ATM Lớp dịch vụ Thông số chất lƣợng dịch vụ Tốc độ bit không đổi
(CBR)
Lớp dịch vụ này được sử dụng cho chuyển mạch kênh cạnh tranh. Tốc độ tế bào không thay đổi theo thời gian. Các ứng dụng CBR khá nhạy với sự thay đổi của thời gian trễ của tế bào. Ví dụ về các ứng dụng CBR như điện thoại, hội nghị truyền hình và vô tuyến.
Tốc độ bit không đổi – phi thời gian thực (VBR – NRT)
Lớp dịch vụ này cho phép người dùng gửi dữ liệu với tốc độ thay đổi theo thời gian, phụ thuộc vào thông tin người dùng. Hợp kênh thống kê được cung cấp để tạo ra điều kiện tốt nhất trong việc sử dụng tài nguyên mạng. Thư điện tử là một ví dụ về VBR – NRT.
Tốc độ bit không đổi - thời gian thực (VBR – RT)
Lớp dịch vụ này tương đương với VBR – NTR nhưng được thiết kế cho các ứng dụng nhạy với sự thay đổi của thời gian trễ của tế bào. Ví dụ về VBR – RT là truyền thoại với SAD (speech activity detection) và nén video tương tác.
Tốc độ bit thay đổi (ABR)
Lớp dịch vụ này cung cấp chức năng điều khiển luồng với tốc độ cơ bản được tập chung vào việc truyền các dữ liệu như file và thư điện tử. Mặc dù các tiêu chuẩn không yêu cầu thời gian trễ của các tế bào và tỉ số tế bào lỗi phải được đảm bảo hoặc phải là nhỏ nhất, nhưng nó cũng mong muốn trễ và mất dữ liệu càng ít càng tốt. Tuỳ thuộc vào tình trạng tắc nghẽn trên mạng, bên phát sẽ được yêu cầu điều khiển tốc độ của nó. Người dùng được phép thông báo tốc độ tế bào nhỏ nhất, đảm bảo sự kết nối trong mạng.
Tốc độ bit không xác định
Lớp dịch vụ này đang được sử dụng rộng rãi trong TCP/IP
4.5 Mô hình mạng ATM [2]
Một mạng ATM được cấu tạo bởi bộ chuyển mạch ATM và các thiết bị đầu cuối ATM. Bộ chuyển mạch ATM chịu trách nhiệm về việc truyền dẫn các tế bào trong mạng ATM. Hoạt động của bộ chuyển mạch ATM như sau: tiếp nhận các tế bào tới từ một thiết bị đầu cuối ATM hoặc từ một bộ chuyển mạch ATM khác, sau đó nó đọc và cập nhật các thông tin trong phần tiêu đề của tế bào rồi nhanh chóng chuyển tế bào đó tới giao diện đầu ra để tới đích. Thiết bị đầu cuối ATM (hay hệ thống đầu cuối) chứa một bộ thích nghi giao diện mạng. Ví dụ như các trạm, các router, các khối dịch vụ số (DSU), các bộ chuyển mạch LAN hay các bộ mã hoá và giải mã hình ảnh (CODEC) đều là các thiết bị đầu cuối ATM.
Hình 4.6: Mô hình mạng ATM
Các bộ chuyển mạch ATM liên kết với nhau bởi các kết nối ATM điểm - điểm hay các giao diện. Có hai loại giao diện cơ bản: giao diện UNI (người dùng – mạng) và giao diện NNI (mạng – mạng).
Hình 4.7: Các giao diện khác nhau cho các mạng cục bộ và mạng công cộng Giao diện UNI kết nối các thiết bị đầu cuối ATM (như các host hay router) với bộ chuyển mạch ATM. Giao diện NNI kết nối các bộ chuyển mạch ATM với
nhau Tuỳ theo bộ chuyển mạch được sở hữu và đặt ở phía khách hàng hay được quản lý bởi công ty điện thoại, UNI và NNI có thể được phân loại thành các giao diện UNI và NNI công cộng và cục bộ. Giao diện UNI cục bộ kết nối thiết bị đầu cuối ATM và chuyển mạch ATM cục bộ. Giao diện UNI công cộng tương ứng kết nối thiết bị đầu cuối ATM hoặc bộ chuyển mạch cục bộ với bộ chuyển mạch công cộng. Trong khi đó giao diện cục bộ NNI kết nối hai bộ chuyển mạch ATM trong cùng một không gian cục bộ. Giao diện công cộng NNI kết nối hai chuyển mạch ATM trong cùng một không gian công cộng. Thêm vào đó, giao diện B-ICI (Broadband Intercarrier Interface) kết nối hai bộ chuyển mạch công cộng từ hai nhà cung cấp dịch vụ khác nhau
4.5.1 Sơ lƣợc về chuyển mạch ATM
Chuyển mạch ATM thực hiện chức năng chuyển mạch các VPI, VCC dựa trên nguyên lý chung được mô tả trong hình vẽ dưới đây:
C B A
F A B
Bảng thông dịch/định
tuyến
I1 I2
. .
I8
O1 O2
. .
O8
X X G
W G G
Z M Z
Dữ liệu Dữ liệu Tiêu đề
Đầu vào Đầu ra
Hình 4.8: Kiến trúc một bộ chuyển mạch ATM
Chuyển mạch ATM mang hai đặc tính: chuyển mạch gói do tính chất từng tế bào ATM được truyền tải trong mạng một cách riêng biệt; và chuyển mạch có kết nối do các kết nối giữa hai đầu cuối phải được thiết lập trước khi truyền tải tế bào.
Khi đó các nút chuyển mạch ATM sẽ truyền tải các tế bào từ các tuyến nguồn tới các tuyến đích trên cơ sở các thông tin định tuyến nằm trong phần tiêu đề tế bào và các thông tin lưu giữ ở từng nút chuyển mạch trong giai đoạn thiết lập kết nối. Quá trình thiết lập kết nối tại từng nút chuyển mạch thực hiện hai chức năng sau:
Đối với từng kết nối, xác nhận giá trị nhận dạng kết nối (VCI) của tuyến đến, nhận dạng tuyến và tạo giá trị VCI của tuyến đi.
Thiết lập bảng định tuyến tại từng nút chuyển mạch để xác định mối quan hệ giữa các tuyến đến và tuyến đi của từng kết nối.
VPI và VCI là thông tin nhận dạng kết nối trong các tế bào ATM. Để có thể xác định chính xác từng kết nối, mỗi VP trong từng chặng đường truyền có giá trị VPI riêng và mỗi VC trong từng VP có một giá trị VPI riêng. Bước đầu tiên để thiết lập kết nối giữa các đầu cuối là xác định đường nối giữa thiết bị nguồn và thiết bị đích. Quá trình này kết thúc với kết quả là xác định được chuỗi các chặng đường dùng trong kết nối và các giá trị nhận dạng của chúng. Trong trường hợp chỉ có chuyển mạch VC, các thông tin giữa các nút chuyển mạch kế tiếp nhau sẽ được trao đổi qua đường nối để thiết lập giá trị liên quan đến kết nối của bảng định tuyến. Giá trị này điều khiển việc chuyển đổi VCI của tuyến đến thành VCI của tuyến đi
4.5.2 Phương thức kết nối trong mạng ATM
ATM hỗ trợ hai kiểu kết nối: kết nối điểm – điểm và kết nối điểm – đa điểm.
Kết nối điểm – điểm liên kết hai hệ thống đầu cuối ATM, có thể là kết nối một chiều hoặc hai chiều. Kết nối điểm – đa điểm liên kết một hệ thống đầu cuối đơn lẻ (máy chủ: root) với nhiều hệ thống đầu cuối (các máy trạm: leaves). Đây chỉ là kết nối một chiều. Máy chủ có thể truyền dữ liệu đến các máy trạm, nhưng các máy trạm không thể truyền dữ liệu cho máy chủ hay bất kỳ nút mạng nào khác trong cùng một kết nối. Sự tái tạo các tế bào trong mạng ATM được thực hiện bởi các thiết bị chuyển mạch ATM, nơi mà kết nối được chia thành hai hoặc nhiều nhánh.
Điều mong muốn trong mạng ATM là có được những kết nối đa điểm – đa điểm hai chiều. Những kết nối đó tương tự như khả năng quảng bá hoặc truyền đa điểm trong các mạng LAN, như Ethernet hay Token Ring. Khả năng quảng bá được thực hiện một cách dễ dàng trong các mạng LAN, nơi mà tất cả các nút trong một đoạn mạng phải xử lý tất cả các gói tin được gửi trong đoạn mạng đó.
Đáng tiếc là khả năng kết nối đa điểm – đa điểm không thể thực hiện bởi AAL5, là lớp AAL thường dung để truyền dữ liệu xuyên qua mạng ATM. Không
giống như AAL 3/4, với trường nhận dạng bản tin (MID), AAL5 không cung cấp một cách thức nào để chèn các tế bào từ những gói tin AAL5 khác nhau trên một kết nối đơn. ĐIều này có nghĩa là tất cả các gói tin AAL5 được gửi tới một đích đến cụ thể qua một liên kết xác định phải được nhận một cách tuần tự, nếu không quá trình lắp ráp lại tại đích đến sẽ không thể tái thiết lại các gói tin.
Điều đó cho thấy tại sao các kết nối điểm – đa điểm của AAL5 chỉ có thể là một chiều. Giả sử, nếu một máy trạm gửi đi một gói tin AAL5, nó sẽ được nhận bởi cả máy chủ và các máy trạm khác, tại các nút mạng này, gói tin đó có thể được chèn vào các gói tin được gửi bởi máy chủ hoặc các máy trạm khác, ngoại trừ sự lắp ráp lại của các gói tin đã được chèn.
4.5.3 Báo hiệu trong mạng ATM
Để đảm bảo chất lượng truyền thông nên báo hiệu là phần rất quan trọng trong mạng ATM. Mục đích chính của báo hiệu là cung cấp các khả năng điều khiển các kết nối ATM theo kênh ảo và đường ảo để truyền tải thông tin
Báo hiệu thực hiện những chức năng chủ yếu sau đây:
- Thiết lập, duy trì và giải phóng các VCC và VPC trong việc truyền tải thông tin; thiết lập VCC có thể thực hiện theo yêu cầu, bán cố định hoặc cố định và phải phù hợp với các đặc tính của kết nối đã được yêu cầu (ví dụ như về băng tần, chất lượng dịch vụ …).
- Thiết lập cấu trúc truyền thông trên cơ sở điểm nối điểm, đa điểm và quảng bá.
- Thỏa hiệp các đặc tính về lưu lượng của kết nối tại thời điểm thiết lập kết nối.
- Có khả năng thỏa hiệp lại đặc tính lưa lượng của kết nối đã được thiết lập.
- Khả năng cung cấp các cuộc gọi đa thành phần, đa phương tiện đơn giản.
- Cung cấp các cuộc gọi đơn giản, có đặc tính đối xứng và không đối xứng; các cuộc không đối xứng yêu cầu băng tần khác nhau theo từng hướng.
- Lần lượt thiết lập và giải phóng các đa kết nối liên quan đến cuộc gọi.
- Thiết lập và giải phóng kết nối đối với cuộc gọi đã được thiết lập.
- Thiết lập và giải phóng thành phần đối với cuộc gọi đa thành phần đã được thiết lập.
- Khả năng liên kết các kết nối theo yêu cầu để hình thành một cuộc nối đa kết nối.
- Sắp xếp lại cuộc gọi đa thành phần của cuộc gọi đang thực hiện, hoặc chia nhỏ cuộc gọi đa thành phần thành nhiều cuộc gọi.
Mô hình báo hiệu giữa hai thực thể ATM như sau:
Hình 4.9: Các khối báo hiệu trong mạng ATM UNI: Giao thức báo hiệu UNI
PNNI: Giao thức báo hiệu PNNI