ATM-SDU
Trường thông tin tế bào Mào đầu tế bào Tế bào PL-SAP Lớp vật lý (PL) Lớp ATM Lớp AAL SAR CS
PDP (Protocol Data Unit) khối số liệu giao thức. SAP (Service Access Point) điểm truy nhập dịch vụ.
4.1.2.AAL1
AAL1 dùng để truyền các ứng dụng có tốc độ không thay đổi qua mạng B- ISDN, và nó tạo ra tại máy thu tấn số xung đồng hồ của máy phát. Điều này đòi hỏi các thông tin liên quan đến tần số xung đồng hồ phải gửi đến nơi thu cùng với Data. Các dịch vụ đợc cung cấp bởi AAL1 là:
• Truyền tải và phân phát các khối SDU với tốc độ bit cố định. • Truyền tải các thông tin về đồng bộ giữa bên phát và bên thu. • Truyền tải cấu trúc thông tin giữa bên phát và bên thu.
• Khi cần thiết, chỉ thị các thông tin bị mất hoặc lỗi mà AAL1 không có khả năng sửa.
Ngoài ra AAL1 có thể thực hiện một số chức năng khác liên quan đến các dịch vụ đợc lớp ATM cung cấp nh:
• Phân tách và tái tạo lại các thông tin khác hàng. • Xử lý trễ tế bào, xử lý trễ tổ hợp thông tin tải tế bào. • Xử lý các tế bào mất và nhầm địa chỉ.
• Tái tạo lại đồng hồ và cấu trúc dữ liệu tại đầu thu.
• Kiểm tra và xử lý thông tin điều khiển giao thức AAL (PCI) dùng cho các lỗi bit.
• Kiểm tra và có thể xử lý lỗi bít của trờng thông tin.
4.1.2.1.Lớp con SAR
Data phát đi đợc đóng vào khối 47 Bytes. Sau đó mỗi khối này đợc gắn thêm một Header có chiều dài 1 Byte. Header này chức các thông tin nh: Tần số xung đồng hồ của dòng bit đợc phát đi. Tiếp theo các khối này đợc đặt vào trong vùng thông tin của tế bào ATM và nó đợc xem nh SAR-PDU.
Đơn vị dữ liệu SAR-PDU gồm 48 Bytes. Bytes đầu tiên là trờng thông tin điều khiển. PCI bao gồm 4 bits chỉ thứ tự SN (Sequence Number) và 4 bits phòng vệ số thứ tự SNP (Sequence Number Protection). Trờng SN đợc chia ra thành bit báo hiệu lớp con hội tụ CSI (Convergence Sublayer Indication) và 3 bits đếm số thứ tự SC (Sequence Number). Cấu trúc của AAL1 đợc chỉ ra trong hình 4.2. Giá trị SC tạo ra khả năng phát hiện các tế bào bị mất hoặc truyền nhầm. Bit CSI có thể đợc sử dụng để truyền thông tin đồng bộ hoặc các thông tin về cấu trúc dữ liệu. Trờng SNP chứa mã CRC là tổng kiểm tra cho phần SN
lẻ cho cả 7 bits đầu của PCI.
Hình 4.2: Cấu trúc AAL1
Khi AAL1 đợc dùng để truyền Data có cấu trúc (dữ liệu đợc lấy mẫu ở tần số 8Khz) thì dòng số liệu là các dòng Data liên tục. ở đây các giới hạn cấu trúc đợc xác định bằng con trỏ. Vì vậy thông tin của SAR-PDU có con trỏ khác với thông tin của SAR-PDU không có con trỏ. Với Data có cấu trúc Byte đầu tiên trong vùng thông tin của các SAR-PDU có số thứ tự chẵn đợc dùng làm con trỏ.
4.2.1.2.Lớp con CS
Các chức năng của lớp con CS hoàn toàn phụ thuộc vào dịch vụ, bao gồm một số chức năng cơ bản nh xử lý giá trị trễ tế bào, xử lý các tế bào bị mất hoặc chèn nhầm, sửa lỗi theo cơ chế sửa lỗi của HEC, khôi phục lại đồng hồ theo ph- ơng pháp đánh dấu thời gian d đồng bộ SRTS (Synchronous Residual Time Stamp). Trong phơng pháp STRT mốc thời gian RTS (Residual Time Stamp) đ- ợc sử dụng để đo đạc và mang thông tin về mức độ khác nhau giữa đồng hồ đồng bộ chung lấy trong mạng và đồng hồ của thiết bị cung cấp dịch vụ.
4.1.3.AAL2
AAL loại 2 đợc thiết kế cho các dịch vụ truyền Data có tốc độ thay đổi nh- ng cần có sự tơng quan về thời gian giữa máy phát và máy thu. Nh vậy có nghĩa là thông tin của máy phát phải đợc truyền đến máy thu. Lớp tơng thích AAL2 vẫn cha đợc xác định một cách chi tiết. Chỉ có các dịch vụ và chức năng dới đây đợc dự kiến trớc. Các dịch vụ đợc cung cấp là: CSI SC CRC EPB 1 2 3 4 1 2 3 4 4bits 4bits Mào đầu
tế bào SN SNP Thông tin SAR-PDU Phần đầu
SAR-PDU 47 Bytes SAR-PDU(48 Bytes)
SN : Số thứ tự SC: Đếm thứ tự SNP: Bảo vệ số thứ tự EPB: Kiểm tra bit chẵn CSI: Chỉ thị lớp phụ hội tụ CRC: Các bits kiểm tra
giữa AAL và lớp cao hơn.
• Thông tin đồng bộ hoá đợc truyền tải giữa nguồn và đích. • Báo tin về các lỗi mà chúng không đợc sửa bởi AAL2. Các chức năng đợc thực hiện:
• Phân đoạn và ghép lại các thông tin của ngời sử dụng. • Điều khiển sự biến thiên trễ tế bào.
• Xử lý các tế bào bị mất hoặc chèn nhầm. • Khôi phuc đồng hồ nguồn tại máy thu.
• Kiểm tra AAL-PCI để pháp hiện các lỗi bít và xử lý các lỗi này.
• Kiểm tra trờng thông tin của ngời sử dụng để pháp hiện các lỗi bit và tiến hành các hoạt động sửa lỗi nếu có thể. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.1.4.AAL 3/4
AAL3/4 đợc phát triển từ AAL3 (phục vụ cho các dịch vụ loại C) và AAL4 (phục vụ cho các dịch vụ loại D). Ngày nay hai kiểu AAL trên hợp lại làm thành AAL3/4, AAL3/4 thoả mãn các dịch vụ loại C,D. Hình 4.3 là cấu trúc của AAL3/4. Lớp con CS của AAL3/4 đợc chia nhỏ thành hai lớp con đó là:
CPCS (Common Part Convergence Sublayer): Lớp con hội tụ chung
SSCS (Service Specific Convergence Sublayer): Lớp con phụ thuộc dịch vụ
Hình 4.3
Các gói Data có chiều dài thay đổi đợc đệm thêm một số bits để trở thành một số nguyên lần 32 bits, sau đó cộng thêm vào phần Header và Trailer tạo thành CS-PDU. Các CS-PDUs này đợc cắt thành các đoạn có chiều dài 44 Bytes và lại đợc cộng thêm Header và Trailer nữa rồi đa đến lớp ATM dới dạng các SAR-PDUs 48 Bytes.
Có hai mô hình hoạt động đợc định nghĩa cho AAL3 là chế độ kiểu thông điệp (Message Mode) và kiểu dòng bit (Streaming Mode).
Chế độ kiểu thông điệp cho phép truyền các AAL-SDUs có chiều dài thay đổi cũng nh chiều dài cố định trong đó một AAL-SDU tơng ứng với một AAL- IDU (Interface Data Unit).
SSCSCPCS CPCS CS SAR AAL3/4,5 SAR
trong một hoặc vài AAL-IDU và việc truyền các AAL-SDUs tới các đích qua giao diện AAL không đầy đủ sẽ bị loại bỏ.
Cả hai mô hình kiểu thông điệp và kiểu dòng bit đều cung cấp hai hoạt động truyền dẫn là hoạt động đảm bảo và hoạt động không đảm bảo. Hoạt động đảm bảo trớc hết dùng cho mô hình kết nối Point to Point. Hệ thống sẽ phát lại các SDU bị mất và sẽ cung cấp các chức năng điều khiển thông tin. Hoạt động không đảm bảo không có chức năng này. Việc truyền Data trên lớp con CPCS luôn luôn là hoạt động không đợc đảm bảo.
4.1.4.1.Lớp con SAR
Nói chung các CS-PDUs có độ dài thay đổi, vì vậy SAR-PDU bao gồm 44 Bytes là dữ liệu của CS-PDU, 4 Bytes còn lại đợc dành cho trờng thông tin điều khiển. Cấu trúc của SAR-PDU nh hình 4.4.
Hình 4.4: Cấu trúc SAR-PDU của AAL3/4
ý nghĩa các trờng trong SAR-PDU nh sau:
Trờng kiểu đoạn ST (Segment Type) có độ dài 2 bits, nó chỉ ra loại của CS- PDU có chứa trong SAR-PDU: nh phần đầu của SAR-PDU BOM (Beginnig of Message), phần cuối EOM (End of Message) và các CS-PDU đơn SSM (Single- Segment Message). Trờng chỉ thị độ dài LI (Length Indicator) chỉ ra số Bytes của CS-PDU có chứa trong trờng dữ liệu của SAR-PDU. LI có độ dài 6 bits. Ngoài ra trong SAR-PDU còn có trờng số thứ tự gói SN (Sequence Number) dài 4 bits. Mỗi khi nhận đợc SAR-PDU thuộc về một cuộc nối, giá trị SN lại tăng lên 1 đơn vị.
Mào đầu
tế bào Thông tin SAR-PDU Phần đầu
SAR-PDU
SAR-PDU(48 Bytes)
SN : Số thứ tự (4bits) SN: Loại phân đoạn(2bits) MID: Chỉ thị ghép kênh(10bits) LI: Chỉ thị độ dài(6bits) CRC: Các bits kiểm tra(10bits)
Kết cuối SAR-PDU
2Bytes 44 Bytes 2Bytes
CRC có độ dài 10 bits để thực hiện việc kiểm tra lỗi bit trong các SAR-PDUs. Giá trị CRC đợc tính trong trờng tiêu đề, trờng dữ liệu và trờng LI. Lớp con SAR còn có khả năng phát hiện các gói bị mất hoặc chèn nhầm.
Chức năng thứ ba của SAR là đồng thời phân kênh và hợp kênh các CS- PDUs của các cuộc nối đơn ở mức ATM. Chức năng này sử dụng trờng dữ liệu nhận dạng hợp kênh MID (Multiplexing Indetifier) dài 10 bits. Các SAR-PDUs với dữ liệu nhận dạng kênh MID khác nhau sẽ thuộc về các CS-PDUs riêng biệt. Việc phân kênh/ hợp kênh phải đợc thực hiện trên cơ sở từ đầu cuối đến đầu cuối.
Nh ta đã biết lớp con CS đợc chia làm hai phần là phần chung CPCS và phần phụ thuộc dịch vụ SSCS. Chức năng và cấu trúc của SSCS hiện tại vẫn cha đợc rõ ràng, nó đòi hỏi phải nghiên cứu thêm. Phần CPCS truyền các khung dữ liệu của ngời sử dụng với độ dài bất kỳ trong khoảng 1ữ 65535 Bytes. Các chức năng của CPCS nằm trong 4 Bytes phần tiêu đề (Header) và 4 Bytes ở phần đuôi (Trailer).
Hình 4.5: Cấu trúc CPCS-PDU của AAL3/4
Cấu trúc của CPCS-PDU nh hình 4.5 trong đó trờng chỉ thị phần chung CPI (Common Part Indicator) đợc sử dụng để quản lý phần còn lại của phần tiêu đề và phần đuôi. Trờng nhãn hiệu bắt đầu Btag (Beginning Tag) và nhãn hiệu kết thúc Etag (Ending Tag) cho phép tạo nên sự liên kết một cách chính xác giữa phần tiêu đề và phần đuôi của khung. Trờng kích thớc bộ đệm cung cấp BASize
CPI Btag BAsize AL Etag Length Phần đầu
CPCS-PDU Thông tin CPCS-PDU CPCS-PDU (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
CPI: Chỉ thị phần chung (1Byte) AL: Đồng bộ (1Byte) Btag: Đánh dấu điểm đầu (1Byte) Etag:Đánh dấu kết thúc (1Byte) BAsize: Kích thước bộ đệm(2Bytes) PAD: Phần cộng thêm (1đến 3 Bytes) Length: Độ dài thông tin CPCS-PDU(2Bytes)
Kết cuối CPCS-PDU PAD
của CPCS-PDU là một số nguyên lần 4 Bytes do đó nó có độ dài từ (0ữ 3) Bytes. Trờng đồng chỉnh AL (Alignment) đợc sử dụng để đồng chỉnh phần đuôi 32 bits của CPCS-PDU. Trờng độ dài Length chỉ ra độ dài của trờng dữ liệu.
4.1.5.AAL5
AAL5 phục vụ cho các dịch vụ có tốc độ thay đổi, không theo thời gian thực. Cũng giống nh AAL 3/4, AAL5 đợc sử dụng chủ yếu cho các nhu cầu về truyền số liệu. Mặc dù mỗi loại AAL đợc sử dụng tối u cho một kiểu lu lợng riêng biệt, cũng không hề tồn tại điều kiện là AAL đợc thiết kế tối u cho một loại lu lợng này lại không đợc sử dụng cho một loại lu lợng khác, nhng hiện nay trong thực tế nhiều nhà cung cấp sản xuất thiết bị ATM đều sử dụng AAL5 để hỗ trợ cho mọi loại lu lợng.
Tuy nhiên các thủ tục trong AAL5 đơn giản hơn rất nhiều so với các thủ tục trong AAL3/4. Ví dụ ở đây không có chức năng phân/ hợp kênh cho các tế bào. Tất cả các tế bào trong AAL5 đợc phát đi thành dòng tế bào có số thứ tự cụ thể
Gói Data có chiều dài thay đổi (1ữ 65535 Bytes) trớc hết đợc thêm vào một số bits để trở thành một số nguyên lần 48 Bytes, sau đó đợc cộng thêm một Trailer (ở đây không có phần Header) để tạo thành các CPCS-PDUs. Cấu trúc của CPCS-PDU nh hình 4.6.
Hình 4.6: Cấu trúc CPCS-PDU của AAL5 Thông tin CPCS-PDU
CPI: Chỉ thị phần chung (1Byte) PAD: Phần cộng thêm (0đến 47 Bytes) Length: Độ dài thông tin CPCS-PDU(2Bytes) CRC: Kiểm tra (4Bytes)
CPCS-UU: Chỉ thị CPCS giữa khách hàng và khách hàng (1Byte)
Length CRC CPCS -UU CPI
PAD Kết cuối CPCS-PDU 8 Bytes
Lớp con SAR chấp nhận các SDUs có độ dài là một số nguyên lần của 48 Bytes đợc gửi xuống từ các CPCSs. Nó sẽ không bổ xung thêm các trờng thông tin điều khiển (nh phần tiêu đề và phần đuôi) vào các SDUs vừa nhận đợc. SAR chỉ thực hiện chức năng phân đoạn ở đầu pháp và tạo lại các gói ở đầu thu.
4.1.5.2.Lớp con CS
Để nhận biết đợc điểm bắt đầu và kết thúc của SAR-PDU, AAL5 sử dụng trờng kiểu tải tin PT trong phần Header của tế bào.
PT=1: Cuối của một SAR-PDU. PT=0: Đầu/ giữa của một SAR-PDU.
AAL5 có hai mô hình hoạt động là : Message Mode và Streaming Mode. Cả hai mô hình này đều có hai cơ chế truyền dẫn là : truyền dẫn đảm bảo và truyền dẫn không đảm bảo. Sự khác biệt giữa AAL3/4 và AAL5 là AAL5 chỉ có một cấu hình đờng truyền điểm -điểm (Point to Point) không có cấu hình đờng truyền điểm -đa điểm (Point to Multipoint).
Hoạt động của AAL5 đợc mô tả nh hình 4.7.
Hình 4.7: Hoạt động của AAL5 AAL Service Data Unit
CPCS-PDU Payload SAR-PDU CPCS-PDU SAR-PDU ATM Cells Bytes 1: 65535 Bytes
PAD CPCS-UU CPI Length CRC
0:47 1 1 2 4 AAL-SDU AAL5-SAP CPCS-PDU Trailer SAR-PDU SAR-PDU Payload
Header Header Payload Header Payload ATM SAP
4.2.1.Tổng quan
Các hệ thống chuyển mạch đã phát triển cho các mạng điện thoại và số liệu không thể áp dụng trực tiếp cho các hệ thống chuyển mạch băng rộng. Các yêu cầu chính ảnh hởng đến việc xây dựng các hệ thống chuyển mạch băng rộng bao gồm:
• Các giao diện tốc độ cao (50 Mbps đến 2.4Gbps), với tốc độ chuyển mạch đến 80 Gbps.
• Có khả năng thống kê các luồng ATM qua các hệ thống chuyển mạch ATM.
Trong ATM có hai thiết bị thực hiện các chức năng chuyển mạch các tế bào, đó là chuyển mạch ATM (chuyển mạch VC) và các bộ nối xuyên (chuyển mạch VP).
Cấu trúc chuyển mạch ATM đợc chia làm hai phần là phần cứng và phần mềm. Phần cứng gồm giao diện các nút chuyển mạch có tác dụng làm cho dòng thông tin đi vào lõi chuyển mạch tơng thích về tốc độ và dạng tế bào. Phần lõi thực hiện chức năng chuyển mạch các tế bào.
Phần mềm điều khiển nút chuyển mạch ATM, nó gồm ba nhóm chức năng: Xử lý lu lợng qua nút chuyển mạch, thực hiện các chức năng vận hành và bảo dỡng và các chức năng quản lý hệ thống. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.2.2.Chức năng của nút chuyển mạch ATM
Chức năng
Một chuyển mạch ATM hoặc một nút nối xuyên thực hiện hai chức năng sau đây:
• Thay đổi VPI/VCI.
• Chuyển tải tế bào từ đầu vào đến một đầu ra tơng ứng của nó.
Do những yêu cầu nghiêm ngặt về thông lợng, trễ và sự mất mát tế bào đối với một nút chuyển mạch, nên chỉ có cơ cấu chuyển mạch với những kiến trúc song song ở mức cao mới có thể đáp ứng các yêu cầu đó.
nguyên lý chung đợc mô tả trong hình 4.8.
Hình 4.8: Nguyên lý chuyển mạch ATM
Chuyển mạch ATM mang hai đặc tính: chuyển mạch gói do tính chất từng tế bào ATM đợc truyền tải trong mạng một cách riêng biệt và chuyển mạch có kết nối do các kết nối giữa hai đầu cuối phải đợc thiết lập trớc khi truyền tải tế bào. Khi đó các nút chuyển mạch ATM sẽ truyền tải các tế bào từ các tuyến nối đến (Incoming Link) đến các tuyến nối đi (Outgoing Link) trên cơ sở các thông tin định tuyến nằm trong phần mào đầu tế bào và các thông tin lu 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:
1. Đối với từng kết nối, xác nhận giá trị nhận dạng kết nối (VCI) của tuyến nối đến, nhận dạng tuyến nối và tạo giá trị VCI của tuyến nối đi
2. Thiết lập bảng định tuyến tại từng nút chuyển mạch để xác định mối quan hệ giữa các tuyến nối đến và tuyến nối đi của từng kết nối.
VCI và VPI 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 đờng truyền có một giá trị VPI riêng và mỗi VC trong từng VP có một giá trị VCI riêng. Bớc đầu tiên để thiết lập kết nối giữa hai đầu cuối là xác định đờng nối giữa thiết bị nguồn và thiết bị đích. Quá trình này kết thúc với kết quả là xác định đợc chuỗi các chặng đờng truyền dùng trong kết nối và các giá trị nhận dạng của chúng. Trong trờng hợp chỉ có chuyển mạch VC, các thông tin giữa các nút chuyển