4.1- cấu trúc và các thành phần mạng
Mục tiêu chính của mạng ATM là cung cấp kết nối ATM; nghĩa là cung cấp các liên kết đầu-cuối ATM để truyền tải thông tin khách hàng trên cơ sở các tế bào. Để thực hiện điều nàycần có các hệ thống chuyển mạch, truyền dẫn, cùng với các hệ thống điều khiển và quản lý. ở Chơng này, ta sẽ xem xét các chức năng chuyển mạch, truyền dẫn
Mạng công cộng Mạng trục chính TE1 TE2 NT2 NT1 TA ACX LEX TEX ACX GW GW GW
Điểm tham chiếu S Điểm tham chiếu T Mạng khách hàng Mạng truy nhập
TE1: Thiết bị đầu cuối có giao diện BISDN GW: Cổng TE2: Thiết bị đầu cuối không có giao diện BISDN
Hình 4.1: Mô hình cấu trúc mạng
Trong mạch băng rộng, tồn tại hai vùng mạch riêng biệt: mạng khách hàng (CPN) và mạng công cộng. Ranh giới giữa hai mạng là điểm tham chiếu T. Cấu trúc tổng quan của mạng đợc miêu tả trong hình 4.1. Để đơn giản hoá, trong hình không thể hiện tất cả các thành phần mạng. Trong một mạng không nhất thiết phải có các thành phần mạng. Ngoài ra, trong Hình cũng không thể hiện các thiết bị vệ tinh (Có thể bao gồm các bộ ghép nối, các bộ tập trung và tổng đài vệ tinh) vì để tránh sự trải rộng về mặt địa lý, có thể coi tổng đài nội hạt là hệ thống gồm tổng đài Host và các thiết bị vệ tinh. Chức năng nối chéo ATM bao hàm chuyển mạng VP dới sự điều khiển của mạng và các chức năng chuyển mạch nội hạt, chuyển mạch đờng dài bao gồm khả năng chuyển mạch từng cuộc đàm thoại theo yêu cầu.
Thiết bị đầu cuối và các thiết bị chuyển đổi đợc nối mạng công cộng qua khối chức năng NT1. Trong một số mạng khách hàng, có thể có thêm khối NT2 – thực hiện các chức năng của tổng đài PBX là cung cấp kết nối giữa NT1 và một số thiết bị đầu cuối. Khối chức năng NT2 đợc tách biệt ra khỏi NT1 và cung cấp một số chức năng tối thiểu để kết nối thiết bị khách hàng và mạng công cộng. Điểm tham chiếu T là điểm phân giới giữa mạng công cộng và khách hàng.
ở một số nớc, việc áp dụng NT1 và NT2 phải đợc tách riêng do thông lệ quy định, nhng xét về mặt kinh tế và kỹ thuật thì việc gộp chung NT1 và NT2 sẽ có nhiều lợi ích hơn. Mạng ATM S R R Bộ chuyển đổi LAN
Thiết bị chuyển đổi
LAN không ATM tốc độ cao Thiết bị đầu cuối không ATM Thiết bị đầu cuối ATM
GW LEX TEX RU GW Mạng băng hẹp T Mạng MAN công cộng
Hình 4.2:Kết nối giữa mạng ATM, mạng không ATM và thiết bị đầu cuối
không cần có sự điều khiển chuyển mạch trực tiếp của tổng đài LEX. LEX có thể đợc đấu nối trực tiếp với nhau hoặc có thể đợc nối qua các tổng đài đờng dài TEX. Các TEX có thể cung cấp khả năng chuyển mạch từng cuộc đàm thoại hoặc đơn giản chỉ là các bộ nối chéo ATM.
Cổng GW (Gateway) thực hiện các đấu nối với các mạng khác. Về nguyên tắc, GW có thể lắp đặt bất kỳ một điểm nào trong mạng, tại các vệ tinh của LEX, tại lex, TEX hoặc mạng khách hàng. Các vấn đề liên quan đến GW và phối hợp mạng sẽ đợc đề cập đến ở các phần sau.ở đây, chỉ xin lu ý rằng GW đợc dùng để đấu nối mạng ATM với các mạng MAN, mạng N-ISDN và các mạng không phải ISDN. Tuy nhiên, trong mạng khách hàng, thiết bị không phải ATM (non-ATM) (Ví dụ thiết bị đầu cuối
LAN, mạng MAN riêng) sẽ đợc nối với mạng ATM qua khối thiết bị chuyển đổi (TA) tại điểm tham chiếu R. Hình 4.2 miêu tả việc đấu nối các thiết bị chuyển đổi này.
4.2- các giao diện
4.2.1. Các đặc tính cơ bản của các điểm tham chiếu S và T
Hình 5.1 miêu tả các điểm tham chiếu S, T và trong mạng khách hàng. Thực chất các chữ S, T và R dùng để chỉ các điểm tham chiếu này, khái niệm chính xác đợc dùng là giao diện tại điểm tham chiếu S, T hoặc R; tuy nhiên để dơn giản hoá, thờng chỉ gọi là giao diện S, T hoặc R.
Giao diện đợc chuẩn hoá là các giao diện tại các điểm tham chiếu S và T. Các giao diện nàycó khả năng cung cấp tổ hợp các dịch vụ có tốc độ bit khác nhau (cả CBR và VBR) bao gồm các dịch vụ băng rộng và N-ISDN với băng tần đợc hạn chế bởi dung lợng tải của giao diện.
Trong các ứng dụng B-ISDN đơn giản, có thể không có các chức năng NT2 (tơng đơng không có PBX); khi đó các điểm S và T là một. Trong trờng hợp này, thông số tại điểm tham chiếu T phải đảm bảo để thiết bị đầu cuối băng rộng có thể trực tiếp đấu nối với giao diện T. Tuy nhiên, các dặc tính của giao diện S áp dụng cho tất cả các cấu hình hiện vẫn còn đang trong giai đoạn hoàn thiện.
Nh đã đợc trình bày trong Chơng II, hai tốc độ bit đợc dùng cho giao diện TB và tín hiệu truyền dẫn có thể là quang hoặc là điện:
Tốc độ 155,520 Mbit/s; đây là giao diện có tốc độ nh nhau cho cả hai hớng.
Tốc độ 622,080 Mbit/s với hai khả năng giao diện; khả năng thứ nhất là không đối xứng, với một hớng có tốc độ 155,520 Mbit/s và hớng kia 622,080 Mbit/s; khả năng thứ hai là đối xứng với tốc độ 662,090 Mbit/s cho cả hai hớng.
Ngoài những giao diện đã đợc tiêu chuẩn hoá, còn một số yêu cầu đối với một số giao diện có tốc độ thấp (ví dụ nh 34 Mbit/s) để truyền tín hiệu trên cáp đồng. Các yêu cầu này phát sinh từ nhu cầu tận dụng mạng cáp đồng hiện có để sử dụng cho mạng truyền số liệu. Các giao diện này đợc các nhà khai thác tiếp cận nh là một bớc đệm của việc phát triển mạng do nó cung cấp giải pháp truy nhập có giá thành thấp cho các khách hàng kinh doanh và các khách hàng gia đình; chẳng hạn trong cấu trúc sử dụng cáp quang đến cụm dân c với chặng truyền dẫn cuối sử dụng cáp đồng.
4.2.2. Các giao diện phân phối dịch vụ
Băng tần của các chặng truyền dẫn truy nhập khách hàng thờng là đủ lớn để cung cấp các dịch vụ phân phối (các dịch vụ video và audio). Nhà khai thác mạng thờng muốn đa các dịch vụ này vào mạng tại điểm càng gần khách hàng càng tốt để tránh truyền tải lu lợng dịch vụ phân phối này trong các thành phần chính của mạng. Các dịch vụ này, do đó thờng đợc cài đặt tại một thành phần gần khách hàng trong mạng;
các điểm ghép kênh nằm trên đoạn truy nhập. Có hai giao diện đợc dùng cho mục đích này:
Giao diện trên cơ sở ATM: là giao diện có thể nối với bất kỳ nút ATM nào trong mạng nội hạt.
Giao diện không-ATM: là giao diện bắt buộc phải đấu nối với phần truy nhập của mạng và sử dụng chung đờng truyền dẫn với các dịch vụ khác.
4.3- các thiết bị khách hàng
Do giao diện tại điểm tham chiếu T đợc coi nh là giao diện điểm-điểm, khối chức năng NT2 sẽ đợc sử dụng cho các ứng dụng mà trong đó sẽ có một vài thiết bị đầu cuối đợc đấu nối vào cùng một đờng truy nhập: đây là khả năng có thể xảy ra nhiều nhất, đặc biệt cho các khách hàng kinh doanh. Trong một số trờng hợp, chức năng của NT2 có thể thấp hơn (ví dụ chỉ cho khách hàng gia đình) hoặc có thể cao hơn ( nh trong việc cung cấp chức năng chuyển mạch nội hạt). Do vậy NT2 có thể là ATM PABX hoặc có thể là ATM LAN, phụ thuộc vào khả năng cung cấp thiết bị và các yêu cầu cụ thể của khách hàng.
Do NT2 có chức năng đấu ghép dung lợng ATM từ các thiết bị đầu cuối, nó sẽ có ảnh hởng tới việc xử lý lu lợng. Vì vậy việc thiết kế NT2 phải đảm bảo không làm sai lệch vấn đề phân bố lu lợng cho thiết bị đầu cuối, không vi phạm các tham số đã thoả thuận tại thời điểm thiết lập cuộc gọi. Nói một cách khác, giá trị thời gian trễ tế bào phải nằm trong giới hạn cho phép.
Khi đa các dịch vụ và các thiết bị băng rộng vào mạng, sẽ nảy sinh vấn đề tận dụng các thiết bị đang sử dụng. Ví dụ khách hàng sẽ yêu cầu các thiết bị đang sử dụng cần có khả năng đợc sử dụng trong mạng, ít nhất là trong thời gian đầu. Tuy nhiên, việc đa vào sử dụng các dịch vụ mới trên cơ sở các ứng dụng mới sẽ khuyến khích khách hàng mua thiết bị mới để tận dụng đợc tất cả các khả năng của các ứng dụng này.
4.3.1. Các khách hàng kinh doanh
Hiện nay các mạng kinh doanh chỉ cung cấp một loại dịch vụ; các mạng chủ yếu bao gồm cả các tổng đài PABX cung cấp dịch vụ điện thoại và các mạng LAN cung cấp dịch vụ truyền số liệu.
Các tổng đài PABX đợc dùng là các tổng đài số, dần dần đợc mở rộng thêm các khả năng N-ISDN. Tuy nhiên, tốc độ chuyển mạch 65 Kbit/s cha thật sự hấp dẫn đối với dịch vụ truyền số liệu trong mạng khách hàng do tốc độ đờng truyền thấp; một số mạng LAN có tốc đọ cao hơn (nh Ethernet và Token Ring) và thậm chí cao hơn nữa
(nh FDDI và DQBD) đang dần đợc ứng dụng rộng rãi. Các sự thay đổi trong tơng lai sẽ phải cân nhắc đến hệ thống các mạng LAN này.
Trong giai đoạn đầu, LAN là lĩnh vực có nhiều triển vọng nhất để xây dựng các mạng có tốc độ cao và ATM LAN dờng nh sẽ là ứng dụng đầu tiên của công nghệ ATM. Những mạng này sẽ cho phép cung cấp các dịch vụ băng rộng đối với khách hàng và điều này sẽ dẫn đến khả năng tăng dần nhu cầu về kết nối băng rộng giữa khách hàng và mạng.
Các dịch vụ mới có thể đợc cung cấp bởi các mạng LAN tốc độ cao bao gồm các dịch vụ đa phơng tiện, trong đó có dịch vụ điện thoại. Việc cung cấp dịch vụ điện thoại là một thành phần của dịch vụ đa phơng tiện là yếu tố quan trọng trong việc tổ hợp dịch vụ thoại với các dịch vụ khác.
PBX có xu hớng sẽ cung cấp dịch vụ video. Trên thực tế, PBX và LAN sẽ kết hợp và hình thành mạng ATM. Để đạt đợc điều này, đòi hỏi phải có các bộ phối hợp kết nối hai mạng loại này.
4.3.2. Các khách hàng gia đình
Khách hàng khu vực gia đình sẽ nhạy cảm hơn nhiều về yếu tố kinh tế khi phải đầu t mua sắm thiết bị mới. Yếu tố này sẽ gây trở ngại cho việc ứng dụng các dịch vụ B-ISDN đối với khách hàng gia đình. Tuy nhiên, sẽ xuất hiện các thiết bị NT2 giá thành thấp, tổ hợp nhiều chức năng nh phân phối tín hiệu âm thanh và hình ảnh, các chức năng chuyển mạch tại nhà hoặc cung cấp các tín hiệu điều khiển chuyển mạch đối với các ứng dụng gia đình. Ngoài ra, việc sử dụng các ứng dụng mới nh tele- working đòi hỏi các thiết bị phục vụ kinh doanh sẽ đợc mua và sử dụng tại nhà; và các thiết bị này thờng có xu hớng là do các công ty trả tiền.
4.4- Mạng truy nhập 4.4.1. NT1
Trong mạng khách hàng (CPN), các chức năng đợc phân chia giữa NT1 và NT2. Trong đó, NT1 (có chức năng kết nối mạng công cộng và do nhà khai thác mạng công cộng quản lý và bảo dỡng) chỉ có một số chức năng nhỏ thực hiện do sự điều khiển khách hàng. Mỗi đờng dây thuê bao sẽ đợc kết cuối bằng một NT1 và do đó yêu cầu đối với thiết bị NT1 là phải có giá thành thấp. Các khách hàng có nhu cầu nhiều đờng truy nhập sẽ phải có các thiết bị NT1 riêng cho mỗi đờng truy nhập.
Thiết bị NT1 sẽ chỉ bao gồm các chức năng cần thiết để thực hiện kết cuối với các đờng truy nhập tới khách hàng (gồm một số chức năng về bảo dỡng và mạch tạo vòng) và các chức năng mà khách hàng yêu cầu. Do NT1 chỉ gồm các chức năng tối
thành thiết bị. Do vậy, NT1 chỉ cung cấp một giao diện đơn T có kết cuối điểm-điểm mà không cung cấp khả năng truy nhập tới nhiều các NT2 cùng một lúc.
Thiết bị NT1 phải đảm bảo khả năng báo hiệu với mạng công cộng, đồng thời phải bao gồm các chức năng tạo và tiếp nhận các tế bào bảo dỡng (OAM cells). Ngoài ra, khi NT1 thực hiện kết cuối luồng tế bào khai thác và bảo dỡng dựa trên cơ sở tế bào, NT1 có thêm chức năng phân tách tế bào.
Phần nguồn thiết bị NT1 vẫn cha đợc hoàn thiện trong các Khuyến nghị. Tuy nhiên trong các trờng hợp có sự cố ví dụ nh mất điện, các thiết bị NT1 và NT2 vẫn phải đảm bảo thực hiện đợc một số dịch vụ tối thiểu (ví dụ dịch vụ điện thoại...).
4.4.2. Đờng truy nhập
Đờng truy nhập (access link) ATM, bao gồm phần phụ kiện điện tử sẽ là một bộ phận quan trọng trong cơ cấu giá thành khi trả tiền khai mạng ATM. Phơng thức triển khai đờng truy nhập ATM đơn giản nhất là sử dụng các đờng cáp quang riêng rẽ nối tổng đài nội hạt tới khách hàng và trong nhiều trờng hợp, đờng truyền đợc đấu kép để tăng độ an toàn. Tuy nhiên, phơng án này cũng là phơng án có giá thành cao nhất.
Để giảm giá thành của mạng truy nhập, có thể sử dụng các thiết bị vệ tinh (remote unít). Điều này sẽ có tác dụng làm giảm ngắn chặng truyền dẫn cận với khách hàng và chia đờng truy nhập thành hai phần: đoạn truy nhập từ khách hàng đến thiết bị vệ tinh và chặng truyền dẫn sơ cấp nối thiết bị vệ tinh tới tổng đài nội hạt. Tất nhiên trên thực tế sẽ có các đờng truy nhập nối trực tiếp từ khách hàng tới tổng đài nội hạt mà không qua thiết bị vệ tinh.
Đối với các khách hàng gia đình và khách hàng doanh nghiệp nhỏ, việc cung cấp các đờng truy nhập có giá thành thấp là một yếu tố quan trọng. Một số đờng truy nhập có tốc độ thấp đã đợc tiêu chuẩn hoá; khi đó trong một số trờng hợp, các đờng thuê bao sử dụng cáp đồng hiện có có thể đợc tận dụng, ví dụ nh mạng cáp CATV sử dụng cáp đồng trục và một phơng thức truy nhập có giá thành thấp- mạng cáp quang thụ động (PON), trong đó nhiều khách hàng cùng sử dụng chung một đờng truy nhập. Các yếu tố khác nh địa lý, hệ thống cống bể có sẵn cũng sẽ ảnh hởng đến tổng chi phí lắp đặt mạng truy nhập; tuy vậy việc sử dụng các thiết bị tập trung và phơng thức khai thác chung đờng truy nhập vẫn là phơng thức truy nhập chính đối với các khách hàng có nhu cầu sử dụng thấp.
4.5- nút chuyển mạch
4.5.1. Chức năng chuyển mạch
Hệ thống chuyển mạch có chức năng định tuyến đờng truyền thông mạng từ nguồn tín hiệu tới đích, xác định sự liên kết giữa các đờng nối trung gian để hình thành một kết nối giữa hai điểm đầu cuối. Nh đã trình bày ở phần trên, mạng truyền tải ATM
đợc chia ra làm hai lớp: lớp ATM và lớp vật lý; các chức năng truyền tải của lớp ATM độc lập với các chức năng của lớp vật lý và đợc chia ra làm hai mức: mức VC (kênh ảo) và mức VP (đờng ảo).
Chuyển mạch trong mạng ATM đợc thực hiện khác hẳn so với chuyển mạch trong mạng N-ISDN. Mặc dù kết nối cũng đợc thiết lập tại giai đoạn thiết lập cuộc gọi, nhng kết nối này không đợc thực hiện trên đờng truyền có băng tần cố định, đợc dành riêng cho cuộc gọi. Trên thực tế, các tế bào của rất nhiều kết nối khác đợc ghép nối lại trên cùng đoạn đờng truyền và xếp hàng tại các bộ đệm của nút chuyển mạch trớc khi từng tế bào đợc chuyển mạch một cách riêng rẽ tới các đầu ra đợc đấu nối với các hệ thống truyền dẫn thích hợp.
Các khách hàng kinh doanh sẽ tạo ra phần lu lợng tải chính trong mạng với một