Lớp tơng thích ATM (AAL) là lớp liên kết giữa lớp ATM và các lớp bậc cao hơn, hỗ trợ cho các thủ tục truyền thông tin không dựa trên ATM. Các chức năng AAL là do các thiết bị đầu cuối hoặc thiết bị tơng thích đầu cuối tại UNI đảm nhận.
Trong mạng ATM, phần xử lý các chức năng lớp ATM là hoàn toàn độc lập với các dịch vụ viễn thông đợc truyền tải qua mạng. Tức là thông tin khách hàng đợc truyền trong suốt qua mạng ATM, mạng ATM không xử lý các thông tin này và cũng không biết cấu trúc dữ liệu truyền đi. Đây là tính chất độc lập về mặt nội dung. Một đặc tính khác của ATM là tính độc lập về mặt thời gian, trong mạng ATM, tín hiệu Clock của các ứng dụng (các thiết bị) và của mạng là hoàn toàn độc lập với nhau, và mạng chấp nhận tất cả mọi tốc độ bit từ các ứng dụng.
Do các tính chất độc lập kể trên, tất cả các chức năng đặc trng cho các dịch vụ đều đợc cung cấp trong phạm vi của mạng ATM và đợc thực hiện bởi lớp AAL. Các chức năng của lớp AAL tại phía thu có nhiệm vụ chuyển tiếp luồng thông tin của khách hàng từ lớp ATM lên các lớp bậc cao. Tại lớp ATM, luồng thông tin có thể bị sai hỏng do các lỗi truyền dẫn, do thiết bị ảnh hởng của trễ các bộ đệm hoặc do xảy ra tắc nghẽn trong mạng. Những yếu tố này là nguyên nhân gây ra việc mất hoặc chuyển nhầm địa chỉ các tế bào và ảnh hởng đến chất lợng truyền tải của ứng dụng. Các giao thức lớp AAL cần phải hạn chế ảnh hởng của các yếu tố kể trên. Do một số dịch vụ viễn thông có một vài đặc tính chung nên giao thức ALL đợc chia thành các nhóm nhỏ trên cơ sở các đặc tính chung này.
Các chức năng lớp AAL phụ thuộc vào các yêu cầu của lớp bậc cao. Vì lớp AAL sử dụng nhiều loại giao thức nhằm thoả mãn nhu cầu về các loại hình dịch vụ khác
nhau của khách hàng sử dụng giao thức AAL, do đó các chức năng lớp AAL có tính chất phụ thuộc dịch vụ. Việc phân loại các dịch vụ viễn thông (và trên cơ sở đó phân loại các giao thức lớp AAL) đợc thực hiện trên ba tham số sau:
- Quan hệ thời gian giữa nguồn và đích thông tin. - Tốc độ truyền.
- Phơng thức kết nối.
Trên cơ sở 3 tham số kể trên, các dịch vụ viễn thông đợc phân ra làm 4 loại, ký hiệu từ A tới D.
Nhóm A: (Mô phỏng chuyển mạch kênh): có tốc độ bit không đổi (CBR - Constant Bit Rate), hớng liên kết, yêu cầu quan hệ thời gian giữa nguồn và đích, ví dụ nh các dịch vụ âm thanh và hình ảnh có tốc độ bit không đổi.
Nhóm B: có tốc độ bit thay đổi (VBR - Variable Bit Rate), hớng liên kết, yêu cầu quan hệ thời gian giữa nguồn và đích, ví dụ nh các dịch vụ âm thanh và hình ảnh có tốc độ bit thay đổi.
Nhóm C: có tốc độ bit thay đổi, hớng liên kết, không yêu cầu quan hệ thời gian giữa nguồn và đích, ví dụ nh các dịch vụ truyền số liệu hớng liên kết và báo hiệu.
Nhóm D: có tốc độ bit thay đổi, không liên kết, không yêu cầu quan hệ thời gian giữa nguồn và đích, ví dụ nh các dịch vụ truyền số liệu không liên kết.
Ngoài ra ATM Forum còn đa ra một nhóm X, là nhóm dịch vụ không giới hạn (unrestricted), ở đó các yêu cầu về kiểu đờng truyền, quan hệ thời gian do ngời sử dụng định nghĩa.
Bảng 2.4 trình bày sự phân loại các dịch vụ viễn thông và các giao thức AAL tơng ứng.
Nhóm A Nhóm B Nhóm C Nhóm D
Quan hệ thời gian Yêu cầu Không yêu cầu
Tốc độ bit Không đổi Thay đổi
Kiểu liên kết Hớng liên kết Không liên kết
AAL AAL5
Bảng 2.4 Phân loại dịch vụ viễn thông
Lớp AAL đợc phân chia tiếp thành hai phân lớp: phân lớp hội tụ (CS - Convergence Sublayer), và phân lớp phân tách tổ hợp (SAR - Segmentation And Reassembly sublayer).
Phân lớp SAR thực hiện các chức năng phân tách thông tin từ các lớp bậc cao để có đợc kích thớc phù hợp với trờng thông tin của tế bào ATM; tổ hợp lại thông tin của trờng thông tin của tế bào ATM và gửi lên lớp bậc cao. Ngoài việc xử lý các thông tin đợc gửi đến, lớp AAL còn phải thực hiện các chức năng khác nh xử lý đối với giá trị trễ tế bào, thực hiện đồng bộ đầu cuối, xử lý các tế bào bị mất hoặc nhầm địa chỉ. Các chức năng này do phân lớp CS bên trên SAR thực hiện. Phân lớp CS là lớp có tính chất phụ thuộc dịch vụ và nhiều phân lớp CS khác nhau có thể dùng chung một phân lớp SAR.
Các chức năng lớp AAL có thể rỗng (không có) nếu nh lớp ATM đã đáp ứng đợc các yêu cầu của một dịch vụ viễn thông cụ thể nào đó. Trong trờng hợp này, khách hàng có thể sử dụng tất cả 48 bytes của trờng thông tin. Ngoài ra các tiêu đề và kết cuối của từng tế bào tại mỗi phân lớp sẽ phối hợp với quá trình phân chia thông tin của khách hàng tạo thành các tế bào ATM.
2.6.2. AAL1
AAL1 sử dụng cho các dịch vụ loại A. AAL1 cung cấp các dịch vụ sau đây cho khách hàng sử dụng AAL - là lớp bậc cao:
Truyền tải và phân phát các khối SDU với tốc độ bit cố định. Truyền tải các thông tin về nhịp giữa phần phát và phần thu. Truyền tải cấu trúc thông tin giữa phần phát và phần 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 những dịch vụ đợc lớp ATM cung cấp nh:
Xử lý biến thiên 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 nhịp phát tại phần 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 các lỗi bit của trờng thông tin.
Khuôn dạng của SAR-PDU đợc trình bày trong hình 2.8:
SN SNP (Pointer) Payload
PCRC CRC
CSI SC
1 2 3 4 1 2 3 4
4 bit 4bit 8 bit
48 Octet
SN: Số thứ tự
SNP: Bảo vệ số thứ tự CSI: chỉ thị phân lớp hội tụ
SC: Đếm thứ tự P: Bit kiểm tra chẵn lẻ CRC: Mã CRC
Hình 2.8 Khuôn dạng SAR-PDU của AAL1
Trờng số thứ tự SN (Sequence Number) 4 bits dùng để đánh số thứ tự các khối SAR- PDU. Bit thứ nhất là bit chỉ thị phân lớp hội tụ CSI (Convergence Sublayer Indication), nó chỉ ra sự tồn tại hay không của con trỏ 8 bit (con trỏ này đợc dùng, nếu nh ứng dụng đòi hỏi, cho các tế bào không điền đầy thông tin với mục đích làm giảm trễ trong quá trình ghép và xử lý). Bit CSI còn đợc sử dụng liên quan đến khái niệm tái tạo xung nhịp. Ba bits tiếp theo SC (Sequence Count) chỉ thị thứ tự tế bào dùng để phát hiện tế bào bị mất hoặc chỉ thị chèn nhầm.
Trờng bảo vệ số thứ tự SNP (Sequence Number Protection) dùng để bảo vệ trơng SN. Trờng này cũng đợc chia thành nhóm 3 bit và 1 bit. Nhóm 3 bit tạo thành một tổ hợp CRC (với đa thức sinh G(x)=x3+x+1) có tác dụng sửa 1 lỗi bit và phát hiện 2 lỗi bit. Bit cuối cùng P (Parity) kiểm tra chẵn lẻ cả 7 bit đầu của PCI.
Các chức năng của phân lớp CS hoàn toàn phụ thuộc vào loại dịch vụ, bao gồm một số chức năng cơ bản nh:
- Xử lý các giá trị trễ tế bào: Các giá trị trễ khác nhau đợc xử lý thông qua một bộ đệm. Nếu bộ đêm rỗng thì hệ thống tự động chèn thêm một số bit, nếu bộ đệm tràn thì một số bit sẽ bị huỷ.
-Xử lý các tế bào bị trễ hoặc chèn nhầm.
- Khôi phục tín hiệu đồng bộ: sử dụng phơng pháp đánh dấu thời gian d đồng bộ SRTS (Synchronous Residual Time Stamp). Mốc thời gian d RTS (Residual Time Stamp) đợc sử dụng để đo đạc và mang thông tin về độ khác nhau giữa đồng hồ đồng bộ chung lấy trong mạng và đồng hồ của thiết bị cung cấp dịch vụ. 4 bit RTS đợc truyền đi trong trờng CSI của các tế bào lẻ.
- Truyền các thông tin về cấu trúc dữ liệu giữa nguồn và đích: đợc sử dụng trong tr- ờng hợp dữ liệu đợc truyền có dạng cấu trúc.
- Sửa lỗi trớc FEC (Forward Error Correction) cho phần thông tin khách hàng trong các ứng dụng video/audio chất lợng cao.
- Sửa lỗi trớc FEC cho phần tiêu đề AAL1.
2.6.3. AAL2
AAL2 sử dụng cho các dịch vụ loại B, ví dụ các dịch vụ nén âm thanh và hình ảnh. Hiện nay các tiêu chuẩn về AAL2 vẫn cha đợc ITU hoàn thiện. Cấu trúc số liệu của SAR của AAL2 có thể bao gồm SN, IT, LI, và CRC; tuy nhiên kích thớc của các tr- ờng này cũng nh chức năng chính xác của chúng cũng cha đợc xác định một cách chắc chắn. Hiển nhiên là chức năng của SN và CRC cũng giống nh đối với AAL1; LI (Length Indicator) chỉ thị phần tế bào đợc lấp đầy; IT (Information Type) dùng để phân biệt loại hình dịch vụ (video, audio, hoặc thoại). Trờng IT có thể chứa cả chỉ thị phần đầu của bản tin BOM (Beginning Of Message), phần giữa COM (Continuation Of Message), phần cuối EOM (End Of Message). Nó cũng có thể chứa cả thông tin về thời gian cho các tín hiệu audio và video.
Payload
SN IT LI CRC
48 Octet
Hình 2.9 Khuôn dạng tổng quát của SAR-PDU của AAL2
2.6.4. AAL 3/4
Các chuẩn ATM khởi đầu thiết kế AAL3 cho các dịch vụ hớng liên kết, tốc độ bit thay đổi, AAL4 cho các loại dịch vụ không liên kết, có tốc độ bit thay đổi. Trong quá trình hoàn thiện chuẩn AAL, ngời ta nhận thấy rằng hai giao thức này có rất nhiều điểm trùng hợp về mặt khuôn dạng PDU và chức năng. Do đó ITU-T đã quyết định gộp hai giao thức này làm một và gọi là AAL3/4.
Trong AAL3/4 có hai kiểu dịch vụ đợc định nghĩa là dịch vụ kiểu Message (Message Mode) và dịch vụ kiểu Streaming (Streaming Mode).