Chuyển tiếp khung được coi nh là một dịch vụ chuyển mạch gúi mở rộng với những ưu điểm hơn hẳn so với chuyển mạch gúi truyền thống, đú là tăng tốc độ và băng thụng truyền dẫn, giảm chi phớ và giảm nguy cơ tắc nghẽn.
Cú thể coi Frame Relay nh một cụng nghệ chuyển tiếp giữa cụng nghệ chuyển mạch gúi X25 và cụng nghệ ATM.
Kiến trỳc của dịch vụ Frame Relay dựng cụng nghệ DSL nh sau:
Hỡnh 3.3: Kiến trỳc Frame Relay over DSL
Cỏc ưu điểm của chuyển tiếp khung là:
• Giảm thời gian trễ và tăng dải thụng: Người sử dụng cú thể yờu cầu một dải thụng cho kết nối của mỡnh (bandwidth on demand).
• Dải thụng chia sẽ giữa nhiều người sử dụng.
• Giảm đỏng kể chi phớ cho kết nối và duy trỡ bảo dưỡng
Application IP Physical LAPD DSL LAPD WDM ATM SONET ATM SONET ATM DSL LAPD WDM ATM WDM ATM AAL5 AAL5 Mạng nhà cung cấp dịch vụ Gatew ay/Edge Device FR/A TMXC Transport Node MDF Mạng nhà cung cấp dịch vụ Gatew ay/Edge Device Mạng nhà cung cấp dịch vụ Gatew ay/Edge Device DSL Multiplexer w th ATM/IP HDSL Modem
Mạng truy nhập ILEC Người sử dụng Mạng cung cấp dịch vụ HDSL link (dịch vụ nx64) Router CPE
Nhờ cỏc ưu điểm của mỡnh, Frame Relay phự hợp cho cỏc mạng riờng của cỏc doanh nghiệp, cỏc trường đại học, cỏc cụng ty lớn, đặc biệt khi cần truy nhập từ cỏc mạng này vào Internet hoặc khi mở rộng kết nối WAN với chi phớ thấp. Frame Relay cũn là giải phỏp đỏng chỳ ý cho việc thay thế những kết nối leased- line mà cỏc mạng riờng vẫn sử dụng hiện nay. Cỏc kết nối leased- line nối trực tiếp người dựng tới cỏc ISP toàn bộ thời gian (always on) nờn chi phớ cao trong khi dải thụng được cung cấp thường nhỏ, khú đỏp ứng yờu cầu của cả một mạng lớn.
Với cỏc đặc điểm tốc độ của mỡnh, Frame Relay phự hợp với cụng nghệ HDSL, HDSL2 hoặc SDSL.
3.2.3 Dịch vụ ATM over DSL
a. Cụng nghệ ATM:
Sự phỏt triển mạnh mẽ của cụng nghệ thụng tin và nhu cầu trao đổi thụng tin ngày càng tăng nhanh và đa dạng hoỏ của xó hội đũi hỏi phải cấp bỏch bổ sung cỏc dịch vụ truyền ảnh bao gồm cả ảnh tĩnh và ảnh động chất lượng cao và truyền số liệu, truyền file tốc độ siờu cao mà tốc độ bit cầu tới vài trăm Mb/s hoặc hàng chục Gb/s. Mạng viễn thụng ISDN băng hẹp khụng thoả món được cỏc yờu cầu bổ sung trờn dẫn đến sự ra đời của mạng số liờn kết đa dịch vụ băng rộng (B-ISDN). Nhiều giải phỏp kỹ thuật đó được đề xuất nhằm tiến tới thực hiện B-ISDN nhưng ATM đó được lựa chọn bởi những tớnh năng ưu việt của nú so với cỏc cụng nghệ khỏc.
1. Nguyờn lý cơ bản:
ATM kết hợp cỏc ưu điểm của chuyển mạch kờnh với chuyển mạch gúi và ATDM (Asynchronous Time Division Multiplexing). Trong kỹ thuật chuyển mạch gúi cỏc gúi tin cú tiờu đề khỏ phức tạp, kớch thước gúi khỏ lớn và khụng chuẩn hoỏ độ dài gúi tin. Do đú việc xử lý ở chuyển mạch khú khăn, kớch thước lớn nờn độ trễ lớn, xử lý và truyền dẫn chậm đồng thời khú quản lý quỏ trỡnh. Khắc phục nhược điểm này của chuyển mạch gúi, ở ATM người ta tạo cỏc tế bào ATM, cỏc tế bào này được chuẩn hoỏ kớch thước và format sao cho phự hợp nhất, dễ quản lý nhất, hiệu quả nhất và tiờu đề đơn giản nhất.
Căn cứ vào bốn tiờu chớ chớnh là hiệu quả truyền dẫn, độ trễ, tổn thất và độ phức tạp khi thực hiện mà ITU-T đó chọn kớch thước tế bào ATM là 53 byte trong đú 5 byte tiờu đề và 48 byte cho phần tải tin (payload).
Việc truyền dẫn cỏc tế bào được tối ưu hoỏ nhờ thực hiện kỹ thuật ghộp kờnh thống kờ ATDM. Cỏc khe thời gian khụng cần phải gỏn cho cỏc quỏ trỡnh thụng tin cụ thể nào mà cứ cú bất kỳ khe thời gian nào rỗi thỡ ATDM ghộp gúi tin cần truyền vào, do vậy ATDM đạt được độ mềm dẻo, linh hoạt và hiệu quả cao với mọi kiểu dịch vụ, mọi tốc độ bit và kiểu lưu lượng khỏc nhau. Cỏc tế bào mang tin thực sự
mới được truyền cũn cỏc tế bào rỗng và cỏc tế bào khụng mang tin hiệu lực bị bỏ đi do đú mà độ rộng băng hiệu dụng giảm được một cỏch đỏng kể.
2. Cấu trỳc tế bào ATM:
Cấu trỳc tế bào ATM được chuẩn hoỏ cực kỳ đơn giản nhằm mục tiờu đơn giản hoỏ tối đa cỏc chức năng chuyển mạch, truyền dẫn và quản lý tin trong mạng.
GFC VPI
Tiờu đề (5byte)
VPI
VPI VCI VPI VCI
VCI VCI VCI PT CLP VCI PT CLP HEC HEC Trường tin (48 byte) Trường tin (48 byte)
Hỡnh 3.4 : Cấu trỳc tế bào ATM
Khuụn dạng tiờu đề giao diện UNIKhuụn dạng tiờu đề giao diện NNI Khuôn dạng tiêu đề giao diện NNI
VCI: Nhận dạng kờnh ảoPT: Kiểu trường tin PT: Kiểu trờng tin
VPI: Nhận dạng đường ảo CLP: Độ ưu tiờn tổn thất tế bào CLP: Độ u tiên tổn thất tế bào
GFC: Điều khiển luồng chungHEC: Điều khiển sai lỗi tiờu đề HEC: Điều khiển sai lỗi tiêu đề
UNI: Giao diện Người dựng- MạngNNI: Giao diện Mạng- Mạng NNI: Giao diện Mạng- Mạng
3. Kết nối lớp ATM:
ATM thực hiện phương phỏp kết nối cú hướng với sự truyền tải thụng tin dịch vụ được thực hiện nhờ việc thiết lập kờnh ảo. Kờnh ảo chỉ tồn tại vật lý khi cần thiết, tức là chỉ trong thời gian thực sự truyền tải cỏc tế bào ATM. Khi kờnh ảo được thiết lập, cuộc nối được gỏn tờn và khi giải phúng cuộc nối thỡ tờn sẽ bị xoỏ bỏ. Kờnh ảo cú ý nghĩa rất quan trọng để nõng cao hiệu suất và độ mềm dẻo của mụi trường truyền tin ATM. Quỏ trỡnh điều khiển thiết lập kết nối, khởi tạo, điều
khiển định tuyến... giữa cỏc node được thưc hiện nhờ xử lý cỏc VPI/VCI tại cỏc node.
Tương ứng với VCI cú kiểu kết nối kờnh ảo VCC (Virtual Channel Connection), VPI cú kiểu kết nối đường ảo VPC (Virtual Path Connection).
Thuờ bao ATM cú thể nhận được dịch vụ bằng hai cỏch sau: - Qua kờnh ảo cố định PVC (Permanent Virtual Circuit) - Qua kờnh ảo chuyển mạch SVC (Switched Virtual Circuit)
Túm lại nhờ sử dụng khỏi niệm kờnh ảo/ đường ảo mà cỏc tế bào ATM cú thể được định tuyến đỳng. Hơn nữa VPI và VCI rất đơn giản, do vậy việc xử lý phần mềm dễ dàng thực hiện, nhanh, tốn ít thời gian và tăng tốc độ thực hiện trong quỏ trỡnh điều khiển đấu nối. Núi cỏch khỏc đõy chớnh là sự phỏt huy triệt để ưu điểm của chuyển mạch kờnh.
4. Mụ hỡnh tham chiếu:
Hỡnh 3.5 : Mụ hỡnh tham chiếu giao thức ATM.
Mụ hỡnh tham chiếu của mạng ATM bao gồm mặt bằng quản lý, mặt bằng điều khiển và mặt bằng khỏch hàng. Giao thức của mặt bằng điều khiển và bặt bằng khỏch hàng được phõn loại tiếp thành lớp mức cao. 3 lớp tiếp theo là lớp thớch ứng ATM (ATM Adaptive Layer- AAL), lớp ATM và lớp vật lý. Chức năng của cỏc lớp được mụ tả nh sau:
Lớp Phõn lớp Cỏc chức năng
Lớp bậc cao Chức năng lớp bậc cao
Lớp thớch ứng ATM (AAL)
Kết hợp (CS) Chức năng kết hợp Phõn đoạn và tỏi kết hợp
(SAR)
Chức năng phõn đoạn và tỏi kết hợp
Giao thức của
lớp mức cao Giao thức củalớp mức cao
Lớp thích ứng ATM Lớp ATM Lớp vật lý Mặt bằng điều khiển Mặt bằng khách hàng Mặt bằng quản lý Quản lý lớp Quản lý mặt bằng
Lớp ATM
Điều khiển lưu lượng chung Tạo và tỏch thụng tin ghộp đầu
Dịch cỏc tế bào VPI/VCI Ghộp và tỏch tế bào
Lớp vật lý
Kết hợp chuyển đổi
Phõn chia tốc độ tế bào Tạo và xỏc nhận tớn hiệu HEC
Nhận dạng biờn của tế bào Tạo và khụi phục khung truyền dẫn Mụi trường vật lý
Chức năng thụng tin thời gian bit Chức năng tương ứng mụi trường
vật lý
Bảng 3.2 : Chức năng của cỏc lớp trong mụ hỡnh tham chiếu b. Kiến trỳc ATM over DSL:
Hỡnh 3.6: Kiến trỳc ATM over DSL
Với những đặc điểm của mỡnh, ATM thớch hợp với cụng nghệ ADSL và VDSL. 2 cụng nghệ này cho tốc độ truyền dẫn lớn và đặc biệt là cú cấu hỡnh riờng tương thớch với ATM.
3.2.4 Dịch vụ IP over DSL
Giao thức TCP/IP được hỡnh thành dựa trờn mụ hỡnh tham chiếu cho việc kết nối cỏc hệ thống mở OSI nhưng cú một số cải tiến để phự hợp với việc cung cấp
Application AAL Physical ATM DSL ATM WDM ATM SONET ATM SONET ATM DSL ATM WDM ATM WDM ATM Mạng nhà cung cấp dịch vụ Gatew ay/Edge Device Mạng nhà cung cấp dịch vụ Gatew ay/Edge Device Mạng nhà cung cấp dịch vụ Gatew ay/Edge Device DSL Multiplexer w th DM Mux xDSL Modem Telephone Fax Router PBX
Mạng truy nhập ILEC Người sử dụng Mạng cung cấp dịch vụ
xDSL link
ATM
phương tiện truyền thụng liờn mạng. Mụ hỡnh giao thức TCP/IP gồm cú 4 lớp: lớp giao diện mạng, lớp giao thức Internet, lớp giao vận host- to- host và lớp ứng dụng. Giao thức IP cung cấp khả năng kết nối cỏc mạng con thành liờn mạng để truyền dữ liệu. Trờn cơ sở đú, Internet đó được hỡnh thành, đõy là mạng toàn cầu kết nối hàng triệu mỏy tớnh với nhau với những dịch vụ rất phong phỳ như thư điện tử, truyền file, truy nhập từ xa, tỡm kiếm... Với ưu thế là nguồn thụng tin cực kỳ phong phú, chi phớ thấp và khả năng kết nối rộng lớn, dịch vụ Internet và truyền số liệu đang phỏt triển bựng nổ với tốc độ tăng lưu lượng khoảng 35%/năm.
Internet khụng chỉ là mạng của giao thức IP, nhiều mạng với kiến trỳc khỏc (khụng dựng IP) nhưng nhờ cú cỏc cầu nối đa giao thức (Multiprotocol gateway) nờn vẫn cú thể nối kết được vào Internet và sử dụng đầy đủ cỏc dịch vụ thụng tin trờn Internet.
Hỡnh 3.7 Kiến trỳc IP over DSL
Do đú hiện nay cú rất nhiều cụng nghệ được ứng dụng dựa trờn nền IP như Voice over IP, thụng tin di động qua IP (Wap, SMS), ATM over IP... , nhờ đú mà khả năng kết nối được mở rộng và đơn giản hoỏ, đặc biệt là mức chi phớ giảm đi rất nhiều. Application IP Ethernet HDLC DSL HDSL WDM ATM SONET ATM SONET ATM DSL HDLC WDM ATM WDM ATM AAL5 AAL5 IP IP IP AAL5 AAL5 IP IP AAL5 Mạng nhà cung cấp dịch vụ Gatew ay/Edge Device Router Transport Node MDF Mạng nhà cung cấp dịch vụ Gatew ay/Edge Device Mạng nhà cung cấp dịch vụ Gatew ay/Edge Device DSL Multiplexer w th ATM/IP DSL Modem
Mạng truy nhập ILEC Người sử dụng Mạng cung cấp dịch vụ
DSL link
Router
CPE
IP / ATM IP over Ethernet Đến POTS
switch qua Gateway
Hiện nay, hai xu hướng nổi bật của dịch vụ Internet là: Phỏt triển thờm cỏc dịch vụ truyền video, audio và tớch hợp văn bản tương tỏc. Để thực hiện được điều này đũi hỏi băng thụng truyền dẫn phải lớn hơn nhiều lần, DSL cú thể coi là một giải phỏp cho việc đưa cỏc dịch vụ tốc độ cao từ mạng đến tận nhà cỏc thuờ bao.
Với đặc thự của Internet là người dựng chỉ gửi một số yờu cầu đến ISP để nhận được một khối lượng thụng tin rất lớn nh cỏc trang Web, download cỏc file... do đú tốc độ truyền dẫn hướng lờn thấp hơn nhiều so với hướng xuống. Vỡ thế, trong cỏc loại hỡnh cụng nghệ DSL thỡ ADSL rất phự hợp với cỏc dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao.
3.3 CÁC CẤU HèNH HỖ TRỢ ATM
Cụng nghệ ADSL cung cấp một đường truyền khỏ lý tưởng cho dịch vụ Internet tốc độ cao và cỏc dịch vụ băng rộng. Tuy Internet là một hỡnh thức dịch vụ tốt cho cỏc thuờ bao ADSL, khụng phải tất cả cỏc loại thụng tin băng rộng đều ở dạng TCP/IP. Với chất lượng dịch vụ đảm bảo với trễ nhỏ và ổn định cũng nh băng tần rộng, ATM hiện được coi là phương ỏn tối ưu cho cỏc đường truyền ADSL. Một yếu tố nữa gúp phần vào sự phổ biến của phương thức ATM trờn ADSL là việc cú rất nhiều mạng backbone số liệu trờn thế giới hiện nay đang sử dụng ADSL.
Mạng ATM cho phộp tốc độ lớn hơn nhiều so với tốc độ của cỏc mạng chuyển mạch khỏc, hơn nữa, cấu trỳc và chức năng của tế bào ATM phức tạp hơn rất nhiều, do đú ADSL đưa thờm một cấu hỡnh riờng để hỗ trợ cho mạng ATM. Cấu hỡnh này nằm trong cỏc thụng bỏo kỹ thuật “Khuyến nghị về ATM trờn ADSL” và “Cấu trỳc dịch vụ băng rộng cho việc truy nhập mạng dữ liệu qua ADSL” của Diễn đàn ADSL.
3.3.1 Mụ hỡnh tham chiếu ATM over ADSL
Mụ hỡnh tham chiếu ADSL với chế độ phõn phối ATM được thể hiện trong hỡnh 3.8.
Trong mụ hỡnh trờn, node truy nhập mạng đúng vai trũ như một bộ phõn-dồn kờnh/bộ tập trung giữa ATM core network và phần mạng truy nhập. Cụ thể là theo hướng xuống, AN cú chức năng phõn kờnh/định tuyến trong khi theo hướng lờn, nú cú thể thực hiện chức năng dồn kờnh/tập trung và cỏc chức năng cấp cao khỏc.
Thiết bị giao diện Core Network (Core Network Interface Element) thực hiện cỏc chức năng ở lớp vật lý (PHY) và lớp ATM nhằm giao tiếp giữa node truy nhập mạng và ATM core network.
Khối chuyển đổi VPI/VCI và chức năng lớp cao hơn thực hiện việc dồn/phõn kờnh cỏc kờnh ảo giữa thiết bị giao diện mạng truy nhập (ATU-C) và thiết bị giao diện Core Network dựa trờn cỏc nhận dạng kờnh ảo (VCI) và nhận dạng đường ảo (VPI). Ngoài ra, khối này cũn thực hiện những chức năng của cỏc giao thức cấp cao hơn, đầu tiờn là cỏc chức năng của lớp ATM về phớa mạng truy nhập nếu cú nhằm hỗ trợ cho cỏc ATU-C kết cuối mạng truy nhập trờn Node truy nhập mạng. Nếu nh
ATU-C cho phộp sử dụng cả hai chế độ dữ liệu nhanh và interleaved, cả hai chức năng của phõn nhúm hội tụ truyền dẫn ATM (ATM TC- ATM Transmission Convergence sublayer) cần phải được AN hỗ trợ. Cỏc chức năng quản lý lưu lượng cũng được thực hiện trờn AN để hỗ trợ cho việc đồng bộ tốc độ giữa hai giao diện V và U.
Hỡnh 3.8: Mụ hỡnh tham chiếu ADSL với chế độ phõn phối ATM
2.Khối thiết bị đầu cuối băng rộng: (B-NT- Broadband Network Termination)
thực thi những chức năng kết cuối tớn hiệu ADSL tới nhà thuờ bao qua đường dõy cỏp đồng và cung cấp giao diện T, S hoặc R cho mạng phõn bổ dữ liệu ở phớa nhà
ATM Core Network Thiết bị giao diện mạng ATM Chuyển đổi VPI/VCI và chức năng lớp cao hơn VP/VC Mux TC-F TC-I ATU-C TC-F TC-I ATU-C TC-F TC-I ATU-C TC-F TC-I ATU-R nhập Truy ATM Thiết bị giao diện PDN/TE T-R Khối chức năng SAR& PDN Mạng phân bổ dữ liệu PDN/TE 1 2 . . . n V-C V U S, R T, S Node truy nhập mạng
thuờ bao (PDN) hay thiết bị đầu cuối (TE). Giao diện này cú thể khụng tồn tại nếu khối chức năng này được kết hợp vào trong PDN/thiết bị đầu cuối.
ATU-R trong khối B-NT làm nhiệm vụ kết cuối/khởi phỏt đường dõy truyền dẫn và đảm nhiệm cỏc chức năng TC-F - phõn nhúm hội tụ truyền dẫn ATM cho dữ liệu nhanh (ATM Transmission Convergence Sublayer for Fast data) và/hoặc TC-I - phõn nhúm hội tụ truyền dẫn cho dữ liệu xen (ATM Transmission Convergence Sublayer for Interleaved data) trong ATU-R. B-NT cú thể gồm cả cỏc chức năng dồng/phõn kờnh cỏc kờnh ảo giữa ATU-R và thiết bị giao diện PDN/TE dựa trờn cỏc nhận dạng kờnh ảo (VCI). Thiết bị giao diện PDC/TE nếu cú thực hiện cỏc chức năng thuộc lớp vật lý và lớp ATM để giao tiếp BB-NT với PDN/TE. Cỏc chức năng quản lý lưu lượng cũng được thực hiện để hỗ trợ cho việc đồng bộ tốc độ giữa giao diện U và T, S hay R.
Giao diện V kết nối mạng ATM với AN. Trong node truy nhập mạng, giao diện logic cú tờn V-C nh được định nghĩa trong tiờu chuẩn T1.413 kết nối cỏc chức năng ATU-C với cỏc chức năng thuộc lớp ATM (xem hỡnh 3.8). Trờn hỡnh này, PMD là phõn lớp thớch ứng mụi trường vật lý (ATM Physical Medium Dependent Sublayer) là phõn lớp nằm ngay trờn mụi trường vật lý.