CÔNG NGHỆ LÀM NỀN TẢNG TRONG NGN
3.3.2. Công nghệ ATM
ATM là một hệ thống chuyển giao thông tin dạng gói đặc biệt sử dụng kiểu ghép kênh không đồng bộ. Công nghệ ATM xuất hiện với mạng diện rộng, đa dịch vụ băng rộng, tốc độ cao. Nhờ có công nghệ ATM, ta có thể kết hợp các dịch vụ B - ISDN khác nhau, đó là những dịch vụ băng rộng, băng hẹp khác nhau cùng tồn tại trong mạng viễn thông có cùng một kích cỡ tế bào ATM.
ATM cũng chấp nhận loại dịch vụ kết nối trong đó kênh ảo được tạo ra để truyền các thông tin dịch vụ. ID kết nối được chỉ định khi thiết lập kênh và ID được giải phóng khi kết thúc kết nối. Trình tự ATM của các tế bào ATM của kênh ảo được tạo nên bởi chức năng của lớp ATM và thông tin báo hiệu cho việc thiết lập kết nối, được truyền đi theo các tế bào ATM khác nhau.
(i). Cấu trúc tế bào ATM
Về cơ bản, ATM được xem như kiểu chuyển giao thông tin dạng gói hay còn gọi là tế bào ATM. Tế bào ATM có độ dài cố định là 53 byte, trong đó 5 byte dành cho phần mào đầu, 48 byte còn lại dành cho phần thông tin.
Có hai dạng tiêu đề của tế bào ATM là:
• UNI format: Khuôn dạng tiêu đề trên giao diện người dùng – mạng.
• NNI format: Khuôn dạng tiêu đề trên giao diện mạng – mạng.
Phần mào đầu bao gồm phần điều khiển luồng chung GFC (General Flow Control), thành phần nhận dạng đường VPI (Virtual Path Identifier), kênh ảo VCI (Virtual Channel Identifier), loại tải PT (Payload Type), ưu tiên tổn thất tế bào CLP (Cell Lost Priority), kiểm tra lỗi tiêu đề HEC (Header Error Check). Số bit dành cho phần giữa mào đầu của UNI (User – Network Interface) và NNI (Network – Network Interface) là khác nhau.
Trường GFC: gồm 4 bit, 2 bit dành cho điều khiển và 2 bit dùng làm tham số. Chức năng này chỉ có tại giao diện UNI, nhằm phục vụ điều khiển luồng tín hiệu từ user vào mạng.
Trường định tuyến VCI/VPI: Đối với UNI gồm 24 bit (8 bit VPI và 16 bit VCI) và với NNI gồm 28 bit (12 bit VPI và 16 bit VCI). Đặc tính cơ bản của ATM là chuyển mạch trên cơ sở giá trị trường định tuyến của tế bào. Nếu chuyển mạch chỉ dựa trên giá trị VPI thì được gọi là kết nối đường ảo, nếu dựa trên cả VPI/VCI thì được gọi là kết nối kênh ảo.
Trường tải tin PT: Để chỉ thị thông tin truyền tải là của khách hàng hay mạng.
Trường CPL: Có 1 bit phục vụ cho mục đích điều khiển tắc nghẽn. CPL = 0 có mức ưu tiên cao và CPL = 1 có mức ưu tiên thấp hơn. Các tế bào có CPL = 1 sẽ bị loại bỏ khi có tắc nghẽn mạng.
Trường HEC: Được xử lý ở lớp vật lý và có thể được dùng để sửa các lỗi đơn hoặc để phát hiện các khối lỗi.
Trong quá trình định tuyến của ATM, VCI và VPI không mang ý nghĩa đầu cuối – đầu cuối, mà chỉ xác định một đường hoặc một kênh ảo trên đường link mà tế bào được truyền dẫn. Khi tế bào đến node tiếp theo, phần VCI và VPI sẽ được sử dụng để xác định trong bảng định tuyến cổng in/out của tế bào và giá trị VCI và VPI tiếp theo. Bảng chọn tuyến được thiết lập ngay từ khi có liên kết và tồn tại trong suốt quá trình kết nối, đo đó các tế bào luôn có một đường định tuyến giống hệt nhau trong suốt quá trình truyền dẫn, nên sẽ luôn duy trì được thứ tự của tế bào tại đầu thu.
5 bytes 48 bytes
VPI
GFC VPI
VPI VCI VCI VCI
VCI VCI VCI CPL VCI CPL HEC HEC PT PT 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 UNI NNI
Hình 3.3 Cấu trúc tế bào ATM
(ii). Điều khiển kết nối
Việc thiết lập các kết nối (gồm cả các đường ảo hoặc kênh ảo) đối với mạng ATM cũng giống như mạng chuyển mạch theo khe thời gian. Khi nhận được yêu cầu kết nối, mạng ATM cẩn phải xác định rằng nó có thể thiết lập kết nối được không và ngoài ra những kết nối nào đã được chấp nhận thiết lập trên mạng.
Lớp ATM độc lập với lớp vật lý và cung cấp các chức năng như: ghép tách tế bào, chuyển đổi tế bào VPI/VCI, tạo và nhận dạng tín hiệu ghép đầu của tế bào, điều khiển dòng chung.
Hình 3.4 Kết nối ATM
Sự kết nối riêng biệt cho lớp ATM đối với luồng bậc cao được gọi là kết nối ATM, nó thực hiện việc kết nối với thiết bị đầu cuối nhờ kết nối chuỗi các phần tử kết nối. Kết nối ATM gồm 2 loại kết nối: kết nối kênh ảo VC và luồng ảo VP. VC cung cấp kết nối logic một hướng giữa các đầu cuối thực hiện việc chuyển tế bào ATM và VP cung cấp kết nối logic của kênh ảo. ATM có khả năng nhóm vài kênh ảo VC thành một đường ảo VP giúp cho việc định tuyến được dễ dàng.
Liên kết VP Liên kết VP Liên kết VP
VP VP VP VP
Một VCI được chỉ định cho một kênh ảo và một VPI được chỉ định cho một luồng ảo. Có thể có các kênh ảo khác nhau trong VPC (Virtual Path Connection) được xác định bởi VCI được chỉ định cho từng tuyến. Mặt khác, kênh ảo trong các luồng ảo khác nhau có thể có cùng một VCI, nên một kênh ảo hoàn toàn có thể xác định bởi kết hợp giữa VPI và VCI.
ATM khác với định tuyến IP ở một số điểm. Đó là công nghệ chuyển mạch hướng kết nối CO. Nghĩa là một kết nối từ đầu cuối đến đầu cuối phải được thiết lập trước khi thông tin được truyền đi. Bên cạnh đó, ATM không thực hiện định tuyến tại các nút trung gian. Tuyến kết nối xuyên suốt được xác định trước khi trao đổi dữ liệu và giữ cố định trong suốt thời gian kết nối.
Trong quá trình thiết lập kết nối, các tổng đài ATM trung gian cung cấp cho kết nối đó một nhãn. Điều này giúp cho việc dành tài nguyên cho kết nối và xây dựng bảng chuyển tiếp tế bào tại mỗi tổng đài. Bảng chuyển tiếp tế bào này có tính cục bộ và chỉ chứa thông tin về toàn mạng chứa trong bảng chuyển tin của router dùng IP. Quá trình chuyển tế bào qua tổng đài ATM cũng giống như việc chuyển gói tin qua router. Tuy nhiên có sự khác biệt là ATM có thể chuyển mạch nhanh hơn vì nhãn gắn trên tế bào có kích thước cố định (và nhỏ hơn của IP), kích thước bảng chuyển tin nhỏ hơn nhiều so với bảng định tuyến của IP router. Do đó, thông lượng của tổng đài ATM thường lớn hơn của router IP truyền thống.
(iii). Chất lượng dịch vụ và ứng dụng của ATM
Công nghệ ATM có một ưu điểm hết sức nổi trội là chất lượng dịch vụ. Tương phản với các giao thức định tuyến của công nghệ IP, giao thức định tuyến ATM (PNNI) luôn yêu cầu một chất lượng dịch vụ cao và nó thường được sử dụng khi xây dựng một tuyến truyền dẫn. Nó có thể lựa chọn một tuyến truyền dẫn thông qua các switch và các liên kết thông tin thích hợp để đạt được một chất lượng dịch vụ theo yêu cầu. Tuy nhiên khi triển khai, công nghệ ATM cũng có một nhược điểm khá lớn là giá thành thiết bị khá đắt so với các công nghệ gói khác.
Công nghệ ATM cũng cung cấp một bộ thông số khá đầy đủ về yêu cầu chất lượng dịch vụ. Các lớp dịch vụ mạng có thể kể đến như:
thông tin thoại và hình ảnh bằng thuật toán tốc độ bit không đổi.
• Tốc độ bit thay đổi (VBR), thường được sử dụng đối với các ứng dụng có tính nén như các dịch vụ đa phương tiện có độ nén cao.
• Tốc độ bit khả dụng (ABR), được sử dụng để truyền file, vận hành trên mạng LAN và cho các mạng truyền số liệu. Nó cung cấp khả năng điều khiển luồng giữa mạng và người dùng để mở rộng và thu hẹp dải thông dựa trên các điều khiển của mạng lưới. Nó luôn đảm bảo cung cấp được một dải thông tối thiểu.
• Tốc độ bit không xác định (UBR), không đảm bảo được các yêu cầu về chất lượng dịch vụ, thường sử dụng trên mạng LAN và dịch vụ thư điện tử.
• Nếu một mạng LAN hoặc IP được chạy trên nền công nghệ ATM, chất lượng dịch vụ có khả năng đạt được như đối với mạng ATM.