điều khiển lưu lượng và tắc nghẽn trong mạng atm

Hiện nay còn nhiều lĩnh vực của B-ISDN/ATM đang được nghiên cứu và tiêuchuẩn hóa;trong đó các vấn đề nổi bật là điều khiển dòng lưu lượng trên từng đoạnđường truyền giữa trạm nhiều đầu c

PHẦN I:TỔNG QUAN VỀ ATM CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1 Sự ra đời và phát triển của ATM

Trong xã hội hiện đại ngày nay các nhu cầu thông tin đang gia tăng một cáchnhanh chóng Các nhu cầu này không chỉ đòi hỏi vế số lượng loại hình dịch vụ màcòn về chất lựợng dịch vụ và tốc độ cung cấp dịch vụ Mạng đa dịch vụ băng rộng (B-ISDN) là một giải pháp cho nhu cầu thông tin ngày nay Mạng băng rộng đựơc nghiêncứu từ giữa những năm 80, bắt đầu với việc xác định phương thức truyền tải trongmạng.Năm 1988, CCITT( Nay là ITU-T) đã đưa ra những kiến nghị đầu tiên về mạngbăng rộng (B-ISDN) đồng thời xác định phương thức truyền tải không đồng bộ (ATM)là phương thức truyền tải để cung cấp các dịnh vụ băng rộng trong tương lai

ATM đầu tiên được nghiên cứu tại trung tâm nghiên cứu CNET ( của FranceTelecom) và Bell Labs (ATQT) và năm 1983, sau đó tiếp tục đựơc phát trểin tại trungtâm nghiên cứu Allatelbell ( Antwerp) từ năm 1984 Các trung tâm này đã nghiên cứunhững nguyên lý cơ bản và đã đóng góp tích cực trong việc xây dựng các tiêu chuẩnđầu têin về ATM

Hiện nay công nghệ ATM đã phát triển đến mức độ khá hòan hảo và ổnđịnh.Công nghệ này được nghiên cứu và triễn khai tại nhiều nước trên thế giới.Cáctiêu chuẩn,các tham số về mạng đã và đang được xây dựng và hoàn thiên Các tậpđoàn công nghiệp điện tử có tên tuổi trên thế giới đều đã có nhiều chủng loại sảnphẩm thiết bị ATM ở mức độ hệ thống Nhiều mạng ATM đã được triển khai , bướcđầu cung cấp dịch vụ băng rộng tới khách hàng Việc ứng dụng công nghệ ATM vàomạng viễn thông đã được bắt đầu từ những năm 90

Mạng ATM công cộng đầu tiên trên thế giới được triễn khai ở Mỹ từ măm 1993đến 1995 mang tên WILTEL(nay là WORLD-COM) gồm 19 chuyển mạch của NECloại ANTOMNET/M10

Mạng ATM của Nhật mang tên JAPAN CAMPUS nối 22 trường đại học trêntoàn lãnh thổ Nhật đã hoàn thành vaò tháng 5/1995

Mạng đa phương tiện của Italia mang tên SOCRATE nối 14 thành phố chủ chốtvào những năm 1995-1996

Công nghệ ATM đã hoàn chỉnh đến mức :

+ Mạng ATM có thể kết nối đến tất cả các loại mạng hiện hữu bao gồm IDN,N-ISDN và cả ANALOG

+ Chuyển mach ATM có thể thích nghi với chủng loại tốc độ kể cả luồng E1 Với sự hoàn thiện của công nghệ ATM và truyền dẫn SDH trên sợi quang thì việcxây dựng mạng viễn thông liên kết đa dịch vụ băng rộng (B-ISDN) là hiện thực không

xa trong tương lai Mạng viễn thông B-ISDN mở ra các siêu xa lộ thông tin, cung cấp

dịch vụ đa phương tiện (Multimedia Service) thỏa mãn mọi nhu cầu của xã thông tin ởthế kỷ 21.

1.2 Các tiêu chuẩn ATM:

Như đã được đề cập ở trên, một trong những yếu tố quan trọng để phát triển côngnghệ ATM và triển khai rộng khắp trên toàn thế giới là các tiêu chuẩn về ATM phảiđược hoàn thiện

Hiện nay việc tiêu chuẩn hóa B-ISDN\ATM được thực hiện dưới hai hình thức :hình thức do các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế thực hiện và dươi dạng các diễn đàn côngnghiệp

Các tổ chức chính đưa ra tiêu chuẩn B-ISDN/ATM bao gồm: Tổ chức quốc tế về các tiêuchuẩn viễn thông của ITU_T mà trước đây gọi là CCITT, Viện tiêu chuẩn quôc gia Mỹ(ANSI-Armerican Telecommunication Standart Institute), Viện tiêu chuẩn viễn thông ChâuÂu (ETSI-European Telecommunication Standard Institute)

Các diễn đàn công nghiệp gồm: ATM Forum,IETF(Internet Engineering Task Force),Frame Relay Forum và SIG(SMDS Interest Group)

Diễn đàn công nghiệp được thực hiện từ những năm 90 là một hình thức mới trong việctiêu chuẩn hóa.Đây không phải các tổ chức chính thức làm về tiêu chuẩn ma được hình thànhbỏi nhóm các nhà sản xuất, khách hàng và các chuyên gia công nghiệp.Mục đích của diễnđàn là đảm bảo khả năng phối hợp ,tính tương thích của các tiêu chuẩn mà không phải đưathêm các chi tiết mới vào tiêu chuẩn.Thay cho việc đưa ra các định nghĩa và các thỏa thuậnđể thực hiện,diễn đàn chủ yếu làm sáng tỏ các vướng mắc,giải quyết các vấn đề tương thíchkhi áp dụng các tiêu chuẩn.Trong nhiều trường hợp,diễn đàn đã có những đóng góp tích cựcđối với những tổ chức tiêu chuẩn chính thức,có tac dung thúc đẩy việc chấp nhận các tiêuchuẩn,các thủ tuc và các giao thức ATM đã được ban hành

1.2.1 Các tiêu chuẩn của ITU-T:

Đây là tổ chức chính đưa ra các khuyến nghị có tính chất quốc tế.ITU-T làm việctheo các chu kỳ nghiên cứu với thời gian trước đây là 4 năm và hiện nay là 2năm.Việc xây dựng các tiêu chuẩn được thực hiện theo phương thức “hỏi -đáp” và cáckhuyến nghị được đưa ra vào giai đoạn kết thúc của thời gian nghiên cứu hoăc vaothòi kỳ gối đầu củc chu kỳ nghiên cứu tiếp theo

Tiêu chuẩn về B-ISDN/ATM chính thức được nghiên cứu trong chu kỳ 1988.Trong chu kỳ này,chỉ có một khuyến nghị duy nhất được đưa ra Đó là khuyếnnghị I.121 về các ý nghĩa băng rộng của B-ISDN,gồm các nội dung chính như sau: + Chọn công nghệ ATM là giải pháp truyền tải áp dung cho B-ISDN

+ Phác thảo mô hình chuẩn B-ISDN (các lớp và chức năng)

+ Xác định 155Mbit/s và 622 Mbit/s là tốc đọ truyền dẫn của giao diện Ngườidung-Mạng (UNI-User Networt Interface)

Tiếp theo giai đoạn đầu,công việc tiêu chuẩn ATM và B-ISDN được đẩy mạnhtrong các giai đoạn kế tiếp.Kết quả của các chu kỳ nghiên cứu 1989-1992 là một tậphợp các khuyến nghị CCITT về B-ISDN/ATM gồm 13 khuyến nghị

Năm 1992-1993 có thêm 7 khuyến nghị

Trong chu kỳ 1993-1994,các vấn đề chủ yếu liên quan đến báo hiệu trong ISDN gồm 12 khuyến nghị.Các khuyến nghị này được đề câp trong phần phụ lục Hiện nay còn nhiều lĩnh vực của B-ISDN/ATM đang được nghiên cứu và tiêuchuẩn hóa;trong đó các vấn đề nổi bật là điều khiển dòng lưu lượng trên từng đoạnđường truyền giữa trạm nhiều đầu cuối,điều khiển tắc nghẽn,quản lý mạng…

ANSI chủ yếu thực hiện việc đưa ra các tiêu chuẩn ở Mỹ và ETSI đưa ra các tiêu chuẩnáp dụng ở Châu Aâu.Các tiêu chuẩn này hoàn toàn dựa trên các tiêu chuẩn do ITU_T banhành, đồng thời kết hợp thêm một sớ thông số phù hợp với lịch sử, tiêu chuẩn kỹ thuật và luậtlệ địa phương

1.2.2 Các tiêu chuẩn của ATM Forum :

ATM Forum là diễn đàn công nghiệp lớn nhất do 4 công ty :Northern Telecom,Spint, SUN Micro-system và Digital Equipment Corp thành lập năm 1991.Từ năm

1992 các thành viên của ATM Forum đã được mở rộng đối với nhiều thành viên côngnghiệp ,các hảng sản xuất thiết bị,các tổ chức nghiên cứu… Tính đến giữa năm 1997,số thành viên của ATM Forum là hơn 700 thành viên.Danh mục môt số tiêu chuẩn củaATM Forum được trình bày trong phần phụ lục

Các diễn đàn công nghiệp IETF ,Frame Relay Forum và SIG chủ yếu thảo luậnnhững vấn đề của lĩnh vực.Tuy nhiên do có một số đăc tính tương tự giữa ATM vàFrame Relay,giữa ATM và SDMS.Frame Relay Forum và SIG phối hợp chặt chẻ vớiATM Forum đặc biệt trong việc đưa ra các tham số về hoạt động phối hợp và về dịchvụ tại giao diện UNI của ATM

CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT ATM VÀ MẠNG ATM

2.1 Kỹ thuật ATM :

2.1.1 Các vấn đề cơ bản:

2.1.1.1 Nguyên lý ATM:

ATM là phương thức truyền tải mang đặc tính của chuyển mạch gói ,sữ dụng kỹ thuâtghếp kênh phân chia không đồng bộ,bằng việc ghép các luồng tín hiệu vao ác khối có kíchthước cố định gọi là tế bào.Khái niệm không đồng bộ trong ATM có nghĩa là các gói dữliệu(tế bào) có thể được đưa lên mạng mà không cần thỏa mãn các yêu cầu về định thời mộtcách chính xác như trong ghép kênh phân chia thời gian đồng bộ.Dữ liệu của mỗi nguồnkhông nhất thiết phải được sắp xếp theo một chu kỳ thời gian.Phương pháp này có ưu điểm làtối ưu hóa viêc sữ dụng kênh truyền dẫn, hỗ trợ các dịch vụ có tốc độ bit thay đổi(VBR-Variable Bit Rate) và không liên tục(bursty) một cách hiệu quả

ATM là kỹ thuật có tính liên kết,mà trong đó đường truyền sẽ được thiết lậptrước khi khách hàng trao đổi thông tin với nhau.Điều này được thực hiện bởi thủ tụcthiết lập kết nối tại thời điểm bắt đầu và thủ tục giải phóng kết nối tại thời điểm kếtthúc.Mỗi kết nối được cung cấp một dung lượng truyền tải (băng tần) nhất định trongđiều kiện có thể (ví dụ mạng còn đủ dung lượng đê cung cấp) phụ thuộc vào yêu cầucủa khách hàng.Điều này được thực hiện bằng thủ tục thiết lập kết nối của qua trìng

gọi là điều khiển chấp nhận kết nối (CAC-Connection Admission Control).Quá trìngnày xử lý các tham số của kết nối được thiết lập theo các yêu cầu của kháchhàng.Ngoài ra còn có quá trình xử lý khác là điều khiển tham số khách hành (UPC-User Parameter Control) dùng để giám sát kết nối và đưa ra các xử lý nếu như các kếtnối có xu hướng vượt quá giới hạn của các tham số đã được chấp nhận

2.11.2 Tế bào ATM

Như đã nói ở trên ATM sử dụng các tế bào có kích thước cố định gồm 53 bytestrong đó có 5 bytes tiêu đề và 48 bytes dữ liệu với cấu trúc như sau:

5 bytes 48 bytes

Ta sẽ phân tích 2 vấn đề đặt ra đối với việcchọn tế bào ATM là:

+ Tại sao lại chọn kích thước cell cố định mà không chọn kích thước cell thayđổi

+ Tại sao chọn kích thước cell là 53 bytes

a) Vấn đề chọn kích thước cell cố định :

Trước hết việc sữ dụng kích thước cell cố định để đảm bảo được các yếu tố hiệusuất,độ trễ kênh truyền và đô phức tạp của chuyển mạch

Hiệu suất kênh truyền được tính theo công thức = L/( L+H),trong đó L là sốbyte thông tin, H là số byte header Ta thấy rằng H càng nhỏ so với L thì hiệu suấtcàng lớn Trong khi đó header của cell có độ kích thước định thường ngắn hơn headercủa cell có kích thước thay đổi vì không cần mang thông tin về đô dài và cờ báo hiệubắt đầu và kết thúc của vùng dữ liệu

Gói có kích thước thay đồi chỉ có ưu thế hơn gói có kích thước cố định trongtrường hợp khối dữ liệu cần truyềàn đi có kích thước lớn Điều này thích hợp vói cácứng dụng mà dữ liệu cần truyền là các file lớn Ngược lại nếu các file cần truyền đikhông lớn dùng gói có độ dài thay đổi sẽ bắt lợi vì phải trèn thêm các byte đệm(padding) để đảm bảo kích thước quy định

Độ trễ kênh truyền được xác định theo công thức:

D = Dt + Dp + Dq

Trong đó: Dt : Độ trễ khi truyền trên đường truyền vật lý

Dp : Độ trễ do xử lý gói tại nút mạng và đầu cuối

Dq : Độ trễ do hàng đợi tại nút mạng

Mạng băng rộng yêu cầu tính thời gian thực nên độ trễ phải nhỏ và có thể biếttrước.Khi dùng gói có kích thước lớn trễ sẽ lớn và không thích hợp với ứng dụngthoại.Mặt khác khi kích thước các gói khác nhau thì Dp và Dq của các gói cũng khácnhau dẫn đến độ trễ D sẽ không cố định và không thể biết trước được, điều này khôngthể chấp nhận đối với các ứng dụng có tính thời gian thực

Độ thức tạp tai chuyển mạch phụ thuộc vào việc xử lý header và quản lý hàngđợi Header càng đơn giản thì việc xử lý càng đơn giản và nhanh chóng Vùng báo độdài hay các cờ chỉ điểm bắt đầu và kết thúc thông tin ( DF-Delimiter Flag) trong gói

Header Data

chính là nguyên nhân gây ra sư phức tạp trong việc xử lý header.Hơn nữa gói có kíchthước thay đổi làm cho thời gian xử lý các gói khac nhau.Ngược lại gói có kích thướccố định sẽ đơn giản hóa việc xử lý và cho phép thực hiện xử lý song song rất hiệu quả Quản lý hàng đợi trong chuyển mạch sẽ đơn giản nếu sữ dụng tế bào có kíchthước cố định vì kích thước vùng nhớ cho tế bào là cố định nên có thể chia ra thànhcác ô nhớ có kích thước bằng nhau với giải thuật đơn giản,quản lý dễ dàng.Ngược lạinếu dùng gói có kích thước thay đổi sẽ dẫn đến quản lý phức tạp.Độ phức tạp tạichuyển mạch có ý nghĩa rất lớn đối với hiệu suất và tốc độ mạng Nếu chuyển mạchđược thực hiện trên phần cứng thì hiệu quả mạng sẽ tăng rất nhiều.

Tóm lại nếu tổng hợp các yếu tố về hiệu suất kênh truyền , độ trễ và độ phướctạp tại chuyển mạch thì đối với mạng băng rộng dùng cell có kích thước cố định hiệuquả hơn dùng cell có kích thước thay đổi

b) Vấn đề chọn kích thước cell:

Ở đây vấn đề đặt ra là chọn tế bào có kích thước bao nhiêu là hợp lý Việc chọnkích thước phải đảm bảo sao cho hiệu suất kênh truyền cao, độ trễ nhỏ chấp nhậnđược cho truyền thoại,tối thiểu hóa số bit truyền lại trong trường hợp xãy ra lỗi vàtương thich với các hệ thống truyền dẫn sẵn có

Với kích thước cell là 53 bytes gồm 5bytes header và 48 bytes dữ liệu thì hiệusuất kênh truyền được xác định như sau:

 = L/(L+H) = 48/(48+5) = 90,57 

Hiệu suất đạt trên 90  được xem là cao tuy chưa phải là rất hiệu quả.Nhưng vóicác hệ thống truyền dẫn có băng thông hầu như vô hạn hiện nay và trong tương lai thìxấp xỉ 10  cho phần header không con là điều quan trọng

Độ trễ được tính bằng thời gian tạo gói từ một kênh dữ liệu tốc độ 64 Kbit/stương đương với một kênh thoại thông thường, nếu kích thước cell được chọn là 53bytes với 48 bytes dữ liệu thì thời gian tạo gói là:

(48 x 8 bit)/(64 x 103 bit/s) = 6x10 -3s = 6 ms

Như vậy một vòng hồi tiếp từ đầu cuối đến đầu cuối sẽ đi qua hai lần tạo góitạo ra độ trễ tổng cộng là 12 ms, ở đây chưa kể đến các thành phần trễ khác như : trễđường truyền và trễ xữ lý…Đây là độ trễ có thể chấp nhận được đối với dịch vụ thoạimà không cần các bộ triệt tiếng dội vì theo ITU-T I.161 thì nếu độ trễ của một vònghồi tiếp vượt quá 25 ms thì phải dùng bộ triêt tiếng dội

Tóm lại kích thước tế bào là 53 bytes được chọn là sự quân bình giữa hai yêu cầuvề độ trễ và hiệu xuất băng thông

2.1.1.3 Các khái niệm:

2.1.1.3.1 UNI và NNI:

a) NNI (Network-Network Interface): là giao diện giữa các nút mạng trong

mạng ATM và giữa các

mạng khác với mạng ATM

b) UNI( User-Network Interface): là giao diện giữa mạng và người sử dụng UNI

có thể là UNI riêng hay UNI công cộng

2.1.1.3.2 Kênh ảo, đường ảo:

a) Kênh ảo (VC_Virtual Chanel): là khái niệm mô tả một dòng truyền đơn hướng

gồm các tế bào có cùng giá trị nhận dạng kênh ảo (VCI)

VC không phải là kênh vật lý do đó không có băng thông dành riêng Không có sựxác định nào về dung lượng hay tốc độ của VC và dòng tế bào di chuyển trong VC làdòng đơn hướng, bảo toàn thứ tự Nhờ vậy, có thể thiết lập các kết nối bất đối xứng vàcấp phát băng thông theo yêu cầu của từng cuộc gọi

b) Đường ảo (VP_Virtual Path) :là khái niệm mô tả môt dòng truyền đơn hướng

gồm các tế bào có cùng giá trị nhận dạng đường ảo (VPI)

Một đường ảo bao gồm một hoặc nhiều kênh ảo, nhiều đường ảo sẽ được ghéptrong một đường vật lý Quan hệ giữa VC, VP và đường vật lý có thề được mô tả nhưtrong hình sau:

2.1.1.3.3 Liên kết kênh ảo, liên kết đường ảo:

a) Liên kết kênh ảo (VCL_VC Link): là một kênh ảo được xác định giữa một

điểm mà VCI được chỉ định và điểm mà VCI được thay đỏi hoặc tách bỏ

Thông thường VCL sẽ xác định một đoạn VC giữa một thiết bị đầu cuối và mộâtmút nút mạng hoặc giữa hai nút mạng kề nhau Dòng tế bào trên VCL vẫn là dòngđơn hướng

b) Liên kết đường ảo (VPL_VP Link): cũng như VCL, VPL là đường ảo xác định

giữa một điểm mà VPI được chỉ định và điểm mà VPI được thay đổi hoặc tách bỏ.Mỗi VPL gồm một hoặc một số VCL

VCI và VPI là các giá trị được xác định trong phần mào đầu của tế bào ATM Giátrị VCI chỉ được thay đổi hoặc tách bỏ tại thiết bị đầu cuối hoặc tại nút chuyển mạch

VC Giá trị VPI được thay đổi tại thiết bị đầu cuối, nút chuyển mạch VP và bộ nốixuyên ( hoặc bộ tập trung)

Có thể mô tả nguyên lý chuyển mạch VP và VC như hình trang bên

2.1.1.3.4 Kết nối kênh ảo, kết nối đường ảo:

a) Kết nối kênh ảo (VCC_ VC Connection): là một chuỗi liên tiếp các VCL nối

giữa hai điểm mà tại đó có thề truy xuất vào lớp ATM (AAL) dòng tế bào trong VCClà dòng tế bào một chiều, do vậy một cuộc gọi sẽ phải bao gồm hai VCC hoạt độngtheo hai chiều ngược nhau

b) Kết nối đường ảo (VPC_ VP Connection): là sự kết nối các VCL kết thúc

bằng một điểm mà tại đó giá trị VCI được hình thành, thông dịch hoặc bị loại bỏ

KÊNH VẬT LÝ

VPVP

VP

VP VC

VC VC VC

2.1.1.3.5 Các loại tế bào ATM:

Thuật ngữ tế bào chỉ được sữ dụng tại lớp vật lý và lớp ATM Có các loại tế bàosau đây:

a) Tế bào tại lớp vật lý:

+ Tế bào trống (Idle Cell): lá tế bào do lớp vat lý chèn vào hoặc tách ra từ dòng

tế bào của lớp ATM để phù hợp với tốc độ vật lý của môi trường truyền dẫn

+ Tế bào hợp lệ (Valid Cell) : là tế bào có phần mào đầu không có lỗi hoặc

đã được sữa lỗi Tế bào này sẽ được truyền đi trên mạng

+ Tế bào không hợp lệ (Invalid Cell): là tế bào có phần header bị lỗi mà không

sửa được Tế bào này sẽ bị loại bỏ bởi lớp vật lý

b) Tế bào ở lớp ATM:

+ Tế bào được chỉ định (Assigned Cell): là tế bào có mang thông tin dịch vụ của

VCI2

Chuyển mạch VC

VPI5 VPI1

VCI1 VCI2

Chuyển mạch VP

Chuyển mạch VP

+ Tế bào không chỉ định (Unassigned Cell): là tế bào không mang thông tin dịch

vụ của lớp ATM Tế bào này được đưa xuống lớp vật lý khi lớp ATM không có dữliệu truyền

Như vậy ta thấy có sự trùng lắp về chức năng giữa tế bào trống và tế bào khôngchỉ định.Cả hai loại tế bào này đều được dùng để phối hợp tốc độ giữa dòng tế bào vàkênh truyền dẫn khi không có dữ liệu ATM ITU_T trong khuyến nghị I.321 đặt chứcnăng phồi hợp tốc độ ở lớp vật lý và dùng tế bào trống Trong khi đó ATM Forum lạiđặt chức nang này tại lớp ATM và dùng tế bào không chỉ định Đây là một trongnhững điểm không tương thích mức thấp giữa hai hai thống chuẩn hóa

2.1.2 Mô hình giao thức chuẩn cho ATM:

Việc xây dựng mô hình giao thức chuẩn cho B-ISDN nói chung và ATM nóiriêng dựa theo mô hình bảy lớp OSI Cấu trúc của nó như hình sau:

Mô hình giao thức chuẩn cho ATM

Ở đây mô hình sữ dụng khái niệm của các mặt phẳng để thể hiện các nhóm yêucầu cần đề cập tới,bao gồm ba loại mặt phẳng:

+ Mặt phẳng quản lý (Management Plane): có hai chức năng chính là quản

lý lớp và quản lý mặt phẳng.Tất cả các chức năng liên quan đến toàn bộ hệ thống bao

MẶT PHẲNG ĐIỀU KHIỂN

MẶT PHẲNG NGƯỜI SỬ DỤNG

MẶT PHẲNG QUẢN LÝ

LỚP TƯƠNG THÍCH ATM(AAL)

LỚP ATM

LỚP VẬT LÝ

gồm cả việc phối hợp các mặt phẳng được thực hiện bởi chức năng quản lý mặtphẳng Chức năng này không có cấu trúc phân lớp.

Quản lý lớp có cấu trúc phân lớp có cấu trúc phân lớp tương ứng với các lớptrong mặt phẳng người sữ dụng Chức năng này có nhiệm vụ quản lý các thực thể trêncác lớp và thực hiện các dịch vụ vận hành, quản lý và bảo dưỡng (OAM)

+ Mặt phẳng người sữ dụng (User Plane): có chức năng truyền các thông tin của

người sử dụng và các thủ tục có liên quan như điều khiển luồng, điều khiển tắc nghẽnvà khắc phục lỗi

+Mặt phẳng điều khiển (Control Plane): thực hiện các chức năng điều khiển,

thiết lập và quản lý kết nối thông qua các thủ tục báo hiệu

Mặt phẳng người sử dụng và mặt phẳng điều khiển được cấu trúc thành cáclớp Trong đó, ba lớp dưới là các lớp Trong đó,ba lớp dưới là các lớp: lớp vật lý , lớpATM và lớp tương thích ATM (AAL-ATM Adaption Layer) Lớp dưới cùng là lớp vậtly,ù lớp này chủ yếu liên quan đến việc truyền tải các thông tin dưới dạng bit và tếbào Lớp tiếp theo là lớp ATM, có chức năng xử lý các tế bào như: chuyển mạch/địnhtuyến và tách/ghép kênh Lớp ALL thực hiện các chức năng phụ thuộc dịch vụ, đồngthời thực hiện sự liên kết lớp ALL với lớp bậc cao Lớp bậc cao bao gồm các chứcnăng không có ở các lớp phía dưới

Lớp ATM và lớp vật lý lại được chia thành các lớp phụ, với các chức năng đượctóm tắt trong bảng chức năng các lớp sau:

Tiếp theo sẽ giải thích cụ thể chức năng của các lớp

2.1.2.1 Lớp ATM:

Các chức năng của lớp ATM liên quan chặt chẽ đến các trường điều khiển trongphần tiêu đề của các tế bào ATM Do vậy trước hết ta đề cập đến cấu trúc của tế bàoATM

Ta đã biết rằng tế bào ATM có kích thước nhỏ, chiều dài cố định gồm 53 bytestrong đó 48 bytes dữ liệu và 5bytes tiêu đề Kích thước nhỏ có tác dụng giảm thời gian

ATM

PM

SAR

LỚP BẬC CAO

CSAAL Mô tả thuộc tính dịch vụPhân tách và tổ hợp tế bào

Điều khiển luồng chung(GFC) Tạo & tách Header Thông dịch giá trị VPI/VCI Ghép và tách tế bào Các chức năng lớp bậc cao

Phối hợp tốc độ Thích ứng với khung truyền dẫn Tạo và khôi phục khung truyền dẫn Môi trường vật lý

trễ tại các bộ đệm và chiều dài cố định làm tăng hiệu quả chuyển mạch; điều nàycó ý nghĩa lớn vì ATM là mạng có tốc độ cao Phần mào đầu dùng để định tuyến tế

bào và được cập nhật bằng các giá trị nhận dạng mới tại các nút chuyển mạch Trườngthông tin được truyền thông suốt qua mạng và không hề thay đổi trong quá trìnhtruyền tải Có hai cấu trúc tế bào ATM: một dùng cho UNI và một dùng cho NNI Haicấu trúc này giống nhau hoàn toàn ở vùng dữ liệu, chỉ khác nhau ở một số trườngtrong phần tiêu đề như hình sau :

Trong đó :

+ GFC_Generic flow Control: điều khiển luồng chung gồm 4 bit : 2 bit dùng cho

điều khiển và 2 bit dùng làm tham số GFC chỉ áp dụng cho UNI trong cấu hình điểm và tham gia vào việc điều khiển lưu lượng theo hướng từ khách hàng về phíamạng

điểm-+ VPI/VCI_ Vitual Path /Chanel Identifier: nhận diện đường / kênh ảo gồm 24

bit (8 bit VPI và 16 bit VCI) đối với UNI và 28 bit (12 bit VPI và 16 bit VCI) đối vớiNNI Đặc tính cơ bản của ATM là chuyển mạch xảy ra trên cơ sở giá trị VPI/VCI củacác tế bào, khi chuyển mạch dựa trên giá trị VPI thì được gọi là kết nối đường ảo vàkhi dựa trên cả hai giá trị VPI/VCI thì gọi là kết nối kênh ảo

+ PT_Payload- Type: Kiểu thông tin gồm 3 bit dùng để chỉ thị thông tin được

truyền là thông tin khách hàng hay thôn g tin mạng Nếu bit đầu tiên bằng 0 cho biếttế bào mang thông tin của người sử dụng, bằng 1 cho biết tế bào mang thông tin khaithác và bảo dưỡng (OAM) ở lớp ATM

Bit thứ 2 để chỉ thi tắc nghẽn hướng đi EFCI (Explicit Forward CongestiomIndication) Bit thứ 3 được dùng bởi AAL5 để đánh dấu tế bào cuối cùng của thôngđiệp (message) Các giá trị và ý nghĩa của 3 bit PT được liệt kê trong bảnh sau :

+ CLP_Cell Loss Priosity: ưu tiên tổn thất tế bào gồm 1 bit Các tế bào có CLP=0

có mức ưu tiên cao và CLP=1 có mức ưu tiên thấp hơn Các tế bào có CLP=1 sẽ bịloại bỏ khi tắc nghẽn trong mạng

+ HEC _ Header Error Check: kiểm tra lỗi tiêu đề gồm 8 bit Trường này được

xử lý ở lớp vật lý và có thể được dùng để sửa các lỗi bị 1 lỗi bit hoặc để phát hiện cáclỗi bị nhiều lỗi bit

Giải thuật để xác định giá trị của HEC như sau: 4 byte header được viết dưới dạng

đa thức theo biến x rồi nhân với x8 sau đó chia cho đa thức sinh G(x)=x8+x2+x+1; phần

đa thức dư sẽ được chuyển về chuỗi 8 bit, thực hiện cộng modul2 chuỗi này với

01010101 ta sẽ được gia trị của HEC

Tiếp theo là các chức năng cơ bản của lớp ATM Tất cả các chức năng này đều dophần header cung cấp

+ Ghép và tách tế bào: Tại phần phát chức năng ghép tế bào sẽ thực hiện việc tổ

hợp các tế bào từ các đường ảo (VP) và các kênh ảo (VC) khác nhau thành một luồngtế bào Tại phần thu, chức năng tách tế bào sẽ thực hiện phân chia các tế bào về cácđường ảo và các kênh ảo phù hợp

+ Thông dịch giá trị nhận dạng đường ảo (VPI) và nhận dạng kêng ảo (VCI) của tế bào: Mỗi một VP và VC có một giá trị nhận dạng khác nhau dùng để phân biệt

với các VP và VC khác Các nút chuyển mạch sẽ sử dụng những giá trị này để xácđịnh các kết nối và đồng thời sử dụng các thông tin định tuyến tại thời điểm thiết lậpkết nối để định hướng các tế bào đến các cổng ra thích hợp Các nút chuyển mạchthay đổi các giá trị VPI và VCI bằng các giá trị mới phù hợp với kết nối đầu ra Trongthực tế còn xảy ra trường hợp gia trị VPI thay đổi và VCI không đổi Sơ đồ miêu tảchức năng của các giá trị VPI và VCI tại nút chuyển mạch như sau:

+ Tạo và tách mào đầu tế bào: các chức năng này được thực hiện tại những điểm

có kết cuối của lớp ATM Tại phía phát chức năng tạo mào đầu sẽ được thực hiện saukhi nhận trường dữ liệu tế bào từ lớp AAL để tạo ra mào đầu tế bào tương ứng, riênggiá trị điều khiển lỗi mào đầu (HEC) được tính toán và chèn vào ở lớp vật lý Màođầu kết hợp với trường thông tin tạo thành tế bào ATM Tại phía thu, chức năng tách

Cổng VPI VCI

N a b

Thông tin định tuyến

Cổng VPI VCI

mào đầu được thực hiện để tách phần mào đầu tế bào ra khỏi tế bào ATM và gửitrường thông tin của tế bào cho lớp AAL.

+ Điều khiển luồng chung (GFC): chức năng điều khiển luồng chung chỉ có tại

giao diện người sử dụng và mạng (UNI) nó phục vụ việc điều khiển luồng tín hiệu từngười sử dụng vào mạng Chức năng này cho phép khách hàng có thể tham gia vàoviệc điều khiển lưu lượng tùy thuộc vào các loại chất lượng dịch vụ (QOS) khác nhautheo hướng từ người sử dụng về phía mạng nhưng không tham gia được theo hướngngược lại Thông tin GFC không được truyền tải qua tất cả các thành phần mạng Đốivới mạng riêng của người sử dụng, GFC có thể được dùng để phân chia dung lượnggiữa các thiết bị đầu cuối và đã được áp dụng trong các mạng LAN sử dụng công nghệATM

2.1.2.2 Lớp vật lý:

Lớp vật lý chia thành hai lớp TC (Transmission Convergence)- phân lơp hội tụtruyền dẫn, PM (Physical Medium)-phân lớp môi trường vật lý

2.1.2.2.1 Phân lớp PM:

Phân lớp PM có chức năng về môi trường truyền tải và dung lượng truyền dẫn baogồm cả việc truyền tải bit và đồng bộ bit, mã hóa đường truyền và biến đổi điện-quang

Trong lớp PM giao diện truyền dẫn điệm có tốc độ 155,52 Mbit/s sử dụng mã CMI,giao diện truyền dẫn quang có tốc độ từ 155,52Mbit/s đến 622,08Mbit/s

2.1.2.2.2 Phân lớp TC:

TC thực hiện các chức năng liên quan đến việc biến đổi luồng thông tin tế bàoATM sang luồng thông tin các khối số liệu dưới dạng bit để có thể thực hiện phát vàthu tín hiệu trong môi trường vật lý, gồm các công việc: thích ứng khung truyền dẫn,đồng bộ tế bào, kiểm tra header, chèn và tách tế bào trống

+Thích ứng với khung truyền dẫn: có hai phương thức để truyền tế bào trên

mạng ATM là sử dụng các khung truyền dẫn hiện có và truyền tế bào trực tiếp; cácchức năng này chỉ cần thiết khi sử dụng cấu trúc khung

- Truyền tế bào trên các khung truyền dẫn hiện có: tế bào ATM có thể

truyền trên bất kỳ hệ thống truyền dẫn nào (SDH và PHD) bằng cách ánh xạ từngbyte của tế bào ATM vào vùng Payload của khung truyền dẫn Thường thì kích thướccủa khung không phù hợp với kích thước tế bào nên trong phương thức truyền nàykhông thể đồng bộ ở mức tế bào

- Truyền trực tiếp tế bào: phương thứ này dùng một luồng tế bào liên tục không

có cấu trúc khung Các thông tin vận hành bảo dưỡng OAM mức vật lý có thể đượctruyền đi trên cùng một luồng bằng cách dùng các tế bào có header đặc biệt Các tếbào OAM mức vật lý có thể được chèn vào luồng tế bào bằng nhiều cách; một cáchđiển hình là tạo thành khung theo đó cứ 26 tế bào mang thông tin thì đến một tế bàoOAM Nếu tốc độ vật lý là 155 Mbit/s, thì tốc độ dữ liệu sẽ là:

(155x26)/(26+1)= 147,60 Mbit/s

Ngoài ra, tế bào OAM cũng có thể được chèn vào luồng thông tin khi có yêu cầu

+ Chèn và tách tế bào trống: Khi không có tế bào thông tin hoặc OAM cần

truyền, TC sẽ chèn vào các tế bào trống để giữ cho tốc độ luồng tế bào luôn tươngứng với tốc độ truyền dẫn Ở phía thu các tế bào trống sẽ được tách bỏ Các tế bàotrống có phần header là cố định (các bit VPI, VCI và PT bằng 0, CLP=1), còn vùngthông tin chứa chuỗi 01101010 liên tục

+ Đồng bộ tế bào (cell delineation): chức năng này được thực hiện trên trường

HEC dùng để phân biệt ranh giới của các tế bào (đồng bộ tế bào) dựa vào quy luật mãhóa của trường CRC Quy trình đồng bộ như sau:

Ngay sau khởi tạo, phía thu ở trạng thái HUNT Ở trạng thái này dòng tế bào sẽđược kiểm tra từng bit để tìm mã HEC đúng Sau khi phát hiện được mã HEC đúngphía thu sẽ chuyển sang trạng thái PRESYNCH, tại đây giá trị HEC được kiểm tratheo từng cell Nếu phát hiện được liên tiếp a tế bào đúng thì qúa trìng chuyển sanhtrạng thái đồng bộ và xem như đã đồng bộ Nếu không tìm được a tế bào liên tục đúngthì quay về trạng thái HUNT và tiến hành tìm lại Sau khi đã tìm được đồng bộ nếuphát hiện liên tiếp b tế bào có HEC sai thì được xem là mất đồng bộ và phải quay vềtrạng thái HUNT để đồng bộ lại

Thông thường a được chọn là 6 và b được chọn là 7 Trên thực tế, với a=6 và giaotiếp ở tố độ 155 Mbit/s hệ thống sẽ ở trạng thái SYNCH trên một năm ngay cả khiBER=10-4 và chất lượng đường truyền ở mức lỗi như trên thì hệ thống cần khoảng 10tế bào (cỡ 28 s) để đồng bộ lại

+ Kiểm tra lỗi tiêu đề: chức năng này có nhiệm vụ kiểm tra lỗi cho 4 byte đầu

của header dùng mã CRC Cơ chế sửa lỗi header được trình bày như hình trang bên

Tiền đồng bộ(PRESY NCH)

Tìm kiếm (HUNT)

Đồng bộ (SYNCH)Kiểm tra từng bit

Kiểm tra từng cell

HEC đúng liên tiếp a

Sau khi khởi tạo phía thu sẽ ở chế độ sửa lỗi, khi phát hiện 1 lỗi đơn thì lỗi này sẽđược sửa và sau đó chuyển sang chế độ phát hiện lỗi Ở chế độ phát hiện lỗi tất cả cáctế bào mà mào đầu bị lỗi sẽ bị hủy bỏ; còn khi kiểm tra mào đầu mà không có lỗiphần thu sẽ tự động chuyển sang chế độ sửa lỗi

Chức năng sửa lỗi và phát hiện lỗi có tác dụng tránh được các lỗi bit đơn và làmgiảm xác suất gửi các tế bào có lỗi ở mào đầu

2.1.2.3 Lớp tương thích ATM (AAL):

2.1.2.3.1 Chức năng: AAL có nhiệm vụ tạo ra sự tương thích giữa các dịch vụ được

cung cấp bởi lớp ATM với các lớp cao hơn; tức là thông qua AAL các đơn vị số liệugiao thức (PDU) ở lớp cao hơn sẽ được chia nhỏ ra và đưa vào trường dữ liệu của tếbào ATM Lớp này phân thành hai lớp nhỏ:

+ Lớp con phân loại và tái tạo (SAR-Segmentation and Reassembly): thực hiện

việc phân chia các khối dữ liệu ở lớp cao thành các phần tương ứng 48 bytes củatrường dữ liệu của tế bào ATM ở phía phát Tại phía thu nó sẽ lấy thông tin từ trườngdữ liệu của tế bào ATM để khôi phục các PDU hoàn chỉnh

+ Lớp con hội tụ (CS-Convergence sublayer): thực hiện chức năng chuyển đổi

các dạng dữ liệu từ các dịch vụ khác nhau thành dạng dữ liệu chung cho SAR ở phíaphát Tai phía thu, CS phải biến đổi các đoạn dữ liệu gửi từ SAR thành các dạng dữliệu tương ứng với các dịch vụ truyền trên CS

Các chức năng của AAL phụ thuộc vào các yêu cầu của lớp bậc cao Lớp tươngthích ATM sử dụng nhiều loại giao thức để thỏa mãn nhu cầu về nhiều loại hình dịchvụ khác nhau của khách hàng sử dụng ATM, do đó AAL có tính chất phụ thuộc dịchvụ Phân loại dịch vụ viễn thông và trên cơ sở đó phân loại giao thức của AAL đượcthực hiện trên ba tham số là: quan hệ thời gian giữa nguồn và đích thông tin, tốc độtruyền và phương thức kết nối

Trên cơ sở ba tham số trên, các dịch vụ viễn thông được phân ra làm 4 loại kí hiệutừ A đến D Các loại dịch vụ và giao thức AAL tương ứng được mô tả trong bảng trangbên

Phát hiện lỗi(loại bỏ cell)

Sửa lỗi

Phát hiện lỗi

Phát hiện lỗi nhóm(loại bỏ cell)

Không phát hiện lỗi(không xử lý)

Phát hiện lỗi đơn(sửa lỗi)

Không phát

hiện lỗi

(không xử lý)

2.1.2.3.2 Phân loại:

a) AAL 1:

AAL1 sử dụng cho các dịch vụ loại A, có tốc độ bit cố định (CBR-Constant BitRate) Dịch vụ loại A có dạng liên kết có định hướng và có sự liên hệ về thời giangiữa phía truyền và phía nhận

AAL 1 gồm hai lớp con: CS và SAR

+ SAR: có nhiệm vụ gắn một byte header vào 47 bytes nhận được từ CS và

tách byte header từ 48 bytes chuyển lên từ lớp ATM Cấu trúc đơn vị dữ liệu giao thứcSAR(SAR-PDU) như sau:

Trong đó : SN-Sequence number: số thứ tự

SNP (SN-protection): bảo vệ số thứ tự

SC ( Sequence count): đếm thứ tự

CSI (Convergence Sublayer Indicator): chỉ thị lớp hội tụ

P (Parity): bit kiểm tra chẳn lẻ

SN gồm 4 bit: mỗi khối dữ liệu 47 bytes nhận được từ CS sẽ được gán một số thứtự tương ứng để phát hiện mất hoặc chèn sai tế bào Vùng SN gồm2 phần là CSI và

SC Số thứ tự của PDU được chứa trong CS, CSI được dùng cho nhiều mục đích nhưmang thông tin về đồng bộ trong PDU lẻ và thông tin về cấu trúc dữ liệu trong cácPDU chẵn

SNP: gồm 3 bit CRC tính trên 4 bit SN với đa thức G(x)= x3+x +1 và1 bit parity

+ CS: ngoại trừ chức năng phân đoạn và tái hợp tất cả các chức năng còn lại của

lớp AAL đều được thực hiện bởi CS CS nhận dữ liệu từ trình ứng dụng AAL SDU( đơn vị dữ liệu dịch vụ –SDU) AAL có thể là 1 bit hay 1 byte, các SDU này sẽ đượctập hợp thành 47 bytes và chuyển cho lớp SAR

Quan hệ thời gian

b) AAL 2:

AAL2 dùng cho các dịch vụ loại B, có tốc độ bit thay đổi (VBR_ Varible BitRate), có yêu cầu đồng bộ giữa phía phát và phía thu ví dụ Audio và Video tốc độ cao,nén MPEG 2 Chức năng của AAL2 là xử lý biến động trễ, phát hiện và xử lý PDUmất hoặc chèn sai

Do tính chất chùm của dữ liệu VBR nên thông tin có thể không lấp đầy trong tếbào nên SAR phải xác định lượng dữ liệu thật sự trong tế bào bằng cách sử dụngtrường chỉ thị chiều dài (LI_Length Indicator)

SAR-PDU của AAL2 chứa thông tin điều khiển ở header và trailer Header gồm LIvà CRC với cấu trúc như sau:

IT_ Information Type

CRC _ Cyclic Rebundancy Check

Chức năng của SN và CRC cũng giống như đối AAL1, LI chỉ thị phần tế bào đượclấp đầy, IT dùng để phân biệt loại hình dịch vụ ( video, audio or thoại ), tuy nhiên kíchthước của các trường chưa được xác định một cách chắc chắn và thủ tục để thực hiệnAAL2 vẫn chưa được định nghĩa

c) AAL3/4: AAL3/4 cung cấp các dịch vụ VBR có liên kết (loại C) và không liên

kết ( loại D)

Dữ liệu từ trình ứng có chiều dài bất kỳ từ 1 đến 65535 bytes được chèn thêm chothành bội số của 4 byte (32 bit) để thích hợp cho các công việc xử lý bằng phần cứngsau đó đưa vào CS-PDU

+ Cấu trúc phần CS-PDU chung (CPCS-PDU_ Common Part CS-PDU):

CPCS-PDU gồm 4 byte header, vùng thông tin thay đổi từ 1 đến 65535 bytes và 4bytes trailer với cấu trúc sau:

Trong đó:

- CPI_Common Part Indicator: cho biết đơn vị tính được dùng trong BASize

và Length; ngoài ra còn được dùng cho mục đích giám sát lỗi

CPCS-PDU

- Btag_Beginning tag: để đánh dấu kết thúc header Trong cùng 1 CPCS-PDU

hai vùng Btag và Etag phải có giá trị giống nhau nhưng khác nhau giữa hai PDU liêntiếp Sự giống nhau này cung cấp một cơ chế sửa lỗi bổ sung

-BASize_Buffer Allocation Size Indicator: thông báo cho phía thu biết kích

thước buffer cần được cấp phát để nhận CS-PDU Ở chế độ message giá trị vùng nàyluôn bằng chiều dài của PDU, còn trong chế độ streaming giá trị có thể lớn hơn chiềudài PDU Vùng này dài 2 byte điều này giải thích tại sao kích thước tối đa của PDU là

216-1 = 65635 bytes

-AL_ Alignment: là 1 byte chèn thêm cho phần trailer đủ 4 bytes

-Etag_Ending tag: cho biết bắt đầu của trailer.

-Length: cho biết chiều dài thực sự của vùng thông tin trong CPCS-PDU, cho

phép phía thu tách bỏ phần thông tin chèn

Chức năng của CPCS gồm: đảm bảo thứ tự của các khối số liệu của giao thứcCPCS-PDU, phát hiện và xử lý lỗi, xác định kích thước bộ đệm và chức năng loại bỏ

+ Cấu trúc SAR-PDU: SAR-PDU bao gồm 44 bytes dữ liệu và 4 bytes thông tin

điều khiển chia thành hai phần header và trailer với cấu trúc như sau:

Trong đó:

- ST_ Segnment Type: cho biết loại đoạn (segnment) chứa trong PDU Nội

dung trong ST mô tả trong bảng sau :

- SN – Sequence Number: cho biết số thứ tự của PDU gửi Tại đầu thu nếu

nhận được PDU sai thứ tự sẽ bị loại bỏ

- MID – Message Indicator: dùng để tái hợp lưu lượng trên kết nối, cho phép

tối đa 1024 CPCS-PDU khác nhau trên cùng một VCC của ATM

- LI – Length Indicator : Cho biết kích thước dữ liệu trong vùng Payload

của SAR-PDU Giá trị này là 44 trong PDU loại BOM or COM và có thể hơn trong các

Ý nghĩaBắt đầu thông điệpTiếp tục thông điệpKết thúc thông điệpThông báo đoạn đơn (Single Segment

Massage)

loại khác Nếu thông tin thực trong SAR –PDU nhỏ hơn 44 byte thì phần trống sẽđược lấp đầy bằng bit 0.

- CRC-10 : Phần kiểm tra lỗi được tính trên header payload và LI theo đa thức

G(x)=x10+x9+x5+x4+x+1

SAR-PDU đầu tiên luôn chứa header của CS (CPI,Btag,BASize).Đây là PDU cóST=BOM or SSM PDU này cho phía thu biết đơn vị của trường payload, kích thướcbuffer cần cấp phát để nhận CPCS- PDU

SAR ALL3/4 có các chức năng như: nhận dạng SAR PDU được truyền, phát hiệnvà xử lý lỗi bit

-Nhận dạng SAR PDU được truyền sử dụng trường ST và LI

- Phát hiện và xử lý lỗi bit : lỗi được phát hiện bởi CRC-10 và PDU lỗi sẽ bị loạibỏ

- Bảo toàn thứ tự SAR PDU: dùng trường SN để giám sát thứ tự của SAR PDUtrên một kết nối CPCS

- Ghép và tách kết nối: ghép nhiều kết nối CPCS trên cùng 1 kết nối ATM sử dụngtrường MID

d) AAL5: AAL5 hỗ trợ cho các dịch vụ có tốc độ bit thay đổi (VBR), có kết nối

or không có kết nối Mục đích của AAL 5 là cung cấp phương tiện truyền dẫn cho cácnghi thứ c lớp cao đặc biệt là báo hiệu trên B-ISDN và liên kết LAN-LAN

AAL5 thực hiện dựa trên cơ sở đơn giản hóa chức năng của AAL3/4 (thông tinngười sử dụng có chiều dài từ 1 đến 65535 byte được chèn ) Trong AAL5, CPCS-PDUPayload được chia thành từng đoạn 48 byte và được đưa thẳng vào vùng Payload củatế bào ATM

Khác với AAL3/4, AAL5 chỉ cho phép thiết lập kết nối điểm điểm Bit cuốicùng của trường PT trong ATM cell header sẽ cho biết tế bào cuối cùng của CS-PDU

°Lớp con CS: CPCS có các chức năng như: bảo đảm thứ tự thông tin của user,cung cấp chỉ thị user- user CPCS phát hiện và sửa lỗi, chức năng loại bỏ và đệm

CPCS-PDU bao gồm vùng thông tin, vùng chèn và vùng trailer với cấu trúc như sau: Trong đó:

+ Vùng chèn (Pad) có độ dài thay đổi từ 0 đến 47 byte, mục đích của việc chènnày là để đảm bảo cho CPCS-PDU có chiều dài là bội của 48 byte

+ UUI–User to User Information dùng để truyền tải thông tin thông suốt giữa cáckhách hàng đầu cuối qua mạng ATM

0-47byte1-65535bytes

TrailerCPCS-PDU

CRC4byte

+ CPI – Common Past Indicator: chức năng hiện tại của vùng này là đồng bộ chophần trailer đủ 48 byte

+ LI –Length Indicator: cho biết độ dài vùng dữ liệu

+ CRC-32: Kiểm tra lổi cho toàn bộ PDU dùng đa thức:G(x)=x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1

+ Lớp con SAR: bao gồm các chức năng sau:

- Nhận dạng SAR-PDU dựa vào bit cuối cùng của PT trong ATM header,PT=0:EOM, PT=1:BOM or COM

- Xử lý tắc nghẽn: chuyển thông báo tắc nghẽn từ lớp ATM lên lớp conCS

- Duy trì thứ tự SAR-PDU: SAR-PDU có nội dung hoàn toàn giốngPayload của tế bào ATM nghĩa là không có thông tin điều khiển SAR Cấu trúc củanó như sau:

2.2 Mạng ATM:

2.2.1 Cấu trúc mạng viễn thông ATM:

Thành phần quan trọng để cấu thành nên mạng ATM là chuyển mạch ATM.Chuyển mạch ATM gồm các loại sau:

+ Chuyển mạch ATM dùng trên mạng sương sống: là loại chuyển mạch códung lượng lớn nhất trên mạng Hiện nay tất cả các hãng đều đưa ra thị trường loạicó dung lượng từ 10 đến 160 Gbit/s

+ Chuyển mạch ATM có thể sử dụng trên cả mạng xương sống và mạng truynhập

+Chuyển mach ATM dùng cho mạng truy nhập: thông thường là loại có dunglượng nhỏ nhất trên mạng

Ngoài ra còn có thiết bị quản lý mạng OAM Nhiều tập đoàn viễn thông sản xuất

thiết bị OAM riêng biệt với chuyển mạch ATM, nhưng cũng có tập đoàn như

ATOMNET-M20 ATOMNET-M7 ATOMIS-5E ATOMNET- NMS

UT-BB UT-XO UT-ASM UT-OS

MAGLLAN CONCORE MAGLLAN VECTOR MAGLLAN PASPORT-160 MAGLLAN MPS

ALCATEL 1000AX ALCATEL HSS ALCATEL 1100 LSS ALCATEL 1100 NMS

Mạng xương sống

Mạng xương sống

& mạng truy nhập

Mạng truy nhập

Quản lý mạng

Hảng Chủng loại

NORTEL thì lại để bộ phận quản lý mạng nằm trong chuyển mạch ATM Các chủngloại thiết bị này có thể tham khảo bảng trang 19

Sau đây ta tìm hiểu về họ tổng đài ATM của NEC và sử dụng nó để xây dựng cấutrúc mạng viễn thông ATM

+ Tổng đài ATOMNET-M20: là tổng đài dung lượng chuyển mạch lớn có kíchthước chuẩn 1800x880x880mm Dung lượng chuyển mạch nhỏ nhất 10Gbit/s, lớn nhấtlà 40 or160 Gbit/s Dùng làm tổng đài xương sống của mạng ATM công cộng

+ Tổng đài ATOMNET–M7: là tổng đài chuyển mạch cỡ trung bình, kích thướcdạng tủ 550x435x450mm Dung lượng lớn nhất 10Gbit/s nhỏ nhất là 5Gbit/s Loại nàydùng làm tổng đài xương sống trong mạng dùng riêng

+ Tổng đài ATOMIS-5E: có dung lượng chuyển mạch nhỏ nhất trong họ ATM.Loại này có kích thước 435x165x420mm dạng hộp để bàn và được dùng làm thành

phần của thiết bị nhóm

+ Thiết bị quản lý mạng ATONET-NMS: bao gồm hai server đấu song song vàmột máy chủ WS Hệ thống này đấu vào mạng ATM qua Router

Mạng viễn thông ATM sử dụng các chuyển mạch ATM để cung cấp các dịch vụ ISON gồm 2 loại mạng: mạng công cộng và mạng dùng riêng Trên cơ sở tổng đàiATM của NEC ta có cấu trúc mạng viễn thông ATM như hình trang 20

B-Mạng công cộng (Public network): gồm mạng xương sống (Backbone network)

và mạng truy nhập ( Access Neetwork) Trong mạng công cộng sử dụng hai chủng loạichuyển mạch ATM là: chuyển mạch xương sống và chuyển mạch truy nhập Chuyển

ATOMNET-M20

ATOMNET-M7

ATOMIS-5E

ATOMNET-M20 ATOMNET-M20

ATOMNET-M7 ATOMNET-M7

MẠNG XƯƠNG SỐNG

MẠNG TRUY NHẬP

MẠNG XƯƠNG SỐNG

THIỀT BỊ NHÓM

PC

PBX

HỘI NGHỊ TRUYỀN HÌNH

CE

P-NNI

ATM UNI B-ICI: Giao diện mạng băng rộng (Broadband Inter Carrier Interface)

NNI: Giao diện mạng-mạng (Network-Network Interface) UNI: Giao diện người dùng-mạng (User-Network Interface) NIC: Card giao diện mạng (Network Interface Card) CE: Giao diện mô phỏng phi ATM (Circuit Emulation) P-NNI: NNI riêng (Private-NNI)

TỚI HỆ THỐNG KHÁC

mạch xương sống dùng ATOMNET-M20 còn chuyển mạch truy nhập dùngATOMNET-M7

Trong mạng công cộng còn có hệ thống quản lý mạng ATOMNET- NMS

Mạng dùng riêng (Privite Network): Trong mạng dùng riêng cũng có mạng

xương sống tương tự như ở mạng công cộng và thiết bị nhóm tương ứng với mạng truynhập ở mạng công cộng Trong mạng này cũng sử dụng hai loại chuyển mạch ATM.Chuyển mạch xương sống dùng ATOMNET-M7 là loại có dung lượng trung bình vàcó khả năng cung cấp nhiều loại giao diện bao gồm cả giao diện với analog, giao diệnvới phi ATM (non-ATM inerface) Loại chuyển mạch này thích hợp với mạng dùngriêng Chuyển mạch dùng cho thiết bị nhóm dùng loại ATOMIS-5 Tính năng của loạichuyển mạch ATM này rất thích hợp cho việc cung cấp các dich vụ B-ISDN

Các giao diện trong viễn thông ATM:

+ B-ICI (Broadband Inter CarrierInterface) giao diện mạng băng rộng

+ NNI (Network To Network Interface): giao diện mạng mạng

+ UNI (User Network Interfce): giao diện mạng thuê bao

+ NIC (Network Interface Card): Card giao diện mạng

+ GE (Gruit Emulation): Giao diện mô phỏng phi ATM

+P-NNI (Privite NNI): giao diện mạng dùng riêng

Với sự hoàn thiện của các loại giao diện này đã tạo điều kiện cho mạng ATM kếtnối dễ dàng với các mạng hiện hữu Điều này làm công nghệ ATM thâm nhập vàomạng viễn thông của các quốc gia một cách thuận lợi và do đó việc phát triển mạngN-ISDN và B-ISDN có thể tiến hàng song song or tiến hành độc lập với nhau trong 1quốc gia

2.2.2 Quản lý mạng ATM:

Quản lý mạng bao gồm các hoạt động điều khiển giám và bảo dưỡng mạng vớimục đích cuối cùng là tạo ra sự thuận lợi lớn nhất cho các nhà khai thác khi cung cấpcác loại dịch vụ có chất lượng cao nhất cho khách hàng Việc quản lý mạng khôngchỉ liên quan đến khía cạnh con người Điều này được mô tả như một quá trình baogồm các vấn đề liên quan đến con người, các quy trình và công cụ để quản lý mạngviễn thông một cách có hiệu quả đối với tất cả các công đoạn Thuật ngữ quản lýmạng viễn thông (TMN) chỉ một hệ thống có tính chất tổng thể để quản lý mạng.Nếu xét về mặt khái niệm thì mạng quản lý này tách biệt khỏi mạng viễn thông mànó quản lý, mặc dù nếu xét về mặt vật lý thì nó như là cùng sử dụng chung môi trườngtruyền dẫn Liên quan đến việc quản lý mạng là các chức năng khai thác và bảodưỡng (OAM) mà thực chất là việc giám sát và điều khiển các phần tử cụ thể củamạng

Việc khai thác và bảo dưỡng (OAM) trong mạng ATM đòi hỏi phải thực hiệncác chức năng sau :

+ Giám sát tính năng của hệ thống: chế độ làm việc bình thường của phần tửquản lý được giám sát bằng việc kiểm tra các chức năng một cách liên tục or địng

ky Kết quả được thể hiện bằng các thông tin về biến cố

+ Xác định hư hỏng or sự cố: các chức năng không phù hợp or được dự báo bịsai sẽ được phát hiện nhờ việc kiểm tra định kỳ or thường xuyên Kết quả là đưa racác thông tin về bảo dưỡng or thiết lập các hình thức cảnh báo khác nhau

+ Bảo an hệ thống: để làm giảm ảnh hưởng của các phần tử được quản lý, khi

bị hư hỏng cần phải cô lập phần tử này hay chuyển đổi sang các phần tử khác Kếtquả là phần tử bị sự cố sẽ bị loại ra khỏi quá trìngh khai thác

+ Các thông tin về sự cố và tính năng của hệ thống: các thông tin được chuyểnđến các phần tử quản lý mạng và chỉ thị cảnh báo sẽ được chuyển đến mảng quản lýkhác Các thông tin này phải được đưa vào trong các báo cáo về tìng trạng của hệthống

+ Xác địngh sự cố: các thông số đo thử nội bộ or ở bên ngoài sẽ phối hợp kiểmtra phần tử bị sự cố nếu chưa có sự có đủ thông tin về sự cố

Các chức năng quản lý mạng như quản lý sự cố, quản lý việc thanh toán và quản lýbào an mạng phải được dựa trên các yếu tố đặc trưng nhất của ATM Tuy nhiên ảnghưởng quan trọng nhất của ATM lại là trong lĩnh vực quản lý cấu trúc và tên( configuration and name manegement ) và quản lý khai thác tính năng của hệ thống,đây cũng chính là hai lĩnh vực sẽ xem xét dưới đây :

a) Điều hành cấu trúc và tên:

Một hệ thống quản lý mạng cần phải biết về cấu trúc mạng và các phần tửcủa nó về khả năng thay đổi cấu trúc mạng đối với các mục đích đặc biệt và cácđặc tính khai thác của mạng Từng phần tử mạng cần phải được xác định một cáchduy nhất bằng tên của nó

+ Điều hành cấu trúc và tên tại các lớp phần tử mạng: các phần tử mạng có tínhphức tạp như tổng đài ATM có thể được thay đổi cấu trúc đối với những mục đích đặcbiệt Để quản lý những phần tử này của mạng cần phải biết rõ khả năng thay đổi cấutrúc đối với tất cả các tài nguyên của các phần tử mạng Các nhu cầu cụ thể sẽ làviệc điều hành cấu trúc và tên đối với các thông số điều khiển chấp nhận kết nối(CAC), điều khiển tham số sử dụng (UPC) và điều khiển tham số mạng (NPC)

+ Điều hành cấu trúc và tên tại lớp mạng: việc quản lý cấu trúc và tên tại lớpmạng sẽ xác định, thay đổi giám sát và điều khiển các tài nguyên và các dữ liệu cầnthiết cho việc khai thác mạng một cách liên tục Nó sẽ tạo các phương tiện cho việccho việc thiết lập, tập hợp và lưu trữ các tham số hệ thống, thay đổi cấu trúc mạng,duy trì tổ hợp các cấu trúc được ghép, giám sát trạng thái hiện tại và thông báo vềcác biến động lệch ra khỏi các giá trị cho phép

Việc thay đổi cấu trúc có thể được thực hiện bằng cách thay đổi các trị số củathành phần mạng or bằng việc lựa chọn các cấu trúc mạng khác Việc thay đổi cấutrúc mạng có thể tiếp tục được chia thành điều chỉnh dài hạn (dựa trên cơ sở thốngkê ) phù hợp với mục đích của việc lập kế hoạch mạng và điều chỉnh ngắn hạn ví dụnhư việc phân bổ băng tần

b) Quản lý các đặc tính khai thác của mạng:

Trên quan điểm của khách hàng, các khía cạnh có thể hình dung được trong việcquản lý các đặc tính khai thác mạng bao gồm: thời gian đáp ứng, mức độ từ chối cuộcgọi, độ sẵn sàng … Các đặc tính này có thể được thể hiện bằng các mức độ chấp thuậncủa mạng

Đứng trên quan điểm của người quản lý hệ thống thì quản lý mạng là vấn đềcung cấp thông tin cần thiết để xác định mức độ thể hiện đặc tính khai thác của mạngtrên so sánh với đặc tính mạng theo thiết kế, mức độ đáp ứng các nhu cầu của kháchhàng và khả năng có thể cải thiện của đặc tính hệ thống Do vậy quản lý đặc tính củamạng phải cung cấp đủ các phương tiện cho người quản lý mạng để:

+ Giám sát: thực hiện việc theo dõi các hoạt động của hệ thống để thu thập

các dữ liệu phù hợp để xác định đặc tính của mạng

+ Điều khiển: đặc biệt đối với các phần tử hoạt động giám sát đặc tính của hệ

thống để thực hiện việc cung cấp khả năng phân biệt giữa các danh mục dữ liệu cầnthiết mà người quản lý mạng quan tâm và các dữ liệu không cần quan tâm

+ Phân tích: đánh giá các kết quả của các phép đo các đặc tính khai thác

Quản lý các đặc tính khai thác mạng thực hiện các chức năng sau:

+ Chức nănh giám sát lưu lượng: Sự quá tải or hiện tượng dồn ứ lưu lượng trongmạng ATM có thể được phát hiện nhờ việc xác định lưu lượng của các kênh thôngtin ATM thông qua việc đo lưu lượng chiều đi, chiều đến or cả hai

+ Chức năng giám sát thời gian đáp ứng: thời gian đáp ứng được sử dụng đểđánh giá chất lượng và hiệu quả của mạng ATM Ngưỡng của thời gian đáp ứng (giátrị trung bình or kém nhất) được dùng để xác định độ suy giảm hoạt động của hệthống và đưa ra các thông báo cảnh báo Theo quan điểm của khách hàng thời gianđáp ứng có thể được xác định bằng thời gian trễ giữa thời điểm có yêu cầu và thờiđiểm nhận được trả lời tương ứng Thời gian đáp ứng ví dụ như thời gian trễ thiết lậpkết nối, giải phóng kết nối và thời gian trễ chuyển tiếp có thể được xác định đối vớitừng loại lưu lượng mạng or đối với từng dạng kết nối khác nhau

+ Các chức năng phân tích thống kê: các tham số thống kê liên quan mật thiếtđến khả năng hoạt động của mạng như khả năng sử dụng, tính sẵn sàng, tỷ lệ lỗi bitnội tại và xác suất sai hỏng được cung cấp dưới dạng thông tin tổng kết thông qua cáckết quả giám sát đặc tính khai thác của hệ thống or thông qua các hồ sơ về quản lýđặc tính khai thác của hệ thống

+ Điều khiển hoạt động đối với CAC: các chức năng CAC là một phần của việcđiều khiển cuộc gọi và định tuyến Có một phần nhỏ được cung cấp từ việc quản lýmạng đó là:cung cấp dữ liệu về lưu lượng và dữ liệu về đặc tính khai thác mạng.Cácdữ liệu có thể ở dạng các tham số điều khiển dùng cho điều khiển chấp nhận kết

nối (CAC) Thuật toán để tính toán các tham số này và các thuật toán mà CAC sửdụng để đánh giá các tham số phải do phần điều khiển lưu lượng cung cấp Các xửlý của CAC là thuộc chức năng của mảng điều khiển vì sau khi việc kết nối được chấpnhận kết nối phải được gán với đường ảo Việc thay đổi các bảng định tuyến or cácthông tin về định tuyến có thể được thực hiện bởi quản lý mạng, quản lý đặc tínhkhai thác mạng or quản lý lưu lượng

Các vấn đề về quản lý đặc tính khai thác mạng sẽ được phân tích sâu hơn ở phầnđiều khiển lưu lượng và tắc nghẽn trong mạng ATM

PHẦN II ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG VÀ TẮC NGHẼN TRONG

Lưu lượng trên một kết nối ATM tại UNI được mô tả thông qua một số thông số.

Dựa trên các thông số này lớp ATM sẽ cung cấp các dịch vụ phù hợp đối với tất cảcác kết nối được đấu ghép và thông qua UNI để vào mạng ATM Việc mô tả cácthông số này phức tạp hơn nhiều so với các thông số như tỉ lệ lỗi bít (BER) và trễ xảy

ra trong các mạng số liệu hiện có Bên cạnh nhiều thông số chưa được định nghĩa, cácthông số do ATM Forum đưa ra bao gồm :

+ Tỷ lệ thất thoát tế bào (CLR_Cell Loss Ratio): là tỷ số giữa tế bào bị lỗi và

tổng số tế bào bị lỗi được gửi đị trên một kết nối Mặc dù chưa có giá trị cụ thể nàodùng để đánh giá đối với các loại dịch vụ khác nhau; tuy nhiên với tỷ số CLR càngthấp thì chất lượng dịch vụ nhận được của kết nối càng tốt hơn

+ Tỷ lệ chèn nhầm tế bào (CMR_Cell Misinsertion Ratio): là tỷ số giữa số tế

bào bị chèn nhầm và tổng số tế bào được gửi đến kết nối Trước đây thông số nàyđược định nghĩa là số lượng tế bào bị chèn nhầm trên một đơn vị thời gian; nhưng dotính chất thay đổi của các tốc độ bit, ATM Forum khuyến nghị sử dụng thông số nàyđể thuận tiện hơn trong việc tính toán và so sánh

+ Tỷ lệ khối tế bào bị lỗi trầm trọng (SECBR_Severely Errored Cell Ratio): là

tỷ lệ giữa số lượng các khối tế bào bị lỗi trầm trọng và tổng số các khối tế bào đượcgửi đi trong một khoảng thời gian Tế bào bị lỗi trầm trọng được ATM Forum địnhnghĩa là tế bào bị mất hoặc bị chèn nhầm; trong khi đó theo định nghĩa của ITU thì làtế bào có các lỗi bit trong phần mào đầu của tế bào Một khối theo ATM Forum địnhnghĩa là số lượng tế bào được gửi đi giữa hai tế bào OAM liên tiếp , được khuyến nghilà một lần trong một giây

+ Tỷ lệ các tế bào lỗi (CER_Cell Errored Ratio): là kết quả đo thử của tỷ số tế

bào lỗi và tổng số tế bào được gửi đi CER không được dùng trực tiếp trong quản lýlưu lượng

+ Trễ truyền tải tế bào trung bình (MCTD_Mean Cell Transfer Delay): là giá

trị thời gian trung bình tính từ khi gửi bit thứ nhất của tế bào qua UNI ở đầu phát đếnkhi nhận được bit cuối cùng tại UNI ở đầu thu Giá trị trễ này gồm hai thành phần: trễlan truyền và trễ xử lý Một kết nối thông thường có giá trị trễ lan truyền cố định vàtrễ xử lý thay đổi do việc xếp hàng tại các bộ đệm hay tắc nghẽn

+ Biến thiên độ trễ tế bào (CDV_Cell Delay Variation): là thành phần giao

động của trễ chuyển giao tế bào và nguyên nhân gây ra chủ yếu là do các thay đổi giátrị của trễ tế bào tại các nút mạng; các nguyên nhân khác bao gồm việc chờ đợi tạicác phần tử chuyển mạch ATM, sự xếp hàng tại các thiết bị truyền dẫn và tại các thiết

bị thu để phối hợp về tốc độ tế bào

+ Dung lượng truyền tải tế bào (CTC_Cell Transfer Capacity): là số lượng tối

đa của số tế bào được truyền tải thành công trên một kết nối trong một đơn vị thờigian

+ Tỷ lệ tế bào không hợp lệ: bit CLP trong phần mào đầu của tế bào tại UNI được

dùng để xác định mức độ ưu tiên Lưu lượng được truyền đi trên kết nối có CLP được

thỏa thuận thiết lập hoặc bằng 0 hoặc bằng 1 Tỷ số tế bào không thích hợp là tỷ sốgiữa số lượng tế bào đo được với CLP = 1 và số lượng tế bào có CLP = 1 đã được thỏathuận.

II) Quản lý tài nguyên mạng:

Quản lý tài nguyên mạng thực hiện việc xác định các tài nguyên của mạng nhằm

phân chai các dòng lưu lượng theo các đặc tính của dịch vụ để duy trì các đặc tính khaithác mạng và tối ưu hóa việc tận dụng tài nguyên mạng Chức năng này chủ yếu liênquan đến việc quản lý các đường ảo nhằm thỏa mãn các yêu cầu về dịch vụ

Đường ảo là thành phần quan trọng để điều khiển lưu lượng và quản lý tài nguyêntrong ATM Trong quan hệ với điều khiển lưu lượng, đường ào có thể dùng để:

+ Làm đơn giản hóa quá trình điều khiển kết nối

+ Thực hiện hình thức điều khiển ưu tiên bằng việc phân tách các loại lưu lượngphụ thuộc theo chất lượng của dịch vụ

+ Phân phối hiệu quả các thông tin phục vụ cho hoạt động điều khiển lưu lượng vídụ dùng để chỉ thị tắc nghẽn trong mạng bằng việc phân phối mẩu tin đơn chung chotất cả các kết nối kênh ảo (VCC) nằm trong cùng một đường ảo (VPC)

+ Kết hợp các dịch vụ khách hàng- khách hàng nhằm thực hiện việc tổ hợp lưulượng bao gồm cả điều khiển tham số khách hàng và điều khiển tham số mạng

+ VPC đóng vai trò quan trọng trong quản lý tài nguyên mạng Bằng việc lưu trữdung lượng trong các VPC, quá trình xử lý cần thiết để thiết lập các VCC riêng rẽđược giảm xuống Các VCC có thể thiết lập bằng các quyết chấp nhận kết nối đơngiản tại các điểm nút mà VPC kết cuối Kế hoạch dự trữ dung lượng của các VCC sẽđược xác định trên cơ sở cân nhắc giữa giá thành của việc tăng lưu lượng và giá thànhcủa việc giảm điều khiển Các nhà khai thác phải chịu trách nhiệm giải quyết vấn đềnày

Trong trường hợp các VCC của cùng VPC yêu cầu nhiều loại dịch vụ khác nhau,chất lượng dịch vụ cung cấp cho VPC phải phù hợp với đa số VCC có yêu cầu Ví dụnếu một VCC thuộc VPC đòi hỏi xác định tốc tốc độ tế bào cao điểm tương ứng vớimột tỷ lệ quan trọng trong dung lượng của VPC, khi đó sự thỏa mãn chất lượng dịchvụ cho các VCC này có thể đòi hỏi tất cả các VCC khác trong VPC cũng phải có dunglượng cực đại Phương pháp giải quyết vấn đề này hiện đang được nghiên cứu Tuynhiên, việc sử dụng bit ưu tiên loại bỏ tế bào (CLP) có thể được dùng để phân biệt haimức loại bỏ tế bào trong một VPC; ảnh hưởng của vấn đề bit ưu tiên loại bỏ tế bàotrong việc điều khiển dung lượng của VPC hiện đang tiếp tục được nghiên cứu

Có ba hình thức ứng dụng của đường ảo: ứng dụng khách hàng tới khách hàng, ứngdụng khách hàng tới mạng và ứng dụng mạng-mạng Trong ứng VPC khách hàng–khách hàng mạng sẽ không có thông tin về chất lượng dịch vụ của các VCC thuộcVPC mà khách hàng chịu trách nhiệm xác định chất lượng dịch vụ của VPC phụ thuộcvào khả năng mà mạng cung cấp Trong hai trường hợp kia mạng có thông tin về chấtlượng dịch vụ của các VCC nằm trong VPC và cung cấp chất lượng dịch vụ phù hợpvới yêu cầu

III) Hợp đồng lưu lượng:

1 Khái niệm:

Hợp đồng lưu lượng là một là một thỏa thuận giữa một người dùng và mạng thôngqua giao tiếp người dùng (User) và mạng (UNI) Hợp đồng lưu lượng được thiết lậpkhi User tham gia một phiên làm việc trên mạng ATM Mỗi một kết nối đường ảo(VPC) hoặc kết nối kênh ảo (VCC) có một hợp đồng lưu lượng riêng Hợp đồng lưulượng là sự thống nhất giữa User và mạng thông qua các vấn đề sau:

+ Chất lượng dịch vụ mà mạng cung cấp

+ Các thông số về lưu lượng xác định đặc tính của luồng cell

+ Nguyên tắc kiểm tra sự tuân thủ của luồng cell

+ Định nghĩa của mạng về một kết nối tuân thủ

Trong các phần tiếp theo ta sẽ đề cập đến các vấn đề trong hợp đồng lưu lượng baogồm: cấu hình tham khảo đầu cuối tương đương, các thông số chất lượng dịch vụ(QoS), các thông số mô tả lưu lượng và giải thuật thùng rò rỉ (Leaky Bucket) để kiểmtra sự tuân thủ của luồng cell

Trước hết ta khảo sát một yếu tố cơ bản của hợp đồng lưu lượng đó là cấu hìnhtham khảo đầu cuối tương đương

2 Cấu hình tham khảo đầu cuối tương đương:

Cấu trúc của nó được mô tả ở hình trang bên Một đầu cuối tương đương(Equivalent Terminal) không hẳn là một thiết bị mà có thể là một tập các thiết bị Mỗithiết bị này là một nguồn lưu lượng, các nguồn lưu lượng này được ghép kênh vớinhau tạo thành luồng tế bào ATM bởi bộ ghép kênh (MUX) Trong thực tế các thiết bịnày có thể là các trạm làm việc (Workstation) trong một mạng cụa bộ mà mỗiWorkstation này có một kết nối VPC hoặc VCC riêng; còn bộ ghép kênh có thể làchuyển mạch ATM, Router hoặc Hub Kết hợp với chức năng ghép kênh là một bộđiều chỉnh lưu lượng (Shaper), mục đích của việc điều chỉnh lưu lượng là để đảm bảosao cho luồng cell phù hợp với một tập các thông số lưu lượng xác định bởi một giảithuật kiểm tra sự phù hợp đặc biệt Đầu ra của bộ điều chỉnh là điểm truy xuất dịch vụcủa lớp vật lý (PHY-SAP) trong mô hình giao thức của ATM

3 Chất lượng dịch vụ (QoS):

Chất lượng phục vụ được định nghĩa theo các thông số đặc trưng cho các cell phùhợp với hợp đồng lưu lượng Nói cách khác, chất lượng dịch vụ của một kết nối đượcxác định thông qua các thông số của luồng cell truyền trên kết nối đó và yêu cầu củaUser đối với một chất lượng dịch vụ nào đó Sau đây sẽ trình bày về các thông số chấtlượng dịch vụ và các loại dịch vụ ATM

a) Các thông số chất lượng dịch vụ (QoS):

Thông số dịch vụ được định nghĩa trên cơ sở kết nối từ đấu cuối đến đầu cuối;đầu cuối có thể là trạm làm việc, mạng khách hàng, một UNI ATM riêng hoặc mộtUNI ATM công cộng Hơn nữa, QoS được định nghĩa theo những điều kiện của mộttrong số các kết quả đo trên các cell được phát từ User nguồn đến User đích như sau: + Số cell được phát từ User nguồn

+ Số cell được phát thành công tới User đích

+ Số cell bị mất không tới được User đích

+ Số cell tới đích nhưng bị lỗi nhưng bị lỗi trong Payload

+ Số cell chèn nhầm tới đích nhưng không được gửi bởi nguồn Điều này có thểxảy ra do lỗi không phát hiện được trong header của tế bào hoặc do lỗi cấu hình

Chứcnănglớp vậtlý

Cáchoạtđộnglàm biềnđổi lưulượngLớp vật lý

UNI

S

Các thông số chất lượng dịch vụ được định nghĩa theo các kết quả đo lường ở trênnhư sau:

+ Tỷ lệ mất cell: bằng số cell mất trên số cell được phát

+ Tỷ lệ cell sai: bằng số cell sai trên số cell chuyển thành công cộng với số cellsai

+ Tỷ lệ khối cell sai nghiêm trọng: bằng số khối cell sai nghiêm trọng trên tổngkhối cell phát

Chất lượng dịch vụ còn được xác định dựa vào độ trễ truyền cell Độ trễ bao gồmnhững thành phần sau:

+ Độ trễ do mả hóa (T11) và do giải mả (T12)

+ Độ trễ do sự phân đoạn ở lớp AAL phía gửi (T21) và do sự tái hợp đoạn ở lớpAAL phía nhận (T22)

+ Trễ chuyển cell gồm trễ truyền dẫn ở các nút ATM trung gian (T31) và tổng trìhoãn do xử lý ở các nút ATM (T32) do xếp hàng, chuyển mạch và định tuyến

Các nguồn trễ có thể mô tả trong cấu trúc sau:

Sự trì hoãn truyền cell trung bình là trung bình của thành phần ngẫu nhiên T32 vàđộ trễ lan truyền cố định T31

Biến thiên độ trễ tế bào (CDV) có thể tính tại một điểm trên mạng dựa vàokhoảng cách danh định giữa các cell hoặc từ một lối vào tới một lối ra

Tóm lại, để xác định chất lượng của một kết nối VPC hoặc VCC ta có thể dựa vàocác thông số chất lượng dịch vụ như: độ trì hoản trung bình, biến thiên độ trễ cell, độmất cell trên những cell có CLP = 0, độ mất cell trên những cell có CLP = 1, và tỷ lệlỗi

b) Các lớp chất lượng dịch vụ:

QueueXSwitch

T32

AAL SAR Coding

T11 T21

AAL SAR De-coding

Để tạo dễ dàng cho người dùng một số lớp QoS đã được định nghĩa Mỗi lớp QoS

có những giá trị riêng biệt của các thông số đã được định nghĩa ở trên và chúng đượcấn định trước bởi mạng cho mỗi kết nối VPC và VCC

Đặc tả giao tiếp người dùng và mạng phiên bản 3.0 trong diễn đàn ATM đã địnhnghĩa 5 lớp chất lượng dịch vụ như bảng trang 29

Một lớp QoS được định nghĩa bởi ít nhất các thông số sau:

+ Tỷ lệ mất cell đối với luồng cell có bit CLP = 0

+ Tỷ lệ mất cell đối với các luồng cell có bit CLP = 1

+ Sự biến đổi trì hoản cell cho toàn bộ luồng cell có bit CLP = 0+1

+ Độ trễ trung bình cho toàn bộ luồng cell có bit CLP = 0+1

Với các luồng có CLP = 0 thì các bit CLP trong header được đặt là 0 và các luồngcó CLP = 1 được đặt là 1 Luồng CLP = 0+1 liên quan đến tất cả các cell trong kết nốiảo

i) Lớp QoS ấn định:

Đó là những lớp QoS được ấn định rõ bởi một tập con các thông số đặc trưng ATM

cho kết nối VPC hoặc VCC Nói cách khác, đối với mỗi lớp QoS có một giá trị mụctiêu được ấn định rõ cho mỗi thông số thực hiện trên một kết nối ảo ATM Theokhuyến nghị I.362 của ITU-T, những nhà cung cấp mạng nên định nghĩa những thôngsố thực hiện ATM cho ít nhất những loại dịch vụ sau:

+ Lớp dịch vụ loại A: các dịch vụ mô phỏng mạch (Circuit Emulation) và có tốc độbit không đổi

+ lớp dịch vụ loại B: video và audio có tốc độ bit thay đổi

+ Lớp dịch vụ loại C: truyền các dữ liệu định hướng có liên kết

+ Lớp dịch vụ loại D: truyền các dữ liệu không liên kết

Trong tương lai có thể có nhiều lớp QoS được định nghĩa cho những lớp dịch vụtrên Hiện tại ATM Forum định nghĩa các lớp QoS như sau:

+ Lớp QoS ấn định 1: hổ trợ cho một QoS để thỏa mãn các yêu cầu hoạt động củalớp dịch vụ loại A Lớp này có thể so sánh với hoạt động của các dòng số rieng biệt.+ Lớp QoS ấn định 2: hổ trợ cho một QoS để thỏa mãn các yêu cầu hoạt động củalớp dịch vụ loại B Lớp này hổ trợ cho việc đóng gói tín hiệu video và audio trong dịchvụ hội nghi truyền hình và các ứng dụng truyền thông đa phương tiện

01234

Không ấn địnhẤn địnhẤn địnhẤn địnhẤn định

Dịch vụ tối ưu, tốc độ bit không xác địnhMô phỏng kenh, tốc độ bit xác địnhVideo/Audio có tốc độ bit thay đổiDữ liệu định hướng có liên kếtDữ liệu không liên kết

+ Lớp QoS ấn định 3: hổ trợ cho một QoS để thỏa mãn các yêu cầu hoạt động củalớp dịch vụ loại C Lớp này cói khuynh hướng hỗ trợ cho sự tương tác của các giaothức định hướng có liên kết như Frame Relay.

+ Lớp QoS ấn định loại 4: hổ trợ cho một QoS để thỏa mãn các yêu cầu hoạt độngcủa lớp dịch vụ loại D Lớp này có khuynh hướng hỗ trợ cho sự tương tác của các giaothức hướng không liên kết như IP (Internet Protocol) hoặc SMDS (SwitchedMutimegabit Data Service)

ii) Lớp QoS không ấn định:

Trong lớp này không có quy ước về thông số hoạt động của mạng Những dịch vụdùng lớp QoS không ấn định có thể có những thông số lưu lượng được ấn định mộtcách không rõ ràng Một ví dụ ứng dụng của lớp QoS này là sự hổ trợ cho dịch vụ

“best effort” Những kết nối của dịch vụ loại này không có một sự đảm bảo về QoSvà không có những thông số lưu lượng được ấn định rõ ràng từ mạng và như vậy sự lưuthông được coi như là có rủi ro Trong trường hợp này, về phía mạng chấp nhận sự lưuthông này và cho phép nó sử dụng những tài nguyên chưa được sử dụng bởi những kếtnối có ấn định thông số lưu thông và lớp QoS; về phía người dùng không chỉ ra bất kỳthông số lưu thông nào và không trông chờ một sự cam kết thực hiện nào từ mạng

4 Sự mô tả lưu lượng nguồn:

Tập hợp các thông số về lưu lượng được nêu ra trong một hợp đồng lưu lượngđược gọi là mô tả lưu lượng nguồn ATM Forum định nghĩa các thông số sau:

a) Tốc độ đỉnh (PCR_Peak Cell Rate): xác định theo công thức sau:

PCR T1 (cell/s)

Trong đó, T là khoảng cách nhỏ nhất giữa hai tế bào liên tiếp tính bằng giây Tđựơc xác định từ bit đầu tiên của một tế bào đến bit đầu tiên của tế bào tiếp theo Tcòn được định nghĩa là thời gian tối thiểu giữa hai lệnh yêu cầu chuyển tế bào ATMtại một điểm truy nhập dịch vụ lớp vật lý (PHY-SAP)

b) Biến động trễ (CDV_Cell Delay Variation): do có nhiều kết nối được ghép vàomột kênh vật lý tại giao diện UNI; hơn nữa phải chèn các thông tin OAM vào dòng tếbào nên tốc độ tế bào trên kênh vật lý không chính xác bằng tốc độ tế bào tại giaodiện giữa lớp vật lý và lớp ATM nên gây ra biến động trễ

Biến động trễ là độ biến động lớn nhất về khoảng cách thời gian giừa hai tế bàotrên một kết nối CDV được ký hiệu là ح và đơn vị tính là giây Thông số này đượcmạng quy định

c) Tốc độ tế bào cho phép (SCR_Sustainable Cell Rate): SCR được định nghĩa làgiới hạn trên của tốc độ trung bình Dĩ nhiên tốc độ này nhỏ hơn PCR Khi điều kiệntrên mạng không còn tối ưu mạng chỉ cần duy trì tốc độ SCR vẫn đảm bảo được tỷ lệmất tế bào cho phép Khái niệm SCR được mô tả trong hình sau:

TI

Trong đó MBS là kích thước chùm cực đại của tế bào, TI là khoảng cách giữa haichùm tế bào Khi đó:

i

T

MBS SCR 

d) Khích thước chùm cực đại (MBS_Maximum Burst Size):

MBS là số tế bào tối đa được chuyển tiếp ở tốc độ tối đa (PRC)

5 Kiểm tra sự tuân thủ của luồng cell dùng giải thuật thùng rò rỉ:

Giải thuật thùng rò rỉ (Leaky Bucket) đóng một vai trò quan trọng để xàc định ýnghĩa quan trọng của việc kiểm tra sự phù hợp của luồng cell tới dựa vào những thôngsố lưu lượng trong hợp đồng lưu lượng Trong phần này ta dùng nhiều sự biểu thị tươngtự để mô tả giải thuật này Leaky Bucket có nghĩa là một cái thùng với một cái lỗ ởđáy làm cho chất lỏng trong thùng sẽ được rỉ ra ở một tốc độ nào đó tương ứng vớimột tốc độ lưu thông của luồng cell Chiều sâu của thùng tương ứng với một thông sốlưu lượng hoặc thông số chịu đựng Những thông số này sẽ được định nghĩa ở cuốiphần này Mỗi cell đến tạo ra một tách chất lỏng rót vào thùng để kiểm tra sự phùhợp

Ta có thể mô tả giải thuật Leaky Bucket qua các ví dụ đối với luồng cell phù hợpvà luồng cell không phù hợp Trong các ví dụ này chiều sâu của thùng là 6 cell timevà mỗi cell tới làm cho nội dung của thùng tăng lên 4 cell time Ở đây ta sử dụng một

ý niệm thường dùng tronvg lý thuyết hàng là “gremlin” vai trò của nó là loại bỏnhững cell không phù hợp

Khi một cell đến gremlin kiểm tra xem toàn bộ lượng ra tăng của thùng do cell nàytạo ra (4 cell time) có thể làm cho nội dung hiện tại của thùng chàn hay không Nếuthùng sẽ không tràn thì cell đến được xem là phù hợp, ngược lại được xem là khôngphù hợp và gremlin rót chất lỏng của cell này ra ngoài Chất lỏng được tạo ra bởi celltới chỉ được rót vào thùng chỉ khi cell này là phù hợp và nó sẽ tạo ra một sự gia tăngtrong thùng là 4 cell time

Sau mỗi thời gian cell time thì thùng bị rỉ ra một lượng gia chính bằng một celltime Hình trang bên mô tả giải thuật Leaky Bucket

Đối với luồng cell phù hợp, cell đầu tiên tới thấy thùng trống nên chất lỏng từ cellnày được đổ vào thùng làm nội dung của thùng tăng lên 4 đơn vị Đến cell time thứ 3,hai đơn vị được rút ra khỏi thùng và đồng thời có một cell tới Gremlin xác định rằngchất lỏng từ cell này sẽ rót vào thùng vừa tới miệng thùng như vậy là nó phù hợp nênchất lỏng trong cell này được đưa vào thùng Bây giờ thì thời điểm tới của cell phù

hợp sớm nhất sẽ là 4 cell time sau đó tức là cell time thứ 7 vì 4 đơn vị phải được rút ra

khỏi thùng để cell tới không làm cho nội dung của thùng vượt quá 6 đơn vị làm trànthùng Đối với luồng cell không phù hợp, cell đầu tiên tới ở cell time thứ nhất, lúc nàythùng rỗng nên nó rót vào thùng 4 đơn vị Qua 4 cell time kế tiếp thì thùng bị rỉ hết Ởcell time thứ 5 một cell khác tới và nạp vào thùng rỗng 4 đơn vị Ở cell time thứ 6 mộtcell nữa lại đến, lúc này nội dung trong thùng còn lại 3 và như vậy gremlin xác định

rằng thùng sẽ tràn nếu chất lỏng từ cell tới được rót vào thùng, như vậy cell này khôngphù hợp và gremlin sẽ rót chất lỏng từ cell này ra ngoài Vì chất lỏng từ cell khôngphù hợp không được đưa vào thùng nên cell phù hợp kế tiếp có thể tới ở cell time thứ

7 Cell tới ở cell time thứ 13 sẽ rót vào thùng rỗng 4 đơn vị, cell kế tới ở cell time thứ

15 sẽ nạp đầy thùng Cuối cùng cell tới ở cell time thứ 17 sẽ làm cho thùng bị tràn dođó nó là cell không phù hợp

Trong khuyến nghị I.371 và đặc tả UNI của diễn đàn ATM , tốc độ đỉnh (PCR) vàtốc độ cell cho phép (SCR) được định nghĩa một cách hình thức theo những điều kiệnphân lịch ảo tương đương với giải thuật Leaky Bucket.Theo giải thuật này thì:

+ PCR là tốc độ rỉ của thùng và độ chịu đựng sự biến thiên độ trễ (CDV) là chiềusâu của thùng; áp dụng cho việc kiểm tra sự phù hợp ở tốc độ cell cực đại cho luồngcell có bit CLP = 1 hoặc luồng tổ hợp CLP = 0+1

+ SCR giống như tốc độ rỉ của thùng và độ chịu đựng đột biến (tỷ lệ với kích thướcđột biến cực đại MBS) xác định chiều sâu của thùng trong trường hợp kiểm tra sự phùhợp ở tốc độ cho phép ở tốc độ cell cực đại trên luồng cell có CLP = 0, CLP = 1 vàCLP = 0+1.Trong đặc tả UNI Version 3.0 của ATM Forumd đã định nghĩa độ chịuđựng theo công thức :

Độ chịu đựng đột biến  (MBS - 1)(1/SCR  1/PCR)

Công thức này xác định bởi sự tính toán chiều sâu yêu cầu của thùng cho nhữngcell mà MBS tới ở tốc độ PCR trong khi tốc độ rỉ của thùng là SCR

1.2 Điều khiển lưu lượng:

I) Chức năng của điều khiển lưu lượng:

1

0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 6

Cell time

Theo khuyến nghị I.371 của ITU thì chức năng chính của điều khiển lưu lượngtrong mạng ATM là để bảo vệ mạng và tài nguyên mạng nhằm đạt được những mụctiêu hoạt động của mạng đã được xác định trước theo những điều khoản về tỷ lệ mấtcell, sự trì hoản lan truyền và sự biến đổi của trễ lan truyền Nói một cách đơn giản,điều khiển lưu lượng là một tập những hoạt động của mạng để tránh xảy ra tắc nghẽn.Một chức năng khác của điều khiển lưu lượng đó là nhằm sử dụng tối ưu tài nguyênmạng để đạt được một hiệu suất mạng thực sự.

Trong khuyến nghị I.371 cũng đưa ra một mô hình tổng quan để minh họa vị trí củacác chức năng điều khiển lưu lượng có cấu trúc như sau:

Việc điều chỉnh những luồng cell sao cho phù hợp với thông số lưu lượng có thểđược thực hiện ở các thiết bị đầu cuối Sau đó chức năng điều khiển thông số sử dụng(UPC_Usage Parameter Control) sẽ kiểm tra hoặc khống chế sự phù hợp đối vớinhững thông số lưu lượng này, chức năng này được thực hiện tại cổng vào của mạngcần bảo vệ về phía giao diện người sử dụng và mạng(UNI hay điểm tham chiếu S,T).Cũng tương tự như vậy, tại cổng vào của mạng cũng có thể kiểm tra những luồng cellđến từ mạng trước đó bằng chức năng điều khiển thông số mạng (NPC_NetworkParameter Control) Bên trong các mạng các chức năng điều khiển như: điều kiểnchấp nhận kết nối(CAC_Connection Admission Control), quản lý tài nguyên mạng(NRM_Network Resource Managememt), điều khiển ưu tiên (PC_Priority Control),…cũng có thể được thực hiện

II) Các phương pháp điều khiển lưu lượng:

2.1 Điều khiển thông số sử dụng(UPC) và điều khiển thông số mạng(NPC):

Điều khiển thông số sử dụng và điều khiển thông số mạng thực hiện các chức nănggiống nhau nhưng tại các giao diện khác nhau: chức năng UPC được thực hiện tại UNIvà NPC được thực hiện tại NNI Do có sự giống nhau trong các chức năng được thực

Mạng ACAC,NRM,PC

NNI

UPC: Điều khiển thông số sử dụng

NPC: Điều khiển thông số mảng

CAC: Điều khiển chấp nhận kết nối

NRM: Quản lý tài nguyên mạng

PC: Điều khiển ưu tiên

Mạng BCAC, NRM,PT

NPC

hiện nên trong phần này ta chỉ xem xét UPC còn đối với NPC cũng có các kết luậntương tự.

2.1.1 Chức năng UPC:

Điều khiển thông số sử dung được định nghĩa là tập hợp các thao tác của mạng để

giám sát và điều khiển lưu lượng trên cơ sở giá trị lưu lượng đã được thỏa thuận vàtính hợp lệ của việc định tuyến tế bào tại các điểm truy nhập của người sử dụng Mụcđích chính là để bảo vệ tài nguyên mạng, tránh các thao tác nhầm lẫn có thể gây ảnhhưởng đến chất lượng dịch vụ của các kết nối khác đã được thiết lập UPC thực hiệnviệc phát hiện các vi phạm đối với các thông số đã được thỏa thuận và trên cơ sở đósẽ xử lý các tế bào vi phạm theo một trong các cách sau:

+ Đánh dấu(tagging) tế bào: đặt bit CLP trong phần mào đầu của tế bào vi phạm là

1 bất chấp giá trị đã được đặt trước đó bởi người sử dụng và tiếp tục truyền tế bàonày Nếu sau đó gặp tắc nghẽn tế bào này sẽ bị loại bỏ trước

+ Loại bỏ(discard) tế bào: loại bỏ tế bào không phù hợp ngay tại nút mạng

+ Xóa bỏ kết nối: xóa bỏ hoàn toàn kết nối

Thao tác đơn giản nhất là loại bỏ các tế bào không phù hợp Trong trường hợp nàymục đích là để người sử dụng không bao giờ có thể tập hợp nhiều hơn giá trị đượcphép đưa vào mạng

Một phương án dễ chịu hơn cho khách hàng la đánh dấu tế bào vi phạm Nếu nhưkhông xảy ra tắc nghẽn trong mạng các tế bào này có thể được truyền đến đầu thu;trong trường hợp xảy ra tắc nghẽn các tế bào này sẽ bị loại bỏ đầu tiên Phương ánnày cũng có lợi cho nhà khai thác mạng vì việc truyền tải thêm tế bào sẽ tạo thêmmột số lợi nhuận nếu như các tế bào này không làm tổn hại đến mạng hoặc không làmảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ của của các kết nối khác đang tồn tại

Giải pháp có tính chất cương quyết hơn là xóa bỏ kết nối nếu một thông số thỏathuận bị vi phạm

Việc giám sát của UPC được thực hiện đối với tất cả các kết nối đi qua UNI vàNNI UPC thực hiện giám sát đối với các VCC và VPC từ User và cả với các kênh ảobáo hiệu Tuy nhiên các tiêu chuẩn để thực hiện giám sát các kênh ảo báo hiệu vàluồng tín hiệu OAM còn đang được nghiên cứu Chức năng giám sát của UPC đượcthực hiện như sau:

+ Kiểm tra sự hợp lệ của các giá trị VPI và VCI

+ Giám sát lưu lượng đi vào mạng từ mỗi VCC và VPC để đảm bảo các thông sốđã thỏa thuận không bị vi phạm Việc giám sát được thực hiện tại điểm kết thúc của

VC đầu tiên đối với VCC và VP đầu tiên đối với VPC

2.1.2 Các nguyên lý UPC:

Nguyên lý điều khiển UPC bao gồm các tính chất sau:

+ Khả năng phát hiện các trạng thái sai phạm về lưu lượng

+ Khả năng chọn lọc tất cả các giá trị trong giải làm việc của các tham số cầnkiểm tra

+ Nhanh chóng xác định các thông số không phù hợp

+ Phương thức xử lý đơn giản.

Các phương pháp điều khiển tốc độ cực đại, tốc độ trung bình và các trạng tháikhác nhau hiện đang được tích cực nghiên cứu Phần lớn các phương pháp dựa trên hainguyên tắc sau:

+ Nguyên tắc cửa sổ, sử dụng cửa sổ thời gian để hạn chế số lượng tế bào

+ Nguyên tắc thùng rò rỉ, trong đó sử dụng bộ đếm có giá trị tăng lên khi có tế bàomới xuất hiện và giảm đi theo chu kỳ

Thùng rò rỉ lã phương án được đánh giá là có khả năng thực hiện chức năng tốtnhất trong các phương án được nghiên cứu Các ưu điểm của phương án này là đơngiản và linh hoạt Trong phần 3 ta sẽ ứng dụng nguyên tắc thùng rò rỉ để xây dựnggiải thuật điều khiển cho UPC

Tiếp theo ta sẽ mô tả các giải thuật thùng rỉ, cửa sổ trượt và cửa sổ nhảy để kiểmtra sự phù hợp của luồng cell

a) Giải thuật thùng rò rỉ (Leaky Bucket):

Từ giải thuật Leaky Bucket đã được trình bày trong phần hợp đồng lưu lượng tadùng lại luồng cell không phù hợp để mô tả để xử lý các cell vi phạm dùng phươngthức đánh dấu (Tagging) và loại bỏ cell (Discarding) Có thể mô tả hoạt động này nhưsau:

Hoạt động tagging sẽ đặt các bit CLP của các cell vi phạm 6 và 17 lên 1; cònphương thức discarding sẽ hủy bỏ hoàn toàn các cell này

b) Giải thuật cửa sổ trượt (Sliding Windows) và cửa sổ trượt (Jumping Windows):

Hai giải thuật này đều dựa vào hoạt động của một cửa sổ với hai thông số : W làkích thước cửa sổ và M là số cell cho phép trong một cửa sổ Tất cả các cell vượtquá số lượng M cell trong một cửa sổ đều là các cell không hợp lệ Điểm khácnhau giữa hai giải thuật là trong cửa sổ trượt cửa sổ sẽ trượt theo trục thời gian,mỗi lần trượt tới một chu kỳ cell (cell time); còn trong giải thuật cửa sổ nhảy sẽnhảy trên trục thời gian với bước nhảy bằng kích thước W của cửa sổ.

một chu kỳ cell (cell time); còn trong giải thuật cửa sổ nhảy sẽ nhảy trên trục thờigian với bước nhảy bằng kích thước W của cửa sổ

Sau đây ta sẽ mô tả hoạt động của hai giải thuật này với giá trị cụ thể là W = 10 và

2.2 Điều khiển chấp nhận kết nối (CAC_Connection Admission Control):

Điều khiển chấp nhận kết nối là một chức năng phần mềm tại tổng đài ATM, cónhiệm vụ xác định xem yêu cầu kết nối có được chấp nhận hay không thông qua việckiểm tra các thông số về lưu lượng và lớp QoS được yêu cầu CAC chỉ chấp nhận cuộcnối mới nếu cuộc nối này không ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ của các kết nốiđang tồn tại CAC có thể được thực hiện trên từng nút hoặc trong một hệ thống tậptrung

Để chấp nhận một yêu cầu, CAC sẽ tiến hàng xác định các thông số UPC, chọnđường và cấp phát tài nguyên Tài nguyên được cấp phát bao gồm băng thông trênđường trung kế, kích thước bộ đệm và các tài nguyên chuyển mạch bên trong

Để đạt được tốc độ thiết lập cuộc gọi cao CAC phải đơn giản và nhanh chóng Độphức tạp của CAC phụ thuộc vào mô tả lưu lượng nguồn trong thỏa thuận Nếu nhưmô tả chỉ gồm một tham số là tốc độ đỉnh (PCR, theo ITU-T) thì CAC sẽ đơn giảnnhất Một yêu cầu kết nối không thể chấp nhận nếu tổng PCR của tất cả các kết nốiđang tồn tại bao gồm cả kết nối vượt quá băng thông của đường trung kế Điều nàyđược minh họa trong hình sau:

Khi một yêu cầu kết nối với băng thông R được đưa tới bộ xác định tốc độ cực đạicủa CAC để xem xét Băng thông trung kế là P và một phần băng thông A của nó đãđược ấn định cho các kết nối đang tồn tại Nếu yêu cầu R vượt quá băng thông còn lạisẵn có (P-A) thì yêu cầu bị từ chối và ngược lại nó được chấp nhận

2.3 Điều khiển ưu tiên (PC_Priority Control):

Điều khiển ưu tiên được thực hiện để đạt được các yêu cầu về độ trễ và tỉ lệ mấttế bào cho các ứng dụng có hiệu suất cao Người dùng có thể tạo ra dòng lưu lượng cótính chất ưu tiên khác nhau bằng việc sử dụng các bit ưu tiên loại bỏ tế bào (CLP).Nếu các bộ đệm bị tràn, các thành phần của mạng được phép loại bỏ một cách chọn

R>T-A User

User yêu cầu một VC:

User yêu cầu kết nối

CAC trả lời đồng ý hay không

Băng thông yêu cầu Băng thông đang sử dụng Băng thông

còn lại

A T

Từ chối yêu cầu CAC LOGIC

lọc các tế bào thuộc các dòng có độ ưu tiên thấp hơn trong khi vẫn bảo đảm các yêucầu về khai thác của mạng.

Hình thức đơn giản nhất là dùng các tuyến khác nhau (các đường ảo) cho hai chếđộ ưu tiên khác nhau, phương thức này chỉ cải thiện được rất ít chế độ khai thác và chỉcó thể sử dụng nếu như từng kết nối chỉ sử dụng một dạng ưu tiên là loại bỏ tế bào.Sẽ có lợi hơn nhiều nếu các kết nối sử dụng cả hai chế độ

Hai phương thức loại bỏ tế bào chọn lọc được nghiên cứu là:

+Phương thức hất ra : trong đó các tế bào mới xuất hiện ở chế độ ưu tiên cao sẽcó khả năng thay thế các tế bào ở chế độ ưu tiên thấp trong bộ đệm

+ Phương thức chiếm từng phần bộ đệm : trong đó một phần của bộ đệm được giữdự trữ cho các tế bào ở độ ưu tiên cao hơn

Phương thức hất ra chỉ thực hiện khai thác tốt hơn một chút so với phương thứcchiếm từng phần bộ đệm Tuy nhiên vấn đề quản lý bộ đệm và thực hiện lại phức tạphơn rất nhiều do phải đảm bảo thứ tự của tế bào Phương thức chiếm từng phần bộđệm là giải pháp thỏa hiệp tương đối tốt giữa khả năng khai thác và độ phức tạp.Các nghiên cứu cũng đưa ra kết luận rằng việc ứng dụng ưu tiên loại bỏ tế bào cókhả năng cải thiện rất nhiều tải lưu lượng mà mạng có thể chấp nhận Điều này chophép lựa chọn kích thước các bộ đệm nhỏ hơn và do đó giảm độ phức tạp khi thựchiện

2.4 Điều chỉnh lưu lượng:

Điều chỉnh lưu lượng là hoạt động theo đó User có thể xử lý luồng cell nguồntrước khi gửi đi sao cho khi đưa vào mạng thì nó phù hợp với các thông số trong hợpđồng lưu lượng Đây là chức năng không bắt buộc trong các chuẩn, nhưng nếu khôngthực hiện chức năng này thì luồng cell có thể sẽ không phù hợp và mạng không cầnđảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) Tương tự một mạng có thể thực hiện chức năngđiều chỉnh khi nó chuyển một luồng cell tới một mạng khác để đảm bảo những điềukiện về tốc độ của hợp đồng lưu lượng giữa các mạng hoặc để đảm bảo ứng dụng củaUser nhận sẽ hoạt động theo một cách thức có thể chấp nhận được Sau đây là một sốphương pháp để thực hiện điều chỉnh lưu lượng:

+ Buffering : phương thức này hoạt động kết hợp với giải thuật Leaky Bucket đểđảm bảo các cell sẽ không vi phạm các thông số của hợp đồng lưu lượng bằng cáchđệm lại các cell cho đến khi Leaky Bucket thừa nhận chúng

+ Spacing: là phương pháp điều chỉnh lưu lượng bằng cách yêu cầu đầu cuối giữcác cell của nhiều kết nối trong một hàng đợi và xếp lịch khởi hành của chúng sao chokhông vi phạm các thông số lưu lượng và đồng thời tối thiểu biến động trễ ở mức chophép

+ Giảm tốc độ cell tối đa (PCR Reduction):sự giảm tốc độ cell đỉnh có thể thựchiện bằng cách điều hành đầu cuối phát ở một tốc độ tối đa (PCR) nhỏ hơn trong hợpđồng lưu lượng và như vậy sẽ giảm khả năng vi phạm