đồ án tốt nghiệp nghiên cứu hệ thống atm và ứng dụng atm trong mạng cục bộ (atm-lan)

 Trong phạm vi cơ quan việc truyền số liệu giữa các máy tính đ-ợc thực hiện bởi mạng cục bộ LAN local area network mà nổitiếng nhất là mạng Ethernet, token bus và token ring Mỗi mạng

Lời nói đầu

Nhu cầu về giao tiếp trao đổi thông tin đối với loài ngời trỏnên không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày và nhu cầu ấyngày càng tăng cùng với sự phát triển rất cao của trí tuệ loài ngời.Bắt đâu từ chiếc máy điện thoại, là một sự nhảy vọt lớn trongthông tin của loài ngời, con ngời dần dần tiến tới việc truyền dữliệu chữ, truyền số liệu đi từ điểm này tới điểm khác tiếp đó làviệc truyền hình ảnh làm con ngời gắn bó với nhau hơn và bâygiờ ngời ta muốn dùng tất cả các loại thông tin khác nhau nh tiếngnói, hình ảnh, số liệu trong cùng một lúc( nh cầu truyền hình)truyền từ một điểm đến nhiều điểm hoặc từ một điểm đếnmột điểm Cứ mỗi lần nh vậy, cùng với sự tiến bộ trong thông tin,những hệ thống thông tin cùng với sự cung cấp cho nó ngày càng lớndần lên, nó đã và đang đặt ra những thách thức mới về mặt quản

lý cho con ngời

Mạng dịch vụ tổ hợp số băng hẹp N - ISDN ra đời vào đầu

những năm 80 nh là một cứu cánh cho sự phát triển này Nó chophép một mạng có thể cung cấp tất cả các dịch vụ hiện có Tuynhiên, sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và nhu cầutrao đổi thông tin ngày càng tăng nhanhvà đa dạng hoá của xã hội

đòi hỏi phải cấp bách các dịch vụ truyền ảnh bao gồm cả ảnh tĩnh

và ảnh động chất lợng cao và truyền số liệu, truyền file tốc độsiêu cao mà chúng yêu cầu tốc độ bít tới vài trăm Mb/s, thậm chí tớihàng chục Gb/s Nói chung mạng ISDN băng hẹp không thể đápứng, thoả mãn đợc các yêu cầu bổ xung nêu trên một mạng viễnthông thống nhất đáp ứng tất cả các loại hình dịch vụ viễn thông

và xử lý tin với tốc độ yêu cầu rất khác nhau từ một vài Kb/s đếnhàng chục Gb/s, thậm chí hàng Tb/s gọi là mạng số liên kết đadịch vụ băng rộng (B-ISDN) và chỉ có B- ISDN với có khả năng cungcấp dịch vụ đa phơng tiện Ngày nay một số giải pháp kỹ thuật đã

đợc đề xuất nhằm cải thiện độ thực hiện của mạng viễn thông vàtiến tới thực hiện B-ISDN

Trong số các Công nghệ thông tin khác nhau phải kể đến côngnghệ quan trọng nhất đó là phơng thức truyền không đồng bộ( Asynchronous transfer Mode - ATM) ATM có thể ứng dụng trongcác môi trờng khác nhau nh mạng LAN, mạng WAN, mạng công cộng,mạng cáp truyền hình Do vậy ITU-T đã quyết định rằng kiểu

truyền không đồng bộ ATM sẽ là phơng pháp truyền cho mạng ISDN trong tơng lai và đã đa ra các khuyến nghị về ATM, đặt cơ

B-sở cho mạng ATM cũng nh phần lớn các tham số của nó

Tại Việt Nam hiện nay cùng với sự phát triển nhanh chóng của ngành

Bu chính Viễn thông, công nghệ ATM cũng đã bắt đầu đợc chútrọng nghiên cứu nhằm đáp ứng đợc những nhu cầu ngày càngtăng của xã hội Bản đồ án này là một phần trong quá trình nghiêncứu, tìm tòi nhằm tiến tới nhanh chóng áp dụng công nghệ mũinhọn này tại Việt Nam, nội dung chủ yếu là : nghiên cứu hệ thốngATM và ứng dụng ATM trong mạng cục bộ (ATM-LAN)

Đề án gồm hai phần :

Phần A: Trình bày lý thuyết chung về công nghệ truyền tải

không đồng bộ ATM nh đặc điểm chung, các dịch vụ, các tínhtoán để thiết lập tham số ATM, các giao thức ở các tiếp giáp khácnhau, chuyển mạch truyền dẫn

Phần B: Trình bày các ứng dụng của công nghệ ATM và đặc biệt

là ứng dụng trong mạng ATM-LAN Phần này tôi cố gắng trình bàytrong phạm vi có thể về kiến thức mạng ATM-LAN, ứng dụng quantrọng của ATM là mô phỏng ATM-LAN

B-ISDN là một kỹ thuật rất mới, ATM- LAN cũng cha đợc sử dụngrộng rãi do còn một số vấn đề cần giải quyết, do đó bản đồ ánkhông tránh khỏi một số thiếu sót và nhiều vấn đề vẫn cha đợctrình bày và giải quyết Vì vật tôi rất mong đợc sự góp ý và giúp

đỡ của các thầy cô và các bạn

Mục lục

Lời nói đầu.

không đồng bộ ATM.

Chơng I : ATM giải pháp cho các dịch vụ viễn thông băng rộng

1.1 Giới thiệu

1.1.1 Các đặc điểm của mạng viễn thông ngày nay

1.1.2 Sự ra đời của hệ thống viễn thông mới B- ISDN

1.2 Giới thiệu về ATM và khả năng của ATM

1.2.1 Khái niệm cơ bản về ATM

1.2.2 Các lĩnh vực công nghệ mới quyết định sự ra đời

và phát

triển của ATM

Chong II : Xây dựng các tham số cơ bản cho B-ISDN

2.1 Các tham số của hệ thống

2.1.1.Tốc độ bit tự nhiên, tốc độ bit trung bình, tốc độbit cực

đại và tốc đọ truyền dịch vụ của mạng

2.1.2 Các tham số đặc trng cho chất lợng mạng

2.2 Lựa chọn kiểu truyền cho B-ISDN

2.4 Xác định độ dại cho tế bào ATM

2.4.1 Lựa chọn giữa hai giải pháp độ dài cố định haythayđổi

2.4.2 Lựa chọn kích thớc của tế bào ATM

2.5 Tóm tắt

3.1 Mở đầu

3.2 Đặc điểm kỹ thuật của B-ISDN

3.3 Kỹ thuật liên kết mạng trong B-ISDN

3.3.1 Mô hình sắp xếp các lớp mạng của B- ISDN

3.3.2 Một số khái niệm có liên quan đến kênh ảo và đờng

ảo

3.3.3 Các ứng dụng của cuộc nối kênh ảo và đờng ảo

3.4 Cấu trúc tế bào ATM

3.4.1.Số liệu nhận dạng kênh ảo VCD và đờng ảo VPI

3.5.2 Nguyên lý báo hiệu

3.6 Cấu trúc phân lớp của mạng ATM

3.6.1Tổng quan

3.6.2 Các lớp thấp trong B- ISDN

3.6.3 Các lớp cao trong B-ISDN

3.7 Mạng của ngời sử dụng và các vấn đề thông tin liên

4.3.1 Tạo ra các tế bào ATM từ dong thông tin lên tục

4.3.2 Truyền dẫn tế bào ATM

5.3 Quan hÖ gi÷a ph¬ng tiÖn truyÒn vµ cÊu tróc

5.4 C¸c giao thøc ®iÒu khiÓn truy nhËp ph¬ng tiÖn truyÒn 5.4.1Truy nhËp ngÉu nhiªn CSMA/CD

6.3.2 Client vµ Server trªn LAN m« pháng

6.3.3 Toµn côc cña m« pháng LAN

6.3.4 D¹ng khung LAN m« pháng

Chơng I : ATM giải pháp cho các dịch vụ viễn thông băng rộng

1.1Giới thiệu.

1.1.1.Các đặc điểm của mạng viễn thông ngày nay.

Cho đến nay các mạng viễn thông là các mạng chuyên dụng, ứng vớimỗi loại dịch vụ thông tin lại có ít nhất một loại mạng viễn thông

để phục vụ dịch vụ đó

 Mạng truyền số liệu bao gồm mạng truyền mạch gói để trao

đổi giữa các máy tính dựa trên các thủ tục X25 và mạng truyền sốliệu chuyển mạch kênh X21

 Các tín hiệu truyền hình có thể truyền theo 3 cách : truyềnbằng sóng vô tuyến, truyền qua hệ thống mạng truyền hình CATV( community antenna TV) bằng cáp đồng trục hoặc qua hệ thống

vệ tinh, còn gọi hệ thống truyền hình trực tiếp DBS ( directbroadcast system )

 Trong phạm vi cơ quan việc truyền số liệu giữa các máy tính

đ-ợc thực hiện bởi mạng cục bộ LAN ( local area network ) mà nổitiếng nhất là mạng Ethernet, token bus và token ring

Mỗi mạng trên đợc thiết kế cho các dịch vụ riêng biệt và không thể

sử dụng cho các mục đích khác Ví dụ : ta không thể truyền hệthống nói qua mạng truyển mạch gói X25 vì trễ qua mạng này quálớn Hậu quả là hiện nay có rất nhiều loại mạng khác nhau cùng songsong tồn tại Mỗi mạng lại yêu cầu phơng pháp thiết kế, sản xuất,vận hành, bảo dỡng khác nhau Nh vậy mạng viễn thông hiện tại córất nhiều nhợc điểm mà quan trọng nhất là :

- Chỉ truyền đợc các dịch vụ độc lập tơng ứng với từng loại mạng

- Thiếu mềm dẻo : sự ra đời của các thuật toán nén tiếng nói, nén

ảnh và tiến bộ trong công nghệ VLSI ảnh hởng mãnh mẽ tới tốc độtruyền tín hiệu

Ngoài ra còn có nhiều dịch vụ truyền thông trong tơng lai mà hiệnnay cha dự đoán trớc đợc, mỗi loại dịch vụ sẽ có tốc độ truyền khácnhau Ta dễ dàng nhận thấy rằng hệ thống hiện nay rất khó thíchnghi yêu cầu của các dịch vụ khác trong tơng lai

- Kém hiệu quả trong việc bảo dỡng, vận hành cũng nh việc sửdụng tài nguyên Vì tài nguyên sẵn có trong một mạng không thểchia sẻ cho các mạng khác cùng sử dụng.

1.1.2.Sự ra đời của hệ thống viễn thông mới B- ISDN

Nh đã nêu trên, yêu cầu có một mạng viễn thông duy nhất ngàycàng trở nên bức thiết, chủ yếu là do các nguyên nhân sau :

- Các yêu cầu dịch vụ băng đang tăng lên

- Các kỹ thuật xử lý tín hiệu, chuyể mạch truyền dẫn ở tốc độ cao( khoảng vài trăm Mbit/s tới vài Gbit/s) đã trở thành hiện thực

- Sự cần thiết phải thoả mãn tính mền dẻo cho các yêu cầu vềphía ngời sử dụng, cũng nh ngời quản trị mạng ( về mặt tốc độtruyền, chất lợng dịch vụ )

- Khuyến nghị ITU -T121 đa ra tổng quan về khả năng của ISDN nh sau :

B-ISDN cung cấp các cuộc nối thông qua chuyển mạch các cuộcnối cố định ( parmanent ) hoặc bán cố định ( Semi –parmanent ), các cuộc nối từ điểm tới điểm, hoặc từ điểm tớinhiều điểm và cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu cố định Cuộcnối trong B- ISDN phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch kênh,chuyển mạch gói theo kiểu đa phơng tiện( Multimedia ), đơn ph-

ơng tiện ( monomedia) theo kiểu hớng liên kết ( connectionless) vàtheo cấu hình đơn hớng hoặc đa hớng B- ISDN là một mạch thôngminh có khả năng cung cấp các dịch vụ cải tiến, cung cấp các cung

cụ bảo dỡng và vận hành (OAM), điều khiển và quản lý mạch rấthiệu quả

1.2 Giới thiệu về ATM và khả năng của ATM.

1.2.1 Khái niệm cơ bản về ATM.

B-ISDN theo ITU-T dựa trên cơ sở truyền không đồng bộ ATM Nhvậy ATM sẽ là nền tảng của B- ISDN trong tơng lai

Hình 1.1 Cấu trúc khung thời gian trong ATM

1 Kênh2 Kênhn Kênh1 Kênh2 Kênhn

Khe thời gian

Kkung thời gian 125

Hình 1.1 : Cấu trúc khung thời gian trong STM

Phần tiêu đề của tế bào ATM

Phần thông tin của ngời sử dụng

Hình 1.2 : cấu trúc luồng thông tin trong ATM

Trong kiểu truyền không đồng bộ, thuật ngữ “ truyền “ bao gồmcả lĩnh vực truyền dẫn và chuyển mạch, do đó “ dạng truyền “ ámchỉ cả chế độ truyền dẫn và chuyển mạch thông tin trong mạng Thuật ngữ “ không đồng bộ” giải thích cho một kiểu truyền trong

đó các gói trong cùng một cuộc nối có thể lặp lại một cách bất ờng nh lúc chúng đựoc tạo ra theo yêu cầu cụ thể mà không theochu kỳ

th-Để minh hoạ, hình 1.1 và 1.2 biểu diễn sự khác nhau giữa dạngtruyền đồng bộ và dạng truyền không đồng bộ Trong dạng truyền

đồng bộ STM ( Synchronous transfer mode ), các phần tử số liệu

t-ơng ứng với kênh đã cho đợc nhận biết bởi vị trí của nó trongkhung truyền ( Hình 1 ) trong khi ở ATM các gói thuộc về một cuộcnối lại tơng ứng với các kênh ảo cụ thể và có thể xuất hiện tại bất kỳ

vị trí nào ( Hình 2)

ATM còn có hai đặc điểm quan trọng

 Thứ nhất : ATM sử dụng các gói có kích thớc nhỏ và cố định gọi

là các tế bào ATM ( ATM cell), các tế bào nhỏ cùng với tốc độ truyềnlớn sẽ là cho trễ truyền và biến động trễ ( delay jitter) giảm đủnhỏ đối với dịch vụ thời gian thực, ngoài ra kích thớc nhỏ cũng sẽtạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao đợc dễ dàng hơn

 Thứ hai : còn có một đặc điểm rất quan trọng là khả năngnhóm một vài kênh ảo ( Virtual path)

1.2.2.Các lĩnh vực công nghệ mới quyết định sự ra đời và phát triển của ATM.

Có hai yếu tố ảnh hởng tới ATM đó là :

- Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ bán dẫn cũng nh côngnghệ quang điện tử

- Sự phát triển các ý tởng mới và khái niệm hệ thống

1.2.2.1 Các tiến bộ về mặt công nghệ.

 Công nghệ bán dẫn :

Công nghệ CMOS là công nghệ rất có triển vọng bởi độ tích hợplớn, tốc độ cao ( khoảng vài trăm Mbit/s tới vài Gbit/s, độ tiêu tốnnăng lợng thấp

1.2.2.2 Các ý tởng mới về khái niệm hệ thống.

Các quan điểm mới vê hệ thống đựoc phát triển mạnh mẽ trongnhững năm gần đây, đó là hệ thống phải có độ mên dẻo thíchhợp, độ rộng băng của hệ thống tuỳ thuộc cào yuê cầu của từngdịch vụ cụ thể, các dịch vụ thời gian thực đựoc truyền theo ph-

321

3

1

Điều khiẻn lỗi

đầy đủ

Nút chuyển mạch

Đầu cuối

Điều khiển lỗi đầy đủ

Đầu cuôi

Trong các mạng chuyển gói khi mới ra đời, chất lợng truyền sốliệu còn thấp, do đó để đảm bảo chất lợng truyền chấp nhận đ-

ợc, ngời ta phải thực hiện chức năng điều khiển lỗi trên mọi liênkết ( link by link ) Việc điều khiển lỗi nay đợc thực hiện bởi cácthủ tục HDL ( Hight level Data Link control) bao gồm các chức năng :giới hạn khung ( frame delimiting ), đảm bảo truyền bit chính xác,kiểm tra lỗi ( kiểm tra mã d vòng CRC - Cyclic Redundancy Check ),sửa lỗi bằng các thủ tục truyền lại Hình 1.3 trình bày thủ tục

điều khiển lỗi đầy đủ của mạng chuyển mạch gói thông qua môhình liên kết các hệ thống mở OSI Ta thấy rằng quá trình điềukhiển đợc thực hiện trên lớp 2 Ơ đây quá trình điều khiển lỗi đợcthực hiện trên mọi liên kết thông qua nút chuyển mạch, do đó nútchuyển mạch phải xử lý rất nhiều thông tin làm ảnh hỏng tới độ xử

lý và độ tin cậy của hệ thống

Hình 1.4 : Điều khiển lỗi có giới hạn ở mạng chuyển tiếp khung

2a

2b

1

2a1

2a1

2b2a1

Nút chuyển mạch Điều khiển lỗi đầy

đủ ( từ đầu cuối đến đầu

cuối)

Đầu

Điều khiẻn lỗi có giứa hạn

Điều khiẻn lỗi có giứa hạn

Nút chuyển mạch Điều khiển lỗi đầy

đủ ( từ đầu cuối đến đầu

cuối)

Đầu

Hình 1.5 : chuyển mạch tế bào trong mạng ATM với các chức năngtối thiểu.

Chức năng Chuyển mạch

gói Chuyển tiếpkhung ATM

-Giới hạn

-Bảng 1.1 : Các chức năng thực hiện ở nút mạng của X25 chuyểntiếp khung ATM

Đối với b- isdn ý tởng này còn đợc mở rộng hơn nữa, các chức năng

điều khiển lỗi không còn đợc cung cấp ở các nút chuyển mạchtrong mạng nữa mà trong trờng hợp cần thiết, sẽ đợc cung cấp bởicác thiết bị đầu cuối Nh vậy các chức năng điều khiển trongmạng đợc giảm từ điều khiển lỗi đầy đủ ( full error control ) ởmạng chuyển gói X 25 xuống còn cực kỳ tối thiểu ở mạng ATM, do

đó các nút ở ATM có độ phức tạp tối thiểu và vì thế có tốc độtruyền rất cao, có thể lên tới 600 Mbit/s ( Hình 1.5) Bảng 1.1 trìnhbày các chức năng đợc thực hiện ở tại nút mạng chuyển mạch góithế hệ cũ và mạng chuyển mạch gói thế hệ mới ( phơng phápchuyển tiếp khung) của mạng ATM Rõ ràng nút mạng ATM hầu nhkhông phải xử lý thông tin điều khiển nào trong khi đó nút mạngcủa hệ thống chuyển gói thế hệ cũ phải xử lý rất nhiều thông tin

- Độ trong suốt về mặt thời gian ( time transferency)

Các dịch vụ thời gian thực yêu cầu dòng bit có trễ rất ngắn khi

đ-ợc truyền từ đầu phát tới đầu thu Có thể phân biệt hai loại trễ :trễ do chuyển mạch và trễ do truyền từ điểm đầu tới điểm cuối

Hệ thống chuyển mạch gói và chuyển tiếp khung rất khó khănkhi thực hiện các dịch vụ thời gian thực vì độ trễ cao Do độphức tạp của nút chuyển mạch, chúng chỉ có thể hoạt động ở tốc

độ vừa và thấp Mạng ATM chỉ cần các chức năng tối thiểu ở nútchuyển mạch , do đó nó cho phép truyền số liệu với tốc độ rất

cao, trễ trên mạng và các biến động giảm xuống còn vài trăm s ,

do đó quan hệ thời gian đợc đảm bảo nh trong trờng hợp chuyểnmạch kênh

1.3.Tóm tắt.

Chơng này đã trình bày các đặc điểm của các mạng viễnthông hiện hữu cũng nh các hạn chế của chúng và nhu cầu dịch vụbăng rộngđang tăng lên Từ đó vấn đề đặt ra là phải có mộtmạng tổ hợp băng rộng duy nhất ( B-ISDN) thay thế tất cả các mạngviễn thông nói trên Chính trên cơ sở này mà ATM hình thành vàphát triển Sự phát triển của kỹ thuật ATM là kết quả trực tiếp củacác ý tởng mới về khái niệm hệ thống đợc hỗ trợ bởi các thành tựu tolớn trong công nghệ bán dẫn và công nghệ quang điện tử ATM cókhả năng đáp ứng đợc một loạt các dịch vụ băng rộng khác nhau,

kể cả trong lĩnh vực gia đình cũng nh trong thơng mại

Chơng II : các tham số và đặc điểm cơ bản của B-ISDN.

2.1 các tham số của hệ thống

Sau đây sẽ trình bày một số tham số của các dịch vụ trongmạng băng rộng sau đó sẽ trình bày tới các tham số và tính toán vềlỗi cũng nh trễ trong mạng Các tham số này rất quan trọng vì cóthể dựa vào đó để đánh giá chất lợng mạng

2.1.2 Tốc độ tự nhiên, tốc độ trung bình, tốc độ bit cực

đại và tốc độ truyền dịch vụ của mạng.

Mạng băng rộng tơng lai cần đợc truyền một số lợng lớn các dịch vụ,

từ các dịch vụ tốc độ thấp nh : đo lờng từ xa, báo động từ xa,tiếng nói, fax, tới các dịch vụ tốc độ trng bình nh : âm nhạc, điệnthoại truyền hình, truyền số liệu tốc độ cao hoặc các dịch vụ cótốc độ rất cao nh : HDTV, th viện vidio Các dịch vụ này có tốc

độ từ vài bit/s tới vài trăm Mbit/s, thời gian truyền từ vìa giây tớivài giờ ( Hình 2.1)

Hình 2.1 Đặc điểm tốc độ thời gian truyền của các dịch vụ băngrộng.

Có thể biểu diễn tốc độ bit tự nhiên của dịch vụ bằng hàm S(t),hàm này kéo dài trong thời gian truyền thông tin T Có hai giá trịquan trọng là : tốc độ bit cực đại ( the peak natural bit rate ) vàtốc độ trung bình E(S(t)) đợc tính trong khoangr thời gian T.Quãng thời gian T cùng với hai giá trị E(S(t)) và S là các tham sốquan trọng của dịch vụ

Ta có công thức :

S = max[s(t)]

E[s(t)]= 1/T

Tỷ lệ giữa E và S đợc gọi là đại lợng B ( Bustinss) B đặc trng cho

sự thay đổi của tốc độ dòng bit theo thời gian Để minh hoạ cho 2

T

Hình 2.2 : Đồ thị minh hoạ đại lợng S, S(t) và E.

Rõ ràng tốc độ bit tự nhiên S(t) đối với mỗi phiên liênlạc, nhng S vàE(St)) nh nhau đối với mỗi loại dịch vụ, bảng 2.1 trình bày một sốgiá trị E và B của vài loại dịch vụ

Sau đây ta xét mối liên hệ giữa tốc độ truyền và tốc độ bit cực

đại ( hay tốc độ truyền tự nhiên của dịch vụ ) và ảnh hởng của

Tốc độtruyền tự nhiên

củadịch vụ

0 t(s)Hình 2.3 : Chất lợng giảm do tốc độ truyền nhỏ hơn tốc độ bit cực

đại

Mặt khác, nếu tốc độ truyền luôn lớn hơn hoặc bằng tốc độ bitcực đại của dịch vụ thì các thông tin vô nghĩa sẽ đợc sử dụng để

điền đầy vào khoảng chênh lệch giữa tốc độ bit tự nhiên và tốc

độ truyền, do đó sẽ tiêu phí độ rộng băng truyền Điều này đợcminh hoạ trên hình 2.4

2.1.2 Các tham số đặc trng cho chất lợng mạng.

Nh đã trình bày ở 1.2.2.2 để truyền thông tin một cách tin cậy,mạng phải đảm bảo hai chỉ tiêu :

- Trong suốt về mặt nội dung

- Trong suốt về mặt thời gian

2.1.2.1 : Các tham số liên quan đến tính trong suốt về mặt nội dung.

Tính trong suốt về mặt nội dung đảm boả cho mạng khả năngtruyền thông tin một cáh chính xác từ nguồn tới đích với số lỗi chophép Truyền thực tế có 3 loại lỗi :

- Lỗi đơn vị số liệu d ( residual error data unit rate) : là các lỗikhông thể khôi phục đợc

- Lỗi số liệu bị phân phối nhầm (misdelivered data unit rate) : làlỗi khi số liệu bị truyền tới các đích sai

- Lỗi số liệu không đợc truyền đi ( not delivered data unit rate) :

là lỗi khi số liệu không đợc truyền tới địa chỉ cho trớc

Nh vậy các loại lỗi trên đặc trng cho tính thông suốt về mặt nộidung và gây ra một tỷ lệ lỗi tr nào đó, chúng có thể đợc địnhnghĩa bởi các tham số sau :

- Tỷ lệ lỗi bit : Đợc đặc trng bằng tham số tỷ lệ bit lỗi BER ( biterror rate) :

BER = Tổng số bit lỗi / Tổng số các bit đợc gửi đi

Tỷ lệ gói đợc đặc trng bằng tham số tỷ lệ lỗi gói PER ( packeterror rate ) :

PER =Số gói bị lỗi/Tổng số gói đợc gửi

Trong thực tế, lỗi gói thờng xảy ra do hai nguyên nhân : các gói bịmất do định đờng sai hoặc do tắc nghẽn ; đợc đặc trng bằng tỷ

lệ mất gói PLR (packet loss rate ) :

PLR = Tổng số gói bị mất / Tổng số gói đợc gửi

Các gói tới các đích không mong muốn nhng các đích này lại chấpnhận chúng nh các gói đúng Đại lợng đặc trng cho trờng hợp này

đợc gọi là tỷ lệ chèn gói PIR (packet insertion rate ) :

PIR = Tổng số gói chèn vào đích nhầm/tổng số các gói đợc gửi điTrong mạng các lỗi có thể xuất hiện ở phần truyền dẫn tại các bộtập trung kênh hoặc tại nút chuyển mạch

2.1.2.2 : Các tham số liên quan đến tính trong suốt về mặt thời gian.

Độ trong suốt về mặt thời gian đảm bảo độ trễ đủ nhỏ cho cácdịch vụ thông tin trên mạng, đặc biệt là các dịch vụ thời gianthực Trong suốt về mặt thời gian đợc đặc trng bởi hai tham số làtrễ D và biến động trễ J ( delay jitter)

Nói chung đội trễ D giữa đầu thu và đầu phát giữa các tế bàoATM có thể khác nhau đợc biểu thị bằng độ trễ cực đại DM và độ

trễ cực tiểu Dm Sự khác nhau giữa DM và Dm dẫn tới biến độngtrễ : J =DM-Dm.

Chú ý : biến động trễ là độ trễ không đồng đều của các thôngtin tới cùng một điểm cuối tại các thời điểm khác nhau Nó dẫn tớiviệc khôi phục tiến hiệu không chính xác trong các dịch vụ yêucầu thời gian thực

Theo ITU-T, nếu trễ giữa hai đầu cuối lớn hơn 25msthì phải lắpthêm các bộ khử tiếng vang Tuy vậy trễ trong mạng phần lớn có giátrị xấp xỉ một giá trị trung bình Do nào đó, xác suất xảy ra trễkhác xa giá trị Do này rất nhỏ

Xác suất trễ

1

trễ

D0

Hình 2.5 : Hàm mật độ trễ của các dịch vụ truyền trên mạng

Tham số trễ D lại chia thành hai loại gồm :

Thoại 10-7 10-3 10-3 25ms/

500msTruyền số liệu 10-7 10-6 10-6 1000msTruyền hình quảng

Bảng 2.2 : Tỷ lệ lỗi và trễ chấp nhận đợc đối với từng dịch vụ củamạng ATM.

2.2 lựa chọn kiểu truyền chuyển B-ISDN.

Nh đã trình bày trong 1.2.1 ITU-T chọn kiểu truyền không

đồng bộ là dạng truyền cho B-ISDN truyền tơng lai ; nguyên nhân

để lựa chọn ATM nh nền tảng củaB-ISDN ( đã giới thiệu sơ qua ở1.1) sẽ rõ ràng hơn sau khi ta xem một hệ thống thông tin khácnhau

2.2.1 Chuyển mạch kênh.

Phơng pháp chuyển mạch này đã đợc sử dụng từ lâu trongmạng điện thoại, nhày nay nó vẫn đợc sử dụng trong N- ISDN.Chuyển mạch kênh sử dụng phơng pháp ghép kênh theo thời gianDTM ( time division multiplexing) Chuyển mạch kênh rất thiềuphần mềm dẻo do các thông tin phải truyền theo một tấn số cố

định dẫn tới giới hạn về mặt tốc độ và không thích hợp cho việctruyền các dịch vụ băng rộng có đặc điểm khác nhau

2.2.2 chuyển mạch kênh đa tốc độ.

Để khắc phục sự thiếu mền dẻo của chế độ truyền đơn tốc

độ trong chuyển mạch kênh, ngời ta đa ra hệ thống chuyển mạchkênh đa tốc độ MRCS ( Multirate circuit switching ) Các đờng nốitrong MRCS đợc chia thành n kênh cơ bản gồm các khung thời gianvới các khe thời gian có độ dài khác nhau, mọi cuộc liên lạc có thể

đợc xây dựng từ n kênh này hệ thống chuyển mạch MRCS rất phứctạp do mỗi kênh cơ sở của một đờng nối phải giữa đồng bộ với cáckênh khác Do đó ITU-T cũng không coi MRCS là giải pháp cho mạngbăng rộng

Sự kết hợp giữa FCS và MRCS đợc gọi là hệ thống chuyển mạchnhanh đa tốc độ MRFCS ( Multirate fast circuit switching ) Tuyvậy nó cũng còn một vài nhợc điểm, đặc biệt là phức tạp khi thiết

kế và điều khiển một hệ thống nh vậy, vì ở đây yêu cầu khảnăng thiết lập và huỷ bỏ cuộc nối trong một khoảng thời gian rất

ngắn FCS và MRCS cũng không đợc lựa chọn làm giải pháp chomạch băng rộng.

2.2.4 chuyển mạch gói.

Để đảm bảo chất lợng truyền chấp nhận đợc từ đầu cuối tới

đầu cuối, cần có độ phức tạp của X25 nhằm xử lý lỗi và điềukhiển luồng giữa các đờng liên kết ( Link by link) Mặt khác nhữnggói có độ dài khác nhau yêu cầu quản lý bộ đệm rất phức tạp do

đó tốc độ hoạt động không cao

Trong X25 lớp hai sử dụng truy nhập đờng liên kết bằngLAPB( balalced link access procedure ) LAPB đợc sử dụng để thựchiện các chức năng nh nhận biết giới hạn khung ; chèn tách các bitchống lỗi, truyền lại các khung bị mất bằng thủ tục ARQ ( automaticrepeat request) điều khiển luồng

Các hệ chuyển mạch gói sau này đợc cải tiến thành hai hệthống thành chuyển mạch khung ( Frame switching) và chuyểntiếp khung (Frame relaying)

Trong chuyển tiếp khung việc truyền lại các khung số liệu bị lỗichỉ đợc truyền từ đầu cuối tới đầu cuối ( giữa các thiết bị đầucuối ngời sử dụng) Tại nút mạng chỉ có chức năng phát hiện lỗi đểhuỷ bỏ các khung vì không cần thiết phải truyền các khung này,ngoài ra cũng không có chức năng điều khiển luồng hoặc phânkênh hợp kênh Trong chuyển mạch khung, các chức năng phát hiệnlỗi và điều khiển luồng vẫn còn giữa lại ở nút mạch do đó việctruyền lại khung và điều khiển luồng bằng cửa sổ trợt vẫn đợcthực hiện trên cơ sở các liên kết

Hai hệ thống chuyển mạch khung và chuyển tiếp khung có rấtnhiều u điểm, tuy vậy chúng vẫn không có khả năng thực hiện cácdịch vụ thời gian thực do trế lớp.’

2.2.5.Dạng truyền không đồng bộ.

Sau khi xem xét rất nhiều hệ thống khác nhau, cuối cùng ITU-Tquyết định lấy ATM là mạng phục vụ cho các dịch vụ băng rộngbởi vì ATM thoả mãn đợc các yêu cầu đặt ra, các u điểm của nó là:

- Mềm dẻo và phù hợp với các dịch vụ trong tơng lai

- Có hiệu quả trong việc sử dụng tài nguyên

- Chỉ sử dụng một mạng duy nhất cho tất cả các dịch vụ

ATM còn có các tên gọi khác nh ATD( asynchronous time division ),IBCN ( intergrated broadband commulication network)

2.3 Tính toán các tham số cơ bản cho ATM.

Nh đã đề cập ở trên các tham số ở ATM đều đợc tính toán dựatrên cơ sở hai yêu chính là độ trong suốt về mặt thời gian đặc

trng bởi độ trễ và độ trong suốt về mặt nội dung, đặc trng bởi

tỷ lệ lỗi

2.3.1 Độ trễ.

Trễ khi truyền thông qua mạng ATM đợc quyết định bởi cácphần khác nhau của mạng, mỗi phần đóng góp vào trễ tổng củamạng Hình 2.7 trình bày trễ qua các khâu khá nhau của mạng

Hình 2.7 : các loại trễ khác nhau trong mạng ATM

Trong mạng ATM thuần tuý, thông tin đợc đóng gói thành các tếbào và khôi phục thành các trạng thái đầu ở nơi nhận tin Các tếbào đợc sử dụng khắp mọi nơi trên mạng Ngựoc lại trong mạng kếthợp một phần của mạng hoạt động với tế bào phần khác hoạt động,với các khung thời gian Các loại trễ bao gồm :

- Trễ truyền ( TD) phụ thuộc vào khoảng cách điểm đầu và điểmcuối thông thờng có giá trị từ 4-5 s /km

- Trễ tạo gói : ( PD) xảy ra khi các thông tin đợc đóng gói vào các

tế bào

Chuyển mạchAT M

Chuyển nạch ATM

- Trễ chuyển mạch cố định : (FD) xảy ra khi một tế bào ATM điqua chuyển mạch, nó có giá trị cố định.’

- Trễ hàng đợi (QD) trễ này có giá trị thay đổi xảy ra tại các hàng

đợi trong hệ thống chuyển mạch

- Trễ tháo gói : (DD) xảy ra tại đầu thu của mạng ATM và tại gianhgiới giữa mạng ATM và mạng đồng bộ trong trờng hợp kết hợp

Nh vậy ta có thể tính toán trễ tổng cộng nh sau :

- Trong mạng thuần tuý ATM :

Cũng nh các hệ thống khác các lỗi xảy ra trong ATM là do sựkhông hoàn hảo của hệ thống chuyển dẫn hoặc của hệ thốngchuyển mạch.

2.3.2.1 Sự mất tế bào do lỗi ở phần tiêu đề.

Lỗi truyền sẽ dẫn tới sự thay đổi không mong muốn các thôngtin truyền Nếu lỗi xảy ra ở phần số liệu của tế bào thì cả tế bàovẫn đợc truyền tới điểm cuối do ATM không có bất cứ một cơ chếchống lỗi nào khi truyền từ kiên kết tới liên kết Nếu lỗi xảy ra ởphần tiêu đề thì chuyển mạch ATM sẽ không dịch nhầm phần tiêu

đề này và sau đó tế bào có thể bị định đờng sai điều này xảy

ra khi phần tiêu đề mang giá trị của một đờng nối khác Nếu phầntiêu đề mang một giá trị không tồn tại thì tế bào dẽ bị huỷ bỏ.Trong cả hai trờng hợp đều có thể xảy ra lỗi nhân (multiplicationerror) do chỉ cần một bit trong phần tiêu đề cũng dẫn tới cả tếbào Tỷ lỗi đợc gọi là B

2.3.2.2 Sự mất tế bào do tràn hàng đợi.

Do kích thớc thích hợp của các hàng đợi trong mạng sự mất tếbào do tràn hàng đợi giảm xuống tơí giá trị chấp nhận đợc ,giá trịnày khoảng 10-8 Việc tính toán kích thớc hàng đợi đợc giảm nhẹrất nhiều bởi tính chất hớng liên kết (connection - oriented))củaATM vì nó tạo khả năng đẻ mạng cho phép hoặc từ chối một cuộcnối nhỏ hơn hoặc lớn hơn tải con lại trong hàng đợi

2.4:Xác đinh độ dài cho tế bào ATM

Sau khi tính toán các tham số trễ và tỷ lệ nỗi ,ta đi đến tínhtoán kích thớc của tế bào ATM ,cụ thể là lựa chọn các giải pháp :độdài ttế bào là cố định hay thay đổi ra sao để cho trễ ,tỷ lệ nỗicũng nh độ phức tạp khi thực hiện là tối thiểu

2.4.1Lựa chọn giă 2giải pháp độ dài cố định hoặc thay

đổi.

2.4.1.1: Về mặt hiệu xuất băng truyền

Có hai quan điểm khác nhau về độ dài gói ,độ dài cố địnhhoặc thay đổi Nhiều nhân tố khác nhau ảnh hởng tới u điểm vànhợc điểm của cả hai giải pháp nhng các

yếu tố quan trọng nhất cần phải xem xét khi lựa chọn là hiệu quảcủa băng truyền dẫn mức độ phức tạp của chuyển mạch và trễ Ta

có công thức chung để tính hiệu suất băng truyền :

 =Số byte thông tin /(Số byte thông tin + Số byte tiêu đề)

 Độ dài gói cố định :Trong trờng hợp độ dài ATM cố định, hiệusuất băng truyền đợc tính theo công thức O:

 = X/[(int (X/L))(L+H)]

trong đó :

L : Kích thớc truyền số liệu của gói tính bằng byte

H : Kích thớc phần tiêu đề

X : Tổng số byte thông tin hữu ích đợc truyền

Int(Z) : Phần nguyên của Z

Nh vậy hiệu suất sẽ tối u khi toàn bộ thông tin đợc truyền đi chiahết cho kích thớc trờng thông tin

Lúc đó, giá trị hiệu suất băng truyền sẽ là :

Fopt =L/(L+H)Ngời ta nhận thấy rằng hiệu suất phụ thuộc rất nhiều vào các bytethông tin hữu ích đựơc truyền đi, số byte thông tin hữu ích dàithì hiệu suất tối u càng dễ đạt đợc

Do luồng thông tin trong ATM gồm : tiếng nói, tín hiệu video, sốliệu tốc độ cao lên hiệu suất gần đạt đợc giá trị tối u, kể cả khi sửdụng tế bào có độ dài cố định

 Gói có độ dài thay đổi :

- Đối với gói có độ dài thay đổi các thông tin bổ xung và phầntiêu đề bao gồm các “ cờ “ để nhận biết giới hạn gói một vài bit đ-

ợc trèn thêm để nhận biết các “ cờ “ chính xác Ngoài ra còn phảicộng thêm vào phần đầu khung phần báo hiệu độ dài gói, lúc đóhiệu suất là :

 = X/ (X+H+hv)

Trong đó : hv là phần thông tin bắt buộc phải bổ xung thêm

để báo hiệu độ dài gói thay đổi của gói ATM Hiệu suất truyềncủa gói có độ dài thay đổi rất cao, với các gói có độ dài lớn hiệusuất này đạt gần tới 100%

Kết luận :

Xét về mặt hiệu suất truyền nói chung gói có độ dài thay đểitốt hơn là gói có độ dài cố định Tuy nhiên khi xem xét trong từngtrờng hợp cụ thể, u thế này lại rất hạn chế do luồng thông tin của

mạch băng rộng sẽ bao gồm sự kết hợp của tiếng nói, tín hiệu video

và số liệu đều là những tín hiệu có dòng bit liên tục./

2.4.1.2 Về mặt tốc độ chuyển mạch và độ phức tạp.

Độ phức tạp của việc thực hiện chuyển mạch đối với gói có độdài cố định hay thay đổi phụ thuộc vào các chức năng của chúngcũng nh các yuê cầu kỹ thuật tơng ứng với các chức năng này Hainhân tố quan trọng nhất là tốc độ hoạt động và yêu cầu vềkíchthớc bộ nhớ hàng đợi

Trong trờng hợp gói có độ dài thay đổi, thời gian xử lý là không cố

định và phụ thuộc vào độ dài gói

- Quản lý bộ nhớ của hàng đợi : trong trờng hợp kích thớc gói cố

định, hệ thống quản lý bộ nhớ có thể đa ra các khối nhớ với kíchthớc cố định tơng ứng với kích thớc của tế bào ATM hoạt động nàyhết sức đơn giản nh trong trờng hợp quản lý bộ nhớ tự do Trong tr-ờng hợp gói có độ dài thay đổi, hệ thống quản lý bộ nhớ phải cókhả năng đa ra các khối bộ nhớ có kích thớc khác nhau sao cho cáchoạt động nh tìm các đoạn thông tin , tìm đoạn đầu tiên, đợctiến hành ở tốc độ cao Việc quản lý bộ nhớ tự do cũng trỏ lên phứctạp hơn

 yêu cầu về kích thớc hàng đợi :

trong trờng hợp độ dài gói cố định, yêu cầu về kích thớc hàng đợicũng phải càng lớn Trong trờng hợp gói có độ dài thay đổi, tínhtoán kích thớc hàng đợi phức tạp hơn nhiều và sẽ phụ thuộc vào độdài gói đơn giản nhất là những kích thớc hàng đợi tơng ứng vớigói có độ dài lớn nhất, lúc đó kích thớc hàng đợi sẽ lớn hơn rấtnhiều so với trờng hợp gói có kích thớc cố định Việc tính toán kíchthớc hàng đợi một cách tối u trong trờng hợp này sẽ hết sức khókhăn

Kết luận : sau khi đối chiếu với yêu cầu về tốc độ hoạt động

và kích thớc bộ nhớ hàng đợi, giải pháp gói có kích thớc cố định làhợp lý nhất đối với các dịch vụ băng rộng của ATM

2.4.1.3 trễ.

Nh ta đã biết trong mục 1.2.1 kích thớc của gói ATM cần phảigiới hạn để không phát sinh ra trễ trong mạng Trễ tiếng nói sẽ rấtlớn nếu kích thớc gói lớn

2.4.1.4 Kết luận.

Trong mạng băng rộng nơi các ứng dụng chính đợc sử dụng làtiếng nói, tín hiệu video và gói số liệu lợi ích thu về hiệu suấttruyền đối với các gói có kích thớc thay đổi nhỏ hơn rất nhiều sovới lợi ích thu đợc khi sử dụng các gói có kích thớc cố định, nếu sosánh về mặt tốc độ hoạt động và độ phức tạp Mặt khác nếu sửdụng tế bào có kích thớc thay đổi thì độ dài của các tế bào nàykhông những không thể tuỳ ý mà còn rất bị hạn chế để đảm bảotrễ nhỏ Do đó vào năm 1988, ITU-T chọn giải pháp sử dụng tế bàoATM cố kích thớc cố định.

2.4.2 lựa chọn kích thớc của tế bào ATM.

Sau khi đã quyết định sử dụng gói có độ dài cố định vấn đề

đặt ra là chọn tế bào có kích thớc bao nhiêu kích thớc củ tế bào sẽ

ảnh hởng tới các chỉ tiêu sau :

- Hiệu suất băng truyền

- Trễ ( trễ tạo gói,trễ hàng đợi, trễ tháo gói, trễ chuyển mạch, trễtruyền dẫn )

- Độ phức tạp khi thực hiện

2.4.2.1.Hiệu suất băng truyền.

Hiệu suất băng truyền đợc quyết định bởi tỷ lệ giữa kích thớcphần tiêu đề và kích thớc truyền dữ liệu càng dài thì hiệu quảcàng cao ( xem 2.4.1.1.)

2.4.2.2 Trễ.

Trễ của hệ thống bao gồm một số loại trễ nh trễ tạo gói,trễhàng đợi, trễ tháo gói, trễ chuyển mạch, trễ truyền dẫn nh trìnhbày ở mục 2.3.1

Trễ tạo gói phụ thuộc vào kích thớc của trờng số liệu trong tế bào.Hình 2.9 thể hiện hiệu suất truyền đối với các tế bào có độ dàikhác nhau ( so sánh giữa hai tế bào H = 4 và H= 5 ) cũng nh trễ tạogói của chúng ( so sánh giữa hai tốc độ truyền tiếng nói là 64Kbit/s và 32Kbit/s)

8 16 32 64 128

Hình 2.9 : HIệu suất truyền và trễ toạ gói đối với các trờng dữ liệu

có độ dài khác nhau

Trễ hàng đợi bị ảnh hởng bởi tỷ lệ giữa độ lớn của trờng dữ liệu

L và độ lớn phần tiêu đề Hình 2.9 thể hiện sự phụ thuộc của trễhàng đợi và tỷ lệ L/H Ta nhận thấy rằng trễ bé nhất khi L/H có giátrị từ 8 - 16 tớng ứng với kích thớc của tế bào từ 32 + 4 byte tới 64 +

4 byte

Trễ tháo gói đợc quyết định bởi biến động trễ là nguyên nhâncủa trễ tổng của một vài hàng đợi Trễ tháo gói cũng bị ảnh hởngbởi độ dài của tế bào

- Đối với các tế bào có độ dài tơng đối ngắn ( 32 byte hoặc nhỏhơn) thì trễ tổng rất nhỏ.

- đối với các gói có độ dài trung bình ở khoảng giữa 32- 64 byte,phần lớn các trờng hợp ta không cần bộ khử tiếng vọng

32 M 8000 Kích th-

ớc tế bào

16 32 64 128 256(byte)

Thí dụ trên hình 2.11, đối với tế bào 16 byte, ta chỉ cần 8000 bithàng đợi nhng thời gian xử lý phải nhở hơn 1 s đối với tế bào

256 byte ta cần hơn 64000 bit cho một hàng đời nhng thời gian xử

lý cho phép hơn 15

Tuy vậy, tốc độ không phải là vấn đề quan trọng nhất bởi vìcông nghệ hiện nay cho phép xử lý rất nhiều thông tin trongkhoảng thời gian 1s

, nh vậy vấn đề chính là giới hạn bộ nhớ

2.4.2.4 Kết luận.

Các giá trị độ dài ở kích thớc giữa 32 - 64 byte đợc a chuộnghơn cả Sự lựa chọn này phụ thuộc vào ba thông số chính đã đềcập ở trên Cuối cùng ITU-T đã đạt đợc một thoả hiệp sử dụng tếbào có trờng số liệu 48 byte và 5 byte trờng tiêu đề

2.5 tóm tắt.

Trong chơng II, ta đã xem xét các tham số quan trọng của mạngATM đó là các tham số liên quan đến lỗi và trễ Từ các tham số nàycũng nh các yêu cầu về dịch vụ cụ thể ngời ta đã xem xét và lựachọn các tham số truyền trong mạng ATM nh độ dài hàng đợi, tốc

độ xử lý, kích thớc tế bào ATM Cuối cùng ITU-T chọn giải pháp tếbào ATM kích thớc cố định có độ dài 53 byte, trong đó trờng sốliệu dài 48 byte, phần tiêu đề dài 5 byte

Chơng III: kỹ thuật mạng ATM.

3.1 Mở đầu.

Sau khi xét các tham số quan trọng của mạng ATM ở chơng II,

ch-ơng III sẽ tiếp tục đề cập tới các kỹ thuật của ATM và các chứcnăng của từng lớp ở đây còn đề cập đến cấu trúc của tế bàoATM, nguyên tắc chuyển mạch báo hiệu, chức năng vận hành giámsát bảo dỡng OAM trong mạng ATM

3.2 Đặc điểm kỹ thuật của B-ISDN.

Báo hiệu ngời sử dụng tới ngời sử dụng

( hoặc từ ngời sử dụng tới mạng )

LFC ( local function capability) các chức năng đợc cung cấp bởi nútchuyển mạch của bộ

TE ( terminal equipment ) thiết bị đầu cuối

Hình 3.1 Các khả năng của B-ISDN

Các đặc điểm chính của hệ thống B-ISDN đợc ITU-T đa ra trongkhuyến nghị I.327, theo đó các khả năng về báo hiệu, truyền dẫncủa B-ISDN bao gồm :

- Khả năng cung cấp các dịch vụ băng rộng

- Khả năng cung cấp các dịch vụ cho N-ISDN với tốc độ cơ sở là 64Kbit/s

- Cung cấp các thủ tục báo hiệu từ ngời sử dụng tới mạng

- Cung cấp các thủ tục báo hiệu từ ngời sử dụng tới ngời sử dụng

TE LFC

Các dịch vụbăngrông Các dịch vụ cho N-ISDN có tóc

độ64 Kbps

Chức năng báo hiệu

Giữa các nút mạng

LFC TE hoặc bộ cung

cấpdịchvụ

Nh đã phân tích phần tử số liệu đợc dùng trong ATM là các tếbào ATM chúng có độ dài cố định là 53 byte Tính toàn vẹn củachuỗi tế bào đợc đảm bảo khi truyền qua mạng ATM nói cách kháccác tế bào thuộc về cùng một kênh ảo luôn đợc truyền theo một thứ

tự nhất định ATM sử dụng kỹ thuật hớng liên kết Một cuộc nối ởlớp ATM bao gồm một hoặc nhiều liên kết, mỗi liên kết đợc gán một

số liệu nhận dạng không đổi trong suốt cuộc nối Tuy vậy, ATMcũng cung cấp thủ tục cho các dịch vụ truyền số liệu không liênkết

Các thông tin báo hiệu của một cuộc nối sử dụng một kênh truyềnkhác với kênh truyền thông tin của cuộc nối đó, tức là nó sử dụngmột số liệu nhận dạng khác vì vậy báo hiệu trong ATM là báo hiệungoài băng

3.3 kỹ thuật liên kết mạng trong B-ISDN.

3.3.1 mô hình sắp xếp các lớp mạng của B-ISDN.

Hình 3.2 : Cấu trúc phân lớp mạng của ATM

3.3.1.1 Lớp vật lý.

Trong kỹ thuật liên kết mạng, lớp vật lý bao gồm 3 mức :

- Mức đờng truyền dẫn : mức đờng truyền dẫn liên kết các phần

tử có chức năng lắp ghép hoặc báo thông tin hữu ích trong hệthống truyền dẫn, thông tin hữu ích cùng với các thông tin điềukhiển tạo ra một khung truyền dẫn hoàn chỉnh

- Mức nhóm, tách số : các phần tử mạng có nhiệm vụ nhóm hoặctách dòng bit liên tục đợc móc nối với nhau ở mức này ( nhòmhoặc tách các khung truyền dẫn thành một dòng truyền)

B- ISDN

Các chức năng lớp cao

Mạng truyềnAT

M

Các chức năng Truyền dẫn lớpATM

Các chức năng truyền dẫn vật lý

Mức kênh ảo VC

Mức đ ờng ảo VP

Mức đ ờng truyền dẫn

Mức nhóm tách số

Mức phát

Trong một đờng truyền dẫn có thể bao gồm vài đờng ảo VP,trong mỗi VP có một vài kênh ảo VC Mỗi VP và VC trong đờngtruyền dẫn đều có một giá trị VPI và VCI riêng, số các VP và VCphụ thuộc vào độ dài của VPI và VCI trong tiêu đề của tế bào ATM.Hình 3.3 thể hiện mối quan hệ giữa VP,VC và đờng truyền dẫn.

Hình 3.3 Mối quan hệ giữa đờng ảo, kênh ảo và đờngtruyền dẫn

3.3.2 Một số khái niệm liên quan tới đờng ảo, kênh ảo.

3.3.2.1 Đờng ảo VP và kênh ảo VC.

Nh đã trình bày 3.3.1.2

3.3.2.2 Liên kết kênh ảo và liên kết đờng ảo.

Theo ITU-T “ liên kết kênh ảo là sự truyền đơn hớng các tế bàoATM giữa điểm mà tại đó các giá trị VCI đợc gán vào tế bào và

điểm mà các giá trị đó bị thay đổi hoặc bị xoá “

“ Liên kết đờng ảo là liên kết giữa hai điểm mà tại đó giá trị VPI

đợc gán thay đổi chuyển xoá “

3.3.2.3 Cuộc nối kênh ảo VCC và cuộc nối kênh ảo VPC.

Cuộc nối kênh ảo

Đ ờng truyễ

n dẫn

Cuộc nối kênh ảo VCC là tập hợp của một số liên kết kênh ảo Theo

định nghĩa của ITU-T : “ VCC là sự móc nối của các liên kết kênh

ảo giữa hai điểm truy nhập vào lớp tơng thích ATM “

Thực chất VCC là một đờng nối logic giữa hai điểm dùng đểtruyền các tế bào ATM Thông qua VCC, thứ tự truyền các tế bàoATM sẽ đợc bảo toàn Có 4 phơng pháp đợc sử dụng để thiết lậpmột quốc nối kênh ảo tại giao diện giữa ngời sử dụng và mạng :

+ Việc thiết lập và giải phóng đối với các cuộc nối đợc thực hiệnthông qua các kênh dành sẵn mà không cần các thủ tục báo hiệu.Phơng pháp này đợc áp dụng cho các cuộc nối cố định và bán cố

định

+ Qua các thủ tục báo hiệu trao đổi : phơng pháp này sử dụngkênh báo hiệu trao đổi ảo để thiết lập hoặc giải phóng các kênhbáo hiệu aỏ thông thờng

Đầu cuối của từng lớp

Điểm liên kết của cac lớp

Hình 3.4 : trình bày mối liên hệ giữa các lớp mạng ATM qua cuộcnối đờng ảo, cuộc nối kênh ảo

+ Qua thủ tục báo hiệu giữa ngời sử dụng và mạng, các VCC báohiệu đợc sử dụng để thiết lập hoặc giải phóng các cuộc nối kênh

ảo từ đầu cuối tới đầu cuối

+ Qua thủ tục báo hiệu từ ngời sử dụng tới ngời sử dụng : Nếu mộtVPC đã tồn tại giữa các giao diện VNI của hai ngời sử dụng thì mộtVCC nào đó trong VPC này có thể đợc thiết lập hoặc giải phóngthông qua VCC báo hiệu giữa hai ngời sử dụng này

- Cuộc nối đờng ảo :

Cuộc nối đờng ảo VPC là sự móc nối liên kết của một số đờng ảo.VPC là sự liên kết hợp logic của các VCC Trong một VPC, mỗi liênkết kênh ảo đều có một số liệu VCI riêng, tuy vậy những VC thuộc

về các VP khác nhau có thể có các VCI giống nhau Mỗi VC đợcnhận dạng (duy nhất) thông qua tổ hợp hai giá trị VPI và VCI Có haiphơng pháp đợc sử dụng để thiết lập cuộc nối đờng ảo

+ Thiết lập VPC không cần đến thủ tục báo hiệu Việc thiết lậphoặc giải phóng một VPC đợc thực hiện qua kênh dành sẵn ( trêncơ sở thuê bao)

+ Thiết lập VPC đợc điều khiển bởi ngời sử dụng hoặc mạng Cácgiá trị VPI đợc cung cấp bởi thiết bị của ngời sử dụng hoặc các

điểm cung cấp dịch vụ trong mạng

3.3.3 các ứng dụng của các cuộc nối kênh ảo, đờng ảo.

Các VPC và VCC đợc sử dụng giữa :

- Ngời sử dụng và ngời sử dụng

- Ngời sử dụng và mạng

và báo hiệu tại giao diện UNI.

VPC liên kết những ngời sử dụng cung cấp cho họ những “ ốngtruyền dẫn”, tổ chức các VC sẽ phụ thuộc vào ống này những VPCgiữa ngời sử dụng và mạng đợc sử dụng để kết hợp những luồngthông tin từ ngời sử dụng tới các phần tử của mạng nh chuyển mạch

địa phơng VPC giữa mạng và mạng đợc sử dụng để tổ chứcluồng thông tin của ngời sử dụng theo các sơ đồ định tuyến cósẵn cho việc chuyển mạch các tuyến hay thông tin quản lý mạng

3.4 Cấu trúc tế bào ATM.

Nh đã biết đặc điểm của ATM là hớng liên kết Do đó khác vớimạng chuyển mạng gói, địa chỉ nguồn và đích, số thứ tự gói( để sắp xếp lại thứ tự các gói) là không cần thiết trong ATM Hơnnữa do chất lợng của đờng truyền rất tốt nên các cơ chế chống lỗitrên cơ sở từ liên kết tới liên kết cũng đợc bỏ qua ( xem 1.2.2.2.).Ngoài ra ATM cũng không cung cấp các cơ chế điều khiển luồnggiữa các nút mạng do cơ cấu điều khiển cuộc gọi của nó Vì vậychức năng cơ bản còn lại của phần tiêu đề truyền tế bào ATM lànhận dạng cuộc nối ảo

Phần tế bào của tiêu đề có hai dạng : một dạng là các tế bào đợctruyền trên giao diện giữa ngời sử dụng và mạng UNI, dạng còn lại làdạng các tế bào đợc truyền giữa các nút chuyển mạch ( giữa NNI).Hình 3.5 và 3.6 thể hiện cấu trúc ATM ở giao diện NNI và UNI

3.4.1 Số liệu nhận dạng kênh ảo VCI và đờng ảo VPI.

Do kênh truyền ATM có thể truyền với tốc độ từ vài Kbit/s tới vàitrăm Mbit/s tại một thời điểm nào đó, do đó VCI đợc dùng đểnhận dạng các kênh đợc truyền đồng thời trên đờng truyền dẫn.Thông thờng trên một đờng truyền có hàng ngàn kênh nh vậy vìthế VCI có độ dài 16 bit ( tớng ứng với 65535 kênh)

8 7 6 5 4 3 2 1 8 7 6 5 4

3 2 1

Khoa điện- điện tử - 36

VPI VCI

VCI VCI PT CLP HEC

Phần dữ liệu (48byte)

Hình 3.5: Cấu trúc Hình 3.6: Cấu trúc

âm thanh và hình ảnh sẽ đợc truyền trên hai kênh có VCI riêngbiệt, do đó ta có thể bổ xung hoặc huỷ bỏ một dịch vụ trong khi

đang thực hiện một dịch vụ khác

VPI đợc sử dụng để thiết lập cuộc nối đờng ảo cho một số cáckênh ảo VCC VPI cho phép đơn giản hoá các thủ tục chọn tuyếncũng nh quản lý nó có độ dài 8 bit hoặc 12 bit tuỳ thuộc tế bàoATM đang đợc truyền qua giao diện UNI hay NNI

Tổ hợp của VCI và VPI tạo thành một giá trị duy nhất cho mỗicuộc nối Tuỳ thuộc vào vị trí đối với hai điểm cuối của cuộc nối

mà nút chuyển mạch ATM sẽ định đờng dựa trên gía trị của VPI

và VCI hay chỉ dựa trên gí trị VPI Tuy vậy cần lu ý rằng VCI và VPIchỉ có ý nghĩa trên từng chặng liên kết của cuộc nối Chúng đợc

sử dụng để chọn đờng trên các chặng này đợc dễ dàng hơn Do

số VPI và VCI quá nhỏ nên chúng không thể đợc sử dụng nh một sốliệu nhận dạng toàn cục vì khả năng xảy ra hai cuộc nối đợc sửdụng ngẫu nhiên cùng một số VPI và VCI là sẽ rất cao Để khắc phụcngời ta cho VCI và VPI là duy nhất trên mỗi đoạn liên kết Trên từng

đoạn liên kết này, hai nút chuyển mạch sử dụng VPI và VCI nh sốhiệu nhận dạng cuộc nối trên mỗi đoạn đó Khi đã qua nút chuyểnmạch, VPI và VCI nhận các giá trị mới phù hợp với đoạn tiếp theo

3.4.2 Kiểu tế bào.

PT là một trờng gồm ba bit có nhiệm vụ phân biệt các kiểu tếbào khác nhau nh : tế bào mang thông tin của ngời sử dụng, tế bàomang các thông tin về ngời giám sát, vận hành, bảo dỡng Nếu bit

đầu PT có giá trị thì đây là tế bào của ngời sử dụng Trong loại

tế bào này bít số 2 báo hiệu tắc nghẽn trong mạng và bit 3 có chứcnăng báo hiệu cho lớp tơng thích ATM AAL ( sẽ đợc trình bày ở3.6.3) Nếu bit đầu của PT có giá trị bằng 1 thì đây là tế bàomang thông tin quản lý mạng Hình 3.7 và bảng 3.1 trình bày cấutrúc trờng PT

100 Tế bào OAM lớp F5 liên quan tới liên kết

101 Tế bào OAM lớp F5 liên quan tới đầu cuối

110 Tế bào quản lý tài nguyên

111 Dành sẵn cho các chức năng sau này

Ngoài ra còn có hai kiểu tế bào đặc biệt là tế bào không xác

định và tế bào trống Tế bào không xác định và tế bào trống

đều có đặc điểm chung là chúng không mang thông tin ngời sửdụng Tuy vậy tế bào trống chỉ tồn tại ở mức vật lý còn tế bàokhông xác định tồn tại cả ở cả mức ATM lẫn mức vật lý ( xem3.6.1) Tế bào không xác định đợc gửi đi không có thông tin hữuích dành sẵn trên đầu phát

3.4.3 CLP.

CLP là trờng dùng để phan loại các trờng nối khác nhau theo mức

độ u tiên khi tài nguyên trong mm không còn là tối u nữa Thí dụtrong trờng hợp quá tải, chỉ có các cuộc nối với mức u tiên thấp oà

bị mất thông tin Có hai loại u tiên khác nhau là : u tiên về mặt nộidung và u tiên về mặt thời gian Trong chế độ u tiên về mặt nộidung, các tế bào có độ u tiên cao hơn sẽ có xác suất mất gói íthơn, còn trong chế độ u tiên về mặt thời gian, vài tế bào có thể

có độ trễ trong mạng dài hơn các tế bào khác

0 0/1 0/1

Các mức u tiên có thể đợc ấn định trên cơ sở cuộc nối ( qua mỗiVCI hoặc VPI)hoặc trên ccơ sở mỗi tế bào trong trờng hợp thứnhất các tế bào thuộc về một kênh ảo hoặc đờng ảo sẽ có mộtmức u tiên xác định Trong trờng hợp thứ hai, mỗi tế bào thuộc vềmột kênh ảo hoặc đờng ảo sẽ có các mức u tiên khác nhau.

CLP có độ dài một bit Giá trị bit này có thể đợc xác lập bởi kháchhàng hoặc nhà cung cấp dịch vụ dùng cho mục đích điều khiểntắc nghẽn Các tế bào trong đó CLP =0 có mức u tiên cao và CLP =

1 có mức u tiên thấp hơn các tế bào có

CLP =1 sẽ bị loại bỏ khi xảy ra tắc nghẽn trong mạng

3.4.4 Trờng hợp điều khiển lỗi tiêu đề HEC.

Tám bit cuối cùng trong phần tiêu đề của tế bào là dùng cho ờng điều khiển lôĩ tiêu đề HEC chứa mã d vòng CRC Mã này tínhtoán cho 5 bit tiêu đề Đa thức sinh ở đây đợc dùng là đa thức : x8

tr-+ x2 + x + 1 Đa thức này có thể sửa toàn bộ các lỗi đơn vàphát hiện ra phần lớn các lỗi nhóm Sửa lỗi HEC là cần thiết bởi vì

tế bào trong khi truyền trên mạng nếu giá trị VPI/VCI của nó saidẫn đến đợc truyền đi sai đĩa chỉ Ngoài ra nh trong SONET,HEC còn đợc dùng để phát hiện ra biên giới giữa từng tế bào Thực

ra cũng có hai cách xử lý với HEC Cách thứ nhất : nếu phát hiện sai,

tế bào sẽ bị loại bỏ Cách thứ hai : là sửa lại bit bị lỗi Thực ra thìviệc dùng cách thứ nhất hoặc cách thứ hai phụ thuộc vào đờngtruyền Nếu đờng truyền là cáp quang thì cách thứ nhất có thể ápdụng thì sẽ không quá nhiều hoặc chỉ một bit lỗi Nhng đối với đ-ờng truyền cáp xoắn thông thờng thì dùng cách thứ nhất có thểkhông mang lại kết quả tốt vì nhiễu có thể tác động đến mộtnhóm các bit Do phần tiêu đề bị thay đổi theo từng chặng ( thay

đổi VPI/VCI) nên CRC cần kiểm tra và tính toán lại với môĩ chặng

Đa thức sinh có thể sửa toàn bộ các lỗi đơn và phát hiện ra phần lớncác lỗi nhóm

Chức năng của GFC đợc nêu ra truyền khuyến nghị I-150 củaITU-T Cơ chế của GFC cho phép điều khiển luồng các cuộc nốiATM ở giao diện LNI Nó đợc sử dụng để làm giảm tình trạng quátải trong thời gian ngắn có thể xảy ra trong mạng của ngời sử

dụng Cơ chế GFC còn dùng cho cả các cuộc nối từ điểm tới điểm

và từ điểm tới nhiều điểm

Khi kết hợp mạng ATM với các mạng khác nh DQDB (Distributedqueue Dual Bus), SMDS( Switched Multi- megabit Data Service);GFC đa ra 4 bit nhằm báo hiệu cho các mạng này, làm thế nào đểhợp kênh các tế bào của các cuộc nối khác nhau Mỗi mạng đều cómột thủ tục truy nhập riêng, do đó hầu nh mỗi mạng đều phải cómột logic điều khiển tơng ứng để hoặc GFC thành dạng các thủtục truy nhập của riêng nó Do đó trong trờng hợp này, GFC thựcchất là một bộ các giá trị chuẩn để định nghĩa các mức độ u tiêncủa ATM đối với các quy luật truy nhập vào các mạng khác nhau Việc buộc phải sử dụng trờng điều khiển luồng chung GFC làmột nhợc điểm cơ bản của ATM, đó là tảoa sự khác nhau giữa các

tế bào tại giao diện UNI và NNI, vì vậy các thủ tục của ATM khôngphải là thủ tục đồng nhất Trong mạng sử dụng các thủ tục đồngnhất, các thiết bị viễn thông có thể đợc lắp đặt vào bất kỳ mộtnơi nào trong mạng Trong khi đó trong ATM, ta phải chú ý xemthiết bị đợc lắp đặt có thích hợp với giao diện đã cho hay không

3.5 Nguyên lý chuyển mạch và báo hiệu trong ATM.