đồ án tốt nghiệp tổng quan về mạng ATM

Những ý tưởng cơ bản bên trong sù thay đổi những khái niệm, đó là việcnhững chức năng không được lặp lại nhiều lần trong mạng, nếu những dịch vụ yêucầu những chức năng này vẫn có thể đảm

Trang :

Phần I : Tổng quan về mạng ATM

Chương I : B-ISDN với ATM- Giải pháp cho các dịch vụ

thông tin băng rộng

1.1 Hiện trạng thế giới viễn thông ngày nay

Hiện nay, các mạng viễn thông trên thế giới đang tồn tại một cách riêng rẽ.Điều này có nghĩa là ứng với mỗi dịch vụ viễn thông riêng biệt thì có Ýt nhất mộtmạng tồn tại để vận chuyển dịch vụ này Ta có thể đưa ra một vài ví dụ về nhữngmạng công cộng đang tồn tại:

- Dịch vụ điện thoại thông thường POST (Plan Old Telephone Service) được vậnchuyển qua những mạng điện thoại chuyển mạch công cộng

- Mạng truyền số liệu bao gồm các mạng chuyển mạch gói X.25 và hệ thốngtruyền số liệu chuyển mạch kênh X.21

- Mạng Telex được dùng để truyền các bức điện dưới dạng ký tự đã được mãhoá

- Những tín hiệu truyền hình : truyền bằng sóng vô tuyến dùng anten mặt đất,bằng mạng cáp đồng trục hay được truyền qua vệ tinh

- Trong phạm vi riêng biệt, ta thường dùng mạng cục bộ LAN để vận chuyển dữliệu giữa các máy tính

Nhìn chung mỗi một mạng này được thiết kế một cách đặc biệt cho những dịch

vụ đặc thù và chúng thường không vận chuyển những dịch vụ khác Ví dụ mạngtruyền hình CATV không được phép truyền tín hiệu thoại hay mạng PSTN khôngthể vận chuyển những tín hiệu truyền hình; hoặc việc truyền tín hiệu thoại quamạng X25 là rất khó do trễ truyền giữa 2 đầu cuối lớn không phù hợp với dịch vụthời gian thực Nói theo một cách khác mỗi mạng được thiết kế ra nhằm phục vụ

- Thiếu tính mềm dẻo : Sự tiến bộ trong việc mã hoá âm thanh, hình ảnh vàtiếng nói trong những giải thuật nén cũng như sự phát triển trong công nghệtích hợp hệ thống cực lớn VLSI đã ảnh hưởng tới tốc độ truyền tín hiệu Trongtương lai các dịch vụ mới với những nhu cầu chưa được biết trước sẽ xuất hiện,

vì thế một mạng chuyên môn hoá sẽ có những khó khăn lớn trong việc thíchứng với những thay đổi hoặc với những yêu cầu của dịch vụ mới trong tươnglai

- Kém hiệu quả : Những tài nguyên bên trong của mạng này không thể được sửdụng cho các mạng khác Đây là một sự kém hiệu suất trong việc sử dụng tàinguyên trên mạng

1.2 SÙ RA ĐỜI CỦA HỆ THỐNG VIỄN THÔNG MỚI B-ISDN VỚI PHƯƠNG THỨC TRUYỀN THÔNG ATM

Như đã đề cập ở trên, yêu cầu có một mạng viễn thông duy nhất ngày càngtrở nên bức thiết, do những nguyên nhân chủ yếu sau :

- Các yêu cầu dịch vụ băng rộng đang tăng lên

- Các kỹ thuật xử lý tín hiệu, chuyển mạch, truyền dẫn ở tốc độ cao (cỡ khoảngvài trăm Mbps tới vài Gbps) đã trở thành hiện thực

- Sự phát triển của các ứng dụng phần mềm trong lĩnh vực tin học và viễn thông

- Sự cần thiết phải tổ hợp các dịch vụ phụ thuộc lẫn nhau ở chuyển mạch kênh vàchuyển mạch gói vào một mạng băng rộng duy nhất

Trang :

- Sự cần thiết phải thoả mãn tính mềm dẻo cho các yêu cầu về khía cạnh về phíangười sử dụng cũng như người quản trị mạng (về mặt tốc độ truyền, chất lượngdịch vụ )

Mạng số hoá đa dịch vụ băng rộng B-ISDN ra đời xuất phát từ nhu cầu bứcthiết của thực tế trên Mạng B-ISDN được phát triển bằng cách mở rộng khả năngcủa mạng ISDN đang tồn tại với mục đích trang bị thêm các loại tín hiệu băngrộng và nhờ ảnh hưởng của tiêu chuẩn truyền dẫn quang đồng bộ Mạng B-ISDNkết hợp tín hiệu thời gian thực và nhóm các tín hiệu dữ kiệu nhờ cách phân bốbăng rộng từ nhóm các dịch vụ băng hẹp như là giám sát từ xa các thiết bị truyền

số liệu điện thoại Fax đến các dịch vụ băng rộng bao gồm điện thoại thấy hình, hộinghị truyền hình truyền ảnh với độ chính xác cao, truyền số liệu tốc độ cao

Để tạo ra được mạng B-ISDN như vậy, giải pháp ở đây là dùng bộ ghép kênhthống nhất bên ngoài các tín hiệu khác nhau với dạng tín hiệu như nhau và xếp lạivới nhau theo thứ tự nối tiếp Việc thống nhất bên ngoài tạo nên các tế bào vàphương pháp ghép kênh ATM gọi là ATDM ( ghép kênh phân chia theo thời giankhông đồng bộ ) và hệ thống truyền thông dựa trên cơ sở các tế bào ATM đượcgọi là phương pháp thông tin ATM

RA ĐỜI VÀ PHÁT TRIỂN CỦA ATM

Có hai yếu tố ảnh hưởng tới ATM, đó là :

- Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ bán dẫn cũng như công nghệ quangđiện tử

- Sự phát triển các ý tưởng mới về khái niệm hệ thống

1.3.1 Sự phát triển kỹ thuật

Trong những năm gần đây, sự phát triển kỹ thuật cả trong lĩnh vực điện tử lẫnquang đã cho phép sự phát triển một cách kinh tế những mạng viễn thông mới hoạtđộng ở những tốc độ rất cao

*) Kỹ thuật bán dẫn

Trang :

Những hệ thống thông tin băng rộng có thể phát triển dựa trên những kỹ thuậtkhác nhau, có triển vọng nhất là CMOS ( Complementary Metal OxideSemiconductor), ECL ( Silicon Bipolar) và GaAs ( Gallium arsenide)

*) Kỹ thuật quang

Kỹ thuật quang cũng phát triển một cách nhanh chóng Cáp quang đã được lắpđặt cho những hệ thống truyền dẫn tốc độ cao trong nhiều năm nay Loại cápquang mà được dùng trong B-ISDN có thể sẽ là cáp đơn mode vì tiềm năng củacáp đơn mode cho những hệ thống truyền dẫn băng rộng thì hầu như không hạnchế

1.3.2 Những phát triển trong khái niệm hệ thống

Một cuộc cách mạng lớn trong những khái niệm hệ thống đối với những mạnghướng gói đã xảy ra Những lý do cơ bản trong những thay đổi khái niệm này lànhu cầu về sự mềm dẻo cao hơn, nhu cầu về vận chuyển dịch vụ chứ không đơnthuần là dữ liệu thuần tuý, đặc biệt là những dịch vụ tốc độ cao và những tiến bộtrong kỹ thuật cho phép phát triển những hệ thống tốc độ, chất lượng cao và độphức tạp lớn hơn với giá cả chấp nhận được

Những ý tưởng cơ bản bên trong sù thay đổi những khái niệm, đó là việcnhững chức năng không được lặp lại nhiều lần trong mạng, nếu những dịch vụ yêucầu những chức năng này vẫn có thể đảm bảo chất lượng khi những chức năng nàychỉ thực hiện một lần Ý tưởng cơ bản này có thể vận dụng vào 2 chức năng : Sựtrong suốt thông tin và sự trong suốt thời gian

1.3.2 1 Sù trong suốt về thông tin

Đó là khả năng vận chuyển thông tin mà không có lỗi sai xảy ra của mạng, cónghĩa là số lỗi sai từ đầu này đến đầu kia của tuyến thông tin là có thể chấp nhậnđược đối với dịch vụ

Trong những mạng chuyển mạch gói đầu tiên, chất lượng của môi trườngtruyền khá kém Để đảm bảo một chất lượng từ đầu cuối này đến đầu cuối kia củathông tin có thể chấp nhận được thì thủ tục thông tin phải thực hiện việc kiểm trasai trên mỗi kết nối (hình 1.1a) Việc kiểm tra sai này được thực hiện bởi các giaothức HDLC (High Level Data Link Control)

Trang :

Hỡnh 1.1: (a) Kiểm tra sai đầy đủ trờn mỗi kết nối trong mạng chuyển mạch gúi

(b) Kiểm tra sai hạn chế trong mạng chuyển tiếp khung

(c) Chuyển mạch cell trong mạng ATM

Với sự ra đời của dịch vụ ISDN băng hẹp, chất lượng của truyền dẫn và chuyểnmạch được tăng lờn, và như vậy giảm được lỗi sai trong mạng Trong một mạngchất lượng cao như vậy, thỡ chỉ cần thực hiện chức năng cốt lừi của thủ tục HDLC(Frame Delimiting, Bit Transparency và error checking) trờn từng liờn kết, vànhững chức năng khỏc như chức năng phục hồi lỗi sai trờn toàn bộ kết nối từ đầucuối này đến đầu cuối kia Như ta thấy trong hỡnh 1.1b lớp 2 trong mụ hỡnh hệthống mở được chia thành 2 lớp con, lớp 2a hỗ trợ những chức năng cơ bản của lớp

2, và lớp 2b hỗ trợ những chức năng bổ xung Khỏi niệm này được gọi là chuyểntiếp khung (Frame Relay) được nhiều nhà khai thỏc viễn thụng đưa ra như là một

1

2a

1

Kiểm tra sai đầy đủ

Kiểm tra sai hạn chế

Kiểm tra sai hạn chế

3

2

1b 1a

1b 1b 1a 1a

Trang :

Đối với mạng B-ISDN các chức năng điều khiển lỗi không còn được cung cấp

ở các nút chuyển mạch trong mạng Trong trường hợp cần thiết, chúng sẽ đượccung cấp ở các thiết bị đầu cuối

Ta có thể tóm tắt lại thành bảng 1.1 Những chức năng thực hiện bên trongmạng được giảm từ sự kiểm tra lỗi sai đầy đủ trong X.25 tới một sự tối thiểu thật

sự trong ATM Điều này cũng phản ánh sự phức tạp của những node bên trongmạng : những node X.25 có độ phức tạp lớn, những node frame relay có độ phứctạp nhỏ hơn, và như vậy cho phép tốc độ cao hơn ATM có độ phức tạp tối thiểunên có thể đạt tới tốc độ rất cao (ví dụ 600Mbps)

Chuyển mạchgói

Chuyển tiếpkhung

Chuyểnmạch cellPhát lại gói

Định dạng khung

Kiểm tra sai

XXX

xx

-Bảng 1.1 : Sự phát triển chức năng bên trong mạng

Như vậy ta có thể kết luận rằng : do việc tăng chất lượng của mạng viễn thông,

sự trong suốt thông tin có thể được đảm bảo mà chỉ cần thực hiện điều khiển sai ở

2 đầu cuối, việc này làm giảm độ phức tạp của các node trên mạng tạo khả năngtăng được tốc độ truyền

1.3.2.2 Sù trong suốt về thời gian

Sù trong suốt về thời gian xác định khả năng của mạng về sự vận chuyển thôngtin qua mạng từ nguồn tới đích với một thời gian tối thiểu, có nghĩa là nó có thểđược chấp nhận bởi các dịch vụ của mạng Một vài dịch vụ thời gian thực nhưtruyền âm thoại ở tốc độ 64kbps, điện thoại thấy hình yêu cầu về sự trì hoãntrong mạng phải rất ngắn Những hệ thống chuyển mạch gói và chuyển tiếp khungkhó mà có thể hỗ trợ được những dịch vụ loại này Sở dĩ như vậy là do chúng cónhững cấu tạo và hoạt động phức tạp từ trung bình đến cao trong những node

Trang :

chuyển mạch, như yêu cầu đệm những gói kích thước lớn, và như vậy sẽ gây racác hoạt động với tốc độ từ trung bình tới thấp, chúng sẽ tạo ra một sự trì hoãn vàmột jitter tương đối lớn trên sự trì hoãn này Điều này làm cho nó không thể vậnchuyển được những dịch vụ thời gian thực, như vậy những mạng này không thểđảm bảo được sự trong suốt về thời gian

Ngược lại, ATM chỉ cần những chức năng tối thiểu trong những node chuyểnmạch, và như vậy nó cho phép một tốc độ vận chuyển rất cao, do đó sự trì hoãnqua mạng và jitter trên sự trì hoãn này có giá trị rất nhỏ (vài trăm s), như vậy nóđảm bảo được độ trễ rất nhỏ ở đầu thu

Như vậy, có thể kết luận rằng : do tốc độ cao của những node ATM trongmạng, có thể thực hiện được sự trong suốt về thời gian và như vậy có thể vậnchuyển được những dịch vụ thời gian thực qua một mạng ATM

1.4 Ví dụ

Để thấy rõ được tầm quan trọng của mạng băng tổ hợp dịch vụ số băng rộngBISDN cũng như vai trò của phương thức truyền dẫn ATM chóng ta hãy xét một

ví dụ cụ thể về truyền thông đa phương tiện:

Chóng ta hãy xét đến một cuộc thảo luận ký kết hợp đồng thương mại quamạng Trong đó hai bên đối tác đều nhìn được nhau thông qua mét Video cameranối với máy tính, có thể giao tiếp với nhau qua mét card âm thanh, đồng thời trongquá trình đàm phán đôi bên có thể truyền các số liệu có liên quan cũng như cácvăn bản ký kết trên máy tính đó Máy tính của hai bên đều có một card giao tiếpATM Như vậy card giao tiếp ATM này nhận số liệu, tiếng thoại , hình ảnh Video

và cắt mảnh chúng thành các tế bào có độ dài cố định rồi ghép chúng thành mộtluồng chung và truyền chúng trên môi trường truyền dẫn vật lý

H×nh 1.2 : Th«ng tin ®a ph ¬ng tiÖn sö dông m¹ng ATM

Video

Trang :

Như ta đã biết tín hiệu Video và âm thoại rất nhạy cảm với thời gian : các tínhiệu này không thể quá chậm trễ và độ trễ không thể thay đổi quá lớn Mất hìnhảnh mặt người nói hay méo tiếng sẽ phá hoại chất lượng hội thoại trong thời gianthực của ứng dụng đa phương tiện này Số liệu có thể được gửi đi ở định hướngnối thông hay không theo nối thông Trong cả hai trường hợp số liệu không nhạycảm với thời gian thực như Video và tiếng nói Tuy nhiên số liệu rất nhạy cảm vớilỗi, vì vậy ATM cần phải phải biệt được giữa tiếng, Video và số liệu, dành ưu tiênlưu lượng cho tiếng và Video đảm bảo trễ giới hạn cho hai thông tin này đồng thờiđảm bảo rằng tổn thất lưu lượng số liệu ở mức thấp nhất

1.5 Tóm tắt

Chương này đã trình bày các đặc điểm của mạng viễn thông hiện tại cũng nhưcác mặt hạn chế của chúng Từ đó đặt ra vấn đề cần phải có một mạng tổ hợp băngrộng duy nhất B-ISDN phục vụ tất cả các loại dịch vụ trong đó đáp ứng cả cácnhu cầu dịch vụ thông tin băng rộng ngày càng tăng ATM được lựa chọn như làkiểu truyền duy nhất cho mạng mới Sự phát triển của kỹ thuật ATM là kết quảcủa sự phát triển các công nghệ mới như công nghệ bán dẫn, công nghệ quangđiện tử cũng như sự phát triển trong khái niệm hệ thống

Chương II : Các khái niệm cơ bản về ATM

Trang :

Chế độ truyền dẫn dị bộ ATM là cụng nghệ ghộp kờnh và chuyển mạch theocỏc tế bào, được đề nghị sử dụng cho mạng băng rộng tớch hợp dịch vụ BISDN.ATM được phỏt triển mở rộng để cung cấp cỏc loại dịch vụ : dịch vụ băng rộng,dịch vụ băng hẹp, cỏc dịch vụ thời gian thực cũng như cỏc dịch vụ khụng cần thờigian thực

ATM cú hai đặc điểm rất quan trọng là :

- Thứ nhất, ATM sử dụng cỏc gúi cú kớch thước nhỏ và cố định, gọi là tế bàoATM (ATM cell) Cỏc tế bào nhỏ cựng với tốc độ truyền dẫn lớn (cú thể lờn tới600Mbps) sẽ làm cho trễ truyền và biến động trễ (Delay jitter) giảm nhỏ đốivới cỏc dịch vụ thời gian thực Ngoài ra kớch thước tế bào nhỏ cũng sẽ tạo điềukiện cho việc hợp kờnh ở tốc độ cao được dễ dàng hơn

- Thứ hai, ATM cũn cú khả năng nhúm vài kờnh ảo (virtual channel) thành mộtđường ảo (virtual path) nhằm giỳp cho việc định tuyến được dễ dàng

2.1 TẾ BÀO ATM

2.1.1 Cấu trỳc tế bào ATM

Tế bào ATM là khối tớn hiệu cơ bản trong phương phỏp truyền tin ATM Theoquy định của ITU-T và một số tổ chức quốc tế khỏc, tế bào ATM cấu tạo từ 53byte trong đú 5 byte đầu tiờn được dành cho phần tớn hiệu ghộp đầu (overhead),cũn 48 byte cũn lại được dành cho phần thụng tin Hỡnh 2.1 miờu tả cấu trỳc củamột tế bào ATM Cỏc bit trong tế bào được truyền trờn đường truyền dẫn theo thứ

tự từ trỏi qua phải bằng cỏc kỹ thuật PDH,SONET/SDH

Tiêu đề(Overhead) (Payload)Tải trọng

GFC (General Flow Control) : Điều khiển l u l ợng chung

VPI (Virtual Path Identify) : Nhận dạng đ ờng ảo

VCI (Virtual Channel Identify) : Nhận dạng đ ờng ảo

PT (Payload Type) : Dạng tải trọng

CLP (Cell Loss Priority) : Ưu tiên tổn thất tế bào

HEC (Header Error Check) : Kiểm tra lỗi tế bào

Hình 2.1 : Cấu trúc tế bào ATM

Trang :

Toàn bộ thông tin được ghép kênh và chuyển mạch trong mạng ATM đềuđược thực hiện ở tế bào có độ dài cố định Phần tín hiệu ghép đầu được chia thànhcác phần điều khiển chung cho luồng tín hiệu GFC (General Flow Control), phầntín hiệu xác định đường ảo VPI (Virtual Path Identify), xác định kênh ảo VCI(Virtual Channel Identify), loại tải PT (Payload Type), tín hiệu xác định tế bào ưutiên CLP và tín hiệu kiểm tra lỗi phần tín hiệu ghép đầu HEC

2.1.2 Các loại tế bào ATM cell

Chóng ta có thể phân loại tế bào ATM theo chức năng và phân loại theo vị trí tếbào được sử dụng trong mạng

2.1.2.1 Phân loại theo chức năng

Chóng ta có một số loại tế bào sau đây :

a) Idle cell

Idle cell cho phép tốc độ truyền dẫn cell phù hợp với băng thông truyền dẫn.Nếu không có cell để đưa vào băng thông cho trước thì các Idle cell sẽ được xenvào Nhờ thế giữ được sự đồng bé cho tốc độ truyền dẫn của môi trường vật lý.Loại tế bào này không được đưa đến lớp ATM

b) Unassigned cell

Loại này là cell có VPI và VCI hẳn hoi nhưng vùng Payload trống

c) Các OAM cell của lớp vật lý

Đối với phương pháp phát trực tiếp cell vào lớp vật lý (sẽ được tìm hiểu kỹ ởphần sau), mỗi cell thứ 27 được dùng để mang thông tin OAM liên quan đến lớpvật lý Khi lớp vật lý thu các cell này thì nó không được đưa đến lớp ATM

d) Các VP/VC cell

Trang :

Các cell này dùng cho việc thông tin liên lạc bên trong kênh ảo hoặc đường ảo.Chúng ta có thể kể ra một số loại sau:

- Cell dùng cho việc truyền Data của người sử dụng

- Cell dùng cho việc báo hiệu Meta-signalling

- Cell dùng cho việc báo hiệu Broad-band signalling

- Các VC OAM cell

e) Các VP/VC OAM cell

Các cell này dùng để truyền dòng thông tin F4, F5 Các cell này cho phép kiểmtra và giám sát chất lượng cũng như tính sẵn sàng của các đường ảo và kênh ảo

2.1.2.2 Phân loại theo vị trí sử dụng trong mạng

Có hai dạng tế bào được sử dụng trong mạng : tế bào được sử dụng tại giao diệnngười sử dụng với mạng UNI (User – Network Interface) và loại tế bào được sửdụng tại giao diện mạng với mạng NNI ( Network-Network Interface) Chúngđược phân biệt với nhau nhờ 5 byte tiêu đề

a) UNI header

Chúng ta sẽ tìm hiểu cấu trúc tế bào ATM ở giao diện UNI qua hình vẽ sau :

*) Vùng GFC (Generic Flow Control):

GFC VPI VPI VCI VCI

VCI PT CLP

H×nh 3.5 : CÊu tróc phÇn Header tÕ bµo ATM UNI

Trang :

Gồm 4 bit dùng để điều khiển các chức năng cục bộ như truyền truy suất và gửicác cell trong ATM LAN Nó chỉ có ý nghĩa cục bộ Vùng GFC dùng để phân biệthai mô hình hoạt động sau :

- Controlled Access : trong mô hình này các bit GFC mang các giá trị xác định

để điều khiển dòng data cục bộ (báo hiệu cho mạng làm thế nào để hợp kênhcác tế bào của các cuộc nối khác nhau)

- Uncontrolled Access : Vùng GFC không có chức năng gì trong mô hình này.Tất cả các Station cho các bit này bằng 0 thì lỗi này phải báo cáo về cho vùngquản lý líp

*) Vùng CLP (Cell Lost Priority)

Vùng CLP cho phép phân biệt giữa cell có độ ưu tiên cao và độ ưu tiên thấp.Nếu CLP có giá trị bằng 1 thì cell có độ ưu tiên thấp, nếu cell có giá trị bằng 0 thì

nó có độ ưu tiên cao hơn Trong trường hợp dung lượng truyền dẫn của kết nối bịquá tải thì các cell có độ ưu tiên thấp hơn sẽ bị tước bỏ trước tiên

*) Vùng HEC (header error control)

Vùng HEC được dùng cho việc phát hiện lỗi, đồng bộ đầu mỗi cell, nhận biếtgiới hạn cell (cell delinetion)

*) Đổi tần (Scrambling)

Để tối ưu hoá việc nhận biết giới hạn cell dùng HEC, vùng payload của ATMcell được phát đi dưới dạng Scrambling (đổi tần) Ở chế độ HUNT, chức năng

Trang :

phục hồi về thông tin ban đầu chưa được ATM thực hiện Ở chế độ PRESYNCH

và SYNCH, việc phục hồi về thông tin ban đầu được thực hiện cho 48 bytepayload Ngoại trừ việc truyền cell trực tiếp vào lớp vật lý, việc đổi tần luôn đượcthực hiện bằng thủ tục Self-Synchronounizing Scrambler (SSS),với đa thức sinh

X43 +1 do thuật giải đổi tần này đòi hỏi các đặc tính truyền dẫn tương đối đơngiản Một thủ tục khác được định nghĩa cho việc truyền trực tiếp cell là DistributedSample Scrambling (DSS) với đa thức sinh X31 + X28 +1

*) Các giá trị mặc định của tiêu đề ATM cell

Có một số giá trị mặc định được xác định trước cho một số byte trong headercủa ATM cell Các giá trị này dùng để phân biệt cell được sử dụng ở lớp ATM vớinhững cell ở mức vật lý và các cell không xác định Tương tự như vậy, có một sốgiá trị mặc định cho tiêu đề cell tại giao diện UNI Bảng 3.3 tóm tắt các giá trị mặcđịnh của ATM Forum :

(2) : các cell thuộc về lớp vật lý thì không được đưa đến lớp ATM.

Bảng 3.3 : Các giá trị mặc định cho UNI cell

Cấu trúc của header NNI cell được thể hiện trong hình 3.9

NNI khác với UNI ở chỗ nó có đến 28 bit địa chỉ : 12 cho VPI và 16 choVCI Điều này ứng với số lượng bộ nhận dạng đường ảo lớn hơn tại giao diệnNetwork –Mode Tất cả các vùng khác giống như UNI header nên ta không đề cập

Các cell không được

gán

00000000 00000000 00000000 000aa aaa0

Byte VPI

H×nh 3.6 : CÊu tróc phÇn Header tÕ bµo ATM NNI

VCI

Trang :

2.2 MỘT SỐ KHÁI NIỆM LIấN QUAN ĐẾN ĐƯỜNG ẢO VÀ KấNH ẢO

2.2.1 Đường ảo VP (virtual path) và kờnh ảo VC (virtual channel) Mối quan

hệ giữa chỳng

- VP là khỏi niệm để chỉ việc truyền đơn hướng cỏc tế bào ATM cú cựng một giỏtrị nhận dạng đường ảo VPI Trờn đường truyền cú thể cú một vài đường ảo Số

VP này phụ thuộc vào số bit của VPI trong phần tiờu đề của tế bào ATM

- VC là khỏi niệm dựng để chỉ việc truyền đơn hướng cỏc tế bào ATM tương ứngvới một giỏ trị nhận dạng chung duy nhất VCI Nhiều VC cú thể kết hợp lạithành đường ảo Số kờnh ảo phụ thuộc vào số bit VCI cú trong phần tiờu đề tếbào ATM

Một đường truyền dẫn chứa một hay nhiều đường dẫn ảo và một đường dẫn ảolại chứa một hay nhiều kờnh ảo Như vậy nhiều kờnh ảo cú thể được đặt vào mộtđường dẫn

Cỏc luồng thụng tin hoạt động trong mạng ATM cú tốc độ khỏc nhau, cú nhữngyờu cầu khỏc nhau vớ dụ như tớn hiệu thoại và tớn hiệu Video hoạt động trong thờigian thực nhưng số liệu thỡ khụng cần thiết phải hoạt động trong thời gian thực.Mặt khỏc do cỏc tế bào được tạo ra từ cỏc nguồn độc lập nờn cú thể xảy ra tranhchấp cỏc khe thời gian cho tế bào ở card ATM giao tiếp với mỏy tớnh Chớnh vỡ thếmỗi loại hỡnh thụng tin được gỏn cho một giỏ trị VCI riờng Vớ dụ như trờn hỡnh

Hình 2.2 : Mối quan hệ đ ờng truyền vật lý với đ ờng ảo và kênh ảo

a : dùng cho lớp ATM

p : dùng cho lớp vật lý

(1) : truyền trực tiếp vào lớp vật lý hoặc các cell không đợc gán CLP không

đợc sử dụng

(2) : Các cell thuộc về lớp vật lý không đợc đa đến lớp ATM

Bảng 3.5 : Các byte header mặc định của NNI cell (CCITT I.361)

Trang :

2.3, VCI=1 được Ên định cho số liệu văn bản, VCI =2 được Ên định cho tiếng nói

và VCI=3 được Ên định cho Video

2.2.2 Liên kết kênh ảo và liên kết đường ảo

- Liên kết kênh ảo theo khuyến nghị của ITU-T là sự truyền đơn hướng các tếbào mà tại đó các giá trị VCI được gán vào và tại điểm mà các giá trị đó bị thayđổi hoặc bị xoá

- Liên kết đường ảo là liên kết giữa hai điểm mà tại đó các giá trị VPI được gán,thay đổi hoặc bị xóa

2.2.3 Kết nối kênh ảo và kết nối đường ảo

a) Kết nối kênh ảo

Kết nối kênh ảo là tập hợp của một số liên kết kênh ảo Theo ITU-T “VCC là

sự móc nối của một số các liên kết kênh ảo giữa 2 điểm mà tại đó có thể truy nhậpvào lớp thích ứng ATM”

Thực chất VCC là một đường nối logic giữa hai điểm dùng để truyền các tếbào ATM Thông qua VCC, thứ tự truyền các tế bào ATM sẽ được bảo toàn

b) Kết nối đường ảo

Kết nối đường ảo VPC là sự móc nối của một số liên kết đường ảo VPC là sựkết hợp của các VCC Trong mét VPC, mỗi liên kết kênh ảo đều có một số hiệuVCI riêng Tuy vậy những VC thuộc vÒ các VPI khác nhau có thể có các số VCI

Liªn kÕt VP Liªn kÕt VP Liªn kÕt VP

ChuyÓn m¹ch VP ChuyÓn m¹ch VP

H×nh 2.4 : KÕt nèi VP vµ VC

Trang :

CHƯƠNG III : CẤU TRÚC PHÂN LỚP CỦA MẠNG

ATM

3.1 MẪU THAM CHIẾU GIAO THỨC B-ISDN

Mẫu tham chiếu giao thức của mạng B-ISDN bao gồm mặt bằng quản lý, mặtbằng kiểm tra và mặt bằng người sử dụng như chỉ ra trên hình 3.1 mặt bằng điềuhành được phân chia thành quản lý mặt bằng và quản lý líp

3.1.1 Mặt bằng khách hàng (user plane)

Mặt bằng khách hàng cung cấp chức năng điều khiển như vận chuyển cácluồng thông tin khách hàng, điều khiển dòng tin, sửa lỗi, Trong trường hợp này,thông tin khách hàng chỉ ra các thông tin dịch vụ trong B-ISDN khác nhau nhưthoại, hình ảnh, dữ liệu, đồ hoạ Thông tin khách hàng có thể được truyền riêngtrong mạng B-ISDN hay bằng các quy trình tương ứng

3.1.2 Mặt bằng điều khiển (Control plane)

MÆt b»ng

®iÒu khiÓn

Giao thøc cña líp møc cao

MÆt b»ng kh¸ch hµng Giao thøc

cña líp møc cao

Líp thÝch øng

ATM Líp ATM

Líp vËt lý

MÆt b»ng qu¶n lý

Qu¶

n lý Líp

Qu¶

n lý mÆt b»n g

H×nh 3.1 : MÉu tham chiÒu giao

thøc B-ISDN

Trang :

Mặt bằng điều khiển (hay báo hiệu) cung cấp chức năng kết nối và điều khiểncuộc gọi Nói cách khác, mặt bằng điều khiển cung cấp các chức năng liên quanđiến việc thiết lập cuộc gọi, giám sát cuộc gọi, giải phóng cuộc gọi Ngoài ra nó

có thể cung cấp các chức năng điều khiển để thay đổi các đặc tính của dịch vụ đốivới đường kết nối đã được thực hiện

3.1.3 Mặt bằng quản lý (Management plane)

Mặt bằng quản lý : Bao gồm 2 chức năng chính là chức năng quản lý líp(Layer Management) và quản lý mặt bằng (Plane Management) Tất cả các chứcnăng liên quan tới toàn bộ hệ thống (từ đầu cuối đến đầu cuối) đều nằm ở quản lýmặt bằng Nhiệm vụ của nó là tạo sự phối hợp làm việc giữa những mặt bằngkhác Trong khi chức năng quản lý mặt bằng không có cấu trúc phân lớp thì chứcnăng quản lý lớp lại được chia thành các lớp khác nhau nhằm thực hiện các chứcnăng quản lý liên quan tới tài nguyên và thông số nằm ở thực thể giao thức (nhưbáo hiệu chẳng hạn) Đối với mỗi lớp, quản lý lớp xử lý dòng thông tin OAM(Operation Adminitration Maintenant) tương ứng

3.1.4 Chức năng của các lớp trong mô hình tham chiếu B-ISDN

Giao thức của mặt bằng điều khiển và mặt bằng khách hàng được phân loạithành lớp mức cao, lớp thích ứng ATM (AAL), líp ATM và lớp vật lý Chức năngcủa các lớp được mô tả trong bảng sau :

kết hợp lại

Chức năng phân chia và kết hợp

lại

Trang :

- Tạo và tách thông tin ghép đầu

- Dịch các tế bào VPI/VCI

- Ghép và tách tế bàoLớp vật lý Kết hợp

chuyển đổi

- Phân chia tốc độ tế bào

- Tạo và xác định tín hiệu HEC

- Nhận dạng biên của tế bào

- Tạo và xác định khung truyền dẫn

Môi trườngtruyền dẫnvật lý

- Chức năng thông tin thời gian bit

- Chức năng tương ứng môi trường vật lý

Bảng 3.1 : Chức năng của các lớp trong mô hình B-ISDN

3.2.1 Líp con môi trường vật lý PM (physical Medium)

Líp con môi trường vật lý là lớp thấp nhất, các chức năng của nó hoàn toànphụ thuộc vào môi trường truyền dẫn vật lý cụ thể Lớp này cung cấp các khả năngtruyền dẫn bit, làm nhiệm vụ mã hoá dòng bit theo mã đường truyền và nếu cầnthực hiện việc biến đổi quang điện Lớp con PM còn có nhiệm vụ đồng bộ bit.Trong chế độ hoạt động bình thường, việc đồng bộ thường dựa vào các bit đồng bộthu được qua giao diện Tuy vậy, ta cũng có thể sử dụng hệ thống đồng bộ riêngtrong trường hợp truyền dẫn trên cơ sở tế bào (Cell-Based Interface) Mạng B-

Trang :

ISDN trong tương lai sẽ chủ yÕu sử dụng các đường truyền dẫn là cáp quang, kể

cả mạng trung kế và mạng truy nhập ATM

Sau đây chúng ta sẽ đưa ra một số các giao tiếp đã chuẩn hoá về tốc độ bit vàmôi trường vật lý :

3.2.1.1 Các tiêu chuẩn của ANSI

Tiêu chuẩn của ANSI T1-624 hiện thời định nghĩa 3 giao tiếp trên cơ sởSONET ATM quang đơn mốt cho ATM UNI

3.2.1.3 Các giao tiếp của ATM Forum

ATM định nghĩa 4 tốc độ giao tiếp vật lý Hai trong số đó dành cho các mạngcông cộng DS3 và STS-3c theo tiêu chuẩn ANSI và ITU-T Giao tiếp STS-3c cóthể được đảm bảo ở OC-3 hoặc bằng cáp quang đơn mốt hay đa mốt Ba tốc độgiao tiếp và môi trường sau được sử dụng cho các mạng tư nhân :

Trang :

- 100Mbps trên cơ sở FDDI

- Trên cơ sở kênh sợi quang ở 155,52Mbps

- Đôi sợi dây xoắn bọc kim (STP) ở 155,52Mbps

Các giao tiếp kênh sợi quang trên cơ sở FDDI đều sử dụng sợi đa mốt, còn ởgiao tiếp STP các cáp loại 1 và 2 được quy định bởi EIA/TIA 568 ATM Forumcòng quy định truyền dẫn trên đi dây chung trong toà nhà được gọi là đôi dây xoắnkhông bọc kim UTP loại 3 và 5

3.2.2 Líp con kết hợp truyền dẫn TC (Transmision Convergence Sublayer)

Líp con kết hợp truyền dẫn TC biến đổi giữa luồng bit được đồng bộ theo môitrường truyền dẫn và các tế bào ATM Ở phía phát, TC sắp xếp các tế bào vào cáckhung ghép kênh phân chia theo thời gian Ở phía thu TC thực hiện phân địnhgianh giới các tế bào trong luồng bit thu được hoặc trực tiếp từ khung TDM hoặcqua kiểm tra lỗi tiêu đề HEC tế bào ATM Tạo ra HEC ở phía phát và sử dụng nó

để phát hiện lỗi ở phía thu cũng là chức năng quan trọng của TC Một chức năngquan trọng nữa mà TC thực hiện là phân định tốc độ tế bào bằng cách phát đi các

tế bào trống (Idle cell) khi líp ATM không cung cấp một tế bào nào Đây là chứcnăng ghép cho phép lớp ATM làm việc với các loại tốc độ khác nhau

3.2.2.1 Chức năng phân định tốc độ tế bào (Cell Rate Decoupling)

Khi không có các tế bào chứa thông tin hữu Ých, các tế bào không xác địnhhoặc các tế bào OAM ở mức vật lý thì các tế bào rỗi Idle sẽ được ghép thêm vàocác tế bào ATM với các thông tin phù hợp để tạo ra tốc độ tế bào bằng với dunglượng PT (Payload type) của hệ thống truyền dẫn Ngược lại, nó cũng bỏ đi các tếbào rỗi để tách các tế bào có dữ liệu Cấu tạo của mỗi byte của tế bào trống trongphần trường thông tin là 01101010 Cấu trúc của phần tiêu đề của tế bào trốngđược thể hiện trong bảng 3.2

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 Mã HEC

(0101 0010)

Bảng 3.2 : Cấu trúc phần tiêu đề tế bào trống

Trang :

3.2.2.2 Chức năng tạo và xỏc định tớn hiệu HEC

Chức năng này tạo và xỏc định tớn hiệu HEC (giỏm sỏt lỗi ghộp đầu) của tớnhiệu ghộp đầu tế bào ATM Theo hướng phỏt, nú tạo tớn hiệu HEC nhờ 4 bytetrong tớn hiệu ghộp đầu tế bào ATM và kết quả tớnh toỏn được đưa vào byte thứ 5.Theo hướng ngược lại, nú kiểm tra tớnh thớch hợp của tớn hiệu HEC đối với tớnhiệu nhận được trong cựng một quỏ trỡnh Khi phỏt hiện ra một lỗi đơn trong tiờu

đề của tế bào ATM thỡ lỗi này sẽ được sửa Nếu xuất hiện lỗi nhúm thỡ tế bào này

sẽ bị huỷ

Trong cả hai trường hợp, khi tỡm ra lỗi đơn hoặc lỗi chựm, hệ thống tự độngchuyển sang chế độ phỏt hiện lỗi Ở trạng thỏi này, khi cú lỗi đơn hoặc lỗi chựmthỡ tế bào sẽ bị huỷ Hệ thống duy trỡ ở chế độ phỏt hiện lỗi cho tới khi khụng tiếptục phỏt hiện ra tế bào lỗi nữa, lỳc đú nú sẽ tự động chuyển sang chế độ sửa sai

3.2.2.3 Chức năng nhận dạng biờn của tế bào (Cell Delineation)

Chức năng này xỏc định khung của tế bào ATM trong dũng cỏc tế bào ATM

Sự nhận biết này dựa trờn sự tương quan của cỏc bit tiờu đề và mó HEC tươngứng Trong cơ chế nhận dạng biờn tế bào, đầu tiờn trạng thỏi bất đồng bộ HUNTthực hiện việc kiểm tra từng bit của tế bào vừa nhận được Nếu luật mó hoỏ HECđược tuõn thủ, cú nghĩa là tế bào khụng bị lỗi thỡ hệ thống hiểu rằng phần tiờu đề

đó được nhận dạng đỳng và chuyển sang trạng thỏi tiền đồng bộ PRESYNCH Ở

đơn

Phát hiện ra lỗi (gói lỗi bị huỷ)

Không có lỗi

Chế độsửa sai

Chế độsửa sai

Chế độPhát hiện lỗiChế độPhát hiện lỗi

Trang :

PRESYNCH hệ thống thực hiện kiểm tra liên tục mã HEC của các tế bào liên tiếp.Nếu  lần liên tiếp mã HEC được nhận biết là đúng thì hệ thống chuyển sang trạngthái đồng bộ SYNCH Nếu không nó trở lại trạng thái HUNT Từ trạng tháiSYNCH, hệ thống lại quay về HUNT nếu tìm ra  lần liên tiếp mã HEC sai

3.2.2.4 Chức năng thích ứng khung truyền dẫn (Transmision Frame Adaptation)

Chức năng này ghép các dòng tế bào ATM vào những khoảng với tải phù hợpvới khung số liệu trong hệ thống truyền dẫn Tại đầu thu, các dòng tế bào đượckhôi phục lại từ khung truyền dẫn Các hệ thống truyền dẫn thường được dùng là

hệ thống phân cấp số đồng bộ SDH hay SONET Phần này sẽ được trình bàytrong phần sau

3.3 LÍP ATM

Líp ATM là nơi diễn ra quá trình vận chuyển Cell trong suốt giữa nhữngngười sử dụng trong mạng với nhau Để quá trình vận chuyển dữ liệu diễn ra thìcác kết nối cũng như các thông số về QoS phải được thiết lập Khi các kết nốiđược thiết lập xong, các ATM cell của nhiều kết nối kênh ảo cũng như kết nốiđường ảo được ghép lại với nhau thành dòng bit liên tục

3.3.1 LÍP ATM : CHỨC NĂNG MẶT PHẲNG NGƯỜI SỬ DỤNG

Các chức năng của mặt phẳng người sử dụng được miêu tả thông qua bảng 3.3

SYNCH

HUNT

PRESYNCHPRESYNCH

Trang :

Ghép kênh và chuyển mạch cho các đường ATM VPI/VCI

Thiết lập các thông số về chất lượng dịch vụ

(QoS)

Idle cell

Làm cho tốc độ truyền cell phù hợp với dải thông Idle cell

Phân biệt các loại cell bằng cách dựa vào nội dung

phần Header

Nội dung của Header

Ghi nhận loại thông tin Vùng Payload type

Ghi nhận độ ưu tiên loại bỏ cell và chọn cách loại

có thể khác với chiều thu và ngược lại

Point to Point

Point to Multipoin t

Trang :

a) Các kết nối kênh ảo (VCC)

VCC có thể được cung cấp nhờ các hệ thống chuyển mạch hoặc nhờ các kết nốithường xuyên và bán thường xuyên Trình tự tế bào được đảm bảo trong cùng 1VCC Mạng tạo ra người sử dụng VCC với chất lượng dịch vụ QoS nhờ các tham

số như độ tổn thất các tế bào hoặc độ trễ của tế bào Các tham số về lưu lượng sửdụng được xác định trong quá trình thiết lập VCC với sự thoả thuận giữa kháchhàng và mạng Mạng chỉ thực hiện giám sát xem các tham số đó có được duy trìhay không

Có 4 phương pháp được sử dụng cho việc thiết lập hoặc giải phóng VCCtrong giao diện khách hàng- mạng :

- Thứ nhất, việc thiết lập và giải phóng có thể được thực hiện nhờ việc đặt trước

mà không cần trình tự báo hiệu Phương pháp này được áp dụng cho kết nối cốđịnh (permanent) hoặc kết nối bán cố định (Semi-permanent)

- Thứ hai, áp dụng quá trình báo hiệu trao đổi Meta (Meta- Signalling) Có nghĩa

là báo hiệu VC được thiết lập hoặc giải phóng nhờ các kênh báo hiệu ảo

- Thứ ba, sử dụng quá trình báo hiệu mạng Báo hiệu VCC được sử dụng để thiếtlập hoặc giải phóng đối với thông tin trong suốt

- Thứ tư, áp dông cho quá trình báo hiệu khách hàng- khách hàng Báo hiệuVCC được sử dụng để thiết lập VCC trong VPC được chỉ định trước giữa 2UNI (nếu 1 VPC đã tồn tại giữa các giao diện UNI của 2 người sử dụng thì 1VCC nào đó trong VPC này có thể được thiết lập hoặc giải phóng thông quaVCC báo hiệu giữa hai người sử dụng này)

Bốn kiểu chỉ định giá trị VCI trong UNI được áp dụng : Chỉ định bởi mạng, chỉđịnh bởi khách hàng, thoả thuận giữa các khách hàng và phương pháp tiêu chuẩn.Nhìn chung giá trị VCI được chỉ định không liên quan đến dịch vụ được cung cấpnhờ VC Đối với khả năng thay đổi đầu cuối hoặc để tiện lợi cho iệc khởi tạo vàidịch vụ Ví dụ, khởi tạo thiết bị đầu cuối có thể đơn giản hoá nhờ cố định báo hiệuMeta VCI với cùng một giá trị cho tất cả UNI VCI/VPI chỉ định trước được chỉ ratrong bảng 3.4

00000000 00000001

Tín hiệu quảng bá

kênh ảo

0000 0000 hoặcxxxx xxxx

Yyyy yyyy 00000000 00000100

Bảng 3.4 : Các giá trị VCI/VPI được chỉ định

Quy trình chuyển đổi VCI hoặc VCI/VPI là cần thiết vì phần ghép đầu của tếbào ATM được chứa trong phần mạng ATM chẳng hạn như hệ thống chuyển mạchATM, hệ thống phân phối luồng số, hệ thống tập trung Như vậy việc thiết lậphoặc giải phóng xảy ra trong một hoặc nhiều NNI khi thiết lập hoặc giải phóngVCC trong mạng ATM Trong trường hợp đó, tuyến VC được thiết lập hoặc giảiphóng tương ứng với quá trình báo hiệu trong mạng hoặc liên mạng

VCI được chỉ định trước ứng với bốn trường hợp như sau : Chỉ thị kênh khôngđược chỉ định trước, chỉ thị tế bào lớp vật lý, chỉ định kênh tín hiệu Meta VC vàchỉ thị kênh quảng bá VC Trong hai trường hợp đầu VCI (VPI) được chỉ thị là “0”

b) Kết nối đường ảo (VPC)

VPI của một đường ảo có thể được cung cấp nhờ hệ thống chuyển mạch hoặckết nối cố định hoặc bán cố định Chuỗi tế bào được đảm bảo trong mỗi VCC củacùng VPC, và các thông số QoS như tỷ lệ tổn thất tế bào hoặc độ trễ được cungcấp đối với mỗi kết nối Trong trường hợp này QoS của VPC phải được xác địnhtrên cơ sở thiết lập VPC theo thoả thuận giữa khách hàng và mạng lưới và mạngphải giám sát xem các tham số có được đảm bảo hay không Hai phương pháp sauđược áp dụng cho việc thiết lập hoặc giải phóng VPC giữa VPC và các điểm cuốiVPC :

Trang :

- Việc thiết lập hoặc giải phúng được thực hiện mà khụng cần quỏ trỡnh bỏo hiệu

Ở đõy VPC được thiết lập và giải phúng theo kiểu định trước qua cỏc kờnhdành sẵn

- Việc thiết lập hoặc giải phúng tuỳ theo nhu cầu cần thiết Điều đú bao gồm cảviệc kết nối VPI hoặc giải phúng được điều khiển bởi người sử dụng hay mạnglưới

b) Ghộp kờnh và chuyển mạch cho cỏc kết nối ATM

Như đó đề cập, khi kết nối được thiết lập, cỏc ATM cell của nhiều kết nối(VCC hoặc VPC) được ghộp lại thành dũng cell liờn tục

Trong mụi trường ATM, việc chuyển mạch cỏc cell được thực hiện trờn cơ sở

cú giỏ trị VPI và VCI Cỏc giỏ trị VPI và VCI núi chung chỉ cú ý nghĩa trờn mộtchặng Khi cell tới nỳt chuyển mạch, giỏ trị VPI hoặc cả VPI lẫn VCI được thayđổi cho phự hợp với chặng tiếp theo Thiết bị chuyển mạch được thực hiện chỉ dựatrờn giỏ trị VPI được gọi là chuyển mạch VP (VP Switch), nỳt nối xuyờn (ATMCross-Connect) hoặc bộ tập trung (Concentrator) Nếu chuyển mạch thay đổi cảhai giỏ trị VPI và VCI, chuyển mạch này được gọi là chuyển mạch VC hay chuyểnmạch ATM

Mối liờn quan đú được chỉ ra trờn hỡnh 3.5 Trờn hỡnh 3.5 Svpi và Svci thựchiện tốc độ chuyển mạch VP và VC một cỏch tương ứng Ở đõy, VCI khụng thayđổi trong trường hợp chuyển mạch VP, cũn cả VPI và VCI thay đổi trong trườnghợp chuyển mạch VC

VCI 1 VCI 2

VCI 4 VCI 5

VCI 6

VCI 7 VCI 8

VPI 2

VPI 3

VPI 4

VPI 5

VPI 6

VPI 7

VPI 8

VPI 9

VPI 10

 



A

B

Hình 3.5 : Chỉ định VPI và VCI

ảo Do đó các giá trị VPI và VCI đều thay đổi Chuyển mạch loại này tương ứngvới chuyển mạch thông thường.

VCI3 VCI4

VCI5 VCI6

(a) ChuyÓn m¹ch VP

VCI 1

VCI 2

VCI 3 VCI 4

VPI 1

VPI 3 VPI 2

VCI 1

VCI 2

VCI 1

ChuyÓn m¹ch VP

VCI 4

VCI 5

VCI 1 VCI 2

ChuyÓn m¹ch VC

VPI 5 VPI 4

H×nh 3.6 : ChuyÓn m¹ch VC vµ VP

VCI 2

Trang :

3.3.1.2 Điều chỉnh tốc độ cell cho phù hợp với dải thông truyền dẫn

Để điều chỉnh tốc độ cell cho phù hợp với dải thông truyền dẫn của môi trườngvật lý Líp ATM sẽ chèn các idle cell vào dòng cell Tại máy thu nó sẽ loại bỏ cácIdle cell này

Việc điều chỉnh này chỉ được thực hiện cho các hệ thống truyền dẫn đòi hỏi sựđồng bộ của khe thời gian trong quá trình vận chuyển cell (SDH/SONET hoặcPDH) Còn với các hệ thống truyền dẫn dùng các khe thời gian bất đồng bộ thìviệc điều chỉnh là không cần thiết

3.3.2.3 Các loại ATM cell

000 User cell, không bị quá tải SDU type=0

001 User cell, không bị quá tải SDU type=1

010 User cell, quá tải SDU type=0

011 User cell, quá tải SDU type=1

100 OAM cell líp F5 liên quan đến segment (đoạn)

101 OAM cell líp F5 liên quan đến end to end (đầu

cuối)

110 Dành cho việc quản lý tải trong tương lai

111 Dành cho việc sử dụng trong tương lai

Trang :

Bảng 3.5 : Các giá trị của Payload type

Vùng PT được dùng để phân biệt các cell của người sử dụng với các cell khôngphải của người sử dụng Nếu PT có giá trị 0,1,2,3 thì là cell của PT Nếu PT có giátrị 4,5 thì cell chứa thông tin Segment OAM hoặc End-to-End OAM

3.3.2 ATM LAYER : CHỨC NĂNG MẶT PHẲNG QUẢN LÝ

Trong mạng B-ISDN, có 4 dòng thông tin quản lý OAM từ F1 đến F5 đượcITU-T quy định trong khuyến nghị I.610 Nếu F1, F2, F3 được sử dụng trong lớpvật lý (physic layer) thì F4 và F5 được sử dụng bởi lớp ATM (ATM Layer) Tất cả

dữ liệu OAM ở mức F4 và F5 được truyền dẫn bằng cách dùng các cell

Cuéc nèi kªnh ¶o

Cuéc nèi ® êng ¶o

§ êng truyÒn dÉn

Nhãm t¸ch sè

Ph¸t Møc ph¸t

(OAM F1)

Møc nhãmt¸ch

sè (OAM F2)

Møc ® êng truyÒn dÉn (OAM F2)

§iÓm cuèi cña tõng líp §iÓm liªn kÕt c¸c líp

H×nh 3.7 : Mèi liªn kÕt c¸c líp m¹ng trong ATM

Trang :

Dòng thông tin F4 được dùng ở mức đường ảo VP cho hai mục đích quản lýđầu cuối end- to- end hoặc quản lý đoạn Đoạn ở đây có nghĩa là kết nối giữa hainút mạng (chuyển mạch, xen rẽ ) và đầu cuối có nghĩa là hai đầu của một đường

ảo nào đó Dòng thông tin F5 được dùng ở mức kênh ảo VC, dùng để quản lýđoạn và đầu cuối Đoạn có nghĩa là kết nối giữa hai người sử dụng đầu cuối và đầucuối là hai đầu của một kênh ảo

3.3.2.1 Cấu hình của ATM OAM cell

Các F4 OAM cell, chứa thông tin vận hành quản lý OAM cho các VPC, có giátrị VPI giống như các VPI các cell người sử dụng Các cell này có giá trị VCI bằng

3 và 4

Các F5 OAM cell có giá trị VCI và VPI giống như trong cell của người sử dụng.Chúng chỉ được xác định thông qua giá trị vùng PT Nếu PT=100 thì đó là các cellOAM đoạn còn nếu PT=101 thì đó là các cell OAM đầu cuối

Các đầu cuối cell được truyền qua tất cả các nút mạng ở giữa hai đầu kết nối màkhông bị thay đổi Nó chỉ bị loại bỏ ở đầu cuối kết nối Ngược lại, các cell OAMđoạn sẽ bị loại bỏ ở hai đầu kết nối

3.3.2.2 Quản lý lỗi trong mạng

Việc quản lý lỗi trong líp ATM được chia làm hai phạm vi khác nhau : quản lýcảnh báo và quản lý kết nối Chức năng này được ITU-T quy định rất rõ trongkhuyến nghị I.610

a) Quản lý cảnh báo (alarm monitoring)

Để quản lý cảnh báo, mạng lớp ATM đưa ra hai loại cell : Alarm IndicationSignal (AIS) và Far End Receiver Failure (FERF) Tín hiệu VP AIS hoặc VC AIS

G

F

C VPI VCI PT

C L

P HEC

Function type

OAM cell type

ATM introduction field ATM cell header

H×nh 3.8 : CÊu tróc OAM cell qu¶n lý

Trang :

được tạo ra tại điểm kết nối để thông báo cho nút phía sau biết rằng đã xuất hiệnlỗi Lỗi này có thể là lỗi kết nối VCC/VPC hoặc lỗi ở lớp vật lý Khi thu được tínhiệu AIS, trạm thu sẽ gửi tín hiệu FERF về phía phát để thông báo rằng đã xảy ralỗi tại đầu thu Các cell được dùng cho AIS luôn có VCI=100 và các cell dùng chotín hiệu FERF có PT=101

b) Quản lý kết nối (connection monitoring)

Tại lớp ATM, việc quản lý kết nối được thực hiện bằng vòng hồi tiếp(Loopback) Nghĩa là các OAM cell được gửi theo cả hai chiều

3.3 LỚP THÍCH ỨNG ATM (AAL)

Líp AAL có nhiệm vụ tạo ra sự tương thích giữa các dịch vụ được cung cấpbởi lớp AAL với các lớp cao hơn Thông qua líp AAL, các đơn vị số liệu giao thứcPDU (Protocol Data Unit) ở các lớp cao hơn được chia nhỏ và đưa vào trường dữliệu của tế bào AAL Lớp thích ứng ATM được phân thành phân lớp kết hợp CS

và phân lớp chia và kết hợp SAR CS tạo ra các thông tin dịch vụ khách hàng bậccao trong khối dữ liệu giao thức PDU và ngược lại Phân lớp SAR chia PDU đểtạo ra vùng thông tin khách hàng của tế bào ATM và ngược lại Chức năng lớpthích ứng ATM phụ thuộc vào loại dịch vụ mức cao

3.4.1 Phân loại AAL

Ta có thể phân loại AAL theo chiều ngang và theo chiều dọc

3.4.1.1 Phân loại theo chiều ngang

Như đã mô tả ở trên, dịch vụ B-ISDN được phân thành các dịch vụ loại A và Dtheo tốc độ bit không đổi, tính chất thời gian thực, tính chất kết nối Theo tiêuchuẩn ban đầu của ITU-T, các loại AAL 1-4 tương ứng với 4 loại Tuy nhiênAAL-3 và AAL-4 được kết hợp thành AAL-3/4 vì chúng tương tự ở nhiều điểm vàAAL-5 được thêm vào cho các thông tin tốc độ cao

Tham số/loại dịch vụ Loại A Loại B Loại C và D Loại

Quan hệ thời gian

giữa nguồn và đích

Yêu cầu thời gian thực Không yêu cầu thời gian thực

Tốc độ bít Không đổi Thay đổi

Trang :

Kiểu kết nối Connection- oriented Connectionless

Loại AAL AAL-1 AAL-2 AAL-3/4 AAL-5

Ví dô DS1,E1, Video,

âm thanh,

Truyền số liệu X25

IP,SMDS

Bảng 3.6 : Các lớp dịch vụ ATM của B-ISDN

3.4.1.2 Phân loại theo chiều đứng

AAL được phân loại theo chiều đứng thành các phân lớp SAR (chia và ghép) và

CS (phân lớp kết hợp) ứng với việc chuyển đổi thông tin khách hàng (U-SDU) và

tế bào ATM thực hiện bởi AAL

Phân lớp SAR cung cấp chức năng liên quan đến chức năng chia và ghép PDU,2còn phân lớp CS cung cấp các chức năng liên quan đến dịch vụ của lớp dịch vụcấp cao Phân lớp CS nhận U-SDU từ lớp sử dụng cấp cao, thêm tín hiệu ghép đầu

và cuối liên quan đến việc xử lý lỗi và việc định trước chuỗi dữ liệu để tạo raSAR-PDU và gửi đến ATM

Phân lớp SAR phân tích tín hiệu đầu và cuối của SAR- PDU nhận được từ lớpATM rồi gửi tới CS CS phân tích tín hiệu ghép đầu và cuối của CS-PDU, rồi chỉlấy ra U-SDU nếu lỗi được phát hiện và chuyển đến lớp khách hàng

Giao thức giữa các khách hàng, giữa các phần giống như việc điều khiển lưulượng được thực hiện bởi CS AAL thực hiện như được mô tả trên hình 3.9 Việcphân loại theo chiều dọc như vậy được áp dụng cho AAL-1 đến AAL-5

U-SDU

AAL-SDU

AAL-SAP

H T

H×nh 3.9 : Qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn AAL vµ ATM

3.4.2.1 Phân lớp chia và ghép SAR (Segmentation and Reassembly)

Phân líp SAR của phần AAL-1 làm nhiệm vụ thêm các tín hiệu ghép đầu vàghép cuối (SAR header) vào khối data 47 byte do líp con CS đưa xuống để tạo raSAR-PDU rồi gửi đến lớp ATM Ngược lại, SAR sẽ loại bỏ phần SAR header củachúng ra khỏi các khối SAR-PDU từ líp ATM gửi lên để có được các khối data 47byte đưa lên CS Hình 3.10 cho chóng ta thấy cấu trúc SAR-PD của AAL-1

Trường thông tin điều khiển giao thức PCI (SAR header) bao gồm 4 bit SN(Sequence number) và 4 bit mã chống lỗi SNP (Sequence number protection).Trường SN lại được chia nhá ra thành bit chỉ thị lớp con hội tụ CSI (ConvergenceSublayer Indication) và 3 bit đếm thứ tự (Sequence Count) Giá trị SC cho phépphát hiện các tế bào bị mất hoặc truyền nhầm Bit CSI được sử dụng để truyềnthông tin đồng bộ hoặc các thông tin về cấu trúc dữ liệu Trường SNP chứa mã

Trang :

CRC là đa thức G(x) = X3 + X+ 1 dùng để phát hiện và sửa lỗi cho SN Bit cuốicùng là bit Parity dùng để kiểm tra chẵn lẻ cả 7 bit đầu của PCI

3.4.2.2 Phân lớp kết hợp CS (Convergence Sublayer)

Các chức năng của lớp con CS hoàn toàn phụ thuộc vào loại dịch vụ, bao gồmmột số chức năng cơ bản như :

- Xử lý các giá trị trễ tế bào : Các giá trị trễ khác nhau được xử lý thông qua bộđếm Nếu bộ đếm rỗng thì hệ thống tự động chèm thêm một số bit Nếu bộ đếmtràn thì một số bit sẽ bị huỷ

- Xử lý các tế bào bị mất hoặc chèn nhầm

- Khôi phục tín hiệu đồng bộ : Sử dụng phương pháp đánh dấu thời gian dư đồng

bộ SRTS (Synchronous Residual Time Stamp) Mốc thời gian dư RST được sửdụng để đo đạc và mang thông tin về độ khác nhau giữa đồng hồ đồng bộchung lấy trong mạng và đồng hồ đồng bộ cuả thiết bị cung cấp dịch vụ 4 bitRTS được truyền đi trong trường CSI của các tế bào lẻ

- Truyền các thông tin về cấu trúc dữ liệu giữa nguồn và đích : được sử dụngtrong trường hợp dữ liệu được truyền có dạng cấu trúc

- Sửa lỗi trước FEC (Forward error Correction) : Để đảm bảo chất lượng dịch vụcao cho một số ứng dụng Video và Audio

ta cần nhiều chức năng hơn ở SAR ITU-T vẫn chưa đạt được thoả thuận về địnhnghĩa cho SAR, nhưng đã lưu ý rằng SAR kiểu 2 có thể giống như ở hình 3.11

SN IT T¶i SAR-PDU LI CRC

SAR-PDU 48 byteH×nh 3.11 : CÊu tróc SAR-PDU cña AAL-2

1

Trang :

Trong đó trường số thứ tự SN cho phép khôi phục các tế bào bị mất hoặc địnhtuyến sai Trường kiểu thông tin IT chỉ ra đầu đề của bản tin (BOM – Begin ofMessage), thân bản tin (COM –Central of Message) và phần cuối bản tin (EOM –End of Message) Đây là một khối thông tin được định nghĩa ở CS với độ dài cóthể thay đổi Trường chỉ thị độ dài LI chỉ thị số byte hữu Ých trong các tế bàođược lấp kín một phần Trường CRC cho phép SAR sửa các lỗi bit ở SAR-PDU

Líp con CS thực hiện các chức năng sau :

- Khôi phục đồng hồ bằng cách chèn vào lấy ra thông tin (chẳng hạn như là nhãnthời gian )

- Xử lý các tế bào bị mất hoặc định tuyến sai

- Sửa lỗi cho các tế bào âm thanh và video

3.4.4 AAL-3/4

3/4 được phát triển từ 3 (phục vụ cho các dịch vụ loại C) và

AAL-4 (phục vụ cho các dịch vụ loại D) Ngày nay hai kiểu AAL trên được hợp thànhAAL-3/4 phục vụ cho các dịch vụ thuộc loại C và D Hình 3.12 là cấu trúc củaAAL-3/4 Ở đây lớp con CS được chia thành 2 phần : phần chung CPCS(Common Part CS) và phần phụ thuộc dịch vụ SSCS (Service- Special CS)

Các dịch vụ cung cấp bởi AAL-3/4 được phân thành chế độ truyền thông báo

và chế độ dòng thông tin, tuỳ thuộc vào loại dữ liệu cần truyền AAL-SDU đến lớpAAL, đó là loại giao diện AAL-IDU (khối dữ liệu giao diện) Trong chế độ truyền

AAL-3/4CS

SAR

SSCSCPCSSAR

H×nh 3.12 : CÊu tróc cña AAL-3/4

Trang :

thông báo, một cặp SDU phải qua giao diện SDU đến một cặp IDU Trong chế độ dòng thông tin, mét AAL-SDU phải qua giao diện hai hoặcnhiều AAL-IDU Trong mỗi chế độ một AAL-SDU có thể tương ứng với mộthoặc nhiều SSCS-PDU, và trường hợp đặc biệt một vài AAL-SDU có thể tươngứng với một SSCS-PDU trong chế độ truyền thông báo Hình 3.13 và hình 3.14chỉ ra ví dụ về mối quan hệ này

Dịch vụ trong cả hai chế độ cung cấp trình tự cho việc chuyển đổi chế độ làmviệc đảm bảo và không đảm bảo Chế độ làm việc đảm bảo chuyển tất cả các SDUhoàn toàn tương ứng với trình tự được gửi đi trong lớp khách hàng Chế độ truyềnđảm bảo truyền bằng cách gửi đi các tế bào thêm bớt và bắt buộc kiểm tra dòngthông tin

Giao diÖn AAL

AAL-SDUAAL-IDU

H T

SSCS-PDU(a) Trong tr êng hîp SSCS-PDU bao gåm mét AAL-IDU

Giao diÖn AAL

AAL-IDUAAL-SDU

Trang :

Chế độ truyền đảm bảo chỉ được ỏp dụng cho kết nối điểm - điểm lớp ATM.Chế độ khụng đảm bảo khụng gửi lại cỏc dữ liệu mất hoặc bị hỏng Nú cú thể cungcấp chức năng chuyển cỏc SDU bị hỏng đến lớp cao hơn và chức năng điều khiển,điều khiển lưu lượng đối với việc kết nối điểm - điểm trong lớp ATM tuỳ theo nhucầu cần thiết Tuy nhiờn nú khụng thể cung cấp chức năng điều khiển lưu lượngđối với kết nối điểm- đa điểm ATM

SSCS-PDU

Giao diện AAL

(a) Trong tr ờng hợp AAL-IDU bao gồm một SSCS-PDU

AAL-SDU

SSCS-PDU

Giao diện AAL

(b) Trong tr ờng hợp AAL-IDU bao gồm nhiều SSCS-PDU

H T

H T H T

Hình 3.14 : Chế độ truyền dòng tin

Trang :

3.4.4.1 Phân lớp chia và ghép SAR

Nói chung các CS-PDU có độ dài thay đổi, vì vậy các SAR-PDU bao gồm 44byte là số liệu của CS-PDU 4 byte còn lại dành cho trường thông tin điều khiển.Cấu tróc SAR-PDU của AAL-3/4 được thể hiện trong hình 3.15

Trường kiểu đoạn ST (Segment type) có độ dài 2 bit, nó chỉ ra loại CS-PDU

có chứa trong SAR-PDU như : Phần đầu của CS-PDU (BOM=10), phần giữa(COM=00) và phần cuối (EOM=01) cũng như các CS-PDU đơn SSM (Single-Segment Message=11) Trường chỉ thị độ dài trường thông tin LI (LengthIndication) chỉ ra sè byte của CS-PDU có chứa trong trường dữ liệu của SAR-PDU LI có độ dài 6 bit Ngoài ra trong SAR-PDU còn có trường số thứ tự gói SNdài 4 bit Mỗi khi nhận được SAR-PDU thuộc về một cuộc nối, giá trị của SN lạităng lên một đơn vị

Phát hiện lỗi là chức năng thứ hai của lớp con SAR Trường chống lỗi CRC dài 10 bit thực hiện việc kiểm tra lỗi bit trong SAR-PDU các thông điệp báo hiệuđược gửi cho CS nếu có lỗi xảy ra Giá trị CRC được tính cho trường tiêu đề,trường dữ liệu và trường LI với đa thức sinh :

G(x) = X10 + X9 + X5 + X4 +X + 1

ST SN MID T¶i SAR-PDU LI CRC

TiÕp ®Çu tÕ

bµo

TiÕp ®Çu