đồ án công nghệ thông tin Nghiên cứu triển khai công nghệ ATM và GPRS trên mạng MOBIFONE

Kết luận: Viễn cảnh của ATM là toàn bộ mạng có thể được xây dựng bằng cách sử dụngmạng ATM và các líp ứng dụng của nó, khả năng cung cấp các dịch vụ nhắn tin nh: + Tiếng nói + Sè liệu gó

Lời nói đầuHiện nay tất cả các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông ra đời đều nhằm mục đích thương mại tức là thu lợi nhuận từ các dịch vụ viễn thông.

Do đó vấn đề cạnh tranh để tồn tại và phát triển là một vấn đề sống còn đối với doanh nghiệp

Một giải pháp để nâng cao khả năng cạnh tranh là giảm chi phí đầu vào và tăng chất lượng dịch vụ

Trong bối cảnh hiện nay khi mà các công ty viễn thông ra đời ngày càng nhiều thì các công ty lớn như VMS cần phải thay nhanh chóng thay đổi công nghệ để giảm chiphí đầu vào và tăng khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp

Nếu như ta có thể giảm được chi phí đầu vào đó thì có thể tăng được khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp

Sù ra đời của VoIP của Vietell là một trong những phương thức cạnh tranh như vậy để nhằn giảm giá thành dịch vụ và tăng khả năng cạnh tranh của doanh nghiêp

Với tiềm năng của mình về vốn và về công nghệ VMS hoàn toàn có khả năng cho

ra đời các công nghệ mới hoàn hảo hơn công nghệ VoIP của VietTell

Đó là VoATM mà so với VoIP có các khả năng vượt trội như là:

Chất lượng thoại tốt hơn

Tận dụng băng thông một cách mềm dẻo hơn dẫn đến tăng được hiệu quả sử dụng băng thông

Công nghệ ATM ra đời có thể giải quyết được vấn đề trên

Thay vì nhược điểm của phương pháp chuyển mạch kênh truyền thống là cấp một khe thời gian cho một kênh thoại cố định công nghệ ATM dùa trên khả năng ghép kênh thống kê cho phép cấp phát băng tần khi và chỉ khi người sử dụng cần đến nó Khả năng

đó giúp cho nhà khai thác dịch vụ mạng có khả năng phục vụ được nhiều người sử dụng hơn

Trong khuôn khổ hạn hẹp của đề tài, không thể trình bày hết các khía cạnh liên quan đến công nghệ ATM và GPRS

Đề tài chỉ trình bày các khía cạnh liên quan đến việc triển khai và ứng dụng của các công nghệ nói trên

CHƯƠNG I: NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC MẠNG DÙA TRÊN CƠ SỞ CÁC

HỆ THỐNG CHUYỂN MẠCH GÓI ATM

1 Nguyên lý cơ sở của ATM

1.1 Mục tiêu của ATM

Định nghĩa: Chế độ truyền dị bé ( ATM) là công nghệ ghép kênh và chuyển mạchtheo các tế bào được thiết kế cho mục đích chung ATM là dị bộ vì các tế bào khôngđược phát định kỳ nh ở các khe thời gian dành cho số liệu trong chế độ truyền đồng bé( STM)

- ATM được áp dụng cho nhiều loại hình dịch vụ, ví dụ tại diễn đàn ATM, công nghệATM được áp dụng cho LAN và các công nghệ mạng tư nhân

- ATM có thể xử lý cả lưu lượng kết nối theo kiểu nối thông một cách trực tiếp hoặcthông qua các líp thích ứng, hoặc lưu lượng không nối thông bằng cách sử dụng cáclíp thích ứng

- Nối thông ảo ATM có thể công tác ở tốc độ bit không đổi hoặc ở tốc độ bit thay đổi.Mỗi tế bào ATM được gửi vào mạng chứa thông tin địa chỉ cho phép thiết lập kết nối

ảo từ nơi phát đến nơi nhận Sau đó các tế bào được truyền lần lượt ở kết nối ảo này

- ATM tạo điều kiện tốt cho việc tiêu chuẩn hoá cấu trúc mạng khi định nghĩa cácphương pháp ghép kênh và chuyển mạch với SONET/STM làm nền tảng cho việctruyền dẫn ở tốc độ rát cao

- ATM cung cấp nhiều chế độ chất lượng dịch vô ( QoS) để đáp ứng các yêu cầu khácnhau về độ trễ và khả năng tổn thất

- Bằng cách sử dụng các kết nối chuyển mạch ảo ( SVC) ATM cung cấp các dịch vụtheo yêu cầu chế độ băng rộng ( Bandwith on Demand) và cả thâm nhập kiểu LANđến độ rộng băng có sẵn

Kết luận: Viễn cảnh của ATM là toàn bộ mạng có thể được xây dựng bằng cách sử dụngmạng ATM và các líp ứng dụng của nó, khả năng cung cấp các dịch vụ nhắn tin nh:

+ Tiếng nói

+ Sè liệu gói

+ Video

+ Hình ảnh

1.2 Tế bào ATM và truyền dẫn

Đơn vị sơ cấp của ATM là tế bào

1.2.1 Tế bào ATM: Tiêu chuẩn ATM định nghĩa một tế bào có độ dài cố định

53 byte trong đó 05 byte đầu đề và 48 byte tải trọng Các bit bên trong tế bào được truyền

trên đường truyền dẫn theo trình tự từ trái sang phải Các tế bào được sắp xếp trên đườngtruyền dẫn vật lý PDH/SDH: DS1, DS3 hay SONET của Bắc Mỹ, E1, E3 và E4 hay STMcủa ETSI

- Toàn bộ thông tin được ghép kênh, chuyển mạch trong mạng ATM ở các tế bào có

độ dài cố định

- Đầu đề tế bào xác định nơi nhận, kiểu tế bào và mức ưu tiên

- Nhận dạng đường dẫn ảo ( VPI) và Nhận dạng kênh ảo ( VCI) xác định nơi nhận

- Trường điều khiển lưu lượng chung ( GFC) cho phép máy ghép kênh điều khiểntốc độ của thiết bị đâù cuối ATM

- Kiểu tải trọng ( PT) chỉ thị tế bào chứa số liệu của người sử dụng, số liệu báo hiệuhay thông tin bảo dưỡng

- Ưu tiên tổn thất tế bào ( CLP) chỉ thị mức ưu tiên tương đối của tế bào Trong cáckhoảng thời gian ứ nghẽn các tế bào có mức ưu tiên thấp hơn bị loại trước các tếbào có mức ưu tiên cao hơn

- Kiểm tra lỗi đầu đề ( HEC) thực hiện kiểm tra và sửa lỗi của phần đầu đề Trườngtải trọng được truyền qua mạng nguyên vẹn không được kiểm tra và sửa lỗi ATMcăn cứ trên các giao thức líp cao hơn để kiểm tra và sửa lỗi cho phần này Kichthước cố định của các tế bào cho phép đơn giản việc thực hiện chuyển mạch vàghép kênh ATM ở tốc độ cao

- Khi sử dụng ATM, các gói dài không gây trễ các gói nhỏ vì chúng được cắt mảnhthành nhiều gói nhỏ Nhờ vậy, ATM có thể truyền tải lưu lượng tóc độ bit cố định( CBR) cho tiếng nói và video cùng với các lưu lượng tốc độ thay đổi ( VBR) mặc

dù các lưu lượng này có các gói rất dài trong cùng một mạng

1.3 Nguyên lý hoạt động

Tài liệu trình bày thí dô phân đoạn lưu lượng của người sử dụng thành các tế bào,chuyển mạch qua mạng và xử lý ở phần người sử dụng phía sau

1.3.1 Thí dô ATM đơn giản

Máy công tác có 1 card giao tiếp ATM để cắt mảnh luồng số liệu thành các đoạn

48 byte Sau đó tế bào ATM được đánh địa chỉ bằng VPI, VCI và điền vào các trường còn lại của đầu đề để được 05 byte Kết quả nhận được các tế bào 53 byte

từ các nguồn: tiếng, video, số liệu văn bản Vì các tế bào này được tạo ra từ các nguồn độc lập nên có thể xảy ra sù tranh chấp các khe thời gian cho tế bào ở card giao tiếp với máy công tác Nhằm tránh điều này,ba kiẻu thông tin trên được Ên định các nối thông kênh ảo: VCI=1 cho số liệu tiếng, VCI=2 cho tiếng, VCI=3 cho video và VPI=0 chung cho cả ba Đây là một ví dụ đơn giản, trong thực tế thường gặp nhiều giá trị VCI trên một VPI

Hình 1: Thông tin đa phương tiện sử dụng ATM

Kª

nh n

Kªn

h 1 Kª

nh2

Kªnh3

Kªn

h 1

n-Kªn

h n

- Nguồn video được đưa vào chức năng đóng gói, được gán địa chỉ nơi nhận D:VPI/VCI Luồng bit liên tục được chia thành các tế bào có độ dài cố định bao gồmđầu đề và tải trọng phần tô đậm Tốc độ của luồng video lớn hơn tốc độ của luồng bitliên tục DS3 có các địa chỉ lôgic nơi nhận A và máy tính tốc độ cao đóng gói trực tiếp

có địa chỉ là B Các nguồn nói trên được ghép kênh theo thời gian trên các đườngtruyền E3 hay SDH

- Chức năng đầu tiên của chuyển mạch ATM là phiên dịch địa chỉ lôgic thành các địachỉ vật lý tương ứng với các cửa ra của chuyển mạch và địa chỉ ra lôgic VPI/VCI Đầu

đề chuyển mạch bổ sung được gắn vào đầu của mỗi tế bào vào

- Tại hình 5.a có 3 kết nối điểm tới điểm E3 có địa chỉ A, địa chỉ này được phiên dịchvào cổng C cho cổng ra vật lý 1

- Nguồn video có địa chỉ D được dịch vào địa chỉ E dành cho cổng 2

- Nguồn máy tính có địa chỉ B được dịch vào F dành cho cổng 1

- Chuyển mạch ATM sử dụng trường địa chỉ nơi nhận vật lý để chuyển các tế bào ATMđến các cửa vật lý tương ứng và đường truyền dẫn liên kết với nó các đấu nối tốc độbit không đổi ( CBR) ( ví dụ video và E3) sau đó loại bỏ các địa chỉ lôgic và đưa đếnnơi nhận thông tin qua chức năng lập chuỗi

1.4 Chọn kích thước tải trọng

Hội nghị ATM có nhiều bàn luận về kích cỡ của tế bào tiêu chuẩn ATM, vấn đề chọntải trọng 32 byte hay 64 byte Kích thước 48 byte là dung hoà giữa hai quan điểm trên.Việc chọn đầu đề 5 byte cũng là sự cân nhắc giữa 3 và 8 byte Tại hình 3 miêu tả sự cânnhắc giữa kích thước tế bào, hiệu suất và thời gian trễ khi cắt mảnh

Hình 3: Cấu trúc tế bào trong ATM

1.5 Nguyên lý kết nối mạng ATM

Tồn tại 3 khái niệm ở ATM: Đường truyền dẫn, Đường dẫn ảo ( VP), Kênh ảo( VC) Ba khái niệm này tạo nên các khối kiến trúc cơ sở của ATM

Hình 4: Quan hệ giữa VC, VP và đường dẫn truyền dẫn.

- Một đường truyền dẫn chứa một hay nhiều đường dẫn ảo còn mỗi đường dẫn ảo lạichứa một hay nhiều kênh ảo Nh vậy, nhiều kênh ảo có thể được đặt vào một đườngdẫn ảo

- Chuyển mạch có thể được thực hiện hoặc ở mức đường truyền dẫn, hoặc đường dẫn

ảo, hoặc kênh ảo

- Các mức ưu tiên hay việc chọn VCC có thể thay đổi còng nh các mức ưu tiên giữacác VP ở ATM Hoàn toàn khả dĩ lập cấu hình một VCC bổ xung ngay lập tức và chomức ưu tiên cao nhất

- Khả năng chuyển mạch đến tận kênh ảo cũng giống nh hoạt động của các tổng đài tưnhân hay tổng đài nhánh công cộng ( PBX) hay chuyển mạch điện thoại trong mạngđiện thoại Ở chuyển mạch PBX, có thể chuyển mạch từng kênh trong một nhómtrung kế ( đường dẫn).Minh hoạvề chuyển mạch VP và VC có thể được xem dưới

đây:

Chuuyển mạch VP Hình 4: Chuyển mạch(VC switch) và nối chéo(cross conect)

- Các thiết bị thực hiện kết nối VC được gọi là chuyển mạch VC vì nó giống nh cácchuyển mạch điện thoại

- Các mạng truyền dẫn sử dụng các máy nối chéo, thường là các chuyển mạch phânchia theo không gian

- Các thiết bị đấu nối các VP thường được gọi là các máy đấu chéo VP tương tù nhmạng truyền dẫn

- Không phải bao giê chuyển mạch các tế bào chỉ giới hạn đến chuyển mạch VC, còng

nh không phải bao giê các máy nối chéo chỉ giới hạn đến chuyển mạch VP

Các kết nối đường dẫn ảo ( VPC) và các kết nối kênh ảo ( VCC)

Ở líp ATM, người sử dụng được lùa chọn hoặc VPC hay VCC với định nghĩa nh sau:

- Các kết nối đường dẫn ảo ( VPC): được chuyển mạch chỉ trên cơ sở giá trị của nhận

dạng đường dẫn ảo ( VPI) Người sử dụng VPC có thể Ên định các VCC trong suốtđối với VPI vì chúng đi theo cùng tuyến

- Các kết nối kênh ảo ( VCC): được chuyển mạch trên cơ sở kết hợp các giá trị VPI và

nhận dạng kênh ảo

Cả VPI và VCI được sử dụng để định tuyến tế bào qua mạng Các giá trị VPI và VCI phải duy nhất cho mỗi đường truyền dẫn ( TP) Nh vậy TP giữa hai thiết bị của mạng ( thí dụ giữa hai tổng đài ATM) sử dụng các VPI và VCI một cách độc lập Mỗi tổng đài đặt một VPI và một VCI vào lên một VPI và một VCI ra

Trên đường truyền dẫn này có nhiều đường truyền dẫn ảo Ở giao tiếp người sử dụngATM ( ATM UNI), thiết bị đầu vào của chuyển mạch 1 cung cấp kênh video ở đườngdẫn ảo 1 ( VPI 1) và kênh ảo 6 ( VCI 6)

Sau đó, kênh ảo này được định tuyến từ chuyển mạch 2 đến chuyển mạch 3 ở đườngdẫn và kênh khác ( VPI 16 và VCI 8) Nh vậy các VPI và các VCI được gắn cho từngđường truyền trong mạng

Sau cùng, chuyển mạch 3 phiên dịch VPI 16 vào VPI 1 và VCI 8 trên VCI 16 thànhVCI 6 trên VCI 1 Chó ý là VPI và VCI ở nơi nhận phải giống nh VPI và VCI nơi phát.Chuỗi phiên dịch VPI/VCI qua các chuyển mạch có thể được xem nh mét địa chỉ củamạng khi thực hiện ngoại suy của mô hình líp 3 OSI

2 Các dịch vụ mà ATM sẽ cung cấp trong tương lai

Mạng viễn thông hiện tại phát triển đến mạng thông tin băng rộng liên kết cho phép

phục vụ tất cả các dịch vụ mà khách hàng yêu cầu từ tốc độ bit vài kbit/s đến vài trămMbit/s hoặc cao hơn nữa Công nghệ ATM sẽ là giải pháp tốt cho mạng như vậy Cácdịch vụ mà mạng ATM đem lại chính là các dịch vụ của mạng viễn thông băng rộng liênkết, bao gồm tất cả các dịch vụ sau:

 Tiếng thoại thông thường nh ở mạng điện thoại hiện tại

 Âm thanh chất lượng cao ( giống nh truyền thanh HIFI hiện tại)

 Điện thoại có hình ( Videofone)

 Truyền hình hội nghị ( Tele-conferencing)

 Truyền hình quảng bá với chất lượng tiêu chuẩn hoặc độ phân giải cao

( HDTV)

Hỡnh6: Một số mụ hỡnh kết nối đối với mạng ATM 6: Một số môhình kết nối đối với mạng ATM.

Túm lại, cụng nghệ ATM cho phộp liờn kết tất cả cỏc dịch vụ vào một mạng

duy nhất và đõy là một tiền đề để phỏt triển mạng truyền thụng đa phương tiện Một sốdịch vụ băng rộng mà chỉ cú ATM mới đỏp ứng tốt Đề tài khụng đi sõu trỡnh bày nộidung mó hoỏ tốc độ bớt thay đổi và mụ hỡnh truyền hỡnh phõn lớp, chủ yếu đi phõn tớchngay đối với ứng dụng ATM trong truyền số liệu

2.1 Ứng dụng cụng nghệ ATM cho truyền số liệu

Mạng ATM cú ảnh hưởng lớn lờn mạng truyền số liệu Cỏc mạng mỏy tớnh thường gặphiện nay bao gồm:

 LAN ( Local Area Network: Mạng cục bộ): cú độ dài vào khoảng 100 m cho phộpđấu nối cỏc mỏy tớnh trong một toà nhà

 CAN ( Campus Area Network: Mạng vựng nhỏ hay khuụn viờn): cú độ dài khoảng1.0 Km cho phộp dấu nối cỏc mỏy tớnh giữa nhiều toà nhà trong một khuụn viờn

 MAN ( Metropolitan Area Network: Mạng trung tõm dõn cư): cú độ dài vào khoảng

10 Km để đấu nối cỏc mỏy tớnh giữa cỏc khuụn viờn ( campus) ở vựng trung tõm dõn

- Thiết bị tại nơi khỏch hàng ( CPE: Customer Premises Equipment)

- Chuyển mạch Campus ( CA) cú thể cú thụng lượng thấp hơn 5 Gbit/s

Hình 7 : Mét ví dô về mạng CAMPUS VODNgoài ra, công nghệ ATM cũng được sử dụng cho các bộ trung tâm ( HUB), định tuyến( ROUTER) và cầu ( BRIDGE)

Hình 6 cho thấy vai trò của chuyển mạch CO và chuyển mạch CPE hay CAMPUS.Bắt đầu từ nơi ở của khách hàng, các bọ định tuyến ATM hay bé trung tâm ATM chophép các bộ khách hàng ( C: Client) và các bộ cung cấp dịch vô ( S: Server) liên lạc vớinhau trong một mạng ảo Chuyển mạch ATM nội hạt kết nối các bộ định tuyến vào mộtdường trục Các máy công tác ( WS) và các Server có thể kết nối trực tiếp với chuyểnmạch ATM nội hạt để tạo nên một nhóm công tác có khả năng thực hiện cao Các tổngđài tư ATM ( PBX: Private Branch Exchange) cũng có thể được đấu nối để thâm nhậpđến các dịch vụ số liệu và tiếng

Các chuyển mạch cơ vụ trung tâm

Các chuyển mạch cơ vụ trung tâm là trụ cột của một mạng ATM, thường đòi hỏi lưulượng lớn hơn 5 Gbit/s Thường thì chuyển mạch cơ vụ trung tâm chứa tất cả giao tiếpATM ( UNI: Giao tiếp nót người sử dụng) Các chuyển mạch ATM-CO thiết lập các cuộcgọi cho các chuyển mạch CPE giống nh các chuyển mạch CO thiết lập cuộc gọi cho cácPBX

Các chuyển mạch ATM Campus

Các chuyển mạch này nhỏ hơn các chuyển mạch CO, có thông lượng thấp hơn 5Gbit/

s nhưng chúng cung cấp nhiều giao tiếp không có ở các chuyển mạch CO nh: LAN ( thídụ: Ethernet và Token Ring), MAN ( thí dụ: FDDI và DQDB), SNA, X25 và tiếng Một

số chuyển mạch còn đảm bảo chuyển đổi giao thức, mô phỏng LAN và kết nối mạng ảo

ATM HUB

HUB là thiết bị trung tâm để kết nối các trạm trong mạng LAN theo cấu hình topodạng sao bằng các đôi dây xoắn ( mét đôi dây cho phát và một đôi dây cho thu) Hình 7cho thấy chức năng tập trung các đường dây, phân đoạn và quản lý mạng mà HUB thựchiện Nhiều đôi dây xoắn của Ethernet và Token Ring ( trong một số trường hợp FDDI)

và trong tương lai đôi dây xoắn ATM đến các máy công tác, được đấu nối đến HUB.Thực tế, HUB cho phép các nhà quản lý Ên định tiềm năng của mạng cho từng người sửdông ( chẳng hạn một đoạn Ethernet) HUB thường được áp dụng ở dạng phân cấp để tậptrung sự thâm nhập của nhiều người sử dụng đến tiềm năng dùng chung nh đến mộtServer hay mét Router ( hình 7)

Hình 7: Cấu trúc mạng sử dụng HUB,SWITCH,ROUTER

Các HUB bậc cao nhất thường được chọn là cấu trúc trụ cột xây dựng trên cơ sở ATM

và đảm bảo tốc độ truy nhập cao đến các tài nguyên nh: Router hay các chuyển mạch.Nếu một người sử dụng được bổ sung, thay đổi hay chuyển chỗ từ một văn phòng nàyđến một văn phòng khác thì người quản lý có thể thực hiện các biện pháp để bổ sung,thay đổi hay chuyển chỗ người sử dụng này

Cầu ATM ( Bridge)

Cầu là một hệ thống trung gian được sử dụng để kết nối hai mạng LAN sử dụng các

giao thức LAN giống nhau Cầu hoạt động như một bộ lọc địa chỉ, thu nhận các gói từmột mạng LAN khác và chuyển các gói này đến mạng LAN đó Cầu ATM không thayđổi nội dung của các gói và cũng không bổ sung thêm vào các gói này Cầu ATM làmviệc ở líp 2 trong mô hình OSI ( hình 8)

Hình 8: Các líp của mô hình OSI

Các chuyển mạch Campus hiện nay có khả năng thực hiện đấu cầu cho các giao thứcLAN ở ATM Các thiết bị cầu ATM biến đổi một giao thức được đấu cầu ( chẳng hạnEthernet) và mô phỏng các chức năng đấu cầu của giao thức được rút gọn này Các chứcnăng này bao gồm cả khả năng tự học và tự sửa

Định tuyến ATM ( Router)

Router là một thiết bị kết nối hai mạng con có thể giống nhau hoặc không giống nhau.Router sử dụng giao thức giữa các mạng ở líp 3 trong mô hình OSI Router xử lý nhiềugiao thức, vì vậy nó có thể phải xem xét kỹ các chuỗi tế bào ATM để thực hiện chứcnăng này

Router có chức năng chính là phát hiện các địa chỉ của các thiết bị được đấu nối đếnmạng các router bằng một giao thức định tuyến bên trong hay thậm chí địa chỉ của cácthiết bị đấu nối đến một mạng của các mạng sử dụng giao thức định tuyến bên ngoài Các gói được định tuyến trên cơ sở địa chỉ nơi nhận, đôi khi cả địa chỉ nguồn haythậm chí cả đặc tính định tuyến giữa hai đầu cuối

Router kết nối các giao thức khác nhau bằng cách định tuyến và chuyển đổi giao thức.Router có thể kết nối các môi trường ( cặp dây xoắn, cáp đồng trục, cáp quang) khácnhau thông qua việc chuyển đổi môi trường

Router có thể xử lý các dịch vụ định hướng theo nối thông hoặc không theo nốithông Các Router thường được kết nối bằng các mạch ảo hoặc thực Router có phầnmềm rất phức tạp, hiện hướng tới sản xuất mạch cứng chuyên năng để tăng thông lượng.Bằng cách sử dụng một số giao thức đặc biệt Router có thể phát hiện sự thay đổi cấu hìnhtopo và đảm bảo định lại tuyến động

Router có thể liên tục giám sát các đường nối giữa các Router trong một mạng haycác đường nối với các mạng khác bằng một thủ tục đặc biệt

Router hiện đại cung cấp mô phỏng ATM LAN, giao tiếp ATM, các Card trung kế,các khả năng chuyển mạch ATM Các ATM Router vừa thực hiện chức năng của cácthiết bị thâm nhập vừa làm chức năng của chuyển mạch Với chức năng thiết bị thâmnhập chúng tiếp nhận nhiều giao thức và định tuyến các giao thức này đến cửa khác hoặcbiến đổi chúng thành các tế bào ATM để chuyển thành các tế bào ATM để chuyển tảitrên mạng ATM Chúng cũng có thể định tuyến các gói LAN đến các chuyển mạch ATMqua các giao tiếp tổng đài sè ( DXI: Digital Exchange Interface) sau đó biến đổi gói XIvào các tế bào ATM ATM Router cũng có khả năng chuyển mạch các tế bào ATM giữacác Card giao tiếp ATM

Các thiết bị HUB, BRIDGE, ROUTER có thể hoặc hoạt động riêng rẽ hoặc được kếthợp trong cùng một thiết bị Bridge đảm bảo hỗ trợ líp 1 và 2, Router và HUB đảm bảolíp 1,2 và 3 Thiết bị cổng ( Gateway) đấu nối các mạng với nhau đảm bảo các líp từ 1đến 7 của mô hình OSI

Thí dụ về mạng Campus được cho ở hình 9

Hình 9: Thí dụ mạng Campus

2.2 Video theo yêu cầu ( VOD- Video on Demand)

2.2.1 Khái lược:

Ngày nay, truyền hình là phương tiện truyền thông mở rộng nhanh hơn điện thoại

và máy tính cá nhân Một trong số các dịch vụ là cung cấp nhiều kênh TV hơn ở mạngtruyền hình cáp ( CATV), người sử dụng có nhiều khả năng lùa chọn linh hoạt cácchương trình truyền hình Mặt khác, công nghệ hiện nay cho phép các hãng khai thácviễn thông cung cấp dịch vụ video theo yêu cầu ( khả năng linh hoạt nhất cho phép lùachọn chương trình phim ở thời điểm thích hợp nhất) bằng thế mạnh cạnh tranh của mìnhtại giá cả cạnh tranh với kinh doanh cho thuê băng video Có được khả năng cạnh tranhnày là nhờ áp dụng những thành tựu mới của công nghệ viễn thông điện tử:

- Hàng năm dung lượng của đĩa cứng tăng gấp đôi nhưng giá cả không thay đổi và xuhướng này tiếp tục duy trì trong tương lai Thời gian truy nhập không ngừng giảm

- Bằng cách sử dụng các tiêu chuẩn nén hình mới ( thí dụ tiêu chuẩn MPEG: MovingPicture Expert Group) có thể đạt được việc truyền tải TV ở tốc độ bit từ 1.5 Mbit/sđến 8 Mbit/s Ở tốc độ nén này có thể lưu trữ toàn bộ một bộ phim ở vài Gbyte

- Kỹ thuật xử lý số tín hiệu cho phép truyền tải từ 1.5 Mbit/s đến 8 Mbit/s trên đôi dâythoại xoắn hiện có trong khoảng cách từ 1.5 km đến 5 km Công nghệ này được gọi làADSL ( đường dây thuê bao không đối xứng)

- Các kỹ thuật xử lý số và điều chế cho phép truyền tải tốc độ từ 15 Mbit/s đến 50 Mbit/

s trên một kênh TV tương tự có dải thông 6 Mhz ở mạng cáp đồng trục hay vô tuyến

- Hệ thống ATM cho phép chuyển mạch mọi tốc độ bit dến nhiều khách hàng đồngthời Hiện có hai khuynh hướng Một là, mạng ATM sẽ thực hiện truyền thẳng từ đầucuối này đến đầu cuối kia hai là, mạng ATM làm nhiệm vụ tryền tải đến nót thâmnhập Giải pháp thứ nhất linh hoạt hơn và cho phép người sử dụng ngoài VOD còntruyền tải tất cả các dịch vụ khác nhờ vậy mạng đạt được tất cả dịch vụ còng nh có thểthực hiện trao đổi qua lại

2.2.2 Cấu trúc của mạng VOD

Cấu trúc của mạng VOD được trình bày trong phần này đảm bảo dịch vụ VOD tươngtác được chuyển mạch từ đầu cuối này đến đầu cuối kia Hệ thống bao gồm thiết bị cungcấp dịch vô ( Server), các phần tử của mạng chuyển mạch băng rộng, tổ chức thâm nhập

và thiết bị ở nơi khách hàng ( CPE) Các phần tử chính của cấu trúc mạng VOD cho trênhình 10

Hình 10: Cấu trúc mạng VOD với ATM đầu cuối đến đầu cuối.

CPE có thể hoạt động ở các kiểu sơ đồ nén tín hiệu và các yêu cầu độ rộng dải thôngkhác nhau

Video Server ( Bé cung cấp dịch vụ video)

Là nguồn cung cấp tất cả các chương trình video mà khách hàng có thể yêu cầu.

Chương trình video có thể được nén trước ( ở thời gian không thực) và được lưu giữ trênmột bộ nhớ ngoài truy nhập ngẫu nhiên, thường là đĩa cứng, nhưng trong tương lai có thểnhớ trên bộ nhớ bán dẫn khi giá cả hợp lý Đối với chương trình trực tiếp, Server cũng cóthể là thiết bị nén thời gian thực Video Server cung cấp bản sao của tín hiệu video theoyêu cầu qua mạng ATM đến người sử dụng Các chương trình video MPEG được biếnđổi vào các tế bào ATM và được truyền qua mạng ATM Một bộ Server hay một tập hợpcác bộ này thuộc sở hữu của một nhà cung cấp dịch vụ hoặc thuộc sở hữu chung củanhiều nhà cung cấp dịch vụ hoạt động trên cùng một mạng Bên cạnh đó, hãng khai thácmạng cũng có thể sở hữu các bộ Server, khi đó nhà khai thác mạng có thể cho các nhàcung cấp video thuê dung lượng Server Ngoài ra, một bộ Server có thể có thư viện videolưu trữ hệ thống các bộ phim ở dạng nén

Quản lý mạng

Chức năng quản lý mạng bao gồm các hệ thốngđiều hành ( các bộ quản lý phần tử) cầnthiết để khai thác và quản lý mạng VOD từ đầu cuối này đến đầu cuối kia Hệ thống điềuhành liên lạc với các phần tử khác nhau của mạng qua các giao tiếp và các mô hình thôngtin đã được chuẩn hoá phù hợp với các tiêu chuẩn TMN ( Mạng quản lý viễn thông) hayTNA ( Câú trúc mạng thông minh viễn thông)

Cổng dịch vụ và trung tâm khai thác dịch vụ

Cổng dịch vụ đảm bảo giao tiếp cho khách hàng để định vị và kết nối đến bộ Server

từ một người cung cấp dịch vụ được chọn Một cổng dịch vụ quản lý một nhóm kháchhàng Khi mật độ khách hàng tăng, có thể bổ sung thêm các cổng dịch vụ Cổng dịch vụ

có thể là một phần tử mạng riêng ( chẳng hạn ở cấu trúc mạng thông minh) hay kết hợpcùng với các phần tử mạng khác ( chẳng hạn Video Server hay chuyển mạch ATM) Trung tâm khai thác dịch vụ cho phép các nhà cung câp dịch vụ quản lý tập chươngtrình được phân phối trên một tập hợp các Server Ngoài ra, nó đảm bảo các chức năngkhai thác dịch vụ liên quan đến từng nhóm khách hàng nh: tính cước, quản lý đăng ký,tiếp thị chương trình Các trung tâm khai thác dịch vụ cũng có thể là một phần tử mạngriêng lẻ hay kết hợp cùng với Video Server

Mạng thâm nhập

Mạng thâm nhập bao gồm các tổ chức thâm nhập khác nhau từ mạng ATM đến thiết

bị tại nơi khách hàng ( CPE), nghĩa là: các bộ ghép kênh thâm nhập, các giao tiếp vớidây đồng/ cáp đồng trục/ cáp quang và các kết cuối mạng Tồn tại các mạng thâm nhậpkhác nhau: từ cáp quang trong các cấu hình điểm đến điểm hay điểm đa điểm ADSL trêncác đôi dây xoắn hiện có Ngoài ra, cũng có thể là các đường vô tuyến mặt đất hoặc vệtinh

Thiết bị tại nơi khách hàng ( CPE)

CPE bao gồm các hộp đặt ( STB: Set Top Box) trên máy được nối đến máy TV hay

đầu video và bộ điều khiển từ xa cho phép người xem kết nối đến nguồn video và quét đểchọn lùa phim hay các nội dung như: câu chuyện mới, phần mềm, các trò chơi hay cácứng dụng mua bán tại nhà Các phần tử chính của thiết bị đặt trên máy là: bộ thu phát/ giảiđiều chế đường dây ( ADSL, cáp quang), khối giải nén ( MPEG-2), giao tiếp kênh hồitiếp và bộ kích màn hình Bộ thu phát tín hiệu tới từ mạng thâm nhập và cho phép phátthông tin điều khiển ngược đến Video Server Tín hiệu tới được giải điều chế phụ thuộcvào mạng thâm nhập bằng thiết bị quang/điện, bộ giải điều chế QAM hay ADSL để đượctín hiệu số cho việc khôi phục luồng video số bị nén Luồng số này được đưa đến khốigiải nén ( thường là các bộ giải mã MPEG1 hay 2) để được biến đổi vào tín hiệu tương tự

và đưa lên màn hình Hộp để trên máy chứa bộ vi xử lý để quản lý các khối phần cứngkhác nhau bao gồm cả quản lý điều khiển từ xa, tạo ra giao tiếp đồ hoạ cho người sửdụng trên màn hình và trao đổi các giao thức với cổng dịch vụ, Server và mạng

3 Chuyển mạch ATM băng rộng

3.1 Tóm lược

Tổng quát, có thể phân chia chuyển mạch thành các loại sau:

- Chuyển mạch theo không gian

- Chuyển mạch theo thời gian

- Chuyển mạch theo tần số

- Chuyển mạch theo địa chỉ

Ở loại chuyển mạch theo địa chỉ, số liệu được tổ chức theo các gói có đầu đề và tải trọng.Đầu đề chứa thông tin về địa chỉ và được sử dụng trong việc quyết định chuyển mạch tạitừng nót chuyển mạch Các bảng phiên dịch ở các chuyển mạch thực hiện hai thao tác:

- Phiên dịch ( chuyển đổi) giá trị đầu đề vào thành một giá trị đầu đề ra tương ứng

- Ên định cửa ra vật lý cho các gói số liệu

Mỗi gãi số liệu ở đầu vào với một đầu đề tương ứng sẽ có một đầu đề mới và chiếm mộtkhe thời gian nhất định ở một cửa ra vật lý được xác định bởi bảng phiên dịch Các khethời gian không Ên định cho các gói số liệu nên có thể xảy ra tranh chấp khe thời giancủa các gói số liệu khác nhau Để tránh điều này, các gói số liệu phải xếp hàng ở bộ nhớđệm đầu ra Thực tế, có thể thực hiện các nối thông sau:

- Điểm đến điểm ( Các gói đầu đề ở một đầu vào với các gói đầu đề ở một đầu ra tươngứng)

- Điểm đa điểm ( Gãi đầu đề ở một đầu vào với các gói đầu đề ở một đầu ra)

- Đa điểm điểm ( Các gói đầu đề ở nhiều đầu vào với gói đầu đề ở một đầu ra)

Xét về mặt nào đó thì chuyển mạch theo địa chỉ tương đối giống chuyển mạch ATM Cáccấu trúc chuyển mạch ATM chịu tác động trực tiếp của hai yếu tố chính sau:

- Tốc độ chuyển mạch cao ( 150 Mbit/s đến 600 Mbit/s)

- Mang tính thống kê

Hiện nay, nhiều hãng viễn thông trên thế giới đưa ra nhiều loại tổng đài ATM khácnhau từ các kích cỡ nhá ( bốn cửa vào, bốn cửa ra) đến các kích cỡ lớn ( hàng ngàn cửavào và cửa ra) Các chuyển mạch này có thể là các chuyển mạch công cộng ( thườngđược gọi là ATM Central Office: Tổng đài trung tâm) hay các chuyển mạch tư ( ATMLAN) ở đây sẽ đề cập một vài loại cấu trúc chuyển mạch điển hình

Mỗi chuyển mạch ATM bao gồm hai phần cơ bản:

- Phần truyền tải

- Phần điều khiển

Chủ yếu đi sâu nghiên cứu phần truyền tải

Mạng truyền tải được định nghĩa như một môi trường ( phương tiện) vật lý chịu

trách nhiệm truyền tải chính xác thông tin ( ở đây là các tế bào ATM) từ một đầu vàoATM đến một đầu ra ATM với chất lượng phục vụ QoS đảm bảo theo đúng qui định( QoS thường là mức độ tổn thất tế bào, trễ tế bào, tỷ số bit lỗi, rung pha trễ tế bào ) Phần đièu khiển của chuyển mạch là phần điều khiển mạng truyền tải Nó quyết địnhđầu vào nào được đấu đến đầu ra nào Quyết định này dùa trên thông tin báo hiệu màchuyển mạch thu được hay thông tin do người khai thác thiết lập trên cơ sở bán vĩnh cửu.Chất lượng phục vụ của phần này thường được xác định bằng: thời gian thiết lập cuộcgọi, thời gian giải phóng cuộc gọi,

Ở chuyển mạch ATM, các tế bào ATM được truyền tải từ một đầu vào ( trong sốnhiều đầu vào) đến một hay nhiều đầu ra Chuyển mạch từ đầu vào đến đầu ra có thểđược kết hợp với các quá trình: tập trung, mở rộng, ghép kênh và phân kênh ch olưulượng ATM Ý nghĩa của các chức năng được miêu tả như sau:

- Chuyển mạch: Là sự truyền tải thông tin từ một kênh ATM lôgic vào đến một kênhATM lôgic ra được lùa chọn trong số nhiều kênh lôgic ra Kênh lôgic ATM được đặctrưng bởi:

+ Đầu vào/ra vật lý đặc trưng bởi số cửa ra vật lý

+ Mét kênh lôgic ở cửa vật lý đặc trưng bởi nhận dạng kênh ảo ( VCI) và/hoặcnhận dạng đường dẫn ảo ( VPI)

Để đảm bảo chức năng chuyển mạch, cả hai nhận dạng kênh/đường dẫn đều phải đượclập quan hệ với nhận dạng kênh/đường dẫn ra Hai chức năng này phải được cài đặt trongchuyển mạch ATM Có thể so sánh hai chức năng này với các chức năng được áp dụngcho các tổng đài số cho tiếng ( các hệ thống STM)

Một chuyển mạch ATM thực hiện hai chức năng chính Chức năng thứ nhất củachuyển mạch ATM có thể so sánh với chức năng chuyển mạch không gian Chức năngthứ hai có thể so sánh với sự chuyển đổi khe thời gian ở chuyển mạch thời gian Ở các hệthống chuyển mạch ATM, việc nhận dạng khe thời gian trong mét khung cố định dượcthay thế bằng việc nhận dạng kênh ảo Không còn tồn tại việc Ên định trước khe thời giannên để giải quyết sự tranh chấp một khe thời gian của hai hay nhiều kênh lôgic được giảiquyết bằng sự sắp hàng ( queuing) cho các tế bào ATM trước khi đưa nó ra ngoài Chứcnăng sắp hàng là chức năng quan trọng của các chuyển mạch ATM

Tập trung/Ghép kênh

Khái niệm ghép kênh ATM muốn nhấn mạnh đến sự hội nhập thống kê các kênh ảoATM khác nhau vào một luồng ATM Khi nói tới tập trung, muốn nhấn mạnh sự giảm sốđầu vào đến một lượng nhỏ hơn các đầu ra.

Mở rộng/ Phân kênh

Thao tác đơn giản nhất của một chuyển mạch ATM rất đơn giản nhận được một tế bàothông qua một kết nối với một giá trị VCI hoặc là VPI đến một giá trị kết nối để định racổng ra của kết nôí đó và các giá trị VPI/VCI mới và sau đó truyền tế bào này theo một

kết nối khác mà được chỉ ra bởi các giá trị VPI và VCI mới

Hình 11: Nguyên lý chuyển mạch ATM

- Các tế bào ATM được chuyển mạch vật lý từ một đầu vào Ii đến một đầu ra Oj Đồngthời một giá trị đầu đề đầu vào  được phiên dịch sang một giá trị đầu đề đầu ra 

- Ở mọi đường vào và đường ra các giá trị đầu đề là duy nhất, nhưng trên các đườngkhác nhau có thể có các đầu đề nh nhau Từ hình vẽ cho thấy tất cả các tế bào có đầu

đề A ở đường vào I1 đều được chuyển mạch đến đầu ra O1 và dầu đề của chúng đượcphiên dịch ( chuyển đổi) vào giá trị M Tất cả các tế bào có đầu đề A ở đường vào Incũng được chuyển đến O1 nhưng đầu đề của chúng nhận giá trị P

- Khi hai tế bào ở hai đầu vào khác nhau (I1 và In) đến chuyển mạch ATM cùng một lúc

và dự định ra cùng một đầu ( O1), chuyển mạch không thể đồng thời đưa ra hai tế bàonày cùng một lúc Để giải quyết vấn đề này, chuyển mạch phải có bộ nhớ đệm để lưugiữ các tế bào chưa thể phục vụ Đây là vấn đề điển hình của chuyển mạch ATM vì

nó phải ghép chung các tế bào một cách thống kê Nh vậy phải đảm bảo các hàng đểlưu giữ các tế bào ATM dự định đến đồng thời cùng một đầu ra

Tổng kết lại, ba chức năng cơ bản được thực hiện ở một chuyển mạch ATM là:

- Định tuyến ( chuyển mạch không gian)

- Sắp hàng

- Phiên dịch đầu đề

Một số thuật ngữ liên quan đến cáu trúc của các chuyển mạch ATM

Kết cấu ( FABRIC) chuyển mạch:

Kết cấu hay fabric chuyển mạch bao gồm các khối cơ sở cấu thành chuyển mạch đượckết nối theo một cấu hình tôpô đặc biệt Nh vậy, fabric chuyển mạch được định nghĩa khicấu hình tôpô của nó được xác định và khi các khối cơ sở cấu thành chuyển mạch đượcđịnh nghĩa

Khối cơ sở cấu thành chuyển mạch

Khối cơ sở cấu thành chuyển mạch là khối cơ sở để cấu trúc thành một fabric chuyểnmạch Khối cơ sở này còn được gọi là phần tử chuyển mạch Các phần tử chuyển mạchgiống nhau sẽ tạo nên một fabric chuyển mạch

Hệ thống chuyển mạch

là mọi phương tiện để chuyển mạch các tế bào ATM: có thể là phần tử chuyển mạch hoặcfabric chuyển mạch

3.2 Các yêu cầu đối với chuyển mạch

Chuyển mạch ATM phải có khả năng phục vụ:

- Các tốc độ bit khác nhau nh: từ vài Kbit/s đến vài trăm Mbit/s

- Tốc độ bit thay đổi hoặc cố định

- Trong suốt ngữ nghĩa ( tỷ lệ tổ thất tế bào, tỷ lệ bit lỗi)

- Trong suốt thời gian ( trễ, rung pha trễ)

3.2.1 Tốc độ thông tin

Do tốc độ thông tin của các dịch vụ khác nhau rất khác nhau nên các tổng đài ATMbăng rộng tương lai phải có khả năng chuyển mạch một số lượng lớn các tốc độ thông tin.Các tốc độ bit này có thể thay đổi từ vài Kbit/s ( điều khiển từ xa) đến hàng trăm Mbit/s( truyền hình phân giải cao)

3.2.2 Quảng cáo ( Broadcast), Đa phương ( Multicast)

Broadcast được định nghĩa là khả năng cung cấp thông tin từ một nguồn phát đến tất

cả các nơi nhận Multicast được định nghĩa là khả năng cung cấp thông tin từ một nguồnphát đến nhiều nơi nhận ( được chọn) Các chuyển mạch ATM trong tương lai phải đảmbảo cả hai khả năng trên Các chức năng trên thường cần thiết cho các dịch vô nh:

- Thư điện tử

- Thâm nhập đến thư viện video

- Phân phối chương trình truyền hình

Các phương tiện quảng bá, đa phương nói trên có thể không chỉ cần thiết cho một sốđường trung kế đến nhiều thuê bao mà còn cho một số đường thuê bao đến nhiều đườngthuê bao Chẳng hạn, một thuê bao gửi thư điện tử đến 7 thuê bao khác qua mạng ATM,hay một thuê bao yêu cầu dịch vụ thư viện truyền hình tại nhà và thuê bao này được đấunối đến mạng qua một đường thuê bao ATM của mình ( mạch vòng thuê bao)

3.2.3 Khả năng thực hiện

Khả năng thực hiện của một chuyển mạch STM chủ yếu được đặc trưng bởi thônglượng, xác xuất chặn nối thông, tỷ số bit lỗi và trễ chuyển mạch Tuy nhiên

ở môi trường ATM hai thông số quan trọng nữa được đựac trưng là:

- Xác xuất thất lạc các tế bào hay bị đưa nhầm vào các kết nối khác

- Rung pha trễ ( Jitter)

Còng nh ở các chuyển mạch STM, ở các chuyển mạch ATM thông lượng và tỷ lệ lỗi bitchủ yếu quyết định bởi công nghệ và kích cỡ cuả hệ thống Bằng cách sử dụng công nghệtốc độ cao nh CMOS, BICMOS ( Bigular CMOS) hay ECL ( Emitter Couple Logic), tốc

độ có thể đạt đến hàng trăm mbit/s với tỷ số bít lỗi cho phép Có thể đạt được thônglượng cao hơn bằng các cấu trúc tôpô hợp lý

3.3 Các mô hình chuyển mạch

3.3.1 Các cấu trúc chuyển mạch

Mét số kết cấu chuyển mạch hay các fabric chuyển mạch được thực hiện trong cácchuyển mạch hiện thời và tương lai Một số chuyển mạch sẽ là lai ghép các kết cấu nóitrên, thường thì một kết cấu chuyển mạch lớn sẽ được sử dụng để kết nối một kết cấuchuyển mạch nhỏ hơn để tạo nên một fabric chuyển mạch chung lớn hơn Minh hoạ bằnghình vẽ 12 sau đây

Hình 12: Một số kết cấu chuyển mạch đơn giản

Mỗi kết cấu được mô tả ở các mặt:

Chuyển mạch đa BUS mở rộng khái niệm BUS đơn bằng cách sử dụng BUS quảng

bá cho từng cửa vào Điều này loại bỏ được sự phân chia BUS nhưng lại tăng thêm cácyêu cầu kiểm soát chặn đối với các đầu ra Nói chung mỗi BUS làm việc ở tốc độ hơi lớnhơn tốc độ của Card cửa ( từ 100 đến 600 Mbit/s) Độ rộng dải thông chuyển mạch ngang

bằng với chuyển mạch BUS đơn Thế hệ cũ của kết cấu này chỉ có thể nhận các tế bào từ

số lượng hạn chế các đầu vào ở cùng một thời điểm để cấu trúc có khả năng mở rộng.Đối với các chuyển mạch nhỏ, mọi đầu ra có thể nhận đồng thời mọi đầu vào Mộtphương pháp khác là sử dụng trọng tài để đảm bảo rằng cửa ra không nhận đồng thời quánhiều tế bào, nhưng điều này đòi hỏi đệm ở đầu vào và tăng thêm độ phức tạp Kiểuchuyển mạch này hiển nhiên có khả năng đa phương vì mỗi đầu vào được đấu quảng báđến tất cả các đầu ra

Các kết cấu chuyển mạch tự định tuyến kết cấu bên trong phức tạp hơn Các chuyểnmạch này không hỗ trợ đa phương, để đạt được khả năng này cần quá trình xử lý đặc biệt.Nếu mạng tự định tuyến hoạt động cùng tốc độ với các cửa vào thì độ chặn có thể cao.Một kết cấu tự định tuyến tăng cường thường sử dụng các ma trận bên trong làm việc ởtốc độ cao hơn hay sử dụng nhiều đấu nối giữa các phần tử chuyển mạch Bảng 1 sau đâyđưa ra các tổng kết đặc tính của các kết cấu nói trên

Đặc tính BUS đơn Đa BUS Tự định tuyến Tự định tuyến

tăng cường

Tốc độ tổng cực đại 1 - 10 Git/s 1 - 10 Git/s 1 - 200 Gbit/s 1 - 200 Gbit/s

3.3.2 Các phương pháp xếp hàng ở chuyển mạch ATM

Có những phương pháp xếp hàng sau đây ở chuyển mạch ATM:

- Xếp hàng trung tâm ( bên trong)

- Xếp hàng ( queuing) ở đầu vào

- Xếp hàng ở đầu ra

Sau đây đi sâu phân tích từng loại xếp hàng

Xếp hàng trung tâm

Hình 13: Chuyển mạch với bộ đệm ở trung tâm

Ở phương pháp xếp hàng này, các bộ đệm cho các hàng không được dành riêng cho đầuvào hay đầu ra mà dùng chung cho cả hai đầu Mỗi tế bào đầu vào sẽ được lưu trữ trựctiếp ở bảng trung tâm Mỗi đầu ra sẽ chọn tế bào dự định đưa đến nó từ hàng trung tâmlàm việc theo nguyên lý FIFO Phải đảm bảo rằng các đầu ra biết được các tế bào dự địnhđến nó Việc viết vào đọc ra từ bộ nhớ trung tâm không phải chỉ đơn giản theo nguyên tắcFIFO, vì các tế bào đến các nơi nhận khác nhau đềi được xếp chung vào một hàng Điều

đó có nghĩa là bộ nhớ trung tâm có thể được đánh địa chỉ ngẫu nhiên Tuy nhiên các hànglôgic phải tuân thủ nguyên tắc FIFO Do các tế bào có thể viết vào và đọc ra từ bộ nhớ ởcác vị trí ngẫu nhiên nên cần phải có một bộ phận điều hành bộ nhớ khá phức tạp.Phương pháp này có ưu điểm là dễ phát triển đến kích thước lớn nhưng có nhược điểm làkhó cung cấp các chức năng khác nh:

bị một bộ đệm riêng cho phép nó lưu giữ các tế bào cho đến khi lôgic trọng tài quyết định

có thể phục vụ bộ đệm này Khi này môi trường truyền tải của chuyển mạch sẽ truyền các

tế bào ATM từ các hàng của đầu vào đến đầu ra mà không xảy ra tranh chấp bên trong.Phương pháp này đơn giản nhưng có nhược điểm là nếu đầu hàng ( Head of Line - HOL)không thể chuyển mạch được quan chuyển mạch thì tất cả các tế bào sau sẽ bị trễ Hiệntượng này được gọi là chặn HOL Quá trình chặn được miêu tả như sau Tế bào đầu vào i

được chọn để đưa ra đầu ra p, nếu ở cùng thời điểm này tế bào đầu vào j cũng dự địnhđược đưa ra đầu ra p thì nó bị dừng cùng với tất cả các tế bào đứng sau nã trong hàng.Giả sử tế bào thứ hai trong hàng đầu vào j được dự định đưa ra đầu ra q và đầu ra nàyhiện đang rỗi thì tế bào này cũng không thể được phục vụ vì tế bào đứng trước nó bịchặn Môi trường truyền tải của chuyển mạch có các hàng ở đầu vào trong khoảng thời

gian một tế bào có thể truyền được p tế bào ( p nhỏ hơn hoặc bàng số đầu vào N cho

phép) từ p đầu vào đến p đầu ra Mặc dù phương pháp này đơn giản nhưng bị hạn chếtổng lưu lượng chỉ bằng 50-60% tốc độ cửa vào, nên không phù hợp đối với nhiều ứngdụng và thường được sử dụng kết hợp với các phương pháp khác

Xếp hàng ở đầu ra

Hình 15 : Chuyển mạch với bé đệm ở đầu ra

Phương pháp xếp hàng ở đầu ra dùa trên nguyên tắc các tế bào của các đầu vào khácnhau dự định đưa đến cùng một đầu ra có thể được chuyển mạch trong khoảng thời gianmột tế bào Tuy nhiên do mỗi đầu ra chỉ có thể phục vụ một tế bào nên để tránh sự tranhchấp một bộ đệm được đặt ở mỗi đầu ra của từng phần tử chuyển mạch Mỗi đầu ra có 1

bộ đệm riêng cho phép nó lưu giữ nhiều tế bào truyền đến trong thời gian một tế bào Vềnguyên tắc, nhiều tế bào có thể đưa đến đồng thời tất cả các đầu vào dự định kết nối vớimột đầu ra Để không một tế bào nào bị mất trong môi trường chuyển mạch khi đi đến

đầu ra, việc chuyển mạch phải thực hiện ở tốc độ lớn hơn tốc đọ của các đầu vào N lần.

Hệ thống cũng phải có khả năng viết N tế bào vào hàng trong khoảng thời gian một tếbào Chuyển mạch này không cần lôgic trọng tài vì tất cả các tế bào đều có thể đến hàngcủa mình Điều khiển hàng thực hiện trên nguyên tắc FIFO

Ngoài ra, tồn tại phương pháp xếp hàng đầu ra/đệm chung Về lý thuyết, hai phươngpháp xếp hàng đầu ra và xếp hàng đầu ra/đệm chung là hai phương pháp tối ưu nhất vìchúng đạt được thông lượng cao nhất với kích thước nhớ đệm cho các tế bào nhỏ nhất.Thực tế, các chuyển mạch ATM sử dụng kết hợp các phương pháp xếp hàng nói trên

3.3.3 Thí dụ kết cấu chuyển mạch

Xét chuyển mạch Banyuan làm thí dô Mạng chuyển mạch này thuộc loại được gọi làcác mạng kết nối đa tầng ( Multistage Interconnnection Networks- MIN) Kết cấu nàythuộc loại tự định tuyến với các hàng ở đầu ra Trên hình 13, mạng chuyển mạch baogồm 3 tầng, mỗi tầng chứa 4 phần tử chuyển mạch 2x2, các bộ đệm ( các hàng) được đặt

ở đầu ra của mạng Nguyên lý làm việc của kết cấu chuyển mạch này như sau:

- Trước khi đi vào kết cấu chuyển mạch, cửa ra của một tế bào được xác định bằng cácnhận dạng kênh ảo và đường dẫn ảo Cửa ra này được xác định bằng nhãn định tuyến

ở dạng cơ số 2 được gắn vào đầu mỗi tế bào

- Mỗi phần tử của mạng chuyển mạch thực hiện diễn giải 1 bit của nhãn đầu đề nhưsau: Nếu bit này bằng "1" thì chuyển mạch tế bào đến đầu ra 1 ( phía trên), còn nếu bitnày bằng "0" thì chuyển mạch tế bào đến đầu ra 0 ( phía dưới)

ình dưới tả đường truyền qua chuyển mạch của hai tế bào có cùng một địa chỉ đầu ra.Nhãn định tuyến của mỗi tế bào là 100 nên ở tầng thứ nhất của chuyển mạch chúng đượcchuyển đến đầu ra 1 của phần tử chuyển mạch, ở tầng thứ hai và thứ ba chúng đượcchuyển đến đầu ra 0 của chuyển mạch Vì hai tế bào này có cùng một đầu ra được xácđịnh bởi cùng một nhãn định tuyến nên một tế bào phải xếp hàng ở bộ đệm sau tế bào kiatrước khi ra ngoài chuyển mạch

Hình 16: Thí dô chuyển mạch ATM

4 Phát triển mạng

4.1 Các phương pháp phát triển mạng

Có nhiều chiến lược và hoạch định khác nhau để đưa các dịch vụ ISDN băng rộngvào mạng viễn thông công cộng với mục đích cuối cùng là phát triển đến một mạng toàncầu cung cấp tất cả các dịch vụ Để đưa ATM vào mạng, cần quy hoạch mạng tốt khi

xem xét đến các mạng và các dịch vụ hiện có, tuổi thọ các mạng này còng nh ảnh hưởngcủa chúng lên người sử dụng đầu cuối Sự phát triển các dịch vụ là vấn đề cơ bản vì mụctiêu cuối cùng của phát triển mạng là đạt được một mạng phục vụ được tốt các yêu cầucủa khách hàng cần mua nã

Phạm vi thời gian đưa vào cũng quan trọng Thời gian phụ thuộc vào khả năng sẵnsàng của các dịch vụ mới, công nghệ hỗ trợ, các sản phẩm dịch vụ này và điều quan trọngnhất là nhu cầu đối với các dịch vụ Nhu cầu này chịu ảnh hưởng mạnh mạnh mẽ củachính sách cước, đặc biệt đối với các khách hàng nhà riêng hay thương gia nhỏ Để giảm

sự tăng giá thành đối với cả người sử dụng lẫn nhà khai thác thì cần có một chiến lượctổng hợp liên kết tất cả các dịch vụ, thiết bị và mạng hiện có

Mét điểm quan trọng nữa là có thể phát triển các phần khác nhau của mạng mộtcách riêng rẽ Chẳng hạn mạng thâm nhập ở một vùng địa lý nào đó có thể phát triểnhoàn thiện đến mục tiêu trước khi mạng quốc gia phát triển đến mục tiêu này, có nghĩa,tất cả các dịch vụ sẽ được thực hiện bởi các đường thâm nhập ATM, nhưng các dịch vụbăng hẹp được kết nối bởi các cổng đến của các mạng ATM hiện có

4.2 Các phương pháp đưa ATM vào mạng

Tồn tại ba phương pháp đưa ATM vào mạng băng rộng:

ở mỗi vùng có khả năng kết nối băng rộng, nhưng những người khác nhau ở các ốc đảokhác nhau không có khả năng này và chỉ có thể kết nối đến các mạng băng hẹp qua cáccổng

Phương pháp chồng lấn

Các dịch vụ băng rộng được cung cấp cho các người sử dụng trên toàn bộ vùng ( trêntoàn bộ quốc gia) chồng lấn lên các mạng hiện có Phương pháp này cho phép cung cấpcác dịch vụ băng rộng cho nhiều người sử dụng trên một vùng rộng lớn hơn nhưng nó cóthể dẫn đến đường thâm nhập đến chuyển mạch tập trung quá dài

Tựu chung lại, phương pháp ốc đảo hấp dẫn đối với các hãng khai thác hoạt động trongmôi trường tự do hoá đòi hỏi dẫn đầu trong việc tiếp thị Phương pháp chồng lấn dễ chấpthuận bởi các nhà khai thác lấy quan điểm đầu tư cho mạng mình là chủ đạo Địa lý củamột vùng và tính chất kinh doanh cũng là yếu tố quan trọng Trong thực tế, có lẽ sẽ sửdụng kết hợp các phương pháp trên Chẳng hạn, chồng lấn các bộ nối chéo để đảm bảophủ mạng quốc gia cho các "đường thuê" có thể được sử dụng cho giai đoạn đầu cùng vớiviệc bổ sung các ốc đảo chuyển mạch ATM cho các cuộc gọi khi yêu cầu các dịch vụbăng rộng tăng

Để đặt ra chiến lược phát triển mạng người ta thường phân loại khách hàng thànhcác nhóm, tương ứng với các nhóm này sẽ có các chiến lược phát triển mạng khác nhau.Sau đây đề cập chiến lược phát triển mạng cho một số loại khách hàng

4.3 Cáp quang trong mạng thâm nhập cho khách hàng doanh nghiệp

Đối với các doanh nghiệp nhỏ và khách hàng nhà riêng, nhu cầu thấp nên ta không phântích tại đây Yêu cầu chủ yếu để đưa vào ISDN băng rộng là việc cung cấp một đườngthâm nhập đến khách hàng Đối với các khách hàng doanh nghiệp vừa và lớn, dự kiếnrằng sẽ cần có một đường nối sợi quang giữa khách hàng và ISDN băng rộng Đối vớidoanh nghiệp lớn, đường này có thể kết nối trực tiếp đến tổng đài nội hạt, nhưng đối vớidoanh nghiệp vừa, đường này có thể được nối qua khối kéo xa ( Remote Unit) Sau đâytrình bày ba phương pháp cung cấp các dịch vô ( cho các dịch vụ hiện có cũng như băngrộng) Tương ứng với từng phương pháp là cách phát triển đến mạng đích

Thâm nhập băng rộng cách biệt

Phương pháp này các dịch vụ ISDN băng rộng được cung cấp cho khách hàng trên cácđường thâm nhập cách biệt đến tổng đài nội hạt ATM Không xảy ra trở ngại gì đến cácdịch vụ hiện có

Các ưu điểm của phương pháp này:

- Giá khởi đầu thấp

- Sớm thu lợi nhuận

- Phát sinh phần cứng mới tối thiểu

- Không ảnh hưởng lên mạng băng hẹp

- Cho phép sớm đưa vào kết nối ATM đầu cuối đầu cuối

Các nhược điểm của phương pháp này:

- Liên kết thấp nhất hiữa các dịch vụ hiện có và dịch vụ mới triển khai

- Không làm đơn giản việc khai thác và bảo dưỡng mạng

- Sau khi đã lắp đặt, khách hàng có thể từ bỏ dịch vụ băng hẹp của mình và chuyển đếndịch vụ băng rộng

Thâm nhập ghép kênh

Phương pháp này sử dụng một đường thâm nhập duy nhất đến khách hàng để mang cảthông tin băng hẹp và băng rộng Trước khi đưa đến khách hàng lưu lượng tổng đượcphân kênh để khách hàng nhận được dịch vụ băng hẹp hiện có Có hai kỹ thuật ghépkênh: Ghép kênh quang học ( ở mức vật lý) và ghép kênh ATM ( ở líp ATM)

Với phương pháp ghép kênh quang, các dịch vụ băng hẹp và băng rộng sẽ đựoctruyền ở các bước sóng khác nhau trên sợi quang của đường truyền thâm nhập Có thể coi