Nghiên cứu triển khai công nghệ ATM và GPRS trên mạng MOBIFONE

2.2.2 Cấu trúc của mạng VOD Cấu trúc của mạng VOD đợc trình bày trong phần này đảm bảo dịch vụ VOD tơngtác đợc chuyển mạch từ đầu cuối này đến đầu cuối kia.. Quyết định này dựa trên thô

ơng 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 lợng dịch vụ

Trong bối cảnh hiện nay khi mà các công ty viễn thông ra đời ngày càng nhiều thìcác công ty lớn nh VMS cần phải thay nhanh chóng thay đổi công nghệ để giảm chi phí

đầu vào và tăng khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp

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

Sự ra đời của VoIP của Vietell là một trong những phơng thức cạnh tranh nh 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 vợt trội nh là:

Chất lợng thoại tốt hơn

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

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

Thay vì nhợc điểm của phơng pháp chuyển mạch kênh truyền thống là cấp một khethời gian cho một kênh thoại cố định công nghệ ATM dựa trên khả năng ghép kênh thống

kê cho phép cấp phát băng tần khi và chỉ khi ngời sử dụng cần đến nó Khả năng đó giúp cho nhà khai thác dịch vụ mạng có khả năng phục vụ đợc nhiều ngời 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

chơng i: Nghiên cứu cấu trúc mạng dựa 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 bộ ( ATM) là công nghệ ghép kênh và chuyển mạchtheo các tế bào đợc thiết kế cho mục đích chung ATM là dị bộ vì các tế bào không đợcphát định kỳ nh ở các khe thời gian dành cho số liệu trong chế độ truyền đồng bộ ( STM)

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

- ATM có thể xử lý cả lu lợng kết nối theo kiểu nối thông một cách trực tiếp hoặc thôngqua các lớp thích ứng, hoặc lu lợng không nối thông bằng cách sử dụng các lớp thíchứng

- 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 đợc 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 đợc truyền lần lợt ở kết nối ảo này

- ATM tạo điều kiện tốt cho việc tiêu chuẩn hoá cấu trúc mạng khi định nghĩa các

ph-ơng pháp ghép kênh và chuyển mạch với SONET/STM làm nền tảng cho việc truyềndẫn ở tốc độ rát cao

- ATM cung cấp nhiều chế độ chất lợng dịch vụ ( 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 LAN

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 đợc truyền

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

- Toàn bộ thông tin đợc 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 u tiên

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

- Trờng điều khiển lu lợng chung ( GFC) cho phép máy ghép kênh điều khiển tốc độcủa thiết bị đâù cuối ATM

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

- Ưu tiên tổn thất tế bào ( CLP) chỉ thị mức u tiên tơng đối của tế bào Trong cáckhoảng thời gian ứ nghẽn các tế bào có mức u tiên thấp hơn bị loại trớc các tế bào

có mức u tiên cao hơn

- Kiểm tra lỗi đầu đề ( HEC) thực hiện kiểm tra và sửa lỗi của phần đầu đề Trờngtải trọng đợc truyền qua mạng nguyên vẹn không đợc kiểm tra và sửa lỗi ATMcăn cứ trên các giao thức lớp cao hơn để kiểm tra và sửa lỗi cho phần này Kich th-

ớc cố định của các tế bào cho phép đơn giản việc thực hiện chuyển mạch và ghépkênh ATM ở tốc độ cao

- Khi sử dụng ATM, các gói dài không gây trễ các gói nhỏ vì chúng đợc cắt mảnhthành nhiều gói nhỏ Nhờ vậy, ATM có thể truyền tải lu lợng tóc độ bit cố định( CBR) cho tiếng nói và video cùng với các lu lợng tốc độ thay đổi ( VBR) mặc dùcác lu lợng này có các gói rất dài trong cùng một mạng

1.3 Nguyên lý hoạt động

Tài liệu trình bày thí dụ phân đoạn lu lợng của ngời sử dụng thành các tế bào, chuyển mạch qua mạng và xử lý ở phần ngời sử dụng phía sau

1.3.1 Thí dụ 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 đợc đánh địa chỉ bằng VPI, VCI và điền vào các ờng còn lại của đầu đề để đợc 05 byte Kết quả nhận đợc các tế bào 53 byte từ các nguồn: tiếng, video, số liệu văn bản Vì các tế bào này đợc tạo ra từ các nguồn độclập nên có thể xảy ra sự 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 đợc ấn 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 thờng gặp nhiều giá trị VCI trên một VPI

Hình 1: Thông tin đa phơng tiện sử dụng ATM

1.3.2 Ví dụ chuyển mạch ATM

Minh hoạ chuyển mạch ATM đợc cho ở hình 2

125 micro s

Hình 2: Thí dụ chế độ truyền dị bộ ATM

- Nguồn video đợc đa vào chức năng đóng gói, đợc gán địa chỉ nơi nhận D: VPI/VCI.Luồng bit liên tục đợc chia thành các tế bào có độ dài cố định bao gồm đầu đề và tảitrọng phần tô đậm Tốc độ của luồng video lớn hơn tốc độ của luồng bit liên 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 đợc ghép kênh theo thời gian trên các đờng truyền E3 hay SDH

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

đề chuyển mạch bổ sung đợc 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 đợc phiên dịchvào cổng C cho cổng ra vật lý 1

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

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

- Chuyển mạch ATM sử dụng trờng địa chỉ nơi nhận vật lý để chuyển các tế bào ATM

đến các cửa vật lý tơng ứng và đờng truyền dẫn liên kết với nó các đấu nối tốc độ bitkhông đổi ( CBR) ( ví dụ video và E3) sau đó loại bỏ các địa chỉ lôgic và đa đến nơinhận thông tin qua chức năng lập chuỗi

1.4 Chọn kích thớc 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 thớc 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 thớc tế bào, hiệu suất và thời gian trễ khi cắt mảnh

Kê

nh n-1

Kê

nh n

Kên

h 1 Kê

nh2

Kênh3

Kên

h 1

n-Kên

h n

Hình 3: Cấu trúc tế bào trong ATM

1.5 Nguyên lý kết nối mạng ATM

Tồn tại 3 khái niệm ở ATM: Đờng truyền dẫn, Đờng 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 đờng dẫn truyền dẫn.

- Một đờng truyền dẫn chứa một hay nhiều đờng dẫn ảo còn mỗi đờng dẫn ảo lại chứamột hay nhiều kênh ảo Nh vậy, nhiều kênh ảo có thể đợc đặt vào một đờng dẫn ảo

- Chuyển mạch có thể đợc thực hiện hoặc ở mức đờng truyền dẫn, hoặc đờng dẫn ảo,hoặc kênh ảo

- Các mức u tiên hay việc chọn VCC có thể thay đổi cũng nh các mức u tiên giữa các

VP ở ATM Hoàn toàn khả dĩ lập cấu hình một VCC bổ xung ngay lập tức và cho mức

u tiên cao nhất

- Khả năng chuyển mạch đến tận kênh ảo cũng giống nh hoạt động của các tổng đài tnhân hay tổng đài nhánh công cộng ( PBX) hay chuyển mạch điện thoại trong mạng

điện thoại ở chuyển mạch PBX, có thể chuyển mạch từng kênh trong một nhóm trung

kế ( đờng dẫn).Minh hoạvề chuyển mạch VP và VC có thể đợc xem dới đây:

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

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

- Các mạng truyền dẫn sử dụng các máy nối chéo, thờng là các chuyển mạch phân chiatheo không gian

- Các thiết bị đấu nối các VP thờng đợc gọi là các máy đấu chéo VP tơng tự nh mạngtruyền dẫn

- Không phải bao giờ chuyển mạch các tế bào chỉ giới hạn đến chuyển mạch VC, cũng

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

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

ở lớp ATM, ngời sử dụng đợc lựa chọn hoặc VPC hay VCC với định nghĩa nh sau:

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

dạng đờng dẫn ảo ( VPI) Ngời sử dụng VPC có thể ấn định các VCC trong suốt đốivới VPI vì chúng đi theo cùng tuyến

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

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

Sau đó, kênh ảo này đợc định tuyến từ chuyển mạch 2 đến chuyển mạch 3 ở đờng dẫn

và kênh khác ( VPI 16 và VCI 8) Nh vậy các VPI và các VCI đợc gắn cho từng đờngtruyền 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 Chú 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 đợc xem nh một địa chỉ của mạngkhi thực hiện ngoại suy của mô hình lớp 3 OSI

2 Các dịch vụ mà ATM sẽ cung cấp trong tơng 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 nh vậy Các dịch

vụ mà mạng ATM đem lại chính là các dịch vụ của mạng viễn thông băng rộng liên kết,bao gồm tất cả các dịch vụ sau:

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

 Âm thanh chất lợng 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 lợng tiêu chuẩn hoặc độ phân giải cao

( HDTV)

Hình 6: Một số mô hình kết nối đối với mạng ATM.

Tóm lại, công nghệ ATM cho phép liên kết tất cả các dịch vụ vào một mạng

duy nhất và đây là một tiền đề để phát triển mạng truyền thông đa phơng tiện Một sốdịch vụ băng rộng mà chỉ có ATM mới đáp ứng tốt Đề tài không đi sâu trình bày nộidung mã hoá tốc độ bít thay đổi và mô hình truyền hình phân lớp, chủ yếu đi phân tíchngay đối với ứng dụng ATM trong truyền số liệu

2.1 ứng dụng công nghệ ATM cho truyền số liệu

Mạng ATM có ảnh hởng lớn lên mạng truyền số liệu Các mạng máy tính thờng gặp hiệnnay bao gồm:

 LAN ( Local Area Network: Mạng cục bộ): có độ dài vào khoảng 100 m cho phép

đấu nối các máy tính trong một toà nhà

 CAN ( Campus Area Network: Mạng vùng nhỏ hay khuôn viên): có độ dài khoảng 1.0

Km cho phép dấu nối các máy tính giữa nhiều toà nhà trong một khuôn viên

 MAN ( Metropolitan Area Network: Mạng trung tâm dân c): có độ dài vào khoảng 10

Km để đấu nối các máy tính giữa các khuôn viên ( campus) ở vùng trung tâm dân c

 WAN ( Wireless Area Network: Mạng vùng rộng): có có độ dài vào khoảng 100 Km

đến 1000 Km để đấu nối máy tính trong một quốc gia

 GAN ( Global Area Network : Mạng toàn cầu): có độ dài từ 1000 Km đến 10.000 Km

đấu nối các máy tính giữa các quốc gia

Các mạng LAN có tốc độ từ vài Kbit/s đến Mbit/s và đang triển khai ở tốc độ Gbit/s Công nghệ ATM đợc áp dụng cho ba phần tử cơ bản sau đây của mạng máy tính:

- Tổng đài hay cơ vụ trung tâm ( CO: Central Office) có thể có thông lợng lớn hơn 5 Gbit/s

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

- Chuyển mạch Campus ( CA) có thể có thông lợng thấp hơn 5 Gbit/s

Hình 7 : Một ví dụ về mạng CAMPUS VODNgoài ra, công nghệ ATM cũng đợc 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 bộ trung tâm ATM cho phépcác bộ khách hàng ( C: Client) và các bộ cung cấp dịch vụ ( S: Server) liên lạc với nhautrong một mạng ảo Chuyển mạch ATM nội hạt kết nối các bộ định tuyến vào một dờngtrục Các máy công tác ( WS) và các Server có thể kết nối trực tiếp với chuyển mạch ATMnội hạt để tạo nên một nhóm công tác có khả năng thực hiện cao Các tổng đài t ATM( PBX: Private Branch Exchange) cũng có thể đợc đấu nối để thâm nhập đến 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, th ờng đòi hỏi lu ợng lớn hơn 5 Gbit/s Thờng thì chuyển mạch cơ vụ trung tâm chứa tất cả giao tiếp ATM (UNI: Giao tiếp nút ngời sử dụng) Các chuyển mạch ATM-CO thiết lập các cuộc gọi chocác chuyển mạch CPE giống nh các chuyển mạch CO thiết lập cuộc gọi cho các PBX

l-Các chuyển mạch ATM Campus

Các chuyển mạch này nhỏ hơn các chuyển mạch CO, có thông lợng thấp hơn 5Gbit/snhng chúng cung cấp nhiều giao tiếp không có ở các chuyển mạch CO nh: LAN ( thí dụ:Ethernet và Token Ring), MAN ( thí dụ: FDDI và DQDB), SNA, X25 và tiếng Một sốchuyển 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 ( một đôi dây cho phát và một đôi dây cho thu) Hình 7cho thấy chức năng tập trung các đờng dây, phân đoạn và quản lý mạng mà HUB thựchiện Nhiều đôi dây xoắn của Ethernet và Token Ring ( trong một số trờng hợp FDDI) và

trong tơng lai đôi dây xoắn ATM đến các máy công tác, đợc đấu nối đến HUB Thực tế,HUB cho phép các nhà quản lý ấn định tiềm năng của mạng cho từng ngời sử dụng( chẳng hạn một đoạn Ethernet) HUB thờng đợc áp dụng ở dạng phân cấp để tập trung sựthâm nhập của nhiều ngời sử dụng đến tiềm năng dùng chung nh đến một Server hay mộtRouter ( hình 7).

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

Các HUB bậc cao nhất thờng đợc 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 ngời sử dụng đợc bổ sung, thay đổi hay chuyển chỗ từ một văn phòng này đến mộtvăn phòng khác thì ngời quản lý có thể thực hiện các biện pháp để bổ sung, thay đổi haychuyển chỗ ngời sử dụng này

Cầu ATM ( Bridge)

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

giao thức LAN giống nhau Cầu hoạt động nh một bộ lọc địa chỉ, thu nhận các gói từ mộtmạng LAN khác và chuyển các gói này đến mạng LAN đó Cầu ATM không thay đổi nộidung của các gói và cũng không bổ sung thêm vào các gói này Cầu ATM làm việc ở lớp

2 trong mô hình OSI ( hình 8)

Hình 8: Các lớp 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 đợc đấu cầu ( chẳng hạnEthernet) và mô phỏng các chức năng đấu cầu của giao thức đợc 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 lớp 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 chức năngnày

Router có chức năng chính là phát hiện các địa chỉ của các thiết bị đợc 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 đợc định tuyến trên cơ sở địa chỉ nơi nhận, đôi khi cả địa chỉ nguồn hay thậmchí 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 trờng ( cặp dây xoắn, cáp đồng trục, cáp quang) khác nhauthông qua việc chuyển đổi môi trờng.

Router có thể xử lý các dịch vụ định hớng theo nối thông hoặc không theo nối thông.Các Router thờng đợc kết nối bằng các mạch ảo hoặc thực Router có phần mềm rất phứctạp, hiện hớng tới sản xuất mạch cứng chuyên năng để tăng thông lợng Bằng cách sửdụng một số giao thức đặc biệt Router có thể phát hiện sự thay đổi cấu hình topo và đảmbảo định lại tuyến động

Router có thể liên tục giám sát các đờng nối giữa các Router trong một mạng hay các

đờng 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 các thiết

bị thâm nhập vừa làm chức năng của chuyển mạch Với chức năng thiết bị thâm nhậpchúng tiếp nhận nhiều giao thức và định tuyến các giao thức này đến cửa khác hoặc biến

đổi chúng thành các tế bào ATM để chuyển thành các tế bào ATM để chuyển tải trênmạng ATM Chúng cũng có thể định tuyến các gói LAN đến các chuyển mạch ATM quacác giao tiếp tổng đài số ( DXI: Digital Exchange Interface) sau đó biến đổi gói XI vàocác tế bào ATM ATM Router cũng có khả năng chuyển mạch các tế bào ATM giữa cácCard giao tiếp ATM

Các thiết bị HUB, BRIDGE, ROUTER có thể hoặc hoạt động riêng rẽ hoặc đợc kếthợp trong cùng một thiết bị Bridge đảm bảo hỗ trợ lớp 1 và 2, Router và HUB đảm bảolớp 1,2 và 3 Thiết bị cổng ( Gateway) đấu nối các mạng với nhau đảm bảo các lớp từ 1

đến 7 của mô hình OSI

Thí dụ về mạng Campus đợc cho ở hình 9

Hình 9: Thí dụ mạng Campus

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

2.2.1 Khái lợc:

Ngày nay, truyền hình là phơng 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), ngời sử dụng có nhiều khả năng lựa chọn linh hoạt các chơngtrình truyền hình Mặt khác, công nghệ hiện nay cho phép các hãng khai thác viễn thôngcung cấp dịch vụ video theo yêu cầu ( khả năng linh hoạt nhất cho phép lựa chọn ch ơngtrình phim ở thời điểm thích hợp nhất) bằng thế mạnh cạnh tranh của mình tại giá cả cạnhtranh với kinh doanh cho thuê băng video Có đợc khả năng cạnh tranh này là nhờ ápdụng những thành tựu mới của công nghệ viễn thông điện tử:

- Hàng năm dung lợng của đĩa cứng tăng gấp đôi nhng giá cả không thay đổi và xu ớng này tiếp tục duy trì trong tơng lai Thời gian truy nhập không ngừng giảm

h Bằng cách sử dụng các tiêu chuẩn nén hình mới ( thí dụ tiêu chuẩn MPEG: MovingPicture Expert Group) có thể đạt đợc việc truyền tải TV ở tốc độ bit từ 1.5 Mbit/s đến

8 Mbit/s ở tốc độ nén này có thể lu 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 đ ợc gọi làADSL ( đờng 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 tơng 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 hớng 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 nút thâmnhập Giải pháp thứ nhất linh hoạt hơn và cho phép ngời sử dụng ngoài VOD còntruyền tải tất cả các dịch vụ khác nhờ vậy mạng đạt đợc tất cả dịch vụ cũng nh có thểthực hiện trao đổi qua lại

2.2.2 Cấu trúc của mạng VOD

Cấu trúc của mạng VOD đợc trình bày trong phần này đảm bảo dịch vụ VOD tơngtác đợc chuyển mạch từ đầu cuối này đến đầu cuối kia Hệ thống bao gồm thiết bị cungcấp dịch vụ ( 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 thông khácnhau

Video Server ( Bộ cung cấp dịch vụ video)

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

trình video có thể đợc nén trớc ( ở thời gian không thực) và đợc lu giữ trên một bộ nhớngoài truy nhập ngẫu nhiên, thờng là đĩa cứng, nhng trong tơng lai có thể nhớ trên bộ nhớbán dẫn khi giá cả hợp lý Đối với chơng trình trực tiếp, Server cũng có thể là thiết bị nénthời gian thực Video Server cung cấp bản sao của tín hiệu video theo yêu cầu qua mạngATM đến ngời sử dụng Các chơng trình video MPEG đợc biến đổi vào các tế bào ATM

và đợc truyền qua mạng ATM Một bộ Server hay một tập hợp các bộ này thuộc sở hữucủa một nhà cung cấp dịch vụ hoặc thuộc sở hữu chung của nhiều nhà cung cấp dịch vụhoạt động trên cùng một mạng Bên cạnh đó, hãng khai thác mạng cũng có thể sở hữu các

bộ Server, khi đó nhà khai thác mạng có thể cho các nhà cung cấp video thuê dung l ợngServer Ngoài ra, một bộ Server có thể có th viện video lu trữ hệ thống các bộ phim ở dạngnén

Mạng ATM

Mạng ATM đảm bảo kết nối các phần tử mạng khác nhau trong cấu trúc VOD Mạngtruyền tải cả báo hiệu và số liệu chơng trình, trong đó số liệu ở thời gian thực hay ở tốc độtheo yêu cầu Có thể sử dụng đồng thời chế độ điểm đến điểm hay điểm đa điểm trongmạng ATM Ngoài ra, mạng ATM cũng có thể truyền các dịch vụ khác nh đã nêu ở phẩntrớc

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 thông

tin đã đợc 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 ngời cung cấp dịch vụ đợc chọn Một cổng dịch vụ quản lý một nhóm khách hàng.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 hợp cùng vớicác 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 chơngtrình đợc phân phối trên một tập hợp các Server Ngoài ra, nó đảm bảo các chức năng khaithác dịch vụ liên quan đến từng nhóm khách hàng nh: tính cớc, quản lý đăng ký, tiếp thịchơng trình Các trung tâm khai thác dịch vụ cũng có thể là một phần tử mạng riêng lẻhay 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 với dây

đồng/ cáp đồng trục/ cáp quang và các kết cuối mạng Tồn tại các mạng thâm nhập khácnhau: từ cáp quang trong các cấu hình điểm đến điểm hay điểm đa điểm ADSL trên các

đôi dây xoắn hiện có Ngoài ra, cũng có thể là các đờng vô tuyến mặt đất hoặc vệ tinh

Thiết bị tại nơi khách hàng ( CPE)

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

video và bộ điều khiển từ xa cho phép ngời xem kết nối đến nguồn video và quét để chọnlựa phim hay các nội dung nh: câu chuyện mới, phần mềm, các trò chơi hay các ứng dụngmua bán tại nhà Các phần tử chính của thiết bị đặt trên máy là: bộ thu phát/ giải điều chế

đờng dây ( ADSL, cáp quang), khối giải nén ( MPEG-2), giao tiếp kênh hồi tiếp và bộkích màn hình Bộ thu phát tín hiệu tới từ mạng thâm nhập và cho phép phát thông tin

điều khiển ngợc đến Video Server Tín hiệu tới đợc giải điều chế phụ thuộc vào mạngthâm nhập bằng thiết bị quang/điện, bộ giải điều chế QAM hay ADSL để đợc tín hiệu sốcho việc khôi phục luồng video số bị nén Luồng số này đợc đa đến khối giải nén ( thờng

là các bộ giải mã MPEG1 hay 2) để đợc biến đổi vào tín hiệu tơng tự và đa lên màn hình.Hộp để trên máy chứa bộ vi xử lý để quản lý các khối phần cứng khác nhau bao gồm cảquản lý điều khiển từ xa, tạo ra giao tiếp đồ hoạ cho ngời sử dụng 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 lợc

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 đợc tổ chức theo các gói có đầu đề và tải trọng

Đầu đề chứa thông tin về địa chỉ và đợc sử dụng trong việc quyết định chuyển mạch tạitừng nút 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 tơng ứng

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

Mỗi gói số liệu ở đầu vào với một đầu đề tơng ứng sẽ có một đầu đề mới và chiếm mộtkhe thời gian nhất định ở một cửa ra vật lý đợc xác định bởi bảng phiên dịch Các khe thờigian không ấn định cho các gói số liệu nên có thể xảy ra tranh chấp khe thời gian của cácgói số liệu khác nhau Để tránh điều này, các gói số liệu phải xếp hàng ở bộ nhớ đệm 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 tơngứng)

- Điểm đa điểm ( Gói 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 tơng 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 đa ra nhiều loại tổng đài ATM khácnhau từ các kích cỡ nhỏ ( 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 ( thờng đợcgọi là ATM Central Office: Tổng đài trung tâm) hay các chuyển mạch t ( ATM LAN) 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 đợc định nghĩa nh một môi trờng ( phơng tiện) vật lý chịu trách

nhiệm truyền tải chính xác thông tin ( ở đây là các tế bào ATM) từ một đầu vào ATM đếnmột đầu ra ATM với chất lợng phục vụ QoS đảm bảo theo đúng qui định ( QoS thờng làmức 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 định

đầu vào nào đợc đấu đến đầu ra nào Quyết định này dựa trên thông tin báo hiệu màchuyển mạch thu đợc hay thông tin do ngời khai thác thiết lập trên cơ sở bán vĩnh cửu.Chất lợng phục vụ của phần này thờng đợc xác định bằng: thời gian thiết lập cuộc gọi,thời gian giải phóng cuộc gọi,

ở chuyển mạch ATM, các tế bào ATM đợc 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 thể đ ợckết hợp với các quá trình: tập trung, mở rộng, ghép kênh và phân kênh ch olu lợng ATM

ý nghĩa của các chức năng đợc miêu tả nh sau:

- Chuyển mạch: Là sự truyền tải thông tin từ một kênh ATM lôgic vào đến một kênhATM lôgic ra đợc lựa chọn trong số nhiều kênh lôgic ra Kênh lôgic ATM đợc đặc tr-

ng bởi:

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

+ Một kênh lôgic ở cửa vật lý đặc trng bởi nhận dạng kênh ảo ( VCI) và/hoặc nhậndạng đờng dẫn ảo ( VPI)

Để đảm bảo chức năng chuyển mạch, cả hai nhận dạng kênh/đờng dẫn đều phải đợc lậpquan hệ với nhận dạng kênh/đờng dẫn ra Hai chức năng này phải đợc cài đặt trongchuyển mạch ATM Có thể so sánh hai chức năng này với các chức năng đợc 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 một khung cố định dợcthay thế bằng việc nhận dạng kênh ảo Không còn tồn tại việc ấn định tr ớc khe thời giannên để giải quyết sự tranh chấp một khe thời gian của hai hay nhiều kênh lôgic đợc giảiquyết bằng sự sắp hàng ( queuing) cho các tế bào ATM trớc khi đa 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 ảo ATMkhác nhau vào một luồng ATM Khi nói tới tập trung, muốn nhấn mạnh sự giảm số đầuvào đến một lợng nhỏ hơn các đầu ra

Mở rộng/ Phân kênh

Thao tác đơn giản nhất của một chuyển mạch ATM rất đơn giản nhận đợc 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 đợc chỉ ra bởi các giá trị VPI và VCI mới

Hình 11: Nguyên lý chuyển mạch ATM

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

- ở mọi đờng vào và đờng ra các giá trị đầu đề là duy nhất, nhng trên các đờng khácnhau có thể có các đầu đề nh nhau Từ hình vẽ cho thấy tất cả các tế bào có đầu đề A

ở đờng vào I1 đều đợc chuyển mạch đến đầu ra O1 và dầu đề của chúng đợc phiên dịch( chuyển đổi) vào giá trị M Tất cả các tế bào có đầu đề A ở đờng vào In cũng đợcchuyển đến O1 nhng 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 đa ra hai tế bàonày cùng một lúc Để giải quyết vấn đề này, chuyển mạch phải có bộ nhớ đệm để lugiữ các tế bào cha thể phục vụ Đây là vấn đề điển hình của chuyển mạch ATM vì nóphải ghép chung các tế bào một cách thống kê Nh vậy phải đảm bảo các hàng để lugiữ các tế bào ATM dự định đến đồng thời cùng một đầu ra

Tổng kết lại, ba chức năng cơ bản đợc 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 đợc kếtnối theo một cấu hình tôpô đặc biệt Nh vậy, fabric chuyển mạch đợc định nghĩa khi cấuhình tôpô của nó đợc xác định và khi các khối cơ sở cấu thành chuyển mạch đợc địnhnghĩa

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 đợc 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 phơng 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 tơng lai phải có khả năng chuyển mạch một số lợng 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 phơng ( Multicast)

Broadcast đợc định nghĩa là khả năng cung cấp thông tin từ một nguồn phát đến tấtcả các nơi nhận Multicast đợc định nghĩa là khả năng cung cấp thông tin từ một nguồn

phát đến nhiều nơi nhận ( đợc chọn) Các chuyển mạch ATM trong tơng lai phải đảm bảocả hai khả năng trên Các chức năng trên thờng cần thiết cho các dịch vụ nh:

đ-3.2.3 Khả năng thực hiện

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

ở môi trờng ATM hai thông số quan trọng nữa đợc đựac trng là:

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

- Rung pha trễ ( Jitter)

Cũng nh ở các chuyển mạch STM, ở các chuyển mạch ATM thông lợng 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 đợc thông lợngcao hơn bằng các cấu trúc tôpô hợp lý

3.3 Các mô hình chuyển mạch

3.3.1 Các cấu trúc chuyển mạch

Một số kết cấu chuyển mạch hay các fabric chuyển mạch đợc thực hiện trong cácchuyển mạch hiện thời và tơng lai Một số chuyển mạch sẽ là lai ghép các kết cấu nóitrên, thờng thì một kết cấu chuyển mạch lớn sẽ đợc 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

Chuyển mạch đa BUS mở rộng khái niệm BUS đơn bằng cách sử dụng BUS quảngbá cho từng cửa vào Điều này loại bỏ đợc sự phân chia BUS nhng lại tăng thêm các yêucầu kiểm soát chặn đối với các đầu ra Nói chung mỗi BUS làm việc ở tốc độ hơi lớn hơntốc độ của Card cửa ( từ 100 đến 600 Mbit/s) Độ rộng dải thông chuyển mạch ngangbằng với chuyển mạch BUS đơn Thế hệ cũ của kết cấu này chỉ có thể nhận các tế bào từ

số lợng hạn chế các đầu vào ở cùng một thời điểm để cấu trúc có khả năng mở rộng Đốivới các chuyển mạch nhỏ, mọi đầu ra có thể nhận đồng thời mọi đầu vào Một phơngpháp khác là sử dụng trọng tài để đảm bảo rằng cửa ra không nhận đồng thời quá nhiều tếbào, nhng điều này đòi hỏi đệm ở đầu vào và tăng thêm độ phức tạp Kiểu chuyển mạchnày hiển nhiên có khả năng đa phơng vì mỗi đầu vào đợc đấu quảng bá đến 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 phơng, để đạt đợc 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 cờng thờng sử dụng các ma trận bên trong làm việc ở tốc

độ cao hơn hay sử dụng nhiều đấu nối giữa các phần tử chuyển mạch Bảng 1 sau đây đa

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 cờng

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

Hình 13: Chuyển mạch với bộ đệm ở trung tâm

ở phơng pháp xếp hàng này, các bộ đệm cho các hàng không đợc dành riêng cho đầu vàohay đầu ra mà dùng chung cho cả hai đầu Mỗi tế bào đầu vào sẽ đợc lu trữ trực tiếp ởbảng trung tâm Mỗi đầu ra sẽ chọn tế bào dự định đa đến nó từ hàng trung tâm làm việctheo nguyên lý FIFO Phải đảm bảo rằng các đầu ra biết đợc các tế bào dự định đến nó.Việc viết vào đọc ra từ bộ nhớ trung tâm không phải chỉ đơn giản theo nguyên tắc FIFO,vì các tế bào đến các nơi nhận khác nhau đềi đợc xếp chung vào một hàng Điều đó cónghĩa là bộ nhớ trung tâm có thể đợc đánh địa chỉ ngẫu nhiên Tuy nhiên các hàng lôgicphải tuân thủ nguyên tắc FIFO Do các tế bào có thể viết vào và đọc ra từ bộ nhớ ở các vịtrí ngẫu nhiên nên cần phải có một bộ phận điều hành bộ nhớ khá phức tạp Ph ơng phápnày có u điểm là dễ phát triển đến kích thớc lớn nhng có nhợc điểm là khó cung cấp cácchức năng khác nh:

- Xếp hàng u tiên

- Các bộ đệm lớn và đa phơng

Xếp hàng ở đầu vào

Hình 14 : Chuyển mạch với bộ đệm ở đầu vào

Đối với phơng pháp này, vấn đề tranh chấp cùng một khe thời gian ở cùng một cửa củahai hay nhiều tế bào ở đầu vào đợc giải quyết ở ngay đầu vào Mỗi đầu vào đợc trang bịmột bộ đệm riêng cho phép nó lu giữ các tế bào cho đến khi lôgic trọng tài quyết định cóthể phục vụ bộ đệm này Khi này môi trờng truyền tải của chuyển mạch sẽ truyền các tếbào ATM từ các hàng của đầu vào đến đầu ra mà không xảy ra tranh chấp bên trong Ph -

ơng pháp này đơn giản nhng có nhợc điểm là nếu đầu hàng ( Head of Line - HOL) khôngthể chuyển mạch đợc quan chuyển mạch thì tất cả các tế bào sau sẽ bị trễ Hiện tợng này

đợc gọi là chặn HOL Quá trình chặn đợc miêu tả nh sau Tế bào đầu vào i đợc chọn để đa

ra đầu ra p, nếu ở cùng thời điểm này tế bào đầu vào j cũng dự định đ ợc đa ra đầu ra p thì

nó bị dừng cùng với tất cả các tế bào đứng sau nó trong hàng Giả sử tế bào thứ hai tronghàng đầu vào j đợc dự định đa ra đầu ra q và đầu ra này hiện đang rỗi thì tế bào này cũngkhông thể đợc phục vụ vì tế bào đứng trớc nó bị chặn Môi trờng truyền tải của chuyểnmạch có các hàng ở đầu vào trong khoảng thời gian một tế bào có thể truyền đợc p tế bào

( p nhỏ hơn hoặc bàng số đầu vào N cho phép) từ p đầu vào đến p đầu ra Mặc dù phơng

pháp này đơn giản nhng bị hạn chế tổng lu lợng chỉ bằng 50-60% tốc độ cửa vào, nênkhông phù hợp đối với nhiều ứng dụng và thờng đợc sử dụng kết hợp với các phơng phápkhác

Xếp hàng ở đầu ra

Hình 15 : Chuyển mạch với bộ đệm ở đầu ra

Phơng pháp xếp hàng ở đầu ra dựa trên nguyên tắc các tế bào của các đầu vào khác nhau

dự định đa đến cùng một đầu ra có thể đợc chuyển mạch trong khoảng thời gian một tếbào Tuy nhiên do mỗi đầu ra chỉ có thể phục vụ một tế bào nên để tránh sự tranh chấpmột bộ đệm đợc đặt ở mỗi đầu ra của từng phần tử chuyển mạch Mỗi đầu ra có 1 bộ đệm

riêng cho phép nó lu giữ nhiều tế bào truyền đến trong thời gian một tế bào Về nguyêntắc, nhiều tế bào có thể đa đến đồng thời tất cả các đầu vào dự định kết nối với một đầu

ra Để không một tế bào nào bị mất trong môi trờng 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 tế bào Chuyểnmạch này không cần lôgic trọng tài vì tất cả các tế bào đều có thể đến hàng của mình

Điều khiển hàng thực hiện trên nguyên tắc FIFO

Ngoài ra, tồn tại phơng pháp xếp hàng đầu ra/đệm chung Về lý thuyết, hai phơngpháp xếp hàng đầu ra và xếp hàng đầu ra/đệm chung là hai phơng pháp tối u nhất vìchúng đạt đợc thông lợng cao nhất với kích thớc nhớ đệm cho các tế bào nhỏ nhất Thực

tế, các chuyển mạch ATM sử dụng kết hợp các phơng pháp xếp hàng nói trên

3.3.3 Thí dụ kết cấu chuyển mạch

Xét chuyển mạch Banyuan làm thí dụ Mạng chuyển mạch này thuộc loại đ ợc gọi là cácmạng kết nối đa tầng ( Multistage Interconnnection Networks- MIN) Kết cấu này thuộcloại tự định tuyến với các hàng ở đầu ra Trên hình 13, mạng chuyển mạch bao gồm 3tầng, mỗi tầng chứa 4 phần tử chuyển mạch 2x2, các bộ đệm ( các hàng) đ ợc đặt ở đầu racủa mạng Nguyên lý làm việc của kết cấu chuyển mạch này nh sau:

- Trớc khi đi vào kết cấu chuyển mạch, cửa ra của một tế bào đợc xác định bằng cácnhận dạng kênh ảo và đờng dẫn ảo Cửa ra này đợc xác định bằng nhãn định tuyến ởdạng cơ số 2 đợc gắn vào đầu mỗi tế bào

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

ình dới tả đờng 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 đợc chuyển

đến đầu ra 1 của phần tử chuyển mạch, ở tầng thứ hai và thứ ba chúng đợc chuyển đến

đầu ra 0 của chuyển mạch Vì hai tế bào này có cùng một đầu ra đợc xác định bởi cùngmột nhãn định tuyến nên một tế bào phải xếp hàng ở bộ đệm sau tế bào kia trớc khi rangoài chuyển mạch

Hình 16: Thí dụ chuyển mạch ATM

4 Phát triển mạng

4.1 Các phơng pháp phát triển mạng

Có nhiều chiến lợc và hoạch định khác nhau để đa các dịch vụ ISDN băng rộng vàomạng viễn thông công cộng với mục đích cuối cùng là phát triển đến một mạng toàn cầucung cấp tất cả các dịch vụ Để đa 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 cũng nh ảnh hởng của chúnglên ngời sử dụng đầu cuối Sự phát triển các dịch vụ là vấn đề cơ bản vì mục tiêu cuốicùng của phát triển mạng là đạt đợc một mạng phục vụ đợc tốt các yêu cầu của kháchhàng cần mua nó

Phạm vi thời gian đa vào cũng quan trọng Thời gian phụ thuộc vào khả năng sẵn sàngcủa các dịch vụ mới, công nghệ hỗ trợ, các sản phẩm dịch vụ này và điều quan trọng nhất

là nhu cầu đối với các dịch vụ Nhu cầu này chịu ảnh hởng mạnh mạnh mẽ của chính sáchcớc, đặc biệt đối với các khách hàng nhà riêng hay thơng gia nhỏ Để giảm sự tăng giáthành đối với cả ngời sử dụng lẫn nhà khai thác thì cần có một chiến lợc tổng hợp liên kếttất cả các dịch vụ, thiết bị và mạng hiện có

Một 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 triển hoànthiện đến mục tiêu trớc khi mạng quốc gia phát triển đến mục tiêu này, có nghĩa, tất cảcác dịch vụ sẽ đợc thực hiện bởi các đờng thâm nhập ATM, nhng các dịch vụ băng hẹp đ-

ợc kết nối bởi các cổng đến của các mạng ATM hiện có

4.2 Các phơng pháp đa ATM vào mạng

Tồn tại ba phơng pháp đa ATM vào mạng băng rộng:

Các dịch vụ băng rộng đợc cung cấp cho các ngời sử dụng trên toàn bộ vùng ( trên toàn

bộ quốc gia) chồng lấn lên các mạng hiện có Phơng pháp này cho phép cung cấp các dịch

vụ băng rộng cho nhiều ngời sử dụng trên một vùng rộng lớn hơn nhng nó có thể dẫn đến

đờng thâm nhập đến chuyển mạch tập trung quá dài

Tựu chung lại, phơng pháp ốc đảo hấp dẫn đối với các hãng khai thác hoạt động trongmôi trờng tự do hoá đòi hỏi dẫn đầu trong việc tiếp thị Phơng pháp chồng lấn dễ chấpthuận bởi các nhà khai thác lấy quan điểm đầu t 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 phơng pháp trên Chẳng hạn, chồng lấn các bộ nối chéo để đảm bảo phủ