TÌM HIỂU VỀ BÁO HIỆU TRONG ATM

CÁC CHỮ VIẾT TẮT AAL ATM Adaptation Layer Lớp tương thích ATM ACM Accept Message Bản tin thông báo kết thúc việc ANSI American National Standard Viện tiêu chuẩn quốc gia ATM Asynchronous

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Nguyễn Thị Mai

TÌM HIỂU VỀ BÁO HIỆU TRONG ATM

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Nghành : Viễn Thông

Cán bộ hướng dẫn : PGS – TS Nguyễn Kim Giao

Đồng h ướng dẫn : Cử nhân Nguyễn thị Hồng

HÀ NỘI-2005

đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn em trong suốt thời gian làm khóa luận

Em cũng xin cảm ơn tất cả những thầy cô trong trường đã dạy dỗ, cung cấp cho em những kiến thức cơ bản cũng như chuyên môn, tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành tốt bản khóa luận này

Đồng thời gửi lời cảm ơn tới các bạn bè đã giúp đỡ, chỉ bảo nhiệt tình cho tôi hoàn thành tốt bản khóa luận này

Hà Nội, tháng 6 năm 2004

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

Nội dung chính của khóa luận là tìm hiểu về báo hiệu trong ATM Tuy nhiên để hiểu được nội dung này cần nắm rõ về mạng ATM và phải hiểu thế nào

là báo hiệu Vì thế hai chương đầu của khóa luận là đề cập đến hai nội dung này

Chương 1 sẽ lần lượt đưa ra định nghĩa về ATM; ưa nhược điểm của ATM; cấu trúc của tế bào ATM; các khái niệm liên quan đến kênh ảo, đường ảo (như là liên kết đường ảo, liên kết kênh ảo, kết nối đường ảo…) Cuối chương chúng ta sẽ tìm hiểu về mô hình phân lớp ATM (cấu trúc chức năng của từng lớp)

Chương 2 cho ta hiểu thế nào là báo hiệu; cung cấp những khái niệm về các loại báo hiệu và các hệ thống báo hiệu; ưa nhược điểm của các loại báo hiệu

Chương cuối của khóa luận này là trình này về nội dung chính của khóa luận Trước tiên em trình bày tổng quan về báo hiệu trong ATM Sau đó đi vào phân tích báo hiệu trên cả hai giao diện là giao diện người dùng với mạng (báo hiệu UNI) và báo hiêu trên giao diện mạng với mạng (báo hiệu NNI) Để hiểu rõ hơn về báo hiệu UNI em đưa ra hai thí dụ phân tích thủ tục truyền các bản tin báo hiệu để thiết lập, hủy bỏ kết nối điểm điểm và kết nối điểm đa điểm Khi đề cập về báo hiệu tại giao diện NNI thì em đưa ra hai giao thức báo hiệu B-ISUP, giao thức dành cho mạng công cộng và giao thức PNNI dành cho mạng ATM riêng Tương ứng với mô hình phân lớp của ATM thì lớp tương thích AAL được thay thế bằng lớp tương thích dành cho báo hiệu SAAL Cho nên chúng ta sẽ tìm hiểu thêm về lớp này

MỤC LỤC

Lời mở đầu 1 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ ATM

1.1-Giới thiệu chung

1.1.1- Khái niệm ATM - 2

1.1.2 - Đặc điểm của ATM - 2

1.1.3 - Ưu điểm , nhược điểm của ATM - 3

1.1.3.1 – Ưa điểm - 3

1.1.3.2 - Nhược điểm - 5

1.1.4 -Vấn đề chuẩn hóa ATM - 6

1.1.4.1 – Các tổ chức làm về tiêu chuẩn- - - - - 6

1.1.4.2 – Các tiêu chuẩn ITU-T - 7

1.1.4.3 – ATM forum - 8

1.2-Tế bào ATM 1.2.1 - Cấu trúc tế bào ATM - 8

1.2.2- Phân loại tế bào - 10

1.2.3 - Kích thước tế bào - 11

1.3 - Đường ảo và kênh ảo 1.3.1- Đường ảo và kênh ảo (VP/VC) - 12

1.3.2 - Nhận dạng đường ảo (VPI)và nhận dạng kênh ảo(VCI) - 13

1.3.3 - Liên kết kênh ảo / Liên kết đường ảo (VP link / VC link) - 13

1.3.4 - Kết nối kênh ảo / Kết nối đường ảo (VCC / VPC) - 14

1.3.5 –Ứng dụng của VCC VPC - 15

1.3.5.1 – Ứng dụng VCC - 15

1.3.5.2 – Ứng dụng của VPC - 16

1.4- Mô hình phân lớp ATM 1.4.1 - Mô hình tham chiếu giao thức của B-ISDN - 17

1.4.2 - Cấu hình giao thức chuẩn - 19

1.4.3 - Lớp vật lí - 20

1.4.3.1 – Giới thiệu - 20

1.4.3.2 – Giao diện tế bào - 21

1.4.3.3 – Giao diện SDH - 21

1.4.4 - Lớp ATM - 22

1.4.5 - Lớp AAL (Lớp tương thích ATM) - 24

1.4.5.1 - Giới thiệu chung về AAL - 25

1.4.5.2 - Quá trình hình thành tế bào ở lớp AAL - 26

1.4.5.3 – Các loại AAL - 27

1.4.5.3.1 – AAL 1 - 27

1.4.5.3.2 – AAL 2 - 28

1.4.5.3.3 – AAL 3/4 - 28

1.4.5.3.4 – AAL 5 - 30

CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ BÁO HIỆU 2.1 - Giới thiệu chung - 32

2.2 - Báo hiệu thuê bao - 33

2.3 - Báo hiệu kênh riêng(CAS) - 35

2.4 - Báo hiệu kênh chung (CCS) - 36

CHƯƠNG 3 : BÁO HIỆU TRONG ATM 3.1 – Giới thiệu chung 3.1.1 - Các yêu cầu của báo hiệu trong B-ISDN - 38

3.1.2 - Mô hình giao diện một mạng ATM - 39

3.2 - Báo hiệu tại giao diện người dùng và mạng (báo hiệu UNI) 3.2.1 – Giới thiệu - 42

3.2.2 - Bản tin báo hiệu UNI - 45

3.2.2.1 - Tiêu đề bản tin - 46

3.2.2.2 - Phần tử tải tin IE (Information Elements) - 49

3.2.3 - Trạng thái cuộc gọi - 50

3.2.4 - Bản tin báo hiệu trao đổi (Meta signalling) - 52

3.2.4.1 - Phạm vi ứng dụng của báo hiệu trao đổi - 52

3.2.4.2 - Cấu trúc bản tin báo hiệu trao đổi - 53

3.2.4.3 – Các thủ tục trong bản tin báo hiệu trao đổi - 56

3.2.5 – Ví dụ về thiết lập và hủy bỏ kết nối điểm điểm - 57

3.2.6 – Ví dụ về thiết lập và hủy bỏ kết nối điểm đa điểm - 60

3.3 - Báo hiệu tại giao diện mạng và mạng (báo hiệu tại NNI) 3.3.1 – Báo hiệu tại mạng ATM công cộng – giao thức B-ISUP - 63

3.3.1.1 – Các loại bản tin - 64

3.3.1.2 – Các thủ tục báo hiệu B-ISUP giữa các nút mạng - 65

3.3.2 – Báo hiệu tại mạng ATM riêng – Giao thức PNNI - 66

3.3.2.1 – Giới thiệu - 66

3.3.2.2 – Giao thức định tuyến PNNI - 67

3.3.2.2.1 – Giới thiệu - 67

3.3.2.2.2 – Các loại gói tin trong giao thức định tuyến PNNI - 70

3.3.2.2.3 – Giao thức báo hiệu PNNI - 71

3.4 - Lớp AAL dành cho báo hiệu (SAAL-Signalling ATM Adaption Layer) 3.4.1 – Cấu trúc của SAAL - 73

3.4.2 – Phần chung của SAAL - 74

3.4.3 – Phần phụ thuộc dịch vụ của SAAL (SSCS) - 74

3.4.4 – SSCOP - 75

3.4.4.1 – Giới thiệu - 75

3.4.4.2 – Các loại bản tin - 78

3.4.5 – SSCF - 79

3.4.5.1 – SSCF cho UNI - 80

3.4.5.2 – SSCF cho NNI - 81

CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AAL ATM Adaptation Layer Lớp tương thích ATM

ACM Accept Message Bản tin thông báo kết thúc việc

ANSI American National Standard Viện tiêu chuẩn quốc gia

ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền không đồng bộ BAsize Buffes Allocation Size Trường kích thước cấp cho bộ

đệm B-ISDN Broadband Intergrated Services Mạng số đa dịch vụ băng rộng

Digital Network

B-ISUP Broadband ISDN User Part Phần người dùng B-ISDN BOM Beginning of Message Phần đầu của bản tin

BSVC Broadcast SVC Kênh ảo báo hiệu truyền thông

CAS Channel Associated Signalling Báo hiệu kênh liên kết

CBR Constant Bit Rate Tốc độ bit không đổi

CCS Common Channel Signalling Báo hiệu kênh chung

CDV Cell Delay Variation Sự biến thiên độ trễ tế bào CLP Cell Loss Priority Trường ưu tiên tổn thất tế bào

COM Continuation of Message Phần tiếp theo của bản tin

CPI Common Part Indication Phần nhận dạng chung

CRC Cyclic Redundancy Check Mã kiểm tra dư vòng

CS Convergence Sublayer Lớp con hội tụ

CSI Convergence Subluye Indicator Bit chỉ thị lớp hội tụ

DTL Designated Transit List Danh sách truyền được chỉ

định EOM End of Message Phần kết thúc bản tin

ESTI European Telecommunication Viện tiêu chuẩn viễn thông

Standards Institute Châu Âu

FD Fixed Switching Delay Trễ chuyển mạch cố định

GFC Generic Flow Control Trường điều khiển luồng

HEC Header Error Control Trường điều khiển lỗi mào đầu

PD Packetization Delay Trễ tạo gói

IAM Input Address Message Bản tin địa chỉ khởi đầu

IE Information Elements Phần tử thông tin

ITU-T Telecommunication Standardization Tổ chức quốc tế về các tiêu Sector of

International chuẩn viễn thông Telecommunicationn Union

MSVC Meta Signalling Virtual Channel Kênh ảo báo hiệu trao đổi

MTP Message Tranfer Part Phần truyền thông điệp

N-ISDN Narrow-ISDN Mạng số đa dịch vụ băng hẹp

NNI Network to Node Interface Giao diện mạng- mạng

OAM Operation, Administantion, Maintenace Khai thác, quản lí, bảo dưỡng

OSI Open Systems Interconnection Hệ thống liên kết mở

PBX Private Branche Exchange Tổng đài tư nhân

PCR Peak Cell Rate Tốc độ đỉnh tế bào

PD Protocol Discriminator Trường tách biệt giao thức PDH Plesiochronous Digital Hierarchy Hệ thống truyền dẫn phân cấp

cận đồng bộ PDU Protocol Data Unit Đơn vị giao thức số liệu

PSVC Point to point Signalling Virtual Channel Kênh ảo báo hiệu từ điểm đến

điểm

PTSE PNNI Topology State Element Phần tử trạng thái liên kết

PTSP PNNI Topology State Packet Gói tin trạng thái liên kết

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

REL Release Message Bản tin giải tỏa đường kết nối RLC Release Complete Mesage Bản tin hoàn tất việc giải tỏa SAAL Signalling ATM Adaptation Layer Lớp tương thích dành cho báo SAM Side Address Message Bản tin địa chỉ kế tiếp

SAP Service Access Point Điểm truy cập dịch vụ

SAR Segmentation and Reassembly Sublayer Lớp con phân đoạn và tái tạo SBSVC Selective Broadband SVC Báo hiệu truyền thông có chọn

lọc SDH Synschronous Digital Hierarchy Hệ thống phân cấp số đồng bộ

SNMP Simple Network Management Protocol Giao thức quản lí mạng đơn SNP Sequence Number Protection Trường bảo vệ số thứ tự

SSCF Service Specific Convergence Function Chức năng phối hợp phụ thuộc

dịch vụ STM Synschronous Transfer Mode Chế độ truyền đồng bộ

TC Transmission Convergence Sublayer Lớp con hội tụ truyền

UNI User Network Inface Giao diện người dùng - mạng UPC Usage Parameter Control Điều khiển tham số khách

VBR Variable Bit Rate Tốc độ bit thay đổi

VCC Virtual Channel Connection Kết nối kênh ảo

VCI Virtual Channel Identifier Nhận dạng kênh ảo

VPC Virtual Path Connection Kết nối đường ảo

VPI Virtual Path Identifier Nhận dạng đường ảo

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ ATM

1.1 - GIỚI THIỆU CHUNG

1.1.1 - KHÁI NIỆM ATM

ATM – Asynchronous Transfer Mode-Kiểu truyền không đồng bộ Trong đó thuật

ngữ “truyền” bao gồm cả lĩnh vực truyền dẫn và chuyển mạch thông tin trong mạng Thuật ngữ “không đồng bộ” giải thích cho kiểu truyền không có sự tuần hoàn theo trình

tự của các dòng thông tin riêng biệt, tức là các gói tin trong cùng một cuộc nối có thể lặp lại một cách bất thường như lúc chúng được tạo ra theo yêu cầu cụ thể mà không theo một chu kì

Hình 1.1: Cấu trúc khung ATM

Trong ATM các gói thuộc về một kênh ảo có thể xuất hiện tại bất kì vị trí nào Trong chế độ ATM khi thông tin đầu vào xuất hiện thì sẽ được nạp vào bộ đệm, sau đó được chia nhỏ và gắn thêm phần mào đầu tạo thành gói tin ATM (tế bào ATM-ATM cell) Sau đó được truyền tải qua mạng đến bên thu căn cứ vào mào đầu của tế bào ATM

mà sắp xếp cho đúng thứ tự như lúc truyền đi

Tóm lại, ATM là công nghệ truyền tải dùng kĩ thuật ghép kênh phân chia thời gian không đồng bộ trên gói tin có độ dài cố định, được làm cơ sở cho o B-ISDN 1.1.2 - ĐẶC ĐIỂM CỦA ATM

Từ định nghĩa về ATM ta thấy rằng nguyên lí của ATM gần giống với chuyển mạch gói Tuy nhiên ATM có một số đặc điểm khác đã đảm bảo cho ATM có được sự linh hoạt lớn, có được tính tương thích giữa tốc độ truyền các tế bào và tốc độ của thông tin được tạo ra

ATM có những đặc điểm như sau:

- Gói tin ATM có kích thước nhỏ, cố định Các tế bào nhỏ cùng với tốc độ

truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền và biến động trễ (Delay Jitter) giảm đủ nhỏ

đối với các dịch thời gian thực Ngoài ra kích thước nhỏ cũng tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao

- Mào đầu tế bào phải có giá trị nhỏ nhất để tăng hiệu quả sự dụng vì đường truyền tốc độ cao

- Các tế bào được truyền tải tại những khoảng thời gian xác định không có khoảng trống giữa các tế bào, trong thời gian rỗi loại tế bào “không được gán” được truyền đi

- ATM đảm bảo sự nhất quán về thứ tự: Thứ tự các tế bào tại bên thu được đảm bảo giống như thứ tự truyền đi ở bên phát Điều này ít xảy ra đối với chuyển mạch gói

- ATM có khả năng nhóm một vài kênh ảo VC (Virtual Channel) thành một đường ảo VP (Virtual Path) nhằm giúp cho việc định tuyến được dễ dàng

1.1.3 - ƯA ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA ATM

1.1.3.1 - ƯA ĐIỂM

Xuất phát từ những đặc điểm của ATM ta nhận ra nhưng ưa điểm của ATM như sau:

- Cung cấp các kết nối tốc độ cao (High Speed Connectivit ):

ATM được phát triển để hỗ trợ những dịch vụ thông tin tốc độ cao với tất

cả các đặc tính về dữ liệu, tốc độ bít, chất lượng dịch vụ, được thực hiện trên các

hệ thống truyền dẫn cao, đặc biệt là sợi quang và công nghệ SDH (Synschronous

Digital Hierarchy)

- Liên kết mạng thông suốt (Seamless Connectivity):

Trong mạng nội bộ công cộng, hệ thống truyền dẫn hoạt động theo một chế độ phân cấp ghép kênh với dung lượng ghép tại mỗi mức là cố định Muốn xen hay rẽ một kênh ở mức thấp nhất thì phải tiến hành tách và ghép lại luồng số

từ trên xuống và từ dưới lên qua tất cả các mức trung gian Đó là một yếu điểm lớn do kĩ thuật chuyển mạch hiện tại không có khả năng hỗ trợ các tốc độ khác nhau trong cùng một cấu trúc chuyển mạch Trong khi đa tốc độ và tốc độ thay đổi

là một yêu cầu của các dịch vụ truyền thông đa phương tiện Tính chất cố định về dung lượng tại từng cấp ghép kênh làm phức tạp các công tác dự phòng, khó khăn trong việc cấp phát băng thông theo yêu cầu người sử dụng ATM không có những giới hạn này do độ phức tạp trong chuyển mạch không phụ thuộc vào số lượng kênh logic Có thể thực hiện mạng ATM ở bất kì cấp nào Mức ghép của ATM là các kết nối ảo Đây là cách thực thể logic có thể được gộp nhóm và xử lí một cách

dễ dàng bằng công nghệ xử lí số hiện tại

Những công nghệ sử dụng ở LAN, WAN hoàn toàn khác nhau nên để kết nối LAN và WAN cần thiết phải có sự chuyển đổi giao thức ở các lớp cấp thấp (1-

>3 của mô hình OSI) dẫn đến hiện tượng “ thắt nút cổ chai ” trên các kết nối đầu cuối với đầu cuối Công nghệ ATM có thể được đưa vào mạng LAN dưới dạng ATM-LAN được xem là thế hệ thứ ba của công nghệ mạng cục bộ Khi đó việc kết nối ATM-LAN với WAN dựa trên công nghệ ATM là điều hết sức tương

thích Tóm lại, với công nghệ ATM liên kết LAN-WAN sẽ cung cấp các kết nối hoàn toàn thông suốt

vụ của N-ISDN mà còn đáp ứng được các dịch vụ mới

- Độ tin cậy cao:

ATM cung cấp các chức năng khôi phục lỗi nhanh trong môi trường thông tin tốc độ cao Vùng thông tin điều khiển của tế bào được kiểm tra và sửa lỗi nhờ

đó nút mạng có thể bỏ đi các tế bào lỗi và chỉ chuyển tiếp các tế bào đúng

Các chức năng vận hành, quản lí, bảo dưỡng được định nghĩa trên cơ sở các tế bào OAM (F4, F5) Các chức năng này cung cấp cơ chế vận hành bảo dưỡng mạng đơn giản và hiệu quả Định tuyến trong ATM rất linh động nhờ ánh

xạ các tuyến vật lí thành các giá trị nhận dạng kết nối ảo trong từng tế bào cho phép định tuyến lại khi một phần tử mạng bị sự cố

Tóm lại các tính năng ưa việt chủ yếu của ATM là:

- Linh hoạt: dễ đáp ứng mọi dịch vụ mới trong tương lai

- Sử dụng nguồn tài nguyên hiệu quả cao: dễ phối hợp mạng mới ATM với mạng

cũ PTSN/DPN, LAN; tận dụng mọi đầu tư hiện có

- Một mạng đa năng đơn giản (thủ tục xử lí tế bào ATM rất đơn giản), làm giảm các mạng riêng

- Tiết kiệm giá thành trong OA&M nhờ công nghệ cao và kiến trúc mạng đồng nhất

- Giảm giá thành truyền dẫn

- Đảm bảo khả năng cấp kênh băng rộng và rất năng động, mềm dẻo

- Tăng cường hiệu năng mạng

1.1.3.2 - NHƯỢC ĐIỂM CỦA ATM

Tuy ATM có rất nhiều ưa điểm song ATM vẫn còn một số hạn chế sau:

• Hạn chế lớn nhất liên quan đến sự biến thiên độ trễ tế bào (CDV-Cell delay

variation) CDV tạo ra bởi giá trị trễ khác nhau xuất hiện trong mạng tại những

điểm chuyển mạch và thiết bị ghép kênh Điều này dẫn đến khoảng cách giữa các

tế bào cũng thay đổi CDV ảnh hưởng lớn đến các dịch vụ nhạy cảm với trễ (như dịch vụ truyền tín hiệu thoại)

• Hạn chế thứ hai là thời gian trễ tổ hợp tế bào Nguyên nhân là do thông tin từ nguồn tín hiệu sẽ phải nạp tại các bộ đệm cho đến khi các tế bào phải được nạp đủ

48 byte, thời gian đợi tại các bộ đệm phụ thuộc vào tốc độ thông tin đến Như vậy đối với thông tin tốc độ thấp thì thời gian đợi lâu hơn (tức trễ lớn) Điều này ảnh hưởng lớn đến những dịch vụ nhạy cảm trễ như thoại, hình ảnh

Hai hạn chế trên không xảy ra đối với STM (Synschronous Transfer Mode)được

sử dụng trong N-ISDN (Narrow-ISDN) Trong mạng ATM, thông tin được truyền tải qua

mạch dưới dạng tế bào một cách không đồng bộ so với thông tin tại đầu vào của mạng Ngoài ra cần lưa ý một điểm rất quan trọng là sự truyền tải này hoàn toàn độc lập với các

khung của hệ thống truyền dẫn phân cấp đồng bộ SDH (Synchronuos Digital Hierarchy)

hay dưới dạng cấu trúc khung của hệ thống truyền dẫn phân cấp cận đồng bộ PDH

(Plesiochronous Digital Hierarchy) đối với từng trường hợp khác nhau sẽ đòi hỏi sự liên

kết khác nhau giữa tế bào ATM giữa tế bào ATM và các bít của hệ thống truyền dẫn

1.1.4 - VẤN ĐỀ CHUẨN HÓA ATM

1.1.4.1 - CÁC TỔ CHỨC LÀM VỀ TIÊU CHUẨN

Hiện nay việc tiêu chuẩn hoá B-ISDN/ATM được thực hiện dưới hai hình thức: hình thức do các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế thực hiện và dưới dạng diễn đàn công nghiệp

Các tổ chức chính gồm: Tổ chức quốc tế về các tiêu chuẩn viễn thông của ITU-T

(Telecommunication Standardization Sector of International Telecommunicationn Union) mà trước đây gọi là CCITT (Comité Consultatif International Télégarphicque et Téléphonique), Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ESTI-European Telecommunication Standards Institute), Viện tiêu chuẩn quốc gia Mĩ (ANSI-American National Standards Institute)

Các diễn đàn công nghiệp gồm có: ATM forum, IETF (Internet Engineering Task

Force), SIG (SMDS Interrnet Group), Frame Relay Forum

Diễn đàn công nghiệp được thực hiện từ những năm 90, là một hình thức mới trong việc chuẩn hoá Đây không phải những tổ chức chính thức làm về tiêu chuẩn mà là những nhà sản xuất, khách hàng, các chuyên gia công nghiệp Mục đích của các diễn đàn này là đảm bảo thực hiện khả năng phù hợp, tính tương thích của các tiêu chuẩn, mà không phải đưa thêm các chi tiết mới vào tiêu chuẩn thay cho việc đưa ra các định nghĩa

và các thỏa thuận để thực hiện Diễn đàn chủ yếu làm sáng tỏ các vướng mắc, giải quyết vấn đề tương thích khi áp dụng các tiêu chuẩn Trong nhiều trường hợp, diễn đàn đã có những đóng góp tích cực đối với các tổ chức chuẩn chính thức, có tác dụng thúc đẩy việc chấp nhận các tiêu chuẩn, các thủ tục và giao thức ATM/B-ISDN đã ban hành

1.1.4.2 - CÁC TIÊU CHUẨN ITU-T (CCITT)

ITU-T là tổ chức chính đưa ra các chuẩn có tính chất quốc tế CCITT làm việc theo chu kì trước đây là bốn năm, nay là hai năm

Chu kì đầu là từ 1985-1988 Trong chu kì này có một khuyến nghị đầu tiên đã được đưa ra Đó là khuyến nghị I.121 với nội dung chính như sau:

• Chọn công nghệ ATM là giải pháp truyền tải áp dụng cho B-ISDN

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

• Xác định 155 Mbit/s và 622 Mbit/s là tốc độ truyền dẫn của giao diện mạng

• Khách hàng UNI (User Network Inface)

Sau đó việc chuẩn hoá B-ISDN được đẩy mạnh trong giai đoạn kế tiếp nên chu kì 89-92 đã có 13 khuyến nghị đã được đưa ra Đây là những khuyến nghị đầu tiên tiếp theo cho ATM/B-ISDN

Chu kì 93-94 vấn đề chủ yếu liên quan đến báo hiệu trong ATM (gồm 12 khuyến nghị)

Ngày nay nhiều lĩnh vực của ATM đang được nghiên cứa và chuẩn hóa trong đó nổi trội là vấn đề điều khiển lưa lượng trên từng đoạn đường truyền giữa những trạm đầu cuối, điều khiển tắc nghẽn, quản lí mạng

ANSI chủ yếu đưa ra những chuẩn được áp dụng ở Mĩ, ETSI thì đưa ra những tiêu chuẩn áp dụng ở Châu Âu Nhưng những tiêu chuẩn này là đều dựa trên tiêu chuẩn của ITU-T đưa ra và kết hợp thêm một số thông số để cho phù hợp với lịch sử, những tiêu chuẩn kĩ thuật của địa phương

Các diễn đàn khác chủ yếu thảo luận về những vấn đề riêng của lĩnh vực

1.2 - TẾ BÀO ATM

1.2.1 - CẤU TRÚC TẾ BÀO ATM

Tế bào ATM có kích thước nhỏ, chiều dài cố định 53 byte, trong đó có 48 byte trường thông tin và 5 byte mào đầu (Khuyến nghị I.3610) Kích thước nhỏ có tác dụng giảm thời gian trễ tại các bộ đệm và chiều dài cố định làm tăng hiệu quả chuyển mạch Điều này có tác dụng rất lớn vì ATM là mạng có tốc độ cao Mào đầu dùng để định tuyến

tế bào và được cập nhật với các giá trị nhận dạng mới tại các nút chuyển mạch Trường thông tin được truyền thông suốt qua mạng, không hề bị thay đổi trong quá trình truyền tải

Có hai cấu trúc được định nghĩa: Một dùng cho UNI và một dùng cho NNI

Tương ứng có hai loại mào đầu tế bào, gồm các trường nhỏ sau:

Trường GFC (Generic Flow Control): gồm 4 bit; Trong đó 2 bit dùng cho điều

khiển và 2 bit dùng làm tham số Như theo hình 1.2, GFC chỉ áp dụng đối với giao diện UNI trong cấu hình điểm _điểm và tham gia việc điều khiển lưu lượng theo hướng

khách hàng về phía mạng Cơ cấu sử dụng 4 bit GFC đã được tiêu chuẩn hoá

GFC: Điều khiển luồng chung PT: Loại tải tin

VPI:Nhận dạng đường ảo VCI: Nhận dạng kênh ảo

CLP:Ưa tiên tổn thất tế bào HEC: Điều khiển lỗi mào đầu tế bào

Hình 1.2: Cấu trúc mào đầu tế bào UNI và mào đầu tế bào NNI

Trường định tuyến (VPI/VCI) : Đối với UNI, gồm 24 bit (8 bit VPI và 16

bitVCI) và đối với NNI, gồm 28 bit (12 bit VPI và 16bit VCI) Đặc tính cơ bản của ATM là chuyển mạch xảy ra trên cơ sở giá trị trường định tuyến của các tế bào Nếu chuyển mạch chỉ dựa trên giá trị VPI thì được gọi kết nối đường ảo; nếu chuyển mạch dựa trên cả hai VPI/VCI thì được gọi kết nối kênh ảo

Trường tải thông tin (Payload Type- PT): 3 bit dùng để chỉ thị thông tin được

thông tin truyền tải thông tin khách hàng hay thông tin mạng (khuyến nghị I.361) Khi PT mang các thông tin mạng (ví dụ khi xảy ra tắc nghẽn), mạng sẽ có xử lý đối với trường thông tin của tế bào

Trường ưu tiên tổn thất tế bào (CLP –Cell Loss Priority): 1 bit Giá trị bit này

có thể được xác lập bởi khách hàng hoặc nhà cung cấp dịch vụ, dùng cho mục đích điều khiển tắc nghẽn Các tế bào trong đó CLP=0 có mức ưu tiên cao và CLP=1 có mức ưu tiên thấp hơn Các tế bào có CLP=1 sẽ bị loại bỏ khi xảy ra tắc nghẽn trong mạng

Trường điều khiển lỗi mào đầu (HEC-Header Error Control): gồm 8 bit

Trường này được xử lý ở lớp vật lý vào có thể được dùng để sửa các lỗi một lỗi bit hoặc

để phát hiện các lỗi bị nhiều lỗi bit

Bảng 1.1: Bảng mã PT

000 Dữ liệu đối tượng sử dụng, SDU kiểu 0, không tắc nghẽn

001 Dữ liệu đối tượng sử dụng, SDU kiểu 1, không tác nghẽn

010 Dữ liệu đối tượng sử dụng, SDU kiểu 0, tắc nghẽn

011 Dữ liệu đối tượng sử dụng, SDU kiểu 1, tắc nghẽn

100 Luồng tế bào OAMF5 kết hợp đoạn

101 Luồng tế bào OAMF5 thông suốt (tế bào kết hợp đến đầu cuối)

110 Luồng tế bào điều khiển lưu lượng và chức năng quản lí nguồn

tài nguyên

111 Dành cho các chức năng trong tương lai

Khuôn dạng mào đầu tế bào dùng cho NNI cũng tương tự như của UNI Một điểm khác biệt là mào đầu tế bào dùng cho NNI không chứa GFC và do vậy trường VPI gồm 12 bit

1.2.2 - PHÂN LOẠI TẾ BÀO

Có 5 loại tế bào và chức năng của các loại tế bào như sau:

• Tế bào rỗng: là tế bào được lớp vật lý xen vào/tách ra để luồng tế bào tại danh

giới giữa lớp ATM và lớp vật lý có tốc độ phù hợp với tốc độ của đường truyền

• Tế bào hợp lệ : là tế bào có mào đầu không có lỗi bị phát hiện hoặc có lỗi đơn đã

được sửa bởi chu trình sửa lỗi HEC

• Tế bào không hợp lệ: là tế bào có nhiều lỗi và không thể sửa được (bị loạt bỏ tại

lớp vật lý)

• Tế bào“ được gán”: là tế bào mang những thông tin dịch vụ, sử dụng các dịch vụ

lớp ATM

• Tế bào “không được gán”: là tế bào “ không được sử dụng” không mang thông

• Hiệu suất truyền: Nhận thấy rằng hiệu suất truyền phụ thuộc vào kích thước phần

tiêu đề và phần dữ liệu Kích thước dữ liệu càng lớn thì hiệu suất truyền càng lớn

• Trễ: Gói tin truyền qua mạng đương nhiên sẽ xảy ra trễ Có nhiều loại trễ tùy

thuộc vào nguyên nhân gây trễ Có thể kể ra những loại trễ sau:

• Trễ tạo gói (PD-Packetization Delay): Trễ này sinh ra ở khi tạo gói tin ATM Do

khi có thông tin thì phải chờ nạp đủ 48 byte cho nên gây nên trễ PD Như vậy rõ ràng trễ tạo gói phụ thuộc vào kích thước của trường dữ liệu tế bào

• Trễ chuyển mạch cố định (FD-Fixed Switching Delay): Trễ này sinh ra khi gói tin

ATM đi qua chuyển mạch.Giá trị của loại trễ này là cố định

• Trễ hàng đợi (QD-Queueing Delay): Loại trễ này tạo ra tại hàng đợi trong hệ

thống chuyển mạch QD có giá trị thay đổi và tuỳ thuộc vào tỉ lệ kích thước trường

số liệu và kích thước trương tiêu đề (L/H) Nếu L/H có giá trị từ 8 đến 16 thì QD là nhỏ nhất tương ứng là kích thước tế bào từ 32+4 đến 64+4

Rõ ràng là độ dài tế bào ảnh hưởng đến trễ Vậy chọn độ dài tế bào bao nhiêu cho phù hợp ?

Người ta thấy rằng khi kích thước nhỏ hơn 32 byte thì trễ nhỏ, không cần bộ triệt tiếng vọng; còn lớn hơn 64 byte thì trễ lớn, cần có bộ triệt tiếng vọng; còn nằm trong khoảng từ 32 byte đến 64 byte thì trễ chấp nhận được và không cần bộ triệt tiếng vọng nếu như số nút chuyển mạch, số lần chuyển mạng ATM và mạng đồng bộ, khoảng cách truyền không quá lớn

• Độ phức tạp khi thực hiện: Điều này thì quyết định bởi tốc độ xử lí và do dung

lượng bộ nhớ bị hạn chế

Với tất những căn cứ trên đây là có sự chọn lựa là tế bào ATM có độ dài cố định

là 53 byte

1.3 – KÊNH ẢO VÀ ĐƯỜNG ẢO

1.3.1 - ĐƯỜNG ẢO VÀ KÊNH ẢO (VP/VC)

• Đường ảo (VP): VP dùng để chỉ việc truyền đơn hướng các tế bào ATM có cùng

giá trị nhận dạng đường ảo VPI (Virtual Path Identifier) giữa các điểm chuyển

mạch thông qua các điểm nối chéo trung gian Đường truyền ảo là hình thức (đấu nối bán cố định hoặc qua chuyển mạch) tạo ra liên kết có tính chất tương đương về mặt logic giữa hai nút chuyển mạch mà không cần thiết phải đấu nối trực tiếp bằng một liên kết vật lí Một VP có thể có nhiều VC Trên đường truyền thì có nhiều VP

và các VP được phân biệt bởi VPI

Hình 1.3: Mối quan hệ giữa đường ảo, kênh ảo và đường truyền vật lí

• Kênh ảo (VC): Dùng để chỉ việc truyền đơn hướng các tế bào ATM tương ứng với

một giá trị nhận dạng kênh ảo VCI (Virtual Channel Identifier) duy nhất, VC nhận

dạng bằng VCI Như vậy thì trong những VP khác nhau thì giá trị VCI có thể lặp

lại

1.3.2 – NHẬN DẠNG ĐƯỜNG ẢO VÀ NHẬN DẠNG KÊNH ẢO(VPI/VCI)

• VCI: VCI được dùng để nhận dạng các kênh được truyền đồng thời trên đường

truyền dẫn Trường này dài 16 bit, cho phép xác định kênh ảo trên một đường ảo ATM là một loại liên kết hướng kết nối nên mỗi cuộc nối được gán một giá trị VCI tại những thời điểm thiết lập Mỗi giá trị VCI chỉ có ý nghĩa trên từng đoạn liên kết mạng (giữa người sử dụng và mạng hay giữa hai nút mạng liên tiếp) Vì giá trị này thay đổi theo từng liên kết đoạn mạng ATM Ngoài ra VCI còn có ưa điểm trong cuộc nối đa dịch vụ Chẳng hạn như trong dịch vụ có thể bổ sung hay hủy bỏ một dịch vụ trong khi hủy bỏ dịch vụ kia Như vậy, VCI được gán trong quá trình thiết lập cuộc gọi, gán từ trên mạng, từ thiết bị đầu cuối khách hàng hoặc từ thỏa thuận giữa người dùng và mạng thậm chí là các giá trị được định trước trong các khuyến

nghị

• VPI: cho phép nhận dạng đường ảo cho một số kênh ảo có cùng điểm đầu và

điểm cuối VPI cho phép đơn giản hóa thủ tục định tuyến và quản lí Tổ hợp VPI/VCI tạo thành một giá trị duy nhất cho mỗi cuộc nối Tuỳ vào vị trí hai điểm cuối của kết nối mà chuyển mạch ATM sẽ định tuyến dựa trên giá trị của VPI/VCI

hay chỉ cần VPI Bởi vì giá trị của VPI/VCI sẽ thay đổi trên từng đoạn mạng

1.3.3 – LIÊN KẾT KÊNH ẢO, LIÊN KẾT ĐƯỜNG ẢO (VC LINK/VP LINK)

• Liên kết kênh ảo (VC link): Là sự truyền đơn hướng các tế bào ATM giữa điểm

mà tại đó các giá trị VCI được gán vào tế bào và điểm các giá trị đó thay đổi hay bị

xoá

• Liên kết đường ảo (VP link): Là sự truyền đơn hướng các tế bào ATM giữa điểm

mà tại đó các giá trị VPI được gán vào tế bào và điểm các giá trị đó thay đổi hay bị

xoá

1.3.4 – KẾT NỐI KÊNH ẢO, KẾT NỐI ĐƯỜNG ẢO (VCC / VPC - VIRTUAL

CHANNEL CONNECTION/VIRTUAL PATH CONNECTION)

• Kết nối kênh ảo (VCC): VCC là tập hợp của một số kênh ảo Theo định nghĩa

của IUT-T VCC là sự móc nối của một số các liên kết kênh ảo giữa hai điểm mà tại đó có thể truy nhập vào lớp tương thích ATM (lớp ALL) VCC thực chất là đường nối logic giữa hai điểm dùng để truyền các tế bào ATM Các kết nối VCC

có những đặc tính sau:

- Khách hàng sử dụng VCC có khả năng yêu cầu chất lượng dịch vụ xác định bởi các tham số như là tỉ lệ mất tế bào, giá trị thay đổi trễ (CDV) của tế bào

- VCC được cung cấp trên cơ sở yêu cầu trực tiếp hoặc bán cố định

- VCC thứ tự truyền các tế bào ATM sẽ được bảo toàn

- Đối với từng các VCC, các tham số về dung lượng sẽ được thỏa thuận giữa khách hàng và mạng khi kết nối được thiết lập và sau đó có thỏa thuận lại Tại đầu vào các tế bào từ khách hàng vào mạng sẽ được giám sát (bằng chức năng

điều khiển tham số khách hàng, UPC – Usage Parameter Control) để đảm bảo

rằng các tham số đã thỏa thuận không vi phạm Trong trường hợp các tham số này bị vi phạm, chức năng UPC sẽ thực hiện các động tác cần thiết như loại bỏ các tế bào vi phạm ra khỏi kết nối

Có bốn phương pháp được sử dụng để thiết lập một cuốc nối kênh ảo tại giao diện giữa người sử dụng mạng:

- Việc thiết lập, giải phóng đối với các cuộc nối được thực hiện thông qua các kênh giành sẵn mà không cần các thủ tục báo hiệu Phương pháp này sử dụng

cho các cuộc nối cố định và bán cố định (Semi-permanent)

- Qua các thủ tục báo hiệu trao đổi (Meta signalling Procedre) Phương pháp này

sử dụng kênh báo hiệu trao đổi ảo để thiết lập hay giải phóng các kênh báo hiệu

ảo

- Qua báo hiệu giữa người sử dụng và mạng: các VCC báo hiệu được sử dụng để

thiết lập hay giải phóng các cuộc nối kênh ảo từ đầu cuối đến đầu cuối

- Qua thủ tục báo hiệu giữa người sử dụng đến người sử dụng: Nếu một VPC đã

tồn tại giữa các giao diện UNI (User Network Interface) của hai người sử dụng

thì một VCC nào đó trong VPC này có thể được thiết lập và giải phóng thông

qua VCC báo hiệu giữa hai người sử dụng mạng

• Kết nối đường ảo(VPC): Là sự móc nối của một số liên kết đường ảo VPC là sự

kết hợp logic giữa các VCC Có hai phương pháp sử dụng để thiết lập cuộc nối dường ảo:

- Thiết lập VPC không cần đến các thủ tục báo hiệu Việc thiết lập, giải phóng một VPC được thực hiện thông qua một kênh định sẵn (trên cơ sở của thuê bao)

- Việc thiết lập, giải phóng các VPC được điều khiển bởi người sử dụng và mạng: các giá trị VPI được cấp bởi thiết bị của người sử dụng hay các điểm cung cấp dịch vụ trong mạng Lúc này cần phải sử dụng các thủ tục của mặt phẳng quản lí mạng

1.3.5 - ỨNG DỤNG CỦA VCC VÀ VPC

1.3.5.1 - ỨNG DỤNG CỦA VCC

VCC có thể dùng trong các ứng dụng sau:

• Các ứng dụng khách hàng tới khách hàng: Trong ứng dụng này VCC được

dùng để mang thông tin người dùng và thông tin báo hiệu giữa hai đầu cuối tại các đầu của kết nối, ví dụ như thiết bị nối với các điểm S hay điểm T trong cấu hình chuẩn

• Các ứng dụng người dùng tới mạng: Trong ứng dụng này, VCC được dùng để

truy nhập tới các chức năng nằm ở nút chuyển mạch địa phương có liên quan tới cuộc nối (như báo hiệu tại giao diện UNI)

• Các ứng dụng mạng tới mạng: Trong ứng dụng này, VCC được thiết lập giữa hai

điểm nút mạng VCC được dùng để mang thông tin về quản lí mạng, định tuyến và báo hiệu tại giao diện NNI

1.3.5.2 - ỨNG DỤNG CỦA VPC

Cũng giống như VCC các kết nối đường ảo VP cũng được dùng trong việc truyền tải các thông tin giữa người dùng tới người, người dùng tới mạng, mạng tới mạng Cụ thể:

Giưã người dùng tới người: Trường hợp này như là thuê một kênh riêng

có thể dùng đường ảo cho nhiều ứng dụng khác nhau, với điều kiện là các tham

số (như tốc độ bit, chất lượng dịch vụ) của đường ảo phải phù hợp Khi đường

ảo được thiết lập, mạng sẽ được cân nhắc các tham số này và cung cấp mức độ điều khiển dung lượng tương ứng mà không cần quan tâm đến các kênh ảo thuộc đường này Vì vậy, đối với các mạng riêng, sử dụng đường ảo theo phương thức này sẽ trở nên rất linh hoạt so với việc sử dụng đường kênh thuê vật lí (phương thức đang được sử dụng) Do các đường ảo được thiết lập bởi

phần quản lí mạng trên cơ sở khi có nhu cầu “chiếm giữ” (ví dụ chỉ chiếm một vài thời điểm trong ngày) chứ không phải là chiếm cố định

Người dùng tới mạng: Những VPC giữa người dùng tới mạng được dùng

để kết hợp các luồng thông tin từ người dùng đến các phần tử mạng chẳng hạn như chuyển mạch địa phương Ngoài ra, có thể các loại chất lượng dịch vụ khác

nhau cho từng đường ảo

Giữa mạng với mạng: Trong loại này dùng để cung cấp các đường ảo

mạng mạng dùng để cung cấp các đường nối riêng có dung lượng lớn giữa hai tổng đài Điều này cho phép tại các tổng đài trung gian, các kết nối được chuyển mạch ở mức đường ảo mà không quan tâm đến các kết nối kênh ảo Do các kết nối đường ảo được thiết lập bởi phần quản lí mạng nên các VPC có thể

thay đổi theo các nhu cầu dung lượng thay đổi

Các tính chất chung của VCC cũng đựơc áp dụng cho VPC Điều khiển tham số khách hàng (UPC) được áp dụng cho cả đường ảo và kênh ảo Tuy nhiên về mặt lí thuyết không phải tất cả VCI sử dụng cho khách hàng mà một số được giữ cho mục đích sử dụng khác Thiết lập và giải phóng các VPC được thực hiện theo thủ tục báo hiệu hoặc các thủ tục của quản lí mạng, phụ thuộc vào việc các VPC sẽ được gán hoặc đã được cung cấp khi có nhu cầu Việc tạo các VPC, VCC có thể được thực hiện bởi mạng hoặc người dùng

1.4 - MÔ HÌNH PHÂN LỚP ATM

1.4.1 - MÔ HÌNH THAM CHIẾU GIAO THỨC

Mạng B-ISDN có mô hình giao thức dựa trên mô hình OSI Mô hình nay sử dụng khái niệm mảng để thể hiện nhóm yêu cầu cần đề cập tới Mô hình gồm ba mảng: mảng khách hàng, mảng điều khiển, mảng quản lí

• Mảng khách hàng: Dùng cho việc truyền tải thông tin khách hàng bao gồm cơ chế điều khiển luồng và khôi phục luồng

• Mảng điều khiển: Chịu trách nhiệm cho việc kết nối cuộc gọi và chức năng điều khiển kết nối và đặc biệt là chức năng báo hiệu có thể cho phép cài đặt kết nối và giải phóng kết nối

• Mảng quản lí: Chịu trách nhiệm giám sát mạng

Hình 1.4: Mô hình tham chiếu giao thức của B-ISDN/ATM

Bảng 1.2: Chức năng trong mô hình giao thức ATM

Lớp/lớp phụ Chức năng

Lớp tơng thích ATM (AAL)

Lớp phụ CS (đồng qui)

Lớp phụ SAR (phân tách và tổ hợp)

Miêu tả tính dịch vụ Phân tách và tổ hợp tế bào

Tạo/tách mào đầu tế bào Thông dịch giá trị VPI/VCI Ghép và tách tế bào

Mô tả tế bào Tương thích khung truyền dẫn Tạo/tái tạo khung truyền dẫn Tái tạo xung nhịp

Môi trường vật lý Mảng khách hàng và mảng điều khiển gồm ba lớp: lớp vật lí, lớp ATM, lớp ALL (lớp tương thích ATM) Hai mảng này có cùng lớp vật lí, lớp ATM, nhưng lớp tương thích ATM thì khác nhau Lớp thấp nhất là lớp vật lí; lớp này có chức năng chủ yếu có liên quan đến việc truyền tải thông tin dưới dạng bit và tế bào Lớp tiếp theo là lớp ATM,

có chức năng xử lí thông tin các tế bào: chuyển mạch /định tuyến và ghép/tách kênh Lớp ALL thì thực hiện các chức năng phụ thuộc dịch vụ, đồng thời thực hiện việc liên kết lớp ALL Các lớp trên là lớp bậc cao bao gồm các chức năng không có ở các lớp phía dưới;

về nguyên tắc có thể là bất kì một chức năng gì khác Tương tự trong mô hình 7 lớp OSI, các thuộc tính của từng lớp trong mô hình giao thức chuẩn B-ISDN hoàn toàn độc lập với nhau

Mảng quản lí được chia thành quản lí lớp và quản lí mảng Trong đó quản lí mảng thực hiện chức năng quản lí toàn hệ thống và phối hợp các mảng với nhau Quản lí lớp thực hiện chức năng liên quan tới nguồn thông tin và các tham số của các thực thể giao thức tại mỗi lớp

1.4.2 - CẤU HÌNH GIAO THỨC CHUẨN

Mạng ATM/B-ISDN bao gồm các nút chuyển mạch, các thiết bị khách hàng và

các chặng truyền dẫn nối thiết bị khách hàng và nút chuyển mạch Khuyến nghị CCITT I.413 đã định nghĩa các thiết bị chuyên dụng B-TE1, B-TE2, B-TA, B-NT1, B-NT2 và các điểm chuẩn tương ứng của mạng B-ISDN đựơc miêu tả bởi hình 1.5

Hình 1.5: Cấu hình giao thức chuẩn B-ISDN/ATM

Cấu hình giao thức chuẩn (Protcol Reference configoration) B-ISDN có cấu trúc

tương tự như cấu hình ISDN Cấu hình này cho phép xác định các giao diện và các chức năng khác nhau giữa các thực thể của mạng B-NT1 thực hiện các chức năng của các lớp bên dưới như kết cuối đường truyền, xử lí giao diện truyền dẫn, liên quan tới các kết cuối quang và điện tại địa điểm thiết bị khách hàng B-NT1 được điều khiển bởi nhà cung cấp mạng và là danh giới giữa các mạng B-NT2 thực hiện các chức năng lớp cao hơn bao gồm tách ghép lưa lượng, xử lí băng tần, chuyển mạch các kết nối nội bộ, xử lí giao thức báo hiệu, xử lí dung lượng bộ đệm và xác định tài nguyên Các thiết bị đầu cuối là các thiết bị khách hàng sử dụng B-ISDN B-TE1 kết cuối với giao diện chuẩn B-ISDN và thực hiện kết cuối đối với tất cả các giao thức của các lớp bậc cao cũng như các lớp bậc thấp Các giao diện khác vẫn chưa được ITU chuẩn hoá đầy đủ B-TE2 được dùng cho các giao diện kết nối với các thiết bị B-ISDN hiện có Các thiết bị này cần chuyển đổi TA

để kết nối giao diện TA thực hiện tất cả các chức năng cần thiết để thực hiện giao tiếp ISDN, kể cả việc chuyển đổi tốc độ Điểm chuẩn cung cấp giao diện không phải B-ISDN giữa thiết bị khách hàng không phải B-ISDN với thiết bị chuyển đổi Điểm chuẩn TB phân tách thiết bị nhà cung cấp mạng với thiết bị khách hàng Điểm chuẩn SB phân tách giao diện của các thiết bị khách hàng B-ISDN riêng rẽ và tách biệt thiết bị khách hàng với các chức năng truyền thông liên quan tới mạng

B-1.4.3 - LỚP VẬT LÍ

1.4.3.1 – GIỚI THIỆU

Lớp vật lí bao gồm hai lớp phụ: lớp phụ môi trường vật lí (PM) và lớp phụ đồng qui truyền dẫn (TC)

Lớp phụ PM có các chức năng về môi trường vật lí và dung lượng truyền dẫn, bao gồm cả việc truyền tải đồng bộ bit, mã đường dây và biến đổi điện quang

Lớp phụ TC chức năng liên quan đến việc chuyển đổi luồng thông tin tế bào sang luồng thông tin các khối số liệu (dưới dạng bit), để có thể thực hiện phát và thu tín hiệu trong môi trường vật lí

Theo hướng từ lớp vật lí tới lớp ATM, luồng số liệu (theo khái niệm của OSI luồng các khối số liệu dịch vụ – SDU) chuyển tải qua danh giới hai lớp là luồng tế bào hợp lệ Tế bào hợp lệ là tế bào có mào đầu không có lỗi; việc kiểm tra lỗi mào đầu tế bào được thực hiện ở lớp phụ TC theo hướng từ lớp ATM đến lớp vật lí, luồng tế bào ATM được ghép thêm thông tin phân tách tế bào và thông tin khai thác, bảo dưỡng (OAM) liên quan đến luồng tế bào này

Khuyến nghị I.432 CCITT định nghĩa hai tố độ bit sử dụng cho lớp vật lí tại điểm tham chiếu TB là: 155 520 kbit/s và 622 080 kbit/s Giao diện có thể là giao diện điện hoặc quang và có cấu trúc tế bào hoặc cấu trúc khung SDH Dưới đây chúng ta sẽ trình bầy về hai loại cấu trúc này

1.4.3.2 – GIAO DIỆN TẾ BÀO

Cấu trúc giao diện này gồm một tế bào được truyền liên tục nối tiếp nhau Sau quá trình truyền tải 26 tế bào liên tục nối tiếp nhau thì các tế bào vật lí mới được chèn vào

để có tốc độ truyền phù hợp với tốc độ giao diện Tế bào vật lí có thể là tế bào rỗng hoặc

tế bào OAM của lớp vật lí Tế bào cũng được chèn khi không có tế bào ATM được truyền

đi

Tốc độ truyền có thể là STS_3/STM_1 (155,52 Mb/s) và STS_12/STM_4 (622,08 Mb/s) Vì vậy tốc độ tương đương ở giao diện tế bào lần lượt sẽ là 155,52 x (26/27) = 49.76 Mb/s 622,08 x (26/27) = 599.04 Mb/s

1.4.3.3 – GIAO DIỆN SDH

Trong giao diện SDH thì luồng tế bào ATM sẽ chuyển tế bào ATM vào trong các container Sau đó cộng thêm các luồng thông tin phụ để tạo thành container ảo.Với tốc độ 155,52 Mb/s thì các tế bào sẽ được đóng gói vào container C-4 có dung lượng 260 x 9 =

2340 byte (vì có 9 hàng mỗi hàng có 260 byte là phần tải tin) Còn tốc độ 622,08 Mb/s thì các tế bào ATM đưa vào container có dung lượng là 9360 byte Nhận thấy rằng 2340 và

9360 không phải là bội số của 53 ( là kích thước của tế bào) Do vậy một số tế ATM sẽ qua danh giới của container

Hình 1.6: Cấu trúc khung SDH/ATM 1.4.4 - LỚP ATM

Lớp ATM là lớp đóng vai trò quan trọng nhất liên quan đến việc truyền tải thông tin qua mạng ATM ATM sử dụng các kết nối ảo trong việc truyền tải các thông tin và các

kết nối này dược chia ra làm hai mức: mức đường ảo VP và mức kênh ảo VC Việc phân chia hai mức để truyền tín hiệu là một trong những đặc tính quan trọng nhất của ATM

Mức đường ảo là mức có truyền đơn hướng các tế bào ATM tương ứng với một giá trị nhận dạng kênh ảo VCI duy nhất

Mức đường ảo là mức có chức năng truyền đơn hướng các tế bào ATM thuộc về các kênh ảo VC khác nhau có chung một giá trị nhận dạng đường ảo VPI

Như ở mục 1.3.1 đã trình bày thì trong một đường truyền dẫn có thể gồm một số đường ảo VP và trong mỗi đường ảo VP thì gồm nhiều kênh ảo VC khác nhau Với mỗi đường ảo VP, kênh ảo VC thì có một giá trị nhận dạng VPI, VCI riêng Tương ứng với hai mức truyền dẫn thì ta cũng sẽ có hai loại chuyển mạch là chuyển mạch đường ảo và

chuyển mạch kênh ảo

Hình 1.7: Chuyển mạch đường ảo và chuyển mạch kênh ảo

Tất cả các chức năng của lớp ATM đều do mào đầu tế bào cung cấp Cụ thể gồm những chức năng như sau:

• Ghép và tách trường tiêu đề tế bào: Được thực hiện ở điểm kết thúc hoặc ban đầu của dòng thông tin lớp ATM Bên phát, sau khi nhận được phần dữ liệu 48 byte từ lớp AAL, phần tiêu đề sẽ được gắn thêm vào phần dữ liệu trừ giá trị điều khiển lỗi mào đầu được tính toán và chèn vào ở lớp vật lí Các giá trị VCI, VPI sẽ được tạo

ra dựa trên số hiệu nhận dạng điểm truy cập SAP (Service Access Point) Bên thu

trường tiêu đề sẽ được tách ra 754 khỏi tế bào chỉ còn 48 byte thông tin gửi lên lớp AAL Tại đây VCI, VPI được sử dụng để nhận dạng điểm truy cập

• Thông dịch giá trị VPI, VCI: thay đổi VCI, VPI là các chức năng cơ bản của chuyển mạch ATM Nó được thực hiện ở các nút mạng hay bộ nối xuyên Khi qua chuyển mạch thì các giá trị VPI, VCI đều thay đổi, còn khi qua bộ nối xuyên thì chỉ có VPI thay đổi còn VCI thì được giữ nguyên

• Phân / hợp kênh: Chức năng này cho phép tại bên thu các tế bào thuộc về các kênh

ảo VC, đường ảo khác nhau sẽ được hợp kênh thành một dòng tế bào duy nhất Bên thu, dòng tế bào ATM được phân thành các VC, VP độc lập để đi tới thiết bị thu

• Điều khiển luồng chung GFC (Generic Flow Control): Chức năng này chỉ có tại

giao diện người sử dụng và mạng UNI Nó cung cấp các giao thức điều khiển luồng phụ thuộc vào chất lượng dịch vụ QoS khác nhau theo hướng từ khách hàng đến mạng nhưng không theo hướng từ mạng đến khách hàng Thông tin GFC còn

có thể được sử dụng tình trạng quá tải tức thời của mạng Thông tin GFC không được truyền qua tất cả thành phần mạng Đối với mạng riêng của khách hàng, GFC

có thể được dùng nhằm phân chia dung lượng giữa các thiết bị đầu cuối và đã được

sử dụng trong các mạng LAN áp dụng công nghệ ATM

1.4.5 - LỚP AAL

1.4.5.1 – GIỚI THIỆU

Lớp tương thích ATM (AAL) là lớp liên kết lớp ATM với lớp trên lớp AAL Các chức năng lớp AAL do các thiết bị đầu cuối hoặc các thiết bị tương thích tại giao diện người dùng_mạng (UNI) đảm nhận Mạng ATM có tính chất độc lập về thời gian, độc lập

về nội dung Nghĩa là thông tin khách hàng được vận chuyển thông suốt qua mạng ATM

nhưng mạng ATM không được biết về cấu trúc của dữ liệu truyền đi và mạng ATM không tham gia xử lí thông tin này Tính độc lập về thời gian là tín hiệu nhịp đồng hồ của các ứng dụng (các thiết bị), của mạng là độc lập với nhau; mạng đáp ứng mọi tốc độ Do những đặc điểm này của mạng ATM mà tất cả các chức năng của dịch vụ đều phải được cung cấp tại thiết bị truy nhập mạng, thực hiện tại lớp AAL

Tại lớp ATM, luồng dữ liệu có thể bị lỗi do các lỗi truyền dẫn, do bị ảnh hưởng của trễ các bộ đệm hoặc do có tắc nghẽn trong mạng Những tế bào có thể bị mất hoặc chuyển nhầm địa chỉ làm ảnh hưởng đến chất lượng truyền dẫn QoS Các giao thức ở lớp AAL nhằm hạn chế ảnh hưởng của các yếu tố kể trên

Với những loại hình dịch vụ khác nhau của khách hàng thì có những loại AAL tương ứng Cụ thể có bốn loại AAL tương ứng được miêu tả trong bảng sau:

Bảng 1.3: Phân loại dịch vụ lớp AAL

Loại dịch vụ Tính chất

Loại A Loại B Loại C Loại D Quan hệ thời gian

trong đích và nguồn Yêu cầu Không yêu cầu

Tốc độ Cố định Biến đổi

Kiểu kết nối Có kết nối Không có kết nối

Loại AAL AAL 1 AAL 2 AAL 3 AAL5, AAL3/4

Lớp AAL được phân chia thành hai lớp phụ: Lớp phụ hội tụ CS (Convergence

Sublayer), lớp phụ phân tách và tổ hợp SAR (Segmentation And Reassembly)

Lớp hội tụ CS có chức năng:

• Nhận/gửi các khối dữ liệu giao thức PDU (Protocol Data Unit là khối dữ liệu giữa

các lớp cùng cấp ) từ /tới các lớp cao hơn và tạo dạng CS – PDU

• Kiểm tra sự khôi phục chính xác các CS – PDU

• Phát hiện sự mất các tế bào của CS – PDU

• Cung cấp một vài chức năng AAL trong phần tiêu đề CS – PDU

• Chèn các tế bào bổ xung vào CS – PDU

• Điều khiển luồng, gửi các thông điệp trả lời hay yêu cầu truyền lại các tế bào lỗi Lớp phụ phân tách và tổ hợp SAR có chức năng là :

• Tạo các tế bào từ CS – PDU, khôi phục các CS – PDU từ tế bào

• Tạo ra truyền kiểu đoạn như BOM (Beginning of Message –phần đầu của bản tin), phần tiếp theo của bản tin COM (Continuation of Message), phần kết thúc bản tin EOM End of Message), bản tin đơn SSM ()

• Kiểm tra mã dư vòng của CRC của trường dữ liệu của tế bào

• Tạo ra 2 byte tiêu đề và 2 byte cuối của SAR - PDU

1.4.5.2- QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH TẾ BÀO Ở LỚP AAL

Hình 1.8: Mô tả quá trình hình thành tế bào

Các gói tin rất dài của người sử dụng thành các gói tin có độ dài cố định gọi là các khối dữ liệu dịch vụ CS (CS – PDU) Sau đó cộng thêm các thông tin về mào đầu và kết cuối của lớp phụ CS vào phần thông tin CS – PDU tạo thành khối dữ liệu giao thức (CS – PDU) Cuối cùng nó đưa CS – PDU tới SAR Giữa SAR và CS không có điểm truy

cập dịch vụ SAP (Service Aceess Point) nên không có “ SAR SDU ” Sau đó khối dữ liệu

giao thức CS – PDU có độ dài cố định phù hợp với kiểu lưu lượng của ứng dụng SAR cộng thêm phần đầu và kết cuối của SAR vào từng đoạn thông tin SAR – PDU để tạo thành khối dữ liệu giao thức của SAR (SAR– PDU) SAR–PDU được chuyển xuống lớp ATM thành khối dữ liệu dịch vụ của lớp ATM (ATM–SDU)

1.4.5.3 – CÁC LOẠI AAL

Như trên đã trình bày với yêu cầu dịch vụ khác nhau thì sẽ có loại giao thức AAL phù hợp Có tất cả 5 loại AAL

1.4.5.3.1- AAL loại 1

AAL dùng cho các dịch vụ loại A, có tốc độ bit cố định CBR (Constart Bit Rate)

Các dịch vụ CBR có yêu cầu về thời gian thực cho nên đòi hỏi về trễ truyền dẫn tế bào và

sự biến thiên của trễ rất chặt chẽ

Giao thức AAL1 sẽ chia thông tin người dùng thành các khối 47 byte Sau đó gắn thêm 1 byte tiêu đề để tạo thành truờng thông tin tế bào 48 byte; rồi đưa xuống lớp ATM Bên thu, lớp phụ SAR nhận 48 byte từ lớp ATM sẽ loại bỏ 1 byte tiêu đề rồi đưa 47 byte tới lớp hội tụ CS rồi đưa lên lớp trên

Hình 1.9: Dạng SAR – PDU của AAL 1

Trường số thứ tự SN (Sequence Number) có độ dài 4 bit, để đánh số thứ tự các khối SAR –PDU Bit thứ nhất là bit chỉ thị lớp hội tụ CSI (Convergence Subluye

Indicator) Bit CSI này sử dụng để truyền thông tin đồng bộ hay cấu trúc dữ liệu và

thường đặt bằng 0 Ba bit sau là để chỉ thị thứ tự Tế bào dùng để phát hiện tế bào bị mất hoặc chèn nhầm

Trường bảo vệ số thứ tự SNP (Sequence Number Protection): Gồm 3 bit hình

thành một tổ hợp bit kiểm tra lỗi CRC và một bit chẵn lẻ Nhờ mã CRC mà có thể sửa 1 bit và phát hiện 2 bit lỗi Trong trường hợp không có bit lỗi hoặc có 1 bit lỗi đã được sửa, trường SN được gửi cho mức CS và sẽ được tiếp tục xử lí phụ thuộc vào loại ứng dụng Hiện có 4 loại ứng dụng là :

- Truyền tải mạch dùng cho cả hai loại mạch đồng bộ và không đồng bộ

- Truyền tải tín hiệu vi deo dùng cho các dịch vụ tương hỗ và phân phối

- Truyền tải tín hiệu thoại

- Truyền tải tín hiệu âm thanh chất lượng cao

1.3.5.3.2 – AAL 2

AAL2 dùng cho các dịch vụ loại B, có tốc độ bit thay đổi VBR (Variable Bit

Rate) ví dụ như các dịch vụ nén âm thanh và hình ảnh, AAL2 thực hiện:

- Trao đổi số liệu có tốc độ thay đổi giữa lớp cao hơn với lớp ATM

- Xử lí trễ tế bào

- Phân/ tách, khôi phục lại thông tin cho người sử dụng

- Xử lí các loại lỗi tế bào cũng như tách tín hiệu đồng bộ ở đầu thu

1.3.5.3 – AAL3/4

AAL3/4 được thiết kế cho các dịch vụ loại C (loại có kết nối), AAL4 cho các dịch vụ loại D (loại không có kết nối) Nhưng trong quá trình tiêu chuẩn hoá có nhiều điểm trùng hợp nên gộp lại thành giao thức AAL3/4

• Các trường trong phần đầu và kết cuối tạo ra do lớp phụ CS :