ĐIỆN tử VIỄN THÔNG chuyển mạch gói ATM khotailieu

Các khái niệm cơ bản về ATM• ATM là nghi thức chuyển mạch các cell • Được ATM Forum đề nghi và ITU-T chuẩn hóa • ATM kết hợp với B-ISDN cho phép các kết nối tốc độ cao cho các mạng trê

Chuyển mạch gói ATM

Các khái niệm cơ bản về ATM

• ATM là nghi thức chuyển mạch các cell

• Được ATM Forum đề nghi và ITU-T chuẩn hóa

• ATM kết hợp với B-ISDN cho phép các kết nối tốc độ cao cho

các mạng trên thế giới

• B-ISDN theo ITU-T dựa trên cơ sở kiểu truyền thông không đồng

bộ ATM (Asynchronous Transfer Mode)

• Trong kiểu truyền không đồng bộ ,thuật ngữ “truyền” bao gồm

cả lĩnh vực truyền dẫn và chuyển mạch, do đó “dạng truyền” ám chỉ cả chế độ truyền dẫn và chuyển mạch thông tin trong mạng

• Thuật ngữ “không đồng bộ” giải thích cho một kiểu truyền trong

đó cá gói trong cùng một cuộc nối có thể lặp lại một cách bất bình thường như lúc chúng được tạo ra theo yêu cấu cụ thể mà không theo chu kỳ

Mục đích thiết kế

• Nhu cầu cần thiết một hệ thống liên lạc tối ưu việc sử dụng các

phương tiện truyền thông tốc độ cao

• Nhu cầu cần thiết một hệ thống có khả năng giao tiếp với cá hệ

thống hiện hữu và cung cấp việc kết nối giữa chúng mà không mất đi tính hiệu quả của chúng hoặc thay thế chúng

• Nhu cầu một hệ thống có chi phí thực hiện không cao

• Nhu cầu một hệ thống có khả năng kết nối và hỗ trợ các phân

cấp viễn thông hiện hữu(lacal loop, local provider, long-distance carrier, )

• Nhu cầu một hệ thống hướng kết nối để đảm bảo thời gian

truyền chính xác và có khả năng biết trước

• Chyển dịch một số chức năng sang phần cứng (để tăng tốc độ)

và loại bỏ các chức năng bầng phần mềm

• kỹ thuật ATM là nhằm cung cấp một mạng dồn kênh, và chuyển

mạch tốc độ cao, độ trễ nhỏ dáp ứng cho các dạng truyền thông

đa phương tiện (multimecdia)

Một số vấn đề trong các hệ thống hiên tại

Mạng chuyển mạch gói

• Truyền dữ liệu dựa trên chuyển mạch gói

• Overhead (header va trailer) được dùng để cung cấp

các thông tin định danh và địa chỉ ;và các dữ liệu

cho việc tìm đường ,điều khiển lỗi, điều khiển

dòng,

• Mạng càng phức tạp ,overhead càng nhiều => hiệu

suất truyền thấp

• Tăng kích thước dữ liệu trong một gói

– Hiệu suất cũng không cao khi có ít dữ liệu cần truyền

– Cho phép kích thước các gói được thay đổi

Lưu thông mạng hỗn hợp

• Kích thước header lớn =>mất nhiều thời gian và hiện

thực tốn kém khi sử lý các gói

• Kích thước gói thay đổi => lưu thông mạng không

thể đoán trước được

• Khó khăn cho việc truyền cá gói audio va vvideo

trên mạng (các ứng dụng dữ liệu loại này đòi hỏi

thời gian trễ đều và thấp)

Chuyển mạch cell

• Cell là một gói dữ liệu nhỏ có kích thước cố định

• Trong ATM, dòng dữ liệu trong các kết nối luận lý là

dòng các tế bào (cell) có kích thước cố định là 53

bytes, trong đó 5 bytes dành cho phần chứa thông tin điều khiển (cell header) và 48 bytes chứa dữ liệu của tầng trên

• Giảm thiểu tối đa việc điều khiển dòng và điều khiển lỗi

– Giammr chi phí (trong việc sử lý các tế bào và truyền

các bit overhead)

Tốc dộ dữ liệu (lớp vật lý)

– 25.6Mbps đến 622.08Mbps

ATM và Frame relay,X.25

• Sự giống nhau giữa ATM và chuyển mạch gói

(X.25)hoặc Frame Relay

– Truyền dữ liệu theo các đoạn rời rạc

– Nhiều kết nối luận lý chia sẻ chung một giao tiếp vật

lý đơn

• Ưu điểm

– Dễ dàng multiplex các dòng dữ liệu khác nhau

– Thời gian trễ có thể biết trước(giảm jitter)

– Dòng dữ liệu( mặc dù xen kẽ với các dòng dữ liệu

khác ) có thể được xem là dòng liên tục

– Có thể dễ dàng hiện thực các chức năng chuyển

mạch và ghép/tách dòng các cell bằng phần cứng

ATM kiến trúc mạng

Kiến trúc nghi thức

Mặt (plane) mô hình tham chiếu

• Mặt người dùng (user plane)

– Hỗ trợ việc truyền thông tin cho người dùng

• Mặt điều khiển(control plane)

– Điều khiển cuộc gọi và kết nối

• Mặt quản trị(management plane)

Kết nối luận lý trog ATM

• Kết nối kênh ảo(virtual channel connections –VCC)

• Tương tự như mạch ảo (virtual circuit)

• Trong X.25

• Đơn vị cơ bane của quá trình chuyển mạch

• Kết nối giữa hai người dùng đầu cuối

• Chế độ song công(full duplex)

• Các tế bào có kích thước cố định

• Truyền dữ liệu, trao đổi điều khiển giữa user-network

và network-network _quản trị mạng và định tuyến)

• Kết nối đường đẫn ảo (virtual Path connection –VPC )

– Nhiều VCC có cùng điểm cuối

– Tất cả tế bào trên các VCC trong cùng VPC sẽ được chuyển

mạch đồng thời

Quan hệ giữa các kết nối trong

ATM

Ưu điểm của VP

• Vp được thiết kế để đáp ứng nhu cầu kết nối

mạng tốc độ cao, trong đó chi phí điều khiển chiếm phần lớn chi phí toàn bộ

– VP nhóm các kênh ảo dùng chung đường truyền

• Ưu điểm

– Kiến trúc mạng đơn giản hóa

– Hiệu năng và độ tin cậy của mạng tăng lên

– Giảm thiểu việc xử lý và rút ngắn thời gian kết nối

– Cung cấp các dịch vụ mạng nâng cao

Thiết lập cuộc gọi dùng

Can quality

Of service

Be Satisfied

Block VCC or Request more capacity

Request Granted?

Reject VCC request

Make connection

Kết nối kênh ảo (virtual channel)

• Giữa những người dùng đầu cuối

• Dữ liệu người dùng end-to-end

• Tiến hiệu điều khiển

• VPC hỗ trợ toàn bộ khả năng

• Việc tổ chức VCC được thực hiện bởi người dùng

• Giữa người dùng đầu cuối và mạng

• Tiến hiệu điều khiển

• Giữa các thực thể trong mạng

• Quản trị lưu thông mạng

• Định tuyến

Đặc tính của VC/VP

• VC

• QoS (Quality of Service)

• kết nối kênh chuyển mạch

• Tính toàn vẹn tuần tự các cell

• Trao đổi các tham số lưu thông và giám

• sát viêc sử dụng

VPC

Hạn chế cho các danh biểu kênh ảo trong VPC một hoặc vài danh biểu kênh ảo được dành riêng cho mạng

Xử lý VCI và VPI

• Mỗi ngõ vào vật lý có một tập các bảng chứa nhãn định

đường riêng

• Hai liên kết vật lý khác nhau có thể có những cell mạng

cùng một giá trị nhãn định đường VPI/VCI giống nhau

• Chuyển mạch có nhiệm vụ giữ các bảng kết nối cho mỗi

kết nooiskeenh ảo và kết nối đường ảo của các ngõ vào vật lý

• Tra bảng nhằm mục đích tìm đường đi thích hợp để

chuyển các cell về phía trước đồng thời tạo ra một giá trị VPI và VCI mới cho cell phù hợp với ngõ ra

Chuyển mạch VP

Chuyển mạch VP và VC

Các phương pháp sắp hàng

• Cài đặt hàng đợi nhằm giải quyết các tranh chấp xảy ra

trong chuyển mạch

• Có nhiều khả năng bố trí các hàng đợi:

-Tại các ngõ vào của chuyển mạch

-Tại các ngõ ra của chuyển mạch

-giữa ngõ vào và ngõ ra của chuyển mạch

Hàng đợi đầu vào

• Các hàng đợi được cài đặt tại các điều khiển ngõ

vào (IC) Mỗi ngõ vào sẽ đượcnối với một hàng

đợi.

• Bộ phận xử lý luận lý (Arbitration Logic) sẽ quyết

định bufer nào được phục vụ tại thời điểm nào sao cho không xảy ra tranh chấp

Hàng đợi đầu ra

• Các hàng đợi được cài đặt tại các điều khiển ngõ

ra(OC) Mỗi ngõ ra sẽ được kết nối với một hàng đợi.

• Phương pháp này đòi hỏi phải có sự di chuyển nội bộ

tốc độ cao

• Để đảm bảo không nghẽn, mạng liên kết và các buffer

đầu ra phải có khả năng xử lý N cell trong một chu

kỳ(với N là số điều khiển ngõ ra)

• Thuận lợi của phương pháp: không cần bộ phận xử lý

và nguyên lý xếp hàng đơn giản là FIFO

Hàng đợi trung tâm

• Các bufer được dùng chung cho tất cả các

ngõ vào và ngõ ra

• Mỗi cell đến từ ngõ vào sẽ được lưu trực tiếp

trong hàng đợi trung tâm

• Mỗi ngõ ra sẽ chọn nhưng cell muốn đến nó

đang được lưu tại các hàng đợi trung tâm

theo nguyên lý FIFO

Một số bộ chuyển mạch ATM cơ bản

• Chuyển mạch ma trận (crossbar switch)

• Chuyển mạch bus chung (shared bus switch)

• Chuyển mạch bộ nhớ dung chung (shared

memory switch)

• Chuyển mạch đa tầng (multisgate switch)

• Do chuyển mạch không được chuẩn hóa,

nên không có cách nào được gọi la tốt nhất

để xây dựng một chuyển mạch Mỗi kĩ thuật

có những đậc trưng riêng thích hợp trong

một số trường hợp cụ thể

Tín hiệu điều khiển-VCC

• Trong ATM cần có cơ chế thiết lập và giải phóng các

VPC và VCC được thực hiện riêng cho mỗi kết nối

• Semi-permanent VCC

• không cần tín hiệu điều khiển

• Kênh điều khiển(Meta-signaling channel)

• được dùng như kênh điều khiển thường trực

• Kênh ảo điều khiển giữa người dùng và mạng

• cho việc điều khiển tín hiệu

• dùng để thiết lập VCC để mạng dữ liệu người dùng

• Kênh ảo điều khiển giữa các người dung

• trong một VPC được thiết lập trước

• dùng giữa 2 người dùng mà không cần sự can thiêp

của mạng để thiết lập và giải phóng VCC giữa các người dùng

Tín hiệu điều khiển-VPC

• Bán thường trực (Semi-pẻmanent)

• Người dùng điều khiển (Customer controlled)

• Mạng điều khiển (Network controlled)

Tạo SVC (Q.2931)

Đánh giá khi dùng kế nối ATM

• Khi môi trường của xã hội thông tin được hoàn thiện, thì

mạng giao tiếp thông tin bǎng rộng cần thiết phải tỏ ra thích nghi với các tính nǎng như tốc độ cao, bǎng rộng,

đa phương tiện Và vì vậy phải tính đến việc thiết lập

mạng thông tin tốc độ siêu cao ở tầm quốc gia.

• Mạng thông tin tốc  độ siêu cao  đã dựa vào sử dụng

công nghệ ATM (phương thức truyền tải không đồng bộ)

để tạo ra mạng lưới quốc gia rộng khắp với tính kinh tế

và hiệu quả cho phép các nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp nhiều loại hình dịch vụ thông tin khác nhau.

• Công nghệ ATM là công nghệ đang trên quá trình hoàn

thiện và chuẩn hoá, nên việc triển khai nó cần được

nghiên cứu chuẩn bị rất đầy đủ và chi tiết, để có khả

năng duy trì và mở rộng.