Phan2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ATM.doc

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ATM

ch ơng 3: Giới thiệu chung về ATM

3.1.Sự ra đời của mạng ATM

Trong những thập kỷ gần đây, công nghệ viễn thông và các nghành công nghệphụ trợ đã phát triển hết sức nhanh chóng Sự phát triển đó đã tạo ra nhiều hệthống viễn thông với các tính năng khác nhau Tuy nhiên mỗi hệ thống viễnthông thờng chỉ đợc thiết kế để phục vụ cho một hoặc một số dịch vụ nhất định.Chúng đợc thiết kế theo các chuẩn khác nhau, có cơ chế hoạt động khác nhau

Điều này dẫn đến sự đa dạng và phức tạp trong hệ thống viễn thông Mặt khác

do chúng hoạt động độc lập với nhau nên tài nguyên của chúng không đợc chia

sẻ cho nhau

Mạng tổ hợp số đa dịch vụ ISDN ra đời nhằm mục đích xây dựng một hệthống viễn thông có khả năng đáp ứng đợc tất cả các loại dịch vụ trong mộtmạng duy nhất Mạng tổ hợp đa dịch vụ số băng rộng (B-ISDN) là mạng có khảnăng đáp ứng các yêu cầu đó

Do yêu cầu đáp ứng đợc đa dịch vụ trong đó có các dịch vụ băng rộngmạng B-ISDN không thể sử dung các công nghệ chuyển mạch kênh và chuyển

mạch gói thông thờng Vì vậy kiểu truyền không đồng bộ ATM (Asynchonous

Transfer Mode) đã đợc ITU-T khuyến nghị sử dụng trong mạng B-ISDN, do đó

mạng B-ISDN còn có thể gọi là mạng ATM

B-ISDN có khả năng phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch kênh vàchuyển mạch gói theo hớng đa phơng tiện (Multimedia) hay đơn phơng tiện(Monomedia), theo kiểu hớng liên kết (Connection- Oriented) hoặc không liênkết (Connectionless) B-ISDN cung cấp các cuộc nối thông qua các chuyểnmạch, các cuộc nối cố định hoặc bán cố định, các cuộc nối từ điểm đến điểmhoặc từ điểm đến nhiều điểm và cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu

3.2 Các đặc điểm chính của ATM

Trong kiểu truyền không đồng bộ, thuật ngữ truyền bao gồm cả lĩnh vựctruyền dẫn và chuyển mạch, do đó kiểu truyền ám chỉ cả chế độ truyền dẫn vàchuyển mạch thông tin trong mạng Thuật ngữ không đồng bộ giải thích mộtkiểu truyền trong đó các tin trong cùng một cuộc nối có thể lặp lại một cách bấtthờng nh lúc chúng đợc tạo ra theo yêu cầu cụ thể mà không theo một chu kỳnào ATM có hai đặc điểm quan trọng là :

cố định là 53 Bytes Việc truyền tin với tốc độ cao cùng các tế bào nhỏ làm

giảm trễ truyền dẫn đáp ứng cho các dịch vụ thời gian thực, ngoài ra kích th

-ớc nhỏ còn tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao đợc dễ dàng hơn

(Virtual Path) nhằm giúp cho việc định tuyến đợc dễ dàng hơn

Hình 3.1 so sánh sự khác nhau giữa kiểu truyền đồng bộ (STM) và kiểutruyền không đồng bộ (ATM) Trong dạng truyền đồng bộ STM, các phần tử sốliệu tơng ứng với kênh đã cho đợc nhận biết bởi vị trí của nó trong khung truyềndẫn Trong khi ở ATM các gói thuộc về một cuộc nối lại tơng ứng với các kênh

cụ thể và nó xuất hiện tại bất kỳ vị trí nào

Hình 3.1: Nguyên lý ATM và STM

Nh ở trên đã trình bày phần tử dữ liệu dùng trong mạng ATM là các tế bào

ATM có kích thớc cố định là 53 Bytes Phần tiêu đề của tế bào (5 Bytes) dùng

để mang các thông tin cần thiết cho việc nhận dạng các tế bào Cách thức

truyền tế bào phụ thuộc vào yêu cầu và tính chất của dịch vụ và tài nguyên trênmạng

Tính toàn vẹn của chuỗi tế bào đợc đảm bảo khi truyền qua mạng ATM.Nói một cách khác các tế bào thuộc về cùng một kênh ảo luôn đợc truyền theomột thứ tự nhất định

ATM sử dụng kỹ thuật truyền theo kiểu hớng liên kết (Connection

-Oriented) Một cuộc nối ở lớp ATM bao gồm một chặng hay nhiều chặng

Tế bào

Tiêu đề tế bào ATM

Thông tin tế bào ATM

Kênh không sử dụng

Nguyên lý ATM

Kênh1 Kênh 5 Kênh 1 Kênh 7 Kênh 5 Kênh 1

Khe thời gian

Nguyên lý STM

Kênh 2

Kênh n

Kênh 1

Kênh 2

Kênh n Kênh

1

cung cấp một số giao thức cho các dịch vụ truyền số liệu không liên kết

(Conectionless)

ATM cho phép hoạt động không đồng bộ giữa phía phát và phía thu Sựkhông đồng bộ này có thể đợc xử lý dễ dàng bằng việc chèn hay tách các tế bàokhông phân nhiệm (tế bào rỗng) đó là các gói không mạng thông tin Một trongnhiều đặc tính đặc biệt của ATM là nó có khả năng đảm bảo vận chuyển tin cậybất cứ một loại dịch vụ nào mà không cần quan tâm đến tốc độ (tốc độ không

đổi hay tốc độ thay đổi), yêu cầu chất lợng hoặc đặc tính bùng nổ tự nhiên của

l-u lợng ATM có thể áp dụng cho mọi môi trờng mạng Ngoài ra các tế bào ATM

có độ dài đồng nhất do vậy việc định tuyến, chèn hay tách ghép tế bào đợc thựchiện nhanh hơn mà không cần qua tâm đến thông tin đợc mang trong tế bàoATM

3.2.1.Các u điểm của ATM

Công nghệ ATM đã kết hợp các u điểm của chuyển mạch kênh và chuyểnmạch gói Công nghệ này đã loại bỏ đợc những hạn chế của kỹ thuật STM.Những u điểm chính của ATM là:

sử dụng các tế bào kích thớc nhỏ, cố định và khả năng phân bố dải thônglinh hoạt nên trong mạng ATM tốc độ truyền của các kênh không bị hạn chếvào các tốc độ chuẩn nh trong STM Tốc độ các dịch vụ trong mạng ATM cóthể thay đổi rất lớn (từ nhỏ nh truyền số liệu đến lớn nh HDTV) Thêm vào

đó tốc độ dịch vụ cho phép thay đổi rất nhanh, mang tính đột biến

lý chuyển mạch thực hiện hoàn toàn bằng thiết bị phần cứng và trong các nútchuyển mạch không có yêu cầu điều khiển luồng, điều khiển lỗi nh trongmạng STM nên giảm tối thiểu thời gian xử lý ở nút chuyển mạch Điều nàycho phép tốc độ xử lý nhanh do đó tốc độ mạmg ATM là rất lớn

chỉ dựa trên các chỉ số nhận dạng kênh nên các kênh với tốc độ truyền khácnhau hoàn toàn có thể đợc ghép/ phân dễ dàng

nối dựa vào các nhóm kênh ảo, đờng ảo nên dễ dàng thiết lập hay huỷ bỏ cáccuộc nối

cho các kênh một cách linh động, khi đờng truyền rỗi sẽ đợc truyền đi nhờ

đó tăng hiệu suất đờng truyền

 Trễ nhỏ: việc sử dụng các tế bào có kích thớc nhỏ, sử dụng đờng truyền tốc

độ cao cho phép đạt đợc độ trễ nhỏ

3.2.2.Các dịch vụ mà ATM cung cấp

1 Dịch vụ CBR (Constant Bit Rate) trong dịch vụ này, tốc độ truyền của các tếbào là không thay đổi nh dịch vụ thoại, video: thờng dịch vụ này yêu cầu tỷ

lệ mất tế bào thấp, trễ nhỏ

2 Dịch vụ VBR (Variable Bit Rate) trong dịch vụ này tốc độ truyền tế bào thay

đổi, các dịch vụ VBR đợc chia làm hai loại : VBR yêu cầu thời gian thực vàVBR không yêu cầu thời gian thực

3 Dịch vụ ABR (Available Bit Rate) dịch vụ bit có sẵn: dịch vụ này chỉ cótrong mạng ATM Tỷ lệ mất tế bào và sự thay đổi trễ truyền không đợcchuẩn hoá Căn cứ vào các trạng thái lu lợng mạng ATM sẽ cho phép ngời sửdụng truyền với tốc độ không thấp hơn tốc độ tối thiểu đã đăng ký với mạng

4 Dịch vụ UBR (Unspecifed Bit Rate) dịch vụ này đợc đa ra nhằm khai tháctối đa khả năng của mạng ATM Dịch vụ này vào trong mạng không phụthuộc vào trạng thái của mạng do dịch vụ này không quan tân đến mất tế bàohay các thông số QoS khác

3.3 Cấu trúc phân lớp của mạng ATM

Nh trong chơng 1 đã đề cập đến mô hình tham chiếu các hệ thống mở củaOSI Mỗi hệ thống mở đều bao gồm tập hợp các hệ thống con sắp xếp theo thứ

tự từ trên xuống dới Một hệ thống con mức N bao gồm một hoặc vài thực thể

Sự trao đổi tin giữa hai thực thể cùng lớp của hai hệ thống khác nhau đợc thựchiện qua giao thức đẳng cấp (quan hệ ngang cấp) Các đơn vị số liệu trao đổi

giữa hai thực thể cùng cấp đợc gọi là đơn vị số liệu giao thức PUD (Protocol

Data Unit) Điểm mà tại đó các thực thể của lớp N+1 truy nhập vào dịch vụ của

lớp N đợc gọi là điểm truy nhập dịch vụ lớp N (SAP-Service Access Point).

Hình 3.2 chỉ ra mối quan hệ giữa những thực thể thông qua các giao thức

Hình 3.2: Mối quan hệ giữa các thực thể trong mô hình OSI

Các đơn vị số liệu dịch vụ lớp N (N-SDU: N-Service Data Unit) đợc trao

đổi giữa lớp N và lớp N+1 thông qua giao diện lớp N Một PDU lớp N bao gồmthông tin điều khiển giao thức PCI (Protocol Control Infomation) lớp N và sốliệu từ lớp N+1 Hình 3.3 chỉ ra các kiểu đơn vị số liệu khác nhau và mối quan

N-PDU

N-SAP Lớp cung cấp dịch vụ

Lóp sử dụng dịch vụ

Giao diện lớp N

3.3.1 Mô hình tham chiếu giao thức của B-ISDN (B-ISDN Protocol Reference Model)

Cấu trúc mạng B-ISDN về mặt logic bao gồm bốn lớp độc lập với nhau

Bốn lớp này đợc liên kết với nhau thông qua ba mặt phẳng: mặt phẳng ngời sử dụng (User Plane), mặt phẳng điều khiển (Control Plane) và mặt phẳng quản lý

(Management Plane) Cấu trúc của mô hình tham chiếu đợc trình bày trong hình3.4

Hình 3.4: Mô hình tham chiếu giao thức B-ISDNTrong đó:

So sánh mô hình tham chiếu giao thức B-ISDN với mô hình OSI

Mô hình tham chiếu của ATM không tơng thích hoàn toàn với mô hình

OSI Tuỳ theo từng trờng hợp cụ thể mà ta xem xét mô hình tham chiếu củaATM tơng đơng với các lớp khác nhau của mô hình OSI Khi xét với các chức

Mặt phẳng quản lý

điều khiển Mặt phẳng

với lớp 1 trong mô hình OSI, lớp ATM và AAL tơng ứng với lớp 2 của mô hìnhOSI, nhng trờng địa chỉ trong phần tiêu đề của tế bào ATM lại có ý nghĩa nh lớpthứ 3 của mô hình OSI Hình 3.5 chỉ ra mối quan hệ giữa mô hình tham chiếucủa B-ISDN và mô hình 7 lớp OSI.

Hình 3.5: Mối quan hệ giữa mô hình của B-ISDN và mô hình 7 lớp OSI

Mặt phẳng ngời sử dụng (User Plane)

Dòng thông tin tới các lớp trong mô hình đợc điều khiển trong User Plane,mặt phẳng này còn có các chức năng nh sửa lỗi truyền dẫn, điều khiển tắcnghẽn, giám sát dòng dữ liệu

Mặt phẳng điều khiển (Control Plane)

Chịu trách nhiệm thiết lập, giải phóng và giám sát các kết nối ATM là cơchế truyền định hớng (Connection- Oriented) Điều này có nghĩa là mỗi kết nốitrong lớp ATM trớc tiên phải đợc gán một bộ nhận dạng số duy nhất thông quacác thủ tục báo hiệu của mặt phẳng điều khiển Số này có thể là bộ nhận dạng đ-ờng ảo (VPI) hoặc bộ nhận dạng kênh ảo (VCI)

Mặt phẳng quản lý (Management Plane).

Mặt phẳng này có hai chức năng là quản lý mặt phẳng và quản lý lớp

Quản lý mặt phẳng phối hợp các chức năng và thủ tục của các mặt phẳngquản lý Quản lý mặt phẳng chịu trách nhiệm về các chức năng nh báo hiệu trao

đổi và dòng thông tin OAM để điều khiển các thủ tục báo hiệu (nghĩa là báohiệu cho báo hiệu) Chúng ta cần kênh này vì báo hiệu trong các mạng băngrộng phức tạp và rộng hơn báo hiệu kênh D trong N-ISDN

Thông tin về OAM đợc dùng để giám sát chất lợng mạng và quản lý lu trữtại lớp ATM

Lớp AAL

Lớp ATM Lớp Datalink

Lớp vật lý

Chuyển mạch

Dồn kênh

Định tuyến

Quản lý tắc nghẽn

AAL 1 AAL 2 AAL

 Nhận/gửi các PDU từ/đến các lớp cao hơn và tạo dạng CS- PDU.

 Kiểm tra sự khôi phục chính xác các CS-PDUs.

 Phát hiện sự mất các tế bào của CS-PDU.

 Cung cấp một vài chức năng ALL trong phần tiêu đề CS-PDU.

 Chèn các tế bào bổ xung vào CS-PDUs.

 Điều khiển luồng, gửi các thông điệp trả lời hoặc yêu cầu truyền lại các tế bào lỗi.

SAR

 Tạo các tế bào từ CS-PDU, khôi phục các CS-PDUs từ tế bào

 Tạo ra trờng kiểu đoạn nh BOM, COM, EOM, SSM.

 Kiểm tra mà d vòng CRC của trờng dữ liệu của tế bào.

 Tạo ra hai Bytes tiêu đề và hai Bytes cuối cùng của SAP-PDU.

ATM

 Điều khiển luồng chính.

 Tạo ra hoặc tách phần tiêu đề của tế bào

 Đọc và thay đổi phần tiêu đề của tế bào.

 Tạo và kiểm tra mã HEC.

 Nhận biết giới hạn của tế bào

 Biến đổi dòng tế bào thành các khung phù hợp với hệ thống truyền dẫn

 Phát / khôi phục các khung truyền dẫn.

3.3.2.Lớp vật lý

Sự khác nhau của lớp vật lý ATM với lớp vật lý trong mô hình OSI là trongmô hình OSI tại lớp này công việc của nó liên quan đến việc truyền tải các phần

tử bé nhất đó là các bits từ điểm này đến điểm khác Còn trong ATM phần tử bé

nhất lại là các tế bào Vì vậy chức năng chính của lớp vật lý trong ATM là tải các tế bào và chức năng này đợc thực hiện bởi lớp con hội tụ truyền dẫn Lớp

con này đứng trên lớp con đờng truyền vật lý Do vậy trong ATM lớp vật lý đợcchia thành hai lớp con là:

lớp vật lý nh khả năng truyền dẫn các bits, mã hoá, giải mã, biến đổi quang

điện

tế bào trống, tạo và xử lý mã điều khiển lỗi tiêu đề, nhận biết giới hạn tế bào,khuôn dạng tế bào, phối hợp tốc độ tải trọng của các khuôn dạng vận chuyểnkhác nhau đợc sử dụng tại lớp vật lý

Theo hớng từ lớp vật lý tới lớp ATM, luồng số liệu chuyển tải qua danh giớigiữa hai lớp là luồng các tế bào hợp lệ Tế bào hợp lệ là tế bào mà mào đầu tếbào không có lỗi Việc kiểm tra lỗi mào đầu tế bào đợc thực hiện ở lớp con TC.Theo hớng ngợc lại, từ lớp ATM tới lớp vật lý, luồng tế bào ATM đợc ghépthêm thông tin phân tách tế bào và thông tin về khai thác và bảo dỡng (OAM)liên quan đến luồng tế bào này

Lớp này là lớp thấp nhất trong mô hình, các chức năng của nó hoàn toànphụ thuộc và môi trờng truyền dẫn vật lý cụ thể Lớp này cung cấp các khả năngtruyền dẫn bits, nó cũng làm nhiệm vụ mã hoá dòng bits theo mã đờng truyền vànếu cần thiết thực hiện biến đổi quang điện Lớp PM còn có nhiệm vụ đồng bộbit Tuỳ loại giao diện là điện hay quang mà ngời ta sử dung các loại mã đờngtruyền khác nhau

Các tế bào ATM đợc truyền đi theo nguyên tắc sau: các Bytes trong tế bào

đợc gửi đi theo thứ tự từ 153, nghĩa là trờng tiêu đễ đợc gửi trớc, các bits trongByte đợc gửi đi theo thứ tự từ bit thứ 8 đến bit thứ 1 Các tế bào đợc truyền làmột chuỗi liên tục Để đảm bảo phần Payload đợc phân biệt với phần Header,

Payload đợc phát đi dới dạng đã đổi tần Tuỳ theo phơng pháp phát tế bào vào

trong đờng truyền vật lý mà có các thuật mã hóa, giải mã khác nhau Chế độphát tế bào trực tiếp lên lớp vật lý dùng phơng pháp DSS (Distributed Sample

khung truyền dẫn đang tồn tại dùng thuật toán SSS (Synchronous Sample

Khoảng cách cực đại giữa các tế bào kế tiếp nhau của lớp vật lý là 26 tếbào lớp ATM: Nghĩa là sau 26 tế bào lớp ATM các tế bào vật lý đợc chèn vào

để tạo ra dung lợng thích hợp với tốc độ của giao diện Tế bào vật lý cũng đợcchèn khi không có tế bào ATM đợc truyền đi Các tế bào lớp vật lý đợc chènthêm có thể là tế bào rỗng hoặc là các tế bào lớp vật lý theo yêu cầu về OAM.Các tế bào OAM lớp vật lý đợc dùng để truyền tải các thông tin OAM của lớpvật lý Số lợng tế bào OAM đợc chèn phụ thuộc và các yêu cầu về OAM Tuynhiên trong một chặng truyền dẫn nhiều nhất là sau 26 và ít nhất là sau 512 tếbào, phải có một tế bào OAM

3.3.2.2.Lớp con hội tụ truyền

Lớp con hội tụ truyền có các chức năng sau :

chứa thông tin hữu ích, tế bào không xác định hoặc tế bào OAM thì các tếbào rỗng sẽ đợc chèn vào để cho tốc độ dòng các tế bào phù hợp với tốc độtruyền dẫn cho trớc của đờng truyền

Giá trị của HEC chính là phần d của phép chia Modul 2 của tích 4 Bytes đầu

trong hình 3.6

Hình 3.6: Cơ chế phát hiện và sửa lỗi HECPhần thu hoạt động theo hai phơng thức Phơng thức ngầm định dùng để sửacác lỗi đơn Mào đầu tế bào đợc kiểm tra và khi phát hiện thấy lỗi đơn thì lỗinày sẽ đợc sửa Nếu phát hiện thấy lỗi nhóm thì tế bào đó sẽ bị huỷ Sau khiphát hiện ra lỗi (đơn hay nhóm) thì hệ thống tự động chuyển sang chế độphát hiện lỗi

Chế độ sửa sai

Chế độ phát hiện lỗi

Không phát hiện thấy lỗi

Không có lỗi

Phát hiện ra lỗi nhóm (gói lỗi bị huỷ)

Phát hiện ra lỗi đơn (sửa sai)

Phát hiện ra lỗi (gói lỗi bị huỷ)

Nếu hệ thống tiếp tục phát hiện ra lỗi thì tế bào vẫn bị hủy dù lỗi đó là lỗi

đơn hay lỗi nhóm Hệ thống duy trì ở chế độ phát hiện lỗi cho tới khi khôngtiếp tục phát hiện ra tế bào lỗi nữa, lúc này hệ thống sẽ tự động quay về chế

độ sửa sai

Chức năng này cho phép đầu thu nhận biết đợc giới hạn tế bào Việc nhậnbiết dựa vào sự tơng quan giữa các bits trong phần tiêu đề và mã HEC tơngứng Quá trình này đợc trình bày trong hình 3.7

Hình 3.7: Sơ đồ nhận biết giới hạn tế bào

Đầu tiên đầu thu đợc đặt ở trạng thái tìm đồng bộ (HUNT) ở trạng thái này

hệ thống sẽ thực hiện kiểm tra từng bit một trong phần Header của tế bào.Nếu không phát hiện ra lỗi thì hệ thống sẽ tự động chuyển sang trạng tháitiền đồng bộ PreSYN ở trạng thái PreSYN, hệ thống tiếp tục thực hiện kiểmtra cho  tế bào tiếp theo Nếu sau  lần không phát hiện lỗi thì hệ thốngchuyển sang trạng thái đồng bộ SYN, còn nếu có lỗi thì lại trở về trạng tháitìm đồng bộ HUNT ở trạng thái đồng bộ, hệ thống lại tiếp tục kiểm tra cho

tế bào  tiếp theo Nếu phát hiện ra lỗi thì tự động chuyển về trạng thái tìm

đồng bộ HUNT Các tham số  và  đợc chọn phải thoả mãn đợc các yêucầu về độ an toàn và tính hoạt động của quá trình phân tách tế bào Các tham

số này đợc đa ra trong khuyến nghị I.432 nh bảng sau

Trạng thái tìm đồng bộ (HUNT)

Trạng thái tiền đồng bộ (PreSYN) HEC sai

HEC đúng

Trạng thái

đồng bộ (SYN)

Kiểm tra từng tế bào

Kiểm tra từng tế bào

Kiểm tra từng bit

HEC sai liên tiếp 

lần

HEC đúng liên tiếp 

lần

 Biển đổi dòng tế bào thành các khung truyền dẫn Đây là chức năng chuyển

đổi các tế bào thành khung truyền dẫn tại trạm phát và khôi phục lại các tếbào từ khung tại trạm thu Các hệ thống thờng đợc dùng là hệ thống phân cấp

số đồng bộ SDH (Synchronous Digital Hierarchy) và hệ thống truyền dẫndựa trên cơ sở tế bào (Cell-base Interface)

Đây là chức năng dới cùng trong lớp con TC, nó có chức năng tạo ra cáckhung truyền dẫn và ghép các tế bào ATM vào khung rồi gửi đi Tại trạm thuthực hiện việc khôi phục tế bào Cấu trúc của khung phụ thuộc vào hệ thốngtruyền dẫn đợc sử dụng Kích thớc của khung phụ thuộc vào tốc độ đờngtruyền

3.3.3.Lớp ATM

Lớp ATM là thành phần chủ yếu của mạng ATM, nó nằm trên lớp vật lý,các dịch vụ chính của mạng đều có thể tìm thấy ở lớp này Các chức năng của

lớp ATM hoàn toàn độc lập với các chức năng của lớp vật lý dới nó Lớp ATM

có các chức năng chuyển các tế bào từ lớp tơng thích ATM (AAL) đến lớp vật

lý để truyền đi và ngợc lại từ lớp vật lý đến các lớp AAL để sử dụng tại hệ thốngmới Các đơn vị thông tin trong lớp ATM là các tế bào Mỗi tế bào có một bộnhận dạng số chứa trong Header để gắn nó tới kết nối xác định

ATM sử dụng các đấu nối ảo để vận chuyển thông tin và đợc chia làm hai

mức: mức đờng ảo và mức kênh ảo

 Kênh ảo VC(Virtual Channel) là kênh thông tin cung cấp khả năng truyền

Hình 3.8: Sự kết hợp các kênh ảo, đờng ảo

3.3.3.1.Một số khái niệm liên quan đến kênh ảo và đ ờng ảo

Các khái niệm này gồm có liên kết đờng ảo, liên kết kênh ảo, cuộc nốikênh ảo, cuộc nối đờng ảo

Cuộc nối kênh ảo VCC là tập hợp của một số liên kết Theo định nghĩa của

ITU-T: VCC là sự móc nối của các liên kết kênh ảo giữa hai điểm truy nhập vàolớp tơng thích ATM Thực chất VCC là một đờng nối logic giữa hai điểm dùng

để truyền các tế bào ATM Thông qua VCC thứ tự truyền các tế bào ATM sẽ

đ-ợc bảo toàn Có 4 phơng pháp đđ-ợc dùng để thiết lập một cuộc nối kênh ảo tạigiao diện UNI

 Các VCCs cố định (Permanent) hoặc bán cố định (Semi-Parmanent) đợcthiết lập tại thời điểm định trớc mà không cần báo hiệu

 Một VCC đợc thiết lập/giải phóng bằng cách sử dụng một thủ tục báo hiệutrao đổi

 Thiết lập/giải phóng một VCC đầu cuối đợc thực hiện bằng một thủ tục báohiệu từ ngời sử dụng đến mạng

 Nếu một PVC đang tồn tại gia hai UNI, thì một VCC trong VPC này có thể

đợc thiết lập/ giải phóng bằng việc sử dụng một giao thức báo hiệu từ ngời

sử dụng tới ngời sử dụng

Cuộc nối đờng ảo VPC (Virtual Path Connection) là sự móc nối của một số liên kết đờng ảo VPC là sự kết hợp logic của các VCCs (Virtual Channel

Connection) Trong một VPC mỗi liên kết kênh ảo đều có một số nhận dạngVCI (Virtual Channel Indentifier) riêng Tuy vậy những VCs thuộc về các VPkhác nhau có thể có cùng số VCI Mỗi VC đợc nhận dạng duy nhất thông qua tổhợp hai giá trị VPI và VCI Có 3 phơng pháp sau đợc sử dụng để thiết lập/ giảiphóng một VPC giữa các điểm cuối VPC:

không cần thủ tục báo hiệu

tục quản lý mạng dùng cho mục đích này

quản lý mạng

Nhiệm vụ trung tâm của lớp ATM là biến đổi địa chỉ mạng ở các lớp cao thành các giá trị VPI và VCI tơng ứng Các giá trị VPI và VCI đợc tạo ra dựa

trên số hiệu nhận dạng của điểm truy nhập dịch vụ SAP Tại đầu thu, trờng tiêu

đề đợc tách ra khỏi tế bào ATM Tại đây giá trị VPI và VCI đợc dùng để nhậndạng điểm truy nhập dịch vụ

Phân kênh và hợp kênh các tế bào: Tại đầu phát các tế bào thuộc về cáckênh ảo và đờng ảo khác nhau đợc hợp thành một dòng tế bào duy nhất Tại

đầu thu dòng tế bào ATM đợc phân thành các đờng ảo và kênh ảo độc lập để đitới các thiết bị

Biến đổi VPI/VCI Nếu các tế bào đợc định tuyến thông qua các chuyểnmạch ATM hoặc các nút nối xuyên thì các giá trị VPI/VCI đa tới các thiết bịnày cần phải đợc biển đổi thành các giá trị VPI/VCI mới để xác định đích mớicủa tế bào

3.3.3.2.Nguyên lý chuyển mạch ATM

Việc chuyển mạch các tế bào ATM đợc thực hiện trên cơ sở các giá trịVCI, VPI Nh đã trình bày ở trên VCI, VPI chỉ có giá trị trên một chặng kết nối

cụ thể Khi tế bào đến nút chuyển mạch, giá trị của VPI hoặc cả giá trị VPI,VCI đều đợc thay đổi cho phù hợp với chặng tiếp theo Thiết bị chuyển mạch

chỉ dựa trên giá trị VPI đợc gọi là chuyển mạch VP (VP Switch), nút nối xuyên (ATM Cross- Connect) hoặc bộ tập trung (Concentrator) Nếu thiết bị chuyển mạch thay đổi cả hai giá trị VPI,VCI thì nó đợc gọi là chuyển mạch VC hoặc chuyển mạch ATM

Hình 3.9 mô tả một cuộc nối VCC thông thờng, T là nút chuyển mạch nơi

mà VCI, VPI đều bị thay đổi, A, B là các thiết bị đầu cuối, D1, D2 là các bộ nốixuyên, nơi chỉ thay đổi giá trị VPI, ai, xi, yi là các giá trị VCI, VPI tơng ứng

Hình 3.9: Cuộc nối kênh ảo thông qua các nút chuyển mạch và bộ nối xuyên

Cuộc nối kênh ảo VCC

VCI=a2

Hình 3.10 là sơ đồ nguyên lý chuyển mạch VP Chuyển mạch VP là nơibắt đầu và kết thúc của các liên kết đờng ảo, do vậy nó phải chuyển các giá trịVPI ở đầu vào thành các giá trị VPI tơng ứng ở đầu ra sao cho các liên kết nàythuộc về cùng một cuộc nối đờng ảo cho trớc Lúc này giá trị VCI đợc giữkhông đổi.

VCI3 VCI4

VCI1 VCI2

VCI5 VCI6

Chuyển mạch VP

Khác với chuyển mạch VP, chuyển mạch VC là điểm cuối của các liên kếtkênh ảo và đờng ảo Vì vậy trong chuyển mạch VC, giá trị của VCI và VPI đềuthay đổi Vì trong chuyển mạch VC bao gồm cả chức năng chuyển mạch VPnên chuyển mạch VC có thể thực hiện chức năng của một chuyển mạch

VP Hình 3.11 giả thích nguyên lý chuyển mạch VC

Hình 3.11: Nguyên lý chuyển mạch VC

3.4 Tế bào ATM

Nh đã trình bày ở trên tế bào ATM là đơn vị dùng để truyền thông tintrong ATM Tuy nhiên không phải tất cả các tế bào ATM đều đợc sử dụng đểtruyền thông tin mà bên cạnh đó còn tồn tại nhiều loại tế bào khác nhau nh sẽtrình bày dới đây

3.4.1.Phân loại tế bào ATM

Tế bào ATM có thể đợc phân loại theo lớp cấu thành và chức năng Trớc

hết tế bào ATM đợc chia thành tế bào lớp ATM và tế bào lớp vật lý Tế bào

ATM đợc tạo ra trong lớp ATM còn tế bào lớp vật lý đợc tạo ra trong lớp vật lý

Tế bào lớp ATM đợc phân chia thành tế bào đợc gán và tế bào không đợc gán.

VCI1 VCI2

Còn tế bào lớp vật lý đợc chia thành tế bào rỗng, tế bào hợp lệ và tế bào không hợp lệ.

Đặc điểm của loại tế bào nh sau:

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

sửa bởi chu trình sửa lỗi HEC

lớp vật lý) Tế bào rỗng, tế bào hợp lệ và tế bào không hợp lệ chỉ tồn tại ở lớpvật lý

vụ lớp ATM

vụ Tế bào đợc gán và tế bào không đợc gán là các tế bào ở lớp ATM Hình 3.12 chỉ ra các loại tế bào

Hình 3.12: Phân loại tế bào

3.4.2 Cấu trúc tế bào ATM

Nh ta đã biết đặc điểm chính của ATM là hớng liên kết Do đó khác với

mạng chuyển mạch gói, địa chỉ nguồn và đích, số thứ tự các gói là không cầnthiết trong ATM Hơn nữa do chất lợng của đờng truyền cao nên các cơ chếchống lỗi trên cơ sở từ liên kết đến liên kết đợc bỏ qua Ngoài ra cũng khôngcung cấp các cơ chế điều khiển luồng giữa các nút mạng do cơ cấu điều khiểncuộc gọi của nó Vì vậy chức năng cơ bản còn lại của phần tiêu đề trong tế bào

ATM là nhận dạng cuộc nối ảo.

Tế bào có thể đợc truyền trên giao diện giữa ngời sử dụng với mạng UNI (User-Network Interface) hay giữa các nút chuyển mạch NNI (Network-

Network Interface) Cấu trúc của các tế bào trong hai có một số điểm khácnhau Hình 3.13 trình bày cấu trúc của tế bào ATM trong hai giao diện, giaodiện NNI (hình 3.13.a) và giao diện UNI (hình 3.13.b)

Hình 3.13.b: Khuông dạng tế bào ATM tại giao diện UNI

Đặc điểm của các trờng trong cấu trúc tế bào nh sau:

3.4.2.1.Số hiệu nhận dạng kênh ảoVCI (Virtual Channel Identifier)

VCI đợc dùng để định danh cho một kênh ảo VC trên một đờng truyền

dẫn

Do mạng ATM có đặc điểm hớng liên kết nên mỗi cuộc nối đợc gán một

số hiệu nhận dạng VCI tại thời điểm thiết lập Mỗi giá trị VCI chỉ có ý nghĩa tạitừng liên kết từ nút này đến nút khác của mạng Khi cuộc nối kết thúc, VCI đ ợc

giải phóng để dung cho cuộc nối khác Trờng VCI có độ dài 16 bits (trong cảhai giao diện NNI và UNI).

Số hiệu nhận dạng đờng ảo VPI có tác dụng để định danh cho một đờng truyền ảo trong một đờng truyền vật lý.

Mỗi một đờng ảo có một giá tri VPI riêng biệt VPI giúp cho các chuyểnmạch có thể xác định đờng đi cho các tế bào một cách dễ dàng Kích thớc củatrờng VPI tuỳ thuộc tế bào đợc truyền qua giao diện UNI (8 bits) hay NNI (12bits)

Tổ hợp của VPI và VCI tạo thành một giá trị duy nhất cho mỗi cuộc nối.Tuỳ thuộc vào vị trí đối với hai điểm cuối của cuộc nối mà nút chuyển mạchATM sẽ định đờng dựa trên giá trị VPI và VCI hay chỉ dựa trên giá trị VPI Tuyvậy cần chú ý rằng VCI và VPI chỉ có ý nghĩa trên từng chặng liên kết của cuộcnối Khi qua nút chuyển mạch VCI và VPI sẽ nhận các giá trị mới phù hợp với

đoạn tiếp theo

3.4.2.3.Kiểu tế bào PT(Payload Type)

Trờng PT cho biết kiểu của tế bào đang đợc truyền qua mạng, là tế bàomang thông tin của ngời sử dụng hay các tế bào mạng các thông tin giám sát,vận hành, bảo dỡng OAM (Operation-Administration-Maintenance) Trờng PT

có kích thớc là 3 bits và có các đặc điểm chính nh sau:

còn nếu là 1 thì tế bào đó mang các thông tin quản lý mạng OAM

Adaptation Layer)

Hình 3.14 và bảng 3.2 trình bày cấu trúc trờng PT

Hình 3.14: Khuôn dạng trờng PT trong tế bào mạng thông tin

của ngời sử dụng

Tế bào của ng ời

sử dụng Bit báo hiệu tắc nghẽn

"1" nếu có tắc nghẽn

Bit báo hiệu lớp AAL

Khuôn dạng Chức năng

Bảng 2.2: Cấu trúc trờng PT với tế bào OAM

3.4.2.4.CLP(Cell Loss Priority)

Bit CLP có tác dụng xác định độ u tiên gửi các tế bào trong trờng hợp các tài

nguyên trong mạng không còn tối u nữa (chẳng hạn trong trờng hợp quá tải).Trong trờng hợp này, những tế bào có độ u tiên cao hơn đợc truyền trớc, cònnhững tế bào có độ u tiên thấp hơn sẽ bị loại bỏ hoặc truyền dẫn sau

Nếu CLP=0 : Độ u tiên cao

u tiên Còn trong trờng hợp đánh giá mức u tiên dựa vào loại tế bào thì những tếbào đợc truyền trên cùng một kênh ảo hoặc đờng ảo sẽ có các mức u tiên khácnhau

3.4.2.5.HEC(Header Error Control)

HEC là trờng điều khiển lỗi cho phần Header của tế bào Kích thớc củaHEC là 8 bits, HEC chứa mã d vòng CRC (Cyclic Redundary Code) Sau mỗichặng, phần Header của tế bào ATM lại bị thay đổi, HEC sẽ tính toán và kiểmtra lại CRC với mỗi chặng Đa thức sinh đợc dùng là :

3.4.2.6.GFC(Generic Flow Control)

Giữa hai kiểu tế bào truyền trong mạng ATM có sự khác biệt ở trờng thôngtin này Trờng thông tin này (chiếm 4 bits) chỉ có trong tế bào tại giao diện UNI

gọi là trờng điều khiển dòng chung.

Cơ chế hoạt động của GFC cho phép điều khiển luồng các cuộc nối ATM

ở giao diện UNI Nó đợc sử dụng để làm giảm tình trạng quá tải trong thời gianngắn có thể xảy ra trong mạng của ngời sử dụng Cơ chế GFC dùng cho cả cáccuộc nối từ điểm tới điểm và từ điểm tới nhiều điểm

các mạng này làm thế nào để hợp kênh các tế bào của các cuộc nối khác nhau.Thực chất GFC là một bộ các giá trị chuẩn để định nghĩa mức độ u tiên củaATM đối với các quy luật truy cập vào các mạng khác nhau

Tuy nhiên việc sử dụng 2 loại tế bào khác nhau tại hai giao diện khác nhau

là nhợc điểm của ATM Vì nh vậy trong mạng không sử dụng các giao thức

đồng nhất nên không thể lắp đặt các thiết bị tại bất cứ vị trí nào trong mạng