Công nghệ ATM giải pháp truyền dẫn của mạng B-ISDN

Công nghệ ATM giải pháp truyền dẫn của mạng B-ISDN

Lời nói đầu

Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các nhu cầu của con ngời cũng ngày càng đòi hỏi cao hơn cho cuộc sống Nhu cầu về sử dụng các công nghệ trong viễn thông một cách có hiệu quả nhất cũng trở nên rất bức thiết

Và lĩnh vực này đợc coi là một trong những nền tảng để đánh giá sự phát triển cho mỗi quốc gia Sự phát triển của nghành viễn thông đã chứng minh cho điều này

Từ những ứng dụng thiết thực mà nó đem lại, đã không ngừng thúc đẩy sự nghiên cứu, tìm hiểu về những kỹ thuật mới có thể đem lại nhiều lợi ích hơn

Vào những năm 80 ta lại chứng kiến một lần nữa sự bùng nổ trong lĩnh vực

điện tử và tin học, công nghệ kác này đã cho phép chế tạo các bộ vi xử lý rất cao, kích thớc nhỏ, giá phải chăng Chất lợng các linh kiện điện tử khác cũng đợc cải thiện rõ rệt Các công nghệ mới nh cáp quang, VLSI cho pháp truyền và xử lý thông tin rất nhanh chóng

Các máy tính cá nhân đã trở nên phổ biến làm cho nhu cầu về nhiều loại hình dịch vụ viễn thông khác nhau nh: thoại, số liệu, video, đều tăng lên mạnh mẽ Tuy nhiên các mạng viễn thông hiện tại không còn đáp ứng đợc các nhu cầu ngày càng cao của ngời sử dụng Xuất phát từ những hạn chế của mạng viễn thông hiện tại, cùng với những nhu cầu của ngời sử dụng đã ảnh hởng mạnh mẽ đến sự phát triển của công nghệ viễn thông mà trớc tiên là sự ra đời của mạng tổ hợp dịch vụ

số băng hẹp (N-ISDN) Tuy nhiên N-ISDN vẫn cha đủ khả năng đáp ứng các dịch

vụ mới Do vậy mạng tổ hợp dịch vụ số băng rộng Broadband ISDN (hay ISDN)đã đợc xây dựng Dựa trên những u việt của ATM và đặc thù của mạng viễn thông hiện tại, ITU-T đã chọn giải pháp truyền tải không đồng bộ ATM (Asynchronous Transfer Mode) là phơng pháp truyền tải cho mạng B-ISDN

B-Nhận thức đợc tầm quan trọng và hớng phát triển trong tơng lai của mạng nên

em muốn tìm hiểu, nghiên cứu về ứng dụng và hoạt động của mạng này mà cụ thể hơn là giải pháp truyền tải không đồng bộ ATM trong B-ISDN Em đã chọn đề tài

cho Đồ án tốt nghiệp của mình là: “ Công nghệ ATM giải pháp truyền dẫn của

mạng B-ISDN ” Nội dung đồ án gồm 4 chơng:

Chơng I: Tổng quan về mạng viễn thông

Chơng II: Công nghệ ATM

Chơng III: Hoạt động và ứng dụng của ATM trong mạng B-ISDN

Chơng IV: Tổng quan về kiến trúc mạng B-ISDN

Trong phần Báo cáo này do thời gian có hạn em mới chỉ nghiên cứu đợc 2

ch-ơng đầu của đồ án là những gì sơ lợc nhất còn phần chính em xin đợc trình bày tiếp trong đồ án

Sau cùng cho phép em đợc bày tỏ lời cảm chân thành tới thầy lê tân

ph-ơng đã hớng dẫn em trong quá trình thực hiện đồ án này.

Chơng I

TổNG QUAN Về MạNG viễn thông

1.1. Đặc điểm mạng viễn thông hiện nay.

1.1.1 Các khái niệm trong mạng viễn thông

1.1.1.1 Khái niệm mạng viễn thông.

Mạng viễn thông là tập hợp tất cả các thiết bị viễn thông và phơng thức dùng để truyền thông tin giữa những ngời sử dụng khi thực hiện các dịch vụ tơng ứng Các dịch vụ viễn thông bao gồm các dịch vụ truyền tín hiệu thoại, dịch vụ truyến số liệu, truyền hình

1.1.1.2 Thiết bị cấu thành mạng.

Theo quan điểm phần cứng thì mạng viễn thông chỉ bao gồm các thiết bị cấu thành mạng đó là thiết bị đầu cuối, thiết bị chuyển mạch và thiết bị truyền dẫn

• Thiết bị đầu cuối

Là những thiết bị giao tiếp giữa mạng viễn thông và ngời sử dụng Nó có nhiệm vụ chuyển đổi thông tin sang tín hiệu điện ( ở bên phát) và chuyển tín hiệu

điện thành thông tin ban đầu ( ở bên nhận) Đồng thời thực hiện trao đổi các tín hiệu điều khiển giữa ngời sử dụng và mạng viễn thông

* Kỹ thuật đánh số: để xác định cho mỗi thuê bao một mã số riêng biệt Qua mã số này ta có thể nắm bắt đợc một cách đầy đủ thông tin về thuê bao đó nh dịch vụ của thuê bao đó là kiểu dịch vụ gì , truyền dẫn ra sao , vị trí ở đâu

* Kỹ thuật tính cớc: xác định phơng pháp tính cớc cho các thuê bao đối với các kiểu dịch vụ viễn thông khác nhau

Trên cơ sở các khái niệm về mạng viễn thông, trải qua các giai đoạn phát triển, có thể thấy một số đặc điểm nổi bật của mạng viễn thông hiện nay

1.1.2 Các đặc điểm của mạng viễn thông hiện nay

Ngày nay, trên thế giới đang tồn tại rất nhiều dịch vụ viễn thông, ứng với mỗi kiểu thông tin mà ngời sử dụng cần trao đổi thì lại có một loại dịch vụ tơng ứng, ứng với mỗi loại dịch vụ này lại có ít nhất một loại mạng riêng biệt để phục

vụ cho dịch vụ đó Và kết quả là hiện nay đang tồn tại song song rất nhiều mạng dịch vụ viễn thông khác nhau nh:

Mạng Telex: Dùng để gửi các bức điện dới dạng các kí tự đợc mã hoá bằng

5 bit (mã Baudot) Không truyền đợc các thông tin thoại, thông tin về hình ảnh cả

động và tĩnh Tốc độ truyền thấp ( từ 75 đến 300 bit /s)

Mạng điện thoại công cộng: (POST – Plain Old Telephone Service)

Nhóm thông tin tiếng nói đợc số hoá và chuyển mạch ở hệ thống chuyển mạch PSTN(Public Switch Telephone Network) là tổng đài điện tử số có chứa các chơng trình làm việc lập trình sẵn.Tín hiệu truyền dẫn trong mạng là các tín hiệu thoại đã

đợc số hoá Có thể truyền bằng cáp đồng trục hoặc cáp quang Giữa hai thiết bị

đầu cuối có một kênh đợc thiết lập sẵn trớc khi có cuộc gọi Vì thế mạng điện thoại có thể đợc gọi là một mạng chuyển mạch kênh ( Circuit – Switching)

Mạng truyền số liệu: dùng để trao đổi số liệu giữa các thiết bị đầu cuối là

các máy tính Mạng này sử dụng phơng pháp chuyển mạch kênh hoặc chuyển mạch gói ( Packet-Switching) Nghĩa là số liệu trớc khi truyền dẫn trong mạng sẽ

đợc chia thành các gói tin Các gói tin này sẽ đợc truyền qua các nút mạng để đến

đợc trạm đích thông qua địa chỉ tại các gói tin đó Mạng số liệu đang rất phát triển với nhu cầu sử dụng ngày càng cao

Mỗi mạng trên đợc thiết kế cho các dịch vụ riêng biệt và không thể sử dụng cho các mục đích khác Nếu ngời sử dụng muốn sử dụng một trong các loại hình dịch vụ trên thì họ phải đăng kí với nhà cung cấp dịch vụ đó Nếu muốn sử dụng một lúc nhiều loại hình thì phải trang bị nhiều loại thiết bị đầu cuối, thiết bị chuyển mạch, thiết bị truyền dẫn Bên cạnh đó, mỗi mạng lại yêu cầu phơng pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dỡng khác nhau…

Do đó hệ thống viễn thông hiện nay có rất nhiều nhợc điểm:

• Chỉ truyền đợc các dịch vụ độc lập tơng ứng từng mạng.Thiều mềm

dẻo, linh hoạt trong truyền dẫn, chuyển mạch khi có các kỹ thuật hay công nghệ mới

• Kém hiệu quả trong việc bảo dỡng, vận hành, chia sẻ tài nguyên cho các

mạng khác cùng sử dụng

• Hạn chế sự phát triển của nhiều loại hình dịch vụ mới

Tóm lại, hệ thống viễn thông ngày nay còn nhiều nhợc điểm trong khi các yêu cầu của ngời sử dụng ngày càng cao Điều này làm cho hệ thống viễn thông cũ không còn đáp ứng đợc, cần có một mạng thích hợp nhằm đáp ứng các nhu cầu trên của ngời sử dụng và từ những lý do đó đã tạo điều kiện cho việc ra đời một hệ thống viễn thông mới với nhiều tiện ích hơn, phục vụ đợc nhiều hơn các yêu cầu của ngời sử dụng cũng nh để tơng xứng với sự phát triển lớn mạnh của các ngành khoa học kỹ thuật khác

1.1.3 Sự ra đời của mạng băng rộng B-ISDN.

1.1.3.1 Sự ra đời của ISDN (Intergrated Services Digital Network).

Vào đầu những năm 80, thuật ngữ ISDN bắt đầu đợc nhắc đến nhiều Nó có nghĩa là một mạng số tích hợp đa dịch vụ Có thể hiểu đó là sự liên kết các dịch vụ viễn thông bình thờng nh thoại, số liệu, truyền hình thông qua các phơng tiện truyền dẫn thông tin số nh cáp quang, vi ba và vệ tinh ISDN cung cấp đờng nối tín hiệu số theo kiểu điểm nối điểm giữa hai thiết bị đầu cuối Nó có khả năng tải tất cả các kiểu thông tin nh thoại, số liệu, đồ hoạ, văn bản và hình ảnh trên cùng một

Các tín hiệu

OA & M

Chuyển mạch kênh

Chuyển mạch gói

Các dịch vụ khác

Gate - way

Giao diện ISDN

Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc tổng quát ISDN

Cấu trúc của ISDN bao gồm:

Các tín hiệu OA&M là một mạng quản lý mạng ISDN

Các bộ phận chuyển mạch kênh để phục vụ cho các dịch vụ sử dụng phơng thức chuyển mạch kênh

Các bộ phận chuyển mạch gói để phục vụ cho các dịch vụ sử dụng phơng thức chuyển mạch gói

Các phơng tiện truyền thông khác:

Gateway ISDN: cổng ISDN để tăng cờng đăng ký khi cần truy nhập vào mạng

Giao diện ISDN: là giao diện duy nhất giữa ngời dùng và mạng

Ngời ta phân chia giao diện này này ra làm hai loại:

Giao diện BRI – ISDN: đây là giao diện tốc độ cơ bản Tốc độ của giao thức này là 144Kb/s, gồm có hai kênh B và một kênh D:

• Kênh B là kênh truyền số liệu, hình ảnh, dữ liệu theo phơng thức chuyển mạch kênh hoặc chuyển mạch gói với tốc độ duy nhất 64Kb/s

• Kênh D là kênh truyền tín hiệu báo hiệu tốc độ cơ sở Tốc độ của giao

diện là 1544Kb/s, gồm có 24 kênh 64Kb/s Mỗi kênh hoạt động nh một

kênh báo hiệu 64Kb/s hoặc chuyển mạch gói

Với hai giao diện BRI & PRI, ISDN có thể phục vụ ngời sử dụng tải các phần mền từ Internet xuống, dùng trong các ứng dụng điều khiển từ xa nh: giáo dục và mua hàng, , dùng để tổ chức các hội nghị qua màn hình nhng vấn đề đặt

ra là tốc độ truyền dẫn Tốc độ truyền dẫn của ISDN vẫn còn hạn chế trong các lĩnh vực nh dịch vụ thời gian thực Chính vì thế mà B – ISDN ra đời

1.1.3.2 Sự ra đời của mạng băng thông rộng B ISDN.–

Xuất phát từ những hạn chế của ISDN về mặt tốc độ truyền dẫn, bên cạnh

đó còn có các yêu cần về dịch vụ và chất lợng dịch vụ luôn luôn thay đổi và đòi hỏi ngày càng cao nên cần có một mạng nên cần có một mạng viễn thông mới chủ yếu là do các nguyên nhân sau:

• Các yêu cầu dịch vụbăng rộng đang tăng lên

• Các kỹ thuật xử lý tín hiệu, chuyển mạch, truyển dẫn ở tốc độ cao đã trở thành hiện thực từ vài trăm Mb/s đến hàng Gb/s

• Tiến bộ về khả năng xử lý ảnh và số liệu

• Sự phát triển các ứng dụng phần mền trong lĩnh vợc tin học và viễn thông

• Sự cần thiết phải tổ hợp các dịch vụ phụ thuộc lẫn nhau ở chuyển mạch kênh hay chuyển mạch gói vào một mạng băng thông rộng duy nhất So với các mạng khác dịch vụ tổ hợp và mạng tổ hợp có nhiều u điểm về mặt kinh

tế, phát triển, thực hiện, vận hành và bảo dỡng

• Sự cần thiết phải thoả mãn tính mềm dẻo cho các yêu cầu về phía ngời

sử dụng cũng nh ngời quản lý mạng(về tốc độ đờng truyền, chất lợng dịch vụ, về

độ tin cậy trong lĩnh vực trao đổi thông tin )

Cuối năm 1988, những khuyễn nghị chính thức ITU – I.21 nh sau “Mạng

tổ hợp số đa dịch vụ băng rộng B-ISDN (Broodband Integrated Services Digital Net Work) cung cấp các cuộc nối thông qua chuyển mạch, các cuộc nối cố định (pernament) hoặc bán cố định (semipernament), các cuộc nối từ điểm đến điểm (point to point) hoặc từ điểm đến nhiều điểm (point to multipoint) và cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu, dịch vụ dành trớc, dịch vụ cố định Cuộc nối trong B- ISDN

phục vụ cho cả chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói theo kiểu đơn phơng tiện (Monomedia) hay đa phơng tiện (Multimedia), hớng liên kết (Connection-Oriented) hoặc không liên kết (Connectionless), theo cấu hình đơn hớng hay đa h-ớng Bên cạch đó B – ISDN là một mạng thông minh có khả năng cung cấp các dịch vụ cải tiến, cung cấp các công cụ bảo dỡng và vận hành (OAM) điều khiển và quản lý mạng có hiệu quả

1.1.4 Lựa chọn phơng thức truyền tải cho mạng B.

Vì mạng B là mạng cung cấp các dịch vụ thời gian thực cho nên việc lựa chọn phơng thức truyền tải cho mạng B-ISDN phải đảm bảo hai yêu cầu đó là tính trong suốt về mặt nội dung và tính trong suốt về mặt thời gian Việc lựa chọn sẽ dễ dàng hơn sau khi ta xem xét một số phơng thức chuyển mạch hiện hành

1.1.4.1 Chuyển mạch kênh

Đây là phơng pháp đợc sử dụng từ lâu trong mạng điện thoại PSTN Ngày nay phơng pháp này vẫn đợc sử dụng trong mạng ISDN Nó sử dụng phơng pháp ghép kênh theo thời gian TDM(Time Division Maltiplexing) Trong đó thông tin trên một kênh đợc truyền theo một chu kỳ đều đặn 125 Us ở một khe thời gian cố

định, tập hợp các khe thời gian trong khoảng 125 Us tạo thành một khung thời gian Kênh truyền trong mạng chuyển mạch kênh là kênh thực đợc thiết lập trớc khi có yêu cầu thiết lập cuộc gọi trong mạng Do đó phơng pháp này thiếu tính mềm dẻo do thông tin phải truyền theo một tần số cố định dẫn tới giới hạn về mặt tốc độ và không thích hợp cho viềc truyền các dịch vụ băng rộng có các đặc điểm khác nhau

1.1.4.2 Chuyển mạch kênh đa tốc độ.

Để khắc phục sự thiếu mềm dẻo của chế độ truyền đơn tốc độ trong chuyển mạch kênh ngời ta đa ra hệ thống chuyển mạch kênh đa tốc độ MRCS (Maltirate Circuit Switching) Các đờng nối trong MRCS đợc chia thành n kênh cơ bản gồm

các khung thời gian có độ dài khác nhau, mọi cuộc liên lạc có thể đợc xây dựng từ

n kênh này Thông thờng các kênh cơ bản cho một cuộc nối là:

1.1.4.3 Chuyển mạch kênh tốc độ cao.

Các tài nguyên trong hệ thống chuyển mạch kênh tốc độ cao FCS (Fast Circuit Switching) chỉ đợc cung cấp khi thông tin đợc gửi đi Sau khi gửi xong thông tin tài nguyên đợc giải phóng trở lại Sự cung cấp này đợc thiết lập mỗi lần gửi nh trong trờng hợp chuyển mạch gói nhng dới sự điều khiển của tín hiệu báo hiệu liên kết nhanh (fast “associated” signalling) chứ không nằm trong chuyển mạch gói

Khi thiết lập cuộc gọi ngời sử dụng yêu cầu độ rộng của băng bằng số nguyên lần độ rộng băng của kênh cơ bản Hệ thống lúc này cha cung cấp tài nguyên ngay mà nó ghi lại các thông tin về chuyển mạch, thông tin về độ rộng băng theo yêu cầu, thông tin về địa chỉ của đích đợc chọn Khi bên phát bắt đầu gửi thông tin, lúc này hệ thống báo hiệu rằng bên phát có thông tin đợc gửi đi yêu cầu chuyển mạch để phân phối tài nguyên ngay lập tức Qua đây có thể thấy FCS khá phức tạp và không thích hợp cho B-ISDN vì khả năng thiết lập, huỷ bỏ cuộc nối và điều khiển cả hệ thống rất phức tạp, không đáp ứng đợc yêu cầu về mặt thời gian

1.1.4.4 Chuyển mạch gói

Đợc sử dụng trong mạng máy tính Phơng thức này thực hiện truyền dữ liệu dới dạng các gói tin qua các nút mạng, thông tin đợc chia thành các gói có độ dài khác nhau và đợc lu trong bộ đệm (buffer) Khi cần truyền dữ liệu thì tất cả các gói tin này đợc truyền tới nút mạng gần nhất, tại đây việc chuyển tiếp các gói tin

nh thế nào là do các nút mạng đảm nhiệm Nó có thể thực hiện nh sau:

_ Sử dụng lu đồ dữ liệu – Data Gram: các nút mạng sẽ chọn đờng cho các gói tin đi tới đích mà không cần phải theo thứ tự, khi các gói tin đến trạm đích phải thực hiện sắp xếp lại các gói tin theo chỉ số của nó

_ Sử dụng mạch ảo – Virual Circuit: tín hiệu cầu (request) sẽ đợc gửi tới nút mạng gần nhất khi có yêu cầu truyền Nút mạng sẽ tìm đờng đi giữa các nút để

đi đến trạm đích, nếu trạm đích chấp nhận dữ liệu thì sẽ gửi tín hiệu trả lời chấp nhận (accept) Lúc này giữa hai nút mạng Nguồn và Đích tồn tại đờng ảo duy nhất

để trao đổi dữ liệu với nhau Khi kết thúc thì giải phóng liên kết đó và có thể hình thành liên kết khác

1.1.4.5 Công nghệ truyền tải STM (Synchrounnous Transfer Mode)

Thực hiện việc truyền tải bằng cách phân bố các khe thời gian trong một cấu trúc tuần hoàn gọi là một klhung cho một dịch vụ với khoảng thời gian cho một cuộc nối

Cấu trúc khung thời gian nh sau:

Một khung STM

Hình 1.2 Cấu trúc khung thời gian

Khi một khe thời gian đã đợc gắn cho một kênh nhất định thì khe thời gian

đó sẽ dành riêng cho cuộc nối đó, đảm bảo cung cấp thông tin một cách liên tụcvới tốc độ cố định

STM không linh hoạt trong việc phân bố độ rộng băng thông - điều cần thiết cho phần lớn các dịch vụ băng rộng của B-ISDN và độ rộng của băng thông là cố

định nên rất hạn chế, không thích hợp với mạng B

1.1.4.6 Công nghệ truyền tải PTM (Packet Transfer Mode)

Với công nghệ truyền tải PTM số liệu đợc đóng thành các gói lớn gồm rất nhiều byte, kích thớc của các gói có thể thay đổi đợc tuỳ theo nhu cầu truyền nhng không đợc vợt quá một giá trị giới hạn (khoảng 4048 byte)

Các gói tin đợc gửi tới nút mạng nh một chuỗi các bit liên tục và nó chiếm toàn bộ băng thông của đờng truyền, nút mạng sẽ kiểm tra xem đờng truyền nào rỗi thì gửi tin theo đờng truyền đó Trên mỗi gói có số hiệu nhận dạng đờng để cho nút mạng nhận biết nút Nguồn và Đích của gói, từ đó chuyển tiếp gói tin đến đích

đúng thứ tự Phơng pháp này sử dụng băng thông hiệu quả hơn STM, vì khi một ờng truyền rỗi thì các đờng khác có thể dùng nó cho việc truyền tải thông tin của mình Tuy nhiên thời gian trễ lớn do đó không thích hợp với dịch vụ thời gian thực

đ-Xuất phát từ những hạn chế của các công nghệ truyền dẫn trên ITU-T đã nghiên cứu và chọn công nghệ ATM là giải pháp truyền dẫn cho mạng băng rộng B-ISDN

cung cấp và các dịch vụ chế độ gói đồng tồn tại Những công nghệ cơ bản này đã

đợc phát triển và đợc nâng cấp liên tục nhằm đáp ứng một cách đầy đủ nhu cầu về các dịch vụ băng rộng càng ngày càng tăng

Thứ hai: công nghệ thông tin quang đã đợc nâng cao, suy hao của cáp sợi quang đã đợc giảm xuống thấp hơn 0.5 dB/Km và giá cả của các phần tử bức xạ/thu ánh sáng đã sụt xuống khá nhanh chóng Hơn nữa công nghệ về mạng tích hợp và công nghệ chế tạo các cấu kiện cũng đã rất tiên tiến Các phần tử Silíc lỡng cực hoặc GaAs đợc phát triển một cách thành công có khả năng thực hiện việc xử

lý tốc độ cao (hàng trăm Mbit/s hoặc Gbit/s) và CMOS có khả năng xử lý mức 150 Mbit/s

Thứ ba: việc nén, chuyển đổi và tái tạo các tín hiệu dịch vụ khác nhau đã trở nên dễ dàng do phát triển công nghệ xử lý tín hiệu Vả lại việc thu thập, thay đổi

và xử lý các tín hiệu dịch vụ đã trở nên dễ dàng hơn nhờ phát triển công nghệ máy tính Qua việc sử dụng công nghệ nói trên, cùng với công nghệ VLSI, các thiết bị

đầu cuối khách hàng hiệu quả đã đợc phát triển Thêm vào đó, các thiết bị đầu cuối B-ISDN đợc sử dụng cho các thiết bị video khác nhau đã đợc triển khai một cách thành công và đợc sử dụng với các monitor TV chất lợng cao, cùng với các camera video có độ nhạy cao

Mặt khác, các hoạt động tiêu chuẩn hoá của ISDN theo sáng kiến của ITU-T trong những năm 1980 đã ảnh hởng đến rất nhiều hoạt động nghiên cứu về sự liên kết các loại tín hiệu dịch vụ khác nhau cũng nh việc số hoá mạng thông tin và đã

đóng góp vào sự phát triển công nghệ thông tin

1.2.2 Sơ đồ cấu trúc chức năng và đặc điểm kỹ thuật của mạng B.

1.2.2.2 Đặc điểm kỹ thuật của B-ISDN.

Các đặc điểm chính của hệ thống B-ISDN đợc ITU-T đa ra trong khuyến nghị I.327, theo đó thì các khả năng về báo hiệu và truyền dẫn của B-ISDN gồm:

+ Khả năng cung cấp các dịch vụ băng rộng.

+ Khả năng cung cấp dịch vụ cho N-ISDN với tốc độ cơ sở là 64 Kb/s.

+ Cung cấp các chức năng báo hiệu từ ngời sử dụng tới mạng.

+ Cung cấp các chức năng giữa các nút mạng.

+ Cung cấp các chức năng báo hiệu từ ngời sử dụng tới ngời sử dụng.

Trong kỹ thuật liên kết mạng lớp vật lý bao gồm ba mức:

* Mức đờng truyền dẫn: liên kết các phần tử có chức năng lắp ghép hoặc tháo thông tin hữu ích (Payload) (trong hệ thống truyền dẫn, thông tin hữu ích cùng với các thông tin điều khiển tạo ra một khung truyền dẫn hoàn chỉnh)

* Mức nhóm / tách số: bao gồm các phần tử có nhiệm vụ nhóm hoặc tách dòng bit liên tục

* Mức phát: là một phần của mức nhóm tách số, nó có nhiệm vụ truyền tín hiệu giữa hai điểm kế nhau

Lớp ATM bao gồm hai mức:

* Mức kênh ảo: là mức có chức năng truyền đơn hớng các tế bào ATM tơng ứng với một giá trị nhận dạng chung duy nhất VCI

* Mức đờng ảo: là mức có chức năng truyền đơn hớng các tế bào ATM thuộc

về nhiều kênh ảo khác nhau nhng lại có chung một giá trị nhận dạng đờng ảo VPI

Chơng II

công nghệ atm

2.1 Giới thiệu chung về ATM

Theo ITU – T, thì B- ISDN hoạt động dựa trên cơ sở kiểu truyễn không

đồng bộ ATM (Asynchronous Tranfer Mode) Nh vậy ATM là công nghệ sẽ làm thay đổi bộ mặt ngành viễn thông trong tơng lai

2.1.1 Khái niệm về ATM.

ATM là phơng thức truyền không đồng bộ kỹ thuật chuyển mạch gói chất ợng cao Có phơng thức truyền tải định hớng, chuyển gói nhanh dựa trên ghép không đồng bộ phân chia theo thời gian

Trong kiểu truyền không đồng bộ tồn tại hai thuật ngữ:

* Thuật ngữ “ truyền ” bao gồm cả lĩnh vực truyền dẫn và chuyển mạch trong 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 thông, trong đó

các gói tin trong cùng một cuộc nối có thể lặp đi lặp lại một cách bất thờng nh chúng đợc tạo ra theo yêu cầu cụ thể mà không theo chu kỳ

ATM đã kết hợp tất cả những lợi thế của kỹ thuật chuyển mạch trớc đây vào một kỹ thuật truyền thông duy nhất Sử dụng các gói cố định gọi là các tế bào, nó

có thể truyền tải một hỗn hợp các dịch vụ bao gồm thoại, hình ảnh, số liệu, có thể cung cấp các băng thông theo yêu cầu ATM có thể loại trừ đợc các “nút cổ chai” thờng xảy ra ở các mạng LAN và WAN hiện nay

2.1.2 Các đặc điểm của ATM.

ATM truyền tải theo phơng thức không đồng bộ, tức là các thông tin đợc truyền từ đầu phát tới đầu thu một cách không đồng bộ và đợc thể hiện nh sau: thông tin xuất hiện tại đầu vào của hệ thống đợc nạp vào các bộ nhớ đệm, sau đó chúng đợc chia nhỏ thành các tế bào và truyền tải qua mạng ATM có hai đặc

điểm quan trọng là:

• Thứ nhất: ATM sử dụng các gói có kích thớc nhỏ và cố định gọi là tế bào ATM (ATM cell), các tế bào nhỏ cùng với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền và biến động trễ giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gian thực.ngoài ra kích thớc nhỏ cũng sẽ tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc

• Để phù hợp với việc truyền tín hiệu thời gian thực thì ATM phải đạt độ trễ

đủ nhỏ, tức là các tế bào phải có độ dài ngắn hơn các gói thông tin trong chuyển mạch gói

• Các tế bào có đoạn mào đầu nhỏ nhất nhằm tăng hiệu quả sử dụng vì các ờng truyền có tốc độ rất cao

Những đặc điểm này giúp cho mạng ATM có sự mền dẻo và linh hoạt vì nó

có thể tạo ra sự tơng thích về mặt tốc độ truyền của các tế bào (tốc độ của thông tin) và tốc độ của thông tin đợc tạo ra (tốc độ thay đổi nguồn tín hiệu)

ATM có thể điều khiển tất cả các kiểu lu lợng: Voice, Audio, Video, Text, Data , đợc ghép kênh và chuyển mạch trong một mạng chung Trong mạng ATM

độ rộng băng có thể gán lại trong thời gian thực cho bất kì kiểu lu lợng khác nhau nào theo yêu cầu, có thể thấy rằng đây là một công nghệ cho mọi môi trờng LAN, GAN, PSTN Đây là nguyên nhân nổi bật làm cho ATM đợc lựa chon làm công nghệ chuyển mạch và truyền dẫn chung cho các dịch vụ trong mạng B-ISDN

Các tính năng u việt của ATM và môi trờng ATM là:

• Ghép kênh không đồng bộ (ATDM) và thống kê cho mọi kiểu lu lợng

• Gán độ rộng kênh rất linh hoạt và mềm dẻo

Bản chất của ATM là liên kết truyền các tế bào với các thông tin đợc tạo ra

và ATM cung cấp khả năng ghép kênh “thống kê” với đờng truyền Do đó trong ATM đã tận dụng đợc dung lợng truyền dẫn trong các thời điểm có “hoạt động thấp” của nguồn thông tin với thay vì truyền đi các tế bào “không có ích”, là các tế bào truyền đi trong khoảng thời gian này, sẽ có các nguồn thông tin khác nhau đ-

ợc thay thế Trong trờng hợp có nhiều nguồn thông tin đợc thay đổi (VBR) truyền

đi trên cùng một đờng truyền thì khả năng ghép kênh “thống kê” là rất cao

Tế bào ATM có kích thớc cố định và kết hợp với ghép kênh, giúp cho việc

tổ hợp nhiều nguồn tín hiệu khác nhau trên một đờng truyền đợc dễ dàng, từ đó các nhà khai thác có thể cung cấp nhiều dịch vụ cho khách hàng trên cùng một đ-ờng truyền

Tuy nhiên ATM không phải không có nhợc điểm:

_ Thời gian tổ hợp tế bào và trễ biến động tế bào

_ Trễ biến động tế bào sinh ra bởi các giá trị trễ khác nhau tại những điểm chuyển mạch và các thiết bị tách/ghép kênh, dẫn đến khoảng cách các tế bào bị thay đổi Trong tín hiệu thoại sẽ bị ảnh hởng rất nhiều nếu xảy ra trễ này

Trễ của mạng Giá trị trễ tăng Giá trị trễ giảm

Hình 2.1 Mô tả sự biến đổi trễ của tế bào

2.1.3 Cấu trúc tế bào ATM

Cấu trúc một tế bào ATM

6

52 53

Phần mang thông tin dịch vụ Information Section

Phần tiêu đề Header Section

Byte 1 2 3 4 5

Hình 2.2 Cấu trúc một tế bào ATM

Đặc điểm của ATM là hớng liên kết nên khác với chuyển mạch gói là địa chỉ nguồn, đích và số thứ tự các gói tin là không cần thiết ATM cũng không cung cấp cơ chế điều khiển luồng giữa các nút mạng nhng có khả năng nhóm một vài kênh ảo thành một đờng ảonhằm giúp cho việc định tuyến đợc dễ dàng hơn Vì vậy chức năng cơ bản của phần tiêu đề trong tế bào ATM là nhận dạng các cuộc nối ảo

Dựa vào cấu trúc phân cấp ATM theo sơ đồ:

Mạng công

NNI (Giao diện giữa các nút mạng)

Các trạm kết

cuối sử dụng Các trạm kết cuối sử dụng Các trạm kết cuối sử dụng Các trạm kết cuối sử dụng

UNI (Giao diện mạng - khách hàng)

Tơng ứng với hai cấp giao diện trên, ngời ta đa hai dạng cấu trúc phần tiêu

đề tơng ứng:

+ Cấu trúc phần tiêu đề giao diện giữa ngời sử dụng và mạng UNI

+ Cấu trúc phần tiêu đề giao diện giữa các nút mạng NNI

Hình 2.4 Cấu trúc tiêu đề tế bào ATM

ý nghĩa các trờng trong phần tiêu đề.

_ GFC ( General Flow control) là trờng điều khiển luồng chung Trờng

này chỉ dùng cho giao diện UNI trong cấu hình Điểm - Điểm, có độ dài gồm 4 bit, trong đó 2 bit dùng cho điều khiển và 2 bit dùng làm tham số Cơ cấu này đã đợc tiêu chuẩn hóa

_ VPI (Virtual Path Identyfier) và VCI ( Virtual Channel Identyfier) là hai

trờng định tuyến cho các tế bào trong quá trình chuyển mạch:

* Cấu trúc tế bào ATM tại NNI

Với UNI thì có 8 bit VPI và 16 bit VCI

Với NNI thì có 12 bit VPI và 16 bit VCI

_ Hai trờng này ghi nhận dạng luồng ảo và kênh ảo Đặc tính cơ bản của ATM là chuyển mạch xảy ra trên cơ sở giá trị trờng định tuyến:

Nếu chuyển mạch xảy ra trên VPI thì gọi là kết nối đờng ảo

Nếu chuyển mạch xảy ra trên VPI và VCI thì gọi là kết nối kênh ảo

_ PT ( Payload Type) là trờng tải thông tin để xác định xem tế bào này mang

thông tin khách hàng hay thông tin điều khiển Nó cũng xác định quá tải của tế bào thông tin khách hàng Trờng này có ở cả hai giao diện và có độ dài 3 bit

_ CLP ( Cell Loss Prioryti) là trờng u tiên bỏ tế bào dùng để chỉ ra khả năng cho

phép hoặc không cho phép bỏ các tế bào khi có hiện tợng quá tải xảy ra

Nếu các tế bào có CLP = 0 thì có mức u tiên cao

Nếu các tế bào có CLP = 1 thì có mức u tiên thấp

Trờng này chỉ nhận hai giá trị “0” hoặc”1” nên có độ dài 1 bit và tồn tại ở cả hai giao diện

_ HEC (Heacler Error Check) là trờng kiểm tra lỗi phần tiêu đề Trờng này có

độ dài 8 bit Nó dùng để phát hiên lỗi ghép bit và sửa lại cho đúng các lỗi ghép bit

đơn đó Công việc này đợc thực hiện ở lớp vật lý

2.1.4 Kỹ thuật ghép kênh trong ATM

Nhựoc điểm cơ bản của STM là lãng phí khả năng truyền tải của hệ thống

và khó xử lý đồng thời tất cả các dịch vụ yêu cầu (thậm chí không thể xử lý đợc)

có tốc độ dòng bit rất khác nhau

Khảo sát sơ bộ kỹ thuật dùng trong chế độ truyền tải đồng bộ STM là kỹ thuật ghép kênh theo thời gian đồng bộ STDM (Synchronous Time Divission Multiplexing) STDM thực hiện ghép kênh đồng bộ với đồng bộ hệ thống vì các