Download - BÁO CÁO ĐỀ TÀI KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH ATMdulieu.tailieuhoctap.vn/books/khoa-hoc-ky-thuat/vien-thong/file_goc_779419.pdf · Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển

Transcript

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

BÁO CÁO ĐỀ TÀI

KỸ THUẬT CHUYỂN

MẠCH ATM

SVTH: Trang 1

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

LỜI NÓI ĐẦU

Trước sự phát triển của các giao thức Internet khởi đầu từ những năm của thập niên 70 và tiếp tuc phát triển vào những năm sau đó. Ngày nay, mạng IP đã thực sự bùng nổ cả về khối lượng lưu lượng cũng như các yêu cầu về chất lượng dịch vụ như: tốc độ truyền dẫn, băng thông, truyền dẫn đa phương tiện,… Nhưng mạng IP hiện nay vẫn chưa thực sự đáp ứng được các yêu cầu về truyền dẫn lưu lượng, do đó, cần phải có một giải pháp công nghệ mới đưa vào để khắc phục những nhược điểm của mạng đang tồn tại.

Công nghệ chuyển mạch IP ra đời và được xem là một giải pháp tốt để giải quyết những yêu cầu trên. Chuyển mạch IP là sự kết hợp hài hòa của các giao thức điều khiển mềm dẻo với phần cứng chuyển mạch ATM. Chuyển mạch IP đã khắc phục được nhược điểm về tốc độ xử lý chậm của các bộ định tuyến và tính phức tạp của các giao thức báo hiệu trong chuyển mạch ATM. Chuyển mạch IP đang là điểm tập trung nghiên cứu của các hãng viễn thông nổi tiếng trên thế giới như: Ipsilon, Toshiba, IBM, Cisco,..

Với mục đích gắn quá trình học tập và nghiên cứu để tìm hiểu một công nghệ mới tiên tiến trên cơ sở những kiến thức đã học và nghiên cứu những tài liệu mới. Tiểu luận gồm 3 chương:

Chương I: Giới thiệu cơ bản về hệ thống chuyển mạch

Chương II: Tìm hiểu một số loại chuyển mạch cơ bản

Chương III: Kỹ thuật chuyển mạch ATM

Trong quá trình làm tiểu luận, em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của cô ………….. trong quá trình tìm hiểu không tránh được sự thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô và các bạn

SVTH: Trang 2

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU .............................................................................................................. 2

MỤC LỤC .................................................................................................................... 3

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH ............................. 5

I. Một số khái niệm cơ bản ....................................................................................... 5

1. Định nghĩa chuyển mạch ................................................................................. 5

2. Hệ thống chuyển mạch ...................................................................................... 5

3. Phân loại chuyển mạch ................................................................................... 5

Hình 1.1 Các kiểu chuyển mạch cơ bản .................................................................. 6

4. Các thành phần trong mạng viễn thông ............................................................. 6

Hình 1.2. Các thành phần của mạng viễn thông ..................................................... 7

II. Quá trình phát triển của kỹ thuật chuyển mạch ................................................ 7

CHƯƠNG II: CÁC KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH CƠ BẢN .............................. 10

I. Chuyển mạch kênh ............................................................................................. 10

1. Giới thiệu về chuyển mạch kênh ...................................................................... 10

Hình 2.1 Chuyển mạch kênh ................................................................................. 10

2. Định nghĩa trường chuyển mạch .................................................................. 11

3. Phân loại chuyển mạch kênh ........................................................................... 11

II. Chuyển mạch gói ............................................................................................... 11

1. Giới thiệu về chuyển mạch kênh ..................................................................... 11

........................................................................................... 12

Hình 2.5: Nguyên lý phân đoạn và tạo gói ............................................................ 12

Hình 2.6: Mạng chuyển mạch gói ......................................................................... 14

2. Định nghĩa chuyển mạch gói ........................................................................... 14

3. Cơ sở kỹ thuật chuyển mạch gói ...................................................................... 14

4. Nguyên tắc cơ bản của chuyển mạch gói ......................................................... 15

III. Mô hình hệ thống mở OSI .......................................................................... 16

Hình 2.8 Các phương pháp chuyển mạch cơ bản ................................................. 18

CHƯƠNG III KĨ THUẬT CHUYỂN MẠCH ATM ............................................... 20

I. Giới thiệu chung về ATM ................................................................................... 20

1. Sự ra đời của ATM .......................................................................................... 20

2. Khái niệm ATM ............................................................................................... 20

3. Đặt điểm của công nghệ ATM ......................................................................... 20

4. Cấu trúc phân lớp của mạng ATM .................................................................. 21

II. Lớp ATM ........................................................................................................... 24

1. Một số khái niệm liên quan đến kênh ảo và đường ảo ..................................... 25

SVTH: Trang 3

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

2. Nguyên tắc định tuyến trong chuyển mạch ATM ........................................... 26

......................................................................................... 27

Hình 3.4 Nguyên tắc tự định tuyến ........................................................................ 27

Hình 3.5 Nguyên tắc bảng điều khiển ................................................................... 28

3. Mô tả và sự xáo trộn tế bào ............................................................................ 28

4. Qúa trình chuyển mạch và xử lý gói trong ATM .............................................. 28

5 .Nguyên lý chuyển mạch ATM ......................................................................... 29

III. Tế bào ATM ..................................................................................................... 30

1.Phân loại tế bào ATM ...................................................................................... 30

2. Cấu trúc tế bào ATM ...................................................................................... 31

3 .Đặc điểm của các trường trong cấu trúc tế bào ............................................. 32

VI. Lớp tương thích ATM (AAL) ........................................................................... 34

1. Tổng quan ........................................................................................................ 34

2. Chức năng và phân loại AAL .......................................................................... 35

3. AAL1 ................................................................................................................ 37

4. AAL2 ............................................................................................................... 38

5. AAL 3/4 ............................................................................................................ 39

6. AAL5 ................................................................................................................ 41

KẾT LUẬN ................................................................................................................. 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 44

SVTH: Trang 4

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH

I. Một số khái niệm cơ bản

1. Định nghĩa chuyển mạch

Chuyển mạch là một quá trình thực hiện đấu nối và chuyển thông tin cho người sử dụng thông qua hạ tầng mạng viễn thông. Chuyển mạch trong mạng viễn thông bao gồm chức năng định tuyến cho thông tin và chức năng chuyển tiếp thông tin. Như vậy theo khía cạnh thông thường khái niệm chuyển mạch gắn liền với lớp mạng và lớp lien kết dữ liệu trong mô hình OSI của tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO.

2. Hệ thống chuyển mạch

Quá trình chuyển mạch được thực hiện tại các nút chuyển mạch, trong mạng chuyển mạch kênh thường gọi là hệ thống chuyển mạch ( tổng đài) trong mạng chuyển mạch gói thường được gọi là thiết bị định tuyến ( bộ định tuyến).

3. Phân loại chuyển mạch

Xét về mặt công nghệ , chuyển mạch chia thành hai loại cơ bản: chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. Mặt khác, chuyển mạch còn được chia thành bốn kiểu: chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói và chuyển mạch tế bào

Các khái niệm cơ sở về công nghệ chuyển mạch được thực hiện trong hình 1.1(a,b,c0 dưới đây.

Hình 1.1.a) Chuyển mạch kênh: hai dòng thông tin trên hai mạch khác nhau

SVTH: Trang 5

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

Hình 1.1 b) Chuyển mạch gói: các tuyến đường độc lập trên mạng chia sẻ tài nguyên

Hình 1.1 c) Chuển mạch gói kênh ảo: các gói tin đi trên kênh ảo

Hình 1.1 Các kiểu chuyển mạch cơ bản

Mạng chuyển mạch kênh thiết lập các mạch (kênh ) chỉ định riêng cho kết nối trước khi quá trình truyền thông thực hiện. Như vậ, quá trình chuyển mạch được chia thành 3 giai đoạn phân biệt: thiết lập, truyền và giải phóng. Để thiết lập, giải phóng và điều khiển kết nối ( cuộc gọi ) mạng chuyển mạch kênh sử dụng các kỹ thuật báo hiệu để thực hiện. Đối ngược với mạng chuyển mạch kênh là mạng chuyển mạch gói, chia các lưu lượng dữ liệu thành các gói và truyền đi trên mạng chia sẻ. Các giai đoạn thiết lập , truyền và giair phóng sẽ được thực hiện đồng thời trong một khoảng thời gian và thường được quyết định bởi tiêu đề gói tin.

4. Các thành phần trong mạng viễn thông

Là một tập hợp bao gồm các nút mạng và các đường truyền dẫn kết nối giữa hai hay nhiều điểm xác định để thực hiện các cuộc trao đổi thông tin giữa chúng. Mạng viễn thông cung cấp đa dạng các loại hình dịch vụ viễn thông cho khách hàng , từ dịch vụ truyền thống như điện thoại, Fax, truyền số liệu cho đến các dịch vụ mới như Internet, VOD, thương mại điện tử…………

SVTH: Trang 6

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

Hình 1.2. Các thành phần của mạng viễn thông

Thiết bị đầu cuối là các trang bị của người sử dụng để giao tiếp với mạng cung cấp dịch vụ. Hiện nay có nhiều chủng loại thiết bị đầu cuối của nhiều hãng khác nhau tùy thuộc từng dịch vụ ( ví dụ như máy điện thoại , máy fax….). Thiết bị đầu cuối thực hiện chức năng chuyển đổi thông tin cần trao đổi thành các tín hiệu điện và ngược lại.

Hệ thống chuyển mạch là thành phần cốt lõi của mạng viễn thông có chức năng thiết lập đường truyền giữa các thuê bao. Tùy theo vị trí của hệ thống chuyển mạch trên mạng người ta chia thành tổng đài chuyển tiếp quốc tế , tổng đài chuyển tiếp liên tỉnh , tổng đài nội hạt…

Thiết bị truyền dẫn được sử dụng để nối các thiết bị đầu cuối hay giữa các tổng đài với nhau và truyền các tín hiệu một cách nhanh chóng và chính xác. Thiết bị truyền dẫn được phân loại thành thiết bị truyền dẫn thuê bao và thiết bị truyền dẫn chuyển tiếp , nối giữa các tổng đài

II. Quá trình phát triển của kỹ thuật chuyển mạch

Chuyển mạch là quá trình thực hiện đấu nối tuyến liên lạc giuqax hai thuê bao ( điện thoại, máy tính ,fax….) thông qua một hay nhiều hệ thống . Hệ thống đó được gọi là chuyển mạch . Khái niệm chuyển mạch thoại đã có ngay từ khi phát minh ra máy điện thoại vào năm 1786., vào thời gian đó quá trình thiết lập tuyến nối được thực hiện nhờ điện thoại viên và ban đấu nối ; hình thức chuyển mạch này còn được gọi là chuyển mạch nhân công. Cùng với sự phát triển các ngành công nghiệp , tổng đài cũng từng bước được cải tiến và hoàn thiện , từ tổng đài nhân công lên tổng đài tự động sử dụng cơ điện , tổng đài điện tử và tổng đài điện tử SPC , tổng đài băng rộng vv…

Tổng đài nhân công đầu tiên được đưa vào khai thác tại thành phố NewHeivene bang Conneckticut( USA) vào năm 1878 chỉ sau 2 năm sáng chế ra máy điện thoại của A.G Bell. Từ đó đến nay , mạng điện thoại đã phát triển hết sức mạnh theo nhu cầu thông tin lien lạc điện thoại. Do vậy rất nhanh chóng tổng đài nhân công đạt tới giới hạn khả năng của nó và ý tưởng tự động hóa đã được anh em A.B.Strowger thúc đẩy

SVTH: Trang 7

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

Tổng đài tự động do A.B.Strowger sang chế có tên gọi là tổng đài cơ điện hệ từng nấc ( thế hệ 1) được đưa vào sử dụng năm 1892 trên cơ sở bộ tìm chọn từng nấc được anh em A.B.Strowger sang chế năm 1889. Tiếp đó nhằm nâng cao chất lượng và kinh tế , tổng đài Rơ le ( t máy thế hệ 2) , tổng đài ngang dọc điều khiển trực tiếp được sang chế năm 1926 và vào năm 1938 tổng đài Crossbar-No1 với phương pháp điều khiển ghi phát là tổng đài thế hệ 3. Những tiến bộ và thành tựu trong công nghệ điện tử và máy tính đã thúc đẩy ý tưởng ứng dụng vào lĩnh vực tổng đài điện thoại. Qúa trình chuyển đổi từ chuyển mạch điện cơ sang chuyển mạch điện tử ( thế hệ 4), đặc biệt là tổng đài số được đặc trưng bởi việc tạo ra hệ thống thống nhất chuyển mạch và truyền dẫn thông tin. Vào khoảng thập niên 60 của thế kỉ 20 , xuất hiện sản phẩm tổng đài điện tử số là sự kết hợp giữa công nghệ điện tử với kỹ thuật máy tính. Tổng đài điện tử số công cộng đầu tiên ra đời được điều khiển theo chương trình ghi sẵn SPC(Stored Program Control), được giới thiệu tại bang Succasunna ,Newjersey, USA vào tháng 5 năm 1965. Trong những năm 70 hàng loạt các tổng đài thương mại điện tử số ra đời.

Một trong những tổng đài đó là tổng đài E10 của CIT-Alcatel được sử dụng tại Lannion ( France). Và tháng 1 năm 1976 Bell đã giới thiệu tổng đài điện tử số công cộng 4ESS. Hầu hết cho đến giai đoạn này các tổng đài điện tử số đều sử dụng hệ thống chuyển mạch là số và các mạch giao tiếp thuê bao thường là analog , các đường trung kế là số. Một trường hợp ngoại lệ là tổng đài DMS100 của Northern Telecom đưa vào năm 1980 dùng toàn bộ kỹ thuật số đầu tiên trên thế giới. Hệ thống 5ESS của hang AT &T được đưa vào năm 1982 đã cải tiến rất nhiều từ hệ thống chuyển mạch 4ESS và đã có các chức năng tương thích với các dịch vụ ISDN. Sau đó hầu hết các hệ thống chuyển mạch số đều đưa ra cấu hình hỗ trợ cho các dịch vụ mới như ISDN, dịch vụ cho mạng thông minh, và các tính năng mới tương thích với sự phát triển của mạng lưới. Vào những năm 1996 khi mạng Internet trở thành bùng nổ trong thế giới công nghệ thông tin , nó đã tác động mạnh mẽ đến công nghiệp viễn thông và xu hướng hội tụ các mạng máy tính, truyền thông , điều khiển , viễn thông trở thành một bài toán cần giải quyết. Công nghệ viễn thông đang biến đổi theo hướng tất cả các loại hình dịch vụ hình ảnh âm thanh , thoại sẽ được tích hợp và chuyển mạch qua các hệ thống chuyển mạch. Một mạng có thể truyền băng rộng với các loại hình dịch vụ thoại và phi thoại, tốc độ cao và đảm bảo được chất lượng phục vụ(QoS) đã thành cấp thiết trên nền tảng của một kỹ thuật mới: Kỹ thuật truyền tải không đồng bộ ATM và trên đó là các ứng dụng cho thoại và phi thoại. Các hệ thống chuyển mạch điện tử số cũng phải dần thay đổi theo hướng này các tổng đài chuyển mạch băng rộng ra đời. Hiện nay rất nhiều các cấu kiện và thiết bị chuyển mạch quang đã được nghiên cứu, phát triển và đã được triển khai ở một số nước à trong tương lai không xa các hệ thống chuyển mạch quang băng rộng sẽ thay thế cho hệ thống chuyển mạch hiện tại để cung cấp các chuyển mạch tốc độ cao và độ rộng băng lớn.

Sự khác biệt này bắt đầu từ những năm 1980, PSTN chuyển hướng tiếp cận phương thức truyền tải bất đồng bộ ATM để hỗ trợ đa phương tiện và QoS , sau đó chuyển hướng sang công nghệ kết hợp với IP để chuyển mạch nhãn đa giao thức hiện nay. Trong khi đó Internet đưa ra một tiếp cận hơi khác so với PSTN qua giải pháp triển khai kiến trúc phân lớp dịch vụ CoS ( class of service) và hướng tới đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS thông qua mô hình tích hợp dịch vụ IntServ và phân biệt dịch vụ DiffServ, các chiến lược của Internet theo hướng tương thích với IP, mạng quang và hướng tới mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát GMPLS(generalized multiprotocol label switch). Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS ra đời

SVTH: Trang 8

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

vào năm 2001 là sự nỗ lực kết hợp hai phương thức chuyển mạch hướng kết nối (ATM,ER) với công nghệ chuyển mạch phi kết nối (IP), công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS định nghĩa khái niệm nhãn( Label ) nằm trên một lớp giữa lớp 2 và 3 trong mô hình OSI , với mục tiêu tận dụng tối đa các ưu điểm của chuyển mạch phần cứng (ATM, ER) àsự mềm dẻo , linh hoạt của các phương pháp định tuyên trong IP. Một số quốc gia có hạ tầng truyền tải cáp quang đã phát triển tốt có xu hướng sử dụng các kỹ thuật chuyển mạch quang và sử dụng các công nghệ trên nền quang như GMPLS, IP qua công nghệ ghép bước song quang WDM ( wavelength division multiplexing) , kiến trúc chuyển mạch trong mạng thế hệ kế tiếp NGN.

SVTH: Trang 9

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

CHƯƠNG II: CÁC KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH CƠ BẢN

I. Chuyển mạch kênh

1. Giới thiệu về chuyển mạch kênh

Đây là phương pháp được sử dụng từ lâu trong mạng điện thoại PSTN. Ngày nay phương pháp này vẫn được sử dụng trong mạng ISDN. Nó sử dụng phương pháp ghép kênh theo thời gian TDM. Trong đó thông tin trên 1 kênh được truyền theo 1 chu kỳ đều đặn 125 Us ở 1 khe thời gian cố định , tập hợp các khe thời gian trong khoảng 125Us tạo thành 1 khung thời gian. Kênh truyền trong mạng chuyển mạch kênh là kênh thực được thiết lập trước khi yêu cầu thiết lập cuộc gọi trong mạng. Do đó phương pháp nàythiêu stinhs mềm dẻo do thông tin phải truyền theo 1 tần số cố định dẫn tới giới hạn về mặt tốc độ và không thích hợp cho việc truyền các dịch vụ băng rộng có đặc điểm khác nhau.

Hình 2.1 Chuyển mạch kênh

Để khắc phục sự thiếu mềm dẻo của chế độ truyền đơn tốc độ trong chuyển mạch kênh người ta đưa ra hệ thống chuyển mạch kênh đa tốc độ MRCS( maltirate circuit swiching). Các đường nối trong MRCS được chia thành n kênh cơ bản gồm khung thời gian có độ dài khác nhau , mọi cuộc liên lạc có thể xây dựng từ n kênh này. Thông thường các kênh cơ bản cho 1 cuộc nối là:

+ Một kênh có tốc độ là 1024Kbit/s

+ 8 kênh H1 có tốc độ là 2048Kbit/s

+ Một kênh H4 có tốc độ là 139.

MRCS rất phức tạp do mỗi kênh cơ sở của 1 đường nối phải giữ đồng bộ với các kênh khác nhau để đảm bảo tính trong suốt về mặt thời gian. Ngoài việc sử dụng tài nguyên chung của MRCS không đạt hiệu quả: khi mọi kênh H1 bận thì không thể thiếp lập them 1 kênh nào khác trong khi có thể H4 vẫn rỗi. Do vậy đây chưa phải là giải pháp cho mạng băng rộng.

Các tài nguyên trong hệ thống chuyển mạch kênh tốc độ cao FCS( fast circuit

SVTH: Trang 10

Điều khiển

Chuyển mạch

Đối tượng sử dụng

Đối tượng sử dụng

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

swiching) chỉ được cung cấp khi thông tin được gửi đi. Sau khi gửi xong thông tin tài nguyên được giải phóng trở lại. Sự cung cấp này được thiết lập mỗi lần gửi như trong trường hợp chuyển mạch gói nhưng dưới sự điều khiển của tín hiệu báo hiệu liên kết nhanh ( fast ‘associated’ signaling) chứ không nằm trong chuyển mạch gói.

Khi thiết lập cuộc gọi người sử dụng yêu cầu độ rộng của băng tần bằng số nguyên lần độ rộng băng của kênh cơ bản. Hệ thống dlúc này chưa 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 được chọn. Khi bên phát bắt đầu gửi thông tin lúc này hệ thống báo hiệu rằng bên phát có thông tin được 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 , hủy bỏ cuộc nối và điều khiển cả hệ thống rất phức tạp , không đáp ứng được yêu cầu về mặt thời gian.

2. Định nghĩa trường chuyển mạch

Chuyển mạch kênh được hiểu là kỹ thuật chuyển mạch đảm bảo việc thiết lập các đường truyền dẫn dành riêng cho việc truyền tin của một quá trình thông tin giữa hai hay nhiều thuê bao khác nhau

.Chuyển mạch kênh được ứng dụng cho việc liên lạc một cách tức thời mà ở đó quá trình chuyển mạch được thực hiện một cách không tạo cảm giác về sự chậm trễ (tính thời gian thực).

Chuyển mạch kênh tín hiệu số là quá trình kết nối ,trao đổi thông tin các khe thời gian giữa một số đoạn của tuyến truyền dẫn TDM số.

3. Phân loại chuyển mạch kênh

Dựa vào dạng tín hiệu đi qua trường chuyển :

+ Chuyển mạch tưong tự

+ Chuyển mạch số.

* Nhược điểm của chuyển mạch tương tự

Trường chuyển mạch có cấu trúc phân tầng, nhiều tầng nên quá trình khai thác sẽ có tổn thất lớn,đồng thời việc khắc phục ảnh hưởng lẫn nhau giữa các phần tử chuyển mạch rất khó khăn.

Tín hiệu đi qua trường chuyển mạch bị suy hao nhiều và suy hao này rất khác nhau đối với các tiếp điểm chuyển mạch khác nhau.

Không xác định được độ trễ thời gian cho tín hiệu trong kênh thoại khi qua trường chuyển mạch.

Gây tạp âm lớn

Trường chuyển mạch cồng kềnh và có giá thành cao.

Các nhược điểm này sẽ được khắc phục khi sử dụng trường chuyển mạch số.

II. Chuyển mạch gói

1. Giới thiệu về chuyển mạch kênh

Kĩ thuật chuyển mạch gói ngày nay đã trở thành một kĩ thuật rất có tiềm năng và quan trọng trong lĩnh vực Viễn thông bởi vì nó cho phép các nguồn tài nguyên viễn

SVTH: Trang 11

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

thông sử dụng một cách hiệu quả nhất. Chuyển mạch gói có thể thích ứng với rất nhiều kiểu loại dịch vụ và yêu cầu của người sử dụng. Trên thế giới ngày nay, mạng chuyển mạch gói cũng đang được phát triển rất mạnh mẽ và sử dụng chủ yếu cho các dịch vụ truyền thông số liệu giữa các máy tính. Tuy vậy chuyển mạch gói cũng đang thể hiện hiệu quả và tính hấp dẫn của nó cho các dịch vụ viễn thông khác như điện thoại, Video và các dịch vụ băng rộng khác.

Hình 2.5: Nguyên lý phân đoạn và tạo gói

Nguyên lý của chuyển mạch gói là dựa trên khả năng của các máy tính tốc độ cao và các cách thức để tác động vào bản tin cần truyền sao cho có thể phân đoạn các cuộc gọi, các bản tin hoặc các giao dịch (Transaction) thành các thành phần nhỏ gọi là “Gói” tin. Tuỳ thuộc vào việc thực hiện và hình thức của thông tin mà có thể có nhiều mức phân chia. Ví dụ một cách thực hiện phổ biến được áp dụng của chuyển mạch gói hiện nay là bản tin của Người sử dụng được chia thành các Segment (đoạn) và sau đó các Segment lại được chia tiếp thành các gói (Packet) có kích thước chuẩn hoá. Các Segment sau khi được chia từ Bản tin của người sử dụng sẽ được xử lý chuẩn hoá tiếp bằng cách dán “Đầu” (Leader) và “Đuôi” (Trailer), như vậy chúng chứa ba trường số liệu là: Đầu chứa địa chỉ đích cùng các thông tin điều khiển mà mạng yêu cầu ví dụ như số thứ tự của Segment #, mã kênh Logic để tách các thông tin người sử dụng đã ghép kênh, đánh dấu Segment đầu tiên và Segment cuối cùng của bản tin và nhiều thông tin khác liên quan tới chức năng quản lý và điều khiển từ “Đầu cuối-tới-Đầu cuối”.

Đối với các gói tin truyền qua mạng chuyển mạch gói còn phải chứa các mẫu tạo khung để đánh dấu điểm đầu và điểm cuối của mỗi gói. Tiêu đề (Header) của gói tương tự như Đầu của Segment, ngoài ra nó còn có thêm các thông tin mà mạng yêu cầu để điều khiển sự truyền tải cuả các gói qua mạng, ví dụ như thông tin cần bổ sung vào tiêu đề của gói là địa chỉ nguồn, địa chỉ đích, số thứ tự của gói và các khối số liệu

SVTH: Trang 12

Transaction / Message có độ dài L

Đầu Trường tin CRC Trường tin có độ dài tới M bit(M>=N)

Tiêu đề Tải tin (Tới Nbit) CRC

Tạo khung bắt đầu Tạo khung kết thúc

Segment#1 Segment#2 ….. Segment#nBản tin

Segment

Gói

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

điều khiển để chống vòng lặp, quản lý QoS, suy hao, lặp gói v.v.

Trường kiểm soát lỗi CRC cho phép hệ thống chuyển mạch gói phát hiện sai lỗi xảy ra trong gói nếu có, nhờ đó đảm bảo yêu cầu rất cao về độ chính xác truyền tin.

Tổng số tin chứa trong các trường số liệu Đầu của Segment và Tiêu đề của Gói là rất quan trọng. Thông thường các trường số liệu này có khoảng từ 64 đến 256 bit trong tổng số N khoảng 1000 bit.

SVTH: Trang 13

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

Hình 2.6: Mạng chuyển mạch gói

Các gói tin sẽ được chuyển qua mạng chuyển mạch gói từ nút chuyển mạch này tới nút chuyển mạch khác trên cơ sở “Lưu đệm và phát chuyển tiếp“, nghĩa là mỗi nút chuyển mạch sau khi thu một gói sẽ tạm thời lưu giữ một bản sao của gói vào bộ nhớ đệm cho tới khi cơ hội phát chuyển tiếp gói tới nút tiếp theo hay thiết bị đầu cuối của người sử dụng được đảm bảo chắc chắn. Bởi vì mọi quá trình thông tin được cắt nhỏ thành các gói giống nhau nên các bản tin dù dài hay ngắn đều có thể chuyển qua mạng với sự ảnh hưởng lẫn nhau ít nhất và nhờ sự chuyển tải các gói qua mạng được thực hiện trong thời gian thực nên chuyển mạch có thể đáp ứng được yêu cầu hoạt động một cách nhanh chóng kể cả khi có sự thay đổi mẫu lưu lượng hoặc khi có sự cố ở một thành phần khác của mạng.

Hình 2.2 a) minh hoạ nguyên tắc hoạt động của mạng chuyển mạch gói. Các bản tin của người sử dụng từ thiết bị đầu cuối phát A sẽ không được gửi đi một cách tức thì và trọn vẹn qua mạng tới thiết bị đầu cuối thu B như trong mạng chuyển mạch bản tin, mà sẽ được cắt và tạo thành các gói chuẩn ở nút chuyển mạch gói nguồn PSWS. Mỗi gói sẽ được phát vào mạng một cách riêng rẽ độc lập và chúng sẽ dịch chuyển về nút chuyển mạch gói đích PSWĐ theo một đường dẫn khả dụng tốt nhất tại bất kỳ thời điểm nào, đồng thời mỗi gói sẽ được kiểm tra giám sát lỗi trên dọc đường đi.

2. Định nghĩa chuyển mạch gói

Là một loại kỹ thuật gửi dữ liệu từ máy tính nguồn đến máy tính đích qua mạng dùng một loại giao thức thỏa mãn 3 điều kiện sau:

+ Dữ liệu cần vận chuyển chia nhỏ ra thành các gói ( hay khung) có kích thước (size) và định dạng (format) xác định.

+ Mỗi gói sẽ được chuyển riêng rẽ và có thể đến nơi nhận bằng các đường truyền ( router) khác nhau. Như vậy chúng có thể dịch chuyển trong vùng thời gian.

+ Khi toàn bộ các gói dữ liệu đã đến nơi nhận thì chúng sẽ được hợp lại thành dữ liệu ban đầu.

+ Đặc điểm chính của chuyển mạch gói là sử dụng phương pháp kết hợp tuyến truyền dẫn theo yêu cầu. Mỗi gói được truyền thông tin đi ngay sau khi đường thông tin tương ứng rỗi. Nhu vậy các đường truyền dẫn có thể phối hợp sử dụng một số lớn các nguồn tương đối ít hoạt động.

3. Cơ sở kỹ thuật chuyển mạch gói

Kỹ thuật chuyển mạch gói dựa trên nguyên tắc chuyển đổi thông tin qua mạng dưới dạng gói. Gói tin là thực thể truyền thông hoàn chỉnh gồm 2 phần : tiêu đề mang

SVTH: Trang 14

User A PSWĐ

PSWS

User A

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

các thông tin điều khiển của mạng hoặc người sử dụng và tải tin là dữ liệu thực cần chuyển qua mạng. Qúa trình chuyển thông tin qua mạng chuyển mạch gói được coi là mạng chiua sẻ tài nguyên. Các gói tin sẽ chuyển giao từ các nút mạng này tới các nút mạng khác trong mạng chuyển mạch gói theo nguyên tắc lưu đệm và chuyển tiếp , nên mạng chuyển mạch gói còn được coi là mạng giao trong khi mạng chuyển mạch kênh được coi là mạng trong suốt đối với dữ liệu người sử dụng.

Trên hướng tiếp cận tương đối đơn giản từ khía cạnh dịch vụ cung cấp , các dịch vụ được cung cấp trên mạng viễn thông chia thành dịch vụ thoại và dịch vụ phi thoại, trong đó đại diện cho dịch vụ phi thoại là dịch vụ số liệu. Chúng ta hiểu rằng , số hóa và gói hóa thoại là hai vấn đề hoàn toàn khác nhau. Trong mạng chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN hiện nay tín hiệu thoại đã được số hóa , và kỹ thuật chuyển mạch truyền thống được áp dụng là kỹ thuật chuyển mạch kênh. Dữ liệu thoại chỉ được gọi là đã gói hóa nếu những gói này được chuyển tải trên mạng chuyển mạch gói. Trong mục này chúng ta sẽ xét những vấn đề kỹ thuật chuyển mạch cơ bản được ứng dụng trong hệ thống chuyển mạch : Kỹ thuật chuyển mạch kênh và kỹ thuật chuyển mạch gói. Mạng điện thoại công cộng được phát triển trên mạng chuyển mạch kênh đẻ cung cấp các dịch vụ thoại truyền thống. Các mạng dữ liệu như các mạng cục bộ LAN , mạng Internet là mạng chuyển mạch gói rất thích hợp để trao đổi dữ liệu.

Bảng 2.1 So sánh một số đặc điểm của dịch vụ thoại và dữ liệu

Đặc điểm Dịch vụ thoại Dịch vụ dữ liệu

Băng thông

Bùng phát băng thông

Nhạy cảm với lỗi

Phát lại thông tin

Độ trễ

Kiểu kết nối

Cố định và thấp(dưới 4kb)

Không

Thoại lại nếu có lỗi

Không thể thực hiện được

Thấp và ổn định

Hướng kết nối

Thay đổi

Lớn(100/1000:1)

Không cho phép lỗi

Thực hiện dễ dàng

Lớn và có thể thay đổi

Có thể là phi kết nối

Các dịch vụ thoại trong mạng PSTN hiện nay sử dụng kỹ thuật điều chế PCM và chiếm băng thông lớn hơn cho mỗi cuộc gọi thì chất lượng cuộc gọi thoại cũng không vì thế mà tốt hơn. Trái lại đối với các dịch vụ dữ liệu băng thông rất quan trọng.Một số ứng dụng đòi hỏi băng thông tới 1Gb/s hoặc cao hơn.

4. Nguyên tắc cơ bản của chuyển mạch gói

Unicast và multicast: các kết nối trong mạng viễn thông thường là các kết nối điểm tới điểm. Vì vậy lưu lượng đưa vào một đầu vào của ma trận chuyển mạch chỉ yêu cầu duy nhất một đầu ra. Tuy nhiên các ứng dụng nhue video/audio hội nghị hay quảng bá dữ liệu lại yêu cầu nhiều đầu ra đồng thời. Để hỗ trợ chuyển mạch đa hướng hệ thống chyển mạch được bổ sung them cơ chế sao cho phép dữ liệu giữa các đầu vào và đầu ra.

SVTH: Trang 15

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

Độ thông qua và tốc độ ( speedup) : độ thông qua của trường chuyển mạch được định nghĩa như là tỉ số của tốc độ đầu rat rung bình trên tốc độ đầu vào trung bình khi tất cả các đầu có lưu lượng chiếm 100% tại tốc độ đường dây. Độ thông qua của trường chuyển mạch là dương và hỏ hơn bằng 1.

Nghẽn và tranh chấp đầu ra: vấn đề tắc nghẽn và tranh chấp đầu ra thường xảy ra tại các trường chuyển mạch không gian , đối với trường chuyển mạch thời gian vấn đề tắc nghẽn được xử lý tại bộ ghép kênh. Hiện tượng tắc nghẽn có ngụ ý các xung đột không tự giải quyết tại các vị trí khác nhau của trường chuyển mạch. Tranh chấp đầu ra xảy ra khi có nhiều hơn một yêu cầu đầu vào cùng muốn kết nối tới đầu ra cùng một thời điểm .

Đặc tính kết nối: một quy trình kết nối gồm 3 giai đoạn tách biệt: thiết lập kết nối , truyền thông tin và giải phóng kết nối

III. Mô hình hệ thống mở OSI

Trong khoảng những năm 70, công nghiệp máy tính bắt đầu phát triển rất mạnh và nhu cầu kết nối thông tin qua mạng tăng lên rất nhanh. Các hệ thống máy tính cần trao đổi thông tin qua rất nhiều hình thái khác nhau của mạng. Hệ thống mở ra nhằm tiêu chuẩn hóa cho tất cả các đấu nối gọi là mô hình kết nối hệ thống mở OSI.

Mục tiêu mô hình OSI là đảm bảo rằng bất kỳ một xử lý ứng dụng nào đều không ảnh hưởng tới trạng thái nguyên thủy của dịch vụ hoặc các xử lý ứng dụng giao tiếp trực tiếp với các hệ thống máy tính khác trên cùng lớp ( nếu các hệ thống cùng được hỗ trợ theo tiêu chuẩn OSI). Mô hình OSI cung cấp một khung làm việc tiêu chuẩn cho các hệ thống. Cấu trúc phân lớp được sử dụng trong mô hình là có 7 lớp , có thể phân loại thành 2 vùng chính.

SVTH: Trang 16

Lớp ứng dụng

Lớp mạng

Lớp trình diễn

Lớp phiên

Lớp truyền tải

Lớp mạng

Lớp liên kết dữ liệu

Lớp vật lý Lớp vật lý

Lớp liên kết dữ liệu

Lớp mạng

Lớp truyền tải

Lớp phiên

Lớp trình diễn

Lớp liên kết dữ liệu

Lớp vật lý

Lớp ứng dụng

NODE

Hệ thống A Hệ thống B

Giao thức

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

Hình 2.7 Mô hình phân lớp OSI RM

+ Lớp thấp cung cấp các dịch vụ cầu cuối – tới – đầu cuối đáp ứng phương tiện truyền số liệu, các chức năng hướng về phía mạng từ lớp 3 tới lớp 1.

+ Lớp cao cấp các dịch vụ ứng dụng đáp ứng truyền thông tin, các chức năng hướng về người sử dụng từ lớp 4 đến lớp 7.

Mô hình OSI có thể chia thành 3 môi trường truyền dẫn

+ Môi trường mạng : liên quan tới các giao thức , trao đổi các bản tin và các tiêu chuẩn liên quan tới các kiểu mạng truyền thông số liệu khác nhau.

+ Môi trường OSI: cho phép them vào các giao thức hướng ứng dụng và các tiêu chuẩn cho phép các hệ thống kết cuối trao đổi thông tin tới hệ thống khác theo hướng mở.

+ Môi trường hệ thống thực : xây dựng trên mô hình OSI và liên quan tới đặc tính dịch vụ và phần mềm của người sản xuất , nó được phát triển để thực hiện nhiệm vụ xử lý thông tin phân tan strong thực tế.

Những môi trường này cung cấp những đặc tính sau:

+ Giao tiếp giữa các lớp .

+ Chức năng của các lớp, giao thức định nghĩa tập hợp của những quy tắc và những quy ước sử dụng bởi lớp để giao tiếp với một lớp tương đương tương tự trong hệ thống từ xa khác.

+ Mỗi lớp cung cấp một tập định nghĩa của dịch vụ tới lớp kế cận.

+ Một thực thể chuyển thông tin phải đi qua từng lớp.

Các chức năng chi tiết của các lớp được định nghĩa trong tiêu chuẩn OSI 7498 và chuẩn X.200 của ITU-T. Các đặc tính cơ bản được tóm tắt như sau:

+ Đặc tính hướng kết nối yêu cầu các giai đoạn kết nối phân biệt gồm: thiết lập kết nối , truyền thông tin và giải phóng kết nối. Một kiểu kết nối khác đối ngược với kiểu hướng kết nối là kiểu phi kết nối. Phi kết nối cho phép các thực thể hiện trong các tiêu đề thực thể thông tin.Các giai đoạn kết nối như trong chuyển mạch kênh không còn tồn tại mà thay vào đó là phương pháp chuyển theo một giai đoạn duy nhất gồm cả 3 giai đoạn.

Sự khác biệt giữa chuyển mạch bản tin và chuyển mạch gói nằm tại quá trình xử lý bản tin, chuyển mạch gói thực hiện việc phân đoạn bản tin thành các thực thể phù hợp với đường truyền và cấu hình mạng, các gói có thể có kích thước thay đổi hoặc cố định, phương pháp chuyển mạch với các gói có kích thước cố định được gọi là chuyển mạch tế bào. Như vậy một bản tin người dùng có thể phân thành nhiều gói. Sau quá trình chuyển mạch các gói sẽ được tái hợp để hoàn nguyên lại thông tin của người sử dụng.

SVTH: Trang 17

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

Hình 2.8 Các phương pháp chuyển mạch cơ bản

Kỹ thuật chuyển mạch gói cho phép kết nối thông tin từ đầu cuối qua quá trình chia sẻ tài nguyên, sử dụng các tập thủ tục và các kết nối có tốc độ khác nhau để truyền các gói tin và có thể chuyển gói trên nhiều đường dẫn khác nhau. Có hai kiểu chuyển mạch gói cơ bản: chuyển mạch data gram DG và chuyển mạch kênh ảo VC (virtual circuit).

Hình 2.9 Đóng gói dữ liệu theo mô hình OSI

Chuyển mạch datagram: chuyển mạch datagram cung cấp cho các dịch vụ không yêu cầu thời gian thực. Việc chuyển gói tin phụ thuộc vào các giao thức lớp cao hoặc đường liên kết dữ liệu. Chuyển mạch kiểu datagram không cần giai đoạn thiết lập kết nối và rất thích hợp đối với dạng dữ liệu có lưu lượng thấp và thời gian tồn tại ngắn.

Chuyển mạch kênh ảo : yêu cầu giai đoạn thiết lập tuyến giữa thiết bị gửi và thiết bị nhận thông tin , một kênh ảo được hình thành giữa thiết bị trong đường dẫn chuyển mạch; kênh ảo là kênh chỉ được xác định khi có dữ liệu truyền qua và không phụ thuộc vào logic thời gian.

SVTH: Trang 18

Thời gian

Thiết lậpTruyền

Thời gian

Giải phóng Thiết lập+truyền+giải

phóng

Trễ hàng đợi

Trễ truyền lan

Thời gian

gói

Thiết lập+truyền+giải phóng

a) chuyển mạch kênh

b) chuyển mạch bản tin

c) chuyển mạch gói

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

Hình 2.10 Chuyển mạch datagram và chuyển mạch kênh ảo

SVTH: Trang 19

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

CHƯƠNG III KĨ THUẬT CHUYỂN MẠCH ATM

I. Giới thiệu chung về ATM

1. Sự ra đời của ATM

ATM phương thức truyền tải không đồng bộ , cung cấp các dịch vụ băng rộng tương lai.

ATM lần đầu tiên dược nghiên cứu tại trung tâm nghiên cứu CNET(của france telecom) và Bell Lads vào năm 1983, sau đó tiếp tục phát triển tại trung tâm nghiên cứu Allatebell từ năm 1984. Các trung tâm này tích cực nghiên cứu những nguyên lý cơ bản và góp tích cực trong công việc thiết lập các tiêu chuẩn đầu tiên về ATM.

Hiện nay công nghệ ATM đã phát triển tới độ khá hoàn hảo và ổn định. Công nghệ này đã được nghiên cứu và triển khai tại nhiều nước trên thế giới. Nhiều mạng ATM đã được triển khai , bước đầu cung cấp dịch vụ băng rộng với khách hàng. Việc ứng dụng công nghệ ATM vào mạng viễn thông được bắt đầu vào năm 1990.

ATM là sự kết hợp của công nghệ truyền dẫn và công nghệ chuyển mạch qua mạng giao tiếp chuẩn , dựa vào công nghệ ATM để phân chia và ghép tiếng nói , số liệu , hình ảnh…. Vào trong một khối có chiều dài cố định gọi là tế bào.

2. Khái niệm ATM

ATM là phương thức truyền không đồng bộ kỹ thuật chuyển mạch gói chất lượng cao. Có phương thức truyền tải định hướng, chuyển gói nhanh dựa trên ghép không đồng bộ phân chia thời gian.

ATM đã kết hợp tất cả những lợi thế của kỹ thuật chuyển mạch trước 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 được các “ nút cổ chai “ thường xảy ra ở các mạng LAN và WAN hiện nay

3. Đặt điểm của công nghệ ATM

Công nghệ ATM dựa trên cơ sở của phương pháp chuyển mạch gói, thông tin được nhóm vào các gói tin có chiều dài cố định, ngắn; trong đó vị trí của gói không phụ thuộc vào đồng hồ đồng bộ và dựa trên nhu cầu bất kỳ của kênh cho trước. Các chuyển mạch ATM cho phép hoạt động với nhiều tốc độ và dịch vụ khác nhau.

ATM có hai đặc điểm quan trọng :

- Thứ nhất, ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định gọi là các tế bào ATM , các tế bào nhỏ 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, cũng sẽ tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao được dễ dàng hơn.

- Thứ hai, ATM có khả năng nhóm một vài kênh ảo thành một đường ảo nhằm giúp cho việc định tuyến được dễ dàng.

ATM khác với định tuyến IP ở một số điểm. Nó là công nghệ chuyển mạch hướng kết nối. Kết nối từ điểm đầu đến điểm cuối phải được thiết lập trước khi thông

SVTH: Trang 20

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

tin được gửi đi. ATM yêu cầu kết nối phải được thiết lập bằng nhân công hoặc thiết lập một cách tự động thông qua báo hiệu. Mặt khác, ATM không thực hiện định tuyến tại các nút trung gian. Tuyến kết nối xuyên suốt được xác định trước khi trao đổi dữ liệu và được giữ cố định trong suốt thời gian kết nối. Trong quá trình thiết lập kết nối, các tổng đài ATM trung gian cung cấp cho kết nối một nhãn. Việc này thực hiện hai điều: dành cho kết nối một số tài nguyên và xây dựng bảng chuyển tế bào tại mỗi tổng đài. Bảng chuyển tế bào này có tính cục bộ và chỉ chứa thông tin về các kết nối đang hoạt động đi qua tổng đài.

Bảng so sánh công nghệ IP và ATM

Công nghệ IP ATM

Bản chất Công nghệ

- Là một giao thức chuyển mạch gói có độ tian cậy và khả năng mở rộng cao

- Do phương thức định

tuyến theo từng chặng nên

điều khiển lưu lượng rất

khó thực hiện.

- Sử dụng gói tin có

chiều dài cố định 53

byte gọi là tế bào

(cell).

- Nguyên tắc định tuyến chuyển đổi VPI/VCI

-Nền tảng phần cứng

tốc độ cao

Ưu điểm

- Đơn giản, hiệu quả -Tốc độ chuyển mạch cao, mềm dẻo hỗ trợ QoS theo yêu cầu

Nhược điểm

-Không hỗ trợ QoS - Giá thành cao, không

mềm dẻo trong hỗ trợ những ứng dụng IP và VoA

4. Cấu trúc phân lớp của mạng ATM

a. Mô hình tham chiếu của giao thức B-ISDN

Cấu trúc mạng B-ISDN về mặt logic bao gồm bốn lớp độc lập với nhau. Bốn lớp này được liên kết với nhau thông qua ba mặt phẳng: mặt phẳng người sử dụng (User Plane), mặt phẳng điều khiển (Control Plane) và mặt phẳng quản lý (Management Plane). Cấu trúc của mô hình tham chiếu được trình bày trong hình 3.1)

SVTH: Trang 21

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

Hình 3.1: Mô hình tham chiếu giao

thức B-ISDN

Trong đó:

• CLNS : Số liệu không liên kết.

• CONTS : Số hiêu hướng liên kết.

• SAR: Lớp con thiết lập và tháo tế bào (Segmentation And Reassembly).

• CS : Lớp con hội tụ (Convergence Sublayer).

• TC : Lớp con hội tụ truyền dẫn (Transmission Convergence).

• PM: Lớp con đường truyền vật lý (Physical Medium).

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

Mô hình tham chiếu của ATM không tương thích hoàn toàn với mô hình OSI. Tuỳ theo từng trường hợp cụ thể mà ta xem xét mô hình tham chiếu của ATM tương đương với các lớp khác nhau của mô hình OSI. Khi xét với các chức năng bên trên không thuộc ATM (IP, IPX.. ..) thì lớp vật lý của ATM tương ứng với lớp 1 trong mô hình OSI, lớp ATM và AAL tương ứng với lớp 2 của mô hình OSI, nhưng trường địa chỉ trong phần tiêu đề của tế bào ATM lại có ý nghĩa như lớp thứ 3 của mô hình OSI.

Hình 3.2 chỉ ra mối quan hệ giữa mô hình tham chiếu của B-ISDN và mô hình 7 lớp OSI.

Hình 3.2: Mối quan hệ giữa mô hình của B-ISDN và mô hình 7 lớp OSI

Mặt phẳng người sử dụng (User Plane)

Dòng thông tin tới các lớp trong mô hình được điều khiển trong User Plane, mặt phẳng này còn có các chức năng như sửa lỗi truyền dẫn, điều khiển tắc nghẽn, giám sát dòng dữ liệu.

SVTH: Trang 22

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

Mặt phẳng điều khiển (Control Plane)

Chịu trách nhiệm thiết lập, giải phóng và giám sát các kết nối. ATM là cơ chế truyền định hướng (Connection- Oriented). Điều này có nghĩa là mỗi kết nối trong lớp ATM trước tiên phải được gán một bộ nhận dạng số duy nhất thông qua các thủ tục báo hiệu của mặt phẳng điều khiển. Số này có thể là bộ nhận dạng đường 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 phẳng quản lý. Quản lý mặt phẳng chịu trách nhiệm về các chức năng như báo hiệu trao đổi và dòng thông tin OAM để điều khiển các thủ tục báo hiệu (nghĩa là báo hiệu cho báo hiệu). Chúng ta cần kênh này vì báo hiệu trong các mạng băng rộng phức tạp và rộng hơn báo hiệu kênh D trong N-ISDN.

Thông tin về OAM được dùng để giám sát chất lượng mạng và quản lý lưu trữ tại lớp ATM.

Các lớp trong mô hình gồm có :

• Lớp vật lý.

• Lớp ATM.

• Lớp tương thích ATM (AAL).

• Các lớp bậc cao.

Chức năng của các lớp này được chỉ ra trong bảng 3.1.

Bảng 3.1: Chức năng của các lớp trong B-ISDN

Q

U

n

l

ý

Các lớp cao hơn

A

L

L

CS

• 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.

SVTH: Trang 23

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

l

p

SAR

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

• Tạo ra trường kiểu đoạn như BOM, COM, EOM, SSM.

• Kiểm tra mà dư vòng CRC của trường 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.

• Thực hiện phân kênh/ ghép kênh các tế bào.

Lớ

P

v

T

Lớp con hội tụ truyền (TC)

• Thêm vào hoặc lấy ra các tế bào trống (khử ghép giữa tốc độ tế bào và tốc độ truyền dẫn).

• 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.

Lớp con đường truyền

vật lý(PM)

• Đồng bộ bit.

• Thu, phát số liệu.

II. 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 dưới nó. Lớp ATM có các chức năng chuyển các tế bào từ lớp tương thích ATM (AAL) đến lớp vật lý để truyền đi và ngược lại từ lớp vật lý đến các lớp AAL để sử dụng tại hệ thống mới. Các đơn vị thông tin trong lớp ATM là các tế bào. Mỗi tế bào có một bộ nhận 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 được chia làm hai mức: mức đường ảo và mức kênh ảo.

• Kênh ảo VC(Virtual Channel) là kênh thông tin cung cấp khả năng truyền đơn hướng các tế bào ATM .

SVTH: Trang 24

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

Hình 3.3: Sự kết hợp các kênh ảo, đường ảo

Đường ảo VP(Virtual Path) là sự kết hợp có tính chất logic hoặc của một nhóm các kênh ảo thành một “bó” mà nó có cùng một đặc tính lưu lượng và được truyền đi cùng một đường trong mạng. Một đường truyền vật lý (như cáp quang chẳng hạn) có thể chứa nhiều đường kết nối ảo. Hình 3.3 mô tả quá trình kết hợp các VCs, VPs và đường truyền.

1. Một số khái niệm liên quan đến kênh ảo và đường ảo

Các khái niệm này gồm có liên kết đường ảo, liên kết kênh ảo, cuộc nối kênh ảo, cuộc nối đường 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 vào lớp tương thích ATM. Thực chất VCC là một đường nối logic giữa hai điểm dùng để truyền các tế bào ATM. Thông qua VCC thứ tự truyền các tế bào ATM sẽ được bảo toàn. Có 4 phương pháp được dùng để thiết lập một cuộc nối kênh ảo tại giao diện UNI.

• Các VCCs cố định (Permanent) hoặc bán cố định (Semi-Parmanent) được thiết lập tại thời điểm định trước mà không cần báo hiệu.

• Một VCC được thiết lập/giải phóng bằng cách sử dụng một thủ tục báo hiệu trao đổi.

• Thiết lập/giải phóng một VCC đầu cuối được thực hiện bằng một thủ tục báo hiệu từ người sử dụng đến mạng.

• Nếu một PVC đang tồn tại giưa hai UNI, thì một VCC trong VPC này có thể được thiết lập/ giải phóng bằng việc sử dụng một giao thức báo hiệu từ người sử dụng tới người sử dụng.

Cuộc nối đường ảo VPC (Virtual Path Connection) là sự móc nối của một số liên kết đường 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 dạng VCI (Virtual Channel Indentifier) riêng. Tuy vậy những VCs thuộc về các VP khác nhau có thể có cùng số VCI. Mỗi VC được nhận dạng duy nhất thông qua tổ hợp hai giá trị VPI và VCI. Có 3 phương pháp sau được sử dụng để thiết lập/ giải phóng một VPC giữa các điểm cuối VPC:

• Một VPC được thiết lập/giải phóng dựa trên một kênh định trước và do đó không cần thủ tục báo hiệu.

• Việc thiết lập/giải phóng VPC có thể được điều khiển bởi khách hàng. Các thủ tục quản lý mạng dùng cho mục đích này.

• Một VPC cũng có thể được thiết lập/giải phóng bởi mạng sử dụng các thủ tục

SVTH: Trang 25

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

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 tương ứng. Các giá trị VPI và VCI được tạo ra dựa trên số hiệu nhận dạng của điểm truy nhập dịch vụ SAP. Tại đầu thu, trường tiêu đề được tách ra khỏi tế bào ATM. Tại đây giá trị VPI và VCI được dùng để nhận dạng điểm truy nhập dịch vụ.

Phân kênh và hợp kênh các tế bào: Tại đầu phát các tế bào thuộc về các kênh ảo và đường ảo khác nhau được hợp thành một dòng tế bào duy nhất. Tại đầu thu dòng tế bào ATM được phân thành các đường ảo và kênh ảo độc lập để đi tới các thiết bị.

Biến đổi VPI/VCI Nếu các tế bào được định tuyến thông qua các chuyển mạch ATM hoặc các nút nối xuyên thì các giá trị VPI/VCI đưa tới các thiết bị này cần phải được biển đổi thành các giá trị VPI/VCI mới để xác định đích mới của tế bào.

2. Nguyên tắc định tuyến trong chuyển mạch ATM

Có hai phương thức định tuyến được sử dụng trong chuyển mạch ATM đó là nguyên tắc định tuyến dùng bảng định tuyến và tự định tuyến.

Theo nguyên tắc này: việc biên dịch VPI/VCI cần phải thực hiện tại đầu vào của ccas phần tử chuyển mạch sau khi biên dịch xong tế bào sẽ được thêm phần mở rộng bằng một định danh nội bộ thể hiện rằng đã xử lý tiêu đề của tế bào. Tiêu đề mới của tế bào được đặt trước nhờ nội dung của bảng biên dịch, việc tăng thêm tiêu đề tế bào ở đây yêu cầu tăng thêm tốc độ nộ bộ của ma trận chuyển mạch. Ngay sau khi tế bào được định danh nội bộ, nó được định hướng theo nguyên tắc tự định hướng. Mỗi cuộc nối từ đầu vào tới đầu ra có một tên nội bộ nằm trong ma trận chuyển mạch xác định. Trong đó cuộc nối đa điểm VPI/VCI được gán tên nội bộ nhiều chuyển mạch do đó có khả năng các tế bào được nhân bản và định hướng tới các đích khác nhau phụ thuộc vào tên được gán.

SVTH: Trang 26

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

Hình 3.4 Nguyên tắc tự định tuyến

Quy tắc gán tiêu đề cho tế bào:

VPI/VCI = VPI/VCI mới + định danh nội bộ.

- Nguyên tắc bảng định tuyến

Theo nguyên tắc này , VPI/VCI trong tiêu đề tế bào được biên dịch tại mỗi phần tử chuyển mạch thành một tiêu đề mới và mã số cổng đầu ra thích hợp nhờ một bảng định tuyến gắn với phần tử chuyển mạch này. Trong giai đoạn thiết lập cuộc nối, nội dung của bảng được cập nhập.

SVTH: Trang 27

Bảng định tuyến

Phần tử chuyển mạch

Bảng định tuyến

Phần tử chuyển mạch

Bảng

A Bm B Cn

Bỏ “m” Bỏ “n”

Bộ định tuyến

Phần tử chuyển mạch tự định tuyến

Phần tử chuyển mạch tự định tuyến

Bảng

A B,n,m

Bỏ n Bỏ m

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

Hình 3.5 Nguyên tắc bảng điều khiển

3. Mô tả và sự xáo trộn tế bào

Sự mô tả tế bào cho phép xác định những đường biên của tế bào. Trường HEC của tế bào hoàn thành sự mô tả tế bào. Tín hiệu ATM phải được giao chuyển thông suốt trên tất cả các giao diện mạng mà không có bất cứ ràng buộc từ những hệ thống truyền dẫn được sử dụng. Sự xáo trộn được sử dụng để nâng cao tính bảo mật và tính chất mạnh mẽ của cơ cấu mô tả tế bào HEC. Hơn nữa, nó giúp làm ngẫu nhiên dữ liệu trong trường thông tin cho những sự cải tiến có thể ở sự thực thi truyền dẫn.

Sự mô tả tế bào được thực hiện bằng việc sử dụng sự tương quan giữa các bit phần đầu (header) để được bảo vệ (4 octets đầu tiên trong phần đầu) và octet HEC. Octet này được cung cấp ở điểm cuối khởi đầu bằng cách sử dụng một đa thức sinh bao phủ 4 octet đầu tiên này của tế bào. Đa thức sinh là X8 + X2 + X +1. Có một mối tương quan ở điểm cuối nhận giữa 4 octet đầu tiên này với octet HEC, cái mà chúng ta có thể gọi là số dư. Điều này chỉ đúng khi không có lỗi ở phần đầu. Khi có một lỗi, mối tương quan không còn hoàn toàn, và bộ xử lý sẽ đi đến tế bào tiếp theo.

4. Qúa trình chuyển mạch và xử lý gói trong ATM

Giao thức ATM tương ứng với lớp 2 như định nghĩa trong mô hình tham chiếu ( OSI) các hệ thống mở. ATM là kết nối có hướng , một kết nối cuối- cuối cần được thiết lập trước khi định tuyến các tế bào ATM. Các tế bào được định tuyến dựa trên hai giá trị quan trọng chứa trong 5 byte mào đầu tế bào : nhận dạng luồng ảo(VPI) và nhận dạng kênh ảo (VCI) , trong đó một luồng ảo bao gồm một số các kênh ảo. Số các bít dành cho VPI phụ thuộc vào kiểu giao diện. nếu đó là người sử dụng (UNI) , giữa người sử dụng và chuyển mạch ATM đầu tiên, 8 bít dành cho VPI. Điều này có nghĩa là có tới 28= 256 luồng ảo sẵn có trong điểm truy cập người sử dụng. Mặt khác nếu nó là giao diện node mạng (NNI) , giữa các chuyển mạch trung gian ATM , 12 bít sẽ dành cho VPI. Điều này cho thấy có 2+^= 4096 luông ảo có thể có giữa các chuyển mạch ATM. Trong cả UNI và NNI , có 16 bít dành cho VCI. Vì thế có 216= 65536 kênh ảo cho mỗi luồng

Sự kết hợp cả VPI và VCI tạo nên một liên kết ảo giữa hai đầu cuối. thay vì có cùng VPI/VCI cho toàn bộ luồng định tuyến , VPI/VCI được xác định trên mỗi liên kết cơ sở thay đổi với mỗi chuyển mạch ATM. Một cách cụ thể, tại mỗi liên kết đwuf vào đến một node chuyển mạch, một VPI/VCI có thể được thay thế bằng một VPI/VCI khác tại đầu ra bằng sự tham chiếu tới bảng gọi là bảng định tuyến trong hcuyeenr mạch ATM. Với bảng định tuyến mạng ATM có thể tăng số lượng các đường định tuyến.

Mỗi chuyển mạch ATM có một bảng định tuyến chứa ít nhất các trường sau : VPI/VCI cũ và VPI/VCI mới, địa chỉ cổng đầu ra và ưu tiên. Khi một tế bào ATM đến đường đầu vào của chuyển mạch nó bị chia thành 5 byte mào đầu và 48 byte tải trọng.

Bằng cách sử dụng VPI/VCI chứa trong phần mào đầu như giá trị VPI/VCI cũ , chuyển mạch tìm trong bảng định tuyến VPI/VCI mới của các tế bào đang đi đến. Khi đã tìm thấy giá trị VPI/VCI cũ sẽ được thay thế bằng VPI/VCI mới. Hơn nữa địa

SVTH: Trang 28

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

chỉ cổng đầu ra tương ứng và trường ưu tiên được đính kèm trong 48byte tải trọng trước khi nó được gửi đi đến kết cấu chuyển mạch. Địa chỉ cổng đầu ra chỉ tới cổng đầu ra nào mà tế bào được định tuyến. Có 3 kiểu định tuyến trong kết cấu chuyển mạch : chế độ unicast là chế độ mà một tế bào được định tuyến tới một số các cổng đầu ra xác định, multicast là chế độ một tế bào được định tuyến tới một số cổng đầu ra và broadcast là chế độ một tế bào được định tuyến tới tất cả các cổng đầu ra. Trường ưu tiên cho phép chuyển mạch truyền các tế bào một cách có lựa chọn tới các cổng đầu ra hay loại chúng khi bộ đệm đầy, tùy theo yêu cầu dịch vụ.

Các kết nối ATM được thiết lập trước hoặc thiết lập một cách linh động theo báo hiệu được sử dụng, giống như báo hiệu UNI và báo hiệu định tuyến gioa diện mạng-mạng riêng(PNNI). Thiết lập trước được tham chiếu tới các kết nối ảo cố định (PVCs), thiết lập linh động được tham chiếu tới các kết nối ảo chuyển mạch(SVCs). Với các SVCs bảng định tuyến được cập nhập bởi bộ xử lý cuộc gọi trong suốt quá trình thiết lập cuộc gọi. Quá trình thiết lập cuộc gọi sẽ tìm được một đường định tuyến phù hợp giữa nguồn và đích. VPI/VCI của mỗi đường dẫn dọc theo tuyến , các địa chỉ cổng đầu ra của bộ chuyển mạch và trường ưu tiên được xác định và được bộ xử lý cuộc gọi điền vào bảng. Bộ xử lý cuộc gọi phải đảm bảo rằng tại mọi chuyển mạch VPI/VCI của tế bào đang dến từ cổng đầu vào khác nhau có cùng một cổng đầu ra là khác nhau. Mỗi chuyển mạch ATM có một bộ xử lý cuộc gọi.

5 .Nguyên lý chuyển mạch ATM

Việc chuyển mạch các tế bào ATM được thực hiện trên cơ sở các giá trị VCI, VPI. Như 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 được thay đổi cho phù hợp với chặng tiếp theo. Thiết bị chuyển mạch chỉ dựa trên giá trị VPI được gọi là chuyển mạch VP (VP Switch), nút nối xuyên (ATM Cross- Connect) hoặc bộ tập trung (Concentrator).

Hình3.6: Cuộc nối kênh ảo thông qua các nút chuyển mạch và bộ nối xuyên

Nếu thiết bị chuyển mạch thay đổi cả hai giá trị VPI,VCI thì nó được gọi là chuyển mạch VC hoặc chuyển mạch ATM. Hình 3.6 mô tả một cuộc nối VCC thông thường, 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 nối xuyên, nơi chỉ thay đổi giá trị VPI, a i, xi, yi là các giá trị VCI, VPI tương ứng.

SVTH: Trang 29

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

Hình 3.7 Nguyên tắc chuyển mạch VP

Hình 3.7 là sơ đồ nguyên lý chuyển mạch VP. Chuyển mạch VP là nơi bắt đầu và kết thúc của các liên kết đường ảo, do vậy nó phải chuyển các giá trị VPI ở đầu vào thành các giá trị VPI tương ứng ở đầu ra sao cho các liên kết này thuộc về cùng một cuộc nối đường ảo cho trước. Lúc này giá trị VCI được giữ không đổi.

Hình 3.8 Nguyên lý chuyển mạch VC.

Khác với chuyển mạch VP, chuyển mạch VC là điểm cuối của các liên kết kênh ảo và đường ảo. Vì vậy trong chuyển mạch VC, giá trị của VCI và VPI đều thay đổi.

Vì trong chuyển mạch VC bao gồm cả chức năng chuyển mạch VP nên chuyển mạch VC có thể thực hiện chức năng của một chuyển mạch VP.

III. Tế bào ATM

Như đã trình bày ở trên tế bào ATM là đơn vị dùng để truyền thông tin trong ATM. Tuy nhiên không phải tất cả các tế bào ATM đều được sử dụng để truyền thông tin mà bên cạnh đó còn tồn tại nhiều loại tế bào khác nhau như sẽ trình bày dưới đây.

1.Phân loại tế bào ATM

Tế bào ATM có thể được phân loại theo lớp cấu thành và chức năng. Trước hết tế bào ATM được chia thành tế bào lớp ATM và tế bào lớp vật lý. Tế bào ATM được tạo ra trong lớp ATM còn tế bào lớp vật lý được tạo ra trong lớp vật lý. Tế bào lớp

SVTH: Trang 30

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

ATM được phân chia thành tế bào được gán và tế bào không được gán. Còn tế bào lớp vật lý được chia thành tế bào rỗng, tế bào hợp lệ và tế bào không hợp lệ.

Đặc điểm của loại tế bào như sau:

• Tế bào rỗng: Là tế bào được lớp vật lý xen vào/tách ra để luồng tế bào 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 các tế bào có mào đầu không có lỗi hoặc có lỗi đơn đã được sửa bởi chu trình sửa lỗi HEC.

• Tế bào không hợp lệ: Là tế bào có nhiều lỗi không thể sửa được (bị loại bỏ tại lớp vật lý). Tế bào rỗng, tế bào hợp lệ và tế bào không hợp lệ chỉ tồn tại ở lớp vật lý.

• Tế bào được gán: Là các tế bào mạng thông tin dịch vụ sử dụng cho các dịch vụ lớp ATM.Tế bào không gán là tế bào không được sử dụng, không mang thông tin dịch vụTế bào được gán và tế bào không được gán là các tế bào ở lớp ATM.

Hình 3.9: Phân loại tế bào

2. Cấu trúc tế bào ATM

Như ta đã biết đặc điểm chính của ATM là hướng liên kết. Do đó khác với mạng chuyển mạch gói, địa chỉ nguồn và đích, số thứ tự các gói là không cần thiết trong ATM. Hơn nữa do chất lượng của đường truyền cao nên các cơ chế chống lỗi trên cơ sở từ liên kết đến liên kết được bỏ qua. Ngoài ra cũng không cung cấp các cơ chế điều khiển luồng giữa các nút mạng do cơ cấu điều khiển cuộc 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 được truyền trên giao diện giữa người 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 khác nhau. Hình 3.10 trình bày cấu trúc của tế bào ATM trong hai giao diện, giao diện NNI (hình 3.10.a) và giao diện UNI (hình 3.10.b).

Bit

SVTH: Trang 31

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

8 7 6 5 4 3 2 1 Bytes

VPI 1

VPI VCI 2

VCI 3

VCI PT CLP

4

HEC 5

Phần dữ liệu (48 Bytes) ....

Hình 3.10.a : Khuôn dạng tế bào ATM tại giao diện NNI

Bit

8 7 6 5 4 3 2 1 Bytes

GFC VPI 1

VPI VCI 2

VCI 3

VCI PT CLP 4

HEC 5

Phần dữ liệu (48 Bytes) ....

Hình 3.10.b: Khuông dạng tế bào ATM tại giao diện UNI

3 .Đặc điểm của các trường trong cấu trúc tế bào

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

VCI được dùng để định danh cho một kênh ảo VC trên một đường truyền dẫn.

Do mạng ATM có đặc điểm hướng liên kết nên mỗi cuộc nối được gán một số hiệu nhận dạng VCI tại thời điểm thiết lập. Mỗi giá trị VCI chỉ có ý nghĩa tại từng liên kết từ nút này đến nút khác của mạng. Khi cuộc nối kết thúc, VCI được giải phóng để dung cho cuộc nối khác. Trường VCI có độ dài 16 bits (trong cả hai giao diện NNI và UNI).

b. Số hiệu nhận dạng đường ảo VPI (Virtual Path Indentifier)

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

Mỗi một đường ảo có một giá tri VPI riêng biệt. VPI giúp cho các chuyển mạch có thể xác định đường đi cho các tế bào một cách dễ dàng. Kích thước của trường VPI tuỳ thuộc tế bào được truyền qua giao diện UNI (8 bits) hay NNI (12 bits).

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 mạch ATM sẽ định đường dựa trên giá trị VPI và VCI hay chỉ dựa trên giá trị VPI. Tuy vậy cần chú ý rằng

SVTH: Trang 32

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

VCI và VPI chỉ có ý nghĩa trên từng chặng liên kết của cuộc nối. Khi qua nút chuyển mạch VCI và VPI sẽ nhận các giá trị mới phù hợp với đoạn tiếp theo.

c. Kiểu tế bào PT(Payload Type)

Trường PT cho biết kiểu của tế bào đang được truyền qua mạng, là tế bào mang thông tin của người sử dụng hay các tế bào mạng các thông tin giám sát, vận hành, bảo dưỡng OAM (Operation-Administration-Maintenance). Trường PT có kích thước là 3 bits và có các đặc điểm chính như sau:

• Tế bào mang thông tin của người sử dụng nếu bit đầu tiên của trường PT là 0 còn nếu là 1 thì tế bào đó mang các thông tin quản lý mạng OAM.

• Bit thứ hai là bit báo hiệu tắc nghẽn trên mạng.

• Bit cuối cùng có chức năng báo hiệu cho lớp tương thích ATM AAL (ATM Adaptation Layer). Hình 3.11 và bảng 3.2 trình bày cấu trúc trường PT

Hình 3.11: Khuôn dạng trường PT trong tế bào mạng thông tin

của người sử dụng

Bảng 3.2: Cấu trúc trường PT với tế bào OAM

Khuôn dạng Chức năng

100 Tế bào OAM lớp F5 có liên quan đến liên kết

101 Tế bào OAM lớp F5 có liên quan đến đầu cuối

110 Tế bào OAM quản lý tài nguyên

111 Dành để sử dụng cho tương lai

d. CLP(Cell Loss Priority)

Bit CLP có tác dụng xác định độ ưu tiên gửi các tế bào trong trường hợp các tài nguyên trong mạng không còn tối ưu nữa (chẳng hạn trong trường hợp quá tải). Trong trường hợp này, những tế bào có độ ưu tiên cao hơn được truyền trước, còn những tế bào có độ ưu tiên thấp hơn sẽ bị loại bỏ hoặc truyền dẫn sau.

Nếu CLP=0 : Độ ưu tiên cao.

CLP=1 : Độ ưu tiên thấp.

Độ ưu tiên gửi tế bào được đánh giá theo hai tiêu chuẩn: ưu tiên về mặt thời gian hoặc ưu tiên về mặt nội dung

- Những tế bào có độ ưu tiên về mặt thời gian thấp hơn sẽ có trễ truyền lớn hơn.

SVTH: Trang 33

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

- Những tế bào có độ ưu tiên về mặt nội dung cao hơn sẽ có khả năng bị loại bỏ thấp hơn.

Ngoài ra, mức ưu tiên còn có thể được đánh giá trên cơ sở cuộc nối hoặc trên cơ sở loại tế bào. Trong trường hợp đánh giá mức ưu tiên dựa vào cuộc nối thì những tế bào được truyền trên cùng một kênh ảo hoặc một đường ảo có cùng mức ưu tiên. Còn trong trường hợp đánh giá mức ưu tiên dựa vào loại tế bào thì những tế bào được truyền trên cùng một kênh ảo hoặc đường ảo sẽ có các mức ưu tiên khác nhau.

e. HEC(Header Error Control)

HEC là trường điều khiển lỗi cho phần Header của tế bào. Kích thước của HEC là 8 bits, HEC chứa mã dư vòng CRC (Cyclic Redundary Code). Sau mỗi chặng, phần Header của tế bào ATM lại bị thay đổi, HEC sẽ tính toán và kiểm tra lại CRC với mỗi chặng. Đa thức sinh được dùng là :

x8+x2 +x+1.

f. GFC(Generic Flow Control)

Giữa hai kiểu tế bào truyền trong mạng ATM có sự khác biệt ở trường thông tin này. Trường thông tin này (chiếm 4 bits) chỉ có trong tế bào tại giao diện UNI gọi là trường điều khiển dòng chung.

Cơ chế hoạt động của GFC cho phép điều khiển luồng các cuộc nối ATM ở giao diện UNI. Nó được sử dụng để làm giảm tình trạng quá tải trong thời gian ngắn có thể xảy ra trong mạng của người sử dụng. Cơ chế GFC dùng cho cả các cuộc nối từ điểm tới điểm và từ điểm tới nhiều điểm.

Khi kết hợp mạng ATM với các mạng khác GFC được dùng để báo hiệu cho 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 ưu tiên của ATM 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 nhược điểm của ATM. Vì như 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.

VI. Lớp tương thích ATM (AAL)

1. Tổng quan

Như trong mô hình tham chiếu giao thức ATM lớp AAL và các lớp cao hơn cung cấp các giao tiếp và dịch vụ cho các ứng dụng đầu cuối như chuyển tiếp khung, dịch vụ dữ liệu chuyển mạch Gigabit, giao thức Internet và các giao diện chương trình ứng dụng.

Thực tế phần lớn các tế bào là mang thông tin của người sử dụng, thế nhưng các thiết bị máy tính, nơi sản sinh ra các dữ liệu này lại không trực tiếp tạo ra hoặc sinh ra tế bào mà dữ liệu cần phải chuyển qua mạng phải tương thích với mạng ATM. Điều này có nghĩa là phía phát phải tạo ra được đơn vị dữ liệu có độ dài thích hợp và chuyển các tế bào này qua mạng. Phía thu phải thực hiện chức năng tạo lại dữ liệu ban đầu từ các tế bào.

Trong thực tế dữ liệu tạo ra thường lớn hơn 48 Bytes, do nhiều nguồn ứng dụng khác nhau với nhiều khuôn dạng thông tin đặc trưng cho các ứng dụng này. Do vậy mạng ATM phải cung cấp các dịch vụ vận chuyển. Mọi thủ tục chuẩn bị cho công việc

SVTH: Trang 34

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

này là rất phức tạp và do lớp cao nhất trong giao thức ATM đảm nhiệm, đó là lớp tương thích ATM gọi là AAL.

2. Chức năng và phân loại AAL

Nhiệm vụ của lớp AAL là tạo ra sự tương thích giữa lớp ATM và các dịch vụ ở các lớp cao hơn, nó nó được truyền từ đầu cuối phát đến đầu cuối thu và trong suốt đối với mạng. Có nghĩa là mạng ATM không xử lý phần thông tin tải trọng của người sử dụng và nó cũng không biết cấu trúc của đơn vị dữ liệu.

Các chức năng bên trong AAL là quy định người sử dụng gửi luồng dữ liệu đến các lớp cao hơn tại phía thu trong đó có chú ý đến ảnh hưởng do các lớp ATM sinh ra.

Trong lớp ATM, luồng dữ liệu có thể bị sai lệch do sai lỗi trong truyền dẫn hoặc tế bào bị trễ do độ trễ của các bộ nhớ đệm bị thay đổi hoặc do tắc nghẽn trong mạng. Từ đó, tế bào có thể bị mất hoặc phân phát nhầm địa chỉ. Các giao thức AAL được sử dụng để giải quyết các vấn đề này. Và đối với mỗi loại yêu cầu chất lượng dịch vụ khác nhau thì có những AAL tương ứng khác nhau. Để có nghiên cứu kỹ hơn về các loại AAL ta có thể xem xét chúng thông qua việc nghiên cứu AAL trong B-ISDN.

Thông qua AAL các đơn vị dữ liệu giao thức PDU (Protocol Data Unit) ở các lớp cao hơn được chia nhỏ và đưa xuống trường dữ liệu của tế bào ATM. AAL được chia nhỏ thành hai lớp con là lớp con phân đoạn và tái hợp SAR (Segmentation And Reassembly) và lớp con hội tụ CS (Convergence Sublayer).

Chức năng chính của SAR là chia các PDU của lớp cao hơn thành các phần tương ứng với 48 Bytes của trường dữ liệu trong tế bào ATM tại đầu phát. tại đầu thu SAR lấy thông tin trong trường dữ liệu của tế bào ATM để khôi phục lại các PDU hoàn chỉnh.

Lớp con SC phụ thuộc vào loại dịch vụ. Nó cung cấp các dịch vụ của lớp AAL cho các lớp cao hơn thông qua điểm truy nhập dịch vụ SAR (Service Access Point). Để giảm thiểu các thủ tục của AAL, khuyến nghị I.362 của ITU-T chia AAL thành 4 nhóm khác nhau tuỳ thuộc vào đặc điểm dịch vụ của chúng. Việc phân loại các lớp AAL chủ yếu dựa trên 3 tham số là

• Mối quan hệ về mặt thời gian.

• Tốc độ bit.

• Dạng truyền (hay kiểu liên kết).

Việc phân chia được trình bày trong bảng 3.3

Bảng 3.3: Phân loại các nhóm AAL

Tính chất Loại dịch vụ

Loại A Loại B Loại C Loại D

Mối quan hệ thời gian giữa đích và nguồn

Yêu cầu thời gian thực Không yêu cầu thời gian thực

Tốc độ truyền Cố định Biến đổi

SVTH: Trang 35

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

Kiểu kết nối Có kết nối Không kết nối

Loại AAL AAL1 AAL2 AAL3/4 AAL5,

AAL3/4

Loại A: Phục vụ các dịch vụ yêu cầu thời gian thực, tốc độ truyền không đổi, kiểu hướng liên kết. Các dịch vụ thuộc về loại này thường là tiếng nói 64 Kbps và tín hiệu video có tốc độ không đổi. Còn gọi là AAL kiểu 1(AAL1).

Loại B: Là các dịch vụ thời gian thực, tốc độ truyền thay đổi, kiểu hướng liên kết. Các dịch vụ của nó thường là tín hiệu Audio và Video có tốc độ thay đổi (có sử dụng nén) còn được gọi là AAL2.

Loại C: Là các dịch vụ không yêu cầu thời gian thực, tốc độ truyền thay đổi, kiểu hướng liên kết. Ví dụ của dịch vụ này là chuyển File, các dịch vụ mạng dữ liệu trong đó đấu nối đã được thiết lập từ trước khi truyền dữ liệu.

Loại D: Bao gồm các dịch vụ không yêu cầu thời gian thực, tốc độ thay đổi, kiểu không có hướng. Ví dụ cho loại dịch vụ này là chuyển các Datagrams, các áp dụng của mạng truyền dữ liệu mà ở đó không thiết lập đấu nối trước khi truyền dữ liệu. Cả AAL3/4 và AAL5 đều có thể sử dụng cho dịch vụ loại này.

Các chức năng của lớp AAL có thể rỗng (không có) nếu như lớp ATM đã đáp ứng được các yêu cầu của một dịch vụ viễn thông cụ thể nào đó. Trong trường hợp này khác hàng có thể sử dụng tất cả 48 Bytes của trường thông tin. Dung lượng của trường thông tin tế bào được chuyển trực tiếp và trong suốt lên lớp cao hơn. Trường hợp này được gọi là các chức năng của AAL0.Hình 3.12mô tả quá trình hình thành tế bào.

SVTH: Trang 36

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

Hình 3.12: Quá trình hình thành tế bào

Trong đó: SDU (Service Data Unit) khối số liệu dịch vụ.

PDP (Protocol Data Unit) khối số liệu giao thức.

SAP (Service Access Point) điểm truy nhập dịch vụ.

3. AAL1

AAL1 dùng để truyền các ứng dụng có tốc độ không thay đổi qua mạng B-ISDN, và nó tạo ra tại máy thu tấn số xung đồng hồ của máy phát. Điều này đòi hỏi các thông tin liên quan đến tần số xung đồng hồ phải gửi đến nơi thu cùng với Data. Các dịch vụ được cung cấp bởi AAL1 là:

• Truyền tải và phân phát các khối SDU với tốc độ bit cố định.

• Truyền tải các thông tin về đồng bộ giữa bên phát và bên thu.

• Truyền tải cấu trúc thông tin giữa bên phát và bên thu.

• Khi cần thiết, chỉ thị các thông tin bị mất hoặc lỗi mà AAL1 không có khả năng sửa.

Ngoài ra AAL1 có thể thực hiện một số chức năng khác liên quan đến các dịch vụ được lớp ATM cung cấp như:

• Phân tách và tái tạo lại các thông tin khác hàng.

• Xử lý trễ tế bào, xử lý trễ tổ hợp thông tin tải tế bào.

• Xử lý các tế bào mất và nhầm địa chỉ.

• Tái tạo lại đồng hồ và cấu trúc dữ liệu tại đầu thu.

• Kiểm tra và xử lý thông tin điều khiển giao thức AAL (PCI) dùng cho các lỗi bit.

• Kiểm tra và có thể xử lý lỗi bít của trường thông tin.

SVTH: Trang 37

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

a. Lớp con SAR

Data phát đi được đóng vào khối 47 Bytes. Sau đó mỗi khối này được gắn thêm một Header có chiều dài 1 Byte. Header này chức các thông tin như: Tần số xung đồng hồ của dòng bit được phát đi. Tiếp theo các khối này được đặt vào trong vùng thông tin của tế bào ATM và nó được xem như SAR-PDU.

Đơn vị dữ liệu SAR-PDU gồm 48 Bytes. Bytes đầu tiên là trường thông tin điều khiển. PCI bao gồm 4 bits chỉ thứ tự SN (Sequence Number) và 4 bits phòng vệ số thứ tự SNP (Sequence Number Protection). Trường SN được chia ra thành bit báo hiệu lớp con hội tụ CSI (Convergence Sublayer Indication) và 3 bits đếm số thứ tự SC (Sequence Number). Cấu trúc của AAL1 được chỉ ra trong hình 3.13. Giá trị SC tạo ra khả năng phát hiện các tế bào bị mất hoặc truyền nhầm. Bit CSI có thể được sử dụng để truyền thông tin đồng bộ hoặc các thông tin về cấu trúc dữ liệu. Trường SNP chứa mã CRC là tổng kiểm tra cho phần SN dùng đa thức sinh x3+x+1, bit cuối cùng là bit P (Parity) dùng để kiểm tra chẵn lẻ cho cả 7 bits đầu của PCI.

Hình 3.13: Cấu trúc AAL1

Khi AAL1 được dùng để truyền Data có cấu trúc (dữ liệu được lấy mẫu ở tần số 8Khz) thì dòng số liệu là các dòng Data liên tục. ở đây các giới hạn cấu trúc được xác định bằng con trỏ. Vì vậy thông tin của SAR-PDU có con trỏ khác với thông tin của SAR-PDU không có con trỏ. Với Data có cấu trúc Byte đầu tiên trong vùng thông tin của các SAR-PDU có số thứ tự chẵn được dùng làm con trỏ.

b. Lớp con CS

Các chức năng của lớp con CS hoàn toàn phụ thuộc vào dịch vụ, bao gồm một số chức năng cơ bản như xử lý giá trị trễ tế bào, xử lý các tế bào bị mất hoặc chèn nhầm, sửa lỗi theo cơ chế sửa lỗi của HEC, khôi phục lại đồng hồ theo phương pháp đánh dấu thời gian dư đồng bộ SRTS (Synchronous Residual Time Stamp). Trong phương pháp STRT mốc thời gian RTS (Residual Time Stamp) được sử dụng để đo đạc và mang thông tin về mức độ khác nhau giữa đồng hồ đồng bộ chung lấy trong mạng và đồng hồ của thiết bị cung cấp dịch vụ.

4. AAL2

AAL loại 2 được thiết kế cho các dịch vụ truyền Data có tốc độ thay đổi nhưng

SVTH: Trang 38

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

cần có sự tương quan về thời gian giữa máy phát và máy thu. Như vậy có nghĩa là thông tin của máy phát phải được truyền đến máy thu. Lớp tương thích AAL2 vẫn chưa được xác định một cách chi tiết. Chỉ có các dịch vụ và chức năng dưới đây được dự kiến trước.

Các dịch vụ được cung cấp là:

• Các SDUs xuất phát từ một nguồn có tốc độ bit biến thiên được trao đổi giữa AAL và lớp cao hơn.

• Thông tin đồng bộ hoá được truyền tải giữa nguồn và đích.

• Báo tin về các lỗi mà chúng không được sửa bởi AAL2.

Các chức năng được thực hiện:

• Phân đoạn và ghép lại các thông tin của người sử dụng.

• Điều khiển sự biến thiên trễ tế bào.

• Xử lý các tế bào bị mất hoặc chèn nhầm.

• Khôi phuc đồng hồ nguồn tại máy thu.

• Kiểm tra AAL-PCI để pháp hiện các lỗi bít và xử lý các lỗi này.

• Kiểm tra trường thông tin của người sử dụng để pháp hiện các lỗi bit và tiến hành các hoạt động sửa lỗi nếu có thể.

5. AAL 3/4

AAL3/4 được phát triển từ AAL3 (phục vụ cho các dịch vụ loại C) và AAL4 (phục vụ cho các dịch vụ loại D). Ngày nay hai kiểu AAL trên hợp lại làm thành AAL3/4, AAL3/4 thoả mãn các dịch vụ loại C,D. Hình 3.14 là cấu trúc của AAL3/4. Lớp con CS của AAL3/4 được chia nhỏ thành hai lớp con đó là:

CPCS (Common Part Convergence Sublayer): Lớp con hội tụ chung

SSCS (Service Specific Convergence Sublayer): Lớp con phụ thuộc dịch

Hình 3.14

Các gói Data có chiều dài thay đổi được đệm thêm một số bits để trở thành một số nguyên lần 32 bits, sau đó cộng thêm vào phần Header và Trailer tạo thành CS-PDU. Các CS-PDUs này được cắt thành các đoạn có chiều dài 44 Bytes và lại được cộng thêm Header và Trailer nữa rồi đưa đến lớp ATM dưới dạng các SAR-PDUs 48 Bytes.

Có hai mô hình hoạt động được định nghĩa cho AAL3 là chế độ kiểu thông điệp (Message Mode) và kiểu dòng bit (Streaming Mode).

SVTH: Trang 39

SSCS

CPCS

CS

SAR

AAL3/4,5

SAR

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

Chế độ kiểu thông điệp cho phép truyền các AAL-SDUs có chiều dài thay đổi cũng như chiều dài cố định trong đó một AAL-SDU tương ứng với một AAL-IDU (Interface Data Unit).

Không giống như kiểu thông điệp. Chế độ kiểu dòng bit gửi một AAL-SDU trong một hoặc vài AAL-IDU và việc truyền các AAL-SDUs tới các đích qua giao diện AAL không đầy đủ sẽ bị loại bỏ.

Cả hai mô hình kiểu thông điệp và kiểu dòng bit đều cung cấp hai hoạt động truyền dẫn là hoạt động đảm bảo và hoạt động không đảm bảo. Hoạt động đảm bảo trước hết dùng cho mô hình kết nối Point to Point. Hệ thống sẽ phát lại các SDU bị mất và sẽ cung cấp các chức năng điều khiển thông tin. Hoạt động không đảm bảo không có chức năng này. Việc truyền Data trên lớp con CPCS luôn luôn là hoạt động không được đảm bảo.

a. Lớp con SAR

Nói chung các CS-PDUs có độ dài thay đổi, vì vậy SAR-PDU bao gồm 44 Bytes là dữ liệu của CS-PDU, 4 Bytes còn lại được dành cho trường thông tin điều khiển. Cấu trúc của SAR-PDU như hình 3.15.

Hình 3.15: Cấu trúc SAR-PDU của AAL3/4

b. ý nghĩa các trường trong SAR-PDU như sau:

Trường kiểu đoạn ST (Segment Type) có độ dài 2 bits, nó chỉ ra loại của CS-PDU có chứa trong SAR-PDU: như phần đầu của SAR-PDU BOM (Beginnig of Message), phần cuối EOM (End of Message) và các CS-PDU đơn SSM (Single-Segment Message). Trường chỉ thị độ dài LI (Length Indicator) chỉ ra số Bytes của CS-PDU có chứa trong trường dữ liệu của SAR-PDU. LI có độ dài 6 bits. Ngoài ra trong SAR-PDU còn có trường số thứ tự gói SN (Sequence Number) dài 4 bits. Mỗi khi nhận được SAR-PDU thuộc về một cuộc nối, giá trị SN lại tăng lên 1 đơn vị.

Chức năng thứ hai của lớp con SAR là phát hiện lỗi. Trường kiểm tra lỗi CRC có độ dài 10 bits để thực hiện việc kiểm tra lỗi bit trong các SAR-PDUs. Giá trị CRC được tính trong trường tiêu đề, trường dữ liệu và trường LI. Lớp con SAR còn có khả năng phát hiện các gói bị mất hoặc chèn nhầm.

Chức năng thứ ba của SAR là đồng thời phân kênh và hợp kênh các CS-PDUs

SVTH: Trang 40

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

của các cuộc nối đơn ở mức ATM. Chức năng này sử dụng trường dữ liệu nhận dạng hợp kênh MID (Multiplexing Indetifier) dài 10 bits. Các SAR-PDUs với dữ liệu nhận dạng kênh MID khác nhau sẽ thuộc về các CS-PDUs riêng biệt. Việc phân kênh/ hợp kênh phải được thực hiện trên cơ sở từ đầu cuối đến đầu cuối.

Hình 3.16: Cấu trúc CPCS-PDU của AAL3/4

Như ta đã biết lớp con CS được chia làm hai phần là phần chung CPCS và phần phụ thuộc dịch vụ SSCS. Chức năng và cấu trúc của SSCS hiện tại vẫn chưa được rõ ràng, nó đòi hỏi phải nghiên cứu thêm. Phần CPCS truyền các khung dữ liệu của người sử dụng với độ dài bất kỳ trong khoảng 1÷ 65535 Bytes. Các chức năng của CPCS nằm trong 4 Bytes phần tiêu đề (Header) và 4 Bytes ở phần đuôi (Trailer).

Cấu trúc của CPCS-PDU như hình 3.16 trong đó trường chỉ thị phần chung CPI (Common Part Indicator) được sử dụng để quản lý phần còn lại của phần tiêu đề và phần đuôi. Trường nhãn hiệu bắt đầu Btag (Beginning Tag) và nhãn hiệu kết thúc Etag (Ending Tag) cho phép tạo nên sự liên kết một cách chính xác giữa phần tiêu đề và phần đuôi của khung. Trường kích thước bộ đệm cung cấp BASize (Buffer Alocation Size) báo hiệu cho đầu thu kích thước bộ đệm tối đa cần thiết để nhận CPCS-PDU. Trường đệm PAD (Padding) đảm bảo sao cho trường dữ liệu của CPCS-PDU là một số nguyên lần 4 Bytes do đó nó có độ dài từ (0÷ 3) Bytes. Trường đồng chỉnh AL (Alignment) được sử dụng để đồng chỉnh phần đuôi 32 bits của CPCS-PDU. Trường độ dài Length chỉ ra độ dài của trường dữ liệu.

6. AAL5

AAL5 phục vụ cho các dịch vụ có tốc độ thay đổi, không theo thời gian thực. Cũng giống như AAL 3/4, AAL5 được sử dụng chủ yếu cho các nhu cầu về truyền số liệu. Mặc dù mỗi loại AAL được sử dụng tối ưu cho một kiểu lưu lượng riêng biệt, cũng không hề tồn tại điều kiện là AAL được thiết kế tối ưu cho một loại lưu lượng này lại không được sử dụng cho một loại lưu lượng khác, nhưng hiện nay trong thực tế nhiều nhà cung cấp sản xuất thiết bị ATM đều sử dụng AAL5 để hỗ trợ cho mọi loại lưu lượng.

Tuy nhiên các thủ tục trong AAL5 đơn giản hơn rất nhiều so với các thủ tục

SVTH: Trang 41

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

trong AAL3/4. Ví dụ ở đây không có chức năng phân/ hợp kênh cho các tế bào. Tất cả các tế bào trong AAL5 được phát đi thành dòng tế bào có số thứ tự cụ thể

Hình 3.17: Cấu trúc CPCS-PDU của AAL5

Gói Data có chiều dài thay đổi (1÷ 65535 Bytes) trước hết được thêm vào một số bits để trở thành một số nguyên lần 48 Bytes, sau đó được cộng thêm một Trailer (ở đây không có phần Header) để tạo thành các CPCS-PDUs. Cấu trúc của CPCS-PDU như hình 3.17

a. Lớp con SAR.

Lớp con SAR chấp nhận các SDUs có độ dài là một số nguyên lần của 48 Bytes được gửi xuống từ các CPCSs. Nó sẽ không bổ xung thêm các trường thông tin điều khiển (như phần tiêu đề và phần đuôi) vào các SDUs vừa nhận được. SAR chỉ thực hiện chức năng phân đoạn ở đầu pháp và tạo lại các gói ở đầu thu.

b. Lớp con CS

Để nhận biết được điểm bắt đầu và kết thúc của SAR-PDU, AAL5 sử dụng trường kiểu tải tin PT trong phần Header của tế bào.

PT= 1: Cuối của một SAR-PDU.

PT= 0: Đầu/ giữa của một SAR-PDU.

AAL5 có hai mô hình hoạt động là : Message Mode và Streaming Mode. Cả hai mô hình này đều có hai cơ chế truyền dẫn là : truyền dẫn đảm bảo và truyền dẫn không đảm bảo. Sự khác biệt giữa AAL3/4 và AAL5 là AAL5 chỉ có một cấu hình đường truyền điểm -điểm (Point to Point) không có cấu hình đường truyền điểm -đa điểm (Point to Multipoint). Hoạt động của AAL5 được mô tả như hình 3.18.

SVTH: Trang 42

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

Hình 3.18: Hoạt động của AAL5

KẾT LUẬN

ATM là một công nghệ mạng tốc độ-cao được thiết kế để dùng cho cả mạng cục bộ (LAN) và mạng diện rộng (WAN). Nó là công nghệ chuyển mạch hướng kết nối, nghĩa là một mạch dành riêng được thiết lập giữa hai hệ thống cuối trước khi một phiên liên lạc có thể bắt đầu. ATM là một kết quả tự nhiên của các hệ thống định dạng truyền dẫn dữ liệu khác nhau được đề cập trong phần trước, mặc dù có một vài tranh luận ở điểm này. Nhưng ngược lại các định dạng đã được mô tả thì thoả mãn những sự cần thiết của thế giới dữ liệu, ATM cung cấp một định dạng tối ưu hay là một dòng giao thức cho những truyền thông bằng dữ liệu, thoại và hình ảnh, nơi mà các tế bào của mỗi phương tiện có thể được trộn lẫn qua mạng.

Một cách điển hình, những tế bào ATM này có thể được truyền tải trên SONET, SDH, E1/DS1, và ở những đ ịnh dạng số khác . Các t ế bào có thể còn được truyền tải một cách liên tục mà không ở dưới định dạng mạng số.

Khi môi trường của xã hội thông tin được hoàn thiện, thì mạng giao tiếp thông tin băng rộng cần thiết phải tỏ ra thích nghi với các tính năng như tốc độ cao, băng 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 được hình thành từ công nghệ ATD (Asynchronous Time Division - phân chia theo thời gian không đồng bộ) đã được đưa ra trên mạng viễn thông của Pháp năm 1983 và FPS (Fast Packet Switchinh - chuyển mạch gói tốc độ cao) của Bell Lab của nước Mỹ.

ATM là sự kết hợp của công nghệ truyền dẫn và công nghệ chuyển mạch qua mạng giao tiếp chuẩn, dựa vào công nghệ ATM để phân chia và ghép tiếng nói, số liệu, hình ảnh,... vào trong một khối có chiều dài cố định được gọi là tế bào. Đặc điểm chính của ATM là thông tin được cấu tạo từ các tế bào ở trong một khổ thích hợp của thời gian thực truyền tải thông tin và cách thức truyền tải có thể chứng minh rằng tất

SVTH: Trang 43

Kỹ thuật chuyển mạch Kỹ thuật chuyển mạch ATM

cả các dịch vụ băng rộng không ảnh hưởng tới tốc độ thông tin. Trong mạng ATM tin tức là các tế bào được gửi từ thiết bị đầu cuối được xắp xếp trong tín hiệu số sao cho mạng với tốc độ xử lý khoảng vài Gbps có thể được sử dụng để truyền hoặc chuyển mạch các tế bào đó, cũng như vậy toàn bộ các thông tin đã được truyền bằng các tế bào với chiều dài cố định. Từ đây ta có thể thiết lập mạng liên kết đa phương tiện mà nó có thể xử lý nhiều loại hình thông tin khác nhau như tiếng nói, số liệu, hình ảnh, ... một cách đồng nhất.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Kỹ thuật chuyển mạch 1-Học viện công nghệ bưu chính viễn thông- Nhà xuất bản Hà Nội 2007

[2] Dương Văn Thành-Chuyển mạch mềm và ứng dụng trong mạng viễn thông thế hệ sau- NXB Bưu điện.

Tham khảo các trang web:

[3] http:\\www.tailieu.vn

[4] http:\\www.webtailieu.vn

[5] http:\\www.thuvien247.net

SVTH: Trang 44