TỔNG QUAN MẠNG ATM

Chương 1: Giới thiệu chung về ATMChương 2: Các đặc điểm kỹ thuật ATMChương 3: Mạng ATM

chương 1: Giới thiệu chung về ATM1.1.Sự ra đời của mạng ATM1.2. Các đặc điểm chính của ATM1.3. Cấu trúc phân lớp của mạng ATM1.4. Tế bào ATM

Chương 2: Các đặc điểm kỹ thuật ATM2.1.Lớp tương thích ATM (AAL)2.2. Chuyển mạch ATM2.3 Các mạng chuyển mạch

Chương 3: Mạng ATM3.1 Cấu trúc mạng viễn thông ATM3.2 Quản lý mạng ATM

chương 1: Giới thiệu chung về ATM1.1.Sự ra đời của mạng ATM

Trong những thập kỷ gần đây, công nghệ viễn thông và các nghành công nghệ phát triển hết sức nhanh chóng Tuy nhiên mỗi hệ thống viễn thông thường chỉ được thiết kế để phục vụ cho một hoặc một số dịch vụ nhất định

Mạng tổ hợp số đa dịch vụ ISDN ra đời nhằm mục đích :xây dựng một hệ thống viễn thông có khả năng đáp ứng được tất cả các loại dịch vụ trong một mạng duy nhất

Mạng tổ hợp đa dịch vụ số băng rộng (B-ISDN) là mạng có khả năng đáp ứng các yêu cầu đó. B-ISDN còn có thể gọi là mạng ATM.

B-ISDN có khả năng: phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói theo hướng đa phương tiện (Multimedia) hay đơn phương tiện (Monomedia), theo kiểu hướng liên kết (Connection- Oriented) hoặc không liên kết (Connectionless).

B-ISDN cung cấp các cuộc nối thông qua các chuyển mạch, các cuộc nối cố định hoặc bán cố định, các cuộc nối từ điểm đến điểm hoặc từ điểm đến nhiều điểm và cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu.

1.2. Các đặc điểm chính của ATM Dữ liệu được truyền dưới dạng các tế bào ATM (ATM cell)

có kích thước nhỏ và cố định là 53 Bytes. dùng để mang các thông tin cần thiết cho việc nhận dạng các tế bào

Khả năng nhóm một vài kênh ảo (Virtual Channel) thành một đường ảo (Virtual Path)

ATM sử dụng kỹ thuật truyền theo kiểu hướng liên kết (Connection - Oriented). Một cuộc nối ở lớp ATM bao gồm một chặng hay nhiều chặng (Link), mỗi chặng được gán một số hiệu nhận dạng không đổi trong suốt cuộc nối. Các số hiệu nhận dạng này là các kênh ảo và đường ảo.

ATM cho phép hoạt động không đồng bộ giữa phía phát và phía thu

1.2.1.Các ưu điểm của ATM đã kết hợp các ưu điểm của chuyển mạch kênh và chuyển

mạch gói.Khả năng truyền dẫn các dịch vụ với các tốc độ khác

nhau: công nghệ ATM sử dụng các tế bào kích thước nhỏ, cố định và khả năng phân bố dải thông linh hoạt nên trong mạng ATM tốc độ truyền của các kênh không bị hạn chế vào các tốc độ chuẩn như trong STM.

Khả năng truyền dẫn các dịch vụ với tốc độ caoKhả năng ghép/ phân kênh dễ dàngKhả năng sử dụng hiệu suất đường truyềnTrễ nhỏ

1.2.2.Các dịch vụ mà ATM cung cấp 1. Dịch vụ CBR (Constant Bit Rate) trong dịch vụ này, tốc

độ truyền của các tế bào là không thay đổi như dịch vụ thoại, video

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

3. Dịch vụ ABR (Available Bit Rate) dịch vụ bit có sẵn:4. Dịch vụ UBR (Unspecifed Bit Rate)

1.3. Cấu trúc phân lớp của mạng ATM

Thực thể lớp N + 1 Thực thể lớp N + 1

Thực thể lớp NThực thể lớp N

Giao thức đẳng cấp với N + 1

N- SDU

giao thức đẳng câp N

N - PDU

Lớp sử dụng dịch vụ

Giao diện lớp N

N - SAP

Lớp cung cấp dịch vụ

Các đơn vị số liệu dịch vụ lớp N (N-SDU: N-Service Data Unit) được trao đổi giữa lớp N và lớp N+1 thông qua giao diện lớp N

Một PDU lớp N bao gồm thông tin điều khiển giao thức PCI (Protocol Control Infomation) lớp N và số liệu từ lớp N+1.

PDU lớp N + 1

PDU lớp N

PDU lớp N

PCI lớp N

Lớp N + 1Lớp N

Hình 1.3 : Kiểu đơn vị số liệu và mối quan hệ giữa chúng

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

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

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).

Các lớp trong mô hình gồm có :Lớp vật lý.Lớp ATM.Lớp tương thích ATM (AAL).Các lớp bậc cao.1. ALL

CSNhận/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. SARTạo 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.

ATMĐiều 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

LỚP VẬT LÝLớp con hội tụ truyền

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.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.

• 1.3.2.Lớp vật lý chức năng chính của lớp vật lý trong ATM là tải các tế bào và chức năng này được thực hiện bởi lớp con hội tụ truyền dẫn

Lớp đường truyền vật lý (PM) (Physical Medium). liên quan đến các chức năng thông thường của lớp vật lý như khả năng truyền dẫn các bits, mã hoá, giải mã, biến đổi quang điện....

Lớp con hội tụ truyền (TC) thực hiện các chức năng như chèn hoặc tách các tế bào trống, tạo và xử lý mã điều khiển lỗi tiêu đề, nhận biết giới hạn tế bào

đầu tế bào được kiểm tra và khi phát hiện thấy lỗi đơn thì lỗi này sẽ được sửa. Nếu phát hiện thấy lỗi nhóm thì tế bào đó sẽ bị huỷ. Sau khi phát hiện ra lỗi (đơn hay nhóm) thì hệ thống tự động chuyển sang chế độ phát hiện lỗi.Hệ thống duy trì ở chế độ phát hiện lỗi cho tới khi không tiếp tục phát hiện ra tế bào lỗi nữa, lúc này hệ thống sẽ tự động quay về chế độ sửa sai

Hình 1.6: Cơ chế phát hiện và sửa lỗi HEC lớp con hội tụ truyền.

Nhận biết giới hạn tế bào Chức năng này cho phép đầu thu nhận biết được giới hạn tế bào. Việc nhận biết dựa vào sự tương quan giữa các bits trong phần tiêu đề và mã HEC tương ứng

Đầu tiên đầu thu được đặt ở trạng thái tìm đồng bộ (HUNT). ở trạng thái này hệ thống sẽ thực hiện kiểm tra từng bit một trong phần Header của tế bào. Nếu không phát hiện ra lỗi thì hệ thống sẽ tự động chuyển sang trạng thái tiền đồng bộ PreSYN. ở trạng thái PreSYN, hệ thống tiếp tục thực hiện kiểm tra cho tế bào tiếp theo. Nếu sau lần không phát hiện lỗi thì hệ thống chuyển sang trạng thái đồng bộ SYN, còn nếu có lỗi thì lại trở về trạng thái tìm đồng bộ HUNT. ở trạng thái đồng bộ, hệ thống lại tiếp tục kiểm tra cho tế bào tiếp theo. Nếu phát hiện ra lỗi thì tự động chuyển về trạng thái tìm đồng bộ HUNT. Các tham số và được chọn phải thoả mãn được các yêu cầu về độ an toàn và tính hoạt động của quá trình phân tách tế bào.

1.3.3.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 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 bàoMỗi tế bào có một bộ nhận dạng số chứa trong Header để gắn

nó tới kết nối xác địnhATM sử dụng các đấu nối ảo để vận chuyển thông tin

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

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

Hình 1.8: Sự kết hợp các kênh ảo, đường ảo

3.3.3.2.Nguyên lý chuyển mạch ATM thực hiện trên cơ sở các giá trị VCI, VPI. 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

Hình 1.9 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, ai, xi, yi là các giá trị VCI, VPI tương ứng.

Hình 1.9: Cuộc nối kênh ảo thông qua các nút chuyển mạch và bộ nối xuyên

. 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

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.

1.4. Tế bào ATM Như đã trình bày ở trên tế bào ATM là đơn vị dùng để truyền thông tin trong ATM. mà bên cạnh đó còn tồn tại nhiều loại tế bào khác nhau như sẽ trình bày dưới đây.

1.4.1.Phân loại tế bào ATM ATM được chia thành tế bào lớp ATM ( tế bào được gán và tế bào không được gán ) và tế bào lớp vật lý (tế bào rỗng, tế bào hợp lệ và tế bào không hợp lệ. )

1.4.2.1.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. . 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

1.4.2.2.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.

1.4.2.3.Kiểu tế bào PT(Payload Type) là tế bào mang thông tin của người sử dụng hay cá ctế bào mạng các thông tin giám sát, vận hành, bảo dưỡng OAM (Operation-Administration-Maintenance). Trường PT có kích thước là 3 bits

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).

0 0/1 0/1

Tế bào của người sử dụng

Bit báo hiệu tắc nghẽn “1” nếu có báo tắc nghẽn Bit báo hiệu AAL

Hình 1.14: Khuôn dạng trường PT trong tế bào mạng thông tin người sử dụng

1.4.2.4.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

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

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

1.4.2.5.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.

1.4.2.6.GFC(Generic Flow Control)Trường thông tin này (chiếm 4 bits) chỉ có trong tế bào tại giao diện UNI gọi là trường điều khiển dòng chung. 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.

Chương 2: Các đặc điểm kỹ thuật ATM

Chương 2: Các đặc điểm kỹ thuật ATM