Nghiên cứu hệ thống ATM và ứng dụng ATM trong mạng cục bộ (ATM - LAN)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU
Nhu cầu về giao tiếp trao đổi thông tin đối với loài người trỏ nên không thể thiếu
trong cuộc sống hàng ngày và nhu cầu ấy ngày càng tăng cùng với sự phát triển rất
cao của trí tuệ loài người. Bắt đâu từ chiếc máy điện thoại, là một sự nhảy vọt lớn
trong thông tin của loài người, con người dần dần tiến tới việc truyền dữ liệu chữ,
truyền số liệu đi từ điểm này tới điểm khác. tiếp đó là việc truyền hình ảnh làm con
người gắn bó với nhau hơn và bây giờ người ta muốn dùng tất cả các loại thông tin
khác nhau như tiếng nói, hình ảnh, số liệu trong cùng một lúc( như cầu truyền hình)
truyền từ một điểm đến nhiều điểm hoặc từ một điểm đến một điểm. Cứ mỗi lần như
vậy, cùng với sự tiến bộ trong thông tin, những hệ thống thông tin cùng với sự cung
cấp cho nó ngày càng lớn dần lên, nó đã và đang đặt ra những thách thức mới về mặt
quản lý cho con người.
Mạng dịch vụ tổ hợp số băng hẹp N - ISDN ra đời vào đầu những năm 80 như là
một cứu cánh cho sự phát triển này. Nó cho phép một mạng có thể cung cấp tất cả các
dịch vụ hiện có. Tuy nhiên, sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và nhu
cầu trao đổi thông tin ngày càng tăng nhanhvà đa dạng hoá của xã hội đòi hỏi phải
cấp bách các dịch vụ truyền ảnh bao gồm cả ảnh tĩnh và ảnh động chất lượng cao và
truyền số liệu, truyền file tốc độ siêu cao mà chúng yêu cầu tốc độ bít tới vài trăm
Mb/s, thậm chí tới hàng chục Gb/s. Nói chung mạng ISDN băng hẹp không thể đáp
ứng, thoả mãn được các yêu cầu bổ xung nêu trên. một mạng viễn thông thống nhất
đáp ứng tất cả các loại hình dịch vụ viễn thông và xử lý tin với tốc độ yêu cầu rất
khác nhau từ một vài Kb/s đến hàng chục Gb/s, thậm chí hàng Tb/s gọi là mạng số
liên kết đa dịch vụ băng rộng (B-ISDN) và chỉ có B- ISDN với có khả năng cung cấp
dịch vụ đa phương tiện. Ngày nay một số giải pháp kỹ thuật đã được đề xuất nhằm
cải thiện độ thực hiện của mạng viễn thông và tiến tới thực hiện B-ISDN.
Trong số các Công nghệ thông tin khác nhau phải kể đến công nghệ quan trọng nhất
đó là phương thức truyền không đồng bộ ( Asynchronous transfer Mode - ATM).
ATM có thể ứng dụng trong các môi trường khác nhau như mạng LAN, mạng WAN,
mạng công cộng, mạng cáp truyền hình. Do vậy ITU-T đã quyết định rằng kiểu

truyền không đồng bộ ATM sẽ là phương pháp truyền cho mạng B-ISDN trong tương
lai và đã đưa ra các khuyến nghị về ATM, đặt cơ sở cho mạng ATM cũng như phần
lớn các tham số của nó.
Tại Việt Nam hiện nay cùng với sự phát triển nhanh chóng của ngành Bưu chính
Viễn thông, công nghệ ATM cũng đã bắt đầu được chú trọng nghiên cứu nhằm đáp
ứng được những nhu cầu ngày càng tăng của xã hội. Bản đồ án này là một phần trong
quá trình nghiên cứu, tìm tòi nhằm tiến tới nhanh chóng áp dụng công nghệ mũi nhọn
này tại Việt Nam, nội dung chủ yếu là : nghiên cứu hệ thống ATM và ứng dụng
ATM trong mạng cục bộ (ATM-LAN).
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề án gồm hai phần :
Phần A: Trình bày lý thuyết chung về công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM như
đặc điểm chung, các dịch vụ, các tính toán để thiết lập tham số ATM, các giao thức ở
các tiếp giáp khác nhau, chuyển mạch truyền dẫn.
Phần B: Trình bày các ứng dụng của công nghệ ATM và đặc biệt là ứng dụng trong
mạng ATM-LAN. Phần này tôi cố gắng trình bày trong phạm vi có thể về kiến thức
mạng ATM-LAN, ứng dụng quan trọng của ATM là mô phỏng ATM-LAN.
B-ISDN là một kỹ thuật rất mới, ATM- LAN cũng chưa được sử dụng rộng rãi do
còn một số vấn đề cần giải quyết, do đó bản đồ án không tránh khỏi một số thiếu sót
và nhiều vấn đề vẫn chưa được trình bày và giải quyết. Vì vật tôi rất mong được sự
góp ý và giúp đỡ của các thầy cô và các bạn.
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC
Lời nói đầu.
Phần I: Cơ sở lý thuyết chung về công nghệ chuyển tải không đồng bộ ATM.
Chương I : ATM giải pháp cho các dịch vụ viễn thông băng rộng

1.1 Giới thiệu.
1.1.1 Các đặc điểm của mạng viễn thông ngày nay.
1.1.2 Sự ra đời của hệ thống viễn thông mới B- ISDN
1.2 Giới thiệu về ATM và khả năng của ATM.
1.2.1 Khái niệm cơ bản về ATM.
1.2.2 Các lĩnh vực công nghệ mới quyết định sự ra đời và phát
triển của ATM
Chưong II : Xây dựng các tham số cơ bản cho B-ISDN
2.1. Các tham số của hệ thống.
2.1.1.Tốc độ bit tự nhiên, tốc độ bit trung bình, tốc độ bit cực
đại và tốc đọ truyền dịch vụ của mạng
2.1.2. Các tham số đặc trưng cho chất lượng mạng.
2.2. Lựa chọn kiểu truyền cho B-ISDN.
2.2.1. chuyển mạch kênh
2.2.2.chuyển mạch kênh đa tốc độ
2.2.3 chuyển mạch kênh tốc độ cao
2.2.4. chuyển mạch gói.
2.2.5. dạng truyền không đồng bộ ATM.
2.3. Tính toán các tham số cơ bản cho ATM.
2.3.1. Độ trễ.
2.3.2. Tỷ lệ lỗi.
2.4. Xác định độ dại cho tế bào ATM.
2.4.1. Lựa chọn giữa hai giải pháp độ dài cố định hay thayđổi
2.4.2. Lựa chọn kích thước của tế bào ATM.
2.5. Tóm tắt.
Chương III : kỹ thuật mạng ATM
3.1. Mở đầu .
3.2. Đặc điểm kỹ thuật của B-ISDN
3.3. Kỹ thuật liên kết mạng trong B-ISDN
3.3.1. Mô hình sắp xếp các lớp mạng của B- ISDN

3.3.2. Một số khái niệm có liên quan đến kênh ảo và đường ảo
3.3.3. Các ứng dụng của cuộc nối kênh ảo và đường ảo.
3.4. Cấu trúc tế bào ATM.
3.4.1.Số liệu nhận dạng kênh ảo VCD và đường ảo VPI.
3.4.2 Kiểu tế bào.
3.4.3 CLP
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

3.4.4HEC
3.4.5GFC
3.5 Nguyên lý chuyển mạch và báo hiệu trong ATM.
3.5.1 Nguyên lý chuyển mạch
3.5.2 Nguyên lý báo hiệu
3.6 Cấu trúc phân lớp của mạng ATM
3.6.1Tổng quan
3.6.2 Các lớp thấp trong B- ISDN
3.6.3 Các lớp cao trong B-ISDN
3.7 Mạng của người sử dụng và các vấn đề thông tin liên
mạng
3.7.1Đặc điểm giao diện UNI
3.7.2Mô hình mạng CN
3.8 Tóm tắt
Chương IV : hệ thống truyền dẫn trong ATM
4.1 Tổng quan
4.2 Các thiết bị truyền dẫn băng rông
4.2.1 Bộghép kênh SDH
4.2.2 Bộ phân kênh SDH
4.2.3 Bộ hân luồng thông tin đồng bộ
4.2.4 Bộ tập trung và bộ dãn ATM

4.2.5 Bộ nối xuyên ATM
4.2.6 Chuyển mạch ATM
4.2.7 Các khối dịch vụ
4.2.8 phần tử kết nối liên mạng IWU
4.3 Các chức năng truyền dẫn băng rộng
4.3.1 Tạo ra các tế bào ATM từ dong thông tin lên tục
4.3.2 Truyền dẫn tế bào ATM
4.3.3 Ghép kênh và tập trung dòng thông tin
4.3.4 Phân luồng và trung chuyển dòng tế bào
4.4 Mạng truyền dẫn SONET/SDH
4.5 Cấu trúc truyền dẫn băng rộng
4.5.1 Cấu trúc mạng địa phương
4.5.2 Câu trúc mạng trung kế
4.6 Tóm tắt


Phần B : tổng quan mô hình cấu trúc mạng băng rộng
Chương V : tổng quan về mô hình mạng ATM
5.1 Cấu trúc mạng cục bộ
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

5.2 Phương tiện truyền
5.3 Quan hệ giữa phương tiện truyền và cấu trúc
5.4 Các giao thức điều khiển truy nhập phương tiện truyền
5.4.1Truy nhập ngẫu nhiên CSMA/CD
5.4.2Token BUS
5.4.3Token Ring
5.5 Kiến trúc ATM - LAN
5.6 Mô phỏng ATM - LAN

Chương IV : Mô phỏng mạng ATM-LAN
6.1 Tổng quan
6.2 Kiến trúc giao thức
6.3 Mô phỏng LAN
6.3.1 Giới thiệu
6.3.2 Client và Server trên LAN mô phỏng
6.3.3 Toàn cục của mô phỏng LAN
6.3.4 Dạng khung LAN mô phỏng
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG I : ATM GIẢI PHÁP CHO CÁC DỊCH VỤ VIỄN THÔNG BĂNG RỘNG
1.1Giới thiệu.
1.1.1.Các đặc điểm của mạng viễn thông ngày nay.
Cho đến nay các mạng viễn thông là các mạng chuyên dụng, ứng với mỗi loại dịch vụ
thông tin lại có ít nhất một loại mạng viễn thông để phục vụ dịch vụ đó.
Ví dụ ;
• mạng telex : dùng để gửi các bức điện dưới dạng ký tự đã được mã 5 bit ( mã
Baudot). Tốc độ truyền rất thấp ( từ 75 đến 300 bit/s ).
• Mạng điện thoại công cộng : còn gọi là mạng POTS ( plain old telephone
service ), ở đây thông tin tiếng nói được số hoá và chuyển mạch qua hệ thống
mạch điện thoại công cộng PSTN ( Public switched telephone network )
• Mạng truyền số liệu bao gồm mạng truyền mạch gói để trao đổi giữa các máy tính
dựa trên các thủ tục X25 và mạng truyền số liệu chuyển mạch kênh X21.
• Các tín hiệu truyền hình có thể truyền theo 3 cách : truyền bằng sóng vô tuyến,
truyền qua hệ thống mạng truyền hình CATV ( community antenna TV) bằng cáp
đồng trục hoặc qua hệ thống vệ tinh, còn gọi hệ thống truyền hình trực tiếp DBS
( direct broadcast system ).
• Trong phạm vi cơ quan việc truyền số liệu giữa các máy tính được thực hiện bởi
mạng cục bộ LAN ( local area network ) mà nổi tiếng nhất là mạng Ethernet,

token bus và token ring
Mỗi mạng trên được thiết kế cho các dịch vụ riêng biệt và không thể sử dụng cho các
mục đích khác. Ví dụ : ta không thể truyền hệ thống nói qua mạng truyển mạch gói
X25 vì trễ qua mạng này quá lớn. Hậu quả là hiện nay có rất nhiều loại mạng khác
nhau cùng song song tồn tại. Mỗi mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất,
vận hành, bảo dưỡng khác nhau. Như vậy mạng viễn thông hiện tại có rất nhiều
nhược điểm mà quan trọng nhất là :
- Chỉ truyền được các dịch vụ độc lập tương ứng với từng loại mạng .
- Thiếu mềm dẻo : sự ra đời của các thuật toán nén tiếng nói, nén ảnh và tiến bộ
trong công nghệ VLSI ảnh hưởng mãnh mẽ tới tốc độ truyền tín hiệu.
Ngoài ra còn có nhiều dịch vụ truyền thông trong tương lai mà hiện nay chưa dự đoán
trước được, mỗi loại dịch vụ sẽ có tốc độ truyền khác nhau. Ta dễ dàng nhận thấy
rằng hệ thống hiện nay rất khó thích nghi yêu cầu của các dịch vụ khác trong tương
lai.
- Kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng, vận hành cũng như việc sử dụng tài nguyên.
Vì tài nguyên sẵn có trong một mạng không thể chia sẻ cho các mạng khác cùng
sử dụng.
1.1.2.Sự ra đời của hệ thống viễn thông mới B- ISDN
Như đã nêu trên, yêu cầu có một mạng viễn thông duy nhất ngày càng trở nên bức
thiết, chủ yếu là do các nguyên nhân sau :
- Các yêu cầu dịch vụ băng đang tăng lên
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Các kỹ thuật xử lý tín hiệu, chuyể mạch truyền dẫn ở tốc độ cao ( khoảng vài trăm
Mbit/s tới vài Gbit/s) đã trở thành hiện thực.
- Những tiến bộ về khả năng xử lý ảnh và số liệu
- Sự phát triển của mạng ứng dụng phền mềm trong lĩch vực tin học và viễn thông.
- Sự cần thiết phải tổ hợp các dịch vụ phụ thuộc lẫn nhau ở chuyển mạch kênh và
chuyển mạch gói vào một mạng băng rộng duy nhất. So với các mạng khác, dịch

vụ tổ hợp và mạng tổ hợp có nhiều ưu điểm về mặt kinh tế, phát triển, thực hiện
vận hành và bảo dưỡng.
- Sự cần thiết phải thoả mãn tính mền dẻo cho các yêu cầu về phía người sử dụng,
cũng như người quản trị mạng ( về mặt tốc độ truyền, chất lượng dịch vụ ).
- Khuyến nghị ITU -T121 đưa ra tổng quan về khả năng của B-ISDN như sau :
B-ISDN cung cấp các cuộc nối thông qua chuyển mạch các cuộc nối cố định
( parmanent ) hoặc bán cố định ( Semi – parmanent ), các cuộc nối từ điểm tới điểm,
hoặc từ điểm tới nhiều điểm và cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu cố định. Cuộc nối
trong B- ISDN phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói theo
kiểu đa phương tiện( Multimedia ), đơn phương tiện ( monomedia) theo kiểu hướng
liên kết ( connectionless) và theo cấu hình đơn hướng hoặc đa hướng B- ISDN là
một mạch thông minh có khả năng cung cấp các dịch vụ cải tiến, cung cấp các cung
cụ bảo dưỡng và vận hành (OAM), điều khiển và quản lý mạch rất hiệu quả.
1.2. Giới thiệu về ATM và khả năng của ATM.
1.2.1. Khái niệm cơ bản về ATM.
B-ISDN theo ITU-T dựa trên cơ sở truyền không đồng bộ ATM. Như vậy ATM sẽ là
nền tảng của B- ISDN trong tương lai.
Hình 1.1. Cấu trúc khung thời gian trong ATM
Kênh1 Kênh2 Kênh
n
Kênh1 Kênh2 Kênhn
Khe thời gian
Kkung thời gian 125µ
Hình 1.1 : Cấu trúc khung thời gian trong STM

Kênh1 Kênh5 Kênh1 Kênh1 Kênh5 Kênh1
Kênh không sử dụng

Phần tiêu đề của tế bào ATM
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 7

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Phần thông tin của người sử dụng
Hình 1.2 : cấu trúc luồng thông tin trong ATM
Trong kiểu truyền không đồng bộ, thuật ngữ “ truyền “ bao gồm cả lĩnh vực truyền
dẫn và chuyển mạch, do đó “ dạng truyền “ ám chỉ cả chế độ truyền dẫn và chuyển
mạch thông tin trong mạng.
Thuật ngữ “ không đồng bộ” giải thích cho một kiểu truyền trong đó các gói trong
cùng một cuộc nối có thể lặp lại một cách bất thường như lúc chúng đựoc tạo ra theo
yêu cầu cụ thể mà không theo chu kỳ.
Để minh hoạ, hình 1.1 và 1.2 biểu diễn sự khác nhau giữa dạng truyền đồng bộ và
dạng truyền không đồng bộ. Trong dạng truyền đồng bộ STM ( Synchronous transfer
mode ), các phần tử số liệu tương ứng với kênh đã cho được nhận biết bởi vị trí của
nó trong khung truyền ( Hình 1 ) trong khi ở ATM các gói thuộc về một cuộc nối lại
tương ứng với các kênh ảo cụ thể và có thể xuất hiện tại bất kỳ vị trí nào ( Hình 2).
ATM còn 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 ( ATM cell), các tế bào nhỏ cùng với tốc độ truyền lớn sẽ là cho trễ truyền
và biến động trễ ( delay jitter) giảm đủ nhỏ đối với dịch vụ thời gian thực, ngoài ra
kích thước nhỏ cũng sẽ tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao được dễ dàng
hơn.
• Thứ hai : còn có một đặc điểm rất quan trọng là khả năng nhóm một vài kênh ảo (
Virtual path)
1.2.2.Các lĩnh vực công nghệ mới quyết định sự ra đời và phát triển của ATM.
Có hai yếu tố ảnh hưởng tới ATM đó là :
- Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ bán dẫn cũng như công nghệ quang điện
tử.
- Sự phát triển các ý tưởng mới và khái niệm hệ thống .
1.2.2.1. Các tiến bộ về mặt công nghệ.
• Công nghệ bán dẫn :

Công nghệ CMOS là công nghệ rất có triển vọng bởi độ tích hợp lớn, tốc độ cao
( khoảng vài trăm Mbit/s tới vài Gbit/s, độ tiêu tốn năng lượng thấp.
• Công nghệ quang :
Các đưòng truyền dẫn quang có các ưu điểm như : độ suy giảm thấp ( dẫn tói khoảng
cách truyền lớn), độ rộng băng truyền lớn, kích thước nhỏ, độ mền dẻo cơ học cao,
tránh được nhiễu của trường điện từ, xác suất truyền lỗi thấp và không có nhiều
xuyên âm.
1.2.2.2. Các ý tưởng mới về khái niệm hệ thống.
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Các quan điểm mới vê hệ thống đựoc phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây,
đó là hệ thống phải có độ mên dẻo thích hợp, độ rộng băng của hệ thống tuỳ thuộc
cào yuê cầu của từng dịch vụ cụ thể, các dịch vụ thời gian thực đựoc truyền theo
phương pháp truyền mạng gói.
Các ý tưởng này phải thoả mãn hai chức năng chính của mạng đó là :
- Tính trong suốt về mặt nội dung ( Semantic transparency ). Tính trong suốt về nội
dung là chức năng đảm bảo việc truyền đúng từ đàu phát tới đầu thu ( tức là sự
chính xác về mặt nội dung )
-
Hình 1.3 : Điều khiển lỗi đầy đủ trên mọi liên kết của mạng
Chuyển mạch gói
Trong các mạng chuyển gói khi mới ra đời, chất lượng truyền số liệu còn thấp, do
đó để đảm bảo chất lượng truyền chấp nhận được, người ta phải thực hiện chức năng
điều khiển lỗi trên mọi liên kết ( link by link ). Việc điều khiển lỗi nay được thực
hiện bởi các thủ tục HDL ( Hight level Data Link control) bao gồm các chức năng :
giới hạn khung ( frame delimiting ), đảm bảo truyền bit chính xác, kiểm tra lỗi ( kiểm
tra mã dư vòng CRC - Cyclic Redundancy Check ), sửa lỗi bằng các thủ tục truyền
lại. Hình 1.3 trình bày thủ tục điều khiển lỗi đầy đủ của mạng chuyển mạch gói
thông qua mô hình liên kết các hệ thống mở OSI. Ta thấy rằng quá trình điều khiển

được thực hiện trên lớp 2. Ơ đây quá trình điều khiển lỗi được thực hiện trên mọi liên
kết thông qua nút chuyển mạch, do đó nút chuyển mạch phải xử lý rất nhiều thông tin
làm ảnh hưỏng tới độ xử lý và độ tin cậy của hệ thống.
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 9
1
3 3
2
1
3
2
1
3
2 2
1
Điều khiẻn lỗi
đầy đủ
Nút chuyển mạch Đầu cuối
Điều khiển lỗi
đầy đủ
Đầu cuôi
2a
2b
1
2a
1
2a
1
2b
2a
1

3 3
Nút chuyển mạch
Điều khiển lỗi đầy đủ
( từ đầu cuối đến đầu cuối)
Đầu cuối Đầu cuối
Điều khiẻn
lỗi có giứa
hạn
Điều khiẻn lỗi
có giứa
hạn
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.4 : Điều khiển lỗi có giới hạn ở mạng chuyển tiếp khung.
Hình 1.5 : chuyển mạch tế bào trong mạng ATM với các chức năng tối thiểu.
Chức năng Chuyển mạch gói Chuyển tiếp khung ATM
Truyền lại gói X - -
Giới hạn khung X X -
Kiểm tra lỗi X X -
Bảng 1.1 : Các chức năng thực hiện ở nút mạng của X25 chuyển tiếp khung ATM.
Đối với B- ISDN ý tưởng này còn được mở rộng hơn nữa, các chức năng điều khiển
lỗi không còn được cung cấp ở các nút chuyển mạch trong mạng nữa mà trong
trường hợp cần thiết, sẽ được cung cấp bởi các thiết bị đầu cuối. Như vậy các chức
năng điều khiển trong mạng được giảm từ điều khiển lỗi đầy đủ ( full error control ) ở
mạng chuyển gói X 25 xuống còn cực kỳ tối thiểu ở mạng ATM, do đó các nút ở
ATM có độ phức tạp tối thiểu và vì thế có tốc độ truyền rất cao, có thể lên tới 600
Mbit/s ( Hình 1.5). Bảng 1.1 trình bày các chức năng được thực hiện ở tại nút mạng
chuyển mạch gói thế hệ cũ và mạng chuyển mạch gói thế hệ mới ( phương pháp
chuyển tiếp khung) của mạng ATM. Rõ ràng nút mạng ATM hầu như không phải xử
lý thông tin điều khiển nào trong khi đó nút mạng của hệ thống chuyển gói thế hệ cũ

phải xử lý rất nhiều thông tin.
- Độ trong suốt về mặt thời gian ( time transferency).
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 10
1b
2
1a
1b
1a
1b
1a
2
1b
1a
3 3
Nút chuyển mạch
Điều khiển lỗi đầy đủ
( từ đầu cuối đến đầu cuối)
Đầu cuối Đầu cuối

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Các dịch vụ thời gian thực yêu cầu dòng bit có trễ rất ngắn khi được truyền từ đầu
phát tới đầu thu. Có thể phân biệt hai loại trễ : trễ do chuyển mạch và trễ do truyền từ
điểm đầu tới điểm cuối.
Hệ thống chuyển mạch gói và chuyển tiếp khung rất khó khăn khi thực hiện các
dịch vụ thời gian thực vì độ trễ cao. Do độ phức tạp của nút chuyển mạch, chúng chỉ
có thể hoạt động ở tốc độ vừa và thấp. Mạng ATM chỉ cần các chức năng tối thiểu ở
nút chuyển mạch , do đó nó cho phép truyền số liệu với tốc độ rất cao, trễ trên mạng
và các biến động giảm xuống còn vài trăm µs , do đó quan hệ thời gian được đảm
bảo như trong trường hợp chuyển mạch kênh.

1.3.Tóm tắt.
Chương này đã trình bày các đặc điểm của các mạng viễn thông hiện hữu cũng
như các hạn chế của chúng và nhu cầu dịch vụ băng rộngđang tăng lên. Từ đó vấn đề
đặt ra là phải có một mạng tổ hợp băng rộng duy nhất ( B-ISDN) thay thế tất cả các
mạng viễn thông nói trên. Chính trên cơ sở này mà ATM hình thành và phát triển. Sự
phát triển của kỹ thuật ATM là kết quả trực tiếp của các ý tưởng mới về khái niệm hệ
thống được hỗ trợ bởi các thành tựu to lớn trong công nghệ bán dẫn và công nghệ
quang điện tử. ATM có khả năng đáp ứng được một loạt các dịch vụ băng rộng khác
nhau, kể cả trong lĩnh vực gia đình cũng như trong thương mại.
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chương II : các tham số và đặc điểm cơ bản của B-ISDN.
2.1. các tham số của hệ thống.
Sau đây sẽ trình bày một số tham số của các dịch vụ trong mạng băng rộng sau đó
sẽ trình bày tới các tham số và tính toán về lỗi cũng như trễ trong mạng. Các tham số
này rất quan trọng vì có thể dựa vào đó để đánh giá chất lượng mạng.
2.1.2 . Tốc độ tự nhiên, tốc độ trung bình, tốc độ bit cực đại và tốc độ truyền dịch vụ
của mạng.
Mạng băng rộng tương lai cần được truyền một số lượng lớn các dịch vụ, từ các dịch
vụ tốc độ thấp như : đo lường từ xa, báo động từ xa, tiếng nói, fax, tới các dịch vụ tốc
độ trng bình như : âm nhạc, điện thoại truyền hình, truyền số liệu tốc độ cao hoặc các
dịch vụ có tốc độ rất cao như : HDTV, thư viện vidio... Các dịch vụ này có tốc độ từ
vài bit/s tới vài trăm Mbit/s, thời gian truyền từ vìa giây tới vài giờ ( Hình 2.1).
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.1. Đặc điểm tốc độ thời gian truyền của các dịch vụ băng rộng.
Có thể biểu diễn tốc độ bit tự nhiên của dịch vụ bằng hàm S(t), hàm này kéo dài
trong thời gian truyền thông tin T. Có hai giá trị quan trọng là : tốc độ bit cực đại

( the peak natural bit rate ) và tốc độ trung bình E(S(t)) được tính trong khoangr thời
gian T. Quãng thời gian T cùng với hai giá trị E(S(t)) và S là các tham số quan trọng
của dịch vụ.
Ta có công thức :
S = max[s(t)]
E[s(t)]= 1/T
∫
T
dtts
0
)(
Tỷ lệ giữa E và S được gọi là đại lượng B ( Bustinss). B đặc trưng cho sự thay đổi
của tốc độ dòng bit theo thời gian. Để minh hoạ cho 2 đại lượng E và S được thể
hiện trên hình 2.2.
B = S/ E[s(t)]
S(t) (bit/s)
S
E[s(t)]
0 t(s)
T
Hình 2.2 : Đồ thị minh hoạ đại lượng S, S(t) và E.
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Rõ ràng tốc độ bit tự nhiên S(t) đối với mỗi phiên liênlạc, nhưng S và E(St)) như
nhau đối với mỗi loại dịch vụ, bảng 2.1 trình bày một số giá trị E và B của vài loại
dịch vụ.
Dịch vụ E[s(t)](Mbit/s) B
Truyền số liệu 1,5-130 10
Truền văn bản , tài liệu 1,5-45 1-10

Điện thoại truyền hình/ hội nghị truyền hình 1,5-130 5
TV 30-130 2-3
Truyền hình phân giải cao 130 5
Bảng 2.1 : Các đặc điểm tham số E và B của một số dịch vụ.
Sau đây ta xét mối liên hệ giữa tốc độ truyền và tốc độ bit cực đại ( hay tốc độ
truyền tự nhiên của dịch vụ ) và ảnh hưởng của nó đến chất lượng truyền.
Từ hình 2.3 nhận thấy rằng, nếu tốc độ truyền nhỏ hơn tốc độ bit cực đại S thì chất
lượng bịgiảm xuống do một số bit sẽ phải cắt bỏ để đảm bảo tốc độ bit tự nhiên của
dịch vụ phù hợp với tốc độ truyền.
Tốc độ (bit/s) Phần bị giảm chất lượng truyền
Tốc độ ruyền tren mạng
Tốc độ truyền tự nhiên
của dịch vụ
0 t(s)
Hình 2.3 : Chất lượng giảm do tốc độ truyền nhỏ hơn tốc độ bit cực đại
Mặt khác, nếu tốc độ truyền luôn lớn hơn hoặc bằng tốc độ bit cực đại của dịch vụ thì
các thông tin vô nghĩa sẽ được sử dụng để điền đầy vào khoảng chênh lệch giữa tốc
độ bit tự nhiên và tốc độ truyền, do đó sẽ tiêu phí độ rộng băng truyền. Điều này được
minh hoạ trên hình 2.4.
Tốc độ
(bit/s) tiêu phí độ rộng băng truyền
Tốc độ truyền trên mạng

Tốc độ bit tự nhiên của dịch vụ
0 t(s)
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.4 : Tiêu phí độ rộng băng truyền do tốc độ truyền lớn hơn tốc độ bit cực đại
Qua hai thí dụ trên, có thể kết luận rằng cần phải lựa chọn tốc độ truyền thích hợp tuỳ

theo yêu cầu dịch vụ.
2.1.2. Các tham số đặc trưng cho chất lượng mạng.
Như đã trình bày ở 1.2.2.2 để truyền thông tin một cách tin cậy, mạng phải đảm bảo
hai chỉ tiêu :
- Trong suốt về mặt nội dung.
- Trong suốt về mặt thời gian.
2.1.2.1 : Các tham số liên quan đến tính trong suốt về mặt nội dung.
Tính trong suốt về mặt nội dung đảm boả cho mạng khả năng truyền thông tin một
cáh chính xác từ nguồn tới đích với số lỗi cho phép. Truyền thực tế có 3 loại lỗi :
- Lỗi đơn vị số liệu dư ( residual error data unit rate) : là các lỗi không thể khôi
phục được.
- Lỗi số liệu bị phân phối nhầm (misdelivered data unit rate) : là lỗi khi số liệu bị
truyền tới các đích sai.
- Lỗi số liệu không được truyền đi ( not delivered data unit rate) : là lỗi khi số liệu
không được truyền tới địa chỉ cho trước.
Như vậy các loại lỗi trên đặc trưng cho tính thông suốt về mặt nội dung và gây ra một
tỷ lệ lỗi tr nào đó, chúng có thể được định nghĩa bởi các tham số sau :
- Tỷ lệ lỗi bit : Được đặc trưng bằng tham số tỷ lệ bit lỗi BER ( bit error rate) :
BER = Tổng số bit lỗi / Tổng số các bit được gửi đi

Các bit lỗi có thể xảy ra riêng biệt ( lỗi đơn) hay xảy ra liên tục thành nhóm.
- Tỷ lệ lỗi gói : trong các mạng hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển mạng gói,
một nhóm các lỗi có thể xẩy ra do một nhóm thông tin bị mất hoặc bị định đường
nhầm ( misrouted).
Tỷ lệ gói được đặc trưng bằng tham số tỷ lệ lỗi gói PER ( packet error rate ) :
PER =Số gói bị lỗi/Tổng số gói được gửi
Trong thực tế, lỗi gói thường xảy ra do hai nguyên nhân : các gói bị mất do định
đường sai hoặc do tắc nghẽn ; được đặc trưng bằng tỷ lệ mất gói PLR (packet loss
rate ) :
PLR = Tổng số gói bị mất / Tổng số gói được gửi

KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Các gói tới các đích không mong muốn nhưng các đích này lại chấp nhận chúng như
các gói đúng. Đại lượng đặc trưng cho trường hợp này được gọi là tỷ lệ chèn gói PIR
(packet insertion rate ) :
PIR = Tổng số gói chèn vào đích nhầm/tổng số các gói được gửi đi

Trong mạng các lỗi có thể xuất hiện ở phần truyền dẫn tại các bộ tập trung kênh hoặc
tại nút chuyển mạch.
2.1.2.2 : Các tham số liên quan đến tính trong suốt về mặt thời gian.
Độ trong suốt về mặt thời gian đảm bảo độ trễ đủ nhỏ cho các dịch vụ thông tin trên
mạng, đặc biệt là các dịch vụ thời gian thực. Trong suốt về mặt thời gian được đặc
trưng bởi hai tham số là trễ D và biến động trễ J ( delay jitter).
Nói chung đội trễ D giữa đầu thu và đầu phát giữa các tế bào ATM có thể khác nhau
được biểu thị bằng độ trễ cực đại DM và độ trễ cực tiểu Dm. Sự khác nhau giữa DM
và Dm dẫn tới biến động trễ : J =D
M
-D
m
.
Chú ý : biến động trễ là độ trễ không đồng đều của các thông tin tới cùng một điểm
cuối tại các thời điểm khác nhau. Nó dẫn tới việc khôi phục tiến hiệu không chính
xác trong các dịch vụ yêu cầu thời gian thực.
Theo ITU-T, nếu trễ giữa hai đầu cuối lớn hơn 25msthì phải lắp thêm các bộ khử
tiếng vang. Tuy vậy trễ trong mạng phần lớn có giá trị xấp xỉ một giá trị trung bình
Do nào đó, xác suất xảy ra trễ khác xa giá trị Do này rất nhỏ.
Xác suất trễ
1
trễ

D
0
Hình 2.5 : Hàm mật độ trễ của các dịch vụ truyền trên mạng.
Tham số trễ D lại chia thành hai loại gồm :
- Trễ truyền : Dt
- Trễ xử lý : Dp.
Lúc đó D được tính : D = Dt + Dp
Trễ Dt xảy ra tại các nút chuyển mạch và được cấu tạo vật lý của mỗi nút cũng như
phương pháp xử lý thông tin cuả chúng. Theo ITU-T độ trễ trung bình trong chuyển
mạch số phải nhỏ hơn 450 µs . Trong ATM, giá trị này còn bé hơn do tốc độ xử lý đã
tưng lên đáng kể.
Bảng 2.2 : Thể hiện tỷ lệ lỗi và trễ cho phép của các loại dịch vụ khác nhau
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Dịch vụ BER PLR PIR Trễ
Thoại 10
-7
10
-3
10
-3
25ms/500ms
Truyền số liệu 10
-7
10
-6
10
-6
1000ms

Truyền hình quảng bá 10
-6
10
-8
10
-8
1000ms
Âm thanh chất lượng cao 10
-5
10
-7
10
-7
1000ms
Xử lý điều khiển từ xa 10
-3
10
-3
10
-3
1000ms
Bảng 2.2 : Tỷ lệ lỗi và trễ chấp nhận được đối với từng dịch vụ của mạng ATM.
2.2. lựa chọn kiểu truyền chuyển B-ISDN.
Như đã trình bày trong 1.2.1 ITU-T chọn kiểu truyền không đồng bộ là dạng
truyền cho B-ISDN truyền tương lai ; nguyên nhân để lựa chọn ATM như nền tảng
củaB-ISDN ( đã giới thiệu sơ qua ở 1.1) sẽ rõ ràng hơn sau khi ta xem một hệ thống
thông tin khác nhau.
2.2.1. Chuyển mạch kênh.
Phương pháp chuyển mạch này đã được sử dụng từ lâu trong mạng điện thoại,
nhày nay nó vẫn được sử dụng trong N- ISDN. Chuyển mạch kênh sử dụng phương

pháp ghép kênh theo thời gian DTM ( time division multiplexing). Chuyển mạch
kênh rất thiều phần mềm dẻo do các thông tin phải truyền theo một tấn 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.
2.2.2. chuyển mạch kênh đa tốc độ.
Để khắc phục sự thiếu mền 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 ( Multirate circuit
switching ). Các đường nối trong MRCS được chia thành n kênh cơ bản gồm các
khung thời gian với các khe thời gian có độ dài khác nhau, mọi cuộc liên lạc có thể
được xây dựng từ n kênh này. hệ thống chuyển mạch MRCS rất phức tạp do mỗi
kênh cơ sở của một đường nối phải giữa đồng bộ với các kênh khác. Do đó ITU-T
cũng không coi MRCS là giải pháp cho mạng băng rộng.
2.2.3. chuyển mạch kênh tốc độ cao.
Các tài nguyên trong hệ thống chuyển mạch kênh tốc độ cao FCS ( Fast circuit
suitching) chỉ được cung cấp khi thông tin được gửi đi và 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 signalling) chư không nằm tiêu đề như trong chuyển mạch
gói.
Sự kết hợp giữa FCS và MRCS được gọi là hệ thống chuyển mạch nhanh đa tốc độ
MRFCS ( Multirate fast circuit switching ). Tuy vậy nó cũng còn một vài nhược
điểm, đặc biệt là phức tạp khi thiết kế và điều khiển một hệ thống như vậy, vì ở đây
yêu cầu khả năng thiết lập và huỷ bỏ cuộc nối trong một khoảng thời gian rất ngắn.
FCS và MRCS cũng không được lựa chọn làm giải pháp cho mạch băng rộng.
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 17
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2.2.4. chuyển mạch gói.
Để đảm bảo chất lượng truyền chấp nhận được từ đầu cuối tới đầu cuối, cần có độ
phức tạp của X25 nhằm xử lý lỗi và điều khiển luồng giữa các đường liên kết ( Link

by link). Mặt khác những gói có độ dài khác nhau yêu cầu quản lý bộ đệm rất phức
tạp do đó tốc độ hoạt động không cao.
Trong X25 lớp hai sử dụng truy nhập đường liên kết bằng LAPB( balalced link
access procedure ). LAPB được sử dụng để thực hiện các chức năng như nhận biết
giới hạn khung ; chèn tách các bit chống lỗi, truyền lại các khung bị mất bằng thủ tục
ARQ ( automatic repeat request) điều khiển luồng.
Các hệ chuyển mạch gói sau này được cải tiến thành hai hệ thống thành chuyển
mạch khung ( Frame switching) và chuyển tiếp khung (Frame relaying).
Trong chuyển tiếp khung việc truyền lại các khung số liệu bị lỗi chỉ được truyền
từ đầu cuối tới đầu cuối ( giữa các thiết bị đầu cuối người sử dụng). Tại nút mạng chỉ
có chức năng phát hiện lỗi để huỷ bỏ các khung vì không cần thiết phải truyền các
khung này, ngoài ra cũng không có chức năng điều khiển luồng hoặc phân kênh hợp
kênh. Trong chuyển mạch khung, các chức năng phát hiện lỗi và điều khiển luồng
vẫn còn giữa lại ở nút mạch do đó việc truyền lại khung và điều khiển luồng bằng
cửa sổ trượt vẫn được thực hiện trên cơ sở các liên kết.
Hai hệ thống chuyển mạch khung và chuyển tiếp khung có rất nhiều ưu điểm, tuy
vậy chúng vẫn không có khả năng thực hiện các dịch vụ thời gian thực do trế lớp.’
2.2.5.Dạng truyền không đồng bộ.
Sau khi xem xét rất nhiều hệ thống khác nhau, cuối cùng ITU-T quyết định lấy
ATM là mạng phục vụ cho các dịch vụ băng rộng bởi vì ATM thoả mãn được các
yêu cầu đặt ra, các ưu điểm của nó là :
- Mềm dẻo và phù hợp với các dịch vụ trong tương lai.
- Có hiệu quả trong việc sử dụng tài nguyên.
- Chỉ sử dụng một mạng duy nhất cho tất cả các dịch vụ.
ATM còn có các tên gọi khác như ATD( asynchronous time division ), IBCN
( intergrated broadband commulication network).
2.3. Tính toán các tham số cơ bản cho ATM.
Như đã đề cập ở trên các tham số ở ATM đều được tính toán dựa trên cơ sở hai
yêu chính là độ trong suốt về mặt thời gian đặc trưng bởi độ trễ và độ trong suốt về
mặt nội dung, đặc trưng bởi tỷ lệ lỗi.

2.3.1. Độ trễ.
Trễ khi truyền thông qua mạng ATM được quyết định bởi các phần khác nhau của
mạng, mỗi phần đóng góp vào trễ tổng của mạng. Hình 2.7 trình bày trễ qua các khâu
khá nhau của mạng.
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 18
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TD
1
TD
2
TD
3
TD
4
PD FD
1
+QD
1
(a) Trễ trong mạng ATM thuần tuý
TD
1
TD
2
TD
3
TD
4
PD FD
1

+QD
1
(b) trễ trong mạng kết hợp giữa ATM và mạng đồng bộ
Trong đó :
Hình a:
-PD : Trễ tạo gói -TD: trễ truyền
-FD : Trễ chuyển mạch -QD: Trễ hàng đợi -DD: Trễ tháo gói
Hình b:
-FD: trễ của mạng đồng bộ
Hình 2.7 : các loại trễ khác nhau trong mạng ATM.
Trong mạng ATM thuần tuý, thông tin được đóng gói thành các tế bào và khôi
phục thành các trạng thái đầu ở nơi nhận tin. Các tế bào được sử dụng khắp mọi nơi
trên mạng. Ngựoc lại trong mạng kết hợp một phần của mạng hoạt động với tế bào
phần khác hoạt động, với các khung thời gian. Các loại trễ bao gồm :
- Trễ truyền ( TD) phụ thuộc vào khoảng cách điểm đầu và điểm cuối thông thường
có giá trị từ 4-5 µs /km.
- Trễ tạo gói : ( PD) xảy ra khi các thông tin được đóng gói vào các tế bào.
- Trễ chuyển mạch cố định : (FD) xảy ra khi một tế bào ATM đi qua chuyển mạch,
nó có giá trị cố định.’
- Trễ hàng đợi (QD) trễ này có giá trị thay đổi xảy ra tại các hàng đợi trong hệ
thống chuyển mạch.
- Trễ tháo gói : (DD) xảy ra tại đầu thu của mạng ATM và tại gianh giới giữa mạng
ATM và mạng đồng bộ trong trường hợp kết hợp.
Như vậy ta có thể tính toán trễ tổng cộng như sau :
- Trong mạng thuần tuý ATM :
D
1
=ΣTD
i
+ΣFD

j
+ maxqƒQD
j
+ PD

- Trong mạng kết hợp.
D
2
=ΣTD
i
+ΣFD
j
+ maxqƒQD
j
+ k.PD +ΣSD
1
Trong đó :
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 19
Chuyển
mạchAT
M
Mạng
ATM
Chuyển
nạch
FD
2
+QD
2
DD

Chuyển
mạchAT
M
Chuyển
nạch
FD
2
+QD
2
DD
Mạng
đòng
Bộ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

i: - Đoạn liên kết của đường truyền
j: - Số chuyển mạch ATM
k: - Số lần tạo gói / tháo gói giữa mạng ATM và mạng đồng bộ
SD
1- trễ
trong các mạng đồng bộ
Bảng 2.3: Trình bày trễ qua từng khâu trong mạng

Tốc độ 150 Mbit/s 600 Mb/s
Kích thước tế bào
(byte)
16 32 64 16 32 64
TD(µ)
4000 4000 4000 4000 4000 4000
FD(µ)

64 128 256 16 32 64
QD(µ)
200 400 800 50 100 200
PD(µ)
2000 4000 8000 2000 4000 8000
SD(µ)
900 900 900 900 900 900
D
1
(µ)
6264 8528 12256 6166 8123 12364
D
2
(µ)
9365 13828 21956 9016 13132 21364
2.3.2. Tỷ lệ lỗi.
Cũng như các hệ thống khác các lỗi xảy ra trong ATM là do sự không hoàn hảo
của hệ thống chuyển dẫn hoặc của hệ thống chuyển mạch.
2.3.2.1. Sự mất tế bào do lỗi ở phần tiêu đề.
Lỗi truyền sẽ dẫn tới sự thay đổi không mong muốn các thông tin truyền. Nếu lỗi
xảy ra ở phần số liệu của tế bào thì cả tế bào vẫn được truyền tới điểm cuối do ATM
không có bất cứ một cơ chế chống lỗi nào khi truyền từ kiên kết tới liên kết. Nếu lỗi
xảy ra ở phần tiêu đề thì chuyển mạch ATM sẽ không dịch nhầm phần tiêu đề này và
sau đó tế bào có thể bị định đường sai. điều này xảy ra khi phần tiêu đề mang giá trị
của một đường nối khác. Nếu phần tiêu đề mang một giá trị không tồn tại thì tế bào
dẽ bị huỷ bỏ. Trong cả hai trường hợp đều có thể xảy ra lỗi nhân (multiplication
error) do chỉ cần một bit trong phần tiêu đề cũng dẫn tới cả tế bào. Tỷ lỗi được gọi là
B.
2.3.2.2. Sự mất tế bào do tràn hàng đợi.
Do kích thước thích hợp của các hàng đợi trong mạng sự mất tế bào do tràn hàng

đợi giảm xuống tơí giá trị chấp nhận được ,giá trị này khoảng 10
-8
. Việc tính toán
kích thước hàng đợi được giảm nhẹ rất nhiều bởi tính chất hướng liên kết (connection
- oriented))của ATM vì nó tạo khả năng đẻ mạng cho phép hoặc từ chối một cuộc nối
nhỏ hơn hoặc lớn hơn tải con lại trong hàng đợi .
2.4:Xác đinh độ dài cho tế bào ATM
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 20
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Sau khi tính toán các tham số trễ và tỷ lệ nỗi ,ta đi đến tính toán kích thước của tế
bào ATM ,cụ thể là lựa chọn các giải pháp :độ dài ttế bào là cố định hay thay đổi ra
sao để cho trễ ,tỷ lệ nỗi cũng như độ phức tạp khi thực hiện là tối thiểu .
2.4.1Lựa chọn giưă 2giải pháp độ dài cố định hoặc thay đổi.
2.4.1.1: Về mặt hiệu xuất băng truyền
Có hai quan điểm khác nhau về độ dài gói ,độ dài cố định hoặc thay đổi .Nhiều
nhân tố khác nhau ảnh hưởng tới ưu điểm và nhược điểm của cả hai giải pháp nhưng
các
yếu tố quan trọng nhất cần phải xem xét khi lựa chọn là hiệu quả của băng truyền dẫn
mức độ phức tạp của chuyển mạch và trễ. Ta có công thức chung để tính hiệu suất
băng truyền :
η =Số byte thông tin /(Số byte thông tin + Số byte tiêu đề)
• Độ dài gói cố định :Trong trường hợp độ dài ATM cố định, hiệu suất băng truyền
được tính theo công thức O:
η = X/[(int (X/L))(L+H)]
trong đó :
L : Kích thước truyền số liệu của gói tính bằng byte.
H : Kích thước phần tiêu đề.
X : Tổng số byte thông tin hữu ích được truyền.
Int(Z) : Phần nguyên của Z.

Như vậy hiệu suất sẽ tối ưu khi toàn bộ thông tin được truyền đi chia hết cho kích
thước trường thông tin.
Lúc đó, giá trị hiệu suất băng truyền sẽ là :
η
Fopt
=L/(L+H)
Người ta nhận thấy rằng hiệu suất phụ thuộc rất nhiều vào các byte thông tin hữu ích
đựơc truyền đi, số byte thông tin hữu ích dài thì hiệu suất tối ưu càng dễ đạt được.
Do luồng thông tin trong ATM gồm : tiếng nói, tín hiệu video, số liệu tốc độ cao
lên hiệu suất gần đạt được giá trị tối ưu, kể cả khi sử dụng tế bào có độ dài cố định.
• Gói có độ dài thay đổi :
- Đối với gói có độ dài thay đổi các thông tin bổ xung và phần tiêu đề bao gồm các
“ cờ “ để nhận biết giới hạn gói một vài bit được trèn thêm để nhận biết các “ cờ “
chính xác. Ngoài ra còn phải cộng thêm vào phần đầu khung phần báo hiệu độ dài
gói, lúc đó hiệu suất là :
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

η = X/ (X+H+h
v
)
Trong đó : hv là phần thông tin bắt buộc phải bổ xung thêm để báo hiệu độ dài gói
thay đổi của gói ATM. Hiệu suất truyền của gói có độ dài thay đổi rất cao, với các
gói có độ dài lớn hiệu suất này đạt gần tới 100%.
Kết luận :
Xét về mặt hiệu suất truyền nói chung gói có độ dài thay đểi tốt hơn là gói có độ
dài cố định. Tuy nhiên khi xem xét trong từng trường hợp cụ thể, ưu thế này lại rất
hạn chế do luồng thông tin của mạch băng rộng sẽ bao gồm sự kết hợp của tiếng nói,
tín hiệu video và số liệu đều là những tín hiệu có dòng bit liên tục./
2.4.1.2. Về mặt tốc độ chuyển mạch và độ phức tạp.

Độ phức tạp của việc thực hiện chuyển mạch đối với gói có độ dài cố định hay
thay đổi phụ thuộc vào các chức năng của chúng cũng như các yuê cầu kỹ thuật
tương ứng với các chức năng này. Hai nhân tố quan trọng nhất là tốc độ hoạt động và
yêu cầu vềkích thước bộ nhớ hàng đợi.
• tốc độ hoạt động :
Phụ thuộc vào các chức năng cần phải thực hiện và thời gian thực các chức năng đó.
- Xử lý phần tiêu đề : đối với các gói có độ dài cố định khoảng thời gian để xử lý
phần tiêu đề là cố định.
Trong trường hợp gói có độ dài thay đổi, thời gian xử lý là không cố định và phụ
thuộc vào độ dài gói.
- Quản lý bộ nhớ của hàng đợi : trong trường hợp kích thước gói cố định, hệ thống
quản lý bộ nhớ có thể đưa ra các khối nhớ với kích thước cố định tương ứng với
kích thước của tế bào ATM. hoạt động này hết sức đơn giản như trong trường hợp
quản lý bộ nhớ tự do. Trong trường hợp gói có độ dài thay đổi, hệ thống quản lý
bộ nhớ phải có khả năng đưa ra các khối bộ nhớ có kích thước khác nhau sao cho
các hoạt động như tìm các đoạn thông tin , tìm đoạn đầu tiên,...được tiến hành ở
tốc độ cao. Việc quản lý bộ nhớ tự do cũng trỏ lên phức tạp hơn.
• yêu cầu về kích thước hàng đợi :
trong trường hợp độ dài gói cố định, yêu cầu về kích thước hàng đợi cũng phải càng
lớn. Trong trường hợp gói có độ dài thay đổi, tính toán kích thước hàng đợi phức tạp
hơn nhiều và sẽ phụ thuộc vào độ dài gói. đơn giản nhất là những kích thước hàng
đợi tương ứng với gói có độ dài lớn nhất, lúc đó kích thước hàng đợi sẽ lớn hơn rất
nhiều so với trường hợp gói có kích thước cố định. Việc tính toán kích thước hàng
đợi một cách tối ưu trong trường hợp này sẽ hết sức khó khăn.
Kết luận : sau khi đối chiếu với yêu cầu về tốc độ hoạt động và kích thước bộ nhớ
hàng đợi, giải pháp gói có kích thước cố định là hợp lý nhất đối với các dịch vụ băng
rộng của ATM.
2.4.1.3. trễ.
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 22
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Như ta đã biết trong mục 1.2.1 kích thước của gói ATM cần phải giới hạn để
không phát sinh ra trễ trong mạng. Trễ tiếng nói sẽ rất lớn nếu kích thước gói lớn.
2.4.1.4. Kết luận.
Trong mạng băng rộng nơi các ứng dụng chính được sử dụng là tiếng nói, tín hiệu
video và gói số liệu lợi ích thu về hiệu suất truyền đối với các gói có kích thước thay
đổi nhỏ hơn rất nhiều so với lợi ích thu được khi sử dụng các gói có kích thước cố
định, nếu so sánh về mặt tốc độ hoạt động và độ phức tạp. Mặt khác nếu sử dụng tế
bào có kích thước thay đổi thì độ dài của các tế bào này không những không thể tuỳ ý
mà còn rất bị hạn chế để đảm bảo trễ nhỏ. Do đó vào năm 1988, ITU-T chọn giải
pháp sử dụng tế bào ATM cố kích thước cố định.
2.4.2. lựa chọn kích thước của tế bào ATM.
Sau khi đã quyết định sử dụng gói có độ dài cố định vấn đề đặt ra là chọn tế bào
có kích thước bao nhiêu. kích thước củ tế bào sẽ ảnh hưởng tới các chỉ tiêu sau :
- Hiệu suất băng truyền.
- Trễ ( trễ tạo gói,trễ hàng đợi, trễ tháo gói, trễ chuyển mạch, trễ truyền dẫn...)
- Độ phức tạp khi thực hiện.
2.4.2.1.Hiệu suất băng truyền.
Hiệu suất băng truyền được quyết định bởi tỷ lệ giữa kích thước phần tiêu đề và
kích thước truyền dữ liệu càng dài thì hiệu quả càng cao ( xem 2.4.1.1.).
2.4.2.2. Trễ.
Trễ của hệ thống bao gồm một số loại trễ như trễ tạo gói,trễ hàng đợi, trễ tháo gói,
trễ chuyển mạch, trễ truyền dẫn...như trình bày ở mục 2.3.1.
Trễ tạo gói phụ thuộc vào kích thước của trường số liệu trong tế bào. Hình 2.9 thể
hiện hiệu suất truyền đối với các tế bào có độ dài khác nhau ( so sánh giữa hai tế bào
H = 4 và H= 5 ) cũng như trễ tạo gói của chúng ( so sánh giữa hai tốc độ truyền tiếng
nói là 64 Kbit/s và 32Kbit/s).

Trễ(µs) (η%) Hiệu suất băng truyền
η

4
(H=4)
2 100
4 90
η
4
(H=5) 80
8 70

16 60
8 16 32 64 128
Hình 2.9 : HIệu suất truyền và trễ toạ gói đối với các trường dữ liệu có độ dài khác
nhau.
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 23
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trễ hàng đợi bị ảnh hưởng bởi tỷ lệ giữa độ lớn của trường dữ liệu L và độ lớn
phần tiêu đề. Hình 2.9 thể hiện sự phụ thuộc của trễ hàng đợi và tỷ lệ L/H. Ta nhận
thấy rằng trễ bé nhất khi L/H có giá trị từ 8 - 16 tướng ứng với kích thước của tế bào
từ 32 + 4 byte tới 64 + 4 byte.
Trễ tháo gói được quyết định bởi biến động trễ là nguyên nhân của trễ tổng của
một vài hàng đợi. Trễ tháo gói cũng bị ảnh hưởng bởi độ dài của tế bào.
Trễ hàng đợi (µs)

280 32+4 64+4 128+4
240
200
160
120
80

40
L/H
0 8 10 16 20 30 32 60
Trong đó : Hiệu suất tải
0.85
0.80
0.75
0.70
0.65
Hình 2.10 : Trễ hàng đợi phụ thuộc vào tỷ lệ L/H với các hiệu suất tải khác nhau.
Trễ toàn mạng theo khuyến nghị Q161 của ITU-T cần phải được giới hạn sao cho
giá trị của nó nhỏ hơn 25ms. Nếu tổng trễ lớn hơn giá trị này thì cần phải lắp thêm
bộ khử tiếng vọng. Theo kết quả nghiên cứu của ITU-T độ dài tế bào có ảnh hưởng
trực tiếp tới trễ :
- Đối với các tế bào có độ dài tương đối ngắn ( 32 byte hoặc nhỏ hơn) thì trễ tổng
rất nhỏ.
- đối với các gói có độ dài trung bình ở khoảng giữa 32- 64 byte, phần lớn các
trường hợp ta không cần bộ khử tiếng vọng.
2.4.2.3. Độ phức tạp khi thực hiện.
- Độ phức tạp của hệ thống phụ thuộc vào hai thông số cơ bản đó là tốc độ xử lý và
dung lượng bộ nhớ cần thiết.
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 24
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

P M
2 P 6400
4 3200
8
16 1600

32 M 8000
Kích thước tế bào
16 32 64 128 256 (byte)
Trong đó:
P : thời gian xử lý một tế bào (µs).
M: kích thước bộ nhớ (bit).
Hình 2.11 : Sự phụ thuộc của kích thước tế bào tới thời gian xử lý và
kích thước bộ nhớ.
Để giới hạn tỷ lệ mất tế bào, ta cần cung cấp một hàng đợi có kích thước đủ lớn. Vì
vậy kích thước tế bào càng lớn thì kích thước hàng đợi cũng phải càng lớn. Mặt khác
khi có một gói tới nút chuyển mạch thì phần tiêu đề của nó cũng cần phải được xử lý
ngay trong khoảng thời gian một tế bào, do đó kích thước tế bào càng lớn thì việc
thời gian dành cho việc thực hiện càng nhiều và tốc độ yêu cầu càng thấp.
Thí dụ trên hình 2.11, đối với tế bào 16 byte, ta chỉ cần 8000 bit hàng đợi nhưng thời
gian xử lý phải nhở hơn 1 µs . đối với tế bào 256 byte ta cần hơn 64000 bit cho một
hàng đời nhưng thời gian xử lý cho phép hơn 15 .
Tuy vậy, tốc độ không phải là vấn đề quan trọng nhất bởi vì công nghệ hiện nay
cho phép xử lý rất nhiều thông tin trong khoảng thời gian 1µs
, như vậy vấn đề chính là giới hạn bộ nhớ.
2.4.2.4. Kết luận.
Các giá trị độ dài ở kích thước giữa 32 - 64 byte được ưa chuộng hơn cả. Sự lựa
chọn này phụ thuộc vào ba thông số chính đã đề cập ở trên. Cuối cùng ITU-T đã đạt
được một thoả hiệp sử dụng tế bào có trường số liệu 48 byte và 5 byte trường tiêu đề.
2.5. tóm tắt.
Trong chương II, ta đã xem xét các tham số quan trọng của mạng ATM đó là các
tham số liên quan đến lỗi và trễ. Từ các tham số này cũng như các yêu cầu về dịch vụ
cụ thể người ta đã xem xét và lựa chọn các tham số truyền trong mạng ATM như độ
dài hàng đợi, tốc độ xử lý, kích thước tế bào ATM. Cuối cùng ITU-T chọn giải pháp
tế bào ATM kích thước cố định có độ dài 53 byte, trong đó trường số liệu dài 48 byte,
phần tiêu đề dài 5 byte.

KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - 25