ĐỒ án môn học đồ án VIỄN THÔNG 1 tìm hiểu chuyển mạch ATM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KĨ THUẬT CÔNG NGHIỆP

KHOA ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN: Điện tử viễn thơng

ĐỒ ÁN MƠN HỌC
ĐỒ ÁN VIỄN THƠNG 1

Sinh viên: Lưu Văn Tiến
Lớp: K54ĐVT01
Giáo viên hướng dẫn: Phan Thanh Hiền

Thái Nguyên – 2021
TRƯỜNG ĐHKTCN
KHOA ĐIỆN TỬ

CỘNG HÓA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc


ĐỒ ÁN MƠN HỌC
ĐỒ ÁN VIỄN THƠNG 1
Bộ mơn: Điện tử viễn thông
Sinh viên: Lưu Văn Tiến
Lớp: K54ĐVT01
Ngành :Điện tử viễn thông
Giáo viên hướng dẫn: Phan Thanh Hiền
Ngày giao đề: 20/12/2021
Ngày hồn thành: 20/12/2021
1) Tên đề tài: Tìm hiểu chuyển mạch ATM
2) Nội dung thuyết minh

1.Phân tích cơng nghệ ATM
2.Cấu trúc giao thức ATM
3.Chức năng các lớp trong ATM
4.Cấu trúc gói tin ATM
5.Các khái niệm kênh ảo, đường ảo
3) Phân tích hoạt động chuyển mạch ATM
1.Q trình định tuyến trong ATM
2.Quá trình chuyển mạch ATM tại nút mạng.
TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN
(ký, ghi rõ họ tên)

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
(ký, ghi rõ họ tên)

Mục Lục


PHẦN I
TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH ATM
1) Một số khái niệm cơ bản về 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 thơng.
• Cơ bản thì chuyển mạch được chia làm 2 loại: chuyển mạch kênh và
chuyển mạch gói.
• Chuyển mạch gói: Bản tin được chia thành các gói với chiều dài xác
định, mỗi gói có phần header mang thơng tin địa chỉ và thứ tự gói.
Mỗi gói đi qua các node được tiến hành theo phương pháp store and
forward (lưu và chuyển tiếp). Tại đầu thu tiến hành sắp xếp các gói trở
lại.
2) Khái niệm chuyển mạch ATM

•

Tên gọi : Asynchronous Transfer Mode (viết tắt: ATM): Chế độ truyền
không đồng bộ.

•

Khái niệm: ATM là một hệ thống chuyển mạch gói tiên tiến với phương
thức truyền thông không đồng đồng bộ phân chia theo thời gian, tức là các
tế bào của cùng một kết nối có thể xuất hiện tại các thời điểm bất kỳ như


khi chúng được tạo ra mà không phải chịu một sự ràng buộc nào. Có thể
truyền đồng thời dữ liệu, âm thanh, hình ảnh số hóa .
3) Sự ra đời của ATM
•

ATM phương thức truyền tải khơng đồng bộ , cung cấp các dịch vụ băng
rộngtương 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 cơng việc thiết
lập các tiêu chuẩn đầu tiên về ATM.

•

Hiện nay cơng 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
thơng 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 cơng 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.

4) Đặc điểm của chuyển mạch ATM
• Cơng nghệ ATM dựa trên cơ sở của phương pháp chuyển mạch gói,
thơng tin được nhóm vào các gói tin có chiều dài cố định được gọi là
các tế bào, trong đó vị trí các tế bào không phụ thuộc vào đồng hồ đồng
bộ và dựa trên nhu cầu bất kì của kênh cho trước. Các chuyển mạch
ATM cho phép hoạt động với nhiều tốc độ và dịch vụ khác nhau.
• Truyền thơng được thực hiện thơng qua hệ thống điểm – điểm cung cấp
kênh ảo thường trực giữa các máy tính, tức là các kết nối sẽ phải được
thiết lập trước khi dữ liệu của các cuộc nối đó có thể truyền qua.
• Sử dụng gói dữ liệu (tế bào) nhỏ, có kích thước cố định (53 byte), dễ xử
lý hơn so với các gói dữ liệu có kích thước thay đổi .Có 53 bytes gồm 48
byte dữ liệu và 5 byte header (byte đầu mào).


• Sử dụng phương pháp điểm – điểm để truyền các gói tin có kích thước
cố định, khơng chứa nhiều thông tin định tuyến nên tốc độ truyền dữ
liệu cao, theo lý thuyết có thể đạt 1,2 Gbit/s

• Chất lượng cao, độ nhiễu thấp nên gần như không cần đến việc kiểm tra
lỗi
• Có thể sử dụng với nhiều phương tiện truyền dẫn vật lý khác nhau (cáp
đồng trục, cáp dây xoẵn, cáp quang)
• Có thể truyền đồng thời nhiều loại dữ liệu (thoại,dữ liệu, âm thanh, hình

ảnh,video).
Hình 1: Minh họa các gói tin được truyền trên kênh ảo

PHẦN II
CƠNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH ATM


1) CẤU TRÚC GIAO THỨC ATM
 Mơ hình ATM chuẩn được chia ra làm 3 lớp:
•

Lớp vật lý (physical layer): Layer này tương ứng với layer vật lý
(lớp physical) của mơ hình OSI. Tại đây, các tế bào được chuyển
đổi thành những dịng bit và truyền qua mơi trường vật lý.
Layer này có hai layer con: layer con truyền dẫn vật lý PM
(Physical Medium Dependent) và layer con hội tụ truyền dẫn
TC (Transmission Convergence)

•

Lớp ATM (ATM layer) : Layer này có thể so sánh với layer liên
kết dữ liệu (data link) của mơ hình OSI. Nó chấp nhận các bộ
phận 48 byte từ layer trên, thêm header 5 byte vào mỗi bộ phận
đó và chuyển đổi thành các cell 53 byte. Layer này chịu trách

nhiệm định tuyến cho từng cell, quản lý lưu lượng, ghép kênh và
chuyển mạch.

•

Lớp tương tích AAL (adaption layer) : Kết hợp với tầng ATM,
AAL tập trung các gói dữ liệu từ các tầng cao hơn vào các tế bào
ATM. AAL nhận dữ liệu từ người sử dụng dưới dạng cấu trúc dữ
liệu, gắn các thông tin điều khiển đầu và cuối cuối tạo thành bộ
phận 48 byte của tế bào ATM.
Layer này có hai layer con : layer con hội tụ (Convergence) và
layer con phân đoạn – lắp ráp (Segmentation and Reassembly).


Hình 2: Mơ hình các lớp ATM ứng với các lớp OST
2) CHỨC NĂNG CỦA CÁC LỚP TRONG ATM

a) Lớp vật lý (physical layer): có nhiệm vụ truyền dẫn các tế bào ATM qua
mơi trường truyền dẫn.

Hình 3: Lớp vật lý

•

Lớp vật lý được cấu tạo từ 2 lớp con :
•

Phân lớp truyền dẫn vật lý PM: là một phần của lớp vật lý, liên

quan đến truyền dẫn các bit trên mơi trường vật lý. có các chức

năng phụ thuộc hồn tồn vào mơi trường truyền dẫn vật lý cụ thể.
- Phát, nhận bit
- Truyền bit
- Mã hóa dịng bit theo mã hóa đường truyền
- Chuyển đổi điện <=> quang (nếu cần)


- Đồng bộ, tách tín hiệu.

•

Phân lớp hội tụ truyền TC: biến đổi các luồng tế bào thành các
luồng bit liên tục mà các thiết bị lớp vật lý có thể thu phát được:
- Bên phía phát: +) Ghép các tế bào vào khung truyền dẫn
+) Tạo và kiểm tra mã HEC: Mã HEC được xác
định bới 4 byte đầu trong phần header của tế bào, kết quả được lưu
ở byte thứ 5. Mã HEC có nhiệm vụ phát hiện và sửa lỗi của các tế
bào trong quá trình truyền và nhận.
+)Nhận biết giới hạn tế bào: Khi tốc độ truyền
dẫn lớn hơn số lượng tế bào có thực để truyền, TC sẽ chèn (bên
phát) hoặc tách (bên thu) các tế bào đặc biệt gọi là tế bào rỗng vào
trên khung truyền để đảm bảo tốc độ truyền hợp lý. Trong cơ chế
này, đầu tiên trạng thái mất đồng bộ HUNT kiểm tra từng bit của
header, nếu quy luật mã hóa HEC được tn thủ, có nghĩa tế bào
khơng lỗi. Khi đó hệ thống chuyển sang trạng thái tiền đồng bộ
RESYNCH. Ở đây hệ thống kiểm tra liên tục mã HEC của các tế
bào liên tiếp, nếu một số lần mã HEC đúng thì hệ thóng chuyển
sang trạng thái đồng bộ SYNCH, nếu khơng thì trở lại trạng thái
HUNT.

Hình 4: Trường kiểm tra HEC


- Bên phía thu:
+) Xác định biên giới tế bào ATM trong luồng tế bào thu
được.
.
+) Thông qua trường HEC xác định tiêu đề có bị lỗi hay
khơng. Sửa lỗi đơn bit và phát hiện lỗi đa bit.
+) Tách các tế bào rỗng bên phát đã chèn.
b) Lớp ATM (ATM layer)
•

Lớp ATM hoạt động khơng phụ thuộc vào lớp vật lý dưới nó cũng
như lớp tương thích AAL ngay trên nó. Chức năng chủ yếu của lớp
ATM có liên quan tới phần mào đầu của tế bào ATM.

Hình 5: Cấu trúc cơ bản của một tế bào ATM
- Tại phía phát, các đơn vị dữ liệu của SAR được đóng và ráp
vào trong phần tải trọng của tế bào .Lớp ATM có nhiệm vụ khởi tạo
phần mào đầu này cho các tải trọng tế bào này.
- Phần mào đầu được dãn nhãn ghi những thông tin liên quan tới
việc truyền tải té bào trong mạng ATM như giá trị nhận dạng
đường ảo VPI, giá trị nhận dạng kênh ảo VCI,..
- Tại phía thu tế bào được tiếp nhận và bị tách bóc phần mào đầu
và phần tải trọng được đẩy lên cho lớp tương thích AAL.
- Tại phía phát, các tế bào của đường ảo VP (Virtual path) hay
các kênh ảo VC (Virtual Channel)khác nhau được ghép vào luồng
tế bào để truyền đi.

- Lớp ATM cịn thơng dịch các giá trị VPI, VCI để thực hành
nhiệm vụ chuyển mạch, các nhiệm vụ khác liên quan đến điều
khiển luồng, kiểm soát tắc nghẽn và quản lý mạng.
c) Lớp tương thích AAL (adaption layer)
•

Lớp AAL có chức năng tương thích các loại dịch vụ khác nhau với
lớp ATM. Các dữ liệu của lớp ứng dụng bên trên được chuyển tới
điểm truy nhập dịch vụ của lớp tương thích ATM (AAL). Do các
dịch vụ có bản chất khác nhau (về tốc độ bit, về độ trễ,..) nên các
lớp tương thích AAL cũng sẽ có nhiều điểm truy nhập dịch vụ
tương ứng với các kiểu AALkhác nhau để đảm bảo dữ liệu của lớp
ứng dụng được truyền đi phù hợp và hồn tồn trong mạng ATM.

•

Chức năng chính của lớp AAL :
- Tiếp nhận các đơn vị dữ liệu SDU với các độ dài khác
nhau và ghép chúng vào các tế bào ATM có kích thước cố định.
- Phát ra ô tải trọng (cell payload) và cấu hình lại khối data
hay chuyển tiếp các tín hiệu. Những chức năng này được tổ chúc
trong hai lớp con.

•

Lớp tương thích được cấu tạo từ 2 lớp con :
•

Phân lớp hội tụ CS (Convergence Sub-layer): Có nhiệm vụ ghép

kênh các gói dữ liệu trong lớp ứng dụng bên trên,
- Có nhiệm vụ ghép kênh các gói dữ liệu của lớp ứng dụng.
- Khôi phục /phát hiện lỗi tế bào.
- Thực hiện điều khiển luồng.
- Lớp con CS còn được chia thành hai lớp con nữa: một là

lớp con phần chung CP (Common Part) CS và hai là lớp
con dịch vụ SS (Service Specific) CS. Chức năng của lớp
CP và CS phụ thuộc vào các dịch vụ của lớp trên sử dụng


lớp AAL. Ví dụ như thực hiện hoặc tách các phần header
hay phần đi( tailer) cho khung AAL.
•

Phân lớp phân đoạn – lắp ráp (SAR-Segmentaton and Reassembly): Có
chứa năng phân đoạn các PDU (48 byte payload) đưa vào các gói (ATM
cell) và lấy thông tin trong payload của ATM cell để khơi phục các PDU
hồn chỉnh.
- Thực hiện ghép các đơn vị dữ liệu cửa phân lớp hội tụ CS PDU
- Phân đoạn các đơn vị dữ liệu PDU đó để ghép vào phần tải
trọng của tế bào cũng như khơi phục lại các đơn vị dữ liệu PDU đó từ các
tế bào ATM rồi chuyển lên lớp hội tụ CS.

Bảng 1: Tổng hợp chức năng các lớp trong ATM
3) CẤU TRÚC CỦA TẾ BÀO ATM
a) Phân loại các tế bào ATM
 Các tế bào ATM bao gôm 53 byte, trong đó 5byte là phần header và 48

byte tải trọng (payload). Các tế bào này có kích thước cố định và giống

hệt nhau cho bất kì dịch vụ nào.


Hình 6: Độ dài của một tế bào ATM
•

Tế bào rỗng (idle cell): Tế bào này được sử dụng để chèn/tách bởi
lớp vật lí. Tế bào rỗng xuất hiện tại miền biên giữ lớp ATM và lớp
vật lí, nó có chức năng đảm bảo tương thích giữa luồng tốc độ tế
bào với tốc độ truyền dẫn vật lý.

•

Tế bào hợp lệ (valid cell): là các tế bào có phần mào đầu hợp lệ
khơng có lỗi hoặc đã được khắc phục lỗi bởi thơng qua cơ chế
kiểm sốt lỗi mào đầu HEC.

•

Tế bào lỗi (invalid cell): là các tế bào có phần mào đầu bị lỗi hoặc
không thể khắc phục lỗi bởi cơ chế HEC. Các tế bào lỗi sẽ bị huỷ
tại lớp vật lý. Cả tế bào lỗi lần tế bào hợp lệ đều là các khái niệm
chỉ sử dụng trong lớp vật lý ATM mà thơi.

•

Tế bào dịch vụ (assigned cell): là tế bào được sự dụng để cung
cấp dịch vụ cho các ứng dụng của lớp ATM.

•

Tế bào không xác định (unassigned cell): là các tế bào không
phải là tế bào dịch vụ. Tế bào dịch vụ lẫn tế bào chưa gán được
truyền từ lớp vật lý lên lớp ATM


Bảng 2: Phân loại tế bào ATM

b) Cấu trúc của một tế bào ATM
•

Đặc điểm của ATM là hướng liên kết, tức là truyền thông được thực hiện
thông qua một hệ thống điểm - điểm, cung cấp kênh ảo thường trực giữa
các máy tính. Do đó khác với chuyển mạch gói, địa chỉ nguồn – đích, số
thứ tự các gói là khơng cần thiết trong ATM.

Hình 7: Cấu trúc của một tế bào ATM
 Phần header
-

Phần header: Gồm 5byte, chứa trong header là các thơng tin giúp cho
việc tìm đường của các gói ATM qua mạng. Vì ATM hoạt động theo
phương pháp điểm – điểm nên các gói chỉ có thể luân chuyển qua các
vùng mà kết nối tồn tại. Cấu tạo của phần header:
+) Trường ID đường đi ảo VPI: Dài 12 bit hoặc 8 bit, cho
phép gán tối đa 4096 (trường hợp 12 bit) đường đi ảo trên một kết nối.
+) Trường ID kênh ảo VCI: Dài 16 bit, cho phép gán tối đa
65536 kênh ảo cho mỗi đường đi.
+) Trường PT: Dài 4 bit, chứa thông tin về loại tế bào, thông
báo tắc nghẽn và cho biết tế bào có độ ưu tiên cao hay thấp.

+) Trường kiểm tra lỗi HEC: Dài 8 bit, dùng để kiểm tra lỗi
cho phần tiêu đề.


VPI và VCI là hai giá trị qua trọng nhất trong phần header của tế bào.
Chúng giúp xác định đường truyền cho trặng kế tiếp của tế bào. Vì các
tế bào ATM có kích thước rất nhỏ chỉ 53 byte nên khơng thể chứa địa
chỉ mạng đích, vì vậy các giá trị VPI và VCI sẽ có nhiệm vụ xem xét để
tìm hướng truyền tiếp theo. Khi sang một hướng mới, giá trị của VPI và
VCI có thể sẽ thay đổi. Tại mỗi chuyển mạch sẽ lưu giữ các cặp giá trị
(VPI, VCI) cũ sang cặp (VPI, VCI) mới. Tế bào sau khi sang tuyến khác
sẽ nhận cặp giá trị mới này trong phần header.

-

Dựa vào sự khác biệt về giá trị nhận dạng đường ảo VPI của tế bào
người ta chia ra cấu trúc của tế bào tại hai giao diện:
+)Dạng thứ nhất: Các tế bào được truyền trên giao diện giữa
người sử dụng và mạng UNI (User-Network Interface). Gồm 8 bit VPI
và 16 bit VCI.
+)Dạng thứ hai: Các tế bào được truyền giữa các nút chuyển mạch
NNI (Network-Node Interface). Gồm 12 bit VPI và 16 bit VCI.

Hình 8: Cấu trúc tế bào tại giao diện UNI (a) và giao diện NNI (b)

+) Sự khác biệt duy nhất là sự xuất hiện của mặt trường GFC

( điều khiển luồng chung – generic flow control ) ở header của UNI.

GFC chiếm 4 bit và chỉ có ở giao diện UNI, có nhiệm vụ hỗ trợ điều
khiển luồng lưu lượng từ người dùng vào mạng, hỗ trợ chia sẻ tài
nguyên giữa các đầu cuối ATM trong mạng khách hàng.

4) CHỨC NĂNG CÁC KHỐI TRONG CẤU TRÚC CỦA TẾ BÀO
a) Khối điều khiển luồng chung GFC
- Trường này có chiều dài 4 bit, nhiệm vụ của nó là tạo ra một cơ chế

giúp kiểm soát lưu lượng kết nối ATM tại giao tiếp B-ISDN UNI.
- GFC sẽ giúp loại bỏ tình trạng quá tải tạm thời có thể xảy ra tỏng
mạng người dùng. Khi khơng được sử dụng cho tính năng này nó
có giá trị đặc biệt là 0000.
- Đối với mạng ATM, gái trị GFC không áp dụng cho giao tiếp NNI
nên nó chỉ có ý nghĩa logic đối với điểm cuối ATM, nghĩa là thực
hiện việc kiểm soát đầu cuối kết nối vào mạng.
b) Giá trị nhận dạng đường ảo VPI (Virtual Path Indentifier), và nhận

dạng kênh ảo VCI (Virtual Channel Indentifier)
-

Đây là hai giá trị quan trọng và có ý nghĩa nhất trong phần mào đầu
của tế bào.

-

Hai giá trị này giúp xác định đường truyền cho chặng kế tiếp của tế
bào. Đối với mạng ATM, không tồn tại cái gọi là “địa chỉ mạng
đích” bởi vì thế tế bào ATM với kích thước 53 byte là quá nhỏ để
chứa thêm địa chỉ .

-

Tại các chuyển mạch ATM, các giá trị VPI và VCI sẽ được xem xét
để tìm hướng truyền tiếp theo, khi chuyển sang hướng mới, các giá
trị VPI,VCI có thể bị thay đổi.


-

Có sự khác biệt về nhận dạng giá trị dạng đường ảo VPI của tế bào
tại hai giao tiếp NNI và UNI. Tại giao tiếp NNI, giá trị VPI có
chiều dài tổng cộng là 12 bit. Còn tại giao tiếp UNI, giá trị VPI có
chiều dài 8 bit.

c) Trường tải trọng PT (Payload type)
-

PT là một trường gồm 3bit có nhiệm vụ phân biệt các kiểu tế bào
khác nhau như: tế bào mang thông tin của người sử dụng, tế bào
mang các thông tin về giám sát, vận hành, bảo dưỡng(OAMOperation Administration Maintenance).

-

Nếu bit đầu PT có giá trị bằng 0 thì đây là tế bào người sử dụng.
Trong tế bào người sử dụng, bit số 2 báo hiệu tắc nghẽn trong
mạng và bit 3 có chức năng báo hiệu cho lớp tương thích ATM là
AAL.

-

Nếu bit đầu có giá trị bằng 1 thì đây là tế bào báo mang các thông
tin quả lý mạng.

Bảng 3: Cấu trúc trường PT trong tế bào thông tin OAM
d) Trường ưu tiên tiên tổn thất tế bào CLP (Cell Loss Priority)
-

Trường này có chiều dài 1 bit, bit này chỉ ra khả năng huỷ tế bào
ở mức độ nhất định nào đó. Nếu bít có giá trị là 1, khi đó tế bào
này có độ ưu tiên thấp, do vậy chẳng hạn nếu cần phải hủy các tế
bào khi có hiện tượng tắc nghẽn tế bào này sẽ được ưu tiên hủy
trước tiên. Việc hủy tế bào này không làm ảnh hưởng tới tham số
chất lượng dịch vụ QoS bởi vì khi cần có thể thiết lập bít CLP có
giá trị 0, lúc này các tài nguyên mạng sẽ được cấp đầy đủ để đảm
bảo QoS.


-

Giá trị của bit CLP này có thể được thiết lập bởi người dùng hay
bởi nhà cung cấp dịch vụ mạng.

e) Trường kiểm soát lỗi mào đầu HEC (Header Error Check)
-

Trường này nằm trong phần mào đầu của tế bào ATM tuy nhiên lớp
ATM lại khơng sử dụng chúng. Nó là một chuỗi 8 bit được sử lý
bởi lớp vật lý phía dưới. HEC xác định biên giới tế bào, giúp phát
hiện lỗi bit đa bit trong phần mào đầu hoặc cho phép thực hiện sửa
các lỗi bit đơn giản trong mào đầu của tế bào đó .

5) KÊNH ẢO, ĐƯỜNG ẢO
- Kênh ảo – đường ảo: Kênh vật lý bao gồm nhiều đường ảo VP, mỗi đường ảo
lại bao gồm nhiều kênh ảo VC. Truyền thông trong ATM được thực hiện thông
qua hệ thống điểm – điểm. Luồng tế bào ATM truyền theo một hướng nhất định
giữa 2 node kề nhau, có cùng giá trị VPI.

Hình 9: Kênh ảo và đường ảo
a) Kênh ảo VC
- Kênh ảo VC (Virtual Channel): Chỉ tồn tại vật lí khi cần thiết tức là chỉ xuất
hiện trong thời gian truyền tải tế bào ATM, đóng vai trị như một đường trung
chuyển khổng lồ cho mọi nguồn tin. Được hiểu là tập hợp truyền đơn hướng
các tế bào ATM trên một kênh vật lý và có cùng một giá trị nhận dạng gọi là
nhận dạng kênh ảo VCI (VC Identifier). Kênh ảo VC không chỉ được nhận
dạng bởi duy nhất giá trị VCI mà còn bởi một giá trị nhận dạng khác là VPI.
b) Đường ảo VP
- Đường ảo VP (Virtual Path): Là tập hợp nhiều kênh ảo khác nhau trên một
kênh vật lý cùng được nhận dạng bởi một giá trị nhận dạng chung gọi nhận dạng


đường ảo VPI. Như vậy trên một kênh truyền vật lý có thể có nhiều kênh ảo có cùng
một giá trị nhận dạng VCI nhưng các kênh ảo đó sẽ được phân biệt với nhau thông giá
trị nhận dạng VPI của kênh đó.
- Đối với từng node ATM thì có thể có rất nhiều kênh vật lý. Trong mỗi kênh
vật lý có thể có nhiều đường ảo, các đường ảo này được phân biệt thông qua giá trị
nhận dạng đường ảo VPI. Số lượng đường ảo tuỳ thuộc theo số lượng bit dành cho
VPI trong phần mào đầu của tế bào(8 bit hoặc 12 bit). Trong mỗi đường ảo lại tồn tại
rất nhiều kênh ảo được phân biệt thông qua các giá trị nhận dạng kênh ảo VCI.

PHẦN III

HOẠT ĐỘNG CHUYỂN MẠCH ATM

1) NGUYÊN LÍ CƠ BẢN CỦA ATM
-

ATM tạo ra các gói tin gọi là tế bào ATM, nó được chuẩn hóa kích thước
(53 byte) và định dạng phù hợp nhất, dễ quản lí nhất, hiệu quả nhất và
tiêu đề đơn giản nhất.

-

ATM không quan tâm thông tin là gì và đến từ đâu. Đơn giản là ATM
chia bản tin cần phát thành các tế bào có kích thước nhỏ bằng nhau, gán
tiêu đề cho các tế bào sao cho nó có thể định hướng tới mục đính mong
muốn, đảm bảo yêu cầu trong suốt quá trình truyền tin.

-

Mạng ATM thực hiện định tuyến dữ liệu theo nguyên tắc “hoán đổi giá
trị nhận dạng logic”. Các giá trị nhận dạng logic chính là hai giá trị
quan trọng nhất trong phần header của tế bào: giá trị nhận dạng kênh ảo
VCI và giá trị nhận dạng đường ảo VPI. Một chuyển mạch ATM phải
nhất thiết nhận hiểu được cả hai giá trị.


-

Tập hợp các kênh ảo có cùng một giá trị VCI gọi là liên kết kênh ảo
VCL (VC Link). Nhiều liên kết kênh ảo liên tiếp mà có cùng một kết nối
gọi là kết nối kênh ảo VCC (Virtual Channel Connection).

-

Tập hợp các đường ảo có cùng một giá trị VPI gọi là liên kết ảo VPL
(VP Link). Tập hợp các liên kết đường ảo liên tiếp nhau gọi là kết nối
đường ảo VPC (VP Connection).

2) HOẠT ĐỘNG CHUYỂN MẠCH CỦA TẾ BÀO
a) Định tuyến trong chuyển mạch ATM
-

Có hai phương thức định tuyến được sử dụng trong chuyển mạch
ATM. Bao gồm: +) Nguyên tắc tự định tuyến.
+) Nguyên tắc dùng bảng định tuyến.

•

Nguyến tắc tự định tuyến: việc biên dịch VPI/VCI cần phải thực hiện tại đầu
vào của các phần tử chuyển mạch. Sau khi biên dịch xong tế bào sẽ được mở
rộng bằng một định danh thể hiện rằng đã được xử lý tiêu đề. Tiêu đề mới này
đã được đặt trước nhờ nội dung của bảng biên dịch. Sau khi tế bào được định
danh, nó được định hướng theo nguyên tắc tự định hướng. Mỗi cuộc kết nối từ
đầu vào tới đầu ra có một tên riêng trong ma trận chuyển mạch. Trong đó qua
mỗi lần chuyển mạch VPI/VCI lại có thế được gán tên khác nhau, 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.
Quy tắc gán tiêu đề cho tế bào:
VPI/VCI = VPI/VCI mới + định danh nội bộ

Hình 10: Ngun tắc tự định tuyến

•

Ngun tắc bảng định tuyến: VPI/VCI trong tiêu đề của tế bào được biên
dịch tại mỗi node chuyển mạch, thay đổi tiêu đề cũ thành tiêu đề mói và mã số
cổng đầu ra thích hợp nhờ một bảng định tuyến gắn với node chuyển mạch này.
Trong giai đoạn thiết lập cuộc nối, nội dung của bảng lại được cập nhật.

Hình 11: Nguyên tắc định tuyến theo bảng

b) Quá trình chuyển mạch ATM tại node mạng

- Một chuyển mạch ATM hoặc một nút nối xuyên thực hiện hai chức
năng : +) Thay đổi VPI/VCI
+) Truyền tải tế bào từ đầu vào đến đầu ra tương ứng với nó.


Mào đầu

Dữ liệu

C

B

A

I1
I2

O1
O2

I8

O8

X

X

G

Z

N

V

Tế bào

F

A

B
Mào đầu
vào

Bảng
thông dịch/
định tuyến

Mào đầu
ra

Hỡnh 12: Nguyờn lí chuyển mạch ATM
- Chuyển mạch ATM mang hai đặc tính: chuyển mạch gói do tính chất từng tế bào
ATM được truyền tải trong mạng một cách riêng biệt và chuyển mạch có kết nối do
các kết nối giữa hai đầu cuối phải được thiết lập trước khi truyền tải tế bào. Khi đó các
nút chuyển mạch ATM sẽ truyền tải các tế bào từ các tuyến nối đến (Incoming Link)
đến các tuyến nối đi (Outgoing Link) trên cơ sở các thông tin định tuyến nằm trong
phần mào đầu tế bào và các thông tin lưu giữ ở từng nút chuyển mạch trong giai đoạn
thiết lập kết nối. Quá trình thiết lập kết nối tại từng nút chuyển mạch thực hiện hai
chức năng sau:
+) Đối với từng kết nối, xác nhận giá trị nhận dạng kết nối (VCI)

của tuyến nối đến, nhận dạng tuyến nối và tạo giá trị VCI của tuyến nối đi
+) Thiết lập bảng định tuyến tại từng nút chuyển mạch để xác định
mối quan hệ giữa các tuyến nối đến và tuyến nối đi của từng kết nối.
- Việc chuyển mạch các tế bào ATM được thực hiện trên cơ sở các giá trị VCI,VPI.
Các giá trị VCI, VPI chỉ có giá trị trên một chặng cụ thể. Tức là sau mỗi lần chuyển
mạch, giá trị của VPI hoặc cả VPI và VCI đều được thay đổi cho phù hợp với chặng
tiếp theo. Thiết bị chuyển mạch chỉ dựa trên giá trị VPI gọi là chuyển mạch VP ( VP
Switch). Nếu thiết bị chuyển mạch thay đổi cả hai giá trị VPI và VCI thì nó được gọi
là chuyển mạch VC (VC Switch).


Hình 13: Nguyên tắc chuyển mạch VP

- Hình 13 là sơ đồ nguyên lí chuyển mạch VP. Chuyển mạch VP là điểm 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 cùng một
cuộc nối đường ảo cho trước. Lúc này VCI được giữ khơng đổi.

Hình 14: Ngun tắc chuyển mạch VC
- Hình 14 mơ tả ngun tắc chuyển mạch VC. Khác với chuyển mạch VP,
chuyển mạch VC là điểm cuối cùng của các liên kết kênh ảo và đường ảo. Vì vậy
trong chuyển mạch VC, giá trị của VCI và VPI đề thay đổi. Vì trong chuyển mạch VC
bào gồm cả chức năng của chuyển mạch VP nên chuyển mạch VC có thể thực hiện cả
chức năng của chuyển mạch VP.


- Trong mạng ATM, các ứng dụng khác nhau có thể yêu cầu các dạng kết nối khác
nhau. Ví dụ dịch vụ thoại có thể thực hiện giữa hai điểm kết cuối khách hàng, trong
khi đó sẽ có nhiều khách hàng hơn cùng sử dụng dịch vụ điện thoại hội nghị. Nhưng
nhình chung có 4 dạng kết nối như sau:

+)Kết nối điểm -điểm: là kết nối được thiết lập giữa hai đầu cuối. Phần lớn
các dịch vụ hiện nay nằm trong dạng kết nối này.
+) Kết nối điểm- đa điểm: là kết nối trong đó luồng tế bào được khởi tạo từ
nút nguồn được phân chia đến hai hoặc nhiều điểm kết nối khác. Ví dụ đặc trưng
của dạng kết nối này là việc phân bổ tín hiệu Video, trong đó máy Video chủ được
dùng để phục vụ nhiều đầu cuối khác nhau.
+) Kết nối đa điểm-điểm: là kết nối trong đó tín hiệu được khởi tạo từ nhiều
nút khác nhau và cùng được gửi tới một điểm cuối. Ví dụ của kết nối này là trung tâm
thu thập dữ liệu của hệ thống ngân hàng.
+) Kết nối đa điểm-đa điểm: là kết nối trong đó thơng tin được khởi tạo và
trao đổi đồng thời giữa một nhóm nhiều khách hàng. Điện thoại hội nghị là một ví
dụ của kết nối này.

PHẦN IV
KẾT LUẬN VỀ CHUYỂN MẠCH ATM
 Chuyển mạch ATM có một số đặc điểm như sau:
-Cơng nghệ chuyển mạch lớp 2 trong mơ hình OSI
-Chuyển tiếp gói tin theo cơ chế định hướng kết nối (Connection Operation).
-Kích thước gói tin cell nhỏ, cố định giúp chuyển mạch nhanh
-Truyền tải các dữ liệu nhạy theo thời gian: tiếng nói, dữ liệu, video và dữ liệu
đa phương tiện
-Đáp ứng thời gian thực
-Tốc độ cao
-Chất lượng dịch vụ
-Điều khiển lưu lượng
-Triển khai trên các mạng trục xương sống tốc độ cao
-Ưu điểm của giải pháp này là sử dụng ATM có khả năng truyền nhiều loại tín
hiệu khác nhau trong cùng đường truyền với yêu cầu chất lượng dịch vụ khác


nhau. Một ưu điểm khác khi sử dụng ATM là tính mềm dẻo khi cung cấp dịch
vụ mạng.