hoạt động và ứng dụng của atm trong mạng b-isdn

Lời nói đầu
Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các nhu cầu của con ng-
ời cũng ngày càng đòi hỏi cao hơn cho cuộc sống. Nhu cầu về sử dụng các công
nghệ trong viễn thông một cách có hiệu quả nhất cũng trở nên rất bức thiết.
Và lĩnh vực này đợc coi là một trong những nền tảng để đánh giá sự phát triển
cho mỗi quốc gia. Sự phát triển của nghành viễn thông đã chứng minh cho điều
này. Từ những ứng dụng thiết thực mà nó đem lại, đã không ngừng thúc đẩy sự
nghiên cứu, tìm hiểu về những kỹ thuật mới có thể đem lại nhiều lợi ích hơn.
Vào những năm 80 ta lại chứng kiến một lần nữa sự bùng nổ trong lĩnh
vực điện tử và tin học, công nghệ kác này đã cho phép chế tạo các bộ vi xử lý rất
cao, kích thớc nhỏ, giá phải chăng. Chất lợng các linh kiện điện tử khác cũng đ-
ợc cải thiện rõ rệt. Các công nghệ mới nh cáp quang, VLSI cho pháp truyền và
xử lý thông tin rất nhanh chóng.
Các máy tính cá nhân đã trở nên phổ biến làm cho nhu cầu về nhiều loại
hình dịch vụ viễn thông khác nhau nh: thoại, số liệu, video, đều tăng lên mạnh
mẽ. Tuy nhiên các mạng viễn thông hiện tại không còn đáp ứng đợc các nhu cầu
ngày càng cao của ngời sử dụng. Xuất phát từ những hạn chế của mạng viễn
thông hiện tại, cùng với những nhu cầu của ngời sử dụng đã ảnh hởng mạnh mẽ
đến sự phát triển của công nghệ viễn thông mà trớc tiên là sự ra đời của mạng tổ
hợp dịch vụ số băng hẹp (N-ISDN). Tuy nhiên N-ISDN vẫn cha đủ khả năng đáp
ứng các dịch vụ mới. Do vậy mạng tổ hợp dịch vụ số băng rộng Broadband ISDN
(hay B-ISDN)đã đợc xây dựng. Dựa trên những u việt của ATM và đặc thù của
mạng viễn thông hiện tại, ITU-T đã chọn giải pháp truyền tải không đồng bộ
ATM (Asynchronous Transfer Mode) là phơng pháp truyền tải cho mạng B-
ISDN.
Nhận thức đợc tầm quan trọng và hớng phát triển trong tơng lai của mạng
nên em muốn tìm hiểu, nghiên cứu về ứng dụng và hoạt động của mạng này mà
cụ thể hơn là giải pháp truyền tải không đồng bộ ATM trong B-ISDN. Em đã
chọn đề tài cho Đồ án tốt nghiệp của mình là: Công nghệ ATM giải pháp truyền
dẫn của mạng B-ISDN . Nội dung đồ án gồm 4 chơng:

Chơng I: Tổng quan về mạng viễn thông.
Chơng II: Công nghệ ATM.
Chơng III: Hoạt động và ứng dụng của ATM trong mạng B-ISDN.
Chơng IV: Tổng quan về kiến trúc mạng B-ISDN.


Trong phần Báo cáo này do thời gian có hạn em mới chỉ nghiên cứu đợc 2
chơng đầu của đồ án là những gì sơ lợc nhất còn phần chính em xin đợc trình bày
tiếp trong đồ án .
Chơng I
TổNG QUAN Về MạNG viễn thông
1.1. Đặc điểm mạng viễn thông hiện nay.
1.1.1. Các khái niệm trong mạng viễn thông.
1.1.1.1 Khái niệm mạng viễn thông.
Mạng viễn thông là tập hợp tất cả các thiết bị viễn thông và phơng thức dùng
để truyền thông tin giữa những ngời sử dụng khi thực hiện các dịch vụ tơng ứng.
Các dịch vụ viễn thông bao gồm các dịch vụ truyền tín hiệu thoại, dịch vụ truyến
số liệu, truyền hình


1.1.1.2. Thiết bị cấu thành mạng.
Theo quan điểm phần cứng thì mạng viễn thông chỉ bao gồm các thiết bị cấu
thành mạng đó là thiết bị đầu cuối, thiết bị chuyển mạch và thiết bị truyền dẫn .
Thiết bị đầu cuối
Là những thiết bị giao tiếp giữa mạng viễn thông và ngời sử dụng. Nó có
nhiệm vụ chuyển đổi thông tin sang tín hiệu điện ( ở bên phát) và chuyển tín
hiệu điện thành thông tin ban đầu ( ở bên nhận). Đồng thời thực hiện trao đổi các
tín hiệu điều khiển giữa ngời sử dụng và mạng viễn thông .
Thiết bị chuyển mạch
Chức năng chính là thiết lập đờng truyền dẫn giữa các thiết bị đầu cuối

cho một mạng viễn thông.
Chuyển mạch có thể đợc phân ra là chuyển mạch nội hạt và chuyển mạch
chuyển tiếp:
_ Chuyển mạch nội hạt là chuyển mạch cung cấp trực tiếp tuyến truyền dẫn
tới thuê bao.
_ Chuyển mạch chuyển tiếp là chuyển mạch cung cấp truyền tuyến dẫn giữa
các chuyển mạch nội hạt.
Thiết bị truyền dẫn
Là thiết bị đợc sử dụng để truyền các tuyến truyền dẫn mà thiết bị chuyển mạch
đã thiết lập .Tuỳ theo tính chất truyền dẫn mà có các kiểu truyền dẫn và thiết bị
truyền dẫn tơng ứng. Có thể là cáp quang, cáp đồng trục, vi ba, vệ tinh
1.1.1.3. Kỹ thuật mạng viễn thông.
Kỹ thuật mạng viễn thông là kỹ thuật cần thiết để kết hợp các thiết bị cấu
thành mạng thành một mạng đồng nhất.
Kỹ thuật này bao gồm: Kỹ thuật cấu hình mạng lới, kỹ thuật đánh số, tính
cớc, đồng bộ, báo hiệu, đảm bảo chất lợng ,liên lạc
* Kỹ thuật cấu hình mạng lới: để xác định cách tổ chức các thiết bị cấu
thành mạng. Kỹ thuật này phải kết hợp gắn với việc quy hoạch vị trí tổng đài,
vị trí thuê bao sao cho đảm bảo hiệu quả truyền dẫn thông tin, lu lợng, chất l-
ợng và công tác quản lý mạng. Có rất nhiều cách tổ chức mạng lới nh mạng
hình sao, mạng hình lới.
* Kỹ thuật đánh số: để xác định cho mỗi thuê bao một mã số riêng biệt .Qua
mã số này ta có thể nắm bắt đợc một cách đầy đủ thông tin về thuê bao đó


nh dịch vụ của thuê bao đó là kiểu dịch vụ gì , truyền dẫn ra sao , vị trí ở
đâu
* Kỹ thuật tính cớc: xác định phơng pháp tính cớc cho các thuê bao đối với
các kiểu dịch vụ viễn thông khác nhau.
Trên cơ sở các khái niệm về mạng viễn thông, trải qua các giai đoạn phát

triển, có thể thấy một số đặc điểm nổi bật của mạng viễn thông hiện nay.
1.1.2. Các đặc điểm của mạng viễn thông hiện nay.
Ngày nay, trên thế giới đang tồn tại rất nhiều dịch vụ viễn thông, ứng với
mỗi kiểu thông tin mà ngời sử dụng cần trao đổi thì lại có một loại dịch vụ tơng
ứng, ứng với mỗi loại dịch vụ này lại có ít nhất một loại mạng riêng biệt để phục
vụ cho dịch vụ đó. Và kết quả là hiện nay đang tồn tại song song rất nhiều mạng
dịch vụ viễn thông khác nhau nh:
Mạng Telex: Dùng để gửi các bức điện dới dạng các kí tự đợc mã hoá
bằng 5 bit (mã Baudot) . Không truyền đợc các thông tin thoại, thông tin về hình
ảnh cả động và tĩnh Tốc độ truyền thấp ( từ 75 đến 300 bit /s).
Mạng điện thoại công cộng: (POST Plain Old Telephone Service).
Nhóm thông tin tiếng nói đợc số hoá và chuyển mạch ở hệ thống chuyển mạch
PSTN(Public Switch Telephone Network) là tổng đài điện tử số có chứa các ch-
ơng trình làm việc lập trình sẵn.Tín hiệu truyền dẫn trong mạng là các tín hiệu
thoại đã đợc số hoá. Có thể truyền bằng cáp đồng trục hoặc cáp quang. Giữa hai
thiết bị đầu cuối có một kênh đợc thiết lập sẵn trớc khi có cuộc gọi. Vì thế mạng
điện thoại có thể đợc gọi là một mạng chuyển mạch kênh ( Circuit
Switching).
Mạng truyền số liệu: dùng để trao đổi số liệu giữa các thiết bị đầu cuối là
các máy tính. Mạng này sử dụng phơng pháp chuyển mạch kênh hoặc chuyển
mạch gói ( Packet-Switching). Nghĩa là số liệu trớc khi truyền dẫn trong mạng sẽ
đợc chia thành các gói tin. Các gói tin này sẽ đợc truyền qua các nút mạng để
đến đợc trạm đích thông qua địa chỉ tại các gói tin đó . Mạng số liệu đang rất
phát triển với nhu cầu sử dụng ngày càng cao.

Mỗi mạng trên đợc thiết kế cho các dịch vụ riêng biệt và không thể sử
dụng cho các mục đích khác. Nếu ngời sử dụng muốn sử dụng một trong các loại
hình dịch vụ trên thì họ phải đăng kí với nhà cung cấp dịch vụ đó. Nếu muốn sử
dụng một lúc nhiều loại hình thì phải trang bị nhiều loại thiết bị đầu cuối, thiết bị

chuyển mạch, thiết bị truyền dẫn. Bên cạnh đó, mỗi mạng lại yêu cầu phơng
pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dỡng khác nhau
Do đó hệ thống viễn thông hiện nay có rất nhiều nhợc điểm:
Chỉ truyền đợc các dịch vụ độc lập tơng ứng từng mạng.Thiều mềm
dẻo, linh hoạt trong truyền dẫn, chuyển mạch khi có các kỹ thuật hay công nghệ
mới.
Kém hiệu quả trong việc bảo dỡng, vận hành, chia sẻ tài nguyên cho các
mạng khác cùng sử dụng.
Hạn chế sự phát triển của nhiều loại hình dịch vụ mới.
Tóm lại, hệ thống viễn thông ngày nay còn nhiều nhợc điểm trong khi các
yêu cầu của ngời sử dụng ngày càng cao. Điều này làm cho hệ thống viễn thông
cũ không còn đáp ứng đợc, cần có một mạng thích hợp nhằm đáp ứng các nhu
cầu trên của ngời sử dụng và từ những lý do đó đã tạo điều kiện cho việc ra đời
một hệ thống viễn thông mới với nhiều tiện ích hơn, phục vụ đợc nhiều hơn các
yêu cầu của ngời sử dụng cũng nh để tơng xứng với sự phát triển lớn mạnh của
các ngành khoa học kỹ thuật khác.
1.1.3. Sự ra đời của mạng băng rộng B-ISDN.
1.1.3.1. Sự ra đời của ISDN (Intergrated Services Digital Network).
Vào đầu những năm 80, thuật ngữ ISDN bắt đầu đợc nhắc đến nhiều. Nó
có nghĩa là một mạng số tích hợp đa dịch vụ. Có thể hiểu đó là sự liên kết các
dịch vụ viễn thông bình thờng nh thoại, số liệu, truyền hình thông qua các ph-
ơng tiện truyền dẫn thông tin số nh cáp quang, vi ba và vệ tinh. ISDN cung cấp
đờng nối tín hiệu số theo kiểu điểm nối điểm giữa hai thiết bị đầu cuối. Nó có
khả năng tải tất cả các kiểu thông tin nh thoại, số liệu, đồ hoạ, văn bản và hình
ảnh trên cùng một đờng dẫn số đó.
Dựa vào các dịch vụ thông tin của ISDN, ngời ta còn đa ra định nghĩa về
ISDN trên cơ sở kỹ thuật chuyển mạch. Đó là sự kết hợp giữa chuyển mạch kênh
và chuyển mạch gói để tạo thành một mạng tổng thể đáp ứng hầu hết các loại
hình dịch vụ của ngời sử dụng. Ngời ta đa ra sơ đồ cấu trúc của ISDN là:

Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc tổng quát ISDN
Cấu trúc của ISDN bao gồm:
Các tín hiệu OA&M là một mạng quản lý mạng ISDN
Các bộ phận chuyển mạch kênh để phục vụ cho các dịch vụ sử dụng ph-
ơng thức chuyển mạch kênh.
Các bộ phận chuyển mạch gói để phục vụ cho các dịch vụ sử dụng phơng
thức chuyển mạch gói.
Các phơng tiện truyền thông khác:
Gateway ISDN: cổng ISDN để tăng cờng đăng ký khi cần truy nhập vào
mạng.
Giao diện ISDN: là giao diện duy nhất giữa ngời dùng và mạng.
Ngời ta phân chia giao diện này này ra làm hai loại:
Giao diện BRI ISDN: đây là giao diện tốc độ cơ bản. Tốc độ của giao
thức này là 144Kb/s, gồm có hai kênh B và một kênh D:
Kênh B là kênh truyền số liệu, hình ảnh, dữ liệu theo phơng thức chuyển
mạch kênh hoặc chuyển mạch gói với tốc độ duy nhất 64Kb/s.
Kênh D là kênh truyền tín hiệu báo hiệu tốc độ cơ sở. Tốc độ của giao
diện là 1544Kb/s, gồm có 24 kênh 64Kb/s. Mỗi kênh hoạt động nh một
kênh báo hiệu 64Kb/s hoặc chuyển mạch gói.
Với hai giao diện BRI & PRI, ISDN có thể phục vụ ngời sử dụng tải các
phần mền từ Internet xuống, dùng trong các ứng dụng điều khiển từ xa nh: giáo
dục và mua hàng, , dùng để tổ chức các hội nghị qua màn hình nhng vấn đề
đặt ra là tốc độ truyền dẫn. Tốc độ truyền dẫn của ISDN vẫn còn hạn chế trong
các lĩnh vực nh dịch vụ thời gian thực Chính vì thế mà B ISDN ra đời.

User
Gate -
way
ISDN
Các tín hiệu
OA & M
Chuyển mạch
kênh
Chuyển mạch
gói
Các dịch vụ
khác
Gate -
way
ISDN
User
Giao diện ISDN

1.1.3.2. Sự ra đời của mạng băng thông rộng B ISDN.
Xuất phát từ những hạn chế của ISDN về mặt tốc độ truyền dẫn, bên cạnh
đó còn có các yêu cần về dịch vụ và chất lợng dịch vụ luôn luôn thay đổi và đòi
hỏi ngày càng cao nên cần có một mạng nên cần có một mạng viễn thông mới
chủ yếu là do các nguyên nhân sau:
Các yêu cầu dịch vụbăng rộng đang tăng lên.
Các kỹ thuật xử lý tín hiệu, chuyển mạch, truyển dẫn ở tốc độ cao đã trở
thành hiện thực từ vài trăm Mb/s đến hàng Gb/s.
Tiến bộ về khả năng xử lý ảnh và số liệu.
Sự phát triển các ứng dụng phần mền trong lĩnh vợc tin học và viễn thông.
Sự cần thiết phải tổ hợp các dịch vụ phụ thuộc lẫn nhau ở chuyển mạch
kênh hay chuyển mạch gói vào một mạng băng thông rộng duy nhất. So với các

mạng khác dịch vụ tổ hợp và mạng tổ hợp có nhiều u điểm về mặt kinh tế, phát
triển, thực hiện, vận hành và bảo dỡng.
Sự cần thiết phải thoả mãn tính mềm dẻo cho các yêu cầu về phía ngời
sử dụng cũng nh ngời quản lý mạng(về tốc độ đờng truyền, chất lợng dịch vụ, về
độ tin cậy trong lĩnh vực trao đổi thông tin )
Cuối năm 1988, những khuyễn nghị chính thức ITU I.21 nh sau Mạng
tổ hợp số đa dịch vụ băng rộng B-ISDN (Broodband Integrated Services Digital
Net Work) cung cấp các cuộc nối thông qua chuyển mạch, các cuộc nối cố định
(pernament) hoặc bán cố định (semipernament), các cuộc nối từ điểm đến điểm
(point to point) hoặc từ điểm đến nhiều điểm (point to multipoint) và cung cấp
các dịch vụ theo yêu cầu, dịch vụ dành trớc, dịch vụ cố định. Cuộc nối trong B-
ISDN phục vụ cho cả chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói theo kiểu đơn ph-
ơng tiện (Monomedia) hay đa phơng tiện (Multimedia), hớng liên kết
(Connection-Oriented) hoặc không liên kết (Connectionless), theo cấu hình đơn
hớng hay đa hớng. Bên cạch đó B ISDN là một mạng thông minh có khả năng
cung cấp các dịch vụ cải tiến, cung cấp các công cụ bảo dỡng và vận hành
(OAM) điều khiển và quản lý mạng có hiệu quả.
1.1.4. Lựa chọn phơng thức truyền tải cho mạng B.
Vì mạng B là mạng cung cấp các dịch vụ thời gian thực cho nên việc lựa
chọn phơng thức truyền tải cho mạng B-ISDN phải đảm bảo hai yêu cầu đó là
tính trong suốt về mặt nội dung và tính trong suốt về mặt thời gian. Việc lựa


chọn sẽ dễ dàng hơn sau khi ta xem xét một số phơng thức chuyển mạch hiện
hành.
1.1.4.1. Chuyển mạch kênh.
Đây là phơng pháp đợc sử dụng từ lâu trong mạng điện thoại PSTN. Ngày
nay phơng pháp này vẫn đợc sử dụng trong mạng ISDN. Nó sử dụng phơng pháp
ghép kênh theo thời gian TDM(Time Division Maltiplexing). Trong đó thông tin
trên một kênh đợc truyền theo một chu kỳ đều đặn 125 Us ở một khe thời gian

cố định, tập hợp các khe thời gian trong khoảng 125 Us tạo thành một khung
thời gian. Kênh truyền trong mạng chuyển mạch kênh là kênh thực đợc thiết lập
trớc khi có yêu cầu thiết lập cuộc gọi trong mạng. Do đó phơng pháp này thiếu
tính mềm dẻo do thông tin phải truyền theo một tần số cố định dẫn tới giới hạn
về mặt tốc độ và không thích hợp cho viềc truyền các dịch vụ băng rộng có các
đặc điểm khác nhau.
1.1.4.2. Chuyển mạch kênh đa tốc độ.
Để khắc phục sự thiếu mềm dẻo của chế độ truyền đơn tốc độ trong
chuyển mạch kênh ngời ta đa ra hệ thống chuyển mạch kênh đa tốc độ MRCS
(Maltirate Circuit Switching). Các đờng nối trong MRCS đợc chia thành n kênh
cơ bản gồm các khung thời gian có độ dài khác nhau, mọi cuộc liên lạc có thể đ-
ợc xây dựng từ n kênh này. Thông thờng các kênh cơ bản cho một cuộc nối là:
_ Một kênh có tốc độ là 1024 Kbit/s.
_ Tám kênh H1 có tốc độ là 2048 Kbit/s.
_ Một kênh H4 có tốc độ là 139.164 Kbit/s.
MRCS rất phức tạp do mỗi kênh cơ sở của một đờng nối phải giữ đồng bộ
với các kênh khác nhau để đảm bảo tính trong suốt về mặt thời gian. Ngoài ra
việc sử dụng tài nguyên chung của MRCS không đạt hiệu quả: Khi mọi kênh H1
bận thì không thể thiết lập thêm một kênh nào khác trong khi có thể H4 vẫn rỗi.
Do vậy đây cha phải là giải pháp cho mạng băng rộng.

1.1.4.3. Chuyển mạch kênh tốc độ cao.
Các tài nguyên trong hệ thống chuyển mạch kênh tốc độ cao FCS (Fast
Circuit Switching) chỉ đợc cung cấp khi thông tin đợc gửi đi. Sau khi gửi xong
thông tin tài nguyên đợc giải phóng trở lại. Sự cung cấp này đợc thiết lập mỗi lần
gửi nh trong trờng hợp chuyển mạch gói nhng dới sự điều khiển của tín hiệu báo


hiệu liên kết nhanh (fast associated signalling) chứ không nằm trong chuyển
mạch gói.

Khi thiết lập cuộc gọi ngời sử dụng yêu cầu độ rộng của băng bằng số
nguyên lần độ rộng băng của kênh cơ bản. Hệ thống lúc này cha cung cấp tài
nguyên ngay mà nó ghi lại các thông tin về chuyển mạch, thông tin về độ rộng
băng theo yêu cầu, thông tin về địa chỉ của đích đợc chọn. Khi bên phát bắt đầu
gửi thông tin, lúc này hệ thống báo hiệu rằng bên phát có thông tin đợc gửi đi
yêu cầu chuyển mạch để phân phối tài nguyên ngay lập tức. Qua đây có thể thấy
FCS khá phức tạp và không thích hợp cho B-ISDN vì khả năng thiết lập, huỷ bỏ
cuộc nối và điều khiển cả hệ thống rất phức tạp, không đáp ứng đợc yêu cầu về
mặt thời gian.
1.1.4.4. Chuyển mạch gói.
Đợc sử dụng trong mạng máy tính. Phơng thức này thực hiện truyền dữ
liệu dới dạng các gói tin qua các nút mạng, thông tin đợc chia thành các gói có
độ dài khác nhau và đợc lu trong bộ đệm (buffer). Khi cần truyền dữ liệu thì tất
cả các gói tin này đợc truyền tới nút mạng gần nhất, tại đây việc chuyển tiếp các
gói tin nh thế nào là do các nút mạng đảm nhiệm. Nó có thể thực hiện nh sau:
_ Sử dụng lu đồ dữ liệu Data Gram: các nút mạng sẽ chọn đờng cho các
gói tin đi tới đích mà không cần phải theo thứ tự, khi các gói tin đến trạm đích
phải thực hiện sắp xếp lại các gói tin theo chỉ số của nó.
_ Sử dụng mạch ảo Virual Circuit: tín hiệu cầu (request) sẽ đợc gửi tới
nút mạng gần nhất khi có yêu cầu truyền. Nút mạng sẽ tìm đờng đi giữa các nút
để đi đến trạm đích, nếu trạm đích chấp nhận dữ liệu thì sẽ gửi tín hiệu trả lời
chấp nhận (accept). Lúc này giữa hai nút mạng Nguồn và Đích tồn tại đờng ảo
duy nhất để trao đổi dữ liệu với nhau. Khi kết thúc thì giải phóng liên kết đó và
có thể hình thành liên kết khác.
1.1.4.5. Công nghệ truyền tải STM (Synchrounnous Transfer Mode).
Thực hiện việc truyền tải bằng cách phân bố các khe thời gian trong một
cấu trúc tuần hoàn gọi là một klhung cho một dịch vụ với khoảng thời gian cho
một cuộc nối.
Cấu trúc khung thời gian nh sau:

K1 K2 K3 Kn K1 K2 K3 Kn K1
Một khung STM
Hình 1.2 Cấu trúc khung thời gian
Khi một khe thời gian đã đợc gắn cho một kênh nhất định thì khe thời gian
đó sẽ dành riêng cho cuộc nối đó, đảm bảo cung cấp thông tin một cách liên
tụcvới tốc độ cố định.
STM không linh hoạt trong việc phân bố độ rộng băng thông - điều cần
thiết cho phần lớn các dịch vụ băng rộng của B-ISDN và độ rộng của băng thông
là cố định nên rất hạn chế, không thích hợp với mạng B.
1.1.4.6. Công nghệ truyền tải PTM (Packet Transfer Mode).
Với công nghệ truyền tải PTM số liệu đợc đóng thành các gói lớn gồm rất
nhiều byte, kích thớc của các gói có thể thay đổi đợc tuỳ theo nhu cầu truyền nh-
ng không đợc vợt quá một giá trị giới hạn (khoảng 4048 byte).
Các gói tin đợc gửi tới nút mạng nh một chuỗi các bit liên tục và nó chiếm
toàn bộ băng thông của đờng truyền, nút mạng sẽ kiểm tra xem đờng truyền nào
rỗi thì gửi tin theo đờng truyền đó. Trên mỗi gói có số hiệu nhận dạng đờng để
cho nút mạng nhận biết nút Nguồn và Đích của gói, từ đó chuyển tiếp gói tin đến
đích đúng thứ tự. Phơng pháp này sử dụng băng thông hiệu quả hơn STM, vì khi
một đờng truyền rỗi thì các đờng khác có thể dùng nó cho việc truyền tải thông
tin của mình. Tuy nhiên thời gian trễ lớn do đó không thích hợp với dịch vụ thời
gian thực.
Xuất phát từ những hạn chế của các công nghệ truyền dẫn trên. ITU-T đã
nghiên cứu và chọn công nghệ ATM là giải pháp truyền dẫn cho mạng băng
rộng B-ISDN.
1.2. kỹ thuật mạng b-isdn.
1.2.1. Nền tảng kỹ thuật mạng B-ISDN.
Do B-ISDN có khả năng cung cấp những dịch vụ có đặc điểm khác nhau nên
một số công nghệ cơ bản đợc đòi hỏi để hiện thực hoá .
Thứ nhất: xử lý tốc độ cao và công nghệ môI trờng , truyền dẫn băng rộng và

công nghệ chuyển mạch băng rộng; chúng đợc yêu cầu là bởi vì các tín hiệu của
dịch vụ băng rộng và tốc độ cao đợc sử dụng rộng rãi. Vả lại việc cải thiện công


nghệ và thiết bị xử lý video là cần thiết bởi vì các dịch vụ chính của B-ISDN là
các loại dịch vụ video khác nhau. Hơn thế nữa, công nghệ mạng thông tin đối với
những vấn đề trên đây là cần thiết, bởi vì các dịch vụ tốc độ thấp/tốc độ cao đợc
cung cấp và các dịch vụ chế độ gói đồng tồn tại. Những công nghệ cơ bản này đã
đợc phát triển và đợc nâng cấp liên tục nhằm đáp ứng một cách đầy đủ nhu cầu
về các dịch vụ băng rộng càng ngày càng tăng.
Thứ hai: công nghệ thông tin quang đã đợc nâng cao, suy hao của cáp sợi
quang đã đợc giảm xuống thấp hơn 0.5 dB/Km và giá cả của các phần tử bức
xạ/thu ánh sáng đã sụt xuống khá nhanh chóng. Hơn nữa công nghệ về mạng
tích hợp và công nghệ chế tạo các cấu kiện cũng đã rất tiên tiến. Các phần tử
Silíc lỡng cực hoặc GaAs đợc phát triển một cách thành công có khả năng thực
hiện việc xử lý tốc độ cao (hàng trăm Mbit/s hoặc Gbit/s) và CMOS có khả năng
xử lý mức 150 Mbit/s.
Thứ ba: việc nén, chuyển đổi và tái tạo các tín hiệu dịch vụ khác nhau đã trở
nên dễ dàng do phát triển công nghệ xử lý tín hiệu. Vả lại việc thu thập, thay đổi
và xử lý các tín hiệu dịch vụ đã trở nên dễ dàng hơn nhờ phát triển công nghệ
máy tính. Qua việc sử dụng công nghệ nói trên, cùng với công nghệ VLSI, các
thiết bị đầu cuối khách hàng hiệu quả đã đợc phát triển. Thêm vào đó, các thiết
bị đầu cuối B-ISDN đợc sử dụng cho các thiết bị video khác nhau đã đợc triển
khai một cách thành công và đợc sử dụng với các monitor TV chất lợng cao,
cùng với các camera video có độ nhạy cao.
Mặt khác, các hoạt động tiêu chuẩn hoá của ISDN theo sáng kiến của ITU-T
trong những năm 1980 đã ảnh hởng đến rất nhiều hoạt động nghiên cứu về sự
liên kết các loại tín hiệu dịch vụ khác nhau cũng nh việc số hoá mạng thông tin
và đã đóng góp vào sự phát triển công nghệ thông tin.
1.2.2. Sơ đồ cấu trúc chức năng và đặc điểm kỹ thuật của mạng B.

1.2.2.1. Sơ đồ cấu trúc chức năng.
_ LCF (Local Function Câpbility): Các chức năng đợc cung cấp bởi nút chuyển
mạch cục bộ.
_ TE (Terminal Equipment): Thiết bị đầu cuối.


T E L F C L F C
T E h o ặ c b ộ c u n g
c ấ p d ị c h v ụ
C á c d ị c h v ụ c h o
I S D N c ó t ố c đ ộ
6 4 k b i t / s
C á c d ị c h v ụ
b ă n g r ộ n g
C h ứ c n ă n g b á o
h i ệ u g i ữ a c á c n ú t
m ạ n g
B á o h i ệ u t ừ n g ờ i s ử d ụ n g
t ớ i n g ờ i s ử d ụ n g ( h o ặ c t ừ
n g ờ i s ử d ụ n g t ớ i m ạ n g )
B á o h i ệ u t ừ
n g ờ i s ử d ụ n g
t ớ i m ạ n g
Hình 1.3 Sơ đồ cấu trúc chức năng của B-ISDN.

1.2.2.2. Đặc điểm kỹ thuật của B-ISDN.
Các đặc điểm chính của hệ thống B-ISDN đợc ITU-T đa ra trong khuyến nghị
I.327, theo đó thì các khả năng về báo hiệu và truyền dẫn của B-ISDN gồm:
+ Khả năng cung cấp các dịch vụ băng rộng.
+ Khả năng cung cấp dịch vụ cho N-ISDN với tốc độ cơ sở là 64 Kb/s.

+ Cung cấp các chức năng báo hiệu từ ngời sử dụng tới mạng.
+ Cung cấp các chức năng giữa các nút mạng.
+ Cung cấp các chức năng báo hiệu từ ngời sử dụng tới ngời sử dụng.
1.2.3 Kỹ thuật liên kết mạng trong B-ISDN.
1.2.3.1 Mô hình sắp xếp các lớp mạng của B-ISDN


Các lớp mạng của B-ISDN đợc trình bày trên hình sau:
C á c c h ứ c
n ă n g l ớ p c a o
M ạ n g
g i a o v ậ n
A T M
C á c c h ứ c
n ă n g g i a o
v ậ n l ớ p A T M
C h ứ c n ă n g
g i a o v ậ n l ớ p
v ậ t l ý
M ứ c đ ờ n g ả o V P
M ứ c k ê n h ả o V C
M ứ c đ ờ n g
t r u y ề n d ẫ n
M ứ c n h ó m
t á c h s ố
M ứ c p h á t
B - I S D N

Hình 1.4 Cấu trúc phân lớp của B-ISDN.
Lớp vật lý.

Trong kỹ thuật liên kết mạng lớp vật lý bao gồm ba mức:
* Mức đờng truyền dẫn: liên kết các phần tử có chức năng lắp ghép hoặc tháo
thông tin hữu ích (Payload) (trong hệ thống truyền dẫn, thông tin hữu ích cùng
với các thông tin điều khiển tạo ra một khung truyền dẫn hoàn chỉnh).
* Mức nhóm / tách số: bao gồm các phần tử có nhiệm vụ nhóm hoặc tách
dòng bit liên tục.
* Mức phát: là một phần của mức nhóm tách số, nó có nhiệm vụ truyền tín
hiệu giữa hai điểm kế nhau.
Lớp ATM.
Lớp ATM bao gồm hai mức:
* Mức kênh ảo: là mức có chức năng truyền đơn hớng các tế bào ATM tơng
ứng với một giá trị nhận dạng chung duy nhất VCI


* Mức đờng ảo: là mức có chức năng truyền đơn hớng các tế bào ATM thuộc
về nhiều kênh ảo khác nhau nhng lại có chung một giá trị nhận dạng đờng ảo
VPI.

Chơng II
công nghệ atm

2.1. Giới thiệu chung về ATM.
Theo ITU T, thì B- ISDN hoạt động dựa trên cơ sở kiểu truyễn không
đồng bộ ATM (Asynchronous Tranfer Mode). Nh vậy ATM là công nghệ sẽ làm
thay đổi bộ mặt ngành viễn thông trong tơng lai.

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

Trong kiểu truyền không đồng bộ tồn tại hai thuật ngữ:
* Thuật ngữ truyền bao gồm cả lĩnh vực truyền dẫn và chuyển mạch trong
đó dạng truyền ám chỉ cả chế độ truyền dẫn và chuyển mạch thông tin trong
mạng.
* Thuật ngữ không đồng bộ giải thích cho một kiểu truyền thông, trong đó
các gói tin trong cùng một cuộc nối có thể lặp đi lặp lại một cách bất thờng nh
chúng đợc tạo ra theo yêu cầu cụ thể mà không theo chu kỳ.
ATM đã kết hợp tất cả những lợi thế của kỹ thuật chuyển mạch trớc đây
vào một kỹ thuật truyền thông duy nhất. Sử dụng các gói cố định gọi là các tế
bào, nó có thể truyền tải một hỗn hợp các dịch vụ bao gồm thoại, hình ảnh, số
liệu, có thể cung cấp các băng thông theo yêu cầu. ATM có thể loại trừ đợc các
nút cổ chai thờng xảy ra ở các mạng LAN và WAN hiện nay.
2.1.2. Các đặc điểm của ATM.
ATM truyền tải theo phơng thức không đồng bộ, tức là các thông tin đợc
truyền từ đầu phát tới đầu thu một cách không đồng bộ và đợc thể hiện nh sau:
thông tin xuất hiện tại đầu vào của hệ thống đợc nạp vào các bộ nhớ đệm, sau đó
chúng đợc chia nhỏ thành các tế bào và truyền tải qua mạng. ATM có hai đặc
điểm quan trọng là:
Thứ nhất: ATM sử dụng các gói có kích thớc nhỏ và cố định gọi là tế bào
ATM (ATM cell), các tế bào nhỏ cùng với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễ


truyền và biến động trễ giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gian
thực.ngoài ra kích thớc nhỏ cũng sẽ tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc
độ cao đợc dễ dàng hơn.
Thứ hai: ATM còn có một đặc điểm rất quan trọng là nhóm một vài kênh
ảo thành một đờng ảo mhằm giúp cho việc định tuyến đợc dễ dàng.
Phơng thức truyền tải trong ATM gần giống với phơng thức chuyển mạch
gói. Và nó có một số đặc điểm khác với chuyển mạch gói nh sau:
Để phù hợp với việc truyền tín hiệu thời gian thực thì ATM phải đạt độ trễ

đủ nhỏ, tức là các tế bào phải có độ dài ngắn hơn các gói thông tin trong
chuyển mạch gói.
Các tế bào có đoạn mào đầu nhỏ nhất nhằm tăng hiệu quả sử dụng vì các
đờng truyền có tốc độ rất cao.
Để đảm bảo độ trễ đủ nhỏ thì các tế bào đợc truyền ở những khoảng thời
gian xác định, không có khoảng trống giữa các tế bào.
Trong ATM thứ tự các tế bào ở bên phát và bên thu phải giống nhau (đảm
bảo nhất quán về thứ tự).
Những đặc điểm này giúp cho mạng ATM có sự mền dẻo và linh hoạt vì
nó có thể tạo ra sự tơng thích về mặt tốc độ truyền của các tế bào (tốc độ của
thông tin) và tốc độ của thông tin đợc tạo ra (tốc độ thay đổi nguồn tín hiệu).
ATM có thể điều khiển tất cả các kiểu lu lợng: Voice, Audio, Video, Text,
Data , đợc ghép kênh và chuyển mạch trong một mạng chung. Trong mạng
ATM độ rộng băng có thể gán lại trong thời gian thực cho bất kì kiểu lu lợng
khác nhau nào theo yêu cầu, có thể thấy rằng đây là một công nghệ cho mọi môi
trờng LAN, GAN, PSTN Đây là nguyên nhân nổi bật làm cho ATM đợc lựa
chon làm công nghệ chuyển mạch và truyền dẫn chung cho các dịch vụ trong
mạng B-ISDN.
Các tính năng u việt của ATM và môi trờng ATM là:
Ghép kênh không đồng bộ (ATDM) và thống kê cho mọi kiểu lu lợng.
Gán độ rộng kênh rất linh hoạt và mềm dẻo.
Giảm các mạng riêng.
Chấp nhận mạng hiện có nhờ kết nối chúng với mạng ATM mới.
Tốc độ truy cập cao (155 Mbt/s 16 Gbt/s)


Tiết kiệm giá thành OA&M (Operation Administrantion and
Maintenance) nhờ công nghệ cao và đồng nhất.
Bản chất của ATM là liên kết truyền các tế bào với các thông tin đợc tạo ra
và ATM cung cấp khả năng ghép kênh thống kê với đờng truyền. Do đó trong

ATM đã tận dụng đợc dung lợng truyền dẫn trong các thời điểm có hoạt động
thấp của nguồn thông tin với thay vì truyền đi các tế bào không có ích, là các
tế bào truyền đi trong khoảng thời gian này, sẽ có các nguồn thông tin khác
nhau đợc thay thế. Trong trờng hợp có nhiều nguồn thông tin đợc thay đổi (VBR)
truyền đi trên cùng một đờng truyền thì khả năng ghép kênh thống kê là rất
cao.
Tế bào ATM có kích thớc cố định và kết hợp với ghép kênh, giúp cho việc
tổ hợp nhiều nguồn tín hiệu khác nhau trên một đờng truyền đợc dễ dàng, từ đó
các nhà khai thác có thể cung cấp nhiều dịch vụ cho khách hàng trên cùng một
đờng truyền.
Tuy nhiên ATM không phải không có nhợc điểm:
_ Thời gian tổ hợp tế bào và trễ biến động tế bào.
_ Trễ biến động tế bào sinh ra bởi các giá trị trễ khác nhau tại những điểm
chuyển mạch và các thiết bị tách/ghép kênh, dẫn đến khoảng cách các tế bào bị
thay đổi. Trong tín hiệu thoại sẽ bị ảnh hởng rất nhiều nếu xảy ra trễ này.


Trễ của mạng Giá trị trễ tăng Giá trị trễ giảm

Hình 2.1 Mô tả sự biến đổi trễ của tế bào
2.1.3. Cấu trúc tế bào ATM
Cấu trúc một tế bào ATM



6
52
53
Phần mang thông tin dịch vụ
Information Section

Phần tiêu đề
Header Section
Byte
1
2
3
4
5
8
7 6 5 4 3 2 1
Hình 2.2 Cấu trúc một tế bào ATM
Đặc điểm của ATM là hớng liên kết nên khác với chuyển mạch gói là địa
chỉ nguồn, đích và số thứ tự các gói tin là không cần thiết. ATM cũng không
cung cấp cơ chế điều khiển luồng giữa các nút mạng nhng có khả năng nhóm
một vài kênh ảo thành một đờng ảonhằm giúp cho việc định tuyến đợc dễ dàng
hơn. Vì vậy chức năng cơ bản của phần tiêu đề trong tế bào ATM là nhận dạng
các cuộc nối ảo.
Dựa vào cấu trúc phân cấp ATM theo sơ đồ:

Hình 2.3 Cấu trúc phân cấp ATM
Tơng ứng với hai cấp giao diện trên, ngời ta đa hai dạng cấu trúc phần tiêu
đề tơng ứng:

Mạng công
cộng
Mạng công
cộng
NNI
(Giao diện giữa các nút mạng)
Mạng riêng

Mạng riêng
Các trạm kết
cuối sử dụng
Các trạm kết
cuối sử dụng
Các trạm kết
cuối sử dụng
Các trạm kết
cuối sử dụng
UNI
(Giao diện mạng - khách hàng)

+ Cấu trúc phần tiêu đề giao diện giữa ngời sử dụng và mạng UNI.
+ Cấu trúc phần tiêu đề giao diện giữa các nút mạng NNI.


Hình 2.4 Cấu trúc tiêu đề tế bào ATM
ý nghĩa các trờng trong phần tiêu đề.

_ GFC ( General Flow control) là trờng điều khiển luồng chung. Trờng
này chỉ dùng cho giao diện UNI trong cấu hình Điểm - Điểm, có độ dài gồm 4
bit, trong đó 2 bit dùng cho điều khiển và 2 bit dùng làm tham số. Cơ cấu này đã
đợc tiêu chuẩn hóa.
_ VPI (Virtual Path Identyfier) và VCI ( Virtual Channel Identyfier) là hai
trờng định tuyến cho các tế bào trong quá trình chuyển mạch:
Với UNI thì có 8 bit VPI và 16 bit VCI.
Với NNI thì có 12 bit VPI và 16 bit VCI.

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

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

_ PT ( Payload Type) là trờng tải thông tin để xác định xem tế bào này mang
thông tin khách hàng hay thông tin điều khiển. Nó cũng xác định quá tải của tế
bào thông tin khách hàng. Trờng này có ở cả hai giao diện và có độ dài 3 bit.

* Cấu trúc tế bào ATM tại UNI
GFC VPI
VPI VCI
VCI
VCI PT CLP
HEC
Phần mang thông tin của ng ời sử
dụng 48 byte
Bit 8 7 6 5 4 3 2 1

1
2
3
4
5
.
.
.
.
.
.
53
Byte

VPI
VPI VCI
VCI
VCI PT CLP
HEC
Phần mang thông tin của ng ời sử
dụng 48 byte
Bit 8 7 6 5 4 3 2 1 Octet
1
2
3
4
5
.
.
.
.
.
.
53
Byte
* Cấu trúc tế bào ATM tại NNI


_ CLP ( Cell Loss Prioryti) là trờng u tiên bỏ tế bào dùng để chỉ ra khả năng
cho phép hoặc không cho phép bỏ các tế bào khi có hiện tợng quá tải xảy ra.
Nếu các tế bào có CLP = 0 thì có mức u tiên cao
Nếu các tế bào có CLP = 1 thì có mức u tiên thấp
Trờng này chỉ nhận hai giá trị 0 hoặc1 nên có độ dài 1 bit và tồn tại ở cả
hai giao diện.

_ HEC (Heacler Error Check) là trờng kiểm tra lỗi phần tiêu đề. Trờng này có
độ dài 8 bit. Nó dùng để phát hiên lỗi ghép bit và sửa lại cho đúng các lỗi ghép
bit đơn đó. Công việc này đợc thực hiện ở lớp vật lý.
2.1.4. Kỹ thuật ghép kênh trong ATM
Nhựoc điểm cơ bản của STM là lãng phí khả năng truyền tải của hệ thống
và khó xử lý đồng thời tất cả các dịch vụ yêu cầu (thậm chí không thể xử lý đợc)
có tốc độ dòng bit rất khác nhau.
Khảo sát sơ bộ kỹ thuật dùng trong chế độ truyền tải đồng bộ STM là kỹ
thuật ghép kênh theo thời gian đồng bộ STDM (Synchronous Time Divission
Multiplexing). STDM thực hiện ghép kênh đồng bộ với đồng bộ hệ thống vì các
khung tín hiệu phải bố trí sắp xếp theo một thứ tự cố định và lặp lại theo một chu
kỳ hoàn toàn xác định bởi đồng hồ hệ thống .
Mỗi khe thời gian Tsi của một khung đợc gán cho một kênh liên lạc cố
định trong suốt thời gian của quá trình thông tin, do vậy thờng xảy ra lãng phí
nguồn tài nguyên vì kênh đã gán dành riêng cho một quá trình thông tin thì cho
dù nó không đợc sử dụng (khi không có thông tin để truyền) cũng không thể
dùng cho các quá trình thông tin khác.



C
B
A
A
B
C
A1
A3
B1 B2
C2 C3

A1
A3
B1 B2
C2 C3
A1 B1 B2
C2 A3
C3
A1 B1 B2 C2 A3
C3
STDM
ATDM
Hình 2.5 So sánh STDM và ATDM
Khác với chế độ ghép kênh đồng bộ, trong kỹ thuật ghép kênh không
đồng bộ ATDM (Asynchronous Time Divission Multiplexing) không còn nhiệm
vụ gán khe thời gian cho các quá trình thông tin cụ thể nữa mà cứ có bất kỳ khe
thời gian nào rỗi thì ATDM ghép gói tin cần truyền vào. Nói cách khác, ATDM
đã thực hiện kỹ thuật ghép kênh thống kê, nghĩa là các gói tin chuẩn của nguồn
tin có thể ghép vào đồng thời nhiều khe thời gian có chỉ số khe khác nhau và do
vậy ATDM đạt đợc độ mềm dẻo, linh hoạt, hiệu quả cao với nhiều kiểu dịch vụ,
ở mọi tốc độ bit và kiểu lu lợng khác nhau.
Giải pháp kết hợp các u điểm, khắc phục các nhợc điểm của kỹ thuật
chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói, sử dụng ATDM sẽ có khả năng đáp ứng
tốt các yêu cầu trong B-ISDN là vấn đề chủ yếu của công nghệ truyền tải không
đồng bộ ATM.
Nh đã trình bày, thuật ngữ truyền bao gồm cả lĩnh vực truyền dẫn và
chuyển mạch trong mạng, mạng ATM có khả năng chỉ gửi số liệu liên quan tới
một cuộc nối khi nó có thực sự có số liệu cần truyền và không có khe thời gian
gán riêng cho cuộc nối đó. Điều này hoàn toàn khác so với cơ chế đồng bộ khi
ứng với cuộc nối cần phải có một khe thời gian dành riêng xác định, vì máy thu
STM không thể khôi đợc thông tin chứa trong các khe thời gian khác.

2.1.5. Nguyên lý cơ bản của ATM
Nguyên lý cơ bản của ATM là kết hợp các u điểm của chuyển mạch kênh
với chuyển mạch gói và ATDM. Trong công nghệ kỹ thuật chuyển mạch gói, ví
dụ trong giao thức X.25 các gói tin có phần tiêu đề khá phức tạp, kích thớc khá
lớn và không chuẩn hoá độ dài gói tin. Nh vậy có nghĩa là xử lý ở chuyển mạch


gói tơng đối khó, kích thớc lớn nên độ trễ lớn, xử lý và truyền dẫn chậm đồng
thời khó quản lý quá trình.
Khắc phục nhợc điểm này của chuyển mạch gói ở ATM ngời ta tạo ra các
gói tin gọi là tế bào ATM, nó đợc chuẩn hoá khích thớc và định dạng cho phù
hợp nhất, dễ quản lý nhất, hiệu quả nhất và tiêu đề đơn giản nhất.
Thật vậy đôi khi cách tốt nhất để quản lý lợng thông tin lớn là chia thành
các gói tin nhỏ nhờ vậy dễ quản lý hơn. ATM không quan tâm thông tin là cái gì
và nó từ đâu đến. Đơn giản là ATM cắt bản tin cần phát thành các tế bào ATM có
kích thớc nhỏ và bằng nhau, gán tiêu đề cho các tế bào sao cho có thể định hớng
chúng tới đợc đích mong muốn, đảm bảo các yêu cầu trong suốt quá trình truyền
tin. Mõi tế bào này theo ITT-T đa ra kích thớc là 53 byte, trong đó có 5 byte tiêu
đề và 48 byte trờng thông tin. Trờng thông tin mang thông tin của khách hàng và
phần tiêu đề gọi là mào đầu mang thông tin mạng nh thông tin định tuyến.
Vì đi trên cùng một đờng truyền nên có thể có nhiều tế bào từ các nguồn
tín hiệu khác nhau ghép lại với nhau tạo nên một luồng tế bào có chung một
nguồn tín hiệu. Việc này đợc thực hiện bằng thông tin ở mào đầu của tế bào.

Tr ờng thông tin
Mào
đầu
Hình 2.6 Cấu trúc nguyên lý dạng tế bào.

Với trờng thông tin thì đợc truyền tải thông suốt qua mạng ATM và

không bị xử lý trong quá trình vận chuyển (không có điều khiển lỗi nh trong
chuyển mạch gói).
Tóm lại: ATM là chế độ truyền tải các gói tin không đồng, nó khác chế
độ chuyển mạch gói nhng nói chung ATM có đặc trng của chuyển mạch gói
đồng thời cũng có các đặc tính trễ và tốc độ cao nh cônng nghệ chuyển mạch
kênh (vì kích thớc nhỏ và tiêu đề đơn giản hơn chuyển mạch gói nhiều).
2.1.6. Cấu trúc phân lớp của mạng ATM
Theo mô hình tham chiếu liên kết hệ thống mở OSI (Open System
Interconnection ) của tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế ISO ( International Standrd


Organization ). Mỗi hệ thống mở đều có các hệ thống con đợc sắp xếp theo thứ
tự.

Đ ờng truyền vật lý
Lớp cao nhất
Lớp N+1
Lớp N
Lớp N-1
Lớp thấp
nhất
Hệ thống A Hệ thống B
.
.
.
.
.
.
Hình 2.7 Mô hình phân lớp OSI

Thực thể
N+1
Thực thể N Thực thể N
Thực thể
N+1
Giao thức đẳng cấp
N
Giao thức đẳng cấp
N+1
Lớp sử dụng
dịch vụ
Lớp cung
cấp dịch vụ
PDU
N-PDU
Hình 2.8 Mối quan hệ giữa các thực thể và các lớp trong OSI
Một PDU lớp N bao gồm thông tin điều khiển giao thức PCI ( Protocol
Control Information ) lớp N và số liệu tới từ lớp N+1 thông tin điều khiển trao
đổi giữa các thực thể lớp N.



PDU lớp N+1
SDU lớp N+1
PDU lớp N+1
PCI lớp N
Lớp N+1
Lớp N
Hình 2.9 Các kiểu đơn vị số liệu và quan hệ giữa chúng

2.1.7. Lựa chọn độ dài cho tế bào.
2.1.7.1. Lựa chọn độ dài cố định hoặc thay đổi.
Việc lựa chọn độ dài tế bào cố định hay thay đổi đợc quyết định sau khi
cân nhắc các u nhợc điểm của những phơng án này thông qua một loạt các yếu
tố nh hiệu suất băng truyền, trễ, tốc độ và độ phức tạp tại nút chuyển mạch.
Về mặt hiệu suất băng truyền.
Ta có công thức chung để tính hiệu suất băng truyền:

Số byte thông tin
=
Số byte thông tin + Số byte tiêu đề
* Trờng hợp độ dài gói cố định:
Trong trờng hợp độ dài tế bào ATM cố định, hiệu suất băng truyền đợc
tính theo công thức:
X

F
=
X
(int )( L + H)
L
Trong đó:


n
F
: Hiệu suất băng truyền của tế bào có độ dài cố định.
L: Kích thớc trờng số liệu của gói tính bằng byte.
H: Kích thớc phần tiêu đề tế bào.
X: Tổng số byte thông tin hữu ích đợc truyền đi.

Int(z): Phần nguyên của z.
Nh vậy hiệu suất sẽ là tối u khi toàn bộ thông tin đợc truyền đi chia hết
cho kích thớc trờng thông tin:

X X
= int
L L
Lúc đó giá trị hiệu suất băng truyền sẽ là:

L

Fopt
=
L + H
Ngời ta nhận thấy rằng hiệu suất phụ thuộc rất nhiều vào các byte thông tin hữu
ích đợc truyền đi. Số byte thông tin càng nhiều thì hiệu suất tối u càng dễ đạt đ-
ợc.
Do luồng thông tin trong ATM gồm tiếng nói, tín hiệu video, số liệu tốc
độ cao nên hiệu suất gần đạt đợc giá trị tối u, kể cả khi sử dụng tế bào có độ dài
cố định.
* Trờng hợp độ dài gói thay đổi:
Đối với gói có độ dài thay đổi, các thông tin bổ sung vào phần tiêu đề bao
gồm các cỡ để nhận biết giới hạn gói, một vài bit đợc chèn thêm vào để nhận
biết các cỡ chính xác. Ngoài ra còn phải cộng thêm vào phần đầu khung phần
báo hiệu độ dài gói, lúc đó hiệu suất là:
X

v
=
X + H + h

v
Trong đó h
v
là phần thông tin bắt buộc phải bổ sung thêm để báo hiệu độ
dài thay đổi của gói ATM. Hiệu suất truyền của gói có độ dài thay đổi là rất cao,
với các gói có độ dài lớn hiệu suất này đạt gần tới 100%.


Về mặt tốc độ chuyển mạch và độ phức tạp.
Độ phức tạp của việc chuyển mạch các gói có độ dài cố định hay thay đổi
phụ thuộc vào những chức năng mà chúng cần thực hiện cũng nh yêu cầu kỹ
thuật tơng ứng với các chức năng này. Hai yếu tố quan trọng nhất là: tốc độ hoạt
động và yêu cầu về kích thớc bộ nhớ của hàng đợi.
* Tốc độ hàng đợi: Phụ thuộc vào số lợng các chức năng cần thực hiện và
thời gian thực hiện các chức năng đó.
* Xử lý phần tiêu đề: Đối với các gói có độ dài cố định, khoảng thời gian
cần thiết để xử lý phần tiêu đề là cố định. Trong trờng hợp gói có độ dài thay đổi,
thời gian xử lý này không cố định mà phụ thuộc vào độ dài của gói, thông thờng
tốc độ xử lý cần lớn hơn rất nhiều mới đạt đợc tốc độ truyền tin nh trong trờng
hợp gói có độ dài cố định. Kích thớc càng nhỏ thì yêu cầu tốc độ xử lý càng lớn.
Bảng thể hiện tốc độ xử lý cần thiết trong hai trờng hợp ở tốc độ 150 Mb/s. Ta
thấy là tốc độ trong trờng hợp độ dài gói thay đổi yêu cầu lớn hơn rất nhiều so
với trờng hợp độ dài gói cố định.
* Quản lý bộ nhớ của hàng đợi: Trong trờng hợp kích thớc gói cố định, hệ
thống quản lý bộ nhớ có thể đa ra các khối nhớ với kích thớc cố định tơng ứng
với kích thớc của tế bào ATM. Hoạt động này hết sức đơn giản nh trong trờng
hợp quản lý bộ nhớ tự do. Trong trờng hợp gói có độ dài thay đổi, hệ thống quản
lý bộ nhớ phải có khả năng đa ra các khối bộ nhớ có kích thớc khác nhau sao cho
các hoạt động nh tìm các đoạn thông tin, tìm đoạn đầu tiên, đợc tiến hành ở tốc
độ cao. Việc quản lý bộ nhớ cũng trở nên phức tạp hơn.

* Yêu cầu về kích thớc hàng đợi: Trong trờng hợp độ dài gói cố định, yêu
cầu về kích thớc hàng đợi phụ thuộc vào tải và tỷ lệ mất gói tải, tỷ lệ mất
gói tải càng lớn thì thì yêu cầu hàng đợi cũng phải càng lớn. Trong trờng hợp gói
có độ dài thay đổi, tính toán kích thớc hàng đợi phức tạp hơn nhiều và sẽ phụ
thuộc vào độ dài gói. Đơn giản nhất là định kích thớc hàng đợi tơng ứng với gói
có độ dài lớn nhất, lúc đó kích thớc hàng đợi sẽ trở nên lớn hơn rất nhiều so với
trờng hợp gói có độ dài cố định. Việc tính toán kích thớc hàng đợi một cách tối u
trong trờng hợp này sẽ rất khó khăn.
Kết luận:
Sau khi đối chiếu với yêu cầu về tốc độ hoạt động và kích thớc hàng đợi,
giải pháp gói có kích thớc cố định là hợp lý nhất đối với các dịch vụ băng rộng.