Tổng quan về mạng viễn thông

Mục lục
Lời nói đầu
Chơng I : Tổng quan về mạng viễn thông
1.1 Đặc điểm mạng viễn thông hiện nay 1
1.1.1. Các khái niệm trong mạng viễn thông..........................................................1
1.1.1.1. Khái niệm mạng viễn thông..................................................................1
1.1.1.2. Thiết bị cấu thành mạng........................................................................1
1.1.1.3. Kỹ thuật mạng viễn thông.....................................................................2
1.1.2. Các đặc điểm của mạng viễn thông hiện nay...............................................2
1.1.3. Sự ra đời của mạng băng rộng B-ISDN.......................................................4
1.1.3.1. Sự ra đời của ISDN................................................................................4
1.1.3.2. Sự ra đời của mạng băng thông rộng B-ISDN.......................................6
1.1.4. Lựa chọn phơng thức truyền tải cho mạng B................................................7
1.1.4.1.Chuyển mạch kênh..................................................................................7
1.1.4.2.Chuyển mạch kênh đa tốc độ.................................................................7
1.1.4.3. Chuyển mạch kênh tốc độ cao...............................................................8
1.1.4.4. Chuyển mạch gói...................................................................................9
1.1.4.5. Công nghệ truyền tải STM....................................................................9
1.1.4.6. Công nghệ truyền tảI PTM...................................................................10
1.2. Kỹ thuật mạng B-ISDN 10
1.2.1. Nền tảng kỹ thuật mạng B...........................................................................10
1.2.2. Sơ đồ cấu trúc chức năng và đặc điểm kỹ thuật của mạng B.......................11
1.2.2.1. Sơ đồ cấu trúc chức năng .....................................................................11
1.2.2.2. Đặc điểm kỹ thuật của B-ISDN............................................................12
1.2.3. Kỹ thuật liên kết mạng trong B-ISDN.......................................................12
1.2.3.1. Mô hình sắp xếp các lớp mạng của B-ISDN......................................12
1.2.3.1.1. Lớp vật lý............................................................................................13
1.2.3.1.2. Lớp ATM...........................................................................................13
Chơng ii : công nghƯ atm
2.1. Giíi thiƯu chung vỊ ATM.........................................................................14
2.1.1. Kh¸i niƯm vỊ ATM..................................................................................14

2.1.2. Các đặc điểm của ATM...........................................................................14
2.1.3. Cấu trúc tế bào ATM...............................................................................17

1


2.1.4. Kỹ thuật ghép kênh trong ATM...............................................................20
2.1.5. Nguyên lý cơ bản của ATM....................................................................21
2.1.6. Cấu trúc phân lớp của mạng ATM...........................................................22
2.1.7. Lựa chọn độ dài cho tế bào......................................................................24
2.1.7.1. Lựa chọn độ dài cố định hay thay đổi...............................................24
2.1.7.2. Lựa chọn kích thớc cho tế bào..........................................................28
2.2. Mô hình giao thức chuẩn của B-ISDN..................................................31
2.2.1. Mô hình tham chiếu chuẩn của B- ISDN.................................................31
2.2.2. Các lớp thÊp trong B- ISDN.....................................................................33
2.2.2.1. Líp vËt lý..........................................................................................33
2.2.2.2. Líp ATM..........................................................................................35
2.2.3. C¸c líp cao trong B-ISDN.......................................................................35
2.2.3.1. Líp thÝch øng ATM (AAL)..............................................................35
2.2.3.2. C¸c loại AAL....................................................................................37
2.2.3.3. Mô tả các lớp con của các loại AAL................................................40
2.2.4. Sơ đồ cấu hình chuẩn của B- ISDN.........................................................41
2.3. Thành phần của mạng ATM.................................................................42
2.3.1. Kênh ảo....................................................................................................43
2.3.2. Đờng ảo...................................................................................................44
Chơng iii: hoạt động và ứng dụng của atm trong
mạng băng rộng b-isdn
3.1. Nguyên lý chuyển mạch trong ATM.....................................................47
3.1.1. Các định nghĩa trong chuyển mạch.........................................................47
3.1.1.1. Chuyển mạch là gì............................................................................47

3.1.1.2. Phần tử chuyển mạch........................................................................47
3.1.2. Chuyển mạch ATM................................................................................47
3.1.3. Các yêu cầu cơ bản đối với chuyển mạch ATM.....................................50
3.1.4. Các dạng kết nối trong ATM..................................................................55
3.1.5. Phân loại chuyển mạch trong ATM........................................................56
3.1.5.1. Chuyển mạch phân chia theo thời gian.............................................56
3.1.5.2. Chuyển mạch phân chia theo không gian.........................................60
3.1.5.3. Chuyển m¹ch quang.........................................................................64
3.2. Kü tht trun dÉn ATM trong B-ISDN..............................................65
3.2.1. Tỉng quan...............................................................................................65
3.2.2. Chức năng của truyền dẫn......................................................................65

2


3.2.2.1. Tạo ra các tế bào ATM từ dòng thông tin liên tục............................65
3.2.2.2. Truyền dẫn tế bào ATM...................................................................66
3.2.2.3. Ghép kênh và tập trung dòng thông tin.............................................67
3.2.2.4. Phân luồng và trung chuyển dòng thông tin.....................................68
3.3. Báo hiệu trong B-ISDN...........................................................................68
3.3.1. Các yêu cầu đối với mạng B-ISDN.........................................................69
3.3.2. Báo hiệu Meta.........................................................................................70
3.3.3. Báo hiệu ATM........................................................................................71
3.3.4. Quá trình triển khai báo hiệu..................................................................71
3.4. Các tham số cơ bản của mạng................................................................73
3.4.1. Độ trễ......................................................................................................74
3.4.1.1. Trễ tại lớp vật lý................................................................................76
3.4.1.2. Trễ tại lớp ATM................................................................................77
3.4.1.3. Trễ tại lớp AAL................................................................................77
3.4.1.4. ảnh hởng của trễ................................................................................78

3.4.2. Lỗi...........................................................................................................79
3.4. 2.1. Mất tế bào do lỗi ở mào đầu.............................................................79
3.4.2.2. Lỗi tại lớp ATM................................................................................82
3.4.2.3. Lỗi tại lớp AAL................................................................................83
3.5. Đánh số và tính cớc..............................................................................83
3.5.1. Đánh số..................................................................................................83
3.5.1.1. Kế hoạch đánh số..............................................................................83
3.5.1.2. ảnh hởng của ATM đến kế hoạch đánh số hiện tại..........................84
3.5.1.3. Phối hợp mạng và kế hoạch đánh số/địa chỉ....................................85
3.5.2. Tính cớc..................................................................................................86
3.5.2.1. Vấn đề đặt ra.....................................................................................86
3.5.2.2. Giải pháp tạm thời............................................................................87
3.5.2.3. Tham số tính cớc...............................................................................88
chơng vi : tổng quan về kiến trúc mạng b-isdn
4.1. Tổng quan..................................................................................................89
4.2. Các thiết bị sử dụng trong mạng................................................................89
4.3. Cấu trúc mạng B-ISDN phân tầng.............................................................90
4.3.1. Mạng của ngời sử dụng........................................................................90
4.3.1.1. Đặc điểm........................................................................................90
4.3.1.2. Các yêu cầu....................................................................................91

3


4.3.2. Mạng truy nhập....................................................................................91
4.3.2.1. Đặc điểm........................................................................................91
4.3.2.2. Các tham số cần chú ý...................................................................92
4.3.3. Mạng đờng dài.....................................................................................92
4.3.3.1. Đặc điểm........................................................................................92
4.3.3.2. Các yêu cầu cần chú ý...................................................................92

4.3.4. Hệ thống mạng quản lý và mạng thông minh......................................93
4.3.4.1. Mạng quản lý TMN.......................................................................93
4.3.4.2. Mạng thông minh IN....................................................................94
Kết Luận...95

Tài Liệu Tham Khảo

4


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
đà 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.

5


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 lợng 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 mà số riêng biệt .Qua
mà 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 mà hoá
bằng 5 bit (mà 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 chơng trình làm việc lập trình sẵn.Tín hiệu truyền dẫn trong mạng là các tín hiệu
thoại đà 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

6


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 đà 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 réng B-ISDN.
1.1.3.1. Sù ra ®êi cđa 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 phơng tiện truyền dẫn thông tin số nh cáp quang, vi ba và vƯ tinh. ISDN cung cÊp
®êng nèi tÝn hiƯu sè 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.

7

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:

Các tín hiệu
OA & M

User

Gate way
ISDN

Chuyển mạch
kênh

Gate way
ISDN

User

Chuyển mạch
gói
Các dịch vụ
khác

Hình 1.1 Sơ đồ cấu
tổng qu¸t ISDN
Giaotróc

diƯn ISDN
CÊu tróc cđa ISDN bao gåm:
C¸c tÝn hiƯu OA&M là một mạng quản lý mạng ISDN
Các bộ phận chuyển mạch kênh để phục vụ cho các dịch vụ sử dụng phơng 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 ®é c¬ së. Tèc ®é cđa giao

8


diện là 1544Kb/s, gồm có 24 kênh 64Kb/s. Mỗi kênh hoạt động nh một
kênh báo hiệu 64Kb/s hoặc chuyển mạch gãi.
Víi hai giao diƯn BRI & PRI, ISDN cã thĨ 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 ®é trun dÉn. Tèc ®é trun dÉn cđa ISDN vÉn còn hạn chế trong
các lĩnh vực nh dịch vụ thời gian thực....Chính vì thế mà B ISDN ra đời.
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 xư lý tÝn hiƯu, chun m¹ch, trun dÉn ë tèc độ cao đà 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 BISDN phục vụ cho cả chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói theo kiểu đơn phơng 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 cạnh đó BISDN là một mạng thông minh có khả năng

9


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 đợc 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.

10

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. Nã cã thĨ thùc hiƯn nh sau:
_ Sư dơng 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).

11


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
mét cuéc nèi.
CÊu tróc khung thêi gian nh sau:

K1

K2

K3

Kn

K1

K2

K3

Kn

K1

Mét khung STM

H×nh 1.2 CÊu tróc khung thêi gian
Khi mét khe thêi gian đà 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 nhng 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 m¹ng B-ISDN.

12

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 đà đợc nâng cao, suy hao của cáp sợi
quang đà đợc giảm xuống thấp hơn 0.5 dB/Km và giá cả của các phần tử bức
xạ/thu ánh sáng đà sụt xuống khá nhanh chóng. Hơn nữa công nghệ về mạng
tích hợp và công nghệ chế tạo các cấu kiện cũng đà 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 đà 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 đà 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 đà đợc phát triển. Thêm vào đó, các thiết
bị đầu cuối B-ISDN đợc sử dụng cho các thiết bị video khác nhau đà 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 đà 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 đà 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.

13


TE

LFC

B ¸ o h iƯ u t õ
n g êi sử dụ ng
tới m ạ n g

C á c d Þc h v ô c h o
IS D N cã tè c ® é
6 4 k b it/s

LFC

T E h oặc bộ cu n g
c ấ p d ịc h v ụ

C á c d ịc h v ụ
b ă n g rộn g

C hức năng báo
h iệ u g iữ a c á c n ú t
m ạng

B á o h iÖ u t õ n g ê i s ư d ơ n g
t í i n g ê i s ư d ơ n g (h o Æ c t õ
n g ê i s ö d ụ n g tớ 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 sư dơng tíi ngêi sư dơng.
1.2.3 Kü tht liªn kÕt mạng trong B-ISDN.
1.2.3.1 Mô hình sắp xếp các lớp mạng cña B-ISDN

14


Các lớp mạng của B-ISDN đợc trình bày trên hình sau:

C ác ch ứ c
n ă n g lớ p c a o
B -I S D N
M ¹ng
g ia o v ậ n

ATM

M ức k ênh ảo V C
C ác ch ứ c
n ă n g g ia o
v ậ n lớ p A T M

C hức năng
g ia o v Ë n lí p
v Ë t lý

M øc ® ờng ảo V P

M ức đ ờng
tru y ền d ẫ n
M ức nhóm
tá ch số
M ức phát

Hình 1.4 Cấu tróc ph©n líp cđa B-ISDN.
 Líp vËt lý.
Trong kü tht 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 ®iĨm kÕ nhau.
 Líp ATM.

Líp ATM bao gåm hai møc:
* Mức kênh ảo: là mức có chức năng truyền đơn hớng các tế bào ATM tơng
ứng với một giá trị nhËn d¹ng chung duy nhÊt VCI

15


* 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 đà 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 trÔ

16


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:
§Ĩ phï hỵp víi viƯc trun tÝn hiƯu thêi 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.

17

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 đà 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 ®ỉi trƠ cđa tÕ bµo
2.1.3. CÊu tróc tÕ bµo ATM
CÊu tróc mét tÕ bµo ATM

18

8

7

6

5

Byte
1
2
3

4

3

2

1

Phần tiêu đề
Header Section

4
5
6
Phần mang thông tin dịch vụ

Information Section

52
53

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:
Mạng công
cộng

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

Mạng riêng

Mạng riêng
UNI
(Giao diện mạng - khách hàng)

Các trạm kết
cuối sử dụng

Các trạm kết

Các trạm kết

dụng
cuốiATM
sử dụng
Hìnhcuối
2.3sử
Cấu
trúc phân cấp

Các trạm kết
cuối sử dụng

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

19


+ 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.
Bit 8

7

6

5

4

3

2

GFC

VPI

VPI

VCI

1

7

6

1
2

CLP

HEC

Phần mang thông tin của ngời sử
dụng 48 byte

5
.
.
.
.
.
.
53
Byte

4

3

2

1 Octet
1

VPI

2

VCI

3

VCI

4
PT

5

VPI

3

VCI
VCI

Bit 8

VCI

4
PT

CLP

HEC

Phần mang thông tin của ngời sử
dụng 48 byte

5
.
.
.

.
.
.
53
Byte

Hình 2.4 Cấu trúc tiêu đề tế bào ATM
* Cấu trúc tế bào ATM tại UNI

* Cấu trúc tế bào ATM tại NNI

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 ®é dµi gåm 4
bit, trong ®ã 2 bit dïng 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.

20