Báo cáo khoa học: "ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN TIẾP MẠNG VOICE VÀ TELEPHONY QUA ATM SỬ DỤNG AAL1" docx

ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN TIẾP MẠNG
V

OICE VÀ TELEPHONY QUA ATM SỬ DỤNG AAL1

ThS. NCS. VÕ TRƯỜNG SƠN
Liên Bộ môn Điện – Điện tử - Cơ sở II
Trường Đại học Giao thông Vận tải


Tóm tắt: Bài báo này giới thiệu và đánh giá các phương pháp sử dụng AAL1 và mạng
ATM để đưa các tín hiệu voice và telephony vào một mạng đa dịch vụ mà không làm ảnh
hưởng đến dung lượng của các loại dịch vụ đang tồn tại trên mạng đó. Với các phương pháp
này, các nhà khai thác mạng có thể có được đầy đủ dung lượng của voice và telephony qua
ATM hướng tới việc hội tụ các loại dịch vụ khác nhau vào cùng một mạng.

Summary: This paper presents and evaluates the methods using AAL1 and ATM for
introducing voice and telephony signals into a multiservice network without reducing capacity
of existing services. Thus, operators can enjoy the full capabilities of voice and telephony over
ATM in order to converge the different services into the same network.
I. GIỚI THIỆU
Voice và telephony là loại dịch vụ chiếm tỷ trọng lớn nhất trong các mạng viễn thông ngày
nay, xét cả về mặt lưu lượng lẫn lợi nhuận thu được. Tuy nhiên, các loại dịch vụ mới đang ngày
càng phát triển, đặc biệt là các dịch vụ ứng dụng trên nền Internet. Do đó, mạng viễn thông phải
phát triển để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các loại dịch vụ này. Khi đó, một mạng kết nối
nói chung có thể đáp ứng nhu cầu của các dịch vụ mới đồng thời với các dịch vụ truyền thống,
như telephony, với chi phí hoạt động giảm xuống. Phương thức truyền dẫn không đồng bộ (ATM)
là công nghệ có khả năng cung cấp chất lượng của dịch vụ (QoS) một cách chặt chẽ, linh hoạt theo
yêu cầu của loại mạng này. Với voice và telephony, việc tương thích dịch vụ với mạng ATM được
thực hiện thông qua lớp tương thích ATM (AAL), cụ thể là AAL1 hoặc AAL2.

CT 2
Các phương pháp cơ bản để chuyển thoại qua một mạng ATM, bao gồm: dịch vụ mô
phỏng kênh tiêu chuẩn(CES), dịch vụ mô phỏng kênh sử dụng băng thông động (DBCES),
trung kế ATM của các dịch vụ băng hẹp sử dụng AAL2, và truyền dẫn thoại thông qua các giao
thức khác như VoIP hoặc VoFR.
Bài viết này giới thiệu và đánh giá các phương thức sử dụng AAL1 để đưa các tín hiệu voice
và telephony và mạng ATM nhằm hướng tới mục tiêu hội tụ dịch vụ trên một mạng băng rộng.
II. PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG KÊNH TIÊU CHUẨN (CES)
Mô phỏng kênh tiêu chuẩn được giới thiệu bởi Diễn đàn ATM vào tháng 1-1997 tại af-
vtoa-0078.000. Ngày nay nó đại diện cho một tiêu chuẩn ổn định và đáng tin cậy, đã được thực
hiện rộng rãi bởi các nhà cung cấp thiết bị ATM.
Khi sử dụng mô phỏng kênh, mạng ATM cung cấp một cơ chế truyền dẫn trong suốt cho cấu
trúc liên kết theo chuẩn G.703/4. Tín hiệu thoại được mã hoá vào những liên kết này như trong
một mạng TDM thông thường sử dụng PCM, ADPCM, hoặc các cơ chế mã hoá và nén khác.



Mạng sẽ đảm bảo rằng các kênh được phân phối tại đầu phát sẽ được tái cấu trúc chính xác tại
đầu thu. CES là một cơ chế song công hoàn toàn. Phương pháp này rất có giá trị khi không yêu cầu
tới sự thay đổi cấu trúc mạng, hệ thống TDM hoặc PBX đang tồn tại. Trong thực tế, một liên kết
kênh được mô phỏng có thể mang bất cứ loại lưu lượng nào kể cả hỗn hợp lưu lượng (hình 1).

Giao tiếp dịch vụ
CBR (E1, T1)



CT 2

Hình 1. Mô hình tham khảo CES

Thiết bị CBR
Thi
ế
t b
ị
CBR
Kênh ảo tốc độ bít
không đổi ATM
ATM CES
IWF
Hình 1. Mô hình tham khảo CES

Hình 2. Cấu trúc AAL1 dành cho luồng E1
MẠNG
Giao tiếp truy nhập ATM
ATM CES
IWF
IWF = Interworking
SIG 1 SIG 2
SIG 29 SIG 30
TS1
TS31
30 khe thời gian của khung số 0
trong đa khung E1

TS1
TS31
30 khe thời gian của khung số 1
trong đa khung E1

TS1
TS31
30 khe thời gian của khung số
15 trong đa khung E1

15 octec dành cho báo hiệu
của 30 kênh (lấy từ
TS16)
Con trỏ AAL1

Mô phỏng kênh sử dụng AAL1 để phân đoạn lưu lượng E1 hoặc T1 vào thành các tế bào
ATM cùng với thông tin định thời cần thiết để đảm bảo rằng kênh có thể được tập hợp chính
xác tại đích (hình 2).
Ưu điểm của CES là sự đơn giản trong thực hiện - mạng ATM được sử dụng thay thế cho
các liên kết vật lý trong một mạng đang tồn tại. Do đó, CES cung cấp một bước nhảy lý tưởng
từ các mạng TDM sang các giải pháp băng rộng ATM hoàn chỉnh. Tuy nhiên, CES đơn giản
nhất có hai hạn chế sau:
Thứ nhất, nó không thể cung cấp bất kì sự ghép kênh thống kê nào. Mạng ATM không có
sự khác nhau giữa các khe thời gian rỗi và bận, điều này có nghĩa là khe lưu lượng rỗi được vẫn
được mang đi qua mạng ATM. Vì thế, truyền dẫn thoại CES đơn giản tiêu thụ vượt quá 10%
băng thông yêu cầu để truyền cùng một lưu lượng thoại qua các kênh thuê bao.
Thứ hai, CES thực hiện như một dịch vụ điểm – điểm, cung cấp phương tiện truyền dẫn
cho dung lượng từ một giao diện mạng vật lý tới một giao diện mạng vật lý khác. Điều này có
thể ngăn cản sự thực thi của một số loại mạng, và kết quả có thể làm tăng chi phí mạng.
III. PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG KÊNH SỬ DỤNG BĂNG THÔNG ĐỘNG (DBCES)
Sự hạn chế của CES đơn giản được khắc phục bằng một tiêu chuẩn mới (mô phỏng mạch
sử dụng băng thông động – DBCES) bởi các thành viên của diễn đàn ATM. Tiêu chuẩn này
được thông qua vào tháng 7-1997, gọi là af-vtoa-0085.000, và đã được thực hiện bởi nhiều công
ty thành viên.
Mục tiêu của tiêu chuẩn này là cho phép sử dụng băng thông một cách linh động nhờ vào
việc phát hiện trạng thái của các khe thời gian của một trung kế TDM. Khi một khe thời gian
được phát hiện là rỗi, nó sẽ bị loại bỏ khỏi cấu trúc dữ liệu mô phỏng mạch ATM tiếp theo và
băng thông của nó được sử dụng cho dịch vụ khác (hình 3). DBCES có thể sử dụng bất kỳ
phương pháp nào để phát hiện khe thời gian rỗi. Cơ chế thực hiện chung nhất là giám sát các
bit A/B trong kênh báo hiệu liên kết và sự phát hiện mã rỗi trong tải của kênh thoại.
CT 2
Đóng vai trò rất quan trọng trong mô hình này là khối chức năng liên mạng mô phỏng kênh
(CES IWF) thuộc phần tử mạng ATM. Khối này có các chức năng chính là: mô phỏng kênh,
phát hiện khe thời gian hoạt động, định kích thước động của cấu trúc AAL1 tương ứng với các
khe thời gian hoạt động theo hướng từ TDM tới ATM, khôi phục các khe thời gian hoạt động từ

cấu trúc AAL1 trên hướng từ ATM tới TDM và đặt chúng vào khe thời gian thích hợp trong
luồng TDM, đưa các tín hiệu phù hợp (ví dụ, ABCD) vào các khe thời gian của luồng TDM
được khôi phục.
Khi tất cả các khe thời gian đều hoạt động, hệ thống ấn định băng thông đủ để cung cấp
chức năng DBCES cho tất cả các khe thời gian. Khi một vài khe thời gian trở nên rỗi, hệ thống
ngừng truyền khe thời gian này, do đó ít tế bào hơn được xếp hàng để truyền. Hệ thống xếp
hàng sau đó có thể lấy băng thông không được sử dụng bởi chức năng DBCES và tạm thời ấn
định nó cho dịch vụ khác. Khả năng này cung cấp băng thông cho các dịch vụ dạng UBR trong
thời gian ít tải thoại hơn. Điều này làm tăng hiệu quả băng thông được sử dụng bởi mạng.



Giao ti
ế
p dịch vụ CBR
(E1, T1)
CT 2

Hình 3. Mô hình tham khảo DBCES
Có 2 loại cấu trúc AAL1 là Active và Inactive:
- Cấu trúc Active (hình 4), chứa thông tin từ các khe thời gian đang hoạt động; các khe thời
gian không hoạt động không được đưa vào cấu trúc này. Cấu trúc Active lại được chia làm hai dạng:
dạng 1, có chứa các bit mặt nạ (các bít mặt nạ chỉ được phát trong cấu trúc có con trỏ) và dạng 2,
không chứa các bit mặt nạ. Dạng này giúp tiết kiệm băng thông bằng cách không phát mặt nạ
thường xuyên. Bit mặt nạ được dùng để chỉ ra khe khe thời gian tương ứng có hoạt động hay không.
- Cấu trúc Inactive: bao gồm 1 – 4 octec, sử dụng khi tất cả các khe thời gian đều không
hoạt động. Cấu trúc này chỉ chứa các bit mặt nạ toàn “0”, với một bit parity có giá trị “1”, không
có thông tin thoại cũng như báo hiệu.

a. Có các bit mặt nạ b. Không có bit mặt ạ

Hình 4. Cấu trúc AAL1 dạng Active với CAS
Thiết bị CBR
Thiết bị CBR
M Giao
M
ẠNGẠN
Giao tiếp truy nhập ATM
Kênh ảo ATM
ATM CES
IWF/DSS
IWF cho
các dịch vụ
khác
Phần tử mạng ATM
ATM CES
IWF/DSS
IWF cho
các dịch vụ
khác
Phần tử mạng ATM
MẠNG
Các bít mặt nạ
(từ 1 đến 4 octec)
Thông tin từ các khe thời
gian,
bao gồm 16xN octec
cho luồng E1
(N=1 đến 30: số kênh hoạ
t

Các bít báo hiệu
(từ 1-15 octec cho uồng E1)
Các bít báo hiệu
(từ 1-15 octec cho luồng E1)
Thông tin từ các khe thời
gian,
bao gồm 16xN octec
cho luồng E1
(N=1 đến 30: số kênh họat
Con trỏ
AAL1



CT 2

Hình 5. Cấu trúc AAL1 trong luồng tế bào ATM
Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản trong thực hiện, tức là mạng ATM được sử
dụng để thay thế cho liên kết vật lý cũ; loại bỏ được các khe thời gian tương ứng với các kênh
không họat động do đó tiếp kiệm được băng thông; cung cấp sự chuyển tiếp từ các mạng TDM
sang giải pháp băng rộng ATM hoàn chỉnh.
Tuy nhiên phương pháp này vẫn tồn tại một số nhược điểm sau: không nén tín hiệu thoại
(nén khoảng lặng) do đó gây lãng phí băng thông; chỉ thực hiện như một dịch vụ điểm – điểm,
không thực hiện chuyển mạch thoại; phức tạp hơn phương pháp CES dẫn đến chi phí cao hơn.
IV. KẾT LUẬN
Có thể nhận thấy rằng phương pháp CES là tương đối đơn giản, dễ thực hiện tuy không có
ý nghĩa trong việc tiết kiệm băng thông. Phương pháp DBCES thực hiện có phần phức tạp hơn
nhưng tiết kiệm được băng thông với những kênh không hoạt động. Cả hai phương pháp chỉ
cung cấp được dịch vụ trung kế thoại mà không thực hiện được chuyển mạch thoại. Hai vấn đề
này có thể giải quyết được khi sử dụng AAL2 để chuyển tiếp thoại thay vì AAL1.

Tài liệu tham khảo
[1]. ATM Forum, Practice Guide to Carrying voice over ATM.
[2]. Voice and Telephony Networking over ATM, Jan Holler, Ericsson Review No 1, 1998.
[3]. ITU-T, I.363.1, B-ISDN ATM adaptation layer (AAL) specification types 1 and 2, 1996.
[4]. ATM Forum, af-vtoa-0078.000, Circuit emulation service interoperability specification v2.0, 1997.
[5]. ATM Forum, af-vtoa-0085.000, Dynamic bandwidth Circuit emulation services, 64kbit/s trunking,
1997
♦
Con trỏ
AAL1 thứ K+1
Các bit mặt nạ
Header của Cell
và AAL1
Tế bào thứ N
Tế bào thứ N +1
Cấu trúc AAL1 thứ K