Truyền số liệu chuyên đề công nghệ ATM

Truyền số liệu. Chuyên đề: Công nghệ ATM
1
Data Communication – Edit by.Lê Đắc Nhường
Kỹ thuật truyền số liệu Công nghệ ATM
1. Giới thiệu chung về ATM
2. ATM và các chế độ ghép kênh
3. Cấu trúc phân lớp trong ATM

Truyền số liệu. Chuyên đề: Công nghệ ATM
2
Data Communication – Edit by.Lê Đắc Nhường
Hiện nay, các mạng viễn thông hiện tại có đặc điểm chung là tồn tại một cách
riêng lẽ, ứng với mỗi một loại dịch vụ thông tin lại có ít nhất một loại mạng viễn
thông riêng biệt để phục vụ dịch vụ đó. Thí dụ:
Mạng Telex: dùng để gởi các bức điện dưới dạng các ký tự đã được mã
hóa bằng mã 5 bit. Tốc độ truyền rất thấp (từ 75 đến 300 bit/s).
Mạng điện thoại công cộng: còn gọi là mạng POTS (Plain Old Telephone
Service), ở mạng này tiếng nói được số hóa và chuyển mạch ở hệ thống
chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN (Public Switched Telephone
Network).
1.1 Giới thiệu:

Truyền số liệu. Chuyên đề: Công nghệ ATM
3
Data Communication – Edit by.Lê Đắc Nhường
Mạng truyền số liệu: bao gồm các mạng chuyển mạch gói để trao đổi số liệu
giữa các máy tính dựa trên giao thức của X.25 và hệ thống truyền số liệu
chuyển mạch kênh dựa trên các giao thức X.21.
Các tín hiệu truyền hình: có thể được truyền theo 3 cách:
 Truyền bằng sóng vô tuyến

 Truyền qua hệ thống mạng truyền hình CATV (Community Antena TV)
bằng cáp đồng trục.
 Truyền qua hệ thống vệ tinh còn gọi là hệ thống truyền hình trực tiếp
DBS (Direct Broadcast System).
Trong phạm vi cơ quan, số liệu giữa các máy tính được trao đổi thông qua
mạng cục bộ LAN thường là mạng: Ethernet, Token Bus, và Token Ring.
1.1 Giới thiệu

Truyền số liệu. Chuyên đề: Công nghệ ATM
4
Data Communication – Edit by.Lê Đắc Nhường
Hậu quả là hiện nay có rất nhiều loại mạng khác nhau cùng song song tồn
tại. Mỗi mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo
dưỡng khác nhau. Như vậy hệ thống mạng viễn thông hiện tại có rất nhiều
nhược điểm mà quan trọng là:
Chỉ truyền được các dịch vụ độc lập tương ứng với từng mạng.
Thiếu mềm dẻo: Sự ra đời của các thuật toán nén tiếng nói, nén ảnh,…và
tiếng bộ trong công nghệ VLSI ảnh hưởng mạng mẽ tới tốc độ truyền tín
hiệu. Hệ thống hiện nay rất khó thích nghi với yêu cầu của các dịch vụ
khác nhau trong tương lai.
Kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng, vận hành cũng như việc sử dụng tài
nguyên. Tài nguyên có trong một mạng không thể chia sẻ cho các mạng
khác cùng sử dụng.
1.1 Giới thiệu

Truyền số liệu. Chuyên đề: Công nghệ ATM
5
Data Communication – Edit by.Lê Đắc Nhường
Do cần có một mạng viễn thông duy nhất ngày càng trở nên bức thiết, chủ yếu
là do các nguyên nhân sau:

Các yêu cầu dịch vụ băng rộng đang tăng lên.
Các kỹ thuật xử lý tín hiệu, chuyển mạch, truyền dẩn ở tốc độ cao (cỡ vài
trăm Mbit/s đến vài Gbit/s) đã trở thành hiện thực.
Tiến bộ về khả năng xử lý ảnh và số liệu.
Sự phát triển của các ứng dụng trong lĩnh vực tin học và viễn thông.
Sự cần thiết phải tổ hợp các dịch vụ phụ thuộc lẫn nhau ở chuyển mạch
kênh và chuyển mạch gói vào một mạng băng rộng duy nhất.
Sự cần thiết thỏa mãn tính mềm dẻo cho các yêu cầu về phía người sử dụng
Vì vậy cũng như người quản trị mạng.mạng B-ISDN ra đời nhằm đáp ứng
các điều kiện trên
1.2 Sự ra đời của hệ thống viễn thông mới B-ISDN:

Truyền số liệu. Chuyên đề: Công nghệ ATM
6
Data Communication – Edit by.Lê Đắc Nhường
ISDN theo ITU-T dựa trên cơ sở kiểu truyền không đồng bộ ATM
(Asynchronous Tranfer Mode). ATM sẽ là nền tảng của B-ISDN trong tương lai.
Kiểu truyền không đồng bộ bao gồm cả trong truyền dẫn và chuyển mạch, còn
không đồng bộ là trong đó các gói trong cùng một cuộc kết nối có thể lập lại một
cách bất thường như lúc chúng được tạo ra theo yêu cầu cụ thể mà không theo
một chu kỳ nào cả.
ATM còn có hai đặc điểm quan trọng:
ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định gọi là các tế bào (ATM
cell), các tế bào nhỏ cùng với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền và
biến động trễ (Delay Jitter) giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gian thực,
ngoài ra kích thước nhỏ cũng tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ
cao được dể dàng.
 ATM còn có một đặc điểm rất quan trọng là khả năng nhóm một vài kênh
ảo thành một đường ảo nhằm giúp cho việc định tuyến được dể dàng.
1.3 Khái niệm cơ bản về ATM:

Truyền số liệu. Chuyên đề: Công nghệ ATM
7
Data Communication – Edit by.Lê Đắc Nhường
Tính trong suốt về mặt nội dung: là chức năng đảm bảo việc truyền đúng
các bit từ đầu phát đến đầu thu (tức là sự chính xác về mặt nội dung). Khi mới ra
đời, trong các mạng chuyển mạch gói chất lượng truyền số liệu còn kém, do đó
để đảm bảo chất lượng truyền chấp nhận được người ta phải thực hiện chức
năng điều khiển lổi trên mọi liên kết.
Việc điều khiển lổi này được thực hiện bởi giao thức HDLC (High Level Data
Link Control) bao gồm các chức năng: giới hạn khung, đảm bảo truyền bit chính
xác, kiểm tra lổi, Ở đây quá trình điều khiển lỗi được thực hiện trên mọi liên kết
thông qua nút chuyển mạch, do đó nút chuyển mạch phải xử lý một loạt các thủ
tục phức tạp khác nhau làm ảnh hưởng đến tốc xử lý chung của hệ thống.
1.4 Tính trong suốt của hệ thống:

Truyền số liệu. Chuyên đề: Công nghệ ATM
8
Data Communication – Edit by.Lê Đắc Nhường
Sau này, do chất lượng của hệ thống truyền dẫn và chuyển mạch tăng lên
nên tỷ lệ lỗi trên mạng giảm. Với một mạng chất lượng cao như vậy người ta
chỉ cần thực hiện một số chức năng của thủ tục HDLC.
Bằng cách này người ta giảm được khối lượng thông tin mà nút chuyển
mạch cần xử lý, nhờ đó tốc độ của nút tăng lên.
Như vậy lớp 2 trên mô hình OSI được chia thành hai lớp con. Lớp 2a
chuyên cung cấp các chức năng cơ bản của lớp 2, lớp 2b cung cấp các chức
năng bổ sung. Các hệ thống ứng dụng nguyên lý này được gọi là chuyển tiếp
khung (Frame Relay).
1.4 Tính trong suốt của hệ thống:

Truyền số liệu. Chun đề: Cơng nghệ ATM
9
Data Communication – Edit by.Lê Đắc Nhường
1.4 Tính trong suốt của hệ thống:
Đối với B-ISDN ý tưởng này còn được mở rộng hơn nữa, các chức năng
điều khiển lổi khơng còn được cung cấp ở các nút chuyển mạch trong mạng
nữa mà trong trường hợp cần thiết sẽ được cung cấp bởi các thiết bị đầu cuối.
Do đó các nút của ATM có độ phức tạp tối thiểu và vì thế có tốc độ truyền rất
cao có thể lên đến 600Mbit/s
Chức năng
Chuyển mạch gói
Chuyển tiếp khung
ATM
Truyền lại gói
x
-
-
Giới hạn khung
x
x
-
Kiểm tra lổi
x
x
-
Các chức năng được thực hiện ở nút mạng của X.25, chuyển tiếp khung và AT

Truyền số liệu. Chuyên đề: Công nghệ ATM
10
Data Communication – Edit by.Lê Đắc Nhường

1.4 Tính trong suốt của hệ thống:
Tính trong suốt về mặt thời gian: Các dịch vụ thời gian thực yêu cầu
dòng bit có trễ rất ngắn khi được truyền từ đầu phát đến đầu thu, tức là
chúng yêu cầu tính chính xác về thời gian.
Có thể phân biệt hai loại trễ:
+ Trễ do chuyển mạch
+ Trễ từ điểm đầu đến điểm cuối.
Mạng ATM chỉ cần những chức năng tối thiểu ở nút chuyển mạch, do đó nó
cho phép truyền số liệu tốc độ rất cao, trễ trên mạng và các biến động trễ
giảm xuống, do đó quan hệ thời gian được đảm bảo như trong trường hợp
chuyển mạch kênh.

Truyền số liệu. Chuyên đề: Công nghệ ATM
11
Data Communication – Edit by.Lê Đắc Nhường
Các dịch vụ phục vụ cho các thuê bao gia đình: Các dịch vụ quan trọng
cho các thuê bao gia đình là những dịch vụ:
 Truyền hình cáp CATV
 Truyền hình số chuẩn SDTV (Standard Digital TV)
 Tương lai là dịch vụ truyền hình độ phân giải cao HDTV (High
Definition TV).
 Một ứng dụng quan trọng nữa là dịch vụ điện thoại truyền hình trong
đó các hình ảnh chất lượng cao được truyền đi ở tốc độ từ 2 tới 5
Mbit/s với giá thành phải chăng.
1.5 Các dịch vụ tương lai của B-ISDN trên cơ sở ATM.

Truyền số liệu. Chuyên đề: Công nghệ ATM
12
Data Communication – Edit by.Lê Đắc Nhường
1.5 Các dịch vụ tương lai của B-ISDN trên cơ sở ATM.

Các dịch vụ phục vụ trong lĩnh vực kinh doanh và giao dịch: Các thuê
bao trong phạm vi công sở, văn phòng có những đặc điểm hoàn toàn khác so
với các thuê bao gia đình. Điểm chung duy nhất giữa hai lĩnh vực này là điện
thoại truyền hình. Tuy vậy, dịch vụ này cũng phải được mở rộng để tiến tới:
 Điện thoại hội nghị truyền hình, sao cho người sử dụng có thể dùng
dịch vụ điện thoại truyền hình để liên lạc vài điểm cùng một lúc.
 Các hệ thống ATM-LAN được nối với nhau sẽ tạo khả năng truy nhập
hệ cơ sở dữ liệu phân tán với tốc độ rất cao.
 Ngoài ra, các dịch vụ truyền ảnh, y tế, sẽ có chất lượng phục vụ cao
hơn.

Truyền số liệu. Chun đề: Cơng nghệ ATM
13
Data Communication – Edit by.Lê Đắc Nhường
1.5 Các dịch vụ tương lai của B-ISDN trên cơ sở ATM.
Dòch vụ
Tốc độ (Mbit/s)
Truyền số liệu
1,5 - 30
Truyền văn bản, tài liệu
1,5 - 45
Điện thoại truyền hình/Hội nghò truyền hình
1,5 - 130
TV
30 - 130
Truyền hình phân giải cao
130
Đặc điểm các dịch vụ băng rộng cơ bản

Truyền số liệu. Chuyên đề: Công nghệ ATM

14
Data Communication – Edit by.Lê Đắc Nhường
2.1 Synchronous Transfer Mode (STM):
Các frame trên đường truyền được chia thành các Pulse Frame.

Truyền số liệu. Chuyên đề: Công nghệ ATM
15
Data Communication – Edit by.Lê Đắc Nhường
2.1 Synchronous Transfer Mode (STM):
Mỗi Pulse Frame gồm 1 frame đồng bộ và các time slot.
Mỗi Time slot chứa thông tin của một chanel.

Truyền số liệu. Chuyên đề: Công nghệ ATM
16
Data Communication – Edit by.Lê Đắc Nhường
2.1 Synchronous Transfer Mode (STM):
Cách thức Multiplex: đồng bộ thành tín hiệu user sẽ có một vị trí cố định
(thứ tự time slot) so với SYNC Frame. Một time slot chỉ được sử dụng cho một
chanel.Với các băng thông rộng hơn thì nó có thể sử dụng thêm vài chanel.

Truyền số liệu. Chuyên đề: Công nghệ ATM
17
Data Communication – Edit by.Lê Đắc Nhường
2.1 Synchronous Transfer Mode (STM):
Mạng chuyển mạch (Switching Network): Được sử dụng bởi các tổng đài
vì vậy hoạt động theo nguyên lý STDM.
Trong quá trình bắt đầu khởi tạo kết nối, time slot thuê bao A sẽ được kết nối
với time slot của thuê bao B.
SN (Switching Network): thực hiện việc tương thích các time slot về lãnh vực
thời gian và SS (Space stage).

Truyền số liệu. Chuyên đề: Công nghệ ATM
18
Data Communication – Edit by.Lê Đắc Nhường
2.1 Synchronous Transfer Mode (STM):
Trong đó:
TS: Time Slot.
SS: Space Stage.
Mổi 8 bit code của đầu vào multiplex line có thể.
a-Chuyển đến bất kỳ time slot nào của đầu ra multiplex line.
b-Chuyển đến cùng một time slot nào của bất kỳ đầu ra multiplex line.

Truyền số liệu. Chuyên đề: Công nghệ ATM
19
Data Communication – Edit by.Lê Đắc Nhường
2.1 Synchronous Transfer Mode (STM):
Time Stage

Truyền số liệu. Chuyên đề: Công nghệ ATM
20
Data Communication – Edit by.Lê Đắc Nhường
2.1 Synchronous Transfer Mode (STM):
Space Stage:
Ngược lại với time stage, nó không làm thay đổi time slot. SS chuyển 8 bit
code từ incoming multiplex line sang outgoing multiplex line 1 cách ngẫu nhiên.

Truyền số liệu. Chuyên đề: Công nghệ ATM
21
Data Communication – Edit by.Lê Đắc Nhường
2.2 Packet Transfer Mode (PTM)

Các gói data của các thuê bao được truyền đến line trung kế giữa 2 chuyển
mạch gói (tại vị trí và thời điểm nó xuất hiện). Các chuyển mạch đầu cuối sẽ
sắp xếp các gói và chuyển chúng đến user cần chuyển

Truyền số liệu. Chuyên đề: Công nghệ ATM
22
Data Communication – Edit by.Lê Đắc Nhường
2.2 Packet Transfer Mode (PTM)
Không có các Frame đặt biệt cho các gói truyền trên line.Vì vậy, bộ thu phải
đồng bộ cho mổi gói mới.
Kích thước của mổi gói data biến đổi từ vài byte đến vài Kbyte.
Cấu trúc một gói data :
Thông tin trước khi truyền qua chuyển mạch gói, thông tin phải được tạo
gói.Ở đích đến, thông tin sẽ được khôi phục lại giống như ban đầu

Truyền số liệu. Chuyên đề: Công nghệ ATM
23
Data Communication – Edit by.Lê Đắc Nhường
2.2.1 Chuyển mạch gói X25
Việc kết nối setup đường tín hiệu thu bao với sự hỗ trợ của gói yêu cầu cuộc
gọi (CAR: Call Request Packet). Sự kết nối của 2 thuê bao được thiết lập bằng
cách phân chia thành các kênh logic (Logical Chanel: Kết nối logic giữa các hệ
thống). Sự kết nối của hai thuê bao được xem như là tổng các kênh logic của
từng phần riêng biệt. Kết nối này gọi là kết nối ảo (Virtual Connection).

Truyền số liệu. Chuyên đề: Công nghệ ATM
24
Data Communication – Edit by.Lê Đắc Nhường
2.2.1 Chuyển mạch gói X25
Chuyển mạch gói X.25 là kết nối có hướng. Kết nối setup phải được thực

hiện đầu tiên nếu không việc truyền không thể xảy ra. Sau khi thuê bao đích
nhận được CAR sẽ phát trả lời lại gửi CAC (Call Accept Packet).Khi đó thiết
lập được đường truyền xong sẽ phát data theo X.25 protocol.
Trong quá trình truyền giữa các phần với nhau,sẽ có một bảng tóm tắt
trung gian lưu trử các gói data, một gói đặt biệt sẽ kiểm tra Routing (tìm
đường trên mạng) của dữ liệu.Vì vậy phát sinh packet delay.
Chuyển mạch gói sẽ kiểm tra lỗi, thiếu dữ liệu, trùng lắp, Sau đó nó sẽ
hiệu chỉnh lại. Chuyển mạch gói sau khi nhận được một gói thông tin của
thuê bao hay của một chuyển mạch gói khác thì nó sẽ trả lời bằng gửi RR
(Receive Ready Packet).

Truyền số liệu. Chuyên đề: Công nghệ ATM
25
Data Communication – Edit by.Lê Đắc Nhường
2.2.1 Chuyển mạch gói X25
Khi một thuê bao muốn hủy bỏ kết nối nó sẽ phát gói CLR (Clear Request
Packet) và các chuyển mạch gói trả lời bằng CLC (Clear Confirm Packet).