mạng viễn thông và công nghệ atm

Mục lục
Lời nói đầu
Chương 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. Sù ra đời của mạng băng rộng B-ISDN 4
1.1.3.1. Sù ra đời của ISDN 4
1.1.3.2. Sù ra đời của mạng băng thông rộng B-ISDN 6
1.1.4. Lựa chọn phương 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

1.2.3.1.2. Líp ATM 13

Chương II : CÔNG NGHỆ ATM
2.1. Giới thiệu chung về ATM 14
2.1.1. Khái niệm về ATM 14
2.1.2. Các đặc điểm của ATM 14
2.1.3. Cấu trúc tế bào ATM 17
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 thước 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 thấp trong B- ISDN 33
2.2.2.1. Lớp vật lý 33
2.2.2.2. Líp ATM 35
2.2.3. Các lớp cao trong B-ISDN 35
2.2.3.1. Lớp thích ứng ATM (AAL) 35
2.2.3.2. Các 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. Đường ảo 44
2

Chương 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 mạch quang 64
3.2. Kỹ thuật truyền dẫn ATM trong B-ISDN 65
3.2.1. Tổng quan 65
3.2.2. Chức năng của truyền dẫn 65
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

3.4.1.2. Trễ tại lớp ATM 77
3.4.1.3. Trễ tại lớp AAL 77
3.4.1.4. ảnh hưởng 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 cước 83
3.5.1. Đánh số 83
3.5.1.1. Kế hoạch đánh số 83
3.5.1.2. Ảnh hưởng 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 cước 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 cước 88
CHƯƠNG 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 người sử dụng 90
4.3.1.1. Đặc điểm 90
4.3.1.2. Các yêu cầu 91
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 đường dài 92
4.3.3.1. Đặc điểm 92
4

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…………………………………………
5

Chương 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 phương thức
dùng để truyền thông tin giữa những người sử dụng khi thực hiện các dịch vụ
tương 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 người 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 người sử dụng và mạng viễn thông .
• Thiết bị chuyển mạch
Chức năng chính là thiết lập đường truyền dẫn giữa các thiết bị đầu cuối
cho một mạng viễn thông.
Chuyển mạch có thể được 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
6

Là thiết bị được 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 tương 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 lưới, kỹ thuật đánh số,
tính cước, đồng bộ, báo hiệu, đảm bảo chất lượng ,liên lạc
* Kỹ thuật cấu hình mạng lưới: 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, lưu lượng, chất
lượng và công tác quản lý mạng. Có rất nhiều cách tổ chức mạng lưới nh
mạng hình sao, mạng hình lưới.
* 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 được một cách đầy đủ thông tin về thuê bao đó
như dịch vụ của thuê bao đó là kiểu dịch vụ gì , truyền dẫn ra sao , vị trí ở
đâu
* Kỹ thuật tính cước: xác định phương pháp tính cước 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.
7

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 người sử dụng cần trao đổi thì lại có một loại dịch vụ
tương ứng, ứng với mỗi loại dịch vụ này lại có Ýt 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 như:
Mạng Telex: Dùng để gửi các bức điện dưới dạng các kí tự được mã hoá
bằng 5 bit (mã Baudot) . Không truyền được 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 được số hoá và chuyển mạch ở hệ thống chuyển mạch
PSTN(Public Switch Telephone Network) là tổng đài điện tử số có chứa các
chương trình làm việc lập trình sẵn.Tín hiệu truyền dẫn trong mạng là các tín
hiệu thoại đã được số hoá. Có thể truyền bằng cáp đồng trục hoặc cáp quang.
Giữa hai thiết bị đầu cuối có một kênh được thiết lập sẵn trước khi có cuộc gọi.
Vì thế mạng điện thoại có thể được 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 phương pháp chuyển mạch kênh hoặc chuyển
mạch gói ( Packet-Switching). Nghĩa là số liệu trước khi truyền dẫn trong mạng
sẽ được chia thành các gói tin. Các gói tin này sẽ được truyền qua các nút mạng
để đến được 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 được thiết kế cho các dịch vụ riêng biệt và không thể sử
dụng cho các mục đích khác. Nếu người 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
8

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 phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng khác nhau…

Do đó hệ thống viễn thông hiện nay có rất nhiều nhược điểm:
• Chỉ truyền được các dịch vụ độc lập tương 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 dưỡng, 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 nhược điểm trong khi các
yêu cầu của người sử dụng ngày càng cao. Điều này làm cho hệ thống viễn
thông cũ không còn đáp ứng được, cần có một mạng thích hợp nhằm đáp ứng
các nhu cầu trên của người 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 Ých hơn, phục vụ được
nhiều hơn các yêu cầu của người sử dụng cũng như để tương xứng với sự phát
triển lớn mạnh của các ngành khoa học kỹ thuật khác.
1.1.3. Sù ra đời của mạng băng rộng B-ISDN.
1.1.3.1. Sù ra đời của ISDN (Intergrated Services Digital Network).
Vào đầu những năm 80, thuật ngữ ISDN bắt đầu được 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 thường như thoại, số liệu, truyền hình thông qua
các phương tiện truyền dẫn thông tin số như cáp quang, vi ba và vệ tinh. ISDN
cung cấp đường 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 đường dẫn số đó.
9

Dựa vào các dịch vụ thông tin của ISDN, người ta còn đưa 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 người sử dụng. Người ta đưa 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
phương thức chuyển mạch kênh.
Các bộ phận chuyển mạch gói để phục vụ cho các dịch vụ sử dụng
phương thức chuyển mạch gói.
Các phương tiện truyền thông khác:
Gateway ISDN: cổng ISDN để tăng cường đăng ký khi cần truy nhập vào
mạng.
Giao diện ISDN: là giao diện duy nhất giữa người dùng và mạng.
10
User
Gate -
way
ISDN
C¸c tÝn hiÖu
OA & M
ChuyÓn m¹ch
kªnh
ChuyÓn m¹ch
gãi
C¸c dÞch vô
kh¸c
Gate -
way
ISDN

User
Giao diÖn ISDN

Người 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 phương 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 người sử dụng tải các
phần mền từ Internet xuống, dùng trong các ứng dụng điều khiển từ xa như: giáo
dục và mua hàng, , dùng để tổ chức các hội nghị qua màn hình nhưng 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.
1.1.3.2. Sù 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 lượng 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 vược 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
11

mạng khác dịch vụ tổ hợp và mạng tổ hợp có nhiều ưu điểm về mặt kinh tế, phát
triển, thực hiện, vận hành và bảo dưỡng.
• Sự cần thiết phải thoả mãn tính mềm dẻo cho các yêu cầu về phía người
sử dông cũng nh người quản lý mạng(về tốc độ đường truyền, chất lượng dịch
vụ, về độ tin cậy trong lĩnh vực trao đổi thông tin )
Cuối năm 1988, những khuyễn nghị chính thức ITU – I.21 như 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 trước, dịch vụ cố định. Cuộc nối trong B-
ISDN phục vụ cho cả chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói theo kiểu đơn
phương tiện (Monomedia) hay đa phương tiện (Multimedia), hướng liên kết
(Connection-Oriented) hoặc không liên kết (Connectionless), theo cấu hình đơn
hướng hay đa hướng. Bên cạnh đó B–ISDN là một mạng thông minh có khả
năng cung cấp các dịch vụ cải tiến, cung cấp các công cụ bảo dưỡng và vận hành
(OAM) điều khiển và quản lý mạng có hiệu quả.
1.1.4. Lựa chọn phương thức truyền tải cho mạng B.
Vì mạng B là mạng cung cấp các dịch vụ thời gian thực cho nên việc lựa
chọn phương 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 phương thức chuyển mạch hiện
hành.
1.1.4.1. Chuyển mạch kênh.
Đây là phương pháp được sử dụng từ lâu trong mạng điện thoại PSTN.
Ngày nay phương pháp này vẫn được sử dụng trong mạng ISDN. Nó sử dụng
phương pháp ghép kênh theo thời gian TDM(Time Division Maltiplexing).
12

Trong đó thông tin trên một kênh được truyền theo mét 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 được thiết lập trước khi có yêu cầu thiết lập cuộc gọi trong mạng. Do đó
phương 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 người ta đưa ra hệ thống chuyển mạch kênh đa tốc độ MRCS
(Maltirate Circuit Switching). Các đường nối trong MRCS được chia thành n
kênh cơ bản gồm các khung thời gian có độ dài khác nhau, mọi cuộc liên lạc có
thể được xây dựng từ n kênh này. Thông thường 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 đường 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 chưa 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 được cung cấp khi thông tin được gửi đi. Sau khi gửi
xong thông tin tài nguyên được giải phóng trở lại. Sự cung cấp này được thiết
lập mỗi lần gửi nh trong trường hợp chuyển mạch gói nhưng dưới sự điều khiển
13

của tín hiệu báo hiệu liên kết nhanh (fast “associated” signalling) chứ không
nằm trong chuyển mạch gói.
Khi thiết lập cuộc gọi người sử dụng yêu cầu độ rộng của băng bằng số
nguyên lần độ rộng băng của kênh cơ bản. Hệ thống lúc này chưa 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 được chọn. Khi bên phát bắt đầu
gửi thông tin, lúc này hệ thống báo hiệu rằng bên phát có thông tin được 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 được yêu cầu về
mặt thời gian.
1.1.4.4. Chuyển mạch gói.
Được sử dụng trong mạng máy tính. Phương thức này thực hiện truyền dữ
liệu dưới dạng các gói tin qua các nút mạng, thông tin được chia thành các gói
có độ dài khác nhau và được lưu trong bộ đệm (buffer). Khi cần truyền dữ liệu
thì tất cả các gói tin này được 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 lưu đồ dữ liệu – Data Gram: các nút mạng sẽ chọn đường 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 được gửi tới
nút mạng gần nhất khi có yêu cầu truyền. Nút mạng sẽ tìm đường 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 đường 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.
14

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
Mét khung STM
Hình 1.2 Cấu trúc khung thời gian
Khi mét khe thời gian đã được 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 được đóng thành các gói lớn gồm
rất nhiều byte, kích thước của các gói có thể thay đổi được tuỳ theo nhu cầu
truyền nhưng không được vượt quá một giá trị giới hạn (khoảng 4048 byte).
Các gãi tin được gửi tới nút mạng như một chuỗi các bit liên tục và nó
chiếm toàn bộ băng thông của đường truyền, nút mạng sẽ kiểm tra xem đường
truyền nào rỗi thì gửi tin theo đường truyền đó. Trên mỗi gói có số hiệu nhận
dạng đường để cho nút mạng nhận biết nút Nguồn và Đích của gói, từ đó chuyển
tiếp gói tin đến đích đúng thứ tự. Phương pháp này sử dụng băng thông hiệu quả
hơn STM, vì khi một đường truyền rỗi thì các đường khác có thể dùng nó cho
15

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. NÒn 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 được đòi hỏi để hiện thực hoá .
Thứ nhất: xử lý tốc độ cao và công nghệ môI trường , truyền dẫn băng rộng
và công nghệ chuyển mạch băng rộng; chúng được yêu cầu là bởi vì các tín hiệu
của dịch vụ băng rộng và tốc độ cao được 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 được cung cấp và các dịch vụ chế độ gói đồng tồn tại. Những công nghệ
cơ bản này đã được phát triển và được 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 được nâng cao, suy hao của cáp sợi
quang đã được 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 lưỡng cực hoặc GaAs được 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
16

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 được phát triển. Thêm vào đó, các thiết
bị đầu cuối B-ISDN được sử dụng cho các thiết bị video khác nhau đã được
triển khai một cách thành công và được sử dụng với các monitor TV chất lượng
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 hưởng đến rất nhiều hoạt động nghiên cứu về sự
liên kết các loại tín hiệu dịch vụ khác nhau cũng như 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 được cung cấp bởi nút chuyển
mạch cục bộ.
_ TE (Terminal Equipment): Thiết bị đầu cuối.
17

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
Hỡnh 1.3 S cu trỳc chc nng ca B-ISDN.

1.2.2.2. c im k thut ca B-ISDN.
Cỏc c im chớnh ca h thng B-ISDN c ITU-T a ra trong khuyn
ngh I.327, theo ú thỡ cỏc kh nng v bỏo hiu v truyn dn ca B-ISDN
gm:
+ Kh nng cung cp cỏc dch v bng rng.
+ Kh nng cung cp dch v cho N-ISDN vi tc c s l 64 Kb/s.
+ Cung cp cỏc chc nng bỏo hiu t ngi s dng ti mng.
+ Cung cp cỏc chc nng gia cỏc nỳt mng.
18

+ Cung cp cỏc chc nng bỏo hiu t ngi s dng ti ngi s dng.
1.2.3 K thut liờn kt mng trong B-ISDN.
1.2.3.1 Mụ hỡnh sp xp cỏc lp mng ca B-ISDN
Cỏc lp mng ca B-ISDN c trỡnh by trờn hỡnh 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

Hỡnh 1.4 Cu trỳc phõn lp ca B-ISDN.
Lp vt lý.
Trong k thut liờn kt mng lp vt lý bao gm ba mc:
* Mc ng truyn dn: liờn kt cỏc phn t cú chc nng lp ghộp hoc
thỏo thụng tin hu ích (Payload) (trong h thng truyn dn, thụng tin hu ích
cựng vi cỏc thụng tin iu khin to ra một khung truyn dn hon chnh).
* Mc nhúm / tỏch s: bao gm cỏc phn t cú nhim v nhúm hoc tỏch
dũng bit liờn tc.
19

* Mức phát: là một phần của mức nhóm tách số, nó có nhiệm vụ truyền tín
hiệu giữa hai điểm kế nhau.
• Líp ATM.
Líp ATM bao gồm hai mức:
* Mức kênh ảo: là mức có chức năng truyền đơn hướng các tế bào ATM
tương ứng với một giá trị nhận dạng chung duy nhất VCI
* Mức đường ảo: là mức có chức năng truyền đơn hướng các tế bào ATM
thuộc về nhiều kênh ảo khác nhau nhưng lại có chung một giá trị nhận dạng
đường ảo VPI.

Chương 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 tương lai.

2.1.1. Khái niệm về ATM.
ATM là phương thức truyền không đồng bộ kỹ thuật chuyển mạch gói
chất lượng cao. Có phương thức truyền tải định hướng, 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.
20

* 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 thường nh
chúng được 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 trước 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 được các
“nút cổ chai” thường xảy ra ở các mạng LAN và WAN hiện nay.
2.1.2. Các đặc điểm của ATM.
ATM truyền tải theo phương thức không đồng bộ, tức là các thông tin
được truyền từ đầu phát tới đầu thu một cách không đồng bộ và được thể hiện
như sau: thông tin xuất hiện tại đầu vào của hệ thống được nạp vào các bộ nhớ
đệm, sau đó chúng được 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 thước 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 thước nhỏ cũng sẽ tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở

tốc độ cao được dễ dàng hơn.
• Thứ hai: ATM còn có một đặc điểm rất quan trọng là nhóm một vài kênh
ảo thành một đường ảo mhằm giúp cho việc định tuyến được dễ dàng.
Phương thức truyền tải trong ATM gần giống với phương 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
đường truyền có tốc độ rất cao.
21

• Để đảm bảo độ trễ đủ nhỏ thì các tế bào được 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 tương thích về mặt tốc độ truyền của các tế bào (tốc độ của
thông tin) và tốc độ của thông tin được tạo ra (tốc độ thay đổi nguồn tín hiệu).
ATM có thể điều khiển tất cả các kiểu lưu lượng: Voice, Audio, Video,
Text, Data , được 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 lưu
lượng khác nhau nào theo yêu cầu, có thể thấy rằng đây là một công nghệ cho
mọi môi trường LAN, GAN, PSTN Đây là nguyên nhân nổi bật làm cho ATM
được lựa chon làm công nghệ chuyển mạch và truyền dẫn chung cho các dịch vụ
trong mạng B-ISDN.
Các tính năng ưu việt của ATM và môi trường ATM là:
• Ghép kênh không đồng bộ (ATDM) và thống kê cho mọi kiểu lưu lượng.
• 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 được tạo
ra và ATM cung cấp khả năng ghép kênh “thống kê” với đường truyền. Do đó
trong ATM đã tận dụng được dung lượng truyền dẫn trong các thời điểm có
“hoạt động thấp” của nguồn thông tin với thay vì truyền đi các tế bào “không có
Ých”, là các tế bào truyền đi trong khoảng thời gian này, sẽ có các nguồn thông
22

tin khác nhau được thay thế. Trong trường hợp có nhiều nguồn thông tin được
thay đổi (VBR) truyền đi trên cùng một đường truyền thì khả năng ghép kênh
“thống kê” là rất cao.
Tế bào ATM có kích thước cố định và kết hợp với ghép kênh, giúp cho
việc tổ hợp nhiều nguồn tín hiệu khác nhau trên một đường truyền được dễ
dàng, từ đó các nhà khai thác có thể cung cấp nhiều dịch vụ cho khách hàng trên
cùng một đường truyền.
Tuy nhiên ATM không phải không có nhược 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 hưởng rất nhiều nếu xảy ra trễ này.


TrÔ cña m¹ng Gi¸ trÞ trÔ t¨ng Gi¸ trÞ trÔ gi¶m

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

23

6
52
53
PhÇn mang th«ng tin dÞch vô
Information Section
PhÇn tiªu ®Ò
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 hướng 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 nhưng có khả năng nhóm
một vài kênh ảo thành một đường ảonhằm giúp cho việc định tuyến được 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
24
M¹ng c«ng

céng
M¹ng c«ng
céng
NNI
(Giao diÖn gi÷a c¸c nót m¹ng)
M¹ng riªng
M¹ng riªng
C¸c tr¹m kÕt
cuèi sö dông
C¸c tr¹m kÕt
cuèi sö dông
C¸c tr¹m kÕt
cuèi sö dông
C¸c tr¹m kÕt
cuèi sö dông
UNI
(Giao diÖn m¹ng - kh¸ch hµng)

Tương ứng với hai cấp giao diện trên, người ta đưa hai dạng cấu trúc phần
tiêu đề tương ứng:
+ Cấu trúc phần tiêu đề giao diện giữa người sử dụng và mạng UNI.
+ Cấu trúc phần tiêu đề giao diện giữa các nút mạng NNI.


Hình 2.4 CÊu trúc tiêu đề tế bào ATM
Ý nghĩa các trường trong phần tiêu đề.

_ GFC ( General Flow control) là trường điều khiển luồng chung. Trường
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

được tiêu chuẩn hóa.
_ VPI (Virtual Path Identyfier) và VCI ( Virtual Channel Identyfier) là hai
trường 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.

25
* CÊu tróc tÕ bµo ATM t¹i UNI
GFC VPI
VPI VCI
VCI
VCI PT CLP
HEC
PhÇn mang th«ng tin cña ng êi sö
dông 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
PhÇn mang th«ng tin cña ng êi sö
dông 48 byte
Bit 8 7 6 5 4 3 2 1 Octet
1
2
3
4
5
.
.
.
.
.
.
53
Byte
* CÊu tróc tÕ bµo ATM t¹i NNI