nghiên cứu hệ thống ATM và ứng dụng ATM trong mạng cục bộ (ATM-LAN)

MỤC LỤC
Lời nói đầu
I/ Giới thiệu về ATM và khái niệm của ATM
1. Giới thiệu về ATM
2. Định nghĩa và các đặc điểm chính của ATM:
II/ Kiến trúc mạng ATM
1. Phương thức truyền tải không đồng bộ
1.1 Cấu trúc của tế bào ATM
1.2 Cấu trúc phân lớp ATM
1.3 Điều khiển và quản lý trong mạng ATM
2. Cấu trúc mạng B_ISDN/ATM
2.1 B_ISDN và phương thức truyền thông ATM
2.2 Phương pháp phân kênh theo thời gian không đồng bộ
III/ Chuyển mạch mạng ATM
1. Giới thiệu về chuyển mạch ATM
1.
1
Dòng dữ liệu trong ATM
1.2 Cấu trúc phần tử chuyển mạch
2. Hoạt động của chuyển mạch ATM
2.1 Xử lý nhãn định tuyến trong chuyển mạch
2.2 Chuyển mạch không gian và thời gian
IV/ Kết luận
Tài liệu tham khảo
LỜI NÓI ĐẦU
Nhu cầu về giao tiếp trao đổi thông tin đối với loài người trỏ nên không
thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày và nhu cầu ấy ngày càng tăng cùng với
sự phát triển rất cao của trí tuệ loài người. Bắt đâu từ chiếc máy điện thoại,
là một sự nhảy vọt lớn trong thông tin của loài người, con người dần dần tiến
tới việc truyền dữ liệu chữ, truyền số liệu đi từ điểm này tới điểm khác. tiếp
đó là việc truyền hình ảnh làm con người gắn bó với nhau hơn và bây giờ

người ta muốn dùng tất cả các loại thông tin khác nhau như tiếng nói, hình
ảnh, số liệu trong cùng một lúc( như cầu truyền hình) truyền từ một điểm
đến nhiều điểm hoặc từ một điểm đến một điểm. Cứ mỗi lần như vậy, cùng
với sự tiến bộ trong thông tin, những hệ thống thông tin cùng với sự cung
cấp cho nó ngày càng lớn dần lên, nó đã và đang đặt ra những thách thức
mới về mặt quản lý cho con người.
Mạng dịch vụ tổ hợp số băng hẹp N - ISDN ra đời vào đầu những năm
80 như là một cứu cánh cho sự phát triển này. Nó cho phép một mạng có thể
cung cấp tất cả các dịch vụ hiện có. Tuy nhiên, sự phát triển mạnh mẽ của
công nghệ thông tin và nhu cầu trao đổi thông tin ngày càng tăng nhanhvà đa
dạng hoá của xã hội đòi hỏi phải cấp bách các dịch vụ truyền ảnh bao gồm
cả ảnh tĩnh và ảnh động chất lượng cao và truyền số liệu, truyền file tốc độ
siêu cao mà chúng yêu cầu tốc độ bít tới vài trăm Mb/s, thậm chí tới hàng
chục Gb/s. Nói chung mạng ISDN băng hẹp không thể đáp ứng, thoả mãn
được các yêu cầu bổ xung nêu trên. một mạng viễn thông thống nhất đáp
ứng tất cả các loại hình dịch vụ viễn thông và xử lý tin với tốc độ yêu cầu rất
khác nhau từ một vài Kb/s đến hàng chục Gb/s, thậm chí hàng Tb/s gọi là
mạng số liên kết đa dịch vụ băng rộng (B-ISDN) và chỉ có B- ISDN với có
khả năng cung cấp dịch vụ đa phương tiện. Ngày nay một số giải pháp kỹ
thuật đã được đề xuất nhằm cải thiện độ thực hiện của mạng viễn thông và
tiến tới thực hiện B-ISDN.
Trong số các Công nghệ thông tin khác nhau phải kể đến công nghệ
quan trọng nhất đó là phương thức truyền không đồng bộ ( Asynchronous
transfer Mode - ATM). ATM có thể ứng dụng trong các môi trường khác
nhau như mạng LAN, mạng WAN, mạng công cộng, mạng cáp truyền hình.
Do vậy ITU-T đã quyết định rằng kiểu truyền không đồng bộ ATM sẽ là
phương pháp truyền cho mạng B-ISDN trong tương lai và đã đưa ra các
khuyến nghị về ATM, đặt cơ sở cho mạng ATM cũng như phần lớn các
tham số của nó.
Tại Việt Nam hiện nay cùng với sự phát triển nhanh chóng của ngành

Bưu chính Viễn thông, công nghệ ATM cũng đã bắt đầu được chú trọng
nghiên cứu nhằm đáp ứng được những nhu cầu ngày càng tăng của xã hội.
Bản đồ án này là một phần trong quá trình nghiên cứu, tìm tòi nhằm tiến tới
nhanh chóng áp dụng công nghệ mũi nhọn này tại Việt Nam, nội dung chủ
yếu là : nghiên cứu hệ thống ATM và ứng dụng ATM trong mạng cục bộ
(ATM-LAN).
I/ Giới thiệu về ATM và khái niệm của ATM:
1. Giới thiệu về ATM:
Mạng ATM (Asynchronous Transfer Mode) được xem là mạng của
tương lai có khả nǎng tích hợp các dịch vụ cung cấp giải thông lớn cho các
mạng máy tính với tốc độ 155Mps, 622Mps và Gps. Mạng ATM là các
mạng chuyển mạch gói hướng kết nối. Đề xuất từ nǎm 1987, ATM được
xem như là mạng của tương lai có khả nǎng tích hợp mọi dịch vụ cũng như
các đặc tính cần phải có của các mạng trên bình diện ứng dụng mạng LAN
và WAN. Thiết kế chủ yếu cho xử lý thời gian thực như tiếng nói, âm thanh
và hình ảnh, công nghệ ATM có được tǎng cường để cung cấp một dải lớn
các dịch vụ và ứng dụng đặc biệt các ứng dụng LAN trên mạng ATM (LAN
emulation specs và Classical IP specsove ATM).
Dựa trên kiểu truyền không đồng bộ ATM (Asynchronous Transfer
Mode) cung cấp nhiều loại dịch vụ trên một mạng truyền thông duy nhất.
ATM được xem là kỹ thuật chuyển mạch chọn gói tốc độ cao được xây dựng
trên cơ sở tổ hợp các ưu điểm của chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh.
ATM có khả năng cung cấp nhiều loại dịch vụ với các yêu cầu khác nhau về
QoS nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng.
Tế bào * Cell ) là đơn vị thông tin cơ bản trong ATM, có độ dài cố định
53 byte, bao gồm 48 byte thông tin và 5 byte tiêu đề chứa các thông tin liên
quan để thiết lập và điều khiển kết nối .
Các dịch vụ trong mạng ATM gồm: CBR (Constant Bit Rate), rt-VBR
(real time - Variable Bit Rate ), nrt-VBR (non real time - Variable Bit Rate),
ABR (Avalible Bit Rate ), UBR (Unspecific Bit Rate). Các dịch vụ này có

thể phân thành hai loại là dịch vụ thời gian thực (CBR và rt-VBR) và dịch
vụ không theo thời gian thực (nrt-VBR, ABR và UBR). ATM có các tính
năng QoS (quality of service - chất lượng dịch vụ), cho phép khách hàng
chọn kiểu lưu thông cần ưu tiên, như cho tiếng nói và video phải đến đúng
lúc, để đảm bảo rằng thông tin ít quan trọng không chiếm lĩnh dòng lưu
thông thời gian-thực. Nó là một công nghệ có thể mở rộng, vận hành từ 25
Mbits/sec đến 2.46 Gbits/sec, nó có thể dễ dàng tích hợp với các mạng của
các hãng truyền tải, và nó hỗ trợ việc tích hợp với các công nghệ có s{n (với
những sự điều chỉnh phù hợp).Khả năng mở rộng của ATM có ý nghĩa quan
trọng đối với những công ty đang phát triển.

2. Định nghĩa và các đặc điểm chính của ATM:
B-ISDN theo ITU-T dựa trên cơ sở kiểu truyền không đồng bộ ATM
(Asynchronous Transfer Mode). Như vậy ATM sẽ là nền tảng của B-ISDN
trong tương lai.
Trong kiểu truyền không đồng bộ, thuật ngữ "truyền" bao gồm cả lĩnh
vực truyền dẫn và chuyển mạch, do 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 trong đó các
gói trong cùng một cuộc nối có thể lặp lại một cách bất bình thường như lúc
chúng được tạo ra theo yêu cầu cụ thể mà không theo chu kỳ.
ATM còn có hai đặc điểm quan trọng:
Thứ nhất, ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định gọi là các tế
bào ATM (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 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 khả năng nhóm một
vài kênh ảo (Virtual Channel) thành một đường ảo (Virtual Path), nhằm giúp
cho việc định tuyến được dễ dàng.

Công nghệ ATM có một số ưu điểm cǎn bản:
- Công nghệ ATM cung cấp một công nghệ chuyển mạch mới được giới
thiệu cho các mạng LAN và WAN cho phép thiết lập các mạch ảo trực tiếp
giữa 2 điểm trên một mạng trong suốt thời gian truyền. Nó cũng cung cấp
thông lượng (throughput) rất cao cho các máy chủ, máy trạm và các đoạn
LAN từ 51-155 Mbit/giây, thậm chí 622 Mbit/giây và trải rộng qua các
mạng xí nghiệp LAN, WAN cho đến giải thông Gigabit .
- Một mạng thống nhất (One Network): ATM sẽ cung cấp một mạng thống
nhất cho mọi loại số liệu: tiếng nói, dữ liệu, video và dữ liệu đa phương tiện.
ATM cho phép tích hợp các mạng với việc tǎng cường tính hiệu quả và khả
nǎng quản lý mạng. ATM cung cung cấp công nghệ liên mạng chung để
thực hiện các mạng riêng và các mạng công cộng.
- Phát triển các ứng dụng mới: Do tốc độ cao và tích hợp mọi dạng số liệu
(traffic), ATM sẽ cho phép kiến tạo và mở rộng các ứng dụng mới như dữ
liệu đa phương tiện tới các máy trạm, hội nghị truyền hình thời gian thực,
audio, hình ảnh động hoặc các ứng dụng thời gian thực khác.
- Tính tương thích: Do ATM không dựa trên một dạng chỉ định truyền thông
về mặt vật lý cho nên ATM tương thích với các mạng vật lý đang triển khai
hiện nay. ATM có thể truyền tải trên thiết bị cáp đôi xoắn, cáp đồng trục và
cáp quang.
- Chuyển dịch tǎng dần (Incremental Migration): các nỗ lực của các tổ chức
về chuẩn và Diễn đàn ATM tiếp tục đảm bảo rằng các mạng đang sử dụng sẽ
tận dụng được các lợi ích của công nghệ ATM với các tǎng cường dần dần
của mạng dựa trên các yêu cầu phát triển ứng dụng mới cũng như các nhu
cầu của doanh nghiệp.
- Đơn giản hoá việc quản lý mạng (Simplified Network Mana-gement):
ATM đang phát triển tới một công nghệ chuẩn đối với dịch vụ nội hạt, mạng
campus/đường trục, mạng diện rộng công cộng và mạng riêng. Sự đồng nhất
hoá nhằm chủ định đơn giản hoá quản lý mạng lưới bằng cách sử dụng cùng
công nghệ đối với mọi mức độ (level) mạng

- Chu trình có tính kiến trúc lâu dài: Các hệ thống thông tin và công nghiệp
viễn thông đang tập trung và chuẩn hoá theo công nghệ ATM. ATM đã được
thiết kế từ khi bắt đầu để đạt được tính mở rộng quy mô và tính mềm dẻo về:
khoảng cách địa lý, số người sử dụng, truy nhập và bǎng thông với tốc độ từ
megabit cho đến gigabit
- Mạng LAN tǎng cường (Emulated LAN) trên các mạng trục ATM: các đề
xuất của Diễn đàn ATM sẽ cung cấp các mạng LAN ảo và tǎng cường cho
công nghệ LAN dựa trên công nghệ Ethernet, một công nghệ được hỗ trợ
bởi một thị trường khách hàng hiện nay thống trị tới 77% thị trường mạng
máy tính.
Tuy nhiên, công nghệ ATM có một số yếu điểm:
- Tính chưa hoàn thiện (Incompleteness): Công nghệ ATM được phát triển
dựa trên nhiều sửa đổi thậm chí sai lầm. Thí dụ, trường GFC trong mào đầu
(header) của ATM được coi như là một lỗi trong chuẩn. Ngoài ra, có quá
nhiều phương án cho giao thức AAL 1 mà có lẽ là không thật sự cần thiết;
AAL 2 đã bị phá sản; AAL 3 và AAL 4 thì chưa bao giờ được thấy ánh sáng
ban ngày; AAL 3/4 tỏ ra không hiệu quả và có tổng kiểm tra (checksum) quá
ngắn và tương lai đang nằm trong giao thức AAL 5 nhưng vẫn còn nhiều
điều cần phải hoàn thiện nó. Lý do là các giao thức AAL 5 được thiết kế
rộng rãi bởi ngành công nghiệp viễn thông mà không được cập nhật (input)
nhiều bởi công nghiệp máy tính, đặc biệt theo quan điểm của ngành bảo mật
máy tính và lý thuyết mã hoá
- Giá thành cao (Cost): Hiện nay, việc triển khai công nghệ ATM khá tốn
kém so với công nghệ Fast Ethernet hay là công nghệ Gigabit Ethernet với
cùng dải thông. Công nghệ Ethernet cho đến nay có tính cạnh tranh cao so
với công nghệ ATM theo nghĩa cơ sở khách hàng, giá thành thấp, tính quen
thuộc và có lịch sử phát triển thành công. Giải pháp Emulated LAN, mà
Diễn đàn ATM đưa ra là một giải pháp làm phù hợp và triển khai các mạng
LAN hiện hành trên các mạng ATM.
- Tuy nhiên, giải pháp Emu-lated LAN over ATM networks, vẫn còn có

nhiều điểm trở ngại: (i) trong quá trình chuyển đổi các khung (frame) thay
đổi từ các khung trên LAN thành các tế bào cố định của ATM; (ii) trở ngại
khác là cách thức truy nhập đối với mạng LAN là phi kết nối trong khi cách
thức truy nhập mạng ATM là hướng kết nối; (iii) các dịch vụ
broadcast/multicast về bản chất được hỗ trợ bởi LAN là do các đặc điểm
chia xẻ môi trường truyền dẫn của mạng LAN, nhưng không là tự nhiên
trong các mạng ATM dựa trên nguyên lý điểm nối điểm; và (iv) đa số các
ứng dụng truyền thông được phát triển cho mạng LAN dường như không thể
dùng lại trong môi trường ATM.
- Các vấn đề về bảo mật (Security issues): Vấn đề về bảo mật đặt ra nhiều
câu hỏi cho việc triển khai diện rộng trong tương lai của các dịch vụ ATM
trong cuộc đua tranh trên con đường xây dựng "Siêu xa lộ thông tin". Những
khó khǎn như vậy sẽ là các cản trở cho việc chấp nhận công nghệ mới này
trong phát triển tương lai. Các yêu cầu về bảo mật đối với các mạng ATM
cần được xem xét nhằm đảm bảo tính bí mật, tính toàn vẹn và tính s{n sàng.
II/ Kiến trúc mạng ATM:
1. Phương thức truyền tải không đồng bộ:
1.1Cấu trúc của tế bào ATM:
Tế bào ATM có cấu trúc như sau:
Thứ tự bít trong 1 byte:
1 2 3 4 5 6 7 8

Hình 1.1:Cấu trúc của tế bào ATM

ATM là khối truyền tin cơ bản trong phương pháp truyền tin ATM. Như
trên hình 1-4, tế bào ATM cấu tạo nên từ 53 byte. Trong đó 5 byte dành cho
phần tín hiệu ghép đầu, còn 48 byte lại dành cho phần thông tin. Phần tín hiệu
ghép đầu được chia ra thành các phần điều khiển chung cho luồng tín hiệu
(General Flow Control), phần tín hiệu xác định luồng ảo (VPS), xác định
kênh ảo (VCI) loại tải (PT), tín hiệu xác định tế bào ưu tiên và tín hiệu kiểm

tra lỗi phần tín hiệu ghép đầu. Số bít dành cho mỗi phần giữa UNI và NNI
khác nhau, và số lượng và vị trí của các bít tương ứng được chỉ ra trên hình
1-2
Bảng 1-2 Sắp xếp các bít ghép đầu
Phần GFC trong tế bào ATM dùng để chỉ giao diện của môi trường dịch vụ.
Ngoài ra nó còn dùng làm giảm độ rung pha của các dịch vụ có tốc độ bít
không đổi, việc chỉ định dung lượng đồng nhất đối với dịch vụ có độ bit thay
đổi (VBR) và điều khiển mức độ quá tải của dòng VBR. Các chức năng như
vậy đòi hỏi khả năng kiểm soát đối với cấu trúc UNI của cấu hình sao, loại
hình vòng, loại đơn tuyến hoặc sự kết hợp các loại cấu hình này.
Phần VPI/VCI ghi nhận sự nhận dạng luồng ảo và kênh ảo để phân chia các
tế bào ATM trong cùng một đường truyền. Các phần VPI/VCI cố định được
chỉ định riêng biệt
để chỉ các tế bào không được chỉ định. Các tế bào dành
cho điều khiển và bảo dưỡng
trong lớp vật lý, kênh báo hiệu meta và các
kênh báo hiệu quảng bá.
PT dùng để chỉ các thông tin khách hàng và sự quá tải của tế bào thông tin
khách hàng.
CLP dùng để chỉ khả năng cho phép hoặc không cho phép mất cuộc gọi
trong
trường hợp mạng quá tải.
HEC là byte kiểm tra dư theo chu kỳ (CRC) đối với vùng tín hiệu ghép đầu
của tế bào. Nó được dùng để phát hiện và sửa lỗi của tế bào cũng như xác
định tín hiệu ghép đầu.
Tế bào ATM có thể được phân loại theo lớp cấu thành và chức năng như
chỉ ra trên hình 1-3. Trước hết tế bào ATM được chia ra thành tế bào lớp
ATM và tế bào lớp vật lý.
Tế bào lớp ATM được tạo ra trong lớp ATM và tế bào lớp vật lý được tạo
trong lớp vật lý. Tế bào lớp ATM được phân chia thành tế bào được chỉ định

và tế bào không được chỉ định. Còn tế bào lớp vật lý được chia ra thành tế
bào rỗi và tế bào điều hành
khai thác bảo dưỡng (OAM) lớp vật lý. Tế bào chỉ định dùng để chỉ những tế
bào dành
cho dịch vụ trong lớp ATM. Còn tế bào không chỉ định là các tế
bào không được chỉ
định. Tế bào rỗi dùng để lấp chỗ trống trong trường hợp
không có tế bào cần truyền còn tế bào OAM lớp vật lý dùng cho việc quản lý,
khai thác và bảo dưỡng. Mặt khác tế bào ATM có thể tiếp tục phân loại theo
tế bào phù hợp và tế bào không phù hợp trên quan điểm của lớp vật lý. Tế
bào phù hợp là tế bào không có lỗi trong tín hiệu ghép đầu, tế bào có lỗi được
hiệu chỉnh còn tế bào không phù hợp để chỉ các loại tế bào khác mà sẽ bị loại
bỏ trong lớp vật lý.
1.2 Cấu trúc phân lớp ATM:
1.2.1.Lớp vật lý:
Lớp vật lý được tạo lên bởi lớp con môi trường vật lý PM và lớp con
kết hợp
truyền dẫn TC. Và chức năng của mỗi lớp con được mô tả trên bảng
1-2. Lớp con PM cung cấp thông tin liên quan đến môi trường vật lý, và các
thông tin thời gian bit, lớp con TC chuyển đổi luồng tế bào ATM thành luồng
mã hoá bít dữ liệu.
(1) Chức năng môi trường vật lý.
Chức năng PM liên quan đến môi trường vật lý để truyền dẫn như sợi quang,
phần tử phát quang, phần tử nhận quang, bộ nối v.v
(2) Chức năng thông tin thời gian bit
Chức năng này chuyển đổi luồng bit dữ liệu thành dạng sóng phù hợp với
môi
trường truyền dẫn hoặc ngược lại, đưa vào hoặc lấy ra các thông tin về
thời gian của bit, và thực hiện mã hoá và giải mã đường truyền. Như vậy
thông tin được chuyển từ phân

lớp PM sang phân lớp TC bao gồm dòng bit/mã dữ liệu và thông tin thời gian
tương ứng.

(3) Chức năng tạo và nhận dạng khung.
Chức năng này tạo ra hoặc xác định khung truyền dẫn. Trong trường hợp
truyền dẫn trên cơ sở các tế bào ATM, chức năng này không cần vì không có
các khung truyền dẫn riêng biệt. Tuy nhiên, trong trường hợp truyền dẫn
SDH cần phải có khung STM-n và trong trường hợp truyền dẫn dựa trên
khuyến nghị G.702 cần có khung tín hiệu DS-3.
(4) Chức năng thích ứng khung truyền dẫn.
Chức năng này là ghép các dòng tế bào ATM vào những khoảng với tải
phù hợp của khung truyền dẫn hoặc lấy lại dòng các tế bào ATM từ khung
truyền dẫn. Điều này đòi hỏi đối với trường hợp truyền dẫn trên cơ sở SHD
hay trên cơ sở khuyến nghị G.702.
(5) Chức năng nhận dạng biên của tế bào.
Chức năng này xác định khung của tế bào ATM trong dòng các tế bào
ATM. Nó thực hiện việc ngẫu nhiên hoá đối với hướng phát, xác định, và
khẳng định đường biên của tế bào ATM và thực hiện việc giải ngẫu nhiên
theo hướng ngược lại.
(6) Chức năng tạo và xác nhận tín hiệu HEC
Chức năng này tạo và xác định tín hiệu HEC (Giám sát lỗi ghép đầu) của
tín hiệu ghép đầu tế bào ATM. Theo hướng phát, nó tạo tín hiệu HEC nhờ 4
byte trong tín hiệu ghép đầu ATM và đưa nó vào trong byte thứ 5. Theo
hướng ngược lại, nó kiểm tra tính thích hợp của tín hiệu HEC đối với tín
hiệu nhận được trong cùng một quá trình và bỏ qua tế bào nếu phát hiện ra lỗi
không sửa được.
(7) Chức năng phân định tốc độ tế bào.
Chức năng này ghép thêm các tế bào rỗi vào các tế bào ATM với các
thông tin phù hợp để tạo ra tốc độ tế bào bằng với dung lượng PT của hệ thống
truyền dẫn hoặc loại bỏ các tế bào rỗi để tách các tế bào có dữ liệu.

1.2.2 Lớp ATM:
Lớp ATM độc lập đối với lớp vật lý và các chức năng được chỉ ra trong bảng
1-2
(1) Chức năng ghép và tách tế bào.
Chức năng này ghép các tế bào ATM với các luồng ảo và kênh ảo
khác nhau để tạo nên dòng tế bào tổng hợp, hoặc ngược lại cung
cấp chức năng tách các tế bào. Trong khi đó, các tế bào ghép không
nhất thiết phải là dòng tín hiệu liên tục.
(2) Chức năng chuyển đổi tế bào VPI/VCI
Chức năng này được yêu cầu đối với tổng đài ATM hay các nút nối chéo
ATM. Nó ghép các giá trị mới vào các giá trị trong trường VPI/VCI.
(3) Chức năng tạo ra và nhận dạng tín hiệu ghép đầu của tế bào.
Chức năng này được dùng cho điểm xác định lớp ATM để tạo ra hoặc nhận
dạng 4 byte đầu của tín hiệu ghép đầu tế bào ATM. Nó ghép các thông tin
nhận được từ lớp bậc cao đến các trường tương ứng để tạo ra tín hiệu ghép
đầu tế bào và thực hiện quá trình ngược lại để nhận dạng tín hiệu ghép đầu.
Ngoài ra nó dịch tín hiệu nhận dạng điểm truy nhập dịch vụ SAPI thành tín
hiệu VPI và VCI.
(4) Chức năng điều khiển dòng chung.
Chức năng điều khiển dòng chung điều khiển việc truy nhập và dòng
thông tin
trong UNI. Trong trường hợp này, thông tin điều khiển dòng được
chuyển vào các tế bào chỉ định và không chỉ định.
a) Kết nối lớp ATM
Sự kết nối riêng biệt cho lớp ATM đối với luồng bậc cao được gọi là
kết nối
ATM. Nó thực hiện việc kết nối với thiết bị đầu cuối nhờ kết nối
chuỗi các phần tử kết nối. Kết nối ATM bao gồm 2 loại kết nối, kênh ảo CE
và luồng ảo VP. VC cung cấp kết nối logic một hướng giữa các đầu cuối thực
hiện việc chuyển tế bào ATM và VP cung cấp kết nối logic của kênh ảo.

Có một số cách để nối kết các mạng ATM.
- UNI (User Network Interface - Giao diện Mạng Người dùng).Định nghĩa
kết nối giữa thiết bị người dùng và thiết bị ATM. Khi được kết nối đến một
ATM WAN, UNI là đường truyền thuê bao giữa địa điểm khách hàng và
điểm truy cập của hãng truyền tải. Nó có thể là một đường T1 hay một ATM
- FUNI (Frame UNI). Đường truyền FUNI truyền các khung đến mạng
ATM, tại đó chúng được chuyển thành các cell bởi hãng truyền tải. FUNI có
thể giảm những chi phí phần cứng.
- NNI (Network-to-Network Interface - Giao diện Mạng-đến-Mạng) Đây là
giao diện giữa các thiết bị ATM.
- ICI (Intercarrier Interface - Giao diện giữa các -hãng truyền tải).Đây là
giao diện giữa các điểm kết nối ATM giữa các mạng của hãng truyền tải
khác nhau.
- DXI (Data Exchange Interface - Giao diện Trao đổi Dữ liệu) Phương
pháp này cung cấp một giao diện cho thiết bị cũ dùng lại như các bộ định
tuyến và ATM bằng phương pháp tạo khung HDLC (High-level Data Link
Control - Điều khiển Liên kết dữ liệu Mức-cao). Các gói dữ liệu, không phải
các cell, được truyền đến giao diện ATM.
1.2.3/Lớp thích ứng ATM:
Lớp thích ứng ATM được phân thành phân lớp kết hợp CS và phân lớp chia
và kết hợp SAR. CS tạo ra các thông tin dịch vụ khách hàng bậc cao trong
khối dữ liệu giao thức PDU và ngược lại. Phân lớp SAR chia PDU để tạo ra
vùng thông tin khách hàng của tế bào ATM và ngược lại. Chức năng lớp thích
ứng ATM phụ thuộc vào loại dịch vụ mức cao.
(+) Phân loại theo chiều ngang.
Giao thức AAL 1 :được dùng để truyền số liệu thời gian thực, tốc độ
truyền không đổi, dư thừa một byte, hướng kết nối với việc qui định thời
gian cho các ứng dụng audio và video.
Giao thức AAL 2: được dùng để truyền luồng số liệu thời gian thực,
hướng kết nối dạng đơn giản cho các số liệu audio và video nén có 3 bytes

dư thừa trên mỗi tế bào.Được dùng cho các ứng dụng thời gian thực trong đó
những mất mác nhỏ là có thể chấp nhận, và cho những ứng dụng không-thời
gian thực, như xử lý giao dịch.
Giao thức AAL ¾: được thiết kế cho cả dịch vụ hướng kết nối và phi kết
nối với 8 byte dư thừa cho toàn bộ thông báo và 4 byte dư thừa trên một tế
bào.Được sử dụng cho các ứng dụng không-quan trọng-về-thời gian như liên
mạng LAN hay giả lập LAN. Một mức dịch vụ cơ bản luôn luôn s{n sàng,
và băng thông dự phòng cho những cao điểm lưu thông, nếu băng thông
mạng vẫn còn.
Giao thức AAL 5 : một giao thức rất hứa hẹn được thiết kế cho các dịch
vụ tin cậy và không tin cậy với 8 byte dư thừa trên một thông báo và không
có dư thừa trên mỗi gói. Tổng số dư thừa (overhead) kể cả đề mục ATM
chiếm xấp xỉ đến 15-20%.Được ứng dụng trong cung cấp băng thông rộng
cho những dịch vụ không quan trọng như truyền tập tin.
(+) Phân loại theo chiều đứng
AAL được phân loại theo chiều đứng thành các phân lớp SAR (chia và
ghép) và CS (phân lớp kết hợp) ứng với việc chuyển đổi thông tin khách hàng
(U-SDU) và tế bào ATM thực hiện bởi AAL. Phân lớp SAR cung cấp chức
năng liên quan đến chức năng chia và ghép U-SDU, còn CS cung cấp các
chức năng để kết hợp chức năng đặc trưng liên quan đến dịch vụ của lớp dịch
vụ cấp cao.
CS nhận U-SDU từ lớp sử dụng cấp cao hơn, thêm tín hiệu ghép đầu và
cuối liên quan đến việc xử lý lỗi và việc định trước chuỗi dữ liệu để tạo ra
SAR-PDU, và gửi đến lớp ATM.
Phân lớp SAR phân tích tín hiệu đầu và cuối của SAR-PDU nhận được
từ lớp
ATM, kết hợp SAR-PDU vào CS-PDU nếu lỗi được phát hiện, rồi gửi
tới CS. CS phân tích tín hiệu ghép đầu và cuối của CS-PDU, rồi chỉ lấy ra U-
SDU nếu lỗi được phát hiện và chuyển đến lớp khách hàng.
1.3 Điều khiển và quản lý trong mạng ATM:

Quản lí mạng bao gồm các hoạt động điều khiển giám và bảo dưỡng
mạng với mục đích cuối cùng là tạo ra sự thuận lợi lớn nhất cho các nhà khai
thác khi cung cấp các loại dịch vụ có chất lượng cao nhất cho khách hàng.
Việc quản lí mạng không chỉ lien quan đến khía cạnh con người. điều này
được mô tả như một quá trình bao gồm các vấn đề liên quan đến con người,
các quy trình và công cụ để quản lí mạng viễn thông một cách có hiệu quả
đối với tất cả các công đoạn. Thuật ngữ quản lí mạng viễn thông ( TMN )
chỉ một hệ thống có tính chất tổng thể để quản lí mạng. nếu xét về mặt khái
niệm thì mạng quản lí này tách biệt khỏi mạng viễn thông mà nó quản lí,
mặc dù nếu xét về mặt vật lí thì nó như là cùng sử dụng chung môi trường
truyền dẫn. Liên quan đến việc quản lí mạng là các chức năng khai thác và
bảo dưỡng ( OAM) mà thực chất là việc giám sát và điều khiển các phần tử
cụ thể của mạng.
Việc khai thác và bảo dưỡng (OAM) trong mạng ATM đòi hỏi phải thực
hiện các chức năng sau:
+ Giám sát tính năng của hệ thống: chế độ làm việc bình thường của phần tử
quản lí được giám sát bằng việc kiểm tra các chức năng một cách lien tục
hoặc định kì. Kết quả được thể hiện bằng các thông tin về biến cố.
+ Xác định hư hỏng sự cố: các chức năng không phù hợp hoặc được dự báo
bị sai sẽ được phát hiện nhờ việc kiểm tra định kì hoặc thường xuyên. Kết
quả là đưa ra các thông tin về bảo dưỡng hoặc thiết lập các hình thức cảnh
báo khác nhau.
+ Bảo an hệ thống: để làm giảm ảnh hưởng của các phần tử quản lí, khi bị
hư hỏng cần phải cô lập phần tử này hay chuyển sang phần tử khác. Kết quả
là phần tử bị sự cố sẽ bị loại ra khỏi quá trình khai thác.
+ Các thông tin về sự cố và tính năng của hệ thống: các thông tin được
chuyển đến các phần tử quản lí mạng và chỉ thị cảnh báo sẽ được đến mạng
quản lí khác. Các thông tin này phải được đưa vào trong báo cáo về tình
trạng của hệ thống.
+ Xác định sự cố: các thông số đo thử nội bộ hoặc ở bên ngoài sẽ phối hợp

kiểm tra phần tử bị sự cố nếu chưa có đủ thông tin về sự cố.
2.Cấu trúc mạng B_ISDN/ATM:
2.1/ B_ISDN và phương thức thức truyền thông ATM:

Mạng số hoá đa dịch vụ băng rộng B-ISDN được phát triển bằng cách
mở rộng khả năng của mạng ISDN đang tồn tại với mục đích trang bị thêm
các loại tín hiệu băng rộng và nhờ ảnh hưởng của tiêu chuẩn truyền dẫn
quang đồng bộ Phương pháp truyền
thông ISDN được đưa vào ứng dụng
trong mạng B-ISDN Mục đích chính của mạng
BISDN là kết hợp tín hiệu
liên tục thời gian thực và nhóm các tín hiệu dữ liệu nhờ cách phân bố băng
rộng từ nhóm các dịch vụ băng hẹp như giám sát từ xa các thiết bị truyền số
liệu điện thoại, FAX đến các dịch vụ băng rộng bao gồm điện thoại thấy hình,
hội nghị truyền hình, truyền ảnh với độ chính xác cao, truyền số liệu tốc độ
cao và truyền hình ảnh. Như vậy, cần có hệ thống xử lý hiệu suất để điều
khiển các dịch vụ khác nhau nói chung và ATM được coi là giải pháp cho
mục đích này.

Khái niệm BISDN được đưa ra với nhu cầu ngày một tăng đối với các
dịch vụ
băng rộng bao gồm cả dịch vụ truyền ảnh. Để sắp xếp tất cả các dịch
vụ băng rộng cần phải có khả năng kết hợp các dịch vụ như dịch vụ điện
thoại thấy hình và các dịch vụ phân bố như truyền hình cáp. Ngoài ra còn cần
đến các chế độ dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói.
Mặt khác cũng cần đến các hệ thống truyền thông có khả năng cung cấp
các dịch vụ băng rộng từ tốc độ truyền dẫn cực thấp vài kb/s như dịch vụ
giám sát từ xa đến các tốc độ truyền dẫn vài trăm Mbit/s như tín hiệu hình
ảnh. Giải pháp ở đây là nhờ bộ ghép kênh thống nhất bên ngoài các tín hiệu
khác nhau với dạng tín hiệu như nhau và xếp lại với nhau theo thứ tự nối

tiếp. Việc thống nhất bên ngoài tạo nên các tế bào và phương pháp ghép các
tế bào ATM gọi là ATDM (Asynchronous Time Division Multiplexing -
Ghép kênh theo thời gian không đồng bộ) và hệ thống truyền thông dựa trên
cơ sở các tế bào ATM được gọi là phương pháp thông tin ATM.
Phương pháp thông tin ATM có thể được coi như việc kết hợp giữa
phương pháp chuyển mạch kênh hiện thời và hệ thống thông tin chuyển mạch
gói. Trong khi hệ thống thông tin ATM rất gần với hệ thống chuyển mạch gói
- trên quan điểm là nó sử dụng các tế bào ATM như phương pháp truyền tin
cơ bản - nó cũng có một điểm khác với thông tin chuyển mạch gói ở chỗ
thông tin ATM có thể truyền tin thời gian thực và các tín hiệu có tốc độ truyền
dẫn không đổi.
Hơn thế nữa, hệ thống chuyển mạch gói được ứng dụng chủ yếu cho
mạng LAN trong đó ATM gặp phải một số khó khăn trong việc chỉ định địa
chỉ, điều khiển giao diện và địa chỉ, chuyển mạch, truyền dẫn, bởi vì nó
được áp dụng cho mạng công cộng lớn. So với hệ thống thông tin chế độ
chuyển mạch kênh, điểm khác biệt cơ bản giữa hệ thống thông tin chuyển
mạch kênh và chuyển mạch gói là chế độ chuyển mạch kênh chỉ rõ từng kênh
cho từng dịch vụ và truyền luồng tín hiệu dưới dạng chuỗi bít thông qua kênh,
trong khi đó hệ thống thông tin ATM chia tín hiệu thành phần nhỏ và truyền
tín hiệu bằng các tế bào ATM nhờ các kênh ảo. Vì vậy có thể nảy sinh nhiều
vấn đề như thiết lập kênh, xử lý tín hiệu, truyền dẫn và chuyển mạch.
Từ khi BISDN hoặc ATM là các phương pháp cập nhật thông tin được
đưa ra từ
cuối những năm 1980, các chi tiết liên quan đến chúng vẫn đang
trong giai đoạn phát
triển, và BISDN - ATM thường được sử dụng mà không
có phân biệt nào vì ATM là một phương pháp thông tin mới được áp dụng cho
mạng BISDN.
2.2/Phương pháp phân kênh truyền theo thời gian không đồng bộ:
TDM (Ghép kênh theo thời gian) được sử dụng rộng rãi để ghép các tín

hiệu đồng bộ tương tự nhau có thể được coi là ghép kênh đồng bộ vì đồng hồ
của hệ thống. Như vậy theo thời gian tín hiệu dịch vụ tốc độ thấp luôn luôn tồn
tại tại điểm đồng bộ với đồng hồ hệ thống.
ATDM trước hết lưu tín hiệu dịch vụ đầu vào tại các bộ đệm và đọc ra lần
lượt, tuân theo luật ưu tiên của hệ thống ghép kênh để chèn vào các khe thời
gian ghép kênh. Một trong các luật ưu tiên đơn giản nhất là FIFO (vào trước
ra trước). Trong trường hợp đó tín hiệu dịch vụ đầu vào trở thành các tế bào
ATM khi sử dụng hệ thống truyền dẫn ATM.
Hiệu suất sử dụng kênh của phương pháp ATDM cao hơn so với TDM.
Vì trong khi TDM không truyền thông tin khác, thậm chí ở trạng thái rỗi - khi
không có thông tin
hợp lệ vì TDM chỉ định kênh cố định không phụ thuộc
vào từng tín hiệu đầu vào -
ATDM có thể truyền các thông tin khác trong
các trạng thái rỗi vì không có sự chỉ định kênh cố định, bằng cách đó mà hiệu
suất sử dụng kênh được tăng lên.
ATM là một loại hệ thống truyền dẫn thông tin dạng gói đặc biệt sử dụng
kiểu
ghép kênh không đồng bộ. BISDN truyền các thông tin dịch vụ trên cơ sở
một dòng liên tục các gói có kích thước khác nhau được gọi là tế bào ATM. Như
vậy, các thông tin dịch vụ trước hết được chia ra thành các kích cỡ đặc biệt rồi
ghép thành các tế bào ATM. Sau đó tín hiệu bên trong BISDN được tạo nên nhờ
kỹ thuật ATDM để ghép các tế bào lại với nhau.Trong trường hợp này, ATDM
chính là kiểu ghép kênh thống kê thực hiện việc ghép các tế bào ATM với một
số kênh theo kiểu ghép kênh theo thời gian.
Khi sử dụng kỹ thuật ATM, dung lượng kênh dịch vụ được tính trên cơ sở số
các tế bào ATM. Tương ứng với nó, dung lượng thông tin được truyền đi được
thể hiện bởi số các tế bào và độ tập trung thông tin được tính trên cơ sở mức
độ phân bố các tế bào ATM. Trong khi đó dung lượng truyền dẫn được chỉ định
bởi việc thiết lập cuộc gọi theo yêu cầu của khách hàng, và dung lượng truyền

dẫn có khả năng thay đổi mềm dẻo được tạo nên cho tất cả các loại dịch vụ bao
gồm cả loại dịch vụ phi kết nối.

ATM cũng chấp nhận loại dịch vụ kết nối trong đó kênh ảo được tạo nên để
truyền
các thông tin dịch vụ. ID để kết nối được chỉ định khi thiết lập kênh
và ID được giải
phóng khi kết nối kết thúc. Trình tự ATM của các tế bào
ATM của kênh ảo nhất định được tạo nên bởi chức năng của lớp ATM và thông
tin báo hiệu cho việc thiết lập kết nối, và được truyền đi theo các tế bào ATM
khác nhau.
Như vậy, nhờ có công nghệ ATM ta có thể kết hợp các dịch vụ BISDN khác
nhau. Đó là các dịch vụ băng rộng và băng hẹp khác nhau cùng tồn tại trong
mạng viễn thông trong cùng một kích cỡ tế bào ATM. Các dịch vụ có tốc độ
bit không đổi tạo nên các tế bào ATM được phân bố đồng nhất và các dịch vụ
có tốc độ bit thay đổi được phân bố rộng hơn nhưng vẫn tạo nên cùng một loại
tế bào ATM. Ngoài ra dịch vụ thời gian thực được tạo nên nhờ cách loại bỏ
hiện tượng trễ nhờ kênh ảo.
Hệ thống ATM quy định mô hình tham chiếu giao thức phân bậc cho việc
truyền dẫn các thông tin đối xứng và các thông tin truyền dẫn linh hoạt. Các lớp
thông tin được quy định là lớp vật lý, lớp ATM, lớp thích ứng ATM (AAL) và
lớp bậc cao. Lớp AAL thực hiện việc ghép các tín hiệu dịch vụ vào phần tải tin.
Lớp ATM thực hiện chức năng liên quan đến tín hiệu ghép đầu của tế bào
ATM để truyền tải một cách thông suốt còn lớp vật lý chuyển các tế bào ATM
thành các dòng bít tín hiệu.
III/ Chuyển mạch mạng ATM:
1. Giới thiệu vè các mô hình chuyển mạch: gồm 3 mô hình
1.1 Mô hình VP(Virtual Path):
- VP được thiết kế để đáp ứng nhu cấu kết nối mạng tốc độ cao,trong đó
chi phí điều khiển chiếm phần lớn chi phí toàn bộ.

- VP là nhóm các kênh ảo dùng chung đường truyền.
- Ưu điểm:
+ Kiến trúc mạng đơn giản hóa
+ Hiệu năng và độ tin cậy của mạng tăng lên
+ Giảm thiểu việc xử lý và rút ngắn thời gian kết nối.
+ Cung cấp các dịch vụ mạng nâng cao.

1.2 Mô hình mạng VC(Virtual channel – kết nối kênh ảo):
- Giữa người dung đầu cuối
+ Dữ liệu người dùng end-to-end
+ Tín hiệu điều khiển
+ VPC hỗ trợ toàn bộ khả năng

- Giữa người dung đầu cuối và mạng : tín hiệu điều khiển
- Giữa các thực thể trong mạng:
+Quản trị lưu thong mạng
+ Định tuyến
2.3/ Mô hình chuyển mạch VC/VP:
- VC :
+QoS( Quality of Service)
+ Kết nối kênh chuyển mạch và bán thường trực
+ Tính toàn vẹn tuần tự các Cell
+ Trao đổi các tham số lưu thong và giám sát việc sử dụng.
- VP : Hạn chế cho các danh kiểu kênh ảo trong VPC: một hoặc vài danh
biểu kênh ảo được dành riêng cho mạng.
2. Kiến trúc chuyển mạch ATM:
2.1:
2.2:
3. Khung chuyển mạch ATM:
V/ Kết luận: