đồ án kỹ thuật điện điện tử Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM và khả năng ứng dụng truyền thoại có phân bố băng thông động trên ATM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
LỜI NÓI ĐẦU
Vào cuối thập kỷ 80, sau một thời gian nghiên cứu ITU - T đã đưa ra
kết luận sẽ triển khai một công nghệ mới, công nghệ truyền tải không đồng bộ
ATM trên mạng dịch vụ băng rộng B - ISDN. Mạng B - ISD /ATM ra đời
ngay lập tức đã đạt được các thành công to lớn do khả năng cung cấp các dịch
vụ băng roọng khác nhau cũng như khả năng thích ứng tới với mọi công nghệ
đường truyền.
Mạng ATM công cộng đầu tiên trên thế giới được triển khai ở Mỹ từ
năm 1993 - 1995 mang tên WILEL (nay là WORLD - COM). Mạng ATM ở
Nhật mang tên JAPAN CAMPUS nối 22 trường đại học trên toàn bộ lãnh thổ
Nhật đã hoàn thành vào tháng 5 - 1995 và ở Italia mang tên SOCRA nối 14
thành phố chủ chốt xây dựng năm 1995 - 1996.
Hiện nay công nghệ ATM đã hoàn chỉnh đến mức mạng ATM có thể
kết nối với tất cả các loại mạng hiện hữu và chuyển mạch ATM có thể thích
nghi với các chủng loại tốc độ khác nhau. Với việc hoàn thiện của công nghệ
ATM, của truyền dẫn SDH trên cáp sợi quang thì việc xây dựng một xa lộ thông
tin cung cấp dịch vụ đa phương tiện (Multimedia Service) trên mạng B - ISDN
sẽ sớm có khả năng trở thành hiện thực trong những năm đầu của thế kỷ 21.
Tuy nhiên công nghệ ATM là công nghệ phức tạp cũng như đòi hỏi chi
phí rất cao và chỉ được ứng dụng mạng ở các công nghiệp tiên tiến. Thực tế ở
Việt Nam, mạng ATM mới chỉ được ứng dụng trong mạng viễn thông quân
sự mà chưa được ứng dụng trong mạng viễn thông Việt Nam. Như vậy có thể
nói ATM vẫn còn là mới mẻ đối với chúng ta. Nhưng với xu hướng hội nhập
và phát triển của đất nước hiên nay, chóng ta hoàn toàn có thể tin tưởng về
việc xây dựng mạng ATM thực nghiêm tiến tới xây dựng một mạng ATM
hoàn chỉnh ở Việt Nam là điều có thể dự báo trước trong một tương lai không
xa.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
Nhận thức được điều này, em đã mạnh dạn dành toàn bộ thời gian thực
tập và làm luận văn tốt nghiệp để nghiên cứu đề tài “Công nghệ truyền tải

không đồng bộ ATM và khả năng ứng dụng truyền thoại có phân bố băng
thông động trên ATM”. Nội dung đồ án của em như sau:
Chương 1: Các đặc điểm về công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM.
Chương 2: Cấu trúc phân lớp, nhiệm vụ & chức năng các lớp chính
trong mô hình tham chiếu B - ISDN.
Chương 3: Dịch vụ giả mạch - Nguyên lý và các yêu cầu kết nối dịch
vụ có cấu trúc Nx 64 Kb/s.
Chương 4: Nghiên cứu dịch vụ giả mạch có phân bố băng thông động
(DBCES).
Chương 5: Mô hình ứng dụng truyền thoại trên ATM.
Do vấn đề nghiên cứu còn mới mẻ, thời gian không nhiều cho việc tìm
tòi và tiếp cận với một công nghệ mới cũng như giới hạn của bản thân, đồ án
này chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong có được ý
kiến đóng góp của các thầy, cô giáo, các anh chị đồng nghiệp, các bạn bè gần
xa để đồ án có thể hoàn thiện hơn.
Cuối cùng em xin gửi lời cám ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn
Đại tá Th.s Nguyễn Duy Chuyên, Trung uý. Ks Đoàn Minh Tân cùng toàn thể
các anh trong phòng kỹ thuật - Truyền số liệu của trung tâm kỹ thuật công
nghệ cao (Bé TLTT), những người đã giúp đỡ em rất nhiều trong suốt thời
gian em làm đồ án.
Hà nội, tháng năm 2003
Sinh viên
Nguyễn Việt Hùng
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
CHƯƠNG 1
CÁC ĐẶC ĐIỂM VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN TẢI
KHÔNG ĐỒNG BỘ ATM
1.1. Sù ra đời của công nghệ ATM
Mạng viễn thông trước đây có đặc điểm chung là chúng tồn tại riêng rẽ,
ứng với mỗi loại dịch vụ thông tin lại có Ýt nhất một loại mạng viễn thông

riêng biệt để phục vụ dịch vụ đó. Ví dụ như:
 Mạng Telex: dùng để gửi các bức điện dưới dạng ký tự đã được
mã hoá. Tốc độ truyền rất thấp (75 - 300bps)
 Mạng điện thoại công cộng: thông tin tiếng nói được số hoá và
chuyển mạch quan hệ thông chuyển mạch điện thoại công cộng. Tốc độ tối đa
64 kbps.
 Mạng truyền số liệu bao gồm: Mạng truyền mạch gói để trao đổi
thông tin giữa các máy tính và mạng truyền số liệu chuyển mạch kênh.
 Hệ thống truyền hình quảng bá: sử dụng sóng vô tuyến truyền
qua vệ tinh.
 Mạng cục bộ LAN: thực hiện truyền số liệu trong phạm vi hẹp,
tốc độ rất cao (vài chục đến vài trăm Mbps).
 Mạng Internet: thực hiện truyền số liệu trên phạm vi toàn thế
giới, tốc độ nhỏ (từ vài trăm đến vài nghìn bps).
Chính điều này đã gây ra rất nhiều khó khăn trong việc thiết kế, vận
hành, bảo dưỡng hệ thống như không thuận tiện cho khách hàng để đăng ký
các dịch vụ mong muốn sử dụng. Bên cạnh đó xuất hiện các nhu cầu ngày
càng tăng về các dịch vụ băng rộng như: Dịch vụ điện thoại truyền hình, điện
thoại hội nghị, video theo yêu cầu (VOD), truyền hình số, truyền hình có độ
phân giải cao (HDTV), dịch vụ truyền số liệu tốc độ cao Vì vậy dẫn đến yêu
cầu ra đời một mạng liên kết đa dịch vụ có khả năng cung cấp dịch vụ đa
phương tiện (Multimedia Service) thoả mãn mọi nhu cầu của xã hội thông tin
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
hiện nay và trong kỷ nguyên thông tin sắp tới. Đó chính là mạng liên kết da
dịch vụ băng rộng B - ISDN (Broadband - Intergrated Service Digital
Network).
Sù ra đời của B - ISDN mà cơ sở của nó là một công nghệ mới. Công
nghệ này có khả năng tương thích với đường truyền công nghệ cao từ vài
Mbps đến vài Gbps do đó có thể chấp nhận mọi thách thức của nhu cầu dịch
vụ cũng như sự phát triển của công nghệ đường truyền. Đồng thời, nó có khả

năng tương thích các loại dịch vụ từ truyền tiếng nói, hình ảnh với yêu cầu
thời gian thực, độ trễ nhỏ đến các dịch vụ truyền số liệu tốc độ cao yêu cầu
tổn thất đường truyền nhỏ. Đó chính là công nghệ truyền tải không đồng bộ
ATM.
1.2. Định nghĩa ATM
ATM là công nghệ thiết kế cho việc truyền tải tốc độ cao của tiếng nói
(voice), truyền hình (video), dữ liệu (data) thông qua mạng riêng và mạng
công cộng sử dụng công nghệ chuyển tiếp tế bào. Các nghiên cứu về ATM
được bắt đầu từ những năm 1980. Các chuẩn B - ISDN /ATM được công bố
đầu tiên năm 1988 bởi ITU - T và từ đó đến nay ngày càng được hoàn thiện.
Có 2 tổ chức cùng song song nghiên cứu trao đổi lẫn nhau để đưa ra các
chuẩn hoá về ATM là ITU - T và ATM Forum. Những tiêu chuẩn mở của
ATM được đưa ra chủ yếu bởi ATM Forum, đây là tổ chức được Cisco,
NET /ADAPTIVE, Northern Telecom và Sprint lập ra năm 1991.
ATM là viết tắt của từ Asynchronous Transfer Mode là phương thức
truyền tải không đồng bộ, trong đó thuật ngữ “không đồng bộ” có nghĩa là
tốc độ dữ lỉệu được truyền đi không nhất thiết ứng với một băng thông nhất
định, điều này nói lên rằng việc truyền dẫn chỉ được thực hiện nếu như có dữ
liệu thực được truyền đi, “Khồng đồng bộ” cũng để nói đến tính chất các
thông tin xuất hiện trong hệ thống (các gói được truyền đi) có thể lặp lại bất
thường không có chu kỳ. Ở đầu vào, các thông tin sẽ được nạp vào bộ đệm
sau đó được cắt nhỏ thành các tế bào và được truyển tải qua mạng.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
Là công nghệ ghép kênh và chuyển mạch tế bào, ATM kết hợp được
những ưu điểm của cả chuyển mạch kênh (trễ truyền dẫn không đổi, tốc độ
bảo đảm) và chuyển mạch gói (linh hoạt, hiệu quả cao với những lưu lượng
biến thiên). ATM có các đặc điểm quan trọng sau đây.
• ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ cố định gọi là tế bào
(Cell), các tế bào nhỏ cùng với tốc độ truyền dẫn lớn làm cho trễ truyền và
biến động trễ giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ yêu cầu thời gian thực, ngoài ra

kích thước nhỏ và cố định cho phép thực hiện chuyển mạch ở phần cứng hiệu
quả hơn so với những gói có kích thước thay đổi và tạo điều kiện cho việc kết
hợp kênh ở tốc độ cao được dễ dàng.
• Dịch vụ kết nối trong ATM là có liên kết (connection - oriented
service), cho phép định tuyến các tế bào thông qua mạng ATM dựa trên các
kết nối ảo sử dụng các nhận dạng kết nối đơn giản ( khả năng nhóm một vài
kênh ảo thành một đường ảo giúp cho việc định tuyến dễ dàng )
• Ghép kênh không đồng bộ cho phép sử dụng hiệu quả băng
thông và ghép / tách dữ liệu với độ ưu tiên và kích thước khác nhau
• Sự kết hợp của những đặc điểm trên cho phép ATM cung cấp
các dịch vụ khác nhau cho các yêu cầu giữ liệu khác nhau và thiết lập dịch vụ
yêu cầu tại thời điểm kết nối được thiết lập. Điều này có nghĩa là một kênh ảo
của dịch vụ đưa ra có thể được đảm bảo ở một băng thống nhất định cũng như
các tham số lưu lượng khác phục vụ cho kết nối này.
 Chuyển mạch ATM và chuyển mạch gói
Thực chất công nghệ ATM là một bước phát triển tiếp theo của công
nghệ mạch gói (Packet Switching). Tuy nhiên có 2 đặc điểm khác nhau cơ
bản giữa ATM và chuyển mạch gói
• Thứ nhất: đối với chuyển mạch gói thông tin người sử dụng được
chứa trong các gói có độ dài thay đổi (hiện nay kích thước các gói thường là
64/128 bytes). ATM sử dụng các tế bào in có độ dài cố định là 53 bytes.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
• Thứ hai: Chuyển mạch gói sử dụng phương thức kết nối thông tin
không định hướng (Connectionless-oriented). Do đó chuyển mạch gói không
có thể đảm bảo việc truyền tải các dịch vụ theo các yêu cầu về chất lượng của
dịch vụ đó (QoS - Quality of Service). Trong khi đó ATM sử dụng phương
thức kết nối truyền tải thông tin có hướng (Connection - oriented) nên các kết
nối trong mạng ATM đảm bảo duy trì các trị số QoS tuỳ theo yêu cầu dịch vụ.
1.3. Nguyên lý ATM
Trong mục này chúng ta sẽ tìm hiểu nguyên lý chung của ATM. Như

chúng ta biết, một cách quản lý tốt các luồng thông tin lớn là cắt thông tin
thành các gói càng nhỏ càng tốt để thuận lợi hơn cho quản lý. ATM không
quan tâm thông tin là gì hoặc khuôn dạng của nó ra sao. Nó chỉ đơn giản là
cắt thông tin thành các gói có độ dài bằng nhau còn gọi là các tế bào có gán
tiêu đề để gói có thể được định tuyến tới tích của nó. Các tiêu đề trong ATM
có chức năng chính là định tuyến và do vậy chúng có thể chuyển qua mạng
mà không cần nhiều thao tác xử lý.
Hình 1.1 miêu tả nguyên tắc trong ATM, tất cả các loại thông tin như
dữ liệu (data), âm thanh (sound), hình ảnh động (moving pictures) hoặc ảnh
tĩnh (still image) đều có thể được phân chia thành các gói nhỏ có kích thước
cố định (các cell) và được chuyển đi không qua tâm tới nội dung của gói đó.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
Hình 1-1: Nguyên lý ATM.
Như vậy trong ATM các luồng dữ liệu của các dịch vụ khác nhau cũng
như các luồng dữ liệu đầu vào có tốc độ khác nhau (64 Kbps, 2Mbps,
34Mbps ) đều được cắt thành các gói đều nhau - tế bào. Các tế bào từ các
nguồn khác nhau đó sẽ được trộn theo cách sao cho truyền dẫn tối ưu nhất
cũng như đáp ứng được mọi yêu cầu của tất cả dịch vụ trong đó có cả các dịch
vụ yêu cầu thời gian thực như thoại, truyền hình hội nghị.
Một điều cần lưu ý là nếu 2 nguồn có băng thông tương ứng là x bit/s
và y bit/s thì bằng thông hiệu dụng thông thường sẽ là (x + y) bit/s. Còn trong
ATM, băng thông hiệu dụng z < (x + y) bit /s vì mọi thông tin trong các bit
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
được phân gói trong các tế bào zero hay các tế bào không hợp lệ. Do vậy băng
thông hiệu dụng giảm. Ngoài ra một điều rất quan trọng trong ATM đó là khả
năng cấp phát băng thông động: cấp phát băng thông cho thuê bao có yêu cầu
(các cell ATM được tạo ra chỉ khi có yêu cầu), nếu không có yêu cầu thì băng
thông này sẽ được giải phóng hoặc cung cấp cho người sử dụng khác. Đồng
thời nếu không có tải trọng (phần mang thông tin) cần truyền đi trên một phần
đường truyền xác định trong mét chu kỳ thời gian, các cell trống sẽ được tạo

ra vì thế băng thông hiệu dụng có thể được sử dụng một cách linh hoạt đáp
ứng các yêu cầu thay đổi.
1.4. Các khái niệm tổng quan về ATM
Trong phần này chúng ta sẽ tìm hiểu các khái niệm cơ sở có liên quan
đến công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM.
1.4.1. Các loại thiết bị ATM
Một mạng ATM được tạo ra từ một hoặc nhiều thiết bị chuyển mạch
ATM và các thiết bị kết cuối ATM. Một đầu cuối (hay hệ thống đầu cuối)
ATM chứa một giao diện tương thích mạng ATM. Các trạm làm việc, các bộ
định tuyến, các đơn vị dịch vụ số liệu (DSU
S
), các chuyển mạch LAN, các bộ
mã hoá và giải mã video (CODEC
S
) là các ví dụ về hệ thống đầu cuối ATM
(hình 1.2). Ta có thể nhận thấy rằng chúng đều có một giao diện ATM để kết
nối với thiết bị chuyển mạch ATM, sau đó qua mạng ATM tới thiết bị chuyển
mạch khác ở phía đầu xa.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
Hình 1.2: Các thiết bị mạng ATM.
1.4.2. Các kiểu giao diện mạng ATM
Có hai kiểu giao diện liên kết các thiết bị ATM trên các kết nối điểm -
điểm: giao diện Người sử dụng - Mạng (UNI) và giao diện Mạng - Mạng
(NNI), hay còn gọi là giao diện Nút - Mạng. UNI kết nối một hệ thống đầu
cuối ATM (phía người sử dụng) với một chuyển mạch ATM (phía mạng).
NNI kết nối hai chuyển mạch ATM với nhau, trong trường hợp này cả hai
phía đều là mạng.
UNI và NNI đều được chia nhá ra thành các UNI và NNI riêng và công
cộng, tuỳ thuộc vào vị trí của chuyển mạch ATM và ý muốn của người thực
hiện. Hình 1.3 cho thấy một UNI riêng kết nối một đầu cuối ATM với một

chuyển mạch ATM riêng, còn UNI công cộng kết nối một đầu cuối ATM
hoặc mọt chuyển mạch riêng với một chuyển mạch công cộng.
NNI riêng kết nối hai chuyển mạch ATM với nhau trong cùng một
mạng riêng. NNI công cộng kết nối hai chuyển mạch ATM với nhau trong
cùng một mạng công cộng. Loại giao diện thứ ba là giao diện truyền tải băng
rộng (BICIK) kết nối hai thiết bị chuyển mạch công cộng ở hai mạng công
cộng khác nhau.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
Hình 1.3: Các giao diện ATM.
Hình 1.3 còng cho ta thấy một bộ định tuyến với thiết bị xử lý giao diện
ATM (AIP) có thể được kết nối một cách trực tiếp tới chuyển mạch ATM,
còn những bộ định tuyến không có giao diện ATM thì phải kết nối qua một
thiết bị dịch vụ số liệu ATM (ADSU) sau đó mới kết nối tới chuyển mạch
ATM.
1.4.3. Tế bào ATM
Đơn vị cơ sở thông tin sử dụng cho ATM có độ dài cố định là 53 byte
(53 octet). Trong đó 5 byte đầu chứa thông tin cho phần tiêu đề (header) trong
khi 48 byte tải trọng). Kích thước nhỏ có tác dụng giảm thời gian trễ và kích
thước cố định làm tăng hiệu quả chuyển mạch. Điều này có tác dụng rất lớn vì
mạng ATM có độ linh động rất cao. Phần tiêu đề có nhiệm vụ chính là định
tuyến tế bào và thay đổi tại mỗi nút chuyển mạch. Dữ liệu được truyền thông
suốt qua mạng và không thay đổi trong suốt quá trình truyền.
- Header: 5 byte (5 octet). Thông tin chứa trong Header có nhiệm vụ
chính là giúp cho việc định tuyến (routing) của các cell ATM trong mạng
ATM. Do mạng ATM hoạt động theo cách kết nối thông tin có định hướng
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
(connection - oriented) nên các cell chỉ có thể luân chuyển qua các vùng mà
các kết nối tồn tại.
Hình 1.4: Cấu trúc cơ bản tế bào ATM
- Payload: 48 byte (48 octet). Chứa thong tin hữu Ých của các loại ứng

dụng khác nhau như: thoại (speech), tín hiệu truyền hình (video), dữ liệu
(data), và các thông tin điều khiển cũng được thêm vào để bảo vệ các ứng
dụng tương ứng dụng tương ứng. Sau khi thu đủ các tế bào của thông tin phát
đi, bên phần thu sẽ tổ chức lại các luồng dữ liệu, gói dữ liệu để khôi phục lại
thông tin như đã phát đi. Chú ý rằng ATM chỉ có trách nhiệm truyền dẫn phần
tải trọng, nó không liên quan đến phần điều khiển và bảo vệ nội dung cho
phần tải trọng. Việc đảm bảo an toàn cho phần tải trọng được thực hiện ở thiết
bị đầu cuối.
Tuỳ thuộc vào giao diện, phần Header có thể là dụng UNI (User -
Network Interface) hoặc NNI (Network - Network Interface). Trong đó UNI
là cấu trúc phần tiêu đề của các tế bào truyền trên giao diện giữa người sử
dụng và mạng. NNI là cấu trúc phần tiêu đề của các tế bào truyền trên giao
diện giữa mạng với mạng. Cấu trúc của hai loại này như sau:
GF
C
4
VPI
8
VCI
16
PT
3
CL
P
1
HEC
8
32bit 8 bit CRC
 
 


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
Hình 1.5. Cấu trúc phần tiêu đề tại giao diện UNI
Đối với tiêu đề tại giao diện NNI 4 bit của trường GFC trong giao diện
UNI được thay thế hoàn toàn bởi các bít của trường VPI. Do đó trường VPI
có độ dài là 12 bit
VPI
12
VCI
16
PT
3
CL
P
1
HEC
8
32bits 8 bit CRC
Hình 1.6: Cấu trúc phần tiêu đề tại giao diện NNI.
GFC (General Flow Control) : Điều khiển luồng chung
VPI (Virtual Path Identifier) : Chỉ thị nhận dạng đường ảo
VCI (Virtual Curcuit Identifier) : Chỉ thị nhận dạng kênh ảo
PT (Payload Type) : Kiểu tải trọng
CLP (Cell Loss Prỉoity) : Ưu tiên loại bỏ Cell
HEC (Header Error Control) : Điều khiển lỗi tiêu đề
1.4.4. Lựa chọn kích thước tế bào.
Người ta đã nghiên cứu để đưa ra một quyết định về kích thước
của các tế bào dựa trên một số các yếu tố chính sau đây:
- Hiệu quả truyền dẫn: Tế bào kích thước càng lớn thì độ trễ càng lớn
nhưng tỷ lệ lượng tin hữu Ých lớn, ngược lại kích thước nhỏ thì trễ Ýt hơn.

- Độ trễ: Tế bào bị trễ bởi nhiều nguyên nhân, nguyên nhân gây trễ
khác nhau như: trễ truyền dẫn, trễ do chê, do Jitter, do việc tạo gói và hợp
gói
- Độ phức tạp khi thực hiện.
Khi mà kích thước tế bào chuẩn được thảo luận bởi ATM Forum, có
một cuộc tranh cãi lựa chọn kích thước tải trọng tế bào ATM giữa kích thước
32 byte và 64 byte. Quyết định cuối cùng chọn kích thước tiêu đề 5 byte cũng
là sự cân nhắc giữa 3 byte và 8 byte. Do vậy tế bào ATM gồm 53 byte.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
Hình 1.7 cho thấy sự cân nhắc giữa kích thước tế bào, hiệu suất và thời
gian trễ khi cắt mảnh.
Hình 1.7. Quan hệ giữa kích thước tế bào với hiệu suất và thời gian
trễ cắt mảnh.
1.4.5. Các loại ATM cell
Một số định nghĩa chi tiết hơn về các kiểu tế bào khác nhau được đưa
vào trong khuyết nghị I. 321 của ITU - T như sau:
a. Tế bào hợp lệ và tế bào gán (Valid Cell & Assigned Cell)
Đây là các tế bào hợp lệ hoặc đã được xác định trước cho các kết nối đã
tồn tại, chúng sẽ chuyển đi các thông tin người sử dụng.
Valid cell là tế bào ở lớp vật lý, Assigned cell là tế bào mà nó cung cấp
một loại dịch vụ cho một ứng dụng sử dụng dịch vụ lớp ATM, ví dụ như
Assigned cell được yêu cầu cho việc truyền dữ liệu người sử dụng,c ác luồng
tín hiệu video

 !"##!$
%&&
'
'&

&

(

&
)
)&
%
%&

& )

' %) %& %') ))
)
*+,, /0"#1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
b. Tế bào hiệu Meta (Metasignalling Cell)
Đây các tế bào được sử dụng cho việc thiết lập kết nối. Tế bào này sẽ
được yêu cầu khi cần thực hiện kết nối giữa thuê bao A với thuê bao B
c. Tế bào không hợp lệ (Invalid Cell)
Những tế bào này có rất nhiều lỗi bit trong phần header, các lỗi này
không thể sửa được bằng cơ chế điều khiển lỗi tiêu đề tế bào HEC. Các tế bào
loại này sẽ bị loại bỏ ở lớp vật lý.
d. Tế bào quản lý tài nguyên (Resource Management Cell)
Các tế bào này được dùng để quản lý tài nguyên trong mạng ATM, như
dùng để điều chỉnh tốc độ truyền dẫn với các băng thông hiệu dụng hoặc điều
khiển lưu lượng quá tải (overload handling).
e. Tế bào OAM (Operation, Administration and Maintenance)
OAM bao gồm: hoạt động (Operation), quản lý (Administration), và
bảo dưỡng (Maintenance). Các nhiệm vụ hoạt động điển hình như tạo ra các
kết nối các thuê bao, hoạt động quản lý có nhiệm vụ như đo đạc lưu lượng
đường truyền hay kiểm tra tuyến truyền dẫn, còn hoạt động bảo dưỡng có

nhiệm vụ phát hiện lỗi và khắc phục.
Các tế bào OAM được sử dụng để đảm bảo cho việc truyền dẫn được
an toàn như dùng để quản lý lỗi trong trường hợp đường định tuyến có vấn
đề.
f. Tế bào chèn và tế bào không xác định ( Idle cell & Unassigned cell).
Idle cell là tế bào được chèn vào /tách ra bởi lớp vật lý để làm thích
nghi tốc độ luồng tế bào tại danh giới giữa lớp ATM và lớp vật lý nhằm đảm
bảo đường truyền là dòng các tế bào là liên tục nối tiếp nhau.
Unassigned là té bào không gán là được đi qua lớp vật lý đến lớp ATM.
Các tế bào khác không mang thông tin có liên quan tới lớp ATM và các lớp
cao hơn sẽ được xử lý bởi vật lý.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
Bảng 1.1. Phân loại tế bào ATM
Líp
Tế bào Các chức năng
Tế bào chỉ định Liên quan đến lớp bậc cao
Líp ATM Tế bào không chỉ định Dịch vụ có sẵn trong líp
ATM
Tế bào ATM lớp vật lý - Báo hiệu Meta
- OAM
- Quản lý tài nguyên
Lớp vật lý Tế bào chèn Lấp chỗ trống
1.4.6. Mô hình tham chiếu ATM (ATM Reference Model)
Kiến trúc của ATM dựa trên một mô hình logic được gọi là mô hình
tham chiếu ATM (ATM reference model) miêu tả các chức năng chính của
nó. Trong mô hình tham chiếu được chỉ ra trong bảng 1.2, lớp vật lý ATM
(ATM physical layer) tương ứng với lớp vật lý của mô hình OSI, líp ATM và
lớp AAL (ATM adaptation layer) tương ứng với lớp liên kết dữ liệu (Data
link layer) của mô hình OSI.
Bảng 1.2. Mô hình tham chiếu ATM

Các líp cao
Lớp tích ứng ATM (AAL)
Líp con hội tụ CS (Convergence Sublayer)
Líp con SAR (Segmentation and
Reassembly)
Líp ATM (ATm layer)
Điều khiển luồng GFC
Kiểm tra lỗi tiêu đề Cell
Xác định VPI /VCI của cell
Ghép và tách Cell
Lớp vật lý
Líp con hội tụ
truyền dẫn (TC)
Kiểm tra lỗi HEC
Phân tích tế bào
Thêm/bớt Cell trống
Thích ứng truyền dẫn Cell
Líp con trung gian
vật lý (PMD)
Định thời bit (khôi phục đồng hồ)
Mã hoá đường dây cho đường truyền vật lý
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
Chi tiết về các lớp và các phân lớp sẽ được trình bày ở Chương 2. Cấu
trúc phân lớp, Nhiệm vụ & chức năng các lớp chính trong mô hình tham
chiếu B - ISDN.
1.4.7. Cấu trúc của mạng ATM.
Một mạng ATM có thể phân chia thành 3 loại sau:
 Mạng khách hàng (Customer Network): cung cấp các giao diện
dịch vụ người sử dụng.
 Mạng truy nhập (Access Network): cung cấp các bộ tiền tập

trung (pre - concentration) và giao diện cho các mạng khác.
 Mạng lõi (Core Network): sử dụng các kênh truyền tốc độ bit
cao.
Hình 1.8. Cấu trúc mạng ATM
Mô hình của cấu trúc mạng ATM cho kết nối đến thuê bao B - ISDN
như sau:
 Thiết bị đầu cuối (terminal equiment), thiết bị kết nối đến B -
ISDN là B - NT (Broadband Network Terminal) hay thiết bị đầu cuối băng
rộng. Các thiết bị này.
 Các bộ ghép kênh ATM (ATM multiplexers) có nhiệm vụ kết
hợp các tế bào ATM từ các thuê bao khác nhau thành một dòng tế bào ATM.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
Các thiết bị tách ghép luồng tế bào tương ứng với lớp truy nhập mạng -
Access Network.
 Các chuyển mạch ATM (ATM switches) dùng cho thiết lập các
kết nối thực thông qua báo hiệu thuê bao, và hoạt động trong lớp lỗi - Core
Network của mạng.
Hình 1.9. Các thành phần mạng của kết nối thuê bao
1.4.8. Các loại dịch vụ chính cung cấp trong mạng ATM.
Mét trong những lợi Ých của ATM là cung cấp các loại khác nhau của
dịch vụ nhằm đáp ứng các yêu cầu khác nhau về băng thông, về mức độ tổn
thất, và tiềm năng của các ứng dụng khác nhau. Một vài ứng dụng đòi hỏi
băng thông cố định trong khi số khác lại có thể thích ứng với băng thông
động.
Bảng 1.3. Các dịch vụ cơ bản và tham số đặc trưng
Loại dịch vụ
Tham số lưu lượng
Tham sè QoS
Mất tế bào Trễ tế bào
CBR PCR Thấp Thấp

VBR - RT PCR, SCR, MBS Thấp Thấp
VBR - NRT PCR, SCR, MBS Thấp Không xác định
ABR PCR, MCR Không xác định Không xác định
UBR Không đảm bảo Không xác định Không xác định
Trong mạng ATM có 5 loại dịch vụ chính sau đây:
- Dịch vụ CBR (Constant Bity Rate): dịch vụ cung cấp băng tần
không đổi với mối quan hệ định thời cố định yêu cầu đồng bộ đồng hồ vì thế
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
một vài băng tần trung kế có thể sẽ bị bỏ trống. Dịch vụ CBR thường được sử
dụng trong các dịch vụ giả kênh CES (Circuit Emulation Service) để truyền
tín hiệu thoại, video yêu cầu thời gian thực.
- Dịch vụ VBR (Variable Bit Rate): trong dịch vụ này, tốc độ truyền
tế bào thay đổi. Các dịch vụ VBR được chia ra 2 loại: VBR yêu cầu thời gian
thực ra VBR không yêu cầu thời gian thực. Đối với VBR yêu cầu thời gian
thực cần chú ý trễ lớn nhất và biến đổi trễ tại tốc độ đỉnh. Đối với VBR không
yêu cầu thời gian thực cần chú ý trễ lớn nhất và biến đổi trễ tại tốc độ đỉnh.
Đối với VBR không yêu cầu thời gian thực thì chỉ quan tâm tới trễ trung bình.
- Dịch vụ ABR (Available Bit Rate): căn cứ vào trạng thái lưu lượng
mạng, ATM cung cấp tốc độ tối đa có thể sử dụng trong mạng. Chế độ này
được sử dụng để làm tăng băng thông khi không có tắc nghẽn xảy ra trong
mạng. ATM. Việc đưa dịch vụ này vào mạng không phụ thuộc vào trạng thái
của mạng do dịch vụ này không quan tâm đến mất tế bào, trễ hay thông số
QoS. Dịch vụ này rất thích hợp với các giao thức của mạng LAN.
1.5. ATM và các công nghệ truyền tải khác
Trong phần này chúng ta sẽ có một cái nhìn tổng quan về các công
nghệ truyền tải được sử dụng trong mạng viễn thông hiện nay, từ đó đánh giá
được ưu nhược điểm của từng loại công nghệ và sự ra đời của một công nghệ
của tương lai, công nghệ ATM.
1.5.1. Công nghệ truyền tải STM (Synchronous Transfer Mode).
Công nghệ truyền tải STM (Synchronous Transfer Mode) thực hiện

việc truyền tải bằng cách phân bố các khe thời gian trong một cấu trúc tuần
toàn gọi là “khung” cho một dịch vụ với khoảng thời gian một cuộc gọi. Tất
cả các kênh STM được xác định bởi vị trí các khe thời gian trong mét khung
đồng bộ như mô tả ở hình 1.11. Khi một cuộc gọi được gắn cho mét khe thời
gian nhất định nào đó, khẹ thời gian đó sẽ được giành riêng cho một cuộc gọi.
Điều này đảm bảo cung cấp dịch vụ trong khoảng thời gian kết nối và cũng
thích ứng cho các dịch vụ tạo ra thông tin một cách liên tục theo một tốc độ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
cố định, có nghĩa STM cho phép truyền đi các luồng dữ liệu liên tục
(continuos data streams) như truyền thoại. Tuy nhiên đối với việc truyền các
dữ liệu không liên tục hoặc dữ liệu theo côm (bursty data) như truyền File thì
STM trở nên không linh hoạt, đồng thời việc giành riêng một khe thời gian
của khung cho khoảng thời gian một cuộc gọi sẽ dẫn đến việc không sử dụng
hết băng thông khi nguồn không tạo ra thông tin liên tục theo một tốc độ cố
định. Đây là nhược điểm lớn của STM.
Hình 1.10. Công nghệ truyền dẫn đồng bộ STM
Khe thời gian

Khung có chu kỳ
Hình 1.11. Sự phân bố các kênh trong STM.
Ngoài ra, do độ rộng băng thông là không đổi, các tốc độ kênh là cố
định nên STM trở nên quá hạn chế không thể thích ứng với sự thay đổi liên
tục của nhiều loại dịch vụ dữ liệu.
Kªnh 1
Kªnh 2

Kªnh n
Kªnh 1
Kªnh 2

Kªnh n
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
1.5.2. Công nghệ truyền tải PTM
Trong công nghệ truyền tải gói PTM (Packet Transfer Mode), thay bởi
việc tổ chức các gói 8 bit đưa vào khe thời gian nhất định nào đó, số liệu được
đóng thành các gói gồm nhiều Byte. Kích thước của gói có thể thay đổi dựa
theo yêu cầu truyền đi nhưng không vượt quá một giá trị cho phép nào đó
(thông thường trong các mạng hiện nay kích thước của gói là nhỏ hơn 1024
bytes). Mỗi một gói được gửi đi tới các node mạng như là một chuỗi các bit
liên tục nhau và nó chiếm toàn bộ băng thông của đường truyền. Nếu không
có thông tin thì không có gói, nếu có nó sẽ kiểm tra xem đường truyền sẵn
sàng thì gửi gói Êy đi. Mỗi gói có nhãn riêng ghi nó thuộc đường nào. Các gói
của các đường khác nhau có thể truyền đi, xen lẫn nhau trên cùng một đường
truyền. Nhãn hiệu được sử dụng ở các node để xem gói đó được truyÒn từ
đâu, và đi đến đâu, do đó các node chuyển mạch của mạng có thể chuyển các
gói đến đúng tuyến đường để đến địa chỉ cần đến. Kèm theo đó là các công
việc để đảm bảo bên thu nhận được các gói không bị sai, không lỗi, đúng thứ
tự
Tóm lại là bằng phương pháp này đã giúp cho sử dụng băng thông tốt
hơn là chiếm cố định một đường (một kênh) cho một cuộc gọi như phương
pháp STM vì khi một đường không dùng thì đường khác có thể dùng băng
thông đó cho truyền số liệu của mình. Tuy nhiên một nhược điểm nổi bật của
PTM là thời gian trễ, khi có một gói đang truyền đi, rõ ràng là gói tiếp theo
chỉ được truyền sau khi việc truyền gói trước kết thúc; cũng như do mỗi thông
tin được chia thành các gói, truyền theo các đường khác nhau thời gian đến
đích của các gói cũng khác nhau và phụ thuộc rất nhiều vào đường truyền. Do
đó một kết nối không thể đảm bảo rằng nó sẽ được cung cấp một tốc độ
truyền cố định. Ngoài ra nó còn bị ảnh hưởng nhiều bởi điều khiển lưu lượng,
cũng như có sự tắc ghẽn trong lưu thông, những vấn đề mà sẽ không bao giờ
xuất hiện trong chuyển mạch kênh.

1.5.3. ATM (Asynchronous Transfer Mode)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
Công nghệ truyền tải ATM (Asynchronous Transfer Mode) được đưa
ra để loại trừ các hạn chế của STM và PTM. Như nói ở trên, chúng ta đã biết
ATM là kỹ thuật dồn kênh, chuyển mạch kiểu gói có độ trễ thấp và độ rộng
băng thông cao. Trong ATM độ rộng băng thông sử d ụng có thể được gán
năng động theo yêu cầu. ATM có lợi thế là đạt được kết quả một cách ổn định
đối với các dịch vụ mới bùng nổ trong khi vẫn đảm bảo ở mức chấp nhận
được với các dịch vụ có tốc độ bít liên tục. Một cấu trúc chung được sử dụng
để chuyển nhanh tất cả các dịch vụ.
Hình 1.12. Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
Như trên với ATM, dòng bít lúc này được chia thành các gói hay tế bào
có độ dài cố định. Mỗi gói bao gồm một trường tiêu đề (5 byte) chứa thông
tin điều khiển mạng và một trường chứa thông tin người sử dụng (48 byte).
Không giống như STM, là chế độ nhận biết các cuộc gọi thông qua vị trí của
khe thời gian trong khung, ATM thiết lập mối liên hệ giữa các tế bào và các
cuộc gọi bằng một nhãn tiêu đề (Header) của tế bào đó. Việc kết nối cuộc gọi
được thiết lập bằng cách lập ra các bảng dịch vụ số tại các chuyển mạch và
các điểm dồn kênh trong đó liên kết các đường kết nối thông qua nhãn đầu
vào và nhãn đầu ra. Việc kết nối theo yêu cầu này được gọi là các mạch ảo vì
không có độ rộng băng thông nào được phân bố trong toàn bộ khoảng thời
gian thực hiện một cuộc gọi. Ưu điểm của ATM là tiết kiệm độ rộng băng
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
thông khi nguồn tạo các tế bào với các tốc độ có thể thay đổi. Hình 1.13 miêu
tả công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM, trong đó cho thấy không có sự
trình tự các dòng thông tin riêng biệt tạo ra kênh ATM đã được dồn kênh. Vì
một nguồn tạo ra các tế bào tuỳ theo tốc độ dịch vụ nên không cần phải cố
định tốc độ kênh.
Hình1.13. Sự phân bố kênh trong ATM.
1.6. Tóm tắt.

Chương này đã đề cập đến các yêu cầu cũng như cơ sở cần thiết cho sù
ra đời của công nghệ truyền tải ATM. Nó cũng nêu ra các khái niệm cơ sở của
ATM, nguyên lý ATM, việc so sánh ATM với các công nghệ khác cũng đã
được đề cập. Các khái niệm trọng tâm của chương này sẽ được phân tích chi
tiết hơn ở chương tiếp theo.
*2",
%
*2",

*2"
,%
*2",
%
*2",
(
*2",

*2",
%
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
CHƯƠNG 2
CẤU TRÚC PHÂN LỚP, NHIỆM VỤ & CHỨC NĂNG CÁC LỚP
CHÍNH TRONG MÔ HÌNH THAM CHIẾU B - ISDN.
2.1. B - ISDN.
Theo khuyến nghị I. 113 của ITU - T định nghĩa băng thông rộng
(Broadband) là: "một dịch vụ hoặc một hệ thống yêu cầu các kênh truyền dẫn
có khả năng hỗ trợ tốc độ lớn rất nhiều tốc độ cơ sở…". Tốc độ cơ sở ở đây
có thể là tốc độ của kênh 64 Kbps ISDN (tốc độ kênh thoại cơ sở).
Hình 2.1: Mạng tích hợp dịch vụ băng thông rộng B - ISDN.
B-ISDN (Broadband Integrated Digital Network) được thiết kế cho

việc tích hợp của:
+ Tất cả các loại kết nối giữa với người.
+ Các loại dịch vụ khác nhau: gồm có các dịch vụ cơ sở (Telepone, Fex,
Mobilepone hay trao đổi dữ liệu) và các dịch vụ ngày càng tăng (điện thoại
truyền hình, truyền hình hội nghị, truyền hình cáp hoặc Video theo yêu
cầu…)
+ Các tốc độ dữ liệu băng hẹp (narrowband) và băng rộng (broadband)
cùng được kết hợp trong một mạng.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
Sự khác biệt chính giữa mạng dịch vụ băng hẹp thông thường ISDN và
mạng dịch vụ băng rộng tương lai B - ISDN chính là khả năng cung cấp băng
thông. Truyền dẫn mạng băng rộng liên quan tới tốc độ bít truyền dẫn từ 2
Mbps trở lên còn trong ISDN thì tốc độ thường dưới 2 Mbps.
Hình 2.2.: So sánh giữa ISDN và B - ISDN
Trong hình trên thì có các mức cung cấp dịch vụ là: tốt (+), trung bình
(~), không tốt (-) và không chấp nhận được (not possible).
Truyền dẫn của các dịch vụ viễn thông yêu cầu các băng thông cho như
bảng dưới đây:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM
Bảng 2.1.: Bảng yêu cầu băng thông của các dịch vụ
Từ bảng trên ta nhận thấy đối với các dịch vụ thông thường như thoại
(speech) hay các dịch văn bản (text), Fax, dữ liệu Ýt thì yêu cầu băng thông
nhỏ (đưới 64 kbps), băng thông 2 Mbps có thể cho phép truyền dẫn dịch vụ
âm thanh chất lượng cao hoặc truyền hình có nén theo chuẩn MPEG. Tuy
nhiên các dịch vụ mà nhu cầu ngày càng tăng như truyền hình hội nghị,
chương trình TV không nén, thoại truyền hình, kết nối trong các mạng LAN,
đa phương tiện (Multimedia)…. đều yêu cầu băng thông rất lớn hơn so với 2
Mbps. Điều này cho thấy sự không phù hợ của các công nghệ truyền dẫn
thông thường STM và PTM (đã được đề cập trong chương I) cho việc truyền
dẫn và chuyển mạch của các dòng số liệu trong B - ISDN. Và như vậy một

công nghệ của tương lai ra đời để đáp ứng yêu cầu trên là ATM.
Tiếp theo đây chúng ta sẽ tìm hiểu một cách chi tiết hơn sự liên hệ chặt
chẽ của các lớp ATM trong mô hình tham chiếu B - ISDN.
2.2. Mô hình tham chiếu B - ISDN.
Trong các hệ thống thông tin hiện đại, phương pháp phân cấp được dùng
cho việc tổ chức các chức năng thông tin. Các chức năng của các lớp và