ĐIỆN tử VIỄN THÔNG lecture10 ATM networks khotailieu

Chapter 9
ATM Networks
Why ATM?
BISDN Reference Model
ATM Layer
ATM Adaptation Layer
ATM Signaling
PNNI Routing
Classical IP over ATM


Chapter 9
ATM Networks
Why ATM?


The Integrated Services Vision








Mạng điện thoại ban đầu toàn tương tư
 Truyền dẫn & Chuyển mạch
Chuyển dần sang phần lõi toàn sô
 1960’s: truyền dẫn mạng lõi chuyển sang sô
 1970’s: chuyển mạch chuyển thành sô
 Vòng thuê bao từ khách hàng đến mạng vẫn còn là tương tư

Tầm nhìn cho Dịch vụ tích hợp:
 Mạng cần phải sô từ đầu cuôi đến đầu cuôi
 Mạng cần hỗ trợ tất cả các dịch vụ: telephone, data, video
Ba giải pháp cho Integrated Services Network
 ISDN in 1980s
 ATM/BISDN in 1990’s
 Internet in 2000’s


Integrated Services Digital
Network (ISDN)




ISDN:
 Integrated access
 to end-to-end digital communication services
 through a standard set of user-to-network interfaces
Network consisted of separate networks for voice, data, signaling

Circuitswitched
network

BRI

PRI

Private channelswitched network
Packetswitched

networks
Signaling
network

B=64 kbps
D=16 kbps
Basic rate interface
(BRI): 2B+D

BRI

PRI
Primary rate interface

(PRI): 23B+D


Broadband ISDN


BISDN: Một single universal network mềm dẻo có
thể cung cấp tất cả các dịch vụ người dùng






ISDN không đáp ứng được: nhu cầu cần 10s to 100s
Mbps cho kết nôi LAN và digital TV

Synchronous Transfer Mode (kết nôi nx64 kbps) ban
đầu được kỳ vọng BISDN, nhưng
Asynchronous Transfer Mode (ATM) được chọn




Multiplexing & switching framework
connection-oriented virtual circuits
fixed-length packets, “cells”, with short headers


Ưu điểm của ATM


Cơ sở hạ tầng mạng và quản lý được đơn giản hóa
do sử dụng một chế độ duy nhất cho mạng




Khả năng quản lý băng thông rộng rãi




SONET-like grooming capabilities, but at arbitrary bandwidth
granularities

ATM không bị giới hạn bởi tôc độ và cư ly




Kỳ vọng để sử dụng ở LAN, MAN, và WAN

50-600 Mbps for ATM

Các thuộc tính QoS của ATM cho phép vận chuyển
voice, data, và video, vì vậy làm cho ATM phù hợp
cho mạng đa dịch vu


Phạm vi kỳ vọng của ATM




Tất cả thông tin truyền bởi mạng xử lý các cell 53bytes
Có thể mở rộng về tôc độ
Giải pháp chuyển mạch làm việc ở LAN, MAN, hoặc WAN

5 bytes
Network header

wireless
interface

wireless

interface

local
localarea
area
network
network
(LAN)
(LAN)

48 bytes
User information


multimedia
terminal

data
base

ATM
ATMfibre
fibrebackbone
backbone
Wide
WideArea
AreaNetwork
Network(WAN)
(WAN)

video
server

supercomputer
supercomputer


ATM Networking
Voice Video Packet

Voice Video Packet

ATM
Adaptation
Layer

ATM
Adaptation
Layer

ATM Network


AAL chuyển Thông tin thành Cells
Voice
A/D

AAL

s1 , s2 …

cells

Digital voice samples

Video
A/D

Compression

…
picture
frames

Data

AAL

AAL
Bursty variable-length
packets

cells

compressed
frames

cells

Cell-Switching – Virtual Circuit
Cells

Cells
Cells

Source

Cells

Switches







Destination

Thiết lập kết nôi thiết lập kênh ảo bằng cách đặt pointers trong các bảng trên
đường qua mạng
Tất cả các cells cho một kết nôi đi theo một đường
Header xác định kết nôi
Cells xếp hàng chờ được truyền tại các ATM switches & multiplexers
Có thể truyền dịch vụ CBR và VBR thông qua thỏa thuận trong quá trình thiết lập
kết nôi
Phẩm chất trễ và mất mát có thể thỏa thuận trước khi thiết lập kết nôi

ATM Switching
Switch thưc hiện đọc bảng và định tuyến
1

…

Switch

5 video 25

…

6 data 32

N

voice 32

video 61

25
32

N
1

75

32
61

3
2

39
67

67

voice 67
video 67

2

data 39

3

…

1

video 75

N

ATM switches có thể thưc hiện nhờ sử dụng bộ nhớ chia sẻ,
Bảng kết nôi chia sẻ, hoặc cơ cấu đa tầng tư định tuyến

Multiplexing in ATM Switches






Lưu lượng
packet ghép ở
các đường đầu
vào
Tách ra tại các
input port
Chuyển tiếp tới
output port

1

1

2

2

N

N


ATM Support for Multiple QoS Levels

VCs
with
different TDs
&
different
QoS reqts








Call Admission Control dưa trên Traffic Descriptors & QoS Reqts
Cell streams được giám sát tại User Network Interface
Cell Enqueueing Policy, Cell Transmission Scheduling, Flow Control
Generalized Processor Sharing, Weighted Fair Queueing, etc.
Multiplexing Gain
Cell Multiplexing implies Delay, Jitter, Loss


Chapter 9
ATM Networks
BISDN Reference Model


Mô hình tham chiếu BISD
Management Planes

Higher Layers
ATM Adaptation Layer
ATM Layer
Physical Layer

Plane Management
Layer Management

Control Plane User Plane

User Plane: truyền tải user
information; flow control;
error recovery
Control Plane: thiết lập,
quản lý, và ngắt kết nôi
Layer Management Plane:
quản lý các thưc thể lớp
& OAM
Plane Management: quản
lý tất cả các planes


Ý nghĩa của Plane
 Ba

loại mạng logic tham gia vào việc phân
phôi các dịch vụ truyền thông





User Network: truyền tải thông tin người dùng
Control (Signaling) Network: mang bản tin báo
hiệu để thiết lập, duy trì và ngắt kết nôi
Management Network: mang thông tin quản lý:
thông tin giám sát, báo cảnh và sô liệu thông kê
sử dụng

 Một

tập giao thức riêng, gọi là “plane”, được
định nghĩa cho một trong ba mạng này


ATM Layered Architecture

Higher Layers

Higher Layers

ATM Adaptation Layer
(AAL)

ATM Adaptation Layer
(AAL)

ATM Network Layer

ATM Network Layer

ATM Network Layer

Physical Layer

Physical Layer

Physical Layer

USER

NETWORK

USER


ATM Layered Architecture
Higher Layers

ATM Adaptation Layer
(AAL)

ATM Network Layer

Physical Layer

ATM Adaptation Layer
 Giao diện chuẩn tới các lớp cao hơn
 Thưc hiện các chức năng phôi hợp
 Làm việc E2E giữa các hệ thông đầu cuôi

 Phân đoạn thành cells và tái ráp
ATM Layer
 Truyền tải Cells
 Tạo/Tách Cell-Header
 Dịch (translation) VPI/VCI
 Cell multiplexing/demultiplexing
 Điều khiển luồng và tắc nghẽn
Physical Layer
 Chuyển đổi Cell stream / bit stream
 Truyền dẫn sô


Các giao diện ATM
X
X

b
Pu

li

Public ATM
network A

X

X
Public
UNI

X

NNI
B-ICI

X

Private
NNI

NI
U
c

Public ATM
network B

X

X

UNI: User-Network Interface
NNI: Network-Network Interface
B-ICI: Broadband Inter-carrier i/f

X

Private
UNI

Private
ATM
network

Public
UNI


ATM Physical Layer
TC Sublayer:


Transmission
convergence
(TC)
sublayer






Physical medium
dependent
(PMD) sublayer

Cell Delineation
Kiểm tra lỗi Header
Cell Rate Decoupling
(Insertion of Idle Cells)

Riêng cho PMD

PMD Sublayer:




Line code
Connectors
Tái sử dụng các chuẩn của
lớp vật lý hiện tại


Private UNI Physical Layers
Frame format

Bit rate

Media

Cell stream

25.6 Mbps

UTP-3

STS-1

51.84 Mbps

UTP-3

FDDI

100 Mbps

MMF

STS-3c, STM-1

155.52 Mbps

UTP-3, UTP-5,
STP, SMF, MMF
coaxial pair

Cell stream

155.52 Mbps

MMF, STP

STS-12, STM-4

622.08 Mbps

SMF, MMF

UTP = Unshielded twisted pair
MMF = Multimode fiber

STP = Shielded twisted pair
SMF = Single-mode pair


Public UNI Physical Layers
Frame format

Bit rate

Media

DS-1

1.655 Mbps

Twisted pair

DS-3

44.736 Mbps

Coaxial

STS-3c, STM-1 155.52 Mbps

SMF

E-1

2.048 Mbps

Twisted pair
Coaxial

E3

34.368 Mbps

Coaxial

J2

6.312 Mbps

Coaxial


Chapter 9
ATM Networks
ATM Layer


ATM Layer
 Liên

quan đến truyền theo thứ tư các cells
qua kết nôi mạng
 Kết nôi ATM







Điểm-Nôi-Điểm: một chiều hoặc hai chiều
Point-to-Multipoint: một chiều
Permanent Virtual Connections (PVC): các kết
nôi dài hạn để cung cấp băng thông giữa các
điểm đầu cuôi trong một mạng ATM
Switched Virtual Connections (SVC): kết nôi
ngắn hạn thiết lập nhằm đáp ứng cho các yêu cầu
của khách hàng


ATM Virtual Connections




Virtual Channel Connections: virtual circuit
Virtual Path Connections: tập hợp của một sô kết nôi ảo (VPC)
ATM Header chứa thông tin về kết nôi ảo:



8-bit Virtual Path Identifier
16-bit Virtual Channel Identifier

Virtual paths

Virtual channels