Phan2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ATM.doc

Đồ án tốt nghiệp Chơng 3: Giới thiệu chung về ATM
ch ơng 3: Giới thiệu chung về ATM
3.1.Sự ra đời của mạng ATM
Trong những thập kỷ gần đây, công nghệ viễn thông và các nghành công nghệ
phụ trợ đã phát triển hết sức nhanh chóng. Sự phát triển đó đã tạo ra nhiều hệ
thống viễn thông với các tính năng khác nhau. Tuy nhiên mỗi hệ thống viễn
thông thờng chỉ đợc thiết kế để phục vụ cho một hoặc một số dịch vụ nhất định.
Chúng đợc thiết kế theo các chuẩn khác nhau, có cơ chế hoạt động khác nhau.
Điều này dẫn đến sự đa dạng và phức tạp trong hệ thống viễn thông. Mặt khác
do chúng hoạt động độc lập với nhau nên tài nguyên của chúng không đợc chia
sẻ cho nhau.
Mạng tổ hợp số đa dịch vụ ISDN ra đời nhằm mục đích xây dựng một hệ
thống viễn thông có khả năng đáp ứng đợc tất cả các loại dịch vụ trong một
mạng duy nhất. Mạng tổ hợp đa dịch vụ số băng rộng (B-ISDN) là mạng có khả
năng đáp ứng các yêu cầu đó.
Do yêu cầu đáp ứng đợc đa dịch vụ trong đó có các dịch vụ băng rộng
mạng B-ISDN không thể sử dung các công nghệ chuyển mạch kênh và chuyển
mạch gói thông thờng. Vì vậy kiểu truyền không đồng bộ ATM (Asynchonous
Transfer Mode) đã đợc ITU-T khuyến nghị sử dụng trong mạng B-ISDN, do đó
mạng B-ISDN còn có thể gọi là mạng ATM.
B-ISDN có khả năng phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch kênh và
chuyển mạch gói theo hớng đa phơng tiện (Multimedia) hay đơn phơng tiện
(Monomedia), theo kiểu hớng liên kết (Connection- Oriented) hoặc không liên
kết (Connectionless). B-ISDN cung cấp các cuộc nối thông qua các chuyển
mạch, các cuộc nối cố định hoặc bán cố định, các cuộc nối từ điểm đến điểm
hoặc từ điểm đến nhiều điểm và cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu.
3.2. Các đặc điểm chính của ATM
Trong kiểu truyền không đồng bộ, thuật ngữ truyền bao gồm cả lĩnh vực
truyền dẫn và chuyển mạch, do đó kiểu truyền ám chỉ cả chế độ truyền dẫn và
chuyển mạch thông tin trong mạng. Thuật ngữ không đồng bộ giải thích một
kiểu truyền trong đó các tin trong cùng một cuộc nối có thể lặp lại một cách bất

thờng nh lúc chúng đợc tạo ra theo yêu cầu cụ thể mà không theo một chu kỳ
nào. ATM có hai đặc điểm quan trọng là :
Vũ Khoa ĐTTT4-K40 38
Đồ án tốt nghiệp Chơng 3: Giới thiệu chung về ATM
Dữ liệu đợc truyền dới dạng các tế bào ATM (ATM cell) có kích thớc nhỏ và
cố định là 53 Bytes. Việc truyền tin với tốc độ cao cùng các tế bào nhỏ làm
giảm trễ truyền dẫn đáp ứng cho các dịch vụ thời gian thực, ngoài ra kích th-
ớc nhỏ còn tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao đợc dễ dàng hơn.
Khả năng nhóm một vài kênh ảo (Virtual Channel) thành một đờng ảo
(Virtual Path) nhằm giúp cho việc định tuyến đợc dễ dàng hơn.
Hình 3.1 so sánh sự khác nhau giữa kiểu truyền đồng bộ (STM) và kiểu
truyền không đồng bộ (ATM). Trong dạng truyền đồng bộ STM, các phần tử số
liệu tơng ứng với kênh đã cho đợc nhận biết bởi vị trí của nó trong khung truyền
dẫn. Trong khi ở ATM các gói thuộc về một cuộc nối lại tơng ứng với các kênh
cụ thể và nó xuất hiện tại bất kỳ vị trí nào.
Hình 3.1: Nguyên lý ATM và STM
Nh ở trên đã trình bày phần tử dữ liệu dùng trong mạng ATM là các tế bào
ATM có kích thớc cố định là 53 Bytes. Phần tiêu đề của tế bào (5 Bytes) dùng
để mang các thông tin cần thiết cho việc nhận dạng các tế bào. Cách thức truyền
tế bào phụ thuộc vào yêu cầu và tính chất của dịch vụ và tài nguyên trên mạng.
Tính toàn vẹn của chuỗi tế bào đợc đảm bảo khi truyền qua mạng ATM.
Nói một cách khác các tế bào thuộc về cùng một kênh ảo luôn đợc truyền theo
một thứ tự nhất định.
ATM sử dụng kỹ thuật truyền theo kiểu hớng liên kết (Connection -
Oriented). Một cuộc nối ở lớp ATM bao gồm một chặng hay nhiều chặng
Vũ Khoa ĐTTT4-K40 39
T ế b à o
T i ê u đ ề t ế b à o A T M
T h ô n g t i n t ế b à o A T M
K ê n h k h ô n g s ử d ụ n g

N g u y ê n l ý A T M
K ê n h 1 K ê n h 5 K ê n h 1 K ê n h 7 K ê n h 5 K ê n h 1
K h e t h ờ i g i a n
K h u n g t h ờ i g i a n
1 2 5 à
s
N g u y ê n l ý S T M
K ê n h
2
K ê n h
n
K ê n h
1
K ê n h
2
K ê n h
n
K ê n h
1
Đồ án tốt nghiệp Chơng 3: Giới thiệu chung về ATM
(Link), mỗi chặng đợc gán một số hiệu nhận dạng không đổi trong suốt cuộc
nối. Các số hiệu nhận dạng này là các kênh ảo và đờng ảo. Tuy vậy ATM cũng
cung cấp một số giao thức cho các dịch vụ truyền số liệu không liên kết
(Conectionless).
ATM cho phép hoạt động không đồng bộ giữa phía phát và phía thu. Sự
không đồng bộ này có thể đợc xử lý dễ dàng bằng việc chèn hay tách các tế bào
không phân nhiệm (tế bào rỗng) đó là các gói không mạng thông tin. Một trong
nhiều đặc tính đặc biệt của ATM là nó có khả năng đảm bảo vận chuyển tin cậy
bất cứ một loại dịch vụ nào mà không cần quan tâm đến tốc độ (tốc độ không
đổi hay tốc độ thay đổi), yêu cầu chất lợng hoặc đặc tính bùng nổ tự nhiên của l-

u lợng. ATM có thể áp dụng cho mọi môi trờng mạng. Ngoài ra các tế bào ATM
có độ dài đồng nhất do vậy việc định tuyến, chèn hay tách ghép tế bào đợc thực
hiện nhanh hơn mà không cần qua tâm đến thông tin đợc mang trong tế bào
ATM.
3.2.1.Các u điểm của ATM
Công nghệ ATM đã kết hợp các u điểm của chuyển mạch kênh và chuyển
mạch gói. Công nghệ này đã loại bỏ đợc những hạn chế của kỹ thuật STM.
Những u điểm chính của ATM là:
Khả năng truyền dẫn các dịch vụ với các tốc độ khác nhau: công nghệ ATM
sử dụng các tế bào kích thớc nhỏ, cố định và khả năng phân bố dải thông
linh hoạt nên trong mạng ATM tốc độ truyền của các kênh không bị hạn chế
vào các tốc độ chuẩn nh trong STM. Tốc độ các dịch vụ trong mạng ATM có
thể thay đổi rất lớn (từ nhỏ nh truyền số liệu đến lớn nh HDTV). Thêm vào
đó tốc độ dịch vụ cho phép thay đổi rất nhanh, mang tính đột biến.
Khả năng truyền dẫn các dịch vụ với tốc độ cao. Trong mạng ATM việc xử
lý chuyển mạch thực hiện hoàn toàn bằng thiết bị phần cứng và trong các nút
chuyển mạch không có yêu cầu điều khiển luồng, điều khiển lỗi nh trong
mạng STM nên giảm tối thiểu thời gian xử lý ở nút chuyển mạch. Điều này
cho phép tốc độ xử lý nhanh do đó tốc độ mạmg ATM là rất lớn.
Khả năng ghép/ phân kênh dễ dàng: việc ghép/ phân kênh trong mạng ATM
chỉ dựa trên các chỉ số nhận dạng kênh nên các kênh với tốc độ truyền khác
nhau hoàn toàn có thể đợc ghép/ phân dễ dàng.
Việc quản lý, điều hành mạng dễ dàng: việc thiết lập hay huỷ bỏ các cuộc nối
dựa vào các nhóm kênh ảo, đờng ảo nên dễ dàng thiết lập hay huỷ bỏ các
cuộc nối.
Vũ Khoa ĐTTT4-K40 40
Đồ án tốt nghiệp Chơng 3: Giới thiệu chung về ATM
Khả năng sử dụng hiệu suất đờng truyền, các tế bào ATM có thể đợc gán
cho các kênh một cách linh động, khi đờng truyền rỗi sẽ đợc truyền đi nhờ
đó tăng hiệu suất đờng truyền.

Trễ nhỏ: việc sử dụng các tế bào có kích thớc nhỏ, sử dụng đờng truyền tốc
độ cao cho phép đạt đợc độ trễ nhỏ.
3.2.2.Các dịch vụ mà ATM cung cấp
1. Dịch vụ CBR (Constant Bit Rate) trong dịch vụ này, tốc độ truyền của các tế
bào là không thay đổi nh dịch vụ thoại, video: thờng dịch vụ này yêu cầu tỷ
lệ mất tế bào thấp, trễ nhỏ.
2. Dịch vụ VBR (Variable Bit Rate) trong dịch vụ này tốc độ truyền tế bào thay
đổi, các dịch vụ VBR đợc chia làm hai loại : VBR yêu cầu thời gian thực và
VBR không yêu cầu thời gian thực.
3. Dịch vụ ABR (Available Bit Rate) dịch vụ bit có sẵn: dịch vụ này chỉ có
trong mạng ATM. Tỷ lệ mất tế bào và sự thay đổi trễ truyền không đợc
chuẩn hoá. Căn cứ vào các trạng thái lu lợng mạng ATM sẽ cho phép ngời sử
dụng truyền với tốc độ không thấp hơn tốc độ tối thiểu đã đăng ký với mạng.
4. Dịch vụ UBR (Unspecifed Bit Rate) dịch vụ này đợc đa ra nhằm khai thác
tối đa khả năng của mạng ATM. Dịch vụ này vào trong mạng không phụ
thuộc vào trạng thái của mạng do dịch vụ này không quan tân đến mất tế bào
hay các thông số QoS khác.
3.3. Cấu trúc phân lớp của mạng ATM
Nh trong chơng 1 đã đề cập đến mô hình tham chiếu các hệ thống mở của
OSI. Mỗi hệ thống mở đều bao gồm tập hợp các hệ thống con sắp xếp theo thứ
tự từ trên xuống dới. Một hệ thống con mức N bao gồm một hoặc vài thực thể.
Sự trao đổi tin giữa hai thực thể cùng lớp của hai hệ thống khác nhau đợc thực
hiện qua giao thức đẳng cấp (quan hệ ngang cấp). Các đơn vị số liệu trao đổi
giữa hai thực thể cùng cấp đợc gọi là đơn vị số liệu giao thức PUD (Protocol
Data Unit). Điểm mà tại đó các thực thể của lớp N+1 truy nhập vào dịch vụ của
lớp N đợc gọi là điểm truy nhập dịch vụ lớp N (SAP-Service Access Point). Hình
3.2 chỉ ra mối quan hệ giữa những thực thể thông qua các giao thức.
Vũ Khoa ĐTTT4-K40 41
Lớp ATM
Lớp con hội tụ truyền dẫn(TC)

---------------------Lớp vật lý-----------
Lớp con đường truyền vật lý(PM)
Lớp con đường truyền vật lý(PM)
Đồ án tốt nghiệp Chơng 3: Giới thiệu chung về ATM
Hình 3.2: Mối quan hệ giữa các thực thể trong mô hình OSI
Các đơn vị số liệu dịch vụ lớp N (N-SDU: N-Service Data Unit) đợc trao
đổi giữa lớp N và lớp N+1 thông qua giao diện lớp N . Một PDU lớp N bao gồm
thông tin điều khiển giao thức PCI (Protocol Control Infomation) lớp N và số
liệu từ lớp N+1. Hình 3.3 chỉ ra các kiểu đơn vị số liệu khác nhau và mối quan
hệ giữa chúng.
Hình 3.3 : Kiểu đơn vị số liệu và mối quan hệ giữa chúng
Vũ Khoa ĐTTT4-K40 42
P D U l ớ p N + 1
S D U l ớ p N
P D U l ớ p N
L ớ p N + 1
P C I l ớ p N
L ớ p N
Lớp ATM
Lớp con hội tụ truyền dẫn(TC)
---------------------Lớp vật lý-----------
Lớp con đường truyền vật lý(PM)
Lớp con đường truyền vật lý(PM)
T h ự c t h ể l ớ p N + 1 T h ự c t h ể l ớ p N + 1
T h ự c t h ể l ớ p N T h ự c t h ể l ớ p N
G i a o t h ứ c đ ẳ n g c ấ p l ớ p N + 1
G i a o t h ứ c đ ẳ n g c ấ p l ớ p N
N - S D U
N - P D U
N - S A P

L ớ p c u n g c ấ p
d ị c h v ụ
L ó p s ử d ụ n g
d ị c h v ụ
G i a o d i ệ n l ớ p N
Đồ án tốt nghiệp Chơng 3: Giới thiệu chung về ATM
3.3.1 Mô hình tham chiếu giao thức của B-ISDN (B-ISDN Protocol
Reference Model)
Cấu trúc mạng B-ISDN về mặt logic bao gồm bốn lớp độc lập với nhau.
Bốn lớp này đợc liên kết với nhau thông qua ba mặt phẳng: mặt phẳng ngời sử
dụng (User Plane), mặt phẳng điều khiển (Control Plane) và mặt phẳng quản lý
(Management Plane). Cấu trúc của mô hình tham chiếu đợc trình bày trong hình
3.4.
Hình 3.4: Mô hình tham chiếu giao thức B-ISDN
Trong đó:
CLNS : Số liệu không liên kết.
CONTS : Số hiêu hớng liên kết.
SAR: Lớp con thiết lập và tháo tế bào (Segmentation And
Reassembly).
CS : Lớp con hội tụ (Convergence Sublayer).
TC : Lớp con hội tụ truyền dẫn (Transmission Convergence).
PM: Lớp con đờng truyền vật lý (Physical Medium).
So sánh mô hình tham chiếu giao thức B-ISDN với mô hình OSI
Mô hình tham chiếu của ATM không tơng thích hoàn toàn với mô hình
OSI. Tuỳ theo từng trờng hợp cụ thể mà ta xem xét mô hình tham chiếu của
ATM tơng đơng với các lớp khác nhau của mô hình OSI. Khi xét với các chức
năng bên trên không thuộc ATM (IP, IPX.. ..) thì lớp vật lý của ATM tơng ứng
với lớp 1 trong mô hình OSI, lớp ATM và AAL tơng ứng với lớp 2 của mô hình
OSI, nhng trờng địa chỉ trong phần tiêu đề của tế bào ATM lại có ý nghĩa nh lớp
Vũ Khoa ĐTTT4-K40 43

L ớ p A A L
L ớ p A T M
L ớ p D a t a l i n k
L ớ p v ậ t l ý
C h u y ể n
m ạ c h
D ồ n
k ê n h
Đ ị n h
t u y ế n
Q u ả n l ý
t ắ c n g h ẽ n
A A L 1 A A L 2
A A L
3 / 4
A A L 5
L ớ p c o n h ộ i
t ụ t r u y ề n
L ớ p c o n h ộ i
t ụ t r u y ề n
L ớ p c o n p h ụ
t h u ộ c m ô i
t r ư ờ n g v ậ t l ý
L ớ p c o n p h ụ t h u ộ c m ô i t r ư ờ n g v ậ t l ý
C á c g i a o d i ệ n
S D H S o n e t
C á p q u a n g
1 0 0 M b p s
L ớ p c a o h ơ n
Mặt phẳng quản lý

điều khiển
Mặt phẳng
Q
u
ả
n

l
ý

l
ớ
p
Mặt phẳng của
người sử dụng
Q
u
ả
n

l
ý

m
ặ
t

h
ẳ
n

g
Điều khiển
và báo hiệu
Số liệu CLNS
Số liệu CONS
Video
Thoại
Lớp con hội tụ(CS)
------- Lớp tương thích ATM(ALL)--
Lớp con tạo và tháo tế bào(SAR)
Lớp ATM
Lớp con hội tụ truyền dẫn(TC)
---------------------Lớp vật lý-----------
Lớp con đường truyền vật lý(PM)
Lớp con đường truyền vật lý(PM)
Đồ án tốt nghiệp Chơng 3: Giới thiệu chung về ATM
thứ 3 của mô hình OSI. Hình 3.5 chỉ ra mối quan hệ giữa mô hình tham chiếu
của B-ISDN và mô hình 7 lớp OSI.
Hình 3.5: Mối quan hệ giữa mô hình của B-ISDN và mô hình 7 lớp OSI
Mặt phẳng ngời sử dụng (User Plane)
Dòng thông tin tới các lớp trong mô hình đợc điều khiển trong User Plane,
mặt phẳng này còn có các chức năng nh sửa lỗi truyền dẫn, điều khiển tắc
nghẽn, giám sát dòng dữ liệu.
Mặt phẳng điều khiển (Control Plane)
Chịu trách nhiệm thiết lập, giải phóng và giám sát các kết nối. ATM là cơ
chế truyền định hớng (Connection- Oriented). Điều này có nghĩa là mỗi kết nối
trong lớp ATM trớc tiên phải đợc gán một bộ nhận dạng số duy nhất thông qua
các thủ tục báo hiệu của mặt phẳng điều khiển. Số này có thể là bộ nhận dạng đ-
ờng ảo (VPI) hoặc bộ nhận dạng kênh ảo (VCI).
Mặt phẳng quản lý (Management Plane).

Mặt phẳng này có hai chức năng là quản lý mặt phẳng và quản lý lớp.
Quản lý mặt phẳng phối hợp các chức năng và thủ tục của các mặt phẳng
quản lý. Quản lý mặt phẳng chịu trách nhiệm về các chức năng nh báo hiệu trao
đổi và dòng thông tin OAM để điều khiển các thủ tục báo hiệu (nghĩa là báo
hiệu cho báo hiệu). Chúng ta cần kênh này vì báo hiệu trong các mạng băng
rộng phức tạp và rộng hơn báo hiệu kênh D trong N-ISDN.
Thông tin về OAM đợc dùng để giám sát chất lợng mạng và quản lý lu trữ
tại lớp ATM.
Các lớp trong mô hình gồm có :
Lớp vật lý.
Lớp ATM.
Lớp tơng thích ATM (AAL).
Các lớp bậc cao.
Chức năng của các lớp này đợc chỉ ra trong bảng 3.1.
Các lớp cao hơn
Vũ Khoa ĐTTT4-K40 44
Đồ án tốt nghiệp Chơng 3: Giới thiệu chung về ATM
Q
U
ả
n
l
ý
l
ớ
p
A
L
L
CS

Nhận/gửi các PDU từ/đến các lớp cao hơn và tạo dạng CS- PDU.
Kiểm tra sự khôi phục chính xác các CS-PDUs.
Phát hiện sự mất các tế bào của CS-PDU.
Cung cấp một vài chức năng ALL trong phần tiêu đề CS-PDU.
Chèn các tế bào bổ xung vào CS-PDUs.
Điều khiển luồng, gửi các thông điệp trả lời hoặc yêu cầu truyền
lại các tế bào lỗi.
SAR
Tạo các tế bào từ CS-PDU, khôi phục các CS-PDUs từ tế bào .
Tạo ra trờng kiểu đoạn nh BOM, COM, EOM, SSM.
Kiểm tra mà d vòng CRC của trờng dữ liệu của tế bào.
Tạo ra hai Bytes tiêu đề và hai Bytes cuối cùng của SAP-PDU.
ATM
Điều khiển luồng chính.
Tạo ra hoặc tách phần tiêu đề của tế bào.
Đọc và thay đổi phần tiêu đề của tế bào.
Thực hiện phân kênh/ ghép kênh các tế bào.
L
ớ
P
v
ậ
T
L
ý
Lớp con
hội tụ
truyền (TC)
Thêm vào hoặc lấy ra các tế bào trống (khử ghép giữa tốc độ tế
bào và tốc độ truyền dẫn).

Tạo và kiểm tra mã HEC.
Nhận biết giới hạn của tế bào .
Biến đổi dòng tế bào thành các khung phù hợp với hệ thống
truyền dẫn .
Phát / khôi phục các khung truyền dẫn.
Lớp con đ-
ờng truyền
vật lý(PM)
Đồng bộ bit.
Thu, phát số liệu.
Bảng 3.1: Chức năng của các lớp trong B-ISDN
3.3.2.Lớp vật lý
Sự khác nhau của lớp vật lý ATM với lớp vật lý trong mô hình OSI là trong
mô hình OSI tại lớp này công việc của nó liên quan đến việc truyền tải các phần
tử bé nhất đó là các bits từ điểm này đến điểm khác. Còn trong ATM phần tử bé
nhất lại là các tế bào. Vì vậy chức năng chính của lớp vật lý trong ATM là tải
các tế bào và chức năng này đợc thực hiện bởi lớp con hội tụ truyền dẫn. Lớp
con này đứng trên lớp con đờng truyền vật lý. Do vậy trong ATM lớp vật lý đợc
chia thành hai lớp con là:
Vũ Khoa ĐTTT4-K40 45
Đồ án tốt nghiệp Chơng 3: Giới thiệu chung về ATM
Lớp đờng truyền vật lý (PM) liên quan đến các chức năng thông thờng của
lớp vật lý nh khả năng truyền dẫn các bits, mã hoá, giải mã, biến đổi quang
điện.....
Lớp con hội tụ truyền (TC) thực hiện các chức năng nh chèn hoặc tách các
tế bào trống, tạo và xử lý mã điều khiển lỗi tiêu đề, nhận biết giới hạn tế bào,
khuôn dạng tế bào, phối hợp tốc độ tải trọng của các khuôn dạng vận chuyển
khác nhau đợc sử dụng tại lớp vật lý.
Theo hớng từ lớp vật lý tới lớp ATM, luồng số liệu chuyển tải qua danh giới
giữa hai lớp là luồng các tế bào hợp lệ. Tế bào hợp lệ là tế bào mà mào đầu tế

bào không có lỗi. Việc kiểm tra lỗi mào đầu tế bào đợc thực hiện ở lớp con TC.
Theo hớng ngợc lại, từ lớp ATM tới lớp vật lý, luồng tế bào ATM đợc ghép
thêm thông tin phân tách tế bào và thông tin về khai thác và bảo dỡng (OAM)
liên quan đến luồng tế bào này.
3.3.2.1.Lớp con đ ờng truyền vật lý PM (Physical Medium).
Lớp này là lớp thấp nhất trong mô hình, các chức năng của nó hoàn toàn
phụ thuộc và môi trờng truyền dẫn vật lý cụ thể. Lớp này cung cấp các khả năng
truyền dẫn bits, nó cũng làm nhiệm vụ mã hoá dòng bits theo mã đờng truyền và
nếu cần thiết thực hiện biến đổi quang điện. Lớp PM còn có nhiệm vụ đồng bộ
bit. Tuỳ loại giao diện là điện hay quang mà ngời ta sử dung các loại mã đờng
truyền khác nhau.
Các tế bào ATM đợc truyền đi theo nguyên tắc sau: các Bytes trong tế bào
đợc gửi đi theo thứ tự từ 1ữ53, nghĩa là trờng tiêu đễ đợc gửi trớc, các bits trong
Byte đợc gửi đi theo thứ tự từ bit thứ 8 đến bit thứ 1. Các tế bào đợc truyền là
một chuỗi liên tục. Để đảm bảo phần Payload đợc phân biệt với phần Header,
Payload đợc phát đi dới dạng đã đổi tần. Tuỳ theo phơng pháp phát tế bào vào
trong đờng truyền vật lý mà có các thuật mã hóa, giải mã khác nhau. Chế độ
phát tế bào trực tiếp lên lớp vật lý dùng phơng pháp DSS (Distributed Sample
Scrambing) và đa thức sinh là x
31
+x
28
+1, phơng pháp sắp xếp tế bào vào các
khung truyền dẫn đang tồn tại dùng thuật toán SSS (Synchronous Sample
Scrambing) với đa thức sinh là x
43
+1.
Khoảng cách cực đại giữa các tế bào kế tiếp nhau của lớp vật lý là 26 tế
bào lớp ATM: Nghĩa là sau 26 tế bào lớp ATM các tế bào vật lý đợc chèn vào
để tạo ra dung lợng thích hợp với tốc độ của giao diện. Tế bào vật lý cũng đợc

chèn khi không có tế bào ATM đợc truyền đi. Các tế bào lớp vật lý đợc chèn
thêm có thể là tế bào rỗng hoặc là các tế bào lớp vật lý theo yêu cầu về OAM.
Các tế bào OAM lớp vật lý đợc dùng để truyền tải các thông tin OAM của lớp
vật lý. Số lợng tế bào OAM đợc chèn phụ thuộc và các yêu cầu về OAM. Tuy
Vũ Khoa ĐTTT4-K40 46
Đồ án tốt nghiệp Chơng 3: Giới thiệu chung về ATM
nhiên trong một chặng truyền dẫn nhiều nhất là sau 26 và ít nhất là sau 512 tế
bào, phải có một tế bào OAM.
3.3.2.2.Lớp con hội tụ truyền
Lớp con hội tụ truyền có các chức năng sau :
Thêm và và lấy ra các tế bào rỗng. Khi tại mức vật lý không có các tế bào
chứa thông tin hữu ích, tế bào không xác định hoặc tế bào OAM thì các tế
bào rỗng sẽ đợc chèn vào để cho tốc độ dòng các tế bào phù hợp với tốc độ
truyền dẫn cho trớc của đờng truyền.
Tạo và kiểm tra mã HEC. Giá trị của mã HEC đợc tính thông qua 4 Bytes
đầu trong phần Header của tế bào ATM và sử dụng đa thức sinh x
8
+x
2
+x+1.
Giá trị của HEC chính là phần d của phép chia Modul 2 của tích 4 Bytes đầu
với x
8
cho đa thức sinh x
8
+x
2
+x+1. Quá trình phát hiện và sửa lỗi đợc mô tả
trong hình 3.6.
Hình 3.6: Cơ chế phát hiện và sửa lỗi HEC

Phần thu hoạt động theo hai phơng thức. Phơng thức ngầm định dùng để sửa
các lỗi đơn. Mào đầu tế bào đợc kiểm tra và khi phát hiện thấy lỗi đơn thì lỗi
này sẽ đợc sửa. Nếu phát hiện thấy lỗi nhóm thì tế bào đó sẽ bị huỷ. Sau khi
phát hiện ra lỗi (đơn hay nhóm) thì hệ thống tự động chuyển sang chế độ
phát hiện lỗi.
Nếu hệ thống tiếp tục phát hiện ra lỗi thì tế bào vẫn bị hủy dù lỗi đó là lỗi
đơn hay lỗi nhóm. Hệ thống duy trì ở chế độ phát hiện lỗi cho tới khi không
tiếp tục phát hiện ra tế bào lỗi nữa, lúc này hệ thống sẽ tự động quay về chế
độ sửa sai.
Nhận biết giới hạn tế bào
Vũ Khoa ĐTTT4-K40 47
C h ế đ ộ
s ử a s a i
C h ế đ ộ
p h á t h i ệ n
l ỗ i
K h ô n g p h á t h i ệ n t h ấ y l ỗ i
K h ô n g c ó l ỗ i
P h á t h i ệ n r a l ỗ i n h ó m
( g ó i l ỗ i b ị h u ỷ )
P h á t h i ệ n r a l ỗ i đ ơ n
( s ử a s a i )
P h á t h i ệ n r a l ỗ i
( g ó i l ỗ i b ị h u ỷ )
Đồ án tốt nghiệp Chơng 3: Giới thiệu chung về ATM
Chức năng này cho phép đầu thu nhận biết đợc giới hạn tế bào. Việc nhận
biết dựa vào sự tơng quan giữa các bits trong phần tiêu đề và mã HEC tơng
ứng. Quá trình này đợc trình bày trong hình 3.7.
Hình 3.7: Sơ đồ nhận biết giới hạn tế bào
Đầu tiên đầu thu đợc đặt ở trạng thái tìm đồng bộ (HUNT). ở trạng thái này

hệ thống sẽ thực hiện kiểm tra từng bit một trong phần Header của tế bào.
Nếu không phát hiện ra lỗi thì hệ thống sẽ tự động chuyển sang trạng thái
tiền đồng bộ PreSYN. ở trạng thái PreSYN, hệ thống tiếp tục thực hiện kiểm
tra cho tế bào tiếp theo. Nếu sau lần không phát hiện lỗi thì hệ thống
chuyển sang trạng thái đồng bộ SYN, còn nếu có lỗi thì lại trở về trạng thái
tìm đồng bộ HUNT. ở trạng thái đồng bộ, hệ thống lại tiếp tục kiểm tra cho
tế bào tiếp theo. Nếu phát hiện ra lỗi thì tự động chuyển về trạng thái tìm
đồng bộ HUNT. Các tham số và đợc chọn phải thoả mãn đợc các yêu
cầu về độ an toàn và tính hoạt động của quá trình phân tách tế bào. Các tham
số này đợc đa ra trong khuyến nghị I.432 nh bảng sau.

Lớp vật lý trên cơ sở SDH 7 6
Lớp vật lý trên cơ sở tế bào 7 9
Biển đổi dòng tế bào thành các khung truyền dẫn. Đây là chức năng chuyển
đổi các tế bào thành khung truyền dẫn tại trạm phát và khôi phục lại các tế
bào từ khung tại trạm thu. Các hệ thống thờng đợc dùng là hệ thống phân cấp
số đồng bộ SDH (Synchronous Digital Hierarchy) và hệ thống truyền dẫn
dựa trên cơ sở tế bào (Cell-base Interface).
Phát và khôi phục các khung truyền dẫn.
Vũ Khoa ĐTTT4-K40 48
T r ạ n g t h á i
t ì m đ ồ n g b ộ
( H U N T )
T r ạ n g t h á i
t i ề n đ ồ n g b ộ
( P r e S Y N )
H E C s a i
H E C đ ú n g
T r ạ n g t h á i
đ ồ n g b ộ

( S Y N )
K i ể m t r a t ừ n g t ế b à o
K i ể m t r a t ừ n g t ế b à o
K i ể m t r a t ừ n g b i t
H E C s a i
l i ê n t i ế p

l ầ n
H E C đ ú n g
l i ê n t i ế p

l ầ n
Đồ án tốt nghiệp Chơng 3: Giới thiệu chung về ATM
Đây là chức năng dới cùng trong lớp con TC, nó có chức năng tạo ra các
khung truyền dẫn và ghép các tế bào ATM vào khung rồi gửi đi. Tại trạm thu
thực hiện việc khôi phục tế bào. Cấu trúc của khung phụ thuộc vào hệ thống
truyền dẫn đợc sử dụng. Kích thớc của khung phụ thuộc vào tốc độ đờng
truyền.
3.3.3.Lớp ATM
Lớp ATM là thành phần chủ yếu của mạng ATM, nó nằm trên lớp vật lý,
các dịch vụ chính của mạng đều có thể tìm thấy ở lớp này. Các chức năng của
lớp ATM hoàn toàn độc lập với các chức năng của lớp vật lý dới nó. Lớp ATM
có các chức năng chuyển các tế bào từ lớp tơng thích ATM (AAL) đến lớp vật
lý để truyền đi và ngợc lại từ lớp vật lý đến các lớp AAL để sử dụng tại hệ thống
mới. Các đơn vị thông tin trong lớp ATM là các tế bào. Mỗi tế bào có một bộ
nhận dạng số chứa trong Header để gắn nó tới kết nối xác định.
ATM sử dụng các đấu nối ảo để vận chuyển thông tin và đợc chia làm hai
mức: mức đờng ảo và mức kênh ảo.
Kênh ảo VC(Virtual Channel) là kênh thông tin cung cấp khả năng truyền
đơn hớng các tế bào ATM .

Đờng ảo VP(Virtual Path) là sự kết hợp có tính chất logic hoặc của một
nhóm các kênh ảo thành một bó mà nó có cùng một đặc tính lu lợng và đ-
ợc truyền đi cùng một đờng trong mạng. Một đờng truyền vật lý (nh cáp
quang chẳng hạn) có thể chứa nhiều đờng kết nối ảo. Hình 3.8 mô tả quá
trình kết hợp các VCs, VPs và đờng truyền.
Hình 3.8: Sự kết hợp các kênh ảo, đờng ảo
3.3.3.1.Một số khái niệm liên quan đến kênh ảo và đ ờng ảo
Các khái niệm này gồm có liên kết đờng ảo, liên kết kênh ảo, cuộc nối
kênh ảo, cuộc nối đờng ảo.
Cuộc nối kênh ảo VCC là tập hợp của một số liên kết. Theo định nghĩa của
ITU-T: VCC là sự móc nối của các liên kết kênh ảo giữa hai điểm truy nhập vào
lớp tơng thích ATM. Thực chất VCC là một đờng nối logic giữa hai điểm dùng
Vũ Khoa ĐTTT4-K40 49
V C
V P
V C
V P
V C
V P
V C
V P
V C
V P
V C
Đ ư ờ n g t r u y ề n d ẫ n
V P
Đồ án tốt nghiệp Chơng 3: Giới thiệu chung về ATM
để truyền các tế bào ATM. Thông qua VCC thứ tự truyền các tế bào ATM sẽ đ-
ợc bảo toàn. Có 4 phơng pháp đợc dùng để thiết lập một cuộc nối kênh ảo tại
giao diện UNI.

Các VCCs cố định (Permanent) hoặc bán cố định (Semi-Parmanent) đợc
thiết lập tại thời điểm định trớc mà không cần báo hiệu.
Một VCC đợc thiết lập/giải phóng bằng cách sử dụng một thủ tục báo hiệu
trao đổi.
Thiết lập/giải phóng một VCC đầu cuối đợc thực hiện bằng một thủ tục
báo hiệu từ ngời sử dụng đến mạng.
Nếu một PVC đang tồn tại gia hai UNI, thì một VCC trong VPC này có thể
đợc thiết lập/ giải phóng bằng việc sử dụng một giao thức báo hiệu từ ngời
sử dụng tới ngời sử dụng.
Cuộc nối đờng ảo VPC (Virtual Path Connection) là sự móc nối của một số
liên kết đờng ảo. VPC là sự kết hợp logic của các VCCs (Virtual Channel
Connection). Trong một VPC mỗi liên kết kênh ảo đều có một số nhận dạng
VCI (Virtual Channel Indentifier) riêng. Tuy vậy những VCs thuộc về các VP
khác nhau có thể có cùng số VCI. Mỗi VC đợc nhận dạng duy nhất thông qua tổ
hợp hai giá trị VPI và VCI. Có 3 phơng pháp sau đợc sử dụng để thiết lập/ giải
phóng một VPC giữa các điểm cuối VPC:
Một VPC đợc thiết lập/giải phóng dựa trên một kênh định trớc và do đó
không cần thủ tục báo hiệu.
Việc thiết lập/giải phóng VPC có thể đợc điều khiển bởi khách hàng. Các thủ
tục quản lý mạng dùng cho mục đích này.
Một VPC cũng có thể đợc thiết lập/giải phóng bởi mạng sử dụng các thủ tục
quản lý mạng.
Nhiệm vụ trung tâm của lớp ATM là biến đổi địa chỉ mạng ở các lớp cao
thành các giá trị VPI và VCI tơng ứng. Các giá trị VPI và VCI đợc tạo ra dựa
trên số hiệu nhận dạng của điểm truy nhập dịch vụ SAP. Tại đầu thu, trờng tiêu
đề đợc tách ra khỏi tế bào ATM. Tại đây giá trị VPI và VCI đợc dùng để nhận
dạng điểm truy nhập dịch vụ.
Phân kênh và hợp kênh các tế bào: Tại đầu phát các tế bào thuộc về các
kênh ảo và đờng ảo khác nhau đợc hợp thành một dòng tế bào duy nhất. Tại
đầu thu dòng tế bào ATM đợc phân thành các đờng ảo và kênh ảo độc lập để đi

tới các thiết bị.
Biến đổi VPI/VCI Nếu các tế bào đợc định tuyến thông qua các chuyển
mạch ATM hoặc các nút nối xuyên thì các giá trị VPI/VCI đa tới các thiết bị
Vũ Khoa ĐTTT4-K40 50
Đồ án tốt nghiệp Chơng 3: Giới thiệu chung về ATM
này cần phải đợc biển đổi thành các giá trị VPI/VCI mới để xác định đích mới
của tế bào.
3.3.3.2.Nguyên lý chuyển mạch ATM
Việc chuyển mạch các tế bào ATM đợc thực hiện trên cơ sở các giá trị
VCI, VPI. Nh đã trình bày ở trên VCI, VPI chỉ có giá trị trên một chặng kết nối
cụ thể. Khi tế bào đến nút chuyển mạch, giá trị của VPI hoặc cả giá trị VPI,
VCI đều đợc thay đổi cho phù hợp với chặng tiếp theo. Thiết bị chuyển mạch
chỉ dựa trên giá trị VPI đợc gọi là chuyển mạch VP (VP Switch), nút nối xuyên
(ATM Cross- Connect) hoặc bộ tập trung (Concentrator). Nếu thiết bị chuyển
mạch thay đổi cả hai giá trị VPI,VCI thì nó đợc gọi là chuyển mạch VC hoặc
chuyển mạch ATM.
Hình 3.9 mô tả một cuộc nối VCC thông thờng, T là nút chuyển mạch nơi
mà VCI, VPI đều bị thay đổi, A, B là các thiết bị đầu cuối, D
1
, D
2
là các bộ nối
xuyên, nơi chỉ thay đổi giá trị VPI, a
i
, x
i
, y
i
là các giá trị VCI, VPI tơng ứng.
Hình 3.9: Cuộc nối kênh ảo thông qua các nút chuyển mạch và bộ nối xuyên

Vũ Khoa ĐTTT4-K40 51
D 1 D 2
B
T
A
D 1 , D 2 : B ộ n ố i x u y ê n
T : c h u y ể n m ạ c h A T M
A , B : T h i ế t b ị đ ầ u c u ố i
a 1 . x 1
V P I = x 1
V C I = a 1
V P I = x 2
V P I = y 1
a 1 . x 2
a 2 . y 1
a 2 . y 2
V P I = y 2
C u ộ c n ố i k ê n h ả o V C C
V C I = a 2
Đồ án tốt nghiệp Chơng 3: Giới thiệu chung về ATM
Hình 3.10 là sơ đồ nguyên lý chuyển mạch VP. Chuyển mạch VP là nơi
bắt đầu và kết thúc của các liên kết đờng ảo, do vậy nó phải chuyển các giá trị
VPI ở đầu vào thành các giá trị VPI tơng ứng ở đầu ra sao cho các liên kết này
thuộc về cùng một cuộc nối đờng ảo cho trớc. Lúc này giá trị VCI đợc giữ
không đổi.
Hình 3.10 Nguyên tắc chuyển mạch VP
Vũ Khoa ĐTTT4-K40 52
V C I 1
V C I 2
V C I 3

V C I 4
V C I 5
V C I 6
V P I 1
V P I 2
V P I 3
V P I 4
V P I 6
V P I 5
V C I 3
V C I 4
V C I 1
V C I 2
V C I 5
V C I 6
C h u y ể n m ạ c h V P
Đồ án tốt nghiệp Chơng 3: Giới thiệu chung về ATM
Khác với chuyển mạch VP, chuyển mạch VC là điểm cuối của các liên kết
kênh ảo và đờng ảo. Vì vậy trong chuyển mạch VC, giá trị của VCI và VPI đều
thay đổi. Vì trong chuyển mạch VC bao gồm cả chức năng chuyển mạch VP
nên chuyển mạch VC có thể thực hiện chức năng của một chuyển mạch
VP. Hình 3.11 giả thích nguyên lý chuyển mạch VC.
Hình 3.11: Nguyên lý chuyển mạch VC
3.4. Tế bào ATM
Nh đã trình bày ở trên tế bào ATM là đơn vị dùng để truyền thông tin
trong ATM. Tuy nhiên không phải tất cả các tế bào ATM đều đợc sử dụng để
truyền thông tin mà bên cạnh đó còn tồn tại nhiều loại tế bào khác nhau nh sẽ
trình bày dới đây.
3.4.1.Phân loại tế bào ATM
Tế bào ATM có thể đợc phân loại theo lớp cấu thành và chức năng. Trớc

hết tế bào ATM đợc chia thành tế bào lớp ATM và tế bào lớp vật lý. Tế bào
ATM đợc tạo ra trong lớp ATM còn tế bào lớp vật lý đợc tạo ra trong lớp vật lý.
Tế bào lớp ATM đợc phân chia thành tế bào đợc gán và tế bào không đợc gán.
Vũ Khoa ĐTTT4-K40 53
V C I 1
V C I 2
V P I 4
V P I 5
V P I 1
V P I 3
V P I 2
V C I 1
V C I 2 V C I 3
V C I 4
C h u y ể n m ạ c h V P
C h u y ể n m ạ c h V C
V C I 1
V C I 2
V C I 1
V C I 2
Đồ án tốt nghiệp Chơng 3: Giới thiệu chung về ATM
Còn tế bào lớp vật lý đợc chia thành tế bào rỗng, tế bào hợp lệ và tế bào không
hợp lệ.
Đặc điểm của loại tế bào nh sau:
Tế bào rỗng: Là tế bào đợc lớp vật lý xen vào/tách ra để luồng tế bào danh
giới giữa lớp ATM và lớp vật lý có tốc độ phù hợp với tốc độ của đờng
truyền.
Tế bào hợp lệ: Là các tế bào có mào đầu không có lỗi hoặc có lỗi đơn đã đợc
sửa bởi chu trình sửa lỗi HEC.
Tế bào không hợp lệ: Là tế bào có nhiều lỗi không thể sửa đợc (bị loại bỏ tại

lớp vật lý). Tế bào rỗng, tế bào hợp lệ và tế bào không hợp lệ chỉ tồn tại ở lớp
vật lý.
Tế bào đợc gán: Là các tế bào mạng thông tin dịch vụ sử dụng cho các dịch
vụ lớp ATM.
Tế bào không gán là tế bào không đợc sử dụng, không mang thông tin dịch
vụ. Tế bào đợc gán và tế bào không đợc gán là các tế bào ở lớp ATM.
Hình 3.12 chỉ ra các loại tế bào.
Hình 3.12: Phân loại tế bào
3.4.2. Cấu trúc tế bào ATM
Nh ta đã biết đặc điểm chính của ATM là hớng liên kết. Do đó khác với
mạng chuyển mạch gói, địa chỉ nguồn và đích, số thứ tự các gói là không cần
thiết trong ATM. Hơn nữa do chất lợng của đờng truyền cao nên các cơ chế
chống lỗi trên cơ sở từ liên kết đến liên kết đợc bỏ qua. Ngoài ra cũng không
cung cấp các cơ chế điều khiển luồng giữa các nút mạng do cơ cấu điều khiển
Vũ Khoa ĐTTT4-K40 54
S A P
T ế b à o đ ư ợ c g á n T ế b à o đ ư ợ c g á n
T ế b à o k h ô n g g á n T ế b à o k h ô n g g á n
T ế b à o h ợ p l ệ
T ế b à o k h ô n g h ợ p l ệ
T ế b à o r ỗ n g
T ế b à o b ị
l o ạ i b ỏ
T ế b à o r ỗ n g
L ớ p A T M
L ớ p v ậ t l ý
S A P : Đ i ể m t r u y n h ậ p d ị c h v ụ