Tài liệu Hội tụ của thoại và dữ liệu doc

Hội tụ của thoại và dữ liệu
7.1. Giới thiệu
Đối tượng của quyển sách này tập trung vào là sự hội tụ của các dịch vụ thoại và
dữ liệu trong một thế giới mới với những ứng dụng tiên tiến. Những ứng dụng này sẽ
làm phong phú thêm các phương pháp mà con người làm việc và giao tiếp. Vì vậy
đặt một cái tên chương dành riêng cho hội tụ của thoại và dữ liệu có thể gây ra một
vài bất đồng nhỏ với người đọc, tuy nhiên tên của chương này lại được đưa ra bởi
Hiệp hội viễn thông thế giới (ITU-T). I.121 chỉ rõ "Nhu cầu tích hợp hai kiểu truyền
gói và kênh lại với nhau trong cùng một mạng băng rộng toàn cầu". Điều thú vị là ở
chỗ những thứ bây giờ chúng ta mới bắt đầu nhìn thấy có khả năng đạt được thông
qua giao thức Internet (IP) đã được đưa ra như là một mục tiêu mà ITU-T đã đề xuất
trong những năm 1980.
Một trong những khó khăn trong việc tìm kiếm một vị trí cho phương pháp
truyền không đồng bộ (ATM) trong phần đầu của cuốn sách này là ở chỗ ATM là
công nghệ chuyển mạch gói nhưng lại thừa kế chuyển mạch kênh, vì vậy nếu người
đọc chấp nhận thì tôi sẽ chọn phương pháp giới thiệu ATM phía sau chương nói về
sự hội tụ của thoại và dữ liệu.
Phát biểu đơn giản trong I.121 làm rõ hơn các đặc tả của B-ISDN và thông qua
các phiên làm việc của diễn đàn ATM (ATM forum) về phương pháp truyền dẫn
không đồng bộ. Chương này sẽ xem xét ATM như là một yếu tố quyết định cho phép
hội tụ của các truyền thông và các ứng dụng. ATM đã gặp khó khăn với giao thức
điều khiển truyền lại /giao thức Internet (TCP/IP). Khi TCP/IP đã bắt đầu thu hút
được mọi sự chú ý thì ATM dường như vẫn đang chỉ là một cơ cấu truyền dẫn.
Nhưng không vì thế mà nói rằng ATM không thành công, mà ngược lại, ATM có
một thành công gây tiếng vang và trong thực tế nó đã tìm được con đường vào mạng
dữ liệu công cộng và có thể tiếp tục thành công với cơ cấu tạo ra đường kết nối có
hướng thông qua một mạng. Mạng này sẽ mang các gói tin IP được định tuyến nhờ
chuyển mạch nhãn đa giao thức (MLPS). MLPS và ATM có cùng một mục tiêu
chung là chuyển tiếp gói với tốc độ cao với chất lượng tốt. Có vài ý kiến phản đối
cho rằng điều đó là lãng phí và thực tế, trong phần giới thiệu về các công nghệ gói
tôi chỉ rõ rằng IP kết hợp với bộ định tuyến MLSP, có thể được mang trực tiếp qua

ghép kênh phân chia theo tần số mật độ cao (DWDM). Một sự thật là ATM, MPLS
và IP sẽ gắn bó chặt chẽ với nhau trong mấy năm tới và có thể sẽ xuất hiện các công
nghệ cho phép chế tạo các bộ định tuyến MPLS tốc độ cao và khi đó thì ATM sẽ bị
loại bỏ?
7.2 Chế độ truyền tải không đồng bộ
Chế độ truyền tải không đồng bộ là một kỹ thuật chuyển mạch gói (hay chính xác
hơn là chuyển mạch tế bào) được phát triển từ kĩ thuật chuyển mạch kênh. Sự thừa
hưởng này nghĩa là ATM là một kỹ thuật hướng kết nối được thiết kế để sử dụng
trong mạng đường trục. Đặc điểm thừa hưởng từ mạng số liên kết đa dịch vụ (IDSN)
và hệ thống báo hiệu số 7 (SS#7) nghĩa là có các chuẩn định nghĩa hai kiểu khác
nhau của giao thức để thiết lập và giải phóng kết nối. Một giao thức bên trong được
gọi là phần người dùng IDSN băng rộng (B-ISUP, nằm trong họ giao thức kết nối
cuộc gọibáo hiệu số 7 ISUP) cho các kết nối giữa chuyển mạch ATM (đươc gọi là
giao diện nút mạng (NNI)) và một giao thức bên ngoài Q.2931 cho mạng vỏ (được
gọi là giao diện mạng - người sử dụng (UNI)). Các chuẩn cũng tiến xa hơn các chuẩn
này và tiến một bước dài để xây dựng khả năng quản lý, ngược lại với đặc điểm
mang tính kế thừa, nếu không có sự quản lý ATM sẽ không thể ứng dụng được trong
môi trường viễn thông và dĩ nhiên chất lượng dịch vụ là không có.
Chúng ta bắt đầu xem xét ATM với mô hình tham chiếu B-ISDN vì đây là nơi nó
được bắt đầu. Mô hình tham chiếu B-ISDN được dựa trên cơ sở mô hình tham chiếu
hệ thống giao tiếp mở (OSI) (hãy nhớ chúng tôi đã cập đến điều này ở phần báo hiệu
số 7 (SS#7), chương 1) và các kết quả đầu tiên dựa trên các chuẩn ISDN. Mô hình B-
ISDN kết nối ba mức (hay ba cột): Mức người dùng (U- plane), mức điều khiển (C-
plane),mức quản lý (M-plane) (hình 7.1).
Hình 7.1 Mô hình B-ISDN
Mức điều khiển (C- plane) là nơi chứa điều khiển kết nối; tại đây bạn sẽ thấy
Q.2931 và B-ISDN dùng để điều khiển việc thiết lập và giải phóng các kết nối. Mô
hình B-ISDN hỗ trợ cả hai chế độ kết nối : kênh ảo chuyển mạch (SVC) và kênh ảo
cố định (PVC). Mức điều khiển (C-plane) chịu trách nhiệm quản lý các SVC. Các
PVC được xây dựng thông qua hoạt động bảo dưỡng và do đó là trách nhiệm của M-

plane.
Mức bảo dưỡng chịu trách nhiệm vận hành, quản lý và bảo dưỡng. Mức bảo
dưỡng cũng phải chịu trách nhiệm với các mức khác và giữa các mức để đảm bảo
chức năng quản lý có thể giám sát và điều khiển tất cả các khía cạnh của stack B-
ISDN.
Mức người dùng đơn giản là nơi tập trung các giao thức và chức năng mức ứng
dụng. Trong trường hợp này TCP/IP được coi như là một giao thức mức ứng dụng
cho các dịch vụ B-ISDN. Một vài ví dụ khác về các yếu tố/dịch vụ tập trung trong
mức này là video theo yêu cầu và voice over IP (VoIP).
Đặt dưới mỗi chức năng của các mức này là hai lớp bổ xung, lớp ATM và lớp vật
lý. Giữa lớp ATM và mức người dùng, mức bảo dưỡng và mức điều khiển là một
hàm gắn kết được gọi là lớp thích ứng mà lớp này cho phép các mức sử dụng cấu
trúc cơ sở tế bào của ATM.
Lớp thích ứng ATM cho báo hiệu (SAAL) gắn kết mức điều khiển với lớp ATM.
Chức năng lớp thích ứng ATM (AAL) cho mức điều khiển được phân biệt mạnh
trong các AAL dựa trên loại dịch vụ/lưu lượng kết nối (SVC hay PVC) sẽ mang
(điều này sẽ được nói đến ở phần sau). Mức bảo dưỡng cũng sử dụng một lớp thích
ứng để mang các thông tin quản lý và giao thức điều khiển giữa các nút ATM trong
mạng. Các ví dụ về giao thức này là giao thức quản lý mạng đơn giản (SNMP), giao
thức thông tin quản lý chung (CMIP), giao diện quản lý cục bộ (LMI).
Đây là sự khôn khéo trong sử dụng lớp AAL, cho mức người dùng, nó chỉ hoạt
động tại lớp ngoài mạng (vỏ) không hoạt động trong lớp lõi của mạng. Lớp AAL ở
mức điều khiển và bảo dưỡng được dùng trong cả mạng vỏ và lõi. Chẳng hạn như
SAAL được sử dụng để mang báo hiệu UNI (Q.2931) tại vỏ và mang báo hiệu NNI
(B-ISUP) trong lõi.
Sự khác biệt về tổn thất, độ trễ và độ rộng băng tần yêu cầu được mang qua một
mạng có kích thước tế bào cố định (Chúng ta sẽ xem xét kích thước tế bào cố định ơ
phần sau) đối với các phương tiện khác nhau là như thế nào? Đây là vai trò của lớp
thích ứng. Như cúng ta đã thấy tiếng nói có một số ràng buộc đối với độ trễ và trượt,
các dịch vụ video theo yêu cầu chất lượng cao cũng yêu cầu như vậy (Một số yêu cầu

có thể được thoả mãn nhờ các kỹ thuật khác). Dịch vụ dữ liệu như thư điện tử và
trình duyệt web yêu cầu mạng ít hơn. Tuy nhiên, việc mất dữ liệu trong các dịch vụ
này là một vấn đề lớn, trong khi việc mất một phần nhỏ âm thanh hay hình ảnh lại là
một vấn đề ít nghiêm trọng hơn. AAL phải đương đầu với sự khác biệt này và có khả
năng thoả mãn các yêu cầu khác nhau này trong cấu trúc tế bào ATM cố định
53byte.
Tổ chức chuẩn ATM quyết định rằng lớp thích ứng ATM được phân ra thành hai
lớp con: Lớp con hội tụ (CS) và lớp con phân mảnh và khôi phục gói (SAR). Như tên
của nó chỉ ra lớp con SAR chịu trách nhiệm chia tải tin từ mức ứng dụng xuống
thành các khối 48byte để đặt trong một tế bào. Dữ liệu lớp ứng dụng có thể từ 1byte
đến hàng nghìn byte (nhớ rằng kích thước một gói IP theo lý thuyết có thể là
65.000byte ). Tải tin của ATM không thể mang tất cả thông tin mức ứng dụng, cũng
có thể có các header và trailer của lớp thích ứng. Một chuỗi của các lớp lưu lượng đã
được định nghĩa bởi các chuẩn (các lớp từ A-D và X), mỗi lớp miêu tả các thuộc tính
của lưu lượng ứng dụng mà nó thể hiện: đồng bộ hay không đồng bộ, nguồn có tốc
độ bit không đổi (voice) hay nguồn tốc độ bit thay đổi và dịch vụ là kết nối hay phi
kết nối.
Để hỗ trợ các kiểu lưu lượng khác nhau, các lớp thích ứng ATM (AAL) khác
nhau được định nghĩa để cung cấp dịch vụ cho các lớp (AAL1-5, trong đó AAL3&4
được kết hợp trong các chuẩn đã được sửa đổi). AAL1 có thể được sử dụng để phân
phát âm thanh 64kbps thông qua một dịch vụ tốc độ bit không đổi; AAL2 cung cấp
một dịch vụ tốc độ bit thay đổi chẳng hạn cho âm thanh nén với kĩ thuật thu tĩnh (ví
dụ G.729a); AAL3&4 cho các dịch vụ dữ liệu phi kết nối; AAL5 là sự cải tiến các
đặc tả của AAL3&4.
Tại sao kích thước của tế bào là 53byte và của tải tin là 48byte? Lý do chính là sự
giàn xếp giữa những người truyền dữ liệu - muốn kích thước tế bào lớn để mang
được nhiều thông tin trong mỗi đơn vị truyền dẫn (khi đó tốc độ đường truyền sẽ có
thể lên tới nhiều megabits trên giây, vì vậy nó không cần nhiều thời gian để truyền
một tế bào lớn, và nếu bạn mất một tế bào thì vấn đề truyền lại sẽ đơn giản hơn), và
người truyền âm thoại thì người ta lại muốn một kích thước tế bào nhỏ. Người truyền

âm thoại muốn tế bào nhỏ để giảm đến mức tối thiểu trễ bộ đệm trên các cổng trong
chuyển mạch ATM và giảm các vấn đề xảy ra khi mất gói tin (khung càng nhỏ, số
lượng mẫu âm thanh trên khung càng nhỏ,và do đó số lượng mẫu bị mất cũng nhỏ
hơn nếu một khung bị tổn thất).
Tất cả các tế bào này sau đó cần được ghép lại tại trên lớp vật lý thích hợp ( ví
dụ: phân cấp số đồng bộ (SDH), mạng quang đồng bộ (SONET), DWDM hay thậm
chí là các đường thuê bao số). Đây là vai trò của lớp con hội tụ truyền dẫn.
Trước đây chúng ta đã đề cập rằng ATM là một dịch vụ hướng kết nối, như vậy
các kết nối được quản lý và được tạo ra như thế nào? Trường tiêu đề 5byte trong mỗi
tế bào ATM chứa đựng các nhận dạng: nhận dạng đường ảo (VPI) và nhận dạng
kênh ảo (VCI), sự kết hợp của một nhận dạng kênh ảo và một đường ảo là một tập
các kênh ảo giữa hai điểm. Các trường này miêu tả các kết nối logic mà dữ liệu trong
trường tải tin (48byte) đang được truyền qua. Các kết nối này có thể là các kết nối
đặt trước (các kênh ảo cố định (PVC)), hoặc các kết nối theo yêu cầu (Các kênh ảo
chuyển mạch (SVC), mặc dù thuật ngữ này không được ưa dùng). Phần quan trọng
của tên gọi này là từ “ảo”. Trong phạm vi một kết nối đang tồn tại sử dụng một sự
phối hợp đặc biệt các trường VCI và VPI; nếu điểm cuối của kết nối không có dữ
liệu phát ra sẽ không tế bào nào được truyền đi từ điểm cuối này, không giống ghép
kênh phân chia theo thời gian (TDM), trong đó ngay cả khi nếu không có tiếng thoại
thì các khe thời gian vẫn được truyền qua mạng.
Điểm quan trọng về việc sử dụng các trường VCI và VPI là ý nghĩa của chúng chỉ
mang tính nội bộ đối với nút chuyển mạch mà nó đi qua, chúng không có ý nghĩa bao
trùm như là địa chỉ IP. Rõ ràng các địa chỉ VPI và VCI mang tính bao trùm là không
thể thực hiện được vì số bít trong phần tiêu đề của tế bào ATM là không đủ. Vì vậy
câu hỏi là làm thế nào để tạo ra một kết nối thông qua nhiều nút chuyển mạch? Hình
7.2 đưa ra một ví dụ của việc sử dụng các trường VCI và VPI. Trong thực tế cách sử
dụng VCI và VPI không được định nghĩa bởi các tiêu chuẩn ATM mà tuỳ thuộc các
ứng dụng.
Hình 7.2 Sử dụng VPI và VCI trong ATM
Các khía cạnh chất lượng dịch vụ (QoS) của ATM gồm giám sát và điều

khiển các mặt như là tỉ lệ tổn thất tế bào, độ trễ tế bào, và độ biến động về độ trễ.
QoS trong ATM được định nghĩa như một đặc tính từ đầu cuối đến đầu cuối, các
thuộc tính như tỉ lệ tổn thất tế bào được đo dựa trên định nghĩa này. Diễn đàn ATM,
trong một nỗ lực đơn giản hoá việc đo QoS cho người dùng, đã định nghĩa 5 lớp để
chỉ rõ các đặc tính dịch vụ tại giao diện mạng người dùng. Đó là:
1. Lớp 0: Không đảm bảo QoS, các dịch vụ nỗ lực tối đa
2. Lớp 1: Các ứng dụng tốc độ bit không đổi (CBR) ví dụ kênh mô phỏng.
3. Lớp 2: Các ứng dụng lưu lượng tốc độ thay đổi yêu cầu thời gian thực ví
dụ các thoại đóng gói nén.
4. Lớp 3: Dịch vụ hướng kết nối.
5. Lớp 4: Giao thức không kết nối.
Bộ vận hành mạng sẽ có nhiệm vụ xác định các giá trị tỉ lệ tổn thất tế bào, độ trễ
tế bào v.v.. cho mỗi một lớp và làm sao có thể quản lý tốt nhất các thông số này trong
mạng. QoS là một chủ đề phức tạp và yêu cầu xem xét nhiều hơn những gì sẵn có
trong bài viết này.
Rõ ràng có nhiều vấn đề về ISDN băng rộng và ATM không được đưa ra trong
chương này, hi vọng chương này đưa ra được thế mạnh của ATM và các ứng dụng
của nó cho truyền thông đa phương tiện. Các chi tiết cụ thể hơn được đưa ra trong
(BLACK2, DYSA) và được giới thiệu để đọc nếu bạn muốn biết thêm thông tin.
Biểu diễn thông tin
8.1 Giới thiệu
Trong lịch sử của quá trình tính toán thông tin đã được thể hiện ở rất nhiều dạng từ
dạng văn bản cơ bản thông qua các khuôn dạng mang nặng tính văn bản, viết tắt tới mã
hoá cơ hai. Các thông tin gần đây và cách để biểu diễn chúng đã được chuyển sang dạng
ngôn ngữ đánh dấu. Ngôn ngữ đánh dấu mà hầu hết mọi người đều đã quen (nhưng có
thể chưa biết) là ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản (HTML). Nếu bạn đang sử dụng một
trình duyệt web, nghĩa là bạn đang sử dụng HTML và trong tương lai sẽ được kế thừa
bởi ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản mở rộng (XHTML).
Dạng mới của họ này là ngôn ngữ đánh dấu mở rộng (XML) và nó đã xuất hiện ở
trong gần như tất cả các khía cạnh của viễn thông từ việc giám sát các dịch vụ tới các

bản báo giá và các hệ thống quản lí mạng và thậm chí các ngôn ngữ văn bản cho các
dịch vụ thoại tự động truy nhập.
Lịch sử lâu dài của viễn thông trong quá khứ chính là các vấn đề thiết kế hệ thống
thời gian thực yêu cầu tối ưu hoá việc ứng dụng và mã hoá thông tin. Khi mà phần cứng
trở lên nhanh và tinh vi hơn thì nhu cầu cho việc mã hoá thông tin trong các giao thức và
cơ sở dữ liệu ở dạng nhị phân sẽ giảm đi. Việc ứng dụng mã hoá văn bản đơn giản và dễ
hiểu lấy từ các thiết kế mạng Internet đã trở lên phổ biến ở cả trong biểu diễn thông tin
trong các cơ sở dữ liệu và trong các bản tin giao thức mã hoá và các cuộc gọi thủ tục từ
xa. Chính sự nâng cao khả năng cùng với quan điểm rằng nội dung chính là giá trị đã
mang tới sự thành công của các ngôn ngữ đánh dấu như đã được miêu tả ở chương này.
Trong chương này chúng ta sẽ xem xét (X)HTML, XML, và các thế hệ kế thừa XML
đã lan toả trong mạng viễn thông: Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng thoại (Voice XML), giao
thức truy nhập đối tượng đơn giản (SOAP), tích hợp các phát hiện mô tả chung (UDDI),
ngôn ngữ mô tả dịch vụ Web (WSDL), bản ghi chi tiết giao thức Internet (IDPR) và
ngôn ngữ xử lí cuộc gọi (CPL).
Các ngôn ngữ đánh dấu nội dung đáng chú ý khác nữa là ngôn ngữ đánh dấu không
dây (WML). Ngôn ngữ này nổi tiếng ở châu Âu như là một phần của các tiêu chuẩn giao
thức ứng dụng không dây, và sự ứng dụng một phiên bản rút gọn HTML ở Nhật Bản cho
các dịch vụ dữ liệu i-mode. Cả WAP và dạng i-mode sẽ không được xem xét ở đây. I-
mode về cơ bản là dựa trên ngôn ngữ HTML, ngôn ngữ này sẽ được xem xét ở đây.
WAP đang trong quá trình chuyển đổi từ phiên bản 1.1 sang phiên bản 2.0. Phiên bản 2.0
của các đặc tả đánh dấu một sự thay đổi lớn cho phần WML của các đặc tả, mà hiện nay
đang dựa trên XHTML. Các đặc tả mới nhất cho WAP có thể tìm thấy tại
và tôi khuyên người đọc tới [MANN,WAPF] đề tìm các sách
về chủ đề này.
Trong phần hai chúng ta sẽ xem xét sự ứng dụng các kĩ thuật này trong các dịch vụ.
8.2 (X)HTML
HTML đã làm cho World Wide Web (WWW) trở nên phổ biến, vậy thì tại sao lại
phải thay đổi chúng và chuyển sang XHTML. Câu trả lời rất đơn giản chính là khả năng
mở rộng. HTML gây những khó khăn cho việc mở rộng (ví dụ như việc bổ sung một

thành phần đánh dấu mới). Lịch sử của HTML cho phép các mã hoá lỏng lẻo và một số
thẻ không cần phải đóng để cho phép nhà quản trị mạng thể hiện một cách chính xác
thông tin. XHTML thì có các quy tắc mã hoá nghiêm ngặt hơn. Nguyên nhân chính là do
cây gia đình. HTML được định nghĩa là một Standard Generalised Markup Language
Document Type Decleration (SGML DTD), trong khi XHTML lại được định nghĩa là sử
dụng XML DTD. XML có nguồn gốc từ SGML. Nó là một XML dùng các quy tắc thẻ
chặt chẽ hơn SGML.
HTML không phải là một ngôn ngữ thuần nhất và đã có một vài phát triển cố gắng
đề cập điều này, ví dụ như các tờ kiểu xếp tầng. Nếu không muốn đi sâu vào XML thì sự
khác biệt giữa HTML và XML là ở chỗ XML không có các thông tin trình diễn ở trong
các thẻ, nó thuần nhất là một ngôn ngữ định nghĩa. HTML là một lai ghép với các thẻ
mô tả các yếu tố nên thể hiện như thế nào (ví dụ như in đậm, in nghiêng hay màu chữ).
XHTML không cố định các vấn đề này như thiết kế từ trước và cho phép sự tương hợp
với HTML.
Vậy lí do nào dẫn đến sự thay đổi này? Đó chính là sự phân tách dữ liệu của XML.
Càng ngày càng nhiều nội dung được phân tách nhờ các chương trình thay vì nhà nhà
quản trị mạng (ví dụ như trong các tổng đài thông tin B2B). Các bộ tách XML sẽ rất khó
để tách các tài liệu HTML mất các thẻ (các tài liệu không có cấu trúc tốt).
8.3 XML
Bất cứ cuốn sách nào về XML cũng sẽ cung cấp một lịch sử sơ lược về nguồn gốc
của XML vì vậy tôi sẽ không nói chúng ở đây; và cái tôi sẽ nói là XML là sự mở rộng tự
nhiên ở đó web sẽ là dẫn đầu. Tại sao tôi lại có thể nói như vậy? Ở trong phần trước tôi
đã nêu sự phát triển của các CSSs như là một yếu tố trong sự phát triển của XHTML.
CSSs là một xu hướng để rút gọn nội dung của các tài liệu HTML từ dạng thông tin định
dạng; và đó là xu hướng chính của XML
XML cho phép người dùng một phương pháp mạnh để biểu diễn thông tin họ muốn
truyền đạt. Nó mở ra rất nhiều cơ hội từ giao thức cụ thể tới các chuẩn, các định dạng
người và các bản ghi máy có thể đọc được. Đó là một kĩ thuật đã được hiện thực.
Tại sao XML lại mạnh mẽ như vậy? Các đặc tả của nó tạo ra sự phân tách rõ ràng
giữa định nghĩa của thông tin và phương pháp biểu diễn chúng. Điều này thực sự

quan trọng và chính là cơ sở tại sao XML được chọn là nền tảng cho thương mại điện tử
và các bản ghi tính tiền cho thế hệ kế tiếp (xem IPDR). Sự tách biệt giữa nội dung và
cách biểu diễn thông tin có nghĩa là thông tin chỉ cần tạo ra một lần và sau đó chúng là
cơ sở để trao đổi (sử dụng chuyển đổi thông tin dạng XML) thành bất cứ dạng nào cần
thiết ((X)HTML, postscrip, WML…).
XML thực ra không phải là điểm quan trọng. Điều quan trọng là những thứ bạn có
thể làm được với XML. Trong phần kế tiếp bạn sẽ xem xét một số ứng dụng của XML
và thực ra có rất nhiều dạng mới (thực tế mỗi ngày lại có những dạng mới), nhưng đây là
một số ứng dụng quan trọng nhất.