Tài liệu Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu kiến trúc mạng viến thông ATM pdf

Luận văn tốt nghiệp

Nghiên cứu kiến trúc
mạng viến thông ATM







Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Trang 1

CHƯƠNG 1: ISDN VÀ SỰ RA ĐỜI CỦA MẠNG ATM
1.1. SỰ XUẤT HIỆN CỦA N.ISDN
:
ISDN (Integrated Services Digital NetWork): Là mạng số liên kết dòch vụ. ISDN
cung cấp khả năng kết nối hoàn toàn số hoá giữa các đấu cuối.
N.ISDN (Narrow Integrated Services Digital NetWork): Là mạng tổ hợp dòch vụ số
băng hẹp.
1.1.1. Các Đặc Điểm Của Mạng Viễn Thông Ngày Nay
:

Hiện nay, các mạng viễn thông hiện tại có đặc điểm chung là tồn tại một cách riêng
rẽ, ứng với mỗi loại hình dòch vụ thông tin lại có ít nhất một loại mạng viễn thông riêng
biệt để phục vụ dòch vụ đó như:
Mạng Telex
: Có thể thu phát tín tức trong phạm vi toàn cầu. Dùng để gửi các bức
điện dưới dạng các ký tự đã được mã hóa bằng mã 5 bit. Tốc độ truyền rất thấp (từ
75bit/s đến 300 bit/s). Mặt dù tốc độ truyền thấp, chậm chỉ có các chữ cái, ký hiệu được
truyền đi nhưng mạng vẫn được sử dụng để truyền các tin tức thuê bao doanh nghiệp
nhằm mục đích truyền các bản tin ngắn.

Mạng điện thoại công cộng
: Còn gọi là mạng POTS ( Plain Old Telephone Service),
là mạng được xây dựng sớm nhất. Nó phát triển từ các tổng đài tương tự và phương thức
truyền dẫn tương tự và đặc biệt là chuyển mạch kênh theo thời gian thực. mạng này
tiếng nói được số hóa và chuyển mạch ở hệ thống chuyển mạch điện thoại công cộng
PSTN (Public Switched Telephone Network). Yêu cầu độ trễ rất nhỏ
.
Mạng truyền số liệu
:
Phần lớn các mạng truyền số liệu trên thế giới là mạng số liệu
chuyển mạch gói, tức là thông tin được cắt thành các gói có kích thước phù hợp và được
phát lên những đường thông đang rỗi ở thời điểm đó. Khe hở giữa các gói có thể được
các loại thông tin khác sử dụng. Các mạng chuyển mạch gói để trao đổi số liệu giữa các
máy tính dựa trên giao thức của X.25 và hệ thống truyền số liệu chuyển mạch kênh dựa
trên các giao thức X.21.
Các tín hiệu truyền hình
: Có thể được truyền theo 3 cách: truyền bằng sóng vô
tuyến, truyền qua hệ thống mạng truyền hình CATV (Community Antena TV) bằng cáp
đồng trục hoặc truyền qua hệ thống vệ tinh còn gọi là hệ thống truyền hình trực tiếp
DBS (Direct Broadcast System).

Trong phạm vi cơ quan, số liệu giữa các máy tính được trao đổi thông qua mạng cục
bộ LAN thường là mạng: Ethernet, Token Bus, và Token Ring.
Hậu quả là hiện nay có rất nhiều loại mạng khác nhau cùng song song tồn tại. Mỗi
mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng khác nhau. Như
vậy hệ thống mạng viễn thông hiện tại có rất nhiều nhược điểm mà quan trọng là:
!"
Chỉ truyền được các dòch vụ độc lập tương ứng với từng mạng.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Trang 2
!"
Thiếu mềm dẻo: Sự ra đời của các thuật toán nén tiếng nói, nén ảnh,…và tiếng bộ
trong công nghệ VLSI ảnh hưởng mạng mẽ tới tốc độ truyền tín hiệu.
!"
Kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng, vận hành cũng như việc sử dụng tài nguyên.
Tài nguyên có trong một mạng không thể chia sẻ cho các mạng khác cùng sử dụng.
1.1.2. Điều Kiện Thuận Lợi Về Công Nghệ Cho Sự Xuất Hiện Mạng N.ISDN:

Có 2 công nghệ là máy tính và truyền thông đã và đang phát triển rất nhanh và là
mũi nhọn của công nghệ ở cuối thế kỷ 20. Tuy nhiên hai lónh vực này đang dần dần phát
triển hợp nhất với nhau do:
−
Sự phát triển của kỹ thuật tính toán, chuyển mạch và các thiết bò truyền dẫn số.
−
Kỹ thuật số đã được sử dụng rộng rãi cho truyền dẫn thoại, dữ liệu và hình ảnh.
Từ 2 vấn đề trên, đồi hỏi cần có một mạng có thể liên kết toàn bộ các loại mạng
đang tồn tại và có khả năng tích hợp có khả năng truyền dẫn và xử lý tất cả các loại dữ
liệu.
Từ đó N.ISDN ra đời. N.ISDN sẽ là mạng viễn thông công cộng trên phạm vi toàn

thế giới. Nó được đònh nghóa bởi các chuẩn hoá của giao tiếp người sử dụng và sẽ được
thực hiện bởi một tập của các chuyển mạch số và kết nối giữa chúng, cung cấp phạm vi
rộng các loại lưu lượng. ITU – T (CCITT) đònh nghóa N.ISDN là mạng được phát triển từ
mạng điện thoại số cung cấp khả năng kết nối hoàn toàn số hoá giữa các đầu cuối, phục
vụ cho nhiều loại dòch vụ (thoại và phi thoại) từ đó người sử dụng có thể truy xuất bởi
một tập hữu hạn các giao diện đa mục đích đã được chuẩn hoá. N.ISDN thể hiện:
−
Cung cấp các ứng dụng thoại và phi thoại sử dụng một tập có giới hạn các tiện
ích
−
Cung cấp các ứng dụng cho chuyển mạch và không chuyển mạch. N.ISDN cung
cấp cả kỹ thuật chuyển mạch mạch và chuyển mạch gói.
−
Độ tin cậy cao trên các kết nối 64Kbps
−
Cung cấp các dòch vụ đặc trưng, bảo hành mạng và các chức năng quản lý mạng.
−
Có cấu trúc phân lớp của các nghi thức: Các nghi thức được phát triển cho người
sử dụng truy xuất vào mạng N.ISDN theo cấu trúc phân lớp và có thể ánh xạ vào mô
hình cho kết nối với hệ thống mở OSI.
−
Cấu hình đa dạng: cho phép phát triển mạng N.ISDN không phụ thuộc vào chính
sách của quốc gia, vào kỹ thuật đang sử dụng cũng như các thiết bò đang sử dụng của
khách hàng.
1.1.3. Giới Thiệu Tổng Quát Về N.ISDN:

Mạng N.ISDN hoạt động như thế nào? Làm thế nào để người sử dụng có thể liên
lạc được với mạng và truy cập được các dụch vụ của mạng?
Các tổ chức xây dựng tiêu chuẩn (CCITT, ANSI, ISO, …) đã xây dựng một số các
tiêu chuẩn cho mạng N.ISDN trong chiến lược thông tin toàn cầu. Các tiêu chuẩn

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Trang 3
N.ISDN sẽ đònh rõ giao diện của người sử dụng và mạng. Các giao diện này được biểu
thò dưới dạng một tập các giao thức gồm các thông báo dùng để yêu cầu các dòch vụ.
− Khái niệm về kênh (Channel) thông tin:

Kênh là đường dẫn mà tín hiệu chạy qua. Tín hiệu trên một kênh có thể là: tín hiệu
số, tín hiệu tương tự hoặc là tín hiệu báo hiệu của mạng.
#"
Với mạng điện thoại công cộng (PSTN):
Đường dây thuê bao nối giữa người sử
dụng và tổng đài nội hạt tạo thành một kênh tương tự (Analog Channel) truyền tải các
tín hiệu:
•
Dòng điện trên đường dây để nhận dạng nhấc máy
•
Xung quay số hoặc âm hiệu quay số (DTMF)
•
Tín hiệu mời quay số (Dial Tone), báo bận (Busy Tone) và tín hiệu chuông
(Ring Tone)
•
Tín hiệu thông tin của người sử dụng: Audio, Video, hoặc số liệu nhò phân
#"
Với mạng N.ISDN:
Đường dây thuê bao chỉ truyền tín hiệu số. Đường thuê bao
sẽ gồm một số kênh logic cho tín hiệu báo hiệu và số liệu của người sử dụng. Có ba loại
kênh cơ bản để xác đònh cho các thông tin N.ISDN được phân biệt theo chức năng và tốc
độ bit:

• Kênh B (64Kb/s):
Truyền các thông tin về dòch vụ của người sử dụng như:
tiếng nói số hoá, Audio, Video và dữ liệu số. Tốc độ 64Kbsp
• Kênh D (16Kb/s hoặc 64Kb/s):
Truyền các tín hiệu báo hiệu giữa người sử
dụng và mạng hoặc các gói số liệu của người sử dụng.
• Kênh H (HD: 384Kb/s; H11: 1536Kb/s; H12: 1920Kb/s):
Chức năng giống
kênh B nhưng hoạt động ở các tốc độ bit cao hơn
− Khái niệm về giao diện N.ISDN:

Với một số mạng viễn thông hiện tại (PSTN, PSDN) mỗi đường dây được sử dụng
cho một loại dòch vụ (Telephone, Fax, Telex, mạng gói truyền dữ liệu). Khi nhu cầu sử
dụng dòch vụ tăng, bắt buộc phải tăng số lượng dây đến nhà nhưng điều này là điều
không ai muốn.
N.ISDN sẽ cung cấp một loại giao diện mới cho phép tất cả các dòch vụ chỉ trên một
đường dây truy nhập đồng thời vào mạng. Các giao diện truy xuất vào mạng N.ISDN
gồm một kênh D để chuyển các thông báo báo hiệu và một số các kênh B cho số liệu
của người sử dụng. Thiết kế này cho phép nhiều loại thông tin (hay nhiều loại hình dòch
vụ) khác nhau cùng đi qua trên cùng một giao diện vật lý duy nhất.
Các tiêu chuẩn hiện nay về N.ISDN xác đònh hai giao diện khác nhau đối với
mạng:
−
Giao diện tốc độ cơ bản (BRI: Basic Rate Interface)
−
Giao diện tốc độ chính (PRI: Primary Rate Interface)
Các giao diện này xác đònh rõ số lượng các kênh dùng B, D, H và đònh rõ tốc độ tại
môi trường vật lý mà nó hoạt động.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Trang 4
1.2. KỸ THUẬT MẠNG B.ISDN:
B.ISDN (Broadband Integrated Services Digital NetWork) là mạng tổ hợp dòch vụ số
băng rộng.
1.2.1. Xu Hướng Các Dòch Vụ Băng Rộng
:
Xu hướng các dòch vụ ngày nay và trong tương lai gần là các yêu cầu dòch vụ băng
rộng đang tăng lên
Các dòch vụ phục vụ cho các thuê bao gia đình
: Các dòch vụ quan trọng cho các thuê
bao gia đình là những dòch vụ truyền hình cáp CATV, truyền hình số chuẩn SDTV
(Standard Digital TV) hay trong tương lai là dòch vụ truyền hình độ phân giải cao HDTV
(High Definition TV). Một ứng dụng quan trọng nữa là dòch vụ điện thoại truyền hình
trong đó các hình ảnh chất lượng cao được truyền đi ở tốc độ từ 2 tới 5 Mbit/s.
Các dòch vụ phục vụ trong lónh vực kinh doanh và giao dòch
: Các thuê bao trong
phạm vi công sở, văn phòng có những đặc điểm hoàn toàn khác so với các thuê bao gia
đình. Điểm chung duy nhất giữa hai lónh vực này là điện thoại truyền hình. Tuy vậy, dòch
vụ này cũng phải được mở rộng để tiến tới điện thoại hội nghò truyền hình, sao cho
người sử dụng có thể dùng dòch vụ điện thoại truyền hình để liên lạc vài điểm cùng một
lúc. Các hệ thống ATM-LAN được nối với nhau sẽ tạo khả năng truy nhập hệ cơ sở dữ
liệu phân tán với tốc độ rất cao. Ngoài ra, các dòch vụ truyền ảnh, y tế,.. sẽ có chất
lượng phục vụ cao hơn.

Dòch Vụ Tốc Độ (Mbit/s)
Truyền số liệu 1,5 – 30
Truyền văn bản, tài liệu 1,5 – 45
Điện thoại truyền hình/Hội nghò truyền hình 1,5 – 130
TV 30 – 130

Truyền hình phân giải cao 130
Đặc Điểm Các Dòch Vụ Băng Rộng Cơ Bản
Từ sự cần thiết phải tổ hợp các dòch vụ phụ thuộc lẫn nhau ở chuyển mạch kênh và
chuyển mạch gói vào một mạng băng rộng duy nhất. Cần thiết phải thỏa mãn tính mềm
dẻo cho các yêu cầu về phía người sử dụng cũng như người quản lý mạng (về mặt tốc độ
truyền, chất lượng dòch vụ, …). Vì vậy cũng như người quản trò mạng. Mạng B-ISDN ra
đời nhằm đáp ứng các điều kiện trên (băng rộng, bảo dưỡng, mềm dẻo, kinh tế, …) mà
mạng băng hẹp N.ISDN không đáp ứng được. So với các mạng khác, dòch vụ tổ hợp và
mạng tổ hợp có nhiều ưu điểm về kinh tế, phát triển, thực hiện, vận hành và bảo dưỡng
hơn.
1.2.2. Điều Kiện Thuận Lợi Về Công Nghệ Cho Sự Xuất Hiện Mạng B.ISDN:

−
Tiến bộ về khả năng xử lý ảnh và số liệu
−
Sự phát triển của các ứng dụng phần mềm trong lónh vực tin học và viễn thông
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Trang 5
−
Các hệ thống truyền dẫn bằng cáp quang và các kênh truyền dẫn tốc độ cao có
chí phí thấp cho các đường trung kế và cả các đường thuê bao.
−
Các mạch vi điện tử có thể cung cấp các khối chuyển mạch, truyền dẫn và thiết
bò thuê bao có tốc độ cao và chi phí thấp.
−
Các màn hình và máy quay phim chất lượng cao và chi phí thấp.
Những tiến triển vượt bậc của công nghệ dẫn đến việc tích hợp diện rộng nhiều tiện
nghi truyền thông và thực sự có hiệu quả, đã cung cấp phương tiện truyền thông vạn

năng với các đặc tính chính:
−
Việc trao đổi toàn cầu qua bất kỳ hai thuê bao nào trên bất kỳ phương tiện và
môi trường truyền dẫn nào
−
Phục hồi và chia sẻ một số lượng lớn thông tin từ nhiều nguồn khác nhau.
−
Việc phân bố, bao hàm cả phân bố chuyển mạch nhiều loại hình văn hoá, giải trí
và giáo dục đến từng nhà, từng công sở.
Vậy mạng tổ hợp dòch vụ số băng rộng (Broadband Integrated Services Digital
Network – B.ISDN ) cung cấp các cuộc nối thông qua chuyển mạch, các cuộc nối cố
đònh (Permanent) hoặc bán cố đònh (Semi-Permanent), các cuộc nối từ điểm tới điểm
hoặc từ điểm tới nhiều điểm và cung cấp các dòch vụ theo yêu cầu, các dòch vụ dành
trước hoặc các dòch vụ yêu cầu cố đònh. Cuộc nối trong B.ISDN phục vụ cho cả các dòch
vụ chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói theo kiểu đa phương tiện (Multimedia), đơn
phương tiện (Monomedia), theo kiểu hướng liên kết (Connection – Oriented) hoặc
không liên kết (Connectionless) và theo cấu hình đơn hướng hoặc đa hướng. B.ISDN là
mạng thông minh có khả năng cung cấp các dòch vụ cải tiến, cung cấp các công cụ bảo
dưỡng và vận hành (OAM), điều khiển và quản lý mạng rất hiệu quả.
1.2.3. Các Tham Số Cơ Bản Của B.ISDN:
Tìm hiểu về các tham số của các dòch vụ trong mạng băng rộng, tính toán lỗi và trễ
xảy ra trong mạng để có thể dựa vào đó đánh giá chất lượng mạng.
1.2.3.1. Tốc độ bit tự nhiên, tốc độ bit trung bình, tốc độ bit cực đại và tốc độ
truyền dòch vụ của mạng:
Mạng băng rộng tương lai cần phải truyền được một số lượng lớn các dòch vụ, từ các
dòch vụ tốc độ thấp như: đo lường từ xa, điều khiển từ xa, báo động từ xa, tiếng nói, Fax
tới các dòch vụ tốc độ cao hoặc các dòch vụ có tốc độ trung bình như: âm nhạc, điện thoại
truyền hình, truyền số liệu tốc độ cao hoặc các dòch vụ có tốc độ rất cao như: HDTV, thư
viện video, …. Các dòch vụ này có tốc độ truyền từ vài Kbit/s tới vài trăm Mbps, thời gian
truyền từ vài giây tới vài giờ.

Các dòch vụ được đặc trưng bởi tốc độ của chúng, tốc độ này phụ thuộc rất nhiều vào
cách mã hoá và kỹ thuật nén tín hiệu. Có thể biểu diễn tốc độ bit tự nhiên của dòch vụ
bằng hàm s(t), hàm này kéo dài trong thời gian truyền thông tin T. Có hai giá trò quan
trọng là tốc độ bit cực đại S và tốc độ bit trung bình E[s(t)], được tính trong khoảng thời
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Trang 6
gian T. Quãng thời gian T cùng với hai giá trò E[s(t)] và S là các tham số quan trọng của
dòch vụ.

Công thức liên hệ:
S = max[s(t)]
∫
=
T
dtts
0
)(
T
1
E[s(t)]

Tỷ lệ giữa E và S được gọi là đại lượng B (Burstiness). B đặc trưng cho sự thay đổi
của tốc độ dòng bit theo thời gian.
)]([
tsE
S
B
=

$
M
$

$
$
$
$
$
$ $ $ $ $ $ $ $ $
0 10
0
10
1
10
2
10
3
10
4
10
5
10
6
10
7
10
8

10
9
Tốc Độ Truyền (bit/s)
$
10
6

10
5

10
4

10
3

10
2

10
1

10
0

Thời gian truyền (s)
Đo lường từ xa
Truyền số liệu tốc độ thấp
Tiếng nói
Truyền số liệu tốc độ cao, âm nhạc, điện thoại truyền hình

HDTV
Đặc Điểm Tốc Độ / Thời Gian Truyền Của Các Dòch Vụ Băng Rộng
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Trang 7
Rõ ràng từ đồ thò trên ta thấy tốc độ bit tự nhiên s(t) khác nhau đối với mỗi phiên
liên lạc nhưng S và E[s(t)] là như nhau đối với mỗi loại dòch vụ.
Bảng trình bày một số giá trò E và B của vài loại dòch vụ:
Dòch Vụ E[s(t)] (Mbit/s) B
Truyền số liệu 1,5 – 130 10
Truyền văn bản, tài liệu 1,5 – 45 1 – 10
Điện thoại truyền hình/Hội nghò truyền hình 1,5 – 130 5
TV 30 – 130 2 – 3
Truyền hình phân giải cao 130 5
Ta đi xét mối liên hệ giữa tốc độ truyền và tốc độ bit cực đại (hay tốc độ truyền tự
nhiên tự của dòch vụ ) và ảnh hưởng của nó tới chất lượng truyền. Từ hình vẽ trên ta

nhận thấy rằng nếu tốc độ truyền nhỏ hơn tốc độ bit cực đại S thì chất lượng bò giảm
xuống do môt số bit sẽ phải cắt bỏ để đảm bảo tốc độ bit tự nhiên của dòch vụ phù hợp
với tốc độ truyền.
Mặt khác, nếu tốc độ truyền luôn lớn hơn hoặc bằng tốc độ bit cực đại của dòch vụ
thì các thông tin vô nghóa sẽ được sử dụng để điền đầy vào khoảng chênh lệch giữa tốc
S
E[s(t)]
0
T
t (s)
s(t) (bit/s)
Đồ Thò Minh Hoạ Đại Lượng S, s(t) Và E

0
Phần Bò Giảm Chất Lượng
t (s)
Tốc Độ (bit/s)
Chất Lượng Giảm Do Tốc Độ Truyền Nhỏ
Hơn Tốc Đo
ä Bit Cực Đại
Tốc Độ Truyền Trên
Mạng
Tốc Độ Bit Tự Nhiên
Của Dòch Vụ
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Trang 8
độ bit tự nhiên và tốc độ truyền, do đó sẽ tiêu phí độ rộng băng truyền. Điều này được
minh hoạ trên hình trên.
Qua hai ví dụ trên, ta có thể kết luận rằng cần phải chọn tốc độ truyền thích hợp tuỳ
theo yêu cầu của dòch vụ.
•
Với dòch vụ yêu cầu chất lượng truyền cao mà không có yêu cầu quá gắt gao đối
với tốc độ truyền thì cần đảm bảo tốc độ truyền trên mạng luôn luôn lớn hoặc bằng tốc độ
bit cực đại.
•
Đối với các dòch vụ không yêu cầu chất lượng truyền thật cao ta có thể lựa chọn
tốc độ truyền trên mạng nhỏ hơn tốc độ truyền cực đại của dòch vụ.
1.2.3.2. Các Tham Số Đặc Trưng Cho Chất Lượng Mạng
:
Để truyền thông tin một cách tin cậy, mạng phải đảm bảo 2 chỉ tiêu sau:
−

Trong suốt về mặt nội dung
−
Trong suốt về mặt thời gian
a. Tính Trong Suốt Về Mặt Nội Dung
:
Tính trong suốt về mặt nội dung là chức năng đảm bảo việc truyền đúng chính xác
các bit từ đầu phát đến đầu thu với số lỗi cho phép . Khi mới ra đời, trong các mạng
chuyển mạch gói chất lượng truyền số liệu còn kém, do đó để đảm bảo chất lượng
truyền chấp nhận được người ta phải thực hiện chức năng điều khiển lỗi trên mọi liên
kết. Việc điều khiển lỗi này được thực hiện bởi giao thức HDLC (High Level Data Link
Control) bao gồm các chức năng: giới hạn khung, đảm bảo truyền bit chính xác, kiểm tra
lỗi, ... Ở đây quá trình điều khiển lỗi được thực hiện trên mọi liên kết thông qua nút
chuyển mạch, do đó nút chuyển mạch phải xử lý một loạt các thủ tục phức tạp khác
nhau làm ảnh hưởng đến tốc xử lý chung của hệ thống.
Sau này, do chất lượng của hệ thống truyền dẫn và chuyển mạch tăng lên nên tỷ lệ
lỗi trên mạng giảm.Với một mạng chất lượng cao như vậy người ta chỉ cần thực hiện
một số chức năng của thủ tục HDLC. Bằng cách này người ta giảm được khối lượng
thông tin mà nút chuyển mạch cần xử lý. Nhờ đó tốc độ của nút tăng lên. Như vậy lớp 2
trên mô hình OSI được chia thành hai lớp con. Lớp 2a chuyên cung cấp các chức năng cơ
bản của lớp 2, lớp 2b cung cấp các chức năng bổ sung. Các hệ thống ứng dụng nguyên lý
này được gọi là chuyển tiếp khung (Frame Relay).
Trong thực tế có 3 loại lỗi:
−
Lỗi đơn vò số liệu dư (Residual Error Data Unit Rate) là các lỗi không thể khôi
phục được
−
Lỗi số liệu bò phân phối nhầm (Misdelivered Data Unit Rate) là lỗi khi số liệu bò
truyền đến đích sai
−
Lỗi số liệu kông được truyền đi (Not Delivered Data Unit Rate) là lỗi khi số liệu

không được truyền đi tới đòa chỉ cho trước.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Trang 9
Các lỗi trên đặc trưng cho tính trong suốt về mặt nội dung và gây ra một tỷ lệ lỗi
truyền nào đó.
Tỷ lệ lỗi bit
:
Được đặc trưng bằng tỷ lệ lỗi bit BER (Bit Ereor Rate), các bit lỗi có thể xảy ra
riêng biệt hay xảy ra liên tục thành nhóm.
Trong truyền dẫn, các lỗi bit thường xảy ra do sự không hoàn hảo của hệ thống,
sự điều khiển sai của hệ điều hành, tức xảy ra ở mức vật lý của mô hình OSI.
Tỷ lệ lỗi gói
:
Trong các mạch hoạt động dựa theo nguyên lý chuyển mạch gói, một nhóm các lỗi
có thể xảy ra do các gói thông tin bò mất hoặc bò đònh đường nhầm. Tỷ lệ lổi gói được
đặc trưng bằng tham số tỷ lệ lỗi gói PER (Packet Error Rate).
Lỗi gói thường xảy ra do hai nguyên nhân: các gói bò mất do đònh đường sai hoặc do
tắc nghẽn. Điều này được đặc trưng bằng tỷ lệ mất gói PLR (Packet Loss Rate):
Các gói tới đích không mong muốn nhưng lại được chấp nhận được đặc trưng
bằng tỷ lệ chèn gói PIR (Packet Insertion Rate):
Trong mạng, các lỗi có thể xuất hiện ở phần truyền dẫn, tại các bộ tập trung kênh
hay tại các nút chuyển mạch.
Hệ thống chuyển mạch và ghép kênh thực hiện các chức năng ở lớp cao hơn (2, 3)
trong mô hình OSI. Nó thực hiện xử lý trên các gói, do đó các lỗi gói xảy ra ở đây.
Đối với B.ISDN chức năng điều khiển lỗi không còn được cung cấp ở các nút chuyển
mạch trong mạng nữa mà trong trường hợp cần thiết sẽ được cung cấp bởi các thiết bò
Tổng số các bit lỗi
BER =

Tổng số các bit được gửi đi
Tổng số gói bò lỗi
PER =
Tổng số các gói gửi đi
Tổng số gói bò mất
PLR =
Tổng số gói được gửi
Tổng số gói chèn vào đích nhằm
PIR =
Tổng số gói được gửi
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Trang 10
đầu cuối. Do đó các nút của ATM (tìm hiểu sau) có độ phức tạp tối thiểu và vì thế có tốc
độ truyền rất cao có thể lên đến 600Mbit/s
b. Tính Trong Suốt Về Mặt Thời Gian
:

Các dòch vụ thời gian thực yêu cầu dòng bit
có trễ rất ngắn khi được truyền từ đầu phát đến đầu thu, tức là chúng yêu cầu tính chính
xác về thời gian. Có thể phân biệt hai loại trễ: trễ do chuyển mạch và trễ từ điểm đầu
đến điểm cuối. Đặc trưng bằng hai tham số: trễ D và biến động J. Mạng ATM chỉ cần
những chức năng tối thiểu ở nút chuyển mạch, do đó nó cho phép truyền số liệu tốc độ
rất cao, trễ trên mạng và các biến động trễ giảm xuống, do đó quan hệ thời gian được
đảm bảo như trong trường hợp chuyển mạch kênh. Trễ được chia ra hai loại: trễ truyền
Dt và trễ xử lý Dp
D = Dt + Dp
Theo ITU – T, nếu trễ giữa hai đầu cuối lớn hơn 25 ms thì phải lắp thêm các bộ khử
tiếng vang.

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Trang 11

1.2.4. Lựa Chọn Kiểu Truyền Cho B.ISDN
:
Mạng B.ISDN là mạng duy nhất truyền được tất cả các dòch vụ với tốc độ từ rất thấp
đến rất cao. Ta đi xét một số hệ thống thông tin để có thể đáp ứng điều này.
1.2.4.1. Xét Phương Thức Chuyển Mạch Kênh Thuần Túy
:
Là phương thức đặc trưng cho phương thức truyền thoại và có thể được sử dụng trong
mạng hẹp N.ISDN.
Trong phương thức này 1 kênh sẽ được thiết lập trong suốt cuộc gọi (nối), thông tin
truyền từ nút này sang nút khác với sự ghép kênh theo thời gian TDM và truyền với tần
số nhất đònh. Trên một tuyến có thể có nhiều kênh ghép theo thời gian với chu kỳ đều
đặn cho 1 kênh là 125
µ
s trong một khe thời gian cố đònh và ở một đầu nối trên một kênh
nhất đònh. Khi qua bộ chuyển mạch có thể sử dụng chuyển mạch thời gian, chuyển mạch
không gian, hổn hợp. Việc chuyển mạch từ 1 tuyến vào đến một tuyến ra được điều
khiển nhờ bản phiên dòch tạo tuyến. bản phiên dòch tạo tuyến này có quan hệ giữa
tuyến vào (kênh vào) với tuyến ra (kênh ra) và quan hệ này được giữ suốt trong thời
gian đấu nối. Do chỉ có một kênh được truyền trên một tuyến nên phương thức chuyển
mạch kênh không phù hợp với các dòch vụ. Hơn nữa, dòch vụ băng rộng yêu cầu có tốc
độ từ rất thấp đến rất cao, nếu chọn tốc độ bit lớn nhất để làm tốc độ bit cơ sở như tốc
độ 140Mbps vậy thì một dòch vụ đo lường 1Kbps cũng có thể chiếm một kênh đó. Do đó
hiệu suất sử dụng về nguồn tài nguyên không cao.
Vậy chuyển mạch kênh thuần túy không phù hợp dùng cho mạng băng rộng.
1.2.4.2. Phương Thức Chuyển Mạch Kênh Nhiều Tốc Độ

:
Để khắc phục sự thiếu mềm dẻo của chế độ truyền đơn tốc độ như trên trong
chuyển mạch kênh thuần túy, thì phương thức chuyển mạch kênh nhiều tốc độ MRCS sử
dụng hệ thống truyền dẫn giống chuyển mạch kênh thuần túy như một cuộc đấu nối có
thể phân phối cho n kênh cơ bản gồm các khung thời gian với các khe thời gian có độ
dài khác nhau, mọi cuộc liên lạc có thể được xây dựng từ n kênh này. Nhưng đi theo các
tốc độ cơ bản đặc trưng cần có hệ thống chuyển mạch riêng, do đó tạo ra nhiều phức
tạp.

H4
H1
N.ISDN
Mux

Demux
Điều khiển
Mạng này hiện nay được dùng cho mạng điện thoại hình ở mạng băng hẹp
N.ISDN.
Thông thường các kênh cơ bản cho một cuộc nối là:
E


O
Đường Dây Thuê
Bao

156,672 Mbps
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Trang 12
−
1 kênh 1024 Kbps
−
8 kênh H1 tốc độ 2048 Kbps
−
1 kênh H4 tốc độ 139,146 Mbps

H4 139,264 Mbps Điện thoại truyền hình
H1
…
…
H1
8 x 2048 Kbps m thanh Stedio, Dữ liệu tốc độ cao
30B + D64 N.ISDN
Đồng Bộ 1024 Kbps Dùng cho Đồng Bộ

Hệ thống chuyển mạch kênh đa tốc độ rất phức tạp do mỗi kênh cơ sở của một
đường nối phải giữ đồng bộ với các kênh khác, sao cho độ trễ của số liệu truyền trên các
kênh khác nhau là như nhau, như vậy mới đảm bảo được tính trong suốt về mặt thời
gian. Ngoài ra cấu trúc này sử dụng các tài nguyên không hiệu qủa: giả sử tất cả các
kênh H1 đều bận, lúc đó ta không thể thiết lấp thêm được một kênh H1 nào khác kể cả
khi H4 đang còn rỗi.Do đó ITU – T cũng không chọn chuyển mạch đa tốc độ là giải
pháp cho mạng băng rộng.
1.2.4.3. Chuyển Mạch Kênh Tốc Độ Cao
:
Các tài nguyên trong hệ thống chuyển mạch tốc độ cao FCS chỉ được cung cấp
khi thông tin được gửi đi. Sau khi gửi song thông tin, tài nguyên được giải phóng trở lại.
Sự cung cấp này được thiết lập mỗi lần gửi như trong trường hợp chuyển mạch gói,
nhưng dưới sự điều khiển của tín hiệu báo hiệu liên kết nhanh, chứ không nằm ở phần

tiêu đề như trong chuyển mạch gói. Tại giai đoạn thiết lập cuộc gọi, người sử dụng yêu
cầu một độ rộng băng tần bằng một số nguyên lần độ rộng của kênh cơ bản. Hệ thống
lúc này chưa cung cấp tài nguyên nhưng ghi lại các thông tin chuyển mạch, độ rộng
băng yêu cầu, đòa chỉ đích được chọn. Khi bên phát bắt đầu gửi thông tin, hệ thống sẽ
được báo hiệu rằng bên phát có thông tin được gửi đi, nó yêu cầu chuyển mạch để phân
phối tài nguyên ngay lập tức. Tuy nhiên hệ thống này cũng còn vài nhược điểm, đặc biệt
là độ phức tạp khi thiết kế và điều khiển một hệ thống như vậy vì nó yêu cầu khả năng
thiết lập và hủy bỏ cuộc nối trong khoảng thời gian rất ngắn. Cho nên nó không được
chọn làm giải pháp cho mạng băng rộng.
1.2.4.4. Phương Thức Chuyển Mạch Gói
:
Để đảm bảo chất lượng truyền chấp nhận được giữa hai đầu cuối, cần phải có thủ
tục phức tạp của X.25 nhằm xử lý lỗi và điều khiển luồng giữa các trận liên kết. Mặt
khác vì gói có độ dài khác nhau nên yêu cầu phải có các thủ tục quản lý bộ đệm rất
phức tạp, do đó tốc độ hoạt động không cao. Các hệ thống chuyển mạch gói sau này
được cải tiến thành hai hệ thống là chuyển mạch khung và chuyển tiếp khung. Do đó tốc
độ truyền cao hơn.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Trang 13
Trong chuyển tiếp khung, việc truyền lại các khung số liệu bò lỗi chỉ được thực
hiện giữa hai đầu cuối của người sử dụng. Tại nút mạng chỉ có chức năng phát hiện lỗi
để hủy bỏ các khung lỗi vì không cần thiết phải truyền các khung này, ngoài ra cũng
không có chức năng điều khiển luồng hoăïc phân /hợp kênh. Trong chuyển mạch khung
các chức năng phát hiện lỗi và điều khiển luồng vẫn còn được giữ lại ở nút mạng, do đó
việc truyền lại khung và điều khiển luồng bằng cửa sổ trượt vẫn được thực hiện trên cơ
sở các liên kết.
Tốc độ chuyển mạch gói 64Kb/s tương đối lớn nhưng rất nhỏ so với các dòch vụ
băng rộng và nó có độ trễ lớn. Do vậy, không phù hợp với các dòch vụ thời gian thực.

1.2.4.5. Phương Thức Chuyển Mạch Không Đồng Bộ ATM
:
Là phương thức truyền tin trong đó thông tin được chia thành các gói có chiều dài
nhỏ không thay đổi gọi là các tế bào tin. Tế bào tin được truyền độc lập và sẽ được sắp
xếp lại thứ tự ở đầu thu. ATM không đồng bộ bởi lý do sự xuất hiện liên tục các tế bào ở
trên các kênh không phụ thuộc chu kỳ.
ATM có thể truyền được tất cả các dòch vụ viễn thông mà không cần quan tâm
đến đặc tính và chất lượng của dòch vụ và thỏa mãn được các yêu cầu:
•
Mềm dẻo và phù hợp với các dòch vụ tương lai
•
Có hiệu qủa trong việc sử dụng tài nguyên
•
Chỉ sử dụng một mạng duy nhất cho tất cả các dòch vụ
Vì vậy, cuối cùng ITU – T quyết đònh chọn phương thức truyền ATM làm mạng
phục vụ cho các dòch vụ trong mạng băng rộng. Thật vậy mạng ATM có những ưu điểm
sau:
− Điều khiển được nhiều loại lưu thông khác nhau như:
Dữ Liệu, Tiếng Nói,
Hình nh, Video, …
− Khả năng sử dụng đường truyền hiệu qủa:
Cho phép truyền các ứng dụng
hình ảnh, dữ liệu, .. có tốc độ cố đònh, hoặc biến đổi theo thời gian hoặc ngắt quãng.
− Dùng kỹ thuật chuyển mạch bằng phần cứng
: Với chiều dài tế bào cố đònh là
53 Bytes, ATM cho phép việc xử lý chuyển mạch bằng các phần cứng có tốc độ rất
nhanh, giảm thiểu thời gian chuyển mạch và tăng đáng kể tốc độ truyền.
− Cho khả năng thiết lập các nhóm kênh ảo:
Nhóm kênh ảo được đònh nghóa
bằng chỉ số nhận dạng ảo (VPI/VCI), Do vậy có thể tạo mới, thay đổi lưu lượng hoặc lộ

trình bằng cách điều khiển việc gán các nhãn đòa chỉ tại các nút chuyển mạch. Khả năng
này cho phép việc quản lý và điều hành mạng năng động.
− Đặc tính truyền dẫn mềm dẻo:
Cho phép hầu như không giới hạn về tốc độ
của mỗi kênh cũng như số lượng các kênh vì mỗi kênh thông tin được thiết lập bằng
chuỗi các tế bào ATM, số lượng các tế bào được truyền đi trong một đơn vò thời gian là
tự do, số lượng kênh trên một đường truyền phụ thuộc vào số các nhận dạng logic nên
tốc độ mỗi kênh thông tin luôn đạt đến mức tối đa có thể được.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Trang 14
− Có khả năng cung cấp băng thông theo yêu cầu, ATM là kỹ thuật hiệu qủa
cho việc xây dựng mạng
: Người sử dụng có thể kết nối với mạng bằng cách dùng
những bộ thích ứng hỗ trợ băng thông tùy theo yêu cầu riêng của người sử dụng đó.
1.3. SỰ RA ĐỜI CỦA ATM LÀ CẦN THIẾT:

Do các nhược điểm của mạng viễn thông ngày nay, đồi hỏi cần có một mạng liên
kết các dòch vụ cho nên mạng N.ISDN ra đời và các nhu cầu dòch vụ băng rộng đang
tăng lên. Từ đó đặt ra vấn đề phải có một mạng tổ hợp băng rộng duy nhất (B-ISDN)
thay thế tất cả các mạng viễn thông nói trên, chính trên cơ sở này ATM hình thành và
phát triển. Sự phát triển của kỹ thuật ATM là kết quả trực tiếp của các ý tưởng mới về
khái niệm hệ thống được hổ trợ bởi các thành tựu to lớn trong công nghệ bán dẫn và
công nghệ quang điện tử. ATM có khả năng đáp ứng được một loạt các dòch vụ băng
rộng khác nhau, kể cả trong lónh vực gia đình cũng như trong thương mại. Mà ưu điểm
của nó đã được đề cập và kiến trúc mạng ATM sẽ xét ở phần sau.

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Trang 15
CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC MẠNG ATM
2.1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ATM
:
2.2.1. Đặc Điểm Chính Của ATM:

Như đã xét trên, 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.
Kiểu truyền không đồng bộ, thì dạng truyền bao gồm cả chế độ truyền dẫn và
chuyển mạch, còn không đồng bộ là trong đó các gói trong cùng một cuộc kết nối có thể
lập lại một cách bất thường như lúc chúng được tạo ra theo yêu cầu cụ thể mà không
theo một chu kỳ nào cả.
Thật vậy, hình sau biểu diễn sự khác nhau giữa dạng truyền đồng bộ STM và dạng
truyền không đồng bộ.
Tín hiệu đồng bộ


Khung thời gian 125
µ
s

1 2 … N 1 2 … n

Khe thời gian

Cấu Trúc Khung Thời Gian STM

1 3 7 3 7 1

Khe thời gian Kênh không sử dụng Phần tiêu đề
Cấu Trúc Luồng Thông Tin Trong ATM
Trong dạng truyền đồng bộ STM, các phần tử số liệu tương ứng với kênh đã cho
được nhận biết bởi vò trí của nó trong khung truyền. Còn trong ATM, các gói thuộc về
một cuộc nối lại tương ứng với các kênh ảo cụ thể và có thể xuất hiện tại bất kỳ vò trí
nào.
Chế độ truyền đồng bộ STM (Synchronons Transfer Mode):

Nó được dùng trong mạng N.ISDN không phải là mô hình tốt nhất đối với B.ISDN vì
nó có nhược điểm sau:
−
Không cung cấp một giao diện linh động cho B.ISDN (gồm nhiều loại ứng dụng
với nhiều tốc độ truyền khác nhau từ vài Kbps đến vài trăm Mbps).
−
Dùng STM để truyền dữ liệu tốc độ cao (một vài kênh H2 và H4) sẽ làm cho hệ
thống chuyển mạch trở nên phức tạp.
Chính vì vậy mà chế độ truyền bất đồng bộ ATM được sử dụng cho ISDN băng rộng.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Trang 16
ATM có hai đặc điểm chính:
−
ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố đònh 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 dòch vụ thời gian thực, ngoài ra kích thước nhỏ
cũng tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao được dễ dàng.
−
ATM còn có một đặc điểm rất quan trọng là khả năng nhóm một vài kênh ảo

thành một đường ảo nhằm giúp cho việc đònh tuyến được dễ dàng.
2.1.2. Điều Kiện Thuận Lợi Về Công Nghệ Cho Sự Ra Đời Và Phát Triển Của
ATM:
Có hai yếu tố ảnh hưởng tới ATM, đó là: Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ
bán dẫn cũng như công nghệ quang điện tử và sự phát triển các ý tưởng về khái niệm hệ
thống.
2.1.2.1. Các Tiến Bộ Về Công Nghệ
:
a. Công Nghệ Bán Dẫn
:
Công nghệ CMOS là công nghệ rất có triển vọng bởi độ tích hợp lớn, tốc độ cao cỡ
vài trăm Mbps tới vài Gbps, độ tiêu tốn năng lượng thấp.
b. Công Nghệ Quang
:
Các đường truyền dẫn quang có các ưu điểm như độ suy giảm thấp (dẫn tới khoảng
cách truyền lớn), độ rộng băng truyền lớn, kích thước nhỏ, độ mềm dẻo cơ học cao,
tránh được nhiễu của trường điện tử, xác suất truyền lỗi thấp và không có nhiễu xuyên
âm.
2.1.2.2. Tưởng Mới Về Khái Niệm Hệ Thống
:
Các quan điểm mới về hệ thống được phát triển mạnh mẽ trong những năm gần
đây, đó là hệ thống có độ mểm dẻo thích hợp, độ rộng băng của hệ thống phải tùy thuộc
vào yêu cầu của từng dòch vụ cụ thể, các dòch vụ thời gian thực được truyền theo phương
pháp chuyển mạch gói. Tuy nhiên các ý tưởng này phải thỏa mãn hai chức năng chính
của mạng là tính trong suốt về mặt nội dung và trong suốt về mặt thời gian
Tính Trong Suốt Về Mặt Nội Dung
:
Là chức năng đảm bảo việc truyền đúng các bit từ đầu phát đến đầu thu.
Khi mới ra đời, trong các mạng chuyển mạch gói, chất lượng truyền số liệu còn
kém, do đó để đảm bảo chất lượng truyền chấp nhận được, người ta phải thực hiện chức

năng điều khiển lỗi trên mỗi liên kết. Việc điều khiển lỗi này được thực hiện bởi các
giao thức HDLC (High – level Data Link Control) bao gồm các chức năng: giới hạn
khung, đảm bảo truyền bit chính xác, kiểm tra lỗi, sửa lỗi bằng các thủ tục truyền lại.

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Trang 17
Đầu Cuối Nút Chuyển Mạch Đầu Cuối
3 3 3 3
2 2 2 2
1
Điều khiển lỗi
đầy đủ
1 1
Điều khiển lỗi
đầy đủ
1

Ta thấy quá trình điều khiển được thực hiện ở lớp 2. đây quá trình điều khiển lỗi
được thực hiện trên mọi liên kết (Link – By – Link) thông qua nút chuyển mạch, do đó
nút chuyển mạch phải xử lý một loạt các thủ tục phức tạp khác nhau làm ảnh hưởng đến
tốc độ xử lý chung của hệ thống.
Về sau chất lượng của hệ thống truyền dẫn và chuyển mạch tăng lên nên tỷ lệ lỗi
trên mạng giảm. Do vậy trên mạng chỉ cần thực hiện chức năng giới hạn khung, chức
năng truyền bit chính xác, kiểm tra lỗi trên cơ sở từ liên kết đến liên kết ở nút chuyển
mạch, do đó khối lượng thông tin mà nút chuyển mạch cần xử lý là nhỏ. Còn chức năng
khác như sữa lỗi được thực hiện trên cơ sở từ đầu cuối tới đầu cuối (End – To – End).
Với sự chia thành hai lớp con 2a, 2b của lớp 2 trong mô hình OSI như ở chương 1 thì lớp
2a cung cấp các chức năng cơ bản của lớp 2, lớp 2b cung cấp các chức năng bổ sung. Hệ

thống ứng dụng nguyên lý này được gọi là chuyển tiếp khung (Frame Relay)
Đầu
Cuối
Nút Chuyển Mạch

Đầu
Cuối
3 Điều khiển lỗi đầy đủ (từ đầu cuối tới đầu cuối) 3
2a 2a
2b 2a 2a 2b
1
Điều khiển lỗi có giới
hạn
1 1
Điều khiển lỗi có
giới hạn
1

Điều Khiển Lỗi Có Giới Hạn Mạng Chuyển Tiếp Khung
Đối với B.ISDN ý tưởng về mạng này còn được mở rộng hơn nữa, các chức năng
điều khiển lỗi không còn được cung cấp ở các nút chuyển mạch trong mạng nữa mà
trong trường hợp cần thiết, sẽ được cung cấp bởi các thiết bò đầu cuối. Như vậy các chức
năng được thực hiện trong mạng được giảm từ điều khiển lỗi đầy đủ ở mạng chuyển
mạch gói X.25 xuống còn cực kỳ tối thiểu ở mạng ATM, do đó các nút của ATM có độ
phức tạp tối thiểu và vì thế có tốc độ truyền rất cao, có thể lên tới 600 Mbps là vì vậy.
Tính Trong Suốt Về Mặt Thời Gian
:
Các dòch vụ thời gian thực yêu cầu dòng bit có trễ rất ngắn khi được truyền từ đầu
phát tới đầu thu, tức là chúng yêu cầu tính chính xác về mặt thời gian. Có thể phân biệt
hai loại trễ: trễ do chuyển mạch và trễ từ điểm đầu tới điểm cuối.

Hệ thống chuyển mạch gói và chuyển tiếp khung rất khó khăn khi thực hiện các dòch
vụ thời gian thực vì độ trễ cao bởi chuyển mạch cần xử lý nhiều công việc như xét ở
trên. Do độ phức tạp của các nút chuyển mạch, chúng chỉ có thể hoạt động ở tốc độ vừa
và thấp. Mạng ATM chỉ cần những chức măng tối thiểu ở nút chuyển mạch, do đó nó
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Trang 18
cho phép truyền số liệu tốc độ rất cao, trễ trên mạng và các biến động trễ giảm xuống
còn vài trăm
µ
s, vì vậy quan hệ thời gian được đảm bảo như trong trøng hợp chuyển
mạch kênh.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Trang 19
2.2. LỰA CHỌN TẾ BÀO ATM LÀ THAY ĐỔI HAY CỐ ĐỊNH:
Việc lựa chọn giữa hai phương án độ dài tế bào cố đònh hay thay đổi được quyếât
đònh sau khi cân nhắc các ưu nhược điểm của những phương án này thông qua một loạt
các yếu tố như hiệu suất băng truyền, trễ, tốc độ và độ phức tạp tại nút chuyển mạch.
2.2.1. Về Mặt Hiệu Suất Băng Truyền
:
Có nhiều tác nhân khác nhau ảnh hưởng tới ưu điểm và nhược điểm của cả hai
phương án đã nêu ở trên nhưng các yếu tố quan trọng nhất cần phải xem xét khi chọn
lựa là hiệu quả của băng truyền dẫn, mức độ phức tạp của chuyển mạch và trễ. Ta có
công thức chung để tính hiệu suất băng truyền
µ
:
Số byte thông tin là số byte hữu ích tổng cộng cần được truyền đi.

Ta đi xét hiệu suất băng truyền trong hai phương án:
Độ dài gói cố đònh
:
Trong trường hợp độ dài tế bào ATM cố đònh, hiệu suất băng truyền được tính theo
công thức:
)(int HL
L
X
X
F
+






=
η

Trong đó:
η
F
: Hiệu suất băng truyền của tế bào có độ dài cố đònh
L: Kích thước trường số liệu (Payload) của gói tính bằng byte
H: Kích thước phần tiêu đề (Header)
X: Tổng số byte thông tin hữu ích được truyền.
int(z): Phần nguyên của z
Như vậy hiệu suất sẽ là tối ưu khi toàn bộ thông tin được truyền đi chia hết cho kích
thước trường thông tin:

L
X
L
X
int=

Lúc đó giá trò hiệu suất băng truyền sẽ là:
HL
L
F
+
=
η

Số byte thông tin
η
=
Số byte thông tin + Số byte phần tiêu đề
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Trang 20
Thật vậy hiệu suất phụ thuộc rất nhiều vào các byte thông tin hữu ích đïc truyền đi.
Số byte thông tin hữu ích càng nhiều thì hiệu suất tối ưu càng dễ đạt được. Ta xét từng
dòch vụ ATM cụ thể:
− Tiếng nói
: Âm thanh tiếng nói là dòch vụ có dòng bit liên tục CBR (Continuous
Bit Rate), ta chỉ có thể gửi số liệu đi khi gói được điền đầy hoàn toàn, do đó hiệu suất
đạt được tối ưu.

− Tín hiệu video
: Trong kỹ thuật mã hoá tín hiệu video có dải bit cố đònh, cũng như
dòch vụ tiếng nói, hiệu suất đạt tối ưu. Nếu sử dụng kỹ thuật mã hoá tín hiệu video với
tốc độ bit thay đổi với độ dài gói cố đònh thì thỉnh thoảng sẽ xảy ra trường hợp tế bào
chưa được điền đầy hoàn toàn mà đã được truyền đi, tuy vậy các tín hiệu video có tới
hàng ngàn byte nên cũng gần đạt được hiệu suất tối ưu.
− Số liệu
: Đối với số liệu tốc độ thấp như số liệu đưa vào từ bàn phím, hiệu suất rất
thấp, chỉ khoảng 10%. Đối với dòch vụ truyền số liệu tốc độ cao, trường thông tin hữu ích
rất dài và cần phải cắt thành các gói cố đònh, hiệu suất đạt gần tới trò tối ưu.
Do luồng thông tin trong ATM gồm tiếng nói, tín hiệu video, số liệu tốc độ cao nên
hiệu suất gần đạt tới giá trò tối ưu. Kể cả khi sử dụng tế bào có độ dài cố đònh.
Gói có độ dài thay đổi
:
Đối với gói có độ dài thay đổi, các thông tin bổ sung vào phần tiêu đề bao gồm các
cờ để nhận biết giới hạn gói, một vài bit được chèn thêm để nhận biết các cờ chính xác.
Ngoài ra còn phải cộng thêm vào phần đầu khung phần báo hiệu độ dài gói, lúc đó hiệu
suất là:
v
V
hHX
X
++
=
η

Trong đó h
v
là phần thông tin bắt buộc phải bổ sung thêm để báo hiệu độ dài thay
đổi của gói ATM. Hiệu suất băng truyền của gói có độ dài thay đổi rất cao. Với các gói

có độ dài lớn, hiệu suất này đạt tới gần 100%.
Kết luận
: Xét về mặt hiệu suất truyền, nói chung gói có độ dài thay đổi tốt hơn gói
có độ dài cố đònh. Tuy nhiên khi xem trong từng trường hợp cụ thể, ưu thế này lại rất
hạn chế do luồng thông tin của mạng băng rộng sẽ bao gồm sự kết hợp của tiếng nói, tín
hiệu video và số liệu, đều là những tín hiệu có dòng bit liên tục.
2.2.2. Về Mặt Tốc Độ Chuyển Mạch Và Độ Phức Tạp
:
Độ phức tạp của việc chuyển mạch các gói có độ dài cố đònh hay thay đổi phụ thuộc
vào những chức năng mà chúng cần thực hiện cũng như các yêu cầu kỹ thuật tương ứng
với các chức năng này. Hai yếu tố quan trọng nhất là: tốc độ hoạt động và yêu cầu về
kích thước bộ nhớ của hàng đợi.
Tốc độ hoạt động: Phụ thuộc vào số lượng các chức năng cần phải thực hiện và thời
gian thực hiện các chức năng đó.
Xử lý phần tiêu đề
:
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Trang 21
Đối với các gói có độ dài cố đònh, khoảng thời gian cần thiết để xử lý phần tiêu đề là
cố đònh. Trong trường hợp gói có độ dài thay đổi, thời gian xử lý này không cố đònh và
phụ thuộc vào độ dài gói, thông thường tốc độ xử lý cần lớn hơn rất nhiều mới đạt được
tốc độ truyền tin như trong trường hợp gói có độ dài cố đònh. Kích thước gói càng nhỏ thì
yêu cầu tốc độ xử lý càng lớn.

Bảng sau thể hiện tốc độ xử lý cần thiết trong hai trường hợp ở tốc độ 150Mbps
Tốc Độ (Mbps) Kiểu Gói Độ Dài Gói Tốc Độ Xử Lý
150
Độ dài cố

đònh
48 byte dữ liệu + 5 byte
tiêu đề
533 ns
150
Độ dài thay
đổi
5byte dữ liệu + 5byte tiêu đề
(gói có kích thước nhỏ nhất)
2,8
µ
s
Ta thấy rằng tốc độ trong trường hợp độ dài gói thay đổi (là 2,8
µ
s) yêu cầu lớn hơn
rất nhiều so với tốc độ trong trường hợp độ dài cố đònh (533 ns).
Quản lý bộ nhớ của hàng đợi
:
Trong trường hợp kích thước gói cố đònh, hệ thống quản lý bộ nhớ có thể đưa ra các
khối nhớ với kích thước cố đònh tương ứng với kích thước của tế bào ATM. Hoạt động
này hết sức đơn giản như trong trường hợp quản lý bộ nhớ tự do. Trong trường hợp gói
có độ dài thay đổi, hệ thống quản lý bộ nhớ phải có khả năng đưa ra các khối bộ nhớ có
kích thước khác nhau sao cho các hoạt động như tìm các đoạn thông tin, tìm đoạn đầu
tiên, … được tiến hành ở tốc độ cao. Việc quản lý bộ nhớ tự do cũng trở nên phức tạp
hơn.
Yêu cầu về kích thước hàng đợi:

Trong trường hợp độ dài gói cố đònh, yêu cầu về kích thước hàng đợi phụ thuộc vào
tải và tỷ lệ mất gói, tải và tỷ lệ mất gói càng lớn thì yêu cầu kích thước hàng đợi cũng
phải càng lớn. Trong trường hợp gói có độ dài thay đổi, tính toán kích thước hàng đợi

phức tạp hơn nhiều và sẽ phụ thuộc vào độ dài gói. Đơn giản nhất là đònh kích thước
hàng đợi tương ứng với gói có độ dài lớn nhất, lúc đó kích thước hàng đợi sẽ lớn hơn rất
nhiều so với trường hợp gói có kích thước cố đònh. Việc tính toán kích thước hàng đợi
một cách tối ưu trong trường hợp này sẽ hết sức khó khăn.
Kết luận:
Sau khi đối chiếu với yêu cầu về tốc độ hoạt động và kích thước bộ nhớ
hàng đợi, giải pháp gói có kích thước cố đònh là hợp lý nhất đối với các dòch vụ băng
rộng của ATM.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Trang 22

2.2.3. Về Vấn Đề Trễ:

Ta biết rằng kích thước của gói trong ATM cần phải giới hạn để không phát sinh ra
trễ trong mạng. Trễ tiếng nói sẽ rất lớn nếu kích thước gói lớn. Hình sau minh họa một
bộ hợp kênh các đường số liệu khác nhau vào bộ chuyển mạch.
Các gói số liệu trong trường hợp này có kích thước thay đổi. Đầu vào phía trên là
một mẫu tiếng nói được truyền theo thời gian thực, đầu vào phía dưới là một gói số liệu
rất dài. Do mẫu tiếng nói tới sau gói số liệu một thời gian nên phải đợi gói số liệu
truyền xong mới tới lượt nó được truyền tới đầu ra. Nếu gói số liệu quá dài thì mẫu tiếng
nói sẽ bò trễ đáng kể.
Ngược lại nếu sử dụng các tế bào nhỏ và cố đònh thì trễ sẽ giảm xuống tới một giá trò
chấp nhận được như hình trên.


2.2.4. Kết Luận Vấn Đề Chọn Loại Tế Bào
:
Từ các vấn đề ta đã xét trên, ta thấy rằng trong mạng băng rộng, nơi các ứng dụng

chính được sử dụng là tiếng nói, tín hiệu video và số liệu gói, lợi ích thu được về mặt
hiệu suất băng truyền đối với các gói có kích thước thay đổi nhỏ hơn rất nhiều so với lợi
ích thu được khi sử dụng các gói có kích thước cố đònh nếu so sánh về mặt tốc độ hoạt
động và độ phức tạp. Mặt khác, nếu sử dụng tế bào có kích thước thay đổi thì độ dài của
các tế bào này không những không thể tùy ý mà còn rất bò hạn chế để đảm bảo trễ nhỏ.
Do đó vào năm 1988 ITU – T chọn giải pháp sử dụng tế bào ATM có kích thước cố đònh.

MUX
Input
Input
Output
Gói Có Kích Thước Nhỏ Bò Trễ Sau Gói Lớn
MUX
Input
Input
Output
Gói Có Kích Thước Nhỏ Và Cố Đònh Trong Atm Đảo Bảo Trễ Đủ Nhõ
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Trang 23
2.3. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CỦA TẾ BÀO ATM:
Sau khi đã quyết đònh sử dụng gói có độ dài cố đònh, vấn đề đặt ra là chọn tế bào
kích thước bao nhiêu. Kích thước của tế bào sẽ ảnh hưởng tới các chỉ tiêu sau:
−
Hiệu suất băng truyền
−
Trễ (trễ tạo gói, trễ hàng đợi, biến động trễ, trễ tháo gói, …)
−
Độ phức tạp khi thực hiện

Sau đây đi xét các khía cạnh sau:
2.3.1. Về Mặt Hiệu Suất Băng Truyền
:
Hiệu suất băng truyền được quyết đònh bởi tỷ lệ giữa kích thước phần tiêu đề và
kích thước trường dữ liệu, kích thước trường dữ liệu càng lớn thì hiệu suất càng cao như
đã xét.
2.3.2. Về Vấn Đề Trễ
:
Trễ hệ thống bao gồm một số loại trễ như trễ tạo gói, trễ hàng đợi, trễ tháo gói, ….
Trễ tạo gói
: Phụ thuộc vào kích thước trường số liệu trong tế bào. Hình sau thể
hiện hiệu suất truyền đối với các tế bào có độ dài khác nhau ở đây so sánh giữa hai tế
bào có H = 4 và H = 5 và trễ tạo gói của chúng được so sánh giữa hai tốc độ truyền tiếng
nói là 64 Kbps và 32 Kbps.
2
4
8
16
100
90
80
70
60
8 16 32 64 128
η
4
(H = 4)
η
5
(H = 5)

Hiệu suất băng truyền

η
(%)
Trễ (ms)
D (32 Kbps)
D (64 Kbps)
Độ dài trường
bit số liệu (byte)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Trang 24
Trễ hàng đợi
: Bò ảnh hưởng bởi tỷ lệ giữa độ lớn của trường số liệu L và độ lớn
trường tiêu đề. Hình sau thể hiện sự phụ thuộc của trễ hành đợi và tỷ lệ L/H.
Ta thấy trễ bé nhất khi L/H có giá trò từ 8 tới 16, tương ứng với kích thước tế bào từ
(32 + 4byte) tới (64 + 4byte).
Trễ tháo gói:

Trễ này có giá trò bằng thời gian cần thiết để lấy phần thông tin người sử dụng ra
khỏi gói và kết hợp chúng lại thành dữ liệu liên tục. Trễ tháo gói cũng bò ảnh hưởng bởi
độ dài tế bào, cần giới hạn sau cho trễ < 25 ms. Nếu trễ vượt quá giới hạn này thì phải
lắp thêm bộ khử tiếng vang. Kết quả nghiên cứu người ta quyết đònh:
−
Đối với tế bào có độ dài tương đối ngắn
≤
32 bytes thì trễ tổng là rất nhỏ do đó
không cần lắp thêm bộ khử tiếng vang.
−

Đối với các tế bào có độ dài lớn > 64 Bytes thì trễ tăng lên đáng kể, lúc đó cần
lắp thêm bộ khử tiếng vang cho hầu hết các cuộc thoại.
10 20 30 60 L/H
8 16 32
280
240
200
160
120
80
40
0
Trễ hàng đợi
µ
s
32 + 4 64 + 4 128 + 4
Trễ Hàng Đợi Phụ Thuộc Vào Tỷ Lệ L/H
Với Các Hiệu Suất Tải Khác Nhau
Hiệu suất tải:
0,85
0,80
0,75
0,70
0,65
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -