Mạng băng rộng đa dịch vụ và Việc thực hiện dựa trên phương thức atm

Ch¬ng 1

Tæng quan vÒ m¹ng b¨ng réng ®a dÞch vô vµ

ViÖc thùc hiÖn dùa trªn ph¬ng thøc atm

Trong nh÷ng n¨m 80, cïng nh÷ng tiÕn bé khoa häc, nhu cÇu trao ®æi th«ng tin

ngµy t¨ng, hµng lo¹t c¸c m¹ng viÔn th«ng ra ®êi tõ m¹ng ®iÖn tho¹i c«ng céng,

m¹ng truyÒn sè liÖu sö dông chuyÓn m¹ch gãi, m¹ng ®a dÞch vô b¨ng hÑp

(N_ISDN). Cho ®Õn nh÷ng n¨m 90 ®· h×nh thµnh m¹ng ®a dÞch vô b¨ng réng

(B_ISDN Broadcast Integrent Service Digital Network) ®¸p øng ®îc c¸c nhu cÇu

truyÒn th«ng : ®iÖn tho¹i truyÒn h×nh, truyÒn h×nh chÊt lîng cao, truyÒn h×nh héi

nghÞ. . .

M¹ng b¨ng réng B_ISDN ®· ®îc liªn minh viÔn th«ng thÕ giíi (ITU_T) nghiªn

cøu vµ chuÈn ho¸ dùa trªn ph¬ng thøc truyÒn kh«ng ®ång bé gäi lµ ATM

(Asynchrous Transfer Mode).

Ph¬ng thøc ATM lµ ph¬ng thøc thÝch hîp cho viÖc kiÓm so¸t c¸c lo¹i t¶i b¨ng

réng kh¸c nhau. ATM phï hîp cho c¶ t¶i d¹ng gi¸n ®o¹n còng nh d¹ng t¶i liªn tôc

bao gåm tiÕng nãi, d÷ liÖu, h×nh ¶nh vµ video. . .

ATM lµ mét d¹ng chuyÓn m¹ch gãi víi kÝch thíc gãi th«ng tin lµ cè ®Þnh (®îc gäi

lµ Cell). C¸c Cell nµy cã thÓ truyÒn trªn m«i trêng truyÒn dÉn kh¸c nhau nh

SONET, SDH, E1/T1 theo c¸c ®Þnh d¹ng kh¸c nhau.

¦u ®iÓm næi bËt cña ph¬ng thøc ATM lµ nã cho phÐp t¶i trªn m¹ng c¸c dÞch vô cã

c¸c tèc ®é vµ chÊt lîng ®¸p øng ®îc c¸c yªu cÇu kh¸c nhau cña ngêi sö dông ®ång

thêi nã cã tÝnh b¶o mËt cao do tÝnh chÊt cña chuyÓn m¹ch gãi mang l¹i. §ã chÝnh lµ

lý do t¹i sao ATM ®îc khuyÕn nghÞ øng dông cho m¹ng b¨ng réng ®a dÞch vô

(B_ISDN).

2

I. Ph¬ng thøc truyÒn t¶i kh«ng ®ång bé ATM

Ph¬ng thøc truyÒn t¶i kh«ng ®ång bé ATM lµ mét c«ng nghÖ tiªn tiÕn ®· ®îc

nghiªn cøu vµo nh÷ng n¨m 80 vµ ¸p dông cho m¹ng ®a dÞch vô b¨ng réng B_ISDN

cïng víi sù ph¸t triÔn cña truyÒn dÉn c¸p quang. Sau ®©y chóng ta sÏ ®i vµo nghiªn

cøu tæng quan kü thuËt ¸p dông cho ph¬ng thøc ATM.

I.1. Kü thuËt ghÐp t¸ch kªnh

Trong ph¬ng thøc ATM, ngêi ta ¸p dông c¬ chÕ ghÐp kªnh ph©n chia theo thêi

gian kh«ng ®ång bé. Kh¸i niÖm “kh«ng ®ång bé ” ë ®©y cã nghÜa lµ trªn cïng mét

®êng truyÒn c¸c gãi th«ng tin cña cïng mét nguån ph¸t ®Õn mét ®Ých nµo ®ã s¾p

xÕp kh«ng theo chu kú. ViÖc s¾p xÕp nµy tuú thuéc vµo kh¶ n¨ng b¨ng th«ng cña

m¹ng vµ c¸c gãi tin ®ang ph¶i chê trong bé ®Öm mµ cã sù ®iÒu khiÓn t¬ng øng.

H×nh vÏ sau m« t¶ hai ph¬ng thøc ghÐp kªnh ®ång bé STM (Synchrous Transfer

Mode) vµ ghÐp kªnh kh«ng ®ång bé ATM :

Trong ph¬ng thøc ®ång bé ®Ó ph©n biÖt c¸c kªnh th«ng tin ngêi ta dùa vµo tÝnh

chu kú lÆp ®i lÆp l¹i cña nã. Cßn trong ph¬ng thøc truyÒn bÊt ®ång bé th× ®Ó ph©n

biÖt ngêi ta ph¶i ®a thªm th«ng tin nhËn diÖn vµo trong mçi Cell gièng nh trong kü

thuËt chuyÓn m¹ch gãi. Chi tiÕt vÒ c¸c th«ng tin nhËn diÖn nµy sÏ ®îc tr×nh bµy ë

phÇn sau cña néi dung.

I.2. CÊu tróc mét tÕ bµo ATM

ATM lµ mét kü thuËt chuyÓn m¹ch gãi tiªn tiÕn mµ ®¬n vÞ d÷ liÖu ®îc gäi lµ Cell

(hay chÝnh lµ mét gãi tin). Kh¸c víi c¸c d¹ng chuyÓn m¹ch gãi th«ng thêng, gãi tin

cña ATM lµ cã kÝch thíc cè ®Þnh (bao gåm 5 bytes Header vµ 48 bytes Data). KÝch

thíc nµy ®· ®îc tÝnh to¸n dùa trªn c¸c yÕu tè nh : hiÖu suÊt, ®é trÔ kªnh truyÒn vµ

®é phøc t¹p cña chuyÓn m¹ch ... ®Ó ®¹t ®îc sù tèi u.

3

0 1 2 31 0 1 2 31

H×nh 1. 1 : Kü thuËt truyÒn ®ång bé

3 1 2 4 4 3 1

H×nh 1. 2 : Kü thuËt truyÒn kh«ng ®ång bé

Header (5 bytes) Data(48 bytes)

H×nh 1.3: CÊu tróc tæng qu¸t tÕ bµo ATM

Trong m¹ng viÔn th«ng ngêi ta thêng ph©n chia ra lµm hai d¹ng giao diÖn c¬ b¶n,

®ã lµ : giao diÖn gi÷a m¹ng víi ngêi sö dông (UNI _User Network Interface) vµ

giao diÖn gi÷a c¸c Node cña m¹ng víi nhau (NNI_Network Network Interface).

§èi víi ph¬ng thøc truyÒn ATM còng ph©n ra theo vËy vµ cã hai d¹ng cÊu tróc tÕ

bµo kh¸c nhau øng víi mçi giao diÖn. Díi ®©y lµ c¸c h×nh vÏ m« t¶ cÊu tróc cña hai

d¹ng tÕ bµo nãi trªn :

ý nghÜa vµ chøc n¨ng cña mçi trêng trong Header cña c¸c d¹ng tÕ bµo ATM ®îc

tr×nh bµy ë phô lôc I. Sau ®©y chØ lµ gi¶i thÝch ch÷ viÕt t¾t cña mçi trêng ®Ó tiÖn theo

dâi :

1. GFC

2. VPI

3. VCI

4. PT

5. CLP

6. HEC

Genric Flow Control _ Trêng ®iÒu khiÓn luång chung

Virtual Path Identifier _ Sè hiÖu nhËn d¹ng ®êng ¶o

Virtual Chanel Identifier _ Sè hiÖu nhËn d¹ng kªnh ¶o

Payload Type _ Trêng kiÓu tÕ bµo

Cell Loss Priority _ Trêng qui ®Þnh møc u tiªn mÊt tÕ bµo

Header Error Control _ Trêng ®iÒu khiÓn lçi tÕ bµo phÇn tiªu ®Ò

ATM cã ®Æc ®iÓm híng liªn kÕt, do ®ã mÆc dï nã lµ mét d¹ng chuyÓn m¹ch gãi

nhng c¸c trêng ®Ó chØ ra ®Þa chØ nguån, ®Þa chØ ®Ých, sè thø tù lµ kh«ng cÇn thiÕt.

H¬n n÷a, do chÊt lîng ®êng truyÒn sö dông tèt nªn c¸c c¬ chÕ chèng lçi tõ liªn kÕt

®Õn liªn kÕt còng ®îc bá qua vµ ATM còng kh«ng cÇn cung cÊp c¸c c¬ chÕ ®iÒu

khiÓn luång gi÷a c¸c Node do c¬ cÊu ®iÒu khiÓn cuéc gäi. Chøc n¨ng cña phÇn tiªu

®Ò chØ cßn lµ nhËn d¹ng cuéc nãi ¶o.

4

VPI

VPI VCI

VCI

VCI PT CLP

HEC

Data (48 bytes)

H×nh 1. 4 : CÊu tróc tÕ bµo

ATM t¹i giao diÖn NNI

GFC VPI

VPI VCI

VCI

VCI PT CLP

HEC

Data (48 bytes)

H×nh 1. 5 : CÊu tróc tÕ bµo

ATM t¹i giao diÖn UNI

I.3. CÊu tróc ph©n líp cña ATM

¸p dông m« h×nh ph©n líp OSI, ngêi ta ph©n líp cho ATM gåm 3 líp : líp vËt lý

(Physical), líp ATM (Asynchrous Transfer Mode), líp thÝch øng AAL (ATM

Adapter Layer). Trong mçi líp trªn l¹i ®îc chia thµnh c¸c ph©n líp con. Díi ®©y lµ

cÊu tróc ph©n líp trong ATM vµ sù t¬ng øng víi c¸c líp trong m« h×nh OSI 7 líp :

Sau ®©y lµ chøc n¨ng mçi ph©n líp cña ATM

Líp

thÝch

øng

ATM

(ALL)

Líp con héi tô

truyÒn CS

(Convergence

Sublayer)

 NhËn /göi c¸c PDU(Protocol Data Unit) tõ/tíi

c¸c líp cao h¬n vµ t¹o d¹ng CS_PDU.

 KiÓm tra sù kh«i phôc chÝnh x¸c c¸c CS_PDU.

 Cung cÊp mét vµi chøc n¨ng ALL trong phÇn

tiªu ®Ò CS_PDU.

 §iÒu khiÓn luång, göi c¸c th«ng ®iÖp tr¶ lêi

hoÆc yªu cÇu truyÒn l¹i tÕ bµo lçi.

Líp con t¹o vµ

th¸o tÕ bµo SAR

(Segmentation

And

Reassembly)

 T¹o c¸c tÕ bµo tõ CS_PDU, kh«i phôc c¸c

CS_PDU.

 KiÓm tra m· vßng CRC trong trêng d÷ liÖu

cña tÕ bµo.

 T¹o ra hai bytes tiªu ®Ò vµ hai bytes cuèi cña

SAR_PDU.

Líp ATM

§iÒu khiÓn luång chÝnh.

T¹o hoÆc ph©n t¸ch tiªu ®Ò cña tÕ bµo.

§äc vµ thay ®æi phÇn tiªu ®Ò cña tÕ bµo.

5

Application

Presention

Session

Transport

Network

Data Link

Physical

Líp CS

AAL

SAR

Líp ATM

TC

Physical

PM

H×nh 1. 6 : Quan hÖ ph©n líp ATM víi m« h×nh OSI 7 líp

Líp

vËt

lý

Líp con héi tô

truyÒn dÉn (TC)

Thªm hoÆc lÊy c¸c tÕ bµo trèng (Idle Cell).

T¹o vµ kiÓm tra m· HEC.

NhËn d¹ng giíi h¹n cña tÕ bµo.

BiÕn ®æi dßng tÕ bµo thµnh c¸c khung phï hîp.

Ph¸t / kh«i phôc c¸c khung truyÒn dÉn.

Líp con ®êng

truyÒn vËt lý

(PM)

§ång bé bit.

Thu vµ ph¸t sè liÖu.

I.4. M¹ng truyÒn t¶i ATM

M¹ng truyÒn t¶i ATM bao gåm 2 phÇn : m¹ng truyÒn t¶i th«ng tin ngêi sö dông

vµ m¹ng truyÒn t¶i th«ng tin ®iÒu khiÓn vµ qu¶n lý. H×nh vÏ sau sÏ m« t¶ cÊu tróc

mét m¹ng truyÒn t¶i ATM.

6

H×nh 7 : M¹ng truyÒn t¶i ATM

Service Control Node OAM Node OAM Node B_STP

M¹ng

qu¶n lý

M¹ng truyÒn t¶i

th«ng tin ng­êi

sö dông

T

B

T

B

§­êng ¶o mang th«ng tin Node m¹ng

qu¶n lý vµ ®iÒu khiÓn

§­êng ¶o mang th«ng tin OAM Node : Node vËn hµnh vµ qu¶n lý

ng­êi sö dôn B_STP : Broadcast Signal Terminal Point

Cho viÖc trao ®æi tin trong m¹ng ATM cã hai kh¸i niÖm ®ã lµ : “ kÕt nèi “

(connection) vµ “ liªn kÕt “ (link). Mét kÕt nèi cho phÐp trao ®æi th«ng tin gi÷a hai

®iÓm cuèi cña kÕt nèi (Connection End Point) th«ng qua mét sè c¸c liªn kÕt qua c¸c

®iÓm kÕt nèi trung gian.

Trong ATM, c¸c kÕt nèi vµ liªn kÕt ®îc thùc hiÖn theo hai líp chøc n¨ng :

• Líp vËt lý : cung cÊp m«i trêng truyÒn dÉn.

• Líp t¸ch ghÐp kªnh (líp ATM) : thùc hiÖn ghÐp t¸ch kªnh ë hai møc

kªnh ¶o VP vµ ®êng ¶o VC.

Víi mét ®êng truyÒn vËt lý, trong m¹ng ATM, cã thÓ phôc vô cho nhiÒu kªnh

th«ng tin; nã ®îc hiÓu ®ã lµ c¸c kªnh ¶o VC vµ ®êng ¶o VP. Kªnh ¶o VC lµ mét kÕt

nèi logic mét chiÒu gi÷a hai ®Çu cuèi. §êng ¶o VP lµ mét kh¸i niÖm nãi ®Õn tËp

hîp mét nhãm c¸c kªnh ¶o víi nhau. §êng ¶o lµ mét chiÒu gi÷a hai thùc thÓ ATM

liªn tiÕp vµ thêng ®îc dïng ®Ó nhãm c¸c kªnh ¶o cã cïng ®iÓm xuÊt ph¸t vµ ®iÓm

kÕt thóc l¹i víi nhau. Mèi quan hÖ gi÷a lªn kÕt vËt lý, ®êng ¶o, kªnh ¶o ®îc minh

ho¹ bëi h×nh vÏ sau :

Theo nh mimh ho¹ trªn th× mét liªn kÕt vËt lý cho phÐp thùc hiÖn trao ®æi tin theo

hai chiÒu (song c«ng) cßn kªnh ¶o vµ ®êng ¶o chØ cho phÐp trao ®æi tin theo mét

chiÒu.

I.5. §iÒu khiÓn vµ qu¶n lý trong m¹ng ATM

§iÒu khiÓn vµ qu¶n lý m¹ng lµ mét ho¹t ®éng kh«ng thÓ thiÕu cho mäi m¹ng

truyÒn th«ng. Trong m¹ng ATM ®iÒu khiÓn vµ qu¶n lý thùc hiÖn bao gåm c¸c chøc

n¨ng sau :

 §iÒu khiÓn vµ qu¶n lý c¸c kÕt nèi ATM : bao gåm viÖc thiÕt lËp, duy tr×, gi¶i

phãng c¸c kÕt nèi VPC / VCC th«ng qua c¸c b¶n tin b¸o hiÖu hoÆc c¸c b¶n tin qu¶n

lý gi÷a c¸c trung t©m qu¶n lý m¹ng NMC (Network Manage Controler) vµ c¸c

thµnh phÇn m¹ng.

7

H×nh 1. 8 : Quan hÖ gi÷a liªn kÕt vËt lý, kªnh ¶o vµ ®­êng ¶o

VP

VC

 Chøc n¨ng b¶o hµnh vµ b¶o dìng m¹ng : qu¶n lý ®iÒu khiÓn tr¹ng th¸i kÕt

nèi c¸c thµnh phÇn m¹ng th«ng qua b¶n tin vËn hµnh vµ qu¶n lý OAM (Operation

And Maneger).

 Qu¶n lý lu lîng vµ tµi nguyªn m¹ng.

 Hç trî c¸c dÞch vô cung cÊp bëi m¹ng th«ng minh.

Th«ng tin thùc hiÖn chøc n¨ng qu¶n lý ®îc truyÒn qua m¹ng truyÒn t¶i ®iÒu

khiÓn vµ qu¶n lý. M¹ng nµy ®îc ph©n t¸ch vÒ mÆt logic víi m¹ng truyÒn t¶i th«ng

tin ngêi sö dông th«ng qua gi¸ trÞ VPI.

I.6. Qu¸ tr×nh b¸o hiÖu trong m¹ng ATM

C¸c b¶n tin b¸o hiÖu ®îc trao ®æi gi÷a c¸c ngêi sö dông vµ ngêi sö dông víi m¹ng

®îc truyÒn ®i trªn c¸c kÕt nèi ¶o cho b¸o hiÖu (Signaling VCC). C¸c kÕt nèi nµy

còng ®îc ph©n biÖt theo kÕt nèi ®iÓm _ ®iÓm hay ®iÓm _ ®a ®iÓm; trong ®ã b¸o hiÖu

®iÓm _ ®a ®iÓm cã thÓ ¸p dông c¬ chÕ b¸o hiªu ®Æc biÖt lµ b¸o hiÖu Meta _

Signalling.

1. Kªnh ¶o b¸o hiÖu SVCS

Kªnh ¶o b¸o hiÖu SVCS cung cÊp kh¶ n¨ng truyÒn c¸c b¶n tin b¸o hiÖu ®îc thiÕt

lËp theo hai híng gi÷a hai ®iÓm vµ sö dông cïng mét gi¸ trÞ VPI / VCI.

Th«ng thêng, qu¸ tr×nh b¸o hiÖu ®Ó thiÕt lËp, duy tr×, gi¶i phãng c¸c kÕt nèi ®îc

thùc hiÖn gép l¹i cho c¶ møc kÕt nèi ®êng ¶o VP, cã nghÜa lµ mçi VP ta cã thÓ

giµnh riªng ra mét VCI cho kªnh b¸o hiÖu.

2. Meta _ Signaling

Nh ta ®· nãi, Meta _Signaling lµ c¬ chÕ b¸o hiÖu dïng cho b¸o hiÖu ®iÓm ®Õn ®a

®iÓm ®Ó thiÕt lËp c¸c kªnh b¸o hiÖu cho tõng cÆp ®iÓm _ ®iÓm. Mét kªnh ¶o giµnh

cho b¸o hiÖu Meta Signaling (MSVC _ Meta Signaling Virtual Chanel) chØ qu¶n lý

c¸c kªnh ¶o b¸o hiÖu cã cïng mét VPI víi nã.

MSVC lµ mét kÕt nèi kªnh ¶o cè ®Þnh ®îc kÝch ho¹t khi mét ®êng ¶o b¾t ®Çu ®îc

thµnh lËp. MSVC cã thÓ lµ kÕt nèi gi÷a c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi kh¸ch hµng (CEQ _

Customer Equipment) vµ nót m¹ng mµ c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi nµy truy nhËp vµo

m¹ng (khèi chøc n¨ng kÕt nèi CRF _ Cell Related Funtion) hoÆc kÕt nèi gi÷a c¸c

CEQ víi nhau.

C¸c kªnh ¶o b¸o hiÖu t¬ng øng còng lµ kÕt nèi gi÷a CEQ vµ Local CRF ®Ó thiÕt

lËp VCC gi÷a c¸c ®Çu cuèi hoÆc gi÷a c¸c CEQ víi nhau ®Ó thiÕt lËp VPC.

8

I.7. C¸c Node m¹ng

C¸c Node m¹ng thùc hiÖn chøc n¨ng chuyÓn m¹ch hoÆc nèi chÐo trªn hai møc ®-

êng ¶o VP vµ kªnh ¶o VC (cô thÓ c¸ch thøc thùc hiÖn sÏ ®îc tr×nh bµy ë ch¬ng sau).

Node m¹ng cã thÓ ®ãng vai trß ®iÓm kÕt nèi trung gian hoÆc ®iÓm cuèi kÕt nèi.

+ C¸c ®iÓm cuèi kÕt nèi : lµ n¬i kÕt thóc c¸c kÕt nèi (VPC/VCC) trao ®æi c¸c

th«ng tin ngêi sö dông víi nhau, t¹o vµ t¸ch c¸c gi¸ trÞ tiªu ®Ò, tham gia vµo qu¸

tr×nh qu¶n lý lu lîng vµ ®iÒu khiÓn t¾c nghÏn.

9

H×nh 9 : ThiÕt lËp b¸o hiÖu trong ATM

Case A : thiÕt lËp VCC

CEQ

Case B : thiÕt lËp VPC

CEQ

Case C : thiÕt lËp VCC & VPC

CEQ Local CRF

CEQ

CEQ

To

transit

network

: Thùc thÓ thiÕt lËp b¸o hiÖu Meta Signaling

: Thùc thÓ thiÕt lËp b¸o hiÖu SVCs

+ C¸c ®iÓm trung gian : truyÒn th«ng tin cña ngêi sö dông qua mét c¸ch trong

suèt. Nã còng tham gia vµo qu¸ tr×nh qu¶n lý lu lîng vµ ®iÒu khiÓn t¾c nghÏn cho

m¹ng.

II. CÊu tróc m¹ng B_ISDN/ATM

M« h×nh m¹ng ATM ®iÓn h×nh bao gåm c¸c m¹ng ATM c«ng céng (Public

Network) ®îc liªn kÕt víi nh¹u, c¸c m¹ng ATM riªng (Private Network) vµ c¸c hÖ

thèng ®Çu cuèi cña ngêi sö dông ®îc kÕt nèi víi m¹ng Public ATM th«ng qua c¸c

giao diÖn ngêi sö dông m¹ng.

II.1. CÊu tróc ph©n cÊp m¹ng ATM

M¹ng ATM c«ng céng bao gåm cÊp m¹ng trôc c«ng céng vµ cÊp m¹ng truy nhËp,

trong khi m¹ng riªng bao gåm m¹ng trôc riªng vµ c¸c nhãm lµm viÖc.

H×nh vÏ sau minh ho¹ cho cÊu tróc ph©n cÊp cña m¹ng ATM (cho hai cÊp)

10

ATM

End

System

M¹ng Public B

M¹ng Public A

P_NNI

I

P_NNI

Public

UNI

NNI

ATM Switch

H×nh 1.10 : CÊu tróc m¹ng B_ISDN / ATM