Đề tài Việc tìm hiểu về công nghệ ATM và mô phỏng mạng máy tính cục bộ qua ATM

o thức của X.25 và hệ thống truyền số liệu chuyển mạch kênh dựa trên giao thức của X.21. Mạng truyền hình. Thực hiện theo các phương thức truyền hình bằng sóng vô tuyến, truyền hình qua hệ thống mạng truyền hình CATV (Community Antenna Television) và truyền hình qua vệ tinh hay trực tiếp DBC (Dierect Broadcast System). Mạng truyền hình truyền được tín hiệu âm thanh, hình ảnh, dữ liệu nhưng thu phát một chiều và theo chương trình định giờ. Mạng máy tính. Sử dụng kỹ thuật chuyển mạch gói để truyền dữ liệu giữa các máy tính cá nhân và thực hiện các dịch vụ trong mạng máy tính. Mạng máy tính được xây dựng trên những mạng cục bộ đến mạng diện rộng, mạng toàn cầu. ố Tất cả các mạng viễn thông trên song song tồn tại với nhau, mỗi một mạng được thiết kế theo một cấu trúc riêng sử dụng nhiều loại thiết bị khác nhau có nguyên tắc vận hành khai thác khác nhau sử dụng các hệ thống truyền dẫn độc lập nhau do vậy sẽ tồn tại một số hạn chế sau: Chỉ cung cấp được các dịch vụ độc lập tương ứng với từng loại mạng do vậy sẽ khó khăn cho người sử dụng khi muốn thực hiện nhiều dịch vụ đồng thời. Tồn tại các hệ thống truyền dẫn khác nhau do vậy sẽ lãng phí cho mạng về chi phí truyền dẫn mà không đạt hiệu quả trong công tác quản lý mạng. Mỗi mạng sử dụng một thiết bị trung tâm riêng (tổng đài riêng, máy chủ riêng…) mà trong khi đó người sử dụng cần truy nhập tài nguyên chung của các mạng khác nhau. Khi các mạng được kết nối với nhau thì có thể sử dụng chung các thiết bị phần cứng, các chương trình phần mềm, kho cơ sở dữ liệu dùng chung. Nếu các mạng hoạt động độc lập với nhau thì sẽ khó khăn cho việc bảo dưỡng, vận hành mạng cũng như chia sẻ tài nguyên cho người sử dụng mạng. Không đáp ứng được yêu cầu mới của người sử dụng. Những yêu cầu mới đặt ra đối với mạng viễn thông. Từ các đặc điểm trên, yêu cầu có một mạng viễn thông duy nhất ngày càng trở nên cấp thiết hơn, chủ yếu là do: Các yêu cầu dịch vụ băng rộng đang tăng lên. Các kỹ thuật xử lý tín hiệu, chuyển mạch, truyền dẫn ở tốc độ cao (vài trăm Mbit/s tới vài Gbit/s) đã trở thành hiện thực. Tiến bộ về khả năng xử lý ảnh và số liệu. Sự phát triển của các ứng dụng phần mềm trong lĩnh vực tin học và viễn thông. Sự cần thiết phải tổ hợp các dịch vụ phụ thuộc lẫn nhau ở chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói vào một mạng băng rộng duy nhất sẽ có nhiều ưu điểm về mặt kinh tế phát triển, vận hành và bảo dưỡng. Sự cần thiết phải thoả mãn tính mềm dẻo cho các yêu cầu về phía người sử dụng cũng như người quản trị mạng (về mặt tốc độ truyền, chất lượng dịch vụ…). đối với người sử dụng cần truyền nhiều loại tín hiệu (tín hiệu thoại, tín hiệu số liệu, tín hiệu dữ liệu, tín hiệu hình ảnh) trên cùng một đường truyền. Người sử dụng cần thực hiện những dịch vụ gia tăng, các dịch vụ băng rộng với tốc độ truyền thông cao. Các hệ thống truyền dẫn số tốc độ cao băng rộng cũng đã xuất hiện như viba số, hệ thống truyền dẫn cáp quang, hệ thống thông tin vệ tinh. Sự phát triển của công nghệ thông tin đã từng ngày áp dụng vào mạng viễn thông như cài đặt các chương trình lập sẵn cho tổng đài, như chuyển giao các dịch vụ tới người sử dụng, các chương trình đIều khiển cho việc kết nối liên lạc, quản lý mạng viễn thông. ố Từ các lý do trên, việc kết hợp các mạng viễn thông lại thành một mạng tổng thể để đáp ứng các yêu cầu của người sử dụng là hoàn toàn khả thi. 2. Giới thiệu chung về công nghệ ATM. Công nghệ ATM đang là một công nghệ phát triển. Hiện nay ATM đã được nhiều nước phát triển trên thế giới đã đưa vào sử dụng. Công nghệ ATM đã được tổ chức ITU-T công nhận là công nghệ chuyển mạch và truyền dẫn cho B-ISDN. Chính vì vậy nên khi mạng B-ISDN dựa trên cơ sở phương thức truyền không đồng bộ ATM thì mạng tổ hợp đa dịch vụ băng rộng B-ISDN sẽ cùng một lúc phục vụ được các dịch vụ khác nhau về dải thông, tốc độ, độ trễ, thời gian phục vụ… Bài viết Tổng quan về ATM này sẽ lần lượt xem các vấn đề về công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM bao gồm: “phương thức truyền tải ATM, nguyên lý kết nối mạng ATM, nguyên lý báo hiệu ATM, cấu trúc giao thức ATM”. 2.1 Định nghĩa về phương thức truyền tải không đồng bộ ATM. ATM là phương thức truyền tải không đồng bộ mà trong đó các thông tin xuất hiện tại đầu vào của hệ thống truyền thông được truyền đi một cách không đồng bộ. Tại phía đầu vào ATM sử dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian không đồng bộ, các luồng thông tin được nạp vào trong các bộ đệm, sau đó được cắt nhỏ và ghép thành các tế bào có kích thước cố định và luồng tế bào được truyền tải qua mạng theo hình 1. Tế bào bao gồm trường thông tin mang thông tin của nguồn tín hiệu tới và trường mào đầu mang thông tin về mạng. Tại phía đầu ra các tế bào sẽ được kết hợp lại thành luồng thông tin ban đầu nhờ các thông tin trong trường mào đầu. K2 K5 K3 K2 K3 K4 K3 K5 Phần tiêu đề của tế bào ATM Phần thông tin của người sử dụng Kênh không sử dụng Hình 1. Cấu trúc luồng tế bào trong công nghệ ATM. Khái niệm không đồng bộ nói đến tính chất các gói trong cùng một cuộc nối có thể lặp lại bất thường không có chu kỳ. Về nguyên lý ATM gần giống với nguyên lý chuyển mạch gói tuy nhiên có một số đặc điểm khác biệt là: Các tế bào được truyền đi một cách liên tục tại những khoảng thời gian nhất định. ở giai đoạn ghép tín hiệu, các tế bào từ các nguồn thông tin khác nhau sẽ được gửi đi ngay, nếu như không có nguồn tín hiệu nào tới thì các tế bào loại “không được gán” sẽ được gửi đi. Các tế bào cũng như mào đầu có kích thước nhỏ hơn các “gói” trong hệ thống chuyển mạch gói rất nhiều để đảm bảo giá trị trễ thích hợp đồng thời tận dụng được tốc độ cao của đường truyền. Trường thông tin được truyền tải thông suốt qua mạng và không bị xử lý trong quá trình vận chuyển (ví dụ không có điều khiển lỗi như trong chuyển mạch gói). Thứ tự các tế bào tại bên thu được đảm bảo giống như bên phát. 2.2 So sánh với cấu trúc khung thời gian trong STM. Trong phương thức truyền tải đồng bộ STM, các phần tử số liệu tương ứng với kênh đã cho được nhận biết bởi vị trí của nó trong khung truyền. K1 K2 K3 … Kn K1 K2 K3 … Kn Khe thời gian Khung thời gian 125 ms Khung thời gian 125 ms Hình 2. Cấu trúc khung thời gian trong STM. 2.3 Tế bào ATM. Đơn vị cơ sở của ATM là tế bào. Các tiêu chuẩn của ATM định nghĩa một tế bào có độ dài cố định gồm 53 byte trong đó có 5 byte mào đầu và 48 byte tải tin, được mô tả ở hình 3 và hình 4. Các bit trong tế bào được truyền trên đường truyền dẫn theo trình tự từ trái qua phải. VPI VPI VCI VCI VCI PT CLP HEC Phần dữ liệu (48 octet) 1 2 3 4 5 6 7 8 Có 2 loại tế bào trong ATM: Hình 3. Cấu trúc tế bào ATM tại giao diện NNI. GFC VPI VCI VCI VCI PT CLP HEC Phần dữ liệu (48 octet) 1 2 3 4 5 6 7 8 VPI Hình 4. Cấu trúc tế bào ATM tại giao diện UNI. Trong đó: GFC : Điều khiển luồng chung (Generic Flow Control) VPI : Nhận dạng đường ảo (Virtual Path Indentifier) VCI : Nhận dạng kênh ảo (Virtual Channel Indentifier) PT : Dạng thông tin tải (Payload Type) CLP : ưu tiên tổn thất tế bào (Cell Loss Priority) HEC : Điều khiển lỗi mào đầu (Header Error Control) Chức năng của 5 byte mào đầu là nhận dạng các tế bào của cùng một cuộc nối, giá trị nhận dạng kênh ảo VCI và giá trị nhận dạng đường ảo VPI ở mào đầu chỉ có giá trị trên một đoạn đường truyền, nó có thể thay đổi sau mỗi nút chuyển mạch. Tóm lại trường mào đầu tế bào xác định nơi nhận, kiểu tế bào, mức ưu tiên. Nhận dạng đường ảo (VPI) và nhận dạng kênh ảo (VCI) xác định nơi nhận. Trường điều khiển luồng chung (GFC) cho phép thiết bị ghép kênh điều khiển tốc độ của thiết bị đầu cuối ATM. Kiểu thông tin tải (PT) cho biết tế bào chứa số liệu của người sử dụng, số liệu báo hiệu hay thông tin bảo dưỡng. ưu tiên tổn thất tế bào (CLP) cho biết mức ưu tiên tương đối của tế bào. Khi xảy ra tắc nghẽn, các tế bào có mức ưu tiên thấp hơn bị loại bỏ trước các tế bào có mức ưu tiên cao hơn. Do mào đầu rất quan trọng nên trường điều khiển lỗi mào đầu (HEC) thực hiện kiểm tra và sửa lỗi của trường này. Trường tải tin được truyền qua mạng nguyên vẹn, không được kiểm tra và sửa lỗi. ATM dựa trên các giao thức lớp cao hơn để kiểm tra và sửa lỗi cho trường này. Cấu trúc tế bào ATM sẽ được đề cập sâu hơn trong phần Mô hình tham chiếu giao thức ATM. 2.4 Các loại dịch vụ trong ATM. 2.4.1 Dịch vụ CBR (Constant Bit Rate). Trong dịch vụ này, tốc độ truyền tế bào là không đổi, dịch vụ thoại, video. 2.4.2 Dịch vụ VBR (Variable Bit Rate). Trong dịch vụ này tốc đô truyền tế bào thay đổi, dịch vụ này được chia làm 2 loại (dịch vụ yêu cầu thời gian thực và dịch vụ không yêu cầu thời gian thực). Dịch vụ yêu cầu thời gian thực cần chú ý trễ lớn và biến đổi trễ tại tốc độ đỉnh, dịch vụ không yêu cầu thời gian thực thì chỉ quan tâm đến trễ trung bình. 2.4.3 Dịch vụ ABR (Available Bit Rate). Dịch vụ này chỉ có trong ATM. Tỷ lệ mất tế bào và sự thay đổi trễ truyền không được chuẩn hoá. Căn cứ vào trạng thái lưu lượng mạng, ATM sẽ cho phép người sử dụng truyền với tốc độ không thấp hơn tốc độ đã đăng ký với mạng. 2.4.4 Dịch vụ UBR (Unspecified Bit Rate). Dịch vụ này không quan tâm đến trạng thái mất tế bào, trễ hay Q0S khác. 2.5 Các thông số đặc trưng cho tính năng mạng B-ISDN. 2.5.1 Tốc độ tế bào đỉnh PCR (Peak Cell Rate). Là tốc độ đỉnh của người sử dụng. 2.5.2 Tốc độ tế bào cho phép SCR (Sustained Cell Rate). Là chỉ số tốc độ truyền trung bình được đo trong một khoảng thời gian dài. 2.5.3 Tỷ lệ mất tế bào CLR (Cell Loss Ratio). Là tỷ số phần trăm giữa tế bào bị mất trên mạng sinh ra do tắc nghẽn hoặc do lỗi hay do các nguyên nhân khác làm cho tế bào không đến đích được trên tổng số tế bào được truyền. Đối với các tế bào bị huỷ, ATM sử dụng cơ cấu ưu tiên tế bào CLP. Khi có tắc nghẽn các tế bào bit CLP = 1 trong phần tiêu đề sẽ có ưu tiên huỷ. 2.5.4 Trễ truyền tế bào CTD (Cell Transfer Delay). Là thời gian trễ của tế bào từ thời điểm vào mạng đến thời điểm thoát ra khỏi mạng. Nó bao gồm trễ truyền, trễ xếp hàng chờ, trễ phục vụ. 2.5.5 Mức độ biến động trễ của tế bào CDV (Cell Delay Varation). Được đo bằng sự thay đổi trễ truyền tế bào. Bộ đệm càng lớn càng làm cho CDV cao. Đối với dịch vụ nhạy cảm trễ như điện thoại, vi deo thì cần hạn chế trễ này. 2.5.6 Dung sai biến động trễ tế bào CDVT (Cell Delay Variation Tolerance). CDVT là sự thay đổi cho phép giữa các khoảng thời gian giữa các tế bào nhằm đảm bảo tốc độ tế bào đỉnh PCR. 2.5.7 Dung sai chùm BT (Burst Tolerance). Đặc trưng cho sự thay đổi cho phép giữa các khoảng thời gian giữa các tế bào nhằm đảm bảo tốc độ tế bào cho phép SCR. Công nghệ ATM có kích thước cố định của tế bào cho phép đơn giản việc thực hiện chuyển mạch và ghép kênh ATM ở tốc độ cao. Khi sử dụng ATM, các gói dài không gây trễ lớn vì chúng được cắt mảnh thành nhiều gói nhỏ, nhờ vậy ATM có thể truyền tải lưu lượng tốc độ bit cố định (CBR) cho tiếng hay video tốc độ thay đổi (VBR) mặc dù các kiểu lưu lượng này có các gói rất dài trong cùng một mạng. Như vậy, với phương thức truyền tải trên, khả năng ghép các nguồn tín hiệu khác nhau trên cùng một đường truyền, tương thích với các loại tốc độ khác nhau. Nhưng có thể thấy một số nhược điểm rõ ràng của ATM đó là vấn đề trễ. Sự biến thiên trễ tế bào (CDV) sinh ra do những giá trị trễ khác nhau xuất hiện trong mạng tại những điểm chuyển mạch hay ghép kênh, dẫn đến khoảng cách giữa các tế bào thay đổi. CDV gây ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng các dịch vụ nhạy cảm trễ như thoại hay video. Trễ tổ hợp tế bào sinh ra do thông tin từ nguồn tín hiệu phải được nạp tại các bộ đệm cho đến khi tế bào hoàn thành đủ 48 byte. Rõ ràng thời gian phải đợi tại các bộ đệm phụ thuộc vào tốc độ thông tin tới và nhất là các nguồn tín hiệu có tốc độ thấp gây trễ lớn và ảnh hưởng nhiều đến các dịch vụ nhạy cảm trễ. Đối với dạng thông tin số liệu có thể được gửi đi theo liên kết định hướng nối thông hoặc không nối thông. Trong cả hai trường hợp, số liệu không nhạy cảm thời gian như tiếng và video, nhưng số liệu rất nhạy cảm với mất mát, vì vậy ATM phải phân biệt giữa tiếng, video và số liệu dành ưu tiên lưu lượng cho tiếng và video, đảm bảo trễ giới hạn cho hai thông tin này, đồng thời đảm bảo không mất mát lưu lượng số liệu ở mức thấp nhất. 2.6 Các ưu điểm của ATM. Chuyển mạch tế bào nhanh chóng nhờ các thiết bị phần cứng. Linh động trong việc sử dụng băng thông. Cho phép thực hiện nhiều kiểu ghép kênh. Đảm bảo chất lượng dịch vụ trên một mạng duy nhất. Giảm chi phí mạng nhờ việc ghép kênh. Việc định tuyến được thực hiện dễ dàng. Từ tất cả các lý do trên việc lựa chọn công nghệ ATM là giải pháp cho mạng băng rộng B-ISDN là hoàn toàn khả thi. 3. Cấu trúc phân lớp của B-ISDN và phân lớp ATM. 3.1 Phân lớp mạng của B-ISDN. Mạng truyền tải ATM bao gồm các chức năng truyền tải lớp vật lý và các chức năng truyền tải lớp ATM với phân cấp như hình 5 trong đó: 3.1.1 Đường truyền dẫn TP. Là đường giữa các phần tử mạng thực hiện việc ghép và tách thông tin của một hệ thống truyền dẫn. 3.1.2 Mức nhóm/Tách số. Là phần mở rộng giữa các phần tử mạng để ghép và tách cấc luồng bit hoặc byte liên tục. 3.1.3 Mức phát. Là một phần của mức nhóm tách số nối giữa hai node kề nhau. 3.1.4 Kênh ảo VC. Là khái niệm dùng để chỉ sự vận chuyển đơn hướng của các tế bào ATM ứng với một giá trị nhạn dạng chung duy nhất. Giá trị nhận dạng này được gọi là giá trị nhận dạng kênh ảo VCI nằm trong trường mào đầu của tế bào ATM. Các chức năng lớp cao hơn B-ISDN Mạng truyền tải ATM Các chức năng truyền tải của lớp ATM Mức kênh ảo Mức đường ảo Mức đường truyền dẫn Các chức năng truyền tải của lớp vật lý Mức nhóm/tách số Mức phát Hình 5. Cấu trúc phân lớp của B-ISDN. 3.1.5 Đường ảo VP. VP VP VP Đường truyền dẫn VP VP VP Là khái niệm dùng để chỉ sự vận chuyển đơn hướng của các tế bào ATM thuộc về các kênh ảo mà chúng có chung một giá trị nhận dạng. Giá trị này gọi là giá trị nhận dạng đường ảo VPI cũng nằm trong trường mào đầu của tế bào ATM. VC Hình 6. Quan hệ giữa VC, VP và đường truyền dẫn. Một đường truyền dẫn chứa một hay nhiều đương dẫn ảo, còn đường truyền dẫn ảo chứa một hay nhiều kênh ảo. Như vậy nhiều kênh ảo có thể được đặt vào một đường dẫn ảo. Các thiết bị thực hiện kết nối các VC được gọi là chuyển mạch VC tương tự như các chuyển mạch điện thoại. Các thiết bị đấu nối các VP gọi là các thiết bị đấu chéo VP tương tự như mạng truyền dẫn. 3.1.6 Liên kết kênh ảo. Là sự truyền đơn hướng các tế bào ATM giữa một điểm mà tại đó các giá trị VCI được gán vào tế bào và điểm mà các giá trị VCI đó bị thay đổi hoặc được giải phóng hoặc bị “xoá”. 3.1.7 Liên kết đường ảo. Là liên kết giữa điểm mà tại đó giá trị VPI được gán và điểm tại đó VPI bị thay đổi, hoặc được giải phóng hoặc bị “xoá”. Kết nối đường ảo (VPC) được hình thành do sự móc nối của nhiều liên kết đường ảo. VPC được chuyển mạch trên cơ sở giá trị của nhận dạng đường dẫn ảo (VPI). Người sử dụng VPC có thể ấn định các VCC trong suốt đối với VPI vì chúng đi theo cùng tuyến. Kết nối kênh ảo (VCC) được hình thành do sự móc nối của một hay nhiều liên kết kênh ảo. VCC được chuyển mạch trên cơ sở kết hợp các giá trị VPI và nhận dạng kênh ảo (VCI). 3.2 Cấu trúc mạng B-ISDN/ATM. Mạng công cộng A Public UNI Chuyển mạch ATM Chuyển mạch ATM Mạng công cộng B Hệ thống đầu cuối ATM Mạng dùng riêng Hệ thống đầu cuối ATM P-UNI Hình 7. Cấu hình mạng ATM tổng quát. Trong hình 7 trình bày các cấu hình mạng ATM tổng quát. Một mô hình mạng ATM điển hình bao gồm các mạng ATM công cộng (Public Network) được liên kết với nhau, các mạng ATM dùng riêng (Private Network) và các hệ thống đầu cuối của người sử dụng được kết nối với mạng ATM công cộng thông qua các giao diện người sử dụng mạng (UNI). Mạng ATM được xây dựng theo cấu trúc có cấp bậc như sau (minh hoạ cho hai cấp). Mạng ATM công cộng bao gồm cấp mạng trục công cộng và cấp mạng truy nhập, trong khi mạng riêng bao gồm mạng trục riêng và các nhóm làm việc. Mạng ATM có thể sử dụng như là một mạng truyền tải chung có khả năng kết nối các loại hình dịch vụ đang sử dụng như POTS, LAN, Frame Relay,…thông qua các giao diện UNI. Mạng ATM hỗ trợ cả các dịch vụ liên kết hướng nối thông và dịch vụ không nối thông nhờ các lớp chuyển đổi tương thích khác nhau. Hình 7 mô tả các loại giao diện khác nhau cho các dịch vụ khác nhau: 3.2.1 Giao diện giữa các nút mạng NNI. Mạng ATM công cộng bao gồm các nút mạng ATM được kết nối với nhau qua một giao diện được gọi là NNI (Network Node Interface). Các nút mạng ATM có thể là các thiết bị ATM thực hiện chức năng chuyển mạch, hoặc chức năng kết nối chéo, hoặc có thể bao gồm cả hai chức năng trên. ATM Forum xác định tiêu chuẩn kỹ thuật cho giao diện giữa các nút mạng theo AF-PNNI-0055.000 và các tiêu chuẩn bổ sung. B-TE2 B-TA B-TE1 B-NT2 B-NT1 R Sn Tn Un ATM ES ATM ES Private ATM Switch T A Private ATM Switch Mạng riêng Mạng công cộng Public ATM INI Hình 8. Sơ đồ tham chiếu truy nhập cho mạng băng rộng. 3.2.2 Giao diện người sử dụng mạng. Các mạng ATM riêng hoặc các hệ thống đầu cuối khác hàng được kết nối với các mạng ATM công cộng qua giao diện UNI công cộng (Public User-Network Interface). Ngoài ra các hệ thống đầu cuối cũng có thể kết nối với mạng riêng ATM qua giao diện UNI riêng. Trong sơ đồ tham chiếu hình 8 trên, các thiết bị đầu cuối băng rộng B-TE1 (hỗ trợ) và B-TE2 (không phải là thiết bị đầu cuối ATM) được kết nối vào mạng thông qua các khối chức năng thiết bị kết cuối mạng B-NT1 (thuộc về mạng) và B-NT2. Khối chức năng B-TA cho phép các thiết bị không phải là đầu cuối ATM truy nhập vào mạng. Các giao diện người sử dụng - mạng UNI riêng được thực hiện tại các điểm tham chiếu chuẩn R và S. Giao diện UNI công cộng được thực hiện ở giữa các điểm tham chiếu chuẩn T và U. Các đIểm tham chiếu Sb, Tb, Ub được chuẩn hoá theo khuyến nghị ITU-T I.413 (1995)(14), trong đó có tốc độ bit tại Sb, Tb có thể là 155Mb/s (song công), 622 Mb/s (song công) hoặc là 622 Mb/s, 155 Mb/s. Tuy nhiên một số tốc độ chuẩn thấp hơn tại các điểm tham chiếu này đang được nghiên cứu và được đề cập tới trong một số tiêu chuẩn khác (như ANSI T1.624). 3.2.3 Khối chức năng kết cuối mạng B-NT1. Là một thành phần của mạng thực hiện các chức năng như kết cuối đường truyền, đIều khiển giao diện tại các điểm tham chiếu chuẩn Tb, Ub cùng với các chức năng liên quan đến OAM. Về mặt vật lý, các B-NT liên kết các điểm tham chiếu chuẩn theo kiểu điểm - điểm (một bộ thu và một bộ phát), nhưng ở lớp cao hơn, tại điểm tham chiếu Sb có thể là kết nối đa điểm. 3.2.4 Khối chức năng kết cuối mạng B-NT2. Thực hiện các chức năng (ví dụ như một mạng riêng, hoặc là chức năng của một tổng đài PBX) kết nối các hệ thống đầu cuối trên giao diện UNI riêng, các chức năng này bao gồm: Chức năng chuyển đổi tương thích cho các loại thiết bị đầu cuối và môi trường dịch vụ khác nhau. Các chức năng tập trung, đệm. Chức năng OAM. Quản lý tài nguyên. Điều khiển báo hiệu. Việc có sử dụng các khối chức năng B-NT1 và B-NT2 là tuỳ theo cấu hình mạng thực tế, ví dụ như sử dụng giao diện công cộng UNI giữa thiết bị đầu cuối khách hàng B-TE1 kết nối trực tiếp vào mạng công cộng không qua khối chức năng B-NT2. 4. Khái quát về chuyển mạch trong công nghệ ATM. Trước hết chuyển mạch là một hệ thống gồm nhiều đầu vào và nhiều đầu ra để truyền tải tế bào từ tuyến nối đến ra tuyến nối đi. Các tuyến nối đến được đấu nối với phần tử chuyển mạch thông qua các cổng vào. Sau khi xử lý mào đầu tế bào để xác định tuyến nối đi, tế bào được chuyển qua phần tử chuyển mạch để chuyển tiếp tới tuyến nối đi. Giao tiếp giữa phần tử chuyển mạch và tuyến nối đi được gọi là cổng ra. Công nghệ ATM sinh ra trên cơ sở chuyển mạch gói được sử dụng để truyền số liệu trọng mạng WAN dựa vào giao thức X25. Mạng sử dụng công nghệ ATM dựa vào môi trường truyền dẫn chất lượng cao (cáp quang) nên không cần có chế độ phát lại gói hay kiểm tra lỗi từng chặng. Nhiệm vụ chủ yếu của chuyển mạch ATM là định đường cho các tế bào. Hệ thống chuyển mạch ATM được hình thành từ các phần tử chuyển mạch đơn giản. Về nguyên tắc các phần tử chuyển mạch đó có thể đóng vai trò chuyển mạch độc lập nhưng như vậy thì kích thước chuyển mạch rất nhỏ (ví dụ 8 hoặc 16 cổng vào) do đó khó mà đáp ứng được nhu cầu thực tế. Do vậy công nghệ ATM áp dụng việc ghép nhiều phần tử chuyển mạch với nhau theo nhiều tầng để có được hệ thống chuyển mạch cần thiết. Trong phạm vi bản báo cáo này chỉ nêu lên khái niệm chuyển mạch với kênh ảo và đường ảo cùng một số ứng dụng chứ chưa đi sâu vào cấu trúc của các hệ thống chuyển mạch. 4.1 Chuyển mạch đối với kênh ảo VC và đường ảo VP. để thiết lập một kết nối giữa các đầu cuối đòi hỏi sự kết hợp của một chuỗi nhiều liên kết với nhau từ nguồn cho tới đích. Tổ hợp nhiều liên kết kênh ảo được gọi là kết nối kênh ảo VCC. Trong từng tế bào kênh ảo được nhận dạng bởi giá trị VCI, nằm trong trường mào đầu. Tại các nút chuyển mạch bảng định tuyến sẽ cung cấp các thông tin VCI cho từng tế bào khi được truyền tới, thông tin cần thiết của bảng này được cập nhật trong giai đoạn thiết lập cuộc gọi và giữ nguyên giá trị trong suốt quá trình gọi. Chuỗi các liên kết đường ảo tạo thành kết nối đường ảo VPC, nối giữa hai điểm cuối VPC hoặc trong cấu hình điểm - đa điểm có số điểm kết cuối lớn hơn 2; với điểm kết cuối VPC là điểm tại đó VCI được hình thành, thay đổi hoặc bị giải phóng. Khái niệm đường ảo dùng để chỉ các đường nối logic trực tiếp (gồm nhiều kênh ảo) giữa các điểm chuyển mạch thông qua các điểm nối chéo trung gian. Đường truyền ảo là hình thức tạo ra liên kết có tính tương đương về mặt logic giữa 2 nút chuyển mạch mà không cần thiết phải đấu nối trực tiếp bằng một liên kết vật lý. Do đó cho phép phân biệt giữa cấu trúc mạng vật lý và logic, đồng thời cho phép sắp xếp lại cấu trúc logic phù hợp với các yêu cầu về dung lượng. Đường truyền ảo được phân biệt bằng VPI trong trường mào đầu của tế bào ATM. Các bảng định tuyến tại các nút chuyển mạch VP thực hiện sự thông dịch VPI của từng tế bào khi thâm nhập vào các bộ nối chéo, tuy nhiên thông tin của các kênh ảo thuộc đường ảo này không bị xử lý. Điểm chuyển mạch VP Điểm chuyển mạch VC Điểm kết cuối kết nối kênh ảo Kết nối kênh ảo Liên kết VC Liên kết VC Điểm kết cuối kết nối kênh ảo Kết nối đường ảo Liên kết VP Liên kết VC Tại điểm chuyển mạch VC giá trị VCI và VP bị thay đổi Hình 9. Miêu tả kết nối và liên kết VC, VP. Các giá trị VPI và VCI chỉ có nghĩa đối với một liên kết. Với một kết nối VCC/VCP, giá trị VCI/VPI sẽ bị thay đổi tại những điểm chuyển mạch. Hình 9 trình bày các khái niệm về chuyển mạch VC và VP. Các điểm chuyển mạch VP kết cuối các liên kết VP do vậy phải thay đổi các giá trị VPI đến và đi ra tương ứng với đích cuối cùng của kết nối VP, trong đó các giá trị VCI sẽ được duy trì không đổi trong. Các chuyển mạch VC kết cuối các liên kết VC và các liên kết VP nếu cần thiết. Khi đó sự thay đổi giá trị VCI và VPI sẽ được thực hiện. 4.2 ứng dụng của kết nối kênh ảo và đường ảo. Các điểm kết cuối của một VCC/VCP có thể là các khách hàng, các giao diện mạng hoặc một đầu cuối sử dụng hay thực thể mạng. Tất cả các tế bào liên quan tới mạng hoặc một đầu cuối sử dụng hay thực thể mạng. Tất cả các tế bào liên quan tới một VCC/VCP riêng biệt luôn được truyền tải trên cùng một tuyến trong đó trình tự tế bào luôn được bảo toàn: “gửi trước, nhận trước”. Các kết nối VCC/VCP có thể được sử dụng giữa: Người sử dụng - người sử dụng. Các kết nối VCC có thể mang thông tin giữa các thiết bị đầu cuối sử dụng, các tin tức báo hiệu giữa các đầu cuối sử dụng. Một VPC giữa người sử dụng và người sử dụng có thể được xem như một “ống” truyền dẫn để tổ chức các VC theo các ứng dụng khác nhau như trường hợp thuê kênh riêng. Người sử dụng - mạng. VCC thiết lập giữa thiết bị của người sử dụng và điểm nút mạng cung cấp việc truy nhập các thành phần của mạng, các thông tin liên quan đến cuộc gọi ví dụ như báo hiệu. VPC trong trường hợp này cho phép người sử dụng có thể truy nhập đến các nhà khai thác mạng hoặc cung cấp cấp dịch vụ khác nhau. Mạng - mạng. Các VCC giữa các mạng có thể mang thông tin quản lý lưu lượng hay định tuyến. Các VPC nhằm để tổ chức lưu lượng của khách hàng theo một sơ đồ định tuyến đã xác định trước hoặc để xác định một đường chung dùng trong việc trao đổi thông tin định tuyến và quản lý mạng. 5. Nguyên lý báo hiệu trong công nghệ ATM. Thủ tục báo hiệu trong mạng B-ISDN dựa trên ATM phải đảm bảo cung cấp cho các loại dịch vụ khác nhau: dịch vụ băng hẹp, video, các dịch vụ băng rộng tương lai, các dịch vụ đòi hỏi kết nối đa thành phần, đa kết nối hoặc đa phương tiện. Các yêu cầu về báo hiệu trong ATM đòi hỏi thực hiện các chức năng: Khả năng điều khiển các kết nối VCC và VPC để truyền tải thông tin như: thiết lập, duy trì và giải phóng các VCC/VPC; thiết lập cấu trúc truyền thông trên cơ sở điểm - điểm, điểm - đa điểm và quảng bá; thiết lập các tham số cuộc nối, thay đổi đặc tính lưu lượng của kết nối đã thiết lập. Khả năng cung cấp các cuộc gọi đa thành phần, đa phương tiện: các cuộc gọi đặc tính đối xứng, không đối xứng; thiết lập và giải phóng đa kết nối; chèn thêm kết nối… Trong ATM các thông tin báo hiệu được truyền ngoài băng trong các kênh ảo báo hiệu SVC dành riêng, bao gồm các loại trong bảng1: Kiểu SVC Hướng Số SVC/UNI Kênh báo hiệu trao đổi MSVC. 2 hướng 1 SVC quảng bá. đơn hướng 1 SVC quảng bá có lựa chọn. đơn hướng 1kênh/1điểm cuối SVC điểm - điểm. 2 hướng 1kênh/1 điểm cuối Bảng 1. Kênh ảo báo hiệu trao đổi MSVC (Meta - SVC) được dùng để quản lý tất cả các kênh báo hiệu khác và thực hiện truyền theo 2 hướng không đổi. Thực chất nó là một kênh quản lý giao diện dùng để thiết lập, kiểm tra và giải phóng các SVC điểm-điểm và SVC quảng bá có lựa chọn. Kênh SVC quảng bá là loại đơn hướng (mạng - sử dụng). Chúng được sử dụng để gửi các thông tin báo hiệu tới hoặc tới tất cả các điểm cuối báo hiệu trong một mạng khách hàng hoặc chỉ một số các điểm lựa chọn. Các kênh ảo báo hiệu điểm - điểm thực hiện theo hai hướng, dùng để thiết lập, điều khiển và giải phóng các kết nối ảo mạng dữ liệu của khách hàng. Trong cấu hình truy nhập báo hiệu điểm - điểm, một kênh SVC đã thiết lập từ trước có thể được sử dụng lâu dài để thiết lập và giải phóng cuộc gọi. Trong cấu hình truy nhập báo hiệu điểm-đa điểm thì báo hiệu trao đổi - Meta signalling - được sử dụng để quản lý các kênh báo hiệu. Báo hiệu Meta là một khái niệm báo hiệu mới thực hiện tại lớp ATM, dùng để thiết lập, duy trì và giải phóng kênh báo hiệu giữa người sử dụng và mạng truy nhập UNI trong cấu hình truy nhập điểm-đa điểm. Kênh báo hiệu Meta được nhận dạng bằng VCI = 1 nằm trong trường mào đầu của tế bào và đối với mọi VP. Tất cả các thông tin về báo hiệu Meta được thể hiện bằng một tế bào ATM. Các bản tin báo hiệu Meta được trình bày đơn giản trong hình 10. Mạng Khách hàng Mạng Khách hàng Mạng Khách hàng Hình 10. Các bản tin báo hiệu Meta. Các giao thức báo hiệu Meta cung cấp các thủ tục để: Gán và loại bỏ các SVC điểm tới điểm (PSVC) và các SVC quảng bá. Kiểm tra trạng thái của hai loại kênh này. Với các thủ tục trên báo hiệu Meta có thể: kết hợp một điểm cuối báo hiệu với một PSVC và một BSVC, qui định tốc độ tế bào cho các SVC, giải quyết các vấn đề tranh chấp có thể có đối với các SVC. Ngoài báo hiệu Meta, mạng ATM còn có hình thức báo hiệu giống những mạng khác như mạng điện thoại để thiết lập và giải phóng các kết nối. Thủ tục này rất quan trọng trong việc đáp ứng các yêu cầu của khách hàng đối với tài nguyên mạng. Đây là quá trình thoả hiệp đối với các tham số như dạng kết nối (kênh ảo cố định PVC, bán cố định, PVC với kênh ảo chuyển mạch SVC, điểm đa điểm…), điểm kết cuối cuộc gọi (các địa chỉ mạng ATM), thảo thuận về lưu lượng, tham số dịch vụ… 6. Mô hình tham chiếu giao thức chuẩn của B-ISDN. 6.1 Mô hình giao thức B-ISDN. Trong tất cả các hệ thống thông tin hiện đại, phương pháp phân cấp được dùng trong việc tổ chức tất cả các chức năng thông tin. Các chức năng của các lớp và những mối quan hệ của các lớp đối với nhau được mô tả trong một mô hình tham chiếu giao thức - PMR (Protocol Reference Model). Mô hình tham chiếu giao thức của ISDN hiện có đã được chuẩn hoá trong khuyến nghị I.320 của ITU là cơ sở mô hình tham chiếu giao thức B-ISDN. Cấu trúc phân lớp được sử dụng trong ATM đựa trên mô hình tham chiếu liên kết các hệ thống mở OSI. Mô hình ATM sử dụng khái niệm các lớp và các mặt phẳng riêng rẽ cho từng chức năng riêng biệt như các chức năng dành cho người sử dụng, chức năng điều khiển, quản lý mạng. Khái niệm này được gọi là mô hình tham chiếu B-ISDN (BISDN-PRM). ATM là kiến trúc được lựa chọn cho mạng số đa dịch vụ băng rộng (B-ISDN), tốc độ truyền thông cho phép cao hơn hoặc bằng tốc độ T1/E1 (1.544/2.048 Mb/s). Các lớp chính của mô hình giao thức B-ISDN là lớp vật lý (PHY), lớp ATM nơi thực hiện cấu trúc tế bào và lớp tương thích ATM-AAL để hỗ trợ cho các dịch vụ cao hơn như mô phỏng mạch, chuyển tiếp khung, SMDS. Lớp vật lý tương ứng với lớp 1 của mô hình 7 mức OSI (OSIRM), lớp ATM và một phần của lớp AAL tương ứng với lớp 2 của OSI PRM và các lớp cao hơn tương ứng với lớp 3 và cao hơn của OSI. Hình 11 mô tả mô hình giao thức B-ISDN theo khuyến nghị I.321. Bao gồm ba mặt phẳng: Mặt phẳng sử dụng. Mặt phẳng điều khiển. Mặt phẳng quản lý. Mặt phẳng quản lý Mặt phẳng điều khiển Mặt phẳng điều khiển Các lớp cao Các lớp cao Các lớp tương thích ATM - AAL (AAL) Lớp ATM Lớp vật lý Qu ả n l ý l ớ p Q u ả n l ý m ặ t p h ẳ n g Hình 11. Mô phỏng giao thức B-ISDN. 6.1.1 Mặt phẳng quản lý. Bao gồm 2 chức năng chính là chức năng quản lý lớp và chức năng quản lý mặt phẳng. Tất cả các chức năng liên quan tới toàn bộ hệ thống (từ đầu cuối tới đầu cuối) đều nằm ở quản lý mặt phẳng. Nhiệm vụ của nó là tạo sự phối hợp làm việc giữa những mặt phẳng khác nhau. Trong khi chức năng quản lý mặt phẳng không có cấu trúc phân lớp thì chức năng quản lý lớp lại được chia thành các lớp khác nhau nhằm thực hiện các chức năng quản lý có liên quan tới các tài nguyên và thông số nằm ở các thực thể có thủ tục (như báo hiệu chẳng hạn). Đối với mỗi lớp, quản lý lớp xử lý thông tin OAM tương ứng. 6.1.2 Mặt phẳng sử dụng. Nhiệm vụ của mặt phẳng này là để truyền các thông tin của người sử dụng từ điểm A tới điểm B trên mạng. Tất cả các cơ chế có liên quan như điều khiển luồng, điều khiển tắc nghẽn, chống lỗi đều thực hiện ở mặt phẳng này. Nó cũng có cấu trúc phân lớp, mỗi lớp thực hiện một chức năng riêng biệt liên quan đến việc cung cấp dịch vụ cho người sử dụng. 6.1.3 Mặt phẳng điều khiển. Mặt phẳng điều khiển cũng có cấu trúc lớp. Mặt phẳng này có nhiệm vụ thực hiện các chức năng điều khiển đường nối và cuộc gọi. Chúng thực hiện các chức năng báo hiệu có liên quan tới việc thiết lập, giám sát và giải phóng đường nối hoặc cuộc gọi. 6.2 Mô hình lớp và phân lớp B-ISDN/ATM. Nếu các mặt của hình lập phương của giao thức B-ISDN nói trên được trải phẳng, thì ta sẽ được một mô hình hai chiều như ở bảng 2 Bảng 2 cho biết các chức năng của các lớp B-ISDN/ATM cùng cấu trúc lớp con của lớp AAL và lớp vật lý theo khuyến nghị I.321 của ITU-T. Lớp vật lý có 2 phân lớp: phân lớp hội tụ truyền dẫn (TC) và phân lớp môi trường truyền dẫn (PM). Lớp con PM giao tiếp với môi trường vật lý thực tế và chuyển luông bit đã được khôi phục đến lớp con TC. Lớp con TC lấy ra các tế bào và đưa các tế bào này vào các khung được ghép kênh phân chia theo thời gian TDM (PDH hay SDH) rồi chuyển hoặc lấy chúng đến/từ lớp ATM. Lớp ATM thực hiện ghép, chuyển mạch và các hoạt động điều khiển trên cơ sở thông tin ở phần mào đầu tế bào ATM và chuyển tới hoặc nhận các tế bào từ lớp tương thích ATM (AAL). AAL có hai lớp con: phân đoạn và tái tạo (SAR) và lớp con hội tụ CS. CS lại được chia tiếp thành: phần chung (CP) và dịch vụ đặc biệt (SS). AAL truyền hoặc nhận các khối dữ liệu giao thức (PDU) tới/từ các lớp cao hơn. Kích thước các PDU có thể thay đổi hoặc có thể cố định khác với kích thước tế bào ATM. Lớp vật lý tương ứng với lớp 1 của mô hình OSI. Lớp ATM và lớp AAL tương ứng với các phần của lớp 2 OSI, trường địa chỉ chỉ có ý nghĩa rộng toàn mạng giống như lớp 3 OSI, nhưng không nhất thiết phải đồng nhất chính xác với các lớp OSI. Hình 12 mô tả việc sắp xếp các lớp B-ISDN theo các lớp OSI và các lớp PHY. ATM và AAL. Tên lớp Các chức năng được thực hiện Các lớp cao Các chức năng của lớp cao L ớ p q u ả n l ý A A L Lớp con hội tụ (CS) Phần chung (CP) Dịch vụ đặc biệt (SS) Lớp con SAR Phân đoạn và tái tạo ATM Điều khiển lưu lượng chung Tạo/tách mào đầu Phiên dịch VCI/VPI của tế bào Ghép/phân kênh tế bào V ậ t l ý Lớp con hội tụ truyền dẫn (TC) Khử ghép tốc độ tế bào Xác định ranh giới tế bào Thích ứng khung truyền dẫn Tạo/khôi phục khung truyền dẫn Môi trường vật lý (PM) Đồng bộ bit Môi trường vật lý Bảng 2. Mô hình lớp và phân lớp B-ISDN/ATM. Dịch vụ đặc biệt (SS) Phần chung (CP) Phân đoạn và tái tạo Mức kênh ảo Mức đường ảo Mức đường truyền dẫn Mức nhóm/tách số Mức phát Vật lý ATM CS AAL SAR Vật lý Đường truyền số liệu Các lớp con B-ISDN Các lớp B-ISDN Hình 12. Các lớp OSI, các lớp con và các lớp B-ISDN. Lớp vật lý (PHY): Lớp PHY bảo đảm việc truyền dẫn các tế bào ATM trên môi trường vật lý và kết nối hai thiết bị ATM. Lớp PHY được chia thành hai lớp con: lớp phụ thuộc vào môi trường vật lý (PMD) và lớp con hội tụ truyền dẫn (TC). Lớp con TC biến đổi lưu lượng của các tế bào thành lưu lượng ổn định của các bit và các byte cho truyền dẫn trên môi trường vật lý. Lớp con PDM cung cấp các bit trong các tế bào ATM cho truyền dẫn trên môi trường vật lý. Lớp con PDM cung cấp các bit trong các tế bào ATM cho truyền dẫn thực tế. Lớp con phụ thuộc môi trường truyền dẫn (PMD): Lớp con PDM đảm bảo đặt các bit truyền dẫn lên môI trường vật lý. Có 3 tổ chức quy định các giao tiếp đã chuẩn hoá về tốc độ bit và môi trường vật lý cho ATM là ANSI, ITU-T và ATM Forum. Lớp con hội tụ truyền dẫn (TC-Transmission Convergence): Lớp con TC có các chức năng sau: Thích ứng tốc độ tế bào. Tạo và kiểm tra HEC. Xác định các tế bào. Khử ghép tốc độ tế bào. không lỗi - không làm gì Chế độ sửa lỗi Chế độ sửa lỗi lỗi bit kép - huỷ bỏ tế bào phát hiện lỗi - huỷ bỏ tế bào không phát hiện lỗi - không làm gì Hình 13. Lỗi bit đơn - sửa lỗi. Presynch Synch HEC đúng Kiểm tra từng tế bào HEC sai Kiểm tra từng Bit Hunt α lần HEC sai liên tiếp α lần HEC đúng liên tiếp Hình 14. Thuật toán xác định tế bào. Phát ATM Thu ATM Q u r u e D i s t r i b u t e + - Chèn các byte không ấn định hay để trống Lấy ra các byte không ấn định hay để trống VPI/VCI VPI/VCI VPI/VCI VPI/VCI VPI/VCI VPI/VCI Hình 15. Khử ghép tốc độ tế bào bằng các byte không ấn định hay để trống. Phần 2: Mô phỏng Mạng cục bộ trên công nghệ ATM Dịch vụ mô phỏng LAN rất quan trọng trong việc triển khai ATM bởi nó cho phép các ứng dụng của mạng LAN truyền thống chạy trên môi trường ATM một cách đơn giản và dễ dàng. Để mô phỏng LAN như một dịch vụ, cần thực hiện các mô phỏng sau đây: “mô phỏng dịch vụ MAC (tiêu chuẩn IEEE 802.X LAN), mô phỏng các dịch vụ của tầng mạng và tầng vận chuyển”. Mô phỏng LAN xác định mô phỏng dịch vụ MAC, tiến tới mô phỏng LAN trợ giúp tối đa các ứng dụng đang tồn tại trên LAN truyền thống. 1. Những đặc trưng cơ bản của LAN sẽ được mô phỏng. Dịch vụ không kết nối. Các trạm đầu cuối LAN truyền thống hiện nay có khả năng gửi dữ liệu mà không cần thiết lập trước kết nối. Mô phỏng LAN nhằm cung cấp dịch vụ không kết nối trước tới các hệ thống đầu cuối tham gia mạng. Dịch vụ đa phân phối. Dịch vụ mô phỏng LAN trợ giúp việc sử dụng các địa chỉ MAC đa phân phối (broadcast, group, hay các địa chỉ MAC). Sự cần thiết của dịch vụ Multicast đối với việc mô phỏng LAN là do các LAN truyền thống có các trạm đầu cuối cùng chia sẻ một môi trường. Giao diện điều khiển MAC trong các trạm ATM. Mục tiêu chính của mô phỏng LAN là tạo khả năng cho các ứng dụng hiện tại có thể truy nhập mạng ATM qua các thủ tục giống như chúng đang chạy trên LAN truyền thống. Dịch vụ mô phỏng LAN đã đưa ra dịch vụ đIều khiển MAC như trong mạng truyền thống nhờ vậy các thủ tục ở các lớp cao hơn không bị thay đổi. Các LAN được mô phỏng. Một LAN được mô phỏng bao gồm một nhóm các thiết bị gán ATM. Nhóm thiết bị này về mặt logic tương tự như nhóm các trạm LAN của đoạn mạng LAN theo tiêu chuẩn Ethernet/IEEE 802.3 hoặc 802.5. Có thể có một số mạng LAN được mô phỏng và được thiết lập bên trong một mạng ATM và các thành viên của các mạng LAN được mô phỏng không phụ thuộc vào vị trí vật lý của hệ thống đầu cuối được kết nối. Mỗi hệ thống đầu cuối có thể thuộc nhiều LAN được mô phỏng. 2. Các dịch vụ mô phỏng LAN mở rộng. 2.1 Chất lượng dịch vụ. LANE cung cấp Q0S cục bộ cho việc giao tiếp giữa các hệ thống đầu cuối ATM. Cơ chế thủ tục được cung cấp để xác định ở đâu các hệ thống đầu cuối truy nhập từ xa cần trợ giúp chất lượng dịch vụ như mong muốn. Mỗi một Q0S cục bộ bao gồm việc chỉ rõ ở đâu cần thiết lập VCC với chất lượng dịch vụ mà có thể chia sẻ với các thủ tục hay các ứng dụng khác. 2.2 Đa phân phối mở rộng. LANE trợ giúp lưu lượng Multicast tách ra từ đường dẫn quản bá chung. Cơ chế thủ tục được cung cấp nhằm xác định các thành viên nào củat ELAN cần nhận các khung đa phân phối, chứ không phải tất cả thành viên của ELAN có thể nhận mọi khung đa phân phối. Chức năng lọc này được thực hiện thông qua việc kết hợp giữa tài nguyên và các dịch vụ mô phỏng LAN. 3. Mô tả các dịch vụ mô phỏng LAN. 3.1 Tổng quan về kiến trúc. Cấu trúc của hệ thống truyền thông là việc phân chia logic của hệ thống và chúng lắp ráp với nhau thế nào. ở đây đề cập các cách nhìn về mặt cấu trúc như sau: “giao diện lớp bên trong phân biệt việc tương tác giữa LE Client và các thực thể khác nhau bên trong phạm vi trạm đầu cuối”. Giao diện UNI quy định tương tác giữa LE Client và LE Service qua mạng ATM. Higher layer, e.g. LLC or Bridging Relay function (1) LAN Emulation Client (6) (2) (3) PHY ATM AAL - 5 (common part) null - SSCS SSCOP Connection Mgt LLC Mux LUNI Network Layer (4) Layer Mgt Data Link Layer ATM network Physical Layer (4) Hình 16. Cấu trúc phân lớp của mô phỏng LAN. 3.2 Các thành phần của LANE. 3.2.1 LE Client (LEC). LE Client thực hiện truyền dữ liệu và phân giải địa chỉ, cung cấp mức địa chỉ MAC Ethernet/IEEE 802.3 được mô phỏng hoặc giao diện dịch vụ IEEE 802.5 đến phần mềm mức cao hơn và bổ sung giao diện LUNI để liên lạc với các thành phần khác trong một ELAN đơn. 3.2.2. LE Server (LES). LE Server thực hiện chức năng phối hợp điều khiển cho ELAN. Các LE Server cung cấp phương tiện cho việc đăng ký và phân giải các địa chỉ đơn và đa phân phối và/hoặc ký hiệu tuyến tới ATM. Mỗi LE Client kết nối với chỉ một LE Server. Mỗi LE Client có thể đăng ký các đích mạng LAN mà nó đại diện và/hoặc các địa chỉ MAC đa phân phối mà nó muốn nhận dữ liệu với LE Server của nó. 3.2.3 Broadcast và Unknown Server (BUS). Broadcast và Unknown Server điều khiển dữ liệu do LE Clients gửi đến địa chỉ MAC quảng bá, dữ liệu đa phân phối và dữ liệu đơn hướng, ban đầu các dữ liệu này do LE Client gửi trước khi địa chỉ ATM đích dữ liệu trực tiếp được phân giải (trước khi VCC dữ liệu trực tiếp được thiết lập). LE Client nhìn thấy BUS đơn. chức năng Server đa phân phối do BUS cung cấp và được coi như một phần của LANE để cung cấp các đặc tính phân phối dữ liệu của mạng chia sẻ đến các LE Client. Một số LE Client có lợi thế hơn giao diện đa phân phối của BUS và gửi các khung có đích là địa chỉ MAC đa phân phối rõ ràng đến giao diện BUS khác nhau sau đó sẽ được sử dụng cho các khung quảng bá và khung chưa biết. 3.2.4 LE Configuration Server (LECS). Một hoặc nhiều LECS gán các LE Client riêng biệt cho các ELAN khác nhau. Dựa trên các quy định về sở hữu của mình, thông tin cấu hình và cơ sở dữ liệu cấu hình được cung cấp bởi các LE Client và các thiết bị khác. Tất cả các LE Client có khả năng lấy thông tin từ LECS sử dụng thủ tục về cấu hình này. 3.3 Các kết nối mô phỏng LAN. 3.3.1 Các VCC và luồng (Flows). LANE trợ giúp các non- multiplexed VCC và LLC- multiplexed VCC. Một luồng LANE chứa dữ liệu và/hoặc lưu lượng điều khiển được chọn cho ELAN đơn. Các VCC dữ liệu trực tiếp tức là VCC mà trên đó mang một luồng dữ liệu trực tiếp cụ thể. Các VCC dữ liệu trực tiếp là LLC- multiplexed có thể chia sẻ bởi các đa LE Client cũng như các thủ tục khác mà nó trợ giúp LLC- multiplexing. Workstation LAN Emulation Client (LEC) Bridge LAN Emulation Client (LEC) LAN Emulation Configuration Server (LECS) LAN Emulation Server (LES) Broadcast and Unknown Server (BUS) LUNI Interface Traditional LAN Hình 17. Ví dụ luồng lưu lượng của LANE Client quan LUNI. 3.3.2 Thiết lập các luồng (Flows). Các thành phần của LANE cần thiết lập các luồn. Nếu một LLC- multiplexed VCC được thiết lập sẵn tới một địa chỉ ATM mong muốn, một luồng mới có thể được thiết lập trên VCC đó. Nếu không có một VCC phù hợp được thiết lập hoặc trong quá trình thiết lập thì một VCC mới sẽ được thiết lập. 3.3.3 Giải phóng các luồng và các VCC. Khi luồng trên non- multiplexed VCC kết thúc thì VCC cũng được giải phóng. Khi một luồng trên LLC- multiplexed VCC kết thúc thì VCC chưa được giải phóng nếu số luồng mang trên nó chưa phải là “zero”. 3.3.4 Luồng điều khiển và các VCC. Có một kiểu luồng điều khiển liên kết LE Client với LECS. Còn các luồng điều khiển khác liên kết LE Client với LES của nó. LAN Emulation Configuration Server (LECS) LAN Emulation Client (LEC) Configuration Direct VCC Hình 18. Kết nối điều khiển LE Client đến LECS. 3.4 Các chức năng của dịch vụ mô phỏng LAN. 3.4.1 Khởi tạo. Trạng thái khởi tạo có tham khảo các tham số cấu hình ở thời gian bắt đầu. Việc khởi tạo được hoàn tất sau khi các quá trình đăng ký khởi tạo và quá trình liên kết kết thúc và các kết nối tới BUS được thiết lập. Theo quan đIểm này LE Client trở thành chủ đạo thực hiện. 3.4.2 Đăng ký. Chức năng đăng ký địa chỉ là một kỹ xảo mà nhờ nó các LE Client cung cấp thông tin địa chỉ tới LE Server. Một LE Server thông minh có thể trả lời các yêu cầu phân giải địa chỉ nếu các LE Client đăng ký các đích mạng LAN của nó với LE Server. 3.4.3 Phân giải địa chỉ. Là một thủ tục mà nhờ đó LE Client hội nhập với đích mạng LAN (đơn hướng hoặc đa phân phối) với địa chỉ ATM cụ thể của LE Client khác hoặc BUS. Phân giải địa chỉ cho phép các LE Client thiết lập với các VCC dữ liệu trực tiếp và các VCC gửi đa phân phối. Intial Stale LECS Connect Configure Join Init.Registration BUS Connect Operational other failures loss of BUS connections Hình 19. Khởi tạo, khôi phục và thoát khỏi ELAN. 3.4.4 Quản lý kết nối. Trong các môi trường kết nối ảo chuyển mạch (SVC) các thực thể mô phỏng LAN (như LE Client, LES và BUS) thiết lập các kết nối giữa các thực thể nhờ sử dụng báo hiệu UNI. Các kết nối tối thiểu luôn sử dụng chất lượng dịch vụ tốt nhất. 3.4.5 Truyền dữ liệu. Các kiểu đường dẫn sử dụng cho khung dữ liệu trên một ELAN là các VCC dữ liệu trực tiếp giữa các LE Client riêng. Các VCC gửi và chuyển tiếp đa phân phối kết nối các Client tới BUS. 3.4.6 Xem xét định tuyến nguồn. Cầu định tuyến là công nghệ cầu chiếm ưu thế hơn trong các mạng IEEE 802.5 Token Ring. Sử dụng định tuyến nguồn không ngăn cản cầu nhìn thấy trong suốt trong các mạng này. Các khung với thông tin định tuyến nguồn được định tuyến một cách rõ ràng và các địa chỉ MAC đích đơn hướng duy nhất được gửi trên các VCC dữ liệu trực tiếp ngay sau LE ARP thông thường và sau quá trình thiết lập VCC. Các khung định tuyến nguồn khác được gửi tới BUS. Kết luận Hiện nay công nghệ ATM đang là một vấn đề được nhiều tổ chức, công ty lớn trên toàn thế giới nghiên cứu phát triển. Một số nước đang phát triển trên thế giới đã triển khai các hệ thống ATM nhằm đáp ứng các nhu cầu trao đổi thông tin cho xã hội, trao đổi thông tin thương mại giữa các cơ quan tập đoàn lớn… ở Việt Nam với lợi thế là một trong những nước có mạng viễn thông được số hoá 100%, việc đưa công nghệ ATM vào phát triển tại Việt Nam đang được nghiên cứu và tiến hành thử nghiệm. Việc tìm hiểu về công nghệ ATM và mô phỏng mạng máy tính cục bộ qua ATM được dựa trên việc nghiên cứu tham khảo các tài liệu về công nghệ ATM, các khuyến nghị và tiêu chuẩn của các tổ chức viễn thông và các nhà cung cấp thiết bị trên thế giới cụ thể là của Liên minh Viễn thông thế giới ITU-T và diễn đàn công nghiệp ATM về dịch vụ mô phỏng LAN. Chính vì vậy mà việc liên kết được mạng máy tính qua công nghệ ATM hiện nay là một việc làm rất quan trọng. Nó sẽ mở ra một giải pháp mới cho ngành viễn thông thực tại và sẽ tạo nên một mạng Internet với chất lượng cao cả về mặt kỹ thuật lẫn tốc độ đường truyền. Tài liệu tham khảo Quy hoạch phát triển mạng viễn thông Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông - Viện kinh tế Bưu Điện, NXB Khoa học và kĩ thuật. Tổng quan về kĩ thuật mạng B-ISDN Tác giả Nguyễn Hữu Thanh, NXB Khoa học và kĩ thuật. Công nghệ ATM - Giả- pháp cho mạng viễn thông băng rộng Tổng công ty Bưu Chính Viễn Thông VN, NXB Bưu Điện. ATM Forum Af-Lane - 0084.000:LAN Emulation over ATM, LUNI specifications 1997. ATM Forum Af-Lane - 0112.000:LAN Emulation over ATM, LUNI specifications 1999. Phụ lục Từ viết tắt Thuật ngữ tiếng anh Thuật ngữ tiếng việt ATM Asynchronous Transfer Mode Kiểu truyền không đồng bộ ABR Available Bit Rate Tốc độ bit sẵn có AAL ATM Adaption Layer Lớp tương thích ATM B-ISDN Broadband Intergrated Service Mạng đa dịch vụ tích hợp số băng rộng BT Burst Tolerance Dung sai chùm B-TE Broadband Termination Equipment Thiết bị đầu cuối băng rộng B-NT Broadband Network Termination Thiết bị kết cuối mạng băng rộng CATV Community Antenna Television Hệ thống truyền hình cáp CLP Cell Loss Priority Trường quy định mức độ ưu tiên mất tế bào CBR Constant Bit Rate Tốc độ truyền không đổi CLR Cell Loss Ratio Tỷ lệ mất tế bào CTD Cell Transfer Delay Trễ truyền tế bào CDV Cell Delay Varation Mức độ biến động trễ của tế bào CDTV Cell Delay Variation Tolerance Dung sai biến động trễ tế bào CS Convergence Sublayer Lớp con hội tụ CP Common Part Phần chung DBC Dierect Broadcast System Hệ thống truyền hình vệ tinh ELAN Emulated LAN LAN được mô phỏng GFC General Flow Control Trường điều khiển phần chung HEC Header Error Control Điều khiển lỗi phần tiêu đề ITU International Telecommunication Union Hiệp hội Viễn Thông quốc tế LAN Local Area Network Mạng cục bộ LANE LAN Emulation LAN được mô phỏng LUNI LAN User Network Interface Giao diện giữa người sử dụng LAN và nút mạng MAC Medium Access Control điều khiển truy nhập môi trường MSVC Meta Signalling Virtual Channel Kênh ảo báo hiệu trao đổi NNI Network - Network Interface Giao diện mạng - mạng MSVC Meta Signalling Virtual Channel Kênh ảo báo hiệu trao đổi OAM Operation Administration Maitenance Các hoạt động vận hành, quản lý và bảo dưỡng OSI Open System Interconection Mô hình tham chiếu mạng hệ mở POTS Plain Old Telephone Service Dịch vụ điện thoại công cộng truyền thông P-UNI User Networ Interface Giao diện giữa người sử dụng và nút mạng PBX Private Branch Exchange Tổng đài cục bộ PSVC Point SVC Điểm kênh ảo báo hiệu PDH Plesichronous Digital Hierarchy Hệ thống truyền dẫn số cận đồng bộ phân lớp PDU Protocol Data Unit Đơn vị số liệu giao thức PT Payload Type Dạng thông tin tải PCR Peak Cell Rate Tốc độ tế bào đỉnh PRM Protocol Refence Model Mô hình tham chiếu giao thức Q0S Quality of Service Chất lượng của dịch vụ STM Synchronous Transfer Mode Phương thức truyền tải đồng bộ SCR Sustained Cell Rate Tốc độ tế bào cho phép Sb, Tb, Ub Các điểm tham chiếu SVC Signalling Virtual Channel Kênh ảo báo hiệu SS Service Specific Dịch vụ đặc biệt SAR Segmentation And Reassembey Lớp con thiết lập và tháo tế bào UNI User Network Interface Giao diện giữa người sử dụng và nút mạng VC Virtual Channel Kênh ảo VP Virtual Path Đường ảo VPI Virtual Path Indentifier Nhận dạng đường ảo VCI Virtual Channel Indentifier Nhận dạng kênh ảo VBR Variable Bit Rate Tốc độ truyền thay đổi VCC Virtual Channel Connection Cuộc nối kênh ảo VPC Virtual Path Connection Cuộc nối đường ảo WAN Wide Area Network Mạng diện rộng Mục lục Trang Lời nói đầu……………………………………………………………...1 Phần 1: Công nghệ ATM……...……………………………………..3 1. Đặc điểm của Mạng Viễn Thông hiện nay.................……………….....3 Khái niệm về mạng viễn thông…………………………………………..3 Các đặc điểm của mạng viễn thông……………………………………...4 Những yêu cầu mới đặt ra đối với mạng viễn thông……………………..6 2. Giới thiệu chung về công nghệ ATM...............………………………....7 2.1 Định nghĩa về phương thức truyền tải không đồng bộ ATM…………….7 2.2 So sánh với cấu trúc khung thời gian trong STM………………………...9 2.3 Tế bào ATM……………………………………………………………..9 2.4 Các loại dịch vụ trong ATM……………………………………………11 2.5 Các thông số đặc trưng cho tính năng mạng B-ISDN…………………..12 2.6 Các ưu điểm của ATM…………………………………………………13 3. Cấu trúc phân lớp của B-ISDN và phân lớp ATM.................…….…14 3.1 Phân lớp mạng của B-ISDN…………………………………………….14 3.2 Cấu trúc mạng B-ISDN/ATM…………………………………………..17 4. Khái quát về chuyển mạch trong ATM..................…………………...20 4.1 Chuyển mạch đối với kênh ảo VC và đường ảo VP…………………….21 4.2 ứng dụng của kết nối kênh ảo và đường ảo…………………………….22 5. Nguyên lý báo hiệu trong công nghệ ATM....................……………...23 6. Mô hình tham chiếu giao thức chuẩn của B-ISDN.....................……..26 6.1 Mô hình giao thức B-ISDN……………………………………………..26 6.2 Mô hình lớp và phân lớp B-ISDN/ATM………………………………..28 Phần 2: Mô phỏng LAn trên công nghệ ATM……………..33 1. đặc trưng cơ bản của LAN sẽ được mô phỏng............................…..33 2. Các dịch vụ mô phỏng LAN mở rộng..............………………………..34 3. Mô tả các dịch vụ mô phỏng LAN.............……………………………34 3.1 Tổng quan về kiến trúc…………………………………………………34 3.2 Các thành phần của LANE……………………………………………..35 3.3 Các kết nối mô phỏng LAN…………………………………………….37 3.4 Các chức năng của dịch vụ mô phỏng LAN……………………………38 Kết luận Phụ lục TàI liệu tham khảo