Đồ án tốt nghiệp Tổng quan mạng ATM Phần I : Tổng quan mạng ATM Chơng I : B-ISDN với ATM- Giải pháp cho dịch vụ thông tin băng rộng 1.1 Hiện trạng giới viễn thông ngày Hiện nay, mạng viễn thông giới tồn cách riêng rẽ Điều có nghĩa ứng với dịch vụ viễn thông riêng biệt có mạng tồn để vận chuyển dịch vụ Ta đa vài ví dụ mạng công cộng tồn tại: - Dịch vụ điện thoại thông thờng POST (Plan Old Telephone Service) đợc vận chuyển qua mạng điện thoại chuyển mạch công cộng - Mạng truyền số liệu bao gồm mạng chuyển mạch gói X.25 hệ thống truyền số liệu chuyển mạch kênh X.21 - Mạng Telex đợc dùng để truyền điện dới dạng ký tự đợc mã hoá - Những tín hiệu truyền hình : truyền sóng vô tuyến dùng anten mặt đất, mạng cáp đồng trục hay đợc truyền qua vệ tinh - Trong phạm vi riêng biệt, ta thờng dùng mạng cục LAN để vận chuyển liệu máy tính Nhìn chung mạng đợc thiết kế cách đặc biệt cho dịch vụ đặc thù chúng thờng không vận chuyển dịch vụ khác Ví dụ mạng truyền hình CATV không đợc phép truyền tín hiệu thoại hay mạng PSTN vận chuyển tín hiệu truyền hình; việc truyền tín hiệu thoại qua mạng X25 khó trễ truyền đầu cuối lớn không phù hợp với dịch vụ Trang : Đồ án tốt nghiệp Tổng quan mạng ATM thời gian thực Nói theo cách khác mạng đợc thiết kế nhằm phục vụ dịch vụ Kết có tồn số lớn mạng độc lập khắp giới với yêu cầu thiết kế, sản xuất bảo trì khác Nh ta thấy hệ thống mạng viễn thông có nhiều nhợc điểm mà quan trọng : - Phụ thuộc vào dịch vụ : Mỗi mạng có khả vận chuyển dịch vụ kiểu thông tin đặc biệt mà đợc thiết kế cho mục đích Chỉ có số giới hạn trờng hợp thích ứng cho nhiều loại dịch vụ khác nhng phải có thiết bị bổ xung (nh Modem) với hiệu suất sử dụng tài nguyên mạng - Thiếu tính mềm dẻo : Sự tiến việc mã hoá âm thanh, hình ảnh tiếng nói giải thuật nén nh phát triển công nghệ tích hợp hệ thống cực lớn VLSI ảnh hởng tới tốc độ truyền tín hiệu Trong tơng lai dịch vụ với nhu cầu cha đợc biết trớc xuất hiện, mạng chuyên môn hoá có khó khăn lớn việc thích ứng với thay đổi với yêu cầu dịch vụ tơng lai - Kém hiệu : Những tài nguyên bên mạng đợc sử dụng cho mạng khác Đây hiệu suất việc sử dụng tài nguyên mạng 1.2 Sự đời hệ thống viễn thông B-ISDN với phơng thức truyền thông ATM Nh đề cập trên, yêu cầu có mạng viễn thông ngày trở nên thiết, nguyên nhân chủ yếu sau : - Các yêu cầu dịch vụ băng rộng tăng lên - Các kỹ thuật xử lý tín hiệu, chuyển mạch, truyền dẫn tốc độ cao (cỡ khoảng vài trăm Mbps tới vài Gbps) trở thành thực - Sự phát triển ứng dụng phần mềm lĩnh vực tin học viễn thông Trang : Đồ án tốt nghiệp Tổng quan mạng ATM - Sự cần thiết phải tổ hợp dịch vụ phụ thuộc lẫn chuyển mạch kênh chuyển mạch gói vào mạng băng rộng - Sự cần thiết phải thoả mãn tính mềm dẻo cho yêu cầu khía cạnh phía ngời sử dụng nh ngời quản trị mạng (về mặt tốc độ truyền, chất lợng dịch vụ ) Mạng số hoá đa dịch vụ băng rộng B-ISDN đời xuất phát từ nhu cầu thiết thực tế Mạng B-ISDN đợc phát triển cách mở rộng khả mạng ISDN tồn với mục đích trang bị thêm loại tín hiệu băng rộng nhờ ảnh hởng tiêu chuẩn truyền dẫn quang đồng Mạng B-ISDN kết hợp tín hiệu thời gian thực nhóm tín hiệu kiệu nhờ cách phân bố băng rộng từ nhóm dịch vụ băng hẹp nh giám sát từ xa thiết bị truyền số liệu điện thoại Fax đến dịch vụ băng rộng bao gồm điện thoại thấy hình, hội nghị truyền hình truyền ảnh với độ xác cao, truyền số liệu tốc độ cao Để tạo đợc mạng B-ISDN nh vậy, giải pháp dùng ghép kênh thống bên tín hiệu khác với dạng tín hiệu nh xếp lại với theo thứ tự nối tiếp Việc thống bên tạo nên tế bào phơng pháp ghép kênh ATM gọi ATDM ( ghép kênh phân chia theo thời gian không đồng ) hệ thống truyền thông dựa sở tế bào ATM đợc gọi phơng pháp thông tin ATM 1.3 Các lĩnh vực công nghệ định tới đời phát triển ATM Có hai yếu tố ảnh hởng tới ATM, : - Sự phát triển nhanh chóng công nghệ bán dẫn nh công nghệ quang điện tử - Sự phát triển ý tởng khái niệm hệ thống 1.3.1 Sự phát triển kỹ thuật Trong năm gần đây, phát triển kỹ thuật lĩnh vực điện tử lẫn quang cho phép phát triển cách kinh tế mạng viễn thông hoạt động tốc độ cao Trang : Đồ án tốt nghiệp Tổng quan mạng ATM *) Kỹ thuật bán dẫn Những hệ thống thông tin băng rộng phát triển dựa kỹ thuật khác nhau, có triển vọng CMOS ( Complementary Metal Oxide Semiconductor), ECL ( Silicon Bipolar) GaAs ( Gallium arsenide) *) Kỹ thuật quang Kỹ thuật quang phát triển cách nhanh chóng Cáp quang đợc lắp đặt cho hệ thống truyền dẫn tốc độ cao nhiều năm Loại cáp quang mà đợc dùng B-ISDN cáp đơn mode tiềm cáp đơn mode cho hệ thống truyền dẫn băng rộng hầu nh không hạn chế 1.3.2 Những phát triển khái niệm hệ thống Một cách mạng lớn khái niệm hệ thống mạng hớng gói xảy Những lý thay đổi khái niệm nhu cầu mềm dẻo cao hơn, nhu cầu vận chuyển dịch vụ không đơn liệu tuý, đặc biệt dịch vụ tốc độ cao tiến kỹ thuật cho phép phát triển hệ thống tốc độ, chất lợng cao độ phức tạp lớn với giá chấp nhận đợc Những ý tởng bên thay đổi khái niệm, việc chức không đợc lặp lại nhiều lần mạng, dịch vụ yêu cầu chức đảm bảo chất lợng chức thực lần ý tởng vận dụng vào chức : Sự suốt thông tin suốt thời gian 1.3.2 Sự suốt thông tin Đó khả vận chuyển thông tin mà lỗi sai xảy mạng, có nghĩa số lỗi sai từ đầu đến đầu tuyến thông tin chấp nhận đợc dịch vụ Trong mạng chuyển mạch gói đầu tiên, chất lợng môi trờng truyền Để đảm bảo chất lợng từ đầu cuối đến đầu cuối thông tin chấp nhận đợc thủ tục thông tin phải thực việc kiểm tra sai Trang : Tổng quan mạng ATM Đồ án tốt nghiệp kết nối (hình 1.1a) Việc kiểm tra sai đợc thực giao thức HDLC (High Level Data Link Control) Node chuyển mạch Đầu cuối Kiểm tra sai đầy đủ 3 Kiểm tra sai đầy đủ Đầu cuối (a) 2b 2a 2b Kiểm tra sai đầy đủ Kiểm tra sai hạn chế 2a 2a Kiểm tra sai hạn chế 2a (b) 1b 1a Kiểm tra sai đầy đủ 1b 1a 1b 1a 1b 1a (c) Hình 1.1: (a) Kiểm tra sai đầy đủ kết nối mạng chuyển mạch gói (b) Kiểm tra sai hạn chế mạng chuyển tiếp khung (c) Chuyển mạch cell mạng ATM Với đời dịch vụ ISDN băng hẹp, chất lợng truyền dẫn chuyển mạch đợc tăng lên, nh giảm đợc lỗi sai mạng Trong mạng chất lợng cao nh vậy, cần thực chức cốt lõi thủ tục HDLC (Frame Delimiting, Bit Transparency error checking) liên kết, chức Trang : Tổng quan mạng ATM Đồ án tốt nghiệp khác nh chức phục hồi lỗi sai toàn kết nối từ đầu cuối đến đầu cuối Nh ta thấy hình 1.1b lớp mô hình hệ thống mở đợc chia thành lớp con, lớp 2a hỗ trợ chức lớp 2, lớp 2b hỗ trợ chức bổ xung Khái niệm đợc gọi chuyển tiếp khung (Frame Relay) đợc nhiều nhà khai thác viễn thông đa nh nâng cấp X.25 Đối với mạng B-ISDN chức điều khiển lỗi không đợc cung cấp nút chuyển mạch mạng Trong trờng hợp cần thiết, chúng đợc cung cấp thiết bị đầu cuối Ta tóm tắt lại thành bảng 1.1 Những chức thực bên mạng đợc giảm từ kiểm tra lỗi sai đầy đủ X.25 tới tối thiểu thật ATM Điều phản ánh phức tạp node bên mạng : node X.25 có độ phức tạp lớn, node frame relay có độ phức tạp nhỏ hơn, nh cho phép tốc độ cao ATM có độ phức tạp tối thiểu nên đạt tới tốc độ cao (ví dụ 600Mbps) Phát lại gói Định dạng khung Kiểm tra sai Chuyển mạch gói X X X Chuyển tiếp khung x x Chuyển mạch cell - Bảng 1.1 : Sự phát triển chức bên mạng Nh ta kết luận : việc tăng chất lợng mạng viễn thông, suốt thông tin đợc đảm bảo mà cần thực điều khiển sai đầu cuối, việc làm giảm độ phức tạp node mạng tạo khả tăng đợc tốc độ truyền Trang : Đồ án tốt nghiệp Tổng quan mạng ATM 1.3.2.2 Sự suốt thời gian Sự suốt thời gian xác định khả mạng vận chuyển thông tin qua mạng từ nguồn tới đích với thời gian tối thiểu, có nghĩa đợc chấp nhận dịch vụ mạng Một vài dịch vụ thời gian thực nh truyền âm thoại tốc độ 64kbps, điện thoại thấy hình yêu cầu trì hoãn mạng phải ngắn Những hệ thống chuyển mạch gói chuyển tiếp khung khó mà hỗ trợ đợc dịch vụ loại Sở dĩ nh chúng có cấu tạo hoạt động phức tạp từ trung bình đến cao node chuyển mạch, nh yêu cầu đệm gói kích thớc lớn, nh gây hoạt động với tốc độ từ trung bình tới thấp, chúng tạo trì hoãn jitter tơng đối lớn trì hoãn Điều làm cho vận chuyển đợc dịch vụ thời gian thực, nh mạng đảm bảo đợc suốt thời gian Ngợc lại, ATM cần chức tối thiểu node chuyển mạch, nh cho phép tốc độ vận chuyển cao, trì hoãn qua mạng jitter trì hoãn có giá trị nhỏ (vài trăm às), nh đảm bảo đợc độ trễ nhỏ đầu thu Nh vậy, kết luận : tốc độ cao node ATM mạng, thực đợc suốt thời gian nh vận chuyển đợc dịch vụ thời gian thực qua mạng ATM 1.4 Ví dụ Để thấy rõ đợc tầm quan trọng mạng băng tổ hợp dịch vụ số băng rộng BISDN nh vai trò phơng thức truyền dẫn ATM xét ví dụ cụ thể truyền thông đa phơng tiện: Chúng ta xét đến thảo luận ký kết hợp đồng thơng mại qua mạng Trong hai bên đối tác nhìn đợc thông qua Video camera nối với máy tính, giao tiếp với qua card âm thanh, đồng thời trình đàm phán đôi bên truyền số liệu có liên quan nh văn Trang : Tổng quan mạng ATM Đồ án tốt nghiệp ký kết máy tính Máy tính hai bên có card giao tiếp ATM Nh card giao tiếp ATM nhận số liệu, tiếng thoại , hình ảnh Video cắt mảnh chúng thành tế bào có độ dài cố định ghép chúng thành luồng chung truyền chúng môi trờng truyền dẫn vật lý Mạng ATM Thoại Số liệu H P H P H Video User Card giao tiếp ATM Hình 1.2 : Thông tin đa phương tiện sử dụng mạng ATM Nh ta biết tín hiệu Video âm thoại nhạy cảm với thời gian : tín hiệu chậm trễ độ trễ thay đổi lớn Mất hình ảnh mặt ngời nói hay méo tiếng phá hoại chất lợng hội thoại thời gian thực ứng dụng đa phơng tiện Số liệu đợc gửi định hớng nối thông hay không theo nối thông Trong hai trờng hợp số liệu không nhạy cảm với thời gian thực nh Video tiếng nói Tuy nhiên số liệu nhạy cảm với lỗi, ATM cần phải phải biệt đợc tiếng, Video số liệu, dành u tiên lu lợng cho tiếng Video đảm bảo trễ giới hạn cho hai thông tin đồng thời đảm bảo tổn thất lu lợng số liệu mức thấp 1.5 Tóm tắt Chơng trình bày đặc điểm mạng viễn thông nh mặt hạn chế chúng Từ đặt vấn đề cần phải có mạng tổ hợp băng rộng B-ISDN phục vụ tất loại dịch vụ đáp ứng nhu cầu dịch vụ thông tin băng rộng ngày tăng ATM đợc lựa chọn nh kiểu truyền cho mạng Sự phát triển kỹ thuật ATM kết Trang : Tổng quan mạng ATM Đồ án tốt nghiệp phát triển công nghệ nh công nghệ bán dẫn, công nghệ quang điện tử nh phát triển khái niệm hệ thống I) II) III) Chơng II : Các khái niệm ATM Chế độ truyền dẫn dị ATM công nghệ ghép kênh chuyển mạch theo tế bào, đợc đề nghị sử dụng cho mạng băng rộng tích hợp dịch vụ BISDN ATM đợc phát triển mở rộng để cung cấp loại dịch vụ : dịch vụ băng rộng, dịch vụ băng hẹp, dịch vụ thời gian thực nh dịch vụ không cần thời gian thực ATM có hai đặc điểm quan trọng : - Thứ nhất, ATM sử dụng gói có kích thớc nhỏ cố định, gọi tế bào ATM (ATM cell) Các tế bào nhỏ với tốc độ truyền dẫn lớn (có thể lên tới 600Mbps) làm cho trễ truyền biến động trễ (Delay jitter) giảm nhỏ dịch vụ thời gian thực Ngoài kích thớc tế bào nhỏ tạo điều kiện cho việc hợp kênh tốc độ cao đợc dễ dàng - Thứ hai, ATM có khả nhóm vài kênh ảo (virtual channel) thành đờng ảo (virtual path) nhằm giúp cho việc định tuyến đợc dễ dàng 2.1 Tế bào ATM 2.1.1 Cấu trúc tế bào ATM Tế bào ATM khối tín hiệu phơng pháp truyền tin ATM Theo quy định ITU-T số tổ chức quốc tế khác, tế bào ATM cấu tạo từ 53 byte Trang : Tổng quan mạng ATM Đồ án tốt nghiệp byte đợc dành cho phần tín hiệu ghép đầu (overhead), 48 byte lại đợc dành cho phần thông tin Hình 2.1 miêu tả cấu trúc tế bào ATM Các bit tế bào đợc truyền đờng truyền dẫn theo thứ tự từ trái qua phải kỹ thuật PDH,SONET/SDH Byte 48 Byte Tiêu đề (Overhead) GFC VPI Tải trọng (Payload) VCI PT CLP HEC GFC (General Flow Control) : Điều khiển lưu lượng chung VPI (Virtual Path Identify) : Nhận dạng đường ảo VCI (Virtual Channel Identify) : Nhận dạng đường ảo PT (Payload Type) : Dạng tải trọng CLP (Cell Loss Priority) : Ưu tiên tổn thất tế bào HEC (Header Error Check) : Kiểm tra lỗi tế bào Hình 2.1 : Cấu trúc tế bào ATM Toàn thông tin đợc ghép kênh chuyển mạch mạng ATM đợc thực tế bào có độ dài cố định Phần tín hiệu ghép đầu đợc chia thành phần điều khiển chung cho luồng tín hiệu GFC (General Flow Control), phần tín hiệu xác định đờng ảo VPI (Virtual Path Identify), xác định kênh ảo VCI (Virtual Channel Identify), loại tải PT (Payload Type), tín hiệu xác định tế bào u tiên CLP tín hiệu kiểm tra lỗi phần tín hiệu ghép đầu HEC 2.1.2 Các loại tế bào ATM cell Chúng ta phân loại tế bào ATM theo chức phân loại theo vị trí tế bào đợc sử dụng mạng Trang : Tổng quan mạng ATM Đồ án tốt nghiệp Để đầy đủ, thêm thủ tục kết nối đợc mô tả Thủ tục BREATH đợc dùng Pháp dùng khung truyền dẫn E3 đợc sửa đổi đôi chút Cấu trúc khung thuộc dạng truyền đồng byte 1 1 0 0 RAI RES St St St St Bit 17 384 Bit 17 384 Bit 17 384 Bit 17 384 Hình 3.15 : Khung truyền dẫn E3/BREATH 3.2.3.3 Kết nối cell vào giao diện E3 theo chuẩn PLCP Việc kết nối cell theo tiêu chuẩn PLCP cho giao diện E3 đợc mô tả ETSI 300214 Cần ý khung E3 dùng để truyền ATM cell theo chuẩn PLCP cấu hình G.832 mà G.751.Nh ta thấy hình 4.15, khung PLCP gồm cell, cell cộng thêm vào byte overhead, cell cuối đợc cộng thêm trailer 18-20 byte Cũng giống nh khung E1 PLCP, A1 A2 xác định đầu hàng B1 chứa tổng kiểm tra cho khung PLCP phía trớc, trạng thái truyền dẫn thời chứa G1,C1 chứa số byte thêm vào trailer để đảm bảo chiều dài khung PLCP 125às Một vài giá trị C1 đợc cho hình 4.15 Trang : Tổng quan mạng ATM Đồ án tốt nghiệp 1 1 53 byte A1 A2 P9 Z4 First DQDB Slot A1 A1 A2 A2 P8 P7 Z3 Z2 DQDB Slot DQDB Slot A1 A2 P6 Z1 DQDB Slot A1 A1 A2 A2 P5 P4 F1 B1 DQDB Slot DQDB Slot A1 A2 P3 G1 DQDB Slot A1 A2 P2 M2 DQDB Slot A1 A2 P1 M1 DQDB Slot A1 A2 P0 C1 Last DQDB Slot 18-20 byte (125às) Trailer A1, A1 : byte xác định đầu hàng P0 P9 : Các byte nhận dạng Path Overhead M2, M1 : Chứa thông tin quản lý SIP Layer G1 : Giám sát trạng thái truyền dẫn PLCP B1 : Bit kiểm tra chẵn lẻ (BIP-8) Z1 Z4 : Dùng cho mục đích tương lai F1 : Kênh đường truyền người sử dụng PLCP C1 : Chỉ số byte thêm vào phần trailer (mặc định 0) bit bit Far-End-Block-Error Yellow Signal bit Link Status Signal Giám sát trạng thái truyền dẫn PLCP (G1) Hình 3.16 : Khung E3 PLCP 3.2.3.4 Truyền trực tiếp cell qua giao diện E3 Truyền trực tiếp cell đợc xác định cho hai giao diện chủ yếu Châu Âu E3 E4 Trong phơng pháp này,các ATM cell đợc tạo phát với tốc độ 34,368 Mbps 139,264 Mbps mà không cần sử dụng khung truyền dẫn Payload đợc đổi tần thủ tục DSS, với đa thức sinh Trang : Tổng quan mạng ATM Đồ án tốt nghiệp X31 + X28 + thông tin Overhead đợc chứa OAM cell đặc biệt 3.2.4 Truyền ATM cell qua giao diện DS3- 44,736 Mbps 3.2.4.1 Giao diện truyền dẫn DS3 DS3 cấp ghép kênh thứ Bắc Mỹ Đầu tiên, kênhDS1 1,544 Mbps ghép lại thành kênh DS2 có tốc độ 6,312 Mbps Sau kênh DS2 ghép 2lại với thành kênh DS3, có chiều dài 4750 bit, gồm khung 680 bit Mỗi khung truyền dẫn có khối data đợc tách biệt với bít F1,C1,F2,C2,F3,C3 Vì ta có 4704 bit data khung DS3, tơng ứng băng thông 44,210 Mbps Vì hiệu suất băng thông 98,8% X INFO PYLD F1 INFO.PYLD C INFO PYLD F0 C F0 C F1 INFO PYLD X INFO PYLD F1 INFO.PYLD C INFO PYLD F0 C F0 C F1 INFO PYLD P INFO PYLD F1 INFO.PYLD C INFO PYLD F0 C F0 C F1 INFO PYLD M0 INFO PYLD F1 INFO.PYLD C INFO PYLD F0 C F0 C F1 INFO PYLD M1 INFO PYLD F1 INFO.PYLD C INFO PYLD F0 C F0 C F1 INFO PYLD M0 INFO PYLD F1 INFO.PYLD C INFO PYLD F0 C F0 C F1 INFO PYLD X INFO PYLD F1 INFO.PYLD C INFO PYLD F0 C F0 C F1 INFO PYLD khung 680 bit -> siêu khung 4760 bit INFO.PYLD (Information Payload) -> 4704 bit cho PLCP Mỗi khối INFO.PYLD dài 84 bit X, F, C, P, M : Bit tiêu đề DS3 X1, X2 : Tín hiệu Yellow Alarm (mất đồng khung) : 11=đồng bộ;00= cảnh báo P1, P2 : Kiểm tra siêu khung trước F1, f0 : Bit đồng siêu khung C : Bit độn để hiệu chỉnh tần số Hình 3.17 : Cấu hình khung DS3 3.2.4.2 Kết nối cell vào giao diện DS3 dùng chuẩn PLCP Trang : Tổng quan mạng ATM Đồ án tốt nghiệp Một khung DS3 PLCP gồm 12 hàng 57 byte, hàng cuối đợc cộng thêm trailer 12 13 nửa byte để đợc lắp đặt vừa vặn vào vùng payload DS3 Khung DS3 PLCP đợc phát với tốc độ 44,210 Mbps ứng với thời gian 125às Tốc độ tốc độ khung DS3 1 A1 A2 P11 Z6 L2 PDU A1 A1 A2 A2 P10 P9 Z5 Z4 L2 PDU L2 PDU A1 A2 P8 Z3 L2 PDU A1 A1 A2 A2 P7 P6 Z2 Z1 L2 PDU L2 PDU A1 A2 P5 F1 L2 PDU A1 A1 A2 A2 P4 P3 B1 G1 L2 PDU L2 PDU A1 A2 P2 M2 L2 PDU A1 A2 P1 M1 L2 PDU A1 A2 P0 C1 L2 PDU 53 byte Trailer A1, A1 : byte xác định đầu hàng P0 P9 : Các byte nhận dạng Path Overhead M2, M1 : Chứa thông tin quản lý SIP Layer G1 : Giám sát trạng thái truyền dẫn PLCP B1 : Bit kiểm tra chẵn lẻ (BIP-8) Z1 Z4 : Dùng cho mục đích tương lai F1 : Kênh đường truyền người sử dụng PLCP C1 : Chỉ số byte thêm vào phần trailer (mặc định 0) bit bit Far-End-Block-Error Yellow Signal bit Link Status Signal Giám sát trạng thái truyền dẫn PLCP (G1) Hình 3.18 : Khung DS3 PLCP Khung DS3 PLCP khác với khung DS1 PLCP có 12 ATM cell (DS1 có 10 ATM cell ) A1 A2 đợc dùng giống nh trớc để xác định đầu hàng B1 Trang : Tổng quan mạng ATM Đồ án tốt nghiệp chứa BIP-8 cho khung trớc G1 cho biết trạng thái thông tin thời C1 cho biết số byte trailer Quá trình diễn giai đoạn Đầu tiên chèn vào 13 nửa byte, 14 nửa byte, sau chèn vào 13 nửa byte (ứng với trờng hợp không cần độn thêm bit) 14 nửa byte (cho trờng hợp có độn bit), điều tuỳ thuộc vào vị trí pha Tất nửa byte thêm vào đề có dạng 1100 Mã C1 Số khung chu trình Chiều dài trailer 11111111 00000000 01100110 (không độn) 13 14 13 10011001 (độn bít) 14 Hình 3.19 : Nội dung C1 khung DS3 PLCP Payload bandwidth dùng cho cell sử dụng DS3 PLCP 35,63 Mbps, hiệu suất băng thông 79% Overhead, gồm overhead DS3, DS3 PLCP thân ATM cell, chiếm 21% 3.2.5 Truyền ATM cell qua E4- 139,264 3.2.5.1 Giao diện truyền dẫn E4 E4 cấp ghép kênh thứ giao diện truyền dẫn PDH Châu Âu Một kênh E4 đợc tạo cách ghép kênh E3 Cấu trúc khung E4 đợc mô tả G.751 Khung E4 G.752 có 2928 bit đợc chia thành khung con, khung 488 bit Nó đợc xây dựng nh E3 1 1 1 0 0 C1 C2 C3 C4 C5 C1 C2 C3 C4 C5 C1 C2 C3 C4 C5 RAI RES RES RES C1 C2 C3 C4 C5 St St St St Bit 17 488 Bit 17 488 Bit 17 488 Bit 17 488 Bit 17 488 Bit 17 488 Tín hiệu đồng khung : 11111010 Cn : Bit điều khiển St : Bit độn Trang : Hình 3.20 : Khung truyền dẫn E4 (G.751) Tổng quan mạng ATM Đồ án tốt nghiệp Bên cạch ITU-T đa hình dáng khung E4 khuyến nghị G.832 240 cột FA FA E P1 TR M P2 M NR A GC 2160 byte tải trọng hàng Không định nghĩa Hình 3.21 : Khung E4 G.832 4.2.5.2 Sắp xếp ATM cell vào khung E4 Kết nối ATM cell vào khung E4 đợc định nghĩa G.804 ITU-T Tuy nhiên, giống nh E3, cấu hình khung đợc sử dụng cấu hình khung đợc mô tả G.751, mà cấu hình khung đợc mô tả G.832 Các ATM cell đợc đa vào vùng Payload khung E4 có chiều dài 2160 byte theo chế byte đồng Mọi hoạt động khác nh đổi tần vung payload ATM cell điều chỉnh tốc độ cell đợc thực giống nh E3 3.2.5.3 Kết nối cell vào giao diện E4 dùng chuẩn PLCP Việc kết nối cell vào giao diện E4 dùng chuẩn PLCP đợc mô tả RTS 300215 Trong trờng hợp cấu trúc E4 đợc dùng cấu trúc G.751 Cấu trúc khung PLCP nguyên tắc giống nh với khung E3 PLCP 3.2.5.4 Phát trực tiếp cell vào giao diện E4 Trang : Tổng quan mạng ATM Đồ án tốt nghiệp Giống nh E3, việc phát cell trực tiếp vào giao diện E4 giống nh việc phát trực tiếp cell vào giao diện E3, khác trờng hợp tốc độ 139,264 Mbps 3.3 Truyền dẫn ATM cell qua mạng SDH Trong chế độ truyền dẫn SDH, tế bào ATM đợc đóng vào khung truyền gọi container, phần đầu container chứa thông tin điều khiẻn Hình 4.21 minh hoạ khung SDH giao diện 155,52 Mbps Trong phơng pháp truyền sở tế bào, tế bào ATM đợc truyền liên tục mà không tuân theo khung thời gian nh kiểu truyền đồng Trên đờng truyền nhiều 26 tế bào hữu ích lại có tế bào lớp vật lý đợc chèn vào, mục đích để dòng tế bào truyền phù hợp với tốc độ bit cho giao diện Tỷ lệ 26 : 27 tơng ứng với tỷ lệ 149,760 Mbps : 155,520 Mbps 599,040 Mbps : 622,080 Mbps Do đáp ứng đợc yêu cầu tính tơng thích với đờng truyền AU-4 SOH AU4- PTR SOH J1 B3 C2 G1 F2 H4 Z3 Z4 Z5 VC4 Hình 3.22 : Các tế bào ATM đặt khung STM-1 hay STS-3c 3.4 Tóm tắt Trong chơng tìm hiểu cách truyền tế bào ATM cell môi trờng vật lý Các tế bào ATM cell đợc ghép vào khung truyền Trang : Tổng quan mạng ATM Đồ án tốt nghiệp PDH giai đoạn độ lên hệ thống SDH Đồng thời tế bào ATM cell đợc ghép vào khung SDH Chơng IV : cấu trúc mạng truyền dẫn băng rộng B-ISDN Mạng truyền dẫn băng rộng B-ISDN mạng đa dịch vụ có khả phục vụ lúc nhiều nhu cầu khác từ điện thoại, truyền số liệu, truyền hình độ phân giải cao Để làm đợc điều đó, mạng phải có cấu trúc phù hợp Sau tìm hiểu thành phần hình thành lên mạng băng rộng 4.1 cấu trúc tổng quát 4.1.1 Mạng backbone ATM Đối với hệ thống viễn thông bất kỳ, chúng đợc xây dựng dựa xơng sống Đó mạng backbone Mạng truyền dẫn băng rộng B-ISDN không nằm quỹ đạo trung tâm mạng chuyển mạch ATM Các chuyển mạch liên kết với tạo thành ATM Backbone Phầnh mềm định tuyến chuyển mạch cho phép định đờng qua chuyển mạch Đây lớp hạt nhân mạng Trang : Tổng quan mạng ATM Đồ án tốt nghiệp STM-n STM-n Chuyển mạch STM-n Hình 4.1 : Mạng Backbone ATM lớp trung tâm này, hàng loạt tổng đài đợc đấu nối với Các tổng đài này đợc liên kết với thông qua luồng tốc độ cao STM-n 4.1.2 Local Distribution (Lớp phân bố địa phơng ): Chức lớp đợc thực điểm tập trung lu lợng cho thiết bị truy nhập Các thiết bị tổng đài PSTN, IP, Frame Relay Các điểm đợc nối với backbone thông qua liên kết STM-n HUB Hình 4.2 : Cấu trúc mạng LAN Trang : Tổng quan mạng ATM Đồ án tốt nghiệp Hình 4.3 : Tổng đài PABX 4.1.3 Các thiết bị truy cập lắp đặt vị trí khách hàng (CPE Access -Customer Premise Equipment ) Thực tập trung lu lợng từ phía khách hàng để tập trung lu lợng khách hàng để truyền tải đến tổng đài điểm phân phối nh nêu Đối với mạng truyền số liệu, mạng LAN hoạt động giao tiếp chuyển mạch gói để xâm nhập vào mạng Backbone ATM cần phải có chuyển đổi từ dạng tín hiệu dịch vụ (Với truyền số liệu gói ) sang dạng gói để truyền mạng ATM Hình 4.4 : Giao diện chuyển đổi liệu hình vẽ 4.4, ATM DSU (ATM Data service unit) nhận liệu từ router giao diện chuyển tiếp liệu ATM ( ATM Data Exchange Interface) định dạng qua giao diện HSSI ( High speed serial interface) Bộ DSU chuyển đổi liệu sang dạng ATM cell truyền chúng vào mạng ATM thông qua đờng dẫn DS3/E3 4.1.4 cấu trúc tổng quan mạng truyền dẫn băng rộng ATM Trang : Hình 4.4 : Cấu trúc mạng ATM Tổng quan mạng ATM Đồ án tốt nghiệp 4.2 cấu trúc phân lớp mạng ATM Một mạng ATM đợc phân chia cách tổng quát thành lớp : - Lớp đa dịch vụ - Lớp điều khiển - Lớp dịch vụ mạng Chúng ta thấy đợc cách phân lớp qua hình vẽ sau : Network Service Layer TMN SGW SEN SS7 PSTN Control layer Call Server TGW AGW WGW DGW Media layer lalayer Comm Tower * # Hình 4.5 : Các lớp mạng ATM Trang : Tổng quan mạng ATM Đồ án tốt nghiệp Trong hình vẽ trên, lớp đa dịch vụ nơi đặt Gateway mạng điện thoại (TGW Trunk Gateway), mạng truyền số liệu (DGW Data Gateway), cổng truy nhập (Access Gateway), mạng thông tin di động (WGW) Đây nơi mạng viễn thông khác kết nối vào mạng Backbone ATM Lớp điều khiển thực công việc báo hiệu, truyền thông tin điều khiển toàn mạng Các thông tin báo hiệu SS7 mạng PSTN, thông tin từ phục vụ Call Server tới trung kế qua giao thức điều khiển cổng đa dịch vụ (đợc định khuyến nghị H.248 ITU-T) Lớp dịch vụ mạng nơi thực dịch vụ mạng Lớp đợc nối với mạng quản lý viễn thông TMN thông qua node thực hiệu dịch vụ 4.3 Kết nối mạng PSTN vào mạng B-ISDN Call Server * # ISU P SS PSTN MEGACO P BICC ATM Backbone SGW TGW Bearer = Voice channel BICC : Bearer Call Control Call Server MEGACO ISU P P SS SGW TGW PSTN Independent MEGACOP : Media Gateway Control Protocol Hình 4.6 : Kết nối mạng PSTN vào mạng B-ISDN Trang : * # Tổng quan mạng ATM Đồ án tốt nghiệp Để kết nối mạng PSTN vào mạng ATM, ta cần phải có tổng đài hỗ trợ mạng ATM (ví dụ nh tổng đài Alcatel 1000 E10 MM) làm nhiệm vụ cổng tiếp xúc với mạng Backbone ATM Luồng liệu từ mạng PSTN qua tổng đài cổng trung kế (Trunk Gateway) vào mạng ATM luồng Bearer giống nh kênh thoại Luồng tín hiệu qua TGW vào mạng PSTN đối diện Đối với thông tin báo hiệu SS7, thông tin báo hiệu ISUP qua cổng báo hiệu ( SGW - Signalling Gateway) đợc đa qua mạng ATM thông qua giao thức truyền dẫn điều khiển luồng (SCTP Stream Control Transport Protocol) đa đến phục vụ gọi Call Server Các thông tin báo hiệu từ Call Server truyền đến SGW giao thức điều khiển cổng đa dịch vụ MEGACO (trong khuyến nghị H.248) Các call Server liên lạc với kênh điều khiển độc lập với kênh thoại 4.4 chuyển đổi từ mạng pstn sang mạng atm sử dụng tổng đài a1000 e10 mm Trong phần xem xét trình chuyển đổi từ mạng PSTN sử dụng tổng đài E10 cũ sang mạng ATM có sử dụng tổng đài E10 MM có hỗ trợ cho mạng đa dịch vụ Tổng đài khác (không phải Alcatel) LEX SDH Loo p SDH Loop E10 PSTN SDH Loop LEX E10 SDH Loop Hình 4.7 : Mạng PSTN với tổng đài E10 cũ Trang : Tổng quan mạng ATM Đồ án tốt nghiệp Để thực trình chuyển đổi này, trớc hết phải xây dựng đờng trung kế VoATM nối từ tổng đài E10 sang mạng Backbone ATM trì mạng PSTN cũ Bớc thứ hai trình này, phải tiến hành kết nối tổng đài tổng đài E10 Do tổng đài hỗ trợ cho mạng ATM nên cần phải có cổng trung kế để chuyển đổi luồng liệu từ PCM hay STM-n sang dạng liệu mạng ATM cell Với tổng đài cần phải có Call Server để trao đổi thông tin báo hiệu tổng đài với mạng Atm Backbone ngợc lại Bớc thứ thay tổng đài E10 thành tổng đài E10 MM Do loại tổng đài có điều khiển cổng truy cập nh hỗ trợ truyền thông tin báo hiệu nên với loại tổng đài không cần phải có cổng truy cập trung kê nh cổng truy nhập Bớc thứ loại bỏ đờng kết nối với mạng PSTN cũ thức sử dụng mạng cung cấp dịch vụ PCM SDH Loop LE X PC M GC TGW E10 MM SDH Loop PC M LE X GC H.24 Centralized Access Gateway SDH Loop H.24 ATM Backbone H.24 TGW SDH Loop PC M E10 MM STM -n SDH Loop PC M Hình 4.8 : Mạng ATM với tổng đài E10 MM Trang : Đồ án tốt nghiệp Tổng quan mạng ATM 4.4 Tóm tắt Trong chơng tìm hiểu cấu trúc đơn giản mạng ATM Mạng ATM đợc tạo thành từ mạng xơng sống chuyển mạch ATM nối với nhờ luồng STM-n, có node cung cấp dịch vụ khác nối vào thông qua tổng đài phân phối dịch vụ Các tổng đài phân phối dịch vụ làm nhiệm vụ tập trung lu lợng từ thiết bị truy cập lắp đặt đầu cuối khách hàng Ngoài tìm hiểu lớp mạng B-ISDN cấu hình kết nối mạng PSTN với mạng ATM backbone nh trình chuyển đổi từ mạng cũ sang mạng với tổng đài E10 MM Trang : [...]... cũng nh các thông số về QoS phải đợc thiết lập Khi các kết nối đợc thiết lập xong, các ATM cell của nhiều kết nối kênh ảo cũng nh kết nối đờng ảo đợc ghép lại với nhau thành dòng bit liên tục 3.3.1 Lớp ATM : Chức năng mặt phẳng ngời sử dụng Các chức năng của mặt phẳng ngời sử dụng đợc miêu tả thông qua bảng 3.3 Chức năng Thông số Ghép kênh và chuyển mạch cho các đờng ATM VPI/VCI Thiết lập các thông số... mức cao Lớp thích ứng ATM Lớp ATM QuảQuả n lýn lý Lớp mặt bằn g Lớp vật lý Hình 3.1 : Mẫu tham chiều giao thức B-ISDN 3.1.1 Mặt bằng khách hàng (user plane) Mặt bằng khách hàng cung cấp chức năng điều khiển nh vận chuyển các luồng thông tin khách hàng, điều khiển dòng tin, sửa lỗi, Trong trờng hợp này, thông Trang : Tổng quan về mạng ATM Đồ án tốt nghiệp tin khách hàng chỉ ra các thông tin dịch vụ trong... PT có giá trị 4,5 thì cell chứa thông tin Segment OAM hoặc End-to-End OAM Trang : Tổng quan về mạng ATM Đồ án tốt nghiệp 3.3.2 ATM Layer : Chức năng mặt phẳng quản lý Trong mạng B-ISDN, có 4 dòng thông tin quản lý OAM từ F1 đến F5 đợc ITU-T quy định trong khuyến nghị I.610 Nếu F1, F2, F3 đợc sử dụng trong lớp vật lý (physic layer) thì F4 và F5 đợc sử dụng bởi lớp ATM (ATM Layer) Tất cả dữ liệu OAM ở... hiện nh đợc mô tả trên hình 3.9 Việc phân loại theo chiều dọc nh vậy đợc áp dụng cho AAL-1 đến AAL-5 U-SDU AAL-SAP SSCS AAL-SDU CS H T CPCS AAL SAR H ATM T ATM- SAP ATM- SDU H : tiếp đầu T : đuôi H ATM- PDU (tế bào ATM) Hình 3.9 : Quá trình điều khiển AAL và ATM Trang : ... về mạng ATM Đồ án tốt nghiệp *) Các giá trị mặc định của tiêu đề ATM cell Có một số giá trị mặc định đợc xác định trớc cho một số byte trong header của ATM cell Các giá trị này dùng để phân biệt cell đợc sử dụng ở lớp ATM với những cell ở mức vật lý và các cell không xác định Tơng tự nh vậy, có một số giá trị mặc định cho tiêu đề cell tại giao diện UNI Bảng 3.3 tóm tắt các giá trị mặc định của ATM Forum... hơn Thông qua lớp AAL, các đơn vị số liệu giao thức PDU (Protocol Data Unit) ở các lớp cao hơn đợc chia nhỏ và đa vào trờng dữ liệu của tế bào AAL Lớp thích ứng ATM đợc phân thành phân lớp kết hợp CS và phân lớp chia và kết hợp SAR CS tạo ra các thông tin dịch vụ khách hàng bậc cao trong khối dữ liệu giao thức PDU và ngợc lại Phân lớp SAR chia PDU để tạo ra vùng thông tin khách hàng của tế bào ATM. .. truyền cell phù hợp với dải thông Idle cell Phân biệt các loại cell bằng cách dựa vào nội dung phần Header Ghi nhận loại thông tin Nội dung của Header Vùng Payload type Ghi nhận độ u tiên loại bỏ cell và chọn cách loại Vùng CLP và tải của hệ thống bỏ cell Traffic Shaping Các thông số về tải của hệ thống Bảng 3.3 : Chức năng của mặt phẳng ngời sử dụng lớp ATM 3.3.1.1 Các kết nối lớp ATM Do mạng B-ISDN cần... quản lý liên quan tới tài nguyên và thông số nằm ở thực thể giao thức (nh báo hiệu chẳng hạn) Đối với mỗi lớp, quản lý lớp xử lý dòng thông tin OAM (Operation Adminitration Maintenant) tơng ứng 3.1.4 Chức năng của các lớp trong mô hình tham chiếu B-ISDN Giao thức của mặt bằng điều khiển và mặt bằng khách hàng đợc phân loại thành lớp mức cao, lớp thích ứng ATM (AAL), lớp ATM và lớp vật lý Chức năng của... quan về mạng ATM Đồ án tốt nghiệp Lớp thích ứng ATM (AAL ) Kết hợp CS Chức năng kết hợp Phân định và kết hợp lại Chức năng phân chia và kết hợp lại - Điều khiển lu lợngchung - Tạo và tách thông tin ghép đầu - Dịch các tế bào VPI/VCI - Ghép và tách tế bào - Phân chia tốc độ tế bào - Tạo và xác định tín hiệu HEC - Nhận dạng biên của tế bào - Tạo và xác định khung truyền dẫn - Chức năng thông tin thời... các tế bào chứa thông tin hữu ích, các tế bào không xác định hoặc các tế bào OAM ở mức vật lý thì các tế bào rỗi Idle sẽ đợc ghép thêm vào các tế bào ATM với các thông tin phù hợp để tạo ra tốc độ tế bào bằng với dung lợng PT (Payload type) của hệ thống truyền dẫn Ngợc lại, nó cũng bỏ đi các tế bào rỗi để tách các tế bào có dữ liệu Cấu tạo của mỗi byte của tế bào trống trong phần trờng thông tin là 01101010