Luận Văn Mạng ATM

Lời nói đầu:

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì công nghệ viễn thông đã và đang phát triển nhanh chóng với một số kết quả sau:

1. Thay thế các tổng đài cơ điện bằng tổng đài số.
2. Sử dụng các hệ thống truyền dẫn quang.
3. Sự phát triển nhanh chóng của điện thoại di động (GSM, CDMA, )
4. Ứùng dụng các công nghệ số để cung cấp các dịnh vụ ISDN tới các thuê bao.
5. Công nghệ đường dây thuê bao số xDSL.
6. Mạng truyền số liệu tốc độ cao, các mạng LAN, MAN, WAN.

Mạng viễn thông ngày nay có thể cung cấp nhiều loại hình dịch vụ khác nhau tới khách hàng. Tuy nhiên, các dịch vụ riêng rẽ được cung cấp các mạng riêng rẽ dẫn đến các nhà khai thác mạng phải đầu tư chồng chéo lên nhau. Đònh thời cũng gây khó khăn cho khách hàng khi đăng ký sử dụng. Giải pháp cho vấn đề này là ISDN (Integrated Service Digital Network) mạng số liên kết đa dịch vụ có khả năng cung cấp nhiều dịch vụ băng hẹp ra đời vào những năm 80. Tuy nhiên, ISDN không được phát triển mạnh mẽ một phần do các dịch vụ đưa ra chưa thực sự hấp dẫn khách hàng, chưa thỏa mãn các nhu cầu của khách hàng. Xu hướng đa dạng hoá các dịch vụ viễn thông trong tương lai đòi hỏi các mạng viễn thông phải có khả năng thỏa mãn các yêu cầu của dịch vụ mới: chất lượng dịch vụ QoS (Quality of Service) theo yêu cầu, truyền tải chung các thông tin thoại, hình ảnh, data,. trên cùng một mạng, sử dụng tài nguyên mạng một cách công bằng và hiệu quả, truyền tải dịch vụ băng tần rộng.
Mạng B-ISDN với phương thức truyền tải bất đồng bộ ATM (Asynchronous Tranfer Mode) ra đời kết hợp đặc tính định hướng kết nối của mạng TDM và đặc tính gán động băng tần của chuyển mạch gói và có thể bảo đảm được bốn yêu cầu nói trên. Trong mạng B-ISDN, dữ liệu được truyền tải dưới dạng các gói có chiều dài cố định được gọi là cell. Mỗi cell dài 53 Bytes gồm 5 Bytes trường thông tin điều khiển gọi là Header và 48 Bytes thông tin khách hàng gọi là Payload. Tuy nhiên, lưu lượng trong mạng rất đa dạng và mang tính biến đổi bất thường nên việc quản lý mạng để bảo đảm QoS và sử dụng tối ưu tài nguyên mạng là một vấn đề phức tạp đã và đang đặt ra cho các nhà khai thác.

ATM đầu tiên được nghiên cứu tại trung tâm nghiên cứu CNET (của France Telecom) và Bell Labs (AT&T) vào năm 1983. Sau đó tiếp tục được nghiên cứu tại trung tâm nghiên cứu Acatel Bell(Antwerp) từ năm 1984. Hiện nay, công nghệ ATM đang được nghiên cứu và phát triển tại nhiều nước trên thế giới và được khẳng định là cơ sở hạ tầng của mạng viễn thông, mạng máy tính trong thế kỷ 21. Tuy nhiên hiện nay nhiều vấn đề liên quan đến công nghệ vẫn còn đang được nghiên cứu hoàn thiện, việc thương mại hoá các sản phẩm cũng ở mức hạn chế liên quan đến nhu cầu thị trường sử dụng và tính hiệu quả kinh tế. Nhiều mạng ATM đã được triển khai, bước đầu cung cấp dịch vụ với khách hàng. Mạng ATM công cộng đầu tiên trên thế giới được triển khai ở Mỹ từ năm 1993 – 1995 mang tên WLTEL (nay là WORD – COM) gồm 19 chuyển mạch của NEC. Mạng ATM của Nhật mang tên JAPAN CAMPUS nối 22 trường Đại Học trên toàn quốc đã hoàn thành vào 5/1995.
Mạng B-ISDN (Broadband- Integrated Service Digital Network) là mạng số liên kết đa dịch vụ băng rộng, mạng này tích hợp các mạng hiện có thành một mạng duy nhất. Để chuẩn bị B-ISDN trong tương lai, mạng ATM được xây dựng, đây có thể coi như là một bước chuyển tiếp để đi từ các mạng hiện tại đến mạng B-ISDN. Mạng ATM là mạng liên kết các mạng hiện có lại với nhau, sử dụng phương thức truyền tải ATM.
Với nhữnh vấn đề đặt ra đó, em lựa chọn đề tài “Mạng ATM” cho thiết kế tốt nghiệp của mình. Được sự đồnh ý của nhà trường,bộ môn và giáo viên hướng dẫn, em đã thực hiện đề tài này, đề tài của em bao gồm:

+Phần I : Tổng quan mạng ATM: gồm 2 chương:
Chương I :Sự phát triển của mạng viễn thông: xem xét lịch sử phát triển và đặc điểm của mạng viễn thông cũng như trình bày một cách tổng quan về mạng IDN và N-ISDN; và sự xuất hiện mạng B-ISDN.
Chương II: Mạng B-ISDN và ATM: Trình bày tổng quan về mạng B-ISDN/ATM, ATM là sự tiệm cận của B-ISDN.
+Phần II : kiến trúc mạng ATM: gồm 3 chương:
ChươngI : Cấu trúc và các thành phần mạng: Trình bày cấu trúc và các thành phần mạng ATM
ChươngII : Các giao diện người sử dụng-mạng (UNI) và giao diện mạng-mạng (NNI), phối hợp mạng ATM và các mạng khác.
ChươngIII: Hoạt động của mạng: Cấu trúc tế bào, nguyên lý chuyển mạch, địa chỉ trong mạng ATM,
+Phần III: Các đề xuất cho quá trình xây dựng mạng ATM ở Việt Nam: gồm 2 chương như sau:
Chương I : Tình hình mạng viễn thông Việt Nam: Trình bày khái quát về mạng viễn thông Việt Nam cũng như các nhận xét của em về mạng ATM từ đó đưa ra hướng giải quyết.
Chương II: Quá trình phát triển mạng ATM và mạng ATM thử nghiệm: đưa ra cơ sở kỹ thuật phát triển mạng ATM và các phương pháp phát triển mạng, đồng thời đề cập đến mạng ATM thử nghiệm tại Viẹt Nam.



Mục lục
Mục lục
Lời cảm ơn
Lời giới thiệu
Trang
PHẦN I: TỔNG QUAN MẠNH ATM
CHƯƠNG I: SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG VIỄN THÔNG
1.1. lịch sử phát triển của mạng viễn thông 2
1.2. Các Đăïc Điểm Của Mạng viễn thông 3
1.3. Mạng ISDN và Mạng N-ISDN 5
1.3.1.Điều kiện thuận lợi về công nghệ cho sự xuất hiện mạng N-ISDN 5
1.3.2. Tổng quát về mạng N-ISDN 6
1.3.2.1. Khái niệm về kênh (Chanel) thông tin 7
1.3.2.2. Giao diện lối vào mạng N-ISDN 8
1.4. Các dịch vụ băng rộng và sự xuất hiện mạng B-ISDN 9
1.4.1. Xu hướng các dịch vụ băng rộng 9
1.4.2. Điều kiện thuận lợi về công nghệ cho sự xuất hiện mạng B-ISDN 10
CHƯƠNG II: MẠNG B-ISDN VÀ ATM
2.1. Mạng B-ISDN 11
2.1.1. Cấu hình giao thức chuẩn mạng B-ISDN 11
2.1.2. Các tham số cơ bản của mạng B-ISDN 12
2.1.2.1. Tốc độ bit tự nhiên, tốc độ bit trung bình, tốc độ bit cực đại và tốc độ truyền dịch vụ của mạng 12
2.1.2.2. Các tham số đặc trưng cho chất lượng mạng 14
2.1.3. Mô hình giao thức chuẩn của mạng B-ISDN 16
2.1.4. Bốn lớp của mô hình tham chiếu B-ISDN 18
2.1.4.1. Lớp vật lý 19
2.1.4.2. Lớp ATM 21
2.1.4.3. Lớp tương thích ATM AAL (ATM Adaption Layer) 22
2.2. Lựa chọn kiểu truyền cho B-ISDN 24
2.2.1. Xét phương thức chuyển mạch kênh thuần túy 24
2.2.2. Phương thức chuyển mạch kênh nhiều tốc độ 25
2.2.3. Chuyển mạch kênh tốc độ cao 25
2.2.4. Phương thức chuyển mạch gói 26
2.2.5. Phương thức chuyển mạch không đồng bộ ATM 26
2.3. Mạng ATM –sự tiệm cận của mạng B-ISDN 27



PHẦN II: KIẾN TRÚC MẠNG ATM
CHƯƠNG I: CẤU TRÚC VÀ CÁC THÀNH PHẦN CỦA MẠNG
1.1. Cấu trúc mạng 32
1.1.1. Khái niệm mạng 32
1.1.2. Các loại mạng 32
1.1.3. Mô hình cấu trúc mạng 34
1.2. Thiết bị khách hàng 36
1.2.1. Nhóm khách hàng kinh doanh 37
1.2.2. Các khách hàng gia đình 37
1.3. Các thiết bị mạng 38
1.3.1. B-NT1 38
1.3.2. ATM Router 38
1.3.4. ATM Hub 40
1.3.4. Cấu trúc nút chuyển mạch và nối xuyên trong ATM 41
1.3.5. Các thiết bị ATM khác 42
CHƯƠNG II: CÁC GIAO DIỆN VÀ PHỐI HỢP MẠNG
2.1. Giao diện mạng-người sử dụng UNI (User-Network Interface) và giao diện mạng-mạng NNI (Network-Network Interface) 44
2.2. Ghép nối mạng ATM với mạng khác 46
2.2.1. Phối hợp với mạng hiện tại 46
2.2.1.1. Cơ sở của việc phối hợp 46
2.2.1.2. Vấn đề phối hợp mạng 47
2.2.1.3. Phối hợp dịch vụï 55
2.2.1.4. Địa điểm thực hiện các chức năng phối hợp 48
2.2.1.5. Xử lý cuộc gọi tại cổng (GW)-hay địa điểm của các khối hối hợp 49
2.2.2. Phối hợp với mạng số liệu tốc độ cao 50
2.2.2.1. Phối hợp với mạng LAN tốc độ cao bằng ATM 50
2.2.2.2. Phối hợp mạng ATM với mạng MAN 52
2.2.2.3. Sự phối hợp mạng ATM và Frame Relay (FR) 53
2.2.2.4. Phối hợp mạng ATM với mạng di động 54
CHƯƠNG III: HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG ATM
3.1. Truyền dẫn trên cơ sở tế bào 56
3.1.1. Số liệu nhận dạng kênh ảo VCI và đường ảo VPI 58
3.1.2. Trường kiểu tế bào PT 59
3.1.3. Trường chỉ mức ưu tiên mất tế bào CLP 59
3.1.4. Trường tiêu đề HEC 59
3.1.5. Trường điều khiển luồng chung GFC 60
3.1.6. Đảm bảo trình tự các cell 60
3.1.7. Giải quyết tranh chấp giữa các tế bào 61
3.2. Chuyển mạch trong ATM 62
3.2.1. Nguyên lý chuyển mạch ATM 62
3.2.2. Các phần tử chuyển mạch ATM 63
3.2.2.1. Cấu tạo chung của phần tử chuyển mạch 63
3.2.2.2. Xử lý phần Header của tế bào trong phần tử chuyển mạch 68
3.2. Chuyển mạch quang 69
3.3. Địa chỉ trong ATM 70
3.4. Báo hiệu trong ATM 71
3.5. Hoạt động điều khiển và các thủ tục trong cầu nối 72
3.5.1. Giới thiệu 72
3.5.2. Thủ tục thiết lập cầu nối 74
3.5.3. Thủ tục tái khởi động 74
3.5.4. Thủ tục loại bỏ cầu nối 75
3.5.5. Thủ tục yêu cầu thông tin trạng thái 75
3.5.6. Thủ tục thêm vào phần tử 76
3.5.7. Thủ tục loại bỏ bớt phần tử 76
3.6. Quản lý lưu lượng trong ATM 77
3.7. Hoạt động tìm đường trong ATM 78
PHẦN III: CÁC ĐỀ XUẤT CHO QUÁ TRÌNH XÂY DỰNG MẠNG ATM
Ở VIỆT MAM
CHƯƠNG I: TÌNH HÌNH MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM
1.1. Mạng viễn thông tại Việt Nam 82
1.1.1. Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PSTN của VNPT 83
1.1.2. Các hệ thống thông tin di động tế bào tại Việt Nam 83
1.1.3. Mạng nhắn tin ở Việt Nam (Đài 107) 86
1.1.4. Mạng chuyển mạch gói ở Việt Nam 87
1.1.5. Mạng Internet ở Việt Nam 88
1.2. Nhận xét 89
CHƯƠNG II: QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN MẠNG ATM VÀ MẠNG ATM
THỬ NGHIỆM
2.1. Quá trình phát triển mạng ATM 91
2.1.1. Những khía cạnh kỹ thuật chung của việc phát triển mạng 91
2.1.2. Các phương pháp thay thế / ốc đảo / chồng lấn 92
2.2. Mạng ATM thử nghiệm tại Việt Nam 93
+KẾT LUẬN
Tài liệu tham khảo