Đồ Án Phân tích cấu trúc phần cứng chuyển mạch ATM và xem xét ảnh hưởng của nó đến chất lượng dịch vụ

Phân tích cấu trúc phần cứng chuyển mạch ATM và xem xét ảnh hưởng của nó đến chất lượng dịch vụ(101 trang)

LỜI NÓI ĐẦU​
Ngày nay , cùng với sự phát triển về kinh tế- xã hội, nhu cầu trao đổi thông tin của con người ngày càng cao. Bởi vậy công nghệ điện tử viễn thông có vai trò đặc biệt quan trọng nhất là trong giai đoạn bùng nổ thông tin như hiện nay. Các hệ thống điện tử viễn thông là phương tiện rất hữu ích để phục vụ cho nhu cầu trao đổi thông tin một cách cấp thiết.
Uỷ ban tư vấn viễn thông quốc tế CCITT đã đưa ra mô hình mạng viễn thông số hoá đa dịch vụ băng rộng B-ISDN ( Broadband Integrated Service Digital Network). B-ISDN được xây dựng trên cơ sở của mạng cáp quang đồng bộ , mạng thông minh ( IN)và công nghệ chuyển tải không đồng bộ (ATM) đã cho phép truyền tiếng nói, hình ảnh, dữ liệu trên cùng một mạng duy nhất.
ATM là một công nghệ mới dựa trên cấu trúc tế bào ATM, nó kết hợp được các đặc điẻm kỹ thuật giưã chuyển mạch cổ điển của mạng điện thoại với chuyển mạch gói đã đáp ứng được nhu cầu thông tin của con người một cách toàn diện. Có thể nói hệ thống chuyển mạch ATM là phần quan trọng nhất của công nghệ ATM vì thế việc đi sâu nghiên cứu sự ảnh hưởng của cấu trúc phần cứng chuyển mạch ATM đến chất lượng dịch vụ là một vấn đề rất quan trọng và rất cần thiết.
Nội dung chủ yếu của bài đồ án này em đã viết về đề tài :
“Phân tích cấu trúc phần cứng chuyển mạch ATM và xem xét ảnh hưởng của nó đến chất lượng dịch vụ”​ Mặc dù đã cố gắng hoàn thành bài đồ án này nhưng do thời gian có hạn cho nên trong quá trình làm đò án sẽ không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và bạn bè để bài làm của em được tốt hơn và hoàn thiện hơn. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Th.S data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAEAAAABAQMAAAAl21bKAAAAA1BMVEXh5PJm+yKVAAAAAXRSTlMAQObYZgAAAApJREFUCNdjYAAAAAIAAeIhvDMAAAAASUVORK5CYII=" class="mceSmilieSprite mceSmilie7" alt=":p" title="Stick Out Tongue :p">hương Xuân Quang đã tận tình gợi ý, hướng để em hoàn thành bài đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!



CHƯƠNG I​ [B]MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ATM[/B]

[B] I. Giới thiệu chung về ATM[/B]
Kiểu truyền không đồng bộ (ATM) là công nghệ dồn kênh và chuyển mạch trên cơ sở tế bào , thiết kế cho mục đích chung là truyền liên kết có hướng các dịch vụ băng rộng.ATM cũng đang được ứng dụng cho mạng LAN và các công nghệ mạng riêng đã được chỉ ra bởi ATM Forum.
ATM điều khiển cả lưu lượng hướng liên kết và lưu lượng không liên kết thông qua việc sử dụng lớp tương thích. Các liên kết ảo ATM có thể thực hiện nhờ tốc độ bit không đổi(CBR) hoặc tốc độ bit thay đổi (VBR). Mỗi tế bào ATM gồm thông tin địa chỉ, xác định liên kết ảo từ nguồn đến đích. Tất cả các tế bào sau đó được truyền đI, nối tiếp nhau,qua liên kết ảo này.ATM cung cấp các cuộc nối ảo thông qua chuyển mạch ,các cuộc nối cố định (Permanent) và bán cố định (Semi-Permanent), các cuộc nối từ điểm tới điểm hoặc từ điểm tới đa điểm và cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu.
ATM đưa ra khả năng chuẩn hóa trên một kiến trúc mạng, xác định cách thức chuyển mạch và dồn kênh, với SONET/STM cung cấp các cơ sở cho chuẩn truyền vật lý đối với các tốc độ rất cao. ATM cũng hỗ trợ nhiều loại dịch vụ chất lượng cao cho các yêu cầu ứng dụng khác nhau với độ trễ và tổn thất tế bào cho phép. Bởi vậy,nhìn chung ATM là mạng hoàn chỉnh có thể được xây dựng bằng cách sử dụng nguyên lý dồn kênh và chuyển mạch lớp tương thích ATM (ATM Adaption Layer- AAL) và lớp ATM để hỗ trợ cho tất cả các dịch vụ băng rộng như là : tiếng nói,dữ liệu ,video, hình ảnh
[B]II. Cấu trúc tế bào ATM [/B]
Tế bào ATM là đơn vị truyền tín hiệu cơ bản trong công nghệ ATM các chuẩn ATM xác định kích thước cố định của tế bào có độ dài là 53 bytes, bao gồm 5 bytes cho tiêu đề và 48 bytes cho thông tín hiệu như chỉ ra trong hình 1.1. Các bit trong tế bào được truyề liên tục trong đường truyền từ trái sang phải .Các tế bào được sắp xếp vào trong đường truyền vật lý,như là chuẩn DS1, DS3 của Bắc Mỹ hoặc SONET; chuẩn: E1,E3,và E4 của châu Âu; hoặc các chuẩn về STM của ITU-T.





[IMG]http://file:///C:/DOCUME%7E1/admin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg
Trong đó:
H : Phần tiêu đề VPI : Nhận dạng đường ảo
P : Phần thông tín hiệu hữu ích VCI : Nhận dạng kênh ảo
GFC : Điều khiển luồng chung PT : Loại thông tín hiệu
CLP : Ưu tiên tổn thất tế bào HEC : Kiểm tra lỗi tiêu đề
Hình 1.1: Khuôn dạng và sự truyền của tế bào ATM
Trong mạng ATM , toàn bộ thông tín hiệu được chuyển mạch và dồn kênh trong các tế bào có độ dài cố định này. Trường tiêu đề nhận dạng đích đến, loại tế bào và mức độ ưu tiên. Có hai dạng trường tiêu đề của tế bào ATM : một dạng là tế bào được truyền trên giao diện giữa người sử dụng và mạng UNI (User Network Interface) (hình 1.2a),dạng còn lại là các tế bào được truyền giữa các nút mạng NNI ( Network Node Interface)(hình 1.2b).
Trường tiêu đề bao gồm trường nhận dạng đường ảo (VPI), nhận dạng kênh ảo (VCI),loại thông tin (PT) , xác dịnh ưu tiên tế bào (CLP), trường kiểm tra lỗi tiêu đề (HEC). Ngoài ra, trường tiêu dề ở giao diện UNI có điểm khác là trường VPI bị rút ngắn lại còn 8 bit so với 12 bit ở giao diện NNI, thay vào chỗ 4 bit của VPI là trường điều khiển lưu lượng chung(GFC).
​ Hình 1.2:Cấu trúc tế bào ATM tại giao diện UNI và NNI

Trường nhận dạng đường ảo (VPI) dùng để định hướng các tế bào ATM qua bộ chuyển mạch và cung cấp các đường ảo riêng biệt giữa các điểm cuối.Trường nhận dạng kênh ảo (VCI) cung cấp thông tin định hướng kênh cho tế bào ATM .Các kênh ảo được dùng để thiết lập các kênh thông tin giữa các thiết bị đầu cuối.Tổ hợp VPI và VCI tạo thành một giá trị duy nhất cho mỗi cuộc nối.
Trường điều khiển lưu lượng chung(GFC) cho phép bộ dồn kênh điều khiển luồng các cuộc nối ATM ở giao diện UNI. Nó được sử dụng để làm giảm tình trạng quá tải trong thời gian ngắn có thể xảy ra trong mạng của người sử dụng. Cơ chế GFC dùng cho cả cuộc nối từ điểm tới điểm và từ điểm tới nhiều điểm. Khi kết hợp mạng ATM với các mạng khác, thì GFC là bộ các giá trị chuẩn để định nghĩa mức độ ưu tiên các qui luật truy nhập của ATM vào các mạng đó.
Loại thông tin (PT) chỉ ra các tế bào gồm dữ liệu của người sử dụng, dữ liệu báo hiệu hoặc thông tin bảo dưỡng.
Bit ưu tiên tổn thất tế bào (CPL) chỉ ra mức độ ưu tiên của tế bào. Các tế bào ưu tiên thấp hơn bị loại bỏ trước các tế bào có ưu tiên cao hơn trong khi tắc nghẽn.
Trường điều khiển lỗi tiêu đề (HEC) chứa mã dư vòngCRC (Cyclic Redundancy Check).Nó dùng để kiểm tra, phát hiện và sửa các lỗi trong tiêu đề.
Tế bào ATM có thể được phân loại theo lớp cấu thành và chức năng như đã chỉ ra ở bảng 1.1 gồm tế bào lớp ATM và tế bào lớp vật lý
.

Lớp
Tế bào
Các chức năng
Lớp ATM
Tế bào xác định
Liên quan các lớp bậc cao
Tế bào không xác định
Dịch vụ sẵn có trong lớp ATM
Lớp vật lý
Tế bào trống
Lấp chỗ trống
Tế bào OAM lớp vật lý
Tế bào OAM

Bảng 1.1 : Phân loại tế bào ATM
Tế bào lớp ATM được tạo ra trong lớp ATM và được phân chia thành tế bào xác định và tế bào không xác định.
Tế bào lớp vật lý được tạo ra trong lớp vật lý và được chia ra thành tế bào trống và tế bào điều hành khai thác , bảo dưỡng (OAM).
Tế bào xác định được dùng để chỉ những tế bào dành cho dịch vụ trong lớp ATM.Còn tế bào không xác định được dùng khi không có tài nguyên dành sẵn trên đầu phát
Tế bào trống được chèn thêm vào trong trường hợp tốc độ bit của lớp vật lý không phù hợp với tốc độ bit của đường truyền dẫn. Còn tế bào OAM lớp vật lý được dùng cho việc quản lý , khai thác và bảo dưỡng.
III. Các khái niệm về kênh ảo và đường ảo
Trong một đường truyền dẫn có thể bao gồm vài đường ảo VP (Virtual Path),trong mỗi VP có thể có vài kênh ảoVC (Virtual Channel). Mỗi VP và VC trong đường truyền dẫn đều có một giá trị CPI vàVCI riêng, các số VP và VC phụ thuộc vào độ dài của VPI và VCI trong trường tiêu đề của tế bào ATM .
Hình 1.3 thể hiện mối quan hệ giữa VP và VC, và đường truyền dẫn.

Hình 1.3: Mối quan hệ giữa VP ,VC,và đường truyền dẫn.
1, Đường ảo và kênh ảo

Đường ảo (VP) là khái niệm để chỉ việc truyền đơn hướng các tế bào ATM có cùng một giá trị nhận dạng đường ảoVPI. Trong đường truyền dẫn có thể có một số đường ảo. Số đường ảo này phụ thuộc vào số bit của VPI trong trường tiêu đề của tế bào ATM
Kênh ảo (VC) là khái niệm để chỉ việc truyền đơn hướng các tế bào ATM tương ứng với một giá trị nhận dạng kênh ảo chung duy nhất VCI. Nhiều kênh ảo có thể hợp lại thành một đường ảo. Số kênh ảo phụ thuộc vào số bit của VCI trong trường tiêu đề của tế bào ATM.
2, Liên kết kênh ảo (VC link) và liên kết đường ảo (VP link)

ITU-I đã định nghĩa liên kết kênh ảo và liên kết đường ảo như sau:
Liên kết kênh ảo là sự truyền đơn hướng các tế bào ATM giữa điểm mà tại đó các VCI được gán vào tế bào và điểm mà các giá trị đó bị thay đổi hoặc bị xóa.
Liên kết đường ảo là liên kết giữa hai điểm mà tại đó các giá trịVPI được gán, thay đổi hoặc bị xóa.
3, Cuộc nối kênh ảo(VCC) và cuộc nối đường ảo (VPC)

Theo định nghĩa của ITU-I: Cuộc nối kênh ảo (VCC) là sự móc nối của một số liên kết kênh ảo giữa hai điểm mà tại đó có thể truy nhập vào lớp tương thích ATM (AAL). Thực chất VCC là một đường nối logic giữa hai điểm dùng để truyền các tế bào ATM và các VCC được chuyển mạch nhờ vào tổ hợp của giá trị VPI và VCI. Thông qua VCC, thứ tự các tế bào được bảo toàn.
Các VCC được ứng dụng tại giao diện người sử dụng- người sử dụng (User-User) để truyền thông tin hữu ích và thông tin báo hiệu giữa hai đầu cuối. Tại giao diện người sử dụng-mạng (User- Network), VCC có chức năng là tạo truy nhập cuộc nối đến nút chuyển mạch địa phương.VCC giữa các nút mạng được dùng để mang thông tin quản lý lưu lượng mạng, định tuyến và báo hiệu tại giao diện mạng- mạng (Network-Network).
Cuộc nối đường ảo (VPC) là sự móc nối của một số liên kết đường ảo. VPC là sự kết hợp logic của các VCC. Các VPC được chuyển mạch dựa trên giá trị VPI duy nhất. Trong một VPC , mỗi liên kết kênh ảo đều có VCI riêng, tuy vậy ,những VC thuộc về các VP khác nhau có thể có các số VCI giống nhau. Mỗi VC được nhận dạng duy nhất thông qua tổ hợp của hai giá trị VCI và VPI.
VCP liên kết giữa người sử dụng cung cấp cho họ các”ống truyền dẫn” gồm nhiều kênh ảo. Tại giao diện người sử dụng- mạng (User- Network) VPC được dùng để kết hợp các luồng thông tin từ người sử dụng đến các nút chuyển mạch địa phương.Tại giao diện mạng- mạng (Network- Network) VPC sử dụng để tổ chức luồng thông tin của người sử dụng theo sơ đồ định tuyến có sẵn, cho việc chuyển mạch các tuyến hay cho thông tin quản lý mạng .
IV. Cấu trúc phân lớp của mạng ATM

LỜI NÓI ĐẦU​
Ngày nay , cùng với sự phát triển về kinh tế- xã hội, nhu cầu trao đổi thông tin của con người ngày càng cao. Bởi vậy công nghệ điện tử viễn thông có vai trò đặc biệt quan trọng nhất là trong giai đoạn bùng nổ thông tin như hiện nay. Các hệ thống điện tử viễn thông là phương tiện rất hữu ích để phục vụ cho nhu cầu trao đổi thông tin một cách cấp thiết.
Uỷ ban tư vấn viễn thông quốc tế CCITT đã đưa ra mô hình mạng viễn thông số hoá đa dịch vụ băng rộng B-ISDN ( Broadband Integrated Service Digital Network). B-ISDN được xây dựng trên cơ sở của mạng cáp quang đồng bộ , mạng thông minh ( IN)và công nghệ chuyển tải không đồng bộ (ATM) đã cho phép truyền tiếng nói, hình ảnh, dữ liệu trên cùng một mạng duy nhất.
ATM là một công nghệ mới dựa trên cấu trúc tế bào ATM, nó kết hợp được các đặc điẻm kỹ thuật giưã chuyển mạch cổ điển của mạng điện thoại với chuyển mạch gói đã đáp ứng được nhu cầu thông tin của con người một cách toàn diện. Có thể nói hệ thống chuyển mạch ATM là phần quan trọng nhất của công nghệ ATM vì thế việc đi sâu nghiên cứu sự ảnh hưởng của cấu trúc phần cứng chuyển mạch ATM đến chất lượng dịch vụ là một vấn đề rất quan trọng và rất cần thiết.
Nội dung chủ yếu của bài đồ án này em đã viết về đề tài :
“Phân tích cấu trúc phần cứng chuyển mạch ATM và xem xét ảnh hưởng của nó đến chất lượng dịch vụ”​ Mặc dù đã cố gắng hoàn thành bài đồ án này nhưng do thời gian có hạn cho nên trong quá trình làm đò án sẽ không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và bạn bè để bài làm của em được tốt hơn và hoàn thiện hơn. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Th.S data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAEAAAABAQMAAAAl21bKAAAAA1BMVEXh5PJm+yKVAAAAAXRSTlMAQObYZgAAAApJREFUCNdjYAAAAAIAAeIhvDMAAAAASUVORK5CYII=" class="mceSmilieSprite mceSmilie7" alt=":p" title="Stick Out Tongue :p">hương Xuân Quang đã tận tình gợi ý, hướng để em hoàn thành bài đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!



CHƯƠNG I​ [B]MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ATM[/B]

[B] I. Giới thiệu chung về ATM[/B]
Kiểu truyền không đồng bộ (ATM) là công nghệ dồn kênh và chuyển mạch trên cơ sở tế bào , thiết kế cho mục đích chung là truyền liên kết có hướng các dịch vụ băng rộng.ATM cũng đang được ứng dụng cho mạng LAN và các công nghệ mạng riêng đã được chỉ ra bởi ATM Forum.
ATM điều khiển cả lưu lượng hướng liên kết và lưu lượng không liên kết thông qua việc sử dụng lớp tương thích. Các liên kết ảo ATM có thể thực hiện nhờ tốc độ bit không đổi(CBR) hoặc tốc độ bit thay đổi (VBR). Mỗi tế bào ATM gồm thông tin địa chỉ, xác định liên kết ảo từ nguồn đến đích. Tất cả các tế bào sau đó được truyền đI, nối tiếp nhau,qua liên kết ảo này.ATM cung cấp các cuộc nối ảo thông qua chuyển mạch ,các cuộc nối cố định (Permanent) và bán cố định (Semi-Permanent), các cuộc nối từ điểm tới điểm hoặc từ điểm tới đa điểm và cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu.
ATM đưa ra khả năng chuẩn hóa trên một kiến trúc mạng, xác định cách thức chuyển mạch và dồn kênh, với SONET/STM cung cấp các cơ sở cho chuẩn truyền vật lý đối với các tốc độ rất cao. ATM cũng hỗ trợ nhiều loại dịch vụ chất lượng cao cho các yêu cầu ứng dụng khác nhau với độ trễ và tổn thất tế bào cho phép. Bởi vậy,nhìn chung ATM là mạng hoàn chỉnh có thể được xây dựng bằng cách sử dụng nguyên lý dồn kênh và chuyển mạch lớp tương thích ATM (ATM Adaption Layer- AAL) và lớp ATM để hỗ trợ cho tất cả các dịch vụ băng rộng như là : tiếng nói,dữ liệu ,video, hình ảnh
[B]II. Cấu trúc tế bào ATM [/B]
Tế bào ATM là đơn vị truyền tín hiệu cơ bản trong công nghệ ATM các chuẩn ATM xác định kích thước cố định của tế bào có độ dài là 53 bytes, bao gồm 5 bytes cho tiêu đề và 48 bytes cho thông tín hiệu như chỉ ra trong hình 1.1. Các bit trong tế bào được truyề liên tục trong đường truyền từ trái sang phải .Các tế bào được sắp xếp vào trong đường truyền vật lý,như là chuẩn DS1, DS3 của Bắc Mỹ hoặc SONET; chuẩn: E1,E3,và E4 của châu Âu; hoặc các chuẩn về STM của ITU-T.





[IMG]http://file:///C:/DOCUME%7E1/admin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg
Trong đó:
H : Phần tiêu đề VPI : Nhận dạng đường ảo
P : Phần thông tín hiệu hữu ích VCI : Nhận dạng kênh ảo
GFC : Điều khiển luồng chung PT : Loại thông tín hiệu
CLP : Ưu tiên tổn thất tế bào HEC : Kiểm tra lỗi tiêu đề
Hình 1.1: Khuôn dạng và sự truyền của tế bào ATM
Trong mạng ATM , toàn bộ thông tín hiệu được chuyển mạch và dồn kênh trong các tế bào có độ dài cố định này. Trường tiêu đề nhận dạng đích đến, loại tế bào và mức độ ưu tiên. Có hai dạng trường tiêu đề của tế bào ATM : một dạng là tế bào được truyền trên giao diện giữa người sử dụng và mạng UNI (User Network Interface) (hình 1.2a),dạng còn lại là các tế bào được truyền giữa các nút mạng NNI ( Network Node Interface)(hình 1.2b).
Trường tiêu đề bao gồm trường nhận dạng đường ảo (VPI), nhận dạng kênh ảo (VCI),loại thông tin (PT) , xác dịnh ưu tiên tế bào (CLP), trường kiểm tra lỗi tiêu đề (HEC). Ngoài ra, trường tiêu dề ở giao diện UNI có điểm khác là trường VPI bị rút ngắn lại còn 8 bit so với 12 bit ở giao diện NNI, thay vào chỗ 4 bit của VPI là trường điều khiển lưu lượng chung(GFC).
​ Hình 1.2:Cấu trúc tế bào ATM tại giao diện UNI và NNI

Trường nhận dạng đường ảo (VPI) dùng để định hướng các tế bào ATM qua bộ chuyển mạch và cung cấp các đường ảo riêng biệt giữa các điểm cuối.Trường nhận dạng kênh ảo (VCI) cung cấp thông tin định hướng kênh cho tế bào ATM .Các kênh ảo được dùng để thiết lập các kênh thông tin giữa các thiết bị đầu cuối.Tổ hợp VPI và VCI tạo thành một giá trị duy nhất cho mỗi cuộc nối.
Trường điều khiển lưu lượng chung(GFC) cho phép bộ dồn kênh điều khiển luồng các cuộc nối ATM ở giao diện UNI. Nó được sử dụng để làm giảm tình trạng quá tải trong thời gian ngắn có thể xảy ra trong mạng của người sử dụng. Cơ chế GFC dùng cho cả cuộc nối từ điểm tới điểm và từ điểm tới nhiều điểm. Khi kết hợp mạng ATM với các mạng khác, thì GFC là bộ các giá trị chuẩn để định nghĩa mức độ ưu tiên các qui luật truy nhập của ATM vào các mạng đó.
Loại thông tin (PT) chỉ ra các tế bào gồm dữ liệu của người sử dụng, dữ liệu báo hiệu hoặc thông tin bảo dưỡng.
Bit ưu tiên tổn thất tế bào (CPL) chỉ ra mức độ ưu tiên của tế bào. Các tế bào ưu tiên thấp hơn bị loại bỏ trước các tế bào có ưu tiên cao hơn trong khi tắc nghẽn.
Trường điều khiển lỗi tiêu đề (HEC) chứa mã dư vòngCRC (Cyclic Redundancy Check).Nó dùng để kiểm tra, phát hiện và sửa các lỗi trong tiêu đề.
Tế bào ATM có thể được phân loại theo lớp cấu thành và chức năng như đã chỉ ra ở bảng 1.1 gồm tế bào lớp ATM và tế bào lớp vật lý
.

Lớp
Tế bào
Các chức năng
Lớp ATM
Tế bào xác định
Liên quan các lớp bậc cao
Tế bào không xác định
Dịch vụ sẵn có trong lớp ATM
Lớp vật lý
Tế bào trống
Lấp chỗ trống
Tế bào OAM lớp vật lý
Tế bào OAM

Bảng 1.1 : Phân loại tế bào ATM
Tế bào lớp ATM được tạo ra trong lớp ATM và được phân chia thành tế bào xác định và tế bào không xác định.
Tế bào lớp vật lý được tạo ra trong lớp vật lý và được chia ra thành tế bào trống và tế bào điều hành khai thác , bảo dưỡng (OAM).
Tế bào xác định được dùng để chỉ những tế bào dành cho dịch vụ trong lớp ATM.Còn tế bào không xác định được dùng khi không có tài nguyên dành sẵn trên đầu phát
Tế bào trống được chèn thêm vào trong trường hợp tốc độ bit của lớp vật lý không phù hợp với tốc độ bit của đường truyền dẫn. Còn tế bào OAM lớp vật lý được dùng cho việc quản lý , khai thác và bảo dưỡng.
III. Các khái niệm về kênh ảo và đường ảo
Trong một đường truyền dẫn có thể bao gồm vài đường ảo VP (Virtual Path),trong mỗi VP có thể có vài kênh ảoVC (Virtual Channel). Mỗi VP và VC trong đường truyền dẫn đều có một giá trị CPI vàVCI riêng, các số VP và VC phụ thuộc vào độ dài của VPI và VCI trong trường tiêu đề của tế bào ATM .
Hình 1.3 thể hiện mối quan hệ giữa VP và VC, và đường truyền dẫn.

Hình 1.3: Mối quan hệ giữa VP ,VC,và đường truyền dẫn.
1, Đường ảo và kênh ảo

Đường ảo (VP) là khái niệm để chỉ việc truyền đơn hướng các tế bào ATM có cùng một giá trị nhận dạng đường ảoVPI. Trong đường truyền dẫn có thể có một số đường ảo. Số đường ảo này phụ thuộc vào số bit của VPI trong trường tiêu đề của tế bào ATM
Kênh ảo (VC) là khái niệm để chỉ việc truyền đơn hướng các tế bào ATM tương ứng với một giá trị nhận dạng kênh ảo chung duy nhất VCI. Nhiều kênh ảo có thể hợp lại thành một đường ảo. Số kênh ảo phụ thuộc vào số bit của VCI trong trường tiêu đề của tế bào ATM.
2, Liên kết kênh ảo (VC link) và liên kết đường ảo (VP link)

ITU-I đã định nghĩa liên kết kênh ảo và liên kết đường ảo như sau:
Liên kết kênh ảo là sự truyền đơn hướng các tế bào ATM giữa điểm mà tại đó các VCI được gán vào tế bào và điểm mà các giá trị đó bị thay đổi hoặc bị xóa.
Liên kết đường ảo là liên kết giữa hai điểm mà tại đó các giá trịVPI được gán, thay đổi hoặc bị xóa.
3, Cuộc nối kênh ảo(VCC) và cuộc nối đường ảo (VPC)

Theo định nghĩa của ITU-I: Cuộc nối kênh ảo (VCC) là sự móc nối của một số liên kết kênh ảo giữa hai điểm mà tại đó có thể truy nhập vào lớp tương thích ATM (AAL). Thực chất VCC là một đường nối logic giữa hai điểm dùng để truyền các tế bào ATM và các VCC được chuyển mạch nhờ vào tổ hợp của giá trị VPI và VCI. Thông qua VCC, thứ tự các tế bào được bảo toàn.
Các VCC được ứng dụng tại giao diện người sử dụng- người sử dụng (User-User) để truyền thông tin hữu ích và thông tin báo hiệu giữa hai đầu cuối. Tại giao diện người sử dụng-mạng (User- Network), VCC có chức năng là tạo truy nhập cuộc nối đến nút chuyển mạch địa phương.VCC giữa các nút mạng được dùng để mang thông tin quản lý lưu lượng mạng, định tuyến và báo hiệu tại giao diện mạng- mạng (Network-Network).
Cuộc nối đường ảo (VPC) là sự móc nối của một số liên kết đường ảo. VPC là sự kết hợp logic của các VCC. Các VPC được chuyển mạch dựa trên giá trị VPI duy nhất. Trong một VPC , mỗi liên kết kênh ảo đều có VCI riêng, tuy vậy ,những VC thuộc về các VP khác nhau có thể có các số VCI giống nhau. Mỗi VC được nhận dạng duy nhất thông qua tổ hợp của hai giá trị VCI và VPI.
VCP liên kết giữa người sử dụng cung cấp cho họ các”ống truyền dẫn” gồm nhiều kênh ảo. Tại giao diện người sử dụng- mạng (User- Network) VPC được dùng để kết hợp các luồng thông tin từ người sử dụng đến các nút chuyển mạch địa phương.Tại giao diện mạng- mạng (Network- Network) VPC sử dụng để tổ chức luồng thông tin của người sử dụng theo sơ đồ định tuyến có sẵn, cho việc chuyển mạch các tuyến hay cho thông tin quản lý mạng .
IV. Cấu trúc phân lớp của mạng ATM

LỜI NÓI ĐẦU​
Ngày nay , cùng với sự phát triển về kinh tế- xã hội, nhu cầu trao đổi thông tin của con người ngày càng cao. Bởi vậy công nghệ điện tử viễn thông có vai trò đặc biệt quan trọng nhất là trong giai đoạn bùng nổ thông tin như hiện nay. Các hệ thống điện tử viễn thông là phương tiện rất hữu ích để phục vụ cho nhu cầu trao đổi thông tin một cách cấp thiết.
Uỷ ban tư vấn viễn thông quốc tế CCITT đã đưa ra mô hình mạng viễn thông số hoá đa dịch vụ băng rộng B-ISDN ( Broadband Integrated Service Digital Network). B-ISDN được xây dựng trên cơ sở của mạng cáp quang đồng bộ , mạng thông minh ( IN)và công nghệ chuyển tải không đồng bộ (ATM) đã cho phép truyền tiếng nói, hình ảnh, dữ liệu trên cùng một mạng duy nhất.
ATM là một công nghệ mới dựa trên cấu trúc tế bào ATM, nó kết hợp được các đặc điẻm kỹ thuật giưã chuyển mạch cổ điển của mạng điện thoại với chuyển mạch gói đã đáp ứng được nhu cầu thông tin của con người một cách toàn diện. Có thể nói hệ thống chuyển mạch ATM là phần quan trọng nhất của công nghệ ATM vì thế việc đi sâu nghiên cứu sự ảnh hưởng của cấu trúc phần cứng chuyển mạch ATM đến chất lượng dịch vụ là một vấn đề rất quan trọng và rất cần thiết.
Nội dung chủ yếu của bài đồ án này em đã viết về đề tài :
“Phân tích cấu trúc phần cứng chuyển mạch ATM và xem xét ảnh hưởng của nó đến chất lượng dịch vụ”​ Mặc dù đã cố gắng hoàn thành bài đồ án này nhưng do thời gian có hạn cho nên trong quá trình làm đò án sẽ không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và bạn bè để bài làm của em được tốt hơn và hoàn thiện hơn. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Th.S data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAEAAAABAQMAAAAl21bKAAAAA1BMVEXh5PJm+yKVAAAAAXRSTlMAQObYZgAAAApJREFUCNdjYAAAAAIAAeIhvDMAAAAASUVORK5CYII=" class="mceSmilieSprite mceSmilie7" alt=":p" title="Stick Out Tongue :p">hương Xuân Quang đã tận tình gợi ý, hướng để em hoàn thành bài đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!



CHƯƠNG I​ [B]MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ATM[/B]

[B] I. Giới thiệu chung về ATM[/B]
Kiểu truyền không đồng bộ (ATM) là công nghệ dồn kênh và chuyển mạch trên cơ sở tế bào , thiết kế cho mục đích chung là truyền liên kết có hướng các dịch vụ băng rộng.ATM cũng đang được ứng dụng cho mạng LAN và các công nghệ mạng riêng đã được chỉ ra bởi ATM Forum.
ATM điều khiển cả lưu lượng hướng liên kết và lưu lượng không liên kết thông qua việc sử dụng lớp tương thích. Các liên kết ảo ATM có thể thực hiện nhờ tốc độ bit không đổi(CBR) hoặc tốc độ bit thay đổi (VBR). Mỗi tế bào ATM gồm thông tin địa chỉ, xác định liên kết ảo từ nguồn đến đích. Tất cả các tế bào sau đó được truyền đI, nối tiếp nhau,qua liên kết ảo này.ATM cung cấp các cuộc nối ảo thông qua chuyển mạch ,các cuộc nối cố định (Permanent) và bán cố định (Semi-Permanent), các cuộc nối từ điểm tới điểm hoặc từ điểm tới đa điểm và cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu.
ATM đưa ra khả năng chuẩn hóa trên một kiến trúc mạng, xác định cách thức chuyển mạch và dồn kênh, với SONET/STM cung cấp các cơ sở cho chuẩn truyền vật lý đối với các tốc độ rất cao. ATM cũng hỗ trợ nhiều loại dịch vụ chất lượng cao cho các yêu cầu ứng dụng khác nhau với độ trễ và tổn thất tế bào cho phép. Bởi vậy,nhìn chung ATM là mạng hoàn chỉnh có thể được xây dựng bằng cách sử dụng nguyên lý dồn kênh và chuyển mạch lớp tương thích ATM (ATM Adaption Layer- AAL) và lớp ATM để hỗ trợ cho tất cả các dịch vụ băng rộng như là : tiếng nói,dữ liệu ,video, hình ảnh
[B]II. Cấu trúc tế bào ATM [/B]
Tế bào ATM là đơn vị truyền tín hiệu cơ bản trong công nghệ ATM các chuẩn ATM xác định kích thước cố định của tế bào có độ dài là 53 bytes, bao gồm 5 bytes cho tiêu đề và 48 bytes cho thông tín hiệu như chỉ ra trong hình 1.1. Các bit trong tế bào được truyề liên tục trong đường truyền từ trái sang phải .Các tế bào được sắp xếp vào trong đường truyền vật lý,như là chuẩn DS1, DS3 của Bắc Mỹ hoặc SONET; chuẩn: E1,E3,và E4 của châu Âu; hoặc các chuẩn về STM của ITU-T.





[IMG]http://file:///C:/DOCUME%7E1/admin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg
Trong đó:
H : Phần tiêu đề VPI : Nhận dạng đường ảo
P : Phần thông tín hiệu hữu ích VCI : Nhận dạng kênh ảo
GFC : Điều khiển luồng chung PT : Loại thông tín hiệu
CLP : Ưu tiên tổn thất tế bào HEC : Kiểm tra lỗi tiêu đề
Hình 1.1: Khuôn dạng và sự truyền của tế bào ATM
Trong mạng ATM , toàn bộ thông tín hiệu được chuyển mạch và dồn kênh trong các tế bào có độ dài cố định này. Trường tiêu đề nhận dạng đích đến, loại tế bào và mức độ ưu tiên. Có hai dạng trường tiêu đề của tế bào ATM : một dạng là tế bào được truyền trên giao diện giữa người sử dụng và mạng UNI (User Network Interface) (hình 1.2a),dạng còn lại là các tế bào được truyền giữa các nút mạng NNI ( Network Node Interface)(hình 1.2b).
Trường tiêu đề bao gồm trường nhận dạng đường ảo (VPI), nhận dạng kênh ảo (VCI),loại thông tin (PT) , xác dịnh ưu tiên tế bào (CLP), trường kiểm tra lỗi tiêu đề (HEC). Ngoài ra, trường tiêu dề ở giao diện UNI có điểm khác là trường VPI bị rút ngắn lại còn 8 bit so với 12 bit ở giao diện NNI, thay vào chỗ 4 bit của VPI là trường điều khiển lưu lượng chung(GFC).
​ Hình 1.2:Cấu trúc tế bào ATM tại giao diện UNI và NNI

Trường nhận dạng đường ảo (VPI) dùng để định hướng các tế bào ATM qua bộ chuyển mạch và cung cấp các đường ảo riêng biệt giữa các điểm cuối.Trường nhận dạng kênh ảo (VCI) cung cấp thông tin định hướng kênh cho tế bào ATM .Các kênh ảo được dùng để thiết lập các kênh thông tin giữa các thiết bị đầu cuối.Tổ hợp VPI và VCI tạo thành một giá trị duy nhất cho mỗi cuộc nối.
Trường điều khiển lưu lượng chung(GFC) cho phép bộ dồn kênh điều khiển luồng các cuộc nối ATM ở giao diện UNI. Nó được sử dụng để làm giảm tình trạng quá tải trong thời gian ngắn có thể xảy ra trong mạng của người sử dụng. Cơ chế GFC dùng cho cả cuộc nối từ điểm tới điểm và từ điểm tới nhiều điểm. Khi kết hợp mạng ATM với các mạng khác, thì GFC là bộ các giá trị chuẩn để định nghĩa mức độ ưu tiên các qui luật truy nhập của ATM vào các mạng đó.
Loại thông tin (PT) chỉ ra các tế bào gồm dữ liệu của người sử dụng, dữ liệu báo hiệu hoặc thông tin bảo dưỡng.
Bit ưu tiên tổn thất tế bào (CPL) chỉ ra mức độ ưu tiên của tế bào. Các tế bào ưu tiên thấp hơn bị loại bỏ trước các tế bào có ưu tiên cao hơn trong khi tắc nghẽn.
Trường điều khiển lỗi tiêu đề (HEC) chứa mã dư vòngCRC (Cyclic Redundancy Check).Nó dùng để kiểm tra, phát hiện và sửa các lỗi trong tiêu đề.
Tế bào ATM có thể được phân loại theo lớp cấu thành và chức năng như đã chỉ ra ở bảng 1.1 gồm tế bào lớp ATM và tế bào lớp vật lý
.

Lớp
Tế bào
Các chức năng
Lớp ATM
Tế bào xác định
Liên quan các lớp bậc cao
Tế bào không xác định
Dịch vụ sẵn có trong lớp ATM
Lớp vật lý
Tế bào trống
Lấp chỗ trống
Tế bào OAM lớp vật lý
Tế bào OAM

Bảng 1.1 : Phân loại tế bào ATM
Tế bào lớp ATM được tạo ra trong lớp ATM và được phân chia thành tế bào xác định và tế bào không xác định.
Tế bào lớp vật lý được tạo ra trong lớp vật lý và được chia ra thành tế bào trống và tế bào điều hành khai thác , bảo dưỡng (OAM).
Tế bào xác định được dùng để chỉ những tế bào dành cho dịch vụ trong lớp ATM.Còn tế bào không xác định được dùng khi không có tài nguyên dành sẵn trên đầu phát
Tế bào trống được chèn thêm vào trong trường hợp tốc độ bit của lớp vật lý không phù hợp với tốc độ bit của đường truyền dẫn. Còn tế bào OAM lớp vật lý được dùng cho việc quản lý , khai thác và bảo dưỡng.
III. Các khái niệm về kênh ảo và đường ảo
Trong một đường truyền dẫn có thể bao gồm vài đường ảo VP (Virtual Path),trong mỗi VP có thể có vài kênh ảoVC (Virtual Channel). Mỗi VP và VC trong đường truyền dẫn đều có một giá trị CPI vàVCI riêng, các số VP và VC phụ thuộc vào độ dài của VPI và VCI trong trường tiêu đề của tế bào ATM .
Hình 1.3 thể hiện mối quan hệ giữa VP và VC, và đường truyền dẫn.

Hình 1.3: Mối quan hệ giữa VP ,VC,và đường truyền dẫn.
1, Đường ảo và kênh ảo

Đường ảo (VP) là khái niệm để chỉ việc truyền đơn hướng các tế bào ATM có cùng một giá trị nhận dạng đường ảoVPI. Trong đường truyền dẫn có thể có một số đường ảo. Số đường ảo này phụ thuộc vào số bit của VPI trong trường tiêu đề của tế bào ATM
Kênh ảo (VC) là khái niệm để chỉ việc truyền đơn hướng các tế bào ATM tương ứng với một giá trị nhận dạng kênh ảo chung duy nhất VCI. Nhiều kênh ảo có thể hợp lại thành một đường ảo. Số kênh ảo phụ thuộc vào số bit của VCI trong trường tiêu đề của tế bào ATM.
2, Liên kết kênh ảo (VC link) và liên kết đường ảo (VP link)

ITU-I đã định nghĩa liên kết kênh ảo và liên kết đường ảo như sau:
Liên kết kênh ảo là sự truyền đơn hướng các tế bào ATM giữa điểm mà tại đó các VCI được gán vào tế bào và điểm mà các giá trị đó bị thay đổi hoặc bị xóa.
Liên kết đường ảo là liên kết giữa hai điểm mà tại đó các giá trịVPI được gán, thay đổi hoặc bị xóa.
3, Cuộc nối kênh ảo(VCC) và cuộc nối đường ảo (VPC)

Theo định nghĩa của ITU-I: Cuộc nối kênh ảo (VCC) là sự móc nối của một số liên kết kênh ảo giữa hai điểm mà tại đó có thể truy nhập vào lớp tương thích ATM (AAL). Thực chất VCC là một đường nối logic giữa hai điểm dùng để truyền các tế bào ATM và các VCC được chuyển mạch nhờ vào tổ hợp của giá trị VPI và VCI. Thông qua VCC, thứ tự các tế bào được bảo toàn.
Các VCC được ứng dụng tại giao diện người sử dụng- người sử dụng (User-User) để truyền thông tin hữu ích và thông tin báo hiệu giữa hai đầu cuối. Tại giao diện người sử dụng-mạng (User- Network), VCC có chức năng là tạo truy nhập cuộc nối đến nút chuyển mạch địa phương.VCC giữa các nút mạng được dùng để mang thông tin quản lý lưu lượng mạng, định tuyến và báo hiệu tại giao diện mạng- mạng (Network-Network).
Cuộc nối đường ảo (VPC) là sự móc nối của một số liên kết đường ảo. VPC là sự kết hợp logic của các VCC. Các VPC được chuyển mạch dựa trên giá trị VPI duy nhất. Trong một VPC , mỗi liên kết kênh ảo đều có VCI riêng, tuy vậy ,những VC thuộc về các VP khác nhau có thể có các số VCI giống nhau. Mỗi VC được nhận dạng duy nhất thông qua tổ hợp của hai giá trị VCI và VPI.
VCP liên kết giữa người sử dụng cung cấp cho họ các”ống truyền dẫn” gồm nhiều kênh ảo. Tại giao diện người sử dụng- mạng (User- Network) VPC được dùng để kết hợp các luồng thông tin từ người sử dụng đến các nút chuyển mạch địa phương.Tại giao diện mạng- mạng (Network- Network) VPC sử dụng để tổ chức luồng thông tin của người sử dụng theo sơ đồ định tuyến có sẵn, cho việc chuyển mạch các tuyến hay cho thông tin quản lý mạng .
IV. Cấu trúc phân lớp của mạng ATM