Công nghệ ATM giải pháp truyền dẫn của mạng B-ISDN

g kỹ thuật mới có thể đem lại nhiều lợi ích hơn. Vào những năm 80 ta lại chứng kiến một lần nữa sự bùng nổ trong lĩnh vực điện tử và tin học, công nghệ kác này đã cho phép chế tạo các bộ vi xử lý rất cao, kích thước nhỏ, giá phải chăng. Chất lượng các linh kiện điện tử khác cũng được cải thiện rõ rệt. Các công nghệ mới như cáp quang, VLSI cho pháp truyền và xử lý thông tin rất nhanh chóng. Các máy tính cá nhân đã trở nên phổ biến làm cho nhu cầu về nhiều loại hình dịch vụ viễn thông khác nhau như: thoại, số liệu, video,... đều tăng lên mạnh mẽ. Tuy nhiên các mạng viễn thông hiện tại không còn đáp ứng được các nhu cầu ngày càng cao của người sử dụng. Xuất phát từ những hạn chế của mạng viễn thông hiện tại, cùng với những nhu cầu của người sử dụng đã ảnh hưởng mạnh mẽ đến sự phát triển của công nghệ viễn thông mà trước tiên là sự ra đời của mạng tổ hợp dịch vụ số băng hẹp (N-ISDN). Tuy nhiên N-ISDN vẫn chưa đủ khả năng đáp ứng các dịch vụ mới. Do vậy mạng tổ hợp dịch vụ số băng rộng Broadband ISDN (hay B-ISDN)đã được xây dựng. Dựa trên những ưu việt của ATM và đặc thù của mạng viễn thông hiện tại, ITU-T đã chọn giải pháp truyền tải không đồng bộ ATM (Asynchronous Transfer Mode) là phương pháp truyền tải cho mạng B-ISDN. Nhận thức được tầm quan trọng và hướng phát triển trong tương lai của mạng nên em muốn tìm hiểu, nghiên cứu về ứng dụng và hoạt động của mạng này mà cụ thể hơn là giải pháp truyền tải không đồng bộ ATM trong B-ISDN. Em đã chọn đề tài cho Đồ án tốt nghiệp của mình là: “ Công nghệ ATM giải pháp truyền dẫn của mạng B-ISDN ”. Nội dung đồ án gồm 4 chương: Chương I: Tổng quan về mạng viễn thông. Chương II: Công nghệ ATM. Chương III: Hoạt động và ứng dụng của ATM trong mạng B-ISDN. Chương IV: Tổng quan về kiến trúc mạng B-ISDN. Trong phần Báo cáo này do thời gian có hạn em mới chỉ nghiên cứu được 2 chương đầu của đồ án là những gì sơ lược nhất còn phần chính em xin được trình bày tiếp trong đồ án . Sau cùng cho phép em được bày tỏ lời cảm chân thành tới thầy lê tân phương đã hướng dẫn em trong quá trình thực hiện đồ án này. Chương I TổNG QUAN Về MạNG viễn thông 1.1. Đặc điểm mạng viễn thông hiện nay. 1.1.1. Các khái niệm trong mạng viễn thông. 1.1.1.1 Khái niệm mạng viễn thông. Mạng viễn thông là tập hợp tất cả các thiết bị viễn thông và phương thức dùng để truyền thông tin giữa những người sử dụng khi thực hiện các dịch vụ tương ứng. Các dịch vụ viễn thông bao gồm các dịch vụ truyền tín hiệu thoại, dịch vụ truyến số liệu, truyền hình ...... 1.1.1.2. Thiết bị cấu thành mạng. Theo quan điểm phần cứng thì mạng viễn thông chỉ bao gồm các thiết bị cấu thành mạng đó là thiết bị đầu cuối, thiết bị chuyển mạch và thiết bị truyền dẫn . Thiết bị đầu cuối Là những thiết bị giao tiếp giữa mạng viễn thông và người sử dụng. Nó có nhiệm vụ chuyển đổi thông tin sang tín hiệu điện ( ở bên phát) và chuyển tín hiệu điện thành thông tin ban đầu ( ở bên nhận). Đồng thời thực hiện trao đổi các tín hiệu điều khiển giữa người sử dụng và mạng viễn thông . Thiết bị chuyển mạch Chức năng chính là thiết lập đường truyền dẫn giữa các thiết bị đầu cuối cho một mạng viễn thông. Chuyển mạch có thể được phân ra là chuyển mạch nội hạt và chuyển mạch chuyển tiếp: _ Chuyển mạch nội hạt là chuyển mạch cung cấp trực tiếp tuyến truyền dẫn tới thuê bao. _ Chuyển mạch chuyển tiếp là chuyển mạch cung cấp truyền tuyến dẫn giữa các chuyển mạch nội hạt. Thiết bị truyền dẫn Là thiết bị được sử dụng để truyền các tuyến truyền dẫn mà thiết bị chuyển mạch đã thiết lập .Tuỳ theo tính chất truyền dẫn mà có các kiểu truyền dẫn và thiết bị truyền dẫn tương ứng. Có thể là cáp quang, cáp đồng trục, vi ba, vệ tinh .... 1.1.1.3. Kỹ thuật mạng viễn thông. Kỹ thuật mạng viễn thông là kỹ thuật cần thiết để kết hợp các thiết bị cấu thành mạng thành một mạng đồng nhất. Kỹ thuật này bao gồm: Kỹ thuật cấu hình mạng lưới, kỹ thuật đánh số, tính cước, đồng bộ, báo hiệu, đảm bảo chất lượng ,liên lạc ... * Kỹ thuật cấu hình mạng lưới: để xác định cách tổ chức các thiết bị cấu thành mạng. Kỹ thuật này phải kết hợp gắn với việc quy hoạch vị trí tổng đài, vị trí thuê bao sao cho đảm bảo hiệu quả truyền dẫn thông tin, lưu lượng, chất lượng và công tác quản lý mạng. Có rất nhiều cách tổ chức mạng lưới như mạng hình sao, mạng hình lưới. * Kỹ thuật đánh số: để xác định cho mỗi thuê bao một mã số riêng biệt .Qua mã số này ta có thể nắm bắt được một cách đầy đủ thông tin về thuê bao đó như dịch vụ của thuê bao đó là kiểu dịch vụ gì , truyền dẫn ra sao , vị trí ở đâu ..... * Kỹ thuật tính cước: xác định phương pháp tính cước cho các thuê bao đối với các kiểu dịch vụ viễn thông khác nhau. Trên cơ sở các khái niệm về mạng viễn thông, trải qua các giai đoạn phát triển, có thể thấy một số đặc điểm nổi bật của mạng viễn thông hiện nay. 1.1.2. Các đặc điểm của mạng viễn thông hiện nay. Ngày nay, trên thế giới đang tồn tại rất nhiều dịch vụ viễn thông, ứng với mỗi kiểu thông tin mà người sử dụng cần trao đổi thì lại có một loại dịch vụ tương ứng, ứng với mỗi loại dịch vụ này lại có ít nhất một loại mạng riêng biệt để phục vụ cho dịch vụ đó. Và kết quả là hiện nay đang tồn tại song song rất nhiều mạng dịch vụ viễn thông khác nhau như: Mạng Telex: Dùng để gửi các bức điện dưới dạng các kí tự được mã hoá bằng 5 bit (mã Baudot) . Không truyền được các thông tin thoại, thông tin về hình ảnh cả động và tĩnh ...Tốc độ truyền thấp ( từ 75 đến 300 bit /s). Mạng điện thoại công cộng: (POST – Plain Old Telephone Service). Nhóm thông tin tiếng nói được số hoá và chuyển mạch ở hệ thống chuyển mạch PSTN(Public Switch Telephone Network) là tổng đài điện tử số có chứa các chương trình làm việc lập trình sẵn.Tín hiệu truyền dẫn trong mạng là các tín hiệu thoại đã được số hoá. Có thể truyền bằng cáp đồng trục hoặc cáp quang. Giữa hai thiết bị đầu cuối có một kênh được thiết lập sẵn trước khi có cuộc gọi. Vì thế mạng điện thoại có thể được gọi là một mạng chuyển mạch kênh ( Circuit – Switching). Mạng truyền số liệu: dùng để trao đổi số liệu giữa các thiết bị đầu cuối là các máy tính. Mạng này sử dụng phương pháp chuyển mạch kênh hoặc chuyển mạch gói ( Packet-Switching). Nghĩa là số liệu trước khi truyền dẫn trong mạng sẽ được chia thành các gói tin. Các gói tin này sẽ được truyền qua các nút mạng để đến được trạm đích thông qua địa chỉ tại các gói tin đó . Mạng số liệu đang rất phát triển với nhu cầu sử dụng ngày càng cao. .............. Mỗi mạng trên được thiết kế cho các dịch vụ riêng biệt và không thể sử dụng cho các mục đích khác. Nếu người sử dụng muốn sử dụng một trong các loại hình dịch vụ trên thì họ phải đăng kí với nhà cung cấp dịch vụ đó. Nếu muốn sử dụng một lúc nhiều loại hình thì phải trang bị nhiều loại thiết bị đầu cuối, thiết bị chuyển mạch, thiết bị truyền dẫn. Bên cạnh đó, mỗi mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng khác nhau… Do đó hệ thống viễn thông hiện nay có rất nhiều nhược điểm: Chỉ truyền được các dịch vụ độc lập tương ứng từng mạng.Thiều mềm dẻo, linh hoạt trong truyền dẫn, chuyển mạch khi có các kỹ thuật hay công nghệ mới. Kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng, vận hành, chia sẻ tài nguyên cho các mạng khác cùng sử dụng. Hạn chế sự phát triển của nhiều loại hình dịch vụ mới. Tóm lại, hệ thống viễn thông ngày nay còn nhiều nhược điểm trong khi các yêu cầu của người sử dụng ngày càng cao. Điều này làm cho hệ thống viễn thông cũ không còn đáp ứng được, cần có một mạng thích hợp nhằm đáp ứng các nhu cầu trên của người sử dụng và từ những lý do đó đã tạo điều kiện cho việc ra đời một hệ thống viễn thông mới với nhiều tiện ích hơn, phục vụ được nhiều hơn các yêu cầu của người sử dụng cũng như để tương xứng với sự phát triển lớn mạnh của các ngành khoa học kỹ thuật khác. 1.1.3. Sự ra đời của mạng băng rộng B-ISDN. Sự ra đời của ISDN (Intergrated Services Digital Network). Vào đầu những năm 80, thuật ngữ ISDN bắt đầu được nhắc đến nhiều. Nó có nghĩa là một mạng số tích hợp đa dịch vụ. Có thể hiểu đó là sự liên kết các dịch vụ viễn thông bình thường như thoại, số liệu, truyền hình...thông qua các phương tiện truyền dẫn thông tin số như cáp quang, vi ba và vệ tinh. ISDN cung cấp đường nối tín hiệu số theo kiểu điểm nối điểm giữa hai thiết bị đầu cuối. Nó có khả năng tải tất cả các kiểu thông tin như thoại, số liệu, đồ hoạ, văn bản và hình ảnh trên cùng một đường dẫn số đó. Dựa vào các dịch vụ thông tin của ISDN, người ta còn đưa ra định nghĩa về ISDN trên cơ sở kỹ thuật chuyển mạch. Đó là sự kết hợp giữa chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói để tạo thành một mạng tổng thể đáp ứng hầu hết các loại hình dịch vụ của người sử dụng. Người ta đưa ra sơ đồ cấu trúc của ISDN là: User Gate - way ISDN Các tín hiệu OA & M Chuyển mạch kênh Chuyển mạch gói Các dịch vụ khác Gate - way ISDN User Giao diện ISDN Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc tổng quát ISDN Cấu trúc của ISDN bao gồm: Các tín hiệu OA&M là một mạng quản lý mạng ISDN Các bộ phận chuyển mạch kênh để phục vụ cho các dịch vụ sử dụng phương thức chuyển mạch kênh. Các bộ phận chuyển mạch gói để phục vụ cho các dịch vụ sử dụng phương thức chuyển mạch gói. Các phương tiện truyền thông khác: Gateway ISDN: cổng ISDN để tăng cường đăng ký khi cần truy nhập vào mạng. Giao diện ISDN: là giao diện duy nhất giữa người dùng và mạng. Người ta phân chia giao diện này này ra làm hai loại: Giao diện BRI – ISDN: đây là giao diện tốc độ cơ bản. Tốc độ của giao thức này là 144Kb/s, gồm có hai kênh B và một kênh D: Kênh B là kênh truyền số liệu, hình ảnh, dữ liệu theo phương thức chuyển mạch kênh hoặc chuyển mạch gói với tốc độ duy nhất 64Kb/s. Kênh D là kênh truyền tín hiệu báo hiệu tốc độ cơ sở. Tốc độ của giao diện là 1544Kb/s, gồm có 24 kênh 64Kb/s. Mỗi kênh hoạt động như một kênh báo hiệu 64Kb/s hoặc chuyển mạch gói. Với hai giao diện BRI & PRI, ISDN có thể phục vụ người sử dụng tải các phần mền từ Internet xuống, dùng trong các ứng dụng điều khiển từ xa như: giáo dục và mua hàng,..., dùng để tổ chức các hội nghị qua màn hình...nhưng vấn đề đặt ra là tốc độ truyền dẫn. Tốc độ truyền dẫn của ISDN vẫn còn hạn chế trong các lĩnh vực như dịch vụ thời gian thực....Chính vì thế mà B – ISDN ra đời. 1.1.3.2. Sự ra đời của mạng băng thông rộng B – ISDN. Xuất phát từ những hạn chế của ISDN về mặt tốc độ truyền dẫn, bên cạnh đó còn có các yêu cần về dịch vụ và chất lượng dịch vụ luôn luôn thay đổi và đòi hỏi ngày càng cao nên cần có một mạng nên cần có một mạng viễn thông mới chủ yếu là do các nguyên nhân sau: Các yêu cầu dịch vụbăng rộng đang tăng lên. Các kỹ thuật xử lý tín hiệu, chuyển mạch, truyển dẫn ở tốc độ cao đã trở thành hiện thực từ vài trăm Mb/s đến hàng Gb/s. Tiến bộ về khả năng xử lý ảnh và số liệu. Sự phát triển các ứng dụng phần mền trong lĩnh vược tin học và viễn thông. Sự cần thiết phải tổ hợp các dịch vụ phụ thuộc lẫn nhau ở chuyển mạch kênh hay chuyển mạch gói vào một mạng băng thông rộng duy nhất. So với các mạng khác dịch vụ tổ hợp và mạng tổ hợp có nhiều ưu điểm về mặt kinh tế, phát triển, thực hiện, 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 lý mạng(về tốc độ đường truyền, chất lượng dịch vụ, về độ tin cậy trong lĩnh vực trao đổi thông tin.... ) Cuối năm 1988, những khuyễn nghị chính thức ITU – I.21 như sau “Mạng tổ hợp số đa dịch vụ băng rộng B-ISDN (Broodband Integrated Services Digital Net Work) cung cấp các cuộc nối thông qua chuyển mạch, các cuộc nối cố định (pernament) hoặc bán cố định (semipernament), các cuộc nối từ điểm đến điểm (point to point) hoặc từ điểm đến nhiều điểm (point to multipoint) và cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu, dịch vụ dành trước, dịch vụ cố định. Cuộc nối trong B- ISDN phục vụ cho cả chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói theo kiểu đơn phương tiện (Monomedia) hay đa phương tiện (Multimedia), hướng liên kết (Connection-Oriented) hoặc không liên kết (Connectionless), theo cấu hình đơn hướng hay đa hướng. Bên cạch đó B – ISDN là một mạng thông minh có khả năng cung cấp các dịch vụ cải tiến, cung cấp các công cụ bảo dưỡng và vận hành (OAM) điều khiển và quản lý mạng có hiệu quả. 1.1.4. Lựa chọn phương thức truyền tải cho mạng B. Vì mạng B là mạng cung cấp các dịch vụ thời gian thực cho nên việc lựa chọn phương thức truyền tải cho mạng B-ISDN phải đảm bảo hai yêu cầu đó là tính trong suốt về mặt nội dung và tính trong suốt về mặt thời gian. Việc lựa chọn sẽ dễ dàng hơn sau khi ta xem xét một số phương thức chuyển mạch hiện hành. 1.1.4.1. Chuyển mạch kênh. Đây là phương pháp được sử dụng từ lâu trong mạng điện thoại PSTN. Ngày nay phương pháp này vẫn được sử dụng trong mạng ISDN. Nó sử dụng phương pháp ghép kênh theo thời gian TDM(Time Division Maltiplexing). Trong đó thông tin trên một kênh được truyền theo một chu kỳ đều đặn 125 Us ở một khe thời gian cố định, tập hợp các khe thời gian trong khoảng 125 Us tạo thành một khung thời gian. Kênh truyền trong mạng chuyển mạch kênh là kênh thực được thiết lập trước khi có yêu cầu thiết lập cuộc gọi trong mạng. Do đó phương pháp này thiếu tính mềm dẻo do thông tin phải truyền theo một tần số cố định dẫn tới giới hạn về mặt tốc độ và không thích hợp cho viềc truyền các dịch vụ băng rộng có các đặc điểm khác nhau. 1.1.4.2. Chuyển mạch kênh đa tốc độ. Để khắc phục sự thiếu mềm dẻo của chế độ truyền đơn tốc độ trong chuyển mạch kênh người ta đưa ra hệ thống chuyển mạch kênh đa tốc độ MRCS (Maltirate Circuit Switching). Các đường nối trong MRCS được chia thành n kênh cơ bản gồm các khung thời gian có độ dài khác nhau, mọi cuộc liên lạc có thể được xây dựng từ n kênh này. Thông thường các kênh cơ bản cho một cuộc nối là: _ Một kênh có tốc độ là 1024 Kbit/s. _ Tám kênh H1 có tốc độ là 2048 Kbit/s. _ Một kênh H4 có tốc độ là 139.164 Kbit/s. MRCS rất phức tạp do mỗi kênh cơ sở của một đường nối phải giữ đồng bộ với các kênh khác nhau để đảm bảo tính trong suốt về mặt thời gian. Ngoài ra việc sử dụng tài nguyên chung của MRCS không đạt hiệu quả: Khi mọi kênh H1 bận thì không thể thiết lập thêm một kênh nào khác trong khi có thể H4 vẫn rỗi. Do vậy đây chưa phải là giải pháp cho mạng băng rộng. 1.1.4.3. Chuyển mạch kênh tốc độ cao. Các tài nguyên trong hệ thống chuyển mạch kênh tốc độ cao FCS (Fast Circuit Switching) chỉ được cung cấp khi thông tin được gửi đi. Sau khi gửi xong thông tin tài nguyên được giải phóng trở lại. Sự cung cấp này được thiết lập mỗi lần gửi như trong trường hợp chuyển mạch gói nhưng dưới sự điều khiển của tín hiệu báo hiệu liên kết nhanh (fast “associated” signalling) chứ không nằm trong chuyển mạch gói. Khi thiết lập cuộc gọi người sử dụng yêu cầu độ rộng của băng bằng số nguyên lần độ rộng băng của kênh cơ bản. Hệ thống lúc này chưa cung cấp tài nguyên ngay mà nó ghi lại các thông tin về chuyển mạch, thông tin về độ rộng băng theo yêu cầu, thông tin về địa chỉ của đích được chọn. Khi bên phát bắt đầu gửi thông tin, lúc này hệ thống báo hiệu rằng bên phát có thông tin được gửi đi yêu cầu chuyển mạch để phân phối tài nguyên ngay lập tức. Qua đây có thể thấy FCS khá phức tạp và không thích hợp cho B-ISDN vì khả năng thiết lập, huỷ bỏ cuộc nối và điều khiển cả hệ thống rất phức tạp, không đáp ứng được yêu cầu về mặt thời gian. 1.1.4.4. Chuyển mạch gói. Được sử dụng trong mạng máy tính. Phương thức này thực hiện truyền dữ liệu dưới dạng các gói tin qua các nút mạng, thông tin được chia thành các gói có độ dài khác nhau và được lưu trong bộ đệm (buffer). Khi cần truyền dữ liệu thì tất cả các gói tin này được truyền tới nút mạng gần nhất, tại đây việc chuyển tiếp các gói tin như thế nào là do các nút mạng đảm nhiệm. Nó có thể thực hiện như sau: _ Sử dụng lưu đồ dữ liệu – Data Gram: các nút mạng sẽ chọn đường cho các gói tin đi tới đích mà không cần phải theo thứ tự, khi các gói tin đến trạm đích phải thực hiện sắp xếp lại các gói tin theo chỉ số của nó. _ Sử dụng mạch ảo – Virual Circuit: tín hiệu cầu (request) sẽ được gửi tới nút mạng gần nhất khi có yêu cầu truyền. Nút mạng sẽ tìm đường đi giữa các nút để đi đến trạm đích, nếu trạm đích chấp nhận dữ liệu thì sẽ gửi tín hiệu trả lời chấp nhận (accept). Lúc này giữa hai nút mạng Nguồn và Đích tồn tại đường ảo duy nhất để trao đổi dữ liệu với nhau. Khi kết thúc thì giải phóng liên kết đó và có thể hình thành liên kết khác. 1.1.4.5. Công nghệ truyền tải STM (Synchrounnous Transfer Mode). Thực hiện việc truyền tải bằng cách phân bố các khe thời gian trong một cấu trúc tuần hoàn gọi là một klhung cho một dịch vụ với khoảng thời gian cho một cuộc nối. Cấu trúc khung thời gian như sau: Hình 1.2 Cấu trúc khung thời gian Khi một khe thời gian đã được gắn cho một kênh nhất định thì khe thời gian đó sẽ dành riêng cho cuộc nối đó, đảm bảo cung cấp thông tin một cách liên tụcvới tốc độ cố định. STM không linh hoạt trong việc phân bố độ rộng băng thông - điều cần thiết cho phần lớn các dịch vụ băng rộng của B-ISDN và độ rộng của băng thông là cố định nên rất hạn chế, không thích hợp với mạng B. 1.1.4.6. Công nghệ truyền tải PTM (Packet Transfer Mode). Với công nghệ truyền tải PTM số liệu được đóng thành các gói lớn gồm rất nhiều byte, kích thước của các gói có thể thay đổi được tuỳ theo nhu cầu truyền nhưng không được vượt quá một giá trị giới hạn (khoảng 4048 byte). Các gói tin được gửi tới nút mạng như một chuỗi các bit liên tục và nó chiếm toàn bộ băng thông của đường truyền, nút mạng sẽ kiểm tra xem đường truyền nào rỗi thì gửi tin theo đường truyền đó. Trên mỗi gói có số hiệu nhận dạng đường để cho nút mạng nhận biết nút Nguồn và Đích của gói, từ đó chuyển tiếp gói tin đến đích đúng thứ tự. Phương pháp này sử dụng băng thông hiệu quả hơn STM, vì khi một đường truyền rỗi thì các đường khác có thể dùng nó cho việc truyền tải thông tin của mình. Tuy nhiên thời gian trễ lớn do đó không thích hợp với dịch vụ thời gian thực. Xuất phát từ những hạn chế của các công nghệ truyền dẫn trên. ITU-T đã nghiên cứu và chọn công nghệ ATM là giải pháp truyền dẫn cho mạng băng rộng B-ISDN. 1.2. kỹ thuật mạng b-isdn. 1.2.1. Nền tảng kỹ thuật mạng B-ISDN. Do B-ISDN có khả năng cung cấp những dịch vụ có đặc điểm khác nhau nên một số công nghệ cơ bản được đòi hỏi để hiện thực hoá . Thứ nhất: xử lý tốc độ cao và công nghệ môI trường , truyền dẫn băng rộng và công nghệ chuyển mạch băng rộng; chúng được yêu cầu là bởi vì các tín hiệu của dịch vụ băng rộng và tốc độ cao được sử dụng rộng rãi. Vả lại việc cải thiện công nghệ và thiết bị xử lý video là cần thiết bởi vì các dịch vụ chính của B-ISDN là các loại dịch vụ video khác nhau. Hơn thế nữa, công nghệ mạng thông tin đối với những vấn đề trên đây là cần thiết, bởi vì các dịch vụ tốc độ thấp/tốc độ cao được cung cấp và các dịch vụ chế độ gói đồng tồn tại. Những công nghệ cơ bản này đã được phát triển và được nâng cấp liên tục nhằm đáp ứng một cách đầy đủ nhu cầu về các dịch vụ băng rộng càng ngày càng tăng. Thứ hai: công nghệ thông tin quang đã được nâng cao, suy hao của cáp sợi quang đã được giảm xuống thấp hơn 0.5 dB/Km và giá cả của các phần tử bức xạ/thu ánh sáng đã sụt xuống khá nhanh chóng. Hơn nữa công nghệ về mạng tích hợp và công nghệ chế tạo các cấu kiện cũng đã rất tiên tiến. Các phần tử Silíc lưỡng cực hoặc GaAs được phát triển một cách thành công có khả năng thực hiện việc xử lý tốc độ cao (hàng trăm Mbit/s hoặc Gbit/s) và CMOS có khả năng xử lý mức 150 Mbit/s. Thứ ba: việc nén, chuyển đổi và tái tạo các tín hiệu dịch vụ khác nhau đã trở nên dễ dàng do phát triển công nghệ xử lý tín hiệu. Vả lại việc thu thập, thay đổi và xử lý các tín hiệu dịch vụ đã trở nên dễ dàng hơn nhờ phát triển công nghệ máy tính. Qua việc sử dụng công nghệ nói trên, cùng với công nghệ VLSI, các thiết bị đầu cuối khách hàng hiệu quả đã được phát triển. Thêm vào đó, các thiết bị đầu cuối B-ISDN được sử dụng cho các thiết bị video khác nhau đã được triển khai một cách thành công và được sử dụng với các monitor TV chất lượng cao, cùng với các camera video có độ nhạy cao. Mặt khác, các hoạt động tiêu chuẩn hoá của ISDN theo sáng kiến của ITU-T trong những năm 1980 đã ảnh hưởng đến rất nhiều hoạt động nghiên cứu về sự liên kết các loại tín hiệu dịch vụ khác nhau cũng như việc số hoá mạng thông tin và đã đóng góp vào sự phát triển công nghệ thông tin. 1.2.2. Sơ đồ cấu trúc chức năng và đặc điểm kỹ thuật của mạng B. 1.2.2.1. Sơ đồ cấu trúc chức năng. _ LCF (Local Function Câpbility): Các chức năng được cung cấp bởi nút chuyển mạch cục bộ. _ TE (Terminal Equipment): Thiết bị đầu cuối. Hình 1.3 Sơ đồ cấu trúc chức năng của B-ISDN. Đặc điểm kỹ thuật của B-ISDN. Các đặc điểm chính của hệ thống B-ISDN được ITU-T đưa ra trong khuyến nghị I.327, theo đó thì các khả năng về báo hiệu và truyền dẫn của B-ISDN gồm: + Khả năng cung cấp các dịch vụ băng rộng. + Khả năng cung cấp dịch vụ cho N-ISDN với tốc độ cơ sở là 64 Kb/s. + Cung cấp các chức năng báo hiệu từ người sử dụng tới mạng. + Cung cấp các chức năng giữa các nút mạng. + Cung cấp các chức năng báo hiệu từ người sử dụng tới người sử dụng. Kỹ thuật liên kết mạng trong B-ISDN. 1.2.3.1 Mô hình sắp xếp các lớp mạng của B-ISDN Các lớp mạng của B-ISDN được trình bày trên hình sau: Hình 1.4 Cấu trúc phân lớp của B-ISDN. Lớp vật lý. Trong kỹ thuật liên kết mạng lớp vật lý bao gồm ba mức: * Mức đường truyền dẫn: liên kết các phần tử có chức năng lắp ghép hoặc tháo thông tin hữu ích (Payload) (trong hệ thống truyền dẫn, thông tin hữu ích cùng với các thông tin điều khiển tạo ra một khung truyền dẫn hoàn chỉnh). * Mức nhóm / tách số: bao gồm các phần tử có nhiệm vụ nhóm hoặc tách dòng bit liên tục. * Mức phát: là một phần của mức nhóm tách số, nó có nhiệm vụ truyền tín hiệu giữa hai điểm kế nhau. Lớp ATM. Lớp ATM bao gồm hai mức: * Mức kênh ảo: là mức có chức năng truyền đơn hướng các tế bào ATM tương ứng với một giá trị nhận dạng chung duy nhất VCI * Mức đường ảo: là mức có chức năng truyền đơn hướng các tế bào ATM thuộc về nhiều kênh ảo khác nhau nhưng lại có chung một giá trị nhận dạng đường ảo VPI. Chương II công nghệ atm 2.1. Giới thiệu chung về ATM. Theo ITU – T, thì B- ISDN hoạt động dựa trên cơ sở kiểu truyễn không đồng bộ ATM (Asynchronous Tranfer Mode). Như vậy ATM là công nghệ sẽ làm thay đổi bộ mặt ngành viễn thông trong tương lai. 2.1.1. Khái niệm về ATM. ATM là phương thức truyền không đồng bộ kỹ thuật chuyển mạch gói chất lượng cao. Có phương thức truyền tải định hướng, chuyển gói nhanh dựa trên ghép không đồng bộ phân chia theo thời gian. Trong kiểu truyền không đồng bộ tồn tại hai thuật ngữ: * Thuật ngữ “ truyền ” bao gồm cả lĩnh vực truyền dẫn và chuyển mạch trong đó “ dạng truyền ” ám chỉ cả chế độ truyền dẫn và chuyển mạch thông tin trong mạng. * Thuật ngữ “ không đồng bộ ” giải thích cho một kiểu truyền thông, trong đó các gói tin trong cùng một cuộc nối có thể lặp đi lặp lại một cách bất thường như chúng được tạo ra theo yêu cầu cụ thể mà không theo chu kỳ. ATM đã kết hợp tất cả những lợi thế của kỹ thuật chuyển mạch trước đây vào một kỹ thuật truyền thông duy nhất. Sử dụng các gói cố định gọi là các tế bào, nó có thể truyền tải một hỗn hợp các dịch vụ bao gồm thoại, hình ảnh, số liệu, có thể cung cấp các băng thông theo yêu cầu. ATM có thể loại trừ được các “nút cổ chai” thường xảy ra ở các mạng LAN và WAN hiện nay. 2.1.2. Các đặc điểm của ATM. ATM truyền tải theo phương thức không đồng bộ, tức là các thông tin được truyền từ đầu phát tới đầu thu một cách không đồng bộ và được thể hiện như sau: thông tin xuất hiện tại đầu vào của hệ thống được nạp vào các bộ nhớ đệm, sau đó chúng được chia nhỏ thành các tế bào và truyền tải qua mạng. ATM có hai đặc điểm quan trọng là: Thứ nhất: ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định gọi là tế bào ATM (ATM cell), các tế bào nhỏ cùng với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền và biến động trễ giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gian thực.ngoài ra kích thước nhỏ cũng sẽ tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao được dễ dàng hơn. Thứ hai: ATM còn có một đặc điểm rất quan trọng là nhóm một vài kênh ảo thành một đường ảo mhằm giúp cho việc định tuyến được dễ dàng. Phương thức truyền tải trong ATM gần giống với phương thức chuyển mạch gói. Và nó có một số đặc điểm khác với chuyển mạch gói như sau: Để phù hợp với việc truyền tín hiệu thời gian thực thì ATM phải đạt độ trễ đủ nhỏ, tức là các tế bào phải có độ dài ngắn hơn các gói thông tin trong chuyển mạch gói. Các tế bào có đoạn mào đầu nhỏ nhất nhằm tăng hiệu quả sử dụng vì các đường truyền có tốc độ rất cao. Để đảm bảo độ trễ đủ nhỏ thì các tế bào được truyền ở những khoảng thời gian xác định, không có khoảng trống giữa các tế bào. Trong ATM thứ tự các tế bào ở bên phát và bên thu phải giống nhau (đảm bảo nhất quán về thứ tự). Những đặc điểm này giúp cho mạng ATM có sự mền dẻo và linh hoạt vì nó có thể tạo ra sự tương thích về mặt tốc độ truyền của các tế bào (tốc độ của thông tin) và tốc độ của thông tin được tạo ra (tốc độ thay đổi nguồn tín hiệu). ATM có thể điều khiển tất cả các kiểu lưu lượng: Voice, Audio, Video, Text, Data..., được ghép kênh và chuyển mạch trong một mạng chung. Trong mạng ATM độ rộng băng có thể gán lại trong thời gian thực cho bất kì kiểu lưu lượng khác nhau nào theo yêu cầu, có thể thấy rằng đây là một công nghệ cho mọi môi trường LAN, GAN, PSTN... Đây là nguyên nhân nổi bật làm cho ATM được lựa chon làm công nghệ chuyển mạch và truyền dẫn chung cho các dịch vụ trong mạng B-ISDN. Các tính năng ưu việt của ATM và môi trường ATM là: Ghép kênh không đồng bộ (ATDM) và thống kê cho mọi kiểu lưu lượng. Gán độ rộng kênh rất linh hoạt và mềm dẻo. Giảm các mạng riêng. Chấp nhận mạng hiện có nhờ kết nối chúng với mạng ATM mới. Tốc độ truy cập cao (155 Mbt/s – 16 Gbt/s) Tiết kiệm giá thành OA&M (Operation Administrantion and Maintenance) nhờ công nghệ cao và đồng nhất. Bản chất của ATM là liên kết truyền các tế bào với các thông tin được tạo ra và ATM cung cấp khả năng ghép kênh “thống kê” với đường truyền. Do đó trong ATM đã tận dụng được dung lượng truyền dẫn trong các thời điểm có “hoạt động thấp” của nguồn thông tin với thay vì truyền đi các tế bào “không có ích”, là các tế bào truyền đi trong khoảng thời gian này, sẽ có các nguồn thông tin khác nhau được thay thế. Trong trường hợp có nhiều nguồn thông tin được thay đổi (VBR) truyền đi trên cùng một đường truyền thì khả năng ghép kênh “thống kê” là rất cao. Tế bào ATM có kích thước cố định và kết hợp với ghép kênh, giúp cho việc tổ hợp nhiều nguồn tín hiệu khác nhau trên một đường truyền được dễ dàng, từ đó các nhà khai thác có thể cung cấp nhiều dịch vụ cho khách hàng trên cùng một đường truyền. Tuy nhiên ATM không phải không có nhược điểm: _ Thời gian tổ hợp tế bào và trễ biến động tế bào. _ Trễ biến động tế bào sinh ra bởi các giá trị trễ khác nhau tại những điểm chuyển mạch và các thiết bị tách/ghép kênh, dẫn đến khoảng cách các tế bào bị thay đổi. Trong tín hiệu thoại sẽ bị ảnh hưởng rất nhiều nếu xảy ra trễ này. Hình 2.1 Mô tả sự biến đổi trễ của tế bào 2.1.3. Cấu trúc tế bào ATM Cấu trúc một tế bào ATM Hình 2.2 Cấu trúc một tế bào ATM Đặc điểm của ATM là hướng liên kết nên khác với chuyển mạch gói là địa chỉ nguồn, đích và số thứ tự các gói tin là không cần thiết. ATM cũng không cung cấp cơ chế điều khiển luồng giữa các nút mạng nhưng có khả năng nhóm một vài kênh ảo thành một đường ảonhằm giúp cho việc định tuyến được dễ dàng hơn. Vì vậy chức năng cơ bản của phần tiêu đề trong tế bào ATM là nhận dạng các cuộc nối ảo. Dựa vào cấu trúc phân cấp ATM theo sơ đồ: Mạng công cộng Mạng công cộng NNI (Giao diện giữa các nút mạng) Mạng riêng Mạng riêng Các trạm kết cuối sử dụng Các trạm kết cuối sử dụng Các trạm kết cuối sử dụng Các trạm kết cuối sử dụng UNI (Giao diện mạng - khách hàng) Hình 2.3 Cấu trúc phân cấp ATM Tương ứng với hai cấp giao diện trên, người ta đưa hai dạng cấu trúc phần tiêu đề tương ứng: + Cấu trúc phần tiêu đề giao diện giữa người sử dụng và mạng UNI. + Cấu trúc phần tiêu đề giao diện giữa các nút mạng NNI. * Cấu trúc tế bào ATM tại UNI GFC VPI VPI VCI VCI VCI PT CLP HEC Phần mang thông tin của người sử dụng 48 byte Bit 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 . . . . . . 53 Byte VPI VPI VCI VCI VCI PT CLP HEC Phần mang thông tin của người sử dụng 48 byte Bit 8 7 6 5 4 3 2 1 Octet 1 2 3 4 5 . . . . . . 53 Byte * Cấu trúc tế bào ATM tại NNI Hình 2.4 Cấu trúc tiêu đề tế bào ATM ý nghĩa các trường trong phần tiêu đề. _ GFC ( General Flow control) là trường điều khiển luồng chung. Trường này chỉ dùng cho giao diện UNI trong cấu hình Điểm - Điểm, có độ dài gồm 4 bit, trong đó 2 bit dùng cho điều khiển và 2 bit dùng làm tham số. Cơ cấu này đã được tiêu chuẩn hóa. _ VPI (Virtual Path Identyfier) và VCI ( Virtual Channel Identyfier) là hai trường định tuyến cho các tế bào trong quá trình chuyển mạch: Với UNI thì có 8 bit VPI và 16 bit VCI. Với NNI thì có 12 bit VPI và 16 bit VCI. _ Hai trường này ghi nhận dạng luồng ảo và kênh ảo. Đặc tính cơ bản của ATM là chuyển mạch xảy ra trên cơ sở giá trị trường định tuyến: Nếu chuyển mạch xảy ra trên VPI thì gọi là kết nối đường ảo. Nếu chuyển mạch xảy ra trên VPI và VCI thì gọi là kết nối kênh ảo. _ PT ( Payload Type) là trường tải thông tin để xác định xem tế bào này mang thông tin khách hàng hay thông tin điều khiển. Nó cũng xác định quá tải của tế bào thông tin khách hàng. Trường này có ở cả hai giao diện và có độ dài 3 bit. _ CLP ( Cell Loss Prioryti) là trường ưu tiên bỏ tế bào dùng để chỉ ra khả năng cho phép hoặc không cho phép bỏ các tế bào khi có hiện tượng quá tải xảy ra. Nếu các tế bào có CLP = 0 thì có mức ưu tiên cao Nếu các tế bào có CLP = 1 thì có mức ưu tiên thấp Trường này chỉ nhận hai giá trị “0” hoặc”1” nên có độ dài 1 bit và tồn tại ở cả hai giao diện. _ HEC (Heacler Error Check) là trường kiểm tra lỗi phần tiêu đề. Trường này có độ dài 8 bit. Nó dùng để phát hiên lỗi ghép bit và sửa lại cho đúng các lỗi ghép bit đơn đó. Công việc này được thực hiện ở lớp vật lý. 2.1.4. Kỹ thuật ghép kênh trong ATM Nhựoc điểm cơ bản của S._.