Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (590.45 KB, 131 trang )
Đồ án tốt nghiệp
Mỗi một kết nối đợc cấp một băng thông theo yêu cầu trong điều kiện có thể. Quyết
định về kết nối đợc thực hiện thông qua thủ tục điều khiển chấp nhận kết nối
(CAC). Bên cạnh CAC còn nhiều quá trình xử lý khác nh điều khiển tham số sử
dụng để giám sát và xử lý kết nối.
2.2- ATM với mô hình tham chiếu B-ISDN
Mô hình tham chiếu B-ISDN đợc xây dựng ra dựa trên mô hình tham chiếu OSI và
các chuẩn ISDN. Tuy nhiên trong mô hình ATM ngời ta sử dụng khái niệm các lớp
(Layer) và các mặt phẳng (Plane) riêng rẽ cho từng chức năng riêng biệt nh chức
năng dành cho ngời sử dụng, chức năng điều khiển, quản lý mạng.
Mặt phẳng quản lý
Các lớp bậc cao
Lớp tương thích ATM
Quản lý mặt phẳng
Mặt phẳng
người sử dụng
Quản lý lớp
Mặt phẳng
điều khiển
Lớp ATM
Lớp vật lý
Hình 2.1 Mô hình giao thức B-ISDN
Mô hình B-ISDN gồm có ba mặt phẳng:
Mặt phẳng ngời sử dụng U-plane (User-plane): Có nhiệm vụ cung cấp các cơ chế
truyền các thông tin của ngời sử dụng, điều khiển luồng và điều khiển tắc nghẽn,
chống lỗi, phục hồi thông tin. Nó có cấu trúc phân lớp, mỗi lớp thực hiện một chức
năng riêng biệt liên quan tới việc cung cấp dịch vụ cho ngời sử dụng.
Mặt phẳng điều khiển C-plane (Control-plane): Mặt phẳng điều khiển cũng có cấu
trúc phân lớp. Mặt phẳng này có nhiệm vụ thực hiện chức năng điều khiển kết nối
(connection control) và điều khiển cuộc gọi (call control). Chúng thực hiện các chức
Page 13 of 131
Đồ án tốt nghiệp
năng báo hiệu có liên quan tới việc thiết lập, giám sát, và giải phóng kết nối hoặc
cuộc gọi.
Mặt phẳng quản lý M-plane (Management-plane): có hai chức năng là quản lý mặt
phẳng (Plane Management) và quản lý lớp (Layer Management). Tất cả các chức
năng liên quan tới toàn bộ hệ thống (từ đầu cuối tới đầu cuối) đều nằm ở quản lý
mặt phẳng. Nhiệm vụ của quản lý mặt phẳng là tạo ra sự phối hợp làm việc giữa
những mặt phẳng khác nhau. Trong khi chức năng quản lý mặt phẳng không có cấu
trúc phân lớp thì chức năng quản lý lớp lại đợc chia thành các lớp khác nhau nhằm
thực hiện các chức năng quản lý có liên quan tới các tài nguyên và thông số nằm ở
các thực thể có giao thức (nh báo hiệu chẳng hạn). Đối với mỗi lớp, quản lý lớp xử
lý dòng thông tin OAM tơng ứng.
Nh nói trên, các mặt phẳng U-plane và C-plane có cấu trúc phân lớp. Chúng gồm có
ba lớp bậc thấp là lớp vật lý (PL - Phisical Layer), lớp ATM, lớp tơng thích ATM
(AAL - ATM Adaption Layer) và các lớp bậc cao. Trong phạm vi bản báo cáo này,
chúng ta chỉ xét 3 lớp dới PL, ATM, AAL. Các lớp này lại tiếp tục đợc phân nhỏ
thành các phân lớp nh cho thấy trên bảng 2.1 cùng với các chức năng tơng ứng của
chúng.
14
Đồ án tốt nghiệp
Bảng 2.1 Chức năng các lớp của B-ISDN
Các lớp cao hơn.
Layer Management
CS
AAL
SAR
ATM
Nhận/gửi các PDU từ/tới các lớp cao hơn và tạo dạng CS-PDU.
Kiểm tra sự khôi phục chính xác các CS-PDU.
Phát hiện sự mất các tế bào của CS-PDU.
Cung cấp một vài chức năng AAL trong phần tiêu đề CS-PDU.
Chèn các tế bào bổ sung vào CS-PDU.
Điều khiển luồng, gửi các thông điệp trả lời hoặc yêu cầu truyền
lại các tế bào lỗi.
Tạo các tế bào từ CS-PDU, khôi phục các CS-PDU từ tế bào.
Tạo ra trường điều khiển đoạn như BOM, COM, EOM, SSM.
Kiểm tra mã dư vòng CRC của trường dữ liệu của tế bào.
Tạo ra hai bytes tiêu đề và hai bytes cuối của SAR-PDU.
Điều khiển luồng chung.
Tạo ra hoặc tách phần tiêu đề của tế bào.
Đọc và thay đổi phần tiêu đề của tế bào.
Thực hiện phân kênh / hợp kênh các tế bào.
Thêm vào hoặc lấy ra các tế bào trống (idle cell).
Tạo và kiểm tra mã HEC.
Nhận biết giới hạn tế bào.
TC
Biến đổi dòng tế bào thành các khung phù hợp với hệ thống
truyền dẫn.
Phát / khôi phục các khung truyền dẫn.
PL
PM
Đồng bộ bit.
Thu, phát số liệu.
Page 15 of 131
Đồ án tốt nghiệp
2.3- Các cấu hình giao thức chuẩn
PC hoặc
thiết bị mạng
B-TE2
hoặc TE2
Bộ định
tuyến
R
B-TA
Lớp AAL
Lớp ATM
SB
B-NT2
Lớp vật lý
TB
B-NT1
UB
Bộ định
tuyến
B-TE1
Bộ định
tuyến
LAN hoặc
MAN riêng
Lớp AAL
Lớp ATM
Lớp vật lý
B-NT2
SB
B-NT1
TB
UB
IWU
SB
B-TA: Bộ chuyển đổi đầu cuối băng rộng.
B-TE: Thiết bị đầu cuối băng rộng.
B-NT: Thiết bị mạng băng rộng.
IWU: Khối phối hợp.
Hình 2.2 Cấu hình chuẩn B-ISDN
Mạng ATM/B-ISDN bao gồm các thiết bị khách hàng, các nút chuyển mạch và các
chặng truyền dẫn nối thiết bị khách hàng và nút chuyển mạch. Khuyến nghị CCITT
I.413 đã định nghĩa các nhóm chức năng B-TE1, B-TE2, B-TA, B-NT1, B-NT2 và
các điểm tham chiếu TB, SB, UB, và R của mạng B-ISDN nh đợc miêu tả trên hình
2.2 dới đây.
Cấu hình giao thức chuẩn (protocol reference configuration) B-ISDN (có cấu trúc tơng tự nh cấu hình ISDN) xác định các giao diện và các chức năng khác nhau giữa
các thực thể của mạng.
B-NT1 thực hiện các chức năng của lớp bên dới nh kết cuối đờng truyền, xử lý giao
diện truyền dẫn, liên quan đến các kết cuối quang và điện tại địa điểm thiết bị khách
hàng. B-NT1 đợc điều khiển bởi nhà cung cấp mạng và là ranh giới giữa các mạng.
B-NT2 thực hiện các chức năng lớp cao hơn bao gồm ghép / phân tách lu lợng, xử lý
băng tần, chuyển mạch các kết cuối nội bộ, xử lý giao thức báo hiệu, xử lý dung lợng bộ đệm và xác định tài nguyên. Các thiết bị đầu cuối là thiết bị khách hàng sử
dụng B-ISDN.
16
Đồ án tốt nghiệp
B-TE1 kết cuối với giao diện chuẩn B-ISDN và thực hiện kết cuối đối với tất cả các
loại giao thức của các lớp bậc thấp cũng nh bậc cao. Các giao diện khác hiện vẫn
cha đợc ITU chuẩn hoá đầy đủ. B-TE2 đợc dùng cho các giao diện kết nối với thiết
bị chuẩn B-ISDN hiện có. Các thiết bị này cần có các thiết bị chuyển đổi TA
(Terminal Adaptor) để kết nối với giao diện. TA thực hiện tất cả các chức năng cần
thiết để thực hiện giao tiếp B-ISDN, kể cả việc chuyển đổi tốc độ.
Điểm chuẩn R cung cấp giao diện không phải B-ISDN giữa các thiết bị khách hàng
không phải B-ISDN với thiết bị chuyển đổi. Điểm chuẩn T B phân tách thiết bị nhà
cung cấp mạng với thiết bị khách hàng. Tơng tự nh vậy, điểm chuẩn SB tơng ứng với
giao diện của các thiết bị B-ISDN riêng rẽ và tách biệt thiết bị khách hàng với các
chức năng truyền thông liên quan tới mạng.
2.4- Lớp ATM
Lớp đợc xem xét đầu tiên là lớp ATM vì đây là lớp đóng vai trò quan trọng nhất liên
quan đến việc truyền tải thông tin qua mạng ATM.
ATM sử dụng các kết nối ảo trong việc truyền tải các thông tin và các kết nối này đợc chia thành hai mức: mức đờng ảo (Virtual Path Level) và mức kênh ảo (Virtual
Channel Level). Việc phân chia hai mức để truyền tải tín hiệu là một trong những
đặc điểm mạnh của ATM.
- Mức kênh ảo: Là mức có chức năng truyền đơn hớng các tế bào ATM tơng ứng với
một giá trị nhận dạng duy nhất VCI (Virtual Channel Identifier).
- Mức đờng ảo: Là mức có chức năng truyền đơn hớng các tế bào thuộc về nhiều
kênh ảo khác nhau nhng lại có chung một giá trị giá trị nhận dạng đờng ảo VPI
(Virtual Path Identifier).
Các khái niệm về nhận dạng đờng ảo và nhận dạng kênh ảo sẽ đợc trình bày chi tiết
ở phần cấu trúc tế bào.
Trong một đờng truyền dẫn có thể bao gồm vài đờng ảo VP (Virtual Path), trong
mỗi đờng ảo VP lại có thể có một vài kênh ảo VC (Virtual Channel). Mỗi VP và VC
trong đờng truyền dẫn đều có một giá trị VPI và VCI riêng, số các VP và VC phụ
thuộc vào độ dài của VPI và VCI trong tiêu đề tế bào ATM.
Page 17 of 131
Đồ án tốt nghiệp
VC
VP
VP
VC
Đường truyền dẫn
Hình 2.3 Mối quan hệ giữa đường ảo, kênh ảo và đường truyền dẫn
Đờng ảo và kênh ảo sẽ đợc xem xét kỹ hơn ở phần 5.
Sau đây, chúng ta sẽ xem xét các chức năng thực hiện ở lớp ATM. Tất cả các chức
năng này đều do phần tiêu đề của tế bào cung cấp.
Ghép kênh và tách kênh các tế bào.
Theo hớng phát, chức năng ghép tế bào đợc thực hiện việc tổ hợp các tế bào từ các
đờng ảo (VP) và các kênh ảo (VC) riêng rẽ thành một luồng tế bào. Theo hớng thu,
chức năng tách tế bào thực hiện việc phân tách các tế bào về các đờng ảo và kênh ảo
thích ứng.
Phiên dịch các giá trị nhận dạng đờng ảo VPI và nhận dạng kênh ảo VCI.
Mỗi một đờng ảo và một kênh ảo có một giá trị nhận dạng khác nhau dùng để phân
biệt với các đờng ảo và kênh ảo khác. Các nút chuyển mạch sử dụng những giá trị
này để xác định các kết nối, đồng thời để sử dụng các thông tin định tuyến đợc lu
giữ ở các nút chuyển mạch (chuyển mạch ATM và Cross-connect) tại thời điểm
thiết lập kết nối để định hớng các tế bào đến các cổng ra thích hợp. Đồng thời, các
nút chuyển mạch thay đổi các giá trị VPI, VCI bằng các giá trị mới phù hợp với kết
nối đầu ra (Hình 2.4). Tuỳ thuộc vào loại chuyển mạch đó là chuyển mạch ATM
hay Cross-connect mà việc định tuyến thực hiện dựa trên cả VPI, VCI hay chỉ dựa
trên VPI và việc thay đổi giá trị nhận dạng là thực hiện đối với cả VPI, VCI hay là
chỉ có VPI.
18
Đồ án tốt nghiệp
Đầu vào
Đầu ra
Cổng
VPI
VCI
Cổng
VPI
VCI
.....
.....
.....
.....
.....
.....
P
a
b
Q
x
y
.....
.....
.....
.....
.....
.....
VPIa,VCIb
Cổng vào P
VPIx,VCIy
Cổng ra Q
Hình 2.4 Sơ đồ mô tả phiên dịch VPI/VCI
Tạo / tách tiêu đề tế bào.
Các chức năng này đợc thực hiện tại những điểm có kết cuối của lớp ATM. Phía
phát, chức năng tạo tiêu đề tế bào sau khi nhận trờng thông tin tế bào từ lớp cao hơn
(lớp AAL) sẽ tạo tiêu đề tế bào tơng ứng, trừ giá trị trờng điều khiển lỗi tiêu đề HEC
(Header Error Control) sẽ đợc tính toán và chèn vào ở lớp vật lý. Tiêu đề kết hợp với
trờng thông tin tạo thành tế bào ATM. Phía thu, chức năng tách tiêu đề tế bào sẽ
thực hiện tách tiêu đề tế bào ra khỏi tế bào ATM và gửi trờng thông tin tế bào cho
lớp AAL.
Điều khiển luồng chung.
Chức năng điều khiển luồng chung GFC (Generic Flow Control) chỉ có tại giao diện
khách hàng-mạng UNI (User-Network Interface), phục vụ việc điều khiển luồng tín
hiệu theo hớng từ khách hàng vào mạng. Chức năng này giúp khách hàng có thể
tham gia vào việc điều khiển lu lợng phụ thuộc vào các loại chất lợng dịch vụ QoS
(Quality of Service) khác nhau theo hớng khách hàng về phía mạng nhng không
tham gia đợc theo hớng mạng về phía khách hàng. Thông tin giao thức GFC không
đợc tải qua tất cả các thành phần của mạng (không đợc truyền xuyên suốt qua
mạng).
Page 19 of 131
Đồ án tốt nghiệp
Đối với các mạng riêng của khách hàng, GFC có thể đợc dùng nhằm phân chia
dung lợng giữa các thiết bị đầu cuối và đã đợc áp dụng trong các mạng LAN khi sử
dụng công nghệ ATM.
2.4.1. Giao diện khách hàng-mạng (UNI) và giao diện giữa các nút mạng
(NNI)
Giao diện UNI là giao diện nằm giữa thiết bị khách hàng và tổng đài ATM đầu tiên;
giao diện NNI nằm giữa các tổng đài ATM trong cùng một mạng hoặc giữa mạng
với mạng. Đối với các mạng riêng, giao diện ATM UNI có thể nằm tại các điểm
chuẩn R và S; đối với các mạng công cộng, giao diện ATM UNI có thể nằm tại các
điểm chuẩn T và U.
2.4.2. Cấu trúc tế bào ATM
Tế bào ATM có cấu trúc nhỏ, chiều dài cố định 53 octets bao gồm 5 octets cho phần
tiêu đề tế bào và 48 octets còn lại cho trờng thông tin tế bào. Kích thớc tế bào nhỏ
có tác dụng làm giảm thời gian trễ tại các bộ đệm và chiều dài cố định làm tăng hiệu
quả chuyển mạch các tế bào. Điều này có ý nghĩa rất lớn vì ATM là mạng tốc độ
cao. Tiêu đề tế bào đợc dùng để định tuyến tế bào và nó đợc cập nhật với các giá trị
nhận dạng mới tại các nút chuyển mạch. Trờng thông tin đợc truyền thông suốt qua
mạng, không hề đợc xử lý hay thay đổi trong quá trình truyền tải. Có hai cấu trúc tế
bào đợc xác định khác biệt, một cho UNI và một cho NNI.
20
Đồ án tốt nghiệp
8
7
6
5
4
3
2
1
GFC
VPI
8
VCI
7
6
VPI
2
1
4
VCI
4
3
2
1
VPI
VPI
VCI
3
5
VCI
VCI
PT
CLP
VCI
PT
CLP
HEC
HEC
Dạng phần tiêu đề tế bào tại UNI
Dạng phần tiêu đề tế bào tại NNI
5
GPC: Điều khiển luồng chung
VPI: Nhận dạng đường ảo
VCI: Nhận dạng kênh ảo
PT: Kiểu tải tin
CLP: Ưu tiên tổn thất tế bào
HEC: Điều khiển lỗi tiêu đề
Hình 2.5 Dạng tiêu đề tế bào
Trờng GFC gồm 4 bits: 2 bits dùng cho điều khiển và 2 bits làm tham số.
Chức năng của GFC đợc nêu ra trong khuyến nghị ITU-T I.150. Cơ chế của GFC
cho phép điều khiển luồng các cuộc nối ATM ở giao diện UNI. Nó đợc sử dụng để
làm giảm tình trạng quá tải trong thời gian ngắn có thể xảy ra trong mạng của ngời
sử dụng. Cơ chế GFC dùng cho cả các cuộc nối điểm-điểm và điểm-đa điểm.
Khi kết hợp mạng ATM với các mạng khác nh DQDB (Distributed Queue Dual
Bus), SMDS (Switched Multi-megabit Data Service), GFC đa ra 4 bits nhằm báo
hiệu cho các mạng này làm thể nào để hợp kênh các tế bào của các cuộc nối khác
nhau. Mỗi mạng đều có một giao thức truy nhập riêng, do đó hầu nh mỗi mạng đều
phải có một logic điều khiển tơng ứng dùng GFC cho các giao thức truy nhập của
riêng các mạng này. Do đó trong trờng hợp này, GFC thực chất là 1 bộ giá trị chuẩn
để định nghĩa mức độ u tiên của ATM đối với các qui luật truy nhập vào các mạng
khác nhau.
Việc buộc phải sử dụng trờng điều khiển luồng chung GFC là một nhợc điểm cơ
bản của ATM, nó tạo ra sự khác nhau giữa các tế bào tại giao diện UNI và NNI do
các giao thức trong ATM không phải là các giao thức đồng nhất. Trong mạng sử
dụng các giao thức đồng nhất, các thiết bị viễn thông có thể đợc lắp đặt vào bất kỳ
nơi nào trong mạng. Trong khi đó trong ATM, ta phải chú ý xem thiết bị lắp đặt có
thích hợp với giao diện đã cho hay không.
Page 21 of 131
Đồ án tốt nghiệp
Trờng định tuyến (VPI/VCI): Đối với UNI, chúng gồm có 24 bits (8 bits VPI và 16
bits VCI). Còn đối với NNI chúng gồm có 28 bits (12 bits VPI và 16 bits VCI).
Do mạng ATM có đặc điểm là hớng liên kết nên mỗi cuộc nối đợc gán một số liệu
nhận dạng VCI tại thời điểm thiết lập. Mỗi giá trị VCI chỉ có ý nghĩa tại từng liên
kết từ nút tới nút của mạng. Khi cuộc nối kết thúc, VCI đợc giải phóng để dùng cho
các cuộc nối khác. Ngoài ra VCI còn có u điểm trong việc sử dụng cho các cuộc nối
đa dịch vụ. Ví dụ nh trong dịch vụ điện thoại truyền hình, âm thanh và hình ảnh đợc
truyền trên hai kênh có VCI riêng biệt, do đó ta có thể bổ xung hoặc huỷ bỏ một
dịch vụ trong khi đang thực hiện một dịch vụ khác.
VPI đợc sử dụng để thiết lập cuộc nối đờng ảo cho một số cuộc nối kênh ảo VCC.
VPI cho phép đơn giản hoá các thủ tục chọn tuyến cũng nh quản lý.
Tổ hợp của VCI và VPI tạo thành một giá trị duy nhất cho mỗi cuộc nối. Tuỳ thuộc
vào vị trí đối với hai điểm cuối của cuộc nối mà nút chuyển mạch ATM sẽ định
tuyến dựa trên giá trị của VPI và VCI hay chỉ dựa trên giá trị của VPI. Tuy vậy cần
lu ý rằng VCI và VPI chỉ có ý nghĩa trên từng chặng liên kết của cuộc nối. Chúng đợc sử dụng để việc chọn tuyến trên các chặng này đợc dễ dàng hơn. Do số VPI và
VCI quá nhỏ nên chúng không thể đợc sử dụng nh một số hiệu nhận dạng toàn cục
vì khả năng xảy ra hai cuộc nối sử dụng ngẫu nhiên cùng một giá trị VPI và VCI là
rất cao. Để khắc phục, ngời ta cho VCI và VPI là duy nhất trên mỗi đoạn liên kết
(link). Trên từng đoạn liên kết này, hai nút chuyển mạch sử dụng VPI và VCI nh số
hiệu nhận dạng cho mỗi cuộc nối trên đoạn đó. Khi đã qua nút chuyển mạch, VPI
và VCI nhận các giá trị mới phù hợp với đoạn tiếp theo.
Trờng kiểu thông tin PT: gồm 3 bits dùng để chỉ thị thông tin đợc chuyển tải là
thông tin khách hàng hay thông tin về giám sát, vận hành, bảo dỡng (OAM) (I.361).
22
Đồ án tốt nghiệp
Bảng 2.2 Mã trờng PT.
Mã PT
000
001
010
011
100
101
ý nghĩa
Tế bào của ngời sử dụng, không có tắc nghẽn, AAU = 0
Tế bào của ngời sử dụng, không có tắc nghẽn, AAU = 1
Tế bào của ngời sử dụng, có tắc nghẽn, AAU = 0
Tế bào của ngời sử dụng, có tắc nghẽn, AAU = 1
Tế bào OAM lớp F5 liên quan tới liên kết (OAM F5 segment associated cell)
Tế bào OAM lớp F5 liên quan tới đầu cuối (OAM F5 end-to-end associated
cell)
110
Tế bào quản lý tài nguyên
111
Tế bào dành cho các ứng dụng tơng lai
Nếu bit đầu tiên bằng 0 thì đây là tế bào của ngời sử dụng. Trong tế bào của ngời sử
dụng, bit số 2 báo hiệu tắc nghẽn trong mạng và bit thứ 3 gọi là bit chỉ thị ngời sử
dụng tới ngời sử dụng AAU (ATM-user-to-ATM-user), dùng để vận chuyển thông
tin giữa những ngời sử dụng cuối cùng (sẽ đợc mô tả ở phần AAL5). Nếu bit đầu
tiên bằng 1 thì đây là tế bào mang thông tin quản lý mạng. Bảng 2.2 cho ta thấy cấu
trúc trờng PT của hai loại tế bào này.
Ngoài ra còn có 2 kiểu tế bào đặc biệt là tế bào không xác định (Unassigned Cell)
và tế bào trống (Idle Cell). Tế bào không xác định và tế bào trống đều có đặc điểm
chung là chúng không mang thông tin của ngời sử dụng. Tuy nhiên tế bào trống chỉ
tồn tại ở mức vật lý còn tế bào không xác định tồn tại cả ở mức ATM lẫn mức vật lý.
Tế bào không xác định đợc gửi đi khi không có thông tin hữu ích dành sẵn trên đầu
phát.
Trờng u tiên tổn thất tế bào CLP: 1 bit.
CLP là trờng dùng để phân loại các cuộc nối khác nhau theo mức độ u tiên khi các
tài nguyên trong mạng không còn là tối u nữa. Thí dụ trong trờng hợp quá tải, chỉ có
các cuộc nối có mức u tiên thấp là bị mất thông tin. Có hai loại u tiên khác nhau là u
tiên về mặt nội dung và u tiên về mặt thời gian. Trong chế độ u tiên về mặt thời gian,
vài tế bào có thể có độ trễ trong mạng dài hơn các tế bào khác. Trong chế độ u tiên
về mặt nội dung, các tế bào có độ u tiên cao hơn sẽ có xác suất mất gói ít hơn.
Page 23 of 131