ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN tử CẢI TIẾN MẠNG ATM

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 Đăc 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 vụ................................................................................................... 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

CHƯƠNG I: SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG VIỄN THÔNG

----------o0o----------

Từ nữa cuối thế kỷ 20 cho đến nay, chúng ta đãchứng kiến một cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ hai với quy mô và phát triển theo chiều sâu, các hệ thống viễn thông cũng bị ảnh hưởng và phát triển thêm một bước nhảy vọt, với các hệ thống mạng Internet là một trong những thành tựu điển hình và vĩ đại. Từ ngọn lữa bập bùng đêm khuya thông tin với nhau đến Internet, lịch sử loài người đã trãi qua hàng nghìn năm phát triển.

Trong chương này sẽ đề cập đến lịch sử của mạng viễn thông cũng như các đặc điểm của nó, và trong thời kỳ hiện đại có các mạng N-ISDN, B-ISDN/ATM

1. Lịch sử phát triển của mạng viễn thông

• Western Union là tập đoàn viễn thông đầu tiên trên thế giới hoà thành đường dây điện tín trên bộ, kết thúc giai đoạn lịch sử phát triển ngắn ngủi chuyển phát nhanh bằng ngựa thịnh hành 1860-1861. Mạng Western Union là mạng đầu tiên trãi khắp Bắc Mỹ theo chân đường sắt về phía tây. Mạng này là dịch vụ điểm -điểm.
• Khi Bell Telephone bắt đầu hoạt động vào cuối thập niên năm 1890 thì đường dây điện thoại chỉ là dịch vụ điểm-điểm. Dịch vụ điện thoại ngày càng phát triển và phát triển thành mạng điện thoại ngày nay. Ngày nay mạng điện thoại rất phức tạp, gồm nhiều đường dây điện thoại và các văn phòng tổng đài chính, có thể nối với một hoặc vài mạng cáp phức tạp, các cáp vi sóng, các cáp quang và các vệ tinh truyền thông.
• Năm 1960, công ty Rand Corporation đã đưa ra khái niệm mạng chuyển mạch gói hay mạng truyền số liệu. Nguyên tắc là đưa dữ liệu thành nhiều gói nhỏ. Và khi đó người ta đã sử dụng mạng PSTN truyền số liệu bằng cách các DTE nối với các Modem đóng vai trò là các DCE, thì người ta đã kết nối thành công mạng PSTN và mạng truyền số liệu nhằm cho phép người điện thoại bìng thường có thể truy cập mạng chuyển mạch gói. Chuyển mạch gói ngày nay trở thành nền tản của công nghệ WAN như X.25, Frame Relay, ATM,…
• Vào thập niên 70, TCP/IP được thiết kế là nội dung của đề án ARPANET do Bộ quốc phòng Mỹ thực hiện với sự hợp tác của các trường đại học. Dịch vụ của mạng ARPANET là Login từ xa, Telnet, truyền tập tin và thư điện tử. Khi ARPANET phát triển tách thành 2 mạng MINNET (còn gọi là DDN) và DAPANET (còn gọi là DAPAR). Đến năm 1985 mạng DAPAR đổi tên thành Internet đén ngày nay.
• Năm 1988 công nghệ mạng ISDN ra đời là một giải pháp tiên tiến cho mạng chuyển mạch số. ISDN cung cấp nhiều Dịch vụ và số hóa hoàn toàn đến đầu cuối. Các Dịch vụ ISDN gồm :

• Điện thoại cơ sở (64kbps).
• Chuyển mạch gói.
• Teletext
• Videotext
• Đường 2B+D (kênh B tốc độ 64kbps, kênh D tốc độ 16kbps)
• Đường 30B+D ( kênh B tốc độ 64kbps, kênh D tốc độ 64kbps)
• Đường Ho (tốc độ 384kbps)
• Đường H11 (tốc độ 1536kbps)
• Đường H12 (tốc độ 1929kbps)

• Mạng ISDN (N-ISDN) ra đời không lâu thì ITU-T đã đưa tiếp công nghệ B. ISDN vào năm 1990. Công nghệ này dựa trên kỹ thuật cáp quang và định nghĩa kỹ thuật tế bào gọi là ATM. Ngoài các Dịch vụ ISDN còn cung cấp các đường truyền dữ liệu tốc đô cao: hội nghị truyền hình, siêu xa lộ thông tin và làm một phần Backbone cho các mạng khác.

1. Các Đăc Điểm Của Mạng Viễn Thông

 Đặc điểm chung của mạng viễn thông đó là tôn tại một cách riêng rẽ, ứng với mỗi loại dịch vụ thông tin lại có ít nhất một loại hình viễn thông riêng biệt để phục vụ dịch vụ đó như:

• Mạng Telex: có thể thu phát tin tức trong phạm vi toàn cầu. Dùng để gởi các bức điện dưới dạng ký tự đã được mã hoá bằng mã 5 bit. Tốc độ truyền rất thấp (từ 75bps đến 300bps). Mắc dù tốc độ truyền rất thấp, truyền đi dưới dạng chử cái và ký hiệu nhưng mạng vẫn được sử dụng để truyền các tin tức thuê bao doanh nghiệp nhằm mục đích để truyền các tin ngắn.
• Mạng điện thoại công cộng (PSTN_Public Switched Telephone Network):là mạng được xây dựng sớm nhất. Nó phát triển từ tổng đài tương tự và phương thức truyền dẫn tương tự. Mạng này chủ yếu dùng cho dịch vụ thoại. Khi dùng cho dịch vụ thoại, tiếng nói được số hóa và truyền trên các khe thời gian của các khung TDM. Vì vậy, mạng này có đặc điểm là chuyển mạch kênh với độ trễ thoại nhỏ mà ngày nay người ta hay nhắc đến khái niệm dịch vụ điện thoại thuần túy POTS (POTS_Plain Old Telephone Service).

Khi công nghệ phát triển, người ta có thể truyền số liệu trên mạng điện thoại. Khi muốn truyền số liệu qua mạng điện thoại thì khách hàng dùng thêm thiết bị modem và trước khi truyền số liệu thì đường dây phải được nối thông. Sau khi tuyến đã được thiết lập thông qua modem thì các đầu cuối có thể trao đổi số liệu với nhau.

 

• Mạng số liệu: Mạng này có hai loại:

   PSDN (Packet Switched Data Network): Mạng số liệu chuyển mạch gói.

       CSDN (Circuit Switched Data Network): Mạng số liệu chuyển mạch mạch

+Mạng số liệu công cộng chuyển mạch mạch CSPDN:

Mạng này sử dụng chuyển mạch của mạng điện thoại giai đoạn những năm 80, nó phục vụ cho các thuê bao của các hãng thương mại là chính. Mạng này có đặc điểm là hoàn toàn số hóa và được thiết kế riêng để truyền số liệu với các tốc độ như  600b/s, 2400b/s, 4800b/s, 9600b/s.

                        Mô hình mạng như sau:

+Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói PSPDN

Đa số việc truyền số liệu trên thế giới sử dụng theo mô hình mạng này. Thông tin sẽ được chia thành các gói nhỏ với kích thước phù hợp và sẽ được phát lên tại các thời điểm cần truyền. Các khe hở giữa các gói được dùng để truyền các thông tin khác. Đối với người nhận, người gởi có thể sử dụng các thiết bị đầu cuối có tốc độ có thể khác nhau. Mô hình mạng PSPDN biểu diễn hình sau:

 

Khi thâm nhập trực tiếp đến mạng PSPDN, thuê bao nối với mạng này thông qua quá trình xử lý gói PH(Packet Header).

Mạng PSDN sử dụng giao thức X25, X75 còn CSDN sử dụng giao thức X21.

• Các tín hiệu truyền hình: Có thể được truyền theo 3 cách: truyền bằng sóng vô tuyến, truyền qua hệ thống truyền hình CATV (Community Anten TV) bằng cáp đồng trục hoặc truyền qua hệ thống vệ tinh còn được gọi là hệ thống truyền hình trực tiếp DBS (Direct Broadcast System)

Trong phạm vi cơ quan, số liệu giữa các máy tính được trao đổi qua mạng cục bộ LAN thường là mạng Ether net, Token Bus và Token Ring

Kết quả là hiện nay có nhiều máng khác nhau cùng tồn tại. Mỗi mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng khác nhau. Như vậy hệ thống mạng viễn thông hiện tại có rất nhiều nhược điểm mà quan trọng là:

• Chỉ truyền được các dịch vụ tương ứg với từng mạng.
• Thếu mềm dẻo: sự ra đời của các thuật toán nén tiếng nói, nén hình ảnh… và tiến bộ trong công nghệ DLCI ảnh hưởng mạnh mẽ tới công nghệ truyền tín hiệu.
• Kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng, vận hành cũng như việc sử dụng tài nguyên. Tài nguyên của một mạng không thể chia sẻ cho các mạng cùng sử dụng.

1. Mạng ISDN và Mạng N-ISDN

 Như đã biết năm 1988 công nghệ mạng ISDN ra đời và năm 1990 thì ITU-T đã đưa tiếp ra công nghệ B-ISDN. Lúc đó người ta gọi mạng ISDN là mạng N-ISDN.

1. Điều kiện thuận lợi về công nghệ cho sự xuất hiện mạng N-ISDN

Hai công nghệ máy tính và truyền thông đã và đang phát triển rất nhanh và là mũi nhọn của công nghệ ở cuối thế kỷ 20. Tuy nhiên hai lãnh vực này đang dần dần phát triển và hợp nhất lại với nhau do:

• Do sự phát triển của kỹ thuật tính toán, chuyển mạch và các thiết bị truyền dẫn số.
• Do kỹ thuật số đã được sử dụng rộng rãi cho truyền dẫn thoại, dữ liệu và hình ảnh.

Từ đó đòi hỏi một mạng có thể liên kết toàn bộ các loại mạng đang tồn tại và có khả năng tích hợp khả năng truyền dẫn và xử lý tất cả các loại dữ liệu đó là mạng N-ISDN, N-ISDN ra đời dựa trên mạng IDN (Integrated Digital Network) mà mạng tích hợp IDN được địng nghĩa như sau:

ITU-T (CCITT) đã định nghĩa mạng N-ISDN là mạng phát triển từ mạng IDN cung cấp khả năng kết nối hoàn toàn số hoá giữa các đầu cuối, phuc vụ cho nhiều dịch vụ (thoại và phi thoại). Vì vậy đây là mạng viễn thông công công trên phạm vi toàn thế giới. Với mạng này, người sử dụng có thể truy xuất một tập hữu hạn các giao diện đa mục đích đã được chuẩn hoá

1. Tổng quát về mạng N-ISDN

các tổ chức xây dựng tiêu chuẩn(CCITT,ANSY,ISO…) đã xây dựng một số tiêu chuẩn cho mạng N-ISDN  trong chiến lược thông tin toàn cầu. Các tiêu chuẩn sẽ định rỏ giao diện của người sử dụng và mạng. Các giao diện này được biểu thị dưới dạng một tập các giao thức gồm các thông báo dùng để yêu cầu các dịch vụ. Trong đó CCITT đã định nghĩa N-ISDN như sau:”đây là một mạng tích hợp các dịch vụ, cung các các kết nối số giữa người sử dụng và mạng”.các thành phần của một N-ISDN như sau:

1. Khái niệm về kênh(chanel) thông tin

Kênh là đường dẫn tín hiệu chạy qua. Tín hiệu trên một kênh có thể là tín hiệu số, tín hiệu tương tự hoặc là tín hiệu báo hiệu của mạng.

+với mạng điện thoại công cộng (PSTN): đường dây thuê bao nối giữa người sử dụng và tổng đài nôi hạt tạo thành một kênh tương tự (Analog Chanel) truyền tải các tín hiệu:

• Dòng điện trên đường dây để nhận dạng nhấc máy
• Xung quay số và âm hiệu quây số(DTMF)
• Tín hiệu mời quay số (Dial Tone)
• Tín hiệu thông tin của người sử dụng:Audio,video,hoặc số liệu nhị phân

+với mạng N-ISDN: Đường dây thuê bao chỉ truyền tín hiệu số. Đường dây thuê bao sẽ gồm một số kênh Logic cho tín hiệu báo hiệu và số liệu của người sử dụng. Có 3 loại kênh cơ bản để xác định thông tin cho N-ISDN phân biệt theo chức năng và tốc độ bit:  

• Kênh B (64Kbps): Truyền các thông tin về dịch vụ của người sử dụng như: tiếng nói số hoá, Audio, Video và dữ liệu số. Tốc độ 64Kbsp  trong nhiều trường hợp có dịch vụ yêu cầu lớn hơn 64Kbps cần phải ghép các kênh B lại có độ rộng băng tần lớn hơn gọi là kênh H
• Kênh D (16Kbps hoặc 64Kbps): Truyền các tín hiệu báo hiệu giữa người sử dụng và mạng hoặc các gói số liệu của người sử dụng.
• Kênh H  Chức năng giống kênh B nhưng hoạt động ở các tốc độ bit cao hơn

• Kênh H_o: Tốc độ 384Kbps = 6 kênh B
• Kênh H₁:

H₁₁   =23 B+ D₆₄ hoặc H₁₁ =24 B tương ứng 1536Kbps

H₁₂   =30 B+ D₆₄ hoặc H₁₂ =31 B tương ứng 1920 Kbps

Các loại H₁₁, H₁₂ thuộc loại N-ISDN

Có những dịch vu yêu cầu tốc độ cao hơn nên yêu cầu kênh có tốc độ lớn hơn, kênh H₂, H_4.

H₂₁=32,768Mbps

H₂₂=42¸45Mbps

H₄=132¸135Mbps        

Các loại H₂, H₄ này thuộc loại bn

1. Giao diện lối vào mạng N-ISDN

+Giao diện tốc độ cơ bản BRI (Basic Rate Interface):

Giao diện này cấp hai đường 2B+D₁₆ (2 đường 64kbps + 1 đường báo hiệu 16kbps). Ơ đây 2 kênh B có thể sử dụng độc lập, tức là dùng cho 2 cuộc đấu nối khác nhau đồng thời

+Giao diện tốc độ chính PRI (Primary Rate Interface):

Giao diện này có 23B+D_64­. Trong đó 23 B cung cấp cho 23 kênh thoại, D₆₄ cung cấp báo hiệu cho 23 kênh thoại này. Trong trường hợp kênh D không sử dụng thì làm kênh B. tốc độ số liệu là 1536kbps, tốc độ tổng là 1544kbps

• Cấu hình tham khảo và điểm tham chiếu mạng N-ISDN :

• LEX: tổng đài cục bộ hay tổng đài nội hạt N-ISDN.
• NT1: Đầu cuối mạng loại 1 có chức năng tương ứng lớp 1 trong mô hình OSI.
• NT2: Đầu cuối mạng loại 2 có chức năng tương ứng lớp 1 đến lớp 3 của mô hình OSI. NT2 tương đương tổng đài PABX hoặc mạng cục bộ LAN trong môi trường N-ISDN. NT2 có thể không có.
• TE1: Thiết bị đầu cuối loại 1, đây là thiết bị có bộ phận giao tiếp ISDN (máy điện thoại số).
• TE2: Thiết bị đầu cuối loại 2,đây là thiết bị đầu cuối chưa thích hợp mạng ISDN(điện thoại tương tự, đầu cuối số liệu)
• TA: tương thích đầu cuối, đây là thiết bị thích ứng giúp cho TE2 tương thích mạng ISDN.
• Điểm tham chiếu R,S,T,U: đây là điểm liên lạc giữa hai thiết bị và ở đó sử dụng các giao thức cần thiết

R: các giao thức do nhà chế tạo thiết bị đưa ra

S, T sử dụng các giao thức của CCITT

U: CCITT không đưa ra tiêu chuẩn mà sử dụng tiêu chuẩn quố gia Mỹ ANSI.

1. Các dịch vụ băng rộng và sự xuất hiện mạng B-ISDN

B-ISDN (Broadband Integrated Digital Network) là mạng liên kết các dịch vụ băng rộng

1. Xu hướng các dịch vụ băng rộng

Chúng ta thấy rằng các dịch vụ ngày nay và cả trong tương lai gần đều yêu cầu các dịch vụ băng rộng tăng lên

+Các dịch vụ phục vụ cho các thuê bao gia đình:

 Các dịch vụ quan trọng cho các thuê bao gia đình là những dịch vụ truyền hình cáp CATV, truyền hình số chuẩn SDTV (Standard Digital TV) hay trong tương lai là dịch vụ truyền hình độ phân giải cao HDTV (High Definition TV). Một ứng dụng quan trọng nữa là dịch vụ điện thoại truyền hình trong đó các hình ảnh chất lượng cao được truyền đi ở tốc độ từ 2 tới 5 Mbit/s.

+Các dịch vụ phục vụ trong lĩnh vực kinh doanh và giao dịch:

 Các thuê bao trong phạm vi công sở, văn phòng có những đặc điểm hoàn toàn khác so với các thuê bao gia đình. Điểm chung duy nhất giữa hai lĩnh vực này là điện thoại truyền hình. Tuy vậy, dịch vụ này cũng phải được mở rộng để tiến tới điện thoại hội nghị truyền hình, sao cho người sử dụng có thể dùng dịch vụ điện thoại truyền hình để liên lạc vài điểm cùng một lúc. Các hệ thống ATM-LAN được nối với nhau sẽ tạo khả năng truy nhập hệ cơ sở dữ liệu phân tán với tốc độ rất cao. Ngoài ra, các dịch vụ truyền ảnh, y tế,.. sẽ có chất lượng phục vụ cao hơn.

Từ sự cần thiết phải tổ hợp các dịch vụ phụ thuộc lẫn nhau ở chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói vào một mạng băng rộng duy nhất. Cần thiết phải thỏa mãn tính mềm dẻo cho các yêu cầu về phía người sử dụng cũng như người quản lý mạng (về mặt tốc độ truyền, chất lượng dịch vụ,…). Vì vậy cũng như người quản trị mạng. Mạng B-ISDN ra đời nhằm đáp ứng các điều kiện trên (băng rộng, bảo dưỡng, mềm dẻo, kinh tế,…) mà mạng băng hẹp N.ISDN không đáp ứng được. So với các mạng khác, dịch vụ tổ hợp và mạng tổ hợp có nhiều ưu điểm về kinh tế, phát triển, thực hiện, vận hành và bảo dưỡng hơn.

1. Điều kiện thuận lợi về công nghệ cho sự xuất hiện mạng  B-ISDN

• Tiến bộ về khả năng xử lý ảnh và số liệu.
• Sự phát triển của các ứng dụng phần mềm trong lĩnh vực tin học và viễn thông
• Các hệ thống truyền dẫn bằng cáp quang và các kênh truyền dẫn tốc độ cao có chí phí thấp cho các đường trung kế và cả các đường thuê bao.
• Các mạch vi điện tử có thể cung cấp các khối chuyển mạch, truyền dẫn và thiết bị thuê bao có tốc độ cao và chi phí thấp.
• Các màn hình và máy quay phim chất lượng cao và chi phí thấp.

Những tiến triển vượt bậc của công nghệ dẫn đến việc tích hợp diện rộng nhiều tiện nghi truyền thông và thực sự có hiệu quả, đã cung cấp phương tiện truyền thông vạn năng với các đặc tính chính:

• Việc trao đổi toàn cầu qua bất kỳ hai thuê bao nào trên bất kỳ phương tiện và môi trường truyền dẫn nào
• Phục hồi và chia sẻ một số lượng lớn thông tin từ nhiều nguồn khác nhau.
• Việc phân bố, bao hàm cả phân bố chuyển mạch nhiều loại hình văn hoá, giải trí và giáo dục đến từng nhà, từng công sở.

Vậy mạng tổ hợp dịch vụ số băng rộng (Broadband Integrated Services Digital Network – B.ISDN) cung cấp các cuộc nối thông qua chuyển mạch, các cuộc nối cố định (Permanent) hoặc bán cố định (Semi-Permanent), các cuộc nối từ điểm tới điểm hoặc từ điểm tới nhiều điểm và cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu, các dịch vụ dành trước hoặc các dịch vụ yêu cầu cố định. Cuộc nối trong B.ISDN phục vụ cho cả các dịch vụ chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói theo kiểu đa phương tiện (Multimedia), đơn phương tiện (Monomedia), theo kiểu hướng liên kết (Connection – Oriented) hoặc không liên kết (Connectionless) và theo cấu hình đơn hướng hoặc đa hướng. B.ISDN là 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 rất hiệu quả.

CHƯƠNG II: MẠNG B-ISDN VÀ ATM

----------o0o----------

Như ta đã biết năm 1990 ITU-T đã đưa ra các chuẩn về mạng B-ISDN/ATM.  Các chuẩn đó đề cập đến mô hình giao thức chuẩn, các tham số cơ bản của mạng B-ISDN, phương thức truyền của mạng…trong chương này đề cập đến các vấn đề trên, cụ thể là:

1. Mạng B-ISDN

1. Cấu hình giao thức  chuẩn mạng B-ISDN

Mạng B-ISDN/ATM bao gồm các thiết bị khách hàng, các nút chuyển mạch truyền dẫn và các chặng truyền dẫn nối thiết bị khách hàng và các nút chuyển mạch. khuyến nghị CCITT I.413  đã định nghã các nhóm chức năng B-TE1, B-TE2, B-NT1, B-NT2,B-TA và các điểm tham chiếu T_B , S_B , U_B và R của mạng B-ISDN.

Các điểm tham chiếu R, S_B ,T_B ,U_B

Cấu hình giao thức chuẩn B-ISDN/ATM có cấu trúc tương tự như cấu hình mạng N-ISDN (ISDN) , xác định các giao diện và các chức năng khác nhau giữa các thực thể của mạng B-ISDN/ATM .

+Điểm tham chiếu R cung cấp các giao diện giữa các thiết bị khách hàng không phải B-ISDN và thiết bị chuyển đổi.

+điểm tham chiếu T_B phân tách thiết bị nhà cung cấp mạng với thiết bị khách hàng.

+điểm tham chiếu S_B tương 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.

1. Các tham số cơ bản của mạng B-ISDN

Từ việc tìm hiểu các tham số của các dịch vụ trong mạng băng rộng, tính toán lỗi và trễ xảy ra trong mạng, từ đó có thể dựa vào đó đánh giá chất lượng mạng

1. Tốc độ bit tự nhiên, tốc độ bit trung bình, tốc độ bit cực đại và tốc độ truyền dịch vụ của mạng

Mạng băng rộng tương lai cần phải truyền được một số lượng lớn các dịch vụ, từ các dịch vụ tốc độ thấp như: đo lường từ xa, điều khiển từ xa, báo động từ xa, tiếng nói, Fax tới các dịch vụ tốc độ cao hoặc các dịch vụ có tốc độ trung bình như: âm nhạc, điện thoại truyền hình, truyền số liệu tốc độ cao hoặc các dịch vụ có tốc độ rất cao như: HDTV, thư viện video, …. Các dịch vụ này có tốc độ truyền từ vài Kbit/s tới vài trăm Mbps, thời gian truyền từ vài giây tới vài giờ.

Các dịch vụ được đặc trưng bởi tốc độ của chúng, tốc độ này phụ thuộc rất nhiều vào cách mã hoá và kỹ thuật nén tín hiệu. Có thể biểu diễn tốc độ bit tự nhiên của dịch vụ bằng hàm s(t), hàm này kéo dài trong thời gian truyền thông tin T. Có hai giá trị quan trọng là tốc độ bit cực đại S và tốc độ bit trung bình E[s(t)], được tính trong khoảng thời gian T. Quãng thời gian T cùng với hai giá trị E[s(t)] và S là các tham số quan trọng của dịch vụ.

Công thức liên hệ:

S = max[s(t)]

Tỷ lệ giữa E và S được gọi là đại lượng B (Burstiness). B đặc trưng cho sự thay đổi của tốc độ dòng bit theo thời gian.

Rõ ràng từ đồ thị trên ta thấy tốc độ bit tự nhiên s(t) khác nhau đối với mỗi phiên liên lạc nhưng S và E[s(t)] là như nhau đối với mỗi loại dịch vụ.

Ta đi xét mối liên hệ giữa tốc độ truyền và tốc độ bit cực đại (hay tốc độ truyền tự nhiên tự của dịch vụ) và ảnh hưởng của nó tới chất lượng truyền.

Từ hình vẽ trên ta nhận thấy rằng nếu tốc độ truyền nhỏ hơn tốc độ bit cực đại S thì chất lượng bị giảm xuống do môt số bit sẽ phải cắt bỏ để đảm bảo tốc độ bit tự nhiên của dịch vụ phù hợp với tốc độ truyền.

Mặt khác, nếu tốc độ truyền luôn lớn hơn hoặc bằng tốc độ bit cực đại của dịch vụ thì các thông tin vô nghĩa sẽ được sử dụng để điền đầy vào khoảng chênh lệch giữa tốc độ bit tự nhiên và tốc độ truyền, do đó sẽ tiêu phí độ rộng băng truyền. Điều này được minh hoạ trên hình trên.

Qua hai ví dụ trên, ta có thể kết luận rằng cần phải chọn tốc độ truyền thích hợp tuỳ theo yêu cầu của dịch vụ.

• Với dịch vụ yêu cầu chất lượng truyền cao mà không có yêu cầu quá gắt gao đối với tốc độ truyền thì cần đảm bảo tốc độ truyền trên mạng luôn luôn lớn hoặc bằng tốc độ bit cực đại.
• Đối với các dịch vụ không yêu cầu chất lượng truyền thật cao ta có thể lựa chọn tốc độ truyền trên mạng nhỏ hơn tốc độ truyền cực đại của dịch vụ.

1. Các tham số đặc trưng cho chất lượng mạng

Để truyền thông tin một cách tin cậy, mạng phải đảm bảo 2 chỉ tiêu sau:

• Trong suốt về mặt nội dung
• Trong suốt về mặt thời gian

a. Tính Trong Suốt Về Mặt Nội Dung:

Tính trong suốt về mặt nội dung là chức năng đảm bảo việc truyền đúng chính xác các bit từ đầu phát đến đầu thu với số lỗi cho phép. Khi mới ra đời, trong các mạng chuyển mạch gói chất lượng truyền số liệu còn kém, do đó để đảm bảo chất lượng truyền chấp nhận được người ta phải thực hiện chức năng điều khiển lỗi trên mọi liên kết. Việc điều khiển lỗi này được thực hiện bởi giao thức HDLC (High Level Data Link Control) bao gồm các chức năng: giới hạn khung, đảm bảo truyền bit chính xác, kiểm tra lỗi, ... Ở đây quá trình điều khiển lỗi được thực hiện trên mọi liên kết thông qua nút chuyển mạch, do đó nút chuyển mạch phải xử lý một loạt các thủ tục phức tạp khác nhau làm ảnh hưởng đến tốc xử lý chung của hệ thống.

Sau này, do chất lượng của hệ thống truyền dẫn và chuyển mạch tăng lên nên tỷ lệ lỗi trên mạng giảm.Với một mạng chất lượng cao như vậy người ta chỉ cần thực hiện một số chức năng của thủ tục HDLC. Bằng cách này người ta giảm được khối lượng thông tin mà nút chuyển mạch cần xử lý. Nhờ đó tốc độ của nút tăng lên. Như vậy lớp 2 trên mô hình OSI được chia thành hai lớp con. Lớp 2a chuyên cung cấp các chức năng cơ bản của lớp 2, lớp 2b cung cấp các chức năng bổ sung. Các hệ thống ứng dụng nguyên lý này được gọi là chuyển tiếp khung (Frame Relay).

Đầu Cuối		Nút Chuyển Mạch							Đầu Cuối
3		Điều khiển lỗi đầy đủ (từ đầu cuối tới đầu cuối)							3
2a		Điều khiển lỗi có giới hạn						Điều khiển lỗi có giới hạn	2a
2b			2a		2a				2b
1			1		1				1

Hình: Điều khiển lỗi có giới hạn ở mạng chuyển tiếp khung

Trong thực tế có 3 loại lỗi:

• Lỗi đơn vị số liệu dư (Residual Error Data Unit Rate) là các lỗi không thể khôi phục được
• Lỗi số liệu bị phân phối nhầm (Misdelivered Data Unit Rate) là lỗi khi số liệu bị truyền đến đích sai
• Lỗi số liệu kông được truyền đi (Not Delivered Data Unit Rate) là lỗi khi số liệu không được truyền đi tới địa chỉ cho trước.

Các lỗi trên đặc trưng cho tính trong suốt về mặt nội dung và gây ra một tỷ lệ lỗi truyền nào đó.

+Tỷ lệ lỗi bit:

Được đặc trưng bằng tỷ lệ lỗi bit BER (Bit Ereor Rate), các bit lỗi có thể xảy ra riêng biệt hay xảy ra liên tục thành nhóm.

Trong truyền dẫn, các lỗi bit thường xảy ra do sự không hoàn hảo của hệ thống, sự điều khiển sai của hệ điều hành, tức xảy ra ở mức vật lý của mô hình OSI.

+Tỷ lệ lỗi gói:

Trong các mạch hoạt động dựa theo nguyên lý chuyển mạch gói, một nhóm các lỗi có thể xảy ra do các gói thông tin bị mất hoặc bị định đường nhầm. Tỷ lệ lổi gói được đặc trưng bằng tham số tỷ lệ lỗi gói PER (Packet Error Rate)

Lỗi gói thường xảy ra do hai nguyên nhân: các gói bị mất do định đường sai hoặc do tắc nghẽn. Điều này được đặc trưng bằng tỷ lệ mất gói PLR (Packet Loss Rate):

   Các gói tới đích không mong muốn nhưng lại được chấp nhận được đặc trưng bằng tỷ lệ chèn gói PIR (Packet Insertion Rate):

Trong mạng, các lỗi có thể xuất hiện ở phần truyền dẫn, tại các bộ tập trung kênh hay tại các nút chuyển mạch.

Hệ thống chuyển mạch và ghép kênh thực hiện các chức năng ở lớp cao hơn (2, 3) trong mô hình OSI. Nó thực hiện xử lý trên các gói, do đó các lỗi gói xảy ra ở đây.

Đối với B.ISDN chức năng điều khiển lỗi không còn được cung cấp ở các nút chuyển mạch trong mạng nữa mà trong trường hợp cần thiết sẽ được cung cấp bởi các thiết bị đầu cuối. Do đó các nút của ATM có độ phức tạp tối thiểu và vì thế có tốc độ truyền rất cao có thể lên đến 600Mbit/s

b. Tính Trong Suốt Về Mặt Thời Gian:  Các dịch vụ thời gian thực yêu cầu dòng bit có trễ rất ngắn khi được truyền từ đầu phát đến đầu thu, tức là chúng yêu cầu tính chính xác về thời gian. Có thể phân biệt hai loại trễ: trễ do chuyển mạch và trễ từ điểm đầu đến điểm cuối. Đặc trưng bằng hai tham số: trễ D và biến động J. Mạng ATM chỉ cần những chức năng tối thiểu ở nút chuyển mạch, do đó nó cho phép truyền số liệu tốc độ rất cao, trễ trên mạng và các biến động trễ giảm xuống, do đó quan hệ thời gian được đảm bảo như trong trường hợp chuyển mạch kênh. Trễ được chia ra hai loại: trễ truyền Dt và trễ xử lý Dp

D = Dt + Dp

Theo ITU – T, nếu trễ giữa hai đầu cuối lớn hơn 25 ms thì phải lắp thêm các bộ khử tiếng vang.

1. Mô hình giao thức chuẩn của mạng B-ISDN

Cấu trúc phân lớp logic được sử dụng trong B-ISDN dựa trên mô hình tham chiếu liên kết các hệ thống mở OSI. Tuy vậy mô hình B-ISDN sử dụng khái niệm các lớp và các mặt phẳng riêng rẽ cho từng chức năng riêng biệt như chức năng dành cho người sử dụng, chức năng điều khiển, quản lý mạng. Khái niệm này được gọi là mô hình tham chiếu giao thức B.ISDN (B.ISDN Protocol Reference Model hay B.ISDN - PRM).

Mô Hình Tham Chiếu B.ISDN và lớp chức năng

B.ISDN – PRM có cấu trúc phân lớp từ trên xuống, bao gồm các chức năng truyền dẫn, chuyển mạch, các giao thức báo hiệu và điều khiển, các ứng dụng và dịch vụ. Như hình trên B.ISDN – PRM bao gốm 3 mặt phẳng: mặt phẳng quản lý, mặt phẳng của người sử dụng và mặt phẳng điều khiển.

• User Plane: Giử cho dòng thông tin xuyên suốt từ người sử dụng A tới người sử dụng B trên mạng thông qua các lớp, sửa chữa lỗi truyền, giám sát dòng data.

 

• Control plane: Mặt phẳng điều khiển cũng có cấu trúc phân lớp. Nó có chức năng: thiết lập, giám sát, giải phóng các đường nối hoặc cuộc gọi.

 

• Management plane: Tất cả các chức năng liên quan tới toàn bộ hệ thống (từ đầu cuối tới đấu cuối) đều nằm ở mặt phẳng quản lý. Nhiệm vụ là tạo sự phối hợp làm việc giữa những mặt phẳng khác nhau. Có 2 chức năng chính là chức năng quản lý lớp (Layer Management) và chức năng quản lý mặt phẳng (Plane Management).

• Layer management: Được 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. Có nhiệm vụ giống như Meta-Signaling (thiết lập tín hiệu kết nối) hay xử lý dòng thông tin OAM (Operatrion Administration Maintenance).

• Plane management: Phối hợp giữa user plane và control plane.

1. Bốn Lớp Của Mô Hình Tham Chiếu B-ISDN

• Higher layer: Thực chất đây chính là lớp ứng dụng: Frame relay, SMDS/CBDS.
• ATM Adaption Layer (AAL): Có nhiệm vụ chia nhỏ dòng Data của Higher Layer thành các đoạn 48 Bytes, hay khôi phục lại dòng Data từ các ATM cell. Nhiệm vụ của AAL phụ thuộc vào đặt tính của yêu cầu ứng dụng.
• ATM Layer: Nhiệm vụ chính là truyền Data mà nó nhận được từ AAL đến đích.
• Physical Layer: Phụ thuộc vào bộ phận truyền trung gian. Nhiệm vụ của nó là phát bit vật lý và tương thích với lớp ATM.

                       Mô hình các lớp của ATM so với mô hình OSI:

• Lớp ATM có chức năng tương tự chức năng lớp Data Link và lớp Network trong mô hình OSI.

• Lớp ATM Adaption Layer có chức năng tương tự chức năng lớp Transport trong mô hình OSI.

• Lớp còn lại trong mô hình ATM có chức năng tương tự với các lớp còn lại trong mô hình OSI (Session Layer, Presentation Layer, Application Layer).

1. Lớp vật lý

Lớp vật lý có hai phần chính:

• Lớp con đường truyền vật lý PM (Physical Medium Sublayer): là một phần của lớp vật lý có các chức năng phụ thuộc hoàn toàn vào môi trường truyền dẫn vật lý cụ thể. Nó có chức năng sau:

• Phát / nhận bit.
• Truyền bit.

Khi một ứng dụng yêu cầu thiết lập một kết nối ảo (virtual connection) qua mạng ATM thì trước tiên ứng dụng phải thoả hiệp với mạng về đặc tính lưu thông của lưu lượng và lớp chất lượng dịch vụ mà kết nối đòi hỏi, được gọi là Hợp Đồng Lưu Thông (Traffic Contract). Mỗi một kết nối ảo đều có một hợp đồng lưu thông riêng. Sau khi thỏa hiệp hợp đồng lưu thông mạng sẽ biết được đặc tính của lưu lượng nguồn và lớp chất lượng dịch vụ cần phục vụ. Trên cơ sở đó mạng sẽ định vị tài nguyên xem có đủ khả năng chấp nhận kết nối đó hay không. Yêu cầu chấp nhận kết nối chỉ được chấp nhận khi mạng có đủ tài nguyên để có thể kết nối trong toàn mạng với QOS (Quality of Service) theo yêu cầu và duy trì QOS của kết nối này trong suốt thời gian sử dụng kết nối mà không ảnh hưởng đến QOS của các kết nối đã được thiết lập. Đây chính là chức năng điều khiển chấp nhận kết nối CAC (Connection Admission Control) xảy ra trong quá trình thiết lập kết nối. CAC là một chức năng rất phức tạp, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả của mạng, đặc biệt là hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng.

Khi kết nối đã được chấp nhận, các luồng cell có thể chạy vào mạng. Mặc dù CAC đã thực hiện việc phân định băng tần một cách hợp lý nhưng vẫn chưa đủ để QOS được bảo đảm theo hợp đồng lưu thông. Có thể lưu lượng của một kết nối vượt quá thông số cho phép trong hợp đồng, làm giảm QOS và gây ảnh hưởng đến QOS của các kết nối khác đang vận hành tốt. Do đó, để bảo đảm QOS của các kết nối, mạng cần phải giám sát đặc tính vận hành của dòng lưu lượng trên kết nối xem nó có phù hợp với hợp đồng lưu thông hay không và ứng dụng có thể điều chỉnh dòng lưu lượng của mình để nó có nhiều khả năng phù hợp với hợp đồng lưu lượng hơn. nếu ứng dụng không điều chỉnh dòng lưu lượng của mình thì mạng có thể thực hiện chức năng điều chỉnh này tại nút truy cập ATM hay tại các nút chuyển mạch bên trong mạng. Tập hợp các chức năng điều chỉnh này tại nút gọi chung là giám sát tình thích ứng (Confomance Monitoring) của lưu lượng.

Những cell được xem là hợp lệ (conform) sẽ vào mạng và được ghép kênh thống kê (statistical multiplexing) tại các nút mạng. Mặc dù, trong mạng ATM, nhiều dịch vụ dùng chung một tài nguyên dễ dẫn đến sự tranh chấp tài nguyên như link bandwidth, buffer, …. Do đó, để có thể ghép kênh thống kê đạt hiệu qủa cao và để giải quyết vấn đề tranh chấp tài nguyên, các cell phải được Xếp Hàng (Queued) hoặc Đệm (Buffered) tại các nút mạng trước khi được truyền qua trung gian khác theo những phương thức Lập Lịch Trình (Scheduling) thích hợp. Phương thức xếp hàng và lập lịch trình sẽ có những tác động rất lớn đến việc đảm bảo QOS của các lớp dịch vụ và các kết nối khác nhau và hiệu quả sử dụng tài nguyên trong mạng ATM.

Mặc dù các chức năng CAC, Queueing, Scheduling đã được thực hiện để tối ưu tài nguyên mạng nhưng nghẽn (Congestion) vẫn có khả năng xảy ra do sự đột biến bất thường của dòng lưu lượng trong mạng ATM. Điều khiển tắc nghẽn được thực hiện nhằm giảm tối thiểu cường độ, sự lan rộng và sự kéo dài của tắc nghẽn. Nó liên quan đến việc xử lý các lưu lượng đến tại các điểm tranh chấp tài nguyên để đảm bảo rằng các cell không phù hợp (non-Conform) bị loại bỏ một cách công bằng mà vẫn đảm bảo QOS.

Đối với một số loại hình dịch vụ đặc biệt như ABR, mạng và user thực hiện chức năng flow control (mạng ATM không có chức năng flow control và error control như trong các mạng STM) để trách tắc nghẽn xảy ra. Chức năng này được thực hiện bằng cách các nút mạng ATM luôn phải kiểm tra lưu lượng truyền qua mạng.

 Các chức năng quản lý lưu lượng nêu trên được thực hiện tại những thời điểm khác nhau vào những khoảng thời gian khác nhau. Chức năng CAC được thực hiện theo mức kết nối vào lúc thiết lập kết nối. Các chức năng Confomance Monitoring, Queueing/ Scheduling, và Congestion Control, Flow Control được thực hiện theo mức Cell – by – Cell. CAC, Conformance Monitoring, Queueing/ Scheduling và Flow Control là các hoạt động chức năng mang tính phòng ngừa, tránh xảy ra tắc nghẽn. Còn Congestion Control là hoạt động chức năng mạng tính phản ứng, chống lại tắc nghẽn khi nghẽn đã xảy ra.

1. Hoạt động tìm đường trong ATM

Hoạt động tìm đường trong mạng là hoạt động diễn ra trước hoạt động chuyển mạch, khi đã định tuyến xong nghĩa là mạng đã vạch cho một kết nối một con đường rõ ràng, hoạt động chuyển mạch mới bắt đầu truyền thông tin người sử dụng.

Trong vấn đề tìm đường, ta xem xét một giao diện Mạng – Mạng đơn (cá nhân) được định nghĩa trong ATM là PNNI (Private Network – to – Network). Giao diện PNNI trong ATM được xem như là một giao tiếp giữa các mạng ATM khác nhau hay giữa các chuyển mạch ATM trong một mạng đơn ATM. PNNI mô tả tất cả các giao tiếp Node – to – Node (Swich – to – Swich).

Mục đích và chức năng của PNNI là cho phép thiết lập cầu nối giữa các khách hàng sử dụng đầu cuối qua mạng ATM. Để đảm bảo được điều này thì PNNI phải có các chức năng về thông tin địa hình (Topology), thông tin định tuyến, quản lý mạng, quản lý lưu thông,…

Sau đây chúng ta sẽ xem xét các yêu cầu và quá trình tìm đường trong ATM thông qua giao diện PNNI.

Chúng ta xem xt một cấu trúc mạng ATM như sau:

Khi người sử dụng A yêu cầu nối với người sử dụng C đề truyền sữ liệu thì mạng cần phải:

Xác định vị trí người sử dụng C:

Điều này có nghĩa là chuyển mạch phải tìm đến C mà khách hàng A muốn kết nối tới hoặc nối từ A tới chuyển mạch có đủ thông tin về thư mục mạng (Network Directory) hoàn chỉnh. Mỗi chuyển mạch mang thông tin chi tiết về địa hình và trạng thái của các chuyển mạch khác trong vùng lân cận. Tuy nhiên chi tiết hoạch định đòi hỏi sự hợp tác của nhiều chuyển mạch trên các tuyến.

Tìm đường đi từ người sử dụng A đến người sử dụng C mà thỏa mãn yêu cầu chất lượng dịch vụ QOS:

Điều này có thể thực hiện bằng nhiều cách: tính toán Switch – by – Switch thông qua mạng khi yêu cầu thiết lập được gửi, hoặc tham khảo đến một Server có đủ cơ sở dữ liệu (Database) về mạng chi tiết.

 

PHẦN III:

CÁC ĐỀ XUẤT CHO QUÁ TRÌNH XÂY DỰNG MẠNG ATM Ở VIỆT NAM

CHƯƠNG I: TÌNH HÌNH MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM

----------o0o----------

 

Tuỳ thuộc vào sự phát triển nền viễn thông và địa lý mà mỗi nước có một cấu hình, cấu trúc mạng viễn thông phù hợp. Ơ Việt Nam cũng không ngoại lệ, cấu hình mạng viễn thông của Việt Nam cũng không giống các nước khác, đặt biệt là các nước khu vực lân can.

1. Mạng viễn thông tại Việt Nam

Để phục vụ cho các dịch vụ thông tin như điện thoại, số liệu, Fax, Telex và các dịch vụ khác như điện thoại di động, nhắn tin,… Nên ở nước ta hiện nay, ngoài mạng chuyển mạch điện thoại công cộng (của VNPT) còn có một số mạng khác của các dịch vụ khác. Riêng mạng Telex không được kết nối với mạng điện thoại của VNPT. Còn các  mạng khác được nối vào mạng điện thoại của VNPT thông qua các kênh trung kế hoặc các bộ MSU ( Main Switch Unit), một số khác lại truy nhập vào mạng PSTN qua các kênh thuê bao bình thường sử dụng kỹ thuật DLC (Digital Loop Carrier), kỹ thuật truy nhập vô tuyến.

1. Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PSTN của VNPT

Mạng điện thoại được diều hành bởi công ty trực thuộc VNPT, đó là VTN, VTI, các bưu điện tỉnh

Có 3 trung tâm chuyển mạch quá giang quốt tế được điều hành bởi VTI đặt tại TP HCM, HàNội, Đà Nẳng.

Có 3 trung tâm chuyển mạch đường dài được điều hành bởi VTN đặt tại TP HCM, HàNội, Đà Nẳng. VTN không chỉ điều hành hệ thống chuyển mạch quá giang đường dài mà còn điều hành hệ thống truyền dẫn liên tỉnh. Việt Nam có 61 tỉnh, mỗi tỉnh có ít nhất một trung tâm chuyển mạch quá giang nội hạt và trung tâm của các chuyển mạch xa và các chuyển mạch nhỏ. Các mạng nội tỉnh được điều hành bởi các bưu điện tỉnh.

1. Các hệ thống thông tin di động tế bào tại Việt Nam

Việt Nam có 2 đơn vị cung cấp thông tin di động tế bào là: mobiphone (VMS) và Vinaphone (GFC), và TP HCM co hệ thống Callink là hệ thống AMPS tương tự vùng phục vụ chỉ giưói hạn TPHCM

Bảng số liệu của hệ thống Mobiphone:

Thiết bị	Số lượng	Ghi chú
MSC	AXE-103 (4 cái) Hà Nội : 45000 Lu TPHCM: Đài 1:50000 Lu                 Đài 2:65000 Lu Đà Nẳng: 5000 Lu
BSC	Tổng số : 10 Hà Nội   : 7 TPHCM :2 Đà Nẳng:1
BTS	Tổng số : 187 Hà Nội   : 67 (138) TPHCM :92  (235) Đà Nẳng:23  (32)	( ):Số lượng Sector
Môi trường kết nối giữa BSC và BTS	Hệ thống Viba (băng tần 1,5 GHz) Hệ thống cáp quang

Bảng số liệu của hệ thống Vinaphone:

Thiết bị	Số lượng	Ghi chú
MSC	EWSD(Siemens) (3 cái) Hà Nội : 30000 Lu TPHCM: 35000 Lu Đà Nẳng: 10000 Lu
BSC	Tổng số : 11 Hà Nội   : 4 TPHCM :5 Đà Nẳng:2
BTS	Tổng số : 214 Hà Nội   : 87 TPHCM : 94 Đà Nẳng: 33
Môi trường kết nối giữa BSC và BTS	Hệ thống Viba (băng tần 1,5 GHz) Hệ thống cáp quang

 

MSC (Mobile Switch Center)     : Trung tâm chuyển mạch di động

BSC (Base Station Controller)    : Bộ điều khiển trạm gốc

BTS (Base Station Transmison Subsystem): Trạm gốc thu phát vô tuyến

HLR (Home Location Register): Bộ ghi định vị thường trú

VRL (Visitor Location Register): Bộ ghi định vị tạm trú

AuC (Authemtication Center)    : Trung tâm nhận thực

MS (Moble Station)                     : Trạm di động

1. Mạng nhắn tin ở Việt Nam (Đài 107)

1. Mạng chuyển mạch gói ở Việt Nam

Với chuyển mạch gói thông in được chia thành nhiều phần, mỗi phần được gói lại bằng kí hiệu điều khiển và kèm theo địa chỉ nơi đến, rồi được truyền đến nơi nhận qua kênh truyền khác nhau (tuỳ thuộc vào trạng thái bận rổi của kênh truyền) mà không nhất thiết phải đi cùng một kênh truyền. Các gói này đi trên các kênh truyền khác nhau nên có thể không đúng thứ tự. Để nhận được thông tin đúng phải đánh dấu thứ tự các gói trước khi truyền. Dựa vào số thứ tự, đầu thu có thể tái tạo lại gói thông tin ban đầu.

1. Mạng Internet ở Việt Nam

VDC là nhà cung cấp Internet tại Việt Nam. Có một vài vùng Internet làm backbone: A-Bone (bởi AIH), Net Plus (bởi HongKong Telecom), Internet KDD (bởi KDD), Singtel-IX (bởi Singapore Telecom), Big Pond (Telestra Cord).

1. Nhận xét

Chúng ta thấy rằng mạng viễn thông Việt Nam phục vụ cho từng dịch vụ tương ứng với mạng đó, cũng vì cấu hình mạng riêng rẽ nên đã gay ra khó khăn trong quản lý, vận hành khai thác, nâng cấp cũng như bảo dưỡng mạng.

Trước tình hình trên của mạng viễn thông Việt Nam cần đề xuất ra một mạng để liên kết các mạng hiện tại lại thành một mạng duy nhất để dễ dàng quản lý, bảo dưỡng, vận hành, khai thác. Mặt khác, do nhu cầu thông tin ngày càng cao để kịp phục vụ cho khách hàng, đặc biệt là các dịch vụ băng rộng, và cũng để chuẩn bị cho mạng B-ISDN trong tương lai. Từ đó mạng ATM đòi hỏi phải được xây dựng để đáp ứng tình hình viễn thông tại Việt Nam hiện nay.

Theo cấu trúc này, mạng gồm 3 GW (Gate Way ) đặt tại Hà Nội, Đà Nẳng, TPHCM, nối với nhau để thực hiện kết nối mạng ATM và mạng khách hàng ( di động, PSTN,…). Cả 3 GW này nối tới chuyển mạch quá giang, với mỗi nút ở đây là một ATM-core và tổng đài Toll nối vơi nhau thông qua GW. Phía dưới là các nút chuyển mạch quá giang nội hạt cũng gồm một ATM-core và tổng đài Tandem ở khu vực phía bắc và khu vực phía nam, 2 nút này nối vào 2 nút tại Hà Nội và TPHCM theo nguyên tắc ATM-core nối với nhau, Tandem nối vào Toll. Các nút ATM-core (5 nút) nối với nhau để cân bằng lưu lượng. Phía dưới các nút chuyển mạch quá giang quốc gia và quá giang nội hạt là các HOST ở khu vực phía nam, phía bắc, miền trung, TPHCM, Hà Nội; các HOST này nối với nhau và nối với Toll hoặc Tandem và ATM-core. Dưới các HOST có thể là tổng đài vệ tinh.

Các ATM-core nối với nhau qua đường truyền ghép quang SDH cao tốc để cung cấp các dịch vụ B-ISDN và N-ISDN khác nhau. Các mạng chuyển mạch gói cũng như chuyển mạch dữ liệu trong khu vực được nối qua mạng ATM.

Trong tương lai xa hơn nữa, các tổng đài Tandem và Toll được thay thế hoàn toàn là ATM-core (một hoặc nhiều tuỳ lưu lượng), để mạng ATM lấn dần vào mạng ở Việt Nam, đồng thời tích hợp dần vào mạng ATM hay nó dần dần trở thành mạng B-ISDN. Môi trường truyền dẫn ở đây là quang hoá với kỹ thuật chuyển mạch quang để nâng cao tốc độ. 

CHƯƠNG II: QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN MẠNG ATM

VÀ MẠNG ATM THỬ NGHIỆM TẠI VIỆT NAM

----------o0o----------

Trong quá trình phát triển mạng ATM có những vấn đề cần quan tâm đó là những khía cạnh kỹ thuật chung cho việc phát triển mạng và các phương pháp phát triển như: thay thế/ ốc đảo / chồng lấn. Các vấn đề đó là điều kiện để đưa mạng ATM vào ứng dụng.

Mạng viễn thông Việt Nam xét về mặc dung lượng và trình độ công nghệ là một mạng lưới phát triển nhanh so với nhiều nước. Các kết quả nghiêng cứu về dự báo cho thấy, việc phát triển mạng B-ISDN ở Việt Nam và nhiều nước là xu hướng tất yếu và thuộc tương lai gần. Để chuẩn bị cho mạng B-ISDN thì mạng ATM phải được xây dựng để làm nền tản cho các dịch vụ băng rộng có nhu cầu ngày càng cao của khách hàng. Hiện nay viện KHKT Bưu Điện đã thử nghiệm mạng ATM tại khu đô thị khoa học Nghĩa Đô – Cầu Giấy – Hà Nội dùng tổng đài ATOMIS-5E và các thiết bị ATM-Hub, ATM-Router, ATM-TA,… để cung cấp các dịch vụ cho các đơn vị có yêu cầu.

1. Quá trình phát triển mạng ATM
   1. Những khía cạnh kỹ thuật chung của việc phát triển mạng

Cá thể ứng dụng ngay mạng ATM vào mạng công cộng hoặc vào mạng riêng và thực tế đã có những sản phẩm ATM (các chuyển mạch ATM và các card giao tiếp cho giàn máy vi tính) cho các mạng của khách hàng. ATM cói thể được sử dụng trước hết vào mạng riêng, nhưng cũng cần đưa song song vào mạng công cộng để cung cấp các khả năng kết nối ở các vùng rộng hơn khi khách hàng yêu cầu

Các kế hoạch và chiến lược khác nhau để đưa các dịch vụ băng rộng vào mạng viễn thông công cộng.với mục đích cuối cùng là thiết lập một mạng tổng hợp chung có thể cung cấp được các dịch vụ mới, công nghệ và sản phẩm trợ giúp cho các dịch vụ đó và vấn đề quan trọng nhất là nhu cầu đối với các dịch vụ. Nhu cầu bị ảnh hưởng bởi chính sách giá cước, đặc biêt đối với khách hàng dân cư và các doanh nghiệp nhỏ. Để tối thỉu hoá sự tăng giá thành cho cả người sử dụng và nhà khai thác, điều cốt yếu là chiến lược tích hợp phải được bắt đầu từ viêc tích hợp các dịch vụ, thiết bị và mạng hiện có.

Một điểm quan trọng là các mảng khác nhau của mạng, trong một chừng mực nào đó, có thể tách ra một cách riêng biệt. Ví dụ mạng truy nhập tai một vùng địa lý cụ thể có thể được phát triển nay đủ trước khi mạng quốc gia đạt tới mục đích này: tất cả các dịch vụ có thể được cung cấp bằng đường truy nhập ATM, nhưng các dịch vụ băng hẹp có thể được kết nối bằng cổng (GW) tới mạng hiện có. Nên xem xét cân nhắc từng mảng của mạng một cách tổng thể trước khi đi vào chi tiết cụ thể.

1. Các phương pháp thay thế / ốc đảo / chồng lấn

Có 3 phương pháp logic để đưa mạng ATM băng rộng vào ứng dụng: thay thế ốc đảo hoặc chồng lấn.

Trong hình đường biểu diẻn các kết nối chỉ nhằm mục đích giới thiệu và không dùng để diẽn tả kết nối giữa khách hàng và tổng đài.

Cần nhấn mạnh rằng mỗi phương pháp trong 3 phương pháp tiếp cận trên chỉ dùng cho pha đầu tiên trong việc ứng dụng mạng ATM: mục đích cuối cùng là thiết lập một mạng ATM để truyền tải tất cả các dịch vụ trong nước cũng như qua các nước

+phương pháp thay thế bao gồm việc thay thế tất cả mạng hiện có trong một vùng cụ thể bằng một mạng ATM duy nhất. Phương pháp này đòi hỏi mỗi “đảo” ATM có một cổng (GW) nối ra các mạng hiện có ở xung quanh.

+phương pháp ốc đảo, bao gồm việc đưa mạng ATM và các dịch vụ băng rộng vào một mạng cụ thể, mặc dù các dịch vụ khác vẫn có thể để lại trên mạng. Với phương pháp này các dịch vụ băng rộng có thể đưa vào các dịch vụ tài chính thương mại chủ yếu của các thành phố mà không ảnh hưởng tới các dịch vụ hiện có. Giữa các khách hàng trong từng khu vực có thể kết nối băng rộng. Nhưng giữa các khách hàng của ốc đảo khác không kết nối và chỉ có thể kết nối qua mạng băng hẹp hiện có bằng các cổng (GW).

+phương pháp chồng lấn, ở đây các dịch vụ băng rộng được cung cấp cho khách hàng trong cả một vùng rộng (có thể cả nước) và bao phủ trên mạng hiện có. Điểm này có thể so sánh với các phương pháp ốc đảo có tính chất nội vùng. Phương pháp này làm cho các dịch vụ băng rộng có thể đến được khách hàng trên một vùng rộng lớn hơn nhiều và cho khả năng kết nối băng rộng rộng rãi hơn, nhưng việc này có thể đòi hỏi các đường truy nhập dài từ thuê bao tới trung tâm chuyển mạch.

Các phương pháp ốc đảo có xu hướng thích hợp với các nhà khai thác” được định hướng bởi thị trường” hoạt động trong môi trường tự do hoá trong khi các chiến lược chồng lấn lại được lựa chọn bởi các nhà khai thác có chiến lược “định hướng ban đầu”. Điều kiện địa lý của khu và tính chất của việc kinh doanh cũng là những yếu tố quan trọng để xác định phương án triển khai cho phù hợp

Trong thực tế người ta thường sử dụng kết hợp các phương pháp này. Ví dụ một mạng bao phủ toàn quốc bằng các hệ thống nối chéo ATM để cung cấp các dịch vụ cho thuê kênh có thể sử dụng ngay từ đầu, với các ốc đảo chuyển mạch ATM từng cuộc gọi được đặt thêm khi nhu cầu dịch vụ băng rộng tăng thêm.

1. Mạng ATM thử nghiệm tại Việt Nam.

Mạng ATM có thể cung cáp các dịch vụ băng rộng. Theo kinh nghiệm của nhiều nước thì mạng ATM chuẩn bị cho mạng B-ISDN trong tương lai, mục đích xây dựng mạng ATM là thử nghiệm.

+Lựa chọn cấu hình mạng thử nghiêm:

Nếu là mạng dùng cỡ lớn thì có thể dùng cả 2 loại tổng đài ATM, ví dụ ATOMNET-M7 và ATOMIS-5E. Tuy nhiên, hiện nay đang là pha 1, chỉ nên dùng một tổng đài ATM là đủ. Việc chọn tổng đài cho pha 1 này, nếu có thể được nên dùng ATOMNET-M7 với lý do dung lượng chuyển mạch lớn hơn và chủng loại giao diện nhiều hơn so với ATOMIS-5E. Tuy vậy, xét về khả năng thực tế thì hiện nay viện KHKT Bưu Điện đã có ATOMIS-5E, do đó phương án hiện thực nhất là sử dụng chuyển mạch ATOMIS-5E cho chương trình thử nghiệm mạng ATM pha 1 tại khu đô thị khoa học Nghĩa Đô. Cấu hình mạng thử nghiệm được mô tả như hình sau:

Từ sơ đồ mạng ta thấy, tổng đài ATOMIS-5E có thể đấu nối với các thiết bị đầu cuối sau đây:

• Đấu nối với thiết bị ATM Router để kết nối với mạng LAN. Chức năng của ATM Router là gom lưu lượng từ các mạng LAN và đấu vào chuyển mạch ATM.
• Đấu nối với thiết bị WS (Work Station) thông qua Card giao diện ATM-NIC. (Card giao diện ATM-NIC của NEC có ký hiệu ATOMIS-1E). Trong chương trình thực nghiệm này, thiết bị WS có thể dùng máy tính mạnh để làm chức năng Video Server cho dịch vụ Video theo yêu cầu VOD.

Để thực hiện dịch vụ VOD, các thiết bị đầu cuối của thuê bao có thể dùng PC mạnh đấu trực tiếp vào tổng đài ATOMIS-5E bằng cáp sợi quang MMP-OC3.

• Đấu nối với thiết bị Đầu Cuối ATM thông qua ATM-TA.
• Trong chương trình thử nghiệm, các thiết bị đầu cuối của thuê bao đấu vào ATM-TA là thiết bị hội nghị điện thoại (Teleconference Terminal). (Đối với NEC thì ATM-TA có ký hiệu ATOMIS-2VAE/15/20).
• Đấu nối với thiết bị đầu cuối ATM thông qua ATM-HUB. Ưu điểm của ATM-HUB là tăng số lượng khách hàng.
• Đấu nối với ATM Modul để mở rộng chủng loại dịch vụ. (Đối với NEC thì ATM Modul có ký hiệu NEAX-7400 ICS. Từ NEAX-7400 ICS có thể nối với mạng công cộng, máy điện thoại, đường dây riêng, thiết bị ATM, ….)
• Đấu nối với mạng công cộng của hà hội.
• Đấu nối với mạng ISDN Hà Nội thông qua ATM Router.
• Đấu với mạng PSTN qua ATM-HUB hoặc ATM-TA, hoặc ATM Modul có ký hiệu NEAX-7400 ICS.
• Đấu nối với Internet Server qua ATM Router.

Cần chú ý rằng, nếu dùng ATOMIS-5E thì chỉ có 16 cổng 155Mbit/s vì vậy cần cân nhắc nội dung và quy mô thử nghiệm để phù hợp với dung lượng chuyển mạch của tổng đài. Nếu muốn có mạng thử nghiệm lớn hơn thì phải dùng loại ATOMNET-M7.

Trên cơ sở xác định nội dung và quy mô thử nghiệm, có thể thống kê số lượng Card ATM-NIC, ATM Router, ATM-HUB, ATM-TA hoặc ATM Modul, số lượng WS làm chức năng Server, số lượng các loại thiết bị đầu cuối ATM. Từ đó có thể lập dự án công trình thử nghiệm trên cơ sở phương án kỹ thuật về mạng ATM thử nghiệm đã đề xuất ờ hình trên.

KẾT LUẬN:

Tóm lại, sau thời gian thực hiện thiết kế tốt nghiệp, em đã thực hiện được:

-Bản thiết minh trong đó trình bày nội dung bản thiết minh được đưa ra trong nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp.

-Các bản vẽ: cấu trúc tế bào, cấu trúc mạng ATM, các giao diện và hoạt động mạng ATM, quá trình xây dựng mạng ATM đã đề ra trong nhiệm vụ thiết tốt nghiệp.

Trong quá trình đó, em nhận thấy rằng: với phạm vi một đề tài, em chỉ mới tìm hiểu một cách khái quát về mạng ATM chứ không đi sâu vào từng phần cụ thể. Và vì tài liệu có giới hạn gây khó khăn trong quá trình thiết kế. Nếu có thể, sau này có đủ taì liệu em sẽ đi sâu vào từng phần cụ thể.

 

   TÀI LIỆU THAM KHẢO

 

1. ATM Network

Othmar Kyas – International Thomson Computer Press

2.  ISDN and Broadband ISDN

Williams Stallings – Macmillan Publishing

3.  Designing ATM Switching Networks

Mohsen Guizani and Ammar Rayes – McGraw-Hill

4. Cơ Sơ Kỹ Thuật Chuyển Mạch Và Tổng Đài Tập II

Nguyễn Hồng Sơn

5. Công Nghệ ATM-Giải Pháp Băng Rộng Cho Mạng Viễn Thông

Đỗ Trung Tá; Nguyễn Phú Hoàn; Lê Đắc Kiên; Nguyễn Đức Trung-Tổng Cty Bưu Chính Viễn Thông

6. Công Nghệ ATM-Điều Khiển Lưu Thông Và Tắc Nghẽn

Nguyễn Xuân Khánh-Trung Tâm Đào Tạo Bưu Chính Viễn Thông Ii

7. Công Nghệ ATM-Tổng Quan ATM Và Mạng

Trần Công Hưng-Học Viên Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông

8. Viễn Thông I

Phạm Đình Nguyên- Học Viên Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông

9. Các tài liệu tham khảo khác