ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Điều khiển lưu lượng và tắc nghẽn trong mạng ATM

PHẦN I:TỔNG QUAN VỀ ATM

              CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

 1.1 Sự ra đời và phát triển của ATM

 

   Trong xã hội hiện đại ngày nay các nhu cầu thông tin đang gia tăng một cách nhanh chóng. Các nhu cầu này không chỉ  đòi hỏi vế số lượng loại hình dịch vụ mà còn về chất lựợng dịch vụ và tốc độ cung cấp dịch vụ. Mạng đa dịch vụ băng rộng (B-ISDN) là một giải pháp cho nhu cầu thông tin ngày nay. Mạng băng rộng đựơc nghiên cứu từ giữa những năm 80, bắt đầu với việc xác định phương thức truyền tải trong mạng.Năm 1988, CCITT( Nay là ITU-T) đã đưa ra những kiến nghị đầu tiên về mạng băng rộng (B-ISDN) đồng thời xác định phương thức truyền tải không đồng bộ (ATM) là phương thức truyền tải để cung cấp các dịnh vụ băng rộng trong tương lai.

  ATM đầu tiên được nghiên cứu tại trung tâm nghiên cứu CNET ( của France Telecom) và Bell Labs (ATQT) và năm 1983, sau đó tiếp tục đựơc phát trểin tại trung tâm nghiên cứu Allatelbell ( Antwerp) từ năm  1984. Các trung tâm này đã nghiên cứu những nguyên lý cơ bản và đã đóng góp tích cực trong việc xây dựng các tiêu chuẩn đầu têin về ATM.

   Hiện nay công nghệ ATM đã phát triển  đến mức độ  khá hòan hảo và ổn định.Công  nghệ này được nghiên cứu và triễn khai tại nhiều nước trên thế giới.Các tiêu chuẩn,các tham số về mạng  đã và đang được xây dựng và hoàn thiên. Các tập đoàn công nghiệp điện tử có tên tuổi trên thế giới đều đã có nhiều chủng loại sản phẩm thiết bị ATM ở mức độ hệ thống. Nhiều mạng ATM đã được triển khai , bước đầu cung cấp dịch vụ băng rộng tới khách hàng. Việc ứng dụng công nghệ ATM vào mạng viễn thông đã được bắt đầu từ những năm 90.

  Mạng ATM công cộng đầu tiên trên thế giới được triễn khai ở Mỹ từ măm 1993 đến 1995 mang tên WILTEL(nay là WORLD-COM) gồm 19 chuyển mạch của NEC loại ANTOMNET/M10

   Mạng ATM của Nhật mang tên JAPAN CAMPUS nối 22 trường đại học trên toàn lãnh thổ Nhật đã hoàn thành vaò tháng 5/1995.

   Mạng đa phương tiện của Italia mang tên SOCRATE  nối 14 thành phố chủ chốt vào những năm 1995-1996.

   Công nghệ ATM đã hoàn chỉnh đến mức :

       + Mạng ATM có thể kết nối đến tất cả các loại mạng hiện hữu bao gồm IDN, N-ISDN và cả ANALOG.

       + Chuyển mach ATM có thể thích nghi với chủng loại tốc độ kể cả luồng E1.

  Với sự hoàn thiện của công nghệ ATM và truyền dẫn SDH trên sợi quang thì việc xây dựng mạng viễn thông liên kết đa dịch vụ băng rộng (B-ISDN) là hiện thực không xa trong tương lai. Mạng viễn thông B-ISDN mở ra các siêu xa lộ thông tin, cung cấp dịch vụ đa phương tiện (Multimedia Service) thỏa mãn mọi nhu cầu của xã thông tin ở thế kỷ 21.

  1.2 Các tiêu chuẩn ATM:

 Như đã được đề cập ở trên, một trong những yếu tố quan trọng để phát triển công nghệ ATM và triển khai rộng khắp trên toàn thế giới là các tiêu chuẩn về ATM phải được hoàn thiện.

  Hiện nay việc tiêu chuẩn hóa B-ISDN\ATM được thực hiện dưới hai hình thức : hình thức do các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế thực hiện và dươi dạng các diễn đàn công nghiệp.

Các tổ chức chính đưa ra tiêu chuẩn B-ISDN/ATM bao gồm: Tổ chức quốc tế về các tiêu chuẩn viễn thông của ITU_T mà trước đây gọi là CCITT, Viện tiêu chuẩn quôc gia Mỹ (ANSI-Armerican Telecommunication Standart Institute), Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI-European Telecommunication Standard Institute).

   Các diễn đàn công nghiệp gồm: ATM Forum,IETF(Internet Engineering Task Force), Frame Relay Forum và SIG(SMDS Interest Group).

Diễn đàn công nghiệp được thực hiện từ những năm 90 là một hình thức mới trong việc tiêu chuẩn hóa.Đây không phải các tổ chức chính thức làm về tiêu chuẩn ma được hình thành bỏi nhóm các nhà sản xuất, khách hàng và các chuyên gia công nghiệp.Mục đích của diễn đàn là đảm bảo khả năng phối hợp ,tính tương thích của các tiêu chuẩn mà không phải đưa thêm các chi tiết mới vào tiêu chuẩn.Thay cho việc đưa ra các định nghĩa và các thỏa thuận để thực hiện,diễn đàn chủ yếu làm sáng tỏ các vướng mắc,giải quyết các vấn đề tương thích khi áp dụng các tiêu chuẩn.Trong nhiều trường hợp,diễn đàn đã có những đóng góp tích cực đối với những tổ chức tiêu chuẩn chính thức,có tac dung thúc đẩy việc chấp nhận các tiêu chuẩn,các thủ tuc và các giao thức ATM đã được ban hành.

   1.2.1 Các tiêu chuẩn của ITU-T:

   Đây là tổ chức chính đưa ra các khuyến nghị có tính chất quốc tế.ITU-T làm việc theo các chu kỳ nghiên cứu với thời gian trước đây là 4 năm và hiện nay là 2 năm.Việc xây dựng các tiêu chuẩn được thực hiện theo phương thức “hỏi -đáp” và các khuyến nghị được đưa ra vào giai đoạn kết thúc của thời gian nghiên cứu hoăc vao thòi kỳ gối đầu củc chu kỳ nghiên cứu tiếp theo.

   Tiêu chuẩn về B-ISDN/ATM chính thức được nghiên cứu trong chu kỳ 1985-1988.Trong chu kỳ này,chỉ có một khuyến nghị duy nhất được đưa ra .Đó là khuyến nghị I.121 về các ý nghĩa băng rộng của B-ISDN,gồm các nội dung chính như sau:

         + Chọn công nghệ ATM là giải pháp truyền tải áp dung cho B-ISDN.

         + Phác thảo mô hình chuẩn B-ISDN (các lớp và chức năng).

         + Xác định 155Mbit/s và 622 Mbit/s là tốc đọ truyền dẫn của giao diện Người dung-Mạng (UNI-User Networt Interface).

  Tiếp theo giai đoạn đầu,công việc tiêu chuẩn ATM và B-ISDN được đẩy mạnh trong các giai đoạn kế tiếp.Kết quả của các chu kỳ nghiên cứu 1989-1992 là một tập hợp các khuyến nghị CCITT về B-ISDN/ATM gồm 13 khuyến nghị

  Năm 1992-1993 có thêm 7 khuyến nghị.

  Trong chu kỳ 1993-1994,các vấn đề chủ yếu liên quan đến báo hiệu trong B-ISDN gồm 12 khuyến nghị.Các khuyến nghị này được đề câp trong phần phụ lục.

   Hiện nay còn nhiều lĩnh vực của B-ISDN/ATM đang được nghiên cứu và tiêu chuẩn hóa;trong đó các vấn đề nổi bật là điều khiển dòng lưu lượng trên từng đoạn đường truyền giữa trạm nhiều đầu cuối,điều khiển tắc nghẽn,quản lý mạng…

   ANSI chủ yếu thực hiện việc đưa ra các tiêu chuẩn ở Mỹ và ETSI đưa ra các tiêu chuẩn áp dụng ở Châu Au.Các tiêu chuẩn này hoàn toàn dựa trên các tiêu chuẩn do ITU_T ban hành, đồng thời kết hợp thêm một sớ thông số phù hợp với lịch sử, tiêu chuẩn kỹ thuật và luật lệ địa phương.

  1.2.2 Các tiêu chuẩn của ATM Forum :

  ATM Forum là diễn đàn công nghiệp lớn nhất do 4 công ty :Northern Telecom, Spint, SUN Micro-system và Digital Equipment Corp thành lập năm 1991.Từ năm 1992 các thành viên của ATM Forum đã được mở rộng đối với nhiều thành viên công nghiệp ,các hảng sản xuất thiết bị,các tổ chức nghiên cứu… Tính đến giữa năm 1997, số thành viên của ATM Forum là hơn 700 thành viên.Danh mục môt số tiêu chuẩn của ATM Forum được trình bày trong phần phụ lục.

  Các diễn đàn công nghiệp IETF ,Frame Relay Forum và SIG chủ yếu thảo luận những vấn đề của lĩnh vực.Tuy nhiên do có một số đăc tính tương tự giữa ATM và Frame Relay,giữa ATM và SDMS.Frame Relay Forum và SIG phối hợp chặt chẻ với ATM Forum đặc biệt trong việc đưa ra các tham số về hoạt động phối hợp và về dịch vụ tại giao diện UNI của ATM.

 

       CHƯƠNG 2  KỸ THUẬT ATM VÀ MẠNG ATM

 

  2.1 Kỹ thuật ATM :

      2.1.1 Các vấn đề cơ bản:

          2.1.1.1 Nguyên lý ATM:

  ATM là phương thức truyền tải mang đặc tính của chuyển mạch gói ,sữ dụng kỹ thuât ghếp kênh phân chia không đồng bộ,bằng việc ghép các luồng tín hiệu vao ác khối có kích thước cố định gọi là tế bào.Khái niệm không đồng bộ trong ATM có nghĩa là các gói dữ liệu(tế bào) có thể được đưa lên mạng mà không cần thỏa mãn các yêu cầu về định thời một cách chính xác như trong ghép kênh phân chia thời gian đồng bộ.Dữ liệu của mỗi nguồn không nhất thiết phải được sắp xếp theo một chu kỳ thời gian.Phương pháp này có ưu điểm là tối ưu hóa viêc sữ dụng kênh truyền dẫn, hỗ trợ các dịch vụ có tốc độ bit thay đổi(VBR-Variable Bit Rate) và không liên tục(bursty) một cách hiệu quả.

   ATM là kỹ thuật có tính liên kết,mà trong đó đường truyền sẽ được thiết lập trước khi khách hàng trao đổi thông tin với nhau.Điều này được thực hiện bởi thủ tục thiết lập kết nối tại thời điểm bắt đầu và thủ tục giải phóng kết nối tại thời điểm kết thúc.Mỗi kết nối được cung cấp một dung lượng truyền tải (băng tần) nhất định trong điều kiện có thể (ví dụ mạng còn đủ dung lượng đê cung cấp) phụ thuộc vào yêu cầu của khách hàng.Điều này được thực hiện bằng thủ tục thiết lập kết nối của qua trìng gọi là điều khiển chấp nhận kết nối (CAC-Connection Admission Control).Quá trìng này xử lý các tham số của kết nối được thiết lập  theo các yêu cầu của khách hàng.Ngoài ra còn có quá trình xử lý khác là điều khiển tham số khách hành (UPC-User Parameter Control) dùng để giám sát kết nối và đưa ra các xử lý nếu như các kết nối có xu hướng vượt quá giới hạn của các tham số đã  được chấp nhận

2.11.2 Tế bào ATM

Như đã nói ở trên ATM sử dụng các tế bào có kích thước cố định gồm 53 bytes trong đó có 5 bytes tiêu đề và 48 bytes dữ liệu với cấu trúc như sau:

                  5 bytes                         48 bytes

Ta sẽ phân tích 2 vấn đề  đặt ra đối với việcchọn tế bào ATM là:

  + Tại  sao lại chọn kích thước cell cố định mà không chọn kích thước cell thay đổi.

  + Tại sao chọn kích thước cell là 53 bytes.

a) Vấn đề chọn kích thước cell cố định :

   Trước hết việc sữ dụng kích thước cell cố định để đảm bảo được các yếu tố hiệu suất,độ trễ kênh truyền và đô phức tạp của chuyển mạch.

   Hiệu suất kênh truyền được tính theo công thức h= L/( L+H),trong đó L là số byte thông tin, H là số byte header. Ta thấy rằng H càng nhỏ so với L thì hiệu suất càng lớn. Trong khi đó header của cell có độ kích thước định thường ngắn hơn header của cell có kích thước thay đổi vì không cần mang thông tin về đô dài và cờ báo hiệu bắt đầu và kết thúc của vùng dữ liệu.

   Gói có kích thước thay đồi chỉ có ưu thế hơn gói có kích thước cố định trong trường hợp khối dữ liệu cần truyền đi có kích thước lớn. Điều này thích hợp vói các ứng dụng mà dữ liệu cần truyền là các file lớn. Ngược lại nếu các file cần truyền đi không lớn dùng gói có độ dài thay đổi sẽ bắt lợi vì phải trèn thêm các byte đệm (padding) để đảm bảo kích thước quy định.

   Độ trễ kênh truyền được xác định theo công thức:

                           D = Dt + Dp + Dq

         Trong đó:  Dt : Độ trễ khi truyền trên đường truyền vật lý.

                            Dp : Độ trễ do xử lý gói tại nút mạng và đầu cuối.

                            Dq : Độ trễ do hàng đợi tại nút mạng.

     Mạng băng rộng yêu cầu tính thời gian thực nên độ trễ phải nhỏ và có thể biết trước.Khi dùng gói có kích thước lớn trễ sẽ  lớn và không thích hợp với ứng dụng thoại.Mặt khác khi kích thước các gói khác nhau thì Dp và Dq của các gói cũng khác nhau dẫn đến độ trễ D sẽ không cố định và không thể biết trước được, điều này không thể chấp nhận đối với các ứng dụng có tính thời gian thực.

   Độ thức tạp tai chuyển mạch phụ thuộc vào việc xử lý header và quản lý hàng đợi. Header càng đơn giản thì việc xử lý càng đơn giản và nhanh chóng. Vùng báo độ dài hay các cờ chỉ điểm bắt đầu và kết thúc thông tin ( DF-Delimiter Flag) trong gói chính là nguyên nhân gây ra sư phức tạp trong việc xử lý header.Hơn nữa gói có kích thước thay đổi làm cho thời gian xử lý các gói khac nhau.Ngược lại gói có kích thước cố định sẽ đơn giản hóa việc xử lý và cho phép thực hiện xử lý song song rất hiệu quả.

   Quản lý hàng đợi trong chuyển mạch sẽ đơn giản nếu sữ dụng tế bào có kích thước cố định vì kích thước vùng nhớ cho tế bào là cố định nên có thể chia ra thành các ô nhớ có kích thước bằng nhau với giải thuật đơn giản,quản lý dễ dàng.Ngược lại nếu dùng gói có kích thước thay đổi sẽ dẫn đến quản lý phức tạp.Độ phức tạp tại chuyển mạch có ý nghĩa rất lớn đối với hiệu suất và tốc độ mạng. Nếu chuyển mạch được thực hiện trên phần cứng thì hiệu quả mạng sẽ tăng rất nhiều.

   Tóm lại nếu tổng hợp các yếu tố về hiệu suất kênh truyền , độ trễ và độ  phước tạp tại chuyển mạch thì đối với mạng băng rộng dùng cell có kích thước cố định hiệu quả hơn dùng cell có kích thước thay đổi.

  b) Vấn đề chọn kích thước cell:

     Ở đây vấn đề đặt ra là chọn tế bào có kích thước bao nhiêu là hợp lý. Việc chọn kích thước phải đảm bảo sao cho hiệu suất kênh truyền cao, độ trễ nhỏ chấp nhận được cho truyền thoại,tối thiểu hóa số bit truyền lại trong trường hợp xãy ra lỗi và tương thich với các hệ thống truyền dẫn sẵn có.

       Với kích thước cell là 53 bytes gồm 5bytes header và 48 bytes dữ liệu thì hiệu suất kênh truyền được xác định như sau:

                           h = L/(L+H) = 48/(48+5) = 90,57 %

   Hiệu suất đạt trên 90 % được xem là cao tuy chưa phải là rất hiệu quả.Nhưng vói các hệ thống truyền dẫn có băng thông hầu như vô hạn hiện nay và trong tương lai thì xấp xỉ 10 % cho phần header không con là điều quan trọng.

    Độ trễ được tính bằng thời gian tạo gói từ  một kênh dữ liệu tốc độ 64 Kbit/s tương đương với một kênh thoại thông thường, nếu kích thước cell được chọn  là 53 bytes với 48 bytes dữ liệu thì thời gian tạo gói là:

                     (48 x 8 bit)/(64 x 10³ bit/s) = 6x10 ^-3s = 6 ms

   Như  vậy một vòng hồi tiếp từ  đầu cuối đến đầu cuối sẽ đi qua hai lần tạo gói tạo ra độ trễ tổng cộng là 12 ms, ở đây chưa kể đến các  thành phần trễ khác như : trễ đường truyền  và trễ xữ lý…Đây là độ trễ có thể chấp nhận được đối với dịch vụ thoại mà không cần các bộ triệt tiếng dội vì theo ITU-T I.161 thì nếu độ trễ của một vòng hồi tiếp vượt quá 25 ms thì phải dùng bộ triêt tiếng dội.

  Tóm lại kích thước tế bào là 53 bytes được chọn là sự quân bình giữa hai yêu cầu về độ trễ và hiệu xuất băng thông.

2.1.1.3 Các khái niệm:

2.1.1.3.1 UNI và NNI:

a) NNI (Network-Network Interface): là giao diện giữa các nút mạng trong mạng ATM và giữa các

mạng khác với mạng ATM.

 b) UNI( User-Network Interface): là giao diện giữa mạng và người sử dụng. UNI có thể là UNI riêng hay UNI công cộng.

2.1.1.3.2 Kênh ảo, đường ảo:

a) Kênh ảo (VC_Virtual Chanel): là khái niệm mô tả một dòng truyền đơn hướng gồm các tế bào có cùng giá trị nhận dạng kênh ảo (VCI).

VC không phải là kênh vật lý do đó không có băng thông dành riêng. Không có sự xác định nào về dung lượng hay tốc độ của VC và dòng tế bào di chuyển trong VC  là dòng đơn hướng, bảo toàn thứ tự. Nhờ vậy, có thể thiết lập các kết nối bất đối xứng và cấp phát băng thông theo yêu cầu của từng cuộc gọi.

b) Đường ảo (VP_Virtual Path) :là khái niệm mô tả môt dòng truyền đơn hướng gồm các tế bào có cùng giá trị nhận dạng đường ảo (VPI).

Một đường ảo bao gồm một hoặc nhiều kênh ảo, nhiều đường ảo sẽ được ghép trong một đường vật lý. Quan hệ giữa VC, VP và đường vật lý có thề được mô tả như trong hình sau:

 

2.1.1.3.3 Liên kết kênh ảo, liên kết đường ảo:

a) Liên kết kênh ảo (VCL_VC Link): là một kênh ảo được xác định giữa một điểm mà VCI được chỉ định và điểm mà VCI được thay đỏi hoặc tách bỏ.

Thông thường VCL sẽ xác định một đoạn VC giữa một thiết bị đầu cuối và một mút nút mạng hoặc giữa hai nút mạng kề nhau. Dòng tế bào trên VCL vẫn là dòng đơn hướng.

b) Liên kết đường ảo (VPL_VP Link): cũng như  VCL, VPL là đường ảo xác định giữa một   điểm mà VPI được chỉ định và điểm mà VPI được thay đổi hoặc tách bỏ. Mỗi VPL gồm một hoặc một số  VCL .

VCI và VPI là các giá trị được xác định trong phần mào đầu của tế bào ATM. Giá trị VCI chỉ được thay đổi hoặc tách bỏ tại thiết bị đầu cuối hoặc tại nút chuyển mạch VC. Giá trị VPI được thay đổi tại thiết bị đầu cuối, nút chuyển mạch VP và bộ nối xuyên ( hoặc bộ tập trung).

Có thể mô tả nguyên lý chuyển mạch VP và VC như hình trang bên.

2.1.1.3.4 Kết nối kênh ảo, kết nối đường ảo:

a) Kết nối kênh ảo (VCC_ VC Connection): là một chuỗi liên tiếp các VCL nối giữa hai điểm mà tại đó có thề truy xuất vào lớp ATM (AAL) dòng tế bào trong VCC là dòng tế bào một chiều, do vậy một cuộc gọi sẽ phải bao gồm hai VCC hoạt động theo hai chiều ngược nhau.

b) Kết nối đường ảo (VPC_ VP Connection): là sự kết nối các VCL kết thúc bằng một điểm mà tại đó giá trị VCI được hình thành, thông dịch hoặc bị loại bỏ.

 

 

2.1.1.3.5 Các loại tế bào ATM:

Thuật ngữ tế bào chỉ được sữ dụng tại lớp vật lý và lớp ATM. Có các loại tế bào sau đây:

a) Tế bào tại lớp vật lý:

+ Tế bào trống (Idle Cell): lá tế bào do lớp vat lý chèn vào hoặc tách ra từ dòng tế bào của lớp ATM để phù hợp với tốc độ vật lý của môi trường truyền dẫn.

           + Tế bào hợp lệ (Valid Cell) : là tế bào có phần mào đầu không có lỗi hoặc đã được sữa lỗi. Tế bào này sẽ được truyền đi trên mạng.

+  Tế bào không hợp lệ (Invalid Cell): là tế bào có phần header bị lỗi mà không sửa được. Tế bào này sẽ bị loại bỏ bởi lớp vật lý.

b) Tế bào ở lớp ATM:

+  Tế bào được chỉ định (Assigned Cell): là tế bào có mang thông tin dịch vụ của lớp ATM.

 

 

                      Hình mô tả nguyên lý chuyển mạch VP và VC.

+ Tế bào không chỉ định (Unassigned Cell): là tế bào không mang thông tin dịch vụ của lớp ATM . Tế bào này  được đưa xuống lớp vật lý khi lớp ATM không có dữ liệu truyền.

  Như  vậy ta thấy có sự trùng lắp về chức  năng giữa tế bào trống  và tế bào không chỉ định.Cả hai loại tế bào này đều được dùng để phối hợp tốc độ giữa dòng tế bào và kênh truyền dẫn khi không có dữ liệu ATM. ITU_T trong khuyến nghị I.321 đặt chức năng phồi hợp tốc độ ở lớp vật lý và dùng tế bào trống. Trong khi đó ATM Forum lại đặt chức nang này tại lớp ATM và dùng tế bào không chỉ định. Đây là một trong những điểm không tương thích mức thấp giữa hai hai thống chuẩn hóa.

      2.1.2  Mô hình giao thức chuẩn cho ATM:

           Việc xây dựng mô hình giao thức chuẩn cho B-ISDN nói chung và ATM nói riêng dựa theo mô hình bảy lớp OSI. Cấu trúc của nó như hình sau:

 

            

                                      Mô hình giao thức chuẩn cho ATM

Ở đây mô hình sữ dụng khái niệm của các mặt phẳng để thể hiện các nhóm yêu cầu cần đề cập tới,bao gồm ba loại mặt phẳng:

        + Mặt phẳng quản lý (Management Plane): có hai chức năng chính là quản lý lớp và quản lý mặt phẳng.Tất cả các chức năng liên quan đến toàn bộ hệ thống bao gồm cả việc phối hợp các mặt phẳng được thực hiện bởi chức năng quản lý mặt phẳng. Chức năng này không có cấu trúc phân lớp.

   Quản lý lớp có cấu trúc phân lớp có cấu trúc phân lớp tương ứng với các lớp trong mặt phẳng người sữ dụng. Chức năng này có nhiệm vụ quản lý các thực thể trên các lớp và thực hiện các dịch vụ vận hành, quản lý và bảo dưỡng (OAM).

+ Mặt phẳng người sữ dụng (User Plane): có chức năng truyền các thông tin của người sử dụng và các thủ tục có liên quan như điều khiển luồng, điều khiển tắc nghẽn và khắc phục lỗi.

+Mặt phẳng điều khiển (Control Plane): thực hiện các chức năng điều khiển, thiết lập và quản lý kết nối thông qua các thủ tục báo hiệu .

Mặt phẳng người sử dụng và mặt phẳng điều khiển được cấu trúc thành các lớp .Trong đó, ba lớp dưới là các lớp. Trong đó,ba lớp dưới là các lớp: lớp vật lý , lớp ATM và lớp tương thích ATM (AAL-ATM Adaption Layer). Lớp dưới cùng là lớp vật ly, lớp này  chủ  yếu liên quan đến  việc truyền  tải các thông  tin dưới  dạng bit và tế bào. Lớp tiếp theo là lớp ATM, có chức năng xử lý các tế bào như: chuyển mạch/định tuyến và tách/ghép kênh. Lớp ALL thực hiện các chức năng phụ thuộc dịch vụ, đồng thời thực hiện sự liên kết lớp ALL với lớp bậc cao. Lớp bậc cao bao gồm các chức năng không có ở các lớp phía dưới.

Lớp ATM và lớp vật lý lại được chia thành các lớp phụ, với các chức năng được tóm tắt trong bảng chức năng các lớp sau:

 

 

Tiếp theo sẽ giải thích  cụ thể chức năng của các lớp.

2.1.2.1 Lớp ATM:

Các chức năng của lớp ATM liên quan chặt chẽ đến  các trường  điều khiển trong phần tiêu đề của các tế  bào ATM. Do vậy trước hết ta đề cập đến cấu trúc của tế bào ATM.

Ta đã biết rằng tế bào ATM có kích thước nhỏ, chiều dài cố định  gồm 53 bytes trong đó 48 bytes dữ liệu và 5bytes tiêu đề. Kích thước nhỏ có tác dụng giảm thời gian trễ tại  các bộ  đệm  và chiều  dài cố định làm tăng hiệu quả chuyển mạch; điều này có ý nghĩa lớn  vì ATM là mạng có tốc độ cao. Phần mào đầu dùng để định tuyến tế bào và được cập nhật bằng các giá trị nhận dạng mới tại các nút chuyển mạch. Trường thông tin được truyền thông suốt qua mạng và không hề thay đổi trong quá trình truyền tải. Có hai cấu trúc tế bào ATM: một dùng cho UNI và một dùng cho NNI. Hai cấu
trúc này giống nhau hoàn toàn ở vùng dữ liệu, chỉ khác nhau ở một số trường  trong phần  tiêu đề như hình sau :

Trong đó :

+ GFC_Generic flow Control: điều khiển luồng chung gồm 4 bit : 2 bit  dùng cho điều khiển và 2 bit dùng làm tham số. GFC chỉ áp dụng cho UNI trong cấu hình điểm-điểm và tham gia vào việc điều khiển lưu lượng theo hướng từ khách hàng về phía mạng.

+ VPI/VCI_ Vitual Path /Chanel Identifier: nhận diện đường / kênh ảo gồm 24 bit (8 bit VPI và 16 bit VCI) đối với UNI và 28 bit (12 bit VPI và 16 bit VCI) đối với NNI. Đặc tính cơ bản của ATM là chuyển mạch xảy ra trên cơ sở giá trị VPI/VCI của các tế bào, khi chuyển mạch dựa trên giá trị VPI thì được gọi là kết nối đường ảo và khi dựa trên cả hai giá trị VPI/VCI thì gọi là kết nối kênh ảo.

+ PT_Payload- Type: Kiểu thông tin gồm 3 bit dùng để chỉ thị thông tin được truyền là thông tin khách hàng hay thôn g tin mạng. Nếu bit đầu tiên bằng 0 cho biết tế bào mang thông tin của người sử dụng, bằng 1 cho biết tế bào mang thông tin khai thác và bảo dưỡng (OAM) ở lớp ATM.

Bit thứ 2 để chỉ thi tắc nghẽn hướng đi EFCI (Explicit Forward Congestiom Indication). Bit thứ 3 được dùng bởi AAL5 để đánh dấu tế bào cuối cùng của thông điệp (message). Các giá trị và ý nghĩa của 3 bit PT được liệt kê trong bảnh sau :

 

+ CLP_Cell Loss Priosity: ưu tiên tổn thất tế bào gồm 1 bit. Các tế bào có CLP=0 có mức ưu tiên cao và CLP=1 có mức ưu tiên thấp hơn. Các tế bào có CLP=1 sẽ bị loại bỏ khi tắc nghẽn trong mạng.

+ HEC _ Header Error Check: kiểm tra lỗi tiêu đề gồm 8 bit. Trường này được xử lý ở lớp vật lý và có thể được dùng để sửa các lỗi bị 1 lỗi bit hoặc để phát hiện các lỗi bị nhiều lỗi bit.

Giải thuật để xác định giá trị của HEC như sau: 4 byte header được viết dưới dạng đa thức theo biến x rồi nhân với x⁸ sau đó chia cho đa thức sinh G(x)=x⁸+x²+x+1; phần đa thức dư  sẽ được chuyển  về chuỗi 8 bit, thực hiện cộng modul2 chuỗi này với 01010101 ta sẽ được gia trị  của HEC.

Tiếp theo là các chức năng cơ bản của lớp ATM. Tất cả các chức năng này đều do phần header cung cấp.

+ Ghép và tách tế bào: Tại phần phát chức năng ghép tế bào sẽ thực hiện việc tổ hợp các tế bào từ các đường ảo (VP) và các kênh ảo (VC) khác nhau thành một luồng tế bào. Tại phần thu, chức năng tách tế bào sẽ thực hiện phân chia các tế bào về các đường ảo và các kênh ảo phù hợp.

+ Thông dịch giá trị nhận dạng đường ảo (VPI) và nhận dạng kêng ảo (VCI) của tế bào: Mỗi một VP và VC có một giá trị nhận dạng khác nhau dùng để phân biệt với các VP và VC khác. Các nút chuyển mạch sẽ sử dụng những giá trị này để xác định các kết nối và đồng thời sử dụng các thông tin định tuyến tại thời điểm thiết lập kết nối để định hướng các tế bào đến các cổng ra thích hợp. Các nút chuyển mạch thay đổi các giá trị VPI và VCI bằng các giá trị mới phù hợp với kết nối đầu ra. Trong thực tế còn xảy ra trường hợp gia trị VPI thay đổi và VCI không đổi.  Sơ đồ miêu tả chức năng của các giá trị VPI và VCI tại nút chuyển mạch như sau:

 

+ Tạo và tách mào đầu tế bào: các chức năng này được thực hiện tại những điểm có kết cuối của lớp ATM. Tại phía phát chức năng tạo mào đầu sẽ được thực hiện sau khi nhận trường dữ liệu tế bào từ lớp AAL để tạo ra mào đầu tế bào tương ứng, riêng giá trị điều khiển lỗi mào đầu (HEC) được tính toán và chèn vào ở lớp vật lý. Mào đầu kết hợp với trường thông tin tạo thành tế bào ATM. Tại phía thu, chức năng tách mào đầu được thực hiện để tách phần mào đầu tế bào ra khỏi tế bào ATM và gửi trường thông tin của tế bào cho lớp AAL.

+ Điều khiển luồng chung (GFC): chức năng điều khiển luồng chung chỉ có tại giao diện người sử dụng và mạng (UNI) nó phục vụ việc điều khiển luồng tín hiệu từ người sử dụng vào mạng. Chức năng này cho phép khách hàng có thể tham gia vào việc điều khiển lưu lượng tùy thuộc vào các loại chất lượng dịch vụ (QOS) khác nhau theo hướng từ người sử dụng về phía mạng nhưng không tham gia được theo hướng ngược lại. Thông tin GFC không được truyền tải qua tất cả các thành phần mạng. Đối với mạng riêng của người sử dụng, GFC có thể được dùng để phân chia dung lượng giữa các thiết bị đầu cuối và đã được áp dụng trong các mạng LAN sử dụng công nghệ ATM.

2.1.2.2 Lớp vật lý:

Lớp vật lý chia thành hai lớp TC (Transmission Convergence)- phân lơp hội tụ truyền dẫn, PM (Physical Medium)-phân lớp môi trường vật lý.

2.1.2.2.1 Phân lớp PM:

Phân lớp PM có chức năng về môi trường truyền tải và dung lượng truyền dẫn bao gồm cả việc truyền tải bit và đồng bộ bit, mã hóa đường truyền và biến đổi điện- quang.

Trong lớp PM giao diện truyền dẫn điệm có tốc độ 155,52 Mbit/s sử dụng mã CMI, giao diện truyền dẫn quang có tốc độ từ 155,52Mbit/s đến 622,08Mbit/s.

2.1.2.2.2 Phân lớp TC:

TC thực hiện các chức năng liên quan đến việc biến đổi luồng thông tin tế bào ATM sang luồng thông tin các khối số liệu dưới dạng bit để có thể thực hiện phát và thu tín hiệu trong môi trường vật lý, gồm các công việc: thích ứng khung truyền dẫn, đồng bộ tế bào, kiểm tra header, chèn và tách tế bào trống.

+Thích ứng với khung truyền dẫn: có hai phương thức để truyền tế bào trên mạng ATM là sử dụng các khung truyền dẫn hiện có và truyền tế bào trực tiếp; các chức năng này chỉ cần thiết khi sử dụng cấu trúc khung.

       - Truyền tế bào trên các khung truyền dẫn hiện có: tế bào ATM có thể truyền trên bất kỳ hệ thống truyền dẫn nào (SDH và PHD) bằng cách ánh xạ từng byte của tế bào ATM vào vùng Payload của khung truyền dẫn. Thường thì kích thước của khung không phù hợp với kích thước tế bào nên trong phương thức truyền này không thể đồng bộ ở mức tế bào.

 - Truyền trực tiếp tế bào: phương thứ này dùng một luồng tế bào liên tục không có cấu trúc khung. Các thông tin vận hành bảo dưỡng OAM mức vật lý có thể được truyền đi trên cùng một luồng bằng cách dùng các tế bào có header đặc biệt. Các tế bào OAM mức vật lý có thể được chèn vào luồng tế bào bằng nhiều cách; một cách điển hình là tạo thành khung theo đó cứ 26 tế bào mang thông tin thì đến một tế bào OAM. Nếu tốc độ vật lý là 155 Mbit/s, thì tốc độ dữ liệu sẽ là:

                                     (155x26)/(26+1)= 147,60 Mbit/s

Ngoài ra, tế bào OAM cũng có thể được chèn vào luồng thông tin khi có yêu cầu.

+ Chèn và tách tế bào trống: Khi không có tế bào thông tin hoặc OAM cần truyền, TC sẽ chèn vào các tế bào trống để giữ cho tốc độ luồng tế bào luôn tương ứng với tốc độ truyền dẫn. Ở phía thu các tế bào trống sẽ được tách bỏ. Các tế bào trống có phần header là cố định (các bit VPI, VCI và PT bằng 0, CLP=1), còn vùng thông tin chứa chuỗi 01101010 liên tục.

+ Đồng bộ tế bào (cell delineation): chức năng này được thực hiện trên trường HEC dùng để phân biệt ranh giới của các tế bào (đồng bộ tế bào) dựa vào quy luật mã hóa của trường CRC. Quy trình đồng bộ như sau:

 

     

Ngay sau khởi tạo, phía thu ở trạng thái HUNT. Ở trạng thái này dòng tế bào sẽ được kiểm tra từng bit để tìm mã HEC đúng. Sau khi phát hiện được mã HEC đúng phía thu sẽ chuyển sang trạng thái PRESYNCH, tại đây giá trị HEC được kiểm tra theo từng cell. Nếu phát hiện được liên tiếp a tế bào đúng thì qúa trìng chuyển sanh trạng thái đồng bộ và xem như đã đồng bộ. Nếu không tìm được a tế bào liên tục đúng thì quay về trạng thái HUNT và tiến hành tìm lại. Sau khi đã tìm được đồng bộ nếu phát hiện liên tiếp b tế bào có HEC sai thì được xem là mất đồng bộ và phải quay về trạng  thái HUNT để đồng bộ lại.

Thông thường a được chọn là 6 và b được chọn là 7. Trên thực tế, với a=6 và giao tiếp ở tố độ 155 Mbit/s hệ thống sẽ ở trạng thái SYNCH trên một năm ngay cả khi BER=10^-4 và chất lượng đường truyền ở mức lỗi như  trên thì hệ thống  cần khoảng 10 tế bào (cỡ 28 ms) để đồng bộ lại.

+ Kiểm tra lỗi tiêu đề: chức năng này có nhiệm vụ kiểm tra lỗi cho 4 byte đầu của header  dùng mã CRC. Cơ chế sửa lỗi header được trình bày như hình trang bên.

 

Sau khi khởi tạo phía thu sẽ ở chế độ sửa lỗi, khi phát hiện 1 lỗi đơn thì lỗi này sẽ được sửa và sau đó chuyển sang chế độ phát hiện lỗi. Ở chế độ phát hiện lỗi tất cả các tế bào mà mào đầu bị lỗi sẽ bị hủy bỏ; còn khi kiểm tra mào đầu mà không có lỗi phần thu sẽ tự động chuyển sang chế độ sửa lỗi.

 Chức năng sửa lỗi và phát hiện lỗi có tác dụng tránh được các lỗi bit đơn và làm giảm xác suất gửi các tế bào có lỗi ở mào đầu.

2.1.2.3 Lớp tương thích ATM (AAL):

2.1.2.3.1 Chức năng: AAL có nhiệm vụ tạo ra sự tương thích giữa các dịch vụ được cung cấp bởi lớp ATM với các lớp cao hơn; tức là thông qua AAL các đơn vị số liệu giao thức (PDU) ở lớp cao hơn sẽ được chia nhỏ ra và đưa vào trường dữ liệu của tế bào ATM. Lớp này phân thành hai lớp nhỏ:

+ Lớp con phân loại và tái tạo (SAR-Segmentation and Reassembly): thực hiện việc phân chia các khối dữ liệu ở lớp cao thành các phần tương ứng 48 bytes của trường dữ liệu của tế bào ATM ở phía phát. Tại phía thu nó sẽ lấy thông tin từ trường dữ liệu của tế bào ATM để khôi phục các PDU hoàn chỉnh.

 + Lớp con hội tụ (CS-Convergence sublayer): thực hiện chức năng chuyển đổi các dạng dữ liệu từ các dịch vụ khác nhau thành dạng dữ liệu chung cho SAR ở phía phát. Tai phía thu, CS phải biến đổi các đoạn dữ liệu gửi từ SAR thành các dạng dữ liệu tương ứng với các dịch vụ truyền trên CS.

Các chức năng của AAL phụ thuộc vào các yêu cầu của lớp bậc cao. Lớp tương thích ATM sử dụng nhiều loại giao thức để thỏa mãn nhu cầu về nhiều loại hình dịch vụ khác nhau của khách hàng sử dụng ATM, do đó AAL có tính chất phụ thuộc dịch vụ. Phân loại dịch vụ viễn thông và trên cơ sở đó phân loại giao thức của AAL được thực hiện trên ba tham số là: quan hệ thời gian giữa nguồn và đích thông tin, tốc độ truyền và phương thức kết nối.

Trên cơ sở ba tham số trên, các dịch vụ viễn thông được phân ra làm 4 loại kí hiệu từ A đến D. Các loại dịch vụ và giao thức AAL tương ứng được mô tả trong bảng trang bên.

2.1.2.3.2  Phân loại:

 a) AAL 1:

AAL1 sử dụng cho các dịch vụ loại A, có tốc độ bit cố định (CBR-Constant Bit Rate). Dịch vụ loại A có dạng liên kết có định hướng và có sự liên hệ về thời gian giữa phía truyền và phía nhận.

AAL 1 gồm hai lớp con: CS và SAR

      + SAR: có nhiệm vụ gắn một byte header vào 47 bytes nhận được từ CS và tách byte header từ 48 bytes chuyển lên từ lớp ATM. Cấu trúc đơn vị dữ liệu giao thức SAR(SAR-PDU) như sau:

 

 Trong đó : SN-Sequence number: số thứ tự.

                   SNP (SN-protection): bảo vệ số thứ tự.

                   SC ( Sequence count): đếm  thứ tự.

                   CSI (Convergence Sublayer Indicator): chỉ thị lớp hội tụ   

                   P (Parity): bit kiểm tra chẳn lẻ.

 SN gồm 4 bit: mỗi khối dữ liệu 47 bytes nhận được từ CS sẽ được gán một số thứ tự tương ứng để phát hiện mất hoặc chèn sai tế bào. Vùng SN gồm2 phần là CSI và SC. Số thứ tự của PDU được chứa trong CS, CSI được dùng cho nhiều mục đích như mang thông tin về đồng bộ trong PDU lẻ và thông tin về cấu trúc dữ liệu trong các PDU chẵn.

 SNP: gồm 3 bit CRC tính trên 4 bit SN với đa thức G(x)= x³+x +1 và1 bit parity.

   + CS: ngoại trừ chức năng phân đoạn và tái hợp tất cả các chức năng còn lại của lớp AAL đều được thực hiện bởi CS. CS nhận dữ liệu từ trình ứng dụng AAL SDU ( đơn vị dữ liệu dịch vụ –SDU). AAL có thể là 1 bit hay 1 byte, các SDU này sẽ được tập hợp thành 47 bytes và chuyển cho lớp SAR.

 

b) AAL 2:

 AAL2 dùng cho các dịch vụ loại B, có tốc độ bit thay đổi (VBR_ Varible Bit Rate), có yêu cầu đồng bộ giữa phía phát và phía thu ví dụ Audio và Video tốc độ cao, nén MPEG 2. Chức năng của AAL2 là xử lý biến động trễ, phát hiện và xử lý PDU mất hoặc chèn sai.

Do tính chất chùm của dữ liệu VBR nên thông tin có thể không lấp đầy trong tế bào nên SAR phải xác định lượng dữ liệu thật sự trong tế bào bằng cách sử dụng trường chỉ thị chiều dài (LI_Length Indicator).

SAR-PDU của AAL2 chứa thông tin điều khiển ở header và trailer. Header gồm LI và CRC với cấu trúc như sau:

 

                                    IT_ Information Type

                                    CRC _ Cyclic Rebundancy Check 

 Chức năng của SN và CRC cũng giống như đối AAL1, LI chỉ thị phần tế bào được lấp đầy, IT dùng để phân biệt loại hình dịch vụ ( video, audio or thoại ), tuy nhiên kích thước của các trường chưa được xác  định  một cách chắc chắn  và thủ tục để thực hiện  AAL2  vẫn chưa được định nghĩa.

c) AAL3/4: AAL3/4 cung cấp các dịch vụ VBR có liên kết (loại C) và không liên kết ( loại D).

 Dữ liệu từ trình ứng có chiều dài bất kỳ từ 1 đến 65535 bytes được chèn thêm cho thành bội số của 4 byte (32 bit) để thích hợp cho các công việc xử lý bằng phần cứng sau đó đưa vào CS-PDU.

   + Cấu trúc phần CS-PDU chung (CPCS-PDU_ Common Part CS-PDU): CPCS-PDU gồm 4 byte header, vùng thông tin thay đổi từ 1 đến 65535 bytes và 4 bytes trailer với cấu trúc sau:

 

     Trong đó:

      - CPI_Common Part Indicator: cho biết đơn vị tính được dùng trong BASize và Length; ngoài ra còn được dùng cho mục đích giám sát lỗi.

      - Btag_Beginning tag: để đánh dấu kết thúc header. Trong cùng 1 CPCS-PDU hai vùng Btag và Etag phải có giá trị giống nhau nhưng khác nhau giữa hai PDU liên tiếp. Sự giống nhau này cung cấp một cơ chế sửa lỗi bổ sung.

      -BASize_Buffer Allocation Size Indicator: thông báo cho phía thu biết kích thước buffer cần được cấp phát để nhận CS-PDU. Ở chế độ message giá trị vùng này luôn bằng chiều dài của PDU, còn trong chế độ streaming giá trị có thể lớn hơn chiều dài PDU. Vùng này dài 2 byte điều này giải thích tại sao kích thước tối đa của PDU  là 2¹⁶-1 = 65635 bytes.

      -AL_ Alignment: là 1 byte chèn thêm cho phần trailer đủ 4 bytes.

      -Etag_Ending tag: cho biết bắt đầu của trailer.

      -Length: cho biết chiều dài thực sự của vùng thông tin trong CPCS-PDU, cho phép phía thu tách bỏ phần thông tin chèn.

Chức năng của CPCS gồm: đảm bảo thứ tự của các khối số liệu của giao thức CPCS-PDU, phát hiện và xử lý lỗi, xác định kích thước bộ đệm và chức năng loại bỏ.

+ Cấu trúc SAR-PDU: SAR-PDU bao gồm 44 bytes dữ liệu và 4 bytes thông tin điều khiển chia thành hai phần header và trailer với cấu trúc như sau:

Trong đó:

      - ST_ Segnment Type: cho biết loại đoạn (segnment) chứa trong PDU. Nội  dung trong ST mô tả trong bảng sau :

 

      - SN – Sequence Number: cho biết số thứ tự của PDU gửi. Tại đầu thu nếu nhận được PDU sai thứ tự sẽ bị loại bỏ.

      - MID – Message Indicator: dùng để tái hợp lưu lượng trên kết nối, cho phép tối đa 1024 CPCS-PDU khác nhau trên cùng một VCC của ATM.

      - LI – Length Indicator : Cho biết  kích thước  dữ  liệu  trong vùng Payload  của SAR-PDU. Giá trị này là 44 trong PDU loại BOM or COM và có thể hơn trong các loại khác. Nếu  thông tin  thực trong SAR –PDU nhỏ hơn  44 byte  thì phần trống sẽ được lấp đầy bằng bit 0.

      - CRC-10 : Phần kiểm tra lỗi được tính trên header  payload và LI theo đa thức                                               G(x)=x¹⁰+x⁹+x⁵+x⁴+x+1.

SAR-PDU đầu tiên luôn chứa header của CS (CPI,Btag,BASize).Đây là PDU  có ST=BOM or SSM .PDU này  cho phía thu biết  đơn vị  của trường payload, kích thước buffer  cần cấp phát để nhận CPCS- PDU.

SAR ALL3/4 có các chức năng như: nhận dạng SAR PDU được truyền, phát hiện và xử lý lỗi bit.

-Nhận dạng SAR PDU được truyền sử dụng trường ST và LI.

- Phát hiện và xử lý  lỗi bit : lỗi được phát hiện bởi  CRC-10 và PDU lỗi sẽ bị  loại bỏ.

-  Bảo toàn thứ tự SAR PDU: dùng trường SN để giám sát thứ tự của SAR PDU  trên  một kết nối  CPCS.

- Ghép và tách kết nối: ghép nhiều kết nối CPCS trên cùng 1 kết nối ATM sử dụng trường MID

      d) AAL5: AAL5 hỗ trợ cho các dịch vụ có tốc độ bit thay đổi (VBR), có kết nối  or không có kết nối. Mục đích của AAL 5 là cung cấp phương tiện truyền dẫn cho các nghi thứ c lớp cao đặc biệt là báo hiệu trên B-ISDN và liên kết LAN-LAN.

      AAL5 thực hiện dựa trên cơ sở đơn giản hóa chức năng của AAL3/4 (thông tin người sử dụng có chiều dài từ 1 đến 65535 byte được chèn ). Trong AAL5, CPCS-PDU Payload được chia thành từng đoạn 48 byte và được đưa thẳng vào vùng  Payload của tế bào  ATM.

    Khác với AAL3/4, AAL5 chỉ cho phép thiết lập kết nối điểm điểm. Bit cuối cùng của trường PT trong ATM  cell header  sẽ cho biết tế bào  cuối cùng  của CS-PDU.

      °Lớp con CS: CPCS có các chức năng như: bảo đảm thứ tự thông tin của user, cung cấp chỉ thị user- user CPCS phát hiện và sửa lỗi, chức năng loại bỏ và đệm. CPCS-PDU bao gồm vùng thông tin, vùng chèn và vùng trailer  với cấu  trúc như sau:

Trong đó:

+ Vùng chèn (Pad) có độ dài  thay đổi  từ  0 đến  47 byte, mục đích của việc  chèn này là để đảm bảo  cho CPCS-PDU có chiều dài là bội của 48 byte.

+ UUI–User to User Information  dùng để  truyền tải thông tin thông suốt giữa các khách hàng  đầu cuối  qua mạng ATM.

+ CPI – Common Past Indicator: chức năng hiện tại của vùng này là đồng bộ cho phần trailer đủ 48 byte.

+ LI –Length Indicator: cho biết độ dài vùng dữ liệu.

+ CRC-32: Kiểm tra lổi cho toàn bộ PDU dùng đa thức: G(x)=x³²+x²⁶+x²³+x²²+x¹⁶+x¹²+x¹¹+x¹⁰+x⁸+x⁷+x⁵+x⁴+x²+x+1

+ Lớp con SAR: bao gồm các chức năng sau:

                  - Nhận dạng SAR-PDU dựa vào bit cuối cùng của PT trong ATM header, PT=0:EOM, PT=1:BOM or COM

                  - Xử lý tắc nghẽn: chuyển thông báo tắc nghẽn từ lớp ATM lên lớp con CS.

                  - Duy trì thứ tự SAR-PDU: SAR-PDU có nội dung hoàn toàn giống Payload của tế bào ATM nghĩa là không có thông tin điều khiển SAR. Cấu trúc của nó như sau:

 

2.2 Mạng ATM:

      2.2.1 Cấu trúc mạng viễn thông ATM: 

 Thành phần quan trọng để cấu thành nên mạng ATM là chuyển mạch ATM. Chuyển mạch ATM gồm các loại sau:

      + Chuyển mạch ATM dùng trên mạng sương sống: là loại chuyển mạch có dung lượng lớn nhất trên mạng. Hiện nay tất cả các hãng đều đưa ra thị  trường loại  có dung lượng từ 10 đến 160 Gbit/s.

      + Chuyển mạch ATM có thể sử dụng trên cả mạng xương sống và mạng truy nhập.

      +Chuyển mach ATM dùng cho mạng truy nhập: thông thường là loại có dung lượng nhỏ nhất trên mạng.

  Ngoài ra còn có thiết bị quản lý mạng OAM. Nhiều tập đoàn viễn thông sản xuất  thiết bị OAM riêng biệt với chuyển mạch ATM, nhưng cũng có tập đoàn như NORTEL thì lại để bộ phận quản lý mạng nằm trong chuyển mạch ATM. Các chủng loại thiết bị  này có thể tham khảo bảng trang 19.

Sau đây ta tìm hiểu về họ tổng đài ATM của NEC và sử dụng nó để xây dựng cấu trúc mạng viễn thông ATM.

      + Tổng đài ATOMNET-M20: là tổng đài dung lượng chuyển mạch  lớn  có kích thước chuẩn 1800x880x880mm. Dung lượng chuyển mạch nhỏ nhất 10Gbit/s, lớn nhất là 40 or160 Gbit/s. Dùng làm tổng đài xương sống của mạng ATM công cộng.

      + Tổng đài ATOMNET–M7: là tổng đài chuyển mạch cỡ trung bình, kích thước  dạng tủ 550x435x450mm. Dung lượng lớn nhất 10Gbit/s nhỏ nhất là 5Gbit/s. Loại này  dùng làm  tổng đài  xương  sống trong mạng dùng riêng.

      + Tổng đài ATOMIS-5E: có dung lượng chuyển mạch nhỏ nhất trong họ ATM. Loại này có kích thước 435x165x420mm dạng hộp để bàn và được dùng làm thành phần của thiết bị nhóm.

+ Thiết bị quản lý mạng ATONET-NMS: bao gồm hai server đấu song song và một máy chủ WS. Hệ thống này đấu vào mạng ATM qua Router.

Mạng viễn thông ATM sử dụng các chuyển mạch ATM để cung cấp các dịch vụ B-ISON gồm 2 loại mạng: mạng công cộng và mạng dùng riêng. Trên cơ sở tổng đài ATM của NEC ta có cấu trúc mạng viễn thông  ATM như hình trang 20.

Mạng công cộng (Public network): gồm mạng xương sống (Backbone network) và mạng truy nhập ( Access Neetwork). Trong mạng công cộng sử dụng hai chủng loại chuyển mạch ATM là: chuyển mạch xương sống và chuyển mạch truy nhập. Chuyển mạch xương sống dùng ATOMNET-M20 còn chuyển mạch truy nhập dùng ATOMNET-M7.

Trong mạng công cộng còn có hệ thống  quản lý mạng ATOMNET- NMS.

Mạng dùng riêng (Privite Network): Trong mạng dùng riêng cũng có mạng xương sống tương tự như ở mạng công cộng và thiết bị nhóm tương ứng với mạng truy nhập ở mạng công cộng. Trong mạng này cũng sử dụng hai loại chuyển mạch ATM.  Chuyển mạch xương sống dùng ATOMNET-M7 là loại có dung lượng trung bình và có khả năng cung cấp nhiều loại giao diện bao gồm cả giao diện với analog, giao diện  với phi ATM (non-ATM inerface). Loại chuyển mạch này thích hợp với mạng dùng riêng. Chuyển mạch dùng cho thiết bị nhóm dùng loại ATOMIS-5. Tính năng của loại chuyển mạch ATM này rất thích hợp cho việc cung cấp các dich vụ B-ISDN.

Các giao diện trong viễn thông ATM:

      + B-ICI (Broadband Inter CarrierInterface) giao diện mạng băng rộng.

      + NNI (Network To Network Interface): giao diện mạng mạng.

      + UNI (User Network Interfce): giao diện mạng thuê bao.

      + NIC (Network Interface Card): Card giao diện mạng.

      + GE (Gruit Emulation): Giao diện mô phỏng phi ATM. 

      +P-NNI (Privite NNI): giao diện mạng dùng riêng.

Với sự hoàn thiện của các loại giao diện này đã tạo điều kiện cho mạng ATM kết nối dễ dàng với các mạng hiện hữu. Điều này làm công nghệ ATM thâm nhập vào mạng viễn thông của các quốc gia một cách thuận lợi và do đó việc phát triển mạng N-ISDN và B-ISDN có thể tiến hàng song song or tiến hành độc lập với nhau trong 1 quốc gia.

2.2.2 Quản lý mạng ATM:

Quản lý mạng bao gồm các hoạt động điều khiển giám và bảo dưỡng mạng với mục đích cuối cùng là tạo ra sự thuận lợi lớn nhất cho các nhà khai thác khi cung cấp  các loại dịch vụ  có chất lượng  cao nhất  cho khách hàng. Việc quản lý mạng không chỉ liên quan đến khía cạnh con người. Điều này được mô tả như một quá trình bao gồm  các vấn đề  liên quan  đến con người, các quy trình và công cụ để quản lý mạng viễn  thông  một cách có hiệu quả  đối với  tất cả  các công đoạn. Thuật ngữ quản lý  mạng viễn thông (TMN) chỉ  một  hệ thống có tính chất tổng thể để quản lý mạng. Nếu xét về mặt khái niệm thì mạng quản lý này tách biệt khỏi mạng viễn thông mà nó quản lý, mặc dù nếu xét về mặt vật lý thì nó như là cùng sử dụng chung môi trường truyền dẫn. Liên quan  đến việc  quản lý mạng  là các chức năng  khai thác  và bảo dưỡng (OAM) mà  thực chất  là  việc giám sát  và điều khiển  các  phần  tử cụ thể  của mạng. 

      Việc khai thác và bảo dưỡng  (OAM) trong mạng ATM đòi hỏi phải thực hiện  các chức năng  sau :

      + Giám sát tính năng của hệ thống: chế độ làm việc bình thường của phần tử  quản lý  được  giám sát  bằng  việc  kiểm tra  các chức năng một cách liên tục  or địng ky. Kết quả được thể hiện bằng các thông tin về biến cố.

      + Xác định hư hỏng or sự cố: các chức năng không phù hợp or được dự báo bị sai sẽ được phát hiện nhờ việc kiểm tra định kỳ or thường xuyên. Kết quả là đưa ra  các thông tin  về  bảo dưỡng  or thiết lập các hình thức cảnh báo khác nhau.

      + Bảo an hệ thống: để làm giảm ảnh hưởng của các phần tử được quản lý, khi bị hư hỏng cần phải cô lập phần tử này hay chuyển đổi sang các phần tử khác. Kết  quả là  phần tử  bị  sự cố  sẽ bị  loại  ra  khỏi  quá trìngh khai thác.

      + Các thông tin về sự cố và tính năng của hệ thống: các thông tin được chuyển đến các phần tử quản lý mạng và chỉ thị cảnh báo sẽ được chuyển đến mảng quản lý khác. Các thông tin này phải được đưa vào trong các báo cáo về tìng trạng của hệ thống.

      + Xác địngh sự cố: các thông số đo thử nội bộ or ở bên ngoài sẽ phối hợp kiểm tra phần tử bị sự cố nếu chưa có sự có đủ thông tin về sự cố.

Các chức năng quản lý mạng như quản lý sự cố, quản lý việc thanh toán và quản lý bào an mạng  phải được dựa trên  các yếu tố  đặc trưng  nhất của ATM. Tuy nhiên ảng hưởng  quan trọng  nhất  của ATM  lại là  trong lĩnh vực quản lý  cấu trúc và tên ( configuration and name manegement ) và quản lý  khai thác tính năng của hệ thống, đây  cũng chính là  hai lĩnh vực  sẽ  xem xét dưới đây :

a) Điều hành cấu trúc và tên:

       Một hệ thống quản lý mạng cần phải biết về cấu trúc mạng và các phần tử  của nó  về khả năng  thay đổi cấu trúc  mạng đối với các  mục đích  đặc biệt  và các đặc tính khai thác  của mạng. Từng phần tử mạng cần phải được xác định một cách  duy nhất bằng tên của nó.

      + Điều hành cấu trúc và tên tại các lớp phần tử mạng: các phần tử mạng có tính phức tạp như tổng đài ATM có thể được thay đổi cấu trúc đối với những mục đích  đặc biệt. Để quản lý những phần tử này của mạng cần phải biết rõ khả năng thay đổi  cấu trúc  đối với tất cả các tài nguyên  của các phần tử mạng. Các nhu cầu cụ thể sẽ là việc điều hành cấu trúc và tên đối với các thông số điều khiển chấp nhận kết nối  (CAC), điều khiển tham số sử dụng (UPC) và điều khiển tham số mạng (NPC).

      + Điều hành cấu trúc và tên tại lớp mạng: việc quản lý cấu trúc và tên tại lớp  mạng sẽ xác định, thay đổi giám sát và điều khiển  các tài nguyên và các dữ liệu cần  thiết cho việc khai thác mạng một cách liên tục. Nó sẽ tạo các phương tiện cho việc cho việc thiết lập, tập hợp và lưu trữ các tham số hệ thống, thay đổi cấu trúc mạng,  duy trì  tổ hợp  các cấu trúc  được  ghép, giám sát trạng thái hiện tại và thông báo về   các biến động lệch ra khỏi các giá trị cho phép.

Việc thay đổi cấu trúc có thể được thực hiện bằng cách thay đổi các trị số của  thành phần mạng or bằng  việc  lựa chọn  các cấu trúc  mạng khác. Việc thay đổi cấu trúc  mạng có thể  tiếp tục  được chia thành  điều chỉnh  dài hạn (dựa trên cơ sở thống kê ) phù hợp với mục đích của việc  lập kế hoạch mạng và điều chỉnh ngắn hạn ví dụ  như việc phân bổ băng tần.

b) Quản lý các đặc tính khai thác của mạng:

Trên quan điểm của khách hàng, các khía cạnh có thể hình dung được trong việc  quản lý các đặc tính khai thác mạng bao gồm: thời gian đáp ứng, mức độ từ chối  cuộc gọi, độ sẵn sàng … Các đặc tính này có thể được thể hiện bằng các mức độ chấp thuận  của mạng.

      Đứng trên quan điểm của người quản lý hệ thống thì quản lý mạng là vấn đề  cung cấp thông tin cần thiết để xác định mức độ thể hiện đặc tính khai thác của mạng  trên so sánh với đặc tính mạng theo thiết kế,  mức độ đáp ứng các nhu cầu của khách hàng và khả năng có thể cải thiện của đặc tính hệ thống. Do vậy quản lý đặc tính của mạng phải cung cấp đủ các phương tiện cho người quản lý mạng để:

      + Giám sát: thực hiện việc theo dõi các hoạt động của hệ thống để thu thập  các dữ liệu phù hợp để xác định đặc tính của mạng.

      + Điều khiển: đặc biệt đối với các phần tử hoạt động giám sát đặc tính của hệ thống để thực hiện việc cung cấp khả năng phân biệt giữa các danh mục dữ liệu cần thiết mà người quản lý mạng quan tâm và các dữ liệu không cần quan tâm.

      + Phân tích: đánh giá các kết quả của các phép đo các đặc tính khai thác mạng.

Việc đánh giá đặc tính hệ thống và đưa ra các quyết định để có các giải pháp  đúng đắn có thể được thực hiện theo các phương thức khác nhau. Người quản lý mạng  or  quá trình xử lý  quản lý có trách nhiệm đưa ra các phương thức hiệu chỉnh  phù hợp  để  cải thiện  đặc tính  hệ thống.

  Quản lý các đặc tính khai thác mạng thực hiện các chức năng sau:

      + Chức nănh giám sát lưu lượng: Sự quá tải or hiện tượng dồn ứ lưu lượng  trong mạng ATM   có  thể  được phát hiện  nhờ việc xác định  lưu lượng  của các kênh thông tin  ATM thông qua việc  đo lưu lượng  chiều đi, chiều đến or cả hai.

      + Chức năng giám sát thời gian đáp ứng: thời gian đáp ứng được sử dụng để đánh giá chất lượng và hiệu quả của mạng ATM. Ngưỡng của thời gian đáp ứng (giá  trị  trung bình or kém nhất) được dùng để xác định độ suy giảm hoạt động của hệ thống  và đưa ra các thông báo cảnh  báo. Theo quan điểm của khách hàng thời gian  đáp ứng có thể được xác định bằng thời gian trễ giữa thời điểm có yêu cầu và thời  điểm  nhận  được  trả lời tương ứng. Thời gian đáp ứng ví dụ như thời gian trễ thiết lập kết nối, giải phóng kết nối và thời gian trễ chuyển tiếp có thể được xác định đối với  từng loại lưu lượng mạng or đối với từng dạng kết nối khác nhau.

      + Các chức năng phân tích thống kê: các tham số thống kê liên quan mật thiết  đến khả năng hoạt động của mạng như khả năng sử dụng, tính sẵn sàng, tỷ lệ lỗi bit nội tại và xác suất sai hỏng được cung cấp dưới dạng thông tin tổng kết thông qua các kết quả giám sát đặc tính khai thác của hệ thống or thông qua các hồ sơ về quản lý  đặc tính khai thác của hệ thống.

      + Điều khiển hoạt động đối với CAC: các chức năng CAC là một phần của việc điều khiển cuộc gọi và định tuyến. Có một phần nhỏ được cung cấp từ việc quản lý   mạng đó là:cung cấp dữ liệu về lưu lượng và dữ liệu về đặc tính  khai thác  mạng.Các dữ liệu có thể  ở dạng  các tham số  điều khiển  dùng cho  điều khiển  chấp nhận kết nối (CAC) .Thuật toán  để tính toán các tham số  này  và các thuật toán mà CAC sử dụng  để  đánh giá  các tham số  phải do phần điều khiển lưu lượng  cung cấp. Các xử lý của CAC là thuộc chức năng của mảng điều khiển vì sau khi việc kết nối được chấp nhận kết nối phải được gán với đường ảo. Việc thay đổi các bảng định tuyến  or  các thông tin  về định tuyến  có thể  được  thực  hiện  bởi quản lý  mạng, quản lý  đặc tính khai thác  mạng  or quản lý  lưu lượng.

 Các vấn đề về quản lý đặc tính khai thác mạng sẽ được phân tích sâu hơn ở phần điều khiển lưu lượng và tắc nghẽn trong mạng ATM.

 PHẦN II   ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG VÀ TẮC NGHẼN TRONG

                                                        MẠNG ATM 

    CHƯƠNG 1  ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG

 1.1 Lưu lượng:

I) Tham số mô tả lưu lượng:

  Lưu lượng trên một kết nối ATM tại UNI được mô tả thông qua một số thông số. Dựa trên các thông số này  lớp ATM sẽ cung cấp  các dịch vụ phù hợp đối với tất cả các kết nối được đấu ghép và thông qua UNI để vào mạng ATM. Việc mô tả các thông số này phức tạp hơn nhiều so với các thông số như tỉ lệ lỗi bít (BER) và trễ xảy ra trong các mạng số liệu hiện có. Bên cạnh nhiều thông số chưa được định nghĩa, các thông số do ATM Forum đưa ra bao gồm :

+ Tỷ lệ thất thoát tế bào (CLR_Cell Loss Ratio): là tỷ số giữa tế bào bị lỗi và tổng số tế bào bị lỗi được gửi đị trên một kết nối. Mặc dù chưa có giá trị cụ thể nào dùng để đánh giá đối với các loại dịch vụ khác nhau; tuy nhiên với tỷ số CLR càng thấp thì chất lượng dịch vụ nhận được của kết nối càng tốt hơn.

+ Tỷ lệ chèn nhầm tế bào (CMR_Cell Misinsertion Ratio): là tỷ số giữa số tế bào bị chèn nhầm và tổng số tế bào được gửi đến kết nối. Trước đây thông số này được định nghĩa là số lượng tế bào bị chèn nhầm trên một đơn vị thời gian; nhưng do tính chất thay đổi của các tốc độ bit, ATM Forum khuyến nghị sử dụng thông số này để thuận tiện hơn trong việc tính toán và so sánh.

+ Tỷ lệ khối tế bào bị lỗi trầm trọng (SECBR_Severely Errored Cell Ratio): là tỷ lệ giữa số lượng các khối tế bào bị lỗi trầm trọng và tổng số các khối tế bào được gửi đi trong một khoảng thời gian. Tế bào bị lỗi trầm trọng được ATM Forum định nghĩa là tế bào bị mất hoặc bị chèn nhầm; trong khi đó theo định nghĩa của ITU thì là tế bào có các lỗi bit trong phần mào đầu của tế bào. Một khối theo ATM Forum định nghĩa là số lượng tế bào được gửi đi giữa hai tế bào OAM liên tiếp , được khuyến nghi là một lần trong một giây.

+ Tỷ lệ các tế bào lỗi (CER_Cell Errored Ratio): là kết quả đo thử của tỷ số tế bào lỗi và tổng số tế bào được gửi đi. CER không được dùng trực tiếp trong quản lý lưu lượng.

+ Trễ truyền tải tế bào trung bình (MCTD_Mean Cell Transfer Delay): là giá trị thời gian trung bình tính từ khi gửi bit thứ nhất của tế bào qua UNI ở đầu phát đến khi nhận được bit cuối cùng tại UNI ở đầu thu. Giá trị trễ này gồm hai thành phần: trễ lan truyền và trễ xử lý. Một kết nối thông thường có giá trị trễ lan truyền cố định và trễ xử lý thay đổi do việc xếp hàng tại các bộ đệm hay tắc nghẽn.

+ Biến thiên độ trễ tế bào (CDV_Cell Delay Variation): là thành phần giao động của trễ chuyển giao tế bào và nguyên nhân gây ra chủ yếu là do các thay đổi giá trị của trễ tế bào tại các nút mạng; các nguyên nhân khác bao gồm việc chờ đợi tại các phần tử chuyển mạch ATM, sự xếp hàng tại các thiết bị truyền dẫn và tại các thiết bị thu để phối hợp về tốc độ tế bào.

+ Dung lượng truyền tải tế bào (CTC_Cell Transfer Capacity): là số lượng tối đa của số tế bào được truyền tải thành công trên một kết nối trong một đơn vị thời gian.

+ Tỷ lệ tế bào không hợp lệ: bit CLP trong phần mào đầu của tế bào tại UNI được dùng để xác định mức độ ưu tiên. Lưu lượng được truyền đi trên kết nối có CLP được thỏa thuận thiết lập hoặc bằng 0 hoặc bằng 1. Tỷ số tế bào không thích hợp là tỷ số giữa số lượng tế bào đo được với CLP = 1 và số lượng tế bào có CLP = 1 đã được thỏa thuận.

II) Quản lý tài nguyên mạng:

   Quản lý tài nguyên mạng thực hiện việc xác định các tài nguyên của mạng nhằm phân chai các dòng lưu lượng theo các đặc tính của dịch vụ để duy trì các đặc tính khai thác mạng và tối ưu hóa việc tận dụng tài nguyên mạng. Chức năng này chủ yếu liên quan đến việc quản lý các đường ảo nhằm thỏa mãn các yêu cầu về dịch vụ.

Đường ảo là thành phần quan trọng để điều khiển lưu lượng và quản lý tài nguyên trong ATM. Trong quan hệ với điều khiển lưu lượng, đường ào có thể dùng để:

  + Làm đơn giản hóa quá trình điều khiển kết nối.

  + Thực hiện hình thức điều khiển ưu tiên bằng việc phân tách các loại lưu lượng phụ thuộc theo chất lượng của dịch vụ.

  + Phân phối hiệu quả các thông tin phục vụ cho hoạt động điều khiển lưu lượng ví dụ dùng để chỉ thị tắc nghẽn trong mạng bằng việc phân phối mẩu tin đơn chung cho tất cả các kết nối kênh ảo (VCC) nằm trong cùng một đường ảo (VPC).

  + Kết hợp các dịch vụ khách hàng- khách hàng nhằm thực hiện việc tổ hợp lưu lượng bao gồm cả điều khiển tham số khách hàng và điều khiển tham số mạng.

  + VPC đóng vai trò quan trọng trong quản lý tài nguyên mạng. Bằng việc lưu trữ dung lượng trong các VPC, quá trình xử lý cần thiết để thiết lập các VCC riêng rẽ được giảm xuống. Các VCC có thể thiết lập bằng các quyết chấp nhận kết nối đơn giản tại các điểm nút mà VPC kết cuối. Kế hoạch dự trữ dung lượng của các VCC sẽ được xác định trên cơ sở cân nhắc giữa giá thành của việc tăng lưu lượng và giá thành của việc giảm điều khiển. Các nhà khai thác phải chịu trách nhiệm giải quyết vấn đề này.

Trong trường hợp các VCC của cùng VPC yêu cầu nhiều loại dịch vụ khác nhau, chất lượng dịch vụ cung cấp cho VPC phải phù hợp với đa số VCC có yêu cầu. Ví dụ nếu một VCC thuộc VPC đòi hỏi xác định tốc tốc độ tế bào cao điểm tương ứng với một tỷ lệ quan trọng trong dung lượng của VPC, khi đó sự thỏa mãn chất lượng dịch vụ cho các VCC này có thể đòi hỏi tất cả các VCC khác trong VPC cũng phải có dung lượng cực đại. Phương pháp giải quyết vấn đề này hiện đang được nghiên cứu. Tuy nhiên, việc sử dụng bit ưu tiên loại bỏ tế bào (CLP) có thể được dùng để phân biệt hai mức loại bỏ tế bào trong một VPC; ảnh hưởng của vấn đề bit ưu tiên loại bỏ tế bào trong việc điều khiển dung lượng của VPC hiện đang tiếp tục được nghiên cứu.

Có ba hình thức ứng dụng của đường ảo: ứng dụng khách hàng tới khách hàng, ứng dụng khách hàng tới mạng và ứng dụng mạng-mạng. Trong ứng VPC khách hàng–khách hàng mạng sẽ không có thông tin về chất lượng dịch vụ của các VCC thuộc VPC mà khách hàng chịu trách nhiệm xác định chất lượng dịch vụ của VPC phụ thuộc vào khả năng mà mạng cung cấp. Trong hai trường hợp kia mạng có thông tin về chất lượng dịch vụ của các VCC nằm trong VPC và cung cấp chất lượng dịch vụ phù hợp với yêu cầu.

III) Hợp đồng lưu lượng:

1 Khái niệm:

  Hợp đồng lưu lượng là một là một thỏa thuận giữa một người dùng và mạng thông qua giao tiếp người dùng (User) và mạng (UNI). Hợp đồng lưu lượng được thiết lập khi User tham gia một phiên làm việc trên mạng ATM. Mỗi một kết nối đường ảo (VPC) hoặc kết nối kênh ảo (VCC) có một hợp đồng lưu lượng riêng. Hợp đồng lưu lượng là sự thống nhất giữa User và mạng thông qua các vấn đề sau:

+ Chất lượng dịch vụ mà mạng cung cấp.

+ Các thông số về lưu lượng xác định đặc tính của luồng cell.

+ Nguyên tắc kiểm tra sự tuân thủ của luồng cell.

+ Định nghĩa của mạng về một kết nối tuân thủ.

Trong các phần tiếp theo ta sẽ đề cập đến các vấn đề trong hợp đồng lưu lượng bao gồm: cấu hình tham khảo đầu cuối tương đương, các thông số chất lượng dịch vụ (QoS), các thông số mô tả lưu lượng và giải thuật thùng rò rỉ (Leaky Bucket) để kiểm tra sự tuân thủ của luồng cell.

Trước hết ta khảo sát một yếu tố cơ bản của hợp đồng lưu lượng đó là cấu hình tham khảo đầu cuối tương đương.

2 Cấu hình tham khảo đầu cuối tương đương:

Cấu trúc của nó được mô tả ở hình trang bên. Một đầu cuối tương đương (Equivalent Terminal) không hẳn là một thiết bị mà có thể là một tập các thiết bị. Mỗi thiết bị này là một nguồn lưu lượng, các nguồn lưu lượng này được ghép kênh với nhau tạo thành luồng tế bào ATM bởi bộ ghép kênh (MUX). Trong thực tế các thiết bị này có thể là các trạm làm việc (Workstation) trong một mạng cụa bộ mà mỗi Workstation này có một kết nối VPC hoặc VCC riêng; còn bộ ghép kênh có thể là chuyển mạch ATM, Router hoặc Hub. Kết hợp với chức năng ghép kênh là một bộ điều chỉnh lưu lượng (Shaper), mục đích của việc điều chỉnh lưu lượng là để đảm bảo sao cho luồng cell phù hợp với một tập các thông số lưu lượng xác định bởi một giải thuật kiểm tra sự phù hợp đặc biệt. Đầu ra của bộ điều chỉnh là điểm truy xuất dịch vụ của lớp vật lý (PHY-SAP) trong mô hình giao thức của ATM.