Tài liệu Nghiên cứu kiến trúc mạng viến thông atm

LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP CHÖÔNG 1: ISDN VAØ SÖÏ RA ÑÔØI CUÛA MAÏNG ATM 1.1. SÖÏ XUAÁT HIEÄN CUÛA N.ISDN: ISDN (Integrated Services Digital NetWork): Laø maïng soá lieân keát dòch vuï. ISDN cung caáp khaû naêng keát noái hoaøn toaøn soá hoaù giöõa caùc ñaáu cuoái. N.ISDN (Narrow Integrated Services Digital NetWork): Laø maïng toå hôïp dòch vuï soá baêng heïp. 1.1.1. Caùc Ñaëc Ñieåm Cuûa Maïng Vieãn Thoâng Ngaøy Nay: Hieän nay, caùc maïng vieãn thoâng hieän taïi coù ñaëc ñieåm chung laø toàn taïi moät caùch rieâng reõ, öùng vôùi moãi loaïi hình dòch vuï thoâng tin laïi coù ít nhaát moät loaïi maïng vieãn thoâng rieâng bieät ñeå phuïc vuï dòch vuï ñoù nhö: Maïng Telex: Coù theå thu phaùt tín töùc trong phaïm vi toaøn caàu. Duøng ñeå göûi caùc böùc ñieän döôùi daïng caùc kyù töï ñaõ ñöôïc maõ hoùa baèng maõ 5 bit. Toác ñoä truyeàn raát thaáp (töø 75bit/s ñeán 300 bit/s). Maët duø toác ñoä truyeàn thaáp, chaäm chæ coù caùc chöõ caùi, kyù hieäu ñöôïc truyeàn ñi nhöng maïng vaãn ñöôïc söû duïng ñeå truyeàn caùc tin töùc thueâ bao doanh nghieäp nhaèm muïc ñích truyeàn caùc baûn tin ngaén. Maïng ñieän thoaïi coâng coäng: Coøn goïi laø maïng POTS ( Plain Old Telephone Service), laø maïng ñöôïc xaây döïng sôùm nhaát. Noù phaùt trieån töø caùc toång ñaøi töông töï vaø phöông thöùc truyeàn daãn töông töï vaø ñaëc bieät laø chuyeån maïch keânh theo thôøi gian thöïc. Ôû maïng naøy tieáng noùi ñöôïc soá hoùa vaø chuyeån maïch ôû heä thoáng chuyeån maïch ñieän thoaïi coâng coäng PSTN (Public Switched Telephone Network). Yeâu caàu ñoä treã raát nhoû. Maïng truyeàn soá lieäu: Phaàn lôùn caùc maïng truyeàn soá lieäu treân theá giôùi laø maïng soá lieäu chuyeån maïch goùi, töùc laø thoâng tin ñöôïc caét thaønh caùc goùi coù kích thöôùc phuø hôïp vaø ñöôïc phaùt leân nhöõng ñöôøng thoâng ñang roãi ôû thôøi ñieåm ñoù. Khe hôû giöõa caùc goùi coù theå ñöôïc caùc loaïi thoâng tin khaùc söû duïng. Caùc maïng chuyeån maïch goùi ñeå trao ñoåi soá lieäu giöõa caùc maùy tính döïa treân giao thöùc cuûa X.25 vaø heä thoáng truyeàn soá lieäu chuyeån maïch keânh döïa treân caùc giao thöùc X.21. Caùc tín hieäu truyeàn hình: Coù theå ñöôïc truyeàn theo 3 caùch: truyeàn baèng soùng voâ tuyeán, truyeàn qua heä thoáng maïng truyeàn hình CATV (Community Antena TV) baèng caùp ñoàng truïc hoaëc truyeàn qua heä thoáng veä tinh coøn goïi laø heä thoáng truyeàn hình tröïc tieáp DBS (Direct Broadcast System). Trong phaïm vi cô quan, soá lieäu giöõa caùc maùy tính ñöôïc trao ñoåi thoâng qua maïng cuïc boä LAN thöôøng laø maïng: Ethernet, Token Bus, vaø Token Ring. Haäu quaû laø hieän nay coù raát nhieàu loaïi maïng khaùc nhau cuøng song song toàn taïi. Moãi maïng laïi yeâu caàu phöông phaùp thieát keá, saûn xuaát, vaän haønh, baûo döôõng khaùc nhau. Nhö vaäy heä thoáng maïng vieãn thoâng hieän taïi coù raát nhieàu nhöôïc ñieåm maø quan troïng laø: !"Chæ truyeàn ñöôïc caùc dòch vuï ñoäc laäp töông öùng vôùi töøng maïng. Trang 1 LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP !"Thieáu meàm deûo: Söï ra ñôøi cuûa caùc thuaät toaùn neùn tieáng noùi, neùn aûnh,…vaø tieáng boä trong coâng ngheä VLSI aûnh höôûng maïng meõ tôùi toác ñoä truyeàn tín hieäu. !"Keùm hieäu quaû trong vieäc baûo döôõng, vaän haønh cuõng nhö vieäc söû duïng taøi nguyeân. Taøi nguyeân coù trong moät maïng khoâng theå chia seû cho caùc maïng khaùc cuøng söû duïng. 1.1.2. Ñieàu Kieän Thuaän Lôïi Veà Coâng Ngheä Cho Söï Xuaát Hieän Maïng N.ISDN: Coù 2 coâng ngheä laø maùy tính vaø truyeàn thoâng ñaõ vaø ñang phaùt trieån raát nhanh vaø laø muõi nhoïn cuûa coâng ngheä ôû cuoái theá kyû 20. Tuy nhieân hai lónh vöïc naøy ñang daàn daàn phaùt trieån hôïp nhaát vôùi nhau do: − Söï phaùt trieån cuûa kyõ thuaät tính toaùn, chuyeån maïch vaø caùc thieát bò truyeàn daãn soá. − Kyõ thuaät soá ñaõ ñöôïc söû duïng roäng raõi cho truyeàn daãn thoaïi, döõ lieäu vaø hình aûnh. Töø 2 vaán ñeà treân, ñoài hoûi caàn coù moät maïng coù theå lieân keát toaøn boä caùc loaïi maïng ñang toàn taïi vaø coù khaû naêng tích hôïp coù khaû naêng truyeàn daãn vaø xöû lyù taát caû caùc loaïi döõ lieäu. Töø ñoù N.ISDN ra ñôøi. N.ISDN seõ laø maïng vieãn thoâng coâng coäng treân phaïm vi toaøn theá giôùi. Noù ñöôïc ñònh nghóa bôûi caùc chuaån hoaù cuûa giao tieáp ngöôøi söû duïng vaø seõ ñöôïc thöïc hieän bôûi moät taäp cuûa caùc chuyeån maïch soá vaø keát noái giöõa chuùng, cung caáp phaïm vi roäng caùc loaïi löu löôïng. ITU – T (CCITT) ñònh nghóa N.ISDN laø maïng ñöôïc phaùt trieån töø maïng ñieän thoaïi soá cung caáp khaû naêng keát noái hoaøn toaøn soá hoaù giöõa caùc ñaàu cuoái, phuïc vuï cho nhieàu loaïi dòch vuï (thoaïi vaø phi thoaïi) töø ñoù ngöôøi söû duïng coù theå truy xuaát bôûi moät taäp höõu haïn caùc giao dieän ña muïc ñích ñaõ ñöôïc chuaån hoaù. N.ISDN theå hieän: − Cung caáp caùc öùng duïng thoaïi vaø phi thoaïi söû duïng moät taäp coù giôùi haïn caùc tieän ích − Cung caáp caùc öùng duïng cho chuyeån maïch vaø khoâng chuyeån maïch. N.ISDN cung caáp caû kyõ thuaät chuyeån maïch maïch vaø chuyeån maïch goùi. − Ñoä tin caäy cao treân caùc keát noái 64Kbps − Cung caáp caùc dòch vuï ñaëc tröng, baûo haønh maïng vaø caùc chöùc naêng quaûn lyù maïng. − Coù caáu truùc phaân lôùp cuûa caùc nghi thöùc: Caùc nghi thöùc ñöôïc phaùt trieån cho ngöôøi söû duïng truy xuaát vaøo maïng N.ISDN theo caáu truùc phaân lôùp vaø coù theå aùnh xaï vaøo moâ hình cho keát noái vôùi heä thoáng môû OSI. − Caáu hình ña daïng: cho pheùp phaùt trieån maïng N.ISDN khoâng phuï thuoäc vaøo chính saùch cuûa quoác gia, vaøo kyõ thuaät ñang söû duïng cuõng nhö caùc thieát bò ñang söû duïng cuûa khaùch haøng. 1.1.3. Giôùi Thieäu Toång Quaùt Veà N.ISDN: Maïng N.ISDN hoaït ñoäng nhö theá naøo? Laøm theá naøo ñeå ngöôøi söû duïng coù theå lieân laïc ñöôïc vôùi maïng vaø truy caäp ñöôïc caùc duïch vuï cuûa maïng? Caùc toå chöùc xaây döïng tieâu chuaån (CCITT, ANSI, ISO, …) ñaõ xaây döïng moät soá caùc tieâu chuaån cho maïng N.ISDN trong chieán löôïc thoâng tin toaøn caàu. Caùc tieâu chuaån Trang 2 LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP N.ISDN seõ ñònh roõ giao dieän cuûa ngöôøi söû duïng vaø maïng. Caùc giao dieän naøy ñöôïc bieåu thò döôùi daïng moät taäp caùc giao thöùc goàm caùc thoâng baùo duøng ñeå yeâu caàu caùc dòch vuï. − Khaùi nieäm veà keânh (Channel) thoâng tin: Keânh laø ñöôøng daãn maø tín hieäu chaïy qua. Tín hieäu treân moät keânh coù theå laø: tín hieäu soá, tín hieäu töông töï hoaëc laø tín hieäu baùo hieäu cuûa maïng. Vôùi maïng ñieän thoaïi coâng coäng (PSTN): Ñöôøng daây thueâ bao noái giöõa ngöôøi söû duïng vaø toång ñaøi noäi haït taïo thaønh moät keânh töông töï (Analog Channel) truyeàn taûi caùc tín hieäu: • Doøng ñieän treân ñöôøng daây ñeå nhaän daïng nhaác maùy • Xung quay soá hoaëc aâm hieäu quay soá (DTMF) • Tín hieäu môøi quay soá (Dial Tone), baùo baän (Busy Tone) vaø tín hieäu chuoâng (Ring Tone) • Tín hieäu thoâng tin cuûa ngöôøi söû duïng: Audio, Video, hoaëc soá lieäu nhò phaân #" Vôùi maïng N.ISDN: Ñöôøng daây thueâ bao chæ truyeàn tín hieäu soá. Ñöôøng thueâ bao seõ goàm moät soá keânh logic cho tín hieäu baùo hieäu vaø soá lieäu cuûa ngöôøi söû duïng. Coù ba loaïi keânh cô baûn ñeå xaùc ñònh cho caùc thoâng tin N.ISDN ñöôïc phaân bieät theo chöùc naêng vaø toác ñoä bit: • Keânh B (64Kb/s): Truyeàn caùc thoâng tin veà dòch vuï cuûa ngöôøi söû duïng nhö: tieáng noùi soá hoaù, Audio, Video vaø döõ lieäu soá. Toác ñoä 64Kbsp • Keânh D (16Kb/s hoaëc 64Kb/s): Truyeàn caùc tín hieäu baùo hieäu giöõa ngöôøi söû duïng vaø maïng hoaëc caùc goùi soá lieäu cuûa ngöôøi söû duïng. • Keânh H (HD: 384Kb/s; H11: 1536Kb/s; H12: 1920Kb/s): Chöùc naêng gioáng keânh B nhöng hoaït ñoäng ôû caùc toác ñoä bit cao hôn #" − Khaùi nieäm veà giao dieän N.ISDN: Vôùi moät soá maïng vieãn thoâng hieän taïi (PSTN, PSDN) moãi ñöôøng daây ñöôïc söû duïng cho moät loaïi dòch vuï (Telephone, Fax, Telex, maïng goùi truyeàn döõ lieäu). Khi nhu caàu söû duïng dòch vuï taêng, baét buoäc phaûi taêng soá löôïng daây ñeán nhaø nhöng ñieàu naøy laø ñieàu khoâng ai muoán. N.ISDN seõ cung caáp moät loaïi giao dieän môùi cho pheùp taát caû caùc dòch vuï chæ treân moät ñöôøng daây truy nhaäp ñoàng thôøi vaøo maïng. Caùc giao dieän truy xuaát vaøo maïng N.ISDN goàm moät keânh D ñeå chuyeån caùc thoâng baùo baùo hieäu vaø moät soá caùc keânh B cho soá lieäu cuûa ngöôøi söû duïng. Thieát keá naøy cho pheùp nhieàu loaïi thoâng tin (hay nhieàu loaïi hình dòch vuï) khaùc nhau cuøng ñi qua treân cuøng moät giao dieän vaät lyù duy nhaát. Caùc tieâu chuaån hieän nay veà N.ISDN xaùc ñònh hai giao dieän khaùc nhau ñoái vôùi maïng: − Giao dieän toác ñoä cô baûn (BRI: Basic Rate Interface) − Giao dieän toác ñoä chính (PRI: Primary Rate Interface) Caùc giao dieän naøy xaùc ñònh roõ soá löôïng caùc keânh duøng B, D, H vaø ñònh roõ toác ñoä taïi moâi tröôøng vaät lyù maø noù hoaït ñoäng. Trang 3 LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP 1.2. KYÕ THUAÄT MAÏNG B.ISDN: B.ISDN (Broadband Integrated Services Digital NetWork) laø maïng toå hôïp dòch vuï soá baêng roäng. 1.2.1. Xu Höôùng Caùc Dòch Vuï Baêng Roäng: Xu höôùng caùc dòch vuï ngaøy nay vaø trong töông lai gaàn laø caùc yeâu caàu dòch vuï baêng roäng ñang taêng leân Caùc dòch vuï phuïc vuï cho caùc thueâ bao gia ñình: Caùc dòch vuï quan troïng cho caùc thueâ bao gia ñình laø nhöõng dòch vuï truyeàn hình caùp CATV, truyeàn hình soá chuaån SDTV (Standard Digital TV) hay trong töông lai laø dòch vuï truyeàn hình ñoä phaân giaûi cao HDTV (High Definition TV). Moät öùng duïng quan troïng nöõa laø dòch vuï ñieän thoaïi truyeàn hình trong ñoù caùc hình aûnh chaát löôïng cao ñöôïc truyeàn ñi ôû toác ñoä töø 2 tôùi 5 Mbit/s. Caùc dòch vuï phuïc vuï trong lónh vöïc kinh doanh vaø giao dòch: Caùc thueâ bao trong phaïm vi coâng sôû, vaên phoøng coù nhöõng ñaëc ñieåm hoaøn toaøn khaùc so vôùi caùc thueâ bao gia ñình. Ñieåm chung duy nhaát giöõa hai lónh vöïc naøy laø ñieän thoaïi truyeàn hình. Tuy vaäy, dòch vuï naøy cuõng phaûi ñöôïc môû roäng ñeå tieán tôùi ñieän thoaïi hoäi nghò truyeàn hình, sao cho ngöôøi söû duïng coù theå duøng dòch vuï ñieän thoaïi truyeàn hình ñeå lieân laïc vaøi ñieåm cuøng moät luùc. Caùc heä thoáng ATM-LAN ñöôïc noái vôùi nhau seõ taïo khaû naêng truy nhaäp heä cô sôû döõ lieäu phaân taùn vôùi toác ñoä raát cao. Ngoaøi ra, caùc dòch vuï truyeàn aûnh, y teá,.. seõ coù chaát löôïng phuïc vuï cao hôn. Dòch Vuï Toác Ñoä (Mbit/s) Truyeàn soá lieäu 1,5 – 30 Truyeàn vaên baûn, taøi lieäu 1,5 – 45 Ñieän thoaïi truyeàn hình/Hoäi nghò truyeàn hình 1,5 – 130 TV 30 – 130 Truyeàn hình phaân giaûi cao 130 Ñaëc Ñieåm Caùc Dòch Vuï Baêng Roäng Cô Baûn Töø söï caàn thieát phaûi toå hôïp caùc dòch vuï phuï thuoäc laãn nhau ôû chuyeån maïch keânh vaø chuyeån maïch goùi vaøo moät maïng baêng roäng duy nhaát. Caàn thieát phaûi thoûa maõn tính meàm deûo cho caùc yeâu caàu veà phía ngöôøi söû duïng cuõng nhö ngöôøi quaûn lyù maïng (veà maët toác ñoä truyeàn, chaát löôïng dòch vuï, …). Vì vaäy cuõng nhö ngöôøi quaûn trò maïng. Maïng B-ISDN ra ñôøi nhaèm ñaùp öùng caùc ñieàu kieän treân (baêng roäng, baûo döôõng, meàm deûo, kinh teá, …) maø maïng baêng heïp N.ISDN khoâng ñaùp öùng ñöôïc. So vôùi caùc maïng khaùc, dòch vuï toå hôïp vaø maïng toå hôïp coù nhieàu öu ñieåm veà kinh teá, phaùt trieån, thöïc hieän, vaän haønh vaø baûo döôõng hôn. 1.2.2. Ñieàu Kieän Thuaän Lôïi Veà Coâng Ngheä Cho Söï Xuaát Hieän Maïng B.ISDN: − Tieán boä veà khaû naêng xöû lyù aûnh vaø soá lieäu − Söï phaùt trieån cuûa caùc öùng duïng phaàn meàm trong lónh vöïc tin hoïc vaø vieãn thoâng Trang 4 LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP − Caùc heä thoáng truyeàn daãn baèng caùp quang vaø caùc keânh truyeàn daãn toác ñoä cao coù chí phí thaáp cho caùc ñöôøng trung keá vaø caû caùc ñöôøng thueâ bao. − Caùc maïch vi ñieän töû coù theå cung caáp caùc khoái chuyeån maïch, truyeàn daãn vaø thieát bò thueâ bao coù toác ñoä cao vaø chi phí thaáp. − Caùc maøn hình vaø maùy quay phim chaát löôïng cao vaø chi phí thaáp. Nhöõng tieán trieån vöôït baäc cuûa coâng ngheä daãn ñeán vieäc tích hôïp dieän roäng nhieàu tieän nghi truyeàn thoâng vaø thöïc söï coù hieäu quaû, ñaõ cung caáp phöông tieän truyeàn thoâng vaïn naêng vôùi caùc ñaëc tính chính: − Vieäc trao ñoåi toaøn caàu qua baát kyø hai thueâ bao naøo treân baát kyø phöông tieän vaø moâi tröôøng truyeàn daãn naøo − Phuïc hoài vaø chia seû moät soá löôïng lôùn thoâng tin töø nhieàu nguoàn khaùc nhau. − Vieäc phaân boá, bao haøm caû phaân boá chuyeån maïch nhieàu loaïi hình vaên hoaù, giaûi trí vaø giaùo duïc ñeán töøng nhaø, töøng coâng sôû. Vaäy maïng toå hôïp dòch vuï soá baêng roäng (Broadband Integrated Services Digital Network – B.ISDN ) cung caáp caùc cuoäc noái thoâng qua chuyeån maïch, caùc cuoäc noái coá ñònh (Permanent) hoaëc baùn coá ñònh (Semi-Permanent), caùc cuoäc noái töø ñieåm tôùi ñieåm hoaëc töø ñieåm tôùi nhieàu ñieåm vaø cung caáp caùc dòch vuï theo yeâu caàu, caùc dòch vuï daønh tröôùc hoaëc caùc dòch vuï yeâu caàu coá ñònh. Cuoäc noái trong B.ISDN phuïc vuï cho caû caùc dòch vuï chuyeån maïch keânh, chuyeån maïch goùi theo kieåu ña phöông tieän (Multimedia), ñôn phöông tieän (Monomedia), theo kieåu höôùng lieân keát (Connection – Oriented) hoaëc khoâng lieân keát (Connectionless) vaø theo caáu hình ñôn höôùng hoaëc ña höôùng. B.ISDN laø maïng thoâng minh coù khaû naêng cung caáp caùc dòch vuï caûi tieán, cung caáp caùc coâng cuï baûo döôõng vaø vaän haønh (OAM), ñieàu khieån vaø quaûn lyù maïng raát hieäu quaû. 1.2.3. Caùc Tham Soá Cô Baûn Cuûa B.ISDN: Tìm hieåu veà caùc tham soá cuûa caùc dòch vuï trong maïng baêng roäng, tính toaùn loãi vaø treã xaûy ra trong maïng ñeå coù theå döïa vaøo ñoù ñaùnh giaù chaát löôïng maïng. 1.2.3.1. Toác ñoä bit töï nhieân, toác ñoä bit trung bình, toác ñoä bit cöïc ñaïi vaø toác ñoä truyeàn dòch vuï cuûa maïng: Maïng baêng roäng töông lai caàn phaûi truyeàn ñöôïc moät soá löôïng lôùn caùc dòch vuï, töø caùc dòch vuï toác ñoä thaáp nhö: ño löôøng töø xa, ñieàu khieån töø xa, baùo ñoäng töø xa, tieáng noùi, Fax tôùi caùc dòch vuï toác ñoä cao hoaëc caùc dòch vuï coù toác ñoä trung bình nhö: aâm nhaïc, ñieän thoaïi truyeàn hình, truyeàn soá lieäu toác ñoä cao hoaëc caùc dòch vuï coù toác ñoä raát cao nhö: HDTV, thö vieän video, …. Caùc dòch vuï naøy coù toác ñoä truyeàn töø vaøi Kbit/s tôùi vaøi traêm Mbps, thôøi gian truyeàn töø vaøi giaây tôùi vaøi giôø. Caùc dòch vuï ñöôïc ñaëc tröng bôûi toác ñoä cuûa chuùng, toác ñoä naøy phuï thuoäc raát nhieàu vaøo caùch maõ hoaù vaø kyõ thuaät neùn tín hieäu. Coù theå bieåu dieãn toác ñoä bit töï nhieân cuûa dòch vuï baèng haøm s(t), haøm naøy keùo daøi trong thôøi gian truyeàn thoâng tin T. Coù hai giaù trò quan troïng laø toác ñoä bit cöïc ñaïi S vaø toác ñoä bit trung bình E[s(t)], ñöôïc tính trong khoaûng thôøi Trang 5 LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP gian T. Quaõng thôøi gian T cuøng vôùi hai giaù trò E[s(t)] vaø S laø caùc tham soá quan troïng cuûa dòch vuï. Coâng thöùc lieân heä: S = max[s(t)] T 1 E[s(t)] = ∫ s (t )dt T0 Thôøi gian truyeàn (s) 106 $ 105 $ 104 $ 103 $ 102 $ 101 $ 100 M $ $ 0 $ 1 $ 2 $ 3 $ 4 $ 5 $ 6 $ 7 $ 8 $ 0 10 10 10 10 10 10 10 10 10 109 Toác Ñoä Truyeàn (bit/s) Ñaëc Ñieåm Toác Ñoä / Thôøi Gian Truyeàn Cuûa Caùc Dòch Vuï Baêng Roäng Ño löôøng töø xa Truyeàn soá lieäu toác ñoä thaáp Tieáng noùi Truyeàn soá lieäu toác ñoä cao, aâm nhaïc, ñieän thoaïi truyeàn hình HDTV Tyû leä giöõa E vaø S ñöôïc goïi laø ñaïi löôïng B (Burstiness). B ñaëc tröng cho söï thay ñoåi cuûa toác ñoä doøng bit theo thôøi gian. B= S E[ s (t )] Trang 6 LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP s(t) (bit/s) S E[s(t)] 0 T Ñoà Thò Minh Hoaï Ñaïi Löôïng S, s(t) Vaø E t (s) Roõ raøng töø ñoà thò treân ta thaáy toác ñoä bit töï nhieân s(t) khaùc nhau ñoái vôùi moãi phieân lieân laïc nhöng S vaø E[s(t)] laø nhö nhau ñoái vôùi moãi loaïi dòch vuï. Baûng trình baøy moät soá giaù trò E vaø B cuûa vaøi loaïi dòch vuï: Dòch Vuï Truyeàn soá lieäu Truyeàn vaên baûn, taøi lieäu Ñieän thoaïi truyeàn hình/Hoäi nghò truyeàn hình TV Truyeàn hình phaân giaûi cao E[s(t)] (Mbit/s) 1,5 – 130 1,5 – 45 1,5 – 130 30 – 130 130 B 10 1 – 10 5 2–3 5 Ta ñi xeùt moái lieân heä giöõa toác ñoä truyeàn vaø toác ñoä bit cöïc ñaïi (hay toác ñoä truyeàn töï nhieân töï cuûa dòch vuï ) vaø aûnh höôûng cuûa noù tôùi chaát löôïng truyeàn. Töø hình veõ treân ta Toác Ñoä (bit/s) Phaàn Bò Giaûm Chaát Löôïng Toác Ñoä Truyeàn Treân Maïng Toác Ñoä Bit Töï Nhieân Cuûa Dòch Vuï 0 t (s) Chaát Löôïng Giaûm Do Toác Ñoä Truyeàn Nhoû Hôn Toác Ñoä Bit Cöïc Ñaïi nhaän thaáy raèng neáu toác ñoä truyeàn nhoû hôn toác ñoä bit cöïc ñaïi S thì chaát löôïng bò giaûm xuoáng do moât soá bit seõ phaûi caét boû ñeå ñaûm baûo toác ñoä bit töï nhieân cuûa dòch vuï phuø hôïp vôùi toác ñoä truyeàn. Maët khaùc, neáu toác ñoä truyeàn luoân lôùn hôn hoaëc baèng toác ñoä bit cöïc ñaïi cuûa dòch vuï thì caùc thoâng tin voâ nghóa seõ ñöôïc söû duïng ñeå ñieàn ñaày vaøo khoaûng cheânh leäch giöõa toác Trang 7 LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP ñoä bit töï nhieân vaø toác ñoä truyeàn, do ñoù seõ tieâu phí ñoä roäng baêng truyeàn. Ñieàu naøy ñöôïc minh hoaï treân hình treân. Qua hai ví duï treân, ta coù theå keát luaän raèng caàn phaûi choïn toác ñoä truyeàn thích hôïp tuyø theo yeâu caàu cuûa dòch vuï. • Vôùi dòch vuï yeâu caàu chaát löôïng truyeàn cao maø khoâng coù yeâu caàu quaù gaét gao ñoái vôùi toác ñoä truyeàn thì caàn ñaûm baûo toác ñoä truyeàn treân maïng luoân luoân lôùn hoaëc baèng toác ñoä bit cöïc ñaïi. • Ñoái vôùi caùc dòch vuï khoâng yeâu caàu chaát löôïng truyeàn thaät cao ta coù theå löïa choïn toác ñoä truyeàn treân maïng nhoû hôn toác ñoä truyeàn cöïc ñaïi cuûa dòch vuï. 1.2.3.2. Caùc Tham Soá Ñaëc Tröng Cho Chaát Löôïng Maïng: Ñeå truyeàn thoâng tin moät caùch tin caäy, maïng phaûi ñaûm baûo 2 chæ tieâu sau: − Trong suoát veà maët noäi dung − Trong suoát veà maët thôøi gian a. Tính Trong Suoát Veà Maët Noäi Dung: Tính trong suoát veà maët noäi dung laø chöùc naêng ñaûm baûo vieäc truyeàn ñuùng chính xaùc caùc bit töø ñaàu phaùt ñeán ñaàu thu vôùi soá loãi cho pheùp . Khi môùi ra ñôøi, trong caùc maïng chuyeån maïch goùi chaát löôïng truyeàn soá lieäu coøn keùm, do ñoù ñeå ñaûm baûo chaát löôïng truyeàn chaáp nhaän ñöôïc ngöôøi ta phaûi thöïc hieän chöùc naêng ñieàu khieån loãi treân moïi lieân keát. Vieäc ñieàu khieån loãi naøy ñöôïc thöïc hieän bôûi giao thöùc HDLC (High Level Data Link Control) bao goàm caùc chöùc naêng: giôùi haïn khung, ñaûm baûo truyeàn bit chính xaùc, kieåm tra loãi, ... ÔÛ ñaây quaù trình ñieàu khieån loãi ñöôïc thöïc hieän treân moïi lieân keát thoâng qua nuùt chuyeån maïch, do ñoù nuùt chuyeån maïch phaûi xöû lyù moät loaït caùc thuû tuïc phöùc taïp khaùc nhau laøm aûnh höôûng ñeán toác xöû lyù chung cuûa heä thoáng. Sau naøy, do chaát löôïng cuûa heä thoáng truyeàn daãn vaø chuyeån maïch taêng leân neân tyû leä loãi treân maïng giaûm.Vôùi moät maïng chaát löôïng cao nhö vaäy ngöôøi ta chæ caàn thöïc hieän moät soá chöùc naêng cuûa thuû tuïc HDLC. Baèng caùch naøy ngöôøi ta giaûm ñöôïc khoái löôïng thoâng tin maø nuùt chuyeån maïch caàn xöû lyù. Nhôø ñoù toác ñoä cuûa nuùt taêng leân. Nhö vaäy lôùp 2 treân moâ hình OSI ñöôïc chia thaønh hai lôùp con. Lôùp 2a chuyeân cung caáp caùc chöùc naêng cô baûn cuûa lôùp 2, lôùp 2b cung caáp caùc chöùc naêng boå sung. Caùc heä thoáng öùng duïng nguyeân lyù naøy ñöôïc goïi laø chuyeån tieáp khung (Frame Relay). Trong thöïc teá coù 3 loaïi loãi: − Loãi ñôn vò soá lieäu dö (Residual Error Data Unit Rate) laø caùc loãi khoâng theå khoâi phuïc ñöôïc − Loãi soá lieäu bò phaân phoái nhaàm (Misdelivered Data Unit Rate) laø loãi khi soá lieäu bò truyeàn ñeán ñích sai − Loãi soá lieäu koâng ñöôïc truyeàn ñi (Not Delivered Data Unit Rate) laø loãi khi soá lieäu khoâng ñöôïc truyeàn ñi tôùi ñòa chæ cho tröôùc. Trang 8 LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP Caùc loãi treân ñaëc tröng cho tính trong suoát veà maët noäi dung vaø gaây ra moät tyû leä loãi truyeàn naøo ñoù. Tyû leä loãi bit: Ñöôïc ñaëc tröng baèng tyû leä loãi bit BER (Bit Ereor Rate), caùc bit loãi coù theå xaûy ra rieâng bieät hay xaûy ra lieân tuïc thaønh nhoùm. Toång soá caùc bit loãi BER = Toång soá caùc bit ñöôïc göûi ñi Trong truyeàn daãn, caùc loãi bit thöôøng xaûy ra do söï khoâng hoaøn haûo cuûa heä thoáng, söï ñieàu khieån sai cuûa heä ñieàu haønh, töùc xaûy ra ôû möùc vaät lyù cuûa moâ hình OSI. Tyû leä loãi goùi: Trong caùc maïch hoaït ñoäng döïa theo nguyeân lyù chuyeån maïch goùi, moät nhoùm caùc loãi coù theå xaûy ra do caùc goùi thoâng tin bò maát hoaëc bò ñònh ñöôøng nhaàm. Tyû leä loåi goùi ñöôïc ñaëc tröng baèng tham soá tyû leä loãi goùi PER (Packet Error Rate). PER = Toång soá goùi bò loãi Toång soá caùc goùi göûi ñi Loãi goùi thöôøng xaûy ra do hai nguyeân nhaân: caùc goùi bò maát do ñònh ñöôøng sai hoaëc do taéc ngheõn. Ñieàu naøy ñöôïc ñaëc tröng baèng tyû leä maát goùi PLR (Packet Loss Rate): PLR = Toång soá goùi bò maát Toång soá goùi ñöôïc göûi Caùc goùi tôùi ñích khoâng mong muoán nhöng laïi ñöôïc chaáp nhaän ñöôïc ñaëc tröng baèng tyû leä cheøn goùi PIR (Packet Insertion Rate): Toång soá goùi cheøn vaøo ñích nhaèm PIR = Toång soá goùi ñöôïc göûi Trong maïng, caùc loãi coù theå xuaát hieän ôû phaàn truyeàn daãn, taïi caùc boä taäp trung keânh hay taïi caùc nuùt chuyeån maïch. Heä thoáng chuyeån maïch vaø gheùp keânh thöïc hieän caùc chöùc naêng ôû lôùp cao hôn (2, 3) trong moâ hình OSI. Noù thöïc hieän xöû lyù treân caùc goùi, do ñoù caùc loãi goùi xaûy ra ôû ñaây. Ñoái vôùi B.ISDN chöùc naêng ñieàu khieån loãi khoâng coøn ñöôïc cung caáp ôû caùc nuùt chuyeån maïch trong maïng nöõa maø trong tröôøng hôïp caàn thieát seõ ñöôïc cung caáp bôûi caùc thieát bò Trang 9 LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP ñaàu cuoái. Do ñoù caùc nuùt cuûa ATM (tìm hieåu sau) coù ñoä phöùc taïp toái thieåu vaø vì theá coù toác ñoä truyeàn raát cao coù theå leân ñeán 600Mbit/s b. Tính Trong Suoát Veà Maët Thôøi Gian: Caùc dòch vuï thôøi gian thöïc yeâu caàu doøng bit coù treã raát ngaén khi ñöôïc truyeàn töø ñaàu phaùt ñeán ñaàu thu, töùc laø chuùng yeâu caàu tính chính xaùc veà thôøi gian. Coù theå phaân bieät hai loaïi treã: treã do chuyeån maïch vaø treã töø ñieåm ñaàu ñeán ñieåm cuoái. Ñaëc tröng baèng hai tham soá: treã D vaø bieán ñoäng J. Maïng ATM chæ caàn nhöõng chöùc naêng toái thieåu ôû nuùt chuyeån maïch, do ñoù noù cho pheùp truyeàn soá lieäu toác ñoä raát cao, treã treân maïng vaø caùc bieán ñoäng treã giaûm xuoáng, do ñoù quan heä thôøi gian ñöôïc ñaûm baûo nhö trong tröôøng hôïp chuyeån maïch keânh. Treã ñöôïc chia ra hai loaïi: treã truyeàn Dt vaø treã xöû lyù Dp D = Dt + Dp Theo ITU – T, neáu treã giöõa hai ñaàu cuoái lôùn hôn 25 ms thì phaûi laép theâm caùc boä khöû tieáng vang. Trang 10 LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP 1.2.4. Löïa Choïn Kieåu Truyeàn Cho B.ISDN: Maïng B.ISDN laø maïng duy nhaát truyeàn ñöôïc taát caû caùc dòch vuï vôùi toác ñoä töø raát thaáp ñeán raát cao. Ta ñi xeùt moät soá heä thoáng thoâng tin ñeå coù theå ñaùp öùng ñieàu naøy. 1.2.4.1. Xeùt Phöông Thöùc Chuyeån Maïch Keânh Thuaàn Tuùy: Laø phöông thöùc ñaëc tröng cho phöông thöùc truyeàn thoaïi vaø coù theå ñöôïc söû duïng trong maïng heïp N.ISDN. Trong phöông thöùc naøy 1 keânh seõ ñöôïc thieát laäp trong suoát cuoäc goïi (noái), thoâng tin truyeàn töø nuùt naøy sang nuùt khaùc vôùi söï gheùp keânh theo thôøi gian TDM vaø truyeàn vôùi taàn soá nhaát ñònh. Treân moät tuyeán coù theå coù nhieàu keânh gheùp theo thôøi gian vôùi chu kyø ñeàu ñaën cho 1 keânh laø 125µs trong moät khe thôøi gian coá ñònh vaø ôû moät ñaàu noái treân moät keânh nhaát ñònh. Khi qua boä chuyeån maïch coù theå söû duïng chuyeån maïch thôøi gian, chuyeån maïch khoâng gian, hoån hôïp. Vieäc chuyeån maïch töø 1 tuyeán vaøo ñeán moät tuyeán ra ñöôïc ñieàu khieån nhôø baûn phieân dòch taïo tuyeán. Ôû baûn phieân dòch taïo tuyeán naøy coù quan heä giöõa tuyeán vaøo (keânh vaøo) vôùi tuyeán ra (keânh ra) vaø quan heä naøy ñöôïc giöõ suoát trong thôøi gian ñaáu noái. Do chæ coù moät keânh ñöôïc truyeàn treân moät tuyeán neân phöông thöùc chuyeån maïch keânh khoâng phuø hôïp vôùi caùc dòch vuï. Hôn nöõa, dòch vuï baêng roäng yeâu caàu coù toác ñoä töø raát thaáp ñeán raát cao, neáu choïn toác ñoä bit lôùn nhaát ñeå laøm toác ñoä bit cô sôû nhö toác ñoä 140Mbps vaäy thì moät dòch vuï ño löôøng 1Kbps cuõng coù theå chieám moät keânh ñoù. Do ñoù hieäu suaát söû duïng veà nguoàn taøi nguyeân khoâng cao. Vaäy chuyeån maïch keânh thuaàn tuùy khoâng phuø hôïp duøng cho maïng baêng roäng. 1.2.4.2. Phöông Thöùc Chuyeån Maïch Keânh Nhieàu Toác Ñoä: Ñeå khaéc phuïc söï thieáu meàm deûo cuûa cheá ñoä truyeàn ñôn toác ñoä nhö treân trong chuyeån maïch keânh thuaàn tuùy, thì phöông thöùc chuyeån maïch keânh nhieàu toác ñoä MRCS söû duïng heä thoáng truyeàn daãn gioáng chuyeån maïch keânh thuaàn tuùy nhö moät cuoäc ñaáu noái coù theå phaân phoái cho n keânh cô baûn goàm caùc khung thôøi gian vôùi caùc khe thôøi gian coù ñoä daøi khaùc nhau, moïi cuoäc lieân laïc coù theå ñöôïc xaây döïng töø n keânh naøy. Nhöng ñi theo caùc toác ñoä cô baûn ñaëc tröng caàn coù heä thoáng chuyeån maïch rieâng, do ñoù taïo ra nhieàu phöùc taïp. Ñöôøng Daây Thueâ Bao H4 H1 N.ISDN Demux Ñieàu khieån 156,672 Mbps O Maïng naøy hieän nay ñöôïc duøng cho maïng ñieän thoaïi hình ôû maïng baêng heïp N.ISDN. E Mux Thoâng thöôøng caùc keânh cô baûn cho moät cuoäc noái laø: Trang 11 LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP − − − H4 H1 … … H1 30B + D64 Ñoàng Boä 1 keânh 1024 Kbps 8 keânh H1 toác ñoä 2048 Kbps 1 keânh H4 toác ñoä 139,146 Mbps 139,264 Mbps Ñieän thoaïi truyeàn hình 8 x 2048 Kbps Aâm thanh Stedio, Döõ lieäu toác ñoä cao 1024 Kbps N.ISDN Duøng cho Ñoàng Boä Heä thoáng chuyeån maïch keânh ña toác ñoä raát phöùc taïp do moãi keânh cô sôû cuûa moät ñöôøng noái phaûi giöõ ñoàng boä vôùi caùc keânh khaùc, sao cho ñoä treã cuûa soá lieäu truyeàn treân caùc keânh khaùc nhau laø nhö nhau, nhö vaäy môùi ñaûm baûo ñöôïc tính trong suoát veà maët thôøi gian. Ngoaøi ra caáu truùc naøy söû duïng caùc taøi nguyeân khoâng hieäu quûa: giaû söû taát caû caùc keânh H1 ñeàu baän, luùc ñoù ta khoâng theå thieát laáp theâm ñöôïc moät keânh H1 naøo khaùc keå caû khi H4 ñang coøn roãi.Do ñoù ITU – T cuõng khoâng choïn chuyeån maïch ña toác ñoä laø giaûi phaùp cho maïng baêng roäng. 1.2.4.3. Chuyeån Maïch Keânh Toác Ñoä Cao: Caùc taøi nguyeân trong heä thoáng chuyeån maïch toác ñoä cao FCS chæ ñöôïc cung caáp khi thoâng tin ñöôïc göûi ñi. Sau khi göûi song thoâng tin, taøi nguyeân ñöôïc giaûi phoùng trôû laïi. Söï cung caáp naøy ñöôïc thieát laäp moãi laàn göûi nhö trong tröôøng hôïp chuyeån maïch goùi, nhöng döôùi söï ñieàu khieån cuûa tín hieäu baùo hieäu lieân keát nhanh, chöù khoâng naèm ôû phaàn tieâu ñeà nhö trong chuyeån maïch goùi. Taïi giai ñoaïn thieát laäp cuoäc goïi, ngöôøi söû duïng yeâu caàu moät ñoä roäng baêng taàn baèng moät soá nguyeân laàn ñoä roäng cuûa keânh cô baûn. Heä thoáng luùc naøy chöa cung caáp taøi nguyeân nhöng ghi laïi caùc thoâng tin chuyeån maïch, ñoä roäng baêng yeâu caàu, ñòa chæ ñích ñöôïc choïn. Khi beân phaùt baét ñaàu göûi thoâng tin, heä thoáng seõ ñöôïc baùo hieäu raèng beân phaùt coù thoâng tin ñöôïc göûi ñi, noù yeâu caàu chuyeån maïch ñeå phaân phoái taøi nguyeân ngay laäp töùc. Tuy nhieân heä thoáng naøy cuõng coøn vaøi nhöôïc ñieåm, ñaëc bieät laø ñoä phöùc taïp khi thieát keá vaø ñieàu khieån moät heä thoáng nhö vaäy vì noù yeâu caàu khaû naêng thieát laäp vaø huûy boû cuoäc noái trong khoaûng thôøi gian raát ngaén. Cho neân noù khoâng ñöôïc choïn laøm giaûi phaùp cho maïng baêng roäng. 1.2.4.4. Phöông Thöùc Chuyeån Maïch Goùi: Ñeå ñaûm baûo chaát löôïng truyeàn chaáp nhaän ñöôïc giöõa hai ñaàu cuoái, caàn phaûi coù thuû tuïc phöùc taïp cuûa X.25 nhaèm xöû lyù loãi vaø ñieàu khieån luoàng giöõa caùc traän lieân keát. Maët khaùc vì goùi coù ñoä daøi khaùc nhau neân yeâu caàu phaûi coù caùc thuû tuïc quaûn lyù boä ñeäm raát phöùc taïp, do ñoù toác ñoä hoaït ñoäng khoâng cao. Caùc heä thoáng chuyeån maïch goùi sau naøy ñöôïc caûi tieán thaønh hai heä thoáng laø chuyeån maïch khung vaø chuyeån tieáp khung. Do ñoù toác ñoä truyeàn cao hôn. Trang 12 LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP Trong chuyeån tieáp khung, vieäc truyeàn laïi caùc khung soá lieäu bò loãi chæ ñöôïc thöïc hieän giöõa hai ñaàu cuoái cuûa ngöôøi söû duïng. Taïi nuùt maïng chæ coù chöùc naêng phaùt hieän loãi ñeå huûy boû caùc khung loãi vì khoâng caàn thieát phaûi truyeàn caùc khung naøy, ngoaøi ra cuõng khoâng coù chöùc naêng ñieàu khieån luoàng hoaêïc phaân /hôïp keânh. Trong chuyeån maïch khung caùc chöùc naêng phaùt hieän loãi vaø ñieàu khieån luoàng vaãn coøn ñöôïc giöõ laïi ôû nuùt maïng, do ñoù vieäc truyeàn laïi khung vaø ñieàu khieån luoàng baèng cöûa soå tröôït vaãn ñöôïc thöïc hieän treân cô sôû caùc lieân keát. Toác ñoä chuyeån maïch goùi 64Kb/s töông ñoái lôùn nhöng raát nhoû so vôùi caùc dòch vuï baêng roäng vaø noù coù ñoä treã lôùn. Do vaäy, khoâng phuø hôïp vôùi caùc dòch vuï thôøi gian thöïc. 1.2.4.5. Phöông Thöùc Chuyeån Maïch Khoâng Ñoàng Boä ATM: Laø phöông thöùc truyeàn tin trong ñoù thoâng tin ñöôïc chia thaønh caùc goùi coù chieàu daøi nhoû khoâng thay ñoåi goïi laø caùc teá baøo tin. Teá baøo tin ñöôïc truyeàn ñoäc laäp vaø seõ ñöôïc saép xeáp laïi thöù töï ôû ñaàu thu. ATM khoâng ñoàng boä bôûi lyù do söï xuaát hieän lieân tuïc caùc teá baøo ôû treân caùc keânh khoâng phuï thuoäc chu kyø. ATM coù theå truyeàn ñöôïc taát caû caùc dòch vuï vieãn thoâng maø khoâng caàn quan taâm ñeán ñaëc tính vaø chaát löôïng cuûa dòch vuï vaø thoûa maõn ñöôïc caùc yeâu caàu: • Meàm deûo vaø phuø hôïp vôùi caùc dòch vuï töông lai • Coù hieäu quûa trong vieäc söû duïng taøi nguyeân • Chæ söû duïng moät maïng duy nhaát cho taát caû caùc dòch vuï Vì vaäy, cuoái cuøng ITU – T quyeát ñònh choïn phöông thöùc truyeàn ATM laøm maïng phuïc vuï cho caùc dòch vuï trong maïng baêng roäng. Thaät vaäy maïng ATM coù nhöõng öu ñieåm sau: − Ñieàu khieån ñöôïc nhieàu loaïi löu thoâng khaùc nhau nhö: Döõ Lieäu, Tieáng Noùi, Hình Aûnh, Video, … − Khaû naêng söû duïng ñöôøng truyeàn hieäu quûa: Cho pheùp truyeàn caùc öùng duïng hình aûnh, döõ lieäu, .. coù toác ñoä coá ñònh, hoaëc bieán ñoåi theo thôøi gian hoaëc ngaét quaõng. − Duøng kyõ thuaät chuyeån maïch baèng phaàn cöùng: Vôùi chieàu daøi teá baøo coá ñònh laø 53 Bytes, ATM cho pheùp vieäc xöû lyù chuyeån maïch baèng caùc phaàn cöùng coù toác ñoä raát nhanh, giaûm thieåu thôøi gian chuyeån maïch vaø taêng ñaùng keå toác ñoä truyeàn. − Cho khaû naêng thieát laäp caùc nhoùm keânh aûo: Nhoùm keânh aûo ñöôïc ñònh nghóa baèng chæ soá nhaän daïng aûo (VPI/VCI), Do vaäy coù theå taïo môùi, thay ñoåi löu löôïng hoaëc loä trình baèng caùch ñieàu khieån vieäc gaùn caùc nhaõn ñòa chæ taïi caùc nuùt chuyeån maïch. Khaû naêng naøy cho pheùp vieäc quaûn lyù vaø ñieàu haønh maïng naêng ñoäng. − Ñaëc tính truyeàn daãn meàm deûo: Cho pheùp haàu nhö khoâng giôùi haïn veà toác ñoä cuûa moãi keânh cuõng nhö soá löôïng caùc keânh vì moãi keânh thoâng tin ñöôïc thieát laäp baèng chuoãi caùc teá baøo ATM, soá löôïng caùc teá baøo ñöôïc truyeàn ñi trong moät ñôn vò thôøi gian laø töï do, soá löôïng keânh treân moät ñöôøng truyeàn phuï thuoäc vaøo soá caùc nhaän daïng logic neân toác ñoä moãi keânh thoâng tin luoân ñaït ñeán möùc toái ña coù theå ñöôïc. Trang 13 LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP − Coù khaû naêng cung caáp baêng thoâng theo yeâu caàu, ATM laø kyõ thuaät hieäu quûa cho vieäc xaây döïng maïng: Ngöôøi söû duïng coù theå keát noái vôùi maïng baèng caùch duøng nhöõng boä thích öùng hoã trôï baêng thoâng tuøy theo yeâu caàu rieâng cuûa ngöôøi söû duïng ñoù. 1.3. SÖÏ RA ÑÔØI CUÛA ATM LAØ CAÀN THIEÁT: Do caùc nhöôïc ñieåm cuûa maïng vieãn thoâng ngaøy nay, ñoài hoûi caàn coù moät maïng lieân keát caùc dòch vuï cho neân maïng N.ISDN ra ñôøi vaø caùc nhu caàu dòch vuï baêng roäng ñang taêng leân. Töø ñoù ñaët ra vaán ñeà phaûi coù moät maïng toå hôïp baêng roäng duy nhaát (B-ISDN) thay theá taát caû caùc maïng vieãn thoâng noùi treân, chính treân cô sôû naøy ATM hình thaønh vaø phaùt trieån. Söï phaùt trieån cuûa kyõ thuaät ATM laø keát quaû tröïc tieáp cuûa caùc yù töôûng môùi veà khaùi nieäm heä thoáng ñöôïc hoå trôï bôûi caùc thaønh töïu to lôùn trong coâng ngheä baùn daãn vaø coâng ngheä quang ñieän töû. ATM coù khaû naêng ñaùp öùng ñöôïc moät loaït caùc dòch vuï baêng roäng khaùc nhau, keå caû trong lónh vöïc gia ñình cuõng nhö trong thöông maïi. Maø öu ñieåm cuûa noù ñaõ ñöôïc ñeà caäp vaø kieán truùc maïng ATM seõ xeùt ôû phaàn sau. Trang 14 LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP CHÖÔNG 2: KIEÁN TRUÙC MAÏNG ATM 2.1. KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN VEÀ ATM: 2.2.1. Ñaëc Ñieåm Chính Cuûa ATM: Nhö ñaõ xeùt treân, B.ISDN theo ITU – T döïa treân cô sôû kieåu truyeàn khoâng ñoàng boä ATM (Asynchronous Transfer Mode). Nhö vaäy ATM seõ laø neàn taûng cuûa B.ISDN trong töông lai. Kieåu truyeàn khoâng ñoàng boä, thì daïng truyeàn bao goàm caû cheá ñoä truyeàn daãn vaø chuyeån maïch, coøn khoâng ñoàng boä laø trong ñoù caùc goùi trong cuøng moät cuoäc keát noái coù theå laäp laïi moät caùch baát thöôøng nhö luùc chuùng ñöôïc taïo ra theo yeâu caàu cuï theå maø khoâng theo moät chu kyø naøo caû. Thaät vaäy, hình sau bieåu dieãn söï khaùc nhau giöõa daïng truyeàn ñoàng boä STM vaø daïng truyeàn khoâng ñoàng boä. Tín hieäu ñoàng boä Khung thôøi gian 125µs 1 2 Khe thôøi gian 1 Khe thôøi gian 3 … N 1 2 … n Caáu Truùc Khung Thôøi Gian STM 7 3 7 1 Keânh khoâng söû duïng Phaàn tieâu ñeà Caáu Truùc Luoàng Thoâng Tin Trong ATM Trong daïng truyeàn ñoàng boä STM, caùc phaàn töû soá lieäu töông öùng vôùi keânh ñaõ cho ñöôïc nhaän bieát bôûi vò trí cuûa noù trong khung truyeàn. Coøn trong ATM, caùc goùi thuoäc veà moät cuoäc noái laïi töông öùng vôùi caùc keânh aûo cuï theå vaø coù theå xuaát hieän taïi baát kyø vò trí naøo. Cheá ñoä truyeàn ñoàng boä STM (Synchronons Transfer Mode): Noù ñöôïc duøng trong maïng N.ISDN khoâng phaûi laø moâ hình toát nhaát ñoái vôùi B.ISDN vì noù coù nhöôïc ñieåm sau: Khoâng cung caáp moät giao dieän linh ñoäng cho B.ISDN (goàm nhieàu loaïi öùng duïng − vôùi nhieàu toác ñoä truyeàn khaùc nhau töø vaøi Kbps ñeán vaøi traêm Mbps). Duøng STM ñeå truyeàn döõ lieäu toác ñoä cao (moät vaøi keânh H2 vaø H4) seõ laøm cho heä − thoáng chuyeån maïch trôû neân phöùc taïp. Chính vì vaäy maø cheá ñoä truyeàn baát ñoàng boä ATM ñöôïc söû duïng cho ISDN baêng roäng. Trang 15 LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP ATM coù hai ñaëc ñieåm chính: ATM söû duïng caùc goùi coù kích thöôùc nhoû vaø coá ñònh goïi laø caùc teá baøo ATM − (ATM cell), caùc teá baøo nhoû cuøng vôùi toác ñoä truyeàn lôùn seõ laøm cho treã truyeàn vaø bieán ñoäng treã (Delay Jitter) giaûm ñuû nhoû ñoái vôùi caùc dòch vuï thôøi gian thöïc, ngoaøi ra kích thöôùc nhoû cuõng taïo ñieàu kieän cho vieäc hôïp keânh ôû toác ñoä cao ñöôïc deã daøng. ATM coøn coù moät ñaëc ñieåm raát quan troïng laø khaû naêng nhoùm moät vaøi keânh aûo − thaønh moät ñöôøng aûo nhaèm giuùp cho vieäc ñònh tuyeán ñöôïc deã daøng. 2.1.2. Ñieàu Kieän Thuaän Lôïi Veà Coâng Ngheä Cho Söï Ra Ñôøi Vaø Phaùt Trieån Cuûa ATM: Coù hai yeáu toá aûnh höôûng tôùi ATM, ñoù laø: Söï phaùt trieån nhanh choùng cuûa coâng ngheä baùn daãn cuõng nhö coâng ngheä quang ñieän töû vaø söï phaùt trieån caùc yù töôûng veà khaùi nieäm heä thoáng. 2.1.2.1. Caùc Tieán Boä Veà Coâng Ngheä: a. Coâng Ngheä Baùn Daãn: Coâng ngheä CMOS laø coâng ngheä raát coù trieån voïng bôûi ñoä tích hôïp lôùn, toác ñoä cao côõ vaøi traêm Mbps tôùi vaøi Gbps, ñoä tieâu toán naêng löôïng thaáp. b. Coâng Ngheä Quang: Caùc ñöôøng truyeàn daãn quang coù caùc öu ñieåm nhö ñoä suy giaûm thaáp (daãn tôùi khoaûng caùch truyeàn lôùn), ñoä roäng baêng truyeàn lôùn, kích thöôùc nhoû, ñoä meàm deûo cô hoïc cao, traùnh ñöôïc nhieãu cuûa tröôøng ñieän töû, xaùc suaát truyeàn loãi thaáp vaø khoâng coù nhieãu xuyeân aâm. 2.1.2.2. Yù Töôûng Môùi Veà Khaùi Nieäm Heä Thoáng: Caùc quan ñieåm môùi veà heä thoáng ñöôïc phaùt trieån maïnh meõ trong nhöõng naêm gaàn ñaây, ñoù laø heä thoáng coù ñoä meåm deûo thích hôïp, ñoä roäng baêng cuûa heä thoáng phaûi tuøy thuoäc vaøo yeâu caàu cuûa töøng dòch vuï cuï theå, caùc dòch vuï thôøi gian thöïc ñöôïc truyeàn theo phöông phaùp chuyeån maïch goùi. Tuy nhieân caùc yù töôûng naøy phaûi thoûa maõn hai chöùc naêng chính cuûa maïng laø tính trong suoát veà maët noäi dung vaø trong suoát veà maët thôøi gian Tính Trong Suoát Veà Maët Noäi Dung: Laø chöùc naêng ñaûm baûo vieäc truyeàn ñuùng caùc bit töø ñaàu phaùt ñeán ñaàu thu. Khi môùi ra ñôøi, trong caùc maïng chuyeån maïch goùi, chaát löôïng truyeàn soá lieäu coøn keùm, do ñoù ñeå ñaûm baûo chaát löôïng truyeàn chaáp nhaän ñöôïc, ngöôøi ta phaûi thöïc hieän chöùc naêng ñieàu khieån loãi treân moãi lieân keát. Vieäc ñieàu khieån loãi naøy ñöôïc thöïc hieän bôûi caùc giao thöùc HDLC (High – level Data Link Control) bao goàm caùc chöùc naêng: giôùi haïn khung, ñaûm baûo truyeàn bit chính xaùc, kieåm tra loãi, söûa loãi baèng caùc thuû tuïc truyeàn laïi. Trang 16 LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP Ñaàu Cuoái 3 2 1 Nuùt Chuyeån Maïch 3 3 Ñieàu khieån loãi Ñieàu khieån loãi 2 2 ñaày ñuû ñaày ñuû 1 1 Ñaàu Cuoái 3 2 1 Ta thaáy quaù trình ñieàu khieån ñöôïc thöïc hieän ôû lôùp 2. Ôû ñaây quaù trình ñieàu khieån loãi ñöôïc thöïc hieän treân moïi lieân keát (Link – By – Link) thoâng qua nuùt chuyeån maïch, do ñoù nuùt chuyeån maïch phaûi xöû lyù moät loaït caùc thuû tuïc phöùc taïp khaùc nhau laøm aûnh höôûng ñeán toác ñoä xöû lyù chung cuûa heä thoáng. Veà sau chaát löôïng cuûa heä thoáng truyeàn daãn vaø chuyeån maïch taêng leân neân tyû leä loãi treân maïng giaûm. Do vaäy treân maïng chæ caàn thöïc hieän chöùc naêng giôùi haïn khung, chöùc naêng truyeàn bit chính xaùc, kieåm tra loãi treân cô sôû töø lieân keát ñeán lieân keát ôû nuùt chuyeån maïch, do ñoù khoái löôïng thoâng tin maø nuùt chuyeån maïch caàn xöû lyù laø nhoû. Coøn chöùc naêng khaùc nhö söõa loãi ñöôïc thöïc hieän treân cô sôû töø ñaàu cuoái tôùi ñaàu cuoái (End – To – End). Vôùi söï chia thaønh hai lôùp con 2a, 2b cuûa lôùp 2 trong moâ hình OSI nhö ôû chöông 1 thì lôùp 2a cung caáp caùc chöùc naêng cô baûn cuûa lôùp 2, lôùp 2b cung caáp caùc chöùc naêng boå sung. Heä thoáng öùng duïng nguyeân lyù naøy ñöôïc goïi laø chuyeån tieáp khung (Frame Relay) Ñaàu Cuoái 3 2a 2b 1 Nuùt Chuyeån Maïch Ñieàu khieån loãi ñaày ñuû (töø ñaàu cuoái tôùi ñaàu cuoái) Ñieàu khieån loãi coù giôùi haïn 2a 1 2a 1 Ñieàu khieån loãi coù giôùi haïn Ñaàu Cuoái 3 2a 2b 1 Ñieàu Khieån Loãi Coù Giôùi Haïn Ôû Maïng Chuyeån Tieáp Khung Ñoái vôùi B.ISDN yù töôûng veà maïng naøy coøn ñöôïc môû roäng hôn nöõa, caùc chöùc naêng ñieàu khieån loãi khoâng coøn ñöôïc cung caáp ôû caùc nuùt chuyeån maïch trong maïng nöõa maø trong tröôøng hôïp caàn thieát, seõ ñöôïc cung caáp bôûi caùc thieát bò ñaàu cuoái. Nhö vaäy caùc chöùc naêng ñöôïc thöïc hieän trong maïng ñöôïc giaûm töø ñieàu khieån loãi ñaày ñuû ôû maïng chuyeån maïch goùi X.25 xuoáng coøn cöïc kyø toái thieåu ôû maïng ATM, do ñoù caùc nuùt cuûa ATM coù ñoä phöùc taïp toái thieåu vaø vì theá coù toác ñoä truyeàn raát cao, coù theå leân tôùi 600 Mbps laø vì vaäy. Tính Trong Suoát Veà Maët Thôøi Gian: Caùc dòch vuï thôøi gian thöïc yeâu caàu doøng bit coù treã raát ngaén khi ñöôïc truyeàn töø ñaàu phaùt tôùi ñaàu thu, töùc laø chuùng yeâu caàu tính chính xaùc veà maët thôøi gian. Coù theå phaân bieät hai loaïi treã: treã do chuyeån maïch vaø treã töø ñieåm ñaàu tôùi ñieåm cuoái. Heä thoáng chuyeån maïch goùi vaø chuyeån tieáp khung raát khoù khaên khi thöïc hieän caùc dòch vuï thôøi gian thöïc vì ñoä treã cao bôûi chuyeån maïch caàn xöû lyù nhieàu coâng vieäc nhö xeùt ôû treân. Do ñoä phöùc taïp cuûa caùc nuùt chuyeån maïch, chuùng chæ coù theå hoaït ñoäng ôû toác ñoä vöøa vaø thaáp. Maïng ATM chæ caàn nhöõng chöùc maêng toái thieåu ôû nuùt chuyeån maïch, do ñoù noù Trang 17 LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP cho pheùp truyeàn soá lieäu toác ñoä raát cao, treã treân maïng vaø caùc bieán ñoäng treã giaûm xuoáng coøn vaøi traêm µs, vì vaäy quan heä thôøi gian ñöôïc ñaûm baûo nhö trong truôøng hôïp chuyeån maïch keânh. Trang 18 LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP 2.2. LÖÏA CHOÏN TEÁ BAØO ATM LAØ THAY ÑOÅI HAY COÁ ÑÒNH: Vieäc löïa choïn giöõa hai phöông aùn ñoä daøi teá baøo coá ñònh hay thay ñoåi ñöôïc quyeáât ñònh sau khi caân nhaéc caùc öu nhöôïc ñieåm cuûa nhöõng phöông aùn naøy thoâng qua moät loaït caùc yeáu toá nhö hieäu suaát baêng truyeàn, treã, toác ñoä vaø ñoä phöùc taïp taïi nuùt chuyeån maïch. 2.2.1. Veà Maët Hieäu Suaát Baêng Truyeàn: Coù nhieàu taùc nhaân khaùc nhau aûnh höôûng tôùi öu ñieåm vaø nhöôïc ñieåm cuûa caû hai phöông aùn ñaõ neâu ôû treân nhöng caùc yeáu toá quan troïng nhaát caàn phaûi xem xeùt khi choïn löïa laø hieäu quaû cuûa baêng truyeàn daãn, möùc ñoä phöùc taïp cuûa chuyeån maïch vaø treã. Ta coù coâng thöùc chung ñeå tính hieäu suaát baêng truyeàn µ: Soá byte thoâng tin η= Soá byte thoâng tin + Soá byte phaàn tieâu ñeà Soá byte thoâng tin laø soá byte höõu ích toång coäng caàn ñöôïc truyeàn ñi. Ta ñi xeùt hieäu suaát baêng truyeàn trong hai phöông aùn: Ñoä daøi goùi coá ñònh: Trong tröôøng hôïp ñoä daøi teá baøo ATM coá ñònh, hieäu suaát baêng truyeàn ñöôïc tính theo coâng thöùc: ηF = Trong ñoù: X  X  int ( L + H ) L  ηF: Hieäu suaát baêng truyeàn cuûa teá baøo coù ñoä daøi coá ñònh L: Kích thöôùc tröôøng soá lieäu (Payload) cuûa goùi tính baèng byte H: Kích thöôùc phaàn tieâu ñeà (Header) X: Toång soá byte thoâng tin höõu ích ñöôïc truyeàn. int(z): Phaàn nguyeân cuûa z Nhö vaäy hieäu suaát seõ laø toái öu khi toaøn boä thoâng tin ñöôïc truyeàn ñi chia heát cho kích thöôùc tröôøng thoâng tin: X X = int L L Luùc ñoù giaù trò hieäu suaát baêng truyeàn seõ laø: ηF = L L+H Trang 19 LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP Thaät vaäy hieäu suaát phuï thuoäc raát nhieàu vaøo caùc byte thoâng tin höõu ích ñuôïc truyeàn ñi. Soá byte thoâng tin höõu ích caøng nhieàu thì hieäu suaát toái öu caøng deã ñaït ñöôïc. Ta xeùt töøng dòch vuï ATM cuï theå: − Tieáng noùi: AÂm thanh tieáng noùi laø dòch vuï coù doøng bit lieân tuïc CBR (Continuous Bit Rate), ta chæ coù theå göûi soá lieäu ñi khi goùi ñöôïc ñieàn ñaày hoaøn toaøn, do ñoù hieäu suaát ñaït ñöôïc toái öu. − Tín hieäu video: Trong kyõ thuaät maõ hoaù tín hieäu video coù daûi bit coá ñònh, cuõng nhö dòch vuï tieáng noùi, hieäu suaát ñaït toái öu. Neáu söû duïng kyõ thuaät maõ hoaù tín hieäu video vôùi toác ñoä bit thay ñoåi vôùi ñoä daøi goùi coá ñònh thì thænh thoaûng seõ xaûy ra tröôøng hôïp teá baøo chöa ñöôïc ñieàn ñaày hoaøn toaøn maø ñaõ ñöôïc truyeàn ñi, tuy vaäy caùc tín hieäu video coù tôùi haøng ngaøn byte neân cuõng gaàn ñaït ñöôïc hieäu suaát toái öu. − Soá lieäu: Ñoái vôùi soá lieäu toác ñoä thaáp nhö soá lieäu ñöa vaøo töø baøn phím, hieäu suaát raát thaáp, chæ khoaûng 10%. Ñoái vôùi dòch vuï truyeàn soá lieäu toác ñoä cao, tröôøng thoâng tin höõu ích raát daøi vaø caàn phaûi caét thaønh caùc goùi coá ñònh, hieäu suaát ñaït gaàn tôùi trò toái öu. Do luoàng thoâng tin trong ATM goàm tieáng noùi, tín hieäu video, soá lieäu toác ñoä cao neân hieäu suaát gaàn ñaït tôùi giaù trò toái öu. Keå caû khi söû duïng teá baøo coù ñoä daøi coá ñònh. Goùi coù ñoä daøi thay ñoåi: Ñoái vôùi goùi coù ñoä daøi thay ñoåi, caùc thoâng tin boå sung vaøo phaàn tieâu ñeà bao goàm caùc côø ñeå nhaän bieát giôùi haïn goùi, moät vaøi bit ñöôïc cheøn theâm ñeå nhaän bieát caùc côø chính xaùc. Ngoaøi ra coøn phaûi coäng theâm vaøo phaàn ñaàu khung phaàn baùo hieäu ñoä daøi goùi, luùc ñoù hieäu suaát laø: ηV = X X + H + hv Trong ñoù hv laø phaàn thoâng tin baét buoäc phaûi boå sung theâm ñeå baùo hieäu ñoä daøi thay ñoåi cuûa goùi ATM. Hieäu suaát baêng truyeàn cuûa goùi coù ñoä daøi thay ñoåi raát cao. Vôùi caùc goùi coù ñoä daøi lôùn, hieäu suaát naøy ñaït tôùi gaàn 100%. Keát luaän: Xeùt veà maët hieäu suaát truyeàn, noùi chung goùi coù ñoä daøi thay ñoåi toát hôn goùi coù ñoä daøi coá ñònh. Tuy nhieân khi xem trong töøng tröôøng hôïp cuï theå, öu theá naøy laïi raát haïn cheá do luoàng thoâng tin cuûa maïng baêng roäng seõ bao goàm söï keát hôïp cuûa tieáng noùi, tín hieäu video vaø soá lieäu, ñeàu laø nhöõng tín hieäu coù doøng bit lieân tuïc. 2.2.2. Veà Maët Toác Ñoä Chuyeån Maïch Vaø Ñoä Phöùc Taïp: Ñoä phöùc taïp cuûa vieäc chuyeån maïch caùc goùi coù ñoä daøi coá ñònh hay thay ñoåi phuï thuoäc vaøo nhöõng chöùc naêng maø chuùng caàn thöïc hieän cuõng nhö caùc yeâu caàu kyõ thuaät töông öùng vôùi caùc chöùc naêng naøy. Hai yeáu toá quan troïng nhaát laø: toác ñoä hoaït ñoäng vaø yeâu caàu veà kích thöôùc boä nhôù cuûa haøng ñôïi. Toác ñoä hoaït ñoäng: Phuï thuoäc vaøo soá löôïng caùc chöùc naêng caàn phaûi thöïc hieän vaø thôøi gian thöïc hieän caùc chöùc naêng ñoù. Xöû lyù phaàn tieâu ñeà: Trang 20