Nối chuyển gói, hay đơn giản hơn chuyển gói, (Anh ngữ: packet switching), có nơi còn gọi là nối chuyển khung hay chuyển khung, là một loại kĩ thuật gửi dữ liệu từ máy tính nguồn tới nơi nhận (máy tính đích) qua mạng dùng một loại giao thức thoả mãn 3 điều kiện sau:Dữ liệu cần vận chuyển được chia nhỏ ra thành các gói (hay khung) có kích thước (size) và định dạng (format) xác định.Mỗi gói như vậy sẽ được chuyển riêng rẽ và có thể đến nơi nhận bằng các đường truyền (route) khác nhau. Như vậy, chúng có thể dịch chuyển trong cùng thời điểmKhi toàn bộ các gói dữ liệu đã đến nơi nhận thì chúng sẽ được hợp lại thành dữ liệu ban đầu.Một số giao thức dùng kĩ thuật chuyển mạch gói: X25, Frame Relay
Công nghê chuyển mạch
Định nghĩa chuyển mạch
Chuyển mạch là quá trình kết nối và truyền tải thông tin cho người dùng qua hạ tầng mạng viễn thông Nó bao gồm chức năng định tuyến và chuyển tiếp thông tin, liên quan đến lớp mạng và lớp liên kết dữ liệu trong mô hình OSI của ISO.
Hệ thống chuyển mạch
Hình 1.1.1 Mô hình OSI 7 lớp
Quá trình chuyển mạch diễn ra tại các nút chuyển mạch, với hệ thống chuyển mạch (tổng đài) trong mạng chuyển mạch kênh và thiết bị định tuyến (bộ định tuyến) trong mạng chuyển mạch gói.
Phân loại chuyển mạch
Chuyển mạch công nghệ được phân thành hai loại cơ bản: chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói Ngoài ra, chuyển mạch còn được chia thành các kiểu khác nhau, bao gồm chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói và chuyển mạch tế bào.
Hình 1.3.1 Chuyển mạch kênh: hai dòng thông tin trên hai mạch khác nhau
Hình 1.3.2 Chuyển mạch gói: các tuyến đường độc lập trên mạng chia sẻ tài nguyên
Hình 1.3.3 Chuyển mạch gói kênh ảo: các gói tin đi trên kênh ảo
Mạng chuyển mạch kênh thiết lập các mạch riêng biệt cho kết nối trước khi truyền thông diễn ra, với ba giai đoạn chính: thiết lập, truyền và giải phóng Để điều khiển các kết nối này, mạng sử dụng kỹ thuật báo hiệu Ngược lại, mạng chuyển mạch gói chia dữ liệu thành các gói và truyền trên mạng chia sẻ, với các giai đoạn thiết lập, truyền và giải phóng diễn ra đồng thời, thường dựa vào tiêu đề gói tin để xác định.
Kênh nối đã được thiết lập là kênh logic với các loại sau phù thuộc vào các hình thái dịch vụ:
Kênh ảo (VC: Virtual Circuit)
Kết nối logic của kênh truyền được thiết lập trước khi truyền các gói gọi là kênh ảo VC
Kênh ảo VC tương tự như chuyển mạch kênh và sẽ được giải phóng khi quá trình chuyển tin hoàn tất Trong cùng một thời điểm, một PSE có thể có nhiều VC kết nối đến một PSE khác.
Kênh ảo vĩnh viễn PVC (Permanent Virtual Circuit)
PVC là phương thức thiết lập kênh ảo cố định giữa hai thuê bao cho dù có truyền dữ liệu hay không
PVC có thể được coi là việc thuê một kênh riêng, trong đó kênh dẫn được thiết lập một lần khi khởi tạo và sẽ được giải phóng khi hết nhu cầu sử dụng dịch vụ theo hợp đồng.
Khác với kênh ảo, phương pháp này không yêu cầu thiết lập kênh logic cho người dùng Các gói dữ liệu được xử lý độc lập và PSE sẽ định tuyến chúng dựa trên địa chỉ đích, cho phép các gói thuộc cùng một bản tin có thể đi qua nhiều đường khác nhau.
Kiểu này phù hợp cho các bản tin ngắn, nhưng với bản tin dài, cần nhiều lần định tuyến, dẫn đến thời gian truyền trung bình lớn và không hiệu quả.
Là sự kết hợp giữa VC và DG để tận dụng các ưu điểm của hai hình thái dịch vụ này
Gói đầu tiên là DG, nếu bản tin gồm nhiều gói thì nó thiết lập kênh logic để các gói sau là VC
ISDN (Mạng số tích hợp dịch vụ) là một tập hợp các giao thức kết hợp mạng điện thoại số và dịch vụ truyền dữ liệu Mạng ISDN cho phép truyền tải đồng thời thông tin thoại, dữ liệu và hình ảnh qua một đường dây thuê bao với tốc độ cao và chất lượng tốt.
B-ISDN (Mạng số tích hợp dịch vụ băng rộng) cung cấp các cuộc nối thông qua chuyển mạch, bao gồm nối cố định, bán cố định, từ điểm tới điểm hoặc từ điểm tới nhiều điểm Mạng này hỗ trợ các dịch vụ theo yêu cầu, dịch vụ dành trước và dịch vụ yêu cầu cố định B-ISDN phục vụ cho cả dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói, bao gồm đa phương tiện, đơn phương tiện, theo kiểu hướng liên kết hoặc không liên kết, với cấu hình đơn hướng hoặc đa hướng Đây là một mạng thông minh, cung cấp dịch vụ cải tiến và công cụ bảo trì, vận hành, điều khiển và quản lý mạng hiệu quả.
Công nghệ chuyển mạch gói X.25
Giới thiệu
X25 ITU-T là giao thức truyền đồng bộ qua giao tiếp DTE (thiết bị của người dung) và DCE (node mạng)
DTE: thường được xem như là thiết bị cuối cùng của một mạng chỉ định
DTE devices are located at the customer’s site and are owned by the customer Examples of DTE devices include Frame Relay Access Devices (FRADs), routers, and bridges.
DCE: những thiết bị kết nối liên mạng của nhà cung cấp Mục đích của
DCE cung cấp tín hiệu đồng hồ và dịch vụ chuyển mạch trong mạng, cho phép truyền dữ liệu qua mạng WAN Thông thường, các switch trong mạng WAN sử dụng công nghệ Frame Relay.
Mạng có nhiệm vụ chuyển các gói dữ liệu đến đúng địa chỉ và thứ tự Để đảm bảo gói nhận được không có lỗi, giao thức X.25 thực hiện phát hiện và hiệu chỉnh lỗi một cách hiệu quả.
Đặc điểm
Phù hợp trong môi trường truyền dẫn chất lượng kém
Băng thông hạn chế, tốc độ chuẩn của X.25 là 64kbps, tuy nhiên, ngày nay có một số mạng X.25 có băng thông đến 2Mbps
Hình 2.2.1 Các đặc điểm cơ bản của mạng X.25
Tổ chức phân lớp của X.25
X.25 tương ứng với 3 lớp thấp nhất của mô hình OSI:
Lớp 1: Lớp tuyến vật lý, DTE và DCE, sử dụng X.21 và X.21bis
Lớp 2: Lớp tuyến dữ liệu, đảm bảo việc truyền dẫn không lỗi
Lớp 3: Lớp mạng, đánh địa chỉ và đóng gói thông điệp
Bản tin được thiết bị đầu cuối phân thành các gói có chiều dài và thông tin địa chỉ
Các gói được đóng lại thành các khung, với các thông tin bổ trợ cho việc truyền dẫn không lỗi
Các khung được truyền trên môi trường truyền dẫn
Lớp 1 : Lớp tuyến vật lí Định nghĩa các vấn đề như báo hiệu điện, các kiểu của các bộ đấu chuyển
Giao thức X.21 dùng cho kết nối số, X.21bis dùng cho tương tự
Lớp 2 : Lớp tuyến dữ liệu
Cung cấp đường thông tin có điều khiển, đảm bảo không lỗi khi vận chuyển gói từ lớp 3
Tạo điều kiện cho lớp cao hơn cũng như lớp thấp hơn để điều khiển luồng
➢ Thiết lập tuyến, DISC được phát theo chu kỳ
➢ Tuyến được khởi động bằng UA
➢ Nếu sau UA là SABM thì chuyển sang giai đoạn chuyển tin và gởi lại bằng đáp ứng UA
➢ Yêu cầu giải phóng bằng DISC và đáp ứng bằng UA
Hình 2.3.4 Ví dụ chuyển khung
Khung I: Khung tin, đây là một khung lệnh, dùng để chuyển tin cho giao thức cấp cao hơn Khung này có chứa số thứ tự khung
Khung S là khung giám sát, có vai trò quan trọng trong việc điều khiển luồng dữ liệu và khắc phục lỗi truyền do hỏng khung Nó bao gồm các loại khung như RR (sẵn sàng thu), RNR (chưa sẵn sàng thu) và REJ (không chấp nhận) Mỗi khung đều được đánh số thứ tự và sử dụng trường này để quản lý luồng tin hiệu quả.
Khung U là loại khung không đánh số, được sử dụng để khởi tạo định tuyến và báo cáo các phạm vi giao thức Nó bao gồm SABM, phương thức thiết lập cân bằng không đồng bộ.
Khung lệnh DISC giúp giải tỏa tuyến nối, trong khi khung lệnh DM áp dụng phương thức không đấu nối Khung đáo ứng UA xác nhận không đánh số, và khung đáp ứng FRMR không chấp nhận khung, tạo nên một quy trình giao tiếp hiệu quả trong mạng lưới.
Thực hiện các chức năng sau:
➢ Điều khiển VC với kiểu đánh địa chỉ điểm tới điểm
➢ Định nghĩa các dạng gói khác nhau cho quá trình điều khiển dữ liệu (thiết lập, giải phóng)
➢ Ghép các kênh logic vào kênh vật lý
➢ Điều khiển luồng và điều khiển lỗi cho các kênh logic dựa vào số thứ tự các gói
➢ Trao đổi thông tin về kích thước gói của 2 DTE Gói lớp 3
Hình 2.3.5 Khuôn dạng gói lớp 3
Phần header bao gồm 3 byte:
➢ GFI (General Format Identifier) định danh khung dạng chung, chỉ thị dạng thức chung cho phần thông tin
➢ LCGN (Logic Channel Group Number) địa chỉ nhóm kênh logic, gồm 4 bits cùng với LCN (Logic Channel Number) địa chỉ kênh logic tạo thành VCI (PCI)
➢ PTI (Packet Type Identifier) định danh kiểu gói
➢ Phần thông tin có kích thước thay đổi, chứa thông tin của dữ liệu hoặc báo hiệu.
Các kiểu gói thông dụng
Các gói thiết lập và giải phóng cuộc gọi:
Các gói điều khiển luồng:
➢ RNR (chưa sẵn sàng, bận)
➢ REJ (không chấp nhận, phát lại)
Báo hiệu trong X.25
Xét 2 thuê bao A và B được nối với nhau qua các PSE trong mạng chuyển mạch X.25 Đường dẫn được chọn cho tất cả các gói từ DTEA đến PSE1, qua PSE2 đến DTEB như hình vẽ
▪ Packet Switching Exchange (PSE): tổng đài chuyển mạch gói
Hình 2.4.1 Thuê bao A và B nối với nhau qua các PSE trong mạng
Hình 2.4.2 Báo hiệu giữa 2 thuê bao
Công nghệ Frame Relay
GIỚI THIỆU FRAME RELAY
Frame Relay là dịch vụ mạng dữ liệu chuyển mạch tốc độ cao, lý tưởng cho việc truyền tải lượng dữ liệu lớn Dịch vụ này thường được các tổ chức sử dụng để kết nối trụ sở chính với nhiều chi nhánh ở các địa điểm khác nhau, yêu cầu tính bảo mật và ổn định cao Frame Relay hỗ trợ đa dạng ứng dụng như thoại, hình ảnh và dữ liệu trên một mạng duy nhất Về mặt kỹ thuật, Frame Relay có khả năng đóng gói và chuyển dữ liệu nhanh chóng nhờ vào các cơ chế kiểm tra, loại bỏ và hiệu chỉnh lỗi, đảm bảo chất lượng đường truyền tốt.
Châu Á – Thái Bình Dương hiện có gần 30 nhà cung cấp dịch vụ Frame Relay trải rộng tại 11 quốc gia Theo thống kê từ tổ chức Data Communication, Nhật Bản dẫn đầu khu vực châu Á với 23 nhà cung cấp dịch vụ Frame Relay.
VDC là nhà cung cấp dịch vụ Frame Relay lớn nhất tại Việt Nam với 125 khách hàng, chủ yếu là khu công nghiệp và các công ty lớn Công ty đã thiết lập quan hệ với 7 đối tác quốc tế, cung cấp dịch vụ Frame Relay với dung lượng đường truyền khác nhau: Nhật Bản 5MB, Mỹ 2MB, Singapore 3MB, Hồng Kông 2MB, Đài Loan 2MB và công ty quốc gia Equan tại Singapore 8MB.
1.2 Lợi ích sử dụng dịch vụ Frame Relay
Frame Relay là công nghệ mạng giúp nâng cao hiệu quả sử dụng bằng cách tích hợp nhiều ứng dụng khác nhau như giọng nói, dữ liệu và video trên cùng một mạng Công nghệ này hỗ trợ khả năng tương thích với các tiêu chuẩn kỹ thuật đa dạng như X25, TCP/IP, SNA và ATM, mang lại sự linh hoạt và hiệu quả cho các hệ thống truyền thông.
➢ Frame relay cung cấp khả năng quản lý mạng và bảo mật an toàn mạng lưới
➢ Phạm vi cung cấp dịch vụ rộng…
➢ Frame relay đảm bảo chất lượng dịch vụ cung cấp
Tốc độ truyền dữ liệu tối thiểu do nhà cung cấp dịch vụ cam kết giúp khách hàng kiểm soát và đảm bảo chất lượng dịch vụ thông qua công nghệ Frame Relay.
➢ Frame relay tiết kiệm chi phí về thiết bị và chi phí sử dụng
CIR cung cấp nhiều tốc độ linh hoạt, cho phép khách hàng điều chỉnh chi phí sử dụng mạng phù hợp nhất với nhu cầu trao đổi dữ liệu của họ.
➢ Đơn giản, tiết kiệm, linh hoạt trong nâng cấp
1.3 Các ứng dụng trên mạng Frame relay
- Kết nối các mạng lưới, mạng ngang cấp "Meshed LAN Peer-to-Peer Networking"
- Frame relay ứng dụng trong kết nối các mạng cục bộ (LAN), mạng diện rộng WAN,MAN
- Phục vụ cho các ứng dụng về voice Frame relay
Frame relay có 5 thủ tục cơ bản được sắp xếp như sau :
Hệ thống Frame Relay cần cung cấp dịch vụ phân ranh và sắp xếp các frame, đồng thời giải thích rõ ràng về các cờ (flag) với những bit zero chính hoặc chỉ dùng để báo hiệu.
+ Hệ thống phải hỗ trợ mạch ảo đa thành phần (virtual circuits multiplexing) không đa thành phần (virtual circuits demultiplexing) trong lúc dùng trường DLCI trong frame
Hệ thống cần xác minh rằng các frame được sắp xếp đúng theo số nguyên của octet ưu tiên, nhằm đảm bảo rằng các bit zero được chèn vào một cách chính xác, bao gồm cả những bit zero dùng để báo hiệu.
Hệ thống cần kiểm tra cẩn thận để đảm bảo kích cỡ frame không vượt quá giới hạn tối đa và tối thiểu được quy định bởi nhà cung cấp mạng.
+ Hệ thống phải kiểm tra được lỗi truyền thông bằng cách sử dụng trường FCS (frame check sequence).
Mạch ảo Frame Relay (Frame Relay virtual circuits)
Frame Relay áp dụng một số khái niệm về mạch ảo từ X.25 Hai điểm cuối trên đường thuê bao giữa các nút Frame Relay được xác định bằng số mạch ảo Tương tự như liên kết trong X.25, mạch ảo được cung cấp trên nền tảng kết nối end-to-end.
Frame Relay sử dụng nhận dạng đường nối dữ liệu (DLCI) để nhận dạng một mạch ảo
Mạch ảo bao gồm hai loại chính: mạch ảo cố định (PVC - permanent virtual circuit) và mạch ảo không thường xuyên (SVC - switched virtual circuits) Mạch ảo cố định được sử dụng cho các kết nối lâu dài, trong khi mạch ảo không thường xuyên cho phép thiết lập kết nối tạm thời theo nhu cầu.
Hình 3.2.1 Nhận dạng đường kết nối ảo (DLCI)
Trong hầu hết các mạng, DLCI được ánh xạ đến nút đích thông qua khái niệm kênh ảo cố định (PVC) Quá trình này diễn ra đơn giản trên các router, khi chúng chỉ cần tra cứu hướng ánh xạ trong bảng, kiểm tra DLCI và định hướng lưu lượng một cách thích hợp.
DLCI có ý nghĩa cục bộ, cho phép mạch ảo nhận biết hai DLCI khác nhau tại UNIs Hình 3.2.1 minh họa ba DLCI 1, 2, 3, trong đó CPE A nhận diện CPE B, C và D với các DLCI 21, 22 và 23 theo thứ tự đã được xác định.
Phần dưới của hình minh họa DLCI “ánh xạ bảng”, cho thấy mạch ảo hai chiều với các DLCI liên quan đến mỗi điểm theo cả hai hướng Ví dụ, khi lưu lượng được gửi từ A đến B, DLCI 1 sẽ ánh xạ đến DLCI tương ứng.
21, nếu lưu lượng gởi từ B đến A DLCI 21 ánh xạ đến 1
Lưu lượng trong Frame Relay là quá trình chuyển đổi giữa các người dùng thông qua một ánh xạ từ kết nối vào đến kết nối ra Thiết bị người dùng cuối, như router, có trách nhiệm xây dựng lại frame Frame Relay, trong đó giá trị DLCI trong header được phân phát qua mạng UNI cục bộ đến phần chuyển đổi Frame Relay Mạng Frame Relay cần phải chuyển tiếp lưu lượng đến các máy người dùng cuối ở UNI từ xa Quá trình ánh xạ và định tuyến này được thực hiện thông qua các bảng định tuyến hay bảng ánh xạ, cho phép chuyển đổi lưu lượng giữa mạng cục bộ UNI và mạng UNI từ xa.
Các dịch vụ kết nối
Các giao thức (protocols) được phân ra như là kiểu kết nối chiếm kênh
(Connection-oriented) hay là kiểu kết nối không chiếm kênh (Connectionless)
3.1 Các giao thức kiểu kết nối chiếm kênh (Protocol Connection-oriented)
Trước khi truyền dữ liệu, cần thiết lập một kết nối giữa các phần truyền thông Trong quá trình này, có một số kiểu quan hệ được duy trì giữa các đơn vị dữ liệu, như các nhãn (label) để nhận biết kết nối end-to-end Những nhãn này thường được gọi là các kênh logic (logical channels) hoặc mạch ảo (virtual circuits) Trong công nghệ Frame Relay, các nhãn này được sử dụng dưới dạng các bit nhận dạng đường nối dữ liệu, viết tắt là DLCI (data link connection identifiers).
Nếu dịch vụ là hai người sử dụng và một mạng, thì Connection-orient yêu cầu
Thỏa thuận giữa hai người sử dụng và nhà cung cấp dịch vụ là yếu tố quan trọng, được thiết lập trước khi dữ liệu được truyền đi Điều này đảm bảo rằng kết nối và dịch vụ sẵn sàng trước khi phiên bắt đầu Khái niệm này được gọi là mạch ảo thường xuyên (PVC - permanent virtual circuit) và thường được áp dụng trong công nghệ Frame Relay.
Nhiều mạng cho phép các phần truyền thông đàm phán các hoạt động và chức năng chất lượng dịch vụ trước mối phiên, trong khi không thể sử dụng PVCs Thay vào đó, một thủ tục gọi là kênh ảo chuyển mạch (switched virtual call) được áp dụng Trong quá trình thiết lập kết nối, tất cả các phần sẽ lưu trữ thông tin về nhau như địa chỉ, phục vụ cho tính năng chất lượng dịch vụ Frame relay cũng hỗ trợ hoạt động này.
Dữ liệu truyền tải bắt đầu từ PVC hoặc SVC không yêu cầu quá nhiều thông tin trong giao thức điều khiển thông tin (PCI) Chỉ cần một nhận diện ngắn gọn, như DLCI của Frame Relay, để nhận biết lưu lượng người dùng Frame Relay.
Khi làm việc với SVC, các phần truyền thông không cần nắm rõ tất cả đặc điểm của các phần khác Nếu dịch vụ yêu cầu không được cung cấp, một số hệ thống cho phép thương lượng với cấp thấp hơn hoặc loại bỏ yêu cầu kết nối.
3.1 Giao thức kết nối không chiếm kênh (Connectionless Protocols)
Các đặc điểm chính của hệ thống kết nối không kênh (cũng được gọi là mô hình kết nối không kênh) :
+ Không có 1 kết nối nào được thiết lập giữa các người dùng và mạng Điều này có nghĩa là không có SVC hay PVC nào được tạo ra
Các dịch vụ quản lý giao thức đơn vị dữ liệu (PDU) hoạt động như những thực thể độc lập, không duy trì mối quan hệ giữa các lần truyền dữ liệu liên tiếp Chỉ một số ít bản ghi được lưu giữ trong quá trình truyền thông từ người dùng này sang người dùng khác trong các mạng.
Các thực thể truyền thông cần có mục tiêu rõ ràng để đảm bảo cách thức truyền tải thông tin, đồng thời chất lượng dịch vụ phải được chuẩn bị kỹ lưỡng Mỗi PDU (Protocol Data Unit) được truyền đi cần phải bao gồm các trường thông tin để nhận diện các kiểu và cấp độ dịch vụ khác nhau.
Kết nối không chiếm kênh mang lại hiệu suất vượt trội so với kết nối chiếm kênh, vì PDU có khả năng định tuyến linh hoạt để tránh các nút hỏng và điểm tắc nghẽn trên mạng.
Cấu trúc Frame của Frame Relay
Trong Frame Relay, thông tin được gửi qua mạng WAN sẽ được chia thành các frame, mỗi frame mang một địa chỉ riêng biệt để xác định đích đến.
Frame Relay hoạt động chủ yếu ở lớp 2 của mô hình OSI, cung cấp các tính năng như kiểm tra tính chính xác của frame, phát hiện lỗi và xử lý frame rỗng Tuy nhiên, nó không yêu cầu gửi lại frame khi phát hiện frame bị hỏng.
Chiều dài của frame thay đổi tuỳ theo dữ liệu của người gửi
Header của frame trong Frame relay có 6 trường :
+ DLCI : Bit nhận dạng đường nối dữ liệu + C/R : Bit trao đổi thông tin
+ EA : Bit mở rộng địa chỉ + FECN : Bit thông báo tắc nghẽn tới + BECN : Bit thông báo tắc nghẽn lùi + DE : Bit hủy frame
Quy trình làm việc của Frame Relay
- DLCI cho phép data vào trong phần chuyển đổi Frame Relay (thường được gọi là 1 node) để gửi qua mạng một cách đơn giản qua quá trình như sau :
+ Kiểm tra tính toàn vẹn của frame bằng cách dùng Frame check sequence (FCS) Nếu nhận thấy lỗi thì hủy frame
+ Tìm kiếm các DLCI trong bảng, nếu DLCI không được định nghĩa cho liên kết này thì huỷ frame
+ Chuyển các frame tiếp theo nó bằng cách gửi nó ra ngoài port
Để đơn giản hóa Frame Relay, một yếu tố cơ bản là nếu có bất kỳ vấn đề nào với frame, thì đơn giản là huỷ nó Có hai lý do chính giải thích tại sao dữ liệu frame cần phải bị huỷ.
+ Dò ra lỗi trong dữ liệu
+ Sự tắc nghẽn (Mạng bị quá tải).
Tắc nghẽn trong mạng Frame Relay
Mạng Frame Relay là một loại mạng chuyển gói, trong đó việc kiểm soát tắc nghẽn là một trong những thách thức chính trong thiết kế Mạng này hoạt động dựa trên các hàng đợi, với mỗi bộ xử lý chứa một hàng đợi các frame Khi tốc độ đến của các frame vượt quá khả năng chuyển đi, kích thước hàng đợi có thể tăng nhanh chóng và dẫn đến tình trạng tràn Ngược lại, ngay cả khi tốc độ đến chậm hơn, hàng đợi cũng có thể gia tăng nhanh chóng nếu tốc độ gần đạt đến băng thông tối đa.
Do đó Frame đưa ra một số phương cách để kiểm soát tắc nghẽn là:
Khi tắc nghẽn xảy ra nghiêm trọng, cần thiết phải có cơ chế thông báo cho hệ thống về tình trạng tắc nghẽn trên mạng, nhằm ngăn chặn sự lan rộng của hiện tượng này.
Dạng loại bỏ frame: khi có tắc nghẽn nghiêm trọng xảy ra khi đó mạng buộc phải huỷ đi một số frame
Dạng phục hồi tắc nghẽn được sử dụng để ngăn chặn sự sụp đổ của mạng khi xảy ra tắc nghẽn nghiêm trọng Các thủ tục phục hồi này bắt đầu được kích hoạt khi mạng bắt đầu hủy frame do tình trạng tắc nghẽn.
Công nghệ chuyển mạch ATM
Sơ lược về ATM
Ra đời vào khoảng thập niên 90
Mạng tốc độ cao: 155Mbps đến 622 Mbps hay cao hơn
Khi kết hợp với B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network) sẽ cung cấp các kết nối tốc độ cao cho các mạch trên thế giới
Mục đích: Hỗ trợ việc truyền cả ba dạng dữ liệu tích hợp: voice, video, data
➢ Hỗ trợ yêu cầu QoS của voice, video (Internet: best-effort)
➢ Hỗ trợ mạng điện thoại thế hệ mới
➢ Chuyển mạch gói – tế bào (kích thước gói tin cố định) sử dụng kênh ảo
Kiến trúc ATM
ATM được định nghĩa bởi 3 lớp:
Chấp nhận truyền dẫn từ các dịch vụ lớp trên và ánh xạ chúng vào các ATM cell (tầng trung gian giữa các lớp trên và lớp ATM)
Chỉ có ở hệ thống cuối (end system) Phân mảnh/hợp nhất dữ liệu
Giống như tầng giao vận trong mô hình Internet
AAL được chia làm 2 lớp con:
+ Convergence sublayer (CS) – tăng thêm chi phí và xử lý dòng dữ liệu ở trạm gởi, thực hiện cách công việc ngược lại ở trạm nhận
+ Segmentation and reassembly (SAR) - ở trạm gởi, phân đoạn dữ liệu thành các gói kích thước bằng nhau, thêm header và trailer, thực hiện chức năng ngược lại ở trạm nhận
Có 4 loại AAL, mỗi loại dùng cho một loại dữ liệu khác nhau:
AAL1 là dòng dữ liệu với tốc độ không đổi, trong khi AAL2 hỗ trợ dòng dữ liệu với tốc độ thay đổi AAL3/4 sử dụng chuyển mạch gói truyền thống, cho phép kết nối mạch ảo hoặc datagram Cuối cùng, AAL5 xử lý các gói mà không cần thông tin từ lớp SAR.
Các tế bào được vận chuyển trong các kênh ảo từ nguồn tới đích
➢ Phải thiết lập, hủy bỏ kênh ảo trước khi truyền dữ liệu
➢ Mỗi tế bào sẽ có 1 số hiệu kênh ảo tương ứng
➢ Các bộ chuyển mạch phải duy trì trạng thái kênh ảo trong suốt quá trình truyền
Permanent VCs (PVCs): Kênh ảo cố định
➢ Thời gian sống rất lâu
➢ Để kết nối các IP routers
Switched VCs (SVC): Kênh ảo tạm thời
➢ Động, chỉ kết nối khi có nhu cầu Ưu điểm của kênh ảo:
➢ Hỗ trợ tốt QoS (bandwidth, delay, delay jitter)
➢ Tiêu tốn tài nguyên (PVC)
• Các dịch vụ tốc độ bit trên ATM
➢ Tốc độ dữ liệu luôn cố định
➢ Giới hạn trên khít khao theo thời gian trễ
➢ Dùng cho ứng dụng audio và video không nén
➢ Phân phối và lưu trữ Audio/Video rt-VBR (Realtime Variable Bit Rate)
➢ Dành cho các ứng dụng ràng buộc về thời gian
➢ Ràng buộc chặt chẽ thời gian trễ và sự thay đổi thời gian
➢ Các ứng dụng rt-VBR truyền dữ liệu với tốc độ thay đổi theo thời gian
➢ Tạo ra các khung ảnh kích thước thay đổi
➢ Tốc độ khung ban đầu (chưa nén) không thay đổi
➢ Do đó tốc độ dữ liệu nén thay đổi
➢ Có thể ghép/tách các kết nối theo TDM bất đồng bộ nrt-VBR (Non-Real-Time Variable Bit Rate
Các ứng dụng non-real-time
Có thể đặc tả các tính chất của dòng lưu thông mong đợi để mạng cung cấp các dịch vụ phù hợp
Hệ thống đầu cuối đặc tả
➢ Tốc độ cell tối đa (Peak cell rate)
➢ Tốc độ trung bình hoặc tốc độ có thể chịu được
➢ Thước đo sự bùng nổ lưu thông
➢ Mạng sẽ cung cấp kết nối với độ trễ thấp và tỉ lệ mất cell thấp
➢ e.g hệ thống đặt chỗ vé máy bay, giao dịch ngân hàng
Có thể được dùng những dung lượng còn lại của lưu thông CBR và VBR
Được sử dụng cho các ứng dụng có thể gặp tình trạng mất cell hoặc có khả năng chịu đựng thời gian trễ, chẳng hạn như trong việc lưu thông TCP, các cell được truyền theo nguyên tắc FIFO Dịch vụ này cam kết cung cấp nỗ lực cao nhất cho người dùng.
➢ Không có feedback khi ngẽn mạng
➢ Không có ràng buộc dịch vụ
➢ Các ứng dụng đặc tả tốc độ cell tối đa (peak cell rate – PCR) và tốc độ cell tối thiểu (minimum cell rate – MCR)
➢ Tài nguyên được cấp tối thiểu theo MCR
➢ Dung lượng còn dư được chia sẻ giữa các
Lớp vật lí – định nghĩa môi trường truyền dẫn, truyền dẫn các luồng bit, mã hóa và biến đổi tín hiệu dạng điện sang dạng quang
• Transmission Convergence Sublayer (TCS): lớp trung gian giữa ATM và tầng PMD
• Physical Medium Dependent: phụ thuộc hạ tầng vật lý Physical Medium Dependent (PMD) sublayer
• SONET/SDH: o Mạng cáp quang; o Dùng công nghệ TDM o Có nhiều tốc độ khác nhau: OC3 = 155.52 Mbps; OC12 = 622.08 Mbps; OC48 = 2.45 Gbps, OC192 = 9.6 Gbps
• TI/T3: Cụng nghệ của mạng ủiện thoại: 1.5 Mbps/ 45 Mbps
So sánh ATM, Frame Relay, x25
Cơ sở so sánh ATM Frame Relay X.25
Bất định Tùy biến Tùy biến
Data Transfer Diễn ra trong mạng
LAN WAN Được thực hiện trong nhiều hơn một mạng lưới khu vực Được thực hiện trong nhiều hơn một mạng lưới khu vực.
Giá cả Chi phí cao hơn Không tốn kém Chi phí cao
Tốc độ Cao Thấp Thấp
QoS Cung cấp QoS định lượng
QoS định lượng không được cung cấp
QoS định lượng không được cung cấp.
Kiểm soát lỗi Kiểm soát lỗi và lưu lượng được cung cấp
Không có hỗ trợ kiểm soát lỗi và kiểm soát lưu lượng
Kiểm soát lỗi và kiểm soát lưu lượng
Tốc độ dữ liệu 155,5 Mbps hoặc 622
64 Kbps lên đến 2Mbps Độ tin cậy Cao Thấp Cao
