Frame Relay I Frame relay gì? .4 II Phương thức hoạt động Frame Relay .4 Cấu trúc khung Frame Relay Cấu hình tổng Frame Relay Nguyên lý hoạt động Frame Relay III.Ứng dụng Frame Relay 10 Kết nối mạng .10 Hỗ trợ chuẩn SNA của IBM 11 Phục vụ các ứng dụng ngân hàng 11 B ATM 11 I Giới thiệu chung ATM 11 Sự đời ATM 11 Khái niệm ATM 12 Đặt điểm công nghệ ATM .12 II Lớp ATM 13 Một số khái niệm liên quan đến kênh ảo đường ảo 14 Nguyên tắc định tuyến chuyển mạch ATM 14 15 15 Hình 3.4: Nguyên tắc tự định tuyến 15 Hình 3.5 : Nguyên tắc bảng điều khiển 15 Mô tả xáo trộn tế bào 16 Qúa trình chuyển mạch xử lý gói ATM 16 Nguyên lý chuyển mạch ATM .17 III Tế bào ATM 18 1.Phân loại tế bào ATM 18 Cấu trúc tế bào ATM 19 Đặc điểm trường cấu trúc tế bào 20 a.Số hiệu nhận dạng kênh ảoVCI (Virtual Channel Identifier) .20 b Số hiệu nhận dạng đường ảo VPI (Virtual Path Indentifier) .20 Báo cáo Mạng Viễn Thông GV.ThS Trần Thị Huỳnh Vân c Kiểu tế bào PT (Payload Type) .21 d CLP (Cell Loss Priority) 21 e HEC (Header Error Control) 22 f GFC (Generic Flow Control) 22 VI Lớp tương thích ATM (AAL) .22 Tổng quan .22 Chức phân loại AAL 23 AAL1 25 a Lớp SAR 25 b Lớp CS .26 AAL2 26 AAL 3/4 27 a Lớp SAR 27 b Ý nghĩa trường SAR-PDU sau: 28 AAL5 29 a Lớp SAR .30 b Lớp CS 30 C X25 31 I Sơ lược X.25 31 II Địa mạch ảo: 31 Mạch ảo chuyển mạch (SVC): .32 Mạch ảo vĩnh viễn (PVC): 32 III Thiết bị Thành phần Mạng X.25: 32 Thiết bị đầu cuối liệu (DTE): 32 Thiết bị kết cuối mạch liệu (DCE): 33 Trao đổi chuyển mạch gói (PSE): .33 IV Cấu trúc X.25 34 Lớp vật lý: 34 Lớp khung ( hay lớp liên kết liệu ) : 34 Lớp mạng: 35 V Một số chức X.25: 36 Hỗ trợ thiết bị người dùng: 36 Báo cáo Mạng Viễn Thông GV.ThS Trần Thị Huỳnh Vân Kiểm soát lỗi 36 VI Ưu nhược điểm X.25: 36 Nhược điểm
Frame Relay
Frame relay là gì?
Frame Relay là dịch vụ kết nối mạng dữ liệu theo phương thức chuyển mạch gói, hoạt động tại mức liên kết Đây là một tiêu chuẩn do CCITT và ANSI thiết lập để quy định quá trình truyền dữ liệu qua mạng công cộng.
Về mă ̣t cấu trúc, Frame Relay đóng gói dữ liê ̣u và chuyển đi theo cùng cách thức được sử dụng bởi dịch vụ X.25.
Phương thức hoạt động của Frame Relay
1 Cấu trúc của một khung Frame Relay.
1 byte dành cho cờ F (flag) dẫn đầu.
Flag - cờ luôn có giá trị 01111110 Thể hiện theo mã Hexal là 7E
2 byte địa chỉ A (adress) để biết khung chuyển tới đâu Header của Frame
Hình1: Cấu trúc header của Frame Relay
Bit 0 - EA, or Extended Address, is utilized when customers need to expand their address space, which effectively increases the number of DLCIs (Data Link Connection Identifiers).
* Bit 1 - C/R - Command/ respond Bit này dùng để hỏi và đáp, nhưng mạng Frame
Relay không được sử dụng mà chỉ dành cho các thiết bị đầu cuối (FRAD) để trao đổi thông tin Bit C/R được FRAD định giá và được giữ nguyên trong quá trình truyền qua mạng.
* Từ bit 2 đến bit 7 - DLCI ở byte thứ 2 có 6 bit và ở byte thứ 3 có 4 bit tổng cộng
Địa chỉ nơi nhận trong mạng được xác định bằng 10 bit, cho phép nhận dạng đến 1024 địa chỉ khác nhau Khi các đường kết nối ảo DLCI phát triển, chúng ta có thể sử dụng 3 byte địa chỉ, tương đương với 16 bit địa chỉ, như minh họa trong hình 2.
Hình 2 : Trường hợp mở rộng 3 byte địa chỉ.
* Bit 1 - bit EA (tương tự bit EA của byte thứ 2)
Bit DE (Discard Eligible) trong mạng lưới có chức năng đánh dấu các Frame mà thiết bị có thể loại bỏ khi xảy ra tình trạng nghẽn mạng Khi độ nghẽn cao, mạng hoặc FRAD sẽ đặt bit DE = 1 cho các Frame phát đi với tốc độ vượt quá cam kết của khách hàng Mặc dù các Frame này vẫn được chuyển tiếp bình thường khi mạng không bị nghẽn, nhưng trong trường hợp nghẽn nặng, những Frame có DE = 1 sẽ bị loại bỏ trước tiên Thông thường, bit DE sẽ có giá trị bằng 0.
Hình 3 : Minh hoạ cho bit DE
Bc: (Committed Burst Size): Là số lượng dữ liệu data tối đa mạng lưới chấp nhận truyền đi trong các khoảng thời gian Tc
Tc: (Committed Rate Measurement Interval): Tc = Bc/CIR là khoảng thời gian mà FRAD cho phép gửi Bc và thậm chí cả Be.
Be: (Exess Burst Size): Là số lượng dữ liệu data tối đa mà mạng không đảm bảo truyền tốt nhưng vẫn truyền thử xem.
* Bit 3 - Bit BECN và Bit 4 - Bit FECN.
Hai bit này do mạng lưới đặt cho từng cuộc nối một (Từng DLCI) báo cho các
FRAD biết để điều hành thông lượng Khi bị nghẽn các bit này được đặt = 1 theo 4 trường hợp sau đây trên cơ sở của hình 4.
Hình 4: Mô hình hướng của FECN, BECN
* Bit 5 đến bit 8 - Dành cho DLCI.
Trường thông tin của một Frame có khả năng thay đổi độ dài, nhưng luôn chứa hai loại thông tin chính: thông tin dữ liệu của người dùng (Application Data hay User Data).
Data ) và thông tin về giao thức từng lớp sử dụng PCI (Protocol Control Information) để thông báo cho lớp tương ứng của bên nhận biết.
Hai Byte kiểm tra khung - FCS (Frame Check Sequence).
Byte 16 bit dùng để kiểm tra khung (FCS) nằm ngay sát với trường thông tin phần dữ liệu người dùng, và thực chất nó là kết quả của việc kiểm tra độ dư theo chu kỳ (CRC - Cyclic Redundancy Check).
CRC là giá trị được tính toán dựa trên tổng số byte của một khối dữ liệu Giá trị này được bên phát gửi đến bên thu, nơi bên thu sẽ tính toán lại và so sánh với giá trị nhận được Nếu hai giá trị trùng khớp, dữ liệu được truyền đi thành công; nếu không, có nghĩa là đã xảy ra lỗi trong quá trình truyền.
Hình 6: Kiểm tra lỗi các khung gửi đi bằng FCS.
Và cuối cùng là 1 byte cờ F để kết thúc
2 Cấu hình tổng của Frame Relay
Hình: Cấu trúc mạng Frame Relay + Các kênh riêng tạo ra các liên kết vật lý giữa FRAD và FRND.
+ FRND (Frame Relay Access Device): các thiết bị truy cập mạng thường là các
+ FRND (Frame relay Netwok Device): các thiết bị chuyển mạch Frame Relay
+ FRAD và FRND chuyển đổi dữ liệu thông qua các quy định của giao tiếp UNI
3 Nguyên lý hoạt động Frame Relay
Người sử dụng gửi một Frame đi với giao thức LAP-D hay LAP-F (Link
Giao thức truy cập D hay F) cung cấp thông tin về địa điểm và người sử dụng, cho phép hệ thống định tuyến trên mạng Công nghệ Frame Relay nổi bật với khả năng cho phép người sử dụng tận dụng tốc độ cao hơn mức đăng ký trong một khoảng thời gian nhất định Điều này có nghĩa là Frame Relay không cố định băng thông cho từng cuộc gọi mà phân phối băng thông một cách linh hoạt, điều mà các công nghệ như X.25 và thuê kênh riêng không thể thực hiện.
Khi người dùng ký hợp đồng sử dụng với tốc độ 64 kb, việc chuyển tải một lượng thông tin lớn có thể gặp khó khăn Tuy nhiên, công nghệ Frame Relay cho phép truyền tải dữ liệu với tốc độ cao hơn 64 kb, giúp khắc phục tình trạng này Hiện tượng này được gọi là "bùng nổ" (Bursting), cho phép người dùng tận dụng tối đa băng thông khi cần thiết.
Trên mạng lưới rộng lớn, việc nhiều người sử dụng với hàng triệu frame chuyển qua lại tạo ra thách thức cho Frame Relay, đặc biệt khi nó không áp dụng thủ tục sửa lỗi và điều hành thông lượng ở lớp 3 Do đó, việc đảm bảo các frame được chuyển đi đúng địa chỉ, nguyên vẹn, nhanh chóng và không bị thừa thiếu là rất phức tạp Để giải quyết vấn đề này, Frame Relay áp dụng một số nghi thức nhất định.
DLCI (Data link connection identifier) - Nhận dạng đường nối data
Giống như X.25, trên một kết nối vật lý của frame relay có thể có nhiều đường nối ảo Mỗi đối tác liên lạc sẽ được phân một đường nối ảo riêng, nhằm tránh sự lẫn lộn, được gọi là DLCI.
CIR (committed information rate) - Tốc độ cam kết Đây là tốc độ khách hàng đặt mua và mạng lưới phải cam kết thường xuyên đạt được tốc độ này
CBIR (Committed burst information rate) - Tốc độ cam kết khi bùng nổ thông tin
Khi lưu lượng truyền tải vượt quá mức cho phép, mạng vẫn cho phép khách hàng truyền dữ liệu với tốc độ cao hơn tốc độ cam kết CIR trong một khoảng thời gian ngắn (Tc), thường chỉ vài giây Thời gian này phụ thuộc vào mức độ "nghẽn" của mạng và giá trị CIR.
DE bit (Discard Eligibility biy) - Bit đánh dấu Frame có khả nǎng bị loại bỏ
Nếu tốc độ chuyển các Frame vượt quá cam kết, những Frame đó sẽ bị loại bỏ và bit DE sẽ được sử dụng Tuy nhiên, có thể chuyển các Frame với tốc độ lớn hơn CIR hoặc CBIR tùy thuộc vào trạng thái của mạng Frame relay tại thời điểm đó Khả năng này cho phép mượn băng thông của những người sử dụng khác khi họ không sử dụng Khi mạng có độ nghẽn cao, rủi ro bị loại bỏ Frame cũng tăng lên, và khi Frame bị loại bỏ, thiết bị đầu cuối sẽ phải phát lại.
Do Frame Relay không có cơ chế điều khiển lưu lượng, nên độ nghẽn mạng không thể được kiểm soát Để giảm thiểu tình trạng nghẽn và số lượng frame bị loại bỏ, công nghệ Frame Relay áp dụng hai phương pháp hiệu quả.
Sử dụng FECN (Forward explicit congestion notification):
Thông báo độ nghẽn cho phía thu và BECN (Backward Explicit Congestion
Thông báo về tình trạng nghẽn mạng phía phát Phương pháp này được áp dụng nhằm giảm tốc độ phát sóng khi có quá nhiều người sử dụng cùng một lúc trong mạng lưới.
Hình 7 Nguyên lý sử dụng FECN và BECN
Ứng dụng của Frame Relay
Sự phát triển của các chương trình ứng dụng theo mô hình khách/chủ và xử lý phân bố đã thúc đẩy nhu cầu kết nối các mạng cục bộ (LAN) với nhau.
Khi các mạng cục bộ nằm xa về địa lý, việc kết nối chúng thành mạng diện rộng (WAN) sẽ gặp nhiều thách thức.
Một tổ chức như công ty hay tập đoàn có thể sử dụng nhiều mạng cục bộ khác nhau cho các hệ điều hành, thủ tục và phương tiện truyền thông Về mặt công nghệ, mạng cục bộ (LAN) và mạng diện rộng (WAN) hoàn toàn khác nhau Do đó, để kết nối hai loại mạng này, cần có một thiết bị trung gian.
Giải pháp kết nối mạng diện rộng hiện nay đã chuyển mình từ việc phụ thuộc vào các kênh kết nối trực tiếp sang sử dụng Frame Relay, giúp đơn giản hóa việc thêm mạch ảo giữa các đầu cuối Việc thay đổi cấu trúc mạng trở nên dễ dàng và nhanh chóng, tiết kiệm thời gian và chi phí Ứng dụng Frame Relay trong kết nối mạng cục bộ (LAN) mang lại nhiều lợi ích như giảm thiểu chi phí đầu tư thiết bị, chỉ tốn 30-40% so với các kênh kết nối trực tiếp, và nâng cao hiệu quả sử dụng mạng lưới nhờ khả năng hỗ trợ nhiều thủ tục khác nhau Hơn nữa, Frame Relay còn giúp giảm thiểu gián đoạn trong quá trình truyền tin do không còn cơ chế sửa lỗi khi truyền, từ đó cải thiện đáng kể hiệu suất mạng.
2 Hỗ trợ chuẩn SNA của IBM.
Frame Relay hỗ trợ chuẩn truyền số liệu của IBM SNA Network, giúp giảm thiểu sự thay đổi về phần mềm và phần cứng trong việc cấu hình mạng Hiện có khoảng 50.000 công ty sử dụng máy tính lớn dựa trên cấu hình IBM SNA, nhưng việc duy trì và thay đổi hệ thống thường gặp khó khăn và tốn kém Đồng thời, việc kết nối với các chuẩn khác như LAN cũng không dễ dàng Frame Relay mang lại giải pháp đơn giản và tiết kiệm cho các nhà quản trị hệ thống sử dụng IBM SNA trong việc khắc phục những vấn đề này.
3 Phục vụ các ứng dụng trong ngân hàng
Một ví dụ điển hình về ứng dụng Frame Relay trong ngành ngân hàng là việc các ngân hàng trước đây thường sử dụng nhiều cấu hình mạng khác nhau để quản lý giao dịch và thông tin.
Mạng X.25 kết nối máy chủ SNA với các thiết bị đầu cuối tại văn phòng, cho phép nhân viên thu tiền ghi nhận các giao dịch của khách hàng một cách hiệu quả.
- Mạng bảo vê ̣ Security/Alarm.
- Mạng dùng cho thư điê ̣n tử - email hoă ̣c xử lý số liê ̣u.
- Mạng chuyển tiếng nói “voice” trợ giúp các máy điê ̣n thoại tại các máy thu tiền tự đô ̣ng (Bank’s ATM machines).
Tất cả các ứng dụng trên có thể được sử dụng kết hợp qua mô ̣t kênh kết nối
Frame Relay không chỉ được sử dụng cho các ứng dụng truyền dữ liệu thông thường mà còn hỗ trợ nhiều ứng dụng khác như thoại trên môi trường Frame Relay, kết nối Internet và tạo nền tảng cho các công nghệ mới.
Mạng Frame Relay cho phép người sử dụng hoă ̣c các thiết bị mạng như FRAD,
Router liên lạc với nhau thông qua mạng ATM Backbone.
ATM
Giới thiệu chung về ATM
1 Sự ra đời của ATM
ATM phương thức truyền tải không đồng bộ, cung cấp các dịch vụ băng rộng tương lai.
ATM lần đầu tiên dược nghiên cứu tại trung tâm nghiên cứu CNET (của France
Vào năm 1983, Telecom và Bell Labs đã hợp tác để phát triển công nghệ mới, và từ năm 1984, họ tiếp tục nghiên cứu tại trung tâm nghiên cứu Allatebell Những trung tâm này đã tích cực nghiên cứu các nguyên lý cơ bản, góp phần quan trọng vào việc thiết lập các tiêu chuẩn đầu tiên về công nghệ ATM.
Công nghệ ATM hiện nay đã đạt được sự hoàn thiện và ổn định cao, được nghiên cứu và triển khai rộng rãi tại nhiều quốc gia trên thế giới.
ATM đã được triển khai và bước đầu cung cấp dịch vụ băng rộng cho khách hàng Việc ứng dụng công nghệ ATM vào mạng viễn thông bắt đầu từ năm 1990.
ATM là công nghệ kết hợp giữa truyền dẫn và chuyển mạch trong mạng giao tiếp chuẩn, cho phép phân chia và ghép nối dữ liệu như âm thanh, hình ảnh và số liệu vào các khối có chiều dài cố định, được gọi là tế bào.
ATM là một phương thức truyền tải dữ liệu không đồng bộ, sử dụng công nghệ chuyển mạch gói với chất lượng cao Nó cho phép truyền tải định hướng và chuyển gói nhanh chóng thông qua việc ghép kênh không đồng bộ phân chia thời gian.
ATM đã tích hợp những ưu điểm của kỹ thuật chuyển mạch trước đây vào một phương thức truyền thông duy nhất, sử dụng các gói cố định gọi là tế bào Kỹ thuật này có khả năng truyền tải đa dạng dịch vụ như thoại, hình ảnh và dữ liệu, đồng thời cung cấp băng thông theo yêu cầu Hơn nữa, ATM giúp loại bỏ các "nút cổ chai" thường gặp trong các mạng LAN và WAN hiện tại.
3 Đặt điểm của công nghệ ATM
Công nghệ ATM sử dụng phương pháp chuyển mạch gói, trong đó thông tin được chia thành các gói tin ngắn với chiều dài cố định Vị trí của các gói không phụ thuộc vào đồng hồ đồng bộ và có thể đáp ứng nhu cầu của kênh đã chỉ định Chuyển mạch ATM hỗ trợ nhiều tốc độ và dịch vụ khác nhau, mang lại sự linh hoạt trong việc truyền tải dữ liệu.
ATM có hai đặc điểm quan trọng :
- Thứ nhất, ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định gọi là các tế bào
ATM sử dụng các tế bào nhỏ với tốc độ truyền cao, giúp giảm thiểu độ trễ và biến động trễ cho các dịch vụ thời gian thực Điều này cũng tạo điều kiện thuận lợi cho việc hợp kênh ở tốc độ cao trở nên dễ dàng hơn.
- Thứ hai, ATM có khả năng nhóm một vài kênh ảo thành một đường ảo nhằm giúp cho việc định tuyến được dễ dàng.
ATM khác với định tuyến IP ở chỗ nó sử dụng công nghệ chuyển mạch hướng kết nối, yêu cầu thiết lập kết nối từ điểm đầu đến điểm cuối trước khi gửi thông tin Kết nối có thể được thiết lập bằng nhân công hoặc tự động qua báo hiệu, nhưng không thực hiện định tuyến tại các nút trung gian Tuyến kết nối được xác định trước khi trao đổi dữ liệu và giữ cố định trong suốt thời gian kết nối Trong quá trình thiết lập, các tổng đài ATM trung gian gán nhãn cho kết nối, giúp phân bổ tài nguyên và xây dựng bảng chuyển tế bào tại mỗi tổng đài, bảng này chỉ chứa thông tin về các kết nối đang hoạt động qua tổng đài.
Bảng so sánh công nghệ IP và ATM
- Là một giao thức chuyển mạch gói có độ tian cậy và khả năng mở rộng cao
- Do phương thức định tuyến theo từng chặng nên điều khiển lưu lượng rất khó thực hiện.
- Sử dụng gói tin có chiều dài cố định 53 byte gọi là tế bào (cell).
- Nguyên tắc định tuyến chuyển đổi VPI/VCI -Nền tảng phần cứng tốc độ cao Ưu điểm
- Đơn giản, hiệu quả -Tốc độ chuyển mạch cao, mềm dẻo hỗ trợ QoS theo yêu cầu
-Không hỗ trợ QoS - Giá thành cao, không mềm dẻo trong hỗ trợ những ứng dụng IP vàVoA
Lớp ATM
Lớp ATM là thành phần chính của mạng ATM, nằm trên lớp vật lý và cung cấp các dịch vụ quan trọng Chức năng của lớp ATM hoàn toàn độc lập với lớp vật lý bên dưới Lớp này chịu trách nhiệm chuyển các tế bào từ lớp tương thích ATM (AAL) đến lớp vật lý để truyền tải, và ngược lại từ lớp vật lý đến các lớp AAL để sử dụng trong hệ thống Đơn vị thông tin trong lớp ATM là các tế bào, mỗi tế bào có một bộ nhận dạng số riêng.
Header để gắn nó tới kết nối xác định.
ATM sử dụng các đấu nối ảo để vận chuyển thông tin và được chia làm hai mức: mức đường ảo và mức kênh ảo.
Kênh ảo VC (Virtual Channel) là kênh thông tin cung cấp khả năng truyền đơn hướng các tế bào ATM.
Đường ảo VP (Virtual Path) là sự kết hợp logic của một nhóm các kênh ảo thành một "bó" với đặc tính lưu lượng giống nhau, được truyền tải qua cùng một đường trong mạng Một đường truyền vật lý, như cáp quang, có thể chứa nhiều kết nối ảo Hình 3.3 minh họa quá trình kết hợp các VCs, VPs và đường truyền.
1 Một số khái niệm liên quan đến kênh ảo và đường ảo
Các khái niệm này gồm có liên kết đường ảo, liên kết kênh ảo, cuộc nối kênh ảo, cuộc nối đường ảo.
Cuộc nối kênh ảo VCC là tập hợp của một số liên kết Theo định nghĩa của ITU-
T: VCC là sự móc nối của các liên kết kênh ảo giữa hai điểm truy nhập vào lớp tương thích ATM Thực chất VCC là một đường nối logic giữa hai điểm dùng để truyền các tế bào ATM Thông qua VCC thứ tự truyền các tế bào ATM sẽ được bảo toàn Có 4 phương pháp được dùng để thiết lập một cuộc nối kênh ảo tại giao diện UNI.
Các VCCs cố định (Permanent) hoặc bán cố định (Semi-Parmanent) được thiết lập tại thời điểm định trước mà không cần báo hiệu.
Một VCC được thiết lập/giải phóng bằng cách sử dụng một thủ tục báo hiệu trao đổi.
Thiết lập/giải phóng một VCC đầu cuối được thực hiện bằng một thủ tục báo hiệu từ người sử dụng đến mạng.
Nếu một PVC tồn tại giữa hai UNI, thì một VCC trong VPC có thể được thiết lập hoặc giải phóng thông qua một giao thức báo hiệu từ người sử dụng này đến người sử dụng khác.
Cuộc nối đường ảo VPC (Virtual Path Connection) là quá trình kết nối các liên kết đường ảo, tạo thành một cấu trúc logic từ nhiều VCCs (Virtual Channel Connection).
Trong một VPC mỗi liên kết kênh ảo đều có một số nhận dạng VCI (Virtual Channel
Indentifier) riêng Tuy vậy những VCs thuộc về các VP khác nhau có thể có cùng số
VCI là một chỉ số quan trọng, với mỗi VC được nhận diện duy nhất nhờ vào sự kết hợp của hai giá trị VPI và VCI Để thiết lập hoặc giải phóng một VPC giữa các điểm cuối, có ba phương pháp chính được áp dụng.
Một VPC được thiết lập/giải phóng dựa trên một kênh định trước và do đó không cần thủ tục báo hiệu.
Việc thiết lập/giải phóng VPC có thể được điều khiển bởi khách hàng Các thủ tục quản lý mạng dùng cho mục đích này.
Một VPC cũng có thể được thiết lập/giải phóng bởi mạng sử dụng các thủ tục quản lý mạng
Nhiệm vụ chính của lớp ATM là chuyển đổi địa chỉ mạng ở các lớp cao thành các giá trị VPI và VCI tương ứng Các giá trị này được tạo ra dựa trên số hiệu nhận dạng của điểm truy cập dịch vụ SAP Tại đầu thu, trường tiêu đề được tách ra khỏi tế bào ATM, và tại đây, giá trị VPI và VCI được sử dụng để nhận diện điểm truy cập dịch vụ.
Phân kênh và hợp kênh các tế bào là quá trình mà tại đầu phát, các tế bào từ các kênh ảo và đường ảo khác nhau được kết hợp thành một dòng tế bào duy nhất Tại đầu thu, dòng tế bào ATM được phân chia thành các đường ảo và kênh ảo độc lập để truyền đến các thiết bị.
Biến đổi VPI/VCI Nếu các tế bào được định tuyến thông qua các chuyển mạch
Để xác định đích mới của tế bào, các giá trị VPI/VCI được đưa tới ATM hoặc các nút nối xuyên cần phải được chuyển đổi thành các giá trị VPI/VCI mới.
2 Nguyên tắc định tuyến trong chuyển mạch ATM
Có hai phương thức định tuyến được sử dụng trong chuyển mạch ATM đó là nguyên tắc định tuyến dùng bảng định tuyến và tự định tuyến.
Theo nguyên tắc biên dịch VPI/VCI, quá trình này cần diễn ra tại đầu vào của các phần tử chuyển mạch Sau khi biên dịch, tế bào sẽ được mở rộng với một định danh nội bộ, cho thấy tiêu đề của tế bào đã được xử lý Tiêu đề mới được thiết lập dựa trên nội dung của bảng biên dịch, yêu cầu tăng tốc độ nội bộ của ma trận chuyển mạch Khi tế bào được định danh, nó sẽ tự định hướng, với mỗi kết nối từ đầu vào đến đầu ra có một tên nội bộ trong ma trận chuyển mạch Đặc biệt, kết nối đa điểm VPI/VCI sẽ được gán tên nội bộ cho nhiều chuyển mạch, cho phép các tế bào được nhân bản và hướng đến các đích khác nhau tùy thuộc vào tên được gán.
Hình 3.4: Nguyên tắc tự định tuyến
Phần tử chuyển mạch tự định tuyến
Phần tử chuyển mạch tự định tuyến
Quy tắc gán tiêu đề cho tế bào:
VPI/VCI = VPI/VCI mới + định danh nội bộ.
- Nguyên tắc bảng định tuyến :
Theo nguyên tắc này, VPI/VCI trong tiêu đề tế bào được biên dịch thành tiêu đề mới và mã số cổng đầu ra phù hợp tại mỗi phần tử chuyển mạch, nhờ vào bảng định tuyến gắn với phần tử đó Trong giai đoạn thiết lập cuộc nối, nội dung của bảng được cập nhật để đảm bảo kết nối chính xác.
Hình 3.5 : Nguyên tắc bảng điều khiển
3 Mô tả và sự xáo trộn tế bào
Sự mô tả tế bào đóng vai trò quan trọng trong việc xác định các đường biên của tế bào, với trường HEC hoàn thiện mô tả này Tín hiệu ATM cần được truyền tải liền mạch trên tất cả các giao diện mạng mà không bị ràng buộc bởi các hệ thống truyền dẫn khác Sự xáo trộn được áp dụng nhằm nâng cao tính bảo mật và độ mạnh mẽ của cấu trúc mô tả tế bào HEC, đồng thời giúp làm ngẫu nhiên dữ liệu trong trường thông tin, tạo điều kiện cho các cải tiến trong việc thực thi truyền dẫn.
Mô tả tế bào được thực hiện thông qua việc sử dụng mối tương quan giữa các bit trong phần đầu (header) để đảm bảo an toàn, bao gồm 4 octets đầu tiên trong phần đầu và octet HEC.
Octet này được cung cấp ở điểm cuối khởi đầu thông qua một đa thức sinh bao phủ 4 octet đầu tiên của tế bào, với đa thức sinh là X^8 + X^2 + X + 1 Có một mối tương quan giữa 4 octet đầu tiên và octet HEC, được gọi là số dư, nhưng điều này chỉ đúng khi không có lỗi ở phần đầu Khi có lỗi, mối tương quan không còn hoàn toàn và bộ xử lý sẽ chuyển sang tế bào tiếp theo.
4 Qúa trình chuyển mạch và xử lý gói trong ATM
Giao thức ATM tương ứng với lớp 2 như định nghĩa trong mô hình tham chiếu
Hệ thống mở OSI sử dụng kết nối ATM, một loại kết nối có hướng, yêu cầu thiết lập trước khi định tuyến các tế bào ATM Định tuyến các tế bào này dựa trên hai giá trị quan trọng trong 5 byte đầu của tế bào: nhận dạng luồng ảo (VPI) và nhận dạng kênh ảo (VCI), trong đó một luồng ảo bao gồm nhiều kênh ảo Số bit dành cho VPI phụ thuộc vào kiểu giao diện, đặc biệt là khi đó là người sử dụng (UNI).
Tế bào ATM
Như đã trình bày ở trên tế bào ATM là đơn vị dùng để truyền thông tin trong
Mặc dù ATM là một loại tế bào quan trọng trong việc truyền thông tin, nhưng còn nhiều loại tế bào khác tồn tại và đóng vai trò khác nhau trong cơ thể.
1.Phân loại tế bào ATM
Tế bào ATM có thể được phân loại theo lớp cấu thành và chức năng, bao gồm tế bào lớp ATM và tế bào lớp vật lý Tế bào lớp ATM được tạo ra trong lớp ATM, trong khi tế bào lớp vật lý được hình thành trong lớp vật lý Tế bào lớp ATM được chia thành tế bào được gán và tế bào không được gán Tế bào lớp vật lý lại được phân thành tế bào rỗng, tế bào hợp lệ và tế bào không hợp lệ.
Tế bào rỗng là loại tế bào được phân tách bởi lớp vật lý, cho phép luồng tế bào tại ranh giới giữa lớp ATM và lớp vật lý hoạt động với tốc độ phù hợp với tốc độ của đường truyền.
Tế bào hợp lệ: Là các tế bào có mào đầu không có lỗi hoặc có lỗi đơn đã được sửa bởi chu trình sửa lỗi HEC.
Tế bào không hợp lệ là những tế bào có nhiều lỗi không thể sửa chữa, dẫn đến việc chúng bị loại bỏ tại lớp vật lý Trong lớp vật lý, chỉ có tế bào rỗng, tế bào hợp lệ và tế bào không hợp lệ tồn tại.
Tế bào được gán là các tế bào mạng thông tin dịch vụ sử dụng cho các dịch vụ lớp ATM, trong khi tế bào không gán là những tế bào không được sử dụng và không mang thông tin dịch vụ Cả tế bào được gán và tế bào không được gán đều thuộc lớp ATM.
Hình 3.9: Phân loại tế bào
2 Cấu trúc tế bào ATM
ATM có đặc điểm chính là hướng liên kết, điều này khác biệt với mạng chuyển mạch gói, nơi mà địa chỉ nguồn và đích cùng số thứ tự các gói là rất quan trọng.
ATM có chất lượng đường truyền cao, dẫn đến việc bỏ qua các cơ chế chống lỗi từ liên kết này sang liên kết khác Nó cũng không cung cấp cơ chế điều khiển luồng giữa các nút mạng do cấu trúc điều khiển cuộc gọi của nó Do đó, chức năng cơ bản còn lại của phần tiêu đề trong tế bào ATM là nhận dạng cuộc nối ảo.
Tế bào có thể được truyền trên giao diện giữa người sử dụng với mạng UNI
(User-Network Interface) hay giữa các nút chuyển mạch NNI (Network-Network
Cấu trúc tế bào trong hai giao diện ATM có những điểm khác biệt rõ rệt Hình 3.10 minh họa cấu trúc của tế bào ATM tại hai loại giao diện: giao diện NNI (hình 3.10.a) và giao diện UNI (hình 3.10.b).
Hình 3.10.a : Khuôn dạng tế bào ATM tại giao diện NNI
Hình 3.10.b: Khuông dạng tế bào ATM tại giao diện UNI
3 Đặc điểm của các trường trong cấu trúc tế bào a.Số hiệu nhận dạng kênh ảoVCI (Virtual Channel Identifier)
VCI được dùng để định danh cho một kênh ảo VC trên một đường truyền dẫn
Mạng ATM có đặc điểm liên kết, trong đó mỗi cuộc nối được gán một số hiệu nhận dạng VCI tại thời điểm thiết lập Giá trị VCI chỉ có ý nghĩa trong từng liên kết giữa các nút trong mạng Khi cuộc nối kết thúc, VCI sẽ được giải phóng để sử dụng cho cuộc nối khác Trường VCI có độ dài 16 bits, áp dụng cho cả hai giao diện NNI.
UNI). b Số hiệu nhận dạng đường ảo VPI (Virtual Path Indentifier)
Số hiệu nhận dạng đường ảo VPI có tác dụng để định danh cho một đường truyền ảo trong một đường truyền vật lý.
Mỗi đường ảo đều mang một giá trị VPI riêng biệt, giúp các chuyển mạch xác định dễ dàng lộ trình cho các tế bào Kích thước của trường cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình này.
VPI tuỳ thuộc tế bào được truyền qua giao diện UNI (8 bits) hay NNI (12 bits).
Tổ hợp VPI và VCI tạo ra giá trị duy nhất cho mỗi cuộc nối trong mạng ATM Việc định đường của nút chuyển mạch ATM phụ thuộc vào vị trí giữa hai điểm cuối, có thể dựa vào cả VPI và VCI hoặc chỉ VPI Cần lưu ý rằng sự kết hợp này ảnh hưởng đến hiệu suất và tính ổn định của kết nối.
VCI và VPI chỉ có ý nghĩa trong từng đoạn liên kết của cuộc nối, và khi chuyển qua nút chuyển mạch, VCI và VPI sẽ nhận các giá trị mới phù hợp với đoạn tiếp theo Kiểu tế bào PT (Payload Type) cũng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định loại dữ liệu được truyền tải.
Trường PT là một kiểu tế bào được truyền qua mạng, mang thông tin của người sử dụng và các tế bào giám sát, vận hành, bảo dưỡng OAM (Operation-Administration-Maintenance) Kích thước của trường PT là 3 bits, với các đặc điểm chính đáng chú ý.
Nếu bit đầu tiên của trường PT là 0, tế bào sẽ chứa thông tin của người sử dụng Ngược lại, nếu bit này là 1, tế bào sẽ mang các thông tin quản lý mạng OAM.
Bit thứ hai là bit báo hiệu tắc nghẽn trên mạng.
Bit cuối cùng có chức năng báo hiệu cho lớp tương thích ATM AAL (ATM
Adaptation Layer) Hình 3.11 và bảng 3.2 trình bày cấu trúc trường PT
Hình 3.11: Khuôn dạng trường PT trong tế bào mạng thông tin của người sử dụng Bảng 3.2: Cấu trúc trường PT với tế bào OAM
100 Tế bào OAM lớp F5 có liên quan đến liên kết
101 Tế bào OAM lớp F5 có liên quan đến đầu cuối
110 Tế bào OAM quản lý tài nguyên
CLP (Cell Loss Priority) là một khái niệm quan trọng trong mạng, đặc biệt khi mạng gặp tình trạng quá tải Trong tình huống này, các tế bào với độ ưu tiên cao sẽ được truyền tải trước, trong khi những tế bào có độ ưu tiên thấp hơn sẽ bị loại bỏ hoặc truyền dẫn sau Việc áp dụng CLP giúp tối ưu hóa hiệu suất mạng và đảm bảo rằng dữ liệu quan trọng được xử lý kịp thời.
Nếu CLP=0 : Độ ưu tiên cao.
Lớp tương thích ATM (AAL)
Mô hình tham chiếu giao thức ATM lớp AAL và các lớp cao hơn cung cấp giao tiếp và dịch vụ cho các ứng dụng đầu cuối, bao gồm chuyển tiếp khung, dịch vụ dữ liệu chuyển mạch Gigabit, giao thức Internet và các giao diện chương trình ứng dụng.
Phần lớn các tế bào chứa thông tin của người sử dụng, nhưng các thiết bị máy tính không trực tiếp tạo ra tế bào mà dữ liệu cần phải được chuyển qua mạng ATM Điều này yêu cầu phía phát phải tạo ra đơn vị dữ liệu có độ dài phù hợp và chuyển các tế bào qua mạng Trong khi đó, phía thu phải thực hiện chức năng tái tạo lại dữ liệu ban đầu từ các tế bào đã nhận.
Dữ liệu thực tế thường lớn hơn 48 Bytes và đến từ nhiều nguồn ứng dụng khác nhau với các định dạng thông tin đặc trưng Vì vậy, mạng ATM cần cung cấp dịch vụ vận chuyển để xử lý lượng dữ liệu này Tất cả các thủ tục chuẩn bị cho công việc này rất phức tạp và được đảm nhiệm bởi lớp cao nhất trong giao thức ATM, gọi là lớp tương thích ATM (AAL).
2 Chức năng và phân loại AAL
Lớp AAL có nhiệm vụ tạo ra sự tương thích giữa lớp ATM và các dịch vụ ở các lớp cao hơn, đảm bảo việc truyền tải thông tin từ đầu cuối phát đến đầu cuối thu trong suốt quá trình hoạt động của mạng Điều này có nghĩa là mạng ATM không xử lý phần thông tin tải trọng của người sử dụng và không nhận biết cấu trúc của đơn vị dữ liệu.
Các chức năng bên trong AAL quy định cách người sử dụng gửi luồng dữ liệu đến các lớp cao hơn tại phía thu, đồng thời chú ý đến ảnh hưởng từ các lớp ATM.
Trong lớp ATM, luồng dữ liệu có thể bị sai lệch do lỗi truyền dẫn, tế bào bị trễ do thay đổi độ trễ của bộ nhớ đệm, hoặc do tắc nghẽn mạng.
Tế bào có thể bị mất hoặc phân phát sai địa chỉ, và các giao thức AAL được áp dụng để khắc phục những vấn đề này Mỗi loại yêu cầu chất lượng dịch vụ khác nhau sẽ có các AAL tương ứng Để nghiên cứu sâu hơn về các loại AAL, chúng ta có thể xem xét thông qua việc nghiên cứu AAL trong B-ISDN.
Thông qua AAL, các đơn vị dữ liệu giao thức PDU ở các lớp cao hơn được chia nhỏ và đưa vào trường dữ liệu của tế bào ATM AAL được chia thành hai lớp con: lớp con phân đoạn và tái hợp SAR (Segmentation And Reassembly).
Reassembly) và lớp con hội tụ CS (Convergence Sublayer).
Chức năng chính của SAR là phân chia các PDU từ lớp cao hơn thành các phần tương ứng với 48 Bytes của trường dữ liệu trong tế bào ATM tại đầu phát và đầu thu.
SAR lấy thông tin trong trường dữ liệu của tế bào ATM để khôi phục lại các PDU hoàn chỉnh.
Lớp con SC thuộc loại dịch vụ, cung cấp dịch vụ của lớp AAL cho các lớp cao hơn qua điểm truy nhập dịch vụ SAR Để giảm thiểu thủ tục của AAL, khuyến nghị I.362 của ITU-T đã chia AAL thành 4 nhóm khác nhau dựa trên đặc điểm dịch vụ của chúng Việc phân loại này giúp tối ưu hóa hiệu suất và quản lý dịch vụ hiệu quả hơn.
AAL chủ yếu dựa trên 3 tham số là
Mối quan hệ về mặt thời gian.
Dạng truyền (hay kiểu liên kết).
Việc phân chia được trình bày trong bảng 3.3
Bảng 3.3: Phân loại các nhóm AAL
Tính chất Loại dịch vụ
Mối quan hệ thời gian giữa đích và nguồn
Yêu cầu thời gian thực Không yêu cầu thời gian thực
Tốc độ truyền Cố định Biến đổi
Kiểu kết nối Có kết nối Không kết nối
Loại AAL AAL1 AAL2 AAL3/4 AAL5,
Loại A, hay còn gọi là AAL kiểu 1 (AAL1), phục vụ các dịch vụ yêu cầu thời gian thực với tốc độ truyền không đổi và kiểu liên kết liên tục Các dịch vụ trong loại này thường bao gồm tín hiệu thoại 64 Kbps và video với tốc độ không đổi.
Loại B bao gồm các dịch vụ thời gian thực với tốc độ truyền thay đổi và kiểu liên kết linh hoạt Các dịch vụ này chủ yếu cung cấp tín hiệu âm thanh và video có tốc độ biến đổi, thường sử dụng công nghệ nén, và được gọi là AAL2.
Loại C bao gồm các dịch vụ không yêu cầu thời gian thực và có tốc độ truyền thay đổi, với kiểu liên kết cố định Ví dụ điển hình cho loại dịch vụ này là việc chuyển file và các dịch vụ mạng dữ liệu, trong đó các kết nối đã được thiết lập trước khi tiến hành truyền dữ liệu.
Loại D bao gồm các dịch vụ không yêu cầu thời gian thực và không có hướng đi cụ thể Một ví dụ điển hình cho loại dịch vụ này là việc chuyển các Datagrams, mà không cần thiết lập kết nối trước khi truyền dữ liệu trong mạng truyền dữ liệu.
AAL3/4 và AAL5 đều có thể sử dụng cho dịch vụ loại này
Các chức năng của lớp AAL có thể không cần thiết nếu lớp ATM đã đáp ứng được các yêu cầu của dịch vụ viễn thông cụ thể Trong trường hợp này, khách hàng có thể sử dụng toàn bộ 48 Bytes của trường thông tin Dung lượng của trường thông tin tế bào được chuyển trực tiếp và liền mạch lên lớp cao hơn, được gọi là các chức năng của AAL0 Hình 3.12 mô tả quá trình hình thành tế bào.
Hình 3.12: Quá trình hình thành tế bào
Trong đó: SDU (Service Data Unit) khối số liệu dịch vụ.
PDP (Protocol Data Unit) khối số liệu giao thức.
SAP (Service Access Point) điểm truy nhập dịch vụ.
