Đang tải... (xem toàn văn)
BAO cáo đồ án giao thuc atm
Chương I: Giới Thiệu khái quát về ATM 1.1 Giới thiệu: Hiện nay, các mạng viễn thông hiện tại có đặc điểm chung là tồn tại một cách riêng lẽ, ứng với mỗi một loại dòch vụ thông tin lại có ít nhất một loại mạng viễn thông riêng biệt để phục vụ dòch vụ đó. Thí dụ: • Mạng Telex: dùng để gởi các bức điện dưới dạng các ký tự đã được mã hóa bằng mã 5 bit. Tốc độ truyền rất thấp (từ 75 đến 300 bit/s). • Mạng điện thoại công cộng: còn gọi là mạng POTS ( Plain Old Telephone Service), ở mạng này tiếng nói được số hóa và chuyển mạch ở hệ thống chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN (Public Switched Telephone Network). • Mạng truyền số liệu: bao gồm các mạng chuyển mạch gói để trao đổi số liệu giữa các máy tính dựa trên giao thức của X.25 và hệ thống truyền số liệu chuyển mạch kênh dựa trên các giao thức X.21. • Các tín hiệu truyền hình: có thể được truyền theo 3 cách: truyền bằng sóng vô tuyến, truyền qua hệ thống mạng truyền hình CATV (Community Antena TV) bằng cáp đồng trục hoặc truyền qua hệ thống vệ tinh còn gọi là hệ thống truyền hình trực tiếp DBS (Direct Broadcast System). • Trong phạm vi cơ quan, số liệu giữa các máy tính được trao đổi thông qua mạng cục bộ LAN thường là mạng: Ethernet, Token Bus, và Token Ring. Hậu quả là hiện nay có rất nhiều loại mạng khác nhau cùng song song tồn tại. Mổi mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng khác nhau. Như vậy hệ thống mạng viễn thông hiện tại có rất nhiều nhược điểm mà quan trọng là: • Chỉ truyền được các dòch vụ độc lập tương ứng với từng mạng. • Thiếu mềm dẻo: Sự ra đời của các thuật toán nén tiếng nói, nén ảnh,…và tiếng bộ trong công nghệ VLSI ảnh hưởng mạng mẽ tới tốc độ truyền tín hiệu. Hệ thống hiện nay rất khó thích nghi với yêu cầu của các dòch vụ khác nhau trong tương lai. • Kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng, vận hành cũng như việc sử dụng tài nguyên. Tài nguyên có trong một mạng không thể chia sẻ cho các mạng khác cùng sử dụng. 1.2 Sự ra đời của hệ thống viễn thông mới B-ISDN: Do cần có một mạng viễn thông duy nhất ngày càng trở nên bức thiết, chủ yếu là do các nguyên nhân sau: • Các yêu cầu dòch vụ băng rộng đang tăng lên. • Các kỹ thuật xử lý tín hiệu, chuyển mạch, truyền dẩn ở tốc độ cao (cỡ vài trăm Mbit/s đến vài Gbit/s) đã trở thành hiện thực. • Tiến bộ về khả năng xử lý ảnh và số liệu. • Sự phát triển của các ứng dụng phần mềm trong lónh vực tin học và viễn thông. 1 • Sự cần thiết phải tổ hợp các dòch vụ phụ thuộc lẫn nhau ở chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói vào một mạng băng rộng duy nhất. • Sự cần thiết thỏa mãn tính mềm dẻo cho các yêu cầu về phía người sử dụng Vì vậy cũng như người quản trò mạng.mạng B-ISDN ra đời nhằm đáp ứng các điều kiện trên. 1.3 Khái niệm cơ bản về ATM: ISDN theo ITU-T dựa trên cơ sở kiểu truyền không đồng bộ ATM (Asynchronous Tranfer Mode). Như vậy ATM sẽ là nền tảng của B-ISDN trong tương lai. Kiểu truyền không đồng bộ bao gồm cả trong truyền dẩn và chuyển mạch, còn không đồng bộ là trong đó các gói trong cùng một cuộc kết nối có thể lập lại một cách bất thường như lúc chúng được tạo ra theo yêu cầu cụ thể mà không theo một chu kỳ nào cả. ATM còn có hai đặc điểm quan trọng: • ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố đònh gọi là các tế bào (ATM cell), các tế bào nhỏ cùng với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền và biến động trễ (Delay Jitter) giảm đủ nhỏ đối với các dòch vụ thời gian thực, ngoài ra kích thước nhỏ cũng tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao được dể dàng. • ATM còn có một đặc điểm rất quan trọng là khả năng nhóm một vài kênh ảo thành một đường ảo nhằm giúp cho việc đònh tuyến được dể dàng. 1.4 Tính trong suốt của hệ thống: Tính trong suốt về mặt nội dung: là chức năng đảm bảo việc truyền đúng các bit từ đầu phát đến đầu thu (tức là sự chính xác về mặt nội dung). Khi mới ra đời, trong các mạng chuyển mạch gói chất lượng truyền số liệu còn kém, do đó để đảm bảo chất lượng truyền chấp nhận được người ta phải thực hiện chức năng điều khiển lổi trên mọi liên kết. Việc điều khiển lổi này được thực hiện bởi giao thức HDLC (High Level Data Link Control) bao gồm các chức năng: giới hạn khung, đảm bảo truyền bit chính xác, kiểm tra lổi, Ở đây quá trình điều khiển lổi được thực hiện trên mọi liên kết thông qua nút chuyển mạc , do đó nút chuyển mạch phải xử lý một loạt các thủ tục phức tạp khác nhau làm ảnh hưởng đến tốc xử lý chung của hệ thống. Sau này, do chất lượng của hệ thống truyền dẩn và chuyển mạch tăng lên nên tỷ lệ lổi trên mạng giảm.Với một mạng chất lượng cao như vậy người ta chỉ cần thực hiện một số chức năng của thủ tục HDLC. Bằng cách này người ta giảm được khối lượng thông tin mà nút chuyển mạch cần xử lý, nhờ đó tốc độ của nút tăng lên. Như vậy lớp 2 trên mô hình OSI được chia thành hai lớp con. Lớp 2a chuyên cung cấp các chức năng cơ bản của lớp 2, lớp 2b cung cấp các chức năng bổ sung. Các hệ thống ứng dụng nguyên lý này được gọi là chuyển tiếp khung (Frame Relay). Đối với B-ISDN ý tưởng này còn được mở rộng hơn nữa, các chức năng điều khiển lổi không còn được cung cấp ở các nút chuyển mạch trong mạng nữa mà trong trường hợp cần thiết sẽ được cung cấp bởi các thiết bò đầu cuối. Do đó các nút của ATM có độ phức tạp tối thiểu và vì thế có tốc độ truyền rất cao có thể lên đến 600Mbit/s Chức năng Chuyển mạch gói Chuyển tiếp khung ATM 2 Truyền lại gói x - - Giới hạn khung x x - Kiểm tra lổi x x - Các chức năng được thực hiện ở nút mạng của X.25, chuyển tiếp khung và AT Tính trong suốt về mặt thời gian: Các dòch vụ thời gian thực yêu cầu dòng bbit có trể ra1t ngắn khi được truyền từ đầu phát đến đầu thu, tức là chúng yêu cầu tính chính xác về thời gian. Có thể phân biệt hai loại trể: trể do chuyển mạch và trể từ điểm đầu đến điểm cuối. Mạng ATM chỉ cần những chức năng tối thiểu ở nút chuyển mạch, do đó nó cho phép truyền số liệu tốc độ rất cao, trể trên mạng và các biến động trể giảm xuống, do đó quan hệ thời gian được đảm bảo như trong trường hợp chuyển mạch kênh. 1.5 Các dòch vụ tương lai của B-ISDN trên cơ sở ATM. Các dòch vụ phục vụ cho các thuê bao gia đình:Các dòch vụ quan trọng cho các thuê bao gia đình là những dòch vụ truyền hình cáp CATV, truyền hình số chuẩn SDTV (Standard Digital TV) hay trong tương lai là dòch vụ truyền hình độ phân giải cao HDTV (High Definition TV).Một ứng dụng quan trọng nữa là dòch vụ điện thoại truyền hình trong đó các hình ảnh chất lượng cao được truyền đi ở tốc độ từ 2 tới 5 Mbit/s với giá thành phải chăng. Các dòch vụ phục vụ trong lónh vực kinh doanh và giao dòch:Các thuê bao trong phạm vi công sở, văn phòng có những đặc điểm hoàn toàn khác so với các thuê bao gia đình. Điểm chung duy nhất giữa hai lónh vực này là điện thoại truyền hình. Tuy vậy, dòch vụ này cũng phải được mở rộng để tiến tới điện thoại hội nghò truyền hình, sao cho người sử dụng có thể dùng dòch vụ điện thoại truyền hình để liên lạc vài điểm cùng một lúc. Các hệ thống ATM-LAN được nối với nhau sẽ tạo khả năng truy nhập hệ cơ sở dữ liệu phân tán với tốc độ rất cao. Ngoài ra, các dòch vụ truyền ảnh, y tế, sẽ có chất lượng phục vụ cao hơn. Dòch vụ Tốc độ (Mbit/s) Truyền số liệu 1,5 - 30 Truyền văn bản, tài liệu 1,5 - 45 Điện thoại truyền hình/Hội nghò truyền hình 1,5 - 130 TV 30 - 130 Truyền hình phân giải cao 130 Đặc điểm các dòch vụ băng rộng cơ bản 1.6 Tóm tắt: Do các nhược điểm của mạng viễn thông ngày nay, và các nhu cầu dòch vụ băng rộng đang tăng lên. Từ đó đặt ra vấn đề phải có một mạng tổ hợp băng rộng duy nhất (B-ISDN) thay thế tất cả các mạng viễn thông nói trên, chính trên cơ sở này ATM hình thành và phá triển. Sự phát triển của kỹ thuật ATM là kết quả trực tiếp của các ý tưởng mới về khái niệm hệ thống được hổ trợ bởi các thành tựu to lớn trong công nghệ bán 3 dẫn và công nghệ quang điện tử. ATM có khả năng đáp ứng được một loạt các dòch vụ băng rộng khác nhau, kể cả trong lónh vực gia đình cũng như trong thương mại. Chương II: ATM và Các Mode Ghép Kênh Khác 2.1 Mục đích: Phần này sẽ cho chúng ta biết sự khác biết giữa ATM và các mode truyền khác. Chúng ta có thể biết: • Nguyên lý hoạt động của STM (Synchronous Transfer Mode). • Đặt tính của PTM (Packet Transfer Mode). • Thuộc tính của ATM. 2.2 Synchronous Transfer Mode (STM): Các frame trên đường truyền được chia thành các Pulse Frame. Mổi Pulse Frame gồm 1 frame đồng bộ và các time slot.Mổi time slot chứa thông tin của một chanel. 4 Với cách thức multiplex đồng bộ thành tín hiệu user sẽ có một vò trí cố đònh (thứ tự time slot) so với SYNC Frame.Một time slot chỉ được sử dụng cho một chanel.Với các băng thông rộng hơn thì nó có thể sử dụng thêm vài chanel. Mạng chuyển mạch (Switching Network): Được sử dụng bởi các tổng đài vì vậy hoạt động theo nguyên lý STDM. Trong quá trình bắt đầu khởi tạo kết nối, time slot thuê bao A sẽ được kết nối với time slot của thuê bao B. SN (Switching Network): thực hiện việc tương thích các time slot về lãnh vực thời gian và SS (Space stage). 5 Trong đó: TS:Time Slot. SS:Space Stage. Mổi 8 bit code của đầu vào multiplex line có thể. a-Chuyển đến bất kỳ time slot nào của đầu ra multiplex line. b-Chuyển đến cùng một time slot nào của bất kỳ đầu ra multiplex line. • Time Stage: • Space Stage: Ngược lại với time stage, nó không làm thay đổi time slot.SS chuyển 8 bit code từ incoming multiplex line sang outgoing multiplex line 1 cách ngẩu nhiên. 6 2.3 Packet Transfer Mode (PTM): Các gói dat của các thuê bao được truyền đến line trung kế giữa 2 chuyển mạch gói (tại vò trí và thời điểm nó xuất hiện).Các chuyển mạch đầu cuối sẽ sắp xếp các gói và chuyển chúng đến user cần chuyển. Không có các Frame đặt biệt cho các gói truyền trên line.Vì vậy, bộ thu phải đồng bộ cho mổi gói mới. Kích thước của mổi gói data biến đổi từ vài byte đến vài Kbyte. Cấu trúc một gói data : 7 Thông tin trước khi truyền qua chuyển mạch gói, thông tin phải được tạo gói.Ở đích đến, thông tin sẽ được khôi phục lại giống như ban đầu. 1-Chuyển mạch gói X.25: Việc kết nối set up đường tín hiệu thuê bao với sự hổ trợ của gói yêu cầu cuộc gọi (CAR: Call Request Packet). Sự kết nối của 2 thuê bao được thiết lập bằng cách phân chia thành các kênh logic ( Logical Chanel: Kết nối logic giữa các hệ thống). Theo nhận đònh trên thì sự kết nối của hai thuê bao được xem như là tổng các kênh logic của từng phần riêng biệt.Kết nối này gọi là kết nối ảo (Virtual Connection). Chuyển mạch gói X.25 là kết nối có hướng.Kết nối set up phải được thực hiện đầu tiên nếu không việc truyền không thể xãy ra. Sau khi thuê bao đích nhận được CAR sẽ phát trả lời lại gói CAC (Call Accept Packet).Khi đã thiết lập được đường truyền xong sẽ phát data theo X.25 protocol. Trong quá trình truiyền giữa các phần với nhau,sẽ có một bảng tóm tắt trung gian lưu trử các gói data, một gói đặt biệt sẽ kiểm tra Routing (tìm đường trên mạng) của dữ liệu.Vì vậy phát sinh packet delay. Chuyển mạch gói sẽ kiểm tra lổi, thiếu dữ liệu, trùng lấp, Sau đó nó sẽ kiệu chỉnh lại. Chuyển mạch gói sau khi nhận được một gói thông tin của thuê bao hay của một chuyển mạch gói khác thì nó sẽ trả lời bằng gói RR (Receive Ready Packet). Khi một thuê bao muốn hủy bỏ kết nối nó sẽ phát gói CLR (Clear Request Packet) và các chuyển mạch gói trả lời bằng CLC (Clear Confirm Packet). 8 2- Frame Relay: Nguyên nhân của Frame Relay: Bất chấp đường truyền tóác độ cao, chuyển mạch gói X.25 ráát chậm trong việc thực thi và kết nối. Mạch chuyển mạch chỉ tương thích với các thiết bò đầu cuối với cùng một tốc độ truyền và cùng một lưu lượng data với băng thông không đổi.Nói cách khác đây chính là sự lãng phí về tài nguyên. Còn nếu chúng ta thiết kết mạch kết nối là một đồ thò đầy đủ thì chi phí rất lớn. Trên đây chính là những khuyết điểm, vì vậy chúng ta cần phải có một kỹ thuật chuyển mạch sau cho nó có thể cung cấp độ rộng băng thông theo yêu cầu (Bandwidth on Demand). Lưu lại thời gian xử lý của những đoạn dữ liệu riêng biệt để có thể thực hiện được nếu đường truyền chất lượng cao và sửa chửa lổi có thể thực hiện thực hiện tốt cho các thiết bò đầu cuối. *0 Đặt tính của Frame Relay: Sự khác biệt giữa X.25 protocol và FR là ở lớp 1, 2 của OSI (Open System Interconnect). Lớp vật lý dùng để xác đònh về mặt cơ học, điện tử, và các giá trò toán tử. Hiện nay tốc độ data 1,5 Mbit/sec (T1) và 2 Mbit/sec (E1) được sử dụng cho mạng FR. Lớp 2 chỉ dùng cho việc phát hiện lổi mà không làm gì khác. 9 Tóm lại: FR là dòch vụ kết nối có hướng với việc phân kênh tónh ở cấp Network - Nework hay User- Network. Vì vậy với một đường truyền có thể vài kết nối ảo tới các đích đến khách nhau trong cùng một thời gian. Trái ngược với X.25, kết nối ảo được thực hiện ở lớp 2. Kết nối ảo có thể chia ra làm 2 loại: Tạm thời: SVC (Switched Virtual Connection) thuê bao có thể khởi tạo hay xóa bỏ kết nối. Lâu dài: PVC (Permanent Virtual Connection) thuê bao không thể khởi tạo hay xóa bỏ kết nối. • Chuyển mạch gói trong mạng nội bộ (Local Network): Thông thường mạng LAN sử dụng chuyển mạch gói. Tất cả các thiết bò giao tiếp giống nhau và sử dụng cùng một phương thức (Method) để truy xuất trong mạng LAN. Mổi một thiết bò đều có một đòa chỉ riêng biệt. Khi thông tin chuyển từ thiết bò đầu cuối này sang thiết bò đầu cuối khác thì nó phải được đóng gói và xử lý. Mổi một gói sẽ chứa đòa chỉ nguồn và đòa chỉ đích ở phần header 10 [...]... các ATM cell vào frame truyền • Phát và ước lượng của checksum HEC (Header Error Control) • Phát hiện các giới hạn của cell • Đồng nhất tốc độ cell và tốc độ truyền -Nhiệm vụ lớp vật lý là nhận ATM cell từ ATM layer và chuyển ATM cell từ lớp vật lý lên ATM layer 3.6 Lớp ATM: -Lớp ATM cung cấp tất cả các chức năng cho việc vận chuyển các ATM cell và truyền chúng trong các hệ thống kết nối ATM. Lớp ATM. .. 3 Cell header geration/extraction: -Phát: ATM layer nhận cell payload từ AAL (bao gồm các tham số).Sau đó tạo cell header ngoại trừ HEC field.Với cell payload, cell header ,ATM layer tạo ra ATM cell -Thu: ATM layer phân rã ATM cell thành ATM header,payload .ATM layer kiểm tra header : nếu cell bò relay một header mới được tạo ra với payload sử dụng để tạo ra ATM cell mới, nếu cell được nhận bởi thiết... cell và mã hóa: Với ATM cell cần phân biệt 2 dạng header sau: • UNI (User Network Interface): một phần của cấu hình B-ISDN Nó mô tả giao tiếp giữa thiết bò đầu cuối B-ISDN và mạng.Với UNI ATM cell có UNI header format • NNI (User Network Interface): một phần của cấu hình B-ISDN Nó mô tả giao tiếp giữa 2 ATM node.Với NNI ATM cell có NNI header format Các bit tín hiệu trong header của ATM cell: • GFC (Generic... transmission: Mode này sử dụng cho luồng điều khiển trên ATM- Lan.Nó thực hiện ở phần giao tiếp thuê bao với một vài phần của thiết bò đã được kết nối 5 Traffic control: -Nhằm mục đích tránh tắt nghẽn trên mạng ATM -Nguyên nhân tắt nghẽn là: • Không tiên đoán được về sự biến đổi của lưu lượng luồng • Lổi trên mạng -Trong suốt quá trình kết nối trong mạng ATM “traffic contract” là thuộc tính đặc biệt của traffic... -Ở hướng thu, luồng ATM cell sẽ được demultiplex thành các cell riêng biệt cung cấp cho các VCC,VPC -Với mổi kết nối, các cell phải được nhận dạng rõ ràng.Nghóa là trong ATM crossconnect (thực hiện bởi chuyển mạch động ,ATM- cc chỉ phục vụ cho việc kết nối, các kết nối ATM- cc có thể đươc thiết lập hay hủy bỏ bởi người quản trò),và ATM switch (cũng sử dụng chuyển mạch động của kết nối ATM, các thông tin... trong việc truyền các cell và chuyển mạch • ATM là mode kết nối có hướng Chương III: CẤU TRÚC PHÂN LỚP TRONG MẠNG ATM 3.1 Mục đích: Phần này giúp chúng ta có những khái niệm cơ bản về ATM • Giải thích cấu trúc cơ bản của ATM cell • Đònh nghóa các trạng thái của các loại cell khác nhau • Cấu trúc lớp vật lý của ATM • Cell format của NNI và UNI • Các nhiệm vụ của ATM layer • Các loại AAL và đặc tính • Các... Mô hình các lớp của ATM so với mô hình OSI Application 17 Presentation Upper Layer Session Transport ATM Adaption Layer Network ATM Layer Data Link Physical Layer Physical Layer -Lớp ATM có chức năng tương tự chức năng lớp Data Link và lớp Network trong mô hình OSI -Lớp ATM Adaption Layer có chức năng tương tự chức năng lớp Transport trong mô hình OSI -Lớp còn lại trong mô hình ATM có chức năng tương... các router và cầu để có được mạng WAN 2.4 ATM (Ansynchronous Transfer Mode): Bằng cách sử dụng mạch phân kênh thời gian bất đồng bộ, các message được phân ra thành từng khối (cell, packet) Các cell phải được gán cho một vò trí cố đònh trên đường truyền Và bất kể đó là dòch vụ gì thì các cell có cùng kích thước bao gồm header và data • Ứng dụng của nguyên lý ATM trong hệ thống chuyển mạch: 11 Các cell... • Các loại AAL và đặc tính • Các loại dòch vụ và mô tả chúng 13 • Các ứng dụng đầu tiên trong mạng ATM 3.2 Cấu trúc của ATM cell: -ATM cell có cấu trúc giống nhau cho bất kỳ loại dòch vụ nào -Header:5 octet (5 bytes).Thông tin chứa trong header giúp cho việc tìm đường của các ATM cell qua mạng.Do mạng ATM hoạt động theo cách kết nối có hướng nên các cell chỉ có thể luân chuyển qua các vùng mà các kết... giảm độ dài phần thông tin điều khiển giao thức PCI (Protocol Control Information) AAL 5 có các chức năng và giao thức hoạt động như AAL 3/4 Điểm khác nhau chính của hai loại này là AAL 5 không đưa ra khả năng phân/hợp kênh, do đó nó không có trường MID AAL 5 chủ yếu sử dụng cho báo hiệu trong mạng ATM Chương IV: Hệ thống chuyển mạch trong ATM 4-1 Tổng Quan: Trong ATM có hai thiết bò thực hiện chức năng . vụ lớp vật lý là nhận ATM cell từ ATM layer và chuyển ATM cell từ lớp vật lý lên ATM layer. 3.6 Lớp ATM: -Lớp ATM cung cấp tất cả các chức năng cho việc vận chuyển các ATM cell và truyền chúng. bản về ATM: ISDN theo ITU-T dựa trên cơ sở kiểu truyền không đồng bộ ATM (Asynchronous Tranfer Mode). Như vậy ATM sẽ là nền tảng của B-ISDN trong tương lai. Kiểu truyền không đồng bộ bao gồm. mạng ATM . 3.2 Cấu trúc của ATM cell: -ATM cell có cấu trúc giống nhau cho bất kỳ loại dòch vụ nào. -Header:5 octet (5 bytes).Thông tin chứa trong header giúp cho việc tìm đường của các ATM cell