ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN TIẾP MẠNG V OICE VÀ TELEPHONY QUA ATM SỬ DỤNG AAL1 ThS. NCS. VÕ TRƯỜNG SƠN Liên Bộ môn Điện – Điện tử - Cơ sở II Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Bài báo này giới thiệu và đánh giá các phương pháp sử dụng AAL1 và mạng ATM để đưa các tín hiệu voice và telephony vào một mạng đa dịch vụ mà không làm ảnh hưởng đến dung lượng của các loại dịch vụ đang tồn tại trên mạng đó. Với các phương pháp này, các nhà khai thác mạng có thể có được đầy đủ dung lượng của voice và telephony qua ATM hướng tới việc hội tụ các loại dịch vụ khác nhau vào cùng một mạng. Summary: This paper presents and evaluates the methods using AAL1 and ATM for introducing voice and telephony signals into a multiservice network without reducing capacity of existing services. Thus, operators can enjoy the full capabilities of voice and telephony over ATM in order to converge the different services into the same network. I. GIỚI THIỆU Voice và telephony là loại dịch vụ chiếm tỷ trọng lớn nhất trong các mạng viễn thông ngày nay, xét cả về mặt lưu lượng lẫn lợi nhuận thu được. Tuy nhiên, các loại dịch vụ mới đang ngày càng phát triển, đặc biệt là các dịch vụ ứng dụng trên nền Internet. Do đó, mạng viễn thông phải phát triển để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các loại dịch vụ này. Khi đó, một mạng kết nối nói chung có thể đáp ứng nhu cầu của các dịch vụ mới đồng thời với các dịch vụ truyền thống, như telephony, với chi phí hoạt động giảm xuống. Phương thức truyền dẫn không đồng bộ (ATM) là công nghệ có khả năng cung cấp chất lượng của dịch vụ (QoS) một cách chặt chẽ, linh hoạt theo yêu cầu của loại mạng này. Với voice và telephony, việc tương thích dịch vụ với mạng ATM được thực hiện thông qua lớp tương thích ATM (AAL), cụ thể là AAL1 hoặc AAL2. CT 2 Các phương pháp cơ bản để chuyển thoại qua một mạng ATM, bao gồm: dịch vụ mô phỏng kênh tiêu chuẩn(CES), dịch vụ mô phỏng kênh sử dụng băng thông động (DBCES), trung kế ATM của các dịch vụ băng hẹp sử dụng AAL2, và truyền dẫn thoại thông qua các giao thức khác như VoIP hoặc VoFR. Bài viết này giới thiệu và đánh giá các phương thức sử dụng AAL1 để đưa các tín hiệu voice và telephony và mạng ATM nhằm hướng tới mục tiêu hội tụ dịch vụ trên một mạng băng rộng. II. PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG KÊNH TIÊU CHUẨN (CES) Mô phỏng kênh tiêu chuẩn được giới thiệu bởi Diễn đàn ATM vào tháng 1-1997 tại af- vtoa-0078.000. Ngày nay nó đại diện cho một tiêu chuẩn ổn định và đáng tin cậy, đã được thực hiện rộng rãi bởi các nhà cung cấp thiết bị ATM. Khi sử dụng mô phỏng kênh, mạng ATM cung cấp một cơ chế truyền dẫn trong suốt cho cấu trúc liên kết theo chuẩn G.703/4. Tín hiệu thoại được mã hoá vào những liên kết này như trong một mạng TDM thông thường sử dụng PCM, ADPCM, hoặc các cơ chế mã hoá và nén khác. Mạng sẽ đảm bảo rằng các kênh được phân phối tại đầu phát sẽ được tái cấu trúc chính xác tại đầu thu. CES là một cơ chế song công hoàn toàn. Phương pháp này rất có giá trị khi không yêu cầu tới sự thay đổi cấu trúc mạng, hệ thống TDM hoặc PBX đang tồn tại. Trong thực tế, một liên kết kênh được mô phỏng có thể mang bất cứ loại lưu lượng nào kể cả hỗn hợp lưu lượng (hình 1). Giao tiếp dịch vụ CBR (E1, T1) CT 2 Hình 1. Mô hình tham khảo CES Thiết bị CBR Thi ế t b ị CBR Kênh ảo tốc độ bít không đổi ATM ATM CES IWF Hình 1. Mô hình tham khảo CES Hình 2. Cấu trúc AAL1 dành cho luồng E1 MẠNG Giao tiếp truy nhập ATM ATM CES IWF IWF = Interworking SIG 1 SIG 2 SIG 29 SIG 30 TS1 TS31 30 khe thời gian của khung số 0 trong đa khung E1 TS1 TS31 30 khe thời gian của khung số 1 trong đa khung E1 TS1 TS31 30 khe thời gian của khung số 15 trong đa khung E1 15 octec dành cho báo hiệu của 30 kênh (lấy từ TS16) Con trỏ AAL1 Mô phỏng kênh sử dụng AAL1 để phân đoạn lưu lượng E1 hoặc T1 vào thành các tế bào ATM cùng với thông tin định thời cần thiết để đảm bảo rằng kênh có thể được tập hợp chính xác tại đích (hình 2). Ưu điểm của CES là sự đơn giản trong thực hiện - mạng ATM được sử dụng thay thế cho các liên kết vật lý trong một mạng đang tồn tại. Do đó, CES cung cấp một bước nhảy lý tưởng từ các mạng TDM sang các giải pháp băng rộng ATM hoàn chỉnh. Tuy nhiên, CES đơn giản nhất có hai hạn chế sau: Thứ nhất, nó không thể cung cấp bất kì sự ghép kênh thống kê nào. Mạng ATM không có sự khác nhau giữa các khe thời gian rỗi và bận, điều này có nghĩa là khe lưu lượng rỗi được vẫn được mang đi qua mạng ATM. Vì thế, truyền dẫn thoại CES đơn giản tiêu thụ vượt quá 10% băng thông yêu cầu để truyền cùng một lưu lượng thoại qua các kênh thuê bao. Thứ hai, CES thực hiện như một dịch vụ điểm – điểm, cung cấp phương tiện truyền dẫn cho dung lượng từ một giao diện mạng vật lý tới một giao diện mạng vật lý khác. Điều này có thể ngăn cản sự thực thi của một số loại mạng, và kết quả có thể làm tăng chi phí mạng. III. PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG KÊNH SỬ DỤNG BĂNG THÔNG ĐỘNG (DBCES) Sự hạn chế của CES đơn giản được khắc phục bằng một tiêu chuẩn mới (mô phỏng mạch sử dụng băng thông động – DBCES) bởi các thành viên của diễn đàn ATM. Tiêu chuẩn này được thông qua vào tháng 7-1997, gọi là af-vtoa-0085.000, và đã được thực hiện bởi nhiều công ty thành viên. Mục tiêu của tiêu chuẩn này là cho phép sử dụng băng thông một cách linh động nhờ vào việc phát hiện trạng thái của các khe thời gian của một trung kế TDM. Khi một khe thời gian được phát hiện là rỗi, nó sẽ bị loại bỏ khỏi cấu trúc dữ liệu mô phỏng mạch ATM tiếp theo và băng thông của nó được sử dụng cho dịch vụ khác (hình 3). DBCES có thể sử dụng bất kỳ phương pháp nào để phát hiện khe thời gian rỗi. Cơ chế thực hiện chung nhất là giám sát các bit A/B trong kênh báo hiệu liên kết và sự phát hiện mã rỗi trong tải của kênh thoại. CT 2 Đóng vai trò rất quan trọng trong mô hình này là khối chức năng liên mạng mô phỏng kênh (CES IWF) thuộc phần tử mạng ATM. Khối này có các chức năng chính là: mô phỏng kênh, phát hiện khe thời gian hoạt động, định kích thước động của cấu trúc AAL1 tương ứng với các khe thời gian hoạt động theo hướng từ TDM tới ATM, khôi phục các khe thời gian hoạt động từ cấu trúc AAL1 trên hướng từ ATM tới TDM và đặt chúng vào khe thời gian thích hợp trong luồng TDM, đưa các tín hiệu phù hợp (ví dụ, ABCD) vào các khe thời gian của luồng TDM được khôi phục. Khi tất cả các khe thời gian đều hoạt động, hệ thống ấn định băng thông đủ để cung cấp chức năng DBCES cho tất cả các khe thời gian. Khi một vài khe thời gian trở nên rỗi, hệ thống ngừng truyền khe thời gian này, do đó ít tế bào hơn được xếp hàng để truyền. Hệ thống xếp hàng sau đó có thể lấy băng thông không được sử dụng bởi chức năng DBCES và tạm thời ấn định nó cho dịch vụ khác. Khả năng này cung cấp băng thông cho các dịch vụ dạng UBR trong thời gian ít tải thoại hơn. Điều này làm tăng hiệu quả băng thông được sử dụng bởi mạng. Giao ti ế p dịch vụ CBR (E1, T1) CT 2 Hình 3. Mô hình tham khảo DBCES Có 2 loại cấu trúc AAL1 là Active và Inactive: - Cấu trúc Active (hình 4), chứa thông tin từ các khe thời gian đang hoạt động; các khe thời gian không hoạt động không được đưa vào cấu trúc này. Cấu trúc Active lại được chia làm hai dạng: dạng 1, có chứa các bit mặt nạ (các bít mặt nạ chỉ được phát trong cấu trúc có con trỏ) và dạng 2, không chứa các bit mặt nạ. Dạng này giúp tiết kiệm băng thông bằng cách không phát mặt nạ thường xuyên. Bit mặt nạ được dùng để chỉ ra khe khe thời gian tương ứng có hoạt động hay không. - Cấu trúc Inactive: bao gồm 1 – 4 octec, sử dụng khi tất cả các khe thời gian đều không hoạt động. Cấu trúc này chỉ chứa các bit mặt nạ toàn “0”, với một bit parity có giá trị “1”, không có thông tin thoại cũng như báo hiệu. a. Có các bit mặt nạ b. Không có bit mặt ạ Hình 4. Cấu trúc AAL1 dạng Active với CAS Thiết bị CBR Thiết bị CBR M Giao M ẠNGẠN Giao tiếp truy nhập ATM Kênh ảo ATM ATM CES IWF/DSS IWF cho các dịch vụ khác Phần tử mạng ATM ATM CES IWF/DSS IWF cho các dịch vụ khác Phần tử mạng ATM MẠNG Các bít mặt nạ (từ 1 đến 4 octec) Thông tin từ các khe thời gian, bao gồm 16xN octec cho luồng E1 (N=1 đến 30: số kênh hoạ t Các bít báo hiệu (từ 1-15 octec cho uồng E1) Các bít báo hiệu (từ 1-15 octec cho luồng E1) Thông tin từ các khe thời gian, bao gồm 16xN octec cho luồng E1 (N=1 đến 30: số kênh họat Con trỏ AAL1 CT 2 Hình 5. Cấu trúc AAL1 trong luồng tế bào ATM Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản trong thực hiện, tức là mạng ATM được sử dụng để thay thế cho liên kết vật lý cũ; loại bỏ được các khe thời gian tương ứng với các kênh không họat động do đó tiếp kiệm được băng thông; cung cấp sự chuyển tiếp từ các mạng TDM sang giải pháp băng rộng ATM hoàn chỉnh. Tuy nhiên phương pháp này vẫn tồn tại một số nhược điểm sau: không nén tín hiệu thoại (nén khoảng lặng) do đó gây lãng phí băng thông; chỉ thực hiện như một dịch vụ điểm – điểm, không thực hiện chuyển mạch thoại; phức tạp hơn phương pháp CES dẫn đến chi phí cao hơn. IV. KẾT LUẬN Có thể nhận thấy rằng phương pháp CES là tương đối đơn giản, dễ thực hiện tuy không có ý nghĩa trong việc tiết kiệm băng thông. Phương pháp DBCES thực hiện có phần phức tạp hơn nhưng tiết kiệm được băng thông với những kênh không hoạt động. Cả hai phương pháp chỉ cung cấp được dịch vụ trung kế thoại mà không thực hiện được chuyển mạch thoại. Hai vấn đề này có thể giải quyết được khi sử dụng AAL2 để chuyển tiếp thoại thay vì AAL1. Tài liệu tham khảo [1]. ATM Forum, Practice Guide to Carrying voice over ATM. [2]. Voice and Telephony Networking over ATM, Jan Holler, Ericsson Review No 1, 1998. [3]. ITU-T, I.363.1, B-ISDN ATM adaptation layer (AAL) specification types 1 and 2, 1996. [4]. ATM Forum, af-vtoa-0078.000, Circuit emulation service interoperability specification v2.0, 1997. [5]. ATM Forum, af-vtoa-0085.000, Dynamic bandwidth Circuit emulation services, 64kbit/s trunking, 1997 ♦ Con trỏ AAL1 thứ K+1 Các bit mặt nạ Header của Cell và AAL1 Tế bào thứ N Tế bào thứ N +1 Cấu trúc AAL1 thứ K . tắt: Bài báo này giới thiệu và đánh giá các phương pháp sử dụng AAL1 và mạng ATM để đưa các tín hiệu voice và telephony vào một mạng đa dịch vụ mà không làm ảnh hưởng đến dung lượng của các loại. trên mạng đó. Với các phương pháp này, các nhà khai thác mạng có thể có được đầy đủ dung lượng của voice và telephony qua ATM hướng tới việc hội tụ các loại dịch vụ khác nhau vào cùng một mạng. . thiệu và đánh giá các phương thức sử dụng AAL1 để đưa các tín hiệu voice và telephony và mạng ATM nhằm hướng tới mục tiêu hội tụ dịch vụ trên một mạng băng rộng. II. PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG KÊNH