Bài giảng Kỹ thuật chuyển mạch - Chương 5: Chuyển mạch gói nhanh

 như một kênh báo hiệu song song với kênh dữ
liệu.
Switching Engineering Page 25
Asynchronous Transfer Mode
! Giới thiệu.
! Đặc điểm.
! Tế bào ATM.
! Cấu trúc phân lớp mạng ATM trong mô hình
tham chiếu giao thức B-ISDN.
Switching Engineering Page 26
Giới thiệu
! Mục tiêu: Cung cấp một mạng ghép kênh và chuyển mạch tốc
độ cao, độ trễ nhỏ, đáp ứng cho các dịch vụ đa phương tiện,
thời gian thực.
! Sử dụng ghép kênh theo thời gian không đồng bộ ATDM
(Asynchronous Time Division Multiplexer), trong đó, các bản tin
được phân thành từng gói có kích thước cố định gọi là tế bào
(cell).
! Các cell được gán cho một định danh của đường truyền (địa chỉ
trong header của cell) và bất kể là dịch vụ nào thì các cell cũng
có cùng kích thước và bao gồm header và payload.
! Mỗi cell được truyền đến đích theo địa chỉ của cell.
PayloadHeader
Hình 5-12 Cell ATM.
Switching Engineering Page 27
Đặc điểm
! Các cell có độ dài cố định và kích thước bé nên trễ nhỏ và xử lý
đơn giản hơn.
! Sử dụng thiết bị truyền dẫn số tốc độ cao với khả năng kiểm
soát lỗi, cho phép các bản tin ở mức tuyến đơn giản hơn.
! Sử dụng ATDM bằng việc ghép các luồng tín hiệu vào các khối
có kích thước cố định gọi là cell ATM.
! Cho phép sử dụng băng thông động, nghĩa là nếu có nhiều kênh
cần gởi dữ liệu thì lượng băng thông sử dụng lớn, ít kênh gởi thì
lượng băng thông sử dụng nhỏ còn toàn bộ băng thông còn lại có
thể được dùng cho các kênh khác muốn kết nối vào mạng.
! Không kiểm soát luồng hay sửa lỗi ở mức tuyến mà kiểm soát
luồng được thực hiện trên cơ sở đầu cuối đến đầu cuối và phụ
thuộc vào từng ứng dụng.
Switching Engineering Page 28
Tế bào ATM
! Tế bào ATM gồm 2 phần:
! Phần header: 5bytes mang thông tin về mạng và có sự khác bit
gữa giao diện người dùng-mạng (UNI User Network Interface)
và giao diện mạng-mạng (NNI Network Network Interface).
! Phần payload 48 bytes mang thông tin của người dùng được
truyền tải qua mạng mà không bị xử lý.
HEC
VCI PT
VCI
VPI VCI
GFC VPI1
2
3
4
5
CLP
1 2 3 4 5 6 7 8
Header UNI
HEC
VCI PT
VCI
VPI VCI
VPI1
2
3
4
5
CLP
1 2 3 4 5 6 7 8
Header NNI
Hình 5-13 Cấu trúc header của tế bào ATM
Switching Engineering Page 29
Tế bào ATM
! Trường điều khiển luồng chung GFC (Generic Flow Control)
gồm 4 bits, 2 bits dùng để điều khiển và 2 bits dùng cho tham số.
GFC chỉ áp dụng đối với giao diện UNI, được sử dụng cho các kết
nối điểm tới điểm và điểm tới nhiều điểm.
! Trường định tuyến VPI (Virtual Path Identifier), VCI (Virtual
Circuit Identifier): Đối với giao diện UNI có 24 bits (8 bits VPI và 16
bits VCI) còn đối với giao diện NNI có 28 bits (12 bits VPI và 16
bits VCI).
! VCI gọi là định danh kênh ảo, mỗi giá trị VCI chỉ có ý nghĩa tại
từng tuyến từ nút đến nút của mạng, khi sự trao đổi thông tin kết
thúc thì các giá trị VCI được giải phóng để dùng cho các kết nối
khác.
! VPI là định danh đường ảo, được sử dụng giống VCI để thiết lập
kết nối VP cho một số kết nối kênh ảo.
! Tổ hợp VCI và VPI tạo thành một tổ hợp duy nhất cho mỗi nối
kết.
Switching Engineering Page 30
Tế bào ATM
!Kiểu tải trọng PT (Payload Type) có 3 bits được sử dụng để phân
biệt các tế bào được truyền qua một kênh ảo cũng như phân biệt
thông tin của mạng hay thông tin của người dùng.
!Độ ưu tiên mất tế bào CLP (Cell Loss Priority) gồm 1 bit, được sử
dụng để loại bỏ tế bào có CLP =1 khi mạng đang ở trình trạng tắc
nghẽn.
!Trường điều khiển lỗi tiêu đề HEC (Header Error Check) gồm 8
bits, HEC tạo ra phép tính CRC ở 4 byte đầu trong tiêu đề để phát
hiện và sửa sai. Phần này chỉ sửa sai phần tiêu đề của tế bào chứ
không sửa phần tải trọng.
Switching Engineering Page 31
Tế bào ATM
Tế bào A Tế bào A
Tế bào UATế bào UA
SAP
Tế bào I Tế bào V
Tế bào IV
Tế bào I
Lớp ATM
Lớp Vật lý
Hình 5-14 Các kiểu tế bào ATM
SAP: Service Access Point
Switching Engineering Page 32
Tế bào ATM
!Tế bào rỗi I (Idle cell): Được sử dụng ở lớp vật lý để thích ứng tốc
độ tế bào ATM với tốc độ truyền dẫn bằng cách sử dụng tiêu đề đã
được định nghĩa trước.
!Tế bào có hiệu lực V(Valid cell) là tế bào có HEC hợp lệ, không lỗi.
!Tế bào không hiệu lực IV(Invalid cell) là tế bào có HEC bị sai,
chúng sẽ bị loại ở lớp vật lý.
!Tế bào được gán A(Assigned cell) mang thông tin có hiệu lực cho
dịch vụ ở các lớp cao hơn có tiêu đề đúng. Chúng được tạo ra ở
lớp ATM với tiêu đề thích hợp để thực hiện chức năng định hướng.
!Tế bào không được gán UA(Unassigned cell) chứa thông tin
không hiệu lực hoặc chứa tiêu đề được định nghĩa trước. Thông
thường dùng cho các chức năng OAM, báo hiệu.
Switching Engineering Page 33
Cấu trúc phân lớp ATM trong
mô hình tham chiếu B-ISDN
! Mô hình tham chiếu giao thức B-ISDN.
! Lớp vật lý.
! Lớp ATM.
! Lớp thích ứng ATM (AAL).
Switching Engineering Page 34
Mô hình tham chiếu giao thức
B-ISDN.
! B-ISDN dựa trên cơ sở ISDN, trong đó bổ sung thêm các thành
phần để thành B-ISDN PRM (Protocol Reference Mode).
Lớp vật lý
Lớp ATM
Lớp thích ứng ATM (AAL)
Các lớp cao hơn Các lớp cao hơn
User Plane Control Plane
Mặt phẳng quản lý
Q
uản lý lớp
Q
uản lý m
ặt phảng
Hình 5-15 Mô hình tham chiếu giao thức B-ISDN
Switching Engineering Page 35
Mô hình tham chiếu giao thức
B-ISDN
! Mặt phẳng quản lý thực hiện các chức năng liên quan đến quản
lý các giao thức B-ISDN, mặt phẳng quản lý được chia thành hai
lớp con:
!Quản lý mặt phẳng (Plane Management) thực hiện tất cả các chức
năng liên quan đến toàn bộ hệ thống từ đầu cuối đến đầu cuối.
Nhiệm vụ phối hợp làm việc giữa các mặt phẳng khác nhau.
!Quản lý lớp (Layer Management ) chia thành các lớp khác nhau thực
hiện các chức năng quản lý liên quan đến tài nguyên và thông số ở
các thực thể, mỗi lớp quản lý lớp xử lý dòng thông tin OAM tương
ứng.
! Mặt phẳng điều khiển: Có cấu trúc phân lớp, nhiệm vụ kết nối
kênh dẫn, xử lý cuộc gọi và các chức năng báo hiệu liên quan tới
việc thiết lập, duy trì, giám sát và giải phóng nối kết.
! Mặt phẳng người dùng: Truyền thông tin của người sử dụng,
bao gồm các cơ chế liên quan đến điều khiển luồng, điều khiển tắc
nghẽn, chống lỗi.
Switching Engineering Page 36
Lớp vật lý
! Gồm hai phân lớp:
! Phân lớp PM (Physical Medium Sublayer):
! Thu thập và tổ chức tế bào ATM được chuyển xuống từ lớp ATM và
truyền đến đường truyền vật lý và ngược lại.
! Cung cấp thông tin liên quan đến môi trường vật lý, và các thông tin
định thời bit.
! Phân lớp TC (Convergence Transmission Sublayer):
! Thực hiện các chức năng bổ sung, lấy các tế bào trống (tế bào được
truyền khi không có các tế bào nào truyền đi).
! Định dạng khung.
! Chuyển đổi luồng tế bào ATM thành luồng mã hoá bít dữ liệu.
Switching Engineering Page 37
Lớp vật lý
! Thực hiện các chức năng:
! Chức năng môi trường vật lý (sợi quang, phát/nhận quang, bộ
nối…).
! Chức năng thông tin đồng bộ bit (cần thiết khi chuyển đổi tín hiệu
truyền dẫn).
! Chức năng tạo và định dạng khung (đối với các trường hợp truyền
dẫn phi ATM như SDH, G.702).
! Chức năng thích ứng khung truyền (thích ứng với mô trường
truyền dẫn phi ATM).
! Chức năng xác định biên của tế bào (xác định tế bào trong dòng
các tế bào).
! Chức năng tạo và xác định HEC (tạo và kiểm tra HEC trong header
ATM).
! Chức năng phân định tốc độ tế bào (ghép thêm các tế bào rỗi để
thích ứng tốc độ).
Switching Engineering Page 38
Lớp ATM
! Thực hiện các chức năng:
! Chức nng ghép và tách tế bào: ghép các tế bào ATM với các luồng ảo và
kênh ảo khác nhau để tạo nên dòng tế bào tổng hợp, hoặc ngược lại. Trong
khi đó, các tế bào ghép không nhất thiết phải là dòng tín hiệu liên tục.
! Chức nng chuyển đổi tế bào VPI/VCI: yêu cầu đối với tổng đài ATM hay
các nút nối chéo ATM. Nó ghép các giá trị mới vào các giá trị trong trường
VPI/VCI.
! Chức nng tạo ra và định danh header của tế bào: dùng cho điểm xác
định lớp ATM để tạo ra hoặc định danh 4 byte đầu của header của tế bào
ATM. Nó ghép các thông tin nhận được từ lớp bậc cao đến các trường
tương ứng để tạo ra header của tế bào và thực hiện quá trình ngược lại để
định danh header. Ngoài ra nó dịch tín hiệu định danh điểm truy nhập dịch
vụ SAPI thành tín hiệu VPI và VCI.
! Chức nng điều khiển dòng chung: điều khiển việc truy nhập và dòng
thông tin trong UNI. Trong trường hợp này, thông tin điều khiển dòng được
chuyển vào các tế bào chỉ định và không chỉ định.
Switching Engineering Page 39
Lớp thích ứng ATM
!AAL (ATM Adaptation Layer) giải quyết mọi công việc được cung cấp
bởi lớp ATM với các dịch vụ khách hàng yêu cầu.
!CCITT định nghĩa 4 lớp như sau:
!
! Dịch vụ lớp A: Dùng cho điện thoại voice, audio và video, yêu cầu tốc độ
bit không đổi.
! Dịch vụ lớp B: Các dịch vụ video, audio có tốc độ bit thay đổi có thể dùng
cho truyền hình hội nghị khi tốc độ bit phụ thuộc vào tính động của hiện
trường.
! Dịch vụ lớp C+D: Các dịch vụ này có tốc độ bit thay đổi nhưng không yêu
cầu thời gian thực giữa nguồn và đích.
Switching Engineering Page 40
Lớp thích ứng AAL
LAN, IP,
SMDS..
Chuyển mạch
khung
Chuyển mạch
gói
Voice+Video
Chuyển mạch
kênh
Nx64 voice
Ứng dụng
AAL-3/4&5AAL-3/4&5AAL-2AAL-1Kiểu dịch vụ
AAL
Không yêu
cầu thời gian
thực
Không yêu
cầu thời gian
thực
Yêu cầu thời
gian thực
Yêu cầu thời
gian thực
Quan hệ
thời gian
Không nối kếtNối kết có
hướng
Nối kết có
hướng
Nối kết có
hướng
Chế độ kết
nối
VBRVBRVBRCBRTốc độ bit
Lớp DLớp CLớp BLớp AThuộc tính
Bảng 5-3 Phân loại lớp thích ứng ATM
Switching Engineering Page 41
Lớp thích ứng AAL
Loại
AAL Chức nng đại diện
AAL-1
Chuyển SDU của cùng một tốc độ bit theo cùng một tốc độ
Chuyển thông tin thời gian giữa phát và thu
Chỉ thị việc xác nhận lỗi
AAL-2
Chuyển SDU theo tốc độ thay đổi
Chuyển thông tin thời gian giữa phát và thu
Chỉ thị việc xác nhận lỗi hoặc không phát hiện lỗi
AAL-
3/4
Cung cấp dịch vụ loại C và D từ AAL-SAP đến ATM-SAPs
Chuyển nhờ phương thức kết nối hoặc không kết nối
AAL-5 Đơn giản hoá chức nng AAL-3/4
Truyền tốc độ cao
Bảng 5-4 Các chức năng đại diện