Đề tài Quản lý tài nguyênvà quá trình trao đổi dữ liệu tại các lớp trong mô hình tham chiếu ATM

Lời mở đầu Công nghệ viễn thông đã và đang phát triển nhanh chóng. Mạng viễn thông ngày nay có khả năng cung cấp nhiều loại dịch vụ tới khách hàng, tuy nhiên nhiều loại dịch vụ được cung cấp trên các mạng khác nhau dẫn đến việc khách hàng ( và cả nhà khai thác) phải đầu tư chồng chéo. Trong những năm 80 mạng tổ hợp số băng hẹp ISDN đã được triển khai, thử nghiệm và thương mại hoá. Tuy nhiên sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và nhu cầu trao đổi thông tin ngày càng tăng nhanh tới mức chóng mặt về cả số lượng và chất lượng thì mạng tích hợp băng hẹp đã nhanh chóng trở nên quá tải và không thể đáp ứng được một khi có các yêu cầu bổ xung thêm vào các dịch vụ đòi hỏi băng thông lớn cũng như thời gian thực. Mạng tổ hợp băng rộng B-ISDN đã ra đời đang dần từng bước thay thế mạng thông tin băng hẹp tại nhiều quốc gia trên thế giới. Mạng B-ISDN đáp ứng các dịch vụ của truyền hình số, truyền hình có độ phân giải cao (HDTV), điện thoại truyền hình với chất lượng cao, các dịch vụ truyền số liệu với tốc độ cao và nhiều các loại dịch vụ khác . Năm 1988 ITU-T đã quyết định kiểu truyền dẫn không đồng bộ ATM sẽ là phương pháp truyền cho mạng B-ISDN trong tương lai. Năm 1990 ITU-T đưa ra 13 khuyến nghị về phương thức truyền dẫn không đồng bộ. Chính những khuyến nghị này đã đặt cơ sở cho mạng truyền dẫn không đồng bộ. Với công nghệ truyền không đồng bộ ATM cho phép chúng ta xây dựng các mạng xương sống có khả năng tương thích nhiều chủng loại thiết bị, tốc độ truyền cao, sử dụng băng thông hiệu quả, băng thông đủ rộng để thoả mãn các nhu cầu ngày càng tăng của xã hội trong việc khai thác các dịch vụ liên mạng Internet. Để có thể hiểu rõ bản chất của công nghệ truyền dẫn không đồng bộ ATM cũng như khai thác hiệu quả, áp dụng công nghệ mới phù hợp với nhu cầu sử dụng, khai thác các dịch vụ băng rộng, chất lượng cao, cũng như khả năng kết nối các chủng loại khác nhau vào cùng một mạng thì việc tìm hiểu các vấn đề quản lý tài nguyên cũng như quá trình trao đổi dữ liệu tại các lớp trong mô hình tham chiếu ATM là một việc rất quan trọng. Với mục đích nêu trên, bản đồ án tốt nghiệp hướng tới việc tìm hiểu, trình bày về công nghệ ATM và vấn đề quản lý tài nguyên mạng.Vì vâỵ nội dung của đồ án tốt nghiệp gồm 2 phần Phần A : Tổng quan về công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM. Phần B : Vấn đề quản lý tài nguyên mạng. ATM là một kỹ thuật rất mới và còn rất nhiều vấn đề đến nay vẫn chưa được giải quyết, ngay trong các tài liệu tham khảo cũng có những vấn đề chưa được định nghĩa một cách rõ ràng hoặc chưa thống nhất về quan điểm. Do đó trong giới hạn bản đồ án tốt nghiệp và thời gian, mặc dù rất cố gắng nhưng bản đồ án này của em chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót , một số vấn đề chưa được trình bày một cách chặt chẽ. Vì vậy em rất mong nhận được sự góp ý, hiệu chỉnh của các thầy cô giáo và các bạn. PhầN A TổNG QUAN Về CÔNG NGHệ TRUYềN tải KHÔNG ĐồNG Bộ atm Chương 1 Khái niệm về mạng đa dịch vụ băng rộng B-ISDN. 1.1 Các đặc điểm của mạng viễn thông ngày nay Hiện nay, các mạng viễn thông hiện tại có các đặc điểm chung là tồn tại một cách riêng rẽ, ứng với mỗi một loại dịch vụ thông tin lại có ít nhất một loại mạng viễn thông riêng biệt để phục vụ dịch vụ đó. Thí dụ: Mạng điện thoại công cộng, còn gọi là mạng POTS (Plain Old Telephone Service): ở đây thông tin tiếng nói được số hoá 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 các 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 ba cách: Truyền bằng sóng vô tuyến, truyền qua hệ thống truyền hình CATV (Community Antenna TV) bằng cáp đồng trục hoặc truyền qua hệ thống vệ tinh, còn gọi hệ thống truyền hình trực tiếp DBS (Direct Broadcast System). Mỗi mạng trên được thiết kế cho các dịch vụ riêng biệt và không thể sử dụng cho các mục đích khác. Thí dụ, ta không thể truyền tiếng nói qua mạng chuyển mạch gói X.25 vì trễ qua mạng này lớn. Hậu quả là hiện nay có rất nhiều loại mạng khác nhau cùng song song tồn tại. Mỗi mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành và 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 dịch vụ độc lập tương ứng với từng mạng Thiếu tính mềm dẻo: Sự ra đời của các thuật toán nén tiếng nói, nén ảnh và tiến bộ trong công nghệ VLSI ảnh hưởng mạng mẽ tới tốc độ truyền tín hiệu. Ngoài ra còn có nhiều dịch vụ truyền thông trong tương lai mà hiện nay chưa dự đoán được, mỗi loại dịch vụ sẽ có tốc độ truyền khác nhau. Ta dễ dàng nhận thấy rằng hệ thống hiện nay rất khó thích nghi với yêu cầu của các dịch vụ khác nhau trong tương lai. Kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng, vận hành cũng như việc sử dụng tài nguyên. Tài nguyên sẵn 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 Như đã nêu ở trên, yêu cầu có một mạng viễn thông duy nhất ngày càng trở nên bức thiết, chủ yếu là do các nguyên nhân sau: Các yêu cầu dịch vụ băng rộng đang lên. Các kỹ thuật xử lý tín hiệu, chuyển mạch, truyền dẫn ở tốc độ cao (cỡ khoảng vài trăm Mbit/s với 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 lĩnh vực tin học và viễn thông. Sự cần thiết phải tổ hợp các dịch vụ phụ thuộc lẫn nhau ở chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói vào một mạng băng rộng duy nhất. So với các mạng khác, dịch vụ tổ hợp có nhiều ưu điểm về mặt kinh tế, phát triển, thực hiện, vận hành và bảo dưỡng. Sự cần thiết phải thoả mãn tính mềm dẻo cho các yêu cầu về phía người sử dụng cũng như người quản trị mạng (về mặt tốc độ truyền, chất lượng dịch vụ .v.v.). Từ những yêu cầu trên mà mạng tổ hợp dịch vụ số băng rộng (B-ISDN - Broadband Integrated Services Digital Network) đã ra đời, B-ISDN cung cấp các cuộc nối thông qua chuyển mạch, các cuộc nối cố định (Permanent) hoặc bán cố định (Semi-Permanent), các cuộc nối từ điểm tới điểm hoặc từ điểm tới nhiều điểm và cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu, các dịch vụ dành trước hoặc các dịch vụ yêu cầu cố định. Cuộc nối trong B-ISDN phục vụ cho cả các dịch vụ chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói theo kiểu đa phương tiện (Multimedia), đơn phương tiện (Monomedia), theo kiểu hướng liên kết (Connection-Oriented) hoặc không liên kết (Connectionless) và theo cấu hình đơn hướng hoặc đa hướng.B-ISDN là một mạng thông minh có khả năng cung cấp các dịnh vụ cải tiến, cung cấp các công cụ bảo dưỡng và vận hành (OAM), điều khiển và quản lý mạng rất hiệu quả. 1.3 Khái niệm về ATM và khả năng của ATM 1.3.1 Khái niệm về ATM Người ta đã nghiên cứu và biết rằng tất cả các loại thông tin đều có tính chất bột phá bùng nổ và không bao giờ là liên tục. Hãy thử phân tích tiếng nói. Quan sát hai người đang nói chuyện ta sẽ thấy năng lượng tiếng nói phát ra liên tục bị ngắt quãng do người nói phải dừng lại nghỉ hay nghe người kia nói. Từ rất lâu rồi, những năm đầu thập kỷ 60, khi nghiên cứu tín hiệu tiếng nói, người ta đã tìm ra được rằng năng lượng âm thanh chỉ được phát ra trong 40% của thời gian nói chuyện. Như vậy là nếu ta tận dụng được thời gian không nói ấy cho việc khác thì thực tế ta đã tăng thông lượng đường truyền lên gấp 2 lần mà nó đặc biệt có ý nghĩa đối với những đường truyền dài. Và từ đó có ý tưởng là truyền những số liệu khác như thư tín điện tử trong thời gian im lặng đó. Qua nghiên cứu thông tin truyền số liệu, người ta thấy rằng thông tin truyền số liệu có đặc tính là bột phá, bùng nổ, và tín hiệu hình video cũng vậy. Với những hệ thống chuyển mạch tương tự (Analog) thông thường trước đây ( Circuit Switching ), một cuộc gọi sau khi được hình thành sẽ chiếm toàn bộ băng thông của mạch đó. Còn với hệ thống chuyển mạch số (Digital) sau này thì toàn bộ tốc độ truyền một rãnh thời gian (Single Time Slot) của mỗi khung truyền được gán cho cuộc gọi. Phương pháp này được gọi là ghép kênh theo thời gian (Time Division Multiplexing). Trong một chu kỳ của khung truyền, nó sẽ phát ra một số bít nhất định của tín hiệu số ( ví dụ 8 bít đại diện cho một mức của một mức tín hiệu điện thoại analog) và nhóm bit này sẽ được nhóm ở trong một rãnh thời gian nhất định được gán cho cuộc gọi đó. Tín hiệu thoại của cuộc gọi đó sẽ đợi để gửi tiếp số liệu đi ở rãnh thời gian ấn định đó trong các khung truyền tiếp theo. Phương thức này có tên là gọi là hệ thống phân cấp số đồng bộ (SDH). Nói tóm lại là toàn bộ băng thông được gán cho cuộc gọi đó mà không cần biết là nó có truyền thông tin trên đó hay nghỉ trong suốt cuộc gọi. Trong chuyển mạch gói (Packet Switching), thay bằng việc tổ chức các nhóm 8-bit đưa vào kênh thời gian nhất định nào đó, số liệu được đóng thành các gói lớn gồm nhiều byte. Kích thước của nó có thể thay đổi dựa theo nhu cầu truyền nhưng không vượt quá một số cho phép nào đó (ví dụ 4048 byte). Mỗi một gói được gửi đi tới các nút mạng như là một chuỗi các bit liên tục nhau và nó chiếm toàn bộ băng thông của đường truyền. Nếu không có thông tin thì không có gói, nếu có nó sẽ kiểm tra đường truyền nếu sẵn sàng thì nó sẽ gửi gói đó đi. Mỗi gói có nhãn hiệu ghi nó thuộc đường nào. Do đó các gói của các đường khác nhau có thể được truyền đi, xen lẫn trên cùng một đường truyền. Nhãn hiệu đó được sử dụng ở các nút để xem gói được truyền đi từ đâu và tới đâu, do đó các nút chuyển mạch của mạng có thể chuyển các gói đó đi đúng tuyến để đi đến địa chỉ cần đến, và tiếp theo là một loạt các công việc để đảm bảo gói đi đúng thứ tự, không bị sai lỗi …Tóm lại là bằng phương pháp này đã giúp cho việc sử dụng băng thông tốt hơn là chiếm cố định một đường cho một cuộc gọi như phương pháp chuyển mạch thông thường vì khi một đường không dùng ( nghỉ ) thì đường khác có thể dùng băng thông đó để truyền số liệu của mình. Một nhược điểm của nó là thời gian trễ : Khi mà một gói đang truyền đi rõ ràng là gói tiếp theo chỉ được truyền đi sau khi việc truyền gói trước kết thúc. Do đó một kết nối không thể đảm bảo là nó sẽ được cung cấp một tốc độ truyền cố định. Ngoài ra nó còn bị ảnh hưởng rất nhiều bởi điều khiển lưu lượng cũng như có sự tắc nghẽn trong lưu thông, điều mà không bao giờ xảy ra trong chuyển mạch thông thường. Để giải quyết những nhược điểm trên người ta đưa ra công nghệ ATM là sự tổ hợp các ưu điểm của 2 phương thức trên. B-ISDN theo ITU-T dựa trên cơ sở kiểu truyền không đồng bộ (ATM - Asynchronous Transfer Mode). Như vậy ATM sẽ là nền tảng của B-ISDN trong tương lai. Trong ATM để giải quyết tính ngắt quãng của số liệu truyền của các loại nguồn số liệu phát thông thường, nâng cao hiệu suất sử dụng đường truyền người ta dùng kỹ thuật chuyển mạch gói. Nhưng ở trong ATM các gói đó rất nhỏ và có độ dài cố định là 53 byte gọi là tế bào ATM. Và thế là giống như công nghệ ghép kênh theo thời gian với việc tạo ra các rãnh thời gian (cell slot ) bằng thời gian truyền một tế bào để cho các tế bào được truyền đi. Hình 1. 1: Cấu trúc khung thời gian trong STM Hình 1. 2: Cấu trúc luồng thông tin trong ATM Trong kiểu truyền không đồng bộ, thuật ngữ "truyền" bao gồm cả lĩnh vực truyền dẫn và chuyển mạch, do đó "dạng truyền" ám chỉ cả chế độ truyền dẫn và chuyển mạch thông tin trong mạng. Thuật ngữ "không đồng bộ" giải thích cho một kiểu truyền trong đó các gói trong cùng một cuộc nối có thể lặp lại một cách bất thường như lúc chúng được tạo ra theo yêu cầu cụ thể mà không theo chu kỳ. Để minh hoạ, hình 1.1 và 1.2 biểu diễn sự khác nhau giữa dạng truyền không đồng bộ và đồng bộ: Trong dạng truyền đồng bộ (STM - Synchronous Transfer Mode), các phần tử số liệu tương ứng với kênh đã cho được nhận biết bởi vị trí của nó trong khung truyền (hình 1.1) Trong khi ở ATM, các gói thuộc về một cuộc nối lại tương ứng với các kênh ảo cụ thể và có thể xuất hiện tại bất kỳ vị trí nào (hình 1.2). 1.3.2 Các đặc điểm và khả năng của ATM ATM là phương thức truyền tải mang đặc tính của chuyển mạch gói, sử dụng kỹ thuật ghép kênh chia thời gian không đồng bộ, bằng việc ghép các luồng tín hiệu vào các khối có kích thước cố định, gọi là tế bào. Tế bào gồm có trường thông tin mang thông tin của khách hàng và mào đầu mang thông tin về mạng, ví dụ thông tin định tuyến. Vì trên cùng một đường truyền, có thể có nhiều tế bào từ các nguồn tín hiệu ghép lại với nhau nên cần phải có biện pháp phân biệt các tế bào cùng chung một nguồn tín hiệu, biện pháp này được thực hiện bằng thông tin được mang trong phần mào đầu tế bào. Trong ATM, một tế bào sẽ có 48 byte cho số liệu và 5 byte cho phần tiêu, 5 byte này phải cung cấp đủ thông thông tin cho phép mạng truyền tế bào đó đến đúng nơi nhận Trường thông tin truyền trong suốt qua mạng ATM và không bị xử lý trong quá trình vận chuyển (ví dụ không có điều khiển lỗi – error control, như trong mạng chuyển mạch gói). Trong mạng ATM, thứ tự các tế bào được giữ nguyên, các tế bào ở phần thu có thứ tự giống như ở phần phát. Mạng ATM sử dụng kỹ thuật hướng liên kết (Connection- Oriented). Một cuộc nối ở lớp ATM bao gồm một hay nhiều chặng (Link), mỗi chặng được gán một số hiệu nhận dạng không đổi trong suốt cuộc nối. Tuy vậy ATM cũng cung cấp một số giao thức cho các dịch vụ truyền số liệu không liên kết (Connectionless). Vì ATM là kỹ thuật có tính chất có kết nối nên đường truyền sẽ được thiết lập trước khi khách hàng trao đổi thông tin với nhau. Điều này được thực hiện bởi thủ tục thiết lập kết nối tại thời điểm bắt đầu và thủ tục giải phóng kết nối tại thời điểm kết thúc. Thủ tục kết nối cuộc gọi sử dụng giao thức báo hiệu đối với các kết nối theo yêu cầu và một số phương thức khác, ví dụ như thủ tục quản lý mạng đối với các kết nối cố định và bán cố định. Một cuộc gọi băng rộng có thể là cuộc gọi đa phương tiện gồm nhiều thành phần: tín hiệu thoại, truyền số liệu, video… Vì mỗi thành phần cuộc gọi đòi hỏi một kết nối riêng rẽ do vậy ở các phần tiếp theo ta sẽ xem xét ở mức “kết nối” chứ không ở mức “cuộc gọi”. Mỗi một kết nối được cấp một dung lượng truyền tải (băng tần) nhất định trong điều kiện có thể, phụ thuộc vào yêu cầu của khách hàng. Điều này được thực hiện bằng thủ tục thiết lập kết nối của quá trình được gọi là điều khiển chấp nhận kết nối (CAC). Quá trình này xử lý các tham số của kết nối sẽ được thiết lập theo các yêu cầu của khách hàng. Ngoài ra còn có quá trình xử lý khác là điều khiển tham số khách hàng (UPC) dùng để giám sát kết nối và đưa ra các xử lý nếu như các kết nối có xu hướng vượt quá giới hạn của các tham số đã được chấp nhận. Các thông tin báo hiệu cho một cuộc nối sử dụng một kênh truyền khác với kênh truyền thông tin của cuộc nối đó, tức là nó sử dụng một số hiệu nhận dạng khác. Vì vậy báo hiệu trong ATM là báo hiệu ngoài băng. Ngoài ra, B-ISDN còn sử dụng thêm thủ tục báo hiệu Meta. Do những đặc điểm trên của phương thức truyền không đồng bộ ATM mà các tế bào có kích thước nhỏ với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễ và biến động trễ là đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gian thực. Kích thước của các tế bào nhỏ sẽ tạo điều kiện cho việc kết hợp kênh chuyển mạch ở tốc độ cao được dễ dàng hơn. ATM có khả năng nhóm nhiều kênh ảo VC (Virtual Channel) thành đường ảo (Virtual Path) giúp cho việc định tuyến được dễ dàng, thông tin được truyền đi với tốc độ cao hơn. Việc nhóm kênh và khả năng chuyển mạch trên cơ sở tế bào cho phép định ra tốc độ mềm dẻo có khả năng thích ứng với tính chất của từng loại dịch vụ. Các đặc điểm chính của mạng ATM được ITU-T đưa ra trong khuyến nghị I.237, theo đó các khả năng về báo hiệu và truyền dẫn của ATM bao gồm: Khả năng cung cấp các dịch vụ băng rộng. Khả năng cung cấp các dịch vụ cho N-ISDN với tốc độ cơ sở 64 Kbit/s. Cung cấp các chức năng báo hiệu từ người sử dụng tới mạng. Cung cấp các chức năng báo hiệu giữa các nút mạng. Cung cấp các chức năng báo hiệu từ người sử dụng tới người sử dụng. Chương 2 Kỹ thuật B-ISDN 2.1 Cấu trúc phân lớp – Mô hình tham chiếu giao thức của mạng B-ISDN Giống như bất kỳ một công nghệ truyền tin mới nào, dầu rằng rất khó khăn nhưng người ta cũng phải cố gắng xem xét nó trên cấu trúc phân lớp. Cũng như vậy đối với ATM. Cấu trúc phân lớp logic được sử dụng trong ATM dựa trên mô hình tham chiếu liên kết các hệ thống mở OSI. Nó được bắt đầu bằng lớp vật lý (PHY) nơi mà các thông tin được truyền đi theo dạng các bít qua các cáp thường hay cáp quang và ở đó cũng cần có những phương pháp để nhận biết/ điều khiển được chúng. Bên trên lớp vật lý là lớp ATM, nơi mà có thể tìm thấy các tế bào ATM. Tất cả các vấn đề điều khiển, quản lý mạng ATM diễn ra tại lớp này. Và cuối cùng, trên lớp ATM là lớp tương thích ATM-ALL. Lớp này được dùng như là giao diện để ghép mạng ATM với các giao thức đang hiện hành. Do có nhiều loại giao thức nên có nhiều loại ALL khác nhau. Đối với mạng ATM, lớp ALL là trong suốt, nó chỉ được dùng ở hệ thống đầu cuối. Tuy vậy mô hình ATM sử dụng khái niệm các lớp và các mặt phẳng riêng rẽ cho từng chức năng riêng biệt như chức năng dành cho người sử dụng, chức năng điều khiển, chức năng quản lý mạng. Khái niệm này được gọi là mô hình tham chiếu giao thức B-ISDN (B-ISDN PRM - Protocol Reference Model). BISDN-PRM có cấu trúc phân lớp từ trên xuống, bao gồm các chức năng truyền dẫn, chuyển mạch, các giao thức báo hiệu và điều khiển, các ứng dụng và dịch vụ. Mô hình tham chiếu giao thức B-ISDN bao gồm ba mặt phẳng như được trình bày trên hình 2.1, các mặt phẳng đó là: mặt phẳng quản lý, mặt phẳng điều khiển (hay báo hiệu) và mặt phẳng của người sử dụng. Mặt phẳng quản lý: Bao gồm hai chức năng chính là chức năng quản lý mặt phẳng (Plane Management) và chức năng quản lý lớp (Layer Management). Tất cả các chức năng liên quan tới toàn bộ hệ thống (từ đầu cuối tới đầu cuối) đều nằm ở quản lý mặt phẳng, nhiệm vụ của nó là tạo sự phối hợp làm việc giữa những mặt phẳng khác nhau. Trong khi chức năng quản lý mặt phẳng không có cấu trúc phân lớp thì chức năng quản lý lớp lại được chia thành các lớp khác nhau nhằm thực hiện các chức năng quản lý có liên quan tới tài nguyên và thông số nằm ở các thực thể có giao thức (như báo hiệu chẳng hạn). Đối với mỗi lớp, quản lý lớp xử lý dòng thông tin OAM tương ứng Mặt phẳng người sử dụng: Nhiệm vụ của mặt phẳng này là để truyền thông tin của người sử dụng từ điểm A tới điểm B trên mạng. Tất cả các cơ chế có liên quan như điều khiển luồng, điều khiển tắc nghẽn, chống lỗi đều được thực hiện ở mặt phẳng này. Nó cũng có cấu trúc phân lớp, mỗi lớp thực hiện một chức năng riêng biệt liên quan tới việc cung cấp dịch vụ cho người sử dụng. Mặt phẳng điều khiển (hoặc báo hiệu): Mặt phẳng điều khiển cũng có cấu trúc phân lớp. Mặt phẳng này có nhiệm vụ thực hiện các chức năng điều khiển đường nối (Connection control) và cuộc gọi (Call control). Chúng thực hiện các chức năng báo hiệu có liên quan tới việc thiết lập, giám sát và giải phóng đường nối hoặc cuộc gọi. Hình 2.1 : Mô hình tham chiếu giao thức B-ISDN(BISDN-BRM) 2.2 Lớp vật lý trong ATM Có một sự khác nhau rất quan trọng trong việc phân biệt giữa lớp vật lý của ATM và lớp vật lý truyền thống của các hệ thống mở OSI. Tại lớp vật lý truyền thống công việc của nó là liên quan đến việc tải các phần tử nhỏ bé nhất (ở đây là các bit ) từ lớp này đến lớp khác.Thế nhưng trong ATM phần tử nhỏ bé nhất lại là tế bào. Do đó rõ ràng lớp vật lý của ATM phải có chức năng tải tế bào và chức năng này được mang tên là lớp con hội tụ truyền. Dưới nó là lớp con đường truyền vật lý có nhiệm vụ liên quan đến nhiệm vụ thông thường của lớp vật lý truyền thống. Như vậy trong ATM, lớp vật lý được chia làm 2 lớp con là lớp con đường truyền và lớp con hội tụ truyền. 2.2.1 Lớp con đường truyền vật lý (Physical Medium – PM) Lớp con đường truyền vật lý là lớp thấp nhất, các chức năng của nó hoàn toàn phụ thuộc vào môi trường truyền dẫn cụ thể. Lớp này cung cấp các khả năng truyền dẫn bit, nó cũng làm nhiệm vụ mã hoá đường truyền và nếu cần thiết thực hiện biến đổi quang điện. Lớp con PM còn có nhiệm vụ đồng bộ bit. Trong chế độ hoạt động bình thường, các bit đồng bộ trên đường truyền dựa vào các bit đồng bộ thu được qua giao diện, tuy vậy hệ thống cũng có thể sử dụng hệ thống đồng bộ riêng của mình. Mạng ATM trong tương lai sẽ chủ yếu sử dụng các đường truyền dẫn là cáp quang, kể cả mạng trung kế và mạng truy nhập ATM. 2.2.2 Lớp con hội tụ truyền Lớp con hội tụ truyền là lớp thứ hai thuộc về lớp vật lý. Do ở lớp dưới ( lớp con đường truyền vật lý ) có những phương thức giao diện khác nhau đối với cáp quang hoặc phương tiện truyền thông khác nên trong mức này cũng có những điểm khác nhau. Tuy nhiên về chức năng cơ bản là khá giống nhau, sự khác nhau chỉ ở các cơ chế thực hiện các chức năng như cơ chế nhận biết tế bào và các cơ chế sắp xếp tế bào lên khung truyền. Nó có 5 chức năng sau: Thêm vào hoặc lấy ra các tế bào trống (Cell Rate Decoupling ): Khi không có các tế bào chứa thông tin hữu ích hoặc tế bào OAM ở mức vật lý thì các tế bào trống sẽ được truyền đi trên các đường truyền để đảm bảo dòng tốc độ tế bào là không đổi. Lớp này cũng có nhiệm vụ lấy các tế bào trống đó ra tại đầu cuối. Mỗi octet của tế bào trống trong phần trường thông tin sẽ là 01101010 Tạo và kiểm tra mã HEC(Mã kiểm soát tiêu đề Header Error Control ) : ở đầu phát, mã HEC được xác định bởi 4 octet đầu trong phần tiêu đề của tế bào ATM, kết quả tính toán được đưa vào octet thứ 5. Giá trị HEC là phần dư cho phép chia modun 2 của tích 4 octet đầu tiên nhân X8 với đa thức sinh x8 + x2+x+1. Đa thức sinh trên có khả năng sửa các lỗi bit đơn và phát hiện lỗi chùm ở tiêu đề của té bào. Bình thường đầu thu được đặt ở chế độ sửa sai, khi phát hiện ra một lỗi đơn trong tiêu đề của tế bào ATM thì lỗi này sẽ được sửa. Nếu xuất hiện lỗi nhóm thì cả tế bào sẽ bị huỷ. Trong cả hai trường hợp, sau khi tìm ra lỗi đơn hoặc lỗi chùm, hệ thống sẽ tự động chuyển qua chế độ phát hiện lỗi, ở trạng thái phát hiện lỗi này thì khi có lỗi đơn hoặc lỗi chùm xuất hiện thì tế bào sẽ bị huỷ. Hệ thống duy trì ở chế độ phát hiện lỗi cho tới khi không tiếp tục phát hiện ra tế bào lỗi nữa, lúc đó sẽ tự động quay lại chế độ sửa sai. Nhận biết giới hạn tế bào (Cell Delineation) Chức năng này cho phép bên thu nhận biết giới hạn của một tế bào. Sự nhận biết này dựa trên cơ sở sự tương quan của các bit tiêu đề và mã HEC tương ứng. Biến đổi dòng tế bào thành các khung truyền dẫn (Transmission Frame Adaptation) Tại đầu phát, chức năng này có nhiệm vụ làm cho dòng tế bào tới từ các lớp trên thích ứng với các cấu trúc khung số liệu được sử dụng trong hệ thống truyền dẫn. Tại đầu thu, dòng tế bào được khôi phục lại từ các khung truyền dẫn. Các hệ thống thường được dùng là hệ thống phân cấp số đồng bộ SDH và hệ thống truyền dẫn dựa trên cơ sở các tế bào Khung truyền dẫn Nó có nhiệm vụ tạo ra các khung truyền dẫn và ghép các tế bào ATM vào những khung này. Kích thước khung truyền dẫn phụ thuộc vào tốc độ truyền. Tại đầu thu các khung truyền dẫn được nhận biết và khôi phục lại. Từ các khung này ta có thể khôi phục lại dòng tế bào ATM. Cấu trúc các khung truyền dẫn có thể khác nhau tuỳ thuộc vào từng hệ thống truyền dẫn cụ thể. Trong chế độ truyền SDH các tế bào ATM được đóng vào các khung truyền dẫn gọi là “container”, phần đầu của các “container” này chứa các thông tin điều khiển. 2.3 Lớp ATM Lớp ATM là thành phần chính của mạng ATM, trong đó hầu hết các dịch vụ chính của mạng được thực hiện trong lớp này. Đây là lớp mà ta có thể tìm thấy được tế bào ATM. Nó là lớp nhận nhóm số liệu từ tầng trên, tạo ra trường tiêu đề của tế bào ATM, giúp tế bào được truyền đi đến đầu nhận và tách nó trả về số liệu lớp cao hơn. Chính ở trong lớp này, chức năng nối mạng được thực hiện thông qua các kênh ảo và đường ảo. Ngoài ra các chức năng khác của mạng như điều khiển lưu lượng, tắc nghẽn đều được thực hiện tại lớp này. 2.3.1 Cấu trúc của tế bào ATM. Trong phần 2.2 ta đã xem xét việc truyền các tế bào ra đường truyền vật lý thông qua lớp vật lý của ATM. Sau đây sẽ xem xét đến cấu trúc tế bào và lớp ATM để xem làm thế nào mà những tế bào này có thể được truyền đúng đến nơi nhận. ATM có đặc điểm hướng liên kết do đó khác với mạng chuyển mạch gói, các địa chỉ nguồn và đích, số thứ tự gói không cần thiết trong ATM. Hơn nữa do chất lượng của đường truyền rất tốt nên các cơ chế chống lỗi trên cơ sở từ liên kết tới liên kết cũng được bỏ qua. Ngoài ra ATM cũng không cung cấp các cơ chế điều khiển luồng giữa các nút mạng do cơ cấu điều khiển cuộc gọi của nó. Vì vậy chức năng của phần tiêu đề tế bào ATM chỉ còn là nhận dạng cuộc nối ảo. Phần tiêu đề tế bào ATM có hai dạng: một dạng là các tế bào được truyền trên giao diện giữa người sử dụng và mạng (UNI - User-Network Interface), dạng còn lại là các tế bào được truyền giữa các nút chuyển mạch (NNI - Network Node Interface). Hình 2.2: Cấu trúc tế bào ATM tại giao diện NNI Hình 2.3: Cấu trúc tế bào ATM tại giao diện UNI 2.3.1.1 Số hiệu nhận dạng kênh ảo (VCI) và đường ảo (VPI) Kênh truyền A