Trình bày các ứng dụng của công nghệ ATM và đặc biệt là ứng dụng trong mạng ATM-LAN

Lêi nãi ®Çu Nhu cÇu vÒ giao tiÕp trao ®æi th«ng tin ®èi víi loµi ng­êi trá nªn kh«ng thÓ thiÕu trong cuéc sèng hµng ngµy vµ nhu cÇu Êy ngµy cµng t¨ng cïng víi sù ph¸t triÓn rÊt cao cña trÝ tuÖ loµi ng­êi. B¾t ®©u tõ chiÕc m¸y ®iÖn tho¹i, lµ mét sù nh¶y vät lín trong th«ng tin cña loµi ng­êi, con ng­êi dÇn dÇn tiÕn tíi viÖc truyÒn d÷ liÖu ch÷, truyÒn sè liÖu ®i tõ ®iÓm nµy tíi ®iÓm kh¸c. tiÕp ®ã lµ viÖc truyÒn h×nh ¶nh lµm con ng­êi g¾n bã víi nhau h¬n vµ b©y giê ng­êi ta muèn dïng tÊt c¶ c¸c lo¹i th«ng tin kh¸c nhau nh­ tiÕng nãi, h×nh ¶nh, sè liÖu trong cïng mét lóc( nh­ cÇu truyÒn h×nh) truyÒn tõ mét ®iÓm ®Õn nhiÒu ®iÓm hoÆc tõ mét ®iÓm ®Õn mét ®iÓm. Cø mçi lÇn nh­ vËy, cïng víi sù tiÕn bé trong th«ng tin, nh÷ng hÖ thèng th«ng tin cïng víi sù cung cÊp cho nã ngµy cµng lín dÇn lªn, nã ®· vµ ®ang ®Æt ra nh÷ng th¸ch thøc míi vÒ mÆt qu¶n lý cho con ng­êi. M¹ng dÞch vô tæ hîp sè b¨ng hÑp N - ISDN ra ®êi vµo ®Çu nh÷ng n¨m 80 nh­ lµ mét cøu c¸nh cho sù ph¸t triÓn nµy. Nã cho phÐp mét m¹ng cã thÓ cung cÊp tÊt c¶ c¸c dÞch vô hiÖn cã. Tuy nhiªn, sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña c«ng nghÖ th«ng tin vµ nhu cÇu trao ®æi th«ng tin ngµy cµng t¨ng nhanhvµ ®a d¹ng ho¸ cña x· héi ®ßi hái ph¶i cÊp b¸ch c¸c dÞch vô truyÒn ¶nh bao gåm c¶ ¶nh tÜnh vµ ¶nh ®éng chÊt l­îng cao vµ truyÒn sè liÖu, truyÒn file tèc ®é siªu cao mµ chóng yªu cÇu tèc ®é bÝt tíi vµi tr¨m Mb/s, thËm chÝ tíi hµng chôc Gb/s. Nãi chung m¹ng ISDN b¨ng hÑp kh«ng thÓ ®¸p øng, tho¶ m·n ®­îc c¸c yªu cÇu bæ xung nªu trªn. mét m¹ng viÔn th«ng thèng nhÊt ®¸p øng tÊt c¶ c¸c lo¹i h×nh dÞch vô viÔn th«ng vµ xö lý tin víi tèc ®é yªu cÇu rÊt kh¸c nhau tõ mét vµi Kb/s ®Õn hµng chôc Gb/s, thËm chÝ hµng Tb/s gäi lµ m¹ng sè liªn kÕt ®a dÞch vô b¨ng réng (B-ISDN) vµ chØ cã B- ISDN víi cã kh¶ n¨ng cung cÊp dÞch vô ®a ph­¬ng tiÖn. Ngµy nay mét sè gi¶i ph¸p kü thuËt ®· ®­îc ®Ò xuÊt nh»m c¶i thiÖn ®é thùc hiÖn cña m¹ng viÔn th«ng vµ tiÕn tíi thùc hiÖn B-ISDN. Trong sè c¸c C«ng nghÖ th«ng tin kh¸c nhau ph¶i kÓ ®Õn c«ng nghÖ quan träng nhÊt ®ã lµ ph­¬ng thøc truyÒn kh«ng ®ång bé ( Asynchronous transfer Mode - ATM). ATM cã thÓ øng dông trong c¸c m«i tr­êng kh¸c nhau nh­ m¹ng LAN, m¹ng WAN, m¹ng c«ng céng, m¹ng c¸p truyÒn h×nh. Do vËy ITU-T ®· quyÕt ®Þnh r»ng kiÓu truyÒn kh«ng ®ång bé ATM sÏ lµ ph­¬ng ph¸p truyÒn cho m¹ng B-ISDN trong t­¬ng lai vµ ®· ®­a ra c¸c khuyÕn nghÞ vÒ ATM, ®Æt c¬ së cho m¹ng ATM còng nh­ phÇn lín c¸c tham sè cña nã. T¹i ViÖt Nam hiÖn nay cïng víi sù ph¸t triÓn nhanh chãng cña ngµnh B­u chÝnh ViÔn th«ng, c«ng nghÖ ATM còng ®· b¾t ®Çu ®­îc chó träng nghiªn cøu nh»m ®¸p øng ®­îc nh÷ng nhu cÇu ngµy cµng t¨ng cña x· héi. B¶n ®å ¸n nµy lµ mét phÇn trong qu¸ tr×nh nghiªn cøu, t×m tßi nh»m tiÕn tíi nhanh chãng ¸p dông c«ng nghÖ mòi nhän nµy t¹i ViÖt Nam, néi dung chñ yÕu lµ : nghiªn cøu hÖ thèng ATM vµ øng dông ATM trong m¹ng côc bé (ATM-LAN). §Ò ¸n gåm hai phÇn : PhÇn A: Tr×nh bµy lý thuyÕt chung vÒ c«ng nghÖ truyÒn t¶i kh«ng ®ång bé ATM nh­ ®Æc ®iÓm chung, c¸c dÞch vô, c¸c tÝnh to¸n ®Ó thiÕt lËp tham sè ATM, c¸c giao thøc ë c¸c tiÕp gi¸p kh¸c nhau, chuyÓn m¹ch truyÒn dÉn. PhÇn B: Tr×nh bµy c¸c øng dông cña c«ng nghÖ ATM vµ ®Æc biÖt lµ øng dông trong m¹ng ATM-LAN. PhÇn nµy t«i cè g¾ng tr×nh bµy trong ph¹m vi cã thÓ vÒ kiÕn thøc m¹ng ATM-LAN, øng dông quan träng cña ATM lµ m« pháng ATM-LAN. B-ISDN lµ mét kü thuËt rÊt míi, ATM- LAN còng ch­a ®­îc sö dông réng r·i do cßn mét sè vÊn ®Ò cÇn gi¶i quyÕt, do ®ã b¶n ®å ¸n kh«ng tr¸nh khái mét sè thiÕu sãt vµ nhiÒu vÊn ®Ò vÉn ch­a ®­îc tr×nh bµy vµ gi¶i quyÕt. V× vËt t«i rÊt mong ®­îc sù gãp ý vµ gióp ®ì cña c¸c thÇy c« vµ c¸c b¹n. Môc lôc Lêi nãi ®Çu. PhÇn I: C¬ së lý thuyÕt chung vÒ c«ng nghÖ chuyÓn t¶i kh«ng ®ång bé ATM. Ch­¬ng I : ATM gi¶i ph¸p cho c¸c dÞch vô viÔn th«ng b¨ng réng 1.1 Giíi thiÖu. 1.1.1 C¸c ®Æc ®iÓm cña m¹ng viÔn th«ng ngµy nay. 1.1.2 Sù ra ®êi cña hÖ thèng viÔn th«ng míi B- ISDN 1.2 Giíi thiÖu vÒ ATM vµ kh¶ n¨ng cña ATM. 1.2.1 Kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ ATM. 1.2.2 C¸c lÜnh vùc c«ng nghÖ míi quyÕt ®Þnh sù ra ®êi vµ ph¸t triÓn cña ATM Ch­ong II : X©y dùng c¸c tham sè c¬ b¶n cho B-ISDN 2.1. C¸c tham sè cña hÖ thèng. 2.1.1.Tèc ®é bit tù nhiªn, tèc ®é bit trung b×nh, tèc ®é bit cùc ®¹i vµ tèc ®ä truyÒn dÞch vô cña m¹ng 2.1.2. C¸c tham sè ®Æc tr­ng cho chÊt l­îng m¹ng. 2.2. Lùa chän kiÓu truyÒn cho B-ISDN. 2.2.1. chuyÓn m¹ch kªnh 2.2.2.chuyÓn m¹ch kªnh ®a tèc ®é 2.2.3 chuyÓn m¹ch kªnh tèc ®é cao 2.2.4. chuyÓn m¹ch gãi. 2.2.5. d¹ng truyÒn kh«ng ®ång bé ATM. 2.3. TÝnh to¸n c¸c tham sè c¬ b¶n cho ATM. 2.3.1. §é trÔ. 2.3.2. Tû lÖ lçi. 2.4. X¸c ®Þnh ®é d¹i cho tÕ bµo ATM. 2.4.1. Lùa chän gi÷a hai gi¶i ph¸p ®é dµi cè ®Þnh hay thay®æi 2.4.2. Lùa chän kÝch th­íc cña tÕ bµo ATM. 2.5. Tãm t¾t. Ch­¬ng III : kü thuËt m¹ng ATM 3.1. Më ®Çu . 3.2. §Æc ®iÓm kü thuËt cña B-ISDN 3.3. Kü thuËt liªn kÕt m¹ng trong B-ISDN 3.3.1. M« h×nh s¾p xÕp c¸c líp m¹ng cña B- ISDN 3.3.2. Mét sè kh¸i niÖm cã liªn quan ®Õn kªnh ¶o vµ ®­êng ¶o 3.3.3. C¸c øng dông cña cuéc nèi kªnh ¶o vµ ®­êng ¶o. 3.4. CÊu tróc tÕ bµo ATM. 3.4.1.Sè liÖu nhËn d¹ng kªnh ¶o VCD vµ ®­êng ¶o VPI. 3.4.2 KiÓu tÕ bµo. 3.4.3 CLP 3.4.4HEC 3.4.5GFC 3.5 Nguyªn lý chuyÓn m¹ch vµ b¸o hiÖu trong ATM. 3.5.1 Nguyªn lý chuyÓn m¹ch 3.5.2 Nguyªn lý b¸o hiÖu 3.6 CÊu tróc ph©n líp cña m¹ng ATM 3.6.1Tæng quan 3.6.2 C¸c líp thÊp trong B- ISDN 3.6.3 C¸c líp cao trong B-ISDN 3.7 M¹ng cña ng­êi sö dông vµ c¸c vÊn ®Ò th«ng tin liªn m¹ng 3.7.1§Æc ®iÓm giao diÖn UNI 3.7.2M« h×nh m¹ng CN 3.8 Tãm t¾t Ch­¬ng IV : hÖ thèng truyÒn dÉn trong ATM 4.1 Tæng quan 4.2 C¸c thiÕt bÞ truyÒn dÉn b¨ng r«ng 4.2.1 BéghÐp kªnh SDH 4.2.2 Bé ph©n kªnh SDH 4.2.3 Bé h©n luång th«ng tin ®ång bé 4.2.4 Bé tËp trung vµ bé d·n ATM 4.2.5 Bé nèi xuyªn ATM 4.2.6 ChuyÓn m¹ch ATM 4.2.7 C¸c khèi dÞch vô 4.2.8 phÇn tö kÕt nèi liªn m¹ng IWU 4.3 C¸c chøc n¨ng truyÒn dÉn b¨ng réng 4.3.1 T¹o ra c¸c tÕ bµo ATM tõ dong th«ng tin lªn tôc 4.3.2 TruyÒn dÉn tÕ bµo ATM 4.3.3 GhÐp kªnh vµ tËp trung dßng th«ng tin 4.3.4 Ph©n luång vµ trung chuyÓn dßng tÕ bµo 4.4 M¹ng truyÒn dÉn SONET/SDH 4.5 CÊu tróc truyÒn dÉn b¨ng réng 4.5.1 CÊu tróc m¹ng ®Þa ph­¬ng C©u tróc m¹ng trung kÕ 4.6 Tãm t¾t PhÇn B : tæng quan m« h×nh cÊu tróc m¹ng b¨ng réng Ch­¬ng V : tæng quan vÒ m« h×nh m¹ng ATM 5.1 CÊu tróc m¹ng côc bé 5.2 Ph­¬ng tiÖn truyÒn 5.3 Quan hÖ gi÷a ph­¬ng tiÖn truyÒn vµ cÊu tróc 5.4 C¸c giao thøc ®iÒu khiÓn truy nhËp ph­¬ng tiÖn truyÒn 5.4.1Truy nhËp ngÉu nhiªn CSMA/CD 5.4.2Token BUS 5.4.3Token Ring 5.5 KiÕn tróc ATM - LAN 5.6 M« pháng ATM - LAN Ch­¬ng IV : M« pháng m¹ng ATM-LAN 6.1 Tæng quan 6.2 KiÕn tróc giao thøc 6.3 M« pháng LAN 6.3.1 Giíi thiÖu 6.3.2 Client vµ Server trªn LAN m« pháng 6.3.3 Toµn côc cña m« pháng LAN 6.3.4 D¹ng khung LAN m« pháng Ch­¬ng I : ATM gi¶i ph¸p cho c¸c dÞch vô viÔn th«ng b¨ng réng 1.1Giíi thiÖu. 1.1.1.C¸c ®Æc ®iÓm cña m¹ng viÔn th«ng ngµy nay. Cho ®Õn nay c¸c m¹ng viÔn th«ng lµ c¸c m¹ng chuyªn dông, øng víi mçi lo¹i dÞch vô th«ng tin l¹i cã Ýt nhÊt mét lo¹i m¹ng viÔn th«ng ®Ó phôc vô dÞch vô ®ã. VÝ dô ; m¹ng telex : dïng ®Ó göi c¸c bøc ®iÖn d­íi d¹ng ký tù ®· ®­îc m· 5 bit ( m· Baudot). Tèc ®é truyÒn rÊt thÊp ( tõ 75 ®Õn 300 bit/s ). M¹ng ®iÖn tho¹i c«ng céng : cßn gäi lµ m¹ng POTS ( plain old telephone service ), ë ®©y th«ng tin tiÕng nãi ®­îc sè ho¸ vµ chuyÓn m¹ch qua hÖ thèng m¹ch ®iÖn tho¹i c«ng céng PSTN ( Public switched telephone network ) M¹ng truyÒn sè liÖu bao gåm m¹ng truyÒn m¹ch gãi ®Ó trao ®æi gi÷a c¸c m¸y tÝnh dùa trªn c¸c thñ tôc X25 vµ m¹ng truyÒn sè liÖu chuyÓn m¹ch kªnh X21. C¸c tÝn hiÖu truyÒn h×nh cã thÓ truyÒn theo 3 c¸ch : truyÒn b»ng sãng v« tuyÕn, truyÒn qua hÖ thèng m¹ng truyÒn h×nh CATV ( community antenna TV) b»ng c¸p ®ång trôc hoÆc qua hÖ thèng vÖ tinh, cßn gäi hÖ thèng truyÒn h×nh trùc tiÕp DBS ( direct broadcast system ). Trong ph¹m vi c¬ quan viÖc truyÒn sè liÖu gi÷a c¸c m¸y tÝnh ®­îc thùc hiÖn bëi m¹ng côc bé LAN ( local area network ) mµ næi tiÕng nhÊt lµ m¹ng Ethernet, token bus vµ token ring Mçi m¹ng trªn ®­îc thiÕt kÕ cho c¸c dÞch vô riªng biÖt vµ kh«ng thÓ sö dông cho c¸c môc ®Ých kh¸c. VÝ dô : ta kh«ng thÓ truyÒn hÖ thèng nãi qua m¹ng truyÓn m¹ch gãi X25 v× trÔ qua m¹ng nµy qu¸ lín. HËu qu¶ lµ hiÖn nay cã rÊt nhiÒu lo¹i m¹ng kh¸c nhau cïng song song tån t¹i. Mçi m¹ng l¹i yªu cÇu ph­¬ng ph¸p thiÕt kÕ, s¶n xuÊt, vËn hµnh, b¶o d­ìng kh¸c nhau. Nh­ vËy m¹ng viÔn th«ng hiÖn t¹i cã rÊt nhiÒu nh­îc ®iÓm mµ quan träng nhÊt lµ : ChØ truyÒn ®­îc c¸c dÞch vô ®éc lËp t­¬ng øng víi tõng lo¹i m¹ng . ThiÕu mÒm dÎo : sù ra ®êi cña c¸c thuËt to¸n nÐn tiÕng nãi, nÐn ¶nh vµ tiÕn bé trong c«ng nghÖ VLSI ¶nh h­ëng m·nh mÏ tíi tèc ®é truyÒn tÝn hiÖu. Ngoµi ra cßn cã nhiÒu dÞch vô truyÒn th«ng trong t­¬ng lai mµ hiÖn nay ch­a dù ®o¸n tr­íc ®­îc, mçi lo¹i dÞch vô sÏ cã tèc ®é truyÒn kh¸c nhau. Ta dÔ dµng nhËn thÊy r»ng hÖ thèng hiÖn nay rÊt khã thÝch nghi yªu cÇu cña c¸c dÞch vô kh¸c trong t­¬ng lai. KÐm hiÖu qu¶ trong viÖc b¶o d­ìng, vËn hµnh còng nh­ viÖc sö dông tµi nguyªn. V× tµi nguyªn s½n cã trong mét m¹ng kh«ng thÓ chia sÎ cho c¸c m¹ng kh¸c cïng sö dông. 1.1.2.Sù ra ®êi cña hÖ thèng viÔn th«ng míi B- ISDN Nh­ ®· nªu trªn, yªu cÇu cã mét m¹ng viÔn th«ng duy nhÊt ngµy cµng trë nªn bøc thiÕt, chñ yÕu lµ do c¸c nguyªn nh©n sau : C¸c yªu cÇu dÞch vô b¨ng ®ang t¨ng lªn C¸c kü thuËt xö lý tÝn hiÖu, chuyÓ m¹ch truyÒn dÉn ë tèc ®é cao ( kho¶ng vµi tr¨m Mbit/s tíi vµi Gbit/s) ®· trë thµnh hiÖn thùc. Nh÷ng tiÕn bé vÒ kh¶ n¨ng xö lý ¶nh vµ sè liÖu Sù ph¸t triÓn cña m¹ng øng dông phÒn mÒm trong lÜch vùc tin häc vµ viÔn th«ng. Sù cÇn thiÕt ph¶i tæ hîp c¸c dÞch vô phô thuéc lÉn nhau ë chuyÓn m¹ch kªnh vµ chuyÓn m¹ch gãi vµo mét m¹ng b¨ng réng duy nhÊt. So víi c¸c m¹ng kh¸c, dÞch vô tæ hîp vµ m¹ng tæ hîp cã nhiÒu ­u ®iÓm vÒ mÆt kinh tÕ, ph¸t triÓn, thùc hiÖn vËn hµnh vµ b¶o d­ìng. Sù cÇn thiÕt ph¶i tho¶ m·n tÝnh mÒn dÎo cho c¸c yªu cÇu vÒ phÝa ng­êi sö dông, còng nh­ ng­êi qu¶n trÞ m¹ng ( vÒ mÆt tèc ®é truyÒn, chÊt l­îng dÞch vô ). KhuyÕn nghÞ ITU -T121 ®­a ra tæng quan vÒ kh¶ n¨ng cña B-ISDN nh­ sau : B-ISDN cung cÊp c¸c cuéc nèi th«ng qua chuyÓn m¹ch c¸c cuéc nèi cè ®Þnh ( parmanent ) hoÆc b¸n cè ®Þnh ( Semi – parmanent ), c¸c cuéc nèi tõ ®iÓm tíi ®iÓm, hoÆc tõ ®iÓm tíi nhiÒu ®iÓm vµ cung cÊp c¸c dÞch vô theo yªu cÇu cè ®Þnh. Cuéc nèi trong B- ISDN phôc vô cho c¸c dÞch vô chuyÓn m¹ch kªnh, chuyÓn m¹ch gãi theo kiÓu ®a ph­¬ng tiÖn( Multimedia ), ®¬n ph­¬ng tiÖn ( monomedia) theo kiÓu h­íng liªn kÕt ( connectionless) vµ theo cÊu h×nh ®¬n h­íng hoÆc ®a h­íng B- ISDN lµ mét m¹ch th«ng minh cã kh¶ n¨ng cung cÊp c¸c dÞch vô c¶i tiÕn, cung cÊp c¸c cung cô b¶o d­ìng vµ vËn hµnh (OAM), ®iÒu khiÓn vµ qu¶n lý m¹ch rÊt hiÖu qu¶. 1.2. Giíi thiÖu vÒ ATM vµ kh¶ n¨ng cña ATM. 1.2.1. Kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ ATM. B-ISDN theo ITU-T dùa trªn c¬ së truyÒn kh«ng ®ång bé ATM. Nh­ vËy ATM sÏ lµ nÒn t¶ng cña B- ISDN trong t­¬ng lai. H×nh 1.1. CÊu tróc khung thêi gian trong ATM Kªnh1 Kªnh2 Kªnh n Kªnh1 Kªnh2 Kªnhn Khe thêi gian Kkung thêi gian 125m H×nh 1.1 : CÊu tróc khung thêi gian trong STM Kªnh1 Kªnh5 Kªnh1 Kªnh1 Kªnh5 Kªnh1 Kªnh kh«ng sö dông PhÇn tiªu ®Ò cña tÕ bµo ATM PhÇn th«ng tin cña ng­êi sö dông H×nh 1.2 : cÊu tróc luång th«ng tin trong ATM Trong kiÓu truyÒn kh«ng ®ång bé, thuËt ng÷ “ truyÒn “ bao gåm c¶ lÜnh vùc truyÒn dÉn vµ chuyÓn m¹ch, do ®ã “ d¹ng truyÒn “ ¸m chØ c¶ chÕ ®é truyÒn dÉn vµ chuyÓn m¹ch th«ng tin trong m¹ng. ThuËt ng÷ “ kh«ng ®ång bé” gi¶i thÝch cho mét kiÓu truyÒn trong ®ã c¸c gãi trong cïng mét cuéc nèi cã thÓ lÆp l¹i mét c¸ch bÊt th­êng nh­ lóc chóng ®ùoc t¹o ra theo yªu cÇu cô thÓ mµ kh«ng theo chu kú. §Ó minh ho¹, h×nh 1.1 vµ 1.2 biÓu diÔn sù kh¸c nhau gi÷a d¹ng truyÒn ®ång bé vµ d¹ng truyÒn kh«ng ®ång bé. Trong d¹ng truyÒn ®ång bé STM ( Synchronous transfer mode ), c¸c phÇn tö sè liÖu t­¬ng øng víi kªnh ®· cho ®­îc nhËn biÕt bëi vÞ trÝ cña nã trong khung truyÒn ( H×nh 1 ) trong khi ë ATM c¸c gãi thuéc vÒ mét cuéc nèi l¹i t­¬ng øng víi c¸c kªnh ¶o cô thÓ vµ cã thÓ xuÊt hiÖn t¹i bÊt kú vÞ trÝ nµo ( H×nh 2). ATM cßn cã hai ®Æc ®iÓm quan träng Thø nhÊt : ATM sö dông c¸c gãi cã kÝch th­íc nhá vµ cè ®Þnh gäi lµ c¸c tÕ bµo ATM ( ATM cell), c¸c tÕ bµo nhá cïng víi tèc ®é truyÒn lín sÏ lµ cho trÔ truyÒn vµ biÕn ®éng trÔ ( delay jitter) gi¶m ®ñ nhá ®èi víi dÞch vô thêi gian thùc, ngoµi ra kÝch th­íc nhá còng sÏ t¹o ®iÒu kiÖn cho viÖc hîp kªnh ë tèc ®é cao ®­îc dÔ dµng h¬n. Thø hai : cßn cã mét ®Æc ®iÓm rÊt quan träng lµ kh¶ n¨ng nhãm mét vµi kªnh ¶o ( Virtual path) 1.2.2.C¸c lÜnh vùc c«ng nghÖ míi quyÕt ®Þnh sù ra ®êi vµ ph¸t triÓn cña ATM. Cã hai yÕu tè ¶nh h­ëng tíi ATM ®ã lµ : Sù ph¸t triÓn nhanh chãng cña c«ng nghÖ b¸n dÉn còng nh­ c«ng nghÖ quang ®iÖn tö. Sù ph¸t triÓn c¸c ý t­ëng míi vµ kh¸i niÖm hÖ thèng . 1.2.2.1. C¸c tiÕn bé vÒ mÆt c«ng nghÖ. C«ng nghÖ b¸n dÉn : C«ng nghÖ CMOS lµ c«ng nghÖ rÊt cã triÓn väng bëi ®é tÝch hîp lín, tèc ®é cao ( kho¶ng vµi tr¨m Mbit/s tíi vµi Gbit/s, ®é tiªu tèn n¨ng l­îng thÊp. C«ng nghÖ quang : C¸c ®­ßng truyÒn dÉn quang cã c¸c ­u ®iÓm nh­ : ®é suy gi¶m thÊp ( dÉn tãi kho¶ng c¸ch truyÒn lín), ®é réng b¨ng truyÒn lín, kÝch th­íc nhá, ®é mÒn dÎo c¬ häc cao, tr¸nh ®­îc nhiÔu cña tr­êng ®iÖn tõ, x¸c suÊt truyÒn lçi thÊp vµ kh«ng cã nhiÒu xuyªn ©m. 1.2.2.2. C¸c ý t­ëng míi vÒ kh¸i niÖm hÖ thèng. C¸c quan ®iÓm míi vª hÖ thèng ®ùoc ph¸t triÓn m¹nh mÏ trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, ®ã lµ hÖ thèng ph¶i cã ®é mªn dÎo thÝch hîp, ®é réng b¨ng cña hÖ thèng tuú thuéc cµo yuª cÇu cña tõng dÞch vô cô thÓ, c¸c dÞch vô thêi gian thùc ®ùoc truyÒn theo ph­¬ng ph¸p truyÒn m¹ng gãi. C¸c ý t­ëng nµy ph¶i tho¶ m·n hai chøc n¨ng chÝnh cña m¹ng ®ã lµ : 1 3 3 2 1 3 2 1 3 2 2 1 §iÒu khiÎn lçi ®Çy ®ñ Nót chuyÓn m¹ch §Çu cuèi §iÒu khiÓn lçi ®Çy ®ñ §Çu cu«i TÝnh trong suèt vÒ mÆt néi dung ( Semantic transparency ). TÝnh trong suèt vÒ néi dung lµ chøc n¨ng ®¶m b¶o viÖc truyÒn ®óng tõ ®µu ph¸t tíi ®Çu thu ( tøc lµ sù chÝnh x¸c vÒ mÆt néi dung ) H×nh 1.3 : §iÒu khiÓn lçi ®Çy ®ñ trªn mäi liªn kÕt cña m¹ng ChuyÓn m¹ch gãi Trong c¸c m¹ng chuyÓn gãi khi míi ra ®êi, chÊt l­îng truyÒn sè liÖu cßn thÊp, do ®ã ®Ó ®¶m b¶o chÊt l­îng truyÒn chÊp nhËn ®­îc, ng­êi ta ph¶i thùc hiÖn chøc n¨ng ®iÒu khiÓn lçi trªn mäi liªn kÕt ( link by link ). ViÖc ®iÒu khiÓn lçi nay ®­îc thùc hiÖn bëi c¸c thñ tôc HDL ( Hight level Data Link control) bao gåm c¸c chøc n¨ng : giíi h¹n khung ( frame delimiting ), ®¶m b¶o truyÒn bit chÝnh x¸c, kiÓm tra lçi ( kiÓm tra m· d­ vßng CRC - Cyclic Redundancy Check ), söa lçi b»ng c¸c thñ tôc truyÒn l¹i. H×nh 1.3 tr×nh bµy thñ tôc ®iÒu khiÓn lçi ®Çy ®ñ cña m¹ng chuyÓn m¹ch gãi th«ng qua m« h×nh liªn kÕt c¸c hÖ thèng më OSI. Ta thÊy r»ng qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn ®­îc thùc hiÖn trªn líp 2. ¥ ®©y qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn lçi ®­îc thùc hiÖn trªn mäi liªn kÕt th«ng qua nót chuyÓn m¹ch, do ®ã nót chuyÓn m¹ch ph¶i xö lý rÊt nhiÒu th«ng tin lµm ¶nh h­áng tíi ®é xö lý vµ ®é tin cËy cña hÖ thèng. 2a 2b 1 2a 1 2a 1 2b 2a 1 3 3 Nót chuyÓn m¹ch §iÒu khiÓn lçi ®Çy ®ñ ( tõ ®Çu cuèi ®Õn ®Çu cuèi) §Çu cuèi §Çu cuèi §iÒu khiÎn lçi cã giøa h¹n §iÒu khiÎn lçi cã giøa h¹n H×nh 1.4 : §iÒu khiÓn lçi cã giíi h¹n ë m¹ng chuyÓn tiÕp khung. 1b 2 1a 1b 1a 1b 1a 2 1b 1a 3 3 Nót chuyÓn m¹ch §iÒu khiÓn lçi ®Çy ®ñ ( tõ ®Çu cuèi ®Õn ®Çu cuèi) §Çu cuèi §Çu cuèi H×nh 1.5 : chuyÓn m¹ch tÕ bµo trong m¹ng ATM víi c¸c chøc n¨ng tèi thiÓu. Chøc n¨ng ChuyÓn m¹ch gãi ChuyÓn tiÕp khung ATM TruyÒn l¹i gãi X - - Giíi h¹n khung X X - KiÓm tra lçi X X - B¶ng 1.1 : C¸c chøc n¨ng thùc hiÖn ë nót m¹ng cña X25 chuyÓn tiÕp khung ATM. §èi víi b- isdn ý t­ëng nµy cßn ®­îc më réng h¬n n÷a, c¸c chøc n¨ng ®iÒu khiÓn lçi kh«ng cßn ®­îc cung cÊp ë c¸c nót chuyÓn m¹ch trong m¹ng n÷a mµ trong tr­êng hîp cÇn thiÕt, sÏ ®­îc cung cÊp bëi c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi. Nh­ vËy c¸c chøc n¨ng ®iÒu khiÓn trong m¹ng ®­îc gi¶m tõ ®iÒu khiÓn lçi ®Çy ®ñ ( full error control ) ë m¹ng chuyÓn gãi X 25 xuèng cßn cùc kú tèi thiÓu ë m¹ng ATM, do ®ã c¸c nót ë ATM cã ®é phøc t¹p tèi thiÓu vµ v× thÕ cã tèc ®é truyÒn rÊt cao, cã thÓ lªn tíi 600 Mbit/s ( H×nh 1.5). B¶ng 1.1 tr×nh bµy c¸c chøc n¨ng ®­îc thùc hiÖn ë t¹i nót m¹ng chuyÓn m¹ch gãi thÕ hÖ cò vµ m¹ng chuyÓn m¹ch gãi thÕ hÖ míi ( ph­¬ng ph¸p chuyÓn tiÕp khung) cña m¹ng ATM. Râ rµng nót m¹ng ATM hÇu nh­ kh«ng ph¶i xö lý th«ng tin ®iÒu khiÓn nµo trong khi ®ã nót m¹ng cña hÖ thèng chuyÓn gãi thÕ hÖ cò ph¶i xö lý rÊt nhiÒu th«ng tin. §é trong suèt vÒ mÆt thêi gian ( time transferency). C¸c dÞch vô thêi gian thùc yªu cÇu dßng bit cã trÔ rÊt ng¾n khi ®­îc truyÒn tõ ®Çu ph¸t tíi ®Çu thu. Cã thÓ ph©n biÖt hai lo¹i trÔ : trÔ do chuyÓn m¹ch vµ trÔ do truyÒn tõ ®iÓm ®Çu tíi ®iÓm cuèi. HÖ thèng chuyÓn m¹ch gãi vµ chuyÓn tiÕp khung rÊt khã kh¨n khi thùc hiÖn c¸c dÞch vô thêi gian thùc v× ®é trÔ cao. Do ®é phøc t¹p cña nót chuyÓn m¹ch, chóng chØ cã thÓ ho¹t ®éng ë tèc ®é võa vµ thÊp. M¹ng ATM chØ cÇn c¸c chøc n¨ng tèi thiÓu ë nót chuyÓn m¹ch , do ®ã nã cho phÐp truyÒn sè liÖu víi tèc ®é rÊt cao, trÔ trªn m¹ng vµ c¸c biÕn ®éng gi¶m xuèng cßn vµi tr¨m ms , do ®ã quan hÖ thêi gian ®­îc ®¶m b¶o nh­ trong tr­êng hîp chuyÓn m¹ch kªnh. 1.3.Tãm t¾t. Ch­¬ng nµy ®· tr×nh bµy c¸c ®Æc ®iÓm cña c¸c m¹ng viÔn th«ng hiÖn h÷u còng nh­ c¸c h¹n chÕ cña chóng vµ nhu cÇu dÞch vô b¨ng réng®ang t¨ng lªn. Tõ ®ã vÊn ®Ò ®Æt ra lµ ph¶i cã mét m¹ng tæ hîp b¨ng réng duy nhÊt ( B-ISDN) thay thÕ tÊt c¶ c¸c m¹ng viÔn th«ng nãi trªn. ChÝnh trªn c¬ së nµy mµ ATM h×nh thµnh vµ ph¸t triÓn. Sù ph¸t triÓn cña kü thuËt ATM lµ kÕt qu¶ trùc tiÕp cña c¸c ý t­ëng míi vÒ kh¸i niÖm hÖ thèng ®­îc hç trî bëi c¸c thµnh tùu to lín trong c«ng nghÖ b¸n dÉn vµ c«ng nghÖ quang ®iÖn tö. ATM cã kh¶ n¨ng ®¸p øng ®­îc mét lo¹t c¸c dÞch vô b¨ng réng kh¸c nhau, kÓ c¶ trong lÜnh vùc gia ®×nh còng nh­ trong th­¬ng m¹i. Ch­¬ng II : c¸c tham sè vµ ®Æc ®iÓm c¬ b¶n cña B-ISDN. 2.1. c¸c tham sè cña hÖ thèng. Sau ®©y sÏ tr×nh bµy mét sè tham sè cña c¸c dÞch vô trong m¹ng b¨ng réng sau ®ã sÏ tr×nh bµy tíi c¸c tham sè vµ tÝnh to¸n vÒ lçi còng nh­ trÔ trong m¹ng. C¸c tham sè nµy rÊt quan träng v× cã thÓ dùa vµo ®ã ®Ó ®¸nh gi¸ chÊt l­îng m¹ng. 2.1.2 . Tèc ®é tù nhiªn, tèc ®é trung b×nh, tèc ®é bit cùc ®¹i vµ tèc ®é truyÒn dÞch vô cña m¹ng. M¹ng b¨ng réng t­¬ng lai cÇn ®­îc truyÒn mét sè l­îng lín c¸c dÞch vô, tõ c¸c dÞch vô tèc ®é thÊp nh­ : ®o l­êng tõ xa, b¸o ®éng tõ xa, tiÕng nãi, fax, tíi c¸c dÞch vô tèc ®é trng b×nh nh­ : ©m nh¹c, ®iÖn tho¹i truyÒn h×nh, truyÒn sè liÖu tèc ®é cao hoÆc c¸c dÞch vô cã tèc ®é rÊt cao nh­ : HDTV, th­ viÖn vidio... C¸c dÞch vô nµy cã tèc ®é tõ vµi bit/s tíi vµi tr¨m Mbit/s, thêi gian truyÒn tõ v×a gi©y tíi vµi giê ( H×nh 2.1). H×nh 2.1. §Æc ®iÓm tèc ®é thêi gian truyÒn cña c¸c dÞch vô b¨ng réng. Cã thÓ biÓu diÔn tèc ®é bit tù nhiªn cña dÞch vô b»ng hµm S(t), hµm nµy kÐo dµi trong thêi gian truyÒn th«ng tin T. Cã hai gi¸ trÞ quan träng lµ : tèc ®é bit cùc ®¹i ( the peak natural bit rate ) vµ tèc ®é trung b×nh E(S(t)) ®­îc tÝnh trong khoangr thêi gian T. Qu·ng thêi gian T cïng víi hai gi¸ trÞ E(S(t)) vµ S lµ c¸c tham sè quan träng cña dÞch vô. Ta cã c«ng thøc : S = max[s(t)] E[s(t)]= 1/T Tû lÖ gi÷a E vµ S ®­îc gäi lµ ®¹i l­îng B ( Bustinss). B ®Æc tr­ng cho sù thay ®æi cña tèc ®é dßng bit theo thêi gian. §Ó minh ho¹ cho 2 ®¹i l­îng E vµ S ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh 2.2. B = S/ E[s(t)] S(t) (bit/s) S E[s(t)] 0 t(s) T H×nh 2.2 : §å thÞ minh ho¹ ®¹i l­îng S, S(t) vµ E. Râ rµng tèc ®é bit tù nhiªn S(t) ®èi víi mçi phiªn liªnl¹c, nh­ng S vµ E(St)) nh­ nhau ®èi víi mçi lo¹i dÞch vô, b¶ng 2.1 tr×nh bµy mét sè gi¸ trÞ E vµ B cña vµi lo¹i dÞch vô. DÞch vô E[s(t)](Mbit/s) B TruyÒn sè liÖu 1,5-130 10 TruÒn v¨n b¶n , tµi liÖu 1,5-45 1-10 §iÖn tho¹i truyÒn h×nh/ héi nghÞ truyÒn h×nh 1,5-130 5 TV 30-130 2-3 TruyÒn h×nh ph©n gi¶i cao 130 5 B¶ng 2.1 : C¸c ®Æc ®iÓm tham sè E vµ B cña mét sè dÞch vô. Sau ®©y ta xÐt mèi liªn hÖ gi÷a tèc ®é truyÒn vµ tèc ®é bit cùc ®¹i ( hay tèc ®é truyÒn tù nhiªn cña dÞch vô ) vµ ¶nh h­ëng cña nã ®Õn chÊt l­îng truyÒn. Tõ h×nh 2.3 nhËn thÊy r»ng, nÕu tèc ®é truyÒn nhá h¬n tèc ®é bit cùc ®¹i S th× chÊt l­îng bÞgi¶m xuèng do mét sè bit sÏ ph¶i c¾t bá ®Ó ®¶m b¶o tèc ®é bit tù nhiªn cña dÞch vô phï hîp víi tèc ®é truyÒn. Tèc ®é (bit/s) PhÇn bÞ gi¶m chÊt l­îng truyÒn Tèc ®é ruyÒn tren m¹ng Tèc ®é truyÒn tù nhiªn cña dÞch vô 0 t(s) H×nh 2.3 : ChÊt l­îng gi¶m do tèc ®é truyÒn nhá h¬n tèc ®é bit cùc ®¹i MÆt kh¸c, nÕu tèc ®é truyÒn lu«n lín h¬n hoÆc b»ng tèc ®é bit cùc ®¹i cña dÞch vô th× c¸c th«ng tin v« nghÜa sÏ ®­îc sö dông ®Ó ®iÒn ®Çy vµo kho¶ng chªnh lÖch gi÷a tèc ®é bit tù nhiªn vµ tèc ®é truyÒn, do ®ã sÏ tiªu phÝ ®é réng b¨ng truyÒn. §iÒu nµy ®­îc minh ho¹ trªn h×nh 2.4. Tèc ®é (bit/s) tiªu phÝ ®é réng b¨ng truyÒn Tèc ®é truyÒn trªn m¹ng Tèc ®é bit tù nhiªn cña dÞch vô 0 t(s) H×nh 2.4 : Tiªu phÝ ®é réng b¨ng truyÒn do tèc ®é truyÒn lín h¬n tèc ®é bit cùc ®¹i Qua hai thÝ dô trªn, cã thÓ kÕt luËn r»ng cÇn ph¶i lùa chän tèc ®é truyÒn thÝch hîp tuú theo yªu cÇu dÞch vô. 2.1.2. C¸c tham sè ®Æc tr­ng cho chÊt l­îng m¹ng. Nh­ ®· tr×nh bµy ë 1.2.2.2 ®Ó truyÒn th«ng tin mét c¸ch tin cËy, m¹ng ph¶i ®¶m b¶o hai chØ tiªu : Trong suèt vÒ mÆt néi dung. Trong suèt vÒ mÆt thêi gian. 2.1.2.1 : C¸c tham sè liªn quan ®Õn tÝnh trong suèt vÒ mÆt néi dung. TÝnh trong suèt vÒ mÆt néi dung ®¶m bo¶ cho m¹ng kh¶ n¨ng truyÒn th«ng tin mét c¸h chÝnh x¸c tõ nguån tíi ®Ých víi sè lçi cho phÐp. TruyÒn thùc tÕ cã 3 lo¹i lçi : Lçi ®¬n vÞ sè liÖu d­ ( residual error data unit rate) : lµ c¸c lçi kh«ng thÓ kh«i phôc ®­îc. Lçi sè liÖu bÞ ph©n phèi nhÇm (misdelivered data unit rate) : lµ lçi khi sè liÖu bÞ truyÒn tíi c¸c ®Ých sai. Lçi sè liÖu kh«ng ®­îc truyÒn ®i ( not delivered data unit rate) : lµ lçi khi sè liÖu kh«ng ®­îc truyÒn tíi ®Þa chØ cho tr­íc. Nh­ vËy c¸c lo¹i lçi trªn ®Æc tr­ng cho tÝnh th«ng suèt vÒ mÆt néi dung vµ g©y ra mét tû lÖ lçi tr nµo ®ã, chóng cã thÓ ®­îc ®Þnh nghÜa bëi c¸c tham sè sau : Tû lÖ lçi bit : §­îc ®Æc tr­ng b»ng tham sè tû lÖ bit lçi BER ( bit error rate) : BER = Tæng sè bit lçi / Tæng sè c¸c bit ®­îc göi ®i C¸c bit lçi cã thÓ x¶y ra riªng biÖt ( lçi ®¬n) hay x¶y ra liªn tôc thµnh nhãm. Tû lÖ lçi gãi : trong c¸c m¹ng ho¹t ®éng dùa trªn nguyªn lý chuyÓn m¹ng gãi, mét nhãm c¸c lçi cã thÓ xÈy ra do mét nhãm th«ng tin bÞ mÊt hoÆc bÞ ®Þnh ®­êng nhÇm ( misrouted). Tû lÖ gãi ®­îc ®Æc tr­ng b»ng tham sè tû lÖ lçi gãi PER ( packet error rate ) : PER =Sè gãi bÞ lçi/Tæng sè gãi ®­îc göi Trong thùc tÕ, lçi gãi th­êng x¶y ra do hai nguyªn nh©n : c¸c gãi bÞ mÊt do ®Þnh ®­êng sai hoÆc do t¾c nghÏn ; ®­îc ®Æc tr­ng b»ng tû lÖ mÊt gãi PLR (packet loss rate ) : PLR = Tæng sè gãi bÞ mÊt / Tæng sè gãi ®­îc göi C¸c gãi tíi c¸c ®Ých kh«ng mong muèn nh­ng c¸c ®Ých nµy l¹i chÊp nhËn chóng nh­ c¸c gãi ®óng. §¹i l­îng ®Æc tr­ng cho tr­êng hîp nµy ®­îc gäi lµ tû lÖ chÌn gãi PIR (packet insertion rate ) : PIR = Tæng sè gãi chÌn vµo ®Ých nhÇm/tæng sè c¸c gãi ®­îc göi ®i Trong m¹ng c¸c lçi cã thÓ xuÊt hiÖn ë phÇn truyÒn dÉn t¹i c¸c bé tËp trung kªnh hoÆc t¹i nót chuyÓn m¹ch. 2.1.2.2 : C¸c tham sè liªn quan ®Õn tÝnh trong suèt vÒ mÆt thêi gian. §é trong suèt vÒ mÆt thêi gian ®¶m b¶o ®é trÔ ®ñ nhá cho c¸c dÞch vô th«ng tin trªn m¹ng, ®Æc biÖt lµ c¸c dÞch vô thêi gian thùc. Trong suèt vÒ mÆt thêi gian ®­îc ®Æc tr­ng bëi hai tham sè lµ trÔ D vµ biÕn ®éng trÔ J ( delay jitter). Nãi chung ®éi trÔ D gi÷a ®Çu thu vµ ®Çu ph¸t gi÷a c¸c tÕ bµo ATM cã thÓ kh¸c nhau ®­îc biÓu thÞ b»ng ®é trÔ cùc ®¹i DM vµ ®é trÔ cùc tiÓu Dm. Sù kh¸c nhau gi÷a DM vµ Dm dÉn tíi biÕn ®éng trÔ : J =DM-Dm. Chó ý : biÕn ®éng trÔ lµ ®é trÔ kh«ng ®ång ®Òu cña c¸c th«ng tin tíi cïng mét ®iÓm cuèi t¹i c¸c thêi ®iÓm kh¸c nhau. Nã dÉn tíi viÖc kh«i phôc tiÕn hiÖu kh«ng chÝnh x¸c trong c¸c dÞch vô yªu cÇu thêi gian thùc. Theo ITU-T, nÕu trÔ gi÷a hai ®Çu cuèi lín h¬n 25msth× ph¶i l¾p thªm c¸c bé khö tiÕng vang. Tuy vËy trÔ trong m¹ng phÇn lín cã gi¸ trÞ xÊp xØ mét gi¸ trÞ trung b×nh Do nµo ®ã, x¸c suÊt x¶y ra trÔ kh¸c xa gi¸ trÞ Do nµy rÊt nhá. X¸c suÊt trÔ 1 trÔ D0 H×nh 2.5 : Hµm mËt ®é trÔ cña c¸c dÞch vô truyÒn trªn m¹ng. Tham sè trÔ D l¹i chia thµnh hai lo¹i gåm : TrÔ truyÒn : Dt TrÔ xö lý : Dp. Lóc ®ã D ®­îc tÝnh : D = Dt + Dp TrÔ Dt x¶y ra t¹i c¸c nót chuyÓn m¹ch vµ ®­îc cÊu t¹o vËt lý cña mçi nót còng nh­ ph­¬ng ph¸p xö lý th«ng tin cu¶ chóng. Theo ITU-T ®é trÔ trung b×nh trong chuyÓn m¹ch sè ph¶i nhá h¬n 450 ms . Trong ATM, gi¸ trÞ nµy cßn bÐ h¬n do tèc ®é xö lý ®· t­ng lªn ®¸ng kÓ. B¶ng 2.2 : ThÓ hiÖn tû lÖ lçi vµ trÔ cho phÐp cña c¸c lo¹i dÞch vô kh¸c nhau DÞch vô BER PLR PIR TrÔ Tho¹i 10-7 10-3 10-3 25ms/500ms TruyÒn sè liÖu 10-7 10-6 10-6 1000ms TruyÒn h×nh qu¶ng b¸ 10-6 10-8 10-8 1000ms ¢m thanh chÊt l­îng cao 10-5 10-7 10-7 1000ms Xö lý ®iÒu khiÓn tõ xa 10-3 10-3 10-3 1000ms B¶ng 2.2 : Tû lÖ lçi vµ trÔ chÊp nhËn ®­îc ®èi víi tõng dÞch vô cña m¹ng ATM. 2.2. lùa chän kiÓu truyÒn chuyÓn B-ISDN. Nh­ ®· tr×nh b