CHƯƠNG 1 CÁC ĐẶC ĐIỂM VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN TẢI KHÔNG ĐỒNG BỘ ATM 1. Sù ra đời của công nghệ ATM Mạng viễn thông trước đây có đặc điểm chung là chúng tồn tại riêng rẽ, ứng với mỗi loại dịch vụ thông tin lại có Ýt nhất một loại mạng viễn thông riêng biệt để phục vụ dịch vụ đó. Ví dụ như: Mạng Telex: dùng để gửi các bức điện dưới dạng ký tự đã được mã hoá. Tốc độ truyền rất thấp (75 - 300bps) Mạng điện thoại công cộng: thông tin tiếng nói được số hoá và chuyển mạch quan hệ thông chuyển mạch điện thoại công cộng.
Tốc độ tối đa 64 kbps. Mạng truyền số liệu bao gồm: Mạng truyền mạch gói để trao đổi thông tin giữa các máy tính và mạng truyền số liệu chuyển mạch kênh. Hệ thống truyền hình quảng bá: sử dụng sóng vô tuyến truyền qua vệ tinh. Mạng cục bộ LAN: thực hiện truyền số liệu trong phạm vi hẹp, tốc độ rất cao (vài chục đến vài trăm Mbps).
Mạng Internet: thực hiện truyền số liệu trên phạm vi toàn thế giới, tốc độ nhỏ (từ vài trăm đến vài nghìn bps). Chính điều này đã gây ra rất nhiều khó khăn trong việc thiết kế, vận hành, bảo dưỡng hệ thống như không thuận tiện cho khách hàng để đăng ký các dịch vụ mong muốn sử dụng. Bên cạnh đó xuất hiện các nhu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ băng rộng như: Dịch vụ điện thoại truyền hình, điện thoại hội nghị, video theo yêu cầu (VOD), truyền hình số, truyền hình có độ phân giải cao (HDTV), dịch vụ truyền số liệu tốc độ cao. Vì vậy dẫn đến yêu cầu ra đời một mạng liên kết đa dịch vụ có khả năng cung cấp dịch vụ đa phương tiện (Multimedia Service) thoả mãn mọi nhu cầu của xã hội thông tin ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM hiện nay và trong kỷ nguyên thông tin sắp tới.
Đó chính là mạng liên kết da dịch vụ băng rộng B - ISDN (Broadband - Intergrated Service Digital Network). Sù ra đời của B - ISDN mà cơ sở của nó là một công nghệ mới. Công nghệ này có khả năng tương thích với đường truyền công nghệ cao từ vài Mbps đến vài Gbps do đó có thể chấp nhận mọi thách thức của nhu cầu dịch vụ cũng như sự phát triển của công nghệ đường truyền. Đồng thời, nó có khả năng tương thích các loại dịch vụ từ truyền tiếng nói, hình ảnh với yêu cầu thời gian thực, độ trễ nhỏ đến các dịch vụ truyền số liệu tốc độ cao yêu cầu tổn thất đường truyền nhỏ.
Đó chính là công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM. Định nghĩa ATM ATM là công nghệ thiết kế cho việc truyền tải tốc độ cao của tiếng nói (voice), truyền hình (video), dữ liệu (data) thông qua mạng riêng và mạng công cộng sử dụng công nghệ chuyển tiếp tế bào. Các nghiên cứu về ATM được bắt đầu từ những năm 1980. Các chuẩn B - ISDN /ATM được công bố đầu tiên năm 1988 bởi ITU - T và từ đó đến nay ngày càng được hoàn thiện.
Có 2 tổ chức cùng song song nghiên cứu trao đổi lẫn nhau để đưa ra các chuẩn hoá về ATM là ITU - T và ATM Forum. Những tiêu chuẩn mở của ATM được đưa ra chủ yếu bởi ATM Forum, đây là tổ chức được Cisco, NET /ADAPTIVE, Northern Telecom và Sprint lập ra năm 1991. ATM là viết tắt của từ Asynchronous Transfer Mode là phương thức truyền tải không đồng bộ, trong đó thuật ngữ “không đồng bộ” có nghĩa là tốc độ dữ lỉệu được truyền đi không nhất thiết ứng với một băng thông nhất định, điều này nói lên rằng việc truyền dẫn chỉ được thực hiện nếu như có dữ liệu thực được truyền đi, “Khồng đồng bộ” cũng để nói đến tính chất các thông tin xuất hiện trong hệ thống (các gói được truyền đi) có thể lặp lại bất thường không có chu kỳ. Ở đầu vào, các thông tin sẽ được nạp vào bộ đệm sau đó được cắt nhỏ thành các tế bào và được truyển tải qua mạng.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM Là công nghệ ghép kênh và chuyển mạch tế bào, ATM kết hợp được những ưu điểm của cả chuyển mạch kênh (trễ truyền dẫn không đổi, tốc độ bảo đảm) và chuyển mạch gói (linh hoạt, hiệu quả cao với những lưu lượng biến thiên). ATM có các đặc điểm quan trọng sau đây. ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ cố định gọi là tế bào (Cell), các tế bào nhỏ cùng với tốc độ truyền dẫn lớn làm cho trễ truyền và biến động trễ giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ yêu cầu thời gian thực, ngoài ra kích thước nhỏ và cố định cho phép thực hiện chuyển mạch ở phần cứng hiệu quả hơn so với những gói có kích thước thay đổi và tạo điều kiện cho việc kết hợp kênh ở tốc độ cao được dễ dàng. Dịch vụ kết nối trong ATM là có liên kết (connection - oriented service), cho phép định tuyến các tế bào thông qua mạng ATM dựa trên các kết nối ảo sử dụng các nhận dạng kết nối đơn giản ( khả năng nhóm một vài kênh ảo thành một đường ảo giúp cho việc định tuyến dễ dàng ) Ghép kênh không đồng bộ cho phép sử dụng hiệu quả băng thông và ghép / tách dữ liệu với độ ưu tiên và kích thước khác nhau Sự kết hợp của những đặc điểm trên cho phép ATM cung cấp các dịch vụ khác nhau cho các yêu cầu giữ liệu khác nhau và thiết lập dịch vụ yêu cầu tại thời điểm kết nối được thiết lập.
Điều này có nghĩa là một kênh ảo của dịch vụ đưa ra có thể được đảm bảo ở một băng thống nhất định cũng như các tham số lưu lượng khác phục vụ cho kết nối này. Chuyển mạch ATM và chuyển mạch gói Thực chất công nghệ ATM là một bước phát triển tiếp theo của công nghệ mạch gói (Packet Switching). Tuy nhiên có 2 đặc điểm khác nhau cơ bản giữa ATM và chuyển mạch gói Thứ nhất: đối với chuyển mạch gói thông tin người sử dụng được chứa trong các gói có độ dài thay đổi (hiện nay kích thước các gói thường là 64/128 bytes). ATM sử dụng các tế bào in có độ dài cố định là 53 bytes.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM Thứ hai: Chuyển mạch gói sử dụng phương thức kết nối thông tin không định hướng (Connectionless-oriented). Do đó chuyển mạch gói không có thể đảm bảo việc truyền tải các dịch vụ theo các yêu cầu về chất lượng của dịch vụ đó (QoS - Quality of Service). Trong khi đó ATM sử dụng phương thức kết nối truyền tải thông tin có hướng (Connection - oriented) nên các kết nối trong mạng ATM đảm bảo duy trì các trị số QoS tuỳ theo yêu cầu dịch vụ. Nguyên lý ATM Trong mục này chúng ta sẽ tìm hiểu nguyên lý chung của ATM.
Như chúng ta biết, một cách quản lý tốt các luồng thông tin lớn là cắt thông tin thành các gói càng nhỏ càng tốt để thuận lợi hơn cho quản lý. ATM không quan tâm thông tin là gì hoặc khuôn dạng của nó ra sao. Nó chỉ đơn giản là cắt thông tin thành các gói có độ dài bằng nhau còn gọi là các tế bào có gán tiêu đề để gói có thể được định tuyến tới tích của nó. Các tiêu đề trong ATM có chức năng chính là định tuyến và do vậy chúng có thể chuyển qua mạng mà không cần nhiều thao tác xử lý.1 miêu tả nguyên tắc trong ATM, tất cả các loại thông tin như dữ liệu (data), âm thanh (sound), hình ảnh động (moving pictures) hoặc ảnh tĩnh (still image).
đều có thể được phân chia thành các gói nhỏ có kích thước cố định (các cell) và được chuyển đi không qua tâm tới nội dung của gói đó. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM Hình 1-1: Nguyên lý ATM. Như vậy trong ATM các luồng dữ liệu của các dịch vụ khác nhau cũng như các luồng dữ liệu đầu vào có tốc độ khác nhau (64 Kbps, 2Mbps, 34Mbps.) đều được cắt thành các gói đều nhau - tế bào. Các tế bào từ các nguồn khác nhau đó sẽ được trộn theo cách sao cho truyền dẫn tối ưu nhất cũng như đáp ứng được mọi yêu cầu của tất cả dịch vụ trong đó có cả các dịch vụ yêu cầu thời gian thực như thoại, truyền hình hội nghị.
Một điều cần lưu ý là nếu 2 nguồn có băng thông tương ứng là x bit/s và y bit/s thì bằng thông hiệu dụng thông thường sẽ là (x + y) bit/s. Còn trong ATM, băng thông hiệu dụng z < (x + y) bit /s vì mọi thông tin trong các bit ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM được phân gói trong các tế bào zero hay các tế bào không hợp lệ. Do vậy băng thông hiệu dụng giảm. Ngoài ra một điều rất quan trọng trong ATM đó là khả năng cấp phát băng thông động: cấp phát băng thông cho thuê bao có yêu cầu (các cell ATM được tạo ra chỉ khi có yêu cầu), nếu không có yêu cầu thì băng thông này sẽ được giải phóng hoặc cung cấp cho người sử dụng khác.
Đồng thời nếu không có tải trọng (phần mang thông tin) cần truyền đi trên một phần đường truyền xác định trong mét chu kỳ thời gian, các cell trống sẽ được tạo ra vì thế băng thông hiệu dụng có thể được sử dụng một cách linh hoạt đáp ứng các yêu cầu thay đổi. Các khái niệm tổng quan về ATM Trong phần này chúng ta sẽ tìm hiểu các khái niệm cơ sở có liên quan đến công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM. Các loại thiết bị ATM Một mạng ATM được tạo ra từ một hoặc nhiều thiết bị chuyển mạch ATM và các thiết bị kết cuối ATM. Một đầu cuối (hay hệ thống đầu cuối) ATM chứa một giao diện tương thích mạng ATM.
Các trạm làm việc, các bộ định tuyến, các đơn vị dịch vụ số liệu (DSUS), các chuyển mạch LAN, các bộ mã hoá và giải mã video (CODEC S). là các ví dụ về hệ thống đầu cuối ATM (hình 1. Ta có thể nhận thấy rằng chúng đều có một giao diện ATM để kết nối với thiết bị chuyển mạch ATM, sau đó qua mạng ATM tới thiết bị chuyển mạch khác ở phía đầu xa. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM Hình 1.2: Các thiết bị mạng ATM.