NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP
SỬ DỤNG AAL2 ĐỂ CHUYỂN TIẾP MẠNG VOICE
VÀ TELEPHONY QUA MẠNG ATM
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 phương pháp sử dụng AAL2 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 phương pháp này, các nhà khai
thác mạng có được lợi ích rất lớn trong việc tiết kiệm băng thông dành cho các kênh thoại và
có thể sử dụng phần băng thông này cho các dịch vụ khác.
Summary: This paper presents the method of using AAL2 and ATM to introduce voice
and telephony signals to a multiservice network without reducing capacity of the 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
Trước đây, các loại dịch vụ thông tin khác nhau phát triển một cách tương đối độc lập, điều
này dẫn đến việc tồn tại các loại mạng khác nhau như mạng điện thoại, mạng số liệu, mạng
truyền hình v.v... Xu hướng hiện nay là nghiên cứu các giải pháp hội tụ các loại dịch vụ nói
trên vào chung trong một mạng đa dịch vụ. 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.
ĐT
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 linh 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, còn gọi là các kỹ thuật bao bọc.
Bài viết này giới thiệu và đánh giá phương thức sử dụng AAL2 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. GIẢI PHÁP THOẠI VBR SỬ DỤNG LỚP THÍCH NGHI AAL2
Cơ chế CES và DBCES xem thoại là một luồng bit tốc độ không đổi (CBR). Trong thực tế
voice có các khoảng lặng trong cuộc thoại khi một người nói và người kia nghe. Không cần
thiết để chiếm băng thông để chiếm khoảng lặng này. Hơn nữa, phương pháp này giải quyết vấn
đề trễ bằng cách truyền thoại như một luồng 64 Kbps không nén. Điều này làm cho các nhà khai
thác mất đi cơ hội tận dụng được băng từ các phương pháp nén thoại.
Để khắc phục hai hạn chế kể trên, Diễn đàn ATM đã đưa ra thêm một cơ chế nữa để truyền
thoại dưới dạng một luồng bit được nén, có tốc độ biến đổi (VBR). Cơ chế này được mô tả
trong af-vtoa-0113.000, được hoàn thành vào tháng 2-1999, mang tên “Trung kế ATM sử dụng
AAL2 cho các dịch vụ băng hẹp”.
Phương pháp này có thể loại trừ các khoảng lặng trong cuộc thoại với kỹ thuật nén và khả
năng để ghép nhiều kênh thoại vào một VCC đơn. Việc ghép kênh còn giúp khắc phục hiện
tượng trễ đóng gói do việc sử dụng mã hoá thoại tốc độ bit thấp. Như vậy, giải pháp này cho
phép ghép các kênh thoại và dữ liệu với đặc tính khác nhau vào chung một luồng tế bào ATM
(hình 2). Chuẩn này cũng cung cấp tuỳ chọn cho cơ chế chuyển mạch mạng dựa trên sự phiên
dịch các kênh báo hiệu thoại. Điều này sẽ cho phép xây dựng chuyển mạch tư nhân hoặc các
mạch thoại công cộng.
Lớp thích nghi AAL-2 đảm bảo yếu tố thời gian thực của lưu lượng bit tốc độ thay đổi trong
một mạng ATM. Điều này hoàn toàn phù hợp với nhu cầu của lưu lượng thoại được nén VBR.
Mạng băng hẹp
Mạng băng hẹp
IWF
MẠNG
IWF
Kết nối ảo
(ALL2/AAL5)
IWF
Mạng băng hẹp
TDM
TDM
TDM
ATM
ATM
ATM
ĐT
Hình 1. Mô hình tham khảo trung kế ATM sử dụng AAL2 cho các dịch vụ băng hẹp
Mô hình tham khảo ở hình 1 có thể bao gồm các thiết bị viễn thông khác nhau. Các mạng
phía băng hẹp có thể là PBX, mạng chuyển mạch riêng, mạng chuyển mạch công cộng và có thể
kết nối tới một IWF qua một hay nhiều giao tiếp vật lý. Các giao tiếp vật lý này có thể dựa trên
báo hiệu kênh chung ISDN (CCS) hoặc báo hiệu kênh liên kết (CAS). Mạng ATM có thể là
mạng đầy đủ, một phần tử chuyển mạch ATM đơn hoặc một liên kết trực tiếp giữa hai IWF.
Khối IWF trong mô hình tham khảo là một đơn vị chức năng, nó có thể đứng độc lập một mình,
có thể là một phần trong một thiết bị lớn hơn hoặc được phân tán trong một vài thiết bị.
Các kênh ảo qua mạng ATM có thể là SVC, PVC hoặc SPVC: mang lưu lượng và CAS sử
dụng AAL2, CCA sử dụng AAL2 hoặc AAL5. Các IWF trong kiến trúc tham khảo có thể cung
cấp hai hình thức họat động là chuyển mạch và không chuyển mạch.
Trung kế chuyển mạch hàm việc phân tích báo hiệu của cuộc gọi từ mạng băng hẹp đến và định
tuyến thông tin của nó đến một kênh AAL2 với một VCC giữa các IWF. Với các cuộc gọi đến từ
mạng ATM cũng yêu cầu sự phân tích và định tuyến tương tự như vậy. Sau khi cuộc gọi băng hẹp
kết thúc, các cuộc gọi khác đến sau chiếm lĩnh cùng kênh băng hẹp (cùng khe thời gian TDM với
cuộc gọi trước) có thể được chuyển mạch tới các kênh AAL2 khác và VCC khác. Nói theo cách
khác, không có mối quan hệ ràng buộc nào giữa một kênh băng hẹp với một kênh AAL2.
AAL2 -
CPS
PHẦN
CHUNG
ĐT
Hình 2. Đóng gói các kênh vào tế bào ATM thông qua AAL2
Trung kế không chuyển mạch: luồng thông tin của một kênh băng hẹp luôn luôn được
mang trên một kênh AAL2 trong một VCC và ngược lại. Nói theo cách khác, có sự tương ứng
cố định giữa kênh băng hẹp với kênh AAL2 và VCC được chỉ định trước. Như vậy, trung kế
không chuyển mạch bao hàm không có kết cuối báo hiệu và không có định tuyến cho các cuộc
gọi băng hẹp giữa các IWF.
Giải pháp sử dụng AAL2 có các hai ứng dụng chính là: trung kế truy nhập PSTN và trung
kế PBX-PBX.
2.1. Trung kế truy nhập PSTN
Ứng dụng này kết nối một PBX tới một mạng PSTN để cung cấp phương tiện truy nhập
các dịch vụ mạng (hình 3). Đây là một giải pháp để tập trung nhiều kênh băng hẹp đến một kênh
băng rộng. Kênh băng rộng giữa các IWF có thể là kết nối vật lý trực tiếp (sợi quang), một vòng
SONET, hoặc một mạng ATM hoàn chỉnh. Các IWF có thể hoạt động theo mode chuyển mạch
hoặc không chuyển mạch.
Hình 3. Mô hình trung kế truy nhập PSTN
E1/DS1 với
CAS/CCS
PBX
IWF
MẠNG
ATM
IWF
Kết nối ảo
AAL2/AAL5
ATM ATM
E1/DS1 với
CAS/CCS
PSTN
CO
Tế bào ATM
Tế bào
ATM
Voice Voice Data Voice
Im lặng
Im lặng
Voice
AAL2
ATM
Header của
AAL2 Header của tế
bào ATM
2.2. Trung kế PBX - PBX
Ứng dụng này sử dụng nhiều IWF để cung cấp trung kế chuyển mạch giữa các PBX (hình 4).
Một nhóm các IWF được liên kết bằng một mạng ATM thông qua các IWF. Kết nối PBX có được
bằng cách thiết lập một hay nhiều VCC sử dụng ALL2 giữa từng cặp IWF nếu cần truyền thông.
Hình 4. Trung kế PBX-PBX
PBX
IWF
MẠNG
ATM IWF
PBX
Kết nối ảo
(AAL2/AAL5)
IWF
PBX
E1/DS1
ATM
ATM
ATM
PBX
E1/DS1 với
CAS/CCS
E1/DS1 với
CAS/CCS
E1/DS1
- Phương pháp này có một số ưu điểm sau:
+ Ưu điểm về chuyển mạch: trong mạng điểm - điểm, cần có một kênh ảo (và đôi khi là
kênh vật lý) để kết nối giữa hai điểm. Số điểm trên mạng tăng lên thì số kênh kết nối giữa các
điểm tăng lên rất lớn, tức là cần số lượng VCC rất lớn. Nếu mạng có thể định tuyến các cuộc gọi
nhờ vào việc phiên dịch báo hiệu thì số lượng kênh cần thiết sẽ giảm xuống đáng kể. Rõ ràng
rằng thuận lợi từ loại giải pháp này rất lớn và tăng dần theo kích thước mạng.
ĐT
+ Một thuận lợi chính của trung kế ATM sử dụng AAL2 cho các dịch vụ băng hẹp là tiết
kiệm băng thông nhờ vào các kỹ thuật như nén thoại, giải phóng băng thông khi ứng dụng thoại
không cần (triệt khoảng lặng), định tuyến và chuyển mạch các cuộc gọi băng hẹp trên nền tảng
mỗi cuộc gọi.
III. KẾT LUẬN
Dễ dàng nhận thấy rằng giải pháp thoại VBR sử dụng AAL2 tuy phức tạp hơn các giải
pháp sử dụng AAL1 nhưng mang lại nhiều lợi ích cho các nhà khai thác mạng. Các lợi ích này
bao gồm: sử dụng chuyển mạch nên ứng dụng linh hoạt, tiết kiệm tài nguyên mạng; nén thoại,
triệt khoảng lặng nên tiết kiệm băng thông của hệ thống một cách triệt để. Có thể nói rằng, giải
pháp thoại VBR sử dụng AAL2 là phương pháp tương đối hoàn hảo trong việc chuyển tiếp
mạng Voice và telephony qua mạng ATM nhằm mục đích hội tụ đa dịch vụ.
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]. ITU-T, I.363.2, B-ISDN ATM adaptation layer specification types 2, 1997.
[5]. ITU-T, I.Trunk, AAL2 SSCS for Trunking, Draft.
[6]. ATM Forum, af-vtoa-0089.000, ATM trunking using AAL2 for narrowband services 1.0, 1997.
[8]. ATM Forum, af-vtoa-0113.000, ATM trunking using AAL2 for narrowband services, 1999♦