Giáo trình Mạng máy tính nâng cao: Phần 1 - PGS.TS. Trần Công Hùng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:96

Thêm vào BST

Báo xấu

62
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Mạng máy tính nâng cao: Phần 1 cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái quát về công nghệ chuyển tải không đồng bộ; lớp vật lý; lớp ATM; lớp AAL; khảo sát hệ thống local ATM; hệ thống đầu cuối ATM; giao thức kết nối ATM – cơ sở. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Mạng máy tính nâng cao: Phần 1 - PGS.TS. Trần Công Hùng

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BÌNH DƯƠNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT GIÁO TRÌNH MẠNG MÁY TÍNH NÂNG CAO Biên Soạn: PGS.TS.Trần Công Hùng Tháng 8 năm 2018
LÔØI NOÙI ÑAÀU Ngày nay, Internet đã trở thành từ ngữ rất quen thuộc trên toàn thế giới. Internet đã và đang chiếm vị trí quan trọng, phục vụ cho con người trong mọi lĩnh vực: quản lý, sản xuất kinh doanh, học tập, nghiên cứu, thông tin liên lạc và những sinh hoạt thường nhật. Để Internet có được ảnh hưởng sâu rộng như hôm nay không thể không kể đến sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật, đặc biệt là chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) đã trở thành một kỹ thuật nền tảng quan trọng trong Internet. Nhiều nhà cung cấp dịch vụ Internet ISP đã triển khai kỹ thuật MPLS để giải quyết những vấn đề như: kỹ thuật lưu lượng (traffic engineering) đồng thời cung cấp hiệu quả những dịch vụ IP trên mạng đường trục. Do đó quyển Giáo trình "Mạng Máy Tính Nâng Cao" này nhằm mục đích cung cấp cho học viên cái nhìn về cách thức họat động và kiến trúc một số giao thức trong mạng diện rộng, mạng trục trong một quốc gia. Học viên sẽ được tìm hiểu về kỹ thuật mạng ATM (Asynchronous Transfer Mode), Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (Multiprotocol Label Switch) và các phần mềm mô phỏng mới. Quyển sách này có 2 phần gồm 10 chương: Phần 1: ATM (Asynchronous Transfer Mode) Gồm 7 chương • Chương 1: Trình bày các tiện ích của ATM và các định nghĩa. • Chương 2: Trình bày lớp vật lý các cách ghép tế bào vào khung truyền dẫn. • Chương 3: Trình bày lớp ATM, các tiêu đề UNI và NNI, các cơ chế điều khiển tắc nghẽn, các tế bào OAM. • Chương 4: Trình bày các lớp AAL • Chương 5: Trình bày Khảo sát hệ thống Local ATM. • Chương 6: Trình bày Hệ thống đầu cuối ATM • Chương 7: Trình bày các giao thức kết nối ATM cơ sở. Phần 2: Mạng Chuyển Mạch Nhãn Đa Giao Thức MPLS (MultiProtocol Label Switching) Gồm 3 chương • Chương 8: Trình bày những nguyên nhân dẫn đến sự ra đời kỹ thuật chuyển mạch nhãn nói chung và MPLS nói riêng, đồng thời nêu ra những vấn đề lớn mà kỹ thuật chuyển mạch nhãn cần phải giải quyết.
• Chương 9: Trình bày chức năng định tuyến ràng buộc MPLS, các giao thức chính và những ứng dụng của nó. • Chương 10: Trình bày cách thức xây dựng một mạng đường trục MPLS. Mạng Máy Tính Nâng Cao là môn học quan trọng tại Đại Học Thủ Dầu Một nói riêng và các trường đại học có chuyên ngành Công Nghệ Thông Tin và Điện tử Viễn thông nói chung. Rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của quý vị độc giả, xin gửi về địa chỉ e-mail: conghung@ptithcm.edu.vn Xin chân thành cảm ơn. PGS.TS.Trần Công Hùng
MỤC LỤC PHẦN I: ATM (ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE) CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN TẢI KHÔNG ĐỒNG BỘ (ATM) 1.1. Các tiện ích của ATM 01 1.1.1. Cung cấp các kết nối tốc độ cao (High speed connectivity) 1.1.2. Liên kết mạng thông suốt (seamless connectivity) 02 1.1.3. Tích hợp mạng (Network integration) 1.1.4. Độ tin cậy cao (High reliability) 1.2. Kích thước tế bào 03 1.3. Mô hình tham chiếu giao thức B-ISDN 1.3.1. Mặt phẳng quản lý (Management plane) 04 1.3.2. Mặt phẳng người sử dụng (User plane) 1.3.3. Mặt phẳng điều khiển (Control plane) 1.4. Giao diện UNI và NNI 05 1.5. Kênh ảo, Đường ảo 1.6. Liên kết đường ảo, Liên kết kênh ảo 06 1.6.1. Kết nối kênh ảo, kết nối đường ảo 07 1.7. Các loại tế bào 08 1.7.1. Tế bào ở lớp vật lý 1.7.2. Tế bào ở lớp ATM 09 CHƯƠNG 2: LỚP VẬT LÝ 10 2.1. Phân lớp PM (Physical Medium) 2.1.1. ANSI (T1.624) 11 2.1.2. ITU_T (1.432) 2.1.3. ATM FORUM (VERSION 3.0) 12 i
2.2. Phân lớp TC (Transmission Convergence) 2.2.1. Thích ứng với khung truyền dẫn 2.2.1.1. Chuyển tế bào trên các hệ thống truyền dẫn hiện có 2.2.1.1.1. Ghép tế bào vào khung STM-1 2.2.1.1.2. Ghép tế bào vào khung DS1 13 2.2.1.2. Chuyển tế bào trực tiếp 2.2.2. Tách tốc độ tế bào (Cell Rate Decoupling) 14 2.2.3. Điều khiển lỗi tiêu đề (Header Error Control) 2.2.4. Đồng bộ tế bào (Cell Delineation) 15 2.3. Vận hành, quản lý, bảo dưỡng mức vật lý (PL OAM) CHƯƠNG 3: LỚP ATM 18 3.1. Cấu trúc tế bào 3.1.1. Điều khiển luồng chung (GFC_Generic Flow Control) 3.1.2. Nhận dạng đường ảo và nhận dạng kênh ảo (VPI/VCI) 19 3.1.3. Kiểu tế bào PT (Payload Type) 21 3.1.4. Ưu tiên tổn thất tế bào CLP (Cell Loss Priority) 21 3.1.5. Kiểm tra lỗi tiêu đề (HEC_Header Error Check) 3.1.6. Các giá trị tiêu đề (Header) định nghĩa trước 22 3.2. Quản lý lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn trên mạng ATM 22 3.2.1. Mô hình quản lý lưu lượng tổng quát trên mạng ATM 23 3.2.2. Thỏa thuận lưu lượng (Traffic Contract) 24 3.2.2.1. Mô tả lưu lượng nguồn (Source Traffic Descriptor) 24 3.2.3. Giải thuật giám sát tốc độ đỉnh 25 3.2.4. Điều khiển chấp nhận kết nối (CAC_Connection Admission Control) 26 3.2.5. Điều khiển tham số sử dụng (UPC_Usage Parameter Control) 27 3.2.6. Điều khiển ưu tiên (Priority Control) 27 3.2.7. Điều khiển tắc nghẽn (Congestion Control) 28 ii
3.3. Vận hành, quản lý, bảo dưỡng mức ATM (ATM OAM) 30 3.3.1. AIS (Alarm Indication Signal) và RDI (Remote Defect Indication) 3.3.2. Kiểm tra liên tục (Continuity Check) 3.3.3. Giám sát hiệu suất (Performance Monitoring) 31 3.3.4. Hồi tiếp (Loopback) 3.3.5. Cấu trúc tế bào OAM lớp ATM 32 3.3.5.1. Tế bàoAIS/RDI 33 3.3.5.2. Tế bào kiểm tra liên tục 3.3.5.3. Tế bào quản lý hiệu suất 3.3.5.4. Tế bào hồi tiếp CHƯƠNG 4: LỚP AAL (ATM ADAPTATION LAYER) 34 4.1. Tổng quát 4.2. AAL1 36 4.2.1. Lớp con SAR (Segmentation and Reasembly) 4.2.2. Lớp con CS (Convergence Sublayer) 4.2.2.1. Đánh số thứ tự 4.2.2.2. Khôi phục xung đồng hồ 37 4.2.2.3. Truyền dữ liệu có cấu trúc SDT (Structured Data Transfer) 4.2.2.4. Sửa sai 4.3. AAL2 38 4.4. AAL3/4 39 4.4.1. Cấu trúc CPCS PDU 4.4.1.1. Header 4.4.1.2. Trailer 4.4.2. Chức năng của CPCS 40 4.4.3. Lớp con SAR 4.4.3.1. Cấu trúc SAR PDU iii
4.4.3.2. Hoạt động của SAR 41 4.5. AAL5 42 4.5.1. Lớp con CS 4.5.1.1. Chức năng của CS 4.5.1.2. Cấu trúc CPCS-PDU 4.5.2. Lớp con SAR CHƯƠNG 5: KHẢO SÁT HỆ THỐNG LOCAL ATM 44 5.1. Sự tiến triển của Router Bridge và Hub 45 5.2. ATM Router 48 5.3. ATM Hub 5.4. Cấu trúc nút chuyển mạch và nút nối xuyên trong ATM 50 5.5. Các thiết bị Local ATM khác 52 5.6. Ứng dụng công nghệ ATM trong LAN 53 5.7. ATM Trong máy tính PC 59 5.8. ATM trong PBX CHƯƠNG 6: HỆ THỐNG ĐẦU CUỐI ATM 60 6.1. Giải pháp định địa chỉ 6.2. Định đường, khôi phục và nhận dạng lại 6.3. Mô phỏng LAN ATM 61 6.4. Ứng dụng cơ sở 62 CHƯƠNG 7: GIAO THỨC KẾT NỐI ATM – CƠ SỞ 64 7.1. Những nguyên lý kết nối 7.1.1. Kết nối mạng 7.1.2. Tổng quan về các giao thức kết nối mạng 66 7.1.3. Kết nối dịch vụ 67 iv
7.2. Giao diện tổng đài dữ liệu (DXI) 7.2.1. ATM DXI – Mode 1a và Mode 1b 69 7.2.2. ATM DXI – Mode 2 71 7.2.3. Định dạng phần tiêu đề ATM DXI 72 7.3. Thủ tục đa giao thức trên lớp ATM AAL5 7.3.1. Sự kết hợp giao thức: (Protocol Encapsulation) 73 7.3.2. Sự kết hợp LLC đối với các giao thức được định tuyến 74 7.3.3. Ghép kênh VC cở sở 7.3.4. Lựa chọn phương pháp ghép kênh 76 7.4. Sự kết nối Frame Relay và ATM 7.4.1. Sự dự đoán kết nối ATM và Frame Relay trong tương lai 7.4.2. Ứng dụng Frame Relay vào chức năng giao thức ATM 77 7.4.3. Xem xét kết nối dịch vụ của Frame Relay và ATM 80 7.5. Kết nối truy xuất SMDS trên ATM 7.6. Giao diện nhà cung cấp giao diện băng rộng đa dịch vụ (B – ICI) 82 PHẦN II: MẠNG CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC CHƯƠNG 8: LÝ THUYẾT CƠ BẢN CỦA CHUYỂN MẠCH NHÃN 8.1. Tổng quan 84 8.2. Khái niệm và hoạt động cơ bản trong MPLS 87 8.2.1. Mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển 8.2.2. Mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển trong IP 88 8.2.3. Mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển trong MPLS 89 8.2.4. Những lớp chuyển tiếp tương đương FEC 8.2.5. Định tuyến nhất quán 91 8.3. Thành phần định tuyến v
8.3.1. Nhãn là gì? 92 8.3.2. Bảng chuyển mạch nhãn 8.3.3. Khả năng mang nhãn trong gói 94 8.3.4. Thuật toán định tuyến chuyển mạch nhãn 95 8.3.5. Thuật toán định tuyến đơn 96 8.3.6. Đa giao thức: trên và dưới 97 8.4. Thành phần điều khiển 98 8.4.1. Kết hợp trong và kết hợp ngoài 100 8.4.2. Kết hợp ngược dòng và kết hợp xuôi dòng 8.4.3. Nhãn tự do 101 8.4.4. Kết hợp nhãn tuyến điều khiển và tuyến dữ liệu 8.4.4.1. Hiệu quả 102 8.4.4.2. Vấn đề phát triển 106 8.4.4.3. Độ linh hoạt 8.4.5. Phân bố thông tin kết hợp nhãn 108 8.4.5.1. Đặt trên đỉnh của các giao thức định tuyến 8.4.5.2. Những giao thức phân bố nhãn 109 8.4.5.3. Thực thi của các mặt phẳng điều khiển trong vùng chuyển mạch nhãn 110 8.4.5.4. Chuyển đổi nhãn 112 8.4.6. Điều khiển “định tuyến tức thời” 113 8.5. Thiết bị ở rìa 115 8.6. Quan hệ giữa chuyển mạch nhãn và việc định tuyến, đánh địa chỉ lớp mạng 8.7. Chuyển mạch IP 116 8.7.1. Tổng quan về chuyển mạch IP 8.7.2. Các thành phần cơ bản của chuyển mạch IP 122 8.7.2.1. Luồng 8.7.2.2. Các kiểu luồng vi
8.7.2.3. Phần nhận dạng luồng 123 8.7.2.4. Phần phân loại luồng 8.7.2.5. Chuyển mạch IP 8.7.2.6. IFMP 8.7.2.7. GSMP 8.7.2.8. Chuyển mạch IP đầu cuối 8.7.3.Giao thức quản lý luồng Ipsilon IFMP 124 8.7.3.1. Giao thức gần kề của IFMP 8.7.3.2. Giao thức định tuyến lại của IFMP 125 8.7.3.3. Đóng gói cho luồng 127 8.7.4. Giao thức quản lý chuyển mạch chung GSMP 129 8.7.4.1. Các kiểu bản tin GSMP 130 8.7.4.2. GSMP V.2 131 8.7.5. Thực tế 132 8.8. Tóm tắt CHƯƠNG 9: ĐỊNH TUYẾN 134 9.1. Tổng quan giao thức định tuyến 9.2. Các giao thức định tuyến 135 9.2.1. Giao thức thông tin định tuyến RIP 9.2.2. Giao thức định tuyến cổng nội IGRP 9.2.3. Giao thức định tuyến nội cao cấp EIGRP 136 9.2.4. Giao thức mở đường đi ngắn nhất đầu tiên OSPF 9.2.5. Giao thức cổng biên BGP 145 9.2.5.1.Các tính chất của BGP 146 9.2.5.2. Thực thi chính sách 147 9.2.5.3. Thuộc tính của BGP 148 vii
9.2.5.4. Hoạt động của BGP 149 9.2.6. Cấu hình RIP, OSPF và BGP 154 9.3. Kiến trúc định tuyến Internet 156 9.3.1. Định tuyến chính sách 161 9.3.2. Tính ổn định 163 9.4. Định tuyến ràng buộc 166 9.4.1. Định tuyến ràng buộc là gì? 9.4.2. Những yêu cầu kỹ thuật của chức năng định tuyến ràng buộc 168 9.4.3. CSPF 169 9.5. MPLS 172 9.5.1. Giao thức RSVP mở rộng 172 9.5.1.1. Bản tin PATH 9.5.1.2. Bản tin RESV 175 9.5.1.3. Quá trình xây dựng LSP 177 9.5.2. CR-LDP 180 9.5.3. So sánh giữa CR-LDP và RSVP 186 9.5.4. Giao thức giành trước tài nguyên hỗ trợ phân phối nhãn RSVP-TE 187 9.5.5. Ứng dụng chức năng định tuyến ràng buộc vào vấn đề quản lý lưu lượng 197 9.5.5.1. Tại sao quản lý lưu lượng quan trọng đối với các nhà cung cấp dịch vụ? 9.5.5.2. Kỹ thuật lưu lượng trong mạng ATM và Frame Relay 9.5.5.3. Một mạng IP có giải quyết được vấn đề này không? 198 9.5.5.4.Giải quyết vấn đề 199 9.5.5.5. Định tuyến ràng buộc MPLS với chức năng kỹ thuật lưu lượng 200 9.5.5.6. Chức năng định tuyến ràng buộc trong định tuyến lại nhanh 201 9.5.5.7. Chức năng định tuyến ràng buộc với vấn đề tái định tuyến nhanh 202 9.5.5.8. Phát hiện và ngăn chặn vòng lặp trong MPLS 205 9.5.6. Chất lượng dịch vụ QoS 207 viii
9.5.6.1. Mối liên hệ giữa chất lượng dịch vụ và định tuyến 9.5.6.2. LSP băng thông đảm bảo 207 9.6. Tóm tắt 208 CHƯƠNG 10 210 XÂY DỰNG MẠNG ĐƯỜNG TRỤC MPLS 10.1. Mạng MPLS trên gói 10.2. Mạng MPLS trên ATM 211 10.3. Mạng MPLS trên hỗn hợp giữa ATM và gói 212 10.4. Tích hợp MPLS vào mạng ATM 213 10.4.1. Những vấn đề cần quan tâm khi chọn thiết bị LSR ATM ở rìa 216 10.4.2. Những yêu cầu trong lựa chọn LSR ATM 217 10.5. Xây dựng mạng MPLS 10.5.1. Thiết kế điểm truy cập PoP 10.5.2. Thiết kế PoP của một LSR ATM đơn ở rìa 10.5.3. Thiết kế PoP cho các LSR ở rìa và LSR ATM 218 10.5.4. Thiết kế bộ tập trung, LSR ở rìa và một LSR ATM 219 10.5.5. Thiết kế PoP của một LSR 220 10.6. Định hình liên kết đường trục MPLS 10.6.1. Thiết kế điểm truy cập 221 10.6.2. Ước tính lưu lượng từ mỗi PoP 10.6.3. Ước tính ma trận lưu lượng đơn hướng 222 10.6.4. Ước tính ma trận lưu lượng song hướng 223 10.6.5. Thiết kế cấu hình trung kế đường trục 10.6.6. Ước tính băng thông kết nối 224 10.6.7. Gán dung lượng kết nối 225 10.6.8. Điều chỉnh dự phòng 225 10.6.9. Lựa chọn thiết bị thích hợp 226 ix
10.7. Thiết kế định tuyến lớp 3 10.8. Định hình LVC MPLS 228 10.8.1. Tiền tố địa chỉ đích 229 10.8.2. LVC và dồn VC 230 10.8.3. Thiết kế tính toán cho LSR ở rìa 231 10.8.4. Thiết kế tính toán cho LSR ATM với dồn VC 232 10.8.5. Thiết kế tính toán cho LSR ATM mà không dồn VC 233 KẾT LUẬN 234 PHỤ LỤC 235 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 279 TÀI LIỆU THAM KHẢO 284 x
PHẦN I ATM (ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE) CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN TẢI KHÔNG ĐỒNG BỘ (ATM) Các nghiên cứu về ATM đã được bắt đầu từ những năm đầu thập kỷ 80. Các chuẩn về B_ISDN/ATM được công bố đầu tiên năm 1988 bởi ITU_T và liên tục được sửa đổi, bổ sung cho đến nay. Hai tổ chức chuẩn hóa ATM quan trọng nhấl là ITU_T và ATM Forum cùng tiến hành các công tác nghiên cứu song song và có tác động lẫn nhau. ITU_T nghiêng về định nghĩa giao diện UNI công cộng trong khi ATM Forum tập trung chuẩn hóa giao diện UNI riêng. ATM là công nghệ chuyển tải dùng kỹ thuật ghép kênh phân thời gian không đồng bộ trên gói dữ liệu có độ dài cố định, được sử dụng làm cơ sở cho mạng ISDN băng rộng. Khái niệm bất đồng bộ trong ATM có nghĩa rằng các gói dữ liệu có thể được đưa lên mạng mà không cần thỏa mãn các yêu cầu về định thời một cách chính xác như trong ghép kênh phân thời gian đồng bộ. Dữ liệu của mỗi nguồn không nhất thiết phải được sắp xếp theo một chu kỳ thời gian. Phương pháp này có ưu điểm là tối ưu hóa việc sử dụng kênh truyền dẫn, cho phép ghép nhiều kênh có tốc độ khác nhau theo nguyên lý thống kê, hỗ trợ các dịch vụ có tốc độ bit thay đổi (VBR_Variable Bit Rate), không liên tục (bursty) một cách hiệu quả. 1.1. Các tiện ích của ATM 1.1.1. Cung cấp các kết nối tốc độ cao (High speed connectivity) ATM được phát triển để hỗ trợ các dịch vụ thông tin tốc độ cao với tất cả các đặc tính về dữ liệu, tốc độ bit và chất lượng dịch vụ, được thực hiện trên nền các hệ thống truyền dẫn chất lượng cao, đăc biệt là sợi quang và công nghệ SDH. Với các hệ thống này, ATM không cần sử dụng các cơ chế sửa sai hay điều khiển dòng trên từng chặng, đơn giản hóa vùng thông tin điều khiển trong tế bào. Nhiệm vụ chủ yếu của 5 byte header chỉ là nhận dạng kết nối ảo cho các mục đích định tuyến và chuyển mạch. ATM hoạt động ở chế độ có kết nối, yêu cầu các công đoạn, thiết lập và giải tỏa kết nối dể dành riêng và giải phóng tài nguyên mạng. Tế bào ATM có kích thước nhỏ và cố định, làm giảm kích thước buffer tại các nút chuyển mạch và giảm trì hoãn. Các nguyên lý này đều có thể thực hiện được bằng phần cứng, cho phép tốc độ chuyển mạch đạt rất cao. 1
1.1.2. Liên kết mạng thông suốt (seamless connectivity) Có những điểm không liên tục trong mạng viễn thông hiện tại. Thứ nhất, trong nội bộ mạng công cộng, hệ thống truyền dẫn hoạt động theo chế độ phân cấp ghép kênh với dung lượng ghép tại mỗi mức là cố định. Muốn xen hay rẽ một kênh ở mức thấp thì phải tiến hành tách và ghép lại luồng số từ trên xuống và từ dưới lên qua tất cả các mức trung gian. Đây là một yếu điểm lớn do kỹ thuật chuvển mạch hiện tại không có khả năng hỗ trợ các tốc độ khác nhau trong cùng một cấu-trúc chuyển mạch, trong khi đa tốc độ và tốc độ biến đổi là một yêu cầu của các dịch vụ truyền thông đa phương tiện (multimedia). Tính chất cố định về dung lượng tại từng cấp ghép kênh làm phức tạp công tác dự phòng, khó khăn trong việc cấp phát băng thông theo yêu cầu người sử dụng. ATM không có những giới hạn này do độ phức tạp trong chuyển mạch không phụ thuộc vào số lượng kênh luận lý. Có thể thực hiện mạng ATM ở bất kỳ cấp nào. Mức ghép của ATM là các kết nối ảo, đây là các thực thể luận lý có thể được gộp nhóm và xử lý một cách dễ dàng, bằng công nghệ xử lý số hiện tại. Thứ hai, sự không liên lục xảy ra khi liên kết các mạng cục bộ LAN với mạng diện rộng WAN. Do các yêu cầu về kĩ thuật và kinh tế mà các công nghệ sử dụng ở LAN và WAN là hoàn toàn khác nhau. Để kết nối LAN với WAN, cần thiết có một quá trình chuyển đổi nghi thức ở các lớp cấp thấp (từ lớp 1 đến lớp 3 của mô hình OSI), gây ra hiện tượng "bottle-neck". Trên các kết nối đầu cuối với đầu cuối. Công nghệ ATM có thể được đưa vào LAN dưới dạng ATM_LAN, được xem là thế hệ thứ 3 của công nghệ mạng cục bộ. Khi đó, việc kết nối giữa một ATM_LAN với một mạng diện rộng dựa trên ATM là điều hết sức tương thích, cung cấp các kết nối tốc độ rất cao mà không cần bất kỳ một quá trình chuyến đổi nghi thức nào. Tóm lại, với công nghệ ATM, liên kết LAN_WAN sẽ cung cấp các kết nối hoàn toàn thông suốt. 1.1.3. Tích hợp mạng (Network integration) Xây dựng một mạng chung cho tất cả các loại dịch vụ (dữ liệu thoại, video) là một giải pháp kinh tế hơn so với xây dựng từng mạng riêng cho mỗi loại dịch vụ. Mỗi loại dịch vụ có một đặc tính về lưu lương và yêu cầu chất lượng dịch vụ khác nhau. ATM có thể mô phỏng tất cả các yêu cầu về tỷ lệ mất thông tin (Loss), độ trễ (Delay) và biến động trễ (Delay Variation hay Jitter). ATM còn hỗ trợ được các dịch vụ có tốc độ cố định hoặc thay đổi, chuyển gói hoặc chuyển mạch, có kết nối hay không kết nối; ATM được xem là công nghệ tích hợp thật sự cho các dịch vụ truyền thông đa phương tiện hiện tại và tương lai 1.1.4. Độ tin cậy cao (High reliability) ATM có độ tin cậy cao, cung cấp các chức năng khắc phục lỗi nhanh trong môi trường thông tin tốc độ cao. Vùng thông tin điều khiển của tế bào được kiếm tra và sửa lỗi, nhờ đó nút mạng có thể bỏ đi các tế bào lỗi và chỉ chuyển tiếp các tế bào đúng. 2
Các chức năng vận hành, quản lý và bảo dưỡng (OAM) được định nghĩa trên cơ sở các dòng tế bào OAM (F4,F5). Các chức năng này cung cấp cơ chế vận hành bảo dưỡng mạng đơn giản và hiệu quả. Định tuyến trong ATM rất linh động nhờ ánh xạ các tuyến vật lý thành các giá trị nhận dạng kết nối ảo trong từng tế bào, cho phép định tuyến lại khi một phần tử mạng bị sự cố. 1.2. Kích thước tế bào Việc chọn kích thước của mỗi đơn vị dữ liệu nói chung phải đạt được 4 yêu cầu sau:  Chấp nhận được đối với mạng thoại.  Thích nghi với các cơ chế sửa sai.  Tối thiểu hóa khối dữ liệu truyền lại khi có lỗi không sửa được.  Tương thích với các hệ thống truyền dẫn hiện có. Kích thước gói trước hết phụ thuộc vào chất lượng đường truyền. Càng ít lỗi thì kích thước gói càng lớn để tận dụng băng thông. Lỗi càng nhiều thì gói càng nhỏ để giảm thời gian truyền lại. Gói có kích thước thay đổi hiệu quả hơn gói có kích thước cố định nếu xét về hiệu suất truyền dẫn. Hiệu suất truyền dẫn của một nghi thức được xác định bằng Li/(Li+L0), trong đó Li là kích thước vùng thông tin, Lo là kích thước Overhead. Với cùng một giá trị L0, hiệu suất càng lớn khi Li càng lớn. Tuy nhiên, Li càng lớn thì thời gian xử lý tại nút chuyển mạch càng lớn, tức trì hoãn cao. ATM được thực hiện trên nền của một hệ thống truyền dẫn chất lượng cao, không quan tâm đến các cơ chế sửa sai và truyền lại. Do vậy. việc chọn kích thước cho tế bào ATM chỉ còn phụ thuộc vào 2 yếu tố: Trì hoãn và Hiệu suất. Trì hoãn được tính bằng thời gian tạo gói từ một kênh dữ liệu tốc độ 64 Kb/s (tương đương một kênh thoại số thông thường). Nếu kích thước gói được chọn là 48 byte thì thời gian tạo gói sẽ là: ( 48 X 8 bit) / (64 X 103 bit/s) = 6 X 10-3 s = 6 ms Một vòng hồi tiếp đầu cuối đến đầu cuối sẽ đi qua hai lần tạo gói cho ra trì hoãn tổng cộng là 12 ms (chưa kế các thành phần trì hoãn khác). Đây là độ trễ có thể chấp nhận được đối với dịch vụ thoại thường, không yêu cầu các mạch triệt tiếng dội (theo ITU_T 1.161, nếu trì hoãn của một vòng hồi tiếp vượt quá 25 ms thì phải dùng bộ triệt tiếng dội). Hiệu quả được tính trên 5 byte hcader. Với kích thước là 48 byte, hiệu quả truyền dẫn đạt được là 90,6%. Thực ra đây chưa phải là đã hiệu quả. Nhưng với các hệ thống truyền dẫn có băng thông hầu như vô hạn ngày nay và tương lai, xấp xỉ- 10% Ovcrhead không còn là điều quan trọng. Tóm lại, kích thước tế bào là 48+5 byte được chọn là sự quân bình giữa hai yêu cầu về độ trễ và hiệu suất băng thông. 1.3. Mô hình tham chiếu giao thức B-ISDN ( PRM B-ISDN - Protocol Reference Model B-ISDN) 3
ATM liên hệ chặt chẽ với B-ISDN vì B-ISDN được xây dựng trên ATM. Do vậy, việc khảo sát ATM thường được tiến hành trên quan hệ với B-ISDN, trên mô hình giao thức phân lớp của B-ISDN. Hình 1.1: Mô hình tham chiếu giao thức của B-ISDN. Mô hình giao thức của B-ISDN bao gồm 3 mặt phẳng : 1.3.1. Mặt phẳng quản lý (Management plane) Có hai chức năng chính là quản lý lớp và quản lý mặt phẳng. Tất cả các chức năng liên quan đến toàn bộ hệ thống bao gồm phối hợp các mặt phẳng được thực hiện bởi chức năng quản lý mặt phẳng. Chức năng này không có cấu trúc phân lớp. Quản lý lớp có cấu trúc phân lớp tương ứng với các lớp trong mặt phẳng . người sử dụng, có chức năng quản lý các thực thể trên các lớp và thực hiện các dịch vụ vận hành, quản lỷ và bảo dưỡng OAM. 1.3.2. Mặt phẳng người sử dụng (User plane) Có chức năng truyền thông tin của người sử dụng và các thủ tục liên quan như điều khiển dòng, điều khiển tắc nghẽn, khắc phục lỗi. Mặt phẳng này có cấu trúc phân lớp, bao gồm lớp Vật Iỷ, lớp ATM, lớp AAL và các lớp cao. 1.3.3. Mặt phẳng điều khiển (Control plane) Thực hiện các chức năng điều khiển thiết lập và quản lý kết nối thông qua các thủ tục báo hiệu. Mô hình phân lớp của B-ISDN không tương ứng vớị mô hình 7 lớp của OSI. Một số chức năng của lớp 2 và lớp 3 (Data link và Network) được hiện ở lớp ATM. Lớp AAL có thể thực hiện một số ít chức năng chọn lựa của 4 lớp cao còn lại (Transport, Session, Presentation và Application). Một cách không thiếu tổng quát, có thể xem mô hình B-ISDN chỉ hoạt động ở hai lớp thấp nhất của OSI. 4
Các chương sau sẽ trình bày chi tiết các chức năng và dịch vụ của từng lớp tại giao diện UNI. Phần này giới thiệu các khái niệm thường sử dụng khi khảo sát ATM. 1.4. Giao diện UNI và NNI ANSI T1.624 và ITU_TI.431 IS: Intermediate System ES: End System. Hình 1.2: Cấu hình tham khảo UNI và NNI. • NNI (Network-Network Interface) : giao diện giữa các nút mạng trong mạng ATM và giữa các mạng khác với ATM. • UNI (Uscr-Network Interface) : giao diện giữa mạng và người sử dụng. UNI có thể là UNI riêng hoặc UNI công cộng. UNI riêng có thể xuất hiện tại các điểm tham khảo RB hoặc SB trong cấu hình chuẩn của ANSI T1.624 và ITU_T I.431. Còn UNI công cộng có thể xuất hiện ở các điểm TB và UB. 1.5. Kênh ảo, Đường ảo • Kênh ảo (VC_ Virtual Channel) : là khái niệm" mô tả một dòng truyền đơn hướng gồm các tế bào có cùng giá trị nhận dạng kênh ảo VCI. VC không phải là kênh vật lý, do đó không có băng thông dành riêng. Không có sự xác định nào về dung lương hay tốc độ của VC và dòng tế bào di chuyển trong VC là dòng đơn hướng, bảo toàn thứ tự. Nhờ vậy, có thể thiết lập các kết nối bất đối xứng và cấp phát băng thông theo yêu cầu từng cuộc gọi. • Đường ảo (VP_ Virtual Path): tương tự như kênh ảo, đường ảo là khái niệm mô tả một dòng truyền đơn hướng gồm các tế bào có cùng giá trị nhận dạng đường ảo VPI. Đường ảo bao gồm một hoặc nhiều kênh ảo, nhiều đường ảo được ghép trong một đường vật lý. Quan hệ giữa 3 đơn vị truyền dẫn này được thể hiện ở hình 1.3. 5
Hình 1.3 : Quan hệ giữa VC, VP và kênh vật lý. 1.6. Liên kết đường ảo, Liên kết kênh ảo • Liên kết kênh ảo (VC link): VC link là một kênh ảo được xác định giữa một điểm mà VCI được chỉ định và điểm mà VCI được thay đổi hoặc tách bỏ. VC link xác định một đoạn VC giữa một thiết bị đầu cuối và một nút mạng hoặc giữa hai nút mạng kề nhau. Dòng tế bào trên VC link vẫn là dòng đơn hướng. • Liên kết đường ảo (VP link): VP link là đường ảo xác định giữa một điểm mà VPI được chỉ định và điểm mà VPI được thay đổi hoặc tách bỏ. Mỗi VP link bao gồm một hoặc một số VC link. VCI chỉ được thay đổi hoặc tách bỏ tại thiết bị đầu cuối hoặc nút chuyến mạch VC. VPI được thay đổi từ thiết bị đầu cuối, nút chuyển mạch VP và bộ nối xuyên (hoặc tập trung) 6
Hình 1.4: Nguyên lý chuyển mạch VP và VC 1.6.1. Kết nối kênh ảo, kết nối đường ảo kết nối kênh ảo (VCC-Virtual Channel Connection). VCC là một chuỗi liên tiếp các VC link nối giữa 2 điểm mà tại đó có thể truy xuất vào lớp tương thích ATM (AAL). Thực chất, VCC là 1 kết nối luận lý một chiều gữa 2 điểm sử dụng dịch vụ ATM, tương tự như kênh ảo trong X.25. Dòng tế hào trong VCC vẫn là dòng một chiều. Do vậy một cuộc gọi sẽ phải bao gồm 2 VCC hoạt động theo 2 chiều ngược nhau. • Kếl nối đường ảo (VPC_Virtual Path Connection): VPC là một nhóm các kênh ảo có cùng điểm đầu và điểm cuối. 7