Nghiên cứu về mạng ATM - Quản lý lưu lượng & điều khiển tắc nghẽn trên mạng

hình, truyền hình chất lượng cao, truyền hình hội nghị. . . Mạng băng rộng B_ISDN đã được liên minh viễn thông thế giới (ITU_T) nghiên cứu và chuẩn hoá dựa trên phương thức truyền không đồng bộ gọi là ATM (Asynchrous Transfer Mode). Phương thức ATM là phương thức thích hợp cho việc kiểm soát các loại tải băng rộng khác nhau. ATM phù hợp cho cả tải dạng gián đoạn cũng như dạng tải liên tục bao gồm tiếng nói, dữ liệu, hình ảnh và video. . . ATM là một dạng chuyển mạch gói với kích thước gói thông tin là cố định (được gọi là Cell). Các Cell này có thể truyền trên môi trường truyền dẫn khác nhau như SONET, SDH, E1/T1 theo các định dạng khác nhau. Ưu điểm nổi bật của phương thức ATM là nó cho phép tải trên mạng các dịch vụ có các tốc độ và chất lượng đáp ứng được các yêu cầu khác nhau của người sử dụng đồng thời nó có tính bảo mật cao do tính chất của chuyển mạch gói mang lại. Đó chính là lý do tại sao ATM được khuyến nghị ứng dụng cho mạng băng rộng đa dịch vụ (B_ISDN). Phương thức truyền tải không đồng bộ ATM Phương thức truyền tải không đồng bộ ATM là một công nghệ tiên tiến đã được nghiên cứu vào những năm 80 và áp dụng cho mạng đa dịch vụ băng rộng B_ISDN cùng với sự phát triễn của truyền dẫn cáp quang. Sau đây chúng ta sẽ đi vào nghiên cứu tổng quan kỹ thuật áp dụng cho phương thức ATM. Kỹ thuật ghép tách kênh Trong phương thức ATM, người ta áp dụng cơ chế ghép kênh phân chia theo thời gian không đồng bộ. Khái niệm “không đồng bộ ” ở đây có nghĩa là trên cùng một đường truyền các gói thông tin của cùng một nguồn phát đến một đích nào đó sắp xếp không theo chu kỳ. Việc sắp xếp này tuỳ thuộc vào khả năng băng thông của mạng và các gói tin đang phải chờ trong bộ đệm mà có sự điều khiển tương ứng. Hình vẽ sau mô tả hai phương thức ghép kênh đồng bộ STM (Synchrous Transfer Mode) và ghép kênh không đồng bộ ATM : 0 1 2 31 0 1 2 31 Hình 1. 1 : Kỹ thuật truyền đồng bộ 3 1 2 4 4 3 1 Hình 1. 2 : Kỹ thuật truyền không đồng bộ Trong phương thức đồng bộ để phân biệt các kênh thông tin người ta dựa vào tính chu kỳ lặp đi lặp lại của nó. Còn trong phương thức truyền bất đồng bộ thì để phân biệt người ta phải đưa thêm thông tin nhận diện vào trong mỗi Cell giống như trong kỹ thuật chuyển mạch gói. Chi tiết về các thông tin nhận diện này sẽ được trình bày ở phần sau của nội dung. Cấu trúc một tế bào ATM ATM là một kỹ thuật chuyển mạch gói tiên tiến mà đơn vị dữ liệu được gọi là Cell (hay chính là một gói tin). Khác với các dạng chuyển mạch gói thông thường, gói tin của ATM là có kích thước cố định (bao gồm 5 bytes Header và 48 bytes Data). Kích thước này đã được tính toán dựa trên các yếu tố như : hiệu suất, độ trễ kênh truyền và độ phức tạp của chuyển mạch ... để đạt được sự tối ưu. Header (5 bytes) Data(48 bytes) Hình 1.3: Cấu trúc tổng quát tế bào ATM Trong mạng viễn thông người ta thường phân chia ra làm hai dạng giao diện cơ bản, đó là : giao diện giữa mạng với người sử dụng (UNI _User Network Interface) và giao diện giữa các Node của mạng với nhau (NNI_Network Network Interface). Đối với phương thức truyền ATM cũng phân ra theo vậy và có hai dạng cấu trúc tế bào khác nhau ứng với mỗi giao diện. Dưới đây là các hình vẽ mô tả cấu trúc của hai dạng tế bào nói trên : GFC VPI VPI VCI VCI VCI PT CLP HEC Data (48 bytes) Hình 1. 5 : Cấu trúc tế bào ATM tại giao diện UNI VPI VPI VCI VCI VCI PT CLP HEC Data (48 bytes) Hình 1. 4 : Cấu trúc tế bào ATM tại giao diện NNI ý nghĩa và chức năng của mỗi trường trong Header của các dạng tế bào ATM được trình bày ở phụ lục I. Sau đây chỉ là giải thích chữ viết tắt của mỗi trường để tiện theo dõi : GFC VPI VCI PT CLP HEC Genric Flow Control _ Trường điều khiển luồng chung Virtual Path Identifier _ Số hiệu nhận dạng đường ảo Virtual Chanel Identifier _ Số hiệu nhận dạng kênh ảo Payload Type _ Trường kiểu tế bào Cell Loss Priority _ Trường qui định mức ưu tiên mất tế bào Header Error Control _ Trường điều khiển lỗi tế bào phần tiêu đề ATM có đặc điểm hướng liên kết, do đó mặc dù nó là một dạng chuyển mạch gói nhưng các trường để chỉ ra địa chỉ nguồn, địa chỉ đích, số thứ tự là không cần thiết. Hơn nữa, do chất lượng đường truyền sử dụng tốt nên các cơ chế chống lỗi từ liên kết đến liên kết cũng được bỏ qua và ATM cũng không cần cung cấp các cơ chế điều khiển luồng giữa các Node do cơ cấu điều khiển cuộc gọi. Chức năng của phần tiêu đề chỉ còn là nhận dạng cuộc nói ảo. Cấu trúc phân lớp của ATM Application Presention Session Transport Network Data Link Physical Lớp CS AAL SAR Lớp ATM TC Physical PM Hình 1. 6 : Quan hệ phân lớp ATM với mô hình OSI 7 lớp áp dụng mô hình phân lớp OSI, người ta phân lớp cho ATM gồm 3 lớp : lớp vật lý (Physical), lớp ATM (Asynchrous Transfer Mode), lớp thích ứng AAL (ATM Adapter Layer). Trong mỗi lớp trên lại được chia thành các phân lớp con. Dưới đây là cấu trúc phân lớp trong ATM và sự tương ứng với các lớp trong mô hình OSI 7 lớp : Sau đây là chức năng mỗi phân lớp của ATM Lớp thích ứng ATM (ALL) Lớp con hội tụ truyền CS (Convergence Sublayer) Nhận /gửi các PDU(Protocol Data Unit) từ/tới các lớp cao hơn và tạo dạng CS_PDU. Kiểm tra sự khôi phục chính xác các CS_PDU. Cung cấp một vài chức năng ALL trong phần tiêu đề CS_PDU. Điều khiển luồng, gửi các thông điệp trả lời hoặc yêu cầu truyền lại tế bào lỗi. Lớp con tạo và tháo tế bào SAR (Segmentation And Reassembly) Tạo các tế bào từ CS_PDU, khôi phục các CS_PDU. Kiểm tra mã vòng CRC trong trường dữ liệu của tế bào. Tạo ra hai bytes tiêu đề và hai bytes cuối của SAR_PDU. Lớp ATM Điều khiển luồng chính. Tạo hoặc phân tách tiêu đề của tế bào. Đọc và thay đổi phần tiêu đề của tế bào. Lớp vật lý Lớp con hội tụ truyền dẫn (TC) Thêm hoặc lấy các tế bào trống (Idle Cell). Tạo và kiểm tra mã HEC. Nhận dạng giới hạn của tế bào. Biến đổi dòng tế bào thành các khung phù hợp. Phát / khôi phục các khung truyền dẫn. Lớp con đường truyền vật lý (PM) Đồng bộ bit. Thu và phát số liệu. Mạng truyền tải ATM Mạng truyền tải ATM bao gồm 2 phần : mạng truyền tải thông tin người sử dụng và mạng truyền tải thông tin điều khiển và quản lý. Hình vẽ sau sẽ mô tả cấu trúc một mạng truyền tải ATM. Service Control Node OAM Node OAM Node B_STP Mạng quản lý Mạng truyền tải thông tin người sử dụng TB TB Đường ảo mang thông tin Node mạng quản lý và điều khiển Đường ảo mang thông tin OAM Node : Node vận hành và quản lý người sử dụn B_STP : Broadcast Signal Terminal Point Hình 7 : Mạng truyền tải ATM Cho việc trao đổi tin trong mạng ATM có hai khái niệm đó là : “ kết nối “ (connection) và “ liên kết “ (link). Một kết nối cho phép trao đổi thông tin giữa hai điểm cuối của kết nối (Connection End Point) thông qua một số các liên kết qua các điểm kết nối trung gian. Trong ATM, các kết nối và liên kết được thực hiện theo hai lớp chức năng : Lớp vật lý : cung cấp môi trường truyền dẫn. Lớp tách ghép kênh (lớp ATM) : thực hiện ghép tách kênh ở hai mức kênh ảo VP và đường ảo VC. Hình 1. 8 : Quan hệ giữa liên kết vật lý, kênh ảo và đường ảo VP VC Với một đường truyền vật lý, trong mạng ATM, có thể phục vụ cho nhiều kênh thông tin; nó được hiểu đó là các kênh ảo VC và đường ảo VP. Kênh ảo VC là một kết nối logic một chiều giữa hai đầu cuối. Đường ảo VP là một khái niệm nói đến tập hợp một nhóm các kênh ảo với nhau. Đường ảo là một chiều giữa hai thực thể ATM liên tiếp và thường được dùng để nhóm các kênh ảo có cùng điểm xuất phát và điểm kết thúc lại với nhau. Mối quan hệ giữa lên kết vật lý, đường ảo, kênh ảo được minh hoạ bởi hình vẽ sau : Theo như mimh hoạ trên thì một liên kết vật lý cho phép thực hiện trao đổi tin theo hai chiều (song công) còn kênh ảo và đường ảo chỉ cho phép trao đổi tin theo một chiều. Điều khiển và quản lý trong mạng ATM Điều khiển và quản lý mạng là một hoạt động không thể thiếu cho mọi mạng truyền thông. Trong mạng ATM điều khiển và quản lý thực hiện bao gồm các chức năng sau : Điều khiển và quản lý các kết nối ATM : bao gồm việc thiết lập, duy trì, giải phóng các kết nối VPC / VCC thông qua các bản tin báo hiệu hoặc các bản tin quản lý giữa các trung tâm quản lý mạng NMC (Network Manage Controler) và các thành phần mạng. Chức năng bảo hành và bảo dưỡng mạng : quản lý điều khiển trạng thái kết nối các thành phần mạng thông qua bản tin vận hành và quản lý OAM (Operation And Maneger). Quản lý lưu lượng và tài nguyên mạng. Hỗ trợ các dịch vụ cung cấp bởi mạng thông minh. Thông tin thực hiện chức năng quản lý được truyền qua mạng truyền tải điều khiển và quản lý. Mạng này được phân tách về mặt logic với mạng truyền tải thông tin người sử dụng thông qua giá trị VPI. Quá trình báo hiệu trong mạng ATM Các bản tin báo hiệu được trao đổi giữa các người sử dụng và người sử dụng với mạng được truyền đi trên các kết nối ảo cho báo hiệu (Signaling VCC). Các kết nối này cũng được phân biệt theo kết nối điểm _ điểm hay điểm _ đa điểm; trong đó báo hiệu điểm _ đa điểm có thể áp dụng cơ chế báo hiêu đặc biệt là báo hiệu Meta _ Signalling. Kênh ảo báo hiệu SVCS Kênh ảo báo hiệu SVCS cung cấp khả năng truyền các bản tin báo hiệu được thiết lập theo hai hướng giữa hai điểm và sử dụng cùng một giá trị VPI / VCI. Thông thường, quá trình báo hiệu để thiết lập, duy trì, giải phóng các kết nối được thực hiện gộp lại cho cả mức kết nối đường ảo VP, có nghĩa là mỗi VP ta có thể giành riêng ra một VCI cho kênh báo hiệu. Meta _ Signaling Như ta đã nói, Meta _Signaling là cơ chế báo hiệu dùng cho báo hiệu điểm đến đa điểm để thiết lập các kênh báo hiệu cho từng cặp điểm _ điểm. Một kênh ảo giành cho báo hiệu Meta Signaling (MSVC _ Meta Signaling Virtual Chanel) chỉ quản lý các kênh ảo báo hiệu có cùng một VPI với nó. MSVC là một kết nối kênh ảo cố định được kích hoạt khi một đường ảo bắt đầu được thành lập. MSVC có thể là kết nối giữa các thiết bị đầu cuối khách hàng (CEQ _ Customer Equipment) và nút mạng mà các thiết bị đầu cuối này truy nhập vào mạng (khối chức năng kết nối CRF _ Cell Related Funtion) hoặc kết nối giữa các CEQ với nhau. Các kênh ảo báo hiệu tương ứng cũng là kết nối giữa CEQ và Local CRF để thiết lập VCC giữa các đầu cuối hoặc giữa các CEQ với nhau để thiết lập VPC. Hình 9 : Thiết lập báo hiệu trong ATM Case A : thiết lập VCC CEQ Case B : thiết lập VPC CEQ Case C : thiết lập VCC & VPC CEQ Local CRF CEQ CEQ To transit network : Thực thể thiết lập báo hiệu Meta Signaling : Thực thể thiết lập báo hiệu SVCs Các Node mạng Các Node mạng thực hiện chức năng chuyển mạch hoặc nối chéo trên hai mức đường ảo VP và kênh ảo VC (cụ thể cách thức thực hiện sẽ được trình bày ở chương sau). Node mạng có thể đóng vai trò điểm kết nối trung gian hoặc điểm cuối kết nối. Các điểm cuối kết nối : là nơi kết thúc các kết nối (VPC/VCC) trao đổi các thông tin người sử dụng với nhau, tạo và tách các giá trị tiêu đề, tham gia vào quá trình quản lý lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn. Các điểm trung gian : truyền thông tin của người sử dụng qua một cách trong suốt. Nó cũng tham gia vào quá trình quản lý lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn cho mạng. Cấu trúc mạng B_ISDN/ATM ATM End System Mạng Public B Mạng Public A P_NNII P_NNI Public UNI NNI ATM Switch Hình 1.10 : Cấu trúc mạng B_ISDN / ATM Mô hình mạng ATM điển hình bao gồm các mạng ATM công cộng (Public Network) được liên kết với nhạu, các mạng ATM riêng (Private Network) và các hệ thống đầu cuối của người sử dụng được kết nối với mạng Public ATM thông qua các giao diện người sử dụng mạng. Cấu trúc phân cấp mạng ATM Mạng ATM công cộng bao gồm cấp mạng trục công cộng và cấp mạng truy nhập, trong khi mạng riêng bao gồm mạng trục riêng và các nhóm làm việc. Hình vẽ sau minh hoạ cho cấu trúc phân cấp của mạng ATM (cho hai cấp) ATM Node Mạng trục công cộng Mạng truy nhập Mạng truy nhập ATM Access Node Hình 1.11: Mạng ATM công cộng Mạng trục riêng Nhóm làm việc Nhóm làm việc Hình 1.12: Mạng riêng hai cấp ATM Các ứng dụng truyền tải trên mạng ATM Mạng ATM được sử dụng như là một dạng truyền tải chung có khả năng kết nối các loại hình dịch vụ đang sử dụng như POST, LAN, Frame Relay, . . . thông qua các giao diện UNI. Mạng ATM hỗ trợ cả các dịch vụ kết nối định hướng và dịch vụ không kết nối nhờ các lớp chuyển đổi tương thích khác nhau. Hình vẽ sau mô tả các loại giao diện khác nhau cho các dịch vụ khác nhau : Mạng Private ATM LAN FDDI Work Station Điện thoại tương tự Fax Tele Phone PBX Video Frame Relay ATM công cộng Hình 1. 13 : Các ứng dụng trên mạng ATM ATM Node ATM Node Giao diện giữa các Node mạng Mạng ATM công cộng bao gồm các Node mạng ATM được kết nối với nhau qua một giao diện được gọi là NNI (Network Node Interface). Các Node mạng ATM có thể là các thiết bị ATM thực hiện chức năng chuyển mạch hoặc chức năng kết nối chéo hoặc bao gồm cả hai chức năng. Giao diện giữa mạng và người sử dụng Các mạng ATM riêng hoặc các hệ thống đầu cuối khách hàng được kết nối với các mạng ATM công cộng qua giao diện UNI công cộng (Public User Network Interface). Ngoài ra các hệ thống đầu cuối cũng có thể nối với mạng Private ATM qua giao diện Private UNI. Truy nhập mạng và người sử dụng Hình vẽ sau biểu diễn các điểm tham chiếu của mạng truy nhập với người sử dụng : UB Private UNI SB TB B_TE2 B_TA B_TE1 B_NT2 B_NT1 Private ATM Switch Public ATM Switch ATM ES ATM ES T A Public ATM UNI Hìmh 1. 14 Sơ đồ tham chiếu truy nhập cho mạng băng rộng R Trong sơ đồ tham chiếu trên, các thiết bị đầu cuối băng rộng B_TE1 (hỗ trợ ATM) và B_TE2 (không phải là thiết bị đầu cuối) được kết nối vào mạng thông qua các khối chức năng kết cuối mạng B_NT1 (thuộc về mạng) và B_NT2. Khối chức năng B_TA cho phép các thiết bị không phải là đầu cuối ATM truy nhập vào mạng. Các giao diện người sử dụng _ mạng Private UNI được thực hiện tại các điểm tham chiếu chuẩn R và S. Giao diện Public UNI được thực hiện ở giữa các điểm tham chiếu chuẩn T và U. Các điểm tham chiếu SB, TB, UB được chuẩn hoá theo khuyến nghị ITU _TI.4 (1995) trong đó có tốc độ bit tạ SB, TB có thể là 155Mbps (song công), 622Mbps (song công) hoặc là (622Mbps, 155Mbps). Tuy nhiên các tốc độ chuẩn thấp hơn tại các điểm tham chiếu này đang được nghiên cứu và đề cập tới trong một số tiêu chuẩn khác. Khối chức năng kết cuối mạng B_NT1 là một thành phần của mạng thực hiện các chức năng như kết cuối đường truyền, điều khiển giao diện tại các điểm tham chiếu chuẩn TB, UB cùng với các chức năng liên quan tới OAM. Về mặt vật lý, các B_NT liên kết các điểm tham chiếu chuẩn theo kiểu point _ point (gồm một bộ thu và một bộ phát), nhưng ở các lớp cao hơn tại điểm tham chiếu SB có thể là kết nối đa điểm. Khối chức năng kết cuối mạng B_NT2 (ví dụ như một mạng riêng Private hoặc là chức năng của một tổng đài PBX) thực hiện chức năng kết nối các hệ thống đầu cuối trên giao diện Private UNI, các chức năng này bao gồm : Chức năng chuyển đổi tương thích cho các loại thiết bị đầu cuối và môi trường đa dịch vụ khác nhau. Các chức năng tập trung, đệm. Chức năng OAM. Quản lý tài nguyên. Điều khiển và báo hiệu. Việc có sử dụng hay không các khối chức năng B_NT1 và B_NT2 là tuỳ theo cấu hình mạng thực tế, ví dụ như sử dụng giao diện Public UNI giữa thiết bị đầu cuối khách hàng B_TE1 kết nối trực tiếp vào mạng công cộng không qua khối chức năng B_NT2. Chương 2 nguyên lý chuyển mạch ATM Các mạng viễn thông được xây dựng để làm một việc duy nhất là vận chuyển các tín hiệu thông tin từ nơi này đến nơi khác. Các thành phần của một mạng viễn thông bao gồm các Node (hay các trung tâm chuyển mạch) và các liên kết truyền dẫn. Các Node thực hiện chức năng định tuyến đảm bảo thông tin vận chuyển đúng theo các liên kết truyền dẫn. Trong phần trình bày của chương này, chúng ta sẽ nghiên cứu các hoạt động và kỹ thuật để chuyển tải và định tuyến thông tin qua mạng ATM. Giới thiệu về chuyển mạch ATM Dòng dữ liệu trong ATM Chuyển mạch ATM được xem là chuyển mạch gói chất lượng cao và thực hiện ghép kênh thống kê trên những đơn vị dữ liệu chiều dài cố định : Hình vẽ sau mô phỏng một dòng dữ liệu trong truyền dẫn ATM : 2 5 Data 2 7 Data 3 25 Data 2 5 Data VPI VCI VPI VCI VPI VCI VPI VCI Hình 2. 1 : Dòng dữ liệu trên đường truyền vật lý Quan sát hình vẽ ta thấy: các tế bào thuộc các kết nối logic khác nhau được nhận dạng nhờ chỉ số nhận dạng đường ảo VPI và chỉ số nhận dạng kênh ảo VCI cùng được truyền nối đuôi nhau trên liên kết vật lý. Cấu trúc phần tử chuyển mạch ic ic ic Mạng liên kết oc oc oc Ngõ vào Ngõ ra Hình 2. 2 : Cấu trúc phần tử chuyển mạch ATM Một phần tử chuyển mạch ATM tổng quát có dạng như sau : IC _ Input Controller : Các điều khiển ngõ vào nối các đường vào nhận các Cell đến chuyển mạch, đồng bộ Cell. OC _ Output Controller : Các điều khiển ngõ ra nối với các đường ra chuyển các Cell ra khỏi chuyển mạch. Mạng liên kết bên trong đóng vai trò liên kết tất cả các điều khiển ngõ vào với các điều khiển ngõ ra và chuyển các Cell từ một điều khiển ngõ vào đến một điều khiển ngõ ra. Hoạt động của chuyển mạch được diễn ra như sau : Khi một tế bào đến điều khiển ngõ vào, chuyển mạch sẽ đọc chỉ số nhận dạng đường ảo VPI và chỉ số nhận dạng kênh ảo VCI (còn gọi là nhãn định tuyến _ Routing Label) trong phần tiêu đề của tế bào để xác định xem phải chuyển tế bào đến ngõ ra nào. Sau đó tế bào sẽ được truyền qua mạng liên kết tới điều khiển ngõ ra thích hợp. Trong suốt quá trình chuyển mạch, hệ thống phải đảm bảo chuyển các Cell trong một kênh ảo sao cho trình tự các tế bào đúng như trình tự khi chúng đến. Ngoài ra khi một tế bào đến điều khiển ngõ vào, chuyển mạch sẽ kiểm tra Header; nếu phát hiện thấy sai, chuyển mạch sẽ loại bỏ nhằm tránh việc chèn nhầm tế bào của kết nối này vào kết nối khác. Khi thay đổi xong giá tri VPI/VCI của tế bào trường HEC cũng phải tính toán lại. Nếu chuyển mạch nối với một giao diện người sử dụng _ mạng cần tăng cường các giao thức điều khiển tốc độ trên mỗi kênh ảo VC. Chuyển mạch phải có cơ chế xử lý tắc nghẽn khi có tắc nghẽn xảy ra và cơ chế điều khiển để cập nhật bảng liên kết VPI/VCI khi có một kết nối bán thường trực hay một kết nối nhờ chuyển mạch mới được tạo ra. Trong hệ thống thực các liên kết vật lý nối tới chuyển mạch thường hoạt động ở những tốc độ khác nhau, chuyển mạch cũng phải có khả năng thực hiện chuyển mạch giữa các liên kết vật lý tốc độ khác nhau. Ngoài ra chuyển mạch phải có các thông tin để tính cước phí, một hệ thống vận hành, giám sát và bảo dưỡng OAM để thiết lập, vận hành, điều khiển mạng, chuẩn đoán lỗi và báo cáo. Nhiều nút chuyển mạch ATM trong thực tế cung cấp cả khả năng kết nối với những kết nối vật lý Non _ATM như Frame Relay hay thoại. Khi đó cần thêm các trình xử lý phụ như phân đoạn khối dữ liệu dài thành các Cell hay tập hợp các luồng bit liên tục, cung cấp chức năng xử lý lớp AAL, xử lý và kết thúc những giao thức liên kết riêng của một kết nối Non_ATM. Hoạt động của chuyển mạch ATM Xử lý nhãn định tuyến trong chuyển mạch Phần này sẽ trình bày nhãn định tuyến VPI/VCI được xử lý như thế nào tại mỗi nút chuyển mạch. Hình vẽ sau sẽ mô tả phương thức xử lý nhãn định tuyến : vpi vci Data Chọn mục VPI Chọn mục VCI Đưa thông tin định tuyến đến hệ thống VPI VCI Data Hình 2. 3 : Xử lý thông tin định tuyến tại chuyển mạch VP1 VP2 VP3 VP5 VP4 VCI1,1 VCI1,2 VCI1,3 VCI1,4 VCI1,5 VCI1,6 VCI1,7 VCI1,8 VCI1,9 VCI1,10 VCI3,1 VCI3,2 VCI3,3 VCI3,4 VCI3,5 VCI3,6 VCI3,7 VCI3,8 VCI3,9 VCI3,10 Hình vẽ cho thấy một cấu trúc bảng ở hai mức : bảng VPI và bảng VCI. Sở dĩ có hai mức bảng như vậy vì chúng ta có thể chuyển mạch đối với đường ảo VP hoặc chuyển mạch cả đường ảo lẫn kênh ảo VC. Các hình vẽ sau mô tả thế nào là chuyển mạch VP thế nào là chuyển mạch VC. Hình 2. 4 : Chuyển mạch VP VPI11 VPI2 VPI3 VPI4 VPI5 VPI6 Hình 2. 4 : Chuyển mạch VC VPI11 VPI2 VPI3 VPI4 VPI5 VPI6 VPI 1 VPI 1 VPI 1 VPI 1 VPI 1 VPI 1 Trở lại hình 2. 3, chú ý là mỗi ngõ vào vật lý có một tập các bảng riêng vì nhãn định tuyến VPI/VCI chỉ có giá trị duy nhất trong mỗi ngõ vật lý, hai liên kết vật lý khác nhau vẫn có thể có những tế bào mang cùng nhãn định tuyến VPI/VCI. Chuyển mạch phải có nhiệm vụ giữ các bảng kết nối cho mỗi kết nối kênh ảo và kết nối đường ảo của các ngõ vào vật lý. Mọi hoạt động kiểm tra bảng đều nhằm mục đích định tuyến nội bộ trong chuyển mạch để chuyển tế bào về phía trước và tạo cho tế bào một giá trị VPI/VCI mới phù hợp với ngõ ra. Hoạt động xử lý nhãn định tuyến : Khi một Cell đến từ một ngõ vào vật lý, giá trị VPI sẽ được sử dụng để tìm ra một mục trong số các mục của bảng VPI của ngõ vào vật lý đó. Khi tìm được mục giành cho VPI đó, từ bảng, chuyển mạch sẽ xác định là đường ảo VP này đã kết thúc tại chuyển mạch đó hay chưa. Nếu kết nối đường ảo VPC được chuyển mạch, nghĩa là chưa kết thúc, số VPI mới và thông tin định tuyến ngõ ra được lấy về từ bảng VPI và chỉ có VPI thay đổi. Nếu kết nối đường ảo VPC kết thúc ở nút mạng này, giá trị VCI sẽ được sử dụng để tìm ra một mục trong bảng VCI. Chú ý mỗi kết nối đường ảo VPC kết thúc sẽ có một bảng VCI riêng. Tiếp theo giá trị VPI, VCI mới và thông tin định tuyến ngõ ra sẽ được lấy về từ bảng VCI. Tế bào được cập nhật giá trị VPI/VCI mới và được định tuyến đưa đến ngõ ra theo thông tin định tuyến đã lấy về từ bảng. Việc dùng nhãn định tuyến VPI/VCI giúp giảm nhẹ công việc cho chuyển mạch, Header không cần dài mà vẫn chuyển được tế bào đến nơi nhận. Mỗi nút mạng chỉ cần biết tế bào trong phạm vi chuyển mạch của mình mà thôi. Tuy nhiên, thông tin định tuyến lấy từ các bảng cũng có nhiều dạng khác nhau tuỳ vào sự thiết kế của chuyển mạch. Nếu chuyển mạch được thiết kế theo những kiểu kiến trúc truyền thống, thông tin định tuyến thường chứa địa chỉ của một khối điều khiển nơi mà tế bào được xếp tại ngõ ra. Nếu chuyển mạch là dạng Bus hay một trục xương sống địa chỉ liên kết vật lý ngõ ra thường gồm một bộ địa chỉ tương thích Bus và số của kết nối vật lý để báo cho biết ngõ ra nào sẽ sử dụng bộ tương thích ngõ vào đã chọn. Nếu chuyển mach là dạng đa tầng tự định tuyến thông tin định tuyến sẽ là con đường mà tế bào sẽ đi qua suốt cơ cấu chuyển mạch để đến được ngõ ra vật lý thích hợp. Cấu trúc bảng đã đưa ra ở trên chỉ là khái niệm. Chúng ta biết rằng Header của mỗi Cell của giao diện UNI có 8 bits VPI và 16 bits VCI; ở giao diện NNI có 12 bits VPI và 16 bits VCI. Như vậy một hệ thống sẽ không đủ thời gian quét hết cả bằng phần mền để tìm ra đúng mục. Nếu thiết kế một chỉ số trong bảng dùng các giá trị VPI/VCI thì “không gian“ đòi hỏi các bảng sẽ cực kỳ lớn. Một giải pháp đặt ra ra là có thể giới hạn số bít được dùng trong vùng VPI/VCI. Ví dụ kết nối vật lý nào đó có thể chỉ sử dụng 3 bits thấp VPI và 6 bits thấp VCI. Cả hai nút mạng nhận và gửi đối với kết nối vật lý đó cần sử dụng cùng một giới hạn quy ước. Nếu chúng ta cần xây dựng một chuyển mạch hoạt động tốc độ cao và chỉ chuyển mạch VP cho các trung kế chẳng hạn, chúng ta có thể sử dụng tìm kiếm bảng bằng phần cứng gọi là “ bộ nhớ kết hợp ” (associative memory). Các bộ nhớ kết hợp sẽ so sánh thông số ngõ vào với mỗi mục trong bảng và thấy thông tin từ bảng trong mỗi chu kỳ bộ nhớ phần cứng. Phương pháp này vẫn thường được dùng để chuyển đổi địa chỉ trong các bộ đệm của hệ thống bộ nhớ ảo, các bộ đệm tốc độ cao. Ưu điểm lớn của bộ nhớ kết hợp là chúng ta chỉ cần chỉ mục cho mỗi VPI hay VCI đang hoạt động, không cần không gian bảng lãng phí cho những mục vô ích. Kỹ thuật này cực nhanh nhưng tất nhiên giá thành sẽ rất cao. Trong một hệ thống thực sử dụng các kết nối kênh ảo thiết lập nhờ chuyển mạch cần có thiết lập và xoá các kết nối với tốc độ cao. Tiến trình thiết lậo và xoá các kết nối ảnh hưởng đến vấn đề cập nhật, thay đổi bảng định tuyến tại các chuyển mạch. Chuyển mạch phải có các cơ chế cho phép cập nhật bảng định tuyến mà không làm phá vỡ các Cell khác đang hoạt động. Chuyển mạch không gian và thời gian Chuyển mach là phải làm sao đưa Cell từ một ngõ vào đến một ngõ ra. Chuyển mach ATM có cả hai chức năng chuyển không gian và chuyển mach thời gian. Hình vẽ sau sẽ giải thích khái niệm thế nào là chuyển mạch không gian : 1 2 3 4 A W B X C Y D Z 2 3 1 4 Hình 2. 6 : Hoạt động của chuyển mạch không gian Theo hình vẽ trên, thì trong chuyển mạch không gian tế bào được di chuyển một cách vật lý từ ngõ vào đến ngõ ra khác nhau. Trong chuyển mạch ATM, chức năng này được mạng liên kết thực hiện thể hiện qua việc định tuyến bên trong của chuyển mạch. Cấu trúc bên trong của chuyển mạch phải cho phép một tế bào đến từ ngõ vào bất kỳ có thể cho ra ngõ ra bất kỳ. Hình vẽ sau giải thích khái niệm chuyển mạch thời gian : Chuyển mạch thời gian 4 3 2 1 2 3 4 1 Hình 2.7 : Hoạt động chuyển mạch thời gian Trong chuyển mạch thời gian thông tin được di chuyển từ khe thời gian này sang khe thời gian khác từ ngõ ra bất kỳ. Kỹ thuật truyền dẫn đồng bộ STM dùng cách thức chuyển đổi khe thời gian TSI _ Time Slot Interchange. Trong ATM không có dạng khe thời gian nào thuộc kênh nào mà tế bào được định nghĩa bằng nhãn định tuyến VPI/VCI. Do đó, các tế bào đến từ các khe thời gian khác nhau có thể chuyển đến các ngõ ra khác nhau tại những khe thời gian và có khả năng hai hay nhiều kết nối logic cùng được nối tới một ngõ ra và tranh giành nhau một khe thời gian. Vấn đề này được giải quyết bằng phương pháp hàng đợi. Chuyển mạch thời gian trong ATM được thể hiện qua hoạt động hàng đợi; nó sẽ xác định phải cho tế bào nào ra trước, tế bào nào ra sau, quyết định khe thời gian cho các tế bào sao cho bảo đảm được các thông số chất lượng như độ trễ, độ biến động trễ, trình tự các tế bào trong một kết nối ảo. Bộ đệm Bộ đệm là một thành phần của chuyển mạch ATM; nó nằm trong mạng liên kết của chuyển mạch. Như phần trên đã nói, bộ đệm được dùng để tránh xảy ra đụng độ khi nhiều ngõ vào tranh chấp một ngõ ra. Thông tin ngõ vào sẽ được ghi vào bộ đệm khi qua điều khiển ngõ vào IC và được điều khiển ngõ ra OC đọc lấy thông tin khi thích hợp. Các hoạt động bộ đệm được thể hiện qua mô hình hàng đợi như sau : Hình 2. 8 : Hoạt động mô hình hàng đợi q, số khách hàng trong hệ thống w, số khách hàng đang đợi r, độ phục vụ tw, thời gian đợi t, thời gian phục vụ Khách hàng đến Bộ đệm Phục vụ Khách hàng rời hệ thống Trong ATM không chỉ thực hiện việc kết nối mà còn chấp nhận kết nối các dòng tế bào và chúng sẽ tạo thành hàng đợi tại phần tử chuyển mạch. Khách hàng tới hàng đợi để nhận được phục vụ; họ sẽ đợi trong hàng đợi nếu dịch vụ này chưa sẵn có. Trong hàng đợi họ mất thời gian đợi và ngay khi được phục vụ song nó sẽ rời khỏi hệ thống. Thời gian khách hàng ở trong hàng đợi và nguyên tắc sắp xếp ưu tiên trong hàng đợi là một yếu tố rất quan trọng làm nên chất lượng dịch vụ. Trong hệ thống ATM, từ “ hàng đợi ” chính là các tế bào, các nhóm hay các kết nối. “ Dịch vụ ” chính là các kênh dịch vụ, dung lượng hệ thống. Tế bào tới hàng đợi với tốc độ trung bình l và sẽ nằm trong bộ đệm nếu như các kênh dịch vụ chưa có sẵn. Mỗi hệ thống sẽ phải mất một khoảng thời gian s để phục vụ khách hàng (hay có tốc độ phục vụ khác hàng là ). Thời gian phục vụ hay tốc độ phục vụ để nói nên rằng hệ thống không phải là trống. Nếu hệ thống trống khi đó sẽ có một dòng liên tục tế bào trống truyền đi. Trong hệ thống ATM, nhiều kênh dịch vụ (được gọi là Server) có thể đồng thời phục vụ khách. Hệ thống đa kênh có thể tương thích với các tổ chức hàng đợi dạng: mỗi Server một hàng đợi hoặc có chung một hàng đợi cho tất cả các Server. Để mô tả một hệ thống xếp hàng người ta dùng ký hiệu A/B/X/Y/Z trong đó : A : phân bố thời gian xuất hiện B : phân bố thời gian phục vụ X : số cửa phục vụ Y : dung lượng hệ thống (kích thước hàng đợi) Z : luật xếp hàng Sau đây chúng ta sẽ nghiên cứu về một số mô hình hàng đợi : Hệ thống xếp hàng M/M/1 Hệ thống M/M/1 là hệ thống có một cửa phục vụ với đầu vào là quá trình Poisson(đó là quá trình mà các sự kiện xảy ra một các ngẫu nhiên trong suốt quá trình) và thời gian phục vụ là chuỗi Markov (Trong thực tế thì tế bào ATM có kích thước không đổi, do vậy thời gian phục vụ cũng không đổi). Trong trường hợp này, ta xét hệ thống có kích thước bộ đệm không hạn chế. Việc quản lý bộ đệm được thực hiện theo nguyên tắc FIFO (First In _ First Out). Ta có thể tính được số lượng tế bào trung bình có trong hệ thống theo công thức : q = Trong đó : q số khách hàng trung bình trong hệ thống r độ phục vụ (0 Êr Ê1) Đồ thị sau biểu diễn mối quan hệ giữa q và r : 50 40 30 20 10 0 0 0, 2 0, 4 0, 6 0, 8 1 Hình 2.9: Quan hệ giữa số khách hàng trong hệ thống và độ phục vụ của hệ thống q(khách hàng) r Trong đồ thị ta thấy với r nằm tromg khoảng 0 đến 1, khi đó với r < 0, 8 thì hệ thống tránh được hsàng đợi có kích thước lớn. Xác suất để hệ thống có kích thước x là : Pr[x] = (1-r)rx Thời gian đợi trung bình của tế bào trong hàng đợi là : tn = (s) Trong đó : m là tốc độ phục vụ (Cells/s) l là tốc độ đến (Cells/s) l = m .r Thời gian trung bình của tế bào trong hệ thống : tq = tw + s Hệ thống hàng đợi M/D/1/K Đây là hệ thống có một cửa phục vụ với thời gian phục vụ không đổi và kích thước hàng đợi hạn chế là K. Đối với hệ thống này thì : Số lượng tế bào trung bình trong hệ thống là : q = r. (g/h) Với : g= 1 - (K + 1). rK + k. rK+1 h = (1 - rK + 1) (1 - r) Xác suất để hệ thống có kích thước x là : Pr[ x ] = rx (1 - r) / (1- rK + 1) khi r < 1 = 1/(K +1) khi r =1 Thời gian đợi trung bình của tế bào trong hàng đợi là : tw = q/[ l.(1 – Pr[K]) Hệ thống hàng đợi M/M/c/k M/M/c/K là hệ thống hàng đợi đa cửa phục vụ ( c cửa) và có kích thước hàng đợi hạn chế ( K vị trí đợi của bộ đệm). Hệ thống này phức tạp hơn các hệ thống đã được xem xét trước đó nhưng nó cũng được xác định tương tự : r = ( các tham số trung gian) s = = r Đối với hệ thống này các kết quả hàng đợi được xác định như sau : Xác suất để hệ thống có kích._. thước x là : Pr[ x ] = khi 1< x < c và 1< x< K = 1/(K +1) khi c< x< K ( hoặc K< x< c) Với Pr[0] = Số lượng tế bào trung bình trong hệ thống là : q = {Pr[0][ c.r].cr}.{1 - r(K - c + 1) - (1-r)( K - c + 1).r(K - c)}/{c!(1-r)2} Thời gian đợi trung bình của tế bào trong hàng đợi là : tw = q/[ l.(1 – Pr[K]) chương 3 Cơ sở quản lý lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn trong mạng ATM Mục đích của các mạng viễn thông là xây dựng để vận chuyển thông tin giữa các đối tượng sử dụng (khách hàng). Một yêu cầu cần được đặt ra là phải đảm bảo an toàn, toàn vẹn thông tin trong suốt quá trình truyền trên mạng một cách tối đa hay nói các khác là phải đảm bảo chất lượng dịch vụ yêu cầu. Như chúng ta đều biết, nhu cầu trao đổi thông tin của người sử dụng là ngẫu nhiên không định trước được. Mạng viễn thông không thể xây dựng truyền tải với dụng lượng bất kỳ vì lý do hiệu quả kinh tế. Thường thì, dung lượng truyền dẫn của mạng được thiết kế dựa theo nghiên cứu lý thuyết lưu lượng và gia tăng các nhu cầu sử dụng để đáp ứng tốt các yêu cầu truyền dẫn. Bởi vậy mà trong mạng sẽ có các khả năng yêu cầu truyền dẫn vượt quá khả năng dung lượng của mạng. Khi xảy ra điều này thì việc mất dữ liệu hoặc tắc nghẽn mạch là điều tất yếu sẽ xảy ra nếu không có các hoạt động kiểm tra và điều khiển cho mạng. Đặc biệt với tốc độ phát triển như hiện nay, nhu cầu sử dùng ngày một tăng cao, các mạng viễn thông khi thiết kế không dự tính được thì xác suất xảy ra tắc nghẽn càng nhiều; vì vậy quản lý lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn là yêu cầu cấp thiết cho mỗi mạng viễn thông. Trong nội dung của chương này, chúng ta sẽ tìm hiểu và nghiên cứu các cơ sở cho các hoạt động quản lý và điều khiển lưu lượng trong mạng ATM. Các khái niệm Khái niệm về lưu lượng Xét một mạng thông tin chuyển tải một lượng trung bình Cm cuộc liên lạc với thời gian trung bình Tm Lưu lượng Y của mạng được định nghĩa: Y = Cm. Tm Lưu lượng Y của mạng cũng có thể định nghĩa thông qua lưu lượng Yi của từng thiết bị trong mạng. Lưu lượng Yi là tích số của thời gian chiếm giữ thiết bị Tm và lượng trung bình thiết bị i bị bận Cmi Yi = Tm. Cmi Lưu lượng của mạng là tổng các lưu lượng Yi Y = Định nghĩa tắc nghẽn Tắc nghẽn là trạng thái mạng không có khả năng cung cấp được các dịch vụ với chất lượng yêu cầu. Các trạng thái tắc nghẽn nói chung xuất phát từ các thay đổi bất thường không dự đoán được của dòng lưu lượng hoặc do tình trạng lỗi của các thành phần trong mạng. Các trạng thái tắc nghẽn được phân biệt với trạng thái quá tải của bộ đệm, mặc dù trạng thái quá tải cũng gây mất tế bào nhưng vẫn đảm bảo chất lượng dịch vụ. Trong tình trạng tắc nghẽn, các Cell được đặt vào bộ đệm và nếu tình trạng này kéo dài sẽ làm tràn bộ đệm và các Cell bị mất. Quản lý lưu lượng Quản lý lưu lượng là tập hợp các hoạt động do mạng thực hiện để điều hoà các luồng lưu lượng, tránh xảy ra tắc nghẽn. Nói cách khác, đó là hoạt động mang tính phòng ngừa, cố gắng không để tắc nghẽn xảy ra. Điều khiển lưu lượng càng tốt thì xác suất xảy ra tắc nghẽn càng nhỏ, hoạt động mạng càng ổn định. Điều khiển tắc nghẽn Điều khiển tắc nghẽn là tập hợp các hoạt động do mạng thực hiện khi xảy ra tắc nghẽn tại một hay nhiều phần tử mạng nhằm giảm tối thiểu cường độ, sự lan rộng và kéo dài tắc nghẽn. Khi các hoạt động quản lý lưu lượng chưa lường hết những tình huống có thể xảy ra tắc nghẽn hay có những thay đổi sự cố bất thường nằm ngoài dự đoán và thống kê thì tắc nghẽn vẫn xảy ra. Người ta phân chia thành 4 trạng thái tắc nghẽn: Không có tắc nghẽn (Uncongested) Tắc nghẽn mức độ nhẹ (Slight Congested) Bắt đầu tắc nghẽn thực sự (Congestion) Tắc nghẽn nghiêm trọng (Extreme Congestion) Các thiết bị mạng, quản lý mạng và giao thức của mạng ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu quả điều khiển tắc nghẽn. Nếu mạng được thiết kế tốt, quản lý tốt sẽ phát hiện kịp thời các trạng thái tắc nghẽn và có các biện pháp cô lập không cho lan rộng sang các phần tử lân cận khác, khôi phục tắc nghẽn nhanh chóng đưa mạng về trạng thái ổn định trong tầm kiểm soát, tải trong mạng vẫn được duy trì và mạng vẫn có thể tiếp tục hoạt động ở tốc độ đỉnh. Hình vẽ sau mô tả các trạng thái tắc nghẽn: Không có tắc nghẽn Tắc nghẽn nhẹ Tắc nghẽn thực sự Lượng tải truyền trên mạng Lượng tải đưa vào Hình 3. 1 Các trạng thái tắc nghẽn Sự suy giảm của mạng Chất lượng dịch vụ Chất lượng dịch vụ là các mục tiêu chất lượng mà mạng phải đạt được tại lớp ATM tức là xem xét trên cơ sở các tế bào. Chỉ tiêu chất lượng lớp ATM của mạng là khả năng đáp ứng của mạng, nhưng chất lượng này không thể duy trì trong suốt quá trình hoạt động của nó khi mà có các đột biến khác. Để đạt được chất lượng cam kết cho một kết nối ATM nào đó, mạng cũng phải đề ra một số yêu cầu nhất định nào đó cho từng kết nối ở khía cạnh lưu lượng. Chính các yêu cầu lưu lượng này cho phép mạng giảm một cách tối thiểu các tình huống không thể dự báo được; là cơ sở hoạt động cho các cơ chế điều khiển và xử lý của mạng đề cập trên. Mạng và người sử sẽ có thoả thuận về lưu lượng (Traffic Contrac) và các quy ước về điều khiển tuân thủ các thoả thuận này. Mỗi tế bào sẽ được kiểm tra về các thông số lưu lượng, nếu thoả mãn các điều kiện qui ước thì tế bào là tuân thủ. Sơ đồ chức năng quản lý lưu lượng: Mạng A CAC RM PC Other UPC Mạng A CAC RM PC Other UPC B_ NT1 B_ NT1 B_ NT1 B_ NT1 B_ NT1 B_ NT1 Ta Sa Tb Sb Giao diện giữa mạng và người sử dụng UNI Hình 3. 2: Chức năng quản lý lưu lượng CAC: Connection Admission Control _ Điều khiển chấp nhận kết nối RM: Resourse Management _ Quản lý tài nguyên PC: Priority Control _ Điều khiển độ ưu tiên UPC: User Parameter Control _ Điều khiển tham số người sử dụng NPC: Network Parameter Control _ Điều khiển tham số mạng Hình vẽ trên là mô tả tổng quan các chức năng quản lý lưu lượng cho mạng ATM. Các chức năng này sẽ được trình bày kỹ ở nội dung sau của chương. Thông số về lưu lượng Các thông số về lưu lượng là các đặc trưng về lưu lượng nào đó cho một nguồn tải, chẳng hạn như tốc độ truyền tế bào cực đại, tốc độ truyền chấp nhận được... Đối với một kết nối ATM cụ thể nào đó hoặc với một nguồn lưu lượng nào đó thì sẽ có một tập các đặc tính được ghép lại trong một nhóm gọi là bộ miêu tả lưu lượng. Các bộ miêu tả về lưu lượng của một nguồn là tập hợp các thông số lưu lượng yêu cầu bởi một nguồn trong kết nối bao gồm các miêu tả lưu lượng các nguồn trên kết nối đó, các thông số liên quan tới dung sai biến thiên trễ áp dụng tại các giao diện liên quan. Tốc độ tế bào cực đại PCR (Peak Cell Rate) PCR được định nghĩa là tốc độ tế bào truyền tối đa cho phép trên một kết nối ATM. Tổ chức ITU_T định nghĩa tốc độ tế bào cực đại theo mô hình tương đương sau: Thiết bị đầu cuối tương đương Thiết bị đầu cuối tương đương Nguồn lưu lượng tương đương Nguồn lưu lượng tương đương PHYSCAL SAP Bộ tạo CDV tương đương của TE Bộ tạo CDV tương đương của các CN khác Bộ tạo dạng lưu lượng ảo Nguồn lưu lượng 1 Nguồn lưu lượng n MUX Private UNI Public UNI CDV tại Private UNI CDV tại Public UNI Hình 3. 3 Mô hình lưu lượng tương đương Với mô hình tương đương như vậy, PCR được định nghĩa như sau: Tốc độ tế bào cực đại của một kết nối ATM là nghịch đảo của khoảng thời gian cực tiểu giữa hai yêu cầu phát ATM _ PDU ( ATM Protocol Data Unit - Đơn vị dữ liệu lớp ATM) liên tiếp của kết nối đó. Khoảng thời gian cực tiểu giữa hai lần phát ATM _ PDU được ký hiệu là TPCR PCR = Kỹ thuật ATM sử dụng một tập hợp các giá trị PCR không liên tiếp nhau các tốc độ cực đại có thể trong dải giới hạn tốc độ tế bào từ 1 Cell/s cho đến 4, 2097 G Cell/s tương ứng với khoảng thời gian cực tiểu giữa hai yêu cầu phát ATM _ PDU từ 0, 9995s đến 2, 33. 10- 10s. PCR lấy các giá trị theo công thức: PCR = (1 + ) Với: 0 Ê mPCR Ê 31 0 Ê kPCR Ê 511 Tốc độ tế bào cực đại được mạng ATM sử dụng để cung cấp tài nguyên cho kết nối của nó. Để phân biệt tài nguyên một cách chính xác cho các thành phần (dữ liệu người sử dụng, thành phần bảo dưỡng, thành phần quản lý tài nguyên...) trên một kết nối thì mỗi thành phần được phân biệt bởi một tốc độ cực đại riêng. Giá trị của tốc độ cực đại được quyết định một cách có tính toán do người sử dụng dựa trên tốc độ truyền dẫn của lớp vật lý, tốc độ yêu cầu của nguồn lưu lượng (trong các kết nối đa điểm). Giá trị PCR được xác định làm sao để đạt được hiệu quả cao nhất của tốc độ đường truyền. Hình vẽ sau minh hoạ cho tốc độ tế bào cực đại và dung sai biến thiên trễ trong hai trường hợp một nguồn lưu lượng và ba nguồn lưu lượng. Trong đó D là thời gian truyền một tế bào tại giao diện chuẩn TB. Khoảng thời gian nhỏ nhất giữa hai lần phát T = 1, 25 D Tốc độ tế bào cực đại PCR = CDV yêu cầu tại TB là: t = 0, 75 D TE UPC SB TB 0 4 3 2 1 5 0 D 3D 2D 4D 5D 6D Yêu cầu gửi các ATM_PDU Lưu lượng tại TB D 0,75D Hình 3.5: Tốc độ tế bào cực đại và biến thiên trễ truyền dẫn của một nguồn lưu lượng 7D ta(i) TAT D UNI UNI UPC TE TE TE CE Ghép kênh SB SB SB TB Khoảng thời gian nhỏ nhất giữa hai lần phát T = 2, 5D Tốc độ biến thiên tế bào cực đại 1/T CDV yêu cầu t = 3D a0 b0 c0 b1 a1 b2 c1 b3 5D 10 D 15D a0 b0 c0 a1 b2 c1 b1 b3 ta(i) TAT D t =3D Hình 3.6: Tốc độ tế bào cực đại và dung sai biến thiên trễ truyền dẫn tế bào của 3 nguồn lưu lượng Tốc độ tế bào chấp nhận được SCR (Sustainable Cell Rate) Tốc độ tế bào có thể chấp nhận được là giá trị trung bình cao nhất của các tế bào được chấp nhận trên một kết nối ATM. Có thể hiểu đó là kết quả của phép chia số tế bào được truyền trên một kết nối cho thời gian tồn tại kết nối đó (thời gian kết nối được tính từ thời điểm phát đi tế bào đầu tiên tới thời điểm thuật toán điều khiển tốc độ tế bào kiểm tra xong tính tuân thủ) SCR được kiểm tra nhờ UPC (NPC) theo đó mạng sẽ đưa ra các quyết định phân bố tài nguyên một cách có hiệu quả hơn nữa. SCR chỉ được áp dụng cho quản lý lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn đối với dịch vụ có tốc độ biến thiên VBR. Thực chất, SCR được hiểu là số tế bào tuân thủ tốc độ tối đa được truyền chia cho thời gian kết nối, nhưng mạng lại không biết được thời gian kết nối bao lâu. Do đó để khống chế SCR, người ta đưa ra khái niệm: Kích thước tối đa của cụm tế bào (Burst) tại tốc độ truyền cực đại MBS (Maximum Burst Size); đó là số tế bào cực đại có thể truyền ở tốc độ đỉnh. SCR được kiểm tra trên mô hình tương tự như mô hình tương đương áp dụng cho PCR. Dung sai biến đổi trễ truyền dẫn CDVT (Cell Delay Variation Tollerance) Bản thân phương thức truyền không đồng bộ gây ra các loại trễ khác nhau cho các kết nối ATM. Do ảnh hưởng các loại trễ này, tế bào sẽ đến đích sớm hơn hoặc trễ hơn mong muốn. Để tránh hiện tượng dồn các tế bào trên một giao diện nào đó, các tế bào đến giao diện này cần có dung sai biến thiên trễ truyền dẫn nằm trong khoảng t yêu cầu. Chú ý, thông tin điều khiển lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn yêu cầu các dung sai biến thiên trễ truyền dẫn có thể áp dụng cho các loại đối tượng khác nhau. Ví dụ khi áp dụng cho PCR thì CDVT Ê tPCR cho SCR thì CDVT Ê tSCR. Giá trị CDVT được qui định dựa trên tốc độ đường truyền vật lý tại giao diện. Các giá trị này khai báo thông qua bản tin báo hiệu hoặc ngầm định trong các giá trị CDVT thoả thuận trước. Chất lượng dịch vụ QOS (Quality Of Service) Thông thường, để đánh giá chất lượng dịch vụ người ta thường quan tâm đến tỷ số lỗi bít (BER _ Bit Error Ratio). Nhưng trong phương thức ATM thì chất lượng dịch vụ được xem xét ở mức độ tế bào và theo một cách tổng quát hoá. Sau đây chúng ta sẽ xem xét cách đánh giá chất lượng dịch vụ trong ATM. Các cơ sở đánh giá Cell exit event (Sự kiện tế bào ra) Sự kiện kiểm tra bít thứ nhất của tế bào được truyền qua các điểm đo như sau: Qua điểm đo “ Private UNI ” từ End System vào mạng Private ATM Qua điểm đo “ Public UNI ” từ Private ATM vào mạng Public ATM Qua điểm đo “ Public UNI ” từ End System vào mạng Public ATM Cell entry event (Sự kiện tế bào vào) Sự kiện kiểm tra bít thứ nhất của tế bào được truyền qua các điểm đo như sau: Qua điểm đo “ Private UNI ” từ Private ATM vào mạng End System Qua điểm đo “ Public UNI ” từ Public ATM vào mạng Private ATM Qua điểm đo “ Public UNI ” từ Public ATM vào mạng End System Cell Transfer Outcome Đánh giá kết quả truyền tế bào từ một điểm đo này đến một điểm đo khác như sau: Truyền thành công: Nếu tế bào từ một điểm đo trong khoảng thời gian Tmax kể từ khi tế bào đó được truyền đi và có Header hợp lệ, đồng thời nội dung của tế bào nhận được hoàn toàn chính xác với tế bào được truyền. Truyền lỗi: kể cả khi thu được trong khoảng thời gian Tmax nếu nội dung của tế bào không đúng với nội dung của tế bào truyền đi, hoặc kiểm tra phần Header thấy không hợp lệ thì tế bào coi như có lỗi. Mất tế bào: Nếu sau khảng thời gian Tmax kể từ lúc truyền đi không thu được tế bào tại điểm thu thì coi như tế bào bị mất trên đường truyền. Tế bào bị chèn sai: hiện tượng tế bào bị chèn sai xảy ra nếu tại điểm thu nhận được một tế bào không phải từ điểm phát tương ứng. Khối tế bào bị lỗi: (SECB _ Severely Error Cell Block) là hiện tượng khi truyền một số N tế bào liên tục nhau mà có M tế bào bị xem là không thành công. Cặp giá trị M, N này phụ thuộc vào tốc độ đỉnh PCR. Thông thường người ta chọn N = và lấy làm tròn lên một giá trị 2n gần nhất. Ví dụ, một dòng tế bào ATM có tốc độ đỉnh PCR với (3200 Cell/s < PCR < 6400) thì người ta chọn N = 256 Cell và M = ; tức là cứ 256 Cell được truyền mà có 8 Cell truyền không thành công thì coi như khối tế bào đó bị lỗi. Độ trễ truyền tế bào CTD (Cell Transfer Delay) Khoảng thời gian trôi qua giữa hai sự kiện: Cell Exit Event tại thời điểm đo MP1 và Cell Exit Event tại thời điểm đo MP2 trên một kết nối ATM nào đó. Thời gian này chính là tổng tất cả thời gian trễ, thời gian xử lý tại các nút chuyển tiếp tế bào ATM trên mạng. Do vậy, ngoài trễ thông thường trong mạng cần chú ý tới trong quá trình xử lý do bản thân kỹ thuật ATM gây ra. Nguyên nhân của nó là do sự không đồng bộ các tế bào ATM từ nhiều nguồn khác nhau vào một đầu ra của chuyển mạch ATM. Độ biến thiên trễ truyền tế bào CDV (Cell Delay Variation) Độ biến thiên trễ truyền dẫn tế bào CDV sinh ra bởi bản thân phương thức truyền không đồng bộ, gây ra sự trễ không đồng nhất qua toàn mạng Có hai cách để đo đạc CDV: Đo CDV qua một điểm đo (One _ point CDV) Xác định độ biến thiên trễ truyền tế bào tại một điểm đo so với trễ tham chiếu khi truyền tế bào tại tốc độ tế bào đỉnh PCR. Giá trị One _ point CDV Yk tại điểm đo cho tế bào k là: Yk = ck - ak Trong đó: ck là thời gian tham chiếu tới đích của tế bào thứ k c0 = a0 ck+1 = ak + T nếu ck Ê ak ck+1 = ck + T nếu ck ³ ak ak là thời gian tới đích thực tế của tế bào Nếu Yk > 0 thì tức là xảy ra hiện tượng dồn tế bào Nếu Yk < 0 là tương ứng với các khoảng trống tế bào Đo CDV qua hai điểm đo (Two _ point CDV) Xác định độ biến thiên trễ truyền tế bào tại hai điểm đo MP1 và MP2 của cùng một kết nối. Giá trị trễ truyền tế bào CTD có tham chiếu là CDV của tế bào đó tai hai điểm đo MP1 và MP2: Vk = Xk - a12 Trong đó: Vk _ Two point CDV của tế bào k tại MP1 và MP2 xk _ Độ trễ truyền tế bào (CTD) của tế bào k giữa hai điểm MP1 và MP2 a12 _Độ trễ truyền tế bào (CTD) của tế bào tham chiếu chuẩn Biến thiên độ trễ truyền dẫn gây ra một vài ảnh hưởng xấu đến chất lượng mạng. Sự phân tán của tế bào, các khoảng thời gian trễ khác nhau đối với các tế bào khác nhau sẽ ảnh hưởng đến chức năng báo hiệu và quá trình ghép các tế bào lại với nhau. an C1 a1 C2 a2 C3 a3 C1 a4 Cn an Cell0 Cell1 Cell2 Cell3 Clock Stop Cell4 Celln Cn Celln Hình 3. 5: Đo CDV qua một điểm Cellk Cell1 Cell0 Cell0 Cell1 Cellk d12 a21 a2k a21 a2k MP1 MP2 a1, k: thời gian tế bào k qua MP1 a2, k: thời gian tế bào k qua MP2 d12: trễ tế bào đầu tiên Xk = a2k – a1k Vk = Xk – d12 Hình 3. 6: Đo CDV qua hai điểm Các thông số về chất lượng dịch vụ Đây là các thông số kỹ thuật được mạng cam kết thực thi khi mà điều kiện lưu lượng được tuân thủ. Có 6 thông số chất lượng dịch vụ được đặt ra trong ATM_Forum và có 3 trong 6 thông số được đàm phán giữa mạng và người sử dụng. Quá trình đàm phán này có thể là quá trình trao đổi bản tin báo hiệu hoặc là ngay khi làm hợp đồng thuê bao. Các loại thông số chất lượng dịch vụ được xác định thông qua bản tin Setup hoặc bản tin Connect. Các thông số chất lượng dịch vụ được đàm phán Tỷ lệ mất tế bào CLR (Cell Loss Ratio) CLR = CLR chỉ áp dụng cho những dòng tế bào có ưu tiên CLP = 0 hoặc những dòng mà không quan tâm đến CLP. Độ biến thiên trễ tối đa Max CTD (Maximum Cell Transfer Delay) Nó chính là độ trễ truyền tế bào tối đa cho phép. Nếu độ trễ vượt qua giá trị này thì các tế bào được coi là đến muộn hoặc là rơi. Thông số Max CDV này có liên quan đến tỷ lệ mất tế bào CLR như sau: Nếu xác suất giá trị độ trễ CTD lớn đến nỗi xảy ra mất tế bào là a thì xác suất các tế bào có độ trễ lớn hơn Max CDV là 1-a. Độ biến thiên trễ cực tiểu _ cực đại (Peak to peak CDV) Thông số này đặc trưng cho dải biến thiên trễ tế bào cho phép Peak to Peak; đề cập tới dải biến thiên từ thấp nhất sang cao nhất của biến thiên trễ. Xác suất mà CDV rơi vào khoảng biến thiên Peak to Peak là 1-a, trong khi phần còn lại tương ứng với hiện tượng tế bào về đích chậm hoặc bị mất trên đường truyền. Vì bản thân mạng ATM luôn gây ra trễ nên độ trễ truyền tế bào có một giá trị chặn dưới. Giá trị này ứng với trường hợp tốt nhất của mạng trong khi giá trị Max_CDV tướng ứng với trường hợp xấu nhất. CDV Độ trễ cố định a 1-a Mật độ xác suất TB Hình 3. 7. Phân bố xác suất tế bào theo độ trễ Hình vẽ sau biểu diễn sự phân bố mật độ xác suất tế bào theo độ trễ: Các thông số chất lượng dịch vụ không được cam kết (Chú ý các tế bào Block bị lỗi không kể đến trong cách tính này) Tỷ lệ lỗi tế bào Cell (Cell Error Ratio) CER = Tỷ lệ khối tế bào bị một vài lỗi SECBR (Severly Error Cell Block Ration) SECBR = Tỷ lệ tế bào bị chèn sai CMR (Cell Missinesertion Ratio) CMR = Nguyên tắc gộp các loại thông số chất lượng dịch vụ ATM là mạng cho đa dịch vụ gồm nhiều thành phần khác nhau và ảnh hưởng trễ của các thành phần này cũng khác nhau. ảnh hưởng trễ gây cho mạng là chồng chất các trễ. Nguyên tắc tổng hợp trễ là dựa trên trường hợp xấu nhất có thể. Phân lớp chất lượng dịch vụ Mỗi khách hàng sử dụng đều quan tâm đến chất lượng dịch vụ. Tuy nhiên do tài nguyên là hữu hạn nên không thể cung cấp chất lượng cho mọi yêu cầu sử dụng như nhau. Trong ATM người ta phân ra thành các lớp chất lượng dịch vụ để phù hợp với từng loại dữ liệu cần truyền. Trong thực tế, để đảm bảo chất lượng dịch vụ, các nhà cung cấp thực hiện phân lớp theo các phương thức: Các lớp QOS xác định Lớp QOS xác định cung cấp dịch vụ cho một kết nối ảo ATM (VCC hoặc VPC) dưới dạng một tập hợp các tham số đặc tính. Đối với mỗi lớp QOS xác định có giá trị tiêu chuẩn xác định cho mỗi tham số đặc tính. Ban đầu, mỗi nhà cung cấp mạng cần xác định các giá trị tiêu chuẩn cho một tập hợp các tham số đặc tính cho ít nhất một lớp dịch vụ sau: Lớp dịch vụ A: Mô phỏng mạch Video tốc độ bit thay đổi Lớp dịch vụ B: Audio và Video tốc độ bit thay đổi Lớp dịch vụ C: Truyền số liệu hướng liên kết Lớp dịch vụ D: Truyền số liệu không hướng liên kết. Trong tương lai người ta có thể xác định nhiều lớp QOS hơn cho một lớp dịch vụ ở trên. Hiện nay các lớp QOS đã được xác định như sau: Lớp QOS xác định 1: hỗ trợ chất lượng dịch vụ đáp ứng các yêu cầu đặc tính của lớp dịch vụ A. Lớp QOS xác định 2: hỗ trợ chất lượng dịch vụ đáp ứng các yêu cầu đặc tính của lớp dịch vụ B. Lớp này được dự định cho Video và Audio kiểu gói trong các ứng dụng hội nghị truyền hình từ xa và các ứng dụng đa phương tiện Lớp QOS xác định 3: hỗ trợ chất lượng dịch vụ đáp ứng các yêu cầu đặc tính của lớp dịch vụ C. Lớp này được dự định tương tác các giao thức hướng liên kết chẳng hạn như chuyển tiếp khung (Frame Delay). Lớp QOS xác định 4: hỗ trợ chất lượng dịch vụ đáp ứng các yêu cầu đặc tính của lớp dịch vụ D. Lớp này được dự định cho tương tác các giao thức không hướng liên kết như IP hoặc SMDS. Các lớp QOS không xác định Trong lớp QOS không xác định, các tham số đặc tính không xác định các mục tiêu. Tuy nhiên nhà cung cấp mạng có thể xác định một tập hợp các mục tiêu cho các tham số đặc tính. Trong thực tế, các mục tiêu này không phải luôn là hằng số trong quá trình cuộc gọi. Như vậy một lớp QOS xác định không có một ràng buộc rõ ràng nào về QOS với luồng tế bào CLP = 0 hay CLP = 1. Các dịch vụ sử dụng lớp QOS không xác định có thể có các tham số lưu lượng xác định rõ ràng. Thuật toán chung trong quản lý lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn Một bài toán đặt ra là làm thế nào để kiểm tra tính tuân của các thông số về lưu lượng. Thuật toán chung cho tốc độ tế bào GCRA (Generic Cell Rate Algorithm) cho phép kiểm tra tính tuân thủ của các loại tốc độ khác nhau như tốc độ tế bào tối đa, tốc độ tế bào có thể chấp nhận được... Cho mỗi loại tốc độ, các biến thiên trễ tương ứng sẽ được áp dụng. Đối với mỗi loại dịch vụ trong kỹ thuật ATM các thoả thuận giữa người sử dụng và mạng được cam kết cho một hoặc nhiều loại tốc độ khác nhau của tế bào. Do vậy, có thể cùng một lúc có thể áp dụng một hay nhiều thuật toán GCRA khác nhau cho các tốc độ truyền khác nhau, và các dung sai trễ tương ứng. Cơ sở của thuật toán là kiểm tra tốc độ tế bào dựa trên thời gian đến đích của các tế bào có tuân thủ thời gian dự tính theo tốc độ thoả thuận hay không. Có hai thuật toán được áp dụng đó là: thuật toán lịch trình ảo và thuật toán gáo rò. Thực chất hai thuật toán này là tương đương nhau và đều kiểm tra thời điểm đến đích của một tế bào trên kết nối có vượt sớm một giới hạn định trước hay không. Cả hai thuật toán đều sử dụng hai biến: biến giới hạn L (Limit) và biến gia tăng I (Incresment) và thường được biểu diễn GCRA (I, L). Dựa trên tốc độ thoả thuận giữa mạng và người sử dụng, ta có thể tính được khoảng thời gian đến đích giữa hai tế bào liên tiếp. Thời gian này là nghịch đảo của tốc độ trung bình và được sử dụng làm giá trị gia tăng I. Giá trị L được xác định để kiểm tra xem nếu tế bào đến đích sớm hơn so với thời gian dự định một giá trị L thì tế bào đó coi như phạm luật. Thông thường I và L được thoả thuận giữa mạng và người sử dụng. Thuật toán lịch trình ảo GCRA (I, L) Thuật toán áp dụng tính toán thời điểm đến đích lý thuyết của tế bào TAT và so sánh giá trị TAT với thời điểm đến đích thực tế của tế bào ta(k). Tế bào không tuân thủ Thời điểm đầu tiên TAT = ta(k) Tế bào thứ k đến đích tại thời điểm ta(k) TAT > ta(k) +L TAT < ta(k) TAT = ta(k) TAT = TAT + I Tế bào tuân thủ Hình 3. 8: Lưu đồ thuật toán lịch trình ảo Lưu đồ thuật toán: Nếu thời gian đến đích thực tế của tế bào thứ k muộn hơn thời gian lý thuyết TAT do thuật toán tính (ta (k) > TAT) thì tế bào k được coi là tuân thủ. Lúc đó thuật toánGCRA cập nhật giá trị đến đích của tế bào thứ k làm cơ sở để tính thời gian đến đích của tế bào tiếp theo TAT = ta(k) TAT = TAT + I Ngược lại, nếu tế bào đến sớm thì phải tiếp tục kiểm tra. Nếu trường hợp nó đến sớm nhưng vẫn còn trong giới hạn cho phép (TAT Ê ta(k) + L) thì tế bào vẫn được coi là tuân thủ. Thời gian đến đích của tế bào tiếp được tính tiếp theo cơ sở của tế bào hiện tại TAT = TAT + I Nếu cả hai điều kiện trên đều không xảy ra thì tế bào bị coi là không tuân thủ và bị loại. Thuật toán gáo rò. Thuật toán tính khoảng thời gian thực tế giữa 2 tế bào kế tiếp nhau và so sánh với thời gian dự tính thông qua cơ chế hoạt động của một gáo rò. Cụ thể: Gáo rò có thể cho nước chảy ra với vận tốc không đổi bằng một đơn vị vận tốc; gáo có khả năng chứa tối đa một lượng nước mà chảy hết trong khoảng thời gian (I+L). Sau khi tế bào đến đích ta có thể đổ thêm 1 lượng gia tăng I. Giá trị lượng nước gia tăng này tương đương với thời gian chảy I giây. Khoảng thời gian đến đích giữa hai tế bào liên tiếp (ta(k) - LCT_Last Compliance Time) được đo theo lượng nước chảy ra từ gáo với 1 vận tốc(1 đơn vị) không đổi. Lượng nước còn lại cho ta kết quả sự so sánh khoảng thời gian đến đích giữa hai tế bào liên tiếp và khoảng thời gian dự tính. Nếu sự chênh lệch này vượt quá giá trị giới hạn L, thì nước sẽ tràn ra khỏi gáo khi ta đổ thêm lượng gia tăng I tương ứng với trường hợp tế bào không tuân thủ. Nếu tế bào đến đích muộn hơn thời gian dự tính thì lượng nước trong gáo sẽ bị chảy hết hoặc lượng nước trong gáo không vượt quá L, tế bào được coi là tuân thủ. Lượng nước còn lại trong gáo sẽ được cộng thêm với giá trị gia tăng để tính lượng mới. Sai Sai Đúng Đúng Tế bào thứ k đến đích tại thời điểm ta(k) X(k) = X - ta(k) - LCT Tế bào không tuân thủ Tại thời điểm đầu X=0 LCT = ta(1) X(k) = 0 X = X(k) + I; LCT = ta(k) Tế bào tuân thủ X(k) > L X(k) < 0 Hình 3. 9: Lưu đồ thuật toán gáo rò Lưu đồ thuật toán: Các cơ chế trong quản lý lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn. V. 1. Cơ chế điều khiển ưu tiên CLP(Cell Lost Priority) Trong kỹ thuật ATM người ta sử dụng bit CLP để phân biệt các mức ưu tiên về chất lượng dịch vụ cho các tế bào khác nhau trong các áp dụng và có thể là căn cứ khi cần thiết phải loại bỏ một số tế bào khi mạng xảy ra tắc nghẽn. Để thực hiện cơ chế điều khiển này, người ta sử dụng phương pháp gán đuôi Cell tagging như sau: Trong quá trình thực hiện điều khiển thông số người sử dụng UPC/thông số mạng NPC, nguyên tắc đánh dấu hay gán đuôi cho tế bào được áp dụng. Các tế bào có CLP = 0 được chuyển thành CLP = 1 được gọi là các tế bào được gán đuôi. nguyên tắc này chỉ áp dụng các tế bào trong dòng có CLP = 0, chức năng quản lý lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn của mạng chuyển đổi các tế bào không tuân thủ điều khiển lưu lượng trong dòng CLP = 0 thành các tế bào có đuôi CLP = 1 nếu nó tuân thủ các điều kiện cho dòng tế bào CLP = 0+1. Trên một kết nối việc có áp dụng hay không Cell Tagging do định nghĩa tính tuân thủ của tế bào trong thoả thuận về lưu lượng qui định. Người sử dụng có thể yêu cầu thiết lập kết nối Cell Tagging hay không. Tại phía mạng có thể chấp nhận hay không áp dụng nguyên tắc này tuỳ theo bản thân mạng có hỗ trợ Cell Tagging hay không. Có hai cơ chế khi thực hiện điều khiển ưu tiên đó là: Chế độ trong suốt của CLP và chế độ CLP có ý nghĩa. Trong chế độ CLP có ý nghĩa nó xem xét và đánh giá tỷ lệ mất tế bào cho các dòng CLP = 0, mạng không xác định và đảm bảo tỷ lệ mất tế cho dòng tế bào có CLP = 0+1. Chế độ này có cơ chế gán đuôi cho tế bào được sử dụng hay không là lựa chọn của mạng. Mạng luôn cố gắng tốt nhất để truyền các tế bào có CLP = 1. Nếu kết nối cho phép gán đuôi tế bào thì các tế bào được gán đuôi được coi là tuân thủ. Trong chế độ CLP trong suốt mạng nói chung không quan tâm đến giá trị bit CLP vì việc mất tế bào được xem xét đánh giá chung cho dòng CLP = 0+1, việc gán đuôi phân biệt cho các tế bào không cần thiết. Thực tế, khi thực hiện cơ chế điều khiển mức ưu tiên người ta bố trí các bộ đệm cho các mức ưu tiên khác nhau và được điều khiển đầu vào, đầu ra theo các chiến lược định trước. Cơ chế này thường kết hợp chức năng loại bỏ tế bào có lựa chọn để cung cấp chất lượng cao nhất cho tế bào có mức độ ưu tiên cao. V. 2. Điều khiển đầu vào kết nối(Connection Admssion Control). Tại quá trình thiết lập cuộc gọi, chức năng CAC là chức năng bắt buộc được thiết lập bởi mạng. Nhờ kênh báo hiệu SVC hoặc bởi hệ thống quản lý NMS (thiết lập VPC) để xác định liệu có xử lý tiếp tục các kết nối hay huỷ bỏ nó. CAC được chuyển mạch thực hiện bởi phần mềm theo mô hình sau: CAC Cấu trúc hàng chờ Tham số lưu lượng PCR, SCR, MBS, DVT, RSR Dung lượng của đường trung kế cho cuộc gọi Dung lượng của đường trung kế Chấp nhận cuộc gọi Yêu cầu QOS cho CLR Từ chối cuộc gọi CLR: Tỷ lệ mất tế bào CDVT: Dung sai biến đổi trễ MBS: Kích thước Bust số liệu lớn nhất PCR: Tốc độ đỉnh RSR: Tốc độ yêu cầu SCR: Tốc độ trung bình Hình 3. 10: Mô hình điều khiển chấp nhận kết nối Yêu cầu cuộc nối sẽ đưa ra các tham số lưu lượng và loại chất lượng QOS mong muốn. CAC sẽ quyết định xem yêu cầu cuộc nối đó có thể chấp nhận được không tại thời gian cung cấp đường PVC (Permanent Virtual Chanel_ Kênh ảo cố định) hoặc tại thời điểm cuộc gọi của SVC (Switch Virtual Chanel_ Kênh ảo chuyển mạch ). CAC chỉ có thể chấp nhận yêu cầu nếu chắc chắn rằng chất lượng dịch vụ QOS đang cung cấp cho các cuộc nối khác đang hoạt động không bị hạ thấp hơn các tham số của hợp đồng lưu lượng. Từ những yêu cầu được chấp nhận CAC sẽ quyết định các tham số lưu lượng, bảng chuyển mạch, và định ra các tài nguyên khai như kích thước rỗng của bộ đệm, độ rỗng của băng thông... Đây là bước đầu tiên trong chuỗi các hoạt động của quản lý lưu lượng, nó quyết định các tham số lưu lượng làm tiền đề cho các hoạt động sau này. V. 3. Điều khiển thông số người sử dụng mạng. Đây là chức năng không bắt buộc của mạng nhằm để quan sát và đảm bảo việc thực thi các thoả thuận về lưu lượng. UPC/NPC thực hiện việc giám sát, phát hiện ra các vi phạm thoả thuận về lưu lượng và thực hiện các hoạt động cần thiết để bảo vệ tài nguyên của mạng trước các hành vi không dự báo được ảnh hưởng đến các kết nối hiện có. Điều khiển thông số người sử dụng mạng có thể thực hiện theo kênh ảo lẫn đường ảo theo như hình vẽ mô tả sau: NT NT NT UPC (VP) UPC (VP) UPC(VC) UPC(VC) UPC(VC) UPC(VC) Tới mạng CRF (VP) CRF (VP) CRF (VP) Case A Case B Case C UNI NT: Network Terminal _ Kết cuối mạng CRF: Connection Relayted Funtion _ Chức năng liên quan kết nối Hình 3. 11: Điều khiển thông số người sử dụng UPC giám sát các kết nối tại giao diện UNI và tương tự NPC giám sát các kết nối tại giao diện NNI. Vì chức năng của UPC và NPC là tương tự nhau nên trong phạm vi này chúng ta chỉ xét UPC. V. 3. 1. Các yêu cầu cho UPC. Chưa có chuẩn nào cho UPC nhưng khi thực hiện UPC cần phải đạt các yêu cầu sau: +) Có khả năng phát hiện các lỗi ._.ng khung đi vào bộ đệm của nó. Mặc dù trong một số thiết bị chuyển mạch ATM sử dụng bộ đệm chung cho tất cả các dòng tế bào đi vào nó nhưng cơ chế quản lý bộ đệm vẫn cho phép điều khiển sự phân chia bộ đệm cho từng kết nối riêng. Định trình Trong khi hai cơ chế đề cập ở trên xử lý các khung tại đầu vào của thiết bị chuyển mạch thì cơ chế định trình xác định trình tự chuyển các khung tế bào đến bước tiếp theo. Trong hàng chờ FIFO, các khung xác định trình tự theo thứ tự khi nó vào bộ đệm và không phân biệt cho từng kết nối. Đối với bộ đệm tách riêng các hàng chờ riêng cho từng kết nối, các cơ chế định trình xác định thứ tự lựa chọn hàng chờ nào cho đầu ra. Trên cơ sở ba cơ chế trên, sau đây là ba ví dụ thực hiện quản lý lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn cho dịch vụ GFR. Quản lý lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn cho GFR sử dụng hàng chờ công bằng và xử lý riêng từng kết nối Các tham số được sử dụng sử dụng: Qi Số lượng tế bào CLP =0 có trong hàng chờ thứ i. PSi Bit trạng thái của khung ( nếu loại bỏ thì PSi = 1). QT Số lượng tổng cộng các tế bào ( CLP = 0+1) đã nằm trong bộ đệm của tất cả cá dòng tế bào. Ti Mức ngưỡng được phép chứa trong bộ đệm của các tế bào có CLP =0 của dòng tế bào thứ i. Thông thường giá trị này bằng kích cỡ tối đa của cụm tế bào (MBS). Các kết nối được phân chia hàng chờ công bằng theo tốc độ. LBO Mức ngưỡng dưới được phép chiếm, nếu vượt quá các tế bào có CLP=1 sẽ bị loại. HBO Mức ngưỡng trên được phép chiếm, nếu vượt quá các tế bào có CLP= 0 sẽ vẫn bị loại. QMAX Dung lượng tối đa của bộ đệm. Khi nhận được tế bào đầu tiên của một khung, một thuật toán đơn giản sẽ xác định có cho phép chứa trong bộ đệm hay không. Thuật toán này dựa vào một số các thông số chẳng hạn như CLP, mức độ chiếm bộ đệm hiện thời QT ... Đối với tế bào đầu tiên của khung Với tế bào có CLP = 1 Nếu QT > LBO thì các tế bào có CLP = 1 sẽ bị loại, giá trị PSi được thiết lập PSi = 0. Tất cả các tế bào thiếp theo của khung đều bị loại. Ngược lại ( QT < LBO), tế bào đầu tiên của khung được chấp nhận PSi = 0 QT = QT + 1 Với tế bào có CLP = 0 Nếu ( Qi > Ti) và ( QT > HBO) thì dòng tế bào (của khung) có CLP =0 sẽ bị loại PSi = 1 Ngược lại: Nếu QT < QMAX thì tế bào đầu tiên của khung được chấp nhận PSi = 0 Qi = Qi + 1 QT = QT + 1 Ngược lại dòng tế CLP = 0 bào bị loại PSi = 1 Đối với các tế bào tiếp theo ( xét khi dòng tế bào đã được chấp nhận ) Nếu QT < QMAX thì tế bào được chấp nhận QT = QT + 1 Nếu tế bào có CLP = 0 Qi = Qi + 1. Ngược lại, tế bào không được chấp nhận PSi =1 Một điểm lưu ý là nếu loại bỏ cả phần sau của một khung do một tế bào nào đó của khung không được chấp nhận do thiếu bộ đệm thì cần phải có một cơ chế nào đó ( không đề cập trong thuật toán này ) có khả năng thông báo việc kết thúc một khung và nhận biết được khung tiếp theo. Kết hợp với các thuật toán trên, khi một tế bào được truyền đi ( ra khỏi bộ đệm) các chỉ số số lượng tế bào trong bộ đệm được giảm 1. Quản lý lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn trong dịch vụ GFR sử dụng Tagging và hàng chờ FIFO Cơ chế điều khiển này đơn giản hơn ví dụ minh hoạ trước, đặt niềm tin hoàn toàn vào thuật toán F_GCRA. Thuật toán F_GCRA được sử dụng để xác định tế bào nào sẽ được đánh dấu. Quá trình đánh dấu được thực hiện tại điểm truy cập mạng hoặc tại điểm thiết bị chuyển mạch nếu nó có khả năng thực hiện kiểm tra tính hợp lệ của các dòng tế bào. Bộ đệm được sử dụng là bộ đệm dùng chung và không có sự phân chia công bằng cho các kết nối: Cơ chế FIFO, tức là các tế bào nào vào trước thì được xử lý trước và chuyển ra khỏi bộ đệm trước. Trong khi trong ví dụ trên, các kết nối riêng biệt được cung cấp một dung lượng hàng chờ riêng, một khi sử dụng hết dung lượng được cung cấp thì các tế bào của một kết nối bị loại bỏ cho dù dung lượng bộ đệm đang còn dư. Với giả thiết rằng cơ chế đánh dấu các tế bào được thực hiện theo thuật toán F_GCRA và các biến số có ý nghĩa như phân ví dụ cho phân chia hàng chờ công bằng đề cập ở trên, thuật toán sau đây cho phép chấp nhận một tế bào đầu tiên của một khung vào hàng chờ FIFO hay không. Với tế bào đầu tiên của khung Nếu tế bào có CLP = 1 Nếu QT > LBO thì dòng tế bào bị loại bỏ PSi = 1 Ngược lại, tế bào đầu tiên của khung được chấp nhận PSi = 0 QT = QT + 1 Nếu tế bào có CLP = 0 Nếu QT < HBO tế bào đầu tiên của khung được chấp nhận PSi = 0 QT = QT + 1 Ngược lại, dòng tế bào bị loại bỏ PSi = 1 Với tế bào tiếp theo ( xét cho dòng tế bào có tế bào đầu tiên được chấp nhận ) Nếu QT < QMAX thì tế bào được chấp nhận QT = QT + 1 Nếu tế bào có CLP = 0 Qi = Qi + 1. Ngược lại, tế bào không được chấp nhận PSi =1 Quản lý lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn trong dịch vụ GFR sử dụng kiểu phân chia bộ đệm theo tỷ trọng (DFBA) Sự phân chia bộ đệm kiểu DFBA sử dụng độ dài hàng chờ hiện tại làm cơ sở cho tải của mạng, cố gắng duy trì một mức tải một mức tải tối ưu cho mạng, mức chiếm bộ đệm được cố gắng áp đặt trong một dải giới hạn L và H. Đồng thời, để tăng tính hiệu quả của mạng, DFBA phân chia bộ đệm một cách công bằng giữa các kết nối. Nếu mức độ chiếm bộ đệm chưa vượt quá giới hạn dưới, DFBA chấp nhận tất cả các khung đi vào. Nếu vượt quá giới hạn trên, một cơ chế điều khiển tắc nghẽn EPD được áp dụng. Khi mức chiếm bộ đệm nằm trong dải giới hạn, DFBA phân chia bộ đệm theo tỷ lệ giá trị MCR giữa các kết nối, các tế bào có CLP = 1 bị loại bỏ để đảm bảo cho các tế bào có mức ưu tiên CLP = 0. Hơn nữa, đối với từng kết nối, khi mức đọ chiếm bộ đệm có xu hướng cao hơn phần dành cho nó, các khung có tế bào CLP cũng bị loại bỏ theo một tỷ lệ xác định như sau: P(drop) = Zi Trong đó: X Mức độ chiếm bộ đệm tổng cộng. L Giới hạn chiếm bộ đệm dưới. H Giới hạn chiếm bộ đệm trên. Wi Tỷ trọng của kết nối i. W Tổng Wi. Xi Mức độ chiếm bộ đệm của kết nối thứ i. Zi Tham số trung gian . Lưu đồ thuật toán BEGIN Loại khung CLP=1 L<X<Hvà Xi <X. Wi/W Chấp nhận khung X<L Loại bỏ khung X > H Loại khung CLP = 0 L<X<Hvà Xi <X. Wi/W END  Mục lục Trang Lời nói đầu 1 Chương1 Tổng quan về mạng băng rộng và việc thực hiện dựa trên phương thức ATM 2 I. Phương thức truyền tải không đồng bộ 2 I.1. Kỹ thuật ghép tách kênh 3 I.2. Cấu trúc tế bào ATM 3 I.3. Cấu trúc phân lớp của ATM 5 I.4. Mạng truyền tải ATM 6 I.5. Điều khiển và quản lý trong mạng ATM 7 I.6. Quá trình báo hiệu trong mạng ATM 8 1. Kênh ảo báo hiệu SVCS 8 2. Meta _ Signaling 8 I.7. Các Node mạng 9 II. Cấu trúc mạng B_ISDN/ATM 10 II.1. Cấu trúc phân cấp mạng ATM 10 II.2. Các ứng dụng truyền tải trên mạng ATM 12 II.3. Giao diện giữa các Node mạng 12 II.4. Giao diện giữa mạng và người sử dụng 12 II.5. Truy nhập mạng và người sử dụng 13 Chương2 Nguyênlý chuyển mạch ATM 15 I. Giới thiệu về chuyển mạch ATM 15 I.1. Dòng dữ liệu trong ATM 15 I.2. Cấu trúc phần tử chuyển mạch 15 II. Hoạt động của chuyển mạch ATM 17 II.1. Xử lý nhãn định tuyến trong chuyển mạch 17 II.2. Chuyển mạch không gian và thời gian 20 III. Bộ đệm 21 III.1. Hệ thống xếp hàng M/M/1 22 III.2. Hệ thống hàng đợi M/D/1/K 23 III.3. Hệ thống hàng đợi M/M/c/k 24 Chương 3 Cơ sở quản lý lưu lượngvà điều khiển tắc nghẽn trong mạng ATM 25 I. Các khái niệm 25 I.1. Khái niệm về lưu lượng 25 I.2. Định nghĩa tắc nghẽn 25 I.3. Quản lý lưu lượng 25 I.4. Điều khiển tắc nghẽn 25 I.5. Chất lượng dịch vụ 27 II. Thông số về lưu lượng 28 II.1. Tốc độ tế bào cực đại PCR (Peak Cell Rate) 28 II.2. Tốc độ tế bào chấp nhận được SCR (Sustainable Cell Rate) 32 II.3. Dung sai biến đổi trễ truyền dẫn CDVT (Cell Delay Variation Tollerance) 32 III. Chất lượng dịch vụ QOS (Quality Of Service) 33 III.1. Các cơ sở đánh giá 33 III.1.1. Cell exit event (Sự kiện tế bào ra) 33 III.1.2. Cell entry event (Sự kiện tế bào vào) 33 III.1.3. Cell Transfer Outcome 33 III.2. Độ trễ truyền tế bào CTD (Cell Transfer Delay) 34 III.3. Độ biến thiên trễ truyền tế bào CDV (Cell Delay Variation) 34 III.4. Các thông số về chất lượng dịch vụ 36 III.4.1. Các thông số chất lượng dịch vụ được đàm phán 36 1. Tỷ lệ mất tế bào CLR (Cell Loss Ratio) 36 2. Độ biến thiên trễ tối đa Max CTD (Maximum Cell Transfer Delay) 36 3. Độ biến thiên trễ cực tiểu _ cực đại (Peak to peak CDV) 36 III.4.2. Các thông số chất lượng dịch vụ không được cam kết 37 1. Tỷ lệ lỗi tế bào Cell (Cell Error Ratio) 37 2. Tỷ lệ khối tế bào bị một vài lỗi SECBR (Severly Error Cell Block Ration) 37 3. Tỷ lệ tế bào bị chèn sai CMR(Cell Missinesertion Ratio) 37 III.4.3. Nguyên tắc gộp các loại thông số chất lượng dịch vụ 37 III.5. Phân lớp chất lượng dịch vụ 37 1. Các lớp QOS xác định 37 2. Các lớp QOS không xác định 38 IV. Thuật toán chung trong quản lý lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn 38 IV.1. Thuật toán lịch trình ảo GCRA (I, L) 39 IV.2. Thuật toán gáo rò. 40 V. Các cơ chế trong quản lý lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn. 41 V.1. Cơ chế điều khiển ưu tiên CLP(Cell Lost Priority) 41 V.2. Điều khiển đầu vào kết nối(Connection Admssion Control). 41 V.3. Điều khiển thông số người sử dụng mạng. 43 V.3.1. Các yêu cầu cho UPC. 44 V.3.2. Đánh giá chất lượng của UPC. 44 V.3.3. Hoạt động của UPC. 45 V.3.4. Loại bỏ các tế bào lựa chọn 47 V.4. Loại bỏ các tế bào lựa chọn 47 V.5. Định dạng lưu lượng 48 V. 5. 1. Định dạng lưu lượng bằng thuật toán gáo rò 48 V.5.2. Định dạng lưu lượng theo kiểu duy trì khoảng cách truyền tế bào cố định 50 V.5.3. Tạo khung 51 V. 6. Chỉ dẫn tắc nghẽn phía trước(Explicit Forward Congestion Indication) 51 V.7. Loại bỏ cả khung dữ liệu 51 Chương 4 Quản lý lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn cho các loại hình dịch vụ trong ATM I. Thoả thuận về lưu lượng và tính tuân thủ của các kết nối 52 I.1. Dịch vụ có tốc độ bit không đổi CBR 52 I.2. Dịch vụ có tốc độ bit thay đổi VBR 53 I.3. Dịch vụ có tốc độ bit không xác định UBR 55 I.4. Dịch vụ có tốc độ bit khả dụng ABR ( Available Bit Rate ) 55 I.4.1. Các thông số trong quản lý lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn cho ABR 55 I.4.2. Các thông số được thoả thuận 58 I.4.3. Các loại trễ trong ABR 58 I.4.4 Yêu cầu về tính tuân thủ lưu lượng 59 I.4.5. Thuật toán DGCRA ( Dynamic Generic Cell Algorithm) 60 I.5. Dịch vụ có tốc độ khung được bảo đảm GFR (Guaranteed Frame Rate) 60 I.5.1. Các thông số được thoả thuận về lưu lượng 61 I.5.2. Yêu cầu về tính tuân thủ lưu lượng 61 I.5.3. Sự bảo đảm dịch vụ 62 I.5.4. Thuật toán tốc độ tế bào chung dựa trên cơ sở khung F_GCRA (Frame Based GCRA ). 62 I.5.5. Thuật toán Simple F_GCRA (Simple Frame Based GCRA ) 64 I.5.6. Một số yêu cầu khi thực hiện quản lý lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn cho kết nối GRR. 65 II. Quản lý lưu lượng và tắc nghẽn cho dịch vụ ABR 66 II.1. Sơ đồ quản lý lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn khép kín cho dịch vụ ABR. 66 II.2. Cấu trúc tế bào RM 67 II.3. Các nguyên tắc hoạt động của nguồn phát 68 II.4. Các nguyên tắc hoạt động của nguồn thu 70 II.5. Các nguyên tắc hoạt động của chuyển mạch 71 II.6. Hỗ trợ cho đường ảo 71 II.6.1. Hoạt động của các kết nối kênh do VCC cho dịch vụ ABR trong kết nối đường ảo 71 II.6.2. Hoạt động của một kết nối đường ảo chứa các kết nối kênh ảo 72 II.7. Cơ chế thực hiện của một chuyển mạch 73 1. Điều khiển phản hồi kiểu hai trạng thái 73 2. Cơ chế phản hồi áp dụng tốc độ chỉ định 74 III. Quản lý lưu lượngvà điều khiển tắc nghẽn cho dịch vụ GFR 76 III.1. Quản lý lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn cho GFR sử dụng hàng chờ công bằng và xử lý riêng từng kết nối 77 III.2. Quản lý lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn trong dịch vụ GFR sử dụng Tagging và hàng chờ FIFO 78 III.3. Quản lý lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn trong dịch vụ GFR sử dụng kiểu phân chia bộ đệm theo tỷ trọng (DFBA) 79 Phụ lục 1: Các trường trong Header của tế bào ATM 81 Phụ lục 2: Các phương pháp ấn định băng thông trong ABR 86 Phụ lục 3: Các thông số sử dụng trong quả lý lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn 88 Phụ lục 4: Thuật toán xác định giá trị gia tăng I(k) 89 Bảng các từ viết tắt 92 Tài liệu tham khảo 95 Phụ lục 1 : Các trường trong Header của tế bào ATM Phần header của tế bào ATM gồm 5 octet như đã đề cập trong phần tổng quan. Trong phụ lục này chúng ta sẽ trình bày chi tiết về từng trường trong Header của tế bào : Các tế bào tại giao diện người sử dụng và mạng UNI 1. Các tế bào lớp vật lý Octect 1 Octect 2 Octect 3 Octect 4 Tế bào được chèn khi đường truyền rỗi 0000000 0000000 0000000 0000001 Tế bào OAM lớp vật lý 0000000 0000000 0000000 00001001 Các loại tế bào dự trữ cho lớp vật lý PPPP0000 0000000 0000000 0000PPP1 P : Các bit sẽ được sử dụng bởi lớp vật lý Chú ý Trên các tế bào lớp vật lý , các bit ở vị trí xác định CLP sẽ không được sử dụng Các tế bào chèn , tế bào OAM cho lớp vật lý và các tế bào dự trữ không được chuyển lên lớp ATM ( Octet 5 là HEC ) 2.Trường điều khiển luồng chung Trường GFC bao gồm bốn bit xác định một cơ chế cho phép thiết bị đầu cuối tham gia vào việc điều khiển luồng lưu lượng .Tuy nhiên , hiện nay các thiết bị ATM vẫn chưa áp dụng kiểu điều khiển này và thường để giá trị ngầm định là GFC= 0000. 3.Trường định tuyến ( VPI/VCI) Có tất cả 24 bit sử dụng để định tuyến bao gồm 8 bit cho VPI và 16 bit cho VCI. Cách sử dụng của tổ hợp VPI và VCI được thực hiện như sau : Sử dụng VPI VCI PTI CLP Không sử dụng 00000000 00000000 00000000 Giá trị bất kỳ 0 Không hợp lệ Khác 0 00000000 00000000 Giá trị bất kỳ B Meta_signalling ( Rec . I.311) XXXXXXXX 00000000 00000001 0AA C Báo hiệu Broadcast ( Rec I.3111) XXXXXXXX ( Note 1) 00000000 00000001 0AA C Báo hiệu điểm điểm (Rec I.311) XXXXXXXX 00000000 00000001 0AA C Tế bào OAM F4 cho từng đoạn (Rec I.610) Bất kỳ giá trị nào 00000000 00000011 0A0 A Tế bào End to end OAM F4 (Rec I.610) Bất kỳ giá trị nào 00000000 00000100 0A0 A Tế bào quản lý tài nguyên cho VP (Rec I.610) Bất kỳ giá trị nào 00000000 00000110 110 A Dự trữ cho VP Bất kỳ giá trị nào 00000000 00000111 0AA A Chưa sử dụng Bất kỳ giá trị nào 00000000 000SSSSS 0AA A Chưa sử dụng Bất kỳ giá trị nào 00000000 000TTTTT 0AA A Tế bào OAM F5 cho từng đoạn ( Rec I.610) Bất kỳ giá trị nào Bất kỳ giá trị nàokhác 00000000 00000000 00000000 00000011 00000000 00000100 00000000 00000110 00000000 00000111 100 A Tế bào End to end OAM F5 ( Rec I.610) Bất kỳ giá trị nào Bất kỳ giá trị nàokhác 00000000 00000000 00000000 00000011 00000000 00000100 00000000 00000110 00000000 00000111 101 A Tế bào quản lý tài nguyên cho VC ( Rec I.610) Bất kỳ giá trị nào Bất kỳ giá trị nàokhác 00000000 00000000 00000000 00000011 00000000 00000100 00000000 00000110 00000000 00000111 110 A Dự trữ chức năng VC Bất kỳ giá trị nào Bất kỳ giá trị nàokhác 00000000 00000000 00000000 00000011 00000000 00000100 00000000 00000110 00000000 00000111 111 A A Chỉ các giá trị 0 hoặc 1 B Không quan tâm C Giá trị CLP được thiết lập ban đầu là 0 và có thể bị thay đổi bởi các thành phần trên mạng SSSSS Các giá trị từ 01000 đến 01111 TTTTT Các giá trị từ 10000 đến 11111 4. Trường dạng tải PT PTI coding ý nghĩa Bits 4 3 2 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 Tế bào thông tin người sử dụng . Không gặp tắc nghẽn Chỉ dẫn kết nối giữa các lớp trên của lớp ATM là 0 Tế bào thông tin người sử dụng . Không gặp tắc nghẽn Chỉ dẫn kết nối giữa các lớp trên của lớp ATM là 1 Tế bào thông tin người sử dụng . Gặp tắc nghẽn Chỉ dẫn kết nối giữa các lớp trên của lớp ATM là 0 Tế bào thông tin người sử dụng . Không gặp tắc nghẽn Chỉ dẫn kết nối giữa các lớp trên của lớp ATM là 1 Tế bào OAM F5 cho từng đoạn Tế bào OAM F5 cho hai đầu cuối Tế bào quản lý tài nguyên Dự trữ chưa sử dụng cho chức năng VC Các tế bào tại giao diện người sử dụng mạng NNI 1.Các tế bào lớp vật lý Octect 1 Octect 2 Octect 3 Octect 4 Tế bào được chèn khi đường truyền rỗi 0000000 0000000 0000000 0000001 Tế bào OAM lớp vật lý 0000000 0000000 0000000 00001001 Các loại tế bào dự trữ cho lớp vật lý PPPP0000 0000000 0000000 0000PPP1 P : Các bit sẽ được sử dụng bởi lớp vật lý Chú ý Trên các tế bào lớp vật lý , các bit ở vị trí xác định CLP sẽ không được sử dụng Các tế bào chèn , tế bào OAM cho lớp vật lý và các tế bào dự trữ không được chuyển lên lớp ATM 2.Trường định tuyến ( VPI/VCI) Có tất cả 28 bit sử dụng để định tuyến bao gồm 12 bit cho VPI và 16 bit cho VCI. Cách sử dụng tổ hợp VPI và VCI được thực hiện như sau: Sử dụng VPI VCI PTI CLP Không sử dụng 000000000000 00000000 00000000 00000000 Giá trị bất kỳ 0 Không hợp lệ Khác 0 00000000 00000000 00000000 Giá trị bất kỳ B Báo hiệu NNI Bất kỳ giá trị nào 00000000 00000000 00000101 0AA C Tế bào OAM F4 cho từng đoạn (Rec I.610) Bất kỳ giá trị nào 00000000 00000000 00000011 0A0 A Tế bào End to end OAM F4 (Rec I.610) Bất kỳ giá trị nào 00000000 00000000 00000100 0A0 A Tế bào quản lý tài nguyên cho VP (Rec I.610) Bất kỳ giá trị nào 00000000 00000000 00000110 110 A Dự trữ cho VP (Note 6) Bất kỳ giá trị nào 00000000 00000000 00000111 0AA A Chưa sử dụng (Note 7) Bất kỳ giá trị nào 00000000 00000000 000SSSSS 0AA A Chưa sử dụng (Note 7) Bất kỳ giá trị nào 00000000 00000000 000TTTTT ( Note 3) 0AA A Tế bào OAM F5 cho từng đoạn ( Rec I.610) Bất kỳ giá trị nào Bất kỳ giá trị nàokhác 00000000 00000000 00000000 100 A Tế bào End to end OAM F5 ( Rec I.610) Bất kỳ giá trị nào Bất kỳ giá trị nàokhác 00000000 0000000 00000000 00000000 00000000 00000110 101 A Tế bào quản lý tài nguyên cho VC ( Rec I.610) Bất kỳ giá trị nào Bất kỳ giá trị nàokhác 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000100 110 A Dự trữ chức năng VC Bất kỳ giá trị nào Bất kỳ giá trị nàokhác 00000000 00000000 00000000 111 A A Chỉ các giá trị 0 hoặc 1 B Không quan tâm C Giá trị CLP được thiết lập ban đầu là 0 và có thể bị thay đổi bởi các thành phần trên mạng SSSSS Các giá trị từ 01000 đến 01111 TTTTT Các giá trị từ 10000 đến 11111 3. Trường dạng tải PT PTI coding ý nghĩa Bits 4 3 2 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 Tế bào thông tin người sử dụng . Không gặp tắc nghẽn Chỉ dẫn kết nối giữa các lớp trên của lớp ATM là 0. Tế bào thông tin người sử dụng . Không gặp tắc nghẽn Chỉ dẫn kết nối giữa các lớp trên của lớp ATM là 1. Tế bào thông tin người sử dụng . Gặp tắc nghẽn Chỉ dẫn kết nối giữa các lớp trên của lớp ATM là 0 Tế bào thông tin người sử dụng . Không gặp tắc nghẽn Chỉ dẫn kết nối giữa các lớp trên của lớp ATM là 1. Tế bào OAM F5 cho từng đoạn. Tế bào OAM F5 cho hai đầu cuối. Tế bào quản lý tài nguyên. Dự trữ chưa sử dụng cho chức năng VC. Phụ lục 2 : Các phương pháp ấn định băng thông trong ABR Các thông số A U B N N’ n M B(i) MCR(i) Tổng băng thông dành cho ABR trên một liên kết. Tổng băng thông “ thắt cổ chai ” tại một nơi nào đó. A - U, Băng thông còn lại sẽ được phân chia. Tổng số kết nối đang hoạt động. Số lượng các kết nối “ thắt cổ chai ” tại một nơi nào đó. N- N’ , Số lượng các kết nối đang “ thắt cổ chai ” trên liên kết. Tổng giá trị của các MCR của n kết nối nói trên. Băng thông được phân chia cho kết nối thứ i. MCR của kết nối thứ i. A U B N kết nối N’ kết nối Hình : Các kết nối và các điểm thắt cổ chai n kết nối Phân chia theo Max_Min Các kết nối được phân chia bằng nhau : B(i) = B/n Thường được áp dụng khi MCR(i) = 0 với mọi i Phân Chia theo MCR và một phần dư bằng nhau Băng thông sẽ được chia cho mỗi kết nối theo yêu cầu tốc độ bé nhất MCR(i). Phần thừa còn lại sẽ được chia đều cho tất cả các kêt nối : B(i) = MCR(i) + (B-m)/n Giá trị lớn nhất Một kết nối được phân bố băng thông theo giá trị lớn nhất giữa MCR mà nó yêu cầu và giá trị phân chia theo kiểu Max_Min. Phân chia theo tỷ lệ MCR Cáckết nối được phân băng thông theo tỷ lệ MCR(i) tương ứng. B(i) = B*(MCR(i)/M) Phân chia theo tỷ lệ xác định trước Mỗi kết nối được phân chia băng thông theo một tỷ lệ xác định trước . Các tỷ lệ này có thể phụ thuộc vào MCR(kiểu 4) kặc không . Kiểu phân chia 1 ( Max _Min) là một trường hợp đặc biệt khi các tỷ leej này bằng nhau cho tất cả các kết nối B(i) = B*(w(i)/Tổng cộng các ư(i)) Phân chia theo MCR và phần dư còn lại được chia theo tỷ lệ xác định trước Các kêt nối được đảm bảo một băng thông bé nhất MCR . Phần băng thông dư còn lại được phân chia theo một tỷ lệ xác định trước. Phụ lục 3 : Các thông số sử dụng trong quản lý lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn Đặc tính Loại lớp dịch vụ ATM CBR rt_CBR nrt_CBR UBR ABR GFR Thông số lưu lượng(4) PCR và CDVT (5) Xác định Xác định (2) Xác định (3) Xác định SCR,MBS,CDVT (5) Không áp dụng Xác định Không áp dụng MCR Không áp dụng Xác định Không áp dụng Thông số chất lượng dịch vụ (4) Peak_to_peak CDV Xác định Không xác định MaxCDV Xác định Không xác định CLR Xác định Không áp dụng Xem (1) Xem (7) Các đặc tính khác Phản hồi Không xác định Xác định Xác định Tỷ lệ mất tế bào thấp đối với các dòng tế bào được điều chỉnh theo các thông tin điều khiển . Giá trị CLR được xác định bởi mạng. Các thông số này được xác định nhưng có thể không có ý nghĩa đối với các thủ tục CAC và UPC. Thể hiện tốc độ tối đa một nguồn lưu lượng ABR có thể phát nhưng tốc đọ thực tế phụ thuộc vào các thông tin điều khiển. Các thông số này có thể ngầm định hoặc rõ ràng cho các kết nối CDVT là dung sai biến thiên trễ . Nói chung giá trị CDVT khác nhau tuỳ thuộc các đoạn trong một kết nối. Xem phần điều khiển cho tốc độ bit khả dụng. Tỷ lệ tế bào thấp đối với các khung hợp lệ được đảm bảo . Giá trị này do mạng xác định. Phụ lục 4 : Thuật toán xác định giá trị gia tăng I(k) Khi kiểm tra tính tuân thủ cho hai tế bào đén giao diện liên tiếp nhau , ta sẽ không tính đến ảnh hưởng của tế bào RM hướng về đi qua giao diện tại thời điểm trước thời gian đến giao diện của tế bào thứ nhất một khoảng t3 nhưng sẽ tính đến tác động của tế bào hướng về đi qua giao diện tại thờ điểm trước khi tế bào thứ nhất đố một khoảng lớn hơn t2. Nguồn Giao diện tb ta(k-1) B_RM Tế bào thứ nhất đến giao diện ta(k) tb ta(k-1) ta(k) t3 t2 Nếu ta(k-1)-tb <t3 tế bào RM này không ảnh hưởng đến tốc độ tế bào hướng đi thứ (k-1) Nếu ta(k-1)-tb >t2 tế bào RM này có thể ảnh hưởng đến tốc độ tế bào hướng đi thứ (k-1) B_RM Tế bào thứ nhất đến giao diện Tế bào thứ hai đến giao diện Hình : Giải thích tác động phản hồi của tế bào RM hướng về Thuật toán A Khi một tế bào đến giao diện , thuật toán kiểm tra chặt chẽ các khả năng mà một tế bào RM nào đó trên hướng về có thể ảnh hưởng đến sự thay đổi tốc độ tế bào hướng đi . Các giá trị mà thuật toán coi là có thể đối với một tế bào thứ k là PACR(k) trong khi giá trị thật của tốc độ tế bào là ACR(k) . Thiết lập ban đầu : ta(0) = 0; count =0 ; tICR=0; tf = INFINITY ; Tại mỗi thời điểm ta(k) tếư bào thứ k CLP = 0 đến giao diện : Nếu tế bào thứ k là tế bào RM hướng đi F_RM : Nếu ta(k) –tf > ADTF +t1 thì thiết lập tICR = ta(k) ; Thiết lập tf = ta(k); Xem nguyên tắc #5 của một nguồn phát Nếu tồn tại các tế bào RM hướng về IB_RM(j) Inrate Backward thoả mãn điều kiện : 0 < tb(j) Ê ta(k) - t2 , đối với tế bào IB_RM đến sau cùng , IB_RM(jmax) : Nếu tb(jmax) < tICR - t2 thì PACR(k) = min(ER(jmax),ICR); Ngược lại PACR(k) = ER(jmax) Nếu tb(jmax) < ta(k-1)- t3 thì Ccount = 0; Nếu không thì PACR(k) = ICR Nếu ta(k) - tb(jmax) ³ t2 thì tốc độ ACR(k) đã có thể bị ảnh hưởng do tế bào sau cùng RM(jmax) trong các tế bào thoả mãn điều kiện trên . Nếu tb(jmax) ICR ) sau khi tế bào RM hướng về RM(jmax) đến nguồn : PACR(k) =min(ICR,ER(jmax)). Nếu ngược lại , tb(jmax) > tICR-t2 , tế bào có thể được phát với tốc độ do tế bào IB_RM xác lập . Nếu tb(jmax) > tICR -t3 thì tế bào RM(jmax) chưa đến nguồn tại thời điểm phát tế bào (k-1) . Vì ta(k) – tb(jmax) >t2 nên Cell(k) phải ddwowcj phát sau khi RM(jmax) về đến nguồn , nó được coi là tế bào đầu tiên gửi đi trên hướng đi sau khi tế bào RM hướng về cuối cùng RM(max) về đến nguồn . Xoá lại bộ đếm Ccount cho các tế bàoề_RM . Nếu không có tế bào nào thoả mãn ta(k) – tb(jmax) >t2 có thể tạm coi PACR(k) bằng giá trị ban đầu ICR. Nếu tồn tại các tế bào RM hướng về B_RM(j) thoả mãn điều kiện ta(k) m-t3³ tb(j)³ ta(k) - t2 , chọn giá trị lớn nhất của ẻ(j) là ERmax: PACR (k) = max(ERmax,PACR(k)) Ccount =0 Nếu không thì khi Cell(k) là tế bào F_RM : Ccount = Count + 1 Nếu Ccount > Crm , nếu Cell(k0 là tế bào hướng đi PACR(k) = min (PACR(k-1)*(1-CDF),PACR(k)*(1-CDF)) Nếu không thì PACR(k) = PACR(k-1) PACR(k) = min (PCR, max(MCR,PACR(k))) I(k) = 1 /PACR(k) Nếu tế bào hướng đi đến giao diện trong khoảng thời gian từ t2³ ta(k) -tb ³ t3 sau khi tế bào RM hướng về đi qua mạng (tb) thì tốc độ tế bào PACR chắc chắn bị thay đổi theo giá trị ERmax . Chọn giá trị lớn nhất của PACR theo định nghĩa ITT . Bảng các từ viết tắt AAL ATM Adaptive Layer Lớp thích ứng ATM ABR Available Bit Rate Tốc độ bit khả dụng ACR Allowed Cell Rate Tốc độ tế bào cho phép ADTF ACR Decrease Time Factor Hệ số thời gian tăng ACR ATM Asynchrous Transfer Mode Phương thức truyền bất đồng bộ BECN Backward Explicit Congestion Notification Chir dẫn tắc nghẽn phía sau BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bit BT Bust Tolerance Dung sai cụm CAC Connection Admission Control Điều khiển chấp nhận kết nối CAPC Congestion Avoiding Proportinal Tỷ lệ loại trừ tắc nghẽn CBR Constant Bit Rate Tốc độ bit không đổi CCR Current Cell Rate Tốc độ dòng tế bào CDF Cut off Decrease Factor Hệ số cắt dưới CDV Cell Delay Variation Biến thiên trễ tế bào CDVT Cell Delay Variation Tollerance Dung sai biến thiên trễ truyền dẫn CEQ Customer Equipment Thiết bị khách hàng CER Cell Error Ratio Tỷ lệ lỗi Cell CI Congestion Indicator Chỉ thị tắc nghẽn CID Chanel Identification Số hiệu kênh CLP Cell Lost Priority Ưu tiên mất tế bào CLR Cell Lost Ratio Tỷ lệ mất tế bào CMR Cell Misinsertion Ratio Tỷ lệ lỗi Cell CPCS Common Part Convergence Sublayer Phân lớp hội tụ phần chung CPS Common Part Sublayer Phân lớp phần chung CRC Cycle Redundance Check Kiểm tra mã vòng CRF Connection Related Funtion Chức năng liên quan đến kết nối CRM Mising RM Cell Count Tổng số tế bào RM lỗi CS Convergence Sublayer Phân lớp hội tụ CTD Cell Transfer Delay Trễ truyền tế bào DGCRA Dynamic Generic Cell Rate Algorithm Thuật toán tốc độ tế bào chung động ER Explicit Rate Tốc độ trước ERICA Explicit Rate Indication for Congestion Avoidance Loại trừ tắc nghẽn bởi tốc độ tế bào trước FIFO First In First Out GCRA Generic Cell Rate Algorithm Thuật toán tốc độ tế bào chung GFC Generic Flow Control Điều khiển luồng chung HEC Header Error Control Điều khiển lỗi Header IB Inrate Backward ICR Inital Cell Rate Tốc độ tế bào thiết lập ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số đa dịch vụ ITT Idel Transmission Time LAN Local Area Network Mạng cục bộ LCT Last Compliance Time Thời gian trước LPT Last Past Time Thời điểm trước MACR Mean Allowed Cell Rate Tốc độ tế bào cho phép thực MAIR MACR Additive Increase Rate Tốc độ thêm vào MACR MBS Maximum Burst Size Kích thước cụm lớn nhất MCR Maximum Cell Rate Tốc độ tế bào lớn nhất MP Measurement Point Điểm đo MSVC Meta Signalling Virtual Chanel Kênh ảo báo hiệu Meta NI No Increase Không tăng NMC Network Management Center Trung tâm quản lý mạng NNI Network Node Interface Giao diện các Node mạng NPC Network Parameta Control Điều khiển tham số mạng NT Network Terminal Đầu cuối mạng OAM Operation and Admisnistration Management Vận hành và quản lý PACR Potential Allowed Cell Rate Tốc độ tế bào cho phép có thể PBX Private Branch Exchange Tổng đài nhánh riêng PCI Protocol Control Information Thông tin điều khiển giao thức PCR Peak Cell Rate Tốc độ tế bào đỉnh PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức PHY Physical Lớp vật lý PM Physical Medium Phương tiện vật lý PNNI Private Network to Network Interface Giao diện mạng _ mạng riêng PTI Payload Type Indication Chỉ thị kiểu tải PVC Permanent Virtual Chanel Kênh ảo cố định RA Request Acknonledgment Chấp nhận yêu cầu RDF Rate Decrease Factor Hệ số giảm tốc độ RIF Rote Increase Factor Hệ số tăng tốc độ RM Resource Management Quản lý tài nguyên SAP Service Access Point Điểm truy cập dịch vụ SCR Substainable Cell Rate Tốc độ tế bào chấp nhận được SDU Service Data Unit Đơn vị dữ liệu phục vụ SECB Severaly Errored Cell Block Khối tế bào bị một vài lỗi SECBR Severaly Errored Cell Block Ratio Tỷ lệ khối tế bào bị một vài lỗi SN Sequence Number Số hiệu tuần tự SSCS Service Specific Convergence Sublayer Lớp xác định dịch vụ SVC Switch Virtual Chanel Chuyển mạch kênh ảo TA Terminal Adaption Thích ứng đầu cuối TAT Theory Arrival Time Thời gian đến lý thuyết TC Transsmission Convergence Hội tụ truyền dẫn TCR Tagged Cell Rate Tốc độ đánh dấu TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối TM Tranffic Management Quản lý lưu lượng UBR Unspecified Bit Rate Tốc độ bit không xác định UNI User Network Interface Giao diện mạng và người sử dụng UPC User Parameta Control Điều khiển tham số người sử dụng UUI User to User Indication Chỉ thị giữa người sử dụng với người sử dụng VBR Variable Bit Rate Tốc độ bit thay đổi VC Virtual Channel Kênh ảo VCI Virtual Channel Identifer Số hiệu nhận diện kênh ảo VD Virtual Destination Đích ảo VP Virtual Parth Đường ảo VPC Virtual Parth Connection Kết nối đường ảo VPI Virtual Parth Identifer Số hiệu nhận diện đường ảo VS Virtual Source Nguồn ảo WAN Wide Area Network Mạng diện rộng ._.