Chơng I
Tổng quan về công nghệ ATM
1.1. Giới thiệu chung.
1.1.1. Đặc điểm của mạng viễn thông hiện tại.
Các mạng viễn thông hiện tại có đặc điểm chung là
tồn tại một cách riêng lẻ, ứng với mỗi loại dịch vụ thông tin lại
có ít nhất một loại mạng viễn thông riêng biệt để phục vụ
dịch vụ đó:
* Mạng Telex: Dùng để gửi các bức điện dới dạng ký tự
đà đợc mà hoá bằng 5bít. Tốc đồ truyền rất thấp từ 75 đến
300bít/s.
* Mạng điện thoại công cộng còn gọi là mạng
POTS (Plain Old Telephone Service): ở đây thông tin
tiếng nói đợc số hoá và chuyển mạch ở mạng chuyển mạch
điện thoại công cộng PSTN.
* Mạng truyền số liệu: Bao gồm các mạng chuyển
mạch gói để trao đổi số liệu giữa các máy tính dựa trên
giao thức của X.25 và hệ thống truyền số liệu chuyển mạch
kênh dựa trên các giao thức X.21.
* Các tín hiệu truyền hình có thể đợc truyền
theo ba cách: Truyền bằng sóng vô tuyến, truyền qua hệ
thống mạng truyền hình cáp CATV (Community Antenna
Television), bằng cáp đồng trục hoặc truyền qua hệ thống
vệ tinh, hay còn gọi là truyền hình trực tiếp DBS (Direct
Broadcast System).


* Trong phạm vi cơ quan, số liệu giữa các máy tính đợc
trao đổi thông qua mạng cục bộ LAN (Local Area Network)
mà nổi tiếng nhất là mạng Ethernet, Token Bus và Token
Ring.

Mỗi mạng đợc thiết kế cho các dịch vụ riêng biệt và không
thể sử dụng cho các mục đích khác. Ví dụ ta không thể
truyền tiếng nói qua mạng chuyển mạch gói X.25 vì trễ qua
mạng này quá lớn.
1.1.2. Những hạn chế của mạng viễn thông hiện
tại.
Nh vậy hệ thống mạng viễn thông hiện tại có rất nhiều
nhợc điểm mà quan trọng nhất là:
* Chỉ truyền đợc các dịch vụ độc lập tơng ứng với
từng mạng.
* Thiếu mềm dẻo: Sự ra đời của các công nghệ mới ảnh
hởng mạnh mẽ tới tốc độ truyền tín hiệu. Ngoài ra, sẽ xuất
hiện nhiều dịch vụ truyền thông trong tơng lai mà hiện
nay cha dự đoán đợc, mỗi loại dụch vụ sẽ có tốc độ truyền
khác nhau. Ta dễ dàng nhận thấy mạng hiện tại sẽ rất khó
thích nghi với những đòi hỏi này.
* Kém hiệu quả trong việc bảo dỡng, vận hành cũng
nh sử dụng tài nguyên. Tài nguyên sẵn có trong một mạng
không thể chia sẻ cho các mạng khác cùng sử dụng.
Mặt khác, mạng viễn thông hiện nay đợc thiết lập
nhằm mục đích khai thác dịch vụ thoại là chủ yếu. Do đó,


đứng ở góc độ này, mạng đà phát triển tới một mức gần nh
giới hạn về sự cồng kềnh và mạng tồn tại một số khuyết
điểm cần khắc phục.
* Kiến trúc tổng đài độc quyền làm cho các nhà khai
thác gần nh phụ thuộc hoàn toàn vào các nhà cung cấp
tổng đài. Điều này không những làm giảm tính cạnh tranh
cho các nhà khai thác, đặc biệt là những nhà khai thác nhỏ,

mà còn tốn nhiều thời gian và tiền bạc khi muốn nâng cấp
và ứng dụng phần mềm mới.
* Các tổng đài chuyển mạch kênh đà khai thác hết
năng lực và trở nên lạc hậu đối với các nhu cầu của khách
hàng. Các chuyển mạch đang tồn tại làm hạn chế khả năng
sáng tạo và triển khai các dịch vụ mới.
* Sự bùng nổ lu lợng thông tin đà khám phá sự kém hiệu
quả của chuyển mạch kênh TDM. Chuyển mạch kênh truyền
thống chỉ dùng để truyền các lu lợng thoại có thể dự đoán
trớc và nó không hỗ trợ lu lợng dữ liệu tăng đột biến một cách
hiệu quả. Trong khi đó, chuyển mạch kênh làm lÃng phí
băng thông khi các mạch đều rỗi trong một khoảng thời gian
mà không có tín hiệu nào đợc truyền đi.
Đứng trớc tình hình phát triển của mạng viễn thông
hiện nay, đòi hỏi cần có một mạng liên kết các dịch vụ nên
mạng N-ISDN ra đời và các nhu cầu dịch vụ băng rộng đang
tăng lên. Từ đó đặt ra vấn đề phải có một mạng tổ hợp
băng rộng duy nhất (B-ISDN) thay thế tất cả các mạng viễn
thông nói trên, chính trên cơ sở này mà công nghệ ATM


hình thành và phát triển. Sự phát triển của kỹ thuật ATM là
kết quả trực tiếp của các ý tởng mới về khái niệm hệ thống
đợc hỗ trợ bởi các thành tựu to lớn trong công nghệ bán dẫn
và công nghệ quang điện tử. ATM có khả năng đáp ứng đợc
một loạt các dịch vụ băng rộng khác nhau, kể cả trong lĩnh
vực gia đình cũng nh trong thơng mại. Mà u điểm và kiến
trúc mạng ATM sẽ xét ở phần sau.
1.2. Khái niệm cơ bản về ATM.
1.2.1. Khái niệm ATM.

Công nghệ ATM (Asynchronous Transfer Mode) đợc
hình thành từ công nghệ ATDM (Asynchronous Time
Division Multiplexer- Ghép kênh phân chia theo thời gian
không đồng bộ) đà đợc đa ra trên mạng viễn thông từ
những năm đầu thập niên 80.
Việc chuẩn hoá mạng số đa dịch vụ băng rộng BISDN/ATM đà đợc công bố đầu tiên năm 1988 bởi ITU-T và
thờng xuyên ®ỵc sưa ®ỉi, bỉ sung cho ®Õn nay. Hai tỉ
chøc chuẩn hoá ATM quan trọng nhất là ITU-T và ATM Forum
cùng tiến hành công tác nghiên cứu song song và có tác
động lẫn nhau. Trong khi ITU-T tập trung nghiêng về định
nghĩa tiêu chuẩn UNI (giao diện khách hàng mạng) công
cộng thì ATM Forum lại tập trung chuẩn hoá tiêu chuẩn UNI
riêng.
ATM là công nghệ truyền tải dùng kỹ thuật ghép kênh
phân thời gian không đồng bộ trên gói dữ liệu có độ dài cố
định, đợc sử dụng làm nền tảng của B-ISDN trong tơng lai.


Trong kiểu truyền không đồng bộ, thuật ngữ truyền
bao gồm cả lĩnh vực truyền dẫn và chuyển mạch, do đó
dạng truyền ám chỉ cả chế độ truyền dẫn và chuyển
mạch thông tin trong mạng.
Thuật ngữ không đồng bộ trong ATM có nghĩa là các
gói dữ liệu có thể đợc đa lên mạng mà không cần thoả mÃn
các yêu cầu về định thời một cách chính xác nh trong ghép
kênh phân thời gian đồng bộ. Dữ liệu của mỗi nguồn không
nhất thiết phải đợc sắp xếp theo một chu kỳ thời gian.
1.2.2. Đặc điểm của ATM.
Công nghệ ATM dựa trên cơ sở của phơng pháp chuyển
mạch gói, thông tin đợc nhóm vào các gói tin có chiều dài cố

định, ngắn. Trong đó vị trí của gói không phụ thuộc vào
đồng hồ đồng bộ và dựa trên nhu cầu bất kỳ của kênh cho
trớc. Các chuyển mạch ATM cho phép hoạt động với nhiều tốc
độ và dịch vụ khác nhau.
ATM có hai đặc điểm chính:
* Thứ nhất: ATM sử dụng các gói có kích thớc nhỏ và cố
định gọi là các tế bào ATM, các tế bào nhỏ với tốc độ
truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền và biến động trễ giảm đủ
nhỏ đối với các dịch vụ thời gian thực, cũng sẽ tạo điều kiện
cho việc hợp kênh ở tốc độ cao đợc dễ dàng hơn.
* Thứ hai: ATM có khả năng nhóm một vài kênh ảo
thành một đờng ảo nhằm giúp cho việc định tuyến đợc dễ
dàng.
1.2.3. Những tiện ích mà ATM mang lại.


* Cung cấp các kết nối tốc độ cao (High Speed
Connectivity).
ATM đợc phát triển để hỗ trợ các dịch vụ thông tin tốc độ
cao với tất cả các đặc tính về dữ liệu, tốc độ bít và chất lợng dịch vụ đợc thực hiện trên các hệ thống truyền dẫn chất
lợng cao, đặt 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 luồng trên mỗi chặng, đơn giản hoá việc điều
khiển vùng thông tin trong tế bào. Nhiệm vụ chủ yếu của 5
bytes tiêu đề chỉ là nhận dạng kết nối ảo cho các mục
đích định tuyến và chuyển mạch.
ATM là kỹ thuật hoạt động ở chế độ có kết nối, yêu
cầu các công đoạn thiết lập và giải phóng kết nối và giải
phóng tài nguyên mạng. Tế bào ATM có kích thớc nhỏ và cố
định chính vì thế làm giảm kích thớc bộ đệm tại các nút

chuyển mạch và giảm trì hoÃn. Các nguyên lý trên đều có
thể thực hiện đợc bằng phần cứng vì thế cho phép tốc độ
chuyển mạch đạt rất cao.
* 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 lợng 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 dới lên qua tất cả các mức trung gian.


Đây là một yếu điểm lớn do kỹ thuật chuyển 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 dịch vụ truyền thông đa phơng tiện. Tính chất cố định về dung lợng tại từng cấp ghép
kênh làm phức tạp công tác dự phòng, khó khăn trong việc
cấp phát băng thông theo yêu cầu ngời sử dụng.
Kỹ thuật ATM không có những giới hạn này do độ phức
tạp trong chuyển mạch không phục thuộc vào số lợng kênh
logic. Có thể thực hiện mạng ATM ở bất kỳ cấp nào. Mức
ghép của ATM là các kết nối ảo, đây là cách thực thể logic
có thể đợc gộp nhóm và xử lý một cách dễ dàng bằng công
nghệ xử lý số hiện tại.
Thứ hai: Sự không liên tục xảy ra khi liên kết các mạng
cục bộ LAN với mạng diện rộng WAN. Do các yêu cầu về kỹ
thuật và kinh tế mà các công nghệ sử dụng LAN và WAN là
hoàn toàn khác nhau. Để kết nối WAN với LAN, cần phải có
một quá trình chuyển đổi giao thức ở các lớp cấp thấp từ

lớp 1 đến lớp 3 của mô hình OSI, gây ra hiện tợng thắt cổ
chai trên các kết nối đầu cuối với đầu cuối. Công nghệ ATM
có thể đợc đa vào LAN dới dạng ATM-LAN đợc 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 tơng thích, cung cấp các kết nối tốc độ rất cao mà
không cần bất kỳ một quá trình chuyển ®ỉi giao thøc nµo.


tóm lại, với công nghệ ATM việcliên kết LAN WAN sẽ cung
cấp các kết nối hoàn toàn thông suốt.
* Tích hợp mạng (Network Integration): Xây dựng một
mạng chung các tất cả các dịchvụ là một giải pháp kinh tế
hơn so với xây dựng từng mạng riêng cho mỗi loại hình dịch
vụ. Mỗi loại dịch vụ có một đặc tính về lu lợng và yêu cầu
chất lợng dịch vụ khác nhau. ATM có thể mô phỏng tất cả
các yêu cầu về tỷ lệ mất thông tin, độ trễ và biến động
trễ. ATM còn hỗ trợ đợc các dịch vụ có tốc độ cố định hoặc
thay đổi, chuyển gói hoặc chuyển mạch, có kết nối hay
không kết nối. ATM đợc xem là công nghệ tích hợp thật sự
cho các phơng tiện truyền thông đa phơng tiện hiện tại và
tơng lại.
* Độ tin cËy cao (High Reliability): ATM cã ®é tin cËy
cao, cung cấp các chức năng khắc phục lỗi nhanh trong môi
trờng thông tin tốc độ cao. Vùng thông tin điều khiển của
tế bào đợc kiểm tra và sửa lỗi, nhờ đó nút mạng có thể bỏ
đi các tế bào lỗi và chỉ chuyển tiếp các tế bào đúng.
Các chức năng vận hành, quản lý và bảo dỡng đợc định
nghĩa trên cơ sở các dòng tế bào OAM (F4,F5). Các chức
năng này cung cấp cơ chế vận hành bảo dỡng mạng đơn

giản và hiệu quả. Định tuyến ATM rất linh động nhờ ánh xạ
của 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.
Các tính năng u việt chủ yếu của ATM là:


+ Linh hoạt: Dễ đáp ứng mọi dịch vụ mới trong tơng
lai.
+ Sử dụng nguồn tài nguyên hiệu quả cao: Dễ phối hợp
mạg mới ATM với mạng cũ PSTN/DPN, LAN, tận dụng và phối
hợp mọi đầu t hiện có.
+ Một mạng đa năng đơn gian (thủ tục xử lý tế bào
ATM rất đơn giản, mà thực hiện bằng phần cứng HW), giảm
các mạng riêng.
+ Tiết kiệm giá thành trong OA&M nhờ công nghệ cao
và kiến trúc mạng đồng nhất.
+ Giảm giá thành truyền dẫn.
+ Đảm bảo khả năng cấp kênh băng rộng và rất năng
động, mềm dẻo.
+ Tăng cờng hiệu năng mạng.
1.3. Nguyên lý ATM.
Consta Packetnt
oriented

Variable

Segmentation

Digital

155
Pipe

Mbit/s

Hình 1.1. Nguyên lý ATM.


Nguyên lý cơ bản của ATM là kết hợp các u điểm của
chuyển mạch kênh với chuyển mạch gói và kỹ thuật ghép
kênh

thồng

kê

ATDM

(Asynchronous

Time

Division

Multiplexing). Trong công nghệ kỹ thuật chuyển mạch gãi, vÝ
dơ nh trong giao thøc X.25 c¸c gãi tin có phần tiêu đề khá
phức tạp, kích thớc gói khá lớn và không chuẩn hoá độ dài gói
tin. Nh vậy, có nghĩa là xử lý ở chuyển mạch gới tơng ®èi
khã, kÝch thíc gãi tin lín dÉn ®Õn ®é trƠ lớn, xử lý và truyền
dẫn chậm đồng thời khó quản lý quá trình truyền.

Để khắc phục nhợc điểm này của chuyển mạch gói ở
công nghệ ATM ngời ta tạo các gãi tin mµ tõ nay ta gäi lµ tÕ
bµo ATM. Nó đợc chuẩn hoá kích thớc và khuân dạng sao
cho phù hợp, dễ quản lý nhất và truyền dẫn hiệu quả nhất.
Trong công nghệ ATM không quan tâm thông tin là cái gì
và nó từ đâu đến, mà trong kỹ thuật này các bản tin cần
phát đợc cắt thành các tÕ bµo ATM cã kÝch thíc nhá vµ b»ng
nhau. TÕ bào ATM gồm có trờng thông tin mang thông tin
của khách hàng và phần tiêu đề mang thông tin điều khiển
của mạng để định tuyến bản tin tới đích mong muốn,
đảm bảo các yêu cầu trong suốt về thời gian và nội dụng,
đồng thời quản lý đợc chúng trong quá tr×nh trun tin.


Tiêu đề của tế bào chứa rất ít chức năng. Nhờ vậy có thể
xử lý một cách nhanh nhất.
Đối với công nghệ STM là phải biết rõ tính chất của tin
nh đó là điện thoại hay số liệu hay video?...Riêng với công
nghệ ATM không phân biệt kiểu tin mang trong tế bào, tất
cả các nguồn tin với các tốc độ khác nhau nh 64Kb/s,
2048Kb/s, 34000Kb/s...đợc cắt thành các tế bào có kích thớc hoàn toàn bằng nhau. Các tế bào này sẽ đợc đổ vào một
ống truyền dẫn khổng lồ và trộn tất cả các tế bào từ mọi
nguồn theo một cách tối u cho việc truyền tải chúng trong
ống.
Việc tối u hoá đợc thực hiện nhờ kỹ thuật ghép kênh
thống kê ATDM. Ghép kênh thống kê là quá trình ghép các
tế bào từ các nguồn lu lợng khác nhau thành luồng tế bào có
tốc độ cao hơn nhng không phụ thuộc vào tốc độ của các
nguồn lu lợng, các tế bào rỗng có thể đợc xen vào trong quá
trình ghép tức là không có mối liên hệ cố định giữa các

nguồn lu lợng và khe thời gian. Trong công nghệ chuyển
mạch kênh mỗi một cuộc gọi đợc gán một kênh vật lý nhất
định tơng ứng với một khe thời gian và kênh này tồn tại
trong suốt thời gian cuộc gọi. Nh vậy, tốc độ truyền dẫn sẽ
đợc đảm bảo nhng nhợc điểm là hiệu suất sử dụng kênh
thấp, mặt khác nó không đáp ứng đợc nhu cầu thay đổi
độ rộng băng tần của ngời sử dụng một cách linh hoạt.
Để phát huy những u điểm và khắc phục những nhợc
điểm của chuyển mạch kênh thì ATM cũng là kỹ thuËt cã


tính hớng kết nối, trong đó đờng truyền đợc thiết lập trớc
khi khách hàng trao đổi thông tin với nhau. Điều này đợc
thực hiện bởi thủ tục thiết lập kết nối tại thời điểm bắt
đầu và thủ tục giải phóng cuộc gọi tại thời điểm kết thúc.
Tuy nhiên, do thông tin đợc truyền dới dạng gói và sử dụng
ghép kênh thống kê nên hiệu suất sử dụng băng tần là rất
cao.
Một đặc điểm quan trọng nữa của ATM là sự truyền
tải hoàn toàn độc lập với các hệ thống thiết lập truyền dẫn
đợc sử dụng, các tế bào ATM có thể đợc truyền tải trong các
khung của hệ thống truyền dẫn phân cấp đồng bộ SDH
hoặc hệ thống truyền dẫn phân cấp cận đồng bộ PDH. Tuỳ
từng trờng hợp sẽ đòi hỏi sự liên kết khác nhau giữa tế bào
ATM với các bít của hệ thống truyền dẫn.
1.4. Tế bào ATM.
1.4.1. Cấu trúc tế bào ATM.
Ta biết rằng đặc điểm của ATM là hớng liên kết. Do
đó khác với mạng chuyển mạch gói, địa chỉ nguồn và
đích, số thứ tự gói là không cần thiết trong ATM. Hơn thế

do chất lợng của đờng truyền rất tốt nên các cơ chế chống
lỗi trên cơ sở liên kết tới liên kết cũng đợc bỏ qua. Ngoài ra
ATM cũng không cung cấp các cơ chế điều khiển luồng
giữa các nút mạng do cơ cấu điều khiển cuộc gọi của nó.
Vì vậy chức năng cơ bản còn lại của phần tiêu đề trong tế
bào ATM là nhận dạng cuộc nối ảo.


Chính vì thế việc lựa chọn kích thớc tế bào ATM lµ
hÕt søc quan träng vµ cã ý nghÜa rÊt to lớn. Cơ sở khoa học
để lực chọn kích thớc chuẩn cho tế bào ATM bao gồm:
* Hiệu quả truyền dẫn.
* Độ trễ.
* Tổn thất.
* Sự toàn vẹn và độ phức tạp khi thực hiện truyền.
Căn cứ vào bốn tiêu chí trên mà Mỹ và Nhật Bản đÃ
chọn kích thớc tế bào ATM là 62byte để tăng hiệu quả
truyền dẫn, Châu Âu chọn kích thớc tế bào ATM là 32byte
để giảm độ trễ và tiếng vọng. Dựa vào hai quan điểm
trên mà tổ chức ITU-T chọn kích thớc tế bào ATM là 53byte
và trong đó có 5byte tiêu đề và 48byte d÷ liƯu.
ATM cell cã cÊu tróc gièng nhau cho bất kỳ loại dịch vụ
nào.

Hình 1.2. Cấu trúc tế bào
ATM
* Header: 5 Octet (5bytes). Th«ng tin chøa trong
Header gióp cho việc tìm đờng của các ATM cell qua mạng.
Do mạng ATM hoạt động theo cách kết nối có hớng nên c¸c



cell chỉ có thể luôn chuyển qua các vùng mà các kết nối tồn
tại.
Lu ý: Các cell Header không dùng để khởi tạo bắt tay trong
các kết nối.
* Payload: 48 Octet (48byte). Chứa Data của ngời sử
dụng và các tín hiệu điều khiển tơng ứng. Sau khi phát
xong các cell, bên phần thu sẽ tổ chức lại các luồng Data, gói
Data cho giống nh ban đầu.
Phần tiêu đề của tế bào ATM có hai khuôn dạng:
+ Một khuôn dạng tiêu đề trên giao diện ngời sử dụng
mạng (UNI).
+ Một khuôn dạng tiêu đề trên giao diện mạng mạng
8

7654321BitVPI1

(NNI).
OctetVPIVCI2VCI3VCIPTCLP4HEC5 Phần dữ liệu (48 Octest) Cấu
trúc tế bào ATM tại giao diện NNI

87654321BitGFCVPI1 OctetVPIVCI2VCI3VCIPTCLP4HEC5 Phần dữ
liệu (48 Octest)Cấu trúc tế bào ATM tại giao diện UNI

Hình 1.3. Cấu trúc tiêu ®Ị tÕ bµo ATM.


* Sau đây ta đi xét chức năng các trờng cđa chóng.
+ GFC (Gecneric Flow Control).– Trêng ®iỊu khiĨn
lng chung.

ë giao diện giữa ngời sử dụng và mạng UNI, phần tiêu
đề có vài khác biệt so với giao diện NNI. Sự khác nhau căn
bản nhất là trờng VPI bị rút ngăn lại còn 8 bits (so với 12 bits
ở giao diện NNI), thay vào chỗ 4 bits của VPI là trờng điều
khiển luồng chung GFC.
Chức năng của GFC đợc nêu ra trong khuyến nghị I.150
của ITU-T. Cơ chế của GFC cho phép điều khiển luồng các
cuộc nối ATM ở giao diện UNI. Nó đợc sử dụng để làm giảm
tình trạng quá tải trong thời gian ngắn có thể xảy ra trong
mạng của ngời sử dụng. Cơ chế GFC dùng cho cả các cuộc
nối từ điểm tới điểm và từ điểm tới nhiều điểm.
Khi kết hợp mạng ATM với các mạng kh¸c nh DQDB
(Dictributed Queue Dual Bus), SMDS (Switched Multi-megabit
Data Service), GFC đa ra 4 bits nhằm báo hiệu cho các mạng
này làm thế nào để hợp kênh các tế bào của các cuộc nối
khác nhau. Mỗi mạng đều có một logic điều khiển tơng ứng
dùng GFC cho các giao thức truy nhập của riêng các mạng này.


Do đó trong trờng hợp này, GFC thực chất là một bộ các giá
trị chuẩn để định nghĩa mức độ u tiên của ATM đối với
các quy luật truy nhập vào các mạng khác nhau.
Việc buộc phải sử dụng trờng điều khiển luồng
chung GFC là một nhợc điểm cơ bản của ATM, nó tạo
ra sự khác nhau giữa các tế bào tại giao diện UNI và
NNI do các giao thức trong ATM không phải là giao
thức đồng nhất. Trong mạng sử dụng các giao thức
đồng nhất, các thiết bị viễn thông có thể đợc lắp
đặt vào bất kỳ một nơi nào trong mạng. trong khi
đó trong ATM, ta phải chú ý xem thiết bị đợc lắp

đặt có thích hợp với giao diện đà cho hay không.
+ VPI/VCI Trờng định tuyến.
Do kênh truyền ATM có thể truyền với tốc độ từ vài
Kbit/s tới vài trăm Mbit/s tại một thời điểm nào đó, do đó
VCI đợc dùng để nhận dạng các kênh đợc truyền đồng
thời trên đờng truyền dẫn. Thông thờng trên một đờng
truyền có hàng ngàn kênh nh vậy, vì thế VCI có độ dài 16
bits (tơng ứng với 65536 kênh).

Hình 1.4. Mô tả đờng ảo và kênh ảo.


Do mạng ATM có đặc điểm hớng liên kết nên mỗi cuộc
nối đợc gán một số hiệu nhận dạng VCI tại thời điểm thiết
lập. Mỗi giá trị VCI chỉ có ý nghĩa tại từng liên kết từ
nút tới nút của mạng. Khi cuộc nối kết thúc VCI đợc giảo
phóng để sử dụng cho các cuộc nối khác. Ngoài ra VCI còn
có u điểm trong việc sử dụng cho các cuộc nối đa dịch vụ
nh dịch vụ điện thoại truyền hình, âm thanh và hình ảnh
sẽ đợc truyền trên hai kênh có VCI riêng biệt, do đó ta có thể
bổ sung hoặc huỷ bỏ một dịch vụ trong khi đang thực
hiện một dịch vụ khác.
VPI đợc sử dụng để thiết lập cuộc nối đờng ảo
cho một số cuộc nối kênh ảo VCC. VPI cho phép đơn
giản hoá các thủ tục chọn tuyến cũng nh quản lý, nó có độ
dài 8 bits hoặc 12 bits tuỳ thuộc tế bào ATM đang đợc
truyền qua giao diện UNI hay NNI.
Tổng hợp cả VCI và VPI tạo thành một giá trị duy nhất
cho mỗi cuộc nối. Tuỳ thuộc vào vị trí đối với hai điểm cuối
mà nút chuyển mạch ATM sẽ định đờng dựa trên giá trị của

VPI và VCI, hay chỉ dựa trên giá trị VPI. Tuy vậy vẫn cần lu
ý rằng VCI và VPI chí có ý nghĩa trên từng chặng liên
kết của cuộc nối. Chúng đợc sử dụng để việc chọn đờng
trên các chặng đợc dễ dàng hơn. Do số VPI và VCI quá nhỏ
nên chúng không thể đợc sử dụng nh một số hiệu nhận dạng
toàn cục vì khả năng xảy ra 2 cc nèi sư dơng ngÉu nhiªn


cùng một số VPI và VCI là rất cao. Để khắc phục, ngời ta cho
VCI và VPI là duy nhất trên mỗi đoạn liên kết (link).
Vì thế trong môi trờng ATM, việc chuyển mạch
các tế bào đợc thực hiện trên cơ sở các giá trị VPI và
VCI. Nếu chuyển mạch chỉ dựa trên giá trị VPI thì đợc gọi là chuyển mạch đờng ảo VP Switch, Nút nối
xuyên (ATM Cross- Connect), hoặc Bộ tập trung
( Concentrator). Nếu chuyển mạch dựa trên cả hai giá
trị VPI và VCI thì đợc gọi là Chuyển mạch kênh ảo
(VC Switch) hoặc Chuyển mạch ATM (ATM

Switch).

+ PT Kiểu tế bào (Payload Type). (Xem các trang 5356 TLTK)
PT lµ mét trêng gåm 3 bits dïng để phân biệt các kiểu tế
bào khác nhau nh: Tế bào mang thông tin của ngời sử dụng
hay tế bào mang các thông tin về về giám sát, vận hành,
bảo dỡng (OAM). Nừu bít đầu của PT nhận giá trị 0 thì
đây là tế bào của ngời sử dụng. Trong tế bào của ngời sử
dụng bít thứ hai dùng để báo hiệu có tắc nghẽn trong mạng
và bít thứ 3 có chức năng báo hiệu cho lớp tơng thích ATMALL. Nừu bít đầu của PT nhận giá trị 1 thì đây là tế bào
mang các thông tin về quản lý mạng. Hình 1-5 và Bảng 1-1
trình bày cấu trúc PT.

0
Tế bào của ngời sử
dụng

0/1

0/1
Bít báo hiệu lớp AAL

Bít báo hiệu tắc
nghẽn
-1- nếu tắc nghẽn
Hình 1.5. Cấu trúc trờng PT trong tế bào mang thông tin
của ngời sử dụng.


Bảng 1.1. Cấu trúc trờng PT trong tế bào mang thông
tin OAM.
MÃ PTI
00X
01X

Chức năng
Tế bào chứa dữ liệu, không có tắc nghẽn X = 0,1
Tế bào chứa dữ liệu, vừa đi qua điểm tắc nghẽn

X = 0,1
100
Tế bào OAM lớp F5 liên quan tới liên kết (OAM F5
Segment Associated)

101
Tế bào OAM lớp F5 liên quan tới đầu cuối (OAM F5
And To And Associated)
110
Tế bào dùng để quản lý tài nguyên
111
Dành sẵn cho các chức năng sau này
Ngoài ra còn có hai kiểu tế bào đặc biệt là tế bào
không xác định và tế bào trống. Tế bào không xác định và
tế bào trống đều có đặc điểm chung là chúng kh«ng
mang th«ng tin cđa ngêi sư dơng. Tuy vËy tÕ bào trống chỉ
tồn tại ở mức vật lý còn tế bào không xác định tồn tại cả ở
mức ATM lẫn mức vật lý. Tế bào không xác định đợc gửi khi
không có thông tin hữu ích dành sẵn trên đầu phát.
+ CLP(Cell Los Priority) Trờng u tiên tổn thất tế bào.
Gồm một bít, mục đích của bít này là những tế bào
có bít CLP = 1 sẽ bị tổn thất trớc những tế bào có bít CLP
= 0.
Đầu tiên, việc đặt CLP = 0 có thể từ thiết bị đầu
cuối, nó có thể đợc làm điều đó nếu nh ta đang dùng dịch


vụ mạng rộng toàn cầu và sẽ đợc một giá thuê bao rất giảm
đối với những tế bào có độ u tiên thấp.
Việc đặt CLP = 1 cũng có thể đợc làm từ mạng trong
việc bảo đảm lu thông và tắc nghẽn.
+ HEC (Header Error Control). Trờng điều khiển lỗi
tiêu đề.
Tám bít cuối cùng trong phần tiêu đề của tế bào là
dùng cho trờng điều khiển tiêu đề HEC. Trờng điều khiển

lỗi tiêu đề HEC chứa mà d vòng CRC (Cyclic Redundancy
Cheek). MÃ này tính toán cho 5 bytes tiêu đề. Do phần tiêu
đề bị thay đổi sau từng chặng nên CRC cần đợc kiểm tra
và tính toán lại với mỗi chặng.
Đa thức sinh đợc dùng ở đây là đa thøc:
g(x) = x8 + x2 + x + 1
§a thøc này có thể sửa toàn bộ các lỗi đơn và phát
hiện ra phần lớn các lỗi nhóm.
MÃ d vòng HEC đợc tính toán nh sau:
Tổng byte tiêu đề x
HEC = 8bit
g(x)
Việc sửa lỗi HEC là cần thiết bởi vì tế bào khi truyền
trên mạng nếu giá trị VPI/VCI của nó sai dẫn đến truyền đi
sai địa chỉ. Ngoài ra, nh trong SONET, HEC còn đợc dùng
để phát hiện ra biên giới giữa từng tế bào. Thực ra có hai
cách xử lý HEC.


Cách thứ nhất là nếu phát hiện sai, tế bào sẽ bị loại bỏ.
Cách thứ hai là sửa lại bít bị lỗi. Thực ra, việc dùng cách thứ
nhất hay cách thứ hai tuỳ thuộc vào đờng truyền. Nếu đờng truyền là cáp quang, cách thứ nhất có thể áp dụng vì sẽ
không quá nhiều hoặc chỉ một bít lỗi. Nhng đối với đờng
truyền chạy bằng cáp xoắn thông thờng thì việc dùng cách
thức nhất không thể mang lại kết quả tốt vì nhiễu có thể
tác động đến một nhóm lớn các bít. Do phần tiêu đề bị
thay đổi theo từng chặng (thay đổi VPI/VCI) nên CRC cần
đợc kiểm tra và tính toán lại với mỗi chặng.
1.4.2. Phân loại tế bào ATM.
Theo khuyến nghị ITU-T trong mạng ATM sử dụng 5 loại

tế bào. Các tế bào đợc phân biệt nh sau:
+ Tế bào rỗi (Tế bào trống) I (Idle Cell).
+ Tế bào có hiệu lực V (Valid Cell).
+ Tế bào không có hiệu lực IV (In Valid Cell).
+ Tế bào đợc gán A (Assigned Cell).
+ Tế bào không đợc gán UA (Un Assigned Cell).
Quan hệ giữa các tế bào ATM sử dụng trong B ISDN
đợc minh hoạ theo hình vẽ sau:
Líp ATM

Líp vËt
lý

A & UA
Cells

A & UA
Cells

V, IV, A, UA,& I
Cells
Chèn và đào thải
Chèn và triệt
các tế bào I
các tế bào I

Hình 1.6. Quan hệ giữa các tế bào
ATM.



* Chức năng của các loại tế bào nh sau:
+ Tế bào rỗi I (Idle Cell ở lớp vật lý): là tế bào đợc lớp
vật lý xen vào/tách ra để luồng tế bào tại ranh giới giữa lớp
ATM và lớp vật lý có tốc độ phù hợp với tốc độ của đờng
truyền.
+ Tế bào hợp lệ V (Valid Cell - ở lớp vật lý): Là tế bào có
mào đầu không có lỗi bị phát hiện hoặc có lỗi đơn đà đợc
sửa bởi chu trình sửa lỗi HEC.
+ Tế bào không hợp lệ IV (In Valid Cell - ở lớp vật lý): Là
một tế bào mà tiêu đề của nó có lỗi mà không thể sửa lỗi
đợc bởi cơ chế HEC. Tế bào này bị loại bỏ ở lớp vật lý.
+ Tế bào đợc gán A (Assigned Cell - ở lớp ATM): Là tế
bào mang các thông tin dịch vụ.
+ Tế bào không đợc gán UA (Un Assigned Cell - ë líp
ATM): Lµ mét tÕ bµo líp ATM mµ nã không phải là tế bào
gán. Chỉ có các tế bào gán hoặc không gán là đợc đi qua
lớp vật lý tới lớp ATM. Các tế bào khác không mang thông tin
có liên quan tới các lớp ATM và cao hơn sẽ đợc xử lý bởi lớp vật
lý.
1.5. Cấu trúc phân lớp của mạng ATM.
1.5.1. Mô hình tham chiếu giao thức cña B-ISDN
(B - ISDN PRM).


ATM là phơng thức truyền tải mang đặc tính của
chuyển mạch gói sử dụng kỹ thuật ghép kênh chia thời gian
không đồng bộ. B ISDN truyền các thông tin dịch vụ trên
cơ sở một dòng liên tục các gói có dịch vụ trớc hết đợc chia
ra thành các kích cỡ cụ thể rồi ghép thành các tế bào ATM.
Sau đó tín hiệu bên trong B ISDN đợc tạo nên nhờ kỹ thuật

ATDM để ghép các tế bào lại với nhau.
Trong trờng hợp này, ATDM chính là kiểu ghép kênh
thống kê thực hiện việc ghép các tế bào ATM víi mét sè kªnh
theo kiĨu ghÐp kªnh theo thêigian. Nhê có công nghệ ATM
ta có thể kết hợp các dịch vụ B ISDN khác nhau. Đó là các
dịch vụ băng hẹp và băng rộng khác nhau cùng tồn tại trong
mạng viễn thông với cùng một kích cỡ tế bào ATM. Các dịch
vụ có tốc độ bít không đổi do vậy các tế bào ATM đợc
phân bố đồng nhất và các dịch vụ có tốc độ bít thay đổi
đợc phân bố rộng hơn nhng vẫn tạo nên cùng một loại tế bào
ATM. Ngoài ra dịch vụ thời gian thực đợc tạo nên nhờ cách
loại bỏ hiện tợng trễ nhờ kênh ảo.
ATM liên hệ chặt chẽ với B ISDN vì B ISDN đợc xây
dựng trên ATM. Do vậy, việc khảo sát ATM thờng đợc tiến
hành trên quan hệ với B ISDN.
Cấu trúc phân lớp logic đợc sử dụng trong ATM dựa trên
mô hình tham chiếu liên kết các hệ thống OSI. Tuy vậy mô
hình ATM sử dụng khái niệm các lớp và các mặt phẳng riêng
rẽ cho từng chức năng riêng biệt nh chức năng dành cho ngời
sử dụng, chức năng điều khiển, chức năng quản lý. Khai

Hình 1.7. Mô hình tham chiếu giao


thức B ISDN.

niệm này đợc gọi là mô hình tham chiÕu giao thøc B – ISDN
(B – ISDN Protocal Reference Model hay B – ISDN PRM).
B – ISDN PRM có cấu trúc phân lớp từ trên xuống, bao
gồm các chức năng truyền dẫn, chuyển mạch, các giao thức

báo hiệu và điều khiển, các ứng dụng và dịch vụ. Nh hình
trên B ISDN PRM bao gồm ba mặt phẳng: Mặt phẳng
quản lý, mặt phẳng của ngời sử dụng, mặt phẳng điều
khiển và báo hiệu.
* Mặt phẳng quản lý: Thực hiện tất cả các chức năng
liên quan tới toàn bộ hệ thống (từ đầu cuối tới đầu cuối)
đều nằm ở mặt phẳng quản lý. Nhiệm vụ tạo sự phối hợp
làm việc giữa những mặt phẳng khác nhau. Có hai chức
năng chính là chức năng quản lý lớp (Layer Management) và
chức năng quản lý mặt phẳng (Plance Management).
+ Quản lý lớp: Đợc chia thành các lớp khác nhau nhằm
thực hiện các chức năng quản lý có liên quan tới các tài
nguyên và thông số nằm ở các thực thể có giao thøc. Cã
nhiƯm vơ gièng nh Meta – Signaling (thiÕt lËp tín hiệu kết
nối)

hay

xử

lý

dòng

thông

tin

OAM


(Operatrion,

Administration, Maintenance).
+ Quản lý mặt phẳng: Không có cấu trúc phân lớp, tất
cả các chức năng liên quan tới toàn bộ hệ thống từ đầu cuối
tới đầu cuối. Nhiệm vụ của nó là tạo sự phối hợp là việc giữa
các mặt phẳng khác nhau.
* Mặt phẳng ngời sử dụng (User Plance): Nhiệm vụ
của mặt phẳng này là giữ cho dòng thông tin xuyên suốt từ


ngêi sư dơng A tíi ngêi sư dơng B trªn mạng thông qua các lớp.
Tất cả các cơ chế có liên quan nh: Điều khiển luồng, điều
khiển tắc nghẽn, chống lỗi đều đợc thực hiện ở mặt
phẳng này. Mặt phẳng ngời sử dụng cũng có cấu trúc phân
lớp, mỗi lớp thực hiện một chức năng riêng biệt liên quan tới
việc cung cấp dịch vụ cho ngời sử dụng.
* Mặt phẳng điều khiển và báo hiệu: Mặt phẳng
điều khiển cũng có cấu trúc phân lớp. Nó có chức năng
điều khiển kết nối kênh, xử lý cuộc gọi và các chức năng
báo hiệu liên quan tới việc thiết lập, duy trì, giám sát và giải
phóng kênh nối.
1.5.2. Cấu trúc chức năng các lớp của ATM.
Cấu trúc tham chiếu chức năng của ATM chỉ rõ chức
năng của mỗi lớp cụ thể trong mô h×nh tham chiÕu B – ISDN
PRM.
+ Líp bËc cao (Higher Layer): Thực chất đây chính là
lớp ứng dụng Frame relay, SMDS/CBDS.
+ Líp AAL (ATM Adaption Layer): Cã nhiƯm vơ chia nhỏ
dòng Data của Higher Layer thành các đoạn 48byte hay khôi

phục lại dòng Data từ các ATM cell. Nhiệm vụ của AAL phụ
thuộc vào đặc tính của yêu cầu ứng dơng.
+ Líp ATM (ATM Layer): NhiƯm vơ chÝnh lµ trun Data
ApplicationUpper
LayerPresentationSessionTransportAALNetworkATM
mà nó nhận đợc
từ AAL đến địch.
LayerData LinkPhysical
+ Lớp vật lý (Physicol
Layer): Phơ thc vµo bé phËn
LayerPhysical
trun trung gian. NhiƯm Layer
vụ của nó là phát bít vật lý và t-

ơng thích với lớp ATM.

Hình 1.8. Mô hình các lớp của ATM so víi m«