ATM
Lời mở đầu
Do các nhược điểm của mạng viễn thông ngày nay, đòi hỏi cần có một mạng
liên kết các dịch vụ cho nên mạng N.ISDN ra đời và các nhu cầu dịch vụ bang rộng
đang tang lên. Từ đó đặt ra vấn đề phải có một mạng tổ hợp duy nhất (B-ISDN),
chính trên cơ sở này ATM hình thành và phát triển. sự phát triển của kỹ thuật ATM
là kết quả trực tiếp của các ý tưởng mới về khái niệm hệ thống được 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 được một loạt các dịch vụ băng rộng khác nhau, kể cả trong lĩnh vực
gia đình cũng như trong thương mại. mà ưu điểm của nó đã được đề cập và kiến
trúc mạng ATM sẽ xét ở phần sau.
Nội dung đề tài gồm 3 chương:
Chương 1: Giới thiệu chung về ATM
Chương 2: Các đặc điểm kỹ thuật ATM
Chương 3: Mạng ATM
[Type text] Page 1
ATM
Mục lục
Danh mục hình ảnh
hình 1.1 Nguyên lý ATM và STM
Hình 1.2 Mối quan hệ giữa các thực thể trong mô hình OSI
Hình 1.3 Kiểu đơn vị số liệu và mối quan hệ giữa chúng
Hình 1.4 Mô hình tham chiếu giao thức B-ISDN
Hình 1.5 Mối quan hệ giữa mô hình của B-ISDN và mô hình 7 lớp OSI
Hình 1.6 Cơ chế phát hiện và sửa lỗi HEC
Hình 1.7 Sơ đồ nhận biết giới hạn tế bào
Hình 1.8 Sự kết hợp các kênh ảo, đường ảo
Hình 1.9 Cuộc nối kênh ảo thông qua các nút chuyển mạch và bộ nối xuyên
Hình 1.10 Nguyên tắc chuyển mạch VP
Hình 1.11 Nguyên lý chuyển mạch VC
Hình 1.12 Phân loại tế bào

[Type text] Page 2
ATM
Hình 1.13a Khuôn dạng tế bào ATM tại giao diện NNI
Hình 1.13b Khuông dạng tế bào ATM tại giao diện UNI
Hình 1.14 Khuôn dạng trường PT trong tế bào mạng thông tin
Hình 2.1 Quá trình hình thành tế bào
Hình 2.2 Cấu trúc AAL1
Hình 2.3 cấu trúc của AAL3/4
Hình 2.4 Cấu trúc SAR-PDU của AAL3/4
hình 2.5 Cấu trúc CPCS-PDU của AAL3/4
Hình 2.6 Cấu trúc CPCS-PDU của AAL5
Hình 2.7 Hoạt động của AAL5
Hình 2.8 Nguyên lý chuyển mạch ATM
Hình 2.9 Phần tử chuyển mạch kiểu ma trận
Hình 2.10 Phần tử chuyển mạch kiểu ma trận có bộ đệm đầu vào
Hình 2.11 Cấu trúc phần tử chuyển mạch ma trận với bộ đệm đầu vào
Hình 2.12 Cấu trúc phần tử chuyển mạch kiểu ma trận có bộ đệm tại giao điểm
Hình 2.13 Phần tử chuyển mạch kiểu BUS
Hình 2.14 Cấu trúc phần tử chuyển mạch kiểu vòng
Hình 2.15 Cấu trúc phần tử chuyển mạch sử dụng bộ nhớ trung tâm
Hình 2.16 Thiết lập SVCs thông qua báo hiệu
Hình 2.17 Cơ chế xử lý đầu khung trong hệ thống chuyển mạch tự định đường
Hình 2.18 Cơ chế xử lý tiêu đề của phần tử chuyển mạch dùng bảng điều khiển
Hình 2.19 Phân loại các mạng chuyển mạch
Hình 2.20 Ma trận chuyển mạch mở rộng
Hình 2.21 Mạng chuyển mạch hình phễu
Hình 2.22 Mạng chuyển mạch trộn
Hình 2.23 Mạng chuyển mạch gấp vòng ba tầng
Hình 2.24 kếthợp giữa mạng phân phối và mạng Banyan
Hình 2.25 mạng sắp xếp mạng giữ tế bào và mạng Banyan

Hình 3.1 Cấu trúc mạng viển thông
[Type text] Page 3
ATM
Danh mục bảng biểu
Bảng 1.1 Chức năng của các lớp trong B-ISDN
Hình 1.2 Cấu trúc trường PT với tế bào OAM
Hình 2.1 Phân loại các nhóm AAL
[Type text] Page 4
ATM
chương 1: Giới thiệu chung về ATM
1.1.Sự ra đời của mạng ATM
Trong những thập kỷ gần đây, công nghệ viễn thông và các nghành công nghệ
phụ trợ đã phát triển hết sức nhanh chóng. Sự phát triển đó đã tạo ra nhiều hệ thống
viễn thông với các tính năng khác nhau. Tuy nhiên mỗi hệ thống viễn thông thường
chỉ được thiết kế để phục vụ cho một hoặc một số dịch vụ nhất định. Chúng được
thiết kế theo các chuẩn khác nhau, có cơ chế hoạt động khác nhau. Điều này dẫn
đến sự đa dạng và phức tạp trong hệ thống viễn thông. Mặt khác do chúng hoạt
động độc lập với nhau nên tài nguyên của chúng không được chia sẻ cho nhau.
Mạng tổ hợp số đa dịch vụ ISDN ra đời nhằm mục đích xây dựng một hệ
thống viễn thông có khả năng đáp ứng được tất cả các loại dịch vụ trong một mạng
duy nhất. Mạng tổ hợp đa dịch vụ số băng rộng (B-ISDN) là mạng có khả năng đáp
ứng các yêu cầu đó.
Do yêu cầu đáp ứng được đa dịch vụ trong đó có các dịch vụ băng rộng mạng
B-ISDN không thể sử dung các công nghệ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói
thông thường. Vì vậy kiểu truyền không đồng bộ ATM (Asynchonous Transfer
Mode) đã được ITU-T (ITU là Tổ chức viễn thông quốc tế thuộc Liên hiệp quốc, International
Telecommunication Union - Telecommunication Standardization Sector ) khuyến nghị sử dụng
trong mạng B-ISDN, do đó mạng B-ISDN (Broadband Integrated
Services Digital Network, Thế hệ tiếp theo của ISDN dựa trên kỹ thuật ATM) còn
có thể gọi là mạng ATM.

B-ISDN có khả năng phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển
mạch gói theo hướng đa phương tiện (Multimedia) hay đơn phương tiện
(Monomedia), theo kiểu hướng liên kết (Connection- Oriented) hoặc không liên kết
(Connectionless). B-ISDN cung cấp các cuộc nối thông qua các chuyển mạch, các
cuộc nối cố định hoặc bán cố định, các cuộc nối từ điểm đến điểm hoặc từ điểm đến
nhiều điểm và cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu.
[Type text] Page 5
ATM
1.2. Các đặc điểm chính của ATM
Trong kiểu truyền không đồng bộ, thuật ngữ truyền bao gồm cả lĩnh vực
truyền dẫn và chuyển mạch, do đó kiểu truyền ám chỉ cả chế độ truyền dẫn và
chuyển mạch thông tin trong mạng. Thuật ngữ không đồng bộ giải thích một kiểu
truyền trong đó các tin trong cùng một cuộc nối có thể lặp lại một cách bất thường
như lúc chúng được tạo ra theo yêu cầu cụ thể mà không theo một chu kỳ nào. ATM
có hai đặc điểm quan trọng là :
• Dữ liệu được truyền dưới dạng các tế bào ATM (ATM cell) có kích
thước nhỏ và cố định là 53 Bytes. Việc truyền tin với tốc độ cao
cùng các tế bào nhỏ làm giảm trễ truyền dẫn đáp ứng cho các dịch
vụ thời gian thực, ngoài ra kích thước nhỏ còn tạo điều kiện cho
việc hợp kênh ở tốc độ cao được dễ dàng hơn.
• Khả năng nhóm một vài kênh ảo (Virtual Channel) thành một
đường ảo (Virtual Path) nhằm giúp cho việc định tuyến được dễ
dàng hơn.





     
 !"

!"
125 µ

#

$





$




Hình 1.1 so sánh sự khác nhau giữa kiểu truyền đồng bộ (STM) và kiểu
truyền không đồng bộ (ATM). Trong dạng truyền đồng bộ STM, các phần tử số liệu
tương ứng với kênh đã cho được nhận biết bởi vị trí của nó trong khung truyền dẫn.
Trong khi ở ATM các gói thuộc về một cuộc nối lại tương ứng với các kênh cụ thể
và nó xuất hiện tại bất kỳ vị trí nào.
Hình 1.1: Nguyên lý ATM và STM
[Type text] Page 6
ATM
Như ở trên đã trình bày phần tử dữ liệu dùng trong mạng ATM là các tế bào
ATM có kích thước cố định là 53 Bytes. Phần tiêu đề của tế bào (5 Bytes) dùng để
mang các thông tin cần thiết cho việc nhận dạng các tế bào. Cách thức truyền tế
bào phụ thuộc vào yêu cầu và tính chất của dịch vụ và tài nguyên trên mạng.
Tính toàn vẹn của chuỗi tế bào được đảm bảo khi truyền qua mạng ATM. Nói
một cách khác các tế bào thuộc về cùng một kênh ảo luôn được truyền theo một thứ

tự nhất định.
ATM sử dụng kỹ thuật truyền theo kiểu hướng liên kết (Connection -
Oriented). Một cuộc nối ở lớp ATM bao gồm một chặng hay nhiều chặng (Link),
mỗi chặng được gán một số hiệu nhận dạng không đổi trong suốt cuộc nối. Các số
hiệu nhận dạng này là các kênh ảo và đường ảo. Tuy vậy ATM cũng cung cấp một
số giao thức cho các dịch vụ truyền số liệu không liên kết (Conectionless).
ATM cho phép hoạt động không đồng bộ giữa phía phát và phía thu. Sự
không đồng bộ này có thể được xử lý dễ dàng bằng việc chèn hay tách các tế bào
không phân nhiệm (tế bào rỗng) đó là các gói không mạng thông tin. Một trong
nhiều đặc tính đặc biệt của ATM là nó có khả năng đảm bảo vận chuyển tin cậy bất
cứ một loại dịch vụ nào mà không cần quan tâm đến tốc độ (tốc độ không đổi hay
tốc độ thay đổi), yêu cầu chất lượng hoặc đặc tính bùng nổ tự nhiên của lưu lượng.
ATM có thể áp dụng cho mọi môi trường mạng. Ngoài ra các tế bào ATM có độ dài
đồng nhất do vậy việc định tuyến, chèn hay tách ghép tế bào được thực hiện nhanh
hơn mà không cần qua tâm đến thông tin được mang trong tế bào ATM.
1.2.1.Các ưu điểm của ATM
Công nghệ ATM đã kết hợp các ưu điểm của chuyển mạch kênh và chuyển
mạch gói. Công nghệ này đã loại bỏ được những hạn chế của kỹ thuật STM. Những
ưu điểm chính của ATM là:
• Khả năng truyền dẫn các dịch vụ với các tốc độ khác nhau:
công nghệ ATM sử dụng các tế bào kích thước nhỏ, cố định và
khả năng phân bố dải thông linh hoạt nên trong mạng ATM tốc độ
truyền của các kênh không bị hạn chế vào các tốc độ chuẩn như
[Type text] Page 7
ATM
trong STM. Tốc độ các dịch vụ trong mạng ATM có thể thay đổi
rất lớn (từ nhỏ như truyền số liệu đến lớn như HDTV). Thêm vào
đó tốc độ dịch vụ cho phép thay đổi rất nhanh, mang tính đột biến.
• Khả năng truyền dẫn các dịch vụ với tốc độ cao. Trong
mạng ATM việc xử lý chuyển mạch thực hiện hoàn toàn bằng

thiết bị phần cứng và trong các nút chuyển mạch không có yêu
cầu điều khiển luồng, điều khiển lỗi như trong mạng STM nên
giảm tối thiểu thời gian xử lý ở nút chuyển mạch. Điều này cho
phép tốc độ xử lý nhanh do đó tốc độ mạmg ATM là rất lớn.
• Khả năng ghép/ phân kênh dễ dàng: việc ghép/ phân kênh
trong mạng ATM chỉ dựa trên các chỉ số nhận dạng kênh nên các
kênh với tốc độ truyền khác nhau hoàn toàn có thể được ghép/
phân dễ dàng.
• Việc quản lý, điều hành mạng dễ dàng: việc thiết lập hay
huỷ bỏ các cuộc nối dựa vào các nhóm kênh ảo, đường ảo nên dễ
dàng thiết lập hay huỷ bỏ các cuộc nối.
• Khả năng sử dụng hiệu suất đường truyền, các tế bào ATM
có thể được gán cho các kênh một cách linh động, khi đường
truyền rỗi sẽ được truyền đi nhờ đó tăng hiệu suất đường truyền.
• Trễ nhỏ: việc sử dụng các tế bào có kích thước nhỏ, sử
dụng đường truyền tốc độ cao cho phép đạt được độ trễ nhỏ.
1.2.2.Các dịch vụ mà ATM cung cấp
1. Dịch vụ CBR (Constant Bit Rate) trong dịch vụ này, tốc độ
truyền của các tế bào là không thay đổi như dịch vụ thoại, video:
thường dịch vụ này yêu cầu tỷ lệ mất tế bào thấp, trễ nhỏ.
2. Dịch vụ VBR (Variable Bit Rate) trong dịch vụ này tốc độ truyền tế
bào thay đổi, các dịch vụ VBR được chia làm hai loại : VBR yêu cầu thời
gian thực và VBR không yêu cầu thời gian thực.
3. Dịch vụ ABR (Available Bit Rate) dịch vụ bit có sẵn: dịch vụ này chỉ
có trong mạng ATM. Tỷ lệ mất tế bào và sự thay đổi trễ truyền không
[Type text] Page 8
ATM
được chuẩn hoá. Căn cứ vào các trạng thái lưu lượng mạng ATM sẽ cho
phép người sử dụng truyền với tốc độ không thấp hơn tốc độ tối thiểu đã
đăng ký với mạng.

4. Dịch vụ UBR (Unspecifed Bit Rate) dịch vụ này được đưa ra nhằm
khai thác tối đa khả năng của mạng ATM. Dịch vụ này vào trong mạng
không phụ thuộc vào trạng thái của mạng do dịch vụ này không quan tân
đến mất tế bào hay các thông số QoS khác.
1.3. Cấu trúc phân lớp của mạng ATM
Như trong chương 1 đã đề cập đến mô hình tham chiếu các hệ thống mở của
OSI. Mỗi hệ thống mở đều bao gồm tập hợp các hệ thống con sắp xếp theo thứ tự từ
trên xuống dưới. Một hệ thống con mức N bao gồm một hoặc vài thực thể. Sự trao
đổi tin giữa hai thực thể cùng lớp của hai hệ thống khác nhau được thực hiện qua
giao thức đẳng cấp (quan hệ ngang cấp). Các đơn vị số liệu trao đổi giữa hai thực
thể cùng cấp được gọi là đơn vị số liệu giao thức PUD (Protocol Data Unit). Điểm
mà tại đó các thực thể của lớp N+1 truy nhập vào dịch vụ của lớp N được gọi là
điểm truy nhập dịch vụ lớp N (SAP-Service Access Point). Hình 3.2 chỉ ra mối quan
hệ giữa những thực thể thông qua các giao thức.
%&'()* %&'()*
%&'() %&'()
+",&-&.)()*
+",&-&.)()
/#01
/201
/#2
3()&&.)
4&5
36)
4&5
+"7()
Hình 1.2: Mối quan hệ giữa các thực thể trong mô hình OSI
[Type text] Page 9
ATM
201()*

#01()
201()
3()*
289()
3()
Các đơn vị số liệu dịch vụ lớp N (N-SDU: N-Service Data Unit) được trao đổi giữa
lớp N và lớp N+1 thông qua giao diện lớp N . Một PDU lớp N bao gồm thông tin
điều khiển giao thức PCI (Protocol Control Infomation) lớp N và số liệu từ lớp
N+1. Hình 1.3 chỉ ra các kiểu đơn vị số liệu khác nhau và mối quan hệ giữa chúng.
Hình 1.3 : Kiểu đơn vị số liệu và mối quan hệ giữa chúng
1.3.1 Mô hình tham chiếu giao thức của B-ISDN (B-ISDN Protocol Reference
Model)
Cấu trúc mạng B-ISDN về mặt logic bao gồm bốn lớp độc lập với nhau. Bốn
lớp này được liên kết với nhau thông qua ba mặt phẳng: mặt phẳng người sử dụng
(User Plane), mặt phẳng điều khiển (Control Plane) và mặt phẳng quản lý
(Management Plane). Cấu trúc của mô hình tham chiếu được trình bày trong hình
Mặt phẳng quản lý
điều khiển
Mặt phẳng
Quản lý lớp
Mặt phẳng của
người sử dụng
Quản lý mặt hẳng
Điều khiển
và báo hiệu
Số liệu CLNS
[Type text] Page 10
ATM
Số liệu CONS
Video

Thoại
Lớp con hội tụ(CS)
Lớp tương thích ATM(ALL)
Lớp con tạo và tháo tế bào(SAR)
Lớp ATM
Lớp con hội tụ truyền dẫn(TC)
Lớp vật lý
Lớp con đường truyền vật lý(PM)
Lớp con đường truyền vật lý(PM)
1.4.
Hình 1.4: Mô hình tham chiếu giao thức B-ISDN
Trong đó:
• CLNS : Số liệu không liên kết.
• CONTS : Số hiêu hướng liên kết.
• SAR: Lớp con thiết lập và tháo tế bào (Segmentation And
Reassembly).
• CS : Lớp con hội tụ (Convergence Sublayer).
• TC : Lớp con hội tụ truyền dẫn (Transmission
Convergence).
• PM: Lớp con đường truyền vật lý (Physical Medium).
So sánh mô hình tham chiếu giao thức B-ISDN với mô hình OSI
Mô hình tham chiếu của ATM không tương thích hoàn toàn với mô hình
OSI. Tuỳ theo từng trường hợp cụ thể mà ta xem xét mô hình tham chiếu của ATM
tương đương với các lớp khác nhau của mô hình OSI. Khi xét với các chức năng
bên trên không thuộc ATM (IP, IPX ) thì lớp vật lý của ATM tương ứng với lớp 1
trong mô hình OSI, lớp ATM và AAL tương ứng với lớp 2 của mô hình OSI, nhưng
[Type text] Page 11
ATM
trường địa chỉ trong phần tiêu đề của tế bào ATM lại có ý nghĩa như lớp thứ 3 của
mô hình OSI. Hình 1.5 chỉ ra mối quan hệ giữa mô hình tham chiếu của B-ISDN và

mô hình 7 lớp OSI.
3()3
3()
3()0""
3()5:
8'
;<&
0=

>4

?@
A&B
3 3$
3
CDE
3
3()&F
G
3()&F
G
3()&)
F&;
GH!5:
3()&)F&;GH!5:
8I&"7
#0J # 
8I)K"
LL)
3()&"M

Hình 1.5: Mối quan hệ giữa mô hình của B-ISDN và mô hình 7 lớp OSI
Mặt phẳng người sử dụng (User Plane)
Dòng thông tin tới các lớp trong mô hình được điều khiển trong User Plane,
mặt phẳng này còn có các chức năng như sửa lỗi truyền dẫn, điều khiển tắc nghẽn,
giám sát dòng dữ liệu.
Mặt phẳng điều khiển (Control Plane)
Chịu trách nhiệm thiết lập, giải phóng và giám sát các kết nối. ATM là cơ chế
truyền định hướng (Connection- Oriented). Điều này có nghĩa là mỗi kết nối trong
lớp ATM trước tiên phải được gán một bộ nhận dạng số duy nhất thông qua các thủ
tục báo hiệu của mặt phẳng điều khiển. Số này có thể là bộ nhận dạng đường ảo
(VPI) hoặc bộ nhận dạng kênh ảo (VCI).
Mặt phẳng quản lý (Management Plane).
Mặt phẳng này có hai chức năng là quản lý mặt phẳng và quản lý lớp.
Quản lý mặt phẳng phối hợp các chức năng và thủ tục của các mặt phẳng
quản lý. Quản lý mặt phẳng chịu trách nhiệm về các chức năng như báo hiệu trao
đổi và dòng thông tin OAM để điều khiển các thủ tục báo hiệu (nghĩa là báo hiệu
[Type text] Page 12
ATM
cho báo hiệu). Chúng ta cần kênh này vì báo hiệu trong các mạng băng rộng phức
tạp và rộng hơn báo hiệu kênh D trong N-ISDN.
Thông tin về OAM được dùng để giám sát chất lượng mạng và quản lý lưu trữ
tại lớp ATM.
Các lớp trong mô hình gồm có :
• Lớp vật lý.
• Lớp ATM.
• Lớp tương thích ATM (AAL).
• Các lớp bậc cao.
Chức năng của các lớp này được chỉ ra trong bảng 1.1
Q
U

ả
n
l
ý
l
ớ
Các lớp cao hơn
A
L
L
CS
• Nhận/gửi các PDU từ/đến các lớp cao
hơn và tạo dạng CS- PDU.
• Kiểm tra sự khôi phục chính xác các
CS-PDUs.
• Phát hiện sự mất các tế bào của CS-
PDU.
• Cung cấp một vài chức năng ALL
trong phần tiêu đề CS-PDU.
• Chèn các tế bào bổ xung vào CS-
PDUs.
• Điều khiển luồng, gửi các thông điệp
trả lời hoặc yêu cầu truyền lại các tế bào lỗi.
SAR
• Tạo các tế bào từ CS-PDU, khôi phục
các CS-PDUs từ tế bào .
• Tạo ra trường kiểu đoạn như BOM,
COM, EOM, SSM.
• Kiểm tra mà dư vòng CRC của
trường dữ liệu của tế bào.

• Tạo ra hai Bytes tiêu đề và hai Bytes
cuối cùng của SAP-PDU.
[Type text] Page 13
ATM
p
ATM
• Điều khiển luồng chính.
• Tạo ra hoặc tách phần tiêu đề của tế
bào.
• Đọc và thay đổi phần tiêu đề của tế
bào.
• Thực hiện phân kênh/ ghép kênh các
tế bào.
L
ớ
P
v
ậ
T
L
ý
Lớp con
hội tụ
truyền
(TC)
• Thêm vào hoặc lấy ra các tế bào trống
(khử ghép giữa tốc độ tế bào và tốc độ
truyền dẫn).
• Tạo và kiểm tra mã HEC.
• Nhận biết giới hạn của tế bào .

• Biến đổi dòng tế bào thành các khung
phù hợp với hệ thống truyền dẫn .
• Phát / khôi phục các khung truyền
dẫn.
Lớp con
đường
truyền
vật lý(PM)
• Đồng bộ bit.
• Thu, phát số liệu.
Bảng 1.1: Chức năng của các lớp trong B-ISDN
1.3.2.Lớp vật lý
Sự khác nhau của lớp vật lý ATM với lớp vật lý trong mô hình OSI là trong
mô hình OSI tại lớp này công việc của nó liên quan đến việc truyền tải các phần tử
bé nhất đó là các bits từ điểm này đến điểm khác. Còn trong ATM phần tử bé nhất
lại là các tế bào. Vì vậy chức năng chính của lớp vật lý trong ATM là tải các tế bào
và chức năng này được thực hiện bởi lớp con hội tụ truyền dẫn. Lớp con này đứng
trên lớp con đường truyền vật lý. Do vậy trong ATM lớp vật lý được chia thành hai
lớp con là:
[Type text] Page 14
ATM
• Lớp đường truyền vật lý (PM) liên quan đến các chức năng
thông thường của lớp vật lý như khả năng truyền dẫn các bits, mã
hoá, giải mã, biến đổi quang điện
• Lớp con hội tụ truyền (TC) thực hiện các chức năng như
chèn hoặc tách các tế bào trống, tạo và xử lý mã điều khiển lỗi
tiêu đề, nhận biết giới hạn tế bào, khuôn dạng tế bào, phối hợp tốc
độ tải trọng của các khuôn dạng vận chuyển khác nhau được sử
dụng tại lớp vật lý.
Theo hướng từ lớp vật lý tới lớp ATM, luồng số liệu chuyển tải qua danh giới

giữa hai lớp là luồng các tế bào hợp lệ. Tế bào hợp lệ là tế bào mà mào đầu tế bào
không có lỗi. Việc kiểm tra lỗi mào đầu tế bào được thực hiện ở lớp con TC. Theo
hướng ngược lại, từ lớp ATM tới lớp vật lý, luồng tế bào ATM được ghép thêm
thông tin phân tách tế bào và thông tin về khai thác và bảo dưỡng (OAM) liên quan
đến luồng tế bào này.
1.3.2.1.Lớp con đường truyền vật lý PM (Physical Medium).
Lớp này là lớp thấp nhất trong mô hình, các chức năng của nó hoàn toàn phụ
thuộc và môi trường truyền dẫn vật lý cụ thể. Lớp này cung cấp các khả năng truyền
dẫn bits, nó cũng làm nhiệm vụ mã hoá dòng bits theo mã đường truyền và nếu cần
thiết thực hiện biến đổi quang điện. Lớp PM còn có nhiệm vụ đồng bộ bit. Tuỳ loại
giao diện là điện hay quang mà người ta sử dung các loại mã đường truyền khác
nhau.
Các tế bào ATM được truyền đi theo nguyên tắc sau: các Bytes trong tế bào
được gửi đi theo thứ tự từ 1÷53, nghĩa là trường tiêu đễ được gửi trước, các bits
trong Byte được gửi đi theo thứ tự từ bit thứ 8 đến bit thứ 1. Các tế bào được truyền
là một chuỗi liên tục. Để đảm bảo phần Payload được phân biệt với phần Header,
Payload được phát đi dưới dạng đã đổi tần. Tuỳ theo phương pháp phát tế bào vào
trong đường truyền vật lý mà có các thuật mã hóa, giải mã khác nhau. Chế độ phát
tế bào trực tiếp lên lớp vật lý dùng phương pháp DSS (Distributed Sample
Scrambing) và đa thức sinh là x
31
+x
28
+1, phương pháp sắp xếp tế bào vào các khung
[Type text] Page 15
ATM
truyền dẫn đang tồn tại dùng thuật toán SSS (Synchronous Sample Scrambing) với
đa thức sinh là x
43
+1.

Khoảng cách cực đại giữa các tế bào kế tiếp nhau của lớp vật lý là 26 tế bào
lớp ATM: Nghĩa là sau 26 tế bào lớp ATM các tế bào vật lý được chèn vào để tạo ra
dung lượng thích hợp với tốc độ của giao diện. Tế bào vật lý cũng được chèn khi
không có tế bào ATM được truyền đi. Các tế bào lớp vật lý được chèn thêm có thể
là tế bào rỗng hoặc là các tế bào lớp vật lý theo yêu cầu về OAM. Các tế bào OAM
lớp vật lý được dùng để truyền tải các thông tin OAM của lớp vật lý. Số lượng tế
bào OAM được chèn phụ thuộc và các yêu cầu về OAM. Tuy nhiên trong một
chặng truyền dẫn nhiều nhất là sau 26 và ít nhất là sau 512 tế bào, phải có một tế
bào OAM.
1.3.2.2.Lớp con hội tụ truyền
Lớp con hội tụ truyền có các chức năng sau :
• Thêm và và lấy ra các tế bào rỗng. Khi tại mức vật lý
không có các tế bào chứa thông tin hữu ích, tế bào không xác định
hoặc tế bào OAM thì các tế bào rỗng sẽ được chèn vào để cho tốc
độ dòng các tế bào phù hợp với tốc độ truyền dẫn cho trước của
đường truyền.
• Tạo và kiểm tra mã HEC. Giá trị của mã HEC được tính
thông qua 4 Bytes đầu trong phần Header của tế bào ATM và sử
dụng đa thức sinh x
8
+x
2
+x+1. Giá trị của HEC chính là phần dư
của phép chia Modul 2 của tích 4 Bytes đầu với x
8
cho đa thức
sinh x
8
+x
2

+x+1. Quá trình phát hiện và sửa lỗi được mô tả trong
hình 1.6.
[Type text] Page 16
ATM
8F
""
8F
)I7
N
)I7.N
&6N
2I7G"N6;
O6N4PQ
2I7G"NM
O""Q
2I7G"N
O6N4PQ
Hình 1.6: Cơ chế phát hiện và sửa lỗi HEC
Phần thu hoạt động theo hai phương thức. Phương thức ngầm định dùng để sửa
các lỗi đơn. Mào đầu tế bào được kiểm tra và khi phát hiện thấy lỗi đơn thì lỗi
này sẽ được sửa. Nếu phát hiện thấy lỗi nhóm thì tế bào đó sẽ bị huỷ. Sau khi
phát hiện ra lỗi (đơn hay nhóm) thì hệ thống tự động chuyển sang chế độ phát
hiện lỗi.
Nếu hệ thống tiếp tục phát hiện ra lỗi thì tế bào vẫn bị hủy dù lỗi đó là lỗi đơn
hay lỗi nhóm. Hệ thống duy trì ở chế độ phát hiện lỗi cho tới khi không tiếp tục
phát hiện ra tế bào lỗi nữa, lúc này hệ thống sẽ tự động quay về chế độ sửa sai.
• Nhận biết giới hạn tế bào
Chức năng này cho phép đầu thu nhận biết được giới hạn tế bào. Việc nhận biết
dựa vào sự tương quan giữa các bits trong phần tiêu đề và mã HEC tương ứng.
Quá trình này được trình bày trong hình 1.7.

[Type text] Page 17
ATM
G<I
R;=F
OJ1Q
G<I
=F
O2G #SQ
JT8"
JT8U
G<I
=F
O#SQ
';G"V
';G"V
';G"V
JT8"
)
α
W
JT8U
)
δ
W
Hình 1.7: Sơ đồ nhận biết giới hạn tế bào
Đầu tiên đầu thu được đặt ở trạng thái tìm đồng bộ (HUNT). ở trạng thái này hệ
thống sẽ thực hiện kiểm tra từng bit một trong phần Header của tế bào. Nếu không
phát hiện ra lỗi thì hệ thống sẽ tự động chuyển sang trạng thái tiền đồng bộ
PreSYN. ở trạng thái PreSYN, hệ thống tiếp tục thực hiện kiểm tra cho α tế bào tiếp
theo. Nếu sau α lần không phát hiện lỗi thì hệ thống chuyển sang trạng thái đồng bộ

SYN, còn nếu có lỗi thì lại trở về trạng thái tìm đồng bộ HUNT. ở trạng thái đồng
bộ, hệ thống lại tiếp tục kiểm tra cho tế bào δ tiếp theo. Nếu phát hiện ra lỗi thì tự
động chuyển về trạng thái tìm đồng bộ HUNT. Các tham số α và δ được chọn phải
thoả mãn được các yêu cầu về độ an toàn và tính hoạt động của quá trình phân tách
tế bào. Các tham số này được đưa ra trong khuyến nghị I.432 như bảng sau.
α δ
Lớp vật lý trên cơ sở SDH 7 6
Lớp vật lý trên cơ sở tế bào 7 9
• Biển đổi dòng tế bào thành các khung truyền dẫn. Đây là
chức năng chuyển đổi các tế bào thành khung truyền dẫn tại trạm
phát và khôi phục lại các tế bào từ khung tại trạm thu. Các hệ
thống thường được dùng là hệ thống phân cấp số đồng bộ SDH
[Type text] Page 18
ATM
(Synchronous Digital Hierarchy) và hệ thống truyền dẫn dựa trên
cơ sở tế bào (Cell-base Interface).
• Phát và khôi phục các khung truyền dẫn.
Đây là chức năng dưới cùng trong lớp con TC, nó có chức năng tạo ra các khung
truyền dẫn và ghép các tế bào ATM vào khung rồi gửi đi. Tại trạm thu thực hiện
việc khôi phục tế bào. Cấu trúc của khung phụ thuộc vào hệ thống truyền dẫn
được sử dụng. Kích thước của khung phụ thuộc vào tốc độ đường truyền.
1.3.3.Lớp ATM
Lớp ATM là thành phần chủ yếu của mạng ATM, nó nằm trên lớp vật lý, các
dịch vụ chính của mạng đều có thể tìm thấy ở lớp này. Các chức năng của lớp ATM
hoàn toàn độc lập với các chức năng của lớp vật lý dưới nó. Lớp ATM có các chức
năng chuyển các tế bào từ lớp tương thích ATM (AAL) đến lớp vật lý để truyền đi
và ngược lại từ lớp vật lý đến các lớp AAL để sử dụng tại hệ thống mới. Các đơn vị
thông tin trong lớp ATM là các tế bào. Mỗi tế bào có một bộ nhận dạng số chứa
trong Header để gắn nó tới kết nối xác định.
ATM sử dụng các đấu nối ảo để vận chuyển thông tin và được chia làm hai

mức: mức đường ảo và mức kênh ảo.
• Kênh ảo VC(Virtual Channel) là kênh thông tin cung cấp
khả năng truyền đơn hướng các tế bào ATM .
•
VC
VP
VC
VP
VC
VP
VC
VP
VC
VP
VC
>H!GX
VP
Đường ảo VP(Virtual Path) là sự kết hợp có tính chất logic hoặc
của một nhóm các kênh ảo thành một “bó” mà nó có cùng một
đặc tính lưu lượng và được truyền đi cùng một đường trong mạng.
Một đường truyền vật lý (như cáp quang chẳng hạn) có thể chứa
[Type text] Page 19
ATM
nhiều đường kết nối ảo. Hình 1.8 mô tả quá trình kết hợp các
VCs, VPs và đường truyền.
Hình 1.8: Sự kết hợp các kênh ảo, đường ảo
3.3.3.1.Một số khái niệm liên quan đến kênh ảo và đường ảo
Các khái niệm này gồm có liên kết đường ảo, liên kết kênh ảo, cuộc nối kênh
ảo, cuộc nối đường ảo.
Cuộc nối kênh ảo VCC là tập hợp của một số liên kết. Theo định nghĩa của

ITU-T: VCC là sự móc nối của các liên kết kênh ảo giữa hai điểm truy nhập vào lớp
tương thích ATM. Thực chất VCC là một đường nối logic giữa hai điểm dùng để
truyền các tế bào ATM. Thông qua VCC thứ tự truyền các tế bào ATM sẽ được bảo
toàn. Có 4 phương pháp được dùng để thiết lập một cuộc nối kênh ảo tại giao diện
UNI.
• Các VCCs cố định (Permanent) hoặc bán cố định (Semi-
Parmanent) được thiết lập tại thời điểm định trước mà không cần
báo hiệu.
• Một VCC được thiết lập/giải phóng bằng cách sử dụng một
thủ tục báo hiệu trao đổi.
• Thiết lập/giải phóng một VCC đầu cuối được thực hiện
bằng một thủ tục báo hiệu từ người sử dụng đến mạng.
• Nếu một PVC đang tồn tại giưa hai UNI, thì một VCC
trong VPC này có thể được thiết lập/ giải phóng bằng việc sử
dụng một giao thức báo hiệu từ người sử dụng tới người sử dụng.
Cuộc nối đường ảo VPC (Virtual Path Connection) là sự móc nối của một số
liên kết đường ảo. VPC là sự kết hợp logic của các VCCs (Virtual Channel
Connection). Trong một VPC mỗi liên kết kênh ảo đều có một số nhận dạng VCI
(Virtual Channel Indentifier) riêng. Tuy vậy những VCs thuộc về các VP khác nhau
có thể có cùng số VCI. Mỗi VC được nhận dạng duy nhất thông qua tổ hợp hai giá
trị VPI và VCI. Có 3 phương pháp sau được sử dụng để thiết lập/ giải phóng một
VPC giữa các điểm cuối VPC:
[Type text] Page 20
ATM
• Một VPC được thiết lập/giải phóng dựa trên một kênh định
trước và do đó không cần thủ tục báo hiệu.
• Việc thiết lập/giải phóng VPC có thể được điều khiển bởi
khách hàng. Các thủ tục quản lý mạng dùng cho mục đích này.
• Một VPC cũng có thể được thiết lập/giải phóng bởi mạng
sử dụng các thủ tục quản lý mạng.

Nhiệm vụ trung tâm của lớp ATM là biến đổi địa chỉ mạng ở các lớp cao
thành các giá trị VPI và VCI tương ứng. Các giá trị VPI và VCI được tạo ra dựa
trên số hiệu nhận dạng của điểm truy nhập dịch vụ SAP. Tại đầu thu, trường tiêu đề
được tách ra khỏi tế bào ATM. Tại đây giá trị VPI và VCI được dùng để nhận dạng
điểm truy nhập dịch vụ.
Phân kênh và hợp kênh các tế bào: Tại đầu phát các tế bào thuộc về các kênh
ảo và đường ảo khác nhau được hợp thành một dòng tế bào duy nhất. Tại đầu thu
dòng tế bào ATM được phân thành các đường ảo và kênh ảo độc lập để đi tới các
thiết bị.
Biến đổi VPI/VCI Nếu các tế bào được định tuyến thông qua các chuyển
mạch ATM hoặc các nút nối xuyên thì các giá trị VPI/VCI đưa tới các thiết bị này
cần phải được biển đổi thành các giá trị VPI/VCI mới để xác định đích mới của tế
bào.
3.3.3.2.Nguyên lý chuyển mạch ATM
Việc chuyển mạch các tế bào ATM được thực hiện trên cơ sở các giá trị VCI,
VPI. Như đã trình bày ở trên VCI, VPI chỉ có giá trị trên một chặng kết nối cụ thể.
Khi tế bào đến nút chuyển mạch, giá trị của VPI hoặc cả giá trị VPI, VCI đều được
thay đổi cho phù hợp với chặng tiếp theo. Thiết bị chuyển mạch chỉ dựa trên giá trị
VPI được gọi là chuyển mạch VP (VP Switch), nút nối xuyên (ATM Cross-
Connect) hoặc bộ tập trung (Concentrator). Nếu thiết bị chuyển mạch thay đổi cả
hai giá trị VPI,VCI thì nó được gọi là chuyển mạch VC hoặc chuyển mạch ATM.
[Type text] Page 21
ATM
0 0$
Y


0Z0$[YF\]
[&';<&
ZY[4W&\

"^]
_29`]
_89`"
_29`]$
_29`
"^]$
"$^
"$^$
_29`$
8F&\@_88
_89`"$
Hình 1.9 mô tả một cuộc nối VCC thông thường, T là nút chuyển mạch nơi
mà VCI, VPI đều bị thay đổi, A, B là các thiết bị đầu cuối, D
1
, D
2
là các bộ nối
xuyên, nơi chỉ thay đổi giá trị VPI, a
i
, x
i
, y
i
là các giá trị VCI, VPI tương ứng.
Hình 1.9: Cuộc nối kênh ảo thông qua các nút chuyển mạch và bộ nối xuyên
Hình 1.10 là sơ đồ nguyên lý chuyển mạch VP. Chuyển mạch VP là nơi bắt
đầu và kết thúc của các liên kết đường ảo, do vậy nó phải chuyển các giá trị VPI ở
đầu vào thành các giá trị VPI tương ứng ở đầu ra sao cho các liên kết này thuộc về
cùng một cuộc nối đường ảo cho trước. Lúc này giá trị VCI được giữ không đổi.
VCI1

VCI2
VCI3
VCI4
VCI5
VCI6
VPI1
VPI2
VPI3
VPI4
VPI6
VPI5
VCI3
VCI4
VCI1
VCI2
VCI5
VCI6
8';<&_2
Hình 1.10 Nguyên tắc chuyển mạch VP
[Type text] Page 22
ATM
VCI1
VCI2
VPI4
VPI5
VPI1
VPI3
VPI2
VCI1
VCI2 VCI3

VCI4
8';<&_2
8';<&_8
VCI1
VCI2
VCI1
VCI2
Khác với chuyển mạch VP, chuyển mạch VC là điểm cuối của các liên kết kênh ảo
và đường ảo. Vì vậy trong chuyển mạch VC, giá trị của VCI và VPI đều thay đổi.
Vì trong chuyển mạch VC bao gồm cả chức năng chuyển mạch VP nên chuyển
mạch VC có thể thực hiện chức năng của một chuyển mạch VP. Hình 1.11 giả thích
nguyên lý chuyển mạch VC.
Hình 1.11: Nguyên lý chuyển mạch VC
1.4. Tế bào ATM
Như đã trình bày ở trên tế bào ATM là đơn vị dùng để truyền thông tin trong
ATM. Tuy nhiên không phải tất cả các tế bào ATM đều được sử dụng để truyền
thông tin mà bên cạnh đó còn tồn tại nhiều loại tế bào khác nhau như sẽ trình bày
dưới đây.
1.4.1.Phân loại tế bào ATM
Tế bào ATM có thể được phân loại theo lớp cấu thành và chức năng. Trước hết
tế bào ATM được chia thành tế bào lớp ATM và tế bào lớp vật lý. Tế bào ATM được
tạo ra trong lớp ATM còn tế bào lớp vật lý được tạo ra trong lớp vật lý. Tế bào lớp
[Type text] Page 23
ATM
ATM được phân chia thành tế bào được gán và tế bào không được gán. Còn tế bào
lớp vật lý được chia thành tế bào rỗng, tế bào hợp lệ và tế bào không hợp lệ.
Đặc điểm của loại tế bào như sau:
• Tế bào rỗng: Là tế bào được lớp vật lý xen vào/tách ra để
luồng tế bào danh giới giữa lớp ATM và lớp vật lý có tốc độ phù
hợp với tốc độ của đường truyền.

• Tế bào hợp lệ: Là các tế bào có mào đầu không có lỗi hoặc
có lỗi đơn đã được sửa bởi chu trình sửa lỗi HEC.
• Tế bào không hợp lệ: Là tế bào có nhiều lỗi không thể sửa
được (bị loại bỏ tại lớp vật lý). Tế bào rỗng, tế bào hợp lệ và tế
bào không hợp lệ chỉ tồn tại ở lớp vật lý.
• Tế bào được gán: Là các tế bào mạng thông tin dịch vụ sử
dụng cho các dịch vụ lớp ATM.
• Tế bào không gán là tế bào không được sử dụng, không
mang thông tin dịch vụ. Tế bào được gán và tế bào không được
gán là các tế bào ở lớp ATM.
SAP
Ha&I Ha&I
I I
a)7
a)7
GN
4
<b
GN
3()
3()5:
#2[>';G:)4&5
Hình 1.12 chỉ ra các loại tế bào.
Hình 1.12: Phân loại tế bào
[Type text] Page 24
ATM
1.4.2. Cấu trúc tế bào ATM
Như ta đã biết đặc điểm chính của ATM là hướng liên kết. Do đó khác với
mạng chuyển mạch gói, địa chỉ nguồn và đích, số thứ tự các gói là không cần thiết
trong ATM. Hơn nữa do chất lượng của đường truyền cao nên các cơ chế chống lỗi

trên cơ sở từ liên kết đến liên kết được bỏ qua. Ngoài ra 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.
Tế bào có thể được truyền trên giao diện giữa người sử dụng với mạng UNI
(User-Network Interface) hay giữa các nút chuyển mạch NNI (Network-Network
Interface). Cấu trúc của các tế bào trong hai có một số điểm khác nhau. Hình 3.13
trình bày cấu trúc của tế bào ATM trong hai giao diện, giao diện NNI (hình 3.13.a)
và giao diện UNI (hình 3.13.b).
Bit
8 7 6 5 4 3 2 1 Byte
s
VPI 1
VPI VCI 2
VCI 3
VCI PT CL
P
4
HEC 5
Phần dữ liệu (48 Bytes)
.
Hình 1.13.a : Khuôn dạng tế bào ATM tại giao diện NNI
[Type text] Page 25