Chơng I : Một số khái niệm cơ bản về ATM
Lời nói đầu
Ngày nay , cùng với sự phát triển về kinh tế- xã hội, nhu cầu trao đổi
thông tin của con ngời ngày càng cao. Bởi vậy công nghệ điện tử viễn thông
có vai trò đặc biệt quan trọng nhất là trong giai đoạn bùng nổ thông tin nh
hiện nay. Các hệ thống điện tử viễn thông là phơng tiện rất hữu ích để phục
vụ cho nhu cầu trao đổi thông tin một cách cấp thiết.
Uỷ ban t vấn viễn thông quốc tế CCITT đã đa ra mô hình mạng viễn
thông số hoá đa dịch vụ băng rộng B-ISDN ( Broadband Integrated Service
Digital Network). B-ISDN đợc xây dựng trên cơ sở của mạng cáp quang đồng
bộ , mạng thông minh ( IN)và công nghệ chuyển tải không đồng bộ (ATM)
đã cho phép truyền tiếng nói, hình ảnh, dữ liệu trên cùng một mạng duy nhất.
ATM là một công nghệ mới dựa trên cấu trúc tế bào ATM, nó kết hợp
đợc các đặc điẻm kỹ thuật giã chuyển mạch cổ điển của mạng điện thoại với
chuyển mạch gói đã đáp ứng đợc nhu cầu thông tin của con ngời một cách
toàn diện. Có thể nói hệ thống chuyển mạch ATM là phần quan trọng nhất
của công nghệ ATM vì thế việc đi sâu nghiên cứu sự ảnh hởng của cấu trúc
phần cứng chuyển mạch ATM đến chất lợng dịch vụ là một vấn đề rất quan
trọng và rất cần thiết.
Nội dung chủ yếu của bài đồ án này em đã viết về đề tài :
Phân tích cấu trúc phần cứng chuyển mạch ATM và xem
xét ảnh hởng của nó đến chất lợng dịch vụ
Mặc dù đã cố gắng hoàn thành bài đồ án này nhng do thời gian có hạn
cho nên trong quá trình làm đò án sẽ không tránh khỏi những sai sót. Em rất
mong đợc sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và bạn bè để bài làm của
em đợc tốt hơn và hoàn thiện hơn. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy
giáo hớng dẫn Th.S :Phơng Xuân Quang đã tận tình gợi ý, hớng để em hoàn
thành bài đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!
1
Chơng I : Một số khái niệm cơ bản về ATM

của Bắc Mỹ hoặc SONET; chuẩn: E1,E3,và E4 của châu Âu; hoặc các chuẩn
về STM của ITU-T.
2
Chơng I : Một số khái niệm cơ bản về ATM
Trong đó:
H : Phần tiêu đề VPI : Nhận dạng đờng ảo
P : Phần thông tín hiệu hữu ích VCI : Nhận dạng kênh ảo
GFC : Điều khiển luồng chung PT : Loại thông tín hiệu
CLP : Ưu tiên tổn thất tế bào HEC : Kiểm tra lỗi tiêu đề
Hình 1.1: Khuôn dạng và sự truyền của tế bào ATM
Trong mạng ATM , toàn bộ thông tín hiệu đợc chuyển mạch và dồn
kênh trong các tế bào có độ dài cố định này. Trờng tiêu đề nhận dạng đích
đến, loại tế bào và mức độ u tiên. Có hai dạng trờng tiêu đề của tế bào ATM :
một dạng là tế bào đợc truyền trên giao diện giữa ngời sử dụng và mạng UNI
(User Network Interface) (hình 1.2a),dạng còn lại là các tế bào đợc truyền
giữa các nút mạng NNI ( Network Node Interface)(hình 1.2b).
Trờng tiêu đề bao gồm trờng nhận dạng đờng ảo (VPI), nhận dạng
kênh ảo (VCI),loại thông tin (PT) , xác dịnh u tiên tế bào (CLP), trờng kiểm
tra lỗi tiêu đề (HEC). Ngoài ra, trờng tiêu dề ở giao diện UNI có điểm khác là
trờng VPI bị rút ngắn lại còn 8 bit so với 12 bit ở giao diện NNI, thay vào chỗ
4 bit của VPI là trờng điều khiển lu lợng chung(GFC).
3
Chơng I : Một số khái niệm cơ bản về ATM
Hình 1.2:Cấu trúc tế bào ATM tại giao diện UNI và NNI
Trờng nhận dạng đờng ảo (VPI) dùng để định hớng các tế bào ATM
qua bộ chuyển mạch và cung cấp các đờng ảo riêng biệt giữa các điểm
cuối.Trờng nhận dạng kênh ảo (VCI) cung cấp thông tin định hớng kênh cho
tế bào ATM .Các kênh ảo đợc dùng để thiết lập các kênh thông tin giữa các
thiết bị đầu cuối.Tổ hợp VPI và VCI tạo thành một giá trị duy nhất cho mỗi
cuộc nối.

Tế bào xác định đợc dùng để chỉ những tế bào dành cho dịch vụ trong
lớp ATM.Còn tế bào không xác định đợc dùng khi không có tài nguyên dành
sẵn trên đầu phát
Tế bào trống đợc chèn thêm vào trong trờng hợp tốc độ bit của lớp vật
lý không phù hợp với tốc độ bit của đờng truyền dẫn. Còn tế bào OAM lớp
vật lý đợc dùng cho việc quản lý , khai thác và bảo dỡng.
III. Các khái niệm về kênh ảo và đờng ảo
Trong một đờng truyền dẫn có thể bao gồm vài đờng ảo VP (Virtual
Path),trong mỗi VP có thể có vài kênh ảoVC (Virtual Channel). Mỗi VP và
VC trong đờng truyền dẫn đều có một giá trị CPI vàVCI riêng, các số VP và
VC phụ thuộc vào độ dài của VPI và VCI trong trờng tiêu đề của tế bào
ATM .
Hình 1.3 thể hiện mối quan hệ giữa VP và VC, và đờng truyền dẫn.
5
Chơng I : Một số khái niệm cơ bản về ATM
Hình 1.3: Mối quan hệ giữa VP ,VC,và đờng truyền dẫn.
1, Đờng ảo và kênh ảo
Đờng ảo (VP) là khái niệm để chỉ việc truyền đơn hớng các tế bào ATM
có cùng một giá trị nhận dạng đờng ảoVPI. Trong đờng truyền dẫn có thể có
một số đờng ảo. Số đờng ảo này phụ thuộc vào số bit của VPI trong trờng tiêu
đề của tế bào ATM
Kênh ảo (VC) là khái niệm để chỉ việc truyền đơn hớng các tế bào
ATM tơng ứng với một giá trị nhận dạng kênh ảo chung duy nhất VCI. Nhiều
kênh ảo có thể hợp lại thành một đờng ảo. Số kênh ảo phụ thuộc vào số bit
của VCI trong trờng tiêu đề của tế bào ATM.
2, Liên kết kênh ảo (VC link) và liên kết đờng ảo (VP link)
ITU-I đã định nghĩa liên kết kênh ảo và liên kết đờng ảo nh sau:
Liên kết kênh ảo là sự truyền đơn hớng các tế bào ATM giữa điểm mà tại
đó các VCI đợc gán vào tế bào và điểm mà các giá trị đó bị thay đổi hoặc bị
xóa.

Cấu trúc phân lớp logic đợc sử dụng trong ATM dựa trên mô hình tham
chiếu liên kết các hệ thống mở OSI. Tuy vậy mô hình ATM sử dụng khái
niệm các lớp và mặt phẳng riêng rẽ cho từng chức năng riêng biệt nh chức
năng dành cho ngời sử dụng, chức năng điều khiển, quản lý mạng . Khái
niệm này đợc gọi là mô hình tham chiếu giao thức B- ISDN (B- ISDN
Protocol Reference Model hay B-ISDN- PRN)Mô hình tham chiếu giao thức
B-ISDN bao gồm ba mặt phẳng: mặt phẳng quản lý, mặt phẳng ngời sử dụng,
và mặt phẳng điều khiển nh đã chỉ ra trong hình 1.4.
7
Chơng I : Một số khái niệm cơ bản về ATM
Mặt phẳng quản lý bao gồm hai chức năng chính là quản lý mặt phẳng
và quản lý lớp. Toàn bộ các chức năng liên quan đến hệ thống đều nằm ở
quản lý mặt phẳng, nó có nhiệm vụ tạo ra sự phối hợp làm việc giữa những
mặt phẳng khác nhau. Quản lý lớp đợc chia thành các lớp khác nhau nhằm
thực hiện các chức năng điều hành các tham số ngời sử dụng và điều hành
các thông tin quản lu lợng lý, khai thác và bảo dỡng.
Mặt phẳng ngời sử dụng kiểm soát các thông tin của ngời sử dụng. Tất
cả các cơ chế liên quan nh điều khiển luồng, điều khiển tắc nghẽn, chống lỗi
đều thực hiện ở mặt phẳng này. Nó có cấu trúc phân lớp, mỗi lớp thực hiện
một chức năng riêng biệt liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ cho ngời sử
dụng.
Mặt phẳng điều khiển có nhiệm vụ thực hiện các chức năng báo hiệu
liên quan tới việc thiết lập, giải phóng và giám sát đờng nối hoặc cuộc gọi.
Giao thức của mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng ngời sử dụng đợc
phân loại thành lớp mức cao, lớp thích ứng ATM (AAL), lớp ATM và lớp vật
lý. Các chức năng đợc mô tả trong bảng 1.2.
Nhiều giao thức mạng đợc đối chiếu với mô hình giao thức OSI. So
sánh với mô hình guiao thức OSI, chỉ có lớp vật lý của ATM là tơng ứng với
lớp 1 trong OSI. Lớp ATM và AAL là tơng ứng với lớp 2 của OSI, nhng trờng
địa chỉ của tiêu đề tế bào ATM có ý nghĩa nh lớp3 của mô hình OSI. Hình 1.5

lỗi và nhận biết giới hạn của tế bào. Khi phân lớp TC đợc truyền đI trên cơ sở
kỹ thuật SDH, nó thực hiện việc tạo và xác định khung truyền dẫn. Chức
năng của phân lớp tùy thuộc vào giao diện sử dụng bên dới nó.
Chức năng của phân lớp PM hoàn toàn phụ thuộc vào môi trờng truyền
dẫn vật lý cụ thể nh cáp quang hay cáp đồng trục. Lớp này cung cấp khả năng
truyền dẫn bit , mã hóa dòng bit theo mã đờng truyền và có thể thực hiện việc
biến đổi quang điện . Ngoài ra phân lớp PM còn có nhiệm vụ đồng bộ bit.
Phân lớp PM cũng cung cấp một vài giao diện hỗ trợ bao gồm mạng cáp
9
Chơng I : Một số khái niệm cơ bản về ATM
quang đồng bộ (SONET) với tốc độ 155.52 Mb/s DS3 là 44,737 Mb/s Cáp
quang đa mode 100 Mb/s .
3. Chức năng của lớp ATM
Lớp ATM độc lập với lớp vật lý và cung cấp các chức năng đợc chỉ ra
trong bảng 1.2.
Lớp ATM có phần GFC để điều khiển giao thức và dòng thông tin trong
UNI.GFC còn đợc sử dụng để giảm bớt tình trạng quá tải của mạng. Ngoài ra
nó còn dịch các VPI/VCI thành các điểm truy nhập dịc vụ SAP , ghép và tách
các tế bào. Thêm vào đó, nó quản lý phần PT(Payload Type) hay CLP (Cell
Lost Priority) và thực hiện việc tạo ra, xác nhận tín hiệu tiêu đề của tế bào.
Các chức năng lớp ATM bao gồm : chuyển mạch , dồn kênh, định tuyến,
quản lý tắc nghẽn.
4, Chức năng của lớp AAL
Lớp thích ứng ATM (AAL)đợc phân thành phân lớp hội tụ CS và phân
lớp phân tách và táI tạo lại tế bào SAR. Chức năng của mỗi phân lớp đợc mô
tả trong bảng 1.2.
Lớp AAL có nhiệm vụ tạo ra sự tơng thióch giữa các dịch vụ đợc cung
cấp bởi lớp ATM với các lớp cao hơn và chức năng chủ yếu của lớp AAL là
sắp xếp các đơn vị dữ liệu PDU thành các tế bào ATM .
Phân lớp phân tách và tạo lại tế bào SAR có nhiệm vụ phân chia PDU

SAR
SSCS
CPCS
AAL5
SAR
Bảng 1.3: Chức năng của Lớp AAL
AAL0: Mặc dù thuật ngữ AAL0 không chính thức đợc sử dụng, nhng
nó có thể đợc chú ý đến khi lớp AAL vắng mặt của phân lớp SAR và CS.
Điều này có nghĩa là không có chức năng nào của AAL đợc yêu cầu và dung
lợng của trờng thông tin tế bào đợc truyền trực tiếp và trong suốt lên lớp cao
hơn.
AAL1: Phục vụ cho các dịch vụ thuộc nhóm A: thu và phát đơn vị dữ
liệu dịch vụ SDU theo thời gian thực với tốc độ truyền không đổi. Chức năng
cơ bản của AAL1 bao gồm:Phân tách và tạo lại thông tin ngời sử dụng, xử lý
trễ truyền và tạo tế bào, xử lý lỗi khi mất hoặc chèn nhầm tế bào, khôi phục
đồng bộ ở đầu thu, phát hiện lỗi trong trờng điều khiển tế bào và khôi phục
lại cấu trúc thông tin bên nhận.
Lớp con SAR có dạng nh sau:
4 bit 4 bit 47 bytes
SN SNP Trờng dữ liệu SAR-PDU

C SC SCR P
11
Chơng I : Một số khái niệm cơ bản về ATM
Hình 1.6: Khuôn dạng SAR-PDU của AAL1
Đơn vị dữ liệu giao thức SAR-PDU gồm 48 bytes, trong đó 1 byte là tr-
ờng thông tin điều khiển giao thức PCI (Protocol Control Infomation) và 47
byte thông tin loại SAR-PDU. Trong PCI có:
- 4 bit chỉ thị thứ tự SN (Sequence Number).
- 4 bit mã chống lỗi SNP (Sequence Number Protection).

1 byte đến 65535 bytes. Hình 1.7: Cấu trúc của AAL ắ
AAL3/4 cung cấp hai kiểu dịch vụ cơ bản là dịch vụ kiểu thông điệp
(Message Mode Service) để truyền các số liệu đợc đóng thành khung và dịch
vụ kiểu dòng bit (Streaming Mode Service) để truyền tốc độ thấp với yêu cầu
trễ nhỏ.
Cấu trúc đơn vị dữ liệu của SAR-PDU:
2 bit 4 bit 10 bit 44 bytes 6 bit 10
bit
-Trờng kiểu đoạn ST (Segment Type) có độ dài 2 bit,để cho biết đơn vị
dữ liệu thuộc cuộc nối nào, thuộc ngời sử dụng hay quản Lý
- Trờng số thứ tự SN có độ dài 4 bit và có chức năng đếm số thứ tự của
SAR-PDU.
-Trờng chỉ thị độ dài trờng thông tin LI (Length Indicator) dài 6 bit,
chỉ ra số byte của CS-PDU chứa trong trờng dữ liệucủa SAR-PDU.
-Trờng chống Lỗi CRC dài 10 bit, thực hiện việc kiểm tra lỗi bit trong
SAR-PDU.
-Trờng nhận dạng ghép kênh MID (Multiplexing Identifier) dài 10 bit.
Chức năng chủ yếu là đồng thời phân kênh và hợp kênh các cuộc nối mức
13
S
T
SN MI
D
Trờng thông tin SAR - PDU I . I CRC
Tiêu đề SAR - PDU
SSCS
CPCS

Các thiết bị chuyển mạch tại đó làm giá trị của VPI thay đổi gọi là nút
nối xuyên (Cross connec) hoặc là bộ tập trung (Concentrator) hay chuyển
mạch VP (VP Switch).
Hình 1.9 là sơ đồ giải thích nguyên lý chuyển mạch VP. Chuyển mạch
VP là nơi bắt đầu và kết thúc các liên kết đờng ảo, do đó nó cần phải chuyển
các giá trị VPI ở đầu vào thành các giá trị VPI tơng ứng ở đầu ra sao cho các
liên kết đờng ảo này thuộc về cùng một cuộc nối đờng ảo cho trớc. Trong tr-
ờng hợp này giá trị VCI đợc giữ nguyên không thay đổi.
-
14
Chơng I : Một số khái niệm cơ bản về ATM
Hình 1.9: Chuyển mạch VP
3. Chuyển mạch VC
Thiết bị chuyển mạch tại đó giá trị của VPI và VCI đều thay đổi, hoặc
VCI thay đổi gọi là chuyển mạch VC (VC Switch) hoặc chuyển mạch ATM
(ATM Switch).
Hình 1.10. giải thích nguyên tắc chuyển mạchVC. Khác với chuyển
mạch VP, chuyển mạch VC Là điểm cuối của liên kết kênh ảo và iên kết đ-
ờng ảo. Vì vậy, trong chuyển mạch VC, giá trị của cả VPI và VCI đều bị thay
đổi. Do trong chuyển mạch VC còn bao gồm cả chuyển mạch VP nên về mặt
nguyên tắc, chuyển mạch VC có thể thực hiện các chức năng nh một chuyển
mạch VP.
Hình 1.10: Chuyển mạch VC
Hình 1.11 minh hoạ một cuộc nối kênh ảo VCC thông thờng, TE là nút
chuyển mạch nơi mà giá trị VPI và VCI bị thay đổi. A và B là hai thiết bị đầu
15
Chơng I : Một số khái niệm cơ bản về ATM
cuối;D1 và D2 à các bộ nối xuyên, nơi chỉ thay đổi giá trị VPI; a
i
, x

tự gói trong ATM là thứ tự cố định và tuần hoàn nh trong thực tế.
* Đặc tính ghép/phân kênh trực tiếp, độc lập với tốc độ
truyền:Ghép/phân kênh trong mạng ATM , dựa trên cơ sở chỉ số nhận dạng
kênh, không lệ thuộc vào các khe thời gian cố định nh trong TDM, nên các
kênh với tốc độ truyền khác nhau hoàn toàn có thể đợc ghép/phân kênh đễ
dàng thông qua chỉ số nhận dạng kênh.
* Khả năng thiết lập các nhóm kênh ảo,dễ dàng cho việc điều hành và
quản lý mạng : Nhóm kênh ảo đợc định nghĩa bằng chỉ số nhận dạng đờng ảo
16
Chơng I : Một số khái niệm cơ bản về ATM
VPI, do vậy có thể tạo mới, thay đổi lu lợng hoặc đờng đi bằng cách điều
khiển việc quản lý và điều hành mạng năng động.
* Khả năng ghép kênh thống kê, tăng hiệu quả sử dụng của đờng
truyền: các ứng dụng truyền hình ảnh, dữ liệu thờng có tốc độ truyền biến đổi
theo thời gian hoặc ngắt quãng, tốc độ truyền lớn nhất đợc cấp phát cho kênh
truyền để đảm bảo không bị mất thông tin. Các tế bào ATM có thể đợc gán
cho các kênh một cách linh động , khi đờng truyền rỗi sẽ đợc truyền đi, nhờ
đó tạo ra khả năng ghép kênh thống kê.
Nh vậy , nhờ có công nghệ ATM ta có thể kết hợp các dịch vụ B-ISDN
khác nhau. Đó là các dịch vụ băng rộng và băng hẹp khác nhau cùng tồn tại
trong mạng viễn thông, trong cùng một kich cỡ tế bào ATM. Các dịch vụ có
tốc độ bit không đổi CBR tạo nên các tế bào ATM đợc phân bố rộng hơn, nh-
ng vẫn tạo nên cùng một loại tế bào ATM. Ngoài ra dịch vụ thời gian thch
hiện đợc tạo nên nhờ sử dụng kênh ảo, nên loại bỏ đợc hiện tợng trễ.
VII. tóm tắt
Chơng 1 đã trình bày một số khái niệm cơ bản về ATM. Ta đã tìm hiểu
đến: cấu trúc tế bào ATM, các khái niệm liên quan tới cuộc nối (VCC, VPC,
VP, VC), nguyên tắc chuyển mạch ATM. Mô hình tham chiếu ATM- PRM và
chức năng của từng lớp trong mô hình này đợc trình bày khái quát, thể hiện
cách thức hoạt động của ATM. Những u điểm nổi bật của công nghệ ATM

trên mỗi nút phải đợc
đảm bảo chắc chắn. Ngoài ra, nó còn phải đợc đảm bảo yêu cầu về tốc độ
truyền dẫn, dễ dàng trong việc điều khiển phân phối và tự định tuyến , đảm
bảo tính modul hoá và khả năng mở rộng tổng đài.
Mặt khác, những vấn đề quan trọng nhất có liên quan tới công nghệ
chuyển mạch ATM nhất thiết hiện nay phải đợc giải quyết là:
- Đảm bảo sự hỗ trợ có hiệu quả của truy nhập điểm - đa điểm trong
hệ thống chuyển mạch.
- Đảm bảo sự hỗ trợ của chức năng phân nhóm kênh đợc sử dụng
nhằm mục đích liên kết các cổng chuyển mạch và nhóm chúng lại.
- Đảm bảo cho việc sử dụng dung lợng lớn của hệ thống chuyển mạch
ATM .
18
Chơng I : Một số khái niệm cơ bản về ATM
Đảm bảo sự hỗ trợ của các dịch vụ ATM mới nh tốc độ bit dành sẵn
ABR và tốc độ bit không xác định UBR.
2, Các môi trờng phần cứng của chuyển mạch ATM
Hệ thống chuyển mạch ATM đợc kiến trúc trên cơ sở tế bào và đợc
phân chia hợp lý theo khoảng cách, tốc độ và kích thớc mạng . Chúng đợc
ứng dụng trong các mạng cục bộ (Local), tập trung (campus) và mạng diện
rộng (WAN) và xem nh chia thành ba môi trờng phần cứng cơ bản:
* Chuyển mạch trung tâm CO (Central Office) hay các chuyển
mạch cơ bản.
* Chuyển mạch Ca (Campus) còn gọi là môi trờng dành cho khách
hàng CPE (Customer Premises Environment).
* Các chuyển mạch ATM địa phơng (Local) nh là các bộ định
tuyến (Router), Các chuyển mạch thông thờng (Switch), các hub ( bộ tập
trung) và các cầu nối ( Bridge)
a, Các chuyển mạch ATM trung tâm ( CO)
Chuyển mạch ATM trung tâm (CO) là xơng sống của mạng ATM, thờng

các mức tơng ứng của mô hình tham chiếu OSI. Bridge có chức năng tơng
ứng với mức 1 và mức 2 của mô hình OSI, trong khi đó Router và HUB tơng
ứng với mức 1,2 và 3 của mô hình OSI. Router cho phép nối các kiểu mạng
khác nhau thành liên mạng và do đó các router sẽ phụ thuộc vào giao thức
của các mạng đợc kết nối. Hình 2.2 biểu diễn mối quan hệ của các lớp của
mô hình tham chiếu giao thức OSI với Bridge, Router và Hub.
II. cấu trúc chung của phần tử chuyển mạch atm
1. Tổng quan
Trong ATM có hai thiết bị thực hiện chức năng chuyển mạch các tế
bào, đó là chuyển mạch ATM ( ATM switch hay VC switch) và bộ nối
xuyên (Cross- Connect hay VP Switch ). Hai thiết bị này thực hiện
chức năng chính sau:
Đọc các VPI/VCI của tế bào ở đầu vào và thay đổi giá trị của
chúng ở đầu ra.
Truyền tế bào ATM từ đầu vào đến các đầu ra cho trớc.
Cấu trúc của chuyển mạch ATM có thể đợc chia thành hai phần là
phần cứng và phần mềm.
*Phần cứng của nút chuyển mạch bao gồm:
Giao diện của nút chuyển mạch có tác dụng làm cho dòng thông tin đi vào
nút chuyển mạch tơng thích với phần lõi bên trong về mặt tốc độ cũng nh
dạng của tế bào.
- Phần lõi là chuyển mạch không gian cung cấp các khả năng chuyển
mạch các cuộc nối từ điểm tới điểm và từ điểm tới nhiều điểm. Chúng bao
20
Chơng I : Một số khái niệm cơ bản về ATM
gồm bộ tập trung (Concentrator), bộ hợp kênh ( Muliplexer) và ma trận
chuyển mạch ( Switch Matrix).
* Nút chuyển mạch ATM đợc điều khiển và giám sát bởi phần mềm.
Phần mềm của chuyển mạch ATM gồm có ba chức năng chính:
- Xử lý lu lợng đi qua nút chuyển mạch

Chơng I : Một số khái niệm cơ bản về ATM

b, Phần tử chuyển mạch theo kiểu ma trận
Trong phần tử chuyển mạch theo kiểu ma trận, mạng nối chuyển mạch
có cấu trúc ma trận chữ nhật ( hình 2.4), ma trận này cho phép nối giữa một
đầu vào và một đầu ra rỗi bất kỳ.Việc nối đầu vào với các đầu ra đợc thực
hiện dựa trên thông tin liên quan tới định tuyến nằm trong phần tiêu đề của tế
bào ATM. Phần tử chuyển mạch theo kiểu ma trận lại đợc chia thành ba loại
với cách tổ chức bộ đệm khác nhau:
- Bộ đệm đầu vào.
- Bộ đệm đầu ra.
- Bộ đệm tại giao điểm của ma trận .
Hình 2.4 : Phần tử chuyển mạch kiểu ma trận
b1. Bộ đệm đầu vào
Trong phần tử chuyển mạch dùng bộ đệm đầu vào,bộ đệm tế bào đợc
đặt ở bộ điều khiển đầu vào ( hình 2.5). Nếu sử dụng bộ đệm kiểu FIFO (vào
trớc ra trớc- First In First Out), đụng độ sẽ xảy ra nếu hai hoặc vài tế bào ở
đầu hàng đợi cùng tranh chấp một đầu ra. Trong trờng hợp này trừ một tế bào
đợc quyền đi tới đầu ra đó, tất cả các tế bào còn lại sẽ bị tắc nghẽn.
Để khắc phục nhợc điểm này, có thể thay thế bộ nhớ FIFO bằng bộ
nhớ truy nhập ngẫu nhiên RAM. Nếu tế bào đầu tiên bị tắc nghẽn, những tế
bào sau vẫn có thể đợc truyền tới các đầu ra rỗi cho trớc.Tuy vậy việc sử dụng
22
IC
IC

IC
OC
OC
OC

đầu ra khác nhau không ảnh hởng tới nhau. Nếu các tế bào nằm ở những bộ
đệm khác nhau có cùng một đầu ra thì logic điều khiển cần phải chọn xem bộ
đệm nào sẽ đợc phục vụ đầu tiên. Do dùng chung bộ nhớ đệm giữa đầu vao,
đầu ra nên hiệu quả sử dụng bộ đệm cao, lợng tế bào phải chờ trung bình
giảm. Cấu trúc phần tử chuyển mạch kiểu này có nhợc điểm là bộ đệm ở giao
điểm có kích thớc nhỏ, không chia sẻ đợc bộ đệm và việc quản lý bộ đệm tại
nút chuyển mạch phức tạp hơn nhiều, nên trong thực tế bộ đệm tại nút chuyển
mạch ít đợc sử dụng hơn.
24
Chơng I : Một số khái niệm cơ bản về ATM
Hình 2.7: Cấu trúc phần tử chuyển mạch ma trận có bộ đệm tại giao
điểm
c, Phần tử chuyển mạch dùng kiểu Bus
Các phần tử chuyển mạch kiểu Bus sử dụng mạng nối chuyển mạch là
các Bus ghép kênh theo tời gian tốc độ cao ( High Speed Time Division
Multiplexing Bus).Tắc nghẽn không xảy ra chỉ khi tổng dung lợng của kênh
truyền lớn hơn hoặc bằng tổng dung lợng của tất cả các đầu vào. Để đảm bảo
yêu cầu này, phần tử chuyển mạch kiểu Bus sử dụng phơng pháp truyền bit
theo kiểu song song. Thuật toán truy nhập Bus áp dụng ở đây cho phép Bus
truyền đợc chia sẻ cho mỗi bộ đệm theo một chu kỳ cho trớc. Mỗi bộ điều
khiển đầu vào có thể truyền tế bào tới một đầu ra trớc khi hoàn thành việc
nhận tế bào kế tiếp. Phần tử chuyển mạch kiểu Bus cần có bộ đệm đầu ra để
đề phòng trờng hợp có vài tế bào cùng tới một đầu ra. trong khi tại một thời
điểm chỉ có thể đa ra ngoài một tế bào.
Hình 2.8: Phần tử chuyển mạch kiểu bus
d, Phần tử chuyển mạch kiểu vòng (Ring Type Switching Element)
Phần tử chuyển mạch kiểu vòng có cấu trúc đợc minh hoạ trên hình
2.9 . Tất cả các bộ điều khiển đầu vào và đầu ra đợc nối với nhau thông qua
mạng hình vòng. Mạng nối chuyển mạch hoạt động theo nguyên lý phân khe
thời gian với dung lợng của vòng phải lớn hoặc bằng tổng dung lợng của tất