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

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.

!"
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

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.

#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

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

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.

• 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

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

[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

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

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&\

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

• 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