Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu kiến trúc
mạng viến thông ATM
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 1
CHƯƠNG 1: ISDN VÀ SỰ RA ĐỜI CỦA MẠNG ATM
1.1. SỰ XUẤT HIỆN CỦA N.ISDN
:
ISDN (Integrated Services Digital NetWork): Là mạng số liên kết dòch vụ. ISDN
cung cấp khả năng kết nối hoàn toàn số hoá giữa các đấu cuối.
N.ISDN (Narrow Integrated Services Digital NetWork): Là mạng tổ hợp dòch vụ số
băng hẹp.
1.1.1. Các Đặc Điểm Của Mạng Viễn Thông Ngày Nay
:
Trong phạm vi cơ quan, số liệu giữa các máy tính được trao đổi thông qua mạng cục
bộ LAN thường là mạng: Ethernet, Token Bus, và Token Ring.
Hậu quả là hiện nay có rất nhiều loại mạng khác nhau cùng song song tồn tại. Mỗi
mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng khác nhau. Như
vậy hệ thống mạng viễn thông hiện tại có rất nhiều nhược điểm mà quan trọng là:
!"
Chỉ truyền được các dòch vụ độc lập tương ứng với từng mạng.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 2
!"
Thiếu mềm dẻo: Sự ra đời của các thuật toán nén tiếng nói, nén ảnh,…và tiếng bộ
trong công nghệ VLSI ảnh hưởng mạng mẽ tới tốc độ truyền tín hiệu.
!"
Kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng, vận hành cũng như việc sử dụng tài nguyên.
Tài nguyên có trong một mạng không thể chia sẻ cho các mạng khác cùng sử dụng.
1.1.2. Điều Kiện Thuận Lợi Về Công Nghệ Cho Sự Xuất Hiện Mạng N.ISDN:
Có 2 công nghệ là máy tính và truyền thông đã và đang phát triển rất nhanh và là
mũi nhọn của công nghệ ở cuối thế kỷ 20. Tuy nhiên hai lónh vực này đang dần dần phát
triển hợp nhất với nhau do:
−
Sự phát triển của kỹ thuật tính toán, chuyển mạch và các thiết bò truyền dẫn số.
−
Kỹ thuật số đã được sử dụng rộng rãi cho truyền dẫn thoại, dữ liệu và hình ảnh.
Từ 2 vấn đề trên, đồi hỏi cần có một mạng có thể liên kết toàn bộ các loại mạng
đang tồn tại và có khả năng tích hợp có khả năng truyền dẫn và xử lý tất cả các loại dữ
liệu.
Từ đó N.ISDN ra đời. N.ISDN sẽ là mạng viễn thông công cộng trên phạm vi toàn
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 3
N.ISDN sẽ đònh rõ giao diện của người sử dụng và mạng. Các giao diện này được biểu
thò dưới dạng một tập các giao thức gồm các thông báo dùng để yêu cầu các dòch vụ.
− Khái niệm về kênh (Channel) thông tin:
Kênh là đường dẫn mà tín hiệu chạy qua. Tín hiệu trên một kênh có thể là: tín hiệu
số, tín hiệu tương tự hoặc là tín hiệu báo hiệu của mạng.
#"
Với mạng điện thoại công cộng (PSTN):
Đường dây thuê bao nối giữa người sử
dụng và tổng đài nội hạt tạo thành một kênh tương tự (Analog Channel) truyền tải các
tín hiệu:
•
Dòng điện trên đường dây để nhận dạng nhấc máy
•
Xung quay số hoặc âm hiệu quay số (DTMF)
•
Tín hiệu mời quay số (Dial Tone), báo bận (Busy Tone) và tín hiệu chuông
(Ring Tone)
•
Tín hiệu thông tin của người sử dụng: Audio, Video, hoặc số liệu nhò phân
#"
Với mạng N.ISDN:
Đường dây thuê bao chỉ truyền tín hiệu số. Đường thuê bao
sẽ gồm một số kênh logic cho tín hiệu báo hiệu và số liệu của người sử dụng. Có ba loại
kênh cơ bản để xác đònh cho các thông tin N.ISDN được phân biệt theo chức năng và tốc
độ bit:
Trang 4
1.2. KỸ THUẬT MẠNG B.ISDN:
B.ISDN (Broadband Integrated Services Digital NetWork) là mạng tổ hợp dòch vụ số
băng rộng.
1.2.1. Xu Hướng Các Dòch Vụ Băng Rộng
:
Xu hướng các dòch vụ ngày nay và trong tương lai gần là các yêu cầu dòch vụ băng
rộng đang tăng lên
Các dòch vụ phục vụ cho các thuê bao gia đình
: Các dòch vụ quan trọng cho các thuê
bao gia đình là những dòch vụ truyền hình cáp CATV, truyền hình số chuẩn SDTV
(Standard Digital TV) hay trong tương lai là dòch vụ truyền hình độ phân giải cao HDTV
(High Definition TV). Một ứng dụng quan trọng nữa là dòch vụ điện thoại truyền hình
trong đó các hình ảnh chất lượng cao được truyền đi ở tốc độ từ 2 tới 5 Mbit/s.
Các dòch vụ phục vụ trong lónh vực kinh doanh và giao dòch
: Các thuê bao trong
phạm vi công sở, văn phòng có những đặc điểm hoàn toàn khác so với các thuê bao gia
đình. Điểm chung duy nhất giữa hai lónh vực này là điện thoại truyền hình. Tuy vậy, dòch
vụ này cũng phải được mở rộng để tiến tới điện thoại hội nghò truyền hình, sao cho
người sử dụng có thể dùng dòch vụ điện thoại truyền hình để liên lạc vài điểm cùng một
lúc. Các hệ thống ATM-LAN được nối với nhau sẽ tạo khả năng truy nhập hệ cơ sở dữ
liệu phân tán với tốc độ rất cao. Ngoài ra, các dòch vụ truyền ảnh, y tế,.. sẽ có chất
lượng phục vụ cao hơn.
Dòch Vụ Tốc Độ (Mbit/s)
Truyền số liệu 1,5 – 30
Truyền văn bản, tài liệu 1,5 – 45
Điện thoại truyền hình/Hội nghò truyền hình 1,5 – 130
TV 30 – 130
năng với các đặc tính chính:
−
Việc trao đổi toàn cầu qua bất kỳ hai thuê bao nào trên bất kỳ phương tiện và
môi trường truyền dẫn nào
−
Phục hồi và chia sẻ một số lượng lớn thông tin từ nhiều nguồn khác nhau.
−
Việc phân bố, bao hàm cả phân bố chuyển mạch nhiều loại hình văn hoá, giải trí
và giáo dục đến từng nhà, từng công sở.
Vậy mạng tổ hợp dòch vụ số băng rộng (Broadband Integrated Services Digital
Network – B.ISDN ) cung cấp các cuộc nối thông qua chuyển mạch, các cuộc nối cố
đònh (Permanent) hoặc bán cố đònh (Semi-Permanent), các cuộc nối từ điểm tới điểm
hoặc từ điểm tới nhiều điểm và cung cấp các dòch vụ theo yêu cầu, các dòch vụ dành
trước hoặc các dòch vụ yêu cầu cố đònh. Cuộc nối trong B.ISDN phục vụ cho cả các dòch
vụ chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói theo kiểu đa phương tiện (Multimedia), đơn
phương tiện (Monomedia), theo kiểu hướng liên kết (Connection – Oriented) hoặc
không liên kết (Connectionless) và theo cấu hình đơn hướng hoặc đa hướng. B.ISDN là
mạng thông minh có khả năng cung cấp các dòch vụ cải tiến, cung cấp các công cụ bảo
dưỡng và vận hành (OAM), điều khiển và quản lý mạng rất hiệu quả.
1.2.3. Các Tham Số Cơ Bản Của B.ISDN:
Tìm hiểu về các tham số của các dòch vụ trong mạng băng rộng, tính toán lỗi và trễ
xảy ra trong mạng để có thể dựa vào đó đánh giá chất lượng mạng.
1.2.3.1. Tốc độ bit tự nhiên, tốc độ bit trung bình, tốc độ bit cực đại và tốc độ
truyền dòch vụ của mạng:
Mạng băng rộng tương lai cần phải truyền được một số lượng lớn các dòch vụ, từ các
dòch vụ tốc độ thấp như: đo lường từ xa, điều khiển từ xa, báo động từ xa, tiếng nói, Fax
tới các dòch vụ tốc độ cao hoặc các dòch vụ có tốc độ trung bình như: âm nhạc, điện thoại
truyền hình, truyền số liệu tốc độ cao hoặc các dòch vụ có tốc độ rất cao như: HDTV, thư
viện video, …. Các dòch vụ này có tốc độ truyền từ vài Kbit/s tới vài trăm Mbps, thời gian
truyền từ vài giây tới vài giờ.
$
M
$
$
$
$
$
$
$ $ $ $ $ $ $ $ $
0 10
0
10
1
10
2
10
3
10
4
10
5
10
6
10
7
10
8
HDTV
Đặc Điểm Tốc Độ / Thời Gian Truyền Của Các Dòch Vụ Băng Rộng
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 7
Rõ ràng từ đồ thò trên ta thấy tốc độ bit tự nhiên s(t) khác nhau đối với mỗi phiên
liên lạc nhưng S và E[s(t)] là như nhau đối với mỗi loại dòch vụ.
Bảng trình bày một số giá trò E và B của vài loại dòch vụ:
Dòch Vụ E[s(t)] (Mbit/s) B
Truyền số liệu 1,5 – 130 10
Truyền văn bản, tài liệu 1,5 – 45 1 – 10
Điện thoại truyền hình/Hội nghò truyền hình 1,5 – 130 5
TV 30 – 130 2 – 3
Truyền hình phân giải cao 130 5
Ta đi xét mối liên hệ giữa tốc độ truyền và tốc độ bit cực đại (hay tốc độ truyền tự
nhiên tự của dòch vụ ) và ảnh hưởng của nó tới chất lượng truyền. Từ hình vẽ trên ta
nhận thấy rằng nếu tốc độ truyền nhỏ hơn tốc độ bit cực đại S thì chất lượng bò giảm
xuống do môt số bit sẽ phải cắt bỏ để đảm bảo tốc độ bit tự nhiên của dòch vụ phù hợp
với tốc độ truyền.
Mặt khác, nếu tốc độ truyền luôn lớn hơn hoặc bằng tốc độ bit cực đại của dòch vụ
thì các thông tin vô nghóa sẽ được sử dụng để điền đầy vào khoảng chênh lệch giữa tốc
S
E[s(t)]
0
T
t (s)
s(t) (bit/s)
Đồ Thò Minh Hoạ Đại Lượng S, s(t) Và E
Trong suốt về mặt nội dung
−
Trong suốt về mặt thời gian
a. Tính Trong Suốt Về Mặt Nội Dung
:
Tính trong suốt về mặt nội dung là chức năng đảm bảo việc truyền đúng chính xác
các bit từ đầu phát đến đầu thu với số lỗi cho phép . Khi mới ra đời, trong các mạng
chuyển mạch gói chất lượng truyền số liệu còn kém, do đó để đảm bảo chất lượng
truyền chấp nhận được người ta phải thực hiện chức năng điều khiển lỗi trên mọi liên
kết. Việc điều khiển lỗi này được thực hiện bởi giao thức HDLC (High Level Data Link
Control) bao gồm các chức năng: giới hạn khung, đảm bảo truyền bit chính xác, kiểm tra
lỗi, ... Ở đây quá trình điều khiển lỗi được thực hiện trên mọi liên kết thông qua nút
chuyển mạch, do đó nút chuyển mạch phải xử lý một loạt các thủ tục phức tạp khác
nhau làm ảnh hưởng đến tốc xử lý chung của hệ thống.
Sau này, do chất lượng của hệ thống truyền dẫn và chuyển mạch tăng lên nên tỷ lệ
lỗi trên mạng giảm.Với một mạng chất lượng cao như vậy người ta chỉ cần thực hiện
một số chức năng của thủ tục HDLC. Bằng cách này người ta giảm được khối lượng
thông tin mà nút chuyển mạch cần xử lý. Nhờ đó tốc độ của nút tăng lên. Như vậy lớp 2
trên mô hình OSI được chia thành hai lớp con. Lớp 2a chuyên cung cấp các chức năng cơ
bản của lớp 2, lớp 2b cung cấp các chức năng bổ sung. Các hệ thống ứng dụng nguyên lý
này được gọi là chuyển tiếp khung (Frame Relay).
Trong thực tế có 3 loại lỗi:
−
Lỗi đơn vò số liệu dư (Residual Error Data Unit Rate) là các lỗi không thể khôi
phục được
−
Lỗi số liệu bò phân phối nhầm (Misdelivered Data Unit Rate) là lỗi khi số liệu bò
truyền đến đích sai
−
Lỗi số liệu kông được truyền đi (Not Delivered Data Unit Rate) là lỗi khi số liệu
Tổng số các bit được gửi đi
Tổng số gói bò lỗi
PER =
Tổng số các gói gửi đi
Tổng số gói bò mất
PLR =
Tổng số gói được gửi
Tổng số gói chèn vào đích nhằm
PIR =
Tổng số gói được gửi
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 10
đầu cuối. Do đó các nút của ATM (tìm hiểu sau) có độ phức tạp tối thiểu và vì thế có tốc
độ truyền rất cao có thể lên đến 600Mbit/s
b. Tính Trong Suốt Về Mặt Thời Gian
:
Các dòch vụ thời gian thực yêu cầu dòng bit
có trễ rất ngắn khi được truyền từ đầu phát đến đầu thu, tức là chúng yêu cầu tính chính
xác về thời gian. Có thể phân biệt hai loại trễ: trễ do chuyển mạch và trễ từ điểm đầu
đến điểm cuối. Đặc trưng bằng hai tham số: trễ D và biến động J. Mạng ATM chỉ cần
những chức năng tối thiểu ở nút chuyển mạch, do đó nó cho phép truyền số liệu tốc độ
rất cao, trễ trên mạng và các biến động trễ giảm xuống, do đó quan hệ thời gian được
đảm bảo như trong trường hợp chuyển mạch kênh. Trễ được chia ra hai loại: trễ truyền
Dt và trễ xử lý Dp
D = Dt + Dp
Theo ITU – T, nếu trễ giữa hai đầu cuối lớn hơn 25 ms thì phải lắp thêm các bộ khử
tiếng vang.
:
Để khắc phục sự thiếu mềm dẻo của chế độ truyền đơn tốc độ như trên trong
chuyển mạch kênh thuần túy, thì phương thức chuyển mạch kênh nhiều tốc độ MRCS sử
dụng hệ thống truyền dẫn giống chuyển mạch kênh thuần túy như một cuộc đấu nối có
thể phân phối cho n kênh cơ bản gồm các khung thời gian với các khe thời gian có độ
dài khác nhau, mọi cuộc liên lạc có thể được xây dựng từ n kênh này. Nhưng đi theo các
tốc độ cơ bản đặc trưng cần có hệ thống chuyển mạch riêng, do đó tạo ra nhiều phức
tạp.
H4
H1
N.ISDN
Mux
Demux
Điều khiển
Mạng này hiện nay được dùng cho mạng điện thoại hình ở mạng băng hẹp
N.ISDN.
Thông thường các kênh cơ bản cho một cuộc nối là:
E O
Đường Dây Thuê
Bao
156,672 Mbps
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
tiêu đề như trong chuyển mạch gói. Tại giai đoạn thiết lập cuộc gọi, người sử dụng yêu
cầu một độ rộng băng tần bằng một số nguyên lần độ rộng của kênh cơ bản. Hệ thống
lúc này chưa cung cấp tài nguyên nhưng ghi lại các thông tin chuyển mạch, độ rộng
băng yêu cầu, đòa chỉ đích được chọn. Khi bên phát bắt đầu gửi thông tin, hệ thống sẽ
được báo hiệu rằng bên phát có thông tin được gửi đi, nó yêu cầu chuyển mạch để phân
phối tài nguyên ngay lập tức. Tuy nhiên hệ thống này cũng còn vài nhược điểm, đặc biệt
là độ phức tạp khi thiết kế và điều khiển một hệ thống như vậy vì nó yêu cầu khả năng
thiết lập và hủy bỏ cuộc nối trong khoảng thời gian rất ngắn. Cho nên nó không được
chọn làm giải pháp cho mạng băng rộng.
1.2.4.4. Phương Thức Chuyển Mạch Gói
:
Để đảm bảo chất lượng truyền chấp nhận được giữa hai đầu cuối, cần phải có thủ
tục phức tạp của X.25 nhằm xử lý lỗi và điều khiển luồng giữa các trận liên kết. Mặt
khác vì gói có độ dài khác nhau nên yêu cầu phải có các thủ tục quản lý bộ đệm rất
phức tạp, do đó tốc độ hoạt động không cao. Các hệ thống chuyển mạch gói sau này
được cải tiến thành hai hệ thống là chuyển mạch khung và chuyển tiếp khung. Do đó tốc
độ truyền cao hơn.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 13
Trong chuyển tiếp khung, việc truyền lại các khung số liệu bò lỗi chỉ được thực
hiện giữa hai đầu cuối của người sử dụng. Tại nút mạng chỉ có chức năng phát hiện lỗi
để hủy bỏ các khung lỗi vì không cần thiết phải truyền các khung này, ngoài ra cũng
không có chức năng điều khiển luồng hoăïc phân /hợp kênh. Trong chuyển mạch khung
các chức năng phát hiện lỗi và điều khiển luồng vẫn còn được giữ lại ở nút mạng, do đó
việc truyền lại khung và điều khiển luồng bằng cửa sổ trượt vẫn được thực hiện trên cơ
sở các liên kết.
Tốc độ chuyển mạch gói 64Kb/s tương đối lớn nhưng rất nhỏ so với các dòch vụ
băng rộng và nó có độ trễ lớn. Do vậy, không phù hợp với các dòch vụ thời gian thực.
trình bằng cách điều khiển việc gán các nhãn đòa chỉ tại các nút chuyển mạch. Khả năng
này cho phép việc quản lý và điều hành mạng năng động.
− Đặc tính truyền dẫn mềm dẻo:
Cho phép hầu như không giới hạn về tốc độ
của mỗi kênh cũng như số lượng các kênh vì mỗi kênh thông tin được thiết lập bằng
chuỗi các tế bào ATM, số lượng các tế bào được truyền đi trong một đơn vò thời gian là
tự do, số lượng kênh trên một đường truyền phụ thuộc vào số các nhận dạng logic nên
tốc độ mỗi kênh thông tin luôn đạt đến mức tối đa có thể được.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 14
− Có khả năng cung cấp băng thông theo yêu cầu, ATM là kỹ thuật hiệu qủa
cho việc xây dựng mạng
: Người sử dụng có thể kết nối với mạng bằng cách dùng
những bộ thích ứng hỗ trợ băng thông tùy theo yêu cầu riêng của người sử dụng đó.
1.3. SỰ RA ĐỜI CỦA ATM LÀ CẦN THIẾT:
Do các nhược điểm của mạng viễn thông ngày nay, đồi hỏi cần có một mạng liên
kết các dòch vụ cho nên mạng N.ISDN ra đời và các nhu cầu dòch 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 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 hổ 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 dòch vụ băng
rộng khác nhau, kể cả trong lónh 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.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Khe thời gian Kênh không sử dụng Phần tiêu đề
Cấu Trúc Luồng Thông Tin Trong ATM
Trong dạng truyền đồng bộ STM, các phần tử số liệu tương ứng với kênh đã cho
được nhận biết bởi vò trí của nó trong khung truyền. Còn trong ATM, các gói thuộc về
một cuộc nối lại tương ứng với các kênh ảo cụ thể và có thể xuất hiện tại bất kỳ vò trí
nào.
Chế độ truyền đồng bộ STM (Synchronons Transfer Mode):
Nó được dùng trong mạng N.ISDN không phải là mô hình tốt nhất đối với B.ISDN vì
nó có nhược điểm sau:
−
Không cung cấp một giao diện linh động cho B.ISDN (gồm nhiều loại ứng dụng
với nhiều tốc độ truyền khác nhau từ vài Kbps đến vài trăm Mbps).
−
Dùng STM để truyền dữ liệu tốc độ cao (một vài kênh H2 và H4) sẽ làm cho hệ
thống chuyển mạch trở nên phức tạp.
Chính vì vậy mà chế độ truyền bất đồng bộ ATM được sử dụng cho ISDN băng rộng.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 16
ATM có hai đặc điểm chính:
−
ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố đònh gọi là các tế bào ATM
(ATM cell), các tế bào nhỏ cùng với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền và biến động
trễ (Delay Jitter) giảm đủ nhỏ đối với các dòch vụ thời gian thực, ngoài ra kích thước nhỏ
cũng tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao được dễ dàng.
−
ATM còn có một đặc điểm rất quan trọng là khả năng nhóm một vài kênh ảo
năng điều khiển lỗi trên mỗi liên kết. Việc điều khiển lỗi này được thực hiện bởi các
giao thức HDLC (High – level Data Link Control) bao gồm các chức năng: giới hạn
khung, đảm bảo truyền bit chính xác, kiểm tra lỗi, sửa lỗi bằng các thủ tục truyền lại.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 17
Đầu Cuối Nút Chuyển Mạch Đầu Cuối
3 3 3 3
2 2 2 2
1
Điều khiển lỗi
đầy đủ
1 1
Điều khiển lỗi
đầy đủ
1
Ta thấy quá trình điều khiển được thực hiện ở lớp 2. đây quá trình điều khiển lỗi
được thực hiện trên mọi liên kết (Link – By – Link) thông qua nút chuyển mạch, do đó
nút chuyển mạch phải xử lý một loạt các thủ tục phức tạp khác nhau làm ảnh hưởng đến
tốc độ xử lý chung của hệ thống.
Về sau chất lượng của hệ thống truyền dẫn và chuyển mạch tăng lên nên tỷ lệ lỗi
trên mạng giảm. Do vậy trên mạng chỉ cần thực hiện chức năng giới hạn khung, chức
năng truyền bit chính xác, kiểm tra lỗi trên cơ sở từ liên kết đến liên kết ở nút chuyển
mạch, do đó khối lượng thông tin mà nút chuyển mạch cần xử lý là nhỏ. Còn chức năng
khác như sữa lỗi được thực hiện trên cơ sở từ đầu cuối tới đầu cuối (End – To – End).
Với sự chia thành hai lớp con 2a, 2b của lớp 2 trong mô hình OSI như ở chương 1 thì lớp
2a cung cấp các chức năng cơ bản của lớp 2, lớp 2b cung cấp các chức năng bổ sung. Hệ
Hệ thống chuyển mạch gói và chuyển tiếp khung rất khó khăn khi thực hiện các dòch
vụ thời gian thực vì độ trễ cao bởi chuyển mạch cần xử lý nhiều công việc như xét ở
trên. Do độ phức tạp của các nút chuyển mạch, chúng chỉ có thể hoạt động ở tốc độ vừa
và thấp. Mạng ATM chỉ cần những chức măng tối thiểu ở nút chuyển mạch, do đó nó
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 18
cho phép truyền số liệu tốc độ rất cao, trễ trên mạng và các biến động trễ giảm xuống
còn vài trăm
µ
s, vì vậy quan hệ thời gian được đảm bảo như trong trøng hợp chuyển
mạch kênh.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 19
2.2. LỰA CHỌN TẾ BÀO ATM LÀ THAY ĐỔI HAY CỐ ĐỊNH:
Việc lựa chọn giữa hai phương án độ dài tế bào cố đònh hay thay đổi được quyếât
đònh sau khi cân nhắc các ưu nhược điểm của những phương án này thông qua một loạt
các yếu tố như hiệu suất băng truyền, trễ, tốc độ và độ phức tạp tại nút chuyển mạch.
2.2.1. Về Mặt Hiệu Suất Băng Truyền
:
Có nhiều tác nhân khác nhau ảnh hưởng tới ưu điểm và nhược điểm của cả hai
phương án đã nêu ở trên nhưng các yếu tố quan trọng nhất cần phải xem xét khi chọn
lựa là hiệu quả của băng truyền dẫn, mức độ phức tạp của chuyển mạch và trễ. Ta có
công thức chung để tính hiệu suất băng truyền
µ
:
Số byte thông tin là số byte hữu ích tổng cộng cần được truyền đi.
L
X
L
X
int=
Lúc đó giá trò hiệu suất băng truyền sẽ là:
HL
L
F
+
=
η
Số byte thông tin
η
=
Số byte thông tin + Số byte phần tiêu đề
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 20
Thật vậy hiệu suất phụ thuộc rất nhiều vào các byte thông tin hữu ích đïc truyền đi.
Số byte thông tin hữu ích càng nhiều thì hiệu suất tối ưu càng dễ đạt được. Ta xét từng
dòch vụ ATM cụ thể:
− Tiếng nói
: Âm thanh tiếng nói là dòch vụ có dòng bit liên tục CBR (Continuous
Bit Rate), ta chỉ có thể gửi số liệu đi khi gói được điền đầy hoàn toàn, do đó hiệu suất
đạt được tối ưu.
có độ dài lớn, hiệu suất này đạt tới gần 100%.
Kết luận
: Xét về mặt hiệu suất truyền, nói chung gói có độ dài thay đổi tốt hơn gói
có độ dài cố đònh. Tuy nhiên khi xem trong từng trường hợp cụ thể, ưu thế này lại rất
hạn chế do luồng thông tin của mạng băng rộng sẽ bao gồm sự kết hợp của tiếng nói, tín
hiệu video và số liệu, đều là những tín hiệu có dòng bit liên tục.
2.2.2. Về Mặt Tốc Độ Chuyển Mạch Và Độ Phức Tạp
:
Độ phức tạp của việc chuyển mạch các gói có độ dài cố đònh hay thay đổi phụ thuộc
vào những chức năng mà chúng cần thực hiện cũng như các yêu cầu kỹ thuật tương ứng
với các chức năng này. Hai yếu tố quan trọng nhất là: tốc độ hoạt động và yêu cầu về
kích thước bộ nhớ của hàng đợi.
Tốc độ hoạt động: Phụ thuộc vào số lượng các chức năng cần phải thực hiện và thời
gian thực hiện các chức năng đó.
Xử lý phần tiêu đề
:
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 21
Đối với các gói có độ dài cố đònh, khoảng thời gian cần thiết để xử lý phần tiêu đề là
cố đònh. Trong trường hợp gói có độ dài thay đổi, thời gian xử lý này không cố đònh và
phụ thuộc vào độ dài gói, thông thường tốc độ xử lý cần lớn hơn rất nhiều mới đạt được
tốc độ truyền tin như trong trường hợp gói có độ dài cố đònh. Kích thước gói càng nhỏ thì
yêu cầu tốc độ xử lý càng lớn.
Bảng sau thể hiện tốc độ xử lý cần thiết trong hai trường hợp ở tốc độ 150Mbps
Tốc Độ (Mbps) Kiểu Gói Độ Dài Gói Tốc Độ Xử Lý
150
Độ dài cố
phức tạp hơn nhiều và sẽ phụ thuộc vào độ dài gói. Đơn giản nhất là đònh kích thước
hàng đợi tương ứng với gói có độ dài lớn nhất, lúc đó kích thước hàng đợi sẽ lớn hơn rất
nhiều so với trường hợp gói có kích thước cố đònh. Việc tính toán kích thước hàng đợi
một cách tối ưu trong trường hợp này sẽ hết sức khó khăn.
Kết luận:
Sau khi đối chiếu với yêu cầu về tốc độ hoạt động và kích thước bộ nhớ
hàng đợi, giải pháp gói có kích thước cố đònh là hợp lý nhất đối với các dòch vụ băng
rộng của ATM.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 22
2.2.3. Về Vấn Đề Trễ:
Ta biết rằng kích thước của gói trong ATM cần phải giới hạn để không phát sinh ra
trễ trong mạng. Trễ tiếng nói sẽ rất lớn nếu kích thước gói lớn. Hình sau minh họa một
bộ hợp kênh các đường số liệu khác nhau vào bộ chuyển mạch.
Các gói số liệu trong trường hợp này có kích thước thay đổi. Đầu vào phía trên là
một mẫu tiếng nói được truyền theo thời gian thực, đầu vào phía dưới là một gói số liệu
rất dài. Do mẫu tiếng nói tới sau gói số liệu một thời gian nên phải đợi gói số liệu
truyền xong mới tới lượt nó được truyền tới đầu ra. Nếu gói số liệu quá dài thì mẫu tiếng
nói sẽ bò trễ đáng kể.
Ngược lại nếu sử dụng các tế bào nhỏ và cố đònh thì trễ sẽ giảm xuống tới một giá trò
chấp nhận được như hình trên. 2.2.4. Kết Luận Vấn Đề Chọn Loại Tế Bào
:
Từ các vấn đề ta đã xét trên, ta thấy rằng trong mạng băng rộng, nơi các ứng dụng
Sau đây đi xét các khía cạnh sau:
2.3.1. Về Mặt Hiệu Suất Băng Truyền
:
Hiệu suất băng truyền được quyết đònh bởi tỷ lệ giữa kích thước phần tiêu đề và
kích thước trường dữ liệu, kích thước trường dữ liệu càng lớn thì hiệu suất càng cao như
đã xét.
2.3.2. Về Vấn Đề Trễ
:
Trễ hệ thống bao gồm một số loại trễ như trễ tạo gói, trễ hàng đợi, trễ tháo gói, ….
Trễ tạo gói
: Phụ thuộc vào kích thước trường số liệu trong tế bào. Hình sau thể
hiện hiệu suất truyền đối với các tế bào có độ dài khác nhau ở đây so sánh giữa hai tế
bào có H = 4 và H = 5 và trễ tạo gói của chúng được so sánh giữa hai tốc độ truyền tiếng
nói là 64 Kbps và 32 Kbps.
2
4
8
16
100
90
80
70
60
8 16 32 64 128
η
4
(H = 4)
η
5
(H = 5)
Đối với các tế bào có độ dài lớn > 64 Bytes thì trễ tăng lên đáng kể, lúc đó cần
lắp thêm bộ khử tiếng vang cho hầu hết các cuộc thoại.
10 20 30 60 L/H
8 16 32
280
240
200
160
120
80
40
0
Trễ hàng đợi
µ
s
32 + 4 64 + 4 128 + 4
Trễ Hàng Đợi Phụ Thuộc Vào Tỷ Lệ L/H
Với Các Hiệu Suất Tải Khác Nhau
Hiệu suất tải:
0,85
0,80
0,75
0,70
0,65
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Copyright: Tài liệu đại học ©