II. 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 .
Hình 3.3: Sự kết hợp các kênh ảo, đường ảo
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 nhiều đường kết nối ảo. Hình 3.3 mô tả quá trình kết hợp các VCs, VPs và đường truyền.
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:
-
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.
2. Nguyên tắc định tuyến trong chuyển mạch ATM
Có hai phương thức định tuyến được sử dụng trong chuyển mạch ATM đó là nguyên tắc định tuyến dùng bảng định tuyến và tự định tuyến.
Theo nguyên tắc này: việc biên dịch VPI/VCI cần phải thực hiện tại đầu vào của ccas phần tử chuyển mạch sau khi biên dịch xong tế bào sẽ được thêm phần mở rộng bằng một định danh nội bộ thể hiện rằng đã xử lý tiêu đề của tế bào. Tiêu đề mới của tế bào được đặt trước nhờ nội dung của bảng biên dịch, việc tăng thêm tiêu đề tế bào ở đây yêu cầu tăng thêm tốc độ nộ bộ của ma trận chuyển mạch. Ngay sau khi tế bào được định danh nội bộ, nó được định hướng theo nguyên tắc tự định hướng. Mỗi cuộc nối từ đầu vào tới đầu ra có một tên nội bộ nằm trong ma trận chuyển mạch xác định. Trong đó cuộc nối đa điểm VPI/VCI được gán tên nội bộ nhiều chuyển mạch do đó có khả năng các tế bào được nhân bản và định hướng tới các đích khác nhau phụ thuộc vào tên được gán.
Bỏ n
Bỏ m
 Hình 3.4 Nguyên tắc tự định tuyến
Quy tắc gán tiêu đề cho tế bào:
VPI/VCI = VPI/VCI mới + định danh nội bộ.
- Nguyên tắc bảng định tuyến
Theo nguyên tắc này , VPI/VCI trong tiêu đề tế bào được biên dịch tại mỗi phần tử chuyển mạch thành một tiêu đề mới và mã số cổng đầu ra thích hợp nhờ một bảng định tuyến gắn với phần tử chuyển mạch này. Trong giai đoạn thiết lập cuộc nối, nội dung của bảng được cập nhập.
Hình 3.5 Nguyên tắc bảng điều khiển
3. Mô tả và sự xáo trộn tế bào
Sự mô tả tế bào cho phép xác định những đường biên của tế bào. Trường HEC của tế bào hoàn thành sự mô tả tế bào. Tín hiệu ATM phải được giao chuyển thông suốt trên tất cả các giao diện mạng mà không có bất cứ ràng buộc từ những hệ thống truyền dẫn được sử dụng. Sự xáo trộn được sử dụng để nâng cao tính bảo mật và tính chất mạnh mẽ của cơ cấu mô tả tế bào HEC. Hơn nữa, nó giúp làm ngẫu nhiên dữ liệu trong trường thông tin cho những sự cải tiến có thể ở sự thực thi truyền dẫn.
Sự mô tả tế bào được thực hiện bằng việc sử dụng sự tương quan giữa các bit phần đầu (header) để được bảo vệ (4 octets đầu tiên trong phần đầu) và octet HEC. Octet này được cung cấp ở điểm cuối khởi đầu bằng cách sử dụng một đa thức sinh bao phủ 4 octet đầu tiên này của tế bào. Đa thức sinh là X8 + X2 + X +1. Có một mối tương quan ở điểm cuối nhận giữa 4 octet đầu tiên này với octet HEC, cái mà chúng ta có thể gọi là số dư. Điều này chỉ đúng khi không có lỗi ở phần đầu. Khi có một lỗi, mối tương quan không còn hoàn toàn, và bộ xử lý sẽ đi đến tế bào tiếp theo.
4. Qúa trình chuyển mạch và xử lý gói trong ATM
Giao thức ATM tương ứng với lớp 2 như định nghĩa trong mô hình tham chiếu ( OSI) các hệ thống mở. ATM là kết nối có hướng , một kết nối cuối- cuối cần được thiết lập trước khi định tuyến các tế bào ATM. Các tế bào được định tuyến dựa trên hai giá trị quan trọng chứa trong 5 byte mào đầu tế bào : nhận dạng luồng ảo(VPI) và nhận dạng kênh ảo (VCI) , trong đó một luồng ảo bao gồm một số các kênh ảo. Số các bít dành cho VPI phụ thuộc vào kiểu giao diện. nếu đó là người sử dụng (UNI) , giữa người sử dụng và chuyển mạch ATM đầu tiên, 8 bít dành cho VPI. Điều này có nghĩa là có tới 28= 256 luồng ảo sẵn có trong điểm truy cập người sử dụng. Mặt khác nếu nó là giao diện node mạng (NNI) , giữa các chuyển mạch trung gian ATM , 12 bít sẽ dành cho VPI. Điều này cho thấy có 2+^= 4096 luông ảo có thể có giữa các chuyển mạch ATM. Trong cả UNI và NNI , có 16 bít dành cho VCI. Vì thế có 216= 65536 kênh ảo cho mỗi luồng
Sự kết hợp cả VPI và VCI tạo nên một liên kết ảo giữa hai đầu cuối. thay vì có cùng VPI/VCI cho toàn bộ luồng định tuyến , VPI/VCI được xác định trên mỗi liên kết cơ sở thay đổi với mỗi chuyển mạch ATM. Một cách cụ thể, tại mỗi liên kết đwuf vào đến một node chuyển mạch, một VPI/VCI có thể được thay thế bằng một VPI/VCI khác tại đầu ra bằng sự tham chiếu tới bảng gọi là bảng định tuyến trong hcuyeenr mạch ATM. Với bảng định tuyến mạng ATM có thể tăng số lượng các đường định tuyến.
Mỗi chuyển mạch ATM có một bảng định tuyến chứa ít nhất các trường sau : VPI/VCI cũ và VPI/VCI mới, địa chỉ cổng đầu ra và ưu tiên. Khi một tế bào ATM đến đường đầu vào của chuyển mạch nó bị chia thành 5 byte mào đầu và 48 byte tải trọng.
Bằng cách sử dụng VPI/VCI chứa trong phần mào đầu như giá trị VPI/VCI cũ , chuyển mạch tìm trong bảng định tuyến VPI/VCI mới của các tế bào đang đi đến. Khi đã tìm thấy giá trị VPI/VCI cũ sẽ được thay thế bằng VPI/VCI mới. Hơn nữa địa chỉ cổng đầu ra tương ứng và trường ưu tiên được đính kèm trong 48byte tải trọng trước khi nó được gửi đi đến kết cấu chuyển mạch. Địa chỉ cổng đầu ra chỉ tới cổng đầu ra nào mà tế bào được định tuyến. Có 3 kiểu định tuyến trong kết cấu chuyển mạch : chế độ unicast là chế độ mà một tế bào được định tuyến tới một số các cổng đầu ra xác định, multicast là chế độ một tế bào được định tuyến tới một số cổng đầu ra và broadcast là chế độ một tế bào được định tuyến tới tất cả các cổng đầu ra. Trường ưu tiên cho phép chuyển mạch truyền các tế bào một cách có lựa chọn tới các cổng đầu ra hay loại chúng khi bộ đệm đầy, tùy theo yêu cầu dịch vụ.
Các kết nối ATM được thiết lập trước hoặc thiết lập một cách linh động theo báo hiệu được sử dụng, giống như báo hiệu UNI và báo hiệu định tuyến gioa diện mạng-mạng riêng(PNNI). Thiết lập trước được tham chiếu tới các kết nối ảo cố định (PVCs), thiết lập linh động được tham chiếu tới các kết nối ảo chuyển mạch(SVCs). Với các SVCs bảng định tuyến được cập nhập bởi bộ xử lý cuộc gọi trong suốt quá trình thiết lập cuộc gọi. Quá trình thiết lập cuộc gọi sẽ tìm được một đường định tuyến phù hợp giữa nguồn và đích. VPI/VCI của mỗi đường dẫn dọc theo tuyến , các địa chỉ cổng đầu ra của bộ chuyển mạch và trường ưu tiên được xác định và được bộ xử lý cuộc gọi điền vào bảng. Bộ xử lý cuộc gọi phải đảm bảo rằng tại mọi chuyển mạch VPI/VCI của tế bào đang dến từ cổng đầu vào khác nhau có cùng một cổng đầu ra là khác nhau. Mỗi chuyển mạch ATM có một bộ xử lý cuộc gọi.
5 .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).
Hình3.6: Cuộc nối kênh ảo thông qua các nút chuyển mạch và bộ nối xuyên
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. Hình 3.6 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, D1, D2 là các bộ nối xuyên, nơi chỉ thay đổi giá trị VPI, ai, xi, yi là các giá trị VCI, VPI tương ứng.
Hình 3.7 Nguyên tắc chuyển mạch VP
Hình 3.7 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.
Hình 3.8 Nguyên lý chuyển mạch VC.
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.
Chia sẻ với bạn bè của bạn: | 
